PCB de substrato cerâmico
À medida que a tecnologia de embalagens eletrônicas se desenvolve gradualmente em direção à miniaturização, alta densidade, multifuncional, e direção de alta confiabilidade, a densidade de potência do sistema eletrônico aumenta, e o problema de dissipação de calor torna-se cada vez mais sério. Para dispositivos eletrônicos, o dispositivo geralmente é reduzido em 30% a 50% a cada 10 ° C aumentou em 10 °C. Portanto, o uso de materiais e processos de embalagem apropriados e a melhoria da capacidade de dissipação de calor dos dispositivos tornaram-se um gargalo técnico para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos.
Entre eles, a seleção de materiais de substrato é um elo fundamental, o que afeta diretamente o custo, desempenho e confiabilidade do dispositivo. Os materiais de substrato comumente usados incluem principalmente quatro categorias: substratos plásticos, substratos metálicos, substratos cerâmicos e substratos compósitos. Atualmente, embora os substratos cerâmicos não sejam dominantes, devido à sua boa condutividade térmica, resistência ao calor, isolamento, baixos coeficientes e custos de expansão térmica, a aplicação de embalagens eletrônicas, especialmente dispositivos eletrônicos de potência, está se tornando cada vez mais extenso.
O que é PCB de substrato cerâmico
Substrato cerâmico refere-se a uma placa artesanal especial que é mantida diretamente em folha de cobre diretamente em alumina (Al2O3) ou nitreto de alumínio (Aln) substrato cerâmico ou outros substratos cerâmicos em alta temperatura. Os substratos compostos ultrafinos fabricados apresentam excelente desempenho de isolamento elétrico, características de alta condutividade térmica, excelente soldagem suave e alta resistência de fixação, e pode ser esculpido em vários gráficos, como placas PCB. habilidade. Portanto, placa PCB de cerâmica tornou-se o material básico da tecnologia de estrutura de circuito eletrônico de alta potência e tecnologia de interconexão.
Substrato cerâmico de alumina
Substrato Cerâmico de Nitreto de Silício
Substrato revestido de cobre cerâmico
Substrato cerâmico DPC
Vantagens do PCB cerâmico
Ao contrário do FR-4 tradicional, materiais cerâmicos têm bom desempenho de alta frequência e desempenho elétrico, têm alta condutividade térmica, estabilidade química, excelente estabilidade térmica, e outras propriedades que os substratos orgânicos não possuem. É um novo material de embalagem ideal para a geração de circuitos integrados e módulos eletrônicos de potência em grande escala..
Principais vantagens:
→Maior condutividade térmica.
→Mais coeficiente de expansão térmica correspondente.
→ Placa de circuito cerâmico de alumina com filme metálico de resistência mais forte e inferior.
→A soldabilidade do substrato é boa, e a temperatura de uso é alta.
→Bom isolamento.
→ Baixa perda de alta frequência.
→Montagem de alta densidade possível.
→Não contém ingredientes orgânicos, é resistente aos raios cósmicos, tem alta confiabilidade na indústria aeroespacial,e tem uma longa vida útil.
→A camada de cobre não contém camada de óxido e pode ser usada por muito tempo em atmosfera redutora.
O principal material do substrato cerâmico
Alumina (Al2O3)
A alumina é o material de substrato mais comumente usado em substratos cerâmicos, porque em comparação com a maioria das outras cerâmicas de óxido, possui alta resistência e estabilidade química em termos de resistência mecânica, ciência térmica e propriedades elétricas. tecnologia. Fabricação e diferentes formatos. A porcentagem de alumina (Al2O3) pode ser dividido em: 75 porcelana, 96 porcelana, e 99.5 porcelana. O conteúdo de alumina é diferente, e suas propriedades elétricas dificilmente são afetadas, mas suas propriedades mecânicas e orientação térmica são muito diferentes. Existem muitos vidros com substratos de baixa pureza, e a rugosidade da superfície é grande. Quanto maior a pureza do substrato, o mais suave, o denso, e quanto menor a perda dielétrica, mas quanto maior o preço.
Oxidação (beo)
Tem uma condutividade térmica mais alta que o alumínio metálico, que requer aplicações de alta orientação térmica. Depois que a temperatura exceder 300 °C, a temperatura cai rapidamente, mas sua toxicidade limita seu próprio desenvolvimento.
Nitreto de alumínio (aln)
Cerâmicas de nitreto de alumínio são cerâmicas com pó de nitreto de alumínio como principal fase cristalina. Comparado com substratos cerâmicos de alumina, tem maior resistência de isolamento, maior resistência de isolamento e menor constante dielétrica. Sua condutividade térmica é 7-10 vezes maior que AL2O3, e seu coeficiente de expansão térmica (CTE) é semelhante ao wafer de silício, o que é essencial para chips semicondutores de alta potência. No processo de produção, A taxa de orientação térmica do ALN é muito afetada pelo conteúdo de impurezas remanescentes de oxigênio, e a redução do teor de oxigênio pode aumentar significativamente a orientação térmica. Atualmente, o coeficiente de aquecimento do nível de produção do processo excede 170W/(m · k) não é mais um problema.
Placas de circuito cerâmico
Placa de aquecimento PCB de cerâmica
PCB de cerâmica
Placa de aquecimento de cerâmica
PWB cerâmico do diodo emissor de luz
PCB de cerâmica
Quatro processos de material cerâmico PCB
Os métodos tradicionais de fabricação de substrato cerâmico podem ser divididos em quatro tipos: HTCC, LTCC, DBC, e DPC.
O HTCC (co-queimado em alta temperatura) o método de preparação requer uma temperatura acima de 1300°C, mas devido à escolha do eletrodo, o custo de preparação é bastante caro.
O LTCC (co-queima em baixa temperatura) requer um processo de calcinação de cerca de 850°C, mas a precisão do circuito é ruim, e a condutividade térmica é baixa.
O DBC requer a formação de uma liga entre a folha de cobre e a cerâmica, e a temperatura de calcinação precisa ser rigorosamente controlada dentro da faixa de temperatura de 1065-1085°C. Porque o DBC exige a espessura da folha de cobre, geralmente, não pode ser inferior a 150-300 microns. Portanto, a relação entre largura e profundidade do fio dessas placas de circuito cerâmico é limitada.
Os métodos de preparação do DPC incluem revestimento a vácuo, revestimento molhado, exposição e desenvolvimento, gravura, e outros links de processo, então o preço de seus produtos é relativamente alto. Além disso, em termos de processamento de forma, DPC 1800 placas de fibra cerâmica precisam ser cortadas a laser. As máquinas tradicionais de perfuração, fresagem e puncionamento não conseguem processá-los com precisão, então a força de ligação e a largura da linha são mais precisas.
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