Изготовление керамических печатных плат — это место, где материаловедение встречается с прецизионной инженерией, превращая сырые керамические подложки в высокопроизводительное сердце современной электроники. В HILPCB мы освоили этот сложный процесс. Наше производство подложек из Al₂O₃, AlN и Si₃N₄ с использованием передовых технологий обеспечивает непревзойденную теплопроводность и электрическую изоляцию, необходимые для требовательных силовых, ВЧ- и медицинских применений.
Наши современные объекты объединяют производство в чистом помещении, лазерную обработку и автоматизированный контроль, чтобы гарантировать, что каждая производимая нами схема соответствует самым строгим размерным и электрическим допускам.
Этап 1: Основа – Подготовка керамической подложки
Каждая высоконадежная схема начинается с идеального фундамента. Производственный путь начинается с тщательной подготовки высокочистых керамических подложек. Этот этап имеет решающее значение, поскольку он напрямую влияет на адгезию металлических слоев и итоговую точность размеров платы.
Процесс включает несколько ключевых шагов:
- Закупка и инспекция: Мы начинаем с высококачественных керамических подложек, проверяя их чистоту и обеспечивая шероховатость поверхности менее Ra 0,2 мкм для стабильных диэлектрических характеристик.
- Прецизионная очистка: Многоступенчатый режим очистки с использованием ультразвуковых ванн с деионизированной водой и химического обезжиривания удаляет все микроскопические частицы и органические загрязнения.
- Активация поверхности: Перед металлизацией шаг плазменной активации изменяет поверхностную энергию керамики, создавая высокореактивный интерфейс для максимально возможной прочности металлической связи.
Этап 2: Построение схемы – Металлизация и формирование проводника
Это основной этап, на котором формируются электрические пути. Выбор техники металлизации диктуется требованиями применения к обработке мощности, частоте сигнала и точности.
- Для высокой мощности (DBC): В технологии Прямого соединения меди (DBC) толстая медная фольга сплавляется непосредственно с керамикой при температуре свыше 1000°C, создавая прочное, бесклеевое соединение. Это идеальный метод для силовых полупроводников и инверторов электромобилей, требующих максимальной теплопередачи и высокой пропускной способности по току.
- Для высокой точности (DPC): Изготовление по технологии Прямого гальванического осаждения меди (DPC) — это тонкопленочный процесс, использующий напыление и электролитическое осаждение. Он позволяет создавать сверхтонкие линии (до 20 мкм), что делает его идеальным для ВЧ-, микроволновых применений и применений Тонкопленочных печатных плат.
- Для экстремальной долговечности (HTCC): В производстве Платы HTCC пасты из тугоплавких металлов, таких как вольфрам, наносятся трафаретной печатью на несожженные керамические слои и совместно спекаются при температуре свыше 1600°C. Это создает монолитную, герметично sealed структуру, идеальную для аэрокосмической отрасли и имплантируемых медицинских устройств.
Этап 3: Определение деталей – Прецизионное формирование рисунка и травление (Углубленный фокус)
Если металлизация укладывает проводящее «покрытие», то формирование рисунка и травление — это искусство «вырезания» точной схемы в этом покрытии. Этот этап переводит цифровой чертеж в физическую реальность, и его точность напрямую определяет итоговую производительность схемы, особенно в высокочастотных и высокоплотных приложениях.
Фотолитография: Проецирование чертежа
Выполняемый в условиях чистой комнаты, фотолитография является микронным процессом для переноса рисунка схемы с фотошаблона на металлизированную керамическую подложку.
- Нанесение фоторезиста: Светочувствительный полимер, или фоторезист, равномерно наносится на металлическую поверхность методом центрифугирования. Равномерность этого покрытия имеет первостепенное значение для точности итоговых элементов.
- Экспонирование: Кварцевый фотошаблон, содержащий непрозрачный рисунок схемы, точно совмещается с подложкой. Затем сборка подвергается воздействию коллимированного УФ-излучения. Свет проходит через прозрачные области маски, вызывая химическое изменение в фоторезисте под ними.
- Проявление: Подложка погружается в раствор проявителя. В зависимости от типа используемого резиста (позитивный или негативный) смываются либо экспонированные, либо неэкспонированные области, обнажая лежащий в основе металл, предназначенный для травления.
