由于電子產(chǎn)品的小型化、高性能化、多功能化和信號(hào)傳輸高頻(速)化的迅速發(fā)展，推動(dòng)了PCB必須快速地從傳統(tǒng)的PCB工業(yè)走向以高密度化、精細(xì)化為特點(diǎn)的高精密pcb產(chǎn)品。IC封裝基板是具有更高密度化的pcb電路板。IC封裝基板的首要問題是與所要封裝元(組)件的CTE(熱膨脹系數(shù))匹配兼容問題，其次才是高密度化問題。從本質(zhì)上來說，PCB是為元組件提供互連和機(jī)械物理支撐的高精密pcb。在今天的電子封裝市場(chǎng)上，除了陶瓷基板封裝外，還包括有機(jī)基板（FR）的封裝、晶圓級(jí)封裝(WLP，Wafer Level Package)、直接芯片安裝(DDA，Direct Die Attach)。很顯然，常規(guī)的PCB是不具備這些高級(jí)封裝(低CTE場(chǎng)合)能力的，因此，PCB工業(yè)必須發(fā)展能夠進(jìn)行這些高級(jí)封裝基板材料的技術(shù)和產(chǎn)品。

陶瓷材料作為新型封裝材料的使用，具有優(yōu)良的機(jī)械性能，在電熱性能上面的表現(xiàn)更為耀眼。因?yàn)樘沾呻娐钒寰哂懈呱?、高絕緣、低膨脹系數(shù)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航空航天、汽車電子、智慧照明、生物醫(yī)療、5G互聯(lián)等等。不同的陶瓷材料在某一性能方面的表現(xiàn)也尤為突出。比如氮化硅/碳化硅的耐磨、耐沖擊性能；氮化鋁材料的高性價(jià)使其廣泛用于VCSEL封裝熱沉；金剛石的導(dǎo)熱率更是能夠達(dá)到1000~2000W/m.k。那么這些陶瓷材料是如何被制作成PCB電路板的呢？

陶瓷電路板的制作過程是一整套復(fù)雜的加工工藝。首先需要做的就是將陶瓷粉體加工成特定形狀尺寸的載體基板。以氮化鋁陶瓷基板為例，選用高純度且為微粉的氮化鋁粉末，一般而言氧質(zhì)量含量在1.2%以下，碳質(zhì)量含量為0.04%以下，F(xiàn)e含量為30ppm以下，Si含量為60ppm以下，最大粒徑控制在20μm以下的氮化鋁粉末。利用混合裝置（球磨機(jī)、棒磨機(jī)或砂磨機(jī)等）將煅燒助劑（大多使用稀土金屬化合物、堿土金屬化合物、過渡金屬化合物等。例如可選用氧化釔或氧化鋁等）與合格的氮化鋁粉末混合，在混合后得到的原料粉中添加粘合劑后，通過片材成型（流延成型，注塑成型等）工藝得到成型體，進(jìn)一步將其脫脂，再將脫脂后的成型片材進(jìn)行煅燒得到氮化鋁基板的煅燒體。

拿到陶瓷基板后，要想實(shí)現(xiàn)陶瓷基板上下面電路的導(dǎo)通，需要在基板上打孔。因?yàn)樘沾刹牧细哂捕雀叽嘈?、容易碎裂，傳統(tǒng)的機(jī)械鉆銑機(jī)不能滿足微加工要求，激光打孔則不受影響，是最適合陶瓷打孔加工的設(shè)備。激光打孔是現(xiàn)代制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，不同于手動(dòng)鉆孔加工、電火花穿孔加工、電子束打孔加工，激光打孔是一個(gè)高精細(xì)，高效率，高質(zhì)量的打孔設(shè)備，它能做到一些常規(guī)方法無法實(shí)現(xiàn)的工藝。斯利通采用脈沖激光器和光纖激光器，激光束通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦在激光軸垂直放置的的工作臺(tái)面上，發(fā)出高能量密度（一般為10*5-10*9w/cm2）的激光束使材料熔化、氣化，一股與光速同軸氣流由激光切割頭噴出，將熔化的材料由切口的底部吹出而逐步形成通孔。由于電子器件和半導(dǎo)體元器件具有尺寸小、密度高等特點(diǎn)，故對(duì)激光打孔的精度和速度有較高要求，根據(jù)元器件應(yīng)用的不同，微孔直徑范圍為0.05mm-0.2mm。陶瓷精密加工的激光器，一般激光焦斑的直徑小于0.05mm。根據(jù)陶瓷板材厚度尺寸不同，對(duì)于直徑小于0.15mm的通孔，一般可通過控制離焦量來實(shí)現(xiàn)不同孔徑的通孔打孔。

打孔完成后就是對(duì)陶瓷基板電路制作的過程。目前市場(chǎng)上能夠批量生產(chǎn)的覆銅工藝主要有LTCC（低溫共燒陶瓷）、HTCC（高溫共燒陶瓷）、DBC（直接覆銅工藝）、AMB（活性釬焊工藝）、DPC（直接鍍銅工藝）。相比于其他覆銅工藝，DPC采用半導(dǎo)體微加工技術(shù)，能夠使金屬化線路更加精細(xì)，因此非常適合對(duì)精準(zhǔn)度要求較高的微電子器件封裝。首先需要用磁控濺射技術(shù)在陶瓷基板表面沉積一層金屬層（Ti/Cu）。磁控濺射是物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，PVD）的一種，過程中使用磁鐵將電子捕獲在帶負(fù)電的靶材上，這樣它們就不會(huì)自由地轟擊基材，防止要鍍膜的物體過熱或損壞，具有更快的薄膜沉積速率。磁控濺射系統(tǒng)通常配置為直列式，基板在某種類型的傳送帶上通過目標(biāo)材料行進(jìn)從而得到沉積。對(duì)于較小的應(yīng)用通常設(shè)置為圓形。常規(guī)使用這幾種方法來誘導(dǎo)高能狀態(tài)，包括直流 (DC)、交流 (AC) 和射頻 (RF) 磁控濺射源。與更傳統(tǒng)加熱溫度的熱蒸發(fā)相比，濺射發(fā)生在等離子體的第四自然狀態(tài)環(huán)境中，具有更高的溫度和動(dòng)能，可以在原子水平上進(jìn)行更純凈和更精確的薄膜沉積。

