Kako se čipovi i elektronski uređaji nastavljaju razvijati prema minijaturizaciji i većoj integraciji, izrada kola isključivo na površini keramičkih podloga više ne može zadovoljiti sve zahtjevnije zahtjeve za međusobno povezivanje i usmjeravanje. Stoga su potrebne mikrootvorne žice za električno povezivanje prednje i zadnje strane podloge, skraćujući puteve međusobnog povezivanja i povećavajući gustoću kola. Kao rezultat toga, DPC (direktno prešani bakar) putem tehnologije metalizacije je široko primijenjen u primjenama koje uključuju LED diode, lasere, optičke komunikacije, RF uređaje i energetsku elektroniku.
Međutim, keramičke podloge su inherentno električno izolirajuće. Samo formiranje mikrootvora kroz podlogu ne uspostavlja električni kontinuitet između dvije strane. Pravi izazov je formiranje kontinuiranog i pouzdanog metalnog sloja sjemena duž unutrašnjih zidova mikrootvora.
1. Kako se uspostavlja električni kontinuitet putem keramičkih mikrootvora?
DPC putem metalizacije obično počinje laserskim bušenjem kako bi se formirali mikrootvori u keramičkoj podlozi, uglavnom u obliku konusnih ili ravnih rupa. Mikrootvori i površina podloge se zatim temeljito čiste i degaziraju kako bi se uklonili ostaci bušenja, vlaga i drugi zagađivači. Nakon toga se koristi proces vakuumskog raspršivanja za nanošenje Ti adhezijskog sloja, obično debljine 50-200 nm, nakon čega slijedi Cu provodljivi sloj sjemena, obično debljine 0,5-2 μm, na površinu podloge i duž unutrašnjih zidova mikrootvora.
Sloj Ti služi kao adhezivni sloj za poboljšanje čvrstoće veze između metalnog filma i keramičke podloge, dok sloj Cu sjemena pruža kontinuiranu provodljivu podlogu za naknadno galvaniziranje. Sloj bakra se zatim dodatno nadograđuje galvanizacijom, obično do debljine od 5-20 μm, čime se u konačnici uspostavlja pouzdan električni kontinuitet između kola na prednjoj i zadnjoj strani kroz metalizirane prolaze. Jednostavno rečeno, vakuumsko raspršivanje pruža provodljivu podlogu, dok naknadno galvaniziranje povećava debljinu bakra, čime se smanjuje otpor prolaza i poboljšava pouzdanost međusobne veze.
Iako se proces čini jednostavnim, pouzdano međusobno povezivanje mikroprelaza zavisi od jednog ključnog preduvjeta: sloj Ti/Cu sjemena mora potpuno i kontinuirano prekrivati površinu supstrata i cijeli unutarnji zid svakog mikroprelaza.
2. Četiri ključna izazova vakuumskog raspršivanja Ti/Cu slojeva početnog sloja za DPC prolaze
Formiranje kontinuiranog sloja sjemena unutar uskih mikrootvora nije ni blizu jednostavnom procesu. Ostaci koji ostaju unutar otvora mogu ugroziti prianjanje filma, dok geometrija mikrootvora otežava pokrivanje bočnih zidova. Lokalni diskontinuiteti u sloju sjemena mogu prekinuti naknadno galvaniziranje, dok varijacije između različitih lokacija podloge i proizvodnih serija mogu utjecati na ukupnu stabilnost procesa. Ključni izazovi vakuumskog raspršivanja za DPC putem metalizacije mogu se sažeti u četiri područja.
1. Ostaci unutar otvora mogu ugroziti prianjanje filma
Nakon laserskog bušenja, keramičke podloge mogu sadržavati keramičke čestice, obnovljeni materijal, ostatke bušenja i adsorbovanu vlagu unutar mikrootvora. Kod mikrootvora malih promjera i visokih omjera stranica, ove ostatke je često mnogo teže ukloniti nego površinsku kontaminaciju. Ako čišćenje i otplinjavanje nisu dovoljni, Ti adhezijski sloj možda neće formirati jaku i pouzdanu vezu sa keramičkom bočnom stijenkom. Takvi defekti možda neće odmah postati vidljivi nakon nanošenja premaza, ali se mogu postepeno razviti u stvaranje mjehurića i delaminaciju tokom naknadnog galvanizacije, lemljenja ili rada na visokim temperaturama.
2. Veći omjeri stranica otežavaju pokrivanje bočnih zidova
Težina raspršivanja mikrootvora ne može se procijeniti isključivo njegovom dubinom; odnos između dubine otvora i prečnika otvora - odnos stranica - je podjednako važan. Na primjer, otvor prečnika 60 μm i dubine od 300 μm ima odnos stranica 5:1. Kako se odnos stranica povećava, ulaz u otvor stvara veće geometrijsko sjenčenje raspršenih čestica, smanjujući broj čestica koje mogu doseći srednji dio bočnog zida. To može rezultirati relativno debelim filmovima na površini podloge i blizu otvora otvora, dok srednji dio bočnog zida otvora postaje znatno tanji ili čak diskontinuiran.
