Керамічная друкаваная плата

Распаўсюджаныя матэрыялы ўключаюць аксід алюмінію (Al₂O₃, чысціня 60%-96%), нітрыд алюмінію (AlN) і аксід берылію (BeO, паступова замяняецца з-за таксічнасці). 96% аксіду алюмінію прыпадае на больш чым 60% ужыванняў.

Al₂O₃ (96%) мае прыблізна 25 Вт/м·К, AlN дасягае 170-230 Вт/м·К, а аксід берылію (BeO) — каля 250 Вт/м·К.

Аксід алюмінію (6-7 ppm/°C), нітрыд алюмінію (4,5 ppm/°C), значна ніжэй, чым у FR4 (18-22 ppm/°C).

Пры пакаёвай тэмпературы супраціўленне ізаляцыі падкладак Al₂O₃ складае >10¹⁴Ω, а падкладак AlN — >10¹³Ω.

Дыэлектрычная пранікальнасць 96% аксіду алюмінію складае каля 9,8 (1 МГц), а AlN — каля 8,5 (1 МГц).

Працоўная тэмпература: -55℃~300℃, можа вытрымліваць кароткачасовыя высокія тэмпературы, якія перавышаюць 800℃.

Цвёрдасць па Моосу складае 6-9, аксід алюмінію (96%) дасягае ўзроўню 7, з высокай складанасцю апрацоўкі.

Al₂O₃ (96%) мае прыблізна 3,85 г/см³, а AlN — каля 3,26 г/см³.

Нізкія дыэлектрычныя страты (tanδ

Каэфіцыент водапаглынання

Тоўстаплёнкавы працэс (шаўкаграфія), тонкаплёнкавы працэс (распыленне/выпарэнне), працэс сумеснага абпалу (HTCC/LTCC) і г.д.

Тэмпература спякання HTCC складае 1500-1600℃, LTCC — 850-900℃; LTCC можа інтэграваць пасіўныя кампаненты з больш высокім коштам.

Пры тонкаплёнкавым працэсе шырыня/адстань паміж лініямі можа складаць 10 мкм/10 мкм, а пры тоўстаплёнкавым — каля 100 мкм/100 мкм.

Мінімальны дыяметр адтуліны для лазернага свідравання складае 50 мкм, а для механічнага свідравання — 100 мкм.

Прамое злучэнне медзі (DBC), прыпой актыўным металам (AMB), друк тоўстымі плёнкамі.

Звычайная таўшчыня меднага пласта складае 0,1-0,3 мм, максімум да 0,5 мм.

Трываласць счаплення >25 Н/мм, час тэрмічных цыклаў перавышае 1000 разоў (-40℃~150℃).

Тонкаплёнкавы працэс Ra

Лазерная рэзка, нарэзка кубікамі, механічная рэзка. Дакладнасць лазернай рэзкі ±25 мкм.

Выхад пры тонкаплёнкавым працэсе складае каля 85%-90%, а пры тоўстаплёнкавым — каля 90%-95%.

Пазбягайце канструкцый з вострых вуглоў, радыус закруглення ≥0,2 мм; дадавайце адтуліны для адводу цяпла ў зоны канцэнтраванага цеплавога напружання.

Дзякуючы злучэнню перавернутай чып-пластыкай, злучэнню дротам, эўтэктычнай зварцы і г.д., злучэнне перавернутай чып-пластыкай мае цеплавое супраціўленне да 0,5 ℃/Вт.

Базавыя станцыі 5G (страты сігналу

Зніжэнне цеплавога супраціўлення. Выкарыстанне падложак AlN у модулях IGBT можа знізіць цеплавое супраціўленне да 1,5 ℃/Вт.

Можа выкарыстоўвацца ў блоках кіравання рухавіком (ЭБУ), валодае выдатнай устойлівасцю да высокіх тэмператур і вібрацый.

Падкладкі для рассейвання цяпла для магутных святлодыёдаў з цеплавым супраціўленнем, якое можна знізіць да ніжэй за 3℃/Вт.

Для меднай фальгі таўшчынёй 1 унцыя пры павышэнні тэмпературы на 10℃ лінія шырынёй 1 мм можа прапускаць прыблізна 2 А.

Дзякуючы сумеснаму абпалу, LTCC можа дасягнуць максімум больш за 100 слаёў.

Трываласць на выгіб Al₂O₃ (96%) >300 МПа, а AlN >350 МПа.

Устойлівасць да радыяцыі (вытрымлівае дозу 10⁶Гр), лёгкая вага (шчыльнасць каля 1/3 ад шчыльнасці металічных падкладак).