由于電路載板在使用中需要過受一定的電壓和電流，磁控濺射的銅層厚度并不能達(dá)到要求，因此需要在后面的工序中將銅層增厚。首先根據(jù)客戶的設(shè)計(jì)圖紙，通過圖形轉(zhuǎn)移工藝將需要的圖形制作出來。在高密度電路制造工藝中，圖形轉(zhuǎn)移是關(guān)鍵控制點(diǎn)，也是技術(shù)難點(diǎn)，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響電路的合格率，生產(chǎn)過程中若控制失靈，極容易滲鍍、顯影不良或抗蝕干膜剝離等質(zhì)量問題。所以在制作過程中，必須要達(dá)到以下幾點(diǎn)：1.干膜盡可能平整且厚度均勻。要求干膜應(yīng)具有很好的柔韌性、良好的塑性、流動(dòng)性與粘結(jié)性以確保達(dá)到無間隙貼膜。2.曝光要適度。這樣才能達(dá)到線條清晰平直，保證圖形電鍍的合格率及其基板的電性能和其它工藝要求。3.顯影要充分。顯影是與下道工序直接相連的重要工序，其質(zhì)量的好與壞是整個(gè)圖形轉(zhuǎn)移成功與否的重要標(biāo)志。4.車間潔凈度及溫濕度控制。由于線路板是較為精密的元器件，而PCB無塵車間制造中難免會(huì)出現(xiàn)四處飄散的灰塵，因此需要打造潔凈度標(biāo)準(zhǔn)較高的環(huán)境，以確保不會(huì)因?yàn)檫@些灰塵而產(chǎn)生開路、短路、阻焊雜物等問題。

接下來的步驟就是電鍍環(huán)節(jié)。圖形制作完成后，需要通過電流電鍍將銅厚加工到客戶指定厚度，電鍍?cè)硎清円褐械慕饘匐x子在外電場(chǎng)的作用下，經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子，并在陰極上進(jìn)行金屬沉積的過程。因此，這是一個(gè)包括液相傳質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)和電結(jié)晶等步驟的金屬電沉積過程。斯利通采用垂直連續(xù)電鍍線，通過改良的電鍍添加劑，在深鍍能力上實(shí)現(xiàn)10:1的厚徑比，填孔率、板面均勻性、銅面平整性能均可以達(dá)到品質(zhì)要求。電鍍完成后通過藥水將線路圖形刻蝕出來。不同的藥水刻蝕因子、側(cè)蝕量也不同，斯利通擁有改良的藥水配方，蝕刻線路的精度可以控制在10um以內(nèi)，滿足電子芯片封裝的高精度要求。電路載板完成還需要邦定金線或者貼片，根據(jù)不同的要求需要在銅面上進(jìn)行沉銀或者沉金。銀面公平已簡(jiǎn)單快速，表面平整成本低，即使暴露在熱、濕的環(huán)境中，銀面仍然能夠保持良好的可焊性，適合無鉛焊接、SMT，以及非常精細(xì)的線路。沉金工藝的優(yōu)點(diǎn)是色澤穩(wěn)定，光亮度很好，鍍層平整可焊性好，并且耐磨，邦定金線的強(qiáng)度很高。

最后交給客戶手上還需要分板和切割，將不需要的工作邊去除掉。外型加工主要有激光和水刀切割兩種工藝。激光切割的原理和激光打孔類似，由于激光光斑小、能量密度高、切割速度快，能夠獲得較好的切割質(zhì)量，這里就不贅述。水刀切割的原理是用高壓泵把密封的水加壓，通過高級(jí)硬質(zhì)合金、藍(lán)寶石、金剛石等做成的噴嘴極細(xì)的噴頭噴出切割材料。水刀切割是一種冷態(tài)切割，切割時(shí)不產(chǎn)生熱效應(yīng)，不會(huì)改變材料的物理化學(xué)性質(zhì)，切割面整齊平滑，不會(huì)再切割過程中使被切割物體有任何損傷，因此現(xiàn)在在工業(yè)切割技術(shù)方面得到越來越廣泛的應(yīng)用。水刀切割的加工精度可控制在0.1mm~0.25mm之間，當(dāng)然這與機(jī)器精度、切割工件大小及厚度也有一定的關(guān)系。

做好的電路板經(jīng)過專業(yè)設(shè)備和人員檢測(cè)后，再經(jīng)過精美的包裝，最后就可以放心的交給客戶使用了。斯利通秉持“用心服務(wù)客戶，創(chuàng)造放心品牌”的價(jià)值理念，在陶瓷PCB領(lǐng)域不斷創(chuàng)新突破，為客戶創(chuàng)造價(jià)值。

審核編輯：湯梓紅