Direct Geplateerd Koper Gemetalliseerd Substraat en Zijn Toepassing op Microgolfkringen

                     Direct Geplateerd Koper Gemetalliseerd Substraat en Zijn Toepassing op Microgolfkringen

Een directe geplateerde techniek van het koper(dpc) gemetalliseerde substraat wordt geïntroduceerd en in dit artikel gekenmerkt. Het voorgestelde DPC gemetalliseerde substraat verstrekt de belangrijkste voordelen van uitstekend thermisch beheer en kenmerken met hoge frekwentie, wegens t…

Het directe geplateerde proces van koper(dpc) op gemetalliseerd ceramisch substraat werd oorspronkelijk gecreeerd om het directe proces in entrepot van koper(dbc) wegens zijn betere elektro, thermische en mechanische performance.1 te vervangen In vergelijking met DBC, verstrekt DPC een zeer sterke bandsterkte tussen het Al2O3/AlN-substraat en het kopermetaal, wegens het gebruik van een dunne film die layer.2-DPC plakken heeft zeer dik een ook goede capaciteit in diktecontrole voor de koperlaag, van zeer dun aan. Voor fijn hoogteontwerp, kan een het minimumbreedte van de leiderlijn/uit elkaar plaatsen van 3 mils gemakkelijk, en via gaten worden verkregen met koper voor goede elektro en thermische kenmerken gevuld. Door het voorgestelde DPC substraat te gebruiken, kunnen de superieure prestaties worden verkregen vergeleken bij andere technologieën in termen van zijn eigenschappen en toepassingen, die hoge kringsdichtheid, opmerkelijke kenmerken met hoge frekwentie, uitstekende thermische beheers en hitte-overdracht prestaties, opmerkelijke solderability, en draad-plakkende assemblagekenmerken omvatten. Deze DPC substraten kunnen daarom wijd voor hoge frequentiecomponenten worden gebruikt die hoge macht en hoge hitte vereisen.

In dit artikel, wordt de DPC vervaardiging kort beschreven met een grafiek van de processtroom, om verscheidene zeer belangrijke eigenschappen van dit proces te introduceren. Een eenvoudige elektrokarakterisering voor DPC substraat wordt dan gebruikt om de diëlektrische constante en dissipatiefactor te halen met hoge frekwentie. Tot slot 10 wordt GHz, parallel-gekoppelde lijn bandfilter ontworpen om de gehaalde diëlektrische parameters en de uitstekende prestaties met hoge frekwentie van een DPC gemetalliseerd substraat te bevestigen.

Direct Geplateerd Koperproces
Het volledige DPC proces bestaat fundamenteel uit de stappen die in Figuur 1 worden getoond, die het bepalen van gaten in het ceramische substraat, het sputteren van een koperfilm op het ceramische substraat, het vormen van een droge film op de koperfilm, het vormen van een schakelschema met blootstelling en ontwikkeling, platerende koperlood, het verwijderen van de droge film en het etsen van het zaadmetaal copper.3 omvatten de gedetailleerde processen door S.P. Ru, ⁴ met theoretischere verklaringen en tekeningen zijn beschreven.

Figuur 1 DPC de grafiek van de processtroom.

Met de getoonde stroomgrafiek, is het DPC proces begonnen door gaten op het naakte ceramische substraat met een laser te bepalen. Deze gaten kunnen zoals via gaten worden gebruikt tussen beide kanten van het ceramische substraat mee te delen als het voor wat specifieke ontworpen lay-out noodzakelijk is. Dan wordt een koperfilm, die als laag van het zaadmetaal wordt gebruikt, gesputterd op de overkanten van het ceramische substraat zodat het met een koperlaag behandeld is. Van het kunstwerk die het schakelschema beschrijven, wordt een photomask gemaakt gebruikend conventionele photomasktechnologie. Photomask wordt vlak geplaatst en aanhangt de droge film op het ceramische substraat, dat in een blootstellende kamer wordt verzonden.

