封裝是制造光電器件的關鍵過程,它直接影響器件的性能,可靠性和成本。當前,尚無用于陶瓷基板性能測試的國家或行業(yè)標準。其主要性能包括基材外觀,機械性能,熱性能,電性能,包裝性能和可靠性。
陶瓷基板的電性能主要是指基板前后的金屬層是否導電(內(nèi)部通孔的質(zhì)量是否良好)。由于DPC陶瓷基板的通孔的直徑較小,因此在電鍍和填充孔的過程中可能會發(fā)生諸如未填充的孔和孔的缺陷。通常,可以使用X射線檢查設備進行質(zhì)量檢查。 X射線無損檢測的最大優(yōu)點是直觀,快速。
以IGBT封裝為例,由于IGBT的高輸出功率,發(fā)熱大,散熱差會損壞IGBT芯片。散熱是IGBT封裝的關鍵技術,必須使用陶瓷基板來增強散熱。 IGBT封裝主要采用DBC陶瓷基板,原因是DBC基板的金屬電路層較厚,具有導熱系數(shù)高,耐熱性高,絕緣性高,強度高,熱膨脹低,耐腐蝕和耐輻射的特點,它廣泛用于電力設備和高溫電子設備的封裝。
封裝的IGBT需要進行X射線無損檢測,以確定和識別在封裝過程中可能發(fā)生的焊點缺陷,從而消除具有錯誤焊接和漏焊等缺陷的產(chǎn)品。隨著半導體技術的不斷發(fā)展,功率器件將朝著高功率,小型化,集成化和多功能化的方向逐步發(fā)展。對用于包裝的陶瓷基板的性能也提出了更高的要求,并且其檢查也更加困難。
陶瓷基板的高精度和小型化。為了滿足裝置小型化的發(fā)展要求,有必要不斷提高陶瓷基板電路層的加工精度(線寬/線間距)。隨著電子設備的精細發(fā)展,X射線檢查設備的精度得到了提高,并及時適應了生產(chǎn)線的需求。
陶瓷基板的集成。一般而言,TPC,DBC和AMB陶瓷基板僅適用于制備單面電路層(或雙面電路層,但上層和下層不導電)。如果要連接上層和下層,則需要進行激光鉆孔(孔徑通常大于200μm),然后在孔中填充金屬漿,然后進行燒結(jié)。孔中的金屬層的導電性和導熱性差,且基板可靠性低。集成意味著產(chǎn)品檢查表格的復雜性,因此X射線3D斷層掃描成像可用于此類電子設備的包裝檢查,這種檢查技術可以有效避免高度集成的電子設備的圖像重疊和遮擋。
DPC陶瓷基板使用激光鉆孔和電鍍孔填充技術來制備通孔金屬。由于孔被電鍍并填充有致密的銅柱,因此電導率和導熱性**,因此可以實現(xiàn)陶瓷基板上下電路層的垂直互連。隨著GaN,SiC,AlN等第三代半導體技術的發(fā)展,功率器件已開始在半導體照明,電力電子,微波射頻,5G通信,新能源和新能源汽車等領域迅速發(fā)展,以及使用陶瓷基板的需求激增。
陶瓷基板在功率器件包裝中起著舉足輕重的作用,是各國開發(fā)的關鍵電子材料。因此,迫切需要加強陶瓷基體核心技術(包括陶瓷粉,基體和基體制備技術等)的研究和開發(fā),以滿足中國快速發(fā)展的市場需求。 X射線無損檢測技術還將密切關注包裝技術的發(fā)展,并有效地服務于產(chǎn)品質(zhì)量檢測。
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