Керамічна друкована плата

Поширені матеріали включають оксид алюмінію (Al₂O₃, чистота 60%-96%), нітрид алюмінію (AlN) та оксид берилію (BeO, поступово замінюється через токсичність). 96% оксиду алюмінію становить понад 60% застосувань.

Al₂O₃ (96%) має приблизно 25 Вт/м·К, AlN досягає 170-230 Вт/м·К, а оксид берилію (BeO) — близько 250 Вт/м·К.

Оксид алюмінію (6-7 ppm/°C), нітрид алюмінію (4,5 ppm/°C), значно нижче, ніж у FR4 18-22 ppm/°C.

За кімнатної температури опір ізоляції підкладок Al₂O₃ становить >10¹⁴Ω, а підкладок AlN – >10¹³Ω.

Діелектрична проникність 96% оксиду алюмінію становить близько 9,8 (1 МГц), а AlN — близько 8,5 (1 МГц).

Робоча температура: -55℃~300℃, може витримувати короткочасні високі температури понад 800℃.

Твердість за шкалою Мооса становить 6-9, оксид алюмінію (96%) досягає 7 рівня, що ускладнює обробку.

Al₂O₃ (96%) має приблизно 3,85 г/см³, а AlN — близько 3,26 г/см³.

Низькі діелектричні втрати (tanδ

Коефіцієнт водопоглинання

Товстоплівковий процес (трафаретний друк), тонкоплівковий процес (розпилення/випаровування), процес спільного випалювання (HTCC/LTCC) тощо.

Температура спікання HTCC становить 1500-1600℃, LTCC — 850-900℃; LTCC може інтегрувати пасивні компоненти з вищою вартістю.

Тонкоплівковий процес може досягти ширини/відстані між лініями 10 мкм/10 мкм, а товстоплівковий процес — близько 100 мкм/100 мкм.

Мінімальний діаметр отвору для лазерного свердління становить 50 мкм, а для механічного свердління – 100 мкм.

Пряме зварювання міді (DBC), пайка активним металом (AMB), друк товстими плівками.

Звичайна товщина мідного шару становить 0,1-0,3 мм, максимум до 0,5 мм.

Міцність склеювання >25 Н/мм, час термічних циклів перевищує 1000 разів (-40℃~150℃).

Тонкоплівковий процес Ra

Лазерне різання, нарізка кубиками, механічне різання. Точність лазерного різання ±25 мкм.

Вихід при тонкоплівковому процесі становить близько 85%-90%, а при товстоплівковому процесі — близько 90%-95%.

Уникайте проектування з гострим кутом, радіус заокруглення ≥0,2 мм; додайте отвори для розсіювання тепла в зонах з концентрованим термічним напруженням.

Завдяки зварюванню методом перевернутої стружки (flip chip bonding), зварюванню дротом, евтектичному зварюванню тощо. Зварювання методом перевернутої стружки має термічний опір до 0,5 ℃/Вт.

Базові станції 5G (втрати сигналу

Зменшення теплового опору. Використання підкладок AlN в модулях IGBT може знизити тепловий опір до 1,5 ℃/Вт.

Може використовуватися в блоках керування двигуном (ЕБУ), має відмінну стійкість до високих температур та вібрацій.

Підкладки для розсіювання тепла для потужних світлодіодів з термічним опором, що зменшується до рівня нижче 3℃/Вт.

Для мідної фольги товщиною 1 унція при підвищенні температури на 10℃ лінія шириною 1 мм може передавати струм приблизно 2 А.

Завдяки спільному випалюванню, LTCC може досягти максимум 100 шарів.

Міцність на вигин Al₂O₃ (96%) >300 МПа, а AlN >350 МПа.

Стійкість до радіації (витримує дозу 10⁶Гр), легка вага (щільність приблизно 1/3 від щільності металевих підкладок).

Термоциклічні випробування (-40℃~125℃, 1000 разів), випробування вологою теплою (85℃/85% відносної вологості, 1000 год).

Розтріскування шару металізації (цикли руйнування підкладки Al₂O₃ DBC приблизно 500-800 разів).

Товщина 1 мм може витримувати ≥5 кВ, напругу початку часткового розряду >2 кВ.

Випробування на відшаровування стрічки (стрічка 3M 610), металевий шар не відшаровувався.

За нормальних умов експлуатації він може сягати понад 10 років, а в умовах високої температури та вологості скорочується до 5 років.

Рентгенівський детектор, ультразвуковий скануючий мікроскоп (C-SAM), з роздільною здатністю до 10 мкм.

Синусоїдальна вібрація 5-2000 Гц, прискорення 5g, тривалістю 2 години без тріщин.

96-годинний тест у сольовому тумані (5% розчин NaCl), корозії металізованого шару не виявлено.

Модель людського тіла (HBM) >2 кВ, модель машини (MM) >200 В.

-40℃~150℃, час перетворення

Вартість керамічних підкладок у 5-10 разів вища, ніж у FR4, головним чином через складні матеріали та процеси.

Масове виробництво, оптимізація процесу (наприклад, використання товстої плівки замість тонкої), вибір недорогих матеріалів (таких як 60% оксид алюмінію).

Кращі ізоляційні характеристики (металеві основи потребують ізоляційних шарів), а коефіцієнт теплового розширення більше відповідає чіпам.

Оксид алюмінію (60%)

Тип матеріалу, складність процесу, кількість шарів, розмір, обсяг замовлення.

