Тъй като чиповете и електронните устройства продължават да се развиват към миниатюризация и по-висока интеграция, производството на схеми единствено върху повърхността на керамичните подложки вече не може да отговори на все по-високите изисквания за взаимосвързване и маршрутизиране. Следователно са необходими микроотвори, за да се свържат електрически предната и задната страна на подложката, скъсявайки пътищата на взаимосвързване и увеличавайки плътността на схемите. В резултат на това, DPC (директно покрито мед) чрез технология за метализация е широко разпространена в приложения, включително светодиоди, лазери, оптични комуникации, радиочестотни устройства и силова електроника.
Керамичните подложки обаче са по своята същност електрически изолиращи. Самото формиране на микроотвори през подложката не установява електрическа непрекъснатост между двете страни. Истинското предизвикателство е да се формира непрекъснат и надежден метален слой по вътрешните стени на микроотворите.
1. Как се установява електрическата непрекъснатост чрез керамични микроотвори?
Метализацията с помощта на цифров фотоелектрически преобразувател (DPC) обикновено започва с лазерно пробиване, за да се образуват микроотвори в керамичния субстрат, обикновено под формата на конусовидни или прави отвори. След това микроотворите и повърхността на субстрата се почистват старателно и се дегазират, за да се отстранят остатъци от пробиване, влага и други замърсители. Впоследствие се използва процес на вакуумно разпрашване, за да се отложи адхезионен слой Ti, обикновено с дебелина 50–200 nm, последван от проводим слой Cu, обикновено с дебелина 0,5–2 μm, върху повърхността на субстрата и по вътрешните стени на микроотворите.
Титановият слой служи като адхезионен слой за подобряване на здравината на свързване между металния филм и керамичната подложка, докато медният слой (Cu) осигурява непрекъсната проводима основа за последващо галванопластика. Медният слой след това се натрупва допълнително чрез галванопластика, обикновено до дебелина от 5–20 μm, като в крайна сметка се установява надеждна електрическа непрекъснатост между веригите от предната и задната страна през метализираните отвори. С прости думи, вакуумното разпрашване осигурява проводимата основа, докато последващото галванопластика натрупва дебелината на медта, като по този начин намалява съпротивлението на отворите и подобрява надеждността на взаимосвързването.
Въпреки че процесът изглежда лесен, надеждното свързване чрез виатура зависи от едно критично условие: слоят от Ti/Cu семена трябва напълно и непрекъснато да покрива повърхността на субстрата и цялата вътрешна стена на всяка микроотворна връзка.
2. Четири ключови предизвикателства при вакуумно разпрашване на Ti/Cu зародишни слоеве за DPC Vias
Формирането на непрекъснат зародишен слой вътре в тесни микроотвори далеч не е лесно. Остатъците, оставащи вътре в отворите, могат да компрометират адхезията на филма, а геометрията на микроотворите прави покритието на страничните стени все по-трудно. Локалните прекъсвания в зародишния слой могат да прекъснат последващото галванопластика, докато вариациите между различните местоположения на субстрата и производствените партиди могат да повлияят на цялостната стабилност на процеса. Ключовите предизвикателства на вакуумното разпрашване за DPC чрез метализация могат да бъдат обобщени в четири области.
1. Остатъците вътре във виалите могат да компрометират адхезията на филма
След лазерно пробиване, керамичните основи могат да съдържат керамични частици, повторно отлят материал, отломки от сондиране и адсорбирана влага вътре в микроотворите. При микроотвори с малки диаметри и високи съотношения на страните, тези остатъци често са много по-трудни за отстраняване от повърхностното замърсяване. Ако почистването и обезгазяването са недостатъчни, адхезионният слой Ti може да не образува здрава и надеждна връзка с керамичната странична стена. Такива дефекти може да не станат очевидни веднага след нанасяне на покритието, но могат постепенно да се развият в образуване на мехури и разслояване по време на последващо галванично покритие, запояване или работа при висока температура.
2. По-високите съотношения на страните правят покритието на страничните стени по-трудно
Трудността при разпрашаване на микроотвор не може да се оцени единствено по неговата дълбочина; съотношението между дълбочината на отвора и диаметъра му – съотношението на страните – е също толкова важно. Например, отвор с диаметър 60 μm и дълбочина 300 μm има съотношение на страните 5:1. С увеличаването на съотношението на страните, входът на отвора създава по-голямо геометрично засенчване на разпрашените частици, намалявайки броя на частиците, които могат да достигнат средната част на страничната стена. Това може да доведе до относително дебели филми върху повърхността на субстрата и близо до отвора на отвора, докато средната част на страничната стена на отвора става значително по-тънка или дори прекъсната.
