Оскільки мікросхеми та електронні пристрої продовжують розвиватися в напрямку мініатюризації та вищої інтеграції, виготовлення схем виключно на поверхні керамічних підкладок більше не може задовольнити дедалі вимогливіші вимоги до взаємоз'єднань та маршрутизації. Тому для електричного з'єднання передньої та задньої сторін підкладки потрібні мікровідкритті, що скорочує шляхи з'єднань та збільшує щільність схеми. Як результат, технологія DPC (прямого покриття міддю) за допомогою металізації широко застосовується в таких сферах застосування, як світлодіоди, лазери, оптичний зв'язок, радіочастотні пристрої та силова електроніка.
Однак, керамічні підкладки за своєю суттю є електроізолюючими. Просте формування мікроотвірів через підкладку не забезпечує електричної безперервності між двома сторонами. Справжня проблема полягає у формуванні безперервного та надійного шару металевого зародка вздовж внутрішніх стінок мікроотвірів.
1. Як встановлюється електрична безперервність за допомогою керамічних мікровідкриттів?
Металізація цифрового фотоелектронного напилення (DPC) зазвичай починається з лазерного свердління для формування мікроотвірів у керамічній підкладці, зазвичай у формі конічних або прямих отворів. Потім мікроотвір та поверхня підкладки ретельно очищуються та дегазуються для видалення залишків свердління, вологи та інших забруднень. Потім використовується процес вакуумного напилення для нанесення адгезійного шару Ti, зазвичай товщиною 50–200 нм, а потім шару провідного зародка Cu, зазвичай товщиною 0,5–2 мкм, на поверхню підкладки та вздовж внутрішніх стінок мікроотвірів.
Шар Ti служить адгезійним шаром для покращення міцності з'єднання між металевою плівкою та керамічною підкладкою, тоді як шар Cu-затравки забезпечує безперервну провідну основу для подальшого гальванічного покриття. Мідний шар потім додатково нарощується гальванічним покриттям, зазвичай до товщини 5–20 мкм, що зрештою забезпечує надійну електричну безперервність між схемами на передній та задній сторонах через металізовані перехідні отвори. Простіше кажучи, вакуумне напилення забезпечує провідну основу, тоді як подальше гальванічне покриття нарощує товщину міді, тим самим зменшуючи опір перехідних отворів та підвищуючи надійність з'єднання.
Хоча процес здається простим, надійне з'єднання мікровідверстий залежить від однієї критичної передумови: шар зародка Ti/Cu повинен повністю та безперервно покривати поверхню підкладки та всю внутрішню стінку кожного мікровідверстия.
2. Чотири ключові проблеми вакуумного напилення зародкових шарів Ti/Cu для переходних отворів DPC
Формування безперервного шару зародка всередині вузьких мікроотвірів далеко не є простою справою. Залишки, що залишаються всередині отворів, можуть погіршити адгезію плівки, а геометрія мікроотвірів робить покриття бічних стінок ще складнішим. Локальні розриви в шарі зародка можуть перервати подальше гальванічне покриття, тоді як варіації між різними розташуваннями підкладок та виробничими партіями можуть впливати на загальну стабільність процесу. Основні проблеми вакуумного напилення для цифрового фотоелектричного напилення (DPC) шляхом металізації можна звести до чотирьох напрямків.
1. Залишки всередині перехідних отворів можуть погіршити адгезію плівки
Після лазерного свердління керамічні підкладки можуть містити керамічні частинки, відновлений матеріал, сміття від свердління та адсорбовану вологу всередині мікроотвірів. Для мікроотвірів малого діаметра та високого співвідношення сторін ці залишки часто набагато важче видалити, ніж поверхневі забруднення. Якщо очищення та дегазація недостатні, адгезійний шар Ti може не утворювати міцного та надійного зв'язку з керамічною бічною стінкою. Такі дефекти можуть не проявитися одразу після нанесення покриття, але можуть поступово перерости в утворення бульбашок та розшарування під час подальшого гальванічного покриття, паяння або роботи за високих температур.
2. Вищі співвідношення сторін ускладнюють покриття боковини
Складність розпилення мікровідкриття не можна оцінювати виключно за його глибиною; співвідношення між глибиною відкриття та діаметром відкриття – співвідношення сторін – є не менш важливим. Наприклад, відкриття діаметром 60 мкм і глибиною 300 мкм має співвідношення сторін 5:1. Зі збільшенням співвідношення сторін вхід у відкриття створює більше геометричне затінення розпилених частинок, зменшуючи кількість частинок, які можуть досягти середньої частини бічної стінки. Це може призвести до утворення відносно товстих плівок на поверхні підкладки та поблизу отвору відкриття, тоді як середня частина бічної стінки відкриття стає значно тоншою або навіть переривчастою.
