Seramik PCB

Yaygın olarak kullanılan malzemeler arasında alüminyum oksit (Al₂O₃, %60-%96 saflıkta), alüminyum nitrür (AlN) ve berilyum oksit (BeO, toksikliği nedeniyle kademeli olarak yerini başka malzemelere bırakmaktadır) bulunmaktadır. %96 saflıktaki alüminyum oksit, uygulamaların %60'ından fazlasında kullanılmaktadır.

Al₂O₃ (%96) yaklaşık 25 W/m・K, AlN 170-230 W/m・K ve berilyum oksit (BeO) yaklaşık 250 W/m・K'dir.

Alüminyum oksit (6-7 ppm/°C), alüminyum nitrür (4,5 ppm/°C), FR4'ün 18-22 ppm/°C değerinden çok daha düşük.

Oda sıcaklığında, Al₂O₃ alt tabakaların yalıtım direnci >10¹⁴Ω, AlN alt tabakaların yalıtım direnci ise >10¹³Ω'dur.

%96 alüminyum oksidin dielektrik sabiti yaklaşık 9,8 (1MHz), AlN'nin dielektrik sabiti ise yaklaşık 8,5 (1MHz)'dir.

Çalışma sıcaklığı: -55℃~300℃, 800℃'nin üzerindeki kısa süreli yüksek sıcaklıklara dayanabilir.

Mohs sertliği 6-9 arasındadır, alüminyum oksit (%96) 7. seviyeye ulaşır ve işlenmesi zordur.

Al₂O₃ (%96) yaklaşık 3,85 g/cm³, AlN ise yaklaşık 3,26 g/cm³'tür.

Düşük dielektrik kaybı (tanδ＜0.002), küçük sinyal iletim gecikmesi.

Su emme oranı

Kalın film işlemi (serigrafi), ince film işlemi (püskürtme/buharlaştırma), birlikte pişirme işlemi (HTCC/LTCC), vb.

HTCC'nin sinterleme sıcaklığı 1500-1600℃, LTCC'nin ise 850-900℃'dir; LTCC, daha yüksek maliyetli pasif bileşenleri entegre edebilir.

İnce film işleminde 10 μm/10 μm çizgi genişliği/aralığı elde edilebilirken, kalın film işleminde bu değer yaklaşık 100 μm/100 μm'dir.

Lazerle delme için minimum delik çapı 50 μm, mekanik delme için ise 100 μm'dir.

Doğrudan bakır bağlama (DBC), aktif metal lehimleme (AMB), kalın film baskı.

Genellikle bakır tabaka kalınlığı 0,1-0,3 mm'dir, maksimum 0,5 mm'ye kadar çıkabilir.

Bağlanma dayanımı >25N/mm, termal çevrim sayısı 1000'i aşıyor (-40℃~150℃).

İnce film işleminde Ra

Lazer kesim, dilimleme, mekanik kesim. Lazer kesim hassasiyeti ±25 μm'dir.

İnce film prosesinin verimi yaklaşık %85-90, kalın film prosesinin verimi ise yaklaşık %90-95'tir.

Dar açılı tasarımlardan kaçının, köşe yuvarlatma yarıçapı ≥0,2 mm olsun; yoğun termal gerilimin olduğu bölgelere ısı dağıtım delikleri ekleyin.

Flip chip bağlama, tel bağlama, ötektik kaynak vb. yöntemlerle, flip chip bağlamanın termal direnci 0,5℃/W kadar düşüktür.

5G baz istasyonları (sinyal kaybı

Isı direncini azaltın. IGBT modüllerinde AlN alt tabakaların kullanılması, ısı direncini 1,5℃/W'ye kadar düşürebilir.

Motor kontrol ünitelerinde (ECU) kullanılabilir, mükemmel yüksek sıcaklık ve titreşim direncine sahiptir.

Yüksek güçlü LED ısı dağıtım altlıkları, termal direnci 3℃/W'nin altına düşürülebilir.

10℃ sıcaklık artışı altında 1 ons bakır folyo için, 1 mm'lik bir hat genişliği yaklaşık 2A akım taşıyabilir.

LTCC, birlikte pişirme işlemleriyle üst üste istiflendiğinde en fazla 100'den fazla katman oluşturabilir.

Al₂O₃ (%96)'nın eğilme dayanımı >300 MPa, AlN'nin ise >350 MPa'dır.

