Keraamisten piirilevyjen valmistus: Mitä materiaaleja käytetään?

Tässä blogikirjoituksessa tutkimme keraamisten piirilevyjen valmistuksessa käytettyjä päämateriaaleja ja keskustelemme niiden merkityksestä optimaalisen suorituskyvyn saavuttamisessa.

Keraamisten piirilevyjen valmistuksessa useilla materiaaleilla on tärkeä rooli niiden toimivuuden ja luotettavuuden varmistamisessa. Keraamisia piirilevyjä, jotka tunnetaan myös nimellä keraamiset painetut piirilevyt (PCB), käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla, mukaan lukien elektroniikka, ilmailu ja autoteollisuus, johtuen niiden erinomaisesta lämmönjohtavuudesta, korkeasta käyttölämpötilasta ja erinomaisista sähköominaisuuksista.

Keraamiset piirilevyt koostuvat pääasiassa keraamisten materiaalien ja metallien yhdistelmästä, jotka on valittu huolellisesti vastaamaan eri sovellusten erityisvaatimuksia.

1. Keraaminen alusta:

Keraamisen piirilevyn perusta on keraaminen alusta, joka muodostaa perustan kaikille muille komponenteille. Alumiinioksidi (Al2O3) ja alumiininitridi (AlN) ovat yleisimmin käytettyjä keraamisia materiaaleja. Alumiinioksidilla on erinomainen mekaaninen lujuus, korkea lämmönjohtavuus ja hyvä sähköeristys, joten se soveltuu monenlaisiin sovelluksiin. Alumiininitridi puolestaan ​​tarjoaa erinomaiset lämmönjohtavuus- ja lämpölaajenemisominaisuudet, joten se soveltuu erinomaisesti sovelluksiin, jotka vaativat tehokasta lämmönpoistoa.

2. Johtavat jäljet:

Johtavat jäljet ​​vastaavat sähköisten signaalien kuljettamisesta piirilevyn eri komponenttien välillä. Keraamisissa piirilevyissä metallijohtimia, kuten kultaa, hopeaa tai kuparia, käytetään näiden jälkien luomiseen. Nämä metallit valittiin niiden korkean sähkönjohtavuuden ja yhteensopivuuden vuoksi keraamisten alustojen kanssa. Kultaa suositaan yleensä sen erinomaisen korroosionkestävyyden ja vakaiden sähköisten ominaisuuksien vuoksi, erityisesti suurtaajuussovelluksissa.

3. Dielektrinen kerros:

Dielektriset kerrokset ovat kriittisiä johtavien jälkien eristämisessä ja signaalihäiriöiden ja oikosulkujen estämisessä. Yleisin keraamisissa piirilevyissä käytetty dielektrinen materiaali on lasi. Lasilla on erinomaiset sähköä eristävät ominaisuudet ja se voidaan levittää ohuena kerroksena keraamisille alustoille. Lisäksi lasikerros voidaan räätälöidä siten, että sillä on tietty dielektrisyysvakioarvo, mikä mahdollistaa piirilevyn sähköisten ominaisuuksien tarkan ohjauksen.

4. Juotosmaski ja pintakäsittely:

Juotosmaski asetetaan johtavien jälkien päälle suojaamaan niitä ympäristötekijöiltä, ​​kuten pölyltä, kosteudelta ja hapettumiselta. Nämä naamarit on yleensä valmistettu epoksi- tai polyuretaanipohjaisista materiaaleista, jotka tarjoavat eristystä ja suojaa. Käytä pintakäsittelyjä, kuten upotustinaa tai kultapinnoitusta, parantaaksesi levyn juotettavuutta ja estääksesi paljastuneiden kuparijäämien hapettumisen.

5. Täytemateriaalin kautta:

Viat ovat pieniä reikiä, jotka on porattu piirilevyn läpi ja jotka mahdollistavat sähköliitännät levyn eri kerrosten välillä. Keraamisissa piirilevyissä käytetään läpivientimateriaaleja näiden reikien täyttämiseen ja luotettavan sähkönjohtavuuden varmistamiseksi. Yleisiä läpitäytemateriaaleja ovat johtavat tahnat tai täyteaineet, jotka on valmistettu hopeasta, kuparista tai muista metallihiukkasista, sekoitettuna lasin tai keraamisten täyteaineiden kanssa. Tämä yhdistelmä tarjoaa sähköisen ja mekaanisen vakauden varmistaen vahvan yhteyden eri kerrosten välillä.

Yhteenvetona

Keraamisten piirilevyjen valmistuksessa yhdistetään keraamisia materiaaleja, metalleja ja muita erikoisaineita. Substraatteina käytetään alumiinioksidia ja alumiininitridia, kun taas metallia, kuten kultaa, hopeaa ja kuparia, käytetään johtaviin jälkiin. Lasi toimii dielektrisenä materiaalina, joka eristää sähköä, ja epoksi- tai polyuretaani juotosmaski suojaa johtavia jälkiä. Eri kerrosten välinen yhteys muodostetaan täytemateriaalilla, joka koostuu johtavasta tahnasta ja täyteaineista.

Keraamisten piirilevyjen valmistuksessa käytettyjen materiaalien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää insinööreille ja suunnittelijoille tehokkaiden ja luotettavien elektronisten laitteiden kehittämiseksi. Sopivan materiaalin valinta riippuu erityisistä käyttökohteista, kuten lämmönjohtavuudesta, sähköisistä ominaisuuksista ja ympäristöolosuhteista. Kunkin materiaalin ainutlaatuisia ominaisuuksia hyödyntäen keraamiset piirilevyt jatkavat eri teollisuudenalojen mullistamista erinomaisella suorituskyvyllään ja kestävyytensä ansiosta.