सिरेमिक पीसीबी

सामान्य सामग्रियों में एल्युमीनियम ऑक्साइड (Al₂O₃, 60%-96% शुद्धता), एल्युमीनियम नाइट्राइड (AlN) और बेरिलियम ऑक्साइड (BeO, विषाक्तता के कारण धीरे-धीरे प्रतिस्थापित किया जा रहा है) शामिल हैं। 96% एल्युमीनियम ऑक्साइड का उपयोग 60% से अधिक अनुप्रयोगों में होता है।

Al₂O₃ (96%) लगभग 25W/m・K है, AlN 170-230W/m・K तक पहुँचता है, और बेरिलियम ऑक्साइड (BeO) लगभग 250W/m・K है।

एल्यूमीनियम ऑक्साइड (6-7 पीपीएम/°C), एल्यूमीनियम नाइट्राइड (4.5 पीपीएम/°C), जो FR4 के 18-22 पीपीएम/°C से काफी कम है।

कमरे के तापमान पर, Al₂O₃ सब्सट्रेट का इन्सुलेशन प्रतिरोध >10¹⁴Ω होता है, और AlN सब्सट्रेट का इन्सुलेशन प्रतिरोध >10¹³Ω होता है।

96% एल्युमिनियम ऑक्साइड का परावैद्युत स्थिरांक लगभग 9.8 (1 मेगाहर्ट्ज) है, और AlN का लगभग 8.5 (1 मेगाहर्ट्ज) है।

परिचालन तापमान: -55℃~300℃, यह 800℃ से अधिक के अल्पकालिक उच्च तापमान को सहन कर सकता है।

मोह्स कठोरता 6-9 है, एल्यूमीनियम ऑक्साइड (96%) स्तर 7 तक पहुंचता है, जिससे प्रसंस्करण में काफी कठिनाई होती है।

Al₂O₃ (96%) लगभग 3.85 ग्राम/सेमी³ है, और AlN लगभग 3.26 ग्राम/सेमी³ है।

कम परावैद्युत हानि (tanδ＜0.002), कम सिग्नल संचरण विलंब।

जल अवशोषण दर

थिक-फिल्म प्रक्रिया (स्क्रीन प्रिंटिंग), थिन-फिल्म प्रक्रिया (स्पटरिंग/वाष्पीकरण), को-फायरिंग प्रक्रिया (HTCC/LTCC), आदि।

एचटीसीसी का सिंटरिंग तापमान 1500-1600℃ है, जबकि एलटीसीसी का 850-900℃ है; एलटीसीसी में उच्च लागत वाले निष्क्रिय घटकों को एकीकृत किया जा सकता है।

थिन-फिल्म प्रक्रिया में 10μm/10μm की लाइन चौड़ाई/स्पेसिंग प्राप्त की जा सकती है, और थिक-फिल्म प्रक्रिया में यह लगभग 100μm/100μm होती है।

लेजर ड्रिलिंग के लिए न्यूनतम छेद का व्यास 50μm है, और यांत्रिक ड्रिलिंग के लिए 100μm है।

डायरेक्ट बॉन्डिंग कॉपर (डीबीसी), एक्टिव मेटल ब्रेज़िंग (एएमबी), थिक-फिल्म प्रिंटिंग।

तांबे की परत की सामान्य मोटाई 0.1-0.3 मिमी होती है, अधिकतम 0.5 मिमी तक।

बॉन्डिंग की मजबूती >25N/mm, थर्मल चक्र का समय 1000 से अधिक बार (-40℃~150℃)।

थिन-फिल्म प्रक्रिया में Ra

लेजर कटिंग, डाइसिंग, मैकेनिकल कटिंग। लेजर कटिंग की सटीकता ±25μm है।

थिन-फिल्म प्रक्रिया की उपज लगभग 85%-90% है, और थिक-फिल्म प्रक्रिया की उपज लगभग 90%-95% है।

तीव्र कोण डिजाइन से बचें, फ़िलेट त्रिज्या ≥0.2 मिमी; सघन तापीय तनाव वाले क्षेत्रों में ऊष्मा अपव्यय छिद्र जोड़ें।

