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

      具體如下：               

(a)制備AlN陶瓷基片； (b)激光打孔;(c)磁控濺射過(guò)渡層；(d)過(guò)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(lái)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(duì)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。

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(zhǎng)度。但直流電鍍銅填通孔受基板厚度的限制。對(duì)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(zhǎng)，且孔內(nèi)空洞現(xiàn)象(見(jiàn)圖2和表1)無(wú)法避免，尤其是0.38 mm的厚度，采用直流電鍍一般是無(wú)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

                                             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(guò)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(duì)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(duì)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

                                        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(duì)添加劑和電鍍參數(shù)的控制要求非常嚴(yán)格，對(duì)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(jiàn)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

                                        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(duì)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(wèn)題可以咨詢金瑞欣特種電路技術(shù)有限公司。

來(lái)源：電鍍與涂飾,2021,40(13),1023-1026

作者：謝金平,范小玲,宗高亮