A mesura que els xips i els dispositius electrònics continuen evolucionant cap a la miniaturització i una major integració, la fabricació de circuits únicament a la superfície de substrats ceràmics ja no pot satisfer els requisits d'interconnexió i enrutament cada cop més exigents. Per tant, es necessiten microvies per connectar elèctricament els costats frontal i posterior del substrat, escurçant els camins d'interconnexió i augmentant la densitat de circuits. Com a resultat, la tecnologia DPC (Coure Xapat Directament) mitjançant metal·lització s'ha adoptat àmpliament en aplicacions com ara LED, làsers, comunicacions òptiques, dispositius RF i electrònica de potència.
Tanmateix, els substrats ceràmics són inherentment aïllants elèctricament. La simple formació de microvies a través del substrat no estableix continuïtat elèctrica entre els dos costats. El veritable repte és formar una capa de llavors metàl·liques contínua i fiable al llarg de les parets interiors de les microvies.
1. Com s'estableix la continuïtat elèctrica mitjançant microvies ceràmiques?
La DPC via metal·lització normalment comença amb la perforació làser per formar microvies al substrat ceràmic, generalment en forma de forats cònics o rectes. A continuació, es netegen i desgasifiquen a fons les microvies i la superfície del substrat per eliminar els residus de perforació, la humitat i altres contaminants. Posteriorment, s'utilitza un procés de pulverització catòdica al buit per dipositar una capa d'adhesió de Ti, normalment de 50 a 200 nm de gruix, seguida d'una capa de llavors conductora de Cu, normalment de 0,5 a 2 μm de gruix, a la superfície del substrat i al llarg de les parets interiors de les microvies.
La capa de Ti serveix com a capa d'adhesió per millorar la força d'unió entre la pel·lícula metàl·lica i el substrat ceràmic, mentre que la capa de llavor de Cu proporciona una base conductora contínua per a la posterior galvanització. La capa de coure es construeix posteriorment mitjançant galvanització, normalment fins a un gruix de 5-20 μm, establint finalment una continuïtat elèctrica fiable entre els circuits dels costats frontal i posterior a través de les vies metal·litzades. En termes senzills, la polvorització al buit proporciona la base conductora, mentre que la posterior galvanització augmenta el gruix del coure, reduint així la resistència de la via i millorant la fiabilitat de la interconnexió.
Tot i que el procés sembla senzill, la fiabilitat de la interconnexió depèn d'un requisit previ crític: la capa de llavors de Ti/Cu ha de cobrir completament i contínuament la superfície del substrat i tota la paret interior de cada microvia.
2. Quatre reptes clau de la polvorització al buit de capes de llavors de Ti/Cu per a vies DPC
Formar una capa de sembra contínua dins de microvies estretes no és gens senzill. Els residus que queden dins de les vies poden comprometre l'adhesió de la pel·lícula, mentre que la geometria de les microvies fa que la cobertura de la paret lateral sigui cada cop més difícil. Les discontinuitats locals a la capa de sembra poden interrompre la posterior galvanització, mentre que les variacions entre les diferents ubicacions del substrat i els lots de producció poden afectar l'estabilitat general del procés. Els principals reptes de la pulverització al buit per a la metal·lització per via DPC es poden resumir en quatre àrees.
1. Els residus dins de les vies poden comprometre l'adhesió de la pel·lícula
Després de la perforació amb làser, els substrats ceràmics poden contenir partícules ceràmiques, material de refusió, restes de perforació i humitat adsorbida dins de les microvies. Per a microvies amb diàmetres petits i relacions d'aspecte elevades, aquests residus sovint són molt més difícils d'eliminar que la contaminació superficial. Si la neteja i la desgasificació són insuficients, la capa d'adhesió de Ti pot no formar una unió forta i fiable amb la paret lateral ceràmica. Aquests defectes poden no ser immediatament evidents després del recobriment, però poden desenvolupar-se gradualment en butllofes i delaminació durant la posterior galvanització, soldadura o operació a alta temperatura.
2. Les relacions d'aspecte més altes dificulten la cobertura de les parets laterals
La dificultat de pulverització catòdica d'una microvia no es pot avaluar únicament per la seva profunditat; la relació entre la profunditat de la via i el diàmetre de la via (la relació d'aspecte) és igualment important. Per exemple, una via amb un diàmetre de 60 μm i una profunditat de 300 μm té una relació d'aspecte de 5:1. A mesura que augmenta la relació d'aspecte, l'entrada de la via crea una major ombra geomètrica de les partícules pulveritzades, reduint el nombre de partícules que poden arribar a la secció mitjana de la paret lateral. Això pot donar lloc a pel·lícules relativament gruixudes a la superfície del substrat i prop de l'obertura de la via, mentre que la secció mitjana de la paret lateral de la via es torna significativament més prima o fins i tot discontínua.
