DPC（Direct Plating Copper, DPC） 陶瓷基板具備高線路精準(zhǔn)度、高表面平整度、高絕緣及高導(dǎo)熱的特性，在半導(dǎo)體功率器件封裝領(lǐng)域迅速占據(jù)了重要的市場(chǎng)地位，廣泛應(yīng)用于大功率 LED、半導(dǎo)體激光器、 VCSEL等領(lǐng)域。

直接鍍銅是在陶瓷薄膜工藝加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的陶瓷電路加工工藝。以陶瓷作為線路的基板，采用濺鍍工藝于基板表面復(fù)合金屬層，并以電鍍和光刻工藝形成電路。

以下為DPC 陶瓷板生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述?

（1）檢查

對(duì)陶瓷基板進(jìn)行檢查，檢查基板的外觀、規(guī)格、品名及數(shù)量等。

（2）激光打孔切割

根據(jù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品規(guī)格要求，激光打孔，并利用激光切割機(jī)去掉產(chǎn)品多余的部分，此過程主要去掉基板微量的陶瓷。?

（3）瓷片清洗

在瓷片清洗線上對(duì)原材料瓷片進(jìn)行清洗，去除油污、粉塵。根據(jù)原料不同，采用浸洗工藝，分為酸性清洗和堿性清洗兩種工藝。?

（3）磁控濺射

磁控濺射是物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)的一種。一?般的濺射法可被用于制備金屬、半導(dǎo)體、絕緣體等多材料，且具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

磁控濺射的工作原理是指電子在電場(chǎng)?E?的作用下，在飛向基片?過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出?Ar?正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar?離?子在電場(chǎng)作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射。在濺射粒子中，?中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜。

（4）下底銅（化學(xué)沉銅）：

①除油：基板的表面脫脂，使基板表面油污除去，提高后續(xù)工藝的處理效果?；~前處 理中的除油采用堿性除油劑。

②化學(xué)微蝕：去除銅面上的氧化物及其他雜質(zhì)，同時(shí)粗化銅表面增加基銅與干膜間的結(jié) 合力，微蝕的化學(xué)反應(yīng)式：?Cu+Na2S2O8 →CuSO4+Na2SO4?

③預(yù)浸：為防止水帶到隨后的活化液中，防止貴重的活化液的濃度和?pH?值發(fā)生變化， 通常在活化槽前先將生產(chǎn)板件浸入預(yù)浸液處理，預(yù)浸后板件直接進(jìn)入活化槽中。

④活化：活化的作用是在基體粗糙表面上吸附一層具有催化活動(dòng)的金屬鈀顆粒，使經(jīng)過活化的基體表面具有催化還原金屬銅的能力，從而使化學(xué)鍍銅反應(yīng)在整個(gè)催化處理過的基體表面?順利進(jìn)行。?

使用的活化液膠體鈀溶液主要成份為?SnCl2、PdCl2。基板浸于膠體鈀的酸性溶液中，在活化溶液內(nèi)?Pd-Sn?呈膠體，沉積于基板通孔及表面上，作為化學(xué)鍍銅沉積的底材。

⑤速化：速化的作用既是在化學(xué)沉銅前除去改部分在鈀周圍包圍著的堿式錫酸鹽化合物，以使鈀核完全露出來，增強(qiáng)膠體鈀的活性，可以顯著提供后續(xù)化學(xué)鍍銅層與基體間的結(jié)合強(qiáng)度。板件在活化槽活化后，加入一定比例（體積比約?5g/L）的氟硼酸型加速劑，使堿式錫酸鹽化合物重新溶解，反應(yīng)方程式為：?

2HBF4+SnCl2→Sn(BF4)2+2HCl

4HBF4+Sn(OH)4→Sn(BF4)4+4H2O?

