Завод по производству низкотемпературных керамических подложек ltcc с уложенной обратной печатью

LTCC подложки с уложенной обратной печатью – звучит просто, но на практике это целая куча нюансов. Многие считают, что дело в технологии нанесения проводящей дорожки, но это лишь вершина айсберга. Реальный вызов – это обеспечение высокой точности позиционирования, надежности соединения и стабильности характеристик. Я вот, когда начинал работать с этим, сильно переоценивал простоту задачи. Зачастую, даже мелкие отклонения в геометрии могут привести к серьезным проблемам в функциональности готового устройства. Попробую поделиться своим опытом, в основном, связанным с оптимизацией процесса в нашей компании, ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий. Мы занимаемся производством различных электронных компонентов, включая детали для LTCC печатных плат, и имеем определенный опыт в этой области.

Основные этапы производства LTCC подложек с уложенной обратной печатью

Итак, как это обычно происходит? Сначала база – керамика. Выбор типа керамики критически важен: от ее теплофизических характеристик будет зависеть многое. Нам чаще всего встречаются alumina (Al₂O₃) и aluminum nitride (AlN). AlN, конечно, лучше проводит тепло, но и дороже. Затем идет нанесение проводящего материала – обычно это серебро или золото. Процесс нанесения может быть различным: от физического осаждения из паровой фазы (PVD) до химического осаждения из паровой фазы (CVD). Выбор метода зависит от требуемого качества и бюджета. Важно учитывать, что каждый метод имеет свои особенности и требует тщательного контроля параметров.

После нанесения проводящего материала следует процесс создания обратной печати (backprint). Это, по сути, нанесение защитного слоя, который обеспечивает механическую прочность и электрическую изоляцию. Обычно используется полимерный материал, который затем подвергается отверждению. На этом этапе возникают самые большие трудности. Позиционирование, равномерность толщины, отсутствие дефектов – все это требует очень точного контроля и использования современного оборудования. Мы, например, столкнулись с проблемой неравномерного нанесения защитного слоя, что приводило к нестабильности характеристик готовых подложек. Пришлось вводить дополнительный этап контроля качества, который включал в себя сканирование поверхности подложки для выявления дефектов. Это, конечно, увеличило время производства, но позволило значительно повысить надежность продукции.

Оптимизация процесса нанесения проводящего материала

Один из ключевых аспектов – это оптимизация процесса нанесения проводящего материала. Часто возникают проблемы с адгезией – проводящий материал плохо прилипает к керамической подложке. Это может быть связано с различными факторами: с поверхностью керамики, с параметрами процесса нанесения, с составом проводящего материала. Мы успешно решили эту проблему путем обработки поверхности керамики перед нанесением проводящего материала. В качестве обработки мы используем плазменную очистку, что значительно улучшает адгезию. Кроме того, мы экспериментировали с различными составами проводящего материала, и в итоге остановились на комбинации серебра и золота, что дало наилучшие результаты по сочетанию проводимости и стоимости.

Еще одна важная задача – обеспечение равномерности толщины проводящего материала. Неравномерность толщины может привести к неравномерному распределению тока и, как следствие, к перегреву и выходу из строя. Для решения этой задачи мы используем специальные системы контроля толщины, которые позволяют отслеживать процесс нанесения в режиме реального времени. Эти системы позволяют оперативно корректировать параметры процесса и обеспечивать равномерность толщины проводящего материала.

Проблемы с обратной печатью и решения

Что касается обратной печати, то здесь чаще всего возникают проблемы с шелушением и отслаиванием защитного слоя. Это может быть связано с недостаточной адгезией между защитным слоем и керамической подложкой, с неравномерным отверждением защитного слоя, с воздействием внешних факторов (температура, влажность).

Мы пытались решить эту проблему, используя различные виды защитных слоев, но самым эффективным оказался полиуретановый лак, который затем подвергается УФ-отверждению. УФ-отверждение обеспечивает равномерное отверждение и высокую прочность защитного слоя. Кроме того, мы внедрили систему контроля качества, которая позволяет выявлять дефекты на ранних стадиях производства. Это позволяет избежать брака и повысить надежность продукции.

Контроль качества и диагностика LTCC подложек

Контроль качества – это неотъемлемая часть процесса производства LTCC подложек. Мы используем различные методы контроля качества, включая визуальный осмотр, микроскопию, рентгеновский анализ и электрические измерения. Визуальный осмотр позволяет выявить дефекты поверхности, такие как трещины, царапины и сколы. Микроскопия позволяет рассмотреть структуру проводящего материала и защитного слоя, выявить дефекты на микроуровне. Рентгеновский анализ позволяет проверить внутреннюю структуру подложки и выявить дефекты, которые не видны на поверхности. Электрические измерения позволяют проверить проводимость и изоляцию проводящего материала и защитного слоя.

Мы также используем специализированное оборудование для диагностики LTCC подложек. Это, например, измерители сопротивления, измерители диэлектрических потерь и микрофоны, которые позволяют выявить звуки, издаваемые подложкой при воздействии электрического напряжения. Эти методы диагностики позволяют выявить скрытые дефекты и предотвратить выход из строя готовых устройств. В частности, при использовании микрофонов мы заметили предвестники трещин, которые еще не видны визуально.

В заключение хочется сказать, что производство LTCC подложек с уложенной обратной печатью – это сложный и многогранный процесс, требующий высокого уровня квалификации и использования современного оборудования. Но при правильном подходе можно добиться высоких результатов и производить качественную продукцию, которая будет соответствовать требованиям самых взыскательных заказчиков. Главное – не бояться экспериментировать и постоянно совершенствовать свои технологии. Как и мы в ООО Хэбэй Дэъоу по производству механических технологий, всегда ищем новые подходы для повышения эффективности и качества производства.