फ्लिप चिप बॉन्डिंग, वायर बॉन्डिंग, यूटेक्टिक वेल्डिंग आदि के माध्यम से। फ्लिप चिप बॉन्डिंग का थर्मल प्रतिरोध 0.5℃/W जितना कम होता है।

5जी बेस स्टेशन (सिग्नल हानि

ऊष्मीय प्रतिरोध को कम करें। आईजीबीटी मॉड्यूल में AlN सबस्ट्रेट्स का उपयोग करने से ऊष्मीय प्रतिरोध को 1.5℃/W तक कम किया जा सकता है।

इसका उपयोग इंजन कंट्रोल यूनिट (ईसीयू) में किया जा सकता है, जिसमें उत्कृष्ट उच्च तापमान प्रतिरोध और कंपन प्रतिरोध क्षमता होती है।

उच्च शक्ति वाले एलईडी के लिए ऊष्मा अपव्यय सब्सट्रेट, जिनकी तापीय प्रतिरोधकता को 3℃/W से नीचे तक कम किया जा सकता है।

10℃ तापमान वृद्धि के तहत 1 औंस तांबे की पन्नी के लिए, 1 मिमी लाइन की चौड़ाई लगभग 2A करंट ले जा सकती है।

को-फायरिंग प्रक्रियाओं के माध्यम से स्टैक किए जाने पर, एलटीसीसी अधिकतम 100 से अधिक परतें प्राप्त कर सकता है।

Al₂O₃ (96%) की फ्लेक्सुरल सामर्थ्य >300MPa है, और AlN की फ्लेक्सुरल सामर्थ्य >350MPa है।

विकिरण प्रतिरोधक (10⁶Gy खुराक सहन कर सकता है), हल्का (घनत्व धातु सब्सट्रेट के घनत्व का लगभग 1/3)।

तापीय चक्र परीक्षण (-40℃~125℃, 1000 बार), नम ताप परीक्षण (85℃/85% सापेक्ष आर्द्रता, 1000 घंटे)।

धातुकरण परत में दरार पड़ना (Al₂O₃ DBC सब्सट्रेट की विफलता चक्र अवधि लगभग 500-800 बार)।

1 मिमी मोटाई ≥5kV का सामना कर सकती है, आंशिक डिस्चार्ज आरंभ वोल्टेज >2kV है।

टेप छीलने का परीक्षण (3M 610 टेप), धातु की परत अलग नहीं हुई।

सामान्य कार्य परिस्थितियों में, इसकी आयु 10 वर्ष से अधिक हो सकती है, जबकि उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में यह घटकर 5 वर्ष रह जाती है।

एक्स-रे डिटेक्शन, अल्ट्रासोनिक स्कैनिंग माइक्रोस्कोप (सी-एसएएम), 10 माइक्रोमीटर तक के रिज़ॉल्यूशन के साथ।

साइनसोइडल कंपन 5-2000 हर्ट्ज, त्वरण 5 ग्राम, बिना दरार के 2 घंटे तक चलने वाला।

96 घंटे का नमक स्प्रे परीक्षण (5% NaCl घोल), धातुकरण परत में कोई क्षरण नहीं हुआ।

मानव शरीर मॉडल (एचबीएम) >2 केवी, मशीन मॉडल (एमएम) >200 वी।

-40℃~150℃, रूपांतरण समय

सिरेमिक सब्सट्रेट की लागत FR4 की तुलना में 5-10 गुना अधिक होती है, जिसका मुख्य कारण जटिल सामग्री और प्रक्रियाएं हैं।

बड़े पैमाने पर उत्पादन, प्रक्रिया अनुकूलन (जैसे पतली फिल्म के बजाय मोटी फिल्म का उपयोग करना), कम लागत वाली सामग्री का चयन (जैसे 60% एल्यूमीनियम ऑक्साइड)।

बेहतर इन्सुलेशन प्रदर्शन (धातु सब्सट्रेट को इन्सुलेशन परतों की आवश्यकता होती है), और थर्मल विस्तार का गुणांक चिप्स के साथ अधिक मेल खाता है।

एल्युमिनियम ऑक्साइड (60%)

सामग्री का प्रकार, प्रक्रिया की जटिलता, परतों की संख्या, आकार, ऑर्डर की मात्रा।

इसे रिजिड-फ्लेक्स प्रक्रिया के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन लागत में 20%-30% की वृद्धि होगी।

