À medida que os chips e dispositivos eletrônicos continuam a evoluir em direção à miniaturização e maior integração, a fabricação de circuitos exclusivamente na superfície de substratos cerâmicos já não consegue atender aos requisitos cada vez mais exigentes de interconexão e roteamento. Portanto, microvias são necessárias para conectar eletricamente as faces frontal e traseira do substrato, encurtando os caminhos de interconexão e aumentando a densidade do circuito. Como resultado, a tecnologia de metalização de vias DPC (Cobre Depositado Diretamente) tem sido amplamente adotada em aplicações como LEDs, lasers, comunicações ópticas, dispositivos de radiofrequência e eletrônica de potência.
No entanto, os substratos cerâmicos são inerentemente isolantes elétricos. A simples formação de microvias através do substrato não estabelece continuidade elétrica entre os dois lados. O verdadeiro desafio é formar uma camada metálica contínua e confiável ao longo das paredes internas das microvias.
1. Como se estabelece a continuidade elétrica através de microvias cerâmicas?
A metalização por DPC geralmente começa com a perfuração a laser para formar microvias no substrato cerâmico, geralmente na forma de furos cônicos ou passantes. As microvias e a superfície do substrato são então cuidadosamente limpas e desgaseificadas para remover resíduos de perfuração, umidade e outros contaminantes. Um processo de pulverização catódica a vácuo é subsequentemente usado para depositar uma camada de adesão de Ti, tipicamente com 50–200 nm de espessura, seguida por uma camada condutora de Cu, tipicamente com 0,5–2 μm de espessura, na superfície do substrato e ao longo das paredes internas das microvias.
A camada de Ti serve como camada de adesão para melhorar a resistência da ligação entre o filme metálico e o substrato cerâmico, enquanto a camada de semente de Cu fornece uma base condutora contínua para a eletrodeposição subsequente. A camada de cobre é então depositada por eletrodeposição, tipicamente até uma espessura de 5–20 μm, estabelecendo, em última análise, uma continuidade elétrica confiável entre os circuitos nas faces frontal e traseira através das vias metalizadas. Em termos simples, a deposição por pulverização catódica a vácuo fornece a base condutora, enquanto a eletrodeposição subsequente aumenta a espessura da camada de cobre, reduzindo assim a resistência das vias e melhorando a confiabilidade da interconexão.
Embora o processo pareça simples, a interconexão confiável depende de um pré-requisito fundamental: a camada de semente de Ti/Cu deve cobrir completa e continuamente a superfície do substrato e toda a parede interna de cada microvia.
2. Quatro desafios principais da deposição por pulverização catódica a vácuo de camadas de semente de Ti/Cu para vias DPC
Formar uma camada de semente contínua dentro de microvias estreitas está longe de ser simples. Resíduos remanescentes dentro das vias podem comprometer a adesão do filme, enquanto a geometria da microvia torna a cobertura das paredes laterais cada vez mais difícil. Descontinuidades locais na camada de semente podem interromper a eletrodeposição subsequente, enquanto variações entre diferentes locais do substrato e lotes de produção podem afetar a estabilidade geral do processo. Os principais desafios da deposição por pulverização catódica a vácuo para metalização de vias em DPC podem ser resumidos em quatro áreas.
1. Resíduos dentro dos orifícios podem comprometer a adesão do filme.
Após a perfuração a laser, os substratos cerâmicos podem conter partículas cerâmicas, material refundido, detritos de perfuração e umidade adsorvida dentro dos microfuros. Para microfuros com diâmetros pequenos e altas relações de aspecto, esses resíduos são frequentemente muito mais difíceis de remover do que a contaminação superficial. Se a limpeza e a desgaseificação forem insuficientes, a camada de adesão de titânio pode não formar uma ligação forte e confiável com a parede lateral da cerâmica. Tais defeitos podem não se tornar imediatamente aparentes após o revestimento, mas podem se desenvolver gradualmente em bolhas e delaminação durante a eletrodeposição, soldagem ou operação em alta temperatura subsequentes.
2. Proporções de aspecto maiores dificultam a cobertura da lateral do pneu
A dificuldade de pulverização catódica de uma microvia não pode ser avaliada apenas pela sua profundidade; a relação entre a profundidade e o diâmetro da via — a razão de aspecto — é igualmente importante. Por exemplo, uma via com um diâmetro de 60 μm e uma profundidade de 300 μm tem uma razão de aspecto de 5:1. À medida que a razão de aspecto aumenta, a entrada da via cria um maior sombreamento geométrico das partículas pulverizadas, reduzindo o número de partículas que conseguem atingir a seção central da parede lateral. Isso pode resultar em filmes relativamente espessos na superfície do substrato e perto da abertura da via, enquanto a seção central da parede lateral da via torna-se significativamente mais fina ou mesmo descontínua.
