Tecnología de rectificado de superficies de sustrato cerámico DPC

Sustratos cerámicos DPCPoseen ventajas técnicas como excelente conductividad térmica/resistencia al calor, alta precisión gráfica y capacidad de interconexión vertical. Encuentran amplias aplicaciones en iluminación de semiconductores de potencia (LED blancos), esterilización (LED ultravioleta profundo), comunicación láser y óptica (LD y VCSEL), refrigeración termoeléctrica (TEC) y otros campos.

El proceso de preparación de sustratos cerámicos DPC incluye principalmente:

1. (1) Pulverización catódica de una capa de semilla de metal (Ti/Cu) sobre la base de cerámica.

2. (2)Aplicación de película seca fotosensible.

3. (3)Formación de patrones a través de la exposición y el desarrollo.

4. (4)Engrosamiento de la capa de cobre mediante galvanoplastia de patrones.

5. (5)Rectificado superficial del sustrato (para controlar el espesor y la uniformidad de la capa de cobre).

6. (6)Retirada de la película seca, grabado de la capa de semillas y, finalmente, tratamiento de la superficie (como enchapado químico en plata o níquel-oro).

Durante la preparación de sustratos cerámicos DPC, la distribución desigual de la corriente de galvanoplastia provoca un espesor no uniforme de la capa de cobre sobre la superficie del sustrato (la diferencia de espesor puede superar los 100 μm). El rectificado superficial es un proceso clave para controlar el espesor de la capa de cobre galvanizada y mejorar su uniformidad, lo que afecta directamente el rendimiento de los sustratos cerámicos y la calidad del empaquetado del dispositivo.

Debido a la buena ductilidad del cobre, la deformación plástica (rayaduras o película de cobre) se genera fácilmente durante el proceso de pulido, lo que plantea importantes desafíos. Existen cuatro técnicas principales de pulido para la capa de cobre en la superficie de los sustratos cerámicos de DPC:

1. (1)Rectificado de banda:

2. El rectificado con banda es una técnica de desbaste común para superficies metálicas. Utiliza bandas abrasivas sobre rodillos para rectificar rápidamente las muestras en la cinta transportadora, lo que resulta en una alta eficiencia de rectificado.

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4. Sin embargo, la velocidad de rectificado del rectificado de banda es significativamente mayor que la del rectificado CNC y el rectificado con cepillos cerámicos, pero la rugosidad superficial y la uniformidad del espesor son relativamente bajas. Además, pueden presentarse defectos notables causados ​​por la deformación plástica de los bordes de la capa de cobre.

1. (2)Rectificado CNC:

2. El rectificado CNC se realiza principalmente con máquinas rectificadoras CNC. Inicialmente, se fija papel de lija al cabezal de corte de la rectificadora. Los sustratos cerámicos fijados a la plataforma se rectifican rápidamente mediante el cabezal giratorio. Los procesos de rectificado CNC son sencillos y el rectificado es relativamente uniforme. Sin embargo, consumen una gran cantidad de papel de lija y requieren reemplazo manual.

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4. (3)Rectificado de cepillos de cerámica:

5. El rectificado con cepillos cerámicos utiliza superficies de rueda giratorias de alta velocidad con abrasivos compuestos de cerámica y diamante para rectificar sustratos cerámicos que se mueven a cierta velocidad en la cinta transportadora. Gracias a que los sensores de presión en el eje del rodillo controlan la presión de rectificado y el caucho actúa como amortiguador, el rectificado con cepillos cerámicos permite controlar eficazmente el grosor y la uniformidad de la capa de cobre sobre la superficie del sustrato.

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1. (4)Pulido químico mecánico (CMP):

2. Cuando se requieren altos requisitos de superficie para sustratos cerámicos de DPC, el CMP es la técnica de rectificado preferida. Para ciertos dispositivos optoelectrónicos (como LD láser y VCSEL) que exigen una mejora adicional en la calidad de la región cristalina solidificada del sustrato cerámico (que requiere una rugosidad superficial inferior a 0,1 μm y una desviación de espesor inferior a 10 μm), se debe emplear el CMP.

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Debido al pequeño tamaño de las partículas abrasivas del fluido de rectificado CMP, la eficiencia del rectificado es baja. Por lo tanto, el CMP solo es adecuado para tratamientos de rectificado fino con altos requisitos de calidad superficial y debe combinarse con técnicas de preprocesamiento como el rectificado CNC y el rectificado con cepillos cerámicos.

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