从20世纪90年代起，电子微组装进人了高速发展阶段，在军、民用户端的产品微型化、小型化的需求推动下，混合集成电路也逐步往轻、薄、小的趋势发展，而薄膜电路是电子微组装中的重要电子元器件组成部分，薄膜电路绝大部分选用氧化铝、氮化铝等陶瓷作为衬底基材。艾邦建有陶瓷基板产业群，欢迎上下游企业加入微信群，长按识别二维码即可加入。
薄膜陶瓷基板（Thin Film Ceramic Substrate,TFC）一般采用溅射工艺直接在陶瓷基片表面沉积金属层。如果辅助光刻、显影、刻蚀等工艺，还可将金属层图形化制备成线路，由于溅射镀膜沉积速度低(一般低于1um/h)。因此TFC基板表面金属层厚度较小(一般小于1um)，可制备高图形精度(线宽/线距小于10um)陶瓷基板，主要应用于激光与光通信领域小电流器件封装。其主要的工艺流程为：研磨减薄、磁控溅射种子层、表面处理、图形化、划切。
1.研磨和抛光
元器件的小型化，也意味着衬底基材需要更高精度的减薄工艺加工，其中常见的减薄工艺是研磨和抛光，但两者的加工目的不一样，研磨是以厚度的大幅度减薄为目的，通常削薄的厚度超过数十微米，而抛光是以改善基片表面状态为目的，即降低粗糙度为主，通常削薄的厚度只有几微米。
1）陶瓷的表面状态
陶瓷的表面状态会影响薄膜电路金属膜层与陶瓷之间的结合力，陶瓷的表面状态分为即烧、研磨、抛光三种状态：
（1）即烧指的是陶瓷在高温烧结后形成的表面状态，特征是表面致密、连贯，一致性好，粗糙度小于0.1μm，薄膜电路的制作会优先选择即烧状态，可以获得良好的金属与陶瓷之间的结合力；
（2）研磨指的是陶瓷在单面研磨或双面研磨加工后的状态，表面比较粗糙，呈波浪起伏状态，粗糙度因加工的研磨液粒径、成分差异比较大，一般大于0.1μm；
（3）抛光指的是陶瓷在即烧或研磨加工后，再次进行粗抛、精抛等工序，以获得接近光亮镜面、平滑的表面状态，一般粗糙度小于0.05μm。
同种陶瓷粗糙度从大到小的表面状态关系为：研磨>即烧>抛光。
2）单面研磨与双面研磨
对于研磨工艺，加工后的厚度公差是判断研磨工艺良莠的最重要的指标之一。陶瓷加工的目标厚度越大，精度越差，主流的标准是：陶瓷加工的厚度公差为厚度初始值的十分之一。按设备的加工方式和工作原理分类，分为单面研磨和双面研磨两大类。
（1）单面研磨的工作原理，是将陶瓷基片固定倒扣到混有金属的树脂研磨盘中，滴入粒径10~20μm的金刚石研磨液，基片与研磨盘同向转动加工，优点是可以保留即烧状态的一个面制作金属化图形，获得良好结合力的产品，缺点是由于线速度角速度的差异过大造成的基片厚度公差波动大。
（2）双面研磨的工作原理，是将陶瓷基片放置到特定结构的夹具中，滴人与单面研磨粒径一致的金刚石研磨液，基片与研磨盘反向转动加工，优点是可以获得精度更高的厚度公差、均匀的加工压力，缺点是破坏了基片正反面的即烧状态，需要后工序的表面再处理降低了生产效率。
同种厚度、尺寸规格的陶瓷基片加工到相同的目标厚度范围，使用单面研磨加工的公差一般比双面研磨大10~20μm。
2.磁控溅射
陶瓷薄膜基板镀膜的方式有蒸发镀膜、溅射镀膜、溶液镀膜、化学气相沉积等，其中溅射的工艺稳定性、重复性最好，因而应用最广泛。
图 磁控溅射工作原理
磁控溅射的基本原理是在一个高真空密闭高压电场容器内，注入少许氩气，使氩气电离，产生氩离子流，轰击容器中的靶阴极，靶材料原子一颗颗的被挤溅出，分子沉淀积累附着在陶瓷基板上形成薄膜。
3.图形化
图形化技术是影响陶瓷薄膜电路线条精度的关键因素。通过光刻、显影、刻蚀、电镀等工艺，将金属层图形化制备成特定的线路及膜层厚度。
图 薄膜陶瓷基板（TFC）产品
4）图形电镀法，即带光刻胶电镀法，是指在真空镀膜的基础上先用反版做出光刻胶掩膜(除所需要的图形暴露外，其余的全用光刻胶掩膜掩蔽)，然后依靠光刻胶下面的金属种子层做图形的电连接进行电镀功能层，最后去胶腐蚀出图形。
3.专利：CN 104465501 A
11月22-23日，第二届陶瓷封装产业论坛将于石家庄举办，七星华创微电子、友威科技等业内知名企业专家将会带来陶瓷薄膜电路相关主题报告演讲，欢迎各位行业朋友与会交流。
2024年11月22-23日
地址：石家庄市鹿泉区迎宾馆街8号
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会议签到 |
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11月21日 |
14:00-18:00 |
会议签到 |
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11月22日 |
07:30-08:45 |
会议签到 |
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会议报告 |
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大会主席兼报告嘉宾主持人：周水杉 研究员 中国电子科技集团公司第13研究所 |
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11月22日 |
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时间 |
演讲主题 |
演讲嘉宾 |
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08:45-09:00 |
开场 |
艾邦创始人 江耀贵 |
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09:00-09:30 |
系统级封装（SiP）用陶瓷基板技术研发与产业化 |
华中科技大学 教授/武汉利之达科技 创始人 陈明祥 |
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09:30-10:00 |
