Technologie de rectification de surface du substrat céramique DPC
substrats céramiques DPCElles présentent des avantages techniques tels qu'une excellente conductivité thermique/résistance à la chaleur, une grande précision graphique et une capacité d'interconnexion verticale. Elles trouvent de nombreuses applications dans l'éclairage à semi-conducteurs de puissance (LED blanches), la stérilisation (LED ultraviolettes profondes), les lasers et les communications optiques (LD et VCSEL), le refroidissement thermoélectrique (TEC) et d'autres domaines.
Le processus de préparation des substrats céramiques DPC comprend principalement :
(1) Pulvérisation d'une couche d'amorçage métallique (Ti/Cu) sur la base céramique.
(2)Application d'un film sec photosensible.
(3)Formation de motifs par exposition et développement.
(4)Épaississement de la couche de cuivre par électrodéposition de motifs.
(5)Rectification de surface du substrat (pour contrôler l'épaisseur et l'uniformité de la couche de cuivre).
(6)Élimination du film sec, gravure de la couche d'amorçage et enfin traitement de surface (tel que le plaquage chimique à l'argent ou au nickel-or).
Lors de la préparation des substrats céramiques DPC, la répartition non uniforme du courant d'électrodéposition entraîne une épaisseur non homogène de la couche de cuivre à la surface du substrat (la différence d'épaisseur pouvant dépasser 100 µm). Le meulage de surface est une étape cruciale pour contrôler l'épaisseur de la couche de cuivre électrodéposée et améliorer son uniformité, ce qui influe directement sur les performances des substrats céramiques et la qualité du boîtier des dispositifs.
Du fait de la bonne ductilité du cuivre, des déformations plastiques (rayures ou formation de pellicules) se produisent facilement lors du meulage, ce qui représente un défi important. Il existe quatre principales techniques de meulage pour la couche de cuivre à la surface des substrats céramiques DPC :
(1)Broyage à bande :
Le meulage à bande est une technique de dégrossissage couramment utilisée pour les surfaces métalliques. Elle utilise des bandes abrasives montées sur des rouleaux pour meuler rapidement les échantillons sur le tapis roulant, ce qui permet d'obtenir un rendement de meulage élevé.
Cependant, la vitesse de rectification par bande est nettement supérieure à celle de la rectification CNC et du meulage par brosses céramiques, mais la rugosité de surface et l'uniformité d'épaisseur sont relativement médiocres. De plus, des défauts notables dus à la déformation plastique des bords de la couche de cuivre peuvent apparaître.
(2)Rectification CNC:
Le meulage CNC utilise principalement des rectifieuses à commande numérique. Initialement, du papier de verre est fixé sur la tête de coupe de la rectifieuse. Les substrats en céramique, fixés sur le plateau, sont rapidement meulés par la rotation de cette tête. Le procédé de meulage CNC est simple et offre un résultat relativement uniforme. Cependant, il consomme une grande quantité de papier de verre et nécessite un remplacement manuel.
(3)Affûtage des brosses en céramique :
Le meulage par brossage céramique utilise des meules rotatives à grande vitesse, dotées d'abrasifs composites céramique/diamant, pour meuler des substrats céramiques se déplaçant à une vitesse constante sur un convoyeur. Grâce à des capteurs de pression sur l'arbre du rouleau qui contrôlent la pression de meulage et au caoutchouc qui sert d'amortisseur, ce procédé permet de contrôler efficacement l'épaisseur et l'uniformité de la couche de cuivre déposée sur le substrat.
(4)Polissage chimico-mécanique (CMP) :
Lorsque des exigences de surface élevées sont requises pour les substrats céramiques DPC, le polissage chimico-mécanique (CMP) est la technique de rectification privilégiée. Pour certains dispositifs optoélectroniques (tels que les diodes laser et les VCSEL) exigeant une amélioration supplémentaire de la qualité de la zone cristalline solidifiée du substrat céramique (nécessitant une rugosité de surface inférieure à 0,1 µm et un écart d'épaisseur inférieur à 10 µm), le CMP est indispensable.
En raison de la petite taille des particules abrasives présentes dans le fluide de rectification CMP, l'efficacité de la rectification est faible. Par conséquent, la CMP convient uniquement aux traitements de rectification fine exigeant une haute qualité de surface et doit être combinée à des techniques de prétraitement telles que la rectification CNC et le polissage par brossage céramique.
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