PCB ceramic

Materialele comune includ oxidul de aluminiu (Al₂O₃, puritate 60%-96%), nitrura de aluminiu (AlN) și oxidul de beriliu (BeO, înlocuit treptat din cauza toxicității). Oxidul de aluminiu, care conține 96%, reprezintă peste 60% din aplicații.

Al₂O₃ (96%) are aproximativ 25W/m・K, AlN atinge 170-230W/m・K, iar oxidul de beriliu (BeO) are aproximativ 250W/m・K.

Oxid de aluminiu (6-7 ppm/°C), nitrură de aluminiu (4,5 ppm/°C), mult mai scăzut decât valorile de 18-22 ppm/°C ale FR4.

La temperatura camerei, rezistența de izolație a substraturilor de Al₂O₃ este >10¹⁴Ω, iar cea a substraturilor de AlN este >10¹³Ω.

Constanta dielectrică a oxidului de aluminiu 96% este de aproximativ 9,8 (1 MHz), iar cea a AlN este de aproximativ 8,5 (1 MHz).

Temperatura de funcționare: -55℃~300℃, poate rezista la temperaturi ridicate pe termen scurt care depășesc 800℃.

Duritatea Mohs este de 6-9, oxidul de aluminiu (96%) atinge nivelul 7, cu o dificultate mare de prelucrare.

Al₂O₃ (96%) este de aproximativ 3,85 g/cm³, iar AlN este de aproximativ 3,26 g/cm³.

Pierdere dielectrică redusă (tanδ

Rata de absorbție a apei

Procedeu cu peliculă groasă (serigrafie), procedeu cu peliculă subțire (pulverizare catodică/evaporare), procedeu de co-ardere (HTCC/LTCC) etc.

Temperatura de sinterizare HTCC este de 1500-1600℃, iar LTCC este de 850-900℃; LTCC poate integra componente pasive cu costuri mai mari.

Procesul cu peliculă subțire poate obține o lățime/spațiere a liniilor de 10 μm/10 μm, iar procesul cu peliculă groasă este de aproximativ 100 μm/100 μm.

Diametrul minim al găurii pentru găurirea cu laser este de 50 μm, iar pentru găurirea mecanică este de 100 μm.

Lipire directă a cuprului (DBC), lipire activă cu metal (AMB), imprimare cu peliculă groasă.

Grosimea obișnuită a stratului de cupru este de 0,1-0,3 mm, până la maximum 0,5 mm.

Rezistență de lipire >25N/mm, cicluri termice depășesc 1000 de ori (-40℃~150℃).

Proces cu peliculă subțire Ra

Tăiere cu laser, tăiere în cuburi, tăiere mecanică. Precizia tăierii cu laser este de ±25 μm.

Randamentul procesului de peliculă subțire este de aproximativ 85%-90%, iar cel al procesului de peliculă groasă este de aproximativ 90%-95%.

Evitați designul cu unghi ascuțit, raza de racordare ≥0,2 mm; adăugați orificii de disipare a căldurii în zonele cu stres termic concentrat.

Prin lipire cu cip inversat, lipire cu sârmă, sudare eutectică etc. Lipirea cu cip inversat are o rezistență termică de până la 0,5 ℃/W.

Stații de bază 5G (pierdere de semnal

Reduceți rezistența termică. Utilizarea substraturilor AlN în modulele IGBT poate reduce rezistența termică la 1,5 ℃/W.

Poate fi utilizat în unitățile de control al motorului (ECU), având o rezistență excelentă la temperaturi ridicate și la vibrații.

Substraturi de disipare a căldurii pentru LED-uri de mare putere, cu rezistență termică reductibilă sub 3℃/W.

Pentru o folie de cupru de 28 g, la o creștere a temperaturii de 10 ℃, o linie de 1 mm poate transporta aproximativ 2 A.

Stivuit prin procese de co-ardere, LTCC poate realiza cel mult 100 de straturi.

