Elektroninio pakavimo procese keraminiai substratai yra svarbūs komponentai. Keraminių substratų defektų skaičiaus mažinimas yra labai svarbus gerinant elektroninių prietaisų kokybę. Tačiau šiuo metu nėra nacionalinių ar pramonės standartų, taikomų keraminio pagrindo eksploatacinių savybių tikrinimui, o tai kelia tam tikrų sunkumų įmonės gamybai ir gaminių reklamai.
Šiuo metu pagrindiniai eksploataciniai rodikliai yra substrato išvaizda, mechaninės savybės, šiluminės savybės, elektrinės savybės, pakuotės našumas (darbo našumas) ir patikimumas.
Išvaizdos patikrinimas
Keraminio pagrindo išvaizdai tikrinti paprastai naudojamas vizualinis patikrinimas arba optinė mikroskopija. Tikrinant, ar ant keraminio pagrindo nėra įtrūkimų ar tuštumų, ar metalinio sluoksnio paviršiuje nėra įbrėžimų, lupimo ar dėmių. Be to, keraminio pagrindo matmenys, metalo sluoksnio storis, pagrindo paviršiaus lygumas (iškrypimas) ir pagrindo paviršiaus rašto tikslumas yra svarbūs aspektai, kuriuos reikia atidžiai patikrinti. Paviršiaus lygumas paprastai turi būti mažesnis nei 0,3 %, ypač jei pakuotė yra apverčiama ir didelio tankio
Pastaraisiais metais nuolat tobulėjant kompiuterinėms technologijoms ir vaizdo apdorojimo technologijoms bei didėjant įmonių darbo sąnaudoms, įmonės vis daugiau dėmesio skiria dirbtinio intelekto ir mašininio matymo technologijų taikymui transformuodamos ir atnaujindamos gamybą. Mašinos regėjimu{1}}pagrįsti aptikimo metodai ir įranga palaipsniui tampa svarbia priemone gerinant produktų kokybę ir didinant derlių. Todėl naudojant mašininio matymo aptikimo įrangą, tikrinant keraminius substratus, galima pagerinti aptikimo efektyvumą, sumažinti darbo sąnaudas ir turėti gerą taikymo vertę.
Mechaninio veikimo bandymas
Keraminių pagrindų mechaninės savybės daugiausia priklauso nuo metalinės grandinės sluoksnio sukibimo stiprumo, kuris parodo metalinio sluoksnio ir keraminio pagrindo sukibimo stiprumą, ir tiesiogiai lemia vėlesnio prietaiso pakuotės kokybę (sujungimo stiprumą ir patikimumą ir kt.). Skirtingais būdais paruoštų keraminių pagrindų sukibimo stiprumas labai skiriasi. Plokštieji keraminiai pagrindai, paruošti naudojant aukštos temperatūros procesus (pvz., TPC, DBC ir kt.), turi didesnį sukibimo stiprumą, nes metalinis sluoksnis ir keraminis pagrindas yra sujungti cheminiais ryšiais. Tačiau keraminiai substratai, paruošti naudojant žemos temperatūros procesus (pvz., DPC substratai), daugiausia priklauso nuo van der Waals jėgų ir mechaninio blokavimo, todėl sukibimo stiprumas yra mažesnis.
Keraminių pagrindų metalizavimo stiprumo bandymo metodai apima:
[Vaizdas]
Šlyties stiprumo bandymo / tempimo stiprumo bandymo schema
(1) Juostos metodas: juostos gabalas yra tvirtai pritvirtintas prie metalinio sluoksnio paviršiaus, o guminis volelis per jį apvyniojamas, kad būtų pašalinti oro burbuliukai klijavimo paviršiuje. Po 10 sekundžių juosta nuplėšiama statmena metalo sluoksniui jėga ir patikrinama, ar metalinis sluoksnis nusilupa nuo pagrindo. Juostos testas yra kokybinio tyrimo metodas.
