DPC陶瓷基板表面研磨技术

DPC陶瓷基板具有导热/耐热性好、图形精度高、可垂直互连等技术优势，广泛应用于功率半导体照明（白光LED）、杀菌消毒（深紫外LED）、激光与光通信（LD&VCSEL）、热电制冷（TEC）等领域。

DPC陶瓷基板制备工艺流程

DPC陶瓷基板制备工艺如上图，主要包括：

1）在陶瓷基片上溅射金属种子层（Ti/Cu）；

2）贴感光干膜；

3）通过曝光、显影，形成图形；

4）采用图形电镀工艺增厚铜层；

5）基板表面研磨（控制铜层厚度与均匀性）；

6）去干膜，刻蚀种子层，最后表面处理（如化学镀银或镍金等）。

在DPC陶瓷基板制备过程中，由于电镀电流分布不均匀，导致基板表面电镀铜层厚度不均匀（厚度差可超过100μm），表面研磨是控制电镀铜层厚度，提高铜层厚度均匀性的关键工艺，直接影响陶瓷基板的性能和器件封装质量。

由于铜材料延展性好，研磨过程中容易产生塑性变形（出现划痕或铜皮），研磨工艺挑战性极大。对DPC陶瓷基板表面铜层进行研磨，可用的研磨技术主要有4种：

1）砂带研磨

砂带研磨是一种常用的金属表面粗磨技术，使用表面含磨料的砂带滚轮，对传送带上的样品进行快速研磨，研磨效率较高。

图 砂带研磨示意图

砂带研磨的研磨速率明显高于数控研磨和陶瓷刷磨，但研磨表面粗糙度较大，厚度均匀度也较差。且铜层边缘出现明显的塑性变形导致的残缺现象。

2）数控研磨

数控研磨主要使用数控磨床，首先在磨床刀头上贴附砂纸，通过刀头快速旋转，研磨吸附在平台上的陶瓷基板。数控研磨工序简单，研磨较为均匀，但砂纸消耗量大，且需要手工更换。

图 数控研磨示意图

3）陶瓷刷磨

陶瓷刷磨是使用高速旋转的滚轮表面陶瓷/金刚石复合磨料，对传送带上以一定速度运动的陶瓷基板进行磨削。由于滚轴上的压力传感器可以控制研磨压力及橡胶的缓冲作用，陶瓷刷磨可有效控制基板表面铜层厚度及其均匀性，但研磨效率较低。

图 陶瓷刷磨示意图

4）化学机械抛光法（CMP）

当对DPC陶瓷基板表面要求较高时，CMP加工时首选研磨技术，如部分光电器件（如激光器LD和VCSEL）对陶瓷基板固晶区质量要求进一步提高（要求表面粗糙度低于0.1μm，厚度极差小于10μm），则必须采用CMP。

图 CMP技术原理

由于CMP研磨液中的磨料颗粒粒径较小，研磨效率低，因此CMP仅适用于对表面质量要求较高的精磨处理，且必须结合数控研磨和陶瓷刷磨等前处理工艺进行。

资料来源：

王哲,刘松坡,吕锐,等.溅射覆铜陶瓷基板表面研磨技术研究[J].电子与封装,2022,22（3）:030201.