Keramisk printkort

Almindelige materialer omfatter aluminiumoxid (Al₂O₃, 60%-96% renhed), aluminiumnitrid (AlN) og berylliumoxid (BeO, gradvist erstattet på grund af toksicitet). 96% aluminiumoxid tegner sig for over 60% af anvendelserne.

Al₂O₃ (96%) er cirka 25 W/m⁻K, AlN når 170-230 W/m⁻K, og berylliumoxid (BeO) er omkring 250 W/m⁻K.

Aluminiumoxid (6-7 ppm/°C), aluminiumnitrid (4,5 ppm/°C), meget lavere end FR4's 18-22 ppm/°C.

Ved stuetemperatur er isolationsmodstanden for Al₂O₃-substrater >10¹⁴Ω, og for AlN-substrater er den >10¹³Ω.

Den dielektriske konstant for 96% aluminiumoxid er omkring 9,8 (1 MHz), og den for AlN er omkring 8,5 (1 MHz).

Driftstemperatur: -55 ℃ ~ 300 ℃, kan modstå kortvarige høje temperaturer på over 800 ℃.

Mohs-hårdheden er 6-9, aluminiumoxid (96%) når niveau 7, hvilket har stor vanskelighed med bearbejdningen.

Al₂O₃ (96%) er cirka 3,85 g/cm³, og AlN er omkring 3,26 g/cm³.

Lavt dielektrisk tab (tanδ

Vandabsorptionshastighed

Tykfilmsproces (serigrafi), tyndfilmsproces (sputtering/fordampning), sambrændingsproces (HTCC/LTCC) osv.

HTCC sintringstemperaturen er 1500-1600 ℃, LTCC er 850-900 ℃; LTCC kan integrere passive komponenter med højere omkostninger.

Tyndfilmsprocessen kan opnå en linjebredde/afstand på 10 μm/10 μm, og tykfilmsprocessen er omkring 100 μm/100 μm.

Den mindste huldiameter til laserboring er 50 μm, og til mekanisk boring er den 100 μm.

Direkte binding af kobber (DBC), aktiv metallodning (AMB), tykfilmstryk.

Almindelig kobberlagtykkelse er 0,1-0,3 mm, op til 0,5 mm som maksimum.

Bindingsstyrke >25N/mm, termiske cyklustider overstiger 1000 gange (-40℃~150℃).

Tyndfilmsproces Ra

Laserskæring, terningskæring, mekanisk skæring. Laserskæringsnøjagtighed er ±25 μm.

Udbyttet ved tyndfilmsprocessen er omkring 85%-90%, og udbyttet ved tykfilmsprocessen er omkring 90%-95%.

Undgå spidsvinkeldesign, filetradius ≥0,2 mm; tilføj varmeafledningshuller i områder med koncentreret termisk belastning.

Via flip-chip-bonding, trådbonding, eutektisk svejsning osv. har flip-chip-bonding en termisk modstand så lav som 0,5 ℃/W.

5G-basestationer (signaltab

Reducer termisk modstand. Brug af AlN-substrater i IGBT-moduler kan reducere termisk modstand til 1,5 ℃/W.

Kan bruges i motorstyringsenheder (ECU'er) med fremragende modstandsdygtighed over for høje temperaturer og vibrationer.

Højtydende LED-varmeafledningssubstrater med en termisk modstand, der kan reduceres til under 3 ℃/W.

For 1 oz kobberfolie under en temperaturstigning på 10 ℃ kan en linjebredde på 1 mm bære cirka 2 A.

Stablet gennem sambrændingsprocesser kan LTCC opnå mere end 100 lag højst.

Bøjningsstyrken for Al₂O₃ (96%) er >300 MPa, og for AlN er >350 MPa.

Strålingsbestandighed (kan modstå en dosis på 10⁶Gy), letvægtsvægt (densitet ca. 1/3 af metalsubstrater).

Termisk cyklustest (-40℃~125℃, 1000 gange), fugtig varmetest (85℃/85% RF, 1000 timer).

Revnedannelse i metalliseringslaget (Al₂O₃ DBC-substratbrudcyklusser på ca. 500-800 gange).

En tykkelse på 1 mm kan modstå ≥5 kV, en begyndelsesspænding ved delvis afladning >2 kV.

Tapeafskalningstest (3M 610 tape), ingen afløsning af metallag.

Under normale driftsforhold kan den holde i mere end 10 år, og i miljøer med høj temperatur og høj luftfugtighed forkortes den til 5 år.

Røntgendetektion, ultralydsscanningsmikroskop (C-SAM), med en opløsning på op til 10 μm.

Sinusformet vibration 5-2000Hz, acceleration 5g, varer 2 timer uden revner.

96 timers saltspraytest (5% NaCl-opløsning), ingen korrosion af metalliseringslaget.

Menneskekropsmodel (HBM) >2kV, maskinmodel (MM) >200V.

-40℃~150℃, konverteringstid

Prisen på keramiske substrater er 5-10 gange højere end prisen på FR4, primært på grund af komplekse materialer og processer.

Masseproduktion, procesoptimering (såsom brug af tykfilm i stedet for tyndfilm), valg af billige materialer (såsom 60% aluminiumoxid).

Bedre isoleringsevne (metalsubstrater kræver isoleringslag), og varmeudvidelseskoefficienten er bedre matchet med chips.

Aluminiumoxid (60%)

Materialetype, proceskompleksitet, antal lag, størrelse, ordremængde.

