Seiring dengan terus berkembangnya chip dan perangkat elektronik menuju miniaturisasi dan integrasi yang lebih tinggi, fabrikasi sirkuit hanya pada permukaan substrat keramik tidak lagi dapat memenuhi persyaratan interkoneksi dan perutean yang semakin menuntut. Oleh karena itu, diperlukan microvia untuk menghubungkan sisi depan dan belakang substrat secara elektrik, memperpendek jalur interkoneksi dan meningkatkan kepadatan sirkuit. Akibatnya, teknologi metalisasi via DPC (Direct Plated Copper) telah banyak diadopsi dalam aplikasi termasuk LED, laser, komunikasi optik, perangkat RF, dan elektronika daya.
Namun, substrat keramik pada dasarnya bersifat isolator listrik. Sekadar membentuk mikrovias melalui substrat tidak akan menciptakan kontinuitas listrik antara kedua sisi. Tantangan sebenarnya adalah membentuk lapisan dasar logam yang kontinu dan andal di sepanjang dinding bagian dalam mikrovias.
1. Bagaimana Kontinuitas Listrik Ditetapkan Melalui Mikrovia Keramik?
Proses metalisasi DPC biasanya dimulai dengan pengeboran laser untuk membentuk mikrovias pada substrat keramik, umumnya dalam bentuk lubang tirus atau lurus. Mikrovias dan permukaan substrat kemudian dibersihkan dan dihilangkan gasnya secara menyeluruh untuk menghilangkan residu pengeboran, kelembapan, dan kontaminan lainnya. Proses sputtering vakum kemudian digunakan untuk mengendapkan lapisan adhesi Ti, biasanya setebal 50–200 nm, diikuti oleh lapisan benih konduktif Cu, biasanya setebal 0,5–2 μm, pada permukaan substrat dan di sepanjang dinding bagian dalam mikrovias.
Lapisan Ti berfungsi sebagai lapisan perekat untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara lapisan logam dan substrat keramik, sementara lapisan dasar Cu menyediakan fondasi konduktif kontinu untuk proses elektroplating selanjutnya. Lapisan tembaga kemudian dibangun lebih lanjut dengan elektroplating, biasanya hingga ketebalan 5–20 μm, yang pada akhirnya membangun kontinuitas listrik yang andal antara sirkuit di sisi depan dan belakang melalui vias yang telah dimetalisasi. Sederhananya, sputtering vakum menyediakan fondasi konduktif, sementara elektroplating selanjutnya membangun ketebalan tembaga, sehingga mengurangi resistansi via dan meningkatkan keandalan interkoneksi.
Meskipun prosesnya tampak sederhana, interkoneksi via yang andal bergantung pada satu prasyarat penting: lapisan benih Ti/Cu harus sepenuhnya dan terus menerus menutupi permukaan substrat dan seluruh dinding bagian dalam setiap microvia.
2. Empat Tantangan Utama dalam Pembuatan Lapisan Benih Ti/Cu dengan Metode Sputtering Vakum untuk Via DPC
Membentuk lapisan benih kontinu di dalam mikrovias sempit bukanlah hal yang mudah. Sisa-sisa yang tertinggal di dalam vias dapat mengganggu adhesi film, sementara geometri mikrovias membuat cakupan dinding samping semakin sulit. Diskontinuitas lokal pada lapisan benih dapat mengganggu proses elektroplating selanjutnya, sementara variasi antara lokasi substrat dan batch produksi yang berbeda dapat memengaruhi stabilitas proses secara keseluruhan. Tantangan utama dari sputtering vakum untuk metalisasi vias DPC dapat diringkas dalam empat area.
1. Sisa-sisa di Dalam Lubang Via Dapat Mengganggu Daya Rekat Film
Setelah pengeboran laser, substrat keramik mungkin mengandung partikel keramik, material hasil peleburan ulang, serpihan pengeboran, dan uap air yang terserap di dalam mikrovias. Untuk mikrovias dengan diameter kecil dan rasio aspek tinggi, residu ini seringkali jauh lebih sulit dihilangkan daripada kontaminasi permukaan. Jika pembersihan dan penghilangan gas tidak memadai, lapisan adhesi Ti mungkin tidak membentuk ikatan yang kuat dan andal dengan dinding samping keramik. Cacat tersebut mungkin tidak langsung terlihat setelah pelapisan, tetapi dapat secara bertahap berkembang menjadi penggelembung dan delaminasi selama proses elektroplating, penyolderan, atau operasi suhu tinggi selanjutnya.
2. Rasio Aspek yang Lebih Tinggi Membuat Cakupan Dinding Samping Lebih Sulit
Kesulitan sputtering pada sebuah mikrovia tidak dapat dievaluasi hanya berdasarkan kedalamannya; rasio antara kedalaman via dan diameter via—rasio aspek—sama pentingnya. Misalnya, via dengan diameter 60 μm dan kedalaman 300 μm memiliki rasio aspek 5:1. Seiring peningkatan rasio aspek, pintu masuk via menciptakan bayangan geometris yang lebih besar pada partikel yang di-sputtering, mengurangi jumlah partikel yang dapat mencapai bagian tengah dinding samping. Hal ini dapat mengakibatkan lapisan film yang relatif tebal pada permukaan substrat dan di dekat bukaan via, sementara bagian tengah dinding samping via menjadi jauh lebih tipis atau bahkan terputus-putus.