Тэрмацыклічныя выпрабаванні (-40℃~125℃, 1000 разоў), выпрабаванні на вільготнае спякоту (85℃/85% адноснай вільготнасці, 1000 гадзін).

Расколіны ў металізацыйным слоі (цыклы разбурэння падложкі Al₂O₃ DBC каля 500-800 разоў).

Таўшчыня 1 мм можа вытрымліваць ≥5 кВ, напружанне пачатку частковага разраду >2 кВ.

Выпрабаванне на адклейванне стужкі (стужка 3M 610), адклейванне металічнага пласта не адбылося.

Пры нармальных умовах працы ён можа дасягаць больш за 10 гадоў, а ў умовах высокай тэмпературы і вільготнасці — скарачаецца да 5 гадоў.

Рэнтгенаўскі дэтэктар, ультрагукавы сканіруючы мікраскоп (C-SAM), з раздзяляльнай здольнасцю да 10 мкм.

Сінусоідная вібрацыя 5-2000 Гц, паскарэнне 5g, працягласць 2 гадзіны без расколін.

96-гадзіннае выпрабаванне ў саляным тумане (5% раствор NaCl), карозіі металізаванага пласта не адбылося.

Мадэль чалавечага цела (HBM) >2 кВ, мадэль машыны (MM) >200 В.

-40℃~150℃, час пераўтварэння

Кошт керамічных падкладак у 5-10 разоў вышэйшы, чым у FR4, галоўным чынам з-за складаных матэрыялаў і працэсаў.

Масавая вытворчасць, аптымізацыя працэсаў (напрыклад, выкарыстанне тоўстай плёнкі замест тонкай), выбар недарагіх матэрыялаў (напрыклад, 60% аксіду алюмінію).

Лепшыя ізаляцыйныя характарыстыкі (металічным падкладкам патрэбныя ізаляцыйныя пласты), а каэфіцыент цеплавога пашырэння больш адпавядае чыпам.

Аксід алюмінію (60%)

Тып матэрыялу, складанасць працэсу, колькасць слаёў, памер, аб'ём замовы.

Можа быць дасягнута з дапамогай працэсу жорстка-гнуткага вырабу, з павелічэннем выдаткаў на 20%-30%.

Складае каля 15%-20% ад агульнага кошту, і паляпшэнне ўраджайнасці можа значна яго знізіць.

Калі аб'ём замовы перавышае 5000 штук, кошт адзінкі значна зніжаецца.

Працяглы цыкл распрацоўкі (3-6 месяцаў), высокі кошт формы (каля 50 000-100 000 юаняў).

Паказчыкі цеплааддачы ў AlN-падкладак у 3 разы вышэйшыя, чым у алюмініевых друкаваных плат, але іх кошт у 4 разы вышэйшы.

Мацуецца шрубамі або злучаецца цеплаправодным клеем (тэрмаўстойлівасць

Пікавая тэмпература паяння пайкай: 240-260℃, працягласць

Можна перапрацоўваць, але высокая тэмпература можа выклікаць расколіны ў кераміцы з верагоднасцю поспеху каля 70%.

Ачысціце ультрагукавым спосабам з дапамогай ізапрапілавага спірту (IPA) на працягу

Падтрымлівайце вільготнасць паветра падчас працы на ўзроўні 40–60 % і апранайце антыстатычныя бранзалеты.

Выберыце матэрыялы з падобнымі каэфіцыентамі цеплавога пашырэння і запоўніце зазоры цеплаправоднай сіліконавай змазкай.

Не рэкамендуецца, бо тэрмічнае ўздзеянне можа прывесці да расколін керамікі.

Крутоўны момант для шруб M3: 0,8-1,2 Н·м, каб пазбегнуць канцэнтрацыі напружання.

Выяўляйце гарачыя кропкі з дапамогай інфрачырвонага цеплавізіяра і правярайце падключэнне з дапамогай тэставання супраціву.

Захоўванне: вільготнасць

IPC-6012 (Тэхнічныя характарыстыкі для цвёрдых друкаваных плат), MIL-P-55110 (Ваенны стандарт).

Сертыфікацыя UL (вогнеўстойлівы), сертыфікацыя RoHS (адсутнасць небяспечных рэчываў), ISO 9001.

Адпавядае стандарту MIL-STD-810G для выпрабаванняў на навакольнае асяроддзе, у тым ліку строгім патрабаванням да вібрацыі і ўдаратрываласці.

Патрабуюцца сертыфікацыі AEC-Q100 (чыпы) і AEC-Q200 (пасіўныя кампаненты).