Radyasyona dayanıklı (10⁶Gy dozuna dayanabilir), hafif (yoğunluğu metal alt tabakaların yaklaşık 1/3'ü kadar).

Termal çevrim testi (-40℃~125℃, 1000 kez), nemli ısı testi (85℃/85% RH, 1000 saat).

Metalizasyon tabakasında çatlama (Al₂O₃ DBC alt tabakasında yaklaşık 500-800 döngüde arıza meydana gelir).

1 mm kalınlık, ≥5kV'a ve kısmi deşarj başlangıç ​​gerilimi >2kV'a dayanabilir.

Bant soyulma testi (3M 610 bant), metal katmanda herhangi bir ayrılma yok.

Normal çalışma koşullarında 10 yıldan fazla dayanabilir, ancak yüksek sıcaklık ve yüksek nemli ortamlarda bu süre 5 yıla kadar kısalır.

10 μm'ye kadar çözünürlüğe sahip X-ışını algılamalı ultrasonik tarama mikroskobu (C-SAM).

Sinüzoidal titreşim 5-2000 Hz, ivme 5 g, çatlama olmadan 2 saat dayanma.

96 saatlik tuz püskürtme testi (%5 NaCl çözeltisi), metal kaplama tabakasında korozyon oluşmadı.

İnsan vücudu modeli (HBM) >2kV, makine modeli (MM) >200V.

-40℃~150℃, dönüşüm süresi

Seramik alt tabakaların maliyeti, karmaşık malzeme ve süreçler nedeniyle FR4'ün maliyetinin 5-10 katıdır.

Seri üretim, süreç optimizasyonu (ince film yerine kalın film kullanılması gibi), düşük maliyetli malzemelerin seçimi (örneğin %60 alüminyum oksit).

Daha iyi yalıtım performansı (metal alt tabakalar yalıtım katmanlarına ihtiyaç duyar) ve termal genleşme katsayısı çiplerle daha uyumludur.

Alüminyum oksit (%60)

Malzeme türü, işlem karmaşıklığı, katman sayısı, boyut, sipariş miktarı.

Bu işlem, %20-30 oranında maliyet artışıyla birlikte, rijit-esnek prosesi yoluyla gerçekleştirilebilir.

Toplam maliyetin yaklaşık %15-20'sini oluşturur ve verimliliğin artırılması bunu önemli ölçüde azaltabilir.

Sipariş miktarı 5.000 adedi aştığında, birim maliyet önemli ölçüde düşer.

Uzun geliştirme süreci (3-6 ay), yüksek kalıp maliyeti (yaklaşık 50.000-100.000 yuan).

AlN alt tabakaların ısı dağıtım performansı, alüminyum bazlı PCB'lere göre 3 kat daha iyidir, ancak maliyeti 4 kat daha yüksektir.

Vidalarla sabitlenir veya ısı iletken yapıştırıcı ile yapıştırılır (ısı direnci

Lehimleme işleminin en yüksek sıcaklığı: 240-260℃, süresi

Yeniden işlenebilir, ancak yüksek sıcaklık yaklaşık %70 başarı oranıyla seramikte çatlamaya neden olabilir.

İzopropil alkol (IPA) ile 10 dakikadan kısa süreyle ultrasonik temizleme yapın.

Çalışma ortamının nem oranını %40-60 arasında tutun ve antistatik bileklikler takın.

Benzer termal genleşme katsayılarına sahip malzemeler seçin ve boşlukları ısı iletken silikon gres ile doldurun.

Tavsiye edilmez, çünkü termal stres seramikte çatlamaya neden olabilir.

M3 vidalar için tork değeri: Gerilim yoğunlaşmasını önlemek için 0,8-1,2 N·m.

Kızılötesi termal görüntüleme yoluyla sıcak noktaları tespit edin ve direnç testiyle bağlantıyı kontrol edin.

Saklama koşulları: Nem oranı

IPC-6012 (Sert Baskılı Devre Kartları için Performans Spesifikasyonu), MIL-P-55110 (Askeri Standart).

UL sertifikası (alev geciktirici), RoHS sertifikası (tehlikeli madde içermez), ISO 9001.

Sıkı titreşim ve darbe dayanımı gereksinimleriyle MIL-STD-810G çevre testlerini karşılar.

AEC-Q100 (çip) ve AEC-Q200 (pasif bileşenler) sertifikaları gereklidir.

