Kuna kiibid ja elektroonikaseadmed arenevad pidevalt miniaturiseerimise ja suurema integratsiooni suunas, ei suuda ainult keraamiliste aluspindade pinnale vooluringide valmistamine enam rahuldada üha nõudlikumaid ühendus- ja marsruutimisnõudeid. Seetõttu on aluspinna esi- ja tagakülje elektriliseks ühendamiseks vaja mikroläbivisid, mis lühendavad ühendusradasid ja suurendavad vooluringi tihedust. Selle tulemusel on metalliseerimistehnoloogia abil laialdaselt kasutusele võetud DPC (otseselt kaetud vask) rakendustes, sealhulgas LED-ides, laserites, optilises sides, raadiosagedusseadmetes ja jõuelektroonikas.
Keraamilised aluspinnad on aga oma olemuselt elektriisolatsioonivõimelised. Ainult mikroavade moodustamine läbi aluspinna ei loo kahe poole vahel elektrilist järjepidevust. Tegelik väljakutse seisneb pideva ja usaldusväärse metallilise seemnekihi moodustamises piki mikroavade siseseinu.
1. Kuidas luuakse keraamiliste mikroavade abil elektriline järjepidevus?
Metalliseerimise teel toimuv DPC algab tavaliselt laserpuurimisega, et moodustada keraamilisse aluspinnale mikroavasid, tavaliselt kooniliste või sirgete aukude kujul. Seejärel puhastatakse mikroavasid ja aluspinna pinda põhjalikult ning degaseeritakse, et eemaldada puurimisjäägid, niiskus ja muud saasteained. Seejärel kantakse vaakumpihustamise teel aluspinnale ja mikroavade siseseintele tavaliselt 50–200 nm paksune Ti-adhesioonikiht, millele järgneb tavaliselt 0,5–2 μm paksune Cu-juhtiv seemnekiht.
Ti-kiht toimib adhesioonikihina, et parandada metallkile ja keraamilise aluspinna vahelist nakketugevust, samas kui Cu-seemnekiht loob pideva juhtiva aluse järgnevaks galvaniseerimiseks. Vasekihti seejärel galvaniseerimise teel edasi ehitatakse, tavaliselt paksusega 5–20 μm, luues lõpuks usaldusväärse elektrilise järjepidevuse esi- ja tagaküljel olevate vooluringide vahel läbi metalliseeritud avade. Lihtsamalt öeldes loob vaakumpihustamine juhtiva aluse, samas kui järgnev galvaniseerimine suurendab vase paksust, vähendades seeläbi avade takistust ja parandades ühenduste töökindlust.
Kuigi protsess tundub lihtne, sõltub usaldusväärsus omavahelise ühendamise kaudu ühest olulisest eeltingimusest: Ti/Cu seemnekiht peab täielikult ja pidevalt katma substraadi pinna ja iga mikroava kogu siseseina.
2. DPC-viade vaakumpihustamisel Ti/Cu seemnekihtide neli peamist väljakutset
Kitsaste mikroavade sisse pideva seemnekihi moodustamine pole kaugeltki lihtne. Avade sisse jäävad jäägid võivad kahjustada kile adhesiooni, samas kui mikroavade geomeetria muudab külgseina katmise üha raskemaks. Seemnekihi lokaalsed katkestused võivad katkestada järgneva galvaniseerimise, samas kui erinevused erinevate aluspindade asukohtade ja tootmispartiide vahel võivad mõjutada üldist protsessi stabiilsust. Metalliseerimise teel DPC vaakumpihustamise peamised väljakutsed võib kokku võtta neljas valdkonnas.
1. Viaside sees olevad jäägid võivad kahjustada kile nakkumist
Pärast laserpuurimist võivad keraamilised aluspinnad sisaldada keraamilisi osakesi, taasvalatud materjali, puurimisprahti ja mikroavade sisse adsorbeerunud niiskust. Väikese läbimõõduga ja suure külgsuhtega mikroavade puhul on neid jääke sageli palju raskem eemaldada kui pinna saastumist. Kui puhastamine ja gaaside eemaldamine on ebapiisav, ei pruugi Ti adhesioonikiht moodustada keraamilise külgseinaga tugevat ja usaldusväärset sidet. Sellised defektid ei pruugi pärast katmist kohe ilmneda, kuid järgneva galvaniseerimise, jootmise või kõrgel temperatuuril töötamise ajal võivad need järk-järgult areneda villide ja kihistumiseni.
2. Kõrgemad kuvasuhted raskendavad külgseinte katmist
Mikroava pihustamise raskusastet ei saa hinnata ainult selle sügavuse järgi; sama oluline on ka ava sügavuse ja läbimõõdu suhe ehk kuvasuhe. Näiteks on 60 μm läbimõõduga ja 300 μm sügavusega ava kuvasuhe 5:1. Kuvasuhte suurenedes tekitab ava sissepääs pritsitud osakeste suurema geomeetrilise varju, vähendades osakeste arvu, mis võivad jõuda külgseina keskosasse. See võib põhjustada substraadi pinnale ja ava ava lähedale suhteliselt paksude kilede teket, samas kui ava külgseina keskosa muutub oluliselt õhemaks või isegi katkendlikuks.
