DPC陶瓷基板具有优良的导热/耐热性、图形精度高、垂直互连能力等技术优势。它们广泛应用于功率半导体照明(白光LED)、灭菌(深紫外LED)、激光和光通信(LD&VCSEL)、热电冷却(TEC)等领域。
DPC陶瓷基板的制备工艺主要包括:
(1)在陶瓷基体上溅射金属种子层(Ti/Cu)。
(2)涂感光干膜。
(3)通过曝光、显影形成图案。
(4)采用图案电镀加厚铜层。
(5)基板表面研磨(控制铜层厚度及均匀性)。
(6)去除干膜,蚀刻晶种层,最后进行表面处理(如化学镀银或镍金)。
DPC陶瓷基板制备过程中,电镀电流分布不均,导致基板表面铜层厚度不均匀(厚度差可超过100μm)。表面研磨是控制电镀铜层厚度、提高其均匀性的关键工序,直接影响陶瓷基板的性能和器件封装的质量。
由于铜材料具有良好的延展性,在磨削过程中很容易产生塑性变形(划痕或铜皮),带来很大的挑战。 DPC陶瓷基板表面铜层的研磨技术主要有四种:
(1)砂带磨削:
砂带磨削是一种常用的金属表面粗磨削技术。它利用滚筒上的砂带对传送带上的样品进行快速研磨,研磨效率高。
但砂带磨削的磨削速率明显高于数控磨削和陶瓷刷磨削,但表面粗糙度和厚度均匀性相对较差。另外,可能会出现由铜层边缘的塑性变形引起的明显缺陷。
(2)数控磨削:
数控磨削主要采用数控磨床。最初,将砂纸贴在磨床的刀头上。固定在平台上的陶瓷基板通过旋转的刀头快速研磨。 CNC磨削工艺简单,磨削比较均匀。但消耗砂纸量大,需要人工更换。
(3)陶瓷刷研磨:
陶瓷刷磨削是利用高速旋转的轮面涂有陶瓷/金刚石复合磨料,对传送带上以一定速度运动的陶瓷基体进行磨削。由于辊轴上的压力传感器可以控制研磨压力,橡胶起到缓冲作用,陶瓷刷研磨可以有效控制基材表面铜层的厚度和均匀性。
(4)化学机械抛光(CMP):
当 DPC 陶瓷基板需要高表面要求时,CMP 是首选研磨技术。对于某些要求进一步提高陶瓷基板凝固晶体区域质量(要求表面粗糙度低于0.1μm,厚度偏差小于10μm)的光电器件(如激光LD和VCSEL),必须采用CMP。
由于CMP研磨液中磨粒粒径较小,导致研磨效率较低。因此,CMP仅适用于表面质量要求较高的精磨处理,必须与数控磨削、陶瓷刷磨削等预处理技术相结合。
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