Rezistența la încovoiere a Al₂O₃ (96%) este >300MPa, iar cea a AlN >350MPa.

Rezistență la radiații (poate suporta o doză de 10⁶Gy), greutate redusă (densitate aproximativ 1/3 din cea a substraturilor metalice).

Test de ciclu termic (-40℃~125℃, de 1000 de ori), test de căldură umedă (85℃/85% RH, 1000h).

Fisurarea stratului de metalizare (ciclul de rupere a substratului Al₂O₃ DBC durează aproximativ 500-800 de ori).

Grosimea de 1 mm poate rezista la ≥5kV, tensiune de descărcare parțială >2kV.

Test de dezlipire a benzii (bandă 3M 610), fără desprinderea stratului metalic.

În condiții normale de lucru, poate ajunge la mai mult de 10 ani, iar în medii cu temperaturi ridicate și umiditate ridicată, se scurtează la 5 ani.

Detecție cu raze X, microscop cu scanare cu ultrasunete (C-SAM), cu o rezoluție de până la 10 μm.

Vibrație sinusoidală 5-2000Hz, accelerație 5g, durată de viață de 2 ore fără fisuri.

Test de pulverizare cu sare timp de 96 de ore (soluție de NaCl 5%), fără coroziune a stratului de metalizare.

Modelul corpului uman (HBM) >2kV, modelul mașinii (MM) >200V.

-40℃~150℃, timp de conversie

Costul substraturilor ceramice este de 5-10 ori mai mare decât cel al FR4, în principal datorită materialelor și proceselor complexe.

Producție în masă, optimizarea proceselor (cum ar fi utilizarea peliculei groase în loc de peliculei subțiri), selectarea materialelor cu costuri reduse (cum ar fi oxid de aluminiu 60%).

Performanță de izolație mai bună (substraturile metalice necesită straturi de izolație), iar coeficientul de dilatare termică este mai potrivit cu așchiile.

Oxid de aluminiu (60%)

Tipul materialului, complexitatea procesului, numărul de straturi, dimensiunea, cantitatea comandată.

Poate fi realizat prin procesul rigid-flex, cu o creștere a costurilor de 20%-30%.

Reprezintă aproximativ 15%-20% din costul total, iar îmbunătățirea randamentului îl poate reduce semnificativ.

Când cantitatea comenzii depășește 5.000 de bucăți, costul unitar scade semnificativ.

Ciclu lung de dezvoltare (3-6 luni), cost ridicat al matriței (aproximativ 50.000-100.000 de yuani).

Performanța de disipare a căldurii a substraturilor din AlN este de 3 ori mai mare decât cea a PCB-urilor pe bază de aluminiu, dar costul este de 4 ori mai mare.

Fixat cu șuruburi sau lipit cu adeziv termoconductor (rezistență termică

Temperatura maximă la lipirea prin reflow: 240-260℃, durata

Reparabil, dar temperatura ridicată poate cauza fisuri în ceramică, cu o rată de succes de aproximativ 70%.

Curățați cu ultrasunete cu IPA (alcool izopropilic) timp de

Mențineți umiditatea mediului de funcționare la 40%-60% și purtați brățări antistatice.

Selectați materiale cu coeficienți de dilatare termică similari și umpleți golurile cu vaselină siliconic termoconductoare.

Nu este recomandat, deoarece stresul termic poate cauza fisurarea ceramicii.

Cuplu de strângere pentru șuruburile M3: 0,8-1,2 N・m pentru a evita concentrarea tensiunii.

Detectează punctele fierbinți prin imagistică termică în infraroșu și verifică conectivitatea prin testarea rezistenței.

Depozitare: umiditate

IPC-6012 (Specificații de performanță pentru plăci imprimate rigide), MIL-P-55110 (Standard militar).

Certificare UL (ignifug), certificare RoHS (fără substanțe periculoase), ISO 9001.