यह कुल लागत का लगभग 15%-20% हिस्सा होता है, और उपज में सुधार से इसे काफी हद तक कम किया जा सकता है।

जब ऑर्डर की मात्रा 5,000 पीस से अधिक हो जाती है, तो प्रति यूनिट लागत में काफी कमी आ जाती है।

विकास का लंबा चक्र (3-6 महीने), सांचे की उच्च लागत (लगभग 50,000-100,000 युआन)।

एलएन सब्सट्रेट की ऊष्मा अपव्यय क्षमता एल्युमीनियम-आधारित पीसीबी की तुलना में 3 गुना अधिक है, लेकिन लागत 4 गुना अधिक है।

पेंचों द्वारा स्थिर किया गया या ऊष्मीय चालक चिपकने वाले पदार्थ (ऊष्मीय प्रतिरोध

रिफ्लो सोल्डरिंग का अधिकतम तापमान: 240-260℃, अवधि

इसे दोबारा काम में लाया जा सकता है, लेकिन उच्च तापमान के कारण सिरेमिक में दरारें पड़ सकती हैं, हालांकि सफलता दर लगभग 70% है।

आईपीए (आइसोप्रोपाइल अल्कोहल) अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग से 10 मिनट से कम समय के लिए साफ करें।

परिचालन वातावरण में आर्द्रता 40%-60% के बीच बनाए रखें और स्थैतिक रोधी रिस्टबैंड पहनें।

समान तापीय विस्तार गुणांक वाली सामग्री का चयन करें और रिक्त स्थानों को तापीय चालक सिलिकॉन ग्रीस से भरें।

इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है, क्योंकि ताप तनाव के कारण सिरेमिक में दरारें पड़ सकती हैं।

M3 स्क्रू के लिए टॉर्क: तनाव संकेंद्रण से बचने के लिए 0.8-1.2N・m।

इन्फ्रारेड थर्मल इमेजिंग के माध्यम से हॉटस्पॉट का पता लगाएं और प्रतिरोध परीक्षण के माध्यम से कनेक्टिविटी की जांच करें।

भंडारण: आर्द्रता

आईपीसी-6012 (कठोर मुद्रित बोर्डों के लिए प्रदर्शन विनिर्देश), एमआईएल-पी-55110 (सैन्य मानक)।

यूएल प्रमाणन (ज्वाला मंदक), आरओएचएस प्रमाणन (हानिकारक पदार्थों से मुक्त), आईएसओ 9001।

MIL-STD-810G पर्यावरणीय परीक्षण की आवश्यकताओं को पूरा करें, जिसमें कंपन और प्रभाव प्रतिरोध की सख्त आवश्यकताएं शामिल हैं।

AEC-Q100 (चिप्स) और AEC-Q200 (निष्क्रिय घटक) प्रमाणपत्र आवश्यक हैं।

यूरोपीय संघ के रीच नियमों का पालन करें, जो सीसा और कैडमियम जैसे खतरनाक पदार्थों के उपयोग को प्रतिबंधित करते हैं।

UL 94 V-0 रेटिंग (लौ का प्रसार नहीं), ऑक्सीजन सूचकांक >30%।

आईएसओ 13485 चिकित्सा उपकरण गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली का अनुपालन करें।

एएस9100 एयरोस्पेस गुणवत्ता प्रबंधन प्रणाली प्रमाणन आवश्यक है।

EN 55032 विद्युत चुम्बकीय विकिरण मानकों का अनुपालन करें, जिसमें संचालित उत्सर्जन

तृतीय-पक्ष प्रमाणन निकाय: एसजीएस, टीयूवी, इंटरटेक।

बॉन्डिंग प्रक्रिया (जैसे, डीबीसी कॉपर फॉइल ऑक्सीकरण) का निरीक्षण करें और सतह को पुनः संसाधित करें।

छोटी दरारों को एपॉक्सी रेजिन से भरें; गंभीर दरारों के लिए सब्सट्रेट को बदल दें।

सोल्डरिंग तापमान प्रोफ़ाइल को समायोजित करें और फ्लक्स गतिविधि (आरए ग्रेड) को नियंत्रित करें।