3. Неповний шар насіння може перешкоджати надійному взаємозв'язку через канали
Фундаментальна вимога до металізації цифрового фотоелектричного покриття (DPC) полягає не лише в наявності міді на стінці переходного отвору, а й у тому, чи може зародковий шар Ti/Cu безперервно простягатися від передньої сторони підкладки вздовж усієї бічної стінки переходного отвору до задньої сторони. Навіть невеликий розрив у зародковому шарі може перервати провідний шлях, необхідний для подальшого гальванічного покриття. Тому якість зародкового шару не можна оцінювати виключно за зовнішнім виглядом поверхні або середньою товщиною плівки. Особливу увагу слід приділяти найтоншій ділянці бічної стінки переходного отвору та тому, чи підтримується безперервна електропровідність по всьому металізованому шляху.
4. Передача одного зразка не гарантує стабільності від партії до партії
Досягнення необхідної товщини поверхневої плівки на одному зразку не обов'язково означає, що процес готовий до масового виробництва. Виробництво цифрового фотоелектричного покриття (DPC) також вимагає жорсткого контролю однорідності покриття між передньою та задньою поверхнями, між центральною та крайовими областями підкладки, в різних положеннях кріплення та від партії до партії. Для керамічних підкладок, що містять велику кількість мікровідкриттів, оцінка процесу не повинна зосереджуватися виключно на середній товщині плівки. Що ще важливіше, найтонша область бічної стінки отвору повинна постійно підтримувати електропровідність, необхідну для подальшого гальванічного покриття.
3. Що відбувається, коли шар насіння не розміщений належним чином?
Зародковий шар Ti/Cu забезпечує провідну основу, необхідну для подальшого гальванічного покриття. Якщо зародковий шар на бічній стінці переходного отвору занадто тонкий, не повністю покритий або містить розриви, струм гальванічного покриття не може безперервно передаватися вздовж бічної стінки, а іони міді не можуть належним чином відновлюватися та осідати в дефектних місцях. У міру того, як гальваніка триває та шар міді накопичується, спочатку незначні ділянки недостатнього покриття можуть перерости в пустоти мідного шару, локальні дефекти товщини або розриви покриття всередині переходного отвору.
Ці дефекти безпосередньо впливають на якість з'єднання схем на передній та задній сторонах керамічної підкладки. У менш серйозних випадках вони можуть призвести до збільшення опору переходу, локального нагрівання та коливань електричних характеристик. У більш серйозних випадках схеми з обох сторін можуть не досягти електричної безперервності. Під час подальшого паяння, старіння за високих температур або термоциклування на дефектних ділянках може надалі утворюватися здуття, розшарування або розтріскування схеми, що знижує вихід продукту та довгострокову надійність, а також потенційно призводить до виходу з ладу пристрою.
4. Рішення Zhenhua Vacuum для масового виробництва керамічної підкладки шляхом металізації — виробнича лінія вакуумного покриття керамічної підкладки DPC
Переваги обладнання:
Автоматизація: Повністю автоматизована система нанесення покриття та переміщення заготовок до контейнера зменшує ручне втручання, одночасно підвищуючи ефективність виробництва та скорочуючи загальний час циклу.
Пропускна здатність: Підтримує основи розміром 120 мм × 120 мм з виробничою потужністю до 288 шт. на годину.
Продуктивність: Покращує електропровідність, одночасно підвищуючи тепловіддачу керамічної підкладки.
Металізація перехідних отворів: Оптимізована конфігурація магнітного поля забезпечує ефективне та рівномірне покриття мікроперехідних отворів.
Процес: Підтримує двостороннє покриття для покращення загальної однорідності товщини плівки та консистенції покриття.
Застосування:
Обладнання може наносити різноманітні елементарні металеві плівки, включаючи Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag та Ni, і широко застосовується в напівпровідниковій та електронних компонентах для таких застосувань, як керамічні підкладки, керамічні конденсатори та керамічні корпуси/носії для світлодіодів.
5. Висновок
Компанія Zhenhua Vacuum спеціалізується на процесі вакуумного напилення на передній частині виробництва цифрових фотоелектричних покриттів (DPC). Завдяки покращенню покриття бічних стінок мікроотворів та поєднанню технології двостороннього покриття з автоматизованим виробництвом, це рішення забезпечує стабільні шари зародків Ti/Cu для подальшого гальванічного покриття та надійне з'єднання між елементами. Це допомагає клієнтам досягти стабільного масового виробництва, одночасно підтримуючи ширше впровадження керамічних підкладок DPC у напівпровідникових та передових електронних застосуваннях.
-Цю статтю опублікував виробник обладнання для вакуумного покриттяВакуум Чженьхуа
Час публікації: 27 серпня 2026 р.