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什么是AMB?

AMB(Active Metal Brazing,活性金属钎焊)工艺技术是利用钎料中含有的少量活性元素Ti、Zr与陶瓷反应生成能被液态钎料润湿的反应层,从而实现陶瓷与金属接合的一种方法。

AMB陶瓷基板生产工艺流程

(1)铜片清洗

铜片清洗药剂主要成分为硫酸及表面活性剂,除油剂中硫酸浓度约为10~20%,经过水洗后,在常温下用硫酸及过硫酸钠对铜片进行微蚀,微蚀液中硫酸的浓度为2~5%,过硫酸钠浓度为 40~80g/L。

微蚀后,对铜片依次进行水洗、药液清洗(用于去除原料表面附着的残留油污等杂物)、喷淋漂洗、超声波清洗、提拉脱水及烘干。

(2)氧化

分为湿式氧化和干式氧化两种工艺,两种氧化法均能在铜片表面形成氧化铜或氧化亚铜。

湿式氧化:先用 3%的稀硫酸对铜片进行酸洗,然后经过水洗后,将铜片送入高锰酸钾及硫酸铜混合溶液中进行浸泡氧化,氧化后的铜片经过水洗后进行慢提拉脱水和烘干,完成浸泡氧化。

干式氧化:将铜片送入氧化炉,经电加热升温至 600~800℃,氧化 30min 左右,再经风冷退火。

(3)瓷片清洗

在瓷片清洗线上对原材料瓷片进行清洗,去除油污、粉尘。根据原料不同,采用浸洗工艺,分为酸性清洗和碱性清洗两种工艺。 

(4)印刷焊膏并烘干

将经过清洗的瓷片通过丝印机涂布焊料,使基板表面均匀附着焊料。焊料主要成分为 Ti-Ag-Cu 及有机溶剂(根据建设单位提供的资料,焊料中有机成分含量按 19%计)。涂布后的瓷片经烘箱干燥,主要目的是将焊料中有机成分去除。

(5)钎焊

将铜片和瓷片进行手工叠合,真空钎焊炉内完成铜片与瓷片的焊接,焊接温度为 900℃(电加热),并在炉内降温冷却。此过程密闭进行无焊接废气产生。

(6)线路

线路前处理 

①酸洗:采用酸性除油剂去除工件表面残留的杂质 

②喷砂:使用水混合金刚砂喷射到铜表面,进一步去除氧化面和产生粗糙度。 

③微蚀:将DBC陶瓷基板放入槽中,利用酸溶液和双氧水对基板表层进行腐蚀加工,使 Cu 表面产生最佳的粗糙度,促进 Cu 与化学镍的良好附着。

线路印刷

两种线路印刷方式,分别是贴膜和丝网印刷线路油墨。 

贴膜:在DBC陶瓷基板表面利用贴膜机贴上一种感光干膜,贴膜工段温度为 110~120℃,采用电加热的方式加热,贴膜后室温冷却 30 分钟。 

印刷线路油墨:采用线路油墨对线路板板面进行丝网印刷,后续预烤将油墨中的稀释剂挥发掉,使油墨层处于一种半硬化状态。该工序在密闭的烤箱中进行,使用电能,温度控制在 50~70℃之间,预烤持续时间约 30~50min。 

(7)曝光

将贴膜后的DBC陶瓷基板使用曝光机进行漏光加工,首先装底片,位置对准, 然后曝光处理。

(8)显像

放入显像机内,在紫外线的照射下,感光干膜被曝光的区域发生聚合反应,形成一种稳定的不溶于碳酸钠的物质附着于基板表面,非线路部分感光性干膜未接受到平行光照射而不发生聚合反应。

(9)研磨

使用研磨机上的砂带将部分铜层去除,并打磨去除部分基板上的干膜, 研 磨机运转时使用水进行冲刷。 

(10)退膜、蚀刻: 

①膨松、褪膜

分别使用不同浓度的氢氧化钠溶液浸泡基板,使其表面的干膜膨胀软化便于去除。 

②铜蚀刻

分为酸性蚀刻和碱性蚀刻,其中酸性蚀刻使用氯酸钠蚀刻工艺,碱性蚀刻使用氨水蚀刻工艺。 

酸性蚀刻:3Cu+NaClO3+6HCl→3CuCl2+NaCl+3H2O 

碱性蚀刻:Cu + 4NH₃ + 2H₂O → [Cu (NH₃)₄]² + 2OH⁻ + H₂↑

 [Cu (NH₃)₄]²+ +Cu→2 [Cu (NH₃)2] 1+ 

(11)退焊(焊料蚀刻)

