DPC陶瓷基板具有導熱/耐熱性好、圖形精度高、可垂直互連等技術優(yōu)勢,廣泛應用于功率半導體照明(白光LED)、殺菌消毒(深紫外LED)、激光與光通信(LD&VCSEL)、熱電制冷(TEC)等領域。
圖 DPC陶瓷基板制備工藝流程
DPC陶瓷基板制備工藝如上圖,主要包括:
1)在陶瓷基片上濺射金屬種子層(Ti/Cu);
2)貼感光干膜;
3)通過曝光、顯影,形成圖形;
4)采用圖形電鍍工藝增厚銅層;
5)基板表面研磨(控制銅層厚度與均勻性);
6)去干膜,刻蝕種子層,最后表面處理(如化學鍍銀或鎳金等)。
在DPC陶瓷基板制備過程中,由于電鍍電流分布不均勻,導致基板表面電鍍銅層厚度不均勻(厚度差可超過100μm),表面研磨是控制電鍍銅層厚度,提高銅層厚度均勻性的關鍵工藝,直接影響陶瓷基板的性能和器件封裝質量。
由于銅材料延展性好,研磨過程中容易產生塑性變形(出現劃痕或銅皮),研磨工藝挑戰(zhàn)性極大。對DPC陶瓷基板表面銅層進行研磨,可用的研磨技術主要有4種:
1)砂帶研磨
砂帶研磨是一種常用的金屬表面粗磨技術,使用表面含磨料的砂帶滾輪,對傳送帶上的樣品進行快速研磨,研磨效率較高。
圖 砂帶研磨示意圖
砂帶研磨的研磨速率明顯高于數控研磨和陶瓷刷磨,但研磨表面粗糙度較大,厚度均勻度也較差。且銅層邊緣出現明顯的塑性變形導致的殘缺現象。 2)數控研磨
數控研磨主要使用數控磨床,首先在磨床刀頭上貼附砂紙,通過刀頭快速旋轉,研磨吸附在平臺上的陶瓷基板。數控研磨工序簡單,研磨較為均勻,但砂紙消耗量大,且需要手工更換。
圖 數控研磨示意圖
3)陶瓷刷磨
陶瓷刷磨是使用高速旋轉的滾輪表面陶瓷/金剛石復合磨料,對傳送帶上以一定速度運動的陶瓷基板進行磨削。由于滾軸上的壓力傳感器可以控制研磨壓力及橡膠的緩沖作用,陶瓷刷磨可有效控制基板表面銅層厚度及其均勻性。
圖 陶瓷刷磨示意圖
4)化學機械拋光法(CMP)
當對DPC陶瓷基板表面要求較高時,CMP加工時首選研磨技術,如部分光電器件(如激光器LD和VCSEL)對陶瓷基板固晶區(qū)質量要求進一步提高(要求表面粗糙度低于0.1μm,厚度極差小于10μm),則必須采用CMP。
圖 CMP技術原理
由于CMP研磨液中的磨料顆粒粒徑較小,研磨效率低,因此CMP僅適用于對表面質量要求較高的精磨處理,且必須結合數控研磨和陶瓷刷磨等前處理工藝進行。
審核編輯 :李倩
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原文標題:DPC陶瓷基板表面研磨技術
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