Respectă testele de mediu MIL-STD-810G cu cerințe stricte de rezistență la vibrații și impact.

Necesită certificări AEC-Q100 (cipuri) și AEC-Q200 (componente pasive).

Respectați reglementările REACH ale UE, care restricționează utilizarea substanțelor periculoase precum plumbul și cadmiul.

Clasificare UL 94 V-0 (fără propagarea flăcării), indice de oxigen >30%.

Respectați sistemul de management al calității dispozitivelor medicale ISO 13485.

Necesită certificarea sistemului de management al calității aerospațiale AS9100.

Respectă standardele EN 55032 privind radiațiile electromagnetice, emisii conduse

Organisme de certificare terțe: SGS, TÜV, Intertek.

Inspectați procesul de lipire (de exemplu, oxidarea foliei de cupru DBC) și reprocesați suprafața.

Umpleți crăpăturile minore cu rășină epoxidică; înlocuiți substratul pentru crăpăturile severe.

Ajustați profilul temperaturii de lipire și controlați activitatea fluxului (grad RA).

Optimizați cablajul, utilizați materiale cu constantă dielectrică scăzută și adăugați straturi de împământare.

Inspectați căile de conducție termică și testați rezistența termică (țintă

Proces de sinterizare neuniform sau ameliorare insuficientă a stresului termic; optimizați procesul de fabricație.

Curățați cu plasmă pentru a îndepărta reziduurile organice.

Test de rezistență a izolației (1000V CC) pentru localizarea punctelor de scurgere.

Consolidați straturile de protecție (de exemplu, placarea cu nichel-aur) și evitați gazele corozive.

Măriți grosimea substratului (≥0,5 mm) și optimizați designul colțurilor.

Subțiere (

Nitrură de siliciu (Si₃N₄), cu conductivitate termică ridicată (100W/m・K) și rezistență ridicată.

Imprimarea 3D ceramică a realizat structuri complexe de disipare a căldurii cu o precizie de 50 μm.

Optimizați distribuția termică prin algoritmi de simulare, scurtând ciclul de proiectare cu 30%.

Utilizat în module de putere SiC cu o rată anuală de creștere a pieței de peste 20%.

Pierderile dielectrice reduse satisfac nevoile de comunicații de înaltă frecvență, iar cererea se așteaptă să crească cu 50% până în 2025.

Pastele cu peliculă groasă pe bază de apă înlocuiesc solvenții organici pentru a reduce emisiile de COV.

Dificultate în potrivirea coeficienților de dilatare termică, necesitând materiale pentru stratul tampon.

Litografia EUV realizează circuite la nivel de 10 nm, aflate în prezent în stadiul de laborator.

Stabilitatea ridicată la temperaturi scăzute le poate face purtătoare pentru cipuri cuantice.

Rezistență maximă la temperatură: 800 ℃, necesitând materiale de metalizare la temperaturi ridicate (de exemplu, metoda molibden-mangan).

Rezistă la o presiune de 100 MPa și atinge protecția IP68 prin încapsulare.

Se utilizează ceramică rezistentă la radiații (de exemplu, carbură de siliciu) pentru a proteja împotriva radiațiilor neutronice.

Controlul impedanței caracteristice (50Ω) și reducerea pierderilor dielectrice (tanδ

Adoptă structuri de disipare a căldurii cu microcanal, cu o densitate a fluxului termic de până la 100W/cm².

Pasivarea suprafeței este necesară, conform testării biologice ISO 10993.

Rezistență la temperaturi ridicate și izolație, îmbunătățind eficiența sistemului cu 1%-2%.

Îndeplinește cerințele de izolație pentru curent continuu de înaltă tensiune (HVDC), rezistență la tensiune ≥10kV.

Folosiți suporturi amortizoare și evitați frecvențele de excitație externe pentru frecvența naturală.

Integrare cu cipuri MEMS pentru a obține miniaturizare și design cu consum redus de energie