Травление: Создание постоянного рисунка
Как только рисунок определен фоторезистом, травление навсегда удаляет нежелательный металл.
- Мокрое травление: Наиболее распространенный метод, он involves погружение подложки в химическую ванну, которая растворяет незащищенный металл. Он быстрый и экономически эффективный. Однако его основной недостаток — изотропная природа: он травит во всех направлениях, что может вызвать «подтравливание» под фоторезистом и ограничить минимально достижимую ширину линии.
- Сухое травление (Ионно-лучевое фрезерование): Для приложений, требующих высочайшей точности, таких как микроволновые схемы, мы используем сухое травление. Эта техника использует сфокусированный пучок ионов для физического бомбардирования и удаления обнаженных атомов металла. Это анизотропный процесс, создающий острые, вертикальные боковые стенки, которые критически важны для минимизации потерь сигнала и достижения ультратонких элементов.
| Метод травления | Принцип | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|---|
| Мокрое травление | Химическое растворение | Быстрое, Экономичное | Подтравливание, Ограниченная точность |
| Сухое травление | Физическая ионная бомбардировка | Чрезвычайно высокая точность, Острые кромки | Медленнее, Выше стоимость |
После травления оставшийся фоторезист удаляется, оставляя на керамической подложке идеально определенный, высокоточный рисунок схемы.
Этап 4: Вертикальные межсоединения – Искусство лазерного сверления и гальванизации переходных отверстий
Если металлические дорожки — это «дороги», то переходные отверстия — это жизненно важные «мосты», соединяющие различные слои. Создание их в твердой керамике требует точности, которую могут обеспечить только передовые лазеры. Наши УФ- и CO₂-лазерные системы достигают позиционной точности ±5 мкм и создают отверстия размером до 50 мкм, не вызывая микротрещин. После сверления тщательный процесс гальванизации создает равномерный, надежный медный цилиндр внутри переходного отверстия, обеспечивая идеальное электрическое соединение между слоями.
Этап 5: Финальные штрихи – Защитные покрытия и окончательная механическая обработка
Заключительные этапы изготовления подготавливают плату к процессу Сборки керамических печатных плат и обеспечивают соответствие точным механическим спецификациям.
- Защитные покрытия: Мы наносим покрытия, такие как ENIG (химическое никелирование, иммерсионное золочение), ENEPIG или иммерсионное серебро, для защиты меди и обеспечения превосходной поверхности для пайки или wire bonding.
- Прецизионная механическая обработка: Используя лазерную резку и ЧПУ-обработку, мы достигаем жестких размерных допусков, обеспечиваем плоскостность в пределах ±0,05 мм для монтажа кристаллов и создаем пользовательские контуры или полости. Все размеры проверяются с помощью бесконтактных оптических измерительных систем.
Партнерство с HILPCB: от концепции до компонента
Выбор производственного партнера — это не только вопрос возможностей; это вопрос доверия и сотрудничества. HILPCB обеспечивает seamless, вертикально интегрированный опыт, который снижает риски вашего проекта и ускоряет выход на рынок.
- Вертикальная интеграция для непревзойденного контроля качества: Мы управляем каждым критическим шагом — от подготовки исходной подложки до финального тестирования — под одной крышей. Это устраняет сложность цепочки поставок и обеспечивает подотчетность и качество на каждом этапе.
- Совместная инженерия для снижения рисков вашего проекта: Наши инженеры DFM работают с вами с самого начала, чтобы оптимизировать ваш дизайн для технологичности. Такой collaborative подход предотвращает дорогостоящие перепроектирования и гарантирует, что ваша концепция будет переведена в надежный продукт с высоким выходом годных изделий.
- Сертифицировано для критически важных применений: Со сертификатами ISO 9001, IATF 16949 и AS9100 мы обеспечиваем строгий контроль процесса и прослеживаемость, требуемые автомобильной, медицинской и аэрокосмической отраслями.
От инверторов для электромобилей и базовых станций 5G до медицинских диагностических инструментов — HILPCB обладает опытом, чтобы воплотить в жизнь ваши самые сложные проекты керамических печатных плат.
Узнайте больше в нашем руководстве Производство керамических печатных плат или изучите нашу Страницу продукта «Керамические печатные платы» для получения подробных спецификаций.