वायरिंग को अनुकूलित करें, कम परावैद्युत स्थिरांक वाली सामग्री का उपयोग करें और ग्राउंडिंग परतें जोड़ें।

तापीय चालन पथों का निरीक्षण करें और तापीय प्रतिरोध का परीक्षण करें (लक्ष्य

असमान सिंटरिंग प्रक्रिया या अपर्याप्त थर्मल तनाव से राहत; विनिर्माण प्रक्रिया को अनुकूलित करें।

कार्बनिक अवशेषों को हटाने के लिए प्लाज्मा से सफाई करें।

रिसाव बिंदुओं का पता लगाने के लिए इन्सुलेशन प्रतिरोध परीक्षण (1000V डीसी)।

सुरक्षात्मक परतों (जैसे, निकल-सोना चढ़ाना) को मजबूत करें और संक्षारक गैसों से बचें।

सब्सट्रेट की मोटाई बढ़ाएँ (≥0.5 मिमी) और कोने के डिज़ाइन को अनुकूलित करें।

मोटाई कम करना (

सिलिकॉन नाइट्राइड (Si₃N₄), जिसमें उच्च तापीय चालकता (100W/m・K) और मजबूती होती है।

सिरेमिक 3डी प्रिंटिंग ने 50 माइक्रोमीटर की सटीकता के साथ जटिल ऊष्मा अपव्यय संरचनाओं को साकार किया है।

सिमुलेशन एल्गोरिदम के माध्यम से थर्मल वितरण को अनुकूलित करें, जिससे डिजाइन चक्र 30% तक कम हो जाता है।

SiC पावर मॉड्यूल में इसका उपयोग किया जाता है, जिसकी वार्षिक बाजार वृद्धि दर 20% से अधिक है।

कम परावैद्युत हानि उच्च आवृत्ति संचार की जरूरतों को पूरा करती है, और 2025 तक इसकी मांग में 50% की वृद्धि होने की उम्मीद है।

पानी आधारित थिक-फिल्म पेस्ट कार्बनिक सॉल्वैंट्स की जगह लेते हैं जिससे वीओसी उत्सर्जन कम होता है।

ऊष्मीय विस्तार गुणांकों का मिलान करने में कठिनाई, जिसके लिए बफर परत सामग्री की आवश्यकता होती है।

EUV लिथोग्राफी 10nm-स्तर के सर्किट हासिल करती है, जो वर्तमान में प्रयोगशाला चरण में है।

कम तापमान पर उच्च स्थिरता उन्हें क्वांटम चिप्स के लिए वाहक बना सकती है।

अधिकतम तापमान प्रतिरोध: 800℃, जिसके लिए उच्च तापमान धातुकरण सामग्री (जैसे, मोलिब्डेनम-मैंगनीज विधि) की आवश्यकता होती है।

पॉटिंग के माध्यम से 100MPa दबाव को सहन करें और IP68 सुरक्षा प्राप्त करें।

न्यूट्रॉन विकिरण से बचाव के लिए विकिरण-प्रतिरोधी सिरेमिक (जैसे सिलिकॉन कार्बाइड) का उपयोग करें।

विशेषता प्रतिबाधा (50Ω) को नियंत्रित करें और परावैद्युत हानि (tanδ

100W/cm² तक की ऊष्मा प्रवाह घनत्व वाली माइक्रो-चैनल ऊष्मा अपव्यय संरचनाओं को अपनाएं।

ISO 10993 जैविक परीक्षण के अनुरूप सतह निष्क्रियकरण आवश्यक है।

उच्च तापमान प्रतिरोध और इन्सुलेशन, जिससे सिस्टम की दक्षता में 1%-2% तक सुधार होता है।

उच्च वोल्टेज डीसी (एचवीडीसी) इन्सुलेशन आवश्यकताओं को पूरा करें, वोल्टेज सहन क्षमता ≥10kV।

प्राकृतिक आवृत्ति के लिए शॉक-एब्जॉर्बिंग ब्रैकेट का उपयोग करें और बाहरी उत्तेजना आवृत्तियों से बचें।

लघुकरण और कम बिजली खपत वाले डिज़ाइन को प्राप्त करने के लिए MEMS चिप्स के साथ एकीकृत करें