发布时间:2025-01-19 14:25:07
陶瓷基板PCB工艺流程详解 陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面的特殊工艺板。以下是对陶瓷基板PCB工艺流程的详细解析。
1. 钻孔 陶瓷基板一般采用激光打孔的方式,这种技术相较于传统打孔方式具有精度高、速度快、效率高、可规模化批量打孔、适用于绝大多数硬、软材料、对工具无损耗等优势,符合印刷电路板高密度互连、精细化的要求。通过激光打孔工艺的陶瓷基板具有陶瓷与金属结合力高、不存在脱落、起泡等现象,达到生长在一起的效果,表面平整度高、粗糙率在0.1μm~0.3μm,激光打孔孔径在0.15mm-0.5mm,甚至能达到0.06mm。
2. 覆铜 覆铜是指在电路板上没有布线的区域覆上铜箔,与地线相连,以增大地线面积,减小环路面积,降低压降,提高电源效率和抗干扰能力。覆铜除了能减小地线阻抗,同时具有减小环路截面积,增强信号镜像环路等作用。因此,覆铜工艺在陶瓷基板PCB工艺中起着非常关键的作用,不完整、截断镜像环路或位置不正确的铜层经常会导致新的干扰,对电路板的使用产生消极影响。
3. 蚀刻 陶瓷基板也需要蚀刻,电路图形上预镀一层铅锡抗蚀层,然后通过化学方式将未受保护的非导体部分的铜蚀刻掉,形成电路。蚀刻分为内层蚀刻和外层蚀刻,内层蚀刻采用酸性蚀刻,用湿膜或者干膜作为抗蚀剂;外层蚀刻采用碱性蚀刻,用锡铅作为抗蚀剂。
陶瓷基板PCB工艺流程的其他方面包括:
1. 陶瓷基板的生坯制造(成型) 使用高纯氧化铝(含量≥95% Al2O3)粉末和添加剂形成“浆料”或加工材料。陶瓷基板的干压法生产生坯件或生坯。干压坯是采用高纯氧化铝粉末加入适量的可塑剂和粘结剂,混合均匀后干压制坯。目前,方形或圆片的厚度可达0.50mm,甚至≤0.3mm(与板尺寸有关)。干压坯件可以在烧结前进行加工,如外形尺寸和钻孔的加工,但要注意烧结引起的尺寸收缩的补偿(放大收缩率的尺寸)。
2. 生坯的烧结和烧结后精加工。陶瓷基板的生坯部分往往需要进行“烧结”和烧结后精加工。陶瓷坯体的“烧结”是指通过“烧结”过程,将坯体(体积)中的空洞、空气、杂质和有机物等进行去除,使其挥发、燃烧、挤压,并去除氧化铝颗粒。实现紧密接触或结合成长的过程,所以陶瓷生坯烧结后,(熟坯)会出现重量损失、尺寸收缩、形状变形、抗压强度增加和气孔率减少等变化。陶瓷坯体的烧结方法有:①常压烧结法,无压烧结会带来较大的变形等; ②加压(热压)烧结法,加压烧结,可得到好的平面性产品是最常用的方法; ③热等静压烧结法是利用高压高热气体进行烧结。其特点是在相同温度和压力下完成的产品。各种性能均衡的,成本相对较高。在附加值的产品上,或航空航天、国防军工产品中多采用这种烧结方法,如军用领域的反射镜、核燃料、枪管等产品。干压氧化铝生坯的烧结温度大多在1200℃~1600℃之间(与成分和助熔剂有关)。
3. 在基板上形成导电图形(电路)。要在陶瓷基板上加工形成导电图形(电路),必须先制造覆铜陶瓷基板,然后再按照印刷电路板工艺技术制造陶瓷印刷电路板。目前有两种形成覆铜陶瓷基板的方法:①层压法。它是由热压成型一侧氧化的铜箔和氧化铝陶瓷基板。即对陶瓷表面进行处理(如激光、等离子等),得到活化或粗糙化的表面,然后按照“铜箔+耐热粘结剂层+陶瓷+耐热粘结剂层+铜箔”层压合在一起,经1020℃~1060℃烧结,形成双面覆铜陶瓷层压板。②电镀法。陶瓷基板经等离子处理后进行“溅射钛膜+溅射镍膜+溅射铜膜”,然后常规电镀铜至所需铜厚,即形成双面覆铜陶瓷基板。
陶瓷基板PCB的优点包括:电阻高、高频特性突出、具有高热导率、化学稳定性佳抗震、耐热、耐压、内部电路、MARK点等比一般电路基板好。缺点主要是易碎,目前只能制作小面积的电路板,价格较贵,主要用于满足一些比较高端的产品需求。