2HBF4+Sn(OH)Cl→Sn(BF4)2+HCl+H2O

Pd?膠體吸附后必須去除?Sn，使?Pd?2+暴露，才能在化學(xué)鍍銅過程中產(chǎn)生催化作用形成化學(xué)鍍銅層。

⑥化學(xué)沉銅：是一種催化氧化還原反應(yīng)，因?yàn)榛瘜W(xué)沉銅銅層的機(jī)械性能較差，在經(jīng)受沖擊時(shí) 易產(chǎn)生斷裂，此處化學(xué)沉銅采用酸性工藝，以甲醛為還原劑，在堿性催化條件下進(jìn)行，使?Cu?2+離子?得到電子還原成金屬銅。沉銅浸泡操作?30~40min?后進(jìn)入溢流水洗操作。?

（5）線路

線路前處理?

①酸洗：采用酸性除油劑去除工件表面殘留的雜質(zhì)

②噴砂：使用水混合金剛砂噴射到銅表面，進(jìn)一步去除氧化面和產(chǎn)生粗糙度。?

③微蝕：將?DPC?基板放入槽中，利用酸溶液和雙氧水對(duì)基板表層進(jìn)行腐蝕加工，使?Cu 表面產(chǎn)生最佳的粗糙度，促進(jìn)?Cu?與化學(xué)鎳的良好附著。

線路印刷

兩種線路印刷方式，分別是貼膜和絲網(wǎng)印刷線路油墨。?

貼膜：在?DPC?基板表面利用貼膜機(jī)貼上一種感光干膜，貼膜工段溫度為?110~120℃，采 用電加熱的方式加熱，貼膜后室溫冷卻?30?分鐘。?

印刷線路油墨：采用線路油墨對(duì)線路板板面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷，后續(xù)預(yù)烤將油墨中的稀釋劑 揮發(fā)掉，使油墨層處于一種半硬化狀態(tài)。該工序在密閉的烤箱中進(jìn)行，使用電能，溫度控制在?50~70℃之間，預(yù)烤持續(xù)時(shí)間約?30~50min。?

（6）曝光

將貼膜后的?DPC?基板使用曝光機(jī)進(jìn)行漏光加工，首先裝底片，位置對(duì)準(zhǔn)，然后曝光處理。

（7）顯像

放入顯像機(jī)內(nèi)，在紫外線的照射下，感光干膜被曝光的區(qū)域發(fā)生聚合反應(yīng)，形成一種穩(wěn)定的不溶于碳酸鈉的物質(zhì)附著于基板表面，非線路部分感光性干膜未接受到平行光照射而不發(fā)生聚合反應(yīng)。

（8）電鍍銅

電鍍銅以銅球作陽(yáng)極，CuSO4?和H2SO4?作電解液，在鉆孔及整個(gè)半成品表面形成一層薄的銅膜，不僅使通孔內(nèi)的銅層加厚，同時(shí)也可使熱壓在外表面的銅箔加厚，為后續(xù)的電鍍提供基底。?

①脫脂：采用酸性除油劑去除工件表面殘留的雜質(zhì)，使用酸性除油劑的溶液進(jìn)行脫脂。

②微蝕：將?DPC?基板放入槽中，利用酸溶液對(duì)基板表層進(jìn)行腐蝕加工，使?Cu?表面產(chǎn)生 最佳的粗糙度，促進(jìn)?Cu?與化學(xué)鎳的良好附著。

③酸浸：將?DPC?基板放入槽中，利用硫酸溶液對(duì)基板表層進(jìn)行清洗。

④鍍銅：對(duì)?DPC?基板進(jìn)行鍍銅加工，采用掛鍍方式進(jìn)行加工。

⑤剝掛：使用濃硝酸將掛架上的銅剝離下來。

（9）研磨：使用研磨機(jī)上的砂帶將部分銅層去除，并打磨去除部分基板上的干膜， 研 磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用水進(jìn)行沖刷。?

（10）退膜、蝕刻、退鈦：?

①膨松、褪膜

分別使用不同濃度的氫氧化鈉溶液浸泡基板，使其表面的干膜膨脹軟化便于去除，產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水，第一次水洗產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水，后續(xù)水洗產(chǎn)生低濃度有機(jī)?廢水。?

②銅蝕刻

分為酸性蝕刻和堿性蝕刻，其中酸性蝕刻使用氯酸鈉蝕刻工藝，堿性蝕刻使用氨水蝕刻工藝。?

