Az elektronikus csomagolási folyamatban a kerámia hordozók kritikus alkotóelemek. A kerámia hordozók hibaarányának csökkentése nagy jelentőséggel bír az elektronikai eszközök minőségének javítása szempontjából. Jelenleg azonban nincsenek nemzeti vagy ipari szabványok a kerámia hordozók teljesítményének vizsgálatára, ami bizonyos nehézségeket okoz a vállalati termelés és a termék promóciója szempontjából.
Jelenleg a fő teljesítménymutatók közé tartozik a hordozó megjelenése, mechanikai tulajdonságai, termikus tulajdonságai, elektromos tulajdonságai, a csomagolás teljesítménye (munkateljesítmény) és a megbízhatóság.
Megjelenési ellenőrzés
A kerámia szubsztrátum megjelenésének vizsgálata általában vizuális vizsgálatot vagy optikai mikroszkópot használ. Az ellenőrzési tételek közé tartozik, hogy a kerámia hordozón vannak-e repedések vagy üregek, és hogy a fémréteg felületén vannak-e karcolások, hámlás vagy foltok. Emellett a kerámia hordozó méretei, a fémréteg vastagsága, az aljzat felületi síksága (vetemedése), valamint az alapfelület mintázatának pontossága mind fontos szempont, amely alapos vizsgálatot igényel. Különösen a flip-chip és nagy-sűrűségű csomagolások esetén a felület síkságának általában 0,3%-nál kisebbnek kell lennie.
Az elmúlt években a számítástechnika és a képfeldolgozó technológia folyamatos fejlődésével, valamint a vállalkozások munkaerőköltségének növekedésével a vállalatok egyre inkább a mesterséges intelligencia és a gépi látástechnológiák alkalmazására helyezik a hangsúlyt a gyártás átalakítása és korszerűsítése során. A gépi látás{1}}alapú észlelési módszerek és berendezések fokozatosan a termékminőség javításának és a hozam növelésének fontos eszközeivé válnak. Ezért a gépi látásérzékelő berendezés alkalmazása a kerámia hordozók vizsgálatára javíthatja az észlelési hatékonyságot, csökkentheti a munkaerőköltségeket, és jó alkalmazási értéket jelent.
Mechanikai teljesítményvizsgálat
A kerámia hordozók mechanikai tulajdonságai főként a fémköri réteg tapadási szilárdságára vonatkoznak, amely a fémréteg és a kerámia hordozó közötti tapadási szilárdságot jelenti, és közvetlenül meghatározza a későbbi eszközcsomagolás minőségét (a tapadási szilárdság és megbízhatóság stb.). A különböző módszerekkel előállított kerámia hordozók tapadási szilárdsága jelentősen eltér. A magas hőmérsékletű eljárásokkal (például TPC, DBC stb.) előállított sík kerámia hordozók nagyobb kötési szilárdsággal rendelkeznek, mivel a fémréteg és a kerámia hordozó kémiai kötésekkel van összekötve. Az alacsony hőmérsékletű eljárásokkal előállított kerámia szubsztrátumok (például DPC-hordozók) azonban főként van der Waals erőkre és mechanikai reteszelésre támaszkodnak, ami alacsonyabb kötési szilárdságot eredményez.
A kerámia hordozók fémezési szilárdságának vizsgálati módszerei a következők:
[Kép]
A nyírószilárdsági vizsgálat/szakítószilárdsági vizsgálat sematikus diagramja
(1) Szalagos módszer: Egy szalagdarabot szilárdan rögzítenek a fémréteg felületéhez, és gumihengerrel gördítik át, hogy eltávolítsák a légbuborékokat a kötőfelületen belül. 10 másodperc elteltével a fémrétegre merőleges erővel leválják a szalagot, és ellenőrzik, hogy a fémréteg levál-e a hordozóról. A szalagteszt kvalitatív vizsgálati módszer.
