ส่งข้อความ

พื้นผิวโลหะชุบทองแดงแบบตรงและการประยุกต์ใช้กับวงจรไมโครเวฟ

July 25, 2018

ข่าว บริษัท ล่าสุดเกี่ยวกับ พื้นผิวโลหะชุบทองแดงแบบตรงและการประยุกต์ใช้กับวงจรไมโครเวฟ
พื้นผิวโลหะชุบทองแดงแบบตรงและการประยุกต์ใช้กับวงจรไมโครเวฟ

เทคนิคการขึ้นรูปโลหะเคลือบทองแดงโดยตรง (DPC) เคลือบทองแดงถูกนำเสนอและโดดเด่นในบทความนี้ เสนอ DPC metallized substrate ให้ประโยชน์หลักของการจัดการความร้อนที่ดีเยี่ยมและลักษณะความถี่สูงเนื่องจาก t ...

กระบวนการทองแดงเคลือบโดยตรง (DPC) บนพื้นผิวเซรามิกเคลือบโลหะถูกสร้างขึ้นเพื่อทดแทนกระบวนการทองแดงที่ผ่านการเชื่อมโดยตรง (DBC) เนื่องจากมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าความร้อนและสมรรถนะทางกลดีขึ้น 1 เมื่อเทียบกับ DBC DPC มีความแข็งแรงของพันธะระหว่างอะลูมิเนียม Al2O3 / AlN กับโลหะทองแดงเนื่องจากมีการใช้ชั้นพันธะฟิล์มบาง ๆ 2 DPC มีความสามารถในการควบคุมความหนาของชั้นทองแดงได้ดีมากตั้งแต่บางจนหนามาก สำหรับการออกแบบ pitch ละเอียดจะมีความกว้างและระยะห่างตัวนำต่ำสุด 3 mils และผ่านรูที่เต็มไปด้วยทองแดงสำหรับลักษณะทางไฟฟ้าและความร้อนที่ดี เมื่อใช้วัสดุ DPC ที่เสนอให้มีสมรรถนะที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ ในแง่ของคุณสมบัติและการใช้งานซึ่งรวมถึงความหนาแน่นของวงจรสูงลักษณะเด่นของความถี่สูงที่โดดเด่นการจัดการความร้อนที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อน ลักษณะการชุมนุมที่ไม่เกี่ยวข้อง พื้นผิว DPC เหล่านี้สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับส่วนประกอบความถี่สูงที่ต้องใช้พลังงานและความร้อนสูง

ในบทความนี้การประดิษฐ์ DPC จะอธิบายสั้น ๆ พร้อมกับแผนภูมิการไหลกระบวนการเพื่อแนะนำคุณลักษณะสำคัญหลายอย่างของกระบวนการนี้ ลักษณะทางไฟฟ้าที่ง่ายสำหรับสารตั้งต้น DPC จะใช้เพื่อแยกค่าคงที่ของค่าความเป็นฉนวนและการกระจายตัวของความถี่สูง สุดท้ายตัวกรองสัญญาณ bandpass แบบคู่ขนานแบบความถี่ 10 กิกะเฮิรตซ์ถูกออกแบบมาเพื่อตรวจสอบค่าพารามิเตอร์อิเลคทริกที่แยกได้และประสิทธิภาพการทำงานที่ยอดเยี่ยมในความถี่สูงของพื้นผิวที่เป็นโลหะ DPC

กระบวนการทองแดงแบบชุบโดยตรง
กระบวนการ DPC ทั้งหมดโดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนที่แสดงใน รูปที่ 1 ซึ่งรวมถึงการกำหนดหลุมในพื้นผิวเซรามิกการพ่นแผ่นฟิล์มทองแดงลงบนพื้นผิวเซรามิคการขึ้นรูปฟิล์มแห้งลงบนแผ่นฟิล์มทองแดงสร้างแผนภาพวงจรด้วยการสัมผัสและการพัฒนาการชุบ นำทองแดงเอาฟิล์มแห้งและกัดทองแดงเมล็ดพันธุ์ 3 กระบวนการรายละเอียดได้รับการอธิบายโดย SP Ru, 4 กับคำอธิบายทางทฤษฎีมากขึ้นและภาพวาด