3. Непълният слой със семена може да попречи на надеждното свързване чрез виа
Основното изискване за метализация чрез цифрово фотоелектронно покритие (DPC) не е просто дали медта е налична върху стената на отвора, а дали зародишният слой Ti/Cu може да се простира непрекъснато от предната страна на субстрата, по цялата странична стена на отвора, до задната страна. Дори малко прекъсване в зародишния слой може да прекъсне проводимия път, необходим за последващото галванично покритие. Следователно, качеството на зародишния слой не може да се оцени единствено по външния вид на повърхността или средната дебелина на филма. Особено внимание трябва да се обърне на най-тънката част от страничната стена на отвора и дали се поддържа непрекъсната електрическа проводимост по целия метализиран път.
4. Преминаването на единична проба не гарантира стабилност между партидите
Постигането на необходимата дебелина на повърхностния филм върху една проба не означава непременно, че процесът е готов за масово производство. Производството на цифров фотопласт (DPC) изисква също строг контрол на равномерността на покритието между предната и задната повърхности, между централната и крайните области на субстрата, в различните позиции на закрепващото устройство и от партида на партида. За керамични субстрати, съдържащи голям брой микроотвори, оценката на процеса не трябва да се фокусира единствено върху средната дебелина на филма. По-важното е, че най-тънката област на страничната стена на отвора трябва постоянно да поддържа електрическата проводимост, необходима за последващо галванопластика.
3. Какво се случва, когато семенният слой не е положен правилно?
Зародишният слой Ti/Cu осигурява проводимата основа, необходима за последващо галванопластика. Ако зародишният слой върху страничната стена на отвора е твърде тънък, не е напълно покрит или съдържа прекъсвания, токът на галванопластика не може да се пренася непрекъснато по страничната стена и медните йони не могат да бъдат правилно редуцирани и отложени на дефектните места. С напредването на галванопластиката и натрупването на медния слой, първоначално малки области с недостатъчно покритие могат да се развият в кухини в медния слой, локализирани дефекти в дебелината или прекъснато покритие в отвора.
Тези дефекти влияят пряко върху качеството на свързване на веригите от предната и задната страна на керамичния субстрат. В по-леки случаи те могат да доведат до повишено съпротивление на отворите, локализирано генериране на топлина и колебания в електрическите характеристики. В по-сериозни случаи веригите от двете страни може да не успеят да постигнат електрическа непрекъснатост. По време на последващо запояване, стареене при висока температура или термично циклиране, дефектните зони могат допълнително да развият образуване на мехури, разслояване или напукване на веригата, което намалява добива на продукта и дългосрочната надеждност и потенциално води до повреда на устройството.
4. Решението на Zhenhua Vacuum за масово производство на керамични субстрати чрез метализация — производствена линия за вакуумно покритие на керамични субстрати DPC
Предимства на оборудването:
Автоматизация: Напълно автоматизирана система за нанасяне на покрития и прехвърляне на детайли към носачи намалява ръчната намеса, като същевременно подобрява ефективността на производството и съкращава общото време на цикъла.
Производителност: Поддържа подложки 120 мм × 120 мм с производствен капацитет до 288 броя на час.
Производителност: Подобрява електрическата проводимост, като същевременно подобрява ефективността на разсейване на топлината от керамичния субстрат.
Метализация на отворите: Оптимизираната конфигурация на магнитното поле позволява ефективно и равномерно покритие в микроотворите.
Процес: Поддържа двустранно покритие за подобряване на общата еднородност на дебелината на филма и консистенцията на покритието.
Приложения:
Оборудването може да отлага различни елементарни метални филми, включително Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag и Ni, и е широко приложимо в производството на полупроводници и електронни компоненти за приложения като керамични подложки, керамични кондензатори и керамични корпуси/носещи за LED.
5. Заключение
Zhenhua Vacuum се фокусира върху процеса на вакуумно разпрашване в предния край за производство на цифрови фотопласти (DPC). Чрез подобряване на покритието на страничните стени на микроотворите и комбиниране на технологията за двустранно покритие с автоматизирано производство, решението осигурява стабилни Ti/Cu зародишни слоеве за последващо галванично покритие и надеждна взаимовръзка. Това помага на клиентите да постигнат постоянно масово производство, като същевременно подкрепя по-широкото внедряване на DPC керамични субстрати в полупроводникови и съвременни електронни приложения.
-Тази статия е публикувана от производител на оборудване за вакуумно покритиеЖенхуа Вакуум
Време на публикуване: 27 август 2026 г.