Kan opnås gennem en rigid-flex-proces med en omkostningsstigning på 20%-30%.

Tegner sig for omkring 15%-20% af de samlede omkostninger, og en forbedring af udbyttet kan reducere dem betydeligt.

Når ordremængden overstiger 5.000 stk., falder stykprisen betydeligt.

Lang udviklingscyklus (3-6 måneder), høje formomkostninger (ca. 50.000-100.000 yuan).

AlN-substraters varmeafledningsevne er 3 gange højere end aluminiumbaserede printkort, men prisen er 4 gange højere.

Fastgjort med skruer eller limet med termisk ledende klæbemiddel (termisk modstand

Reflow-lodnings peaktemperatur: 240-260 ℃, varighed

Kan genbearbejdes, men høj temperatur kan forårsage revner i keramikken med en succesrate på omkring 70%.

Rengør med IPA (isopropylalkohol) ultralydsrensning i

Hold en luftfugtighed i driftsmiljøet på 40%-60%, og bær antistatiske armbånd.

Vælg materialer med lignende termiske udvidelseskoefficienter, og fyld hullerne med termisk ledende silikonefedt.

Anbefales ikke, da termisk stress kan forårsage revner i keramikken.

Moment for M3-skruer: 0,8-1,2 Nm for at undgå spændingskoncentration.

Registrer hotspots via infrarød termografi og kontroller forbindelsen gennem modstandstest.

Opbevaring: luftfugtighed

IPC-6012 (Ydeevnespecifikation for stive printplader), MIL-P-55110 (Militærstandard).

UL-certificering (flammehæmmende), RoHS-certificering (uden farlige stoffer), ISO 9001.

Opfylder MIL-STD-810G miljøtest med strenge krav til vibrations- og slagmodstand.

Kræver AEC-Q100 (chips) og AEC-Q200 (passive komponenter) certificeringer.

Overhold EU's REACH-regler, der begrænser brugen af ​​farlige stoffer som bly og cadmium.

UL 94 V-0-klassificering (ingen flammespredning), iltindeks >30%.

Overhold ISO 13485-kvalitetsstyringssystemet for medicinsk udstyr.

Kræv AS9100-certificering i kvalitetsstyringssystemet for luftfart.

Overholder EN 55032-standarderne for elektromagnetisk stråling, ledningsbårne emissioner

Tredjepartscertificeringsorganer: SGS, TÜV, Intertek.

Inspicer bindingsprocessen (f.eks. oxidation af DBC-kobberfolie) og genbehandl overfladen.

Fyld mindre revner med epoxyharpiks; udskift underlaget ved alvorlige revner.

Juster loddetemperaturprofilen og kontroller fluxaktiviteten (RA-kvalitet).

Optimer ledningsføringen, brug materialer med lav dielektricitetskonstant, og tilføj jordingslag.

Inspicer varmeledningsveje og test termisk modstand (mål

Ujævn sintringsproces eller utilstrækkelig termisk spændingsaflastning; optimer fremstillingsprocessen.

Rengør med plasma for at fjerne organiske rester.

Isolationsmodstandstest (1000V DC) for at lokalisere lækagepunkter.

Styrk beskyttende belægninger (f.eks. nikkel-guldbelægning) og undgå ætsende gasser.

Øg substrattykkelsen (≥0,5 mm) og optimer hjørnedesignet.

Udtynding (

Siliciumnitrid (Si₃N₄) med høj varmeledningsevne (100 W/m・K) og styrke.

Keramisk 3D-printning har realiseret komplekse varmeafledningsstrukturer med en præcision på 50 μm.

Optimer termisk fordeling via simuleringsalgoritmer, hvilket forkorter designcyklussen med 30 %.

Anvendes i SiC-strømmoduler med en årlig markedsvækst på over 20 %.

Lavt dielektrisk tab opfylder behovene for højfrekvent kommunikation, og efterspørgslen forventes at vokse med 50 % inden 2025.

Vandbaserede tykfilmspastaer erstatter organiske opløsningsmidler for at reducere VOC-emissioner.

Vanskeligheder med at matche termiske udvidelseskoefficienter, hvilket kræver bufferlagsmaterialer.

EUV-litografi opnår kredsløb på 10 nm-niveau, som i øjeblikket er i laboratoriefasen.

Høj stabilitet ved lave temperaturer kan gøre dem til bærere for kvantechips.

Maksimal temperaturbestandighed: 800 ℃, kræver højtemperaturmetalliseringsmaterialer (f.eks. molybdæn-mangan-metoden).

Modstå 100 MPa tryk og opnå IP68-beskyttelse via indstøbning.

Brug strålingsbestandig keramik (f.eks. siliciumcarbid) til at afskærme neutronstråling.

Styr karakteristisk impedans (50Ω) og reducer dielektrisk tab (tanδ

Anvend mikrokanalvarmeafledningsstrukturer med en varmefluxtæthed på op til 100 W/cm².

Overfladepassivering påkrævet i overensstemmelse med ISO 10993 biologisk testning.

Høj temperaturbestandighed og isolering, hvilket forbedrer systemets effektivitet med 1%-2%.

Opfylder kravene til isolering af højspændings-DC (HVDC), spændingsmodstand ≥10 kV.

Brug stødabsorberende beslag og undgå eksterne excitationsfrekvenser til egenfrekvens.

Integrer med MEMS-chips for at opnå miniaturisering og lavt strømforbrug