전자 패키징 공정에서 세라믹 기판은 중요한 구성 요소입니다. 세라믹 기판의 불량률을 줄이는 것은 전자 장치의 품질을 향상시키는 데 매우 중요합니다. 그러나 현재 세라믹 기판 성능 테스트에 대한 국가 또는 업계 표준이 없어 기업 생산 및 제품 홍보에 어려움을 겪고 있습니다.
현재 주요 성능 지표에는 기판 외관, 기계적 특성, 열적 특성, 전기적 특성, 패키징 성능(작동 성능) 및 신뢰성이 포함됩니다.
외관검사
세라믹 기판 외관검사는 일반적으로 육안검사나 광학현미경을 사용합니다. 검사 항목에는 세라믹 기판에 균열이나 공극이 있는지, 금속층 표면에 긁힘, 벗겨짐, 얼룩이 있는지 등이 포함됩니다. 또한, 세라믹 기판의 치수, 금속층의 두께, 기판의 표면 평탄도(휘어짐), 기판 표면 패턴의 정확성 등은 모두 세심한 검사가 필요한 중요한 측면입니다. 특히 플립-칩과 고밀도-패키징의 경우 표면 평탄도는 일반적으로 0.3% 미만이 요구됩니다.
최근 몇 년 동안 컴퓨터 기술과 이미지 처리 기술이 지속적으로 발전하고 기업의 인건비가 상승함에 따라 기업은 제조 혁신과 업그레이드에 인공 지능과 머신 비전 기술을 적용하는 데 점점 더 주력하고 있습니다. 머신 비전- 기반 감지 방법과 장비는 점차 제품 품질을 개선하고 수율을 높이는 중요한 수단이 되고 있습니다. 따라서 머신비전 감지 장비를 세라믹 기판 검사에 적용하면 감지 효율성을 높이고 인건비를 절감할 수 있으며 적용 가치가 좋습니다.
기계적 성능 테스트
세라믹 기판의 기계적 특성은 주로 금속 회로층의 접착 강도를 말하며, 이는 금속층과 세라믹 기판 사이의 접착 강도를 나타내며 후속 장치 패키징의 품질(다이 접착 강도 및 신뢰성 등)을 직접적으로 결정합니다. 다양한 방법으로 준비된 세라믹 기판의 결합 강도는 상당히 다릅니다. 고온 공정(예: TPC, DBC 등)을 사용하여 제조된 평면 세라믹 기판은 금속층과 세라믹 기판이 화학적 결합으로 연결되어 있기 때문에 결합 강도가 더 높습니다. 그러나 저온 공정을 사용하여 제조된 세라믹 기판(예: DPC 기판)은 주로 반 데르 발스 힘과 기계적 맞물림에 의존하므로 결합 강도가 낮아집니다.
세라믹 기판의 금속화 강도에 대한 테스트 방법은 다음과 같습니다.
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전단강도 시험/인장강도 시험의 개략도
(1) 테이프 방식 : 금속층 표면에 테이프 조각을 단단히 부착한 후 고무롤러를 이용하여 이를 굴려 접착면 내의 기포를 제거하는 방식이다. 10초 후, 금속층에 수직인 힘을 가하여 테이프를 떼어내고, 금속층이 기판에서 박리되는지 확인한다. 테이프 테스트는 정성 테스트 방법입니다.
(2) 와이어 본딩 방법 : 직경 0.5mm 또는 1.0mm의 금속 와이어를 선택하여 땜납을 녹여 기판의 금속층에 직접 용접합니다. 그런 다음 힘 게이지를 사용하여 금속 와이어가 수직 방향으로 당기는 힘-을 측정합니다.
(3) 박리강도법 : 세라믹 기재 표면의 금속층을 5mm~10mm 길이의 띠로 에칭(절단)한 후, 박리강도 시험기를 이용하여 수직방향으로 박리하여 박리강도를 측정한다. 박리 속도는 50mm/분, 측정 빈도는 10회/초가 필요합니다.
열 성능
세라믹 기판의 열 성능에는 주로 열전도율, 내열성, 열팽창 계수 및 내열성이 포함됩니다. 세라믹 기판은 주로 장치 패키징에서 방열 역할을 하므로 열전도도는 중요한 기술 지표입니다. 내열성은 주로 세라믹 기판이 고온에서 휘거나 변형되는지 여부, 표면 금속 회로층이 산화, 변색, 기포 또는 박리되는지 여부, 내부 관통 구멍이-실패하는지 여부를 테스트합니다.
세라믹 기판의 열전도 특성은 세라믹 기판 재료의 열전도도(대량 열저항)와 관련될 뿐만 아니라 재료 인터페이스 결합(인터페이스 접촉 열저항)과도 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 다층 구조의 벌크 열저항과 인터페이스 열저항을 측정할 수 있는 열저항 시험기를 사용하면 세라믹 기판의 열전도 성능을 효과적으로 평가할 수 있습니다.
전기적 성능
세라믹 기판의 전기적 성능은 주로 기판 앞면과 뒷면의 금속층이 전도성이 있는지 여부(내부 관통{0}}홀 품질이 좋은지 여부)를 나타냅니다. DPC 세라믹 기판의 관통-홀 직경이 작기 때문에 전기 도금 중에 불완전한 충진 및 기공과 같은 결함이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 X-선 테스터(정성적, 고속) 및 플라잉 프로브 테스터(정량적, 저렴함)를 사용하여 세라믹 기판의 관통 구멍의 품질을 평가할 수 있습니다.-
포장 성능
세라믹 기판의 패키징 성능은 주로 납땜성과 기밀성을 나타냅니다(3-차원 세라믹 기판으로 제한됨). 와이어 본딩 강도를 향상시키기 위해 일반적으로 용접 특성이 좋은 Au, Ag 또는 기타 금속 층을 세라믹 기재 금속층(특히 패드)의 표면에 전기 도금하거나 화학적으로 도금하여 산화를 방지하고 와이어 본딩 품질을 향상시킵니다. 납땜성은 일반적으로 알루미늄 와이어 본딩 기계와 인장 시험기를 사용하여 측정됩니다.
칩은 3차원 세라믹 기판의 캐비티에 장착되고{0}} 캐비티는 덮개판(금속 또는 유리)으로 밀봉되어 장치의 밀봉 포장이 이루어집니다. 댐 재료와 용접 재료의 기밀성은 장치 포장의 기밀성을 직접적으로 결정하며, 다양한 방법으로 제조된 3차원 세라믹 기판의 기밀성은 어느 정도 다릅니다. 3차원- 세라믹 기판에 대한 주요 테스트는 주로 탄화불소 오일 버블 방법과 헬륨 질량 분석기 방법을 사용하여 댐 재료 및 구조의 기밀성에 중점을 둡니다.