Выконвайце патрабаванні ЕС REACH, якія абмяжоўваюць выкарыстанне небяспечных рэчываў, такіх як свінец і кадмій.

Адпавядае стандарту UL 94 V-0 (адсутнасць распаўсюджвання полымя), кіслародны індэкс >30%.

Выконвайце патрабаванні сістэмы менеджменту якасці медыцынскіх вырабаў ISO 13485.

Патрабуецца сертыфікацыя сістэмы менеджменту якасці ў аэракасмічнай галіне па AS9100.

Адпавядае стандартам электрамагнітнага выпраменьвання EN 55032, кандуктыўнае выпраменьванне

Сертыфікацыйныя органы трэціх бакоў: SGS, TÜV, Intertek.

Праверце працэс злучэння (напрыклад, акісленне меднай фальгі DBC) і апрацуйце паверхню.

Невялікія расколіны запоўніце эпаксіднай смалой; пры сур'ёзных расколінах заменіце падкладку.

Адрэгулюйце тэмпературны профіль паяння і кантралюйце актыўнасць флюсу (клас RA).

Аптымізуйце праводку, выкарыстоўвайце матэрыялы з нізкай дыэлектрычнай пастаяннай і дадайце зазямляльныя пласты.

Праверце шляхі цеплаправоднасці і праверце цеплавое супраціўленне (мэта

Нераўнамерны працэс спякання або недастатковае зняцце цеплавога напружання; аптымізаваць вытворчы працэс.

Ачысціце плазмай, каб выдаліць арганічныя рэшткі.

Выпрабаванне супраціву ізаляцыі (1000 В пастаяннага току) для выяўлення месцаў уцечкі.

Умацоўвайце ахоўныя пакрыцці (напрыклад, нікель-залатое пакрыццё) і пазбягайце агрэсіўных газаў.

Павялічце таўшчыню падкладкі (≥0,5 мм) і аптымізуйце канструкцыю кутоў.

Памяншэнне таўшчыні (

Нітрыд крэмнію (Si₃N₄) з высокай цеплаправоднасцю (100 Вт/м·К) і трываласцю.

Керамічны 3D-друк дазволіў стварыць складаныя структуры для рассейвання цяпла з дакладнасцю 50 мкм.

Аптымізуйце размеркаванне цяпла з дапамогай алгарытмаў мадэлявання, скарачаючы цыкл праектавання на 30%.

Выкарыстоўваецца ў сілавых модулях з карбіду крэмнію (SiC) з гадавым тэмпам росту рынку больш за 20%.

Нізкія дыэлектрычныя страты адпавядаюць патрэбам высокачастотнай сувязі, і чакаецца, што попыт вырасце на 50% да 2025 года.

Тоўстыя плёнкавыя пасты на воднай аснове замяняюць арганічныя растваральнікі для зніжэння выкідаў лятучых арганічных злучэнняў.

Цяжкасці ў супастаўленні каэфіцыентаў цеплавога пашырэння, што патрабуе матэрыялаў буфернага пласта.

Літаграфія EUV дазваляе ствараць схемы ўзроўню 10 нм, якія ў цяперашні час знаходзяцца на стадыі лабараторных даследаванняў.

Высокая стабільнасць пры нізкіх тэмпературах можа зрабіць іх носьбітамі для квантавых чыпаў.

Максімальная тэмпературная ўстойлівасць: 800℃, што патрабуе металізацыі пры высокай тэмпературы (напрыклад, малібдэн-марганцавы метад).

Вытрымліваюць ціск 100 МПа і маюць ступень абароны IP68 дзякуючы герметызацыі.

Выкарыстоўвайце радыяцыйна-ўстойлівую кераміку (напрыклад, карбід крэмнію) для абароны нейтроннага выпраменьвання.

Кантралюйце характарыстычны імпеданс (50 Ом) і памяншайце дыэлектрычныя страты (tanδ

Выкарыстоўваць мікраканальныя структуры цеплааддачы з шчыльнасцю цеплавога патоку да 100 Вт/см².

Патрабуецца пасівацыя паверхні ў адпаведнасці з біялагічнымі выпрабаваннямі ISO 10993.

Высокая тэрмаўстойлівасць і ізаляцыя, што паляпшае эфектыўнасць сістэмы на 1%-2%.

Адпавядае патрабаванням да ізаляцыі высокага напружання пастаяннага току (HVDC), вытрымлівае напружанне ≥10 кВ.

Выкарыстоўвайце амартызуючыя кранштэйны і пазбягайце знешніх частот узбуджэння для ўласнай частаты.

Інтэграцыя з мікрасхемамі MEMS для дасягнення мініяцюрызацыі і нізкага энергаспажывання