3. Una capa de llavors incompleta pot impedir una interconnexió fiable per via electrònica
El requisit fonamental de la metal·lització de la via DPC no és simplement si hi ha coure a la paret de la via, sinó si la capa de llavors de Ti/Cu es pot estendre contínuament des de la part frontal del substrat, al llarg de tota la paret lateral de la via, fins a la part posterior. Fins i tot una petita discontinuïtat a la capa de llavors pot interrompre la via conductora necessària per a la posterior galvanització. Per tant, la qualitat de la capa de llavors no es pot avaluar únicament per l'aspecte de la superfície o el gruix mitjà de la pel·lícula. Cal prestar especial atenció a la secció més prima de la paret lateral de la via i a si es manté una conductivitat elèctrica contínua al llarg de la via metal·litzada.
4. Passar una sola mostra no garanteix l'estabilitat entre lots
Aconseguir el gruix de la pel·lícula superficial requerit en una sola mostra no significa necessàriament que el procés estigui llest per a la producció en massa. La fabricació de DPC també requereix un control estricte de la uniformitat del recobriment entre les superfícies frontal i posterior, entre les regions central i de vora del substrat, a través de diferents posicions de fixació i de lot a lot. Per a substrats ceràmics que contenen un gran nombre de microvies, l'avaluació del procés no s'ha de centrar únicament en el gruix mitjà de la pel·lícula. Més important encara, la regió més prima de la paret lateral de la via ha de mantenir constantment la conductivitat elèctrica necessària per a la posterior galvanització.
3. Què passa quan la capa de llavors no es diposita correctament?
La capa de sembra de Ti/Cu proporciona la base conductora necessària per a la posterior galvanització. Si la capa de sembra a la paret lateral de la via és massa prima, està coberta de manera incompleta o conté discontinuitats, el corrent de galvanització no es pot transferir contínuament al llarg de la paret lateral i els ions de coure no es poden reduir ni dipositar correctament als llocs defectuosos. A mesura que avança la galvanització i s'acumula la capa de coure, inicialment es poden formar petites zones amb cobertura insuficient que es converteixin en buits de la capa de coure, deficiències localitzades de gruix o galvanització discontínua dins de la via.
Aquests defectes afecten directament la qualitat de la interconnexió dels circuits a la part frontal i posterior del substrat ceràmic. En casos menys greus, poden provocar un augment de la resistència de via, generació de calor localitzada i fluctuacions en el rendiment elèctric. En casos més greus, els circuits dels dos costats poden no aconseguir la continuïtat elèctrica. Durant la soldadura posterior, l'envelliment a alta temperatura o els cicles tèrmics, les zones defectuoses poden desenvolupar encara més butllofes, delaminació o esquerdes del circuit, reduint el rendiment del producte i la fiabilitat a llarg termini i poden provocar una fallada del dispositiu.
4. Solució de producció en massa de Zhenhua Vacuum per a substrats ceràmics mitjançant metal·lització: línia de producció de recobriment al buit de substrats ceràmics DPC
Avantatges de l'equipament:
Automatització: Un sistema de recobriment i transferència de portapeces totalment automatitzat redueix la intervenció manual alhora que millora l'eficiència de la producció i escurça el temps de cicle general.
Rendiment: Admet substrats de 120 mm × 120 mm amb una capacitat de producció de fins a 288 unitats per hora.
Rendiment: Millora la conductivitat elèctrica alhora que millora el rendiment de dissipació de calor del substrat ceràmic.
Metal·lització de vies: una configuració de camp magnètic optimitzada permet una cobertura de recobriment eficient i uniforme dins de les microvies.
Procés: Admet el recobriment de doble cara per millorar la uniformitat general del gruix de la pel·lícula i la consistència del recobriment.
Aplicacions:
L'equip pot dipositar una varietat de pel·lícules metàl·liques elementals, com ara Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag i Ni, i s'ha aplicat àmpliament a les indústries de semiconductors i components electrònics per a aplicacions com ara substrats ceràmics, condensadors ceràmics i paquets/suports ceràmics per a LED.
5. Conclusió
Zhenhua Vacuum se centra en el procés de pulverització catòdica al buit frontal per a la fabricació de DPC. En millorar la cobertura de la paret lateral de les microvies i combinar la tecnologia de recobriment de doble cara amb la producció automatitzada, la solució proporciona capes de llavors de Ti/Cu estables per a la posterior galvanització i una interconnexió de vies fiable. Això ajuda els clients a aconseguir una producció en massa consistent alhora que dóna suport a l'adopció més àmplia de substrats ceràmics de DPC en aplicacions de semiconductors i electrònica avançada.
-Aquest article ha estat publicat per fabricant d'equips de recobriment al buitAspiradora Zhenhua
Data de publicació: 27 d'agost de 2026