(2) Vielos sujungimo būdas: parenkama 0,5 mm arba 1,0 mm skersmens metalinė viela, kuri lydmetaliu tiesiogiai privirinama prie pagrindo metalinio sluoksnio. Tada jėgos matuoklis naudojamas metalinės vielos ištraukimo -jėgai vertikalia kryptimi išmatuoti.
(3) Atlupimo stiprumo metodas: keraminio pagrindo paviršiuje esantis metalinis sluoksnis išgraviruojamas (supjaustomas) į 5–10 mm ilgio juosteles, o po to nulupamas vertikalia kryptimi, naudojant atlupimo stiprumo testerį, kad būtų išmatuotas jo atsparumas. Lupimo greitis turi būti 50 mm/min, o matavimo dažnis – 10 kartų/s.
Šiluminis našumas
Keraminių substratų šiluminės charakteristikos daugiausia apima šilumos laidumą, atsparumą karščiui, šiluminio plėtimosi koeficientą ir šiluminę varžą. Keraminiai pagrindai daugiausia atlieka šilumos išsklaidymo vaidmenį prietaiso pakuotėje, todėl jų šilumos laidumas yra svarbus techninis rodiklis; Atsparumas karščiui daugiausia tikrinamas, ar keraminis pagrindas deformuojasi arba deformuojasi esant aukštai temperatūrai, ar paviršinis metalo grandinės sluoksnis oksiduojasi, nepakeičia spalvos, pūslės ar nesisluoksniuoja ir ar vidinės kiaurymės nesugenda.
Keraminių pagrindų šilumos laidumo charakteristikos yra susijusios ne tik su keraminio pagrindo medžiagos šilumos laidumu (biraus šilumine varža), bet ir glaudžiai susijusios su medžiagos sąsajos sukibimu (sąsajos kontakto šilumine varža). Todėl naudojant šiluminės varžos testerį (kuris gali išmatuoti daugiasluoksnių konstrukcijų masinę šiluminę varžą ir sąsajos šiluminę varžą) galima efektyviai įvertinti keraminių substratų šilumos laidumo charakteristikas.
Elektros našumas
Keraminių pagrindų elektrinės charakteristikos daugiausia priklauso nuo to, ar metaliniai sluoksniai priekinėje ir užpakalinėje pagrindo pusėse yra laidūs (ar gera vidinės kiaurymės{0}}kokybė). Dėl mažo DPC keramikos pagrindo kiaurymių skersmens{2}}galvaninis padengimas gali atsirasti defektų, pvz., nepilno užpildymo ir oro tuštumų. Paprastai rentgeno spindulių testeris (kokybinis, greitas) ir skraidantis zondas (kiekybinis, nebrangus) gali būti naudojamas keraminių substratų kiaurymių{5} kokybei įvertinti.
Pakuotės našumas
Keraminių substratų pakavimo charakteristikos daugiausia priklauso nuo litavimo ir sandarumo (apribojama iki trijų{0}}keraminių substratų). Siekiant pagerinti vielos sukibimo stiprumą, keraminio pagrindo metalinio sluoksnio paviršius (ypač trinkelės) paprastai galvanizuojamas arba chemiškai padengiamas Au arba Ag arba kitų metalų, turinčių geras suvirinimo savybes, sluoksnis, kad būtų išvengta oksidacijos ir pagerinama vielos sukibimo kokybė. Litavimas paprastai matuojamas naudojant aliuminio vielos surišimo mašiną ir tempimo testerį.
Lustas sumontuotas trimačio keraminio pagrindo ertmėje, o ertmė uždaroma dengiančia plokšte (metaline arba stikline), kad prietaisas būtų sandariai supakuotas. Užtvankos medžiagos ir suvirinimo medžiagos hermetiškumas tiesiogiai lemia įrenginio pakuotės hermetiškumą, o trimačių keraminių pagrindų, paruoštų skirtingais metodais, hermetiškumas tam tikru mastu skiriasi. Pagrindiniai trijų matmenų keraminių substratų bandymai yra skirti užtvankos medžiagos ir struktūros hermetiškumui, visų pirma naudojant fluorokarbonato aliejaus burbulų metodą ir helio masės spektrometro metodą.