รูปที่ 1 กราฟกระบวนการไหล DPC

ด้วยแผนภูมิการไหลที่แสดงกระบวนการ DPC จะเริ่มต้นด้วยการกำหนดหลุมบนพื้นผิวเซรามิกเปลือยด้วยเลเซอร์ รูเหล่านี้สามารถใช้เป็นรูผ่านเพื่อสื่อสารระหว่างทั้งสองด้านของพื้นผิวเซรามิคถ้าจำเป็นสำหรับรูปแบบที่ออกแบบเฉพาะบางอย่าง จากนั้นฟิล์มทองแดงที่ใช้เป็นชั้นโลหะเมล็ดจะถูกป่นไปทางด้านตรงข้ามของพื้นผิวเซรามิกเพื่อให้ปกคลุมด้วยชั้นทองแดง จากงานศิลปะที่อธิบายแผนภาพวงจร photomask จะทำโดยใช้เทคโนโลยี photomask ธรรมดา photomask วางอยู่ในตำแหน่งที่ราบเรียบและยึดติดกับฟิล์มแห้งบนพื้นผิวเซรามิคซึ่งถูกส่งเข้าไปในห้องเปิดเผย

หลังจากสร้างสูญญากาศในห้องเปิดเผยรังสีอัลตราไวโอเลตฉายรังสีฟิล์มแห้งผ่าน photomask ซึ่งเป็น polymerized โดยรังสีอัลตราไวโอเลต ฟิล์มแห้งซึ่งไม่ได้ถูกฉายรังสีอัลตราไวโอเลตไม่ทำปฏิกิริยาและคงไว้ซึ่งองค์ประกอบทางเคมี ขั้นตอนการพัฒนาทำเป็นส่วนที่เป็นโพลีเมอร์ของฟิล์มแห้งโดยการทำความสะอาดทางเคมีหรือการทำความสะอาดร่างกาย ด้วยวิธีนี้บางส่วนของฟิล์มทองแดงถูกสัมผัสจากฟิล์มแห้ง ส่วนของฟิล์มทองแดงจะสร้างแผนภาพวงจรที่จำเป็นต่องานศิลปะของวงจรเพื่อผลิตพื้นที่ทองแดงที่ต้องการของวงจรบนพื้นผิวเซรามิค ดังนั้นเค้าโครงวงจรสามารถพิมพ์ลงบนแผ่นฟิล์มแห้งได้

ทองแดงจะถูกนำไปฝากไว้เพื่อเติมส่วนที่สัมผัสของฟิล์มแห้งลงบนพื้นผิวเซรามิคโดยมีความหนาของตัวนำและความกว้างที่เหมาะสมโดยใช้เทคโนโลยีการชุบเพื่อสร้างวงจรทองแดง โดยกระบวนการข้างต้นพื้นที่วงจร metallized มีเรียวแบนและลักษณะราบรื่นและการกระจายความร้อนเป็นสิ่งที่ดี จากนั้นนิกเกิลและทองจะสะสมอยู่บนผิวด้านบนของทองแดง ฟิล์มนิกเกิลช่วยป้องกันอะตอมของทองแดงนำไปสู่ฟิล์มทอง ฟิล์มทองคำช่วยหลีกเลี่ยงการเกิดออกซิเดชันของพื้นผิวตัวนำและช่วยเพิ่มการยึดเกาะของสายเชื่อมทองคำ ความต้านทานแสงจะเกิดขึ้นบนผิวด้านบนของทองแดง ฟิล์มแห้งที่เหลืออยู่บนพื้นผิวเซรามิคจะถูกลบออก หลังจากลอกฟิล์มแห้งวงจรทองแดงจะได้รับการป้องกันโดยนิกเกิลและฟิล์มสีทอง กระบวนการฟิล์มทองแดงถอดออกได้ทำาให้ฟิล์มทองแดงไม่ได้รับการป้องกันโดยตัวต้านทานแสง

เนื่องจากกระบวนการที่อธิบายและวัสดุที่ใช้คุณลักษณะที่สำคัญหลายอย่างของกระบวนการ DPC สามารถสรุปได้ดังนี้:

·ประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่เหนือกว่า

เส้นลวดความต้านทานไฟฟ้าต่ำ

·เสถียรได้ถึงอุณหภูมิ> 340 องศาเซลเซียส

·สถานที่คุณสมบัติที่ถูกต้องเข้ากันได้กับการประกอบแบบอัตโนมัติขนาดใหญ่

·ความละเอียดของเส้นตรงให้ความหนาแน่นสูงของอุปกรณ์และวงจร

·พิสูจน์ความเชื่อถือได้

·โครงสร้างเซรามิคที่แข็งแรงทนทาน

·โซลูชันเซรามิกประสิทธิภาพสูงราคาประหยัด

สามารถเลือกใช้พื้นผิวที่เป็นโลหะ DPC ได้ใน LED ความสว่างสูง (HBLED), พื้นผิวสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์, บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์และการควบคุมมอเตอร์ยานยนต์ นอกจากนี้พื้นผิว DPC ที่มีสมรรถนะทางไฟฟ้าดีเยี่ยมสามารถได้รับการพิจารณาสำหรับชิ้นส่วน RF / ไมโครเวฟซึ่งต้องการการสูญเสียที่ต่ำมาก