3. Mittetäielik seemnekiht võib takistada usaldusväärset via-ühendust
DPC läbiva ava metalliseerimise põhinõue ei ole lihtsalt vase olemasolu läbiva ava seinal, vaid ka see, kas Ti/Cu seemnekiht saab pidevalt ulatuda aluspinna esiküljelt mööda kogu läbiva ava külgseina tagaküljele. Isegi väike katkendlikkus seemnekihis võib katkestada järgnevaks galvaniseerimiseks vajaliku juhtivuse. Seetõttu ei saa seemnekihi kvaliteeti hinnata ainult pinna välimuse või keskmise kile paksuse järgi. Erilist tähelepanu tuleb pöörata läbiva ava külgseina kõige õhemale osale ja sellele, kas kogu metalliseeritud raja ulatuses säilib pidev elektrijuhtivus.
4. Ühe proovi läbimine ei taga partiidevahelist stabiilsust
Nõutava pinnakihi paksuse saavutamine ühel proovil ei tähenda tingimata, et protsess on masstootmiseks valmis. DPC tootmine nõuab ka katte ühtluse ranget kontrolli esi- ja tagapinna vahel, aluspinna kesk- ja servapiirkondade vahel, erinevate kinnituskohtade vahel ja partiide lõikes. Keraamiliste aluspindade puhul, mis sisaldavad suurt hulka mikroavasid, ei tohiks protsessi hindamine keskenduda ainult keskmisele kile paksusele. Veelgi olulisem on see, et ava külgseina kõige õhem piirkond peab pidevalt säilitama järgnevaks galvaniseerimiseks vajaliku elektrijuhtivuse.
3. Mis juhtub, kui seemnekihti ei ladestata korralikult?
Ti/Cu seemnekiht loob juhtiva aluse, mis on vajalik järgnevaks galvaniseerimiseks. Kui via külgseina seemnekiht on liiga õhuke, mittetäielikult kaetud või sisaldab katkestusi, ei saa galvaniseerimisvoolu külgseinal pidevalt üle kanda ning vaseioonid ei saa korralikult redutseeruda ja defektsetesse kohtadesse ladestuda. Galvaanimise edenedes ja vasekihi kogunedes võivad esialgu ebapiisava katvusega alad areneda vasekihi tühimikeks, lokaalseteks paksuse puudujääkideks või katkendlikuks katmiseks via sees.
Need defektid mõjutavad otseselt keraamilise aluspinna esi- ja tagaküljel asuvate vooluringide ühenduste kvaliteeti. Kergematel juhtudel võivad need põhjustada suurenenud läbivoolutakistust, lokaalset soojuse teket ja elektrilise jõudluse kõikumisi. Tõsisematel juhtudel ei pruugi kahe poole vooluringid saavutada elektrilist järjepidevust. Järgneva jootmise, kõrgel temperatuuril vananemise või termilise tsükkelduse käigus võivad defektsed piirkonnad veelgi villida, delamineeruda või vooluringi praguneda, vähendades toote saagist ja pikaajalist töökindlust ning potentsiaalselt põhjustada seadme rikke.
4. Zhenhua Vacuumi keraamilise aluspinna masstootmise lahendus metalliseerimise teel — DPC keraamilise aluspinna vaakumkatte tootmisliin
Varustuse eelised:
Automatiseerimine: Täisautomaatne katmis- ja toorikukandja ülekandesüsteem vähendab käsitsi sekkumist, parandades samal ajal tootmise efektiivsust ja lühendades üldist tsükliaega.
Läbilaskevõime: Toetab 120 mm × 120 mm alusmaterjale tootmisvõimsusega kuni 288 tk tunnis.
Toimivus: Parandab elektrijuhtivust, suurendades samal ajal keraamilise aluspinna soojuseraldust.
Metalliseerimine läbi aukude: optimeeritud magnetvälja konfiguratsioon võimaldab mikroavade tõhusat ja ühtlast katmist.
Protsess: Toetab kahepoolset katmist, et parandada kile paksuse üldist ühtlust ja katte konsistentsi.
Rakendused:
Seade suudab sadestada mitmesuguseid elementaarmetallide kilesid, sealhulgas Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag ja Ni, ning seda on laialdaselt kasutatud pooljuhtide ja elektroonikakomponentide tööstuses selliste rakenduste jaoks nagu keraamilised aluspinnad, keraamilised kondensaatorid ja LED-keraamilised pakendid/toed.
5. Kokkuvõte
Zhenhua Vacuum keskendub DPC-tootmise esiotsa vaakumpihustamise protsessile. Mikroavade külgseinte katvuse suurendamise ja kahepoolse katmistehnoloogia kombineerimise automatiseeritud tootmisega tagab lahendus stabiilsed Ti/Cu seemnekihid järgnevaks galvaniseerimiseks ja usaldusväärsed ühendused. See aitab klientidel saavutada järjepidevat masstootmist, toetades samal ajal DPC-keraamiliste substraatide laiemat kasutuselevõttu pooljuhtide ja täiustatud elektroonikarakendustes.
-See artikkel avaldati vaakumkatmisseadmete tootjaZhenhua vaakum
Postituse aeg: 27. august 2026