Pe măsură ce cipurile și dispozitivele electronice continuă să evolueze spre miniaturizare și integrare superioară, fabricarea circuitelor exclusiv pe suprafața substraturilor ceramice nu mai poate îndeplini cerințele din ce în ce mai exigente de interconectare și rutare. Prin urmare, sunt necesare microvia-uri pentru a conecta electric părțile frontale și posterioare ale substratului, scurtând căile de interconectare și crescând densitatea circuitelor. Drept urmare, tehnologia DPC (Direct Plated Copper - cupru placat direct) prin metalizare a fost adoptată pe scară largă în aplicații precum LED-uri, lasere, comunicații optice, dispozitive RF și electronică de putere.
Totuși, substraturile ceramice sunt în mod inerent izolatoare electric. Simpla formare a microviilor prin substrat nu stabilește continuitate electrică între cele două părți. Adevărata provocare este de a forma un strat metalic de însămânțare continuu și fiabil de-a lungul pereților interiori ai microviilor.
1. Cum se stabilește continuitatea electrică prin microvias ceramice?
Metalizarea prin DPC începe de obicei cu găurirea cu laser pentru a forma microviae în substratul ceramic, în general sub formă de găuri conice sau drepte. Microviaele și suprafața substratului sunt apoi curățate temeinic și degazate pentru a îndepărta reziduurile de găurire, umezeala și alți contaminanți. Ulterior, se utilizează un proces de pulverizare catodică în vid pentru a depune un strat de aderență de Ti, de obicei cu grosimea de 50-200 nm, urmat de un strat de însămânțare conductiv de Cu, de obicei cu grosimea de 0,5-2 μm, pe suprafața substratului și de-a lungul pereților interiori ai microviaelor.
Stratul de Ti servește ca strat de aderență pentru a îmbunătăți rezistența legăturii dintre pelicula metalică și substratul ceramic, în timp ce stratul de însămânțare de Cu oferă o bază conductivă continuă pentru galvanizarea ulterioară. Stratul de cupru este apoi construit în continuare prin galvanizare, de obicei la o grosime de 5-20 μm, stabilind în cele din urmă o continuitate electrică fiabilă între circuitele de pe partea frontală și spate prin via-urile metalizate. În termeni simpli, pulverizarea în vid asigură baza conductivă, în timp ce galvanizarea ulterioară mărește grosimea cuprului, reducând astfel rezistența via-urilor și îmbunătățind fiabilitatea interconectării.
Deși procesul pare simplu, fiabilitatea interconectării prin cablu depinde de o condiție prealabilă critică: stratul de însămânțare Ti/Cu trebuie să acopere complet și continuu suprafața substratului și întregul perete interior al fiecărei microvie.
2. Patru provocări cheie ale pulverizării în vid a straturilor de însămânțare Ti/Cu pentru viale DPC
Formarea unui strat de însămânțare continuu în interiorul microviilor înguste este departe de a fi simplă. Reziduurile care rămân în interiorul vialelor pot compromite aderența peliculei, în timp ce geometria microviilor face ca acoperirea pereților laterali să fie din ce în ce mai dificilă. Discontinuitățile locale din stratul de însămânțare pot întrerupe galvanizarea ulterioară, în timp ce variațiile dintre diferitele locații ale substratului și loturi de producție pot afecta stabilitatea generală a procesului. Principalele provocări ale pulverizării în vid pentru metalizarea via DPC pot fi rezumate în patru domenii.
1. Reziduurile din interiorul canalelor pot compromite aderența peliculei
După găurirea cu laser, substraturile ceramice pot conține particule ceramice, material refăcut, resturi de găurire și umiditate adsorbită în interiorul microviilor. Pentru microviile cu diametre mici și rapoarte de aspect ridicate, aceste reziduuri sunt adesea mult mai dificil de îndepărtat decât contaminarea de suprafață. Dacă curățarea și degazarea sunt insuficiente, stratul de aderență al Ti poate să nu formeze o legătură puternică și fiabilă cu peretele lateral ceramic. Astfel de defecte pot să nu devină imediat evidente după acoperire, dar se pot dezvolta treptat în vezicule și delaminare în timpul galvanizării, lipirii sau funcționării ulterioare la temperaturi ridicate.
2. Rapoartele de aspect mai mari îngreunează acoperirea pereților laterali
Dificultatea pulverizării unei microvia nu poate fi evaluată doar prin adâncimea sa; raportul dintre adâncimea via și diametrul via - raportul de aspect - este la fel de important. De exemplu, o via cu un diametru de 60 μm și o adâncime de 300 μm are un raport de aspect de 5:1. Pe măsură ce raportul de aspect crește, intrarea via creează o umbrire geometrică mai mare a particulelor pulverizate, reducând numărul de particule care pot ajunge la secțiunea din mijloc a peretelui lateral. Acest lucru poate duce la pelicule relativ groase pe suprafața substratului și în apropierea deschiderii via, în timp ce secțiunea din mijloc a peretelui lateral al via devine semnificativ mai subțire sau chiar discontinuă.