การสกัดด้วยไฟฟ้า


เพื่อที่จะใช้พื้นผิว DPC สำหรับการประยุกต์ใช้คลื่นความถี่วิทยุ / ไมโครเวฟต้องแยกคุณสมบัติเป็นฉนวนออก ลักษณะเป็นตัวทำละลายเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับการออกแบบบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากพฤติกรรมทางไฟฟ้าได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการสูญเสียค่าความเป็นฉนวนและการสูญเสียอิเล็กทริกที่ความถี่สูง

รูปที่ 2 เครื่องเรโซเนเตอร์แบบคู่ขนาน DPC แบบ microstrip ที่มีการเชื่อมต่อขาออกที่แตกต่างกัน: (a) PCMR1 และ (b) PCMR4

ในวรรณคดีที่ตีพิมพ์มีหลายวิธี 5-8 หลายวิธีการเหล่านี้มีข้อ จำกัด หนึ่งข้อหรือหลายอย่างเช่นเครื่องมือราคาแพงและซับซ้อนการติดตั้งที่ยากต่อการประดิษฐ์สมบัติของฉนวนที่วัดได้เฉพาะคลื่นความถี่เฉพาะความถี่เท่านั้นการทำซ้ำที่ไม่ดีและไม่สามารถหาค่าความเป็นฉนวนและความเป็นฉนวน . อย่างไรก็ตามในบทความนี้ใช้วิธีง่ายๆในการหาค่าความเป็นฉนวนที่ถูกต้องสำหรับการออกแบบพื้นผิวและการจำลองเพิ่มเติม

Holzman ใช้โมเดลคอมพิวเตอร์ของเครื่องสะท้อนเพื่อดึงข้อมูลอิเล็กทริก เมื่อวงจรได้รับการจำลองอย่างถูกต้องด้วยเครื่องจำลองการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ (CAD) คุณสมบัติของฉนวนสามารถตรวจสอบได้โดยการเปรียบเทียบการคาดการณ์จากเครื่องจำลองด้วยคุณสมบัติที่วัดได้ วิธีการเชิงประจักษ์ / การวิเคราะห์นี้ได้รับการแสดงโดยนักวิจัยหลายคนในสาขาไมโครเวฟ

รูปที่ 3 ผลการ วัดและการจำลองสำหรับรีโซแนเตอร์แบบคู่ขนานแบบ microstrip: (a) PCMR1 และ (b) PCMR4

ดังนั้นเพื่อแยกข้อมูลอิเลกทิกชันความถี่สูงสำหรับพื้นผิว DPC ตัวปรับประจุแบบคู่ขนานแบบขนานสองตัวที่มีค่าความแตกต่างอย่างชัดเจนกับแบนด์วิดธ์กว้างถูกประดิษฐ์ขึ้น รูปที่ 2 แสดงภาพถ่ายของเครื่องสะท้อนเสียงแบบ microstrip คู่ขนาน (PCMR) PCMR1 แสดงผลต่อการส่งผ่านศูนย์ที่มีความลึกมากขึ้นในความถี่ต่ำ PCMR4 สร้างศูนย์ส่งข้อมูลด้วยความลึกที่ความถี่สูงขึ้น ตัวทำซ้ำสองตัวมีโครงสร้างคู่ขนานเดียวกันกับระยะห่างของเส้น 570 มิลลิลิตรและระยะเว้น 12 มิลส์ แต่จะมีการเชื่อมต่อขาออกตรงกันข้าม จากการวัดสอง PCMRs ศูนย์เหล่านี้สามารถแทรกซึมค่าไดอิเล็กทริกที่ถูกต้องได้ด้วยความแม่นยำดีภายใต้การตอบสนองความถี่แบบบรอดแบนด์ อย่างไรก็ตามศูนย์ส่งสัญญาณแรกสำหรับ PCMR1 และ PCMR4 อยู่ที่ 5.2 และ 4.2 GHz ตามลำดับและทำซ้ำ ๆ กันที่ความถี่เรโซแนนซ์ทั่วทุกแถบ ในการสร้างแบบจำลองเบื้องต้นของเรโซแนนเตอร์ค่าคงที่ของอิเล็กทริกเท่ากับ 9.5 และการสูญเสียอิเล็กทริกของ 0.004 จะถือว่าเป็นค่า DPC ในการจำลองแบบ ADS Momentum

