Tā kā mikroshēmas un elektroniskās ierīces turpina attīstīties miniaturizācijas un augstākas integrācijas virzienā, shēmu izgatavošana tikai uz keramikas substrātu virsmas vairs nevar apmierināt arvien pieaugošās savstarpējo savienojumu un maršrutēšanas prasības. Tāpēc ir nepieciešamas mikrocaurulītes, lai elektriski savienotu substrāta priekšējo un aizmugurējo pusi, saīsinot savienojumu ceļus un palielinot shēmas blīvumu. Tā rezultātā DPC (tieši pārklāta vara) tehnoloģija, izmantojot metalizācijas tehnoloģiju, ir plaši izmantota tādās lietojumprogrammās kā gaismas diodes, lāzeri, optiskā komunikācija, radiofrekvences ierīces un jaudas elektronika.
Tomēr keramikas substrātiem piemīt elektriskā izolācija. Vienkārša mikrocaurumu veidošana caur substrātu nenodrošina elektrisko nepārtrauktību starp abām pusēm. Īstais izaicinājums ir izveidot nepārtrauktu un uzticamu metāla sēklas slāni gar mikrocaurumu iekšējām sienām.
1. Kā tiek nodrošināta elektriskā nepārtrauktība, izmantojot keramikas mikrocaurulītes?
DPC, izmantojot metalizāciju, parasti sākas ar lāzerurbšanu, lai keramikas substrātā izveidotu mikrocaurumus, parasti konusveida vai taisni caurejošu caurumu veidā. Pēc tam mikrocaurumi un substrāta virsma tiek rūpīgi notīrīti un degazēti, lai noņemtu urbšanas atlikumus, mitrumu un citus piesārņotājus. Pēc tam vakuuma izsmidzināšanas procesā uz substrāta virsmas un gar mikrocaurumu iekšējām sienām uzklāj Ti adhēzijas slāni, parasti 50–200 nm biezu, kam seko Cu vadošs sēklas slānis, parasti 0,5–2 μm biezs.
Ti slānis kalpo kā adhēzijas slānis, lai uzlabotu savienojuma stiprību starp metāla plēvi un keramikas substrātu, savukārt Cu sēklas slānis nodrošina nepārtrauktu vadošu pamatu sekojošai galvanizācijai. Vara slānis pēc tam tiek tālāk veidots, izmantojot galvanizāciju, parasti 5–20 μm biezumā, galu galā nodrošinot uzticamu elektrisko nepārtrauktību starp ķēdēm priekšējā un aizmugurējā pusē caur metalizētajām atverēm. Vienkārši sakot, vakuuma izsmidzināšana nodrošina vadošu pamatu, savukārt sekojošā galvanizācija palielina vara biezumu, tādējādi samazinot atveru pretestību un uzlabojot savienojumu uzticamību.
Lai gan process šķiet vienkāršs, uzticams savienojums, izmantojot starpsavienojumu, ir atkarīgs no viena kritiska priekšnoteikuma: Ti/Cu sēklas slānim ir pilnībā un nepārtraukti jānosedz substrāta virsma un visa katras mikrovada iekšējā siena.
2. Četri galvenie vakuuma izsmidzināšanas Ti/Cu sēklu slāņu izaicinājumi DPC caurumiem
Nepārtraukta sēklas slāņa veidošana šaurās mikrocaurulēs nebūt nav vienkārša. Atliekas, kas paliek atverēs, var apdraudēt plēves saķeri, savukārt mikrocaurulu ģeometrija arvien vairāk apgrūtina sānu sienu pārklāšanu. Vietējie pārtraukumi sēklas slānī var pārtraukt turpmāko galvanizāciju, savukārt atšķirības starp dažādām substrātu atrašanās vietām un ražošanas partijām var ietekmēt kopējo procesa stabilitāti. Galvenās vakuuma izsmidzināšanas problēmas DPC, izmantojot metalizāciju, var apkopot četrās jomās.
1. Atliekas atverēs var apdraudēt plēves saķeri
Pēc lāzerurbšanas keramikas substrāti var saturēt keramikas daļiņas, pārstrādātu materiālu, urbšanas atliekas un adsorbētu mitrumu mikrocaurumu iekšpusē. Mikrocaurumiem ar mazu diametru un augstu malu attiecību šīs atliekas bieži vien ir daudz grūtāk noņemt nekā virsmas piesārņojumu. Ja tīrīšana un degazācija nav pietiekama, Ti adhēzijas slānis var neveidot spēcīgu un uzticamu saikni ar keramikas sānu sienu. Šādi defekti var nebūt uzreiz redzami pēc pārklāšanas, bet var pakāpeniski attīstīties pūslīšu veidošanā un delaminācijā turpmākās galvanizācijas, lodēšanas vai augstas temperatūras darbības laikā.
2. Augstākas malu attiecības apgrūtina sānu sienu pārklājumu
Mikroatveres izsmidzināšanas grūtības nevar novērtēt tikai pēc tās dziļuma; tikpat svarīga ir atveres dziļuma un diametra attiecība — malu attiecība. Piemēram, atverei ar diametru 60 μm un dziļumu 300 μm malu attiecība ir 5:1. Palielinoties malu attiecībai, atveres ieeja rada lielāku izsmidzināšanas daļiņu ģeometrisko ēnojumu, samazinot daļiņu skaitu, kas var sasniegt sānu sienas vidusdaļu. Tas var izraisīt relatīvi biezas plēves uz substrāta virsmas un atveres tuvumā, savukārt atveres sānu sienas vidusdaļa kļūst ievērojami plānāka vai pat pārtraukta.
