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在DPC陶瓷基板全板电镀制备过程中,会产生电镀电流分布不均匀,导致基板表面电镀铜层厚度不均匀的问题,为了控制铜层厚度及其均匀性需要采用研磨工艺,常见的研磨技术主要有3种:砂带研磨、数控研磨、陶瓷刷磨

砂带研磨:砂带研磨是一种常用的金属表面粗磨技术,使用表面含磨料的砂带滚轮,对传送带上的样品进行快速研磨,研磨效率较高。

数控研磨:数控研磨主要使用数控磨床,首先在磨床刀头上贴附砂纸,通过刀头快速旋转,研磨吸附在平台上的陶瓷基板。数控研磨的特点在于工序简单,研磨较为均匀,但砂纸消耗量大,且需要手工更换。

陶瓷刷磨:陶瓷刷磨使用高速旋转的滚轮表面陶瓷/金刚石复合磨料,对传送带上以一定速度运动的陶瓷基板进行磨削,陶瓷刷磨工作原理及所使用的滚轮如图所示。由于滚轴上的压力传感器可以控制研磨压力及橡胶层的缓冲作用,陶瓷刷磨可有效控制基板表面铜层厚度及其均匀性。

然而铜材料延展性好,研磨过程中容易产生出现划痕或铜皮,导致研磨工艺挑战性极大,下面从研磨速率、铜厚极差、表面粗糙度对上述三种研磨技术进行对比。

DPC陶瓷基板表面研磨技术对比
DPC陶瓷基板样品表面研磨后显微图像

上述图中看到砂带研磨效率最高,但铜层表面粗糙度高,只适用于DPC陶瓷基板表面粗磨加工;数控研磨与陶瓷刷磨加工的铜层厚度均匀,表面粗糙度低能够满足光电器件倒装共晶封装需求。

然而对于部分光电器件如激光器LD和 VCSEL对陶瓷基板固晶区质量要求进一步提高则需要采用研磨均匀性好、抛光精度高、可避免材料形变的精密研磨/抛光技术——化学机械抛光法(CMP)。

由于化学机械抛光法对于研磨样品表面平整度要求较高,所以在进行化学机械抛光法前先使用陶瓷刷磨的研磨方法对DPC陶瓷基板进行磨料刷磨,再经CMP加工后的DPC 陶瓷基板样品铜厚极差数值和表面粗糙度数值,相对砂带研磨、数控研磨、陶瓷刷磨工艺数据值大幅下降。

因此对于表面质量要求更高的陶瓷基板,需要采用粗磨+CMP的组合研磨工。

文章素材参考来源:《溅射覆铜陶瓷基板表面研磨技术研究》

文章封面图片来源:倍特莱福

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作者 ab, 808

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