Современная электроника №6/2020

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2020 Рис. 4. Металлизация, выполненная по технологии Thick-Film (а) и DBC/STC (б) Рис. 3. Керамическая заготовка производстве керамики, а также мно- гостадийному контролю на каждом эта- пе технологического процесса. Обработка поверхности керамики, как спечённой, так и сырой, произво- дится по ТЗ заказчика. После обжига керамика может подвергаться поли- ровке и шлифовке до требуемых зна- чений плоскостности, параллельности и шероховатости. Для формирования отверстий (сквоз- ных, переходных, торцевых, межслой- ных), посадочных площадок и гнёзд, колодцев и т.д. при производстве кера- мических плат применяются следую- щие виды механической обработки керамики: ● пробивка отверстий используется ис- ключительно в «сырой» керамике при небольших толщинах, позволяет по- лучить почти идеальный край отвер- стия при высокой скорости обработ- ки (до 500 отверстий в секунду), но имеет ограничения по геометрии и размерам производимых отверстий; ● лазерная обработка используется как по «сырой», так и по спечённой керамике, не имеет ограничений по геометрии и размерам формируе- мых элементов, но при обработке керамики толщиной от 0,2 мм выяв- ляется небольшая конусность края получаемых элементов, что требу- ется учитывать при разработке ТЗ, а при толщинах более 1 мм требу- ется применение технологически сложных режимов обработки с при- менением инертных газов в качестве рабочей среды; ● резка горячим ножом применяет- ся исключительно в «сырой» кера- мике для разделения керамической заготовки на изделия, имеет высо- кую скорость обработки, особенно эффективна при групповом методе обработки деталей с высокой плот- ностью группы; ● прецизионная дисковая резка при- меняется для получения прямого сплошного реза и скрайбирования как «сырых», так и обожжённых ке- рамических изделий. Используется для разделения керамической заго- товки на готовые платы или её над- резки. На рисунке 3 показана керамическая заготовка с расположенными на ней изделиями (групповой метод). С помощью специального оборудо- вания производятся скрайбирование и резка спечённой и «сырой» керами- ки, а также прошивка в ней отверстий. Вне зависимости от выбранного спо- соба точность обработки керамиче- ских изделий будет не хуже ±0,02 мм, что подтверждается встроенными в оборудование оптическими средства- ми автоматического контроля качества. Керамические платы и подложки могут иметь как одно- или двухсторон- нюю сплошную металлизацию, так и топологический рисунок, сформиро- ванный в соответствии с технически- ми требованиями заказчика. Для метал- лизации керамических плат наиболее часто применяют толстоплёночную технологию Thick-Film (см. рис. 4а): проводящий топологический рисунок и изоляционные слои формируются путём нанесения металлизационной пасты методом трафаретной печати с последующим вжиганием в защит- ной среде. Толстоплёночная техноло- гия нанесения металлизации позволя- ет формировать проводниковые слои толщиной в среднем около 50 мкм и до 25 мкм после процесса вжигания. В пастах, используемых для форми- рования толстоплёночной металли- зации методом трафаретной печати, используются различные компоненты. Ввиду специфики термических про- цессов в основном применяются туго- плавкие металлы молибден и вольфрам, наиболее подходящие по физическим характеристикам для высокотемпера- турной керамики. По требованию заказ- чика возможно нанесение металлиза- ции драгоценными металлами, такими как серебро, серебро-палладий, золото. Применение паст с драгоценны- ми металлами особенно актуально для низкотемпературной керамики. Также возможно формирование эле- ментов топологии из резистивной или диэлектрической пасты, что позволяет «печатать» на поверхности и внутри сло- ёв керамических плат встроенные рези- сторы, конденсаторыи индуктивности. Соответствие толщины и стабиль- ности нанесения паст достигает- ся при помощи строгого контроля физических параметров паст (вязко- сти, размера частиц и т.д.) и благода- ря грамотному выбору используемо- го при работе материала и режимов печати. Отдельную нишу в процессах нанесе- ния металлизации на производстве АО «ТЕСТПРИБОР» занимают технологии DBC и STC (см. рис. 4б). Эти технологии используются для изготовления кера- мических плат на основе Al 2 O 3 96% и AlN с металлизацией медью толщиной Типы и спецификации подложек Материал подложки Чистота, % Шероховатость поверхности (А), мкм Шероховатость поверхности (В), мкм Теплопроводность, Вт/м ⋅ °К Диэлектрическая постоянная на 1 МГц Тангенс угла диэлектрических потерь на 1 МГц Оксид алюминия (Al 2 O 3 ) 99,6 3 3 26,9 9,9 ±0,1 0,0001 Полированный оксид алюминия (Al 2 O 3 ) 99,6 1 1/12 26,9 9,9 ±0,1 0,0001 Нитрид алюминия (AlN) 98 3 3 170 8,6 0,001 а б