3. Lapisan Benih yang Tidak Lengkap Dapat Mencegah Interkoneksi Via yang Andal
Persyaratan mendasar dari metalisasi DPC melalui bukan hanya ada atau tidaknya tembaga pada dinding via, tetapi apakah lapisan benih Ti/Cu dapat memanjang secara kontinu dari sisi depan substrat, sepanjang seluruh dinding samping via, hingga sisi belakang. Bahkan diskontinuitas kecil pada lapisan benih dapat mengganggu jalur konduktif yang diperlukan untuk elektroplating selanjutnya. Oleh karena itu, kualitas lapisan benih tidak dapat dievaluasi hanya berdasarkan penampilan permukaan atau ketebalan film rata-rata. Perhatian khusus harus diberikan pada bagian tertipis dari dinding samping via dan apakah konduktivitas listrik kontinu dipertahankan di seluruh jalur yang dimetalisasi.
4. Lulusnya Satu Sampel Tidak Menjamin Stabilitas Antar Batch
Mencapai ketebalan lapisan permukaan yang dibutuhkan pada satu sampel tidak serta merta berarti proses tersebut siap untuk produksi massal. Manufaktur DPC juga membutuhkan kontrol ketat terhadap keseragaman lapisan antara permukaan depan dan belakang, antara bagian tengah dan tepi substrat, di berbagai posisi penjepit, dan dari satu batch ke batch lainnya. Untuk substrat keramik yang mengandung sejumlah besar mikrovias, evaluasi proses tidak boleh hanya berfokus pada ketebalan lapisan rata-rata. Lebih penting lagi, bagian dinding samping via yang paling tipis harus secara konsisten mempertahankan konduktivitas listrik yang dibutuhkan untuk proses elektroplating selanjutnya.
3. Apa yang Terjadi Jika Lapisan Benih Tidak Terpasang dengan Benar?
Lapisan benih Ti/Cu menyediakan fondasi konduktif yang diperlukan untuk proses elektroplating selanjutnya. Jika lapisan benih pada dinding samping via terlalu tipis, tidak tertutup sempurna, atau mengandung diskontinuitas, arus elektroplating tidak dapat ditransfer secara kontinu di sepanjang dinding samping, dan ion tembaga tidak dapat direduksi dan diendapkan dengan benar di lokasi yang cacat. Seiring berjalannya proses elektroplating dan lapisan tembaga terbentuk, area kecil dengan cakupan yang tidak memadai dapat berkembang menjadi rongga lapisan tembaga, kekurangan ketebalan lokal, atau pelapisan yang tidak kontinu di dalam via.
Cacat ini secara langsung memengaruhi kualitas interkoneksi sirkuit di sisi depan dan belakang substrat keramik. Dalam kasus yang kurang parah, hal ini dapat mengakibatkan peningkatan resistansi via, pembangkitan panas lokal, dan fluktuasi kinerja listrik. Dalam kasus yang lebih serius, sirkuit di kedua sisi mungkin gagal mencapai kontinuitas listrik. Selama penyolderan selanjutnya, penuaan suhu tinggi, atau siklus termal, area yang cacat dapat mengalami penggelembunggan, delaminasi, atau keretakan sirkuit, mengurangi hasil produksi dan keandalan jangka panjang, dan berpotensi mengakibatkan kegagalan perangkat.
4. Solusi Produksi Massal Zhenhua Vacuum untuk Metalisasi Substrat Keramik Melalui – Lini Produksi Pelapisan Vakum Substrat Keramik DPC
Keunggulan Peralatan:
Otomatisasi: Sistem pelapisan dan transfer pembawa benda kerja yang sepenuhnya otomatis mengurangi intervensi manual sekaligus meningkatkan efisiensi produksi dan mempersingkat waktu siklus keseluruhan.
Kapasitas produksi: Mendukung substrat berukuran 120 mm × 120 mm dengan kapasitas produksi hingga 288 buah per jam.
Kinerja: Meningkatkan konduktivitas listrik sekaligus meningkatkan kinerja pembuangan panas substrat keramik.
Melalui metalisasi: Konfigurasi medan magnet yang dioptimalkan memungkinkan cakupan pelapisan yang efisien dan seragam di dalam mikrovia.
Proses: Mendukung pelapisan dua sisi untuk meningkatkan keseragaman ketebalan lapisan secara keseluruhan dan konsistensi pelapisan.
Aplikasi:
Peralatan ini dapat mengendapkan berbagai lapisan logam unsur, termasuk Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag, dan Ni, dan telah banyak diaplikasikan dalam industri semikonduktor dan komponen elektronik untuk aplikasi seperti substrat keramik, kapasitor keramik, dan kemasan/penyangga keramik LED.
5. Kesimpulan
Zhenhua Vacuum berfokus pada proses sputtering vakum front-end untuk manufaktur DPC. Dengan meningkatkan cakupan dinding samping microvia dan menggabungkan teknologi pelapisan dua sisi dengan produksi otomatis, solusi ini menyediakan lapisan benih Ti/Cu yang stabil untuk elektroplating selanjutnya dan interkoneksi via yang andal. Hal ini membantu pelanggan mencapai produksi massal yang konsisten sekaligus mendukung adopsi substrat keramik DPC yang lebih luas dalam aplikasi semikonduktor dan elektronik canggih.
-Artikel ini diterbitkan oleh produsen peralatan pelapisan vakumZhenhua Vacuum
Waktu posting: 27 Agustus 2026