Kurşun ve kadmiyum gibi tehlikeli maddelerin kullanımını kısıtlayan AB REACH düzenlemelerine uyun.

UL 94 V-0 derecesi (alev yayılımı yok), oksijen indeksi >%30.

ISO 13485 tıbbi cihaz kalite yönetim sistemiyle uyumlu olun.

AS9100 havacılık kalite yönetim sistemi sertifikası gereklidir.

EN 55032 elektromanyetik radyasyon standartlarına uygundur, iletken emisyonlar

Bağımsız belgelendirme kuruluşları: SGS, TÜV, Intertek.

Yapıştırma işlemini (örneğin, DBC bakır folyo oksidasyonu) inceleyin ve yüzeyi yeniden işleyin.

Küçük çatlakları epoksi reçine ile doldurun; ciddi çatlaklar için alt tabakayı değiştirin.

Lehimleme sıcaklık profilini ayarlayın ve lehim pastası aktivitesini kontrol edin (RA sınıfı).

Kablolamayı optimize edin, düşük dielektrik sabitli malzemeler kullanın ve topraklama katmanları ekleyin.

Isı iletim yollarını inceleyin ve ısı direncini test edin (hedef

Düzensiz sinterleme işlemi veya yetersiz termal gerilim giderme; üretim sürecini optimize edin.

Organik kalıntıları gidermek için plazma ile temizleyin.

Kaçak noktalarını tespit etmek için izolasyon direnci testi (1000V DC).

Koruyucu kaplamaları güçlendirin (örneğin, nikel-altın kaplama) ve aşındırıcı gazlardan kaçının.

Alt tabaka kalınlığını artırın (≥0,5 mm) ve köşe tasarımını optimize edin.

İnceltme (

Yüksek ısı iletkenliğine (100 W/m・K) ve yüksek mukavemete sahip silisyum nitrür (Si₃N₄).

Seramik 3D baskı teknolojisi, 50 μm hassasiyetle karmaşık ısı dağıtım yapılarını hayata geçirmiştir.

Simülasyon algoritmaları aracılığıyla ısı dağılımını optimize ederek tasarım döngüsünü %30 kısaltın.

Yıllık pazar büyüme oranı %20'nin üzerinde olan SiC güç modüllerinde kullanılmaktadır.

Düşük dielektrik kaybı, yüksek frekanslı iletişim ihtiyaçlarını karşılıyor ve talebin 2025 yılına kadar %50 oranında artması bekleniyor.

Su bazlı kalın film macunlar, uçucu organik bileşik (VOC) emisyonlarını azaltmak için organik çözücülerin yerini alıyor.

Isıl genleşme katsayılarının eşleştirilmesinde zorluk yaşanması, tampon katman malzemelerinin kullanılmasını gerektiriyor.

EUV litografisi, şu anda laboratuvar aşamasında olan 10 nm seviyesinde devreler üretmeyi mümkün kılıyor.

Düşük sıcaklıklarda yüksek kararlılık göstermeleri, onları kuantum çipler için taşıyıcı malzeme haline getirebilir.

Azami sıcaklık dayanımı: 800℃, yüksek sıcaklık metalizasyon malzemeleri gerektirir (örneğin, molibden-manganez yöntemi).

100 MPa basınca dayanıklıdır ve kalıplama yöntemiyle IP68 koruma seviyesine ulaşır.

Nötron radyasyonuna karşı koruma sağlamak için radyasyona dayanıklı seramikler (örneğin, silisyum karbür) kullanın.

Kontrollü karakteristik empedans (50Ω) ve dielektrik kayıpları azaltın (tanδ

100 W/cm²'ye kadar ısı akı yoğunluğuna sahip mikro kanallı ısı dağıtım yapıları kullanılmıştır.

ISO 10993 biyolojik test standardına uygun yüzey pasivasyonu gereklidir.

Yüksek sıcaklık dayanımı ve yalıtımı sayesinde sistem verimliliğini %1-2 oranında artırır.

Yüksek gerilim doğru akım (HVDC) izolasyon gereksinimlerini karşılar, gerilim dayanımı ≥10kV'dir.

Şok emici braketler kullanın ve doğal frekans için dış uyarıcı frekanslarından kaçının.

MEMS çipleriyle entegre olarak minyatürleştirme ve düşük güç tüketimli tasarım elde edin.