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）和填通孔技術相結合制備大功率LED（發(fā)光二極管）陶瓷基板的工藝流程,重點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工藝和填通孔技術相結合，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，獲得雙面薄層導電銅層；(f)通孔填充；(g)表面形成銅層線路；(h)電路表面進行加工。

電鍍填通孔

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

電鍍填通孔技術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，因為它可最大限度地減少電鍍槽的數(shù)量和縮短電鍍生產線長度。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，搭配專用的設備和合適的添加劑，使用直流電鍍一步法尚可實現(xiàn)填通孔。

但隨著基板厚度的增大，直流電鍍填通孔所需時間大幅延長，且孔內空洞現(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。直流電鍍時僅電流密度可控，而PPR電鍍過程有3個參數(shù)可以獨立控制，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成復合波形。

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，銅離子在孔內的沉積速率大于在板面的沉積速率，保證了銅離子在孔內的順利沉積，從而避免了空洞形成。若結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

                                        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電層所得。如下圖所示，先在1個特殊的異步反向脈沖波形下，結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個通孔分割成2個盲孔。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)的控制要求非常嚴格，對設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

                                        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層厚度為100μm左右的通孔。

如果介質層厚度在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，適用于做精細線路，但對設備和添加劑的要求較高。更多DPC陶瓷基板通孔相關問題可以咨詢金瑞欣特種電路技術有限公司。

來源：電鍍與涂飾,2021,40(13),1023-1026

作者：謝金平,范小玲,宗高亮