Keraamisten piirilevyjen valmistus: Mitä materiaaleja käytetään?

Tässä blogikirjoituksessa tutkimme keraamisten piirilevyjen valmistuksessa käytettyjä tärkeimpiä materiaaleja ja keskustelemme niiden merkityksestä optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseksi.

Keraamisten piirilevyjen valmistuksessa useilla materiaaleilla on tärkeä rooli niiden toimivuuden ja luotettavuuden varmistamisessa. Keraamisia piirilevyjä, jotka tunnetaan myös keraamisina painettuina piirilevyinä (PCB), käytetään laajalti eri teollisuudenaloilla, kuten elektroniikassa, ilmailu- ja autoteollisuudessa, niiden erinomaisen lämmönjohtavuuden, korkean käyttölämpötilan ja erinomaisten sähköisten ominaisuuksien ansiosta.

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

1. Keraaminen alusta:

Keraamisen piirilevyn perusta on keraaminen alusta, joka toimii perustana kaikille muille komponenteille. Alumiinioksidi (Al2O3) ja alumiininitridi (AlN) ovat yleisimmin käytettyjä keraamisia materiaaleja. Alumiinioksidilla on erinomainen mekaaninen lujuus, korkea lämmönjohtavuus ja hyvä sähköeristys, minkä ansiosta se soveltuu monenlaisiin sovelluksiin. Alumiininitridi puolestaan ​​tarjoaa erinomaisen lämmönjohtavuuden ja lämpölaajenemisominaisuudet, minkä ansiosta se sopii erinomaisesti sovelluksiin, jotka vaativat tehokasta lämmönpoistoa.

2. Johtavat jäljet:

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

3. Dielektrinen kerros:

Dielektriset kerrokset ovat kriittisiä johtavien jälkien eristämiseksi ja signaalihäiriöiden ja oikosulkujen estämiseksi. Yleisin keraamisissa piirilevyissä käytetty dielektrinen materiaali on lasi. Lasilla on erinomaiset sähköneristysominaisuudet ja se voidaan kerrostaa ohuena kerroksena keraamisille alustoille. Lisäksi lasikerrokselle voidaan räätälöidä tietty dielektrisyysvakio, mikä mahdollistaa piirilevyn sähköisten ominaisuuksien tarkan hallinnan.

4. Juotosmaski ja pintakäsittely:

Juotosmaski asetetaan johtavien johtimien päälle suojaamaan niitä ympäristötekijöiltä, ​​kuten pölyltä, kosteudelta ja hapettumiselta. Nämä maskit on tyypillisesti valmistettu epoksi- tai polyuretaanipohjaisista materiaaleista, jotka tarjoavat eristystä ja suojaa. Käytä pintakäsittelyjä, kuten upotustinausta tai kultausta, parantaaksesi levyn juotettavuutta ja estääksesi paljaiden kuparijohtimien hapettumisen.

5. Täytemateriaalin kautta:

Läpiviennit ovat pieniä reikiä, jotka porataan piirilevyn läpi ja jotka mahdollistavat sähköliitännät levyn eri kerrosten välillä. Keraamisissa piirilevyissä käytetään läpivientien täytemateriaaleja näiden reikien täyttämiseen ja luotettavan sähkönjohtavuuden varmistamiseksi. Yleisiä läpivientien täytemateriaaleja ovat johtavat tahnat tai täyteaineet, jotka on valmistettu hopeasta, kuparista tai muista metallihiukkasista, jotka on sekoitettu lasi- tai keraamisiin täyteaineisiin. Tämä yhdistelmä tarjoaa sähköistä ja mekaanista vakautta varmistaen vahvan yhteyden eri kerrosten välille.

Yhteenvetona

Keraamisten piirilevyjen valmistuksessa yhdistetään keraamisia materiaaleja, metalleja ja muita erikoisaineita. Substraatteina käytetään alumiinioksidia ja alumiininitridiä, kun taas johtavina johtimina käytetään metalleja, kuten kultaa, hopeaa ja kuparia. Lasi toimii dielektrisenä materiaalina, joka tarjoaa sähköeristyksen, ja epoksi- tai polyuretaanijuostemaski suojaa johtavia johtimia. Eri kerrosten välinen yhteys muodostetaan johtavasta tahnasta ja täyteaineista koostuvan täytemateriaalin avulla.

Keraamisten piirilevyjen valmistuksessa käytettyjen materiaalien ymmärtäminen on ratkaisevan tärkeää insinööreille ja suunnittelijoille, jotta he voivat kehittää tehokkaita ja luotettavia elektronisia laitteita. Sopivan materiaalin valinta riippuu erityisistä sovellusvaatimuksista, kuten lämmönjohtavuudesta, sähköisistä ominaisuuksista ja ympäristöolosuhteista. Valjastamalla kunkin materiaalin ainutlaatuiset ominaisuudet keraamiset piirilevyt mullistavat edelleen eri teollisuudenaloja erinomaisella suorituskyvyllään ja kestävyydellään.