Na het creëren van een vacuüm in de blootstellende kamer, bestralen de ultraviolette stralen de droge film door photomask, die door de ultraviolette straling wordt gepolymeriseerd. De droge film, die niet door de ultraviolette stralen wordt bestraald, reageert niet en houdt zijn chemische samenstelling. Het ontwikkelingsproces etst het gepolymeriseerde deel van de droge film door chemische schoon te maken of fysieke schoon te maken. Op deze wijze, worden sommige delen van de koperfilm blootgesteld van de droge film; die delen van de koperfilm zullen het vereiste schakelschema vanaf het kunstwerk van de kring, vormen om de vereiste kopergebieden van een kring op het ceramische substraat te veroorzaken. Aldus, kan de kringslay-out op de droge film worden gedrukt.

Het koper wordt dan gedeponeerd om de blootgestelde delen van de droge film op het ceramische substraat, met geschikte leiderdikte en breedte te vullen, door een platerentechnologie om de koperkring te vormen. Door de bovengenoemde processen, heeft het gemetalliseerde kringsgebied slanke, vlakke en vlotte kenmerken, en de hittedissipatie is goed. Dan worden het nikkel en het goud gedeponeerd op de hogere oppervlakte van het koper. De nikkelfilm verhindert de atomen van de koperlood die in de gouden film verspreiden. De gouden film vermijdt de oxidatie van de leideroppervlakte en verbetert de adhesie voor de gouden draden plakkend. Een optische weerstand wordt gevormd op de hogere oppervlakte van het koper. De resterende droge film op het ceramische substraat wordt dan verwijderd. Na het ontdoen van de van droge film, wordt de koperkring beschermd door het nikkel en de gouden films. Het het losmaken proces van de koperfilm etst de koperfilm niet die door optisch wordt beschermd verzet tegenzich.

wegens de beschreven processen en de gebruikte materialen, kunnen verscheidene zeer belangrijke eigenschappen van het DPC proces worden samengevat zoals hieronder:

· Superieure thermische prestaties

· De lage lijnen van de elektrische weerstandleider

· Stal tot temperatuur > 340°C

· Nauwkeurige eigenschapplaats, compatibel met geautomatiseerd, groot formaatassemblage

· Fijne lijnresolutie die hoogte toestaan - dichtheid van apparaten en schakelschema

· Bewezen betrouwbaarheid

· Mechanisch ruwe ceramische bouw

· Lage kosten, hoge prestaties ceramische oplossing

De toepassingen van DPC gemetalliseerd substraat kunnen bij hoog-helderheidsleiden (HBLED), substraten voor zonneconcentratorcellen, machtshalfgeleider verpakking en de automobielmotorcontrole worden geselecteerd. Bovendien DPC kunnen de substraten met uitstekende elektroprestaties voor RF/microwave-componenten worden overwogen, die zeer met beperkte verliezen vereisen.

Elektroeigenschappen Extractie

om DPC substraten voor RF/microwave-toepassingen te gebruiken moeten de diëlektrische eigenschappen worden gehaald. De diëlektrische karakterisering is een zeer belangrijke kwestie voor elektronische verpakkingsontwerpen aangezien het elektrogedrag zeer door de diëlektrische constante en het diëlektrische verlies bij hoge frequenties wordt beïnvloed.

Figuur 2 DPC microfilm parallel-gekoppelde resonators met verschillende outputverbindingen: (a) PCMR1 en (b) PCMR4.

Er zijn talrijke gemelde methodes in gepubliceerde literature.5-8 veel van deze methodes heeft één of verscheidene beperkingen, zoals dure en ingewikkelde instrumentatie, moeilijk-aan-vervaardigen inrichtingen, gemeten diëlektrische eigenschappen slechts geldig voor één bijzondere frequentie, slechte herhaalbaarheid, en onvermogen om zowel diëlektrische constante als diëlektrisch verlies te verkrijgen. Nochtans, in dit artikel, wordt een eenvoudige benadering gebruikt om de nauwkeurige diëlektrische factoren voor verdere substraatontwerp en simulatie te verkrijgen.

Holzman gebruikte een computermodel van de resonator om diëlektrische data.9 te halen zodra de kring nauwkeurig met een simulator wordt gemodelleerd van CAD(cad), kunnen de diëlektrische eigenschappen van het substraat door de voorspellingen van de simulator worden bepaald met de gemeten kenmerken te vergelijken. Deze empirische/analytische benadering is aangetoond door een aantal onderzoekers op het microgolfgebied.

