1 江南大学 轻工过程先进控制教育部重点实验室,江苏 无锡 2422
2 无锡市创凯电气控制设备有限公司,江苏 无锡 14400
陶瓷基板是电子器件的重要基础材料,利用机器视觉技术结合深度学习策略实现陶瓷基板的瑕疵检测对保证产品质量具有重要的意义。增加成像设备的视场以实现多个陶瓷基板的同时成像,可以显著提高陶瓷基板的检测速度;但也带来了图像分辨率的降低,并最终导致瑕疵检测精度的降低。针对上述问题,本文提出了一种基于知识蒸馏的低分辨率陶瓷基板瑕疵自动检测方法。该方法利用YOLOv5框架分别构建了教师网络和学生网络,基于知识蒸馏思想将教师网络获得的高分辨率图像特征信息指导学生网络的训练,以提高学生网络对低分辨率陶瓷基板图像的瑕疵检测能力;同时,在教师网络中引入基于Coordinate Attention (CA)注意力思想的特征融合模块,使得教师网络学习到的特征同时适应高分辨率图像信息和低分辨率图像信息,从而能较好地指导学生网络的训练;最后,引入基于Gradient Harmonizing Mechanism(GHM)的置信度损失函数,以提高瑕疵的检出率。实验结果表明,本文基于知识蒸馏的陶瓷基板瑕疵检测方法对于224×224分辨率输入图像的污渍、异物、多金、缺瓷以及损伤这五类瑕疵检测的平均准确率和平均召回率分别达到了96.80%和90.01%,相比于目前主流的目标检测算法,本文算法取得了更好的检测结果。
陶瓷基板 瑕疵检测 YOLOv5 知识蒸馏 ceramic substrate defect detection YOLOv5 knowledge distillation 光学 精密工程
2023, 31(20): 3065
1 长沙理工大学材料科学与工程学院,长沙 410004
2 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100083
采用砂磨工艺获得了亚微米氧化铝复合粉体,用于制备微晶氧化铝陶瓷基板,研究了浆料组成对浆料流变学性质、生坯密度、生坯应力-应变行为的影响,以及烧结制度对平均晶粒尺寸和基板抗弯强度的影响。结果表明,固相含量、R值(增塑剂和黏结剂的质量比)和分散剂用量等关键因素决定了流延浆料的流变学性质。R值增大导致生坯强度和密度降低,提高固相含量有利于增加最大可流延厚度,优化工艺条件下可制备0.16~1.20 mm的坯片。当烧结温度为1 550 ℃、升温速率为2.5 ℃/min、保温时间为60 min时,制备的陶瓷基板平均晶粒尺寸为1.1 μm左右,晶粒尺寸分布均匀,抗弯强度达到(440±25) MPa。
氧化铝 陶瓷基板 流延成型 晶粒尺寸 烧结制度 Al2O3 ceramic substrate tape casting grain size sintering schedule
光学 精密工程
2022, 30(13): 1631
1 西安交通大学机械工程学院,陕西 西安 710064
2 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,陕西 西安 710064
电子器件的高质量和高密度互联对激光加工硬脆电子陶瓷基板表面孔的质量提出了更高的要求。综述了长脉冲毫秒激光、短脉冲纳秒激光和超快激光加工的电子陶瓷基板孔的形貌特征,主要包括孔的表面形貌特征(如孔口圆度、孔表面喷溅物、孔表面微裂纹和孔表面热影响区等)及孔的侧壁形貌特征(如孔的锥度、孔侧壁重铸层和孔侧壁表面微裂纹等)。
激光技术 电子陶瓷基板 孔的形貌特征 毫秒激光 纳秒激光 超快激光 中国激光
2022, 49(10): 1002403
华中科技大学机械科学与工程学院,湖北 武汉 430074
氧化铝陶瓷具有热导率高、散热性好、介电常数小等特点,是移动通信、集成电子等领域常用的基板材料,但其高硬度、高脆性的特性致使其在常规的机械加工过程中极易出现裂纹、崩裂等。本课题组采用纳秒紫外激光对超薄陶瓷板的盲切工艺进行研究,通过控制纳秒激光的三个主要加工参数——激光重复频率、扫描速度和重复次数,分析切缝深度和切缝宽度的变化规律。实验结果表明:随着激光重复频率增大,切缝宽度先增大后基本不变,切缝深度则先增大后减小;随着扫描速度减小和重复次数增多,切缝深度先增大后减小,切缝宽度的波动较小。以切缝深宽比为指标,通过正交试验得到超薄陶瓷基板盲切时单道多次扫描的最大深宽比是4.0137,最优参数组合为:激光重复频率40 kHz,扫描速度0.07 m/s,重复次数25次。
激光技术 脉冲激光 陶瓷基板 切缝深度 切缝宽度 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0114010
1 中国科学院 半导体研究所 半导体照明研发中心, 北京 100083
2 中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
传统的直接镀铜(DPC)陶瓷基板的焊盘上镀有Ni/Au金属覆盖层,它会强烈吸收紫外(UV)光。为了提高深紫外发光二极管(DUV LED)的光提取效率(LEE),设计并制备了镀Al的双层金属镀层DPC陶瓷基板。这种基板拥有一层完全覆盖基板焊盘的Ni/Au镀层为LED提供电互连,以及一层部分覆盖Ni/Au镀层的高反射Al镀层为UV光提供优异的反射。测量了分别由镀Al的DPC陶瓷基板和仅有一层Ni/Au镀层的传统DPC陶瓷基板所封装的DUV LED的光学、电学和热学性质,并建立了LED封装体的模型并进行了分析。结果表明,通过使用镀Al的DPC陶瓷基板,DUV LED的光输出功率(LOP)提高了19.2%,功率效率(WPE)和外量子效率(EQE)则分别提高为传统封装的1.20和1.19倍。此外,经过160 h的老化测试,使用镀Al的DPC陶瓷基板封装的LED表现出了更好的可靠性。这种镀Al的双层金属镀层DPC陶瓷基板为通过封装改善DUV LED的LEE提供了可行的方法。
DUV LED封装 DPC陶瓷基板 光学特性 热阻 DUV LED packaging DPC ceramic substrate optical property thermal resistance
1 西安交通大学机械制造系统国家重点实验室, 陕西 西安 710049
2 上海工程技术大学材料工程学院, 上海 201620
毫秒和纳秒激光以其高可靠、高效率、低成本和可加工硬脆难加工材料的独特优势,成为加工氧化铝和氮化铝陶瓷的首选,在电子陶瓷基板表面孔的工业化加工中具有不可替代的作用。介绍了毫秒和纳秒激光加工作为电子基板的陶瓷材料的去除机理,如材料烧蚀阈值、光热作用和光化学作用等,讨论了毫秒和纳秒激光加工参数、加工环境等因素对陶瓷材料表面孔加工尺寸(如直径、深度和锥度等)的影响规律,总结了目前陶瓷基板表面激光孔加工工业化应用面临的问题,并对其未来的发展方向进行了展望。
激光技术 电子陶瓷基板 氧化铝 氮化铝 毫秒激光 纳秒激光 孔