超快激光AOD技术颠覆HTCC/LTCC精密钻孔 |
德中(天津)技术 战略发展与市场总监 张卓 |
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10:00-10:30 |
茶歇 |
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10:30-11:00 |
厚薄膜混合型HTCC工艺技术的开发 |
六方钰成 董事长 刘志辉 |
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11:00-11:30 |
高可靠封装的机遇与挑战 |
睿芯峰 副总经理 陈陶 |
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11:30-12:00 |
电子封装陶瓷基板流延成型工艺及装备 |
河北东方泰阳 总经理 吴昂 |
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12:00-13:30 |
午餐 |
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13:30-14:00 |
基于陶瓷材料在半导体器件封装技术领域的应用 |
北京大学东莞光电研究院 郑小平 研究员/项目总监 |
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14:00-14:30 |
B-Stage胶与芯片等温空腔封装工艺设备及其特点 |
佛大华康 高级工程师 刘荣富 |
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14:30-15:00 |
薄膜技术在电子封装中的应用 |
七星华创微电子 工程师 任凯 |
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15:00-15:30 |
Ceramic seed layer metallization 陶瓷种子层金属化工艺技术 |
友威科技 经理 林忠炫 |
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15:30-16:00 |
茶歇 |
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16:00-16:30 |
无铅玻璃浆料在陶瓷和半导体封接中的应用 |
上海越融科技 总经理 崔炜 博士 |
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16:30-17:00 |
高性能氮化硅陶瓷产业技术和应用发展现状 |
中材高新氮化物陶瓷 首席专家 张伟儒 |
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17:00-17:30 |
信诺超分散剂在粉体材料纳米化及氮化硅陶瓷浆料中的应用 |
嘉智信诺 董事长 陈永康 |
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17:30-18:00 |
高品质氮化硅粉体燃烧合成技术新进展 |
中国科学院理化技术研究所/中科新瓷 高级工程师/总经理 杨增朝 |
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18:00-21:00 |
答谢晚宴 |
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11月23日 |
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时间 |
演讲主题 |
演讲嘉宾 |
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09:00-09:30 |
LTCC材料/工艺优化及新材料开发 |
中电科43所 董兆文 研究员 |
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09:30-10:00 |
传感器技术的发展及陶瓷封装的应用趋势 |
郑州中科集成电路与系统应用研究院 先进封测中心主管 周继瑞 |
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10:00-10:30 |
钙钛矿型铁电介质陶瓷开发及应用 |
电子科技大学 唐斌 教授 |
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10:30-11:00 |
陶瓷材料的玻璃连接工艺及机理研究 |
长春工业大学 副院长 朱巍巍 |
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11:00-11:30 |
封接玻璃粉的开发与应用 |
天力创 项目经理 于洪林 |
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11:30-12:00 |
集成电路陶瓷封装外壳仿真设计 |
电子科技大学 研究员 邢孟江 |
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12:00-13:30 |
午餐 |
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：陶瓷薄膜电路的关键生产工艺
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