陶瓷覆铜基板表面研磨工艺及设备供应商介绍

DPC陶瓷基板具有导热/耐热性好、图形精度高、可垂直互连等技术优势,广泛应用于功率半导体照明(白光LED)、杀菌消毒(深紫外LED)、激光与光通信(LD&VCSEL)、热电制冷(TEC)等领域。

陶瓷覆铜基板表面研磨工艺及设备供应商介绍
图 DPC陶瓷基板制备工艺流程

DPC陶瓷基板制备工艺如上图,主要包括:
1)在陶瓷基片上溅射金属种子层(Ti/Cu);
2)贴感光干膜;
3)通过曝光、显影,形成图形;
4)采用图形电镀工艺增厚铜层;
5)基板表面研磨(控制铜层厚度与均匀性);
6)去干膜,刻蚀种子层,最后表面处理(如化学镀银或镍金等)。

一、DPC陶瓷基板的表面研磨技术
在DPC陶瓷基板制备过程中,由于电镀电流分布不均匀,导致基板表面电镀铜层厚度不均匀(厚度差可超过100μm),表面研磨是控制电镀铜层厚度,提高铜层厚度均匀性的关键工艺,直接影响陶瓷基板的性能和器件封装质量。

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图 陶瓷覆铜板研磨,摄于2023CMPE展倍特莱福展台

由于铜材料延展性好,研磨过程中容易产生塑性变形(出现划痕或铜皮),研磨工艺挑战性极大。对DPC陶瓷基板表面铜层进行研磨,可用的研磨技术主要有4种:

1)砂带研磨

砂带研磨是一种常用的金属表面粗磨技术,使用表面含磨料的砂带滚轮,对传送带上的样品进行快速研磨,研磨效率较高。

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图 砂带研磨示意图

砂带研磨的研磨速率明显高于数控研磨和陶瓷刷磨,但研磨表面粗糙度较大,厚度均匀度也较差。且铜层边缘出现明显的塑性变形导致的残缺现象。

2)数控研磨

数控研磨主要使用数控磨床,首先在磨床刀头上贴附砂纸,通过刀头快速旋转,研磨吸附在平台上的陶瓷基板。数控研磨工序简单,研磨较为均匀,但砂纸消耗量大,且需要手工更换。

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图 数控研磨示意图

3)陶瓷刷磨

陶瓷刷磨是使用高速旋转的滚轮表面陶瓷/金刚石复合磨料,对传送带上以一定速度运动的陶瓷基板进行磨削。由于滚轴上的压力传感器可以控制研磨压力及橡胶的缓冲作用,陶瓷刷磨可有效控制基板表面铜层厚度及其均匀性。

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图  陶瓷刷磨示意图

4)化学机械抛光法(CMP)

当对DPC陶瓷基板表面要求较高时,CMP加工时首选研磨技术,如部分光电器件(如激光器LD和VCSEL)对陶瓷基板固晶区质量要求进一步提高(要求表面粗糙度低于0.1μm,厚度极差小于10μm),则必须采用CMP。

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图  CMP技术原理

由于CMP研磨液中的磨料颗粒粒径较小,研磨效率低,因此CMP仅适用于对表面质量要求较高的精磨处理,且必须结合数控研磨和陶瓷刷磨等前处理工艺进行。

二、陶瓷基板表面研磨设备供应商

  • 深圳倍特莱福电子科技有限公司

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KD 高鼎集团,成立于2008年,凭着研磨领域十多年的专业井跟随电子科技变化的潮流,不断进行产品的创新与研发,多年锲而不舍的实验精神, 让我们的品牌PRO-KENMA于业界广为人知。

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网址:https://semi-hpwk.com/index.html

  • 深圳市正菱机械有限公司

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深圳市正菱机械有限公司是国内一家具有自主知识产权,专业从事印制电路板研磨设备的研究、开发、制造、销售、服务于一体的规模化高新技术企业。该设备应用于印制电路行业覆铜板、铝基板、铜基板、不锈钢压合板等材质,通过高速自动研磨法去除孔环毛刺披锋及板件表面氧化物、杂物,达到板面平滑光亮效果。

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图 陶瓷电路板砂带机

官网:www.szzhengLing.com

  • 宇环数控机床股份有限公司

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宇环数控机床股份有限公司(股票简称:宇环数控,股票代码:002903)是专业从事数控磨削设备及智能制造装备的研发、生产、销售与服务,为客户提供精密磨削与智能制造技术综合解决方案的装备制造业企业。产品主要分为数控磨床、数控研磨抛光机和智能装备系列产品,产品的主要应用领域为:半导体材料、航空航天、汽车工业、消费电子、轴承等国民经济各主要领域。
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官网:https://www.yh-cn.com/

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资料来源:

王哲,刘松坡,吕锐,等.溅射覆铜陶瓷基板表面研磨技术研究[J].电子与封装,2022,22(3):030201.

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作者 gan, lanjie