Keraminė PCB

Įprastos medžiagos yra aliuminio oksidas (Al₂O₃, 60–96 % grynumo), aliuminio nitridas (AlN) ir berilio oksidas (BeO, palaipsniui keičiamas dėl toksiškumo). 96 % aliuminio oksido sudaro daugiau nei 60 % panaudojimo atvejų.

Al₂O₃ (96 %) yra maždaug 25 W/m·K, AlN siekia 170–230 W/m·K, o berilio oksido (BeO) – apie 250 W/m·K.

Aliuminio oksidas (6–7 ppm/°C), aliuminio nitridas (4,5 ppm/°C), daug mažesnis nei FR4 18–22 ppm/°C.

Kambario temperatūroje Al₂O₃ substratų izoliacijos varža yra >10¹⁴Ω, o AlN substratų – >10¹³Ω.

96 % aliuminio oksido dielektrinė konstanta yra apie 9,8 (1 MHz), o AlN – apie 8,5 (1 MHz).

Darbinė temperatūra: -55 ℃ ~ 300 ℃, gali atlaikyti trumpalaikę aukštą temperatūrą, viršijančią 800 ℃.

Kietumas pagal Moso skalę yra 6–9, aliuminio oksidas (96 %) pasiekia 7 lygį, o apdirbimo sudėtingumas yra didelis.

Al₂O₃ (96 %) yra maždaug 3,85 g/cm³, o AlN – apie 3,26 g/cm³.

Maži dielektriniai nuostoliai (tanδ ＜0,002), mažas signalo perdavimo vėlavimas.

Vandens įgerties rodiklis

Storasluoksnis procesas (šilkografija), plonasluoksnis procesas (purškimas/garinimas), bendro degimo procesas (HTCC/LTCC) ir kt.

HTCC sukepinimo temperatūra yra 1500–1600 ℃, LTCC – 850–900 ℃; LTCC gali integruoti pasyvius komponentus, tačiau tai kainuoja brangiau.

Plonasluoksnio proceso metu galima pasiekti 10 μm / 10 μm linijų plotį / atstumą, o storasluoksnio proceso metu – apie 100 μm / 100 μm.

Minimalus lazerinio gręžimo skylės skersmuo yra 50 μm, o mechaninio gręžimo – 100 μm.

Tiesioginis vario sujungimas (DBC), aktyvus metalo litavimas (AMB), storasluoksnė spausdinimas.

Įprastas vario sluoksnio storis yra 0,1–0,3 mm, o didžiausias – iki 0,5 mm.

Sukibimo stipris >25N/mm, terminio ciklo laikas viršija 1000 kartų (-40 ℃ ~ 150 ℃).

Plonasluoksnio proceso Ra

Lazerinis pjovimas, kubeliais pjaustymas, mechaninis pjovimas. Lazerinio pjovimo tikslumas yra ±25 μm.

Plonasluoksnio proceso išeiga yra apie 85–90 %, o storasluoksnio proceso – apie 90–95 %.

Venkite smailaus kampo konstrukcijos, kai užapvalinimo spindulys ≥0,2 mm; įrenkite šilumos išsklaidymo angas tose vietose, kuriose yra koncentruotas terminis įtempis.

„Flip-chip“ sujungimo, vielinio sujungimo, eutektinio suvirinimo ir kt. būdu „Flip-chip“ sujungimo šiluminė varža siekia vos 0,5 ℃/W.

5G bazinės stotys (signalo slopinimas

Sumažinkite šiluminę varžą. Naudojant AlN substratus IGBT moduliuose, šiluminė varža gali sumažėti iki 1,5 ℃/W.

Gali būti naudojamas variklio valdymo blokuose (ECU), pasižymi puikiu atsparumu aukštai temperatūrai ir vibracijai.

Didelės galios LED šilumos išsklaidymo pagrindai, kurių šiluminė varža sumažinama iki mažiau nei 3 ℃/W.

1 uncijos vario folijos, kurios temperatūra pakyla 10 ℃, 1 mm pločio linija gali perduoti maždaug 2 A srovę.

Bendro degimo procesais sukrautas LTCC gali pasiekti daugiau nei 100 sluoksnių.

Al₂O₃ (96 %) lenkimo stipris >300 MPa, o AlN >350 MPa.

