Особенности электронно-лучевой микроразмерной обработки подложек

Особенности электронно-лучевой микроразмерной обработки подложек из различных типов керамики 

Я. Чжо, В. Масловский, К. Моисеев, И. Воробьев, М. Назаренко

Журнал. Электроника: Наука, Технология, Бизнес, №3, 2023

https://www.electronics.ru/journal/article/9833

Введение

Выдающиеся механические и физические свойства, такие как высокая термостойкость, твердость и химическая стабильность способствовали применению керамики во многих областях. В электротехнической и радиоэлектронной промышленности керамические материла часто используются в качестве подложек для электронных устройств или модулей, в том числе для ВЧ и СВЧ применений.

Вместе с тем высокая хрупкость и твердость керамики затрудняют ее обработку с использованием традиционных методов, а повреждение поверхности во время обработки влияет на качество получаемых изделий. В ряде случаев, в связи с постоянным ужесточением требований к электронным устройствам и их миниатюризацией, такие повреждения становятся критичными для функционирования конечных изделий.

Альтернативой подножкам из спеченной керамики является использование низкотемпературной совместно-обжигаемой керамики (LTCC - Low Temperature Co-fired Ceramics) благодаря малым диэлектрическим потерям на высоких частотах работы, что наиболее востребовано для ВЧ и СВЧ применений. Устройства, изготовленные с использованием LTCC, обладают высокой надежностью и относительной простотой сборки и монтажа компонентов. Отличительной особенностью LTCC является то, что обработка происходит перед спеканием. Сырая керамика мягче и легче обрабатывается, но, как и в случае с подножками из спеченной керамики, традиционные методы обработки LTCC также сталкиваются с различными проблемами. При получении отверстий в LTCC традиционными методами их диаметр составляет до 50 мкм, однако для дальнейшей миниатюризации электронных устройств, размеры должны уменьшаться.

В настоящее время для получения отверстий в керамике применяют механическую или лазерную обработку. При механической обработке керамики происходит усиленный износ и образование сколов на кромках инструмента. При лазерной обработке набирается конусность отверстий и изменение состава материала в зоне возле отверстия, что значительно влияет на качество обработки.

Перспективным методом является электронно-лучевая обработка (ЭЛО) благодаря своим характеристикам - высокой плотности энергии, высокому КПД, высокой стабильности и др. В данной статье проводится исследование качества электронно-лучевой обработки подложек из LTCC и спеченной керамики ВК94-ДН на примере получения (сверления) отверстий в зависимости от параметров электронного луча. 

... 

Заключение 

Таким образом , при обработке предварительно нагретой спеченной керамики ВК94-ДН импульсным электронным пучком получено отверстие правильной формы. Параметры импульсного электронного луча (количество импульсов, ток обработки, состояние фокуса, длительность импульса и паузы) влияют на качество обработки керамики. Для получения отверстий меньшего диаметра при обработке следует использовать сфокусированный луч с меньшим током обработки. 

Используя защитную стальную пластину возможно получить отверстия в сырой LTCC фокусированным электронным пучком с развёрткой по прямой линии. Отверстия получаются круглой формы, их диаметр такой же, как у отверстий в стальной пластине. Определено, что частота развёртки, длина развёртки и скорость движения существенно влияют на качество электронно-лучевой обработки. Для минимизации зоны воздействия газообразных связующих веществ LTCC и зоны термического влияния рекомендуется повышать частоту развёртки электронного пучка для более равномерного нагрева. За счет изменения величины подводимой энергии основное влияние на качество обработки оказывают длина и скорость развёртки электронного пучка. 

Если Вы хотите ознакомиться с полной версией статьи - напишите нам! Мы с радостью поделимся полным текстом!