Може бути досягнуто за допомогою жорстко-гнучого процесу, зі збільшенням вартості на 20%-30%.

Становить близько 15%-20% від загальних витрат, а підвищення врожайності може значно їх зменшити.

Коли обсяг замовлення перевищує 5000 штук, собівартість одиниці значно знижується.

Тривалий цикл розробки (3-6 місяців), висока вартість форми (близько 50 000-100 000 юанів).

Тепловіддача підкладок AlN у 3 рази вища, ніж у друкованих плат на основі алюмінію, але їхня вартість у 4 рази вища.

Фіксується гвинтами або склеюється теплопровідним клеєм (термічний опір

Пікова температура паяння оплавленням: 240-260℃, тривалість

Можна повторно обробляти, але висока температура може спричинити розтріскування кераміки з показником успішності близько 70%.

Очистіть ультразвуком за допомогою ізопропілового спирту (IPA) протягом

Підтримуйте вологість робочого середовища на рівні 40%-60% та носіть антистатичні браслети.

Виберіть матеріали з подібними коефіцієнтами теплового розширення та заповніть зазори теплопровідною силіконовою змазкою.

Не рекомендується, оскільки термічний вплив може спричинити розтріскування кераміки.

Крутний момент для гвинтів M3: 0,8-1,2 Н·м, щоб уникнути концентрації напружень.

Виявляйте гарячі точки за допомогою інфрачервоного тепловізійного зображення та перевіряйте з'єднання за допомогою тестування опору.

Зберігання: вологість

IPC-6012 (Специфікація експлуатаційних характеристик для жорстких друкованих плат), MIL-P-55110 (Військовий стандарт).

Сертифікація UL (вогнестійкий), сертифікація RoHS (без небезпечних речовин), ISO 9001.

Відповідає вимогам екологічних випробувань MIL-STD-810G із суворими вимогами до стійкості до вібрації та ударів.

Потрібні сертифікати AEC-Q100 (чіпи) та AEC-Q200 (пасивні компоненти).

Дотримуйтесь правил ЄС REACH, що обмежують використання небезпечних речовин, таких як свинець та кадмій.

Класифікація UL 94 V-0 (без поширення полум'я), кисневий індекс >30%.

Відповідати системі управління якістю медичних виробів ISO 13485.

Вимагається сертифікація системи управління якістю в аерокосмічній галузі за стандартом AS9100.

Відповідає стандартам електромагнітного випромінювання EN 55032, кондуктивне випромінювання

Сторонні сертифікаційні органи: SGS, TÜV, Intertek.

Перевірте процес склеювання (наприклад, окислення мідної фольги DBC) та повторно обробіть поверхню.

Незначні тріщини заповніть епоксидною смолою; замініть основу, якщо є сильні тріщини.

Відрегулюйте профіль температури паяння та контролюйте активність флюсу (клас RA).

Оптимізуйте проводку, використовуйте матеріали з низькою діелектричною проникністю та додайте шари заземлення.

Перевірте шляхи теплопровідності та перевірте тепловий опір (ціль

Нерівномірний процес спікання або недостатнє зняття термічного напруження; оптимізуйте виробничий процес.

Очистіть плазмою для видалення органічних залишків.

Випробування опору ізоляції (1000 В постійного струму) для виявлення точок витоку.

Зміцнюйте захисні покриття (наприклад, нікель-золото) та уникайте агресивних газів.

Збільште товщину підкладки (≥0,5 мм) та оптимізуйте конструкцію кутів.

Зменшення товщини (

Нітрид кремнію (Si₃N₄) з високою теплопровідністю (100 Вт/м·K) та міцністю.

Керамічний 3D-друк реалізував складні структури розсіювання тепла з точністю 50 мкм.

Оптимізуйте розподіл тепла за допомогою алгоритмів моделювання, скорочуючи цикл проектування на 30%.

Використовується в силових модулях SiC з річним темпом зростання ринку понад 20%.

Низькі діелектричні втрати задовольняють потреби високочастотного зв'язку, при цьому очікується, що попит зросте на 50% до 2025 року.

Товстоплівкові пасти на водній основі замінюють органічні розчинники для зменшення викидів летких органічних сполук.

Складність узгодження коефіцієнтів теплового розширення, що вимагає матеріалів буферного шару.

Літографія EUV дозволяє створювати схеми 10-нм рівня, які наразі перебувають на лабораторному етапі.

Висока стабільність за низьких температур може зробити їх носіями для квантових чипів.

Максимальна температурна стійкість: 800℃, що вимагає високотемпературних металізаційних матеріалів (наприклад, молібден-марганцевий метод).

Витримують тиск 100 МПа та забезпечують захист IP68 завдяки герметизації.

Використовуйте радіаційно-стійку кераміку (наприклад, карбід кремнію) для екранування нейтронного випромінювання.

Контролюйте характеристичний імпеданс (50 Ом) та зменшуйте діелектричні втрати (tanδ

Використовуйте мікроканальні структури теплорозсіювання з щільністю теплового потоку до 100 Вт/см².

Потрібна пасивація поверхні, що відповідає біологічним випробуванням ISO 10993.

Висока термостійкість та ізоляція, що підвищує ефективність системи на 1%-2%.

Відповідає вимогам до ізоляції високовольтного постійного струму (HVDC), витримує напругу ≥10 кВ.

Використовуйте амортизуючі кронштейни та уникайте зовнішніх частот збудження для власної частоти.

Інтеграція з мікросхемами MEMS для досягнення мініатюризації та низького енергоспоживання