酸性蝕刻：3Cu+NaClO3+6HCl→3CuCl2+NaCl+3H2O?

堿性蝕刻：Cu + 4NH? + 2H?O → [Cu (NH?)?]2 + 2OH? + H?↑

[Cu (NH?)?]2+?+Cu→2 [Cu (NH?)2]?1+?

③退鈦?

該工段將基板上磁控濺射階段附著在基板上的鈦層蝕刻掉，反應(yīng)原理如下：?Ti + 4HF→TiF4?+2H2?

④微蝕、酸洗

為保證蝕刻和清潔效果，退鈦后使用低濃度酸液進(jìn)行清洗。

（11）AOI

AOI(Automatic Optic Inspection)的全稱是自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)，是基于光學(xué)原理來對(duì)線路板生產(chǎn)中遇到的常見缺陷進(jìn)行檢測(cè)的設(shè)備。在?D.E.S?工序后對(duì)基板進(jìn)行?AOI?檢測(cè)，剔除不合格的基板。?

（12）阻焊?

防焊的目的是在線路板表面不需焊接的部分導(dǎo)體上刷上一層阻焊油墨，使在下游組裝焊接 時(shí)，其表面處理或焊接只局限在指定區(qū)域，在后續(xù)表面處理或焊接與清洗制程中保護(hù)板面不受污染，?以及保護(hù)線路避免氧化和焊接短路。

①酸洗：使用硫酸調(diào)配槽液清除銅面殘留的油脂、指紋、灰塵、氧化物及有機(jī)污染物， 確保后續(xù)處理均勻有效。

②微蝕：使用過硫酸鈉在酸性條件下去除去除銅面輕微氧化層，形成均勻粗糙表面，提高OSP?膜附著力。反應(yīng)原理：Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4?

③酸洗：使用使用硫酸調(diào)配槽液清除銅面殘留的油脂、指紋、灰塵、氧化物及有機(jī)污染 物，確保后續(xù)處理均勻有效。

④絲網(wǎng)印刷：采用防焊油墨對(duì)線路板板面進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。

⑤預(yù)烤：將油墨中的稀釋劑揮發(fā)掉，使油墨層處于一種半硬化狀態(tài)。該工序在密閉的烤箱中進(jìn)行。?

⑥曝光、顯影：線路板在絲印防焊油墨后，將需要焊接的地方在曝光時(shí)遮住，使得在顯?影后焊盤裸露出來，以便進(jìn)行后續(xù)的表面處理。?

用絲網(wǎng)印刷的方式將防焊油墨批覆在板面后，送入紫外線曝光機(jī)中曝光，油墨在底片透光區(qū)域（焊接端點(diǎn)以外部分）受紫外線照射后產(chǎn)生聚合反應(yīng)（該區(qū)域的油墨在稍后的顯影步?驟中將被保留下來），以碳酸鈉水溶液將涂膜上未受光照的區(qū)域顯影去除。

⑦后烤：最后加以高溫烘烤使油墨中的樹脂完全硬化。

（13）文字印刷

在整個(gè)印制板上貼阻焊膜或涂一層阻焊油墨，防止焊接時(shí)產(chǎn)生橋接現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量；同時(shí)，提供長(zhǎng)時(shí)間的電氣環(huán)境和抗化學(xué)保護(hù)。接著再進(jìn)行曝光、顯影，?利用感光成像原理將焊盤裸露出來；再通過絲印字符對(duì)印制板進(jìn)行文字標(biāo)識(shí)。?

（14）表面處理?（OSP、沉鎳金、沉鎳鈀金、電鎳金、沉銀、沉鎳組合)

（15）成品清洗?

產(chǎn)品進(jìn)入成品清洗線，在?40℃下將產(chǎn)品表面附著的雜物清洗干凈。基板先進(jìn)行酸洗，再經(jīng)水洗進(jìn)行清洗。

*文章內(nèi)容來源：廣東漢瓷科技有限公司建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表

*文章封面來源：程天文《DPC 陶瓷基板電鍍關(guān)鍵技術(shù)研究》，德邦研究所

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