DPC（Direct Plating Copper, DPC） 陶瓷基板具備高線路精準度、高表面平整度、高絕緣及高導熱的特性，在半導體功率器件封裝領域迅速占據了重要的市場地位，廣泛應用于大功率 LED、半導體激光器、 VCSEL等領域。

直接鍍銅是在陶瓷薄膜工藝加工基礎上發展起來的陶瓷電路加工工藝。以陶瓷作為線路的基板，采用濺鍍工藝于基板表面復合金屬層，并以電鍍和光刻工藝形成電路。

以下為DPC 陶瓷板生產工藝流程簡述?

（1）檢查

對陶瓷基板進行檢查，檢查基板的外觀、規格、品名及數量等。

（2）激光打孔切割

根據設計的產品規格要求，激光打孔，并利用激光切割機去掉產品多余的部分，此過程主要去掉基板微量的陶瓷。?

（3）瓷片清洗

在瓷片清洗線上對原材料瓷片進行清洗，去除油污、粉塵。根據原料不同，采用浸洗工藝，分為酸性清洗和堿性清洗兩種工藝。?

（3）磁控濺射

磁控濺射是物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)的一種。一?般的濺射法可被用于制備金屬、半導體、絕緣體等多材料，且具有設備簡單、易于控制、鍍膜面積大和附著力強等優點。

磁控濺射的工作原理是指電子在電場?E?的作用下，在飛向基片?過程中與氬原子發生碰撞，使其電離產生出?Ar?正離子和新的電子；新電子飛向基片，Ar?離?子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射。在濺射粒子中，?中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜。

（4）下底銅（化學沉銅）：

①除油：基板的表面脫脂，使基板表面油污除去，提高后續工藝的處理效果。化銅前處 理中的除油采用堿性除油劑。

②化學微蝕：去除銅面上的氧化物及其他雜質，同時粗化銅表面增加基銅與干膜間的結 合力，微蝕的化學反應式：?Cu+Na2S2O8 →CuSO4+Na2SO4?

③預浸：為防止水帶到隨后的活化液中，防止貴重的活化液的濃度和?pH?值發生變化， 通常在活化槽前先將生產板件浸入預浸液處理，預浸后板件直接進入活化槽中。

④活化：活化的作用是在基體粗糙表面上吸附一層具有催化活動的金屬鈀顆粒，使經過活化的基體表面具有催化還原金屬銅的能力，從而使化學鍍銅反應在整個催化處理過的基體表面?順利進行。?

使用的活化液膠體鈀溶液主要成份為?SnCl2、PdCl2。基板浸于膠體鈀的酸性溶液中，在活化溶液內?Pd-Sn?呈膠體，沉積于基板通孔及表面上，作為化學鍍銅沉積的底材。

⑤速化：速化的作用既是在化學沉銅前除去改部分在鈀周圍包圍著的堿式錫酸鹽化合物，以使鈀核完全露出來，增強膠體鈀的活性，可以顯著提供后續化學鍍銅層與基體間的結合強度。板件在活化槽活化后，加入一定比例（體積比約?5g/L）的氟硼酸型加速劑，使堿式錫酸鹽化合物重新溶解，反應方程式為：?

2HBF4+SnCl2→Sn(BF4)2+2HCl

4HBF4+Sn(OH)4→Sn(BF4)4+4H2O?

2HBF4+Sn(OH)Cl→Sn(BF4)2+HCl+H2O

Pd?膠體吸附后必須去除?Sn，使?Pd?2+暴露，才能在化學鍍銅過程中產生催化作用形成化學鍍銅層。

⑥化學沉銅：是一種催化氧化還原反應，因為化學沉銅銅層的機械性能較差，在經受沖擊時 易產生斷裂，此處化學沉銅采用酸性工藝，以甲醛為還原劑，在堿性催化條件下進行，使?Cu?2+離子?得到電子還原成金屬銅。沉銅浸泡操作?30~40min?后進入溢流水洗操作。?

（5）線路

線路前處理?

①酸洗：采用酸性除油劑去除工件表面殘留的雜質

②噴砂：使用水混合金剛砂噴射到銅表面，進一步去除氧化面和產生粗糙度。?

③微蝕：將?DPC?基板放入槽中，利用酸溶液和雙氧水對基板表層進行腐蝕加工，使?Cu 表面產生最佳的粗糙度，促進?Cu?與化學鎳的良好附著。

線路印刷

兩種線路印刷方式，分別是貼膜和絲網印刷線路油墨。?

貼膜：在?DPC?基板表面利用貼膜機貼上一種感光干膜，貼膜工段溫度為?110~120℃，采 用電加熱的方式加熱，貼膜后室溫冷卻?30?分鐘。?

印刷線路油墨：采用線路油墨對線路板板面進行絲網印刷，后續預烤將油墨中的稀釋劑 揮發掉，使油墨層處于一種半硬化狀態。該工序在密閉的烤箱中進行，使用電能，溫度控制在?50~70℃之間，預烤持續時間約?30~50min。?