Gemeten en gesimuleerde figuur 3 resultaten voor de microfilm parallel-gekoppelde resonators: (a) PCMR1 en (b) PCMR4.

Daarom om diëlektrische gegevens met hoge frekwentie voor DPC substraat te halen, werden twee gewijzigde microfilm parallel-gekoppelde resonators met verschillende nul over een brede bandbreedte vervaardigd. Figuur 2 toont de foto's van parallel-gekoppelde microfilmresonators (PCMR). Getoonde PCMR1 beïnvloedt transmissienul met meer diepte bij lagere frequenties; PCMR4 produceert transmissienul met diepere diepte bij hogere frequenties. De twee resonators hebben dezelfde koppelen-lijnstructuur met een lijnafstand van 570 mils en het uit elkaar plaatsen van 12 mils, maar tegenover outputverbindingen. Van de metingen van twee PCMRs, volstaan deze nul om correcte diëlektrische waarden met goede nauwkeurigheid onder een breedbandweergavekarakteristiek te interpoleren. Nochtans, bedragen eerste transmissie nul voor PCMR1 en PCMR4 5,2 en 4,2 GHz, respectievelijk, en ongeveer herhalend bij elke resonerende frequentie over de band. Om een inleidende simulatie van de resonators te maken, werden een diëlektrische constante van 9,5 en een diëlektrisch verlies van 0,004 verondersteld voor DPC substraat in ADS Impulssimulatie.

De testende opstelling bestond uit een het netwerkanalysator van Agilent E8364A, een Universele de Testinrichting van Anritsu met twee k-Schakelaar coaxiale inputhavens, en een grond-vliegtuig gesteund DPC gemetalliseerd substraat met de microfilmresonators. Bovendien wordt een TRL kaliberbepaling goedgekeurd door DPC vervaardigde kaliberbepalingsuitrustingen te gebruiken bij hetzelfde verwijzingsvliegtuig van PCMRs te kalibreren. De vergelijkingen tussen gesimuleerde en gemeten toevoegingsverliezen voor PCMR1 en PCMR4 worden getoond in Figuur 3.

Gemeten en gesimuleerde figuur 4 resultaten voor de microfilm parallel-gekoppelde resonator.

Van de metingen, is het duidelijk dat de veronderstelde diëlektrische waarden in gebreke gebleven zijn, met de fout die bij hogere frequenties stijgen. Om de correcte diëlektrische constante en het diëlektrische verlies te halen, worden deze waarden aangepast in ADS Impuls om de weergavekarakteristiek tot de voorspelde nul gelijken aan te passen gemeten nul. Figuur 4 toont de gepaste resultaten voor twee PCMRs tot 14 GHz, na het aanpassen van de diëlektrische parameters. In dit geval, is de stijging van deze twee parameters van DPC substraat van 9,5 tot 9,75 voor de diëlektrische constante en 0,0004 tot 0,002 voor het diëlektrische verlies, respectievelijk. Deze waarden zijn nauwkeuriger dan de veronderstelde gegevens bij hogere frequenties en kunnen wijd voor substraatontwerp en simulatie worden gebruikt.

Figuur 5 Foto van de 10 GHz parallel-gekoppelde lijnfilter die DPC technologie gebruiken.

HET ONTWERP VAN DE MICROGOLFkring

Om de nauwkeurigheid van gehaalde diëlektrische gegevens te bevestigen, werd een microgolffilter die op een DPC substraat wordt vervaardigd aangetoond. Dit BPF, die een parallel-gekoppelde lijnstructuur gebruiken, heeft een centrumfrequentie van 10 GHz, een bandbreedte van 15 percenten, 0,1 dB gelijk-rimpelingsreactie en derde-ordetopologie, en in Figuur 5 getoond. BPF werd ontworpen en werd geoptimaliseerd met ADS Impuls gebruikend de gehaalde diëlektrische constante en het diëlektrische verlies. De TRL kaliberbepalingsuitrustingen werden ook vervaardigd op DPC substraten om het frequentiegebied van 4 tot 14 GHz te behandelen.

