Tillverkning av keramiska kretskort: Vilka material används?

I det här blogginlägget kommer vi att utforska de viktigaste materialen som används vid tillverkning av keramiska kretskort och diskutera deras betydelse för att uppnå optimal prestanda.

Vid tillverkning av keramiska kretskort spelar en mängd olika material en avgörande roll för att säkerställa deras funktionalitet och tillförlitlighet. Keramiska kretskort, även kända som keramiska kretskort (PCB), används i stor utsträckning inom olika industrier inklusive elektronik, flyg- och bilindustrin på grund av deras utmärkta värmeledningsförmåga, höga driftstemperatur och överlägsna elektriska egenskaper.

Keramiska kretskort är huvudsakligen sammansatta av en kombination av keramiska material och metaller, noggrant utvalda för att möta de specifika kraven för olika applikationer.

1. Keramiskt substrat:

Grunden för ett keramiskt kretskort är det keramiska substratet, som utgör grunden för alla andra komponenter. Aluminiumoxid (Al2O3) och aluminiumnitrid (AlN) är de mest använda keramiska materialen. Aluminiumoxid har utmärkt mekanisk hållfasthet, hög värmeledningsförmåga och god elektrisk isolering, vilket gör den lämplig för ett brett spektrum av applikationer. Aluminiumnitrid, å andra sidan, erbjuder utmärkt värmeledningsförmåga och värmeutvidgningsegenskaper, vilket gör den idealisk för applikationer som kräver effektiv värmeavledning.

2. Ledande spår:

Konduktiva spår är ansvariga för att bära elektriska signaler mellan olika komponenter på ett kretskort. I keramiska kretskort används metallledare som guld, silver eller koppar för att skapa dessa spår. Dessa metaller valdes för sin höga elektriska ledningsförmåga och kompatibilitet med keramiska substrat. Guld är i allmänhet gynnat för sin utmärkta korrosionsbeständighet och stabila elektriska egenskaper, särskilt i högfrekventa tillämpningar.

3. Dielektriskt skikt:

Dielektriska skikt är avgörande för att isolera ledande spår och förhindra signalstörningar och kortslutningar. Det vanligaste dielektriska materialet som används i keramiska kretskort är glas. Glas har utmärkta elektriska isoleringsegenskaper och kan avsättas som ett tunt lager på keramiska underlag. Dessutom kan glasskiktet anpassas för att ha ett specifikt dielektriskt konstantvärde, vilket möjliggör exakt kontroll av kretskortets elektriska egenskaper.

4. Lödmask och ytbehandling:

Lödmask appliceras ovanpå de ledande spåren för att skydda dem från miljöfaktorer som damm, fukt och oxidation. Dessa masker är vanligtvis gjorda av epoxi- eller polyuretanbaserade material som ger isolering och skydd. Använd ytbehandlingar som nedsänkt tenn eller guldplätering för att förbättra brädans lödbarhet och förhindra oxidation av exponerade kopparspår.

5. Via fyllnadsmaterial:

Vias är små hål borrade genom ett kretskort som möjliggör elektriska anslutningar mellan olika lager av kortet. I keramiska kretskort används viafyllningsmaterial för att fylla dessa hål och säkerställa tillförlitlig elektrisk ledningsförmåga. Vanliga via fyllnadsmaterial inkluderar ledande pastor eller fyllmedel gjorda av silver, koppar eller andra metallpartiklar, blandade med glas eller keramiska fyllmedel. Denna kombination ger elektrisk och mekanisk stabilitet, vilket säkerställer en stark koppling mellan de olika lagren.

Sammanfattningsvis

Tillverkningen av keramiska kretskort innefattar en kombination av keramiska material, metaller och andra specialiserade ämnen. Aluminiumoxid och aluminiumnitrid används som substrat, medan metaller som guld, silver och koppar används för ledande spår. Glaset fungerar som ett dielektriskt material och ger elektrisk isolering, och en lödmask av epoxi eller polyuretan skyddar de ledande spåren. Kopplingen mellan de olika skikten upprättas genom ett fyllnadsmaterial bestående av ledande pasta och fyllmedel.

Att förstå materialen som används vid tillverkning av keramiska kretskort är avgörande för ingenjörer och designers att utveckla effektiva och pålitliga elektroniska enheter. Valet av lämpligt material beror på specifika tillämpningskrav såsom värmeledningsförmåga, elektriska egenskaper och miljöförhållanden. Genom att utnyttja de unika egenskaperna hos varje material fortsätter keramiska kretskort att revolutionera olika industrier med sin överlägsna prestanda och hållbarhet.