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厚度0.38mm,DPC陶瓷基板通孔怎么填飽滿

146 2022-03-23
DPC陶瓷基板通孔

                                                 厚度0.38mm,DPC陶瓷基板通孔怎么填飽滿

本文介紹了將直接鍍銅工藝(DPC)和填通孔技術(shù)相結(jié)合制備大功率LED(發(fā)光二極管)陶瓷基板的工藝流程,重點(diǎn)介紹了采用直流電鍍一步法、脈沖電鍍一步法和脈沖電鍍兩步法填通孔的常用配方和填充效果。

DPC填孔工藝流程圖

制備大功率LED芯片基板的較佳方案是將DPC工藝和填通孔技術(shù)相結(jié)合,工藝流程如下圖。

圖1 DPC陶瓷基板的制作工藝流程.jpg 

                                           圖1 DPC陶瓷基板的制作工藝流程

 

      具體如下:               

(a)制備AlN陶瓷基片; (b)激光打孔;(c)磁控濺射過渡層;(d)過渡層上磁控濺射鈦鎢合金層;(e)濺射直接覆銅,獲得雙面薄層導(dǎo)電銅層;(f)通孔填充;(g)表面形成銅層線路;(h)電路表面進(jìn)行加工。

電鍍填通孔

填通孔鍍銅是利用電化學(xué)方法在孔內(nèi)電沉積金屬銅來完全填充散熱通孔。銅的熱傳導(dǎo)率高達(dá)360 W/(m·K),導(dǎo)熱性更好,可靠性更高。陶瓷基板ID:Ceramicsubstrate 分享技術(shù)干貨&前沿資訊。另外,電鍍填通孔技術(shù)相對于其他填通孔技術(shù)可以縮短操作流程,節(jié)省人力和物力。

金屬過孔陶瓷線路板.jpg

電鍍填通孔技術(shù)可分為直流電鍍一步法、脈沖電鍍一步法及脈沖電鍍兩步法。

1 直流電鍍一步法

直流電鍍一步法被視為用銅填充通孔的理想工藝,因?yàn)樗勺畲笙薅鹊販p少電鍍槽的數(shù)量和縮短電鍍生產(chǎn)線長度。但直流電鍍銅填通孔受基板厚度的限制。對于厚度小于0.20 mm、直徑為100μm的基板,搭配專用的設(shè)備和合適的添加劑,使用直流電鍍一步法尚可實(shí)現(xiàn)填通孔。

但隨著基板厚度的增大,直流電鍍填通孔所需時(shí)間大幅延長,且孔內(nèi)空洞現(xiàn)象(見圖2和表1)無法避免,尤其是0.38 mm的厚度,采用直流電鍍一般是無法實(shí)現(xiàn)完全填充。

圖2 大功率LED陶瓷基板直流電鍍填通孔的示意圖.jpg 

                                   圖2 大功率LED陶瓷基板直流電鍍填通孔的示意圖

表1 大功率LED陶瓷基板直流電鍍填通孔的常用配方及填充效果.jpg 

                                             表1 大功率LED陶瓷基板直流電鍍填通孔的常用配方及填充效果

2 脈沖電鍍一步法             

在有機(jī)添加劑的協(xié)助下采用正反雙向脈沖(PPR)電鍍是填充通孔的有效途徑之一。直流電鍍時(shí)僅電流密度可控,而PPR電鍍過程有3個(gè)參數(shù)可以獨(dú)立控制,分別為脈沖頻率、占空比和電流密度,可更好地控制銅沉積。另外,不同的PPR波形組合在一起可構(gòu)成復(fù)合波形。

反向電流的主要作用是對電流密度較大的尖端部位(孔口)所沉積的銅進(jìn)行反咬蝕,起到拉平的效果。在正向電流的作用下,由于添加劑的輔助作用,銅離子在孔內(nèi)的沉積速率大于在板面的沉積速率,保證了銅離子在孔內(nèi)的順利沉積,從而避免了空洞形成。若結(jié)合使用特殊類型的添加劑,則對板厚380μm、孔徑100μm的通孔有較好的填充效果,如圖3和表2所示。

圖3 大功率LED陶瓷基板正反脈沖電鍍一步法填通孔的示意圖.png 

                                                       3 大功率LED陶瓷基板正反脈沖電鍍一步法填通孔的示意圖

表2 大功率LED陶瓷基板脈沖電鍍一步法填通孔的常用參數(shù)及效果.jpg 

                                        表2 大功率LED陶瓷基板脈沖電鍍一步法填通孔的常用參數(shù)及效果 

 

3 脈沖電鍍兩步法            

陶瓷基板上的通孔通常是激光鉆孔并濺射導(dǎo)電層所得。如下圖所示,先在1個(gè)特殊的異步反向脈沖波形下,結(jié)合特定的添加劑電鍍銅,在孔中心形成橋接(搭橋),這樣就將1個(gè)通孔分割成2個(gè)盲孔。再電鍍填盲孔,填孔效果較好,空洞現(xiàn)象很少。但該法對添加劑和電鍍參數(shù)的控制要求非常嚴(yán)格,對設(shè)備和操作人員的要求也很高,其常用參數(shù)和填孔效果見表3。

圖4 大功率LED陶瓷基板脈沖電鍍兩步法填通孔的示意圖.jpg 

                                   圖4 大功率LED陶瓷基板脈沖電鍍兩步法填通孔的示意圖

表3 大功率LED陶瓷基板兩步法脈沖電鍍填通孔的常用參數(shù)及效果.jpg 

                                        表3 大功率LED陶瓷基板兩步法脈沖電鍍填通孔的常用參數(shù)及效果 

由上可知,直流電鍍只適用于介質(zhì)層厚度為100μm左右的通孔。

如果介質(zhì)層厚度在0.38 mm及以上,采用脈沖電鍍兩步法的填通孔效果較好、更可靠,適用于做精細(xì)線路,但對設(shè)備和添加劑的要求較高。更多DPC陶瓷基板通孔相關(guān)問題可以咨詢金瑞欣特種電路技術(shù)有限公司。

來源:電鍍與涂飾,2021,40(13),1023-1026

作者:謝金平,范小玲,宗高亮

 

 

 

 

 

  

   


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