(2) Huzalkötési módszer: 0,5 mm vagy 1,0 mm átmérőjű fémhuzalt választanak ki, és forraszanyag olvasztásával közvetlenül az aljzat fémrétegére hegesztik. Ezután egy erőmérővel mérjük a fémhuzal függőleges irányú lehúzási-erejét.
(3) Lehúzási szilárdság módszer: A kerámia hordozó felületén lévő fémréteget 5–10 mm hosszú csíkokra maratjuk (vágjuk), majd függőleges irányban lefejtjük, lefejtési szilárdságmérővel, hogy megmérjük a leválási szilárdságát. A hámozási sebesség 50 mm/perc, a mérési gyakoriság pedig 10-szer/s.
Hőteljesítmény
A kerámia hordozók hőteljesítménye elsősorban a hővezető képességet, a hőállóságot, a hőtágulási együtthatót és a hőállóságot foglalja magában. A kerámia szubsztrátumok főként hőelvezető szerepet töltenek be az eszközök csomagolásában, így hővezető képességük fontos műszaki mutató; A hőállóság főként azt vizsgálja, hogy a kerámia hordozó meghajlik-e vagy deformálódik-e magas hőmérsékleten, oxidálódik-e, elszíneződik-e, hólyagosodik-e vagy rétegesedik-e a felületi fémkörréteg, és hogy a belső átmenő lyukak meghibásodnak-e.
A kerámia hordozók hővezetési jellemzői nemcsak a kerámia hordozóanyag hővezető képességével (tömb hőellenállás), hanem szorosan összefüggenek az anyag határfelületi kötésével (interfész érintkezési hőellenállás) is. Ezért egy hőellenállás-tesztelő (amely képes mérni a többrétegű szerkezetek tömeges hőellenállását és interfész hőellenállását) hatékonyan értékelheti a kerámia hordozók hővezető képességét.
Elektromos teljesítmény
A kerámia hordozók elektromos teljesítménye főként arra vonatkozik, hogy a hordozó elülső és hátsó oldalán lévő fémrétegek vezetőképesek-e (a belső átmenő{0}}lyuk minősége jó-e). A DPC kerámia hordozókon lévő átmenő -lyukak kis átmérője miatt a galvanizálás során hibák, például hiányos kitöltés és légüregek léphetnek fel. Általában egy röntgentesztelő (minőségi, gyors) és egy repülő szondátesztelő (kvantitatív, olcsó) használható a kerámia szubsztrátumokon lévő átmenő{5}lyukak minőségének értékelésére.
Csomagolási teljesítmény
A kerámia hordozók csomagolási teljesítménye főként a forraszthatóságra és a légtömörségre vonatkozik (háromdimenziós kerámia hordozókra korlátozva). A huzalkötés szilárdságának javítása érdekében Au vagy Ag vagy más, jó hegesztési tulajdonságokkal rendelkező fémréteget általában galvanizálnak vagy kémiailag bevonnak a kerámia hordozó fémrétegének felületére (különösen a párnákra), hogy megakadályozzák az oxidációt és javítsák a huzalkötés minőségét. A forraszthatóság mérése általában alumíniumhuzalkötő géppel és szakítószilárdságmérővel történik.
A chipet egy háromdimenziós kerámia szubsztrát üregébe szerelik fel, és az üreget fedőlemezzel (fém vagy üveg) zárják le az eszköz hermetikus csomagolásának elérése érdekében. A gát és a hegesztőanyag hermetikussága közvetlenül meghatározza a készülék csomagolásának hermetikusságát, a különböző módszerekkel előállított háromdimenziós kerámia szubsztrátumok hermetikussága pedig bizonyos mértékig változik. A háromdimenziós kerámia szubsztrátumok főbb tesztjei a gát anyagának és szerkezetének hermetikusságára összpontosítanak, elsősorban a fluor-szénhidrogén olajbuborékos módszerrel és a hélium tömegspektrométeres módszerrel.