Tecnologia de retificação de superfície de substrato cerâmico DPC
substratos cerâmicos DPCPossuem vantagens técnicas como excelente condutividade térmica/resistência ao calor, alta precisão gráfica e capacidade de interconexão vertical. Encontram ampla aplicação em iluminação de semicondutores de potência (LEDs brancos), esterilização (LEDs ultravioleta profundos), comunicação óptica e a laser (LD e VCSEL), refrigeração termoelétrica (TEC) e outros campos.
O processo de preparação de substratos cerâmicos DPC inclui principalmente:
(1) Deposição por pulverização catódica de uma camada de semente metálica (Ti/Cu) sobre a base cerâmica.
(2)Aplicação de película seca fotossensível.
(3)Formando padrões através da exposição e do desenvolvimento.
(4)Espessamento da camada de cobre por meio de galvanoplastia padronizada.
(5)Retificação da superfície do substrato (para controlar a espessura e a uniformidade da camada de cobre).
(6)Remoção da película seca, corrosão da camada de sementes e, finalmente, tratamento da superfície (como revestimento químico de prata ou níquel-ouro).
Durante a preparação de substratos cerâmicos DPC, a distribuição irregular da corrente de eletrodeposição resulta em espessura não uniforme da camada de cobre na superfície do substrato (a diferença de espessura pode ultrapassar 100 μm). O polimento da superfície é um processo fundamental para controlar a espessura da camada de cobre eletrodepositada e melhorar sua uniformidade, afetando diretamente o desempenho dos substratos cerâmicos e a qualidade da embalagem do dispositivo.
Devido à boa ductilidade do cobre, a deformação plástica (riscos ou formação de película de cobre) é facilmente gerada durante o processo de retificação, representando um desafio significativo. Existem quatro técnicas principais de retificação disponíveis para remover a camada de cobre da superfície de substratos cerâmicos DPC:
(1)Lixamento com cinta:
A retificação por cinta é uma técnica de desbaste comumente usada para superfícies metálicas. Ela utiliza cintas abrasivas em rolos para desbastar rapidamente as amostras na esteira transportadora, resultando em alta eficiência de retificação.
Contudo, a taxa de retificação por cinta é significativamente maior do que a da retificação CNC e da retificação com escova cerâmica, mas a rugosidade superficial e a uniformidade da espessura são relativamente baixas. Além disso, podem ocorrer defeitos perceptíveis causados pela deformação plástica das bordas da camada de cobre.
(2)Retificação CNC:
A retificação CNC utiliza principalmente máquinas de retificação CNC. Inicialmente, a lixa é fixada na cabeça de corte da máquina. Os substratos cerâmicos fixados na plataforma são retificados rapidamente pela rotação da cabeça de corte. Os processos de retificação CNC são simples e a retificação é relativamente uniforme. No entanto, consomem uma grande quantidade de lixa e exigem substituição manual.
(3)Afiação com escova de cerâmica:
A retificação com escova cerâmica utiliza superfícies de rodas giratórias de alta velocidade com abrasivos compostos de cerâmica/diamante para retificar substratos cerâmicos que se movem a uma determinada velocidade na esteira transportadora. Como os sensores de pressão no eixo do rolo controlam a pressão de retificação e a borracha atua como um amortecedor, a retificação com escova cerâmica consegue controlar eficazmente a espessura e a uniformidade da camada de cobre na superfície do substrato.
(4)Polimento Químico Mecânico (CMP):
Quando são necessários altos requisitos de superfície para substratos cerâmicos DPC, o CMP é a técnica de retificação preferida. Para certos dispositivos optoeletrônicos (como lasers LD e VCSELs) que exigem melhorias adicionais na qualidade da região cristalina solidificada do substrato cerâmico (requerendo rugosidade superficial inferior a 0,1 μm e desvio de espessura inferior a 10 μm), o CMP deve ser empregado.
Devido ao pequeno tamanho das partículas abrasivas no fluido de retificação CMP, a eficiência da retificação é baixa. Portanto, o CMP é adequado apenas para tratamentos de retificação fina com altos requisitos de qualidade superficial e deve ser combinado com técnicas de pré-processamento, como retificação CNC e polimento com escova cerâmica.
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