厚度0.38mm，DPC陶瓷基板通孔怎么填饱满

本文介绍了将直接镀铜工艺（DPC）和填通孔技术相结合制备大功率LED（发光二极管）陶瓷基板的工艺流程,重点介绍了采用直流电镀一步法、脉冲电镀一步法和脉冲电镀两步法填通孔的常用配方和填充效果。

DPC填孔工艺流程图：

制备大功率LED芯片基板的较佳方案是将DPC工艺和填通孔技术相结合，工艺流程如下图。

                                           图1 DPC陶瓷基板的制作工艺流程

      具体如下：               

(a)制备AlN陶瓷基片； (b)激光打孔;(c)磁控溅射过渡层；(d)过渡层上磁控溅射钛钨合金层；(e)溅射直接覆铜，获得双面薄层导电铜层；(f)通孔填充；(g)表面形成铜层线路；(h)电路表面进行加工。

电镀填通孔

填通孔镀铜是利用电化学方法在孔内电沉积金属铜来完全填充散热通孔。铜的热传导率高达360 W/(m·K)，导热性更好，可靠性更高。陶瓷基板ID:Ceramicsubstrate 分享技术干货&前沿资讯。另外，电镀填通孔技术相对于其他填通孔技术可以缩短操作流程，节省人力和物力。

电镀填通孔技术可分为直流电镀一步法、脉冲电镀一步法及脉冲电镀两步法。

1 直流电镀一步法

直流电镀一步法被视为用铜填充通孔的理想工艺，因为它可最大限度地减少电镀槽的数量和缩短电镀生产线长度。但直流电镀铜填通孔受基板厚度的限制。对于厚度小于0.20 mm、直径为100μm的基板，搭配专用的设备和合适的添加剂，使用直流电镀一步法尚可实现填通孔。

但随着基板厚度的增大，直流电镀填通孔所需时间大幅延长，且孔内空洞现象(见图2和表1)无法避免，尤其是0.38 mm的厚度，采用直流电镀一般是无法实现完全填充。

                                   图2 大功率LED陶瓷基板直流电镀填通孔的示意图

                                             表1 大功率LED陶瓷基板直流电镀填通孔的常用配方及填充效果

2 脉冲电镀一步法             

在有机添加剂的协助下采用正反双向脉冲(PPR)电镀是填充通孔的有效途径之一。直流电镀时仅电流密度可控，而PPR电镀过程有3个参数可以独立控制，分别为脉冲频率、占空比和电流密度，可更好地控制铜沉积。另外，不同的PPR波形组合在一起可构成复合波形。

反向电流的主要作用是对电流密度较大的尖端部位(孔口)所沉积的铜进行反咬蚀，起到拉平的效果。在正向电流的作用下，由于添加剂的辅助作用，铜离子在孔内的沉积速率大于在板面的沉积速率，保证了铜离子在孔内的顺利沉积，从而避免了空洞形成。若结合使用特殊类型的添加剂，则对板厚380μm、孔径100μm的通孔有较好的填充效果，如图3和表2所示。

                                                       图3 大功率LED陶瓷基板正反脉冲电镀一步法填通孔的示意图

                                        表2 大功率LED陶瓷基板脉冲电镀一步法填通孔的常用参数及效果 

3 脉冲电镀两步法            

陶瓷基板上的通孔通常是激光钻孔并溅射导电层所得。如下图所示，先在1个特殊的异步反向脉冲波形下，结合特定的添加剂电镀铜，在孔中心形成桥接(搭桥)，这样就将1个通孔分割成2个盲孔。再电镀填盲孔，填孔效果较好，空洞现象很少。但该法对添加剂和电镀参数的控制要求非常严格，对设备和操作人员的要求也很高，其常用参数和填孔效果见表3。

                                   图4 大功率LED陶瓷基板脉冲电镀两步法填通孔的示意图

                                        表3 大功率LED陶瓷基板两步法脉冲电镀填通孔的常用参数及效果 

由上可知，直流电镀只适用于介质层厚度为100μm左右的通孔。

如果介质层厚度在0.38 mm及以上，采用脉冲电镀两步法的填通孔效果较好、更可靠，适用于做精细线路，但对设备和添加剂的要求较高。更多DPC陶瓷基板通孔相关问题可以咨询金瑞欣特种电路技术有限公司。

来源：电镀与涂饰,2021,40(13),1023-1026

作者：谢金平,范小玲,宗高亮