线路板再次送入蚀刻机进行蚀刻,在焊接蚀刻槽体内添加一定比例的银蚀刻液、钛蚀刻液对焊料进行碱性蚀刻后水洗、烘干。

(12)AOI

AOI(Automatic Optic Inspection)的全称是自动光学检测,是基于光学原理来对线路板生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。在 D.E.S 工序后对基板进行 AOI 检测,剔除不合格的基板。 

(13)阻焊 

防焊的目的是在线路板表面不需焊接的部分导体上刷上一层阻焊油墨,使在下游组装焊接 时,其表面处理或焊接只局限在指定区域,在后续表面处理或焊接与清洗制程中保护板面不受污染, 以及保护线路避免氧化和焊接短路。

①酸洗:使用硫酸调配槽液清除铜面残留的油脂、指纹、灰尘、氧化物及有机污染物, 确保后续处理均匀有效。

②微蚀:使用过硫酸钠在酸性条件下去除去除铜面轻微氧化层,形成均匀粗糙表面,提 高 OSP 膜附着力。反应原理:Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4 

③酸洗:使用使用硫酸调配槽液清除铜面残留的油脂、指纹、灰尘、氧化物及有机污染 物,确保后续处理均匀有效。

④丝网印刷:采用防焊油墨对线路板板面进行丝网印刷。

⑤预烤:将油墨中的稀释剂挥发掉,使油墨层处于一种半硬化状态。该工序在密闭的烤箱中进行。 

⑥曝光、显影:线路板在丝印防焊油墨后,将需要焊接的地方在曝光时遮住,使得在显影后焊盘裸露出来,以便进行后续的表面处理。 

用丝网印刷的方式将防焊油墨批覆在板面后,送入紫外线曝光机中曝光,油墨在底片透光区域(焊接端点以外部分)受紫外线照射后产生聚合反应(该区域的油墨在稍后的显影步 骤中将被保留下来),以碳酸钠水溶液将涂膜上未受光照的区域显影去除。

⑦后烤:最后加以高温烘烤使油墨中的树脂完全硬化。

(14)文字印刷

在整个印制板上贴阻焊膜或涂一层阻焊油墨,防止焊接时产生桥接现象,提高焊接质量;同时,提供长时间的电气环境和抗化学保护。接着再进行曝光、显影, 利用感光成像原理将焊盘裸露出来;再通过丝印字符对印制板进行文字标识,便于给后续的 印制板安装、维修等提供信息;之后再根据产品需要对焊盘处进行表面处理。 

(15)表面处理 (OSP、沉镍金、沉镍钯金、电镍金、沉银、沉镍组合)

(16)激光切割

激光切割将基板分切为小尺寸。

(17)成品清洗

产品进入成品清洗线,在 40℃下将产品表面附着的杂物清洗干净。基板先进行酸洗,再经水洗进行清洗。

(18)测试

(19)包装入库

*文章内容来源:广东汉瓷科技有限公司建设项目环境影响报告表

据不完全统计,国内外AMB陶瓷基板的企业有43家(以下公司排名不分先后顺序):

国内企业:富乐华、天杨电子、威斯派尔、中江科易、玖凌光宇、赛瑞美科、苏州艾成、瀚思瑞、上海铠琪、浙江精瓷、浙江德汇、江丰同芯、昊光科技、青岛大商、厚发芯源、漠石科技、金冠电气、圣达科技、国瓷赛创、红星电子、华清电子、博敏电子、比亚迪电子、丰鹏电子、珠海晶瓷、先艺电子、思睿辰、艾明博、同欣电子、立诚光电、禾伸堂、德胜光电、苏奥传感;

国外企业:日本电化Denka、罗杰斯ROGERS、贺利氏Heraeus、日本同和DOWA、日本碍子NGK、日本京瓷KYOCERA、日本东芝高新材料、韩国KCC、韩国AMOGREENTECH、Proterial(博迈立铖集团)

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为加强陶瓷基板及封装行业上下游交流联动,艾邦智造将于 2025 年 6 月 12 日在江苏举办《第五届陶瓷基板及封装产业论坛》,本次研讨的主题将围绕氧化铝、氧化锆增韧氧化铝、氮化铝、氮化硅等高性能陶瓷基板的及封装最新研究进展、未来发展趋势以及应用前景等方面展开,诚挚邀请产业链上下游朋友一起交流,为行业发展助力。

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欢迎推荐或自拟议题。演讲/赞助请联系李小姐:18124643204

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作者 ab, 808

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