3. Uma camada de sementes incompleta pode impedir a interconexão confiável de vias.
O requisito fundamental da metalização por DPC não é simplesmente a presença de cobre na parede do furo metalizado, mas sim se a camada de semente de Ti/Cu pode se estender continuamente da face frontal do substrato, ao longo de toda a parede lateral do furo, até a face posterior. Mesmo uma pequena descontinuidade na camada de semente pode interromper o caminho condutor necessário para a eletrodeposição subsequente. Portanto, a qualidade da camada de semente não pode ser avaliada apenas pela aparência da superfície ou pela espessura média do filme. Deve-se prestar atenção especial à seção mais fina da parede lateral do furo metalizado e verificar se a condutividade elétrica contínua é mantida ao longo de todo o caminho metalizado.
4. A aprovação de uma única amostra não garante a estabilidade entre lotes.
A obtenção da espessura de filme superficial necessária em uma única amostra não significa necessariamente que o processo esteja pronto para produção em massa. A fabricação por DPC também exige um controle rigoroso da uniformidade do revestimento entre as superfícies frontal e traseira, entre as regiões central e periférica do substrato, em diferentes posições de fixação e entre lotes. Para substratos cerâmicos contendo um grande número de microvias, a avaliação do processo não deve se concentrar apenas na espessura média do filme. Mais importante ainda, a região mais fina da parede lateral da via deve manter consistentemente a condutividade elétrica necessária para a eletrodeposição subsequente.
3. O que acontece quando a camada de sementes não é depositada corretamente?
A camada de semente de Ti/Cu fornece a base condutora necessária para a eletrodeposição subsequente. Se a camada de semente na parede lateral do furo metalizado for muito fina, estiver incompletamente coberta ou apresentar descontinuidades, a corrente de eletrodeposição não poderá ser transferida continuamente ao longo da parede lateral, e os íons de cobre não poderão ser adequadamente reduzidos e depositados nos locais defeituosos. À medida que a eletrodeposição prossegue e a camada de cobre se acumula, áreas inicialmente pequenas de cobertura insuficiente podem se transformar em vazios na camada de cobre, deficiências localizadas de espessura ou deposição descontínua dentro do furo metalizado.
Esses defeitos afetam diretamente a qualidade da interconexão dos circuitos nas faces frontal e traseira do substrato cerâmico. Em casos menos graves, podem resultar em aumento da resistência das vias, geração de calor localizada e flutuações no desempenho elétrico. Em casos mais graves, os circuitos em ambas as faces podem apresentar falha na continuidade elétrica. Durante a soldagem subsequente, o envelhecimento em alta temperatura ou os ciclos térmicos, as áreas defeituosas podem desenvolver bolhas, delaminação ou fissuras nos circuitos, reduzindo o rendimento do produto e a confiabilidade a longo prazo, podendo levar à falha do dispositivo.
4. Solução de Produção em Massa da Zhenhua Vacuum para Substrato Cerâmico Via Metalização — Linha de Produção de Revestimento a Vácuo de Substrato Cerâmico DPC
Vantagens do equipamento:
Automação: Um sistema totalmente automatizado de revestimento e transferência de peças reduz a intervenção manual, ao mesmo tempo que melhora a eficiência da produção e diminui o tempo total do ciclo.
Capacidade de produção: Suporta substratos de 120 mm × 120 mm com uma capacidade de produção de até 288 peças por hora.
Desempenho: Melhora a condutividade elétrica e, ao mesmo tempo, aumenta o desempenho de dissipação de calor do substrato cerâmico.
Metalização por meio de microvias: Uma configuração otimizada do campo magnético permite uma cobertura de revestimento eficiente e uniforme dentro das microvias.
Processo: Permite revestimento em ambos os lados para melhorar a uniformidade geral da espessura da película e a consistência do revestimento.
Aplicações:
O equipamento pode depositar uma variedade de filmes de metais elementares, incluindo Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag e Ni, e tem sido amplamente aplicado nas indústrias de semicondutores e componentes eletrônicos para aplicações como substratos cerâmicos, capacitores cerâmicos e encapsulamentos/suportes cerâmicos para LEDs.
5. Conclusão
A Zhenhua Vacuum concentra-se no processo de deposição por pulverização catódica a vácuo (sputtering) para a fabricação de DPC (dispositivos cerâmicos de camada dupla). Ao aprimorar a cobertura das paredes laterais dos microvias e combinar a tecnologia de revestimento de dupla face com a produção automatizada, a solução fornece camadas de semente de Ti/Cu estáveis para eletrodeposição subsequente e interconexão confiável dos vias. Isso ajuda os clientes a alcançarem uma produção em massa consistente, ao mesmo tempo que apoia a adoção mais ampla de substratos cerâmicos de DPC em aplicações de semicondutores e eletrônica avançada.
-Este artigo foi publicado por fabricante de equipamentos de revestimento a vácuoVácuo Zhenhua
Data da publicação: 27/08/2026