中國(guó)粉體網(wǎng)訊  在電子封裝過(guò)程中,，陶瓷基板是關(guān)鍵器件，降低陶瓷基板的不良率對(duì)提高電子器件質(zhì)量具有重大的意義,，但是陶瓷基板性能檢測(cè)尚無(wú)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，這給企業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品推廣帶來(lái)一定困難。

目前,，主要性能包括基板外觀,、力學(xué)性能、熱學(xué)性能,、電學(xué)性能,、封裝性能(工作性能)和可靠性等。

（圖片來(lái)源：中電科四十三所）

外觀檢測(cè)

外觀檢查一般采取目視或工具顯微鏡,，檢測(cè)陶瓷基板表面是否有裂縫,、孔洞，金屬層表面是否有刮傷,、剝落,、污點(diǎn)等質(zhì)量缺陷。此外,，陶瓷基片大小與厚度,、金屬層厚度，基板表面平整度（翹曲）,、基板表面圖形精度都是需要重點(diǎn)檢測(cè)的內(nèi)容,。特別是對(duì)于采用倒裝芯片、高密度封裝而言,，一般要求表面平整度低于3%,，圖形精度優(yōu)于30μm。

近年來(lái),，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)不斷發(fā)展,，企業(yè)用工成本不斷攀升,，企業(yè)在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)中越來(lái)越重視人工智能和機(jī)器視覺(jué)等技術(shù)的應(yīng)用，基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法和設(shè)備逐漸成為提升產(chǎn)品質(zhì)量,、提高良品率的重要手段,，因此，將機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法應(yīng)用于陶瓷基板的檢測(cè),，可提高檢測(cè)精度,，降低人力成本，具有良好的應(yīng)用價(jià)值,。

力學(xué)性能檢測(cè)

平面陶瓷基板力學(xué)性能主要指金屬線路層結(jié)合強(qiáng)度,，表示金屬層與陶瓷基片間的粘接強(qiáng)度，直接決定了后續(xù)器件封裝質(zhì)量(固晶強(qiáng)度與可靠性等),。不同方法制備的陶瓷基板結(jié)合強(qiáng)度差別較大,，通常采用高溫工藝制備的平面陶瓷基板(如TPC、DBC等),，其金屬層與陶瓷基片間通過(guò)化學(xué)鍵連接,，結(jié)合強(qiáng)度較高；而低溫工藝制備的陶瓷基板(如DPC基板),，金屬層與陶瓷基片間主要以范德華力及機(jī)械咬合力為主,，結(jié)合強(qiáng)度偏低。常用結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試方法包括：

剪切強(qiáng)度測(cè)試示意圖/拉伸強(qiáng)度測(cè)試示意圖

(1)膠帶法：將膠帶緊貼金屬層表面,，用橡皮滾筒在上面滾壓,，以去除粘接面內(nèi)氣泡。10s后用垂直于金屬層的拉力使膠帶剝離,，檢測(cè)金屬層是否從基片上剝離,，屬于一種定性測(cè)試方法。

(2)焊線法：選用直徑為0.5mm或1.0mm的金屬線,，通過(guò)焊料熔化直接焊接在基板金屬層上,，隨后用拉力計(jì)沿垂直方向測(cè)量金屬線抗拉力。

(3)剝離強(qiáng)度法：將陶瓷基板表面金屬層蝕刻(劃切)成5mm—10mm長(zhǎng)條,，然后在剝離強(qiáng)度測(cè)試機(jī)上沿垂直方向撕下,，測(cè)試其剝離強(qiáng)度。要求剝離速度為50mm/min,，測(cè)量頻率為10次/s,。

熱學(xué)性能

陶瓷基板熱學(xué)性能主要包括熱導(dǎo)率、耐熱性,、熱膨脹系數(shù)和熱阻等,。陶瓷基板在器件封裝中主要起散熱作用，因此其熱導(dǎo)率是重要的技術(shù)指標(biāo)；耐熱性主要測(cè)試陶瓷基板在高溫下是否翹曲,、變形,，表面金屬線路層是否氧化變色、起泡或脫層,，內(nèi)部通孔是否失效等,。由于陶瓷基板一般為多層結(jié)構(gòu)，其導(dǎo)熱特性不僅與陶瓷基片材料熱導(dǎo)率有關(guān)(體熱阻),，還與材料界面結(jié)合情況密切相關(guān)(界面接觸熱阻),。因此，采用熱阻測(cè)試儀(可測(cè)量多層結(jié)構(gòu)的體熱阻和界面熱阻)能有效評(píng)價(jià)陶瓷基板導(dǎo)熱性能,。

電學(xué)性能 

陶瓷基板電學(xué)性能主要指基板正反面金屬層是否導(dǎo)通(內(nèi)部通孔質(zhì)量是否良好),。由于DPC陶瓷基板通孔直徑較小，在電鍍填孔時(shí)會(huì)出現(xiàn)未填實(shí),、氣孔等缺陷,，一般可采用X射線測(cè)試儀(定性，快速)和飛針測(cè)試機(jī)(定量,，便宜)評(píng)價(jià)陶瓷基板通孔質(zhì)量。

封裝性能

陶瓷基板封裝性能主要指可焊性與氣密性(限三維陶瓷基板),。為提高引線鍵合強(qiáng)度,，一般在陶瓷基板金屬層（特別是焊盤(pán)）表面電鍍或化學(xué)鍍一層Au或Ag等焊接性能良好的金屬，防止氧化,，提高引線鍵合質(zhì)量,。可焊性一般采用鋁線焊接機(jī)和拉力計(jì)進(jìn)行測(cè)量,。

將芯片貼裝于三維陶瓷基板腔體內(nèi),，用蓋板(金屬或玻璃)將腔體密封便可實(shí)現(xiàn)器件氣密封裝。圍壩材料與焊接材料氣密性直接決定了器件封裝氣密性,，不同方法制備的三維陶瓷基板氣密性存在一定差異,。對(duì)三維陶瓷基板主要測(cè)試圍壩材料與結(jié)構(gòu)的氣密性，主要有氟油氣泡法和氦質(zhì)譜儀法,。

可靠性測(cè)試與分析

可靠性主要測(cè)試陶瓷基板在特定環(huán)境下(高溫,、低溫、高濕,、輻射,、腐蝕、高頻振動(dòng)等)的性能變化,，主要內(nèi)容包括耐熱性,、高溫存儲(chǔ)、高低溫循環(huán)、熱沖擊,、耐腐蝕,、抗腐蝕、高頻振動(dòng)等,。對(duì)于失效樣品,，可采用掃描電鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)分別進(jìn)行微觀和成分分析；采用掃描聲顯微鏡(SAM)和X射線檢測(cè)儀進(jìn)行焊接界面和缺陷分析,。

參考來(lái)源：

[1]程浩,，陳明祥等.電子封裝陶瓷基板

[2]程浩，陳明祥等.功率電子封裝用陶瓷基板技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展

[3]黃思博.基于HALCON的LED陶瓷基板缺陷檢測(cè)系統(tǒng)

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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