Atsparumas spinduliuotei (gali atlaikyti 10⁶Gy dozę), lengvas (tankis apie 1/3 metalinių substratų tankio).

Terminio ciklo bandymas (-40 ℃ ~ 125 ℃, 1000 kartų), drėgno karščio bandymas (85 ℃ / 85 % RH, 1000 val.).

Metalizacijos sluoksnio įtrūkimas (Al₂O₃ DBC padėklo gedimo ciklo trukmė apie 500–800 kartų).

1 mm storis gali atlaikyti ≥5 kV, dalinio išlydžio pradinę įtampą >2 kV.

Juostos lupimo bandymas (3M 610 juosta), metalinio sluoksnio lupimo nebuvo.

Įprastomis darbo sąlygomis jis gali tarnauti ilgiau nei 10 metų, o esant aukštai temperatūrai ir drėgmei – sutrumpėja iki 5 metų.

Rentgeno spindulių aptikimas, ultragarsinis skenuojantis mikroskopas (C-SAM), kurio skiriamoji geba yra iki 10 μm.

Sinusoidinė vibracija 5–2000 Hz, pagreitis 5 g, trunkanti 2 valandas be įtrūkimų.

96 val. druskos purškimo bandymas (5 % NaCl tirpalas), metalizuoto sluoksnio korozijos nėra.

Žmogaus kūno modelis (HBM) >2kV, mašinos modelis (MM) >200V.

-40 ℃ ~ 150 ℃, konversijos laikas

Keraminių substratų kaina yra 5–10 kartų didesnė nei FR4, daugiausia dėl sudėtingų medžiagų ir procesų.

Masinė gamyba, procesų optimizavimas (pvz., storos plėvelės naudojimas vietoj plonos plėvelės), pigių medžiagų (pvz., 60 % aliuminio oksido) pasirinkimas.

Geresnės izoliacijos savybės (metaliniams pagrindams reikalingi izoliacijos sluoksniai), o šiluminio plėtimosi koeficientas labiau atitinka drožles.

Aliuminio oksidas (60 %)

Medžiagos tipas, proceso sudėtingumas, sluoksnių skaičius, dydis, užsakymo kiekis.

Galima pasiekti naudojant standaus lankstymo procesą, kurio kaina padidėja 20–30 %.

Sudaro apie 15–20 % visų išlaidų, o padidinus derlių, jas galima gerokai sumažinti.

Kai užsakymo kiekis viršija 5000 vienetų, vieneto kaina žymiai sumažėja.

Ilgas kūrimo ciklas (3–6 mėnesiai), didelė liejimo kaina (apie 50 000–100 000 juanių).

AlN substratų šilumos išsklaidymo našumas yra 3 kartus didesnis nei aliuminio pagrindu pagamintų PCB, tačiau kaina yra 4 kartus didesnė.

Tvirtinama varžtais arba klijuojama šilumą laidžiais klijais (šiluminė varža

Reflow litavimo piko temperatūra: 240–260 ℃, trukmė

Galima perdirbti, tačiau aukšta temperatūra gali sukelti keramikos įtrūkimus, o sėkmingo apdorojimo dažnis yra apie 70 %.

Valykite ultragarsiniu IPA (izopropilo alkoholiu) valymu

Palaikykite 40–60 % darbo aplinkos drėgmę ir dėvėkite antistatines apyrankes.

Pasirinkite medžiagas su panašiais šiluminio plėtimosi koeficientais ir užpildykite tarpus šilumai laidžiu silikoniniu tepalu.

Nerekomenduojama, nes terminis įtempimas gali sukelti keramikos įtrūkimus.

M3 varžtų sukimo momentas: 0,8–1,2 N·m, kad būtų išvengta įtempių susikaupimo.

Aptikkite karštąsias zonas infraraudonųjų spindulių terminiu vaizdavimu ir patikrinkite ryšį atlikdami varžos bandymą.

Laikymas: drėgmė

IPC-6012 (Kietųjų spausdintinių plokščių našumo specifikacija), MIL-P-55110 (Karinis standartas).

UL sertifikatas (ugnį slopinantis), RoHS sertifikatas (be pavojingų medžiagų), ISO 9001.

Atitinka MIL-STD-810G aplinkosaugos bandymus su griežtais vibracijos ir smūgių atsparumo reikalavimais.

Reikalingi AEC-Q100 (lustų) ir AEC-Q200 (pasyviųjų komponentų) sertifikatai.