3. Un strat de semințe incomplet poate împiedica interconectarea fiabilă prin intermediul cablurilor
Cerința fundamentală a metalizării via prin DPC nu este pur și simplu prezența cuprului pe peretele via, ci dacă stratul de însămânțare Ti/Cu se poate extinde continuu de la partea frontală a substratului, de-a lungul întregului perete lateral al via, până la partea din spate. Chiar și o mică discontinuitate în stratul de însămânțare poate întrerupe calea conductivă necesară pentru galvanizarea ulterioară. Prin urmare, calitatea stratului de însămânțare nu poate fi evaluată doar după aspectul suprafeței sau grosimea medie a peliculei. Trebuie acordată o atenție deosebită celei mai subțiri secțiuni a peretelui lateral al via și dacă se menține o conductivitate electrică continuă pe toată calea metalizată.
4. Prelevarea unei singure probe nu garantează stabilitatea de la lot la lot
Obținerea grosimii necesare a peliculei de suprafață pe o singură probă nu înseamnă neapărat că procesul este pregătit pentru producția de masă. Fabricarea DPC necesită, de asemenea, un control strict al uniformității acoperirii între suprafețele frontale și posterioare, între regiunile centrale și cele de margine ale substratului, pe diferite poziții de fixare și de la lot la lot. Pentru substraturile ceramice care conțin un număr mare de microviauri, evaluarea procesului nu ar trebui să se concentreze exclusiv pe grosimea medie a peliculei. Mai important, cea mai subțire regiune a peretelui lateral al viaului trebuie să mențină în mod constant conductivitatea electrică necesară pentru galvanizarea ulterioară.
3. Ce se întâmplă când stratul de semințe nu este depus corect?
Stratul de însămânțare Ti/Cu asigură fundația conductivă necesară pentru galvanizarea ulterioară. Dacă stratul de însămânțare de pe peretele lateral al căii de contact este prea subțire, acoperit incomplet sau conține discontinuități, curentul de galvanizare nu poate fi transferat continuu de-a lungul peretelui lateral, iar ionii de cupru nu pot fi reduși și depuși corespunzător în locațiile defecte. Pe măsură ce galvanizarea continuă și stratul de cupru se acumulează, inițial, zone minore cu acoperire insuficientă se pot transforma în goluri în stratul de cupru, deficiențe localizate de grosime sau galvanizare discontinuă în interiorul căii de contact.
Aceste defecte afectează direct calitatea interconectării circuitelor de pe fețele frontale și posterioare ale substratului ceramic. În cazuri mai puțin severe, acestea pot duce la creșterea rezistenței de via, generare localizată de căldură și fluctuații ale performanței electrice. În cazuri mai grave, circuitele de pe ambele părți pot să nu atingă continuitatea electrică. În timpul lipirii ulterioare, îmbătrânirii la temperaturi ridicate sau ciclării termice, zonele defecte pot dezvolta în continuare apariția de vezicule, delaminare sau fisuri ale circuitelor, reducând randamentul produsului și fiabilitatea pe termen lung și putând duce la defectarea dispozitivului.
4. Soluția Zhenhua Vacuum pentru producția în masă a substratului ceramic prin metalizare — Linia de producție de acoperire în vid a substratului ceramic DPC
Avantajele echipamentului:
Automatizare: Un sistem complet automatizat de acoperire și transfer al piesei de prelucrat reduce intervenția manuală, îmbunătățind în același timp eficiența producției și scurtând timpul total al ciclului.
Randament: Acceptă substraturi de 120 mm × 120 mm cu o capacitate de producție de până la 288 de bucăți pe oră.
Performanță: Îmbunătățește conductivitatea electrică, sporind în același timp performanța de disipare a căldurii a substratului ceramic.
Metalizarea microviilor: O configurație optimizată a câmpului magnetic permite o acoperire eficientă și uniformă a stratului de acoperire în cadrul microviilor.
Proces: Acceptă acoperirea pe două fețe pentru a îmbunătăți uniformitatea grosimii peliculei și consistența acoperirii.
Aplicații:
Echipamentul poate depune o varietate de pelicule metalice elementare, inclusiv Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag și Ni, și a fost utilizat pe scară largă în industria semiconductorilor și a componentelor electronice pentru aplicații precum substraturi ceramice, condensatoare ceramice și pachete/suporturi ceramice pentru LED-uri.
5. Concluzie
Zhenhua Vacuum se concentrează pe procesul de pulverizare în vid frontal pentru fabricarea DPC. Prin îmbunătățirea acoperirii pereților laterali ai microvia și combinarea tehnologiei de acoperire față-verso cu producția automatizată, soluția oferă straturi de însămânțare Ti/Cu stabile pentru galvanizare ulterioară și interconectare fiabilă a via-urilor. Acest lucru ajută clienții să realizeze o producție de masă consistentă, susținând în același timp adoptarea pe scară largă a substraturilor ceramice DPC în aplicații semiconductoare și electronice avansate.
-Acest articol a fost publicat de producător de echipamente de acoperire în vidAspirator Zhenhua
Data publicării: 27 august 2026