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January 23, 2024

Méthodes d'inspection des substrats en céramique

Dans le processus d'emballage électronique, les substrats en céramique sont les composants clés, la diminution du taux de défaut des substrats en céramique est d'une importance évidente pour améliorer la qualité des appareils électroniques. En raison de normes nationales ou industrielles pour les tests de performance du substrat en céramique, qui apporte certains défis à la fabrication.

À l'heure actuelle, l'inspection principale du substrat de céramique fini couvre l'inspection visuelle, l'inspection des propriétés mécaniques, l'inspection des propriétés thermiques, l'inspection des propriétés électriques, les propriétés d'emballage (performances de travail) et l'inspection de fiabilité.


Inspection de l'apparence

L'inspection d'apparence des substrats en céramique est régulièrement menée par microscopie visuelle ou optique, comprenant principalement des fissures, des trous, des rayures sur la surface de la couche métallique, des peelings, des taches et d'autres défauts de qualité. De plus, la taille du contour des substrats, l'épaisseur de la couche métallique, le warpage (carrossage) des substrats et la précision graphique de la surface du substrat sont nécessaires pour être testés. Surtout pour l'utilisation de la liaison à la molette, l'emballage à haute densité, le warpage de surface doit généralement être inférieur à 0,3% des dimensions.

Ces dernières années, avec le développement continu de la technologie informatique et de la technologie de traitement des images, les coûts de la main-d'œuvre manufacturés continuent d'augmenter, presque tous les fabricants accordent de plus en plus l'attention à l'application de l'intelligence artificielle et de la technologie de la vision machine dans la transformation et la mise à niveau de l'industrie manufacturière , et les méthodes de détection et l'équipement basés sur la vision machine sont devenus progressivement un moyen important d'améliorer la qualité des produits et d'améliorer le rendement. Par conséquent, l'application de l'équipement d'inspection de la vision machine à la détection du substrat en céramique peut améliorer l'efficacité de détection et réduire le coût de la main-d'œuvre en conséquence.


Inspection des propriétés mécaniques

Les propriétés mécaniques du substrat en céramique se réfèrent principalement à la force de liaison de la couche de fil métallique, indiquant la résistance à la liaison entre la couche métallique et le substrat céramique, qui détermine directement la qualité du package de dispositif suivant (résistance solide et fiabilité, etc.) . La résistance à la liaison des substrats en céramique préparée par différentes méthodes est très différente, et les substrats en céramique plane préparés par un processus à haute température (tels que TPC, DBC, etc.) sont généralement connectés par des liaisons chimiques entre la couche métallique et le substrat céramique, et La force de liaison est élevée. Dans le substrat en céramique préparé par un processus à basse température (comme le substrat DPC), la force Van der Waals et la force de morsure mécanique entre la couche métallique et le substrat céramique sont principalement et la résistance de liaison est faible.


Les méthodes de test pour la résistance à la métallisation en céramique sur le substrat comprennent:


Diagram of Shear Strength Test and Tensile Strength test


1) Méthode du ruban: Le ruban est proche de la surface de la couche métallique, et le rouleau en caoutchouc est roulé dessus pour éliminer les bulles dans la surface de liaison. Après 10 secondes, retirez le ruban avec une tension perpendiculaire à la couche métallique et testez si la couche métallique est retirée du substrat. La méthode de la bande est une méthode de test qualitative.


2) Méthode du fil de soudage: Sélectionnez un fil métallique avec un diamètre de 0,5 mm ou 1,0 mm, soudure directement sur la couche métallique du substrat par la fusion de la soudure, puis mesurez la force de traction du fil métallique le long de la direction verticale avec une tension mètre.


3) Méthode de résistance au pelage: La couche métallique à la surface du substrat en céramique est gravée (coupée) en bandes de 5 mm ~ 10 mm, puis arrachées dans le sens vertical de la machine à test de résistance au pelage pour tester sa résistance à la pelage. La vitesse de décapage doit être de 50 mm / min et la fréquence de mesure est 10 fois / s.


Inspection des propriétés thermiques

Les propriétés thermiques du substrat en céramique comprennent principalement la conductivité thermique, la résistance à la chaleur, le coefficient de dilatation thermique et la résistance thermique. Le substrat en céramique joue principalement un rôle de dissipation de chaleur dans l'emballage des appareils, donc sa conductivité thermique est un indice technique important. La résistance à la chaleur teste principalement si le substrat en céramique est déformé et déformé à des températures élevées, si la couche de ligne métallique de surface est oxydée et décolorée, moussante ou délaminée, et si le trou interne à travers le trou.

La conductivité thermique du substrat céramique est non seulement liée à la conductivité thermique du matériau du substrat céramique (résistance thermique du corps), mais également étroitement liée à la liaison d'interface du matériau (résistance thermique de contact d'interface). Par conséquent, le testeur de résistance thermique (qui peut mesurer la résistance thermique du corps et la résistance thermique d'interface de la structure multicouche) peuvent évaluer efficacement la conductivité thermique du substrat céramique.


Inspection des propriétés électriques

Les performances électriques du substrat en céramique se réfère principalement à savoir si la couche métallique à l'avant et à l'arrière du substrat est conductrice (si la qualité du trou interne à travers est bon). En raison du petit diamètre du trou à travers le substrat en céramique DPC, il y aura des défauts tels que non rempli, la porosité, etc. lors de la remplissage des trous dans le testeur d'aiguille électroplastique, de rayons X (qualitatif, rapide) et de testeur d'aiguille volant (quantitatif, bon marché ) peut généralement être utilisé pour évaluer la qualité du trou à travers le substrat en céramique.


Inspection des propriétés d'emballage

Les performances d'emballage du substrat en céramique se réfère principalement à la soudabilité et à l'étanchéité de l'air (limité au substrat en céramique tridimensionnel). Afin d'améliorer la résistance à la liaison du fil de plomb, une couche de métal avec de bonnes performances de soudage telles que Au ou Ag est généralement électroplée ou électroplée à la surface de la couche métal et améliorer la qualité de liaison du fil de plomb. La soudabilité est généralement mesurée par des machines de soudage en fil d'aluminium et des compteurs de tension.

La puce est montée sur la cavité du substrat en céramique 3D, et la cavité est scellée avec une plaque de couverture (métal ou verre) pour réaliser l'emballage étanche à l'air de l'appareil. L'étanchéité à l'air du matériau du barrage et du matériau de soudage détermine directement l'étanchéité à l'air de l'emballage de l'appareil, et l'étanchéité de l'air du substrat en céramique tridimensionnel préparé par différentes méthodes est différente. Le substrat en céramique tridimensionnel est principalement utilisé pour tester l'étanchéité à l'air du matériau et de la structure du barrage, et les principales méthodes sont le spectromètre de masse de bulle de gaz fluor et d'hélium.


Test de fiabilité et analyse

La fiabilité teste principalement les changements de performance du substrat en céramique dans un environnement spécifique (température élevée, basse température, humidité élevée, rayonnement, corrosion, vibration à haute fréquence, etc.), y compris la résistance à la chaleur, le stockage à haute température, le cycle à haute température, le choc thermique, Résistance à la corrosion, résistance à la corrosion, vibrations à haute fréquence, etc. Les échantillons de défaillance peuvent être analysés par microscopie électronique à balayage (SEM) et diffractomètre aux rayons X (XRD). Le microscope sonore à balayage (SAM) et le détecteur de rayons X (rayons X) ont été utilisés pour analyser les interfaces et les défauts de soudage.

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