Laikytis ES REACH reglamentų, ribojančių pavojingų medžiagų, tokių kaip švinas ir kadmis, naudojimą.

UL 94 V-0 įvertinimas (be liepsnos plitimo), deguonies indeksas >30%.

Laikytis ISO 13485 medicinos prietaisų kokybės valdymo sistemos reikalavimų.

Reikalingas AS9100 aviacijos ir kosmoso kokybės vadybos sistemos sertifikavimas.

Atitinka EN 55032 elektromagnetinės spinduliuotės standartus, laidinė emisija

Trečiųjų šalių sertifikavimo įstaigos: SGS, TÜV, Intertek.

Patikrinkite klijavimo procesą (pvz., DBC vario folijos oksidaciją) ir pakartotinai apdorokite paviršių.

Nedidelius įtrūkimus užpildykite epoksidine derva; esant dideliems įtrūkimams, pakeiskite pagrindą.

Reguliuokite litavimo temperatūros profilį ir valdykite srauto aktyvumą (RA klasė).

Optimizuokite laidus, naudokite mažo dielektrinio pastovumo medžiagas ir pridėkite įžeminimo sluoksnius.

Patikrinkite šilumos laidumo takus ir išbandykite šiluminę varžą (tikslas

Netolygus sukepinimo procesas arba nepakankamas terminio įtempio sumažinimas; optimizuokite gamybos procesą.

Valykite plazma, kad pašalintumėte organines liekanas.

Izoliacijos varžos bandymas (1000 V nuolatinė srovė), siekiant nustatyti nuotėkio vietas.

Stiprinti apsaugines dangas (pvz., nikelio-aukso padengimą) ir vengti korozinių dujų.

Padidinkite pagrindo storį (≥0,5 mm) ir optimizuokite kampų dizainą.

Ploninimas (

Silicio nitridas (Si₃N₄), pasižymintis dideliu šilumos laidumu (100 W/m·K) ir stiprumu.

Keramikos 3D spausdinimas leido sukurti sudėtingas šilumos išsklaidymo struktūras, kurių tikslumas siekia 50 μm.

Optimizuokite šilumos paskirstymą naudodami modeliavimo algoritmus, sutrumpindami projektavimo ciklą 30 %.

Naudojamas SiC galios moduliuose, kurių metinis rinkos augimo tempas viršija 20 %.

Maži dielektriniai nuostoliai atitinka aukšto dažnio ryšio poreikius, o iki 2025 m. paklausa turėtų išaugti 50 %.

Vandens pagrindo storasluoksnės pastos pakeičia organinius tirpiklius, siekiant sumažinti lakiųjų organinių junginių išmetimą.

Sunku suderinti šiluminio plėtimosi koeficientus, todėl reikalingos buferinio sluoksnio medžiagos.

EUV litografija pasiekia 10 nm lygio grandines, kurios šiuo metu yra laboratorinėje stadijoje.

Dėl didelio stabilumo žemoje temperatūroje jie gali tapti kvantinių lustų nešėjais.

Maksimalus atsparumas temperatūrai: 800 ℃, reikalingos aukštos temperatūros metalizacijos medžiagos (pvz., molibdeno-mangano metodas).

Atlaiko 100 MPa slėgį ir užtikrina IP68 apsaugą naudojant sandarinimą.

Neutronų spinduliuotei ekranuoti naudokite radiacijai atsparią keramiką (pvz., silicio karbidą).

Valdykite charakteristiką (50Ω) ir sumažinkite dielektrinius nuostolius (tanδ

Priimti mikrokanalų šilumos išsklaidymo struktūras, kurių šilumos srauto tankis yra iki 100 W/cm².

Reikalingas paviršiaus pasyvavimas, laikantis ISO 10993 biologinių bandymų reikalavimų.

Didelis atsparumas temperatūrai ir izoliacija, pagerinantys sistemos efektyvumą 1–2 %.

Atitinka aukštos įtampos nuolatinės srovės (HVDC) izoliacijos reikalavimus, įtampa atlaiko ≥10kV.

Naudokite smūgius sugeriančius laikiklius ir venkite išorinių sužadinimo dažnių, kad būtų užtikrintas natūralus dažnis.

Integruokite su MEMS lustais, kad pasiektumėte miniatiūrizaciją ir mažo energijos suvartojimo dizainą