3. Nepilnīgs sākuma slānis var traucēt uzticamu savienojumu caur internetu.
DPC caur metalizāciju pamatprasība nav tikai tas, vai uz atveres sienas ir varš, bet gan tas, vai Ti/Cu sēklas slānis var nepārtraukti stiepties no substrāta priekšpuses gar visu atveres sānu sienu līdz aizmugurējai pusei. Pat neliels pārtraukums sēklas slānī var pārtraukt vadošo ceļu, kas nepieciešams turpmākajai galvanizēšanai. Tāpēc sēklas slāņa kvalitāti nevar novērtēt tikai pēc virsmas izskata vai vidējā plēves biezuma. Īpaša uzmanība jāpievērš atveres sānu sienas plānākajai daļai un tam, vai visā metalizētajā ceļā tiek saglabāta nepārtraukta elektrovadītspēja.
4. Viena parauga nodošana negarantē stabilitāti starp partijām
Nepieciešamā virsmas plēves biezuma sasniegšana uz viena parauga ne vienmēr nozīmē, ka process ir gatavs masveida ražošanai. DPC ražošanai ir nepieciešama arī stingra pārklājuma vienmērīguma kontrole starp priekšējo un aizmugurējo virsmu, starp substrāta centra un malas apgabaliem, dažādās stiprinājuma pozīcijās un no partijas uz partiju. Keramikas substrātiem, kas satur lielu skaitu mikrocaurumu, procesa novērtējumam nevajadzētu koncentrēties tikai uz vidējo plēves biezumu. Vēl svarīgāk ir tas, ka atveres sānu sienas plānākajam apgabalam pastāvīgi jāuztur elektrovadītspēja, kas nepieciešama turpmākajai galvanizācijai.
3. Kas notiek, ja sēklas slānis nav pareizi nogulsnēts?
Ti/Cu sēklas slānis nodrošina vadošu pamatu, kas nepieciešams turpmākajai galvanizācijai. Ja sēklas slānis uz atveres sānu sienas ir pārāk plāns, nepilnīgi pārklāts vai satur pārtraukumus, galvanizācijas strāvu nevar nepārtraukti pārnest pa sānu sienu, un vara jonus nevar pareizi reducēt un nogulsnēt bojātajās vietās. Galvanizācijai turpinoties un vara slānim uzkrājoties, sākotnēji nelielas nepietiekama pārklājuma zonas var pārvērsties vara slāņa tukšumos, lokalizētos biezuma deficītos vai pārtrauktā pārklājumā atverē.
Šie defekti tieši ietekmē keramikas substrāta priekšpusē un aizmugurē esošo shēmu savienojumu kvalitāti. Mazāk nopietnos gadījumos tie var izraisīt palielinātu starpvadu pretestību, lokalizētu siltuma veidošanos un elektriskās veiktspējas svārstības. Nopietnākos gadījumos shēmas abās pusēs var nesasniegt elektrisko nepārtrauktību. Turpmākās lodēšanas, augstas temperatūras novecošanas vai termiskās ciklēšanas laikā bojātajās vietās var veidoties pūslīši, delaminācija vai shēmas plaisāšana, samazinot produkta ražību un ilgtermiņa uzticamību, kā arī potenciāli izraisot ierīces bojājumus.
4. Zhenhua Vacuum masveida ražošanas risinājums keramikas substrātam, izmantojot metalizāciju — DPC keramikas substrāta vakuuma pārklājuma ražošanas līnija
Aprīkojuma priekšrocības:
Automatizācija: Pilnībā automatizēta pārklāšanas un sagataves nesēja pārvietošanas sistēma samazina manuālo iejaukšanos, vienlaikus uzlabojot ražošanas efektivitāti un saīsinot kopējo cikla laiku.
Caurlaidspēja: Atbalsta 120 mm × 120 mm substrātus ar ražošanas jaudu līdz 288 gab. stundā.
Veiktspēja: Uzlabo elektrovadītspēju, vienlaikus uzlabojot keramikas substrāta siltuma izkliedes veiktspēju.
Caurumu metalizācija: optimizēta magnētiskā lauka konfigurācija nodrošina efektīvu un vienmērīgu pārklājuma pārklājumu mikrocaurumos.
Process: Atbalsta abpusēju pārklājumu, lai uzlabotu kopējo plēves biezuma vienmērīgumu un pārklājuma konsistenci.
Lietojumi:
Iekārta var nogulsnēt dažādas elementu metāla plēves, tostarp Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag un Ni, un tā ir plaši pielietota pusvadītāju un elektronisko komponentu rūpniecībā tādām lietojumprogrammām kā keramikas substrāti, keramikas kondensatori un LED keramikas iepakojumi/balsti.
5. Secinājums
Uzņēmums “Zhenhua Vacuum” koncentrējas uz vakuuma izsmidzināšanas procesu DPC ražošanā, kas tiek izmantots priekšējā galā. Uzlabojot mikrocaurumu sānu pārklājumu un apvienojot divpusējās pārklāšanas tehnoloģiju ar automatizētu ražošanu, šis risinājums nodrošina stabilus Ti/Cu sēklas slāņus sekojošai galvanizācijai un uzticamu savstarpējo savienojumu. Tas palīdz klientiem sasniegt vienmērīgu masveida ražošanu, vienlaikus atbalstot plašāku DPC keramikas substrātu ieviešanu pusvadītāju un progresīvās elektronikas lietojumprogrammās.
— Šo rakstu publicēja vakuuma pārklāšanas iekārtu ražotājsZhenhua vakuums
Publicēšanas laiks: 2026. gada 27. augusts