การทดสอบประกอบด้วยการวิเคราะห์เครือข่าย Agilent E8364A, อุปกรณ์ทดสอบ Anritsu Universal Test Fixture พร้อมพอร์ตอินพุตคู่ K-connector และพื้นผิวโลหะ DPC ที่พื้นหลังได้รับการสนับสนุนจากพื้นดินพร้อมด้วยเครื่องสะท้อนเสียงแบบ microstrip นอกจากนี้ยังมีการปรับเทียบ TRL โดยใช้ชุดสอบเทียบประดิษฐ์ DPC เพื่อปรับเทียบที่ระนาบอ้างอิงเดียวกันของ PCMR การเปรียบเทียบระหว่างการสูญเสียการแทรกซึมที่จำลองและการวัดสำหรับ PCMR1 และ PCMR4 แสดงไว้ใน รูปที่ 3

รูปที่ 4 ผลการ วัดและการจำลองสำหรับรีเซ็ตคู่ขนานแบบ microstrip

จากการวัดเห็นได้ชัดว่าค่าอิเล็กทริกที่สันนิษฐานอยู่ในข้อผิดพลาดและมีข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นในความถี่ที่สูงขึ้น เพื่อหาค่าความคงที่ของค่าความเป็นฉนวนและค่าความเป็นฉนวนที่ถูกต้องค่าเหล่านี้จะถูกปรับใน ADS Momentum เพื่อให้ตรงกับการตอบสนองต่อความถี่จนกว่าศูนย์ที่คาดการณ์ไว้จะตรงกับศูนย์ที่วัดได้ รูปที่ 4 แสดงผลการติดตั้งสำหรับ PCMR สองตัวที่มีขนาดใหญ่ถึง 14 GHz หลังจากปรับค่าพารามิเตอร์อิเล็กทริกแล้ว ในกรณีนี้การเพิ่มขึ้นของพารามิเตอร์สองตัวนี้ของ DPC substrate อยู่ที่ 9.5 ถึง 9.75 สำหรับค่าความเป็นฉนวนและ 0.0004 ถึง 0.002 สำหรับการสูญเสียอิเล็กทริกตามลำดับ ค่าเหล่านี้มีความถูกต้องมากกว่าข้อมูลที่สันนิษฐานได้ที่ความถี่สูงและสามารถนำมาใช้กันอย่างกว้างขวางสำหรับการออกแบบพื้นผิวและการจำลอง

รูปที่ 5 รูป ถ่ายของตัวกรองสายคู่ขนานแบบ 10 GHz โดยใช้เทคโนโลยี DPC

การออกแบบวงจรไมโครวูฟเฟอร์


เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลอิเลกทิกชันที่แยกได้แสดงให้เห็นถึงตัวกรองไมโครเวฟที่ทำจากสารตั้งต้น DPC BPF นี้ใช้โครงสร้างเส้นคู่ขนานมีความถี่ศูนย์ 10 GHz แบนด์วิธ 15 เปอร์เซ็นต์การตอบสนองระลอกเท่ากับ 0.1 dB และโทโพโลยีลำดับที่สามและแสดงใน รูปที่ 5 BPF ได้รับการออกแบบและปรับให้เหมาะกับ ADS Momentum โดยใช้ค่าความเป็นฉนวนและการสูญเสียอิเล็กทริกที่แยกได้ ชุดสอบเทียบ TRL ถูกประดิษฐ์ขึ้นบนพื้นผิว DPC เพื่อครอบคลุมช่วงความถี่ตั้งแต่ 4 ถึง 14 GHz

ด้วยมาตรฐานการทดสอบเหล่านี้การเปลี่ยนตำแหน่งแบบอะแดปเตอร์และไมโครสตริปของ Anritsu ไปยังพอร์ตอินพุตและเอาต์พุตของตัวกรองสามารถยกเลิกการฝังตัวได้ การสูญเสียการแทรกและการสูญเสียการสูญเสียที่เกิดจากการแทรกจะแสดงใน รูปที่ 6 จากผลการทดลองเหล่านี้การคาดการณ์ที่ดีของการตอบสนองของตัวกรองจะทำได้โดยการใช้ค่าอิเล็กทริกที่สกัดจากตัวจำลอง EM การสูญเสียการแทรกการแทรกของ BPF เพียง 0.5 dB ที่ 10 GHz แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากระบวนการ DPC ซึ่งทำด้วยวัสดุเซรามิคและตัวนำทองแดงให้ประสิทธิภาพการสูญเสียที่ดีเยี่ยมในความถี่สูงและมีความสามารถที่ยอดเยี่ยมในการใช้บรรจุภัณฑ์ RF และอุปกรณ์ไมโครเวฟ

