陶瓷PCB制造是材料科学与精密工程的交汇点，将原始的陶瓷晶圆转变为现代电子设备的高性能核心。在 HILPCB，我们已精通这一复杂工艺。我们使用先进技术制造 Al₂O₃、AlN 和 Si₃N₄ 基板，为苛刻的功率、射频和医疗应用提供无与伦比的导热性和电气绝缘性。
我们最先进的设施集成了洁净室制造、激光加工和自动检测，确保我们生产的每个电路都满足最严格的尺寸和电气公差。
阶段 1：基础 – 准备陶瓷基板
每个高可靠性电路都始于完美的基础。制造之旅始于对高纯度陶瓷晶圆的精心准备。这个阶段至关重要，因为它直接影响金属层的附着力和电路板的最终尺寸精度。
该过程涉及几个关键步骤：
- 采购和检验： 我们从高级陶瓷晶圆开始，验证其纯度并确保表面粗糙度小于 Ra 0.2 µm，以实现稳定的介电性能。
- 精密清洗： 使用超声波去离子水浴和化学脱脂的多步骤清洗方案，去除所有微观颗粒和有机污染物。
- 表面活化： 在金属化之前，等离子体活化步骤改变了陶瓷的表面能，创建一个高度易反应的界面，以实现尽可能强的金属结合。
阶段 2：构建电路 – 金属化和导体形成
这是形成电气路径的核心阶段。金属化技术的选择取决于应用对功率处理、信号频率和精度的要求。
- 对于高功率 (DBC)： 在直接覆铜 (DBC) 中，厚铜箔在超过 1000°C 的温度下直接熔合到陶瓷上，形成坚固的、无粘合剂的结合。这是需要最大热传输和高电流容量的功率半导体和电动汽车逆变器的理想方法。
- 对于高精度 (DPC)： 直接电镀铜 (DPC) 制造是一种薄膜工艺，使用溅射和电解电镀。它可以实现极细的线路（低至 20 µm），使其成为射频、微波和 薄膜 PCB 应用的完美选择。
- 对于极端耐用性 (HTCC)： 在 HTCC PCB 制造中，难熔金属浆料（如钨）被印刷到未烧结的陶瓷层上，并在超过 1600°C 的温度下共烧。这创造了一个整体的、气密密封的结构，非常适合航空航天和植入式医疗设备。
阶段 3：定义细节 – 精密图案化和蚀刻（深入探讨）
如果金属化铺设了导电的“路面”，那么图案化和蚀刻就是将精确的电路设计“雕刻”到该路面上的艺术。此阶段将数字蓝图转化为物理现实，其精度直接决定了电路的最终性能，尤其是在高频和高密度应用中。
光刻：投影蓝图
光刻在洁净室环境中进行，是一种将电路图案从光掩模转移到金属化陶瓷基板上的微米级工艺。
- 光刻胶应用： 通过旋涂将光敏聚合物（即光刻胶）均匀地施加到金属表面。这种涂层的均匀性对于最终特征的精密度至关重要。
- 曝光： 包含电路不透明图案的石英光掩模与基板精确对准。然后组件暴露于准直紫外光下。光线穿过掩模的透明区域，导致下方光刻胶发生化学变化。
- 显影： 将基板浸入显影液中。根据使用的光刻胶类型（正性或负性），被曝光或未曝光的区域被洗掉，露出待蚀刻的底层金属。
蚀刻：使图案永久化
一旦图案由光刻胶定义，蚀刻就会永久去除不需要的金属。
- 湿法蚀刻： 这是最常用的方法，涉及将基板浸入溶解未受保护金属的化学浴中。它快速且具有成本效益。然而，其主要缺点是其各向同性特性——它在所有方向上进行蚀刻，这可能导致光刻胶下方的“底切”，并限制可实现的最小线宽。
- 干法蚀刻（离子束铣）： 对于要求极致精度的应用，例如微波电路，我们使用干法蚀刻。该技术使用聚焦离子束物理轰击并去除暴露的金属原子。这是一个各向异性过程，产生尖锐的垂直侧壁，这对于最小化信号损耗和实现超精细特征至关重要。
| 蚀刻方法 | 原理 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 湿法蚀刻 | 化学溶解 | 快速, 成本效益高 | 底切, 精度有限 |
| 干法蚀刻 | 物理离子轰击 | 精度极高, 边缘锐利 | 较慢, 成本较高 |
蚀刻后，剩余的光刻胶被剥离，在陶瓷基板上留下完美定义的、高精度的电路图案。
阶段 4：垂直互连 – 激光钻孔和过孔电镀的艺术
如果金属走线是“道路”，那么过孔就是连接不同层的重要“桥梁”。在坚硬的陶瓷中创建这些需要只有先进激光才能提供的精度。我们的紫外和 CO₂ 激光系统实现了 ±5 µm 的位置精度，并可以钻出小至 50 µm 的孔而不会产生微裂纹。钻孔后，精心的电镀过程在过孔内构建均匀、可靠的铜柱，确保层间的完美电气连接。
阶段 5：最终处理 – 表面处理和最终机械加工
最后的制造阶段为电路板进入 陶瓷PCB组装 过程做好准备，并确保其符合精确的机械规格。
- 表面处理： 我们应用如 ENIG（化学镀镍浸金）、ENEPIG 或浸银等表面处理，以保护铜并提供用于焊接或引线键合的优异表面。
- 精密机械加工： 使用激光划片和 CNC 加工，我们实现了严格的尺寸公差，确保了芯片贴装所需的 ±0.05 mm 内的平整度，并创建了定制外形或腔体。所有尺寸均通过非接触式光学计量系统进行验证。
HILPCB 合作伙伴关系：从概念到组件
选择制造合作伙伴不仅仅是看能力；更是关乎信任与协作。HILPCB 提供无缝的、垂直整合的体验，降低您的项目风险并加速您的上市时间。
- 垂直整合以实现无与伦比的质量控制： 我们在一个屋檐下管理每个关键步骤——从原始基板准备到最终测试。这消除了供应链的复杂性，并确保了每个阶段的责任制和高质量。
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