Met deze testnormen, stellen de Anritsu-de over*halen-aan-microfilmovergangen van de testinrichting en de microfilm aan de input op en de outputhavens van de filter kunnen DE- wordeningebed. Het gemeten toevoegingsverlies en het terugkeerverlies worden getoond in Figuur 6. Gebaseerd op deze experimentele resultaten, wordt een goede voorspelling van de filterreactie bereikt door de gehaalde diëlektrische waarden in de EM-simulator te gebruiken. Het gemeten toevoegingsverlies van BPF bedraagt slechts 0,5 dB 10 GHz. Het toonde duidelijk aan dat het DPC proces, dat met een ceramische substraat en een koperen geleider wordt vervaardigd, uitstekende prestaties met beperkte verliezen bij hoge frequenties verstrekt en de uitstekende capaciteit dat in de verpakking en de microgolf van rf moet worden gebruikt apparaten aanbiedt.

Gemeten en gesimuleerde figuur 6 kenmerken van de 10 GHz DPC parallel-gekoppelde lijnfilter.

Conclusie
Dit artikel stelt een DPC gemetalliseerd substraat met inbegrip van de processtroom, de elektroeigenschappen extractie en een ontwerp van de microgolfkring voor. Ten gevolge van het gebruik van het ceramische substraat en de gemetalliseerde koperen geleider, bereikt het DPC substraat goede elektrokenmerken met hoge frekwentie. Ondertussen, werd een eenvoudige extractiemethode om de diëlektrische constante en het diëlektrische verlies voor het DPC substraat te verkrijgen voorgesteld, en een 10 GHz parallel-gekoppelde lijn BPF met 0,5 dB toevoegingsverlies werd gebouwd voor verdere controle. Dit artikel toont duidelijk aan dat het DPC gemetalliseerde substraat voor rf en het ontwerp van het microgolfpakket, met zijn uitstekende prestaties met beperkte verliezen vrij geschikt is.

Verwijzingen

1. M. Entezarian en R.A.L. Trok, „leid het Plakken van Koper aan Aluminiumnitride,“ MaterialsScience en Techniek, a-212, Juli 1996, blz. 206-212.

2. J. Schulz-Harder, „Voordelen en Nieuwe Ontwikkeling van Directe Voorspelde Kopersubstraten,“ Micro-elektronicabetrouwbaarheid, Volume 43, Nr 3, 2003, blz. 359-365.

3. „DPC-leid Geplateerd Koper filmen dun Technologie,“ Tong Hsing, www.ready-sourcing.com/sourcing-news/electronic/dpc.html.

4. S.P. Ru, „Methode om Leegten in een Ceramisch Substraat Te verwijderen,“ het Octrooi van de V.S., de V.S. 6.800.211 B2, Oktober 2004.

5. M.K. Das, S.M. Voda en D.M. Pozar, „Twee Methodes voor de Meting van Substraat Diëlektrische Constante,“ IEEE-Transacties op Microgolftheorie en Technieken, Volume 35, Nr 7, Juli 1987, blz. 636-642.

6. S.H. Chang, H. Kuan, H.W. Wu, R.Y. Yang en M.H. Weng, „Bepaling van Microgolf Diëlektrische Constante door de Methode van de Twee Microfilmlijn die met EM-Simulatie wordt gecombineerd, „Microgolf en Optische Technologiebrieven, Volume 48, Nr 11, November 2006, blz. 2199-2121.

7. H. Yue, de Prins van K.L. Virga en J.L.-, „Diëlektrische Constante en Verliesraaklijnmeting die een Stripline-Inrichting gebruiken,“ IEEE-Transacties op Componenten, Verpakking en Productie Technologie, Deel B, Volume 21, Nr 4, November 1998, blz. 441-446.

8. P.A. Bernard en J.M. Gautray, „Meting van Diëlektrische Constante die een Resonator van de Microfilmring met behulp van,“ IEEE-Transacties op Microgolftheorie en Technieken, Volume 39, Nr 3, Maart 1991, blz. 592-595.

9. E.L. Holzman, „Wideband Meting van de Diëlektrische Constante van een FR4-Substraat die een parallel-Gekoppelde Microfilmresonator met behulp van,“ IEEE-Transacties op Microgolftheorie en Technieken, Volume 54, Nr 7, Juli 2006, blz. 3127-3130.