3. Nepotpuni sloj sjemena može spriječiti pouzdano međusobno povezivanje putem
Osnovni zahtjev DPC via metalizacije nije samo da li je bakar prisutan na zidu vija, već da li se Ti/Cu sloj sjemena može kontinuirano protezati od prednje strane podloge, duž cijelog bočnog zida vija, do zadnje strane. Čak i mali diskontinuitet u sloju sjemena može prekinuti provodni put potreban za naknadno galvaniziranje. Stoga se kvalitet sloja sjemena ne može procijeniti isključivo izgledom površine ili prosječnom debljinom filma. Posebna pažnja mora se posvetiti najtanjem dijelu bočnog zida vija i da li se kontinuirana električna provodljivost održava kroz cijeli metalizirani put.
4. Propuštanje jednog uzorka ne garantuje stabilnost od serije do serije
Postizanje potrebne debljine površinskog filma na jednom uzorku ne znači nužno da je proces spreman za masovnu proizvodnju. Proizvodnja DPC-a također zahtijeva strogu kontrolu ujednačenosti premaza između prednje i zadnje površine, između središnjeg i rubnog područja podloge, na različitim položajima fiksatora i od serije do serije. Za keramičke podloge koje sadrže veliki broj mikrootvora, evaluacija procesa ne bi se trebala fokusirati isključivo na prosječnu debljinu filma. Što je još važnije, najtanji dio bočnog zida otvora mora dosljedno održavati električnu provodljivost potrebnu za naknadno galvaniziranje.
3. Šta se dešava kada sloj sjemena nije pravilno položen?
Ti/Cu sloj sjemena pruža provodljivu podlogu potrebnu za naknadno galvaniziranje. Ako je sloj sjemena na bočnom zidu vija pretanak, nepotpuno prekriven ili sadrži diskontinuitete, struja galvanizacije se ne može kontinuirano prenositi duž bočnog zida, a ioni bakra se ne mogu pravilno reducirati i taložiti na defektnim mjestima. Kako galvanizacija napreduje i sloj bakra se nakuplja, u početku manja područja nedovoljne pokrivenosti mogu se razviti u praznine u sloju bakra, lokalizirane nedostatke debljine ili diskontinuirano prevlačenje unutar vija.
Ovi defekti direktno utiču na kvalitet međusobnog povezivanja kola na prednjoj i zadnjoj strani keramičke podloge. U manje ozbiljnim slučajevima, mogu rezultirati povećanim otporom prolaza, lokalizovanim stvaranjem toplote i fluktuacijama u električnim performansama. U ozbiljnijim slučajevima, kola na obje strane možda neće postići električni kontinuitet. Tokom naknadnog lemljenja, starenja na visokim temperaturama ili termičkog cikliranja, defektna područja mogu dalje razviti stvaranje mjehurića, delaminaciju ili pucanje kola, smanjujući prinos proizvoda i dugoročnu pouzdanost i potencijalno rezultirajući kvarom uređaja.
4. Zhenhua Vacuum rješenje za masovnu proizvodnju keramičkih podloga putem metalizacije — DPC proizvodna linija za vakuumsko premazivanje keramičkih podloga
Prednosti opreme:
Automatizacija: Potpuno automatizovani sistem za premazivanje i prenos nosača obradaka smanjuje ručne intervencije, a istovremeno poboljšava efikasnost proizvodnje i skraćuje ukupno vrijeme ciklusa.
Propusnost: Podržava podloge dimenzija 120 mm × 120 mm sa proizvodnim kapacitetom do 288 komada na sat.
Performanse: Poboljšava električnu provodljivost, a istovremeno poboljšava performanse odvođenja toplote keramičke podloge.
Metalizacija otvora: Optimizovana konfiguracija magnetnog polja omogućava efikasno i ujednačeno prekrivanje premazom unutar mikrootvora.
Proces: Podržava dvostrano nanošenje premaza kako bi se poboljšala ukupna ujednačenost debljine filma i konzistencija premaza.
Primjene:
Oprema može nanositi razne elementarne metalne filmove, uključujući Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag i Ni, te se široko primjenjuje u industriji poluprovodnika i elektroničkih komponenti za primjene kao što su keramičke podloge, keramički kondenzatori i keramička kućišta/nosači LED dioda.
5. Zaključak
Zhenhua Vacuum se fokusira na proces vakuumskog raspršivanja na prednjem kraju za proizvodnju DPC-a. Poboljšanjem pokrivenosti bočnih zidova mikroprekrivača i kombinovanjem tehnologije dvostranog premazivanja sa automatizovanom proizvodnjom, rješenje pruža stabilne Ti/Cu slojeve za naknadno galvaniziranje i pouzdano međusobno povezivanje. Ovo pomaže kupcima da postignu konzistentnu masovnu proizvodnju, a istovremeno podržava širu primjenu DPC keramičkih supstrata u poluprovodničkim i naprednim elektronskim aplikacijama.
-Ovaj članak je objavio/la proizvođač opreme za vakuumsko premazivanjeZhenhua Vakuum
Vrijeme objave: 27. avg. 2026.