在PCB行业,PVD不是用来替代主流的表面处理(如ENIG、HASL等)的,而是作为它们的增强、补充或用于实现特殊功能的先进工艺。最常用的PVD技术是磁控溅射。一条适用于PCB的PVD生产线通常包括:
多个真空腔室:包括进样室、传输室、预处理(等离子清洗)室、多个溅射室(用于不同金属)。
精密传送系统:确保PCB在腔室间平稳、无污染传输。
多种靶材:根据工艺需求,配备Ti、Cu、Ni、Au、Ag等靶材。
精确的控制系统:控制真空度、气体流量、功率、沉积时间等,以精确控制膜厚和均匀性。
PVD在PCB上的应用主要围绕以下几个高端需求:
射频微波/高速数字电路(RF/Microwave):
需求:极低的信号损耗,稳定的导电性。
方案:在铜线路表面PVD沉积一层高纯度、低粗糙度的金属,如金(Au) 或银(Ag)。这比化学镀金/银的纯度高、晶粒更细,能显著减少“趋肤效应”带来的高频信号损耗。
芯片级封装(CSP)、扇出型封装(Fan-Out)和硅通孔(TSV):
需求:在非导电材料(如硅、玻璃、树脂)上制作高深宽比的微细导电互连结构。
方案:PVD(特别是溅射)用于沉积种子层。先在介电层上溅射一层薄薄的钛/铬(粘附层)和铜(种子层),然后通过电镀加厚铜层,形成导线或填满通孔。这是先进封装中的关键步骤。
电磁屏蔽(EMI Shielding):
需求:在紧凑的电子设备(如手机、可穿戴设备)中,对特定芯片或区域进行高效电磁屏蔽。
方案:在PCB外壳或芯片封装上,通过PVD(通常是溅射)沉积一层铜(Cu)或镍(Ni) 等导电薄膜,形成连续的屏蔽层。这比传统的金属屏蔽罩更轻薄、更集成化。
高可靠性/严苛环境应用:
需求:极高的耐腐蚀性、抗氧化性和长期稳定性。
方案:PVD沉积惰性金属,如金(Au)或钯(Pd),作为最终保护层。PVD膜层致密、无孔,能提供比化学镀更好的屏障保护。
特殊功能化表面:
需求:改善 wire bonding(打线)性能。
方案:PVD金膜纯度高、结合力强,非常适合金线键合。
需求:散热。
方案:PVD沉积高导热材料。