由于電子產品的小型化、高性能化、多功能化和信號傳輸高頻(速)化的迅速發展，推動了PCB必須快速地從傳統的PCB工業走向以高密度化、精細化為特點的高精密pcb產品。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)匹配兼容問題，其次才是高密度化問題。從本質上來說，PCB是為元組件提供互連和機械物理支撐的高精密pcb。在今天的電子封裝市場上，除了陶瓷基板封裝外，還包括有機基板（FR）的封裝、晶圓級封裝(WLP，Wafer Level Package)、直接芯片安裝(DDA，Direct Die Attach)。很顯然，常規的PCB是不具備這些高級封裝(低CTE場合)能力的，因此，PCB工業必須發展能夠進行這些高級封裝基板材料的技術和產品。

陶瓷材料作為新型封裝材料的使用，具有優良的機械性能，在電熱性能上面的表現更為耀眼。因為陶瓷電路板具有高散熱、高絕緣、低膨脹系數、耐腐蝕等優點，被廣泛應用在航空航天、汽車電子、智慧照明、生物醫療、5G互聯等等。不同的陶瓷材料在某一性能方面的表現也尤為突出。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使其廣泛用于VCSEL封裝熱沉；金剛石的導熱率更是能夠達到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，一般而言氧質量含量在1.2%以下，碳質量含量為0.04%以下，Fe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、棒磨機或砂磨機等）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，進一步將其脫脂，再將脫脂后的成型片材進行煅燒得到氮化鋁基板的煅燒體。

拿到陶瓷基板后，要想實現陶瓷基板上下面電路的導通，需要在基板上打孔。因為陶瓷材料高硬度高脆性、容易碎裂，傳統的機械鉆銑機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備。激光打孔是現代制造領域的關鍵技術之一，不同于手動鉆孔加工、電火花穿孔加工、電子束打孔加工，激光打孔是一個高精細，高效率，高質量的打孔設備，它能做到一些常規方法無法實現的工藝。斯利通采用脈沖激光器和光纖激光器，激光束通過光學系統聚焦在激光軸垂直放置的的工作臺面上，發出高能量密度（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體元器件具有尺寸小、密度高等特點，故對激光打孔的精度和速度有較高要求，根據元器件應用的不同，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。根據陶瓷板材厚度尺寸不同，對于直徑小于0.15mm的通孔，一般可通過控制離焦量來實現不同孔徑的通孔打孔。

打孔完成后就是對陶瓷基板電路制作的過程。目前市場上能夠批量生產的覆銅工藝主要有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采用半導體微加工技術，能夠使金屬化線路更加精細，因此非常適合對精準度要求較高的微電子器件封裝。首先需要用磁控濺射技術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電的靶材上，這樣它們就不會自由地轟擊基材，防止要鍍膜的物體過熱或損壞，具有更快的薄膜沉積速率。磁控濺射系統通常配置為直列式，基板在某種類型的傳送帶上通過目標材料行進從而得到沉積。對于較小的應用通常設置為圓形。常規使用這幾種方法來誘導高能狀態，包括直流 (DC)、交流 (AC) 和射頻 (RF) 磁控濺射源。與更傳統加熱溫度的熱蒸發相比，濺射發生在等離子體的第四自然狀態環境中，具有更高的溫度和動能，可以在原子水平上進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到要求，因此需要在后面的工序中將銅層增厚。首先根據客戶的設計圖紙，通過圖形轉移工藝將需要的圖形制作出來。在高密度電路制造工藝中，圖形轉移是關鍵控制點，也是技術難點，其質量的優劣直接影響電路的合格率，生產過程中若控制失靈，極容易滲鍍、顯影不良或抗蝕干膜剝離等質量問題。所以在制作過程中，必須要達到以下幾點：1.干膜盡可能平整且厚度均勻。要求干膜應具有很好的柔韌性、良好的塑性、流動性與粘結性以確保達到無間隙貼膜。2.曝光要適度。這樣才能達到線條清晰平直，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，其質量的好與壞是整個圖形轉移成功與否的重要標志。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出現四處飄散的灰塵，因此需要打造潔凈度標準較高的環境，以確保不會因為這些灰塵而產生開路、短路、阻焊雜物等問題。

接下來的步驟就是電鍍環節。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，電鍍原理是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下，經電極反應還原成金屬原子，并在陰極上進行金屬沉積的過程。因此，這是一個包括液相傳質、電化學反應和電結晶等步驟的金屬電沉積過程。斯利通采用垂直連續電鍍線，通過改良的電鍍添加劑，在深鍍能力上實現10:1的厚徑比，填孔率、板面均勻性、銅面平整性能均可以達到品質要求。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，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，根據不同的要求需要在銅面上進行沉銀或者沉金。銀面公平已簡單快速，表面平整成本低，即使暴露在熱、濕的環境中，銀面仍然能夠保持良好的可焊性，適合無鉛焊接、SMT，以及非常精細的線路。沉金工藝的優點是色澤穩定，光亮度很好，鍍層平整可焊性好，并且耐磨，邦定金線的強度很高。

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，通過高級硬質合金、藍寶石、金剛石等做成的噴嘴極細的噴頭噴出切割材料。水刀切割是一種冷態切割，切割時不產生熱效應，不會改變材料的物理化學性質，切割面整齊平滑，不會再切割過程中使被切割物體有任何損傷，因此現在在工業切割技術方面得到越來越廣泛的應用。水刀切割的加工精度可控制在0.1mm~0.25mm之間，當然這與機器精度、切割工件大小及厚度也有一定的關系。

做好的電路板經過專業設備和人員檢測后，再經過精美的包裝，最后就可以放心的交給客戶使用了。斯利通秉持“用心服務客戶，創造放心品牌”的價值理念，在陶瓷PCB領域不斷創新突破，為客戶創造價值。

審核編輯：湯梓紅