中國粉體網(wǎng)訊  在電子封裝過程中，陶瓷基板是關(guān)鍵器件，降低陶瓷基板的不良率對提高電子器件質(zhì)量具有重大的意義，但是陶瓷基板性能檢測尚無國家或行業(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。

（圖片來源：中電科四十三所）

外觀檢測

外觀檢查一般采取目視或工具顯微鏡，檢測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)檢測的內(nèi)容。特別是對于采用倒裝芯片、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，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)型升級中越來越重視人工智能和機(jī)器視覺等技術(shù)的應(yīng)用，基于機(jī)器視覺的檢測方法和設(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)器視覺檢測方法應(yīng)用于陶瓷基板的檢測，可提高檢測精度，降低人力成本，具有良好的應(yīng)用價值。

力學(xué)性能檢測

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)度測試方法包括：

剪切強(qiáng)度測試示意圖/拉伸強(qiáng)度測試示意圖

(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，檢測金屬層是否從基片上剝離，屬于一種定性測試方法。

(2)焊線法：選用直徑為0.5mm或1.0mm的金屬線，通過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長條，然后在剝離強(qiáng)度測試機(jī)上沿垂直方向撕下，測試其剝離強(qiáng)度。要求剝離速度為50mm/min，測量頻率為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，采用熱阻測試儀(可測量多層結(jié)構(gòu)的體熱阻和界面熱阻)能有效評價陶瓷基板導(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，在電鍍填孔時會出現(xiàn)未填實(shí)、氣孔等缺陷，一般可采用X射線測試儀(定性，快速)和飛針測試機(jī)(定量，便宜)評價陶瓷基板通孔質(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）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�？珊感砸话悴捎娩X線焊接機(jī)和拉力計(jì)進(jìn)行測量。

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。對三維陶瓷基板主要測試圍壩材料與結(jié)構(gòu)的氣密性，主要有氟油氣泡法和氦質(zhì)譜儀法。

可靠性測試與分析

可靠性主要測試陶瓷基板在特定環(huán)境下(高溫、低溫、高濕、輻射、腐蝕、高頻振動等)的性能變化，主要內(nèi)容包括耐熱性、高溫存儲、高低溫循環(huán)、熱沖擊、耐腐蝕、抗腐蝕、高頻振動等。對于失效樣品，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射線檢測儀進(jìn)行焊接界面和缺陷分析。

參考來源：

[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陶瓷基板缺陷檢測系統(tǒng)

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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