激光活化金属化将成陶瓷电路板的主流工艺

发布时间:2022-05-17

激光技术在3C电子领域的作用越来越重要,涉及切割、焊接、穿孔等工艺。随着电子产品向精细化、智能化的逐步发展,越来越多的材料料。充分了解电子产品中使用的各种材料的特性,将有助于根据其特点采用更合适的激光加工技术和工艺。

21世纪,随着计算机和互联网、移动通信、平板电脑显示、太阳能光伏、节能照明等电子信息产业的快速普及,电子电气产品不断向数字化、小型化、灵活性、多功能、高可靠性、低能耗发展,陶瓷电路板电子包装技术进入超高速发展时期。

介绍陶瓷电路板

陶瓷电路板 是一种有机粘合剂的陶瓷电路板 是一种250℃导热系数是在条件下制备的9-20W/m.k导热有机陶瓷线路板。

为什么要用陶瓷电路板?

陶瓷电路板实际上是由电子陶瓷制成的,可以制成各种形状。其中,陶瓷电路板耐高温、电绝缘性能较突出,介电常数低、介质损耗低、导热性大、化学稳定性好、与元件热膨胀系数相似等优点也非常明显,将使用陶瓷电路板LAM激光快速激光快速激活金属化技术。用于应用LED领域、大功率电力半导体模块、半导体冷却器、电子加热器、功率控制电路、功率混合电路、智能功率组件、高频开关电源、固体继电器、汽车电子、通信、航空航天和电子组件。


常见的陶瓷金属化技术包括:薄膜法、厚膜法、直接铜法和激光活化金属化。

1、薄膜法

薄膜法作为一种晶片级制造技术,是微电子制造中金属薄膜沉积的主要方法。图1显示了陶瓷电路板制备薄膜技术的过程,图2显示了中成三维氮化铝封装基板。


图1


图2 薄膜技术制备LED模板

薄膜工艺存在许多问题。制作双面电路板时,沉积的种子层难以进入微孔,孔壁无Cu现象。此外,薄膜技术制造设备昂贵,真空条件高,生产效率低。

2、厚膜法

厚膜法是通过丝网印刷技术、微笔直写技术、喷墨印刷技术等微流直写技术,直接在基板上沉积导电浆,高温烧结形成导电线路和电极的方法。该方法适用于大多数陶瓷基板。图3显示了制作陶瓷电路板的过程。

图3 厚膜技术工艺流程

图4 厚膜技术制备COB封装基板

丝网印刷技术是厚膜法中应用较广泛的技术。该技术的优点是工艺简单,但缺点也很明显:不适合小批量、精细电路板的生产;通道容易堵塞。厚膜法形成的导电线电学性能较差,只能用于电力和尺寸要求较低的电子设备。

3、直接敷铜法

直接敷铜技术主要是基于Al2O3陶瓷基板开发的陶瓷表面金属化技术后来应用于AlN陶瓷已广泛应用于汽车、电力、航空、航天、**等领域。图5显示DBC电路板技术制备工艺流程。

图5 DBC技术工艺流程

在熔化状态下,纯铜是对的Al2O3陶瓷不湿润,需要在高温下将氧元素引入反应界面。Cu-Cu2O共晶液对 Al2O3通过生成具有良好的润湿性能CuAlO2铜箔作为过渡层层直接敷接Al2O3陶瓷基板上。

铜直接应用技术的主要缺点是铜箔厚度大,化学蚀刻过程难以获得高精度导线,界面氧难以控制。铜箔和陶瓷之间容易出现气孔,导致较终设备性能不稳定,需要进一步的基础技术研究。此外,由于技术原理的限制,铜箔的应用方法无法实现通孔金属化。

4、激光活化金属化法

基于上述陶瓷金属化技术的局限性,激光活化金属化技术已独立开发,适用于直接制备各种陶瓷材料的表面导电线,不限于样品的尺寸、形状和材料的组成特性。

激光活化金属化技术是一种两步工艺,原理示意图如图6所示。具体方法是将上述激光直写工艺与传统化学镀工艺相结合,进一步提高成型效率,降低生产成本。将激光直写工艺与化学镀工艺相结合,可直接在非金属基板表面形成导电线。首先,激光直写技术诱导金属化合物分解沉积在基板表面,植入基板表面的金属颗粒,形成后续化学镀的催化中心。事实上,这一步不仅植入了催化中心,还实现了电路板的图形化。其次,化学镀工艺不需要额外的电流,利用化学镀液中的金属盐和还原剂在具有催化活性的基体材料表面进行氧化还原反应,产生金属沉积。化学镀工艺设备简单,环境污染小,成本低,已成为制造集成电路和微型设备的主要工艺。由于激光活化区域只有催化活性,激光活化金属板表面可以形成高精度、高纯度的金属图。


图6


图7LAM陶瓷管件的技术制备

陶瓷电路板行业已经发展多年,不再是世界上的新兴产业,但在中国,其应用仍处于起步阶段。由于激光直接写作技术的灵活性,基于激光直接写作激活技术和化学镀铜沉积技术的综合制造技术有望取代现有主流陶瓷金属制造技术中的薄膜技术、厚膜技术或直接铜应用技术,逐渐成为陶瓷电路板制造的主流技术。