（6）曝光

將貼膜后的?DPC?基板使用曝光機進行漏光加工，首先裝底片，位置對準，然后曝光處理。

（7）顯像

放入顯像機內，在紫外線的照射下，感光干膜被曝光的區域發生聚合反應，形成一種穩定的不溶于碳酸鈉的物質附著于基板表面，非線路部分感光性干膜未接受到平行光照射而不發生聚合反應。

（8）電鍍銅

電鍍銅以銅球作陽極，CuSO4?和H2SO4?作電解液，在鉆孔及整個半成品表面形成一層薄的銅膜，不僅使通孔內的銅層加厚，同時也可使熱壓在外表面的銅箔加厚，為后續的電鍍提供基底。?

①脫脂：采用酸性除油劑去除工件表面殘留的雜質，使用酸性除油劑的溶液進行脫脂。

②微蝕：將?DPC?基板放入槽中，利用酸溶液對基板表層進行腐蝕加工，使?Cu?表面產生 最佳的粗糙度，促進?Cu?與化學鎳的良好附著。

③酸浸：將?DPC?基板放入槽中，利用硫酸溶液對基板表層進行清洗。

④鍍銅：對?DPC?基板進行鍍銅加工，采用掛鍍方式進行加工。

⑤剝掛：使用濃硝酸將掛架上的銅剝離下來。

（9）研磨：使用研磨機上的砂帶將部分銅層去除，并打磨去除部分基板上的干膜， 研 磨機運轉時使用水進行沖刷。?

（10）退膜、蝕刻、退鈦：?

①膨松、褪膜

分別使用不同濃度的氫氧化鈉溶液浸泡基板，使其表面的干膜膨脹軟化便于去除，產生高濃度有機廢水，第一次水洗產生高濃度有機廢水，后續水洗產生低濃度有機?廢水。?

②銅蝕刻

分為酸性蝕刻和堿性蝕刻，其中酸性蝕刻使用氯酸鈉蝕刻工藝，堿性蝕刻使用氨水蝕刻工藝。?

酸性蝕刻：3Cu+NaClO3+6HCl→3CuCl2+NaCl+3H2O?

堿性蝕刻：Cu + 4NH? + 2H?O → [Cu (NH?)?]2 + 2OH? + H?↑

[Cu (NH?)?]2+?+Cu→2 [Cu (NH?)2]?1+?

③退鈦?

該工段將基板上磁控濺射階段附著在基板上的鈦層蝕刻掉，反應原理如下：?Ti + 4HF→TiF4?+2H2?

④微蝕、酸洗

為保證蝕刻和清潔效果，退鈦后使用低濃度酸液進行清洗。

（11）AOI

AOI(Automatic Optic Inspection)的全稱是自動光學檢測，是基于光學原理來對線路板生產中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。在?D.E.S?工序后對基板進行?AOI?檢測，剔除不合格的基板。?

（12）阻焊?

防焊的目的是在線路板表面不需焊接的部分導體上刷上一層阻焊油墨，使在下游組裝焊接 時，其表面處理或焊接只局限在指定區域，在后續表面處理或焊接與清洗制程中保護板面不受污染，?以及保護線路避免氧化和焊接短路。

①酸洗：使用硫酸調配槽液清除銅面殘留的油脂、指紋、灰塵、氧化物及有機污染物， 確保后續處理均勻有效。

②微蝕：使用過硫酸鈉在酸性條件下去除去除銅面輕微氧化層，形成均勻粗糙表面，提高OSP?膜附著力。反應原理：Cu+Na2S2O8→CuSO4+Na2SO4?

③酸洗：使用使用硫酸調配槽液清除銅面殘留的油脂、指紋、灰塵、氧化物及有機污染 物，確保后續處理均勻有效。

④絲網印刷：采用防焊油墨對線路板板面進行絲網印刷。

⑤預烤：將油墨中的稀釋劑揮發掉，使油墨層處于一種半硬化狀態。該工序在密閉的烤箱中進行。?

⑥曝光、顯影：線路板在絲印防焊油墨后，將需要焊接的地方在曝光時遮住，使得在顯?影后焊盤裸露出來，以便進行后續的表面處理。?

用絲網印刷的方式將防焊油墨批覆在板面后，送入紫外線曝光機中曝光，油墨在底片透光區域（焊接端點以外部分）受紫外線照射后產生聚合反應（該區域的油墨在稍后的顯影步?驟中將被保留下來），以碳酸鈉水溶液將涂膜上未受光照的區域顯影去除。

⑦后烤：最后加以高溫烘烤使油墨中的樹脂完全硬化。

（13）文字印刷

在整個印制板上貼阻焊膜或涂一層阻焊油墨，防止焊接時產生橋接現象，提高焊接質量；同時，提供長時間的電氣環境和抗化學保護。接著再進行曝光、顯影，?利用感光成像原理將焊盤裸露出來；再通過絲印字符對印制板進行文字標識。?

（14）表面處理?（OSP、沉鎳金、沉鎳鈀金、電鎳金、沉銀、沉鎳組合)

（15）成品清洗?

產品進入成品清洗線，在?40℃下將產品表面附著的雜物清洗干凈。基板先進行酸洗，再經水洗進行清洗。

*文章內容來源：廣東漢瓷科技有限公司建設項目環境影響報告表

*文章封面來源：程天文《DPC 陶瓷基板電鍍關鍵技術研究》，德邦研究所

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