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电路板图设计完成后,接下来的工作便是制作电路板,这是电子小制作中的一项重要工作。制作电路板的过程就是将依据电路原理图设计出的电路板图实物化的过程,可以说制作出一块符合要求的电路板,小制作项目也就成功了一半。

制作电路板的过程包括描绘、腐蚀、钻孔和表面处理等步骤。我们仍以下图所示集成电路调频无线话筒为例,作具体制作方法的介绍。

等离子刻蚀

硅片:硅单质材料的片状结构,厚度比较薄,主要有圆形和方形两种结构,有单晶和多晶之分。单晶是具有固定晶向的结晶体材料,一般用作半导体集成电路的衬底,也用于制作太阳能电池片。多晶是没有统一固定晶向的晶体材料,一般用于太阳能光伏发电,或者用于拉制单晶硅的原材料。单晶硅是一种优良的高纯半导体材料,IC级别的纯度要求达到9N以上(99.9999999%),区熔单晶硅片甚至达到11N(99.999999999%)以上。通常通过直拉法(CZ)和区熔法(FZ)长晶得到,其晶向通过籽晶来决定。单晶硅是目前重要的半导体材料,占据半导体材料市场的90%以上,是信息技术和集成电路的基础材料。

焰熔法晶块料。

晶块料普遍使用维尔纳叶炉焰熔法Verneuil进行生产,经过振动筛将高纯氧化体慢慢从炉顶筛下,当氧化末在通过高温的氢氧火焰后熔化,熔滴在下落过程中冷却并在种晶上固结逐渐生长形成晶体。

晶块料是白色半透明状的,国内现在很多人士尤其是迷恋它,看上去透明无色以为纯度很高,其实纯度也就3个9. 但它的纯度也值得我们去考究。

生产过程中氢气需要通过不锈钢管道进入到炉体,不锈钢管道的铁、镍、铬、钛等金属离子和其他的金属杂质会随着氢气吹到氧化铝熔融的晶体内。氧化铝的熔化温度是2050度,Fe,Ti,Cr,Mg等元素的熔化温度已经在2200度左右,这些技术杂质气化温度要到达4000度以上,这些金属杂质或者金属氧化物2050度根本不会气化,他们全部都留在晶体内部。氢氧焰只能吹走表面少量较轻的杂质,如镁,钙等,但对里层的杂质毫无作用。

大多数蓝宝石基板厂家为了追求稳定性,多采用日本的研磨机台以及原厂的多晶钻石液。但是随着成本压力的升高以及国内耗材水准的提升,目前国内的耗材产品已经可以替代原厂产品,并且显著降低成本。

说到多晶钻石液不妨多说两句,对于多晶钻石液的微粉部分,一般要求颗粒度要集中,形貌要规整,这样可以提供持久的切削力且表面刮伤比较均匀。国内可以生产多晶钻石微粉的厂家有北京国瑞升和四川久远,而国瑞升同时可以自己生产钻石液,因此在品质与成本上具有较大优势。美国的Diamond InnovaTIon近推出了“类多晶钻石” ,实际是对普通单晶钻石的一种改良,虽然比较坚固的结构能提供较高的切削力,但是同时也更容易造成较深的刮伤。

抛光:多晶钻石虽然造成的刮伤明显小于单晶钻石,但是仍然会在蓝宝石表面留下明显的刮伤,因此还会经过一道CMP抛光,去除所有的刮伤,留下的表面。CMP工艺原本是针对矽基板进行平坦化加工的一种工艺,现在对蓝宝石基板同样适用。经过CMP抛光工艺的蓝宝石基板在经过层层检测,达到合格准的产品就可以交给外延厂进行磊晶了。

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