รูปที่ 6 ลักษณะการ วัดและการจำลองของตัวกรองสัญญาณคู่ขนาน DPC แบบ 10 GHz

ข้อสรุป
บทความนี้นำเสนอพื้นผิวที่ทำด้วยโลหะ DPC รวมทั้งกระบวนการไหลการสกัดสมบัติทางไฟฟ้าและการออกแบบวงจรไมโครเวฟ เนื่องจากการใช้วัสดุเซรามิคและตัวนำทองแดงเป็นโลหะทำให้พื้นผิว DPC มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่มีความถี่สูงได้ดี ในขณะเดียวกันได้มีการเสนอวิธีการสกัดแบบง่ายเพื่อให้ได้ค่าความเป็นฉนวนและการสูญเสียอิเลคทริกสำหรับพื้นผิว DPC และได้มีการสร้าง BPF แบบขนานควบคู่ไปกับ 10 GHz และมีการสูญเสียการแทรก 0.5 dB สำหรับการตรวจสอบเพิ่มเติม บทความนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าพื้นผิวที่เป็นโลหะ DPC เหมาะสำหรับการออกแบบ RF และไมโครเวฟโดยมีประสิทธิภาพการสูญเสียที่ดีเยี่ยม

อ้างอิง

1. เอ็ม Entezarian และ RAL Drew "พันธะทองแดงโดยตรงกับอะลูมิเนียมไนไตรด์" วัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ , A-212, กรกฎาคม 2539, หน้า 206-212

2. J. Schulz-Harder, "ข้อได้เปรียบและการพัฒนาวัสดุพื้นผิวทองแดงที่ฝังตัวโดยตรง" ความน่าเชื่อถือของไมโครอิเล็กทรอนิกส์ 43, ฉบับที่ 3, 2003, หน้า 359-365

3. "เทคโนโลยี DPC-Direct Plated Copper Thin Film", Tong Hsing, www.ready-sourcing.com/sourcing-news/electronic/dpc.html

4. SP Ru "วิธีการถอดช่องว่างในพื้นผิวเซรามิค" US Patent, US 6,800,211 B2, October 2004

5. MK Das, SM Voda และ DM Pozar, "สองวิธีในการวัดค่าคงที่ของอิเลคทริกอิเล็กทริก" การ ทำธุรกรรมของ IEEE เกี่ยวกับทฤษฎีและเทคนิคของไมโครเวฟ ฉบับที่ 2 35, ฉบับที่ 7, กรกฎาคม 2530, หน้า 636-642

"การกำหนดค่าคงที่ของตัวเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าด้วยไมโครเวฟโดยใช้วิธีไมโครสตริปสองเส้นร่วมกับการจำลอง EM" ตัวอักษรไมโครเวฟและออปติคัลออพติคอล Vol. 48, ฉบับที่ 11, พฤศจิกายน 2549, หน้า 2199-2121

7. H. Yue, KL Virga และ JL Prince, "Dielectric Constant and Loss Conent Measurement ใช้ Stripline Fixture" รายการของ IEEE เกี่ยวกับส่วนประกอบบรรจุภัณฑ์และเทคโนโลยีการผลิต Part B, Vol. 21, ฉบับที่ 4, พฤศจิกายน 2541, หน้า 441-446

8. PA Bernard และ JM Gautray, "การวัดค่าคงที่ของตัวทำละลายโดยใช้ตัวสะท้อนเสียงก้องไมโครริบเบล" การ ทำธุรกรรมของ IEEE เกี่ยวกับทฤษฎีและเทคนิคของไมโครเวฟ ฉบับที่ 8 39, ฉบับที่ 3, มีนาคม 2534, หน้า 592-595

9. EL Holzman, "การวัดค่าแบนด์วิดท์ของค่าคงที่ของอิเล็กทริกของฟรอนต์ FR4 โดยใช้รีซอนเรเตอร์แบบไมโครซิสเต็มคู่ขนาน" การ ทำธุรกรรมของ IEEE เกี่ยวกับทฤษฎีและเทคนิคไมโครเวฟ ฉบับที่ 8 54, ฉบับที่ 7, กรกฎาคม 2549, หน้า 3127-3130

ติดต่อกับพวกเรา
ผู้ติดต่อ : Ms. ZHOU XIN
แฟกซ์ : 86-21-67740022
อักขระที่เหลืออยู่(20/3000)