Výroba keramických dosiek plošných spojov: Aké materiály sa používajú?

V tomto blogovom príspevku preskúmame hlavné materiály používané pri výrobe keramických dosiek plošných spojov a prediskutujeme ich význam pre dosiahnutie optimálneho výkonu.

Pri výrobe keramických dosiek plošných spojov zohrávajú rôzne materiály zásadnú úlohu pri zabezpečovaní ich funkčnosti a spoľahlivosti. Keramické dosky s plošnými spojmi, tiež známe ako keramické dosky plošných spojov (PCB), sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach vrátane elektroniky, letectva a automobilového priemyslu kvôli ich vynikajúcej tepelnej vodivosti, vysokej prevádzkovej teplote a vynikajúcim elektrickým vlastnostiam.

Keramické dosky plošných spojov sa skladajú hlavne z kombinácie keramických materiálov a kovov, starostlivo vybraných tak, aby spĺňali špecifické požiadavky rôznych aplikácií.

1. Keramický substrát:

Základom keramickej dosky plošných spojov je keramický substrát, ktorý poskytuje základ pre všetky ostatné komponenty. Oxid hlinitý (Al2O3) a nitrid hliníka (AlN) sú najčastejšie používané keramické materiály. Oxid hlinitý má vynikajúcu mechanickú pevnosť, vysokú tepelnú vodivosť a dobrú elektrickú izoláciu, vďaka čomu je vhodný pre širokú škálu aplikácií. Na druhej strane nitrid hliníka ponúka vynikajúcu tepelnú vodivosť a tepelnú rozťažnosť, vďaka čomu je ideálny pre aplikácie, ktoré vyžadujú účinný odvod tepla.

2. Vodivé stopy:

Vodivé stopy sú zodpovedné za prenášanie elektrických signálov medzi rôznymi komponentmi na doske plošných spojov. V keramických obvodových doskách sa na vytvorenie týchto stôp používajú kovové vodiče, ako je zlato, striebro alebo meď. Tieto kovy boli vybrané pre ich vysokú elektrickú vodivosť a kompatibilitu s keramickými substrátmi. Zlato je všeobecne obľúbené pre svoju vynikajúcu odolnosť proti korózii a stabilné elektrické vlastnosti, najmä vo vysokofrekvenčných aplikáciách.

3. Dielektrická vrstva:

Dielektrické vrstvy sú rozhodujúce pre izoláciu vodivých stôp a zabránenie rušeniu signálu a skratom. Najbežnejším dielektrickým materiálom používaným v keramických obvodových doskách je sklo. Sklo má vynikajúce elektrické izolačné vlastnosti a možno ho nanášať ako tenkú vrstvu na keramické podklady. Okrem toho môže byť sklenená vrstva prispôsobená tak, aby mala špecifickú hodnotu dielektrickej konštanty, čo umožňuje presné riadenie elektrických vlastností dosky plošných spojov.

4. Spájkovacia maska ​​a povrchová úprava:

Spájkovacia maska ​​sa aplikuje na vodivé stopy, aby ich chránila pred faktormi prostredia, ako je prach, vlhkosť a oxidácia. Tieto masky sú zvyčajne vyrobené z materiálov na báze epoxidu alebo polyuretánu, ktoré poskytujú izoláciu a ochranu. Použite povrchové úpravy, ako je ponorné cínovanie alebo pozlátenie, aby ste zlepšili spájkovateľnosť dosky a zabránili oxidácii odkrytých stôp medi.

5. Prostredníctvom výplňového materiálu:

Prechody sú malé otvory vyvŕtané cez obvodovú dosku, ktoré umožňujú elektrické spojenie medzi rôznymi vrstvami dosky. V keramických doskách plošných spojov sa na vyplnenie týchto otvorov používajú výplňové materiály a zabezpečujú spoľahlivú elektrickú vodivosť. Bežné výplňové materiály zahŕňajú vodivé pasty alebo plnivá vyrobené zo striebra, medi alebo iných kovových častíc, zmiešané so sklenenými alebo keramickými plnivami. Táto kombinácia poskytuje elektrickú a mechanickú stabilitu a zabezpečuje pevné spojenie medzi rôznymi vrstvami.

V súhrne

Výroba keramických dosiek plošných spojov zahŕňa kombináciu keramických materiálov, kovov a iných špecializovaných látok. Oxid hlinitý a nitrid hliníka sa používajú ako substráty, zatiaľ čo kovy ako zlato, striebro a meď sa používajú na vodivé stopy. Sklo pôsobí ako dielektrický materiál, ktorý poskytuje elektrickú izoláciu, a epoxidová alebo polyuretánová spájkovacia maska ​​chráni vodivé stopy. Spojenie medzi rôznymi vrstvami je vytvorené pomocou výplňového materiálu pozostávajúceho z vodivej pasty a plnív.

Pochopenie materiálov používaných pri výrobe keramických dosiek plošných spojov je pre inžinierov a dizajnérov rozhodujúce pri vývoji efektívnych a spoľahlivých elektronických zariadení. Výber vhodného materiálu závisí od špecifických požiadaviek aplikácie, ako je tepelná vodivosť, elektrické vlastnosti a podmienky prostredia. Využitím jedinečných vlastností každého materiálu keramické dosky plošných spojov pokračujú v revolúcii v rôznych odvetviach vďaka svojmu vynikajúcemu výkonu a odolnosti.