Výroba keramických desek plošných spojů: Jaké materiály se používají?

V tomto příspěvku na blogu prozkoumáme hlavní materiály používané při výrobě keramických desek plošných spojů a probereme jejich význam pro dosažení optimálního výkonu.

Při výrobě keramických desek plošných spojů hrají zásadní roli různé materiály, které zajišťují jejich funkčnost a spolehlivost. Keramické desky s plošnými spoji, také známé jako keramické desky s plošnými spoji (PCB), jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích včetně elektroniky, letectví a automobilového průmyslu díky své vynikající tepelné vodivosti, vysoké provozní teplotě a vynikajícím elektrickým vlastnostem.

Keramické desky plošných spojů se skládají převážně z kombinace keramických materiálů a kovů, pečlivě vybraných tak, aby splňovaly specifické požadavky různých aplikací.

1. Keramický substrát:

Základem keramické desky plošných spojů je keramický substrát, který poskytuje základ pro všechny ostatní součásti. Oxid hlinitý (Al2O3) a nitrid hliníku (AlN) jsou nejčastěji používanými keramickými materiály. Oxid hlinitý má vynikající mechanickou pevnost, vysokou tepelnou vodivost a dobrou elektrickou izolaci, díky čemuž je vhodný pro širokou škálu aplikací. Nitrid hliníku na druhé straně nabízí vynikající tepelnou vodivost a vlastnosti tepelné roztažnosti, díky čemuž je ideální pro aplikace, které vyžadují účinný odvod tepla.

2. Vodivé stopy:

Vodivé stopy jsou zodpovědné za přenášení elektrických signálů mezi různými součástmi na desce plošných spojů. V keramických deskách plošných spojů se k vytvoření těchto stop používají kovové vodiče, jako je zlato, stříbro nebo měď. Tyto kovy byly vybrány pro svou vysokou elektrickou vodivost a kompatibilitu s keramickými substráty. Zlato je obecně oblíbené pro svou vynikající odolnost proti korozi a stabilní elektrické vlastnosti, zejména ve vysokofrekvenčních aplikacích.

3. Dielektrická vrstva:

Dielektrické vrstvy jsou rozhodující pro izolaci vodivých stop a pro zabránění rušení signálu a zkratů. Nejběžnějším dielektrickým materiálem používaným v keramických deskách plošných spojů je sklo. Sklo má vynikající elektroizolační vlastnosti a může být nanášeno jako tenká vrstva na keramické substráty. Kromě toho lze skleněnou vrstvu upravit tak, aby měla specifickou hodnotu dielektrické konstanty, což umožňuje přesné řízení elektrických vlastností desky plošných spojů.

4. Pájecí maska ​​a povrchová úprava:

Pájecí maska ​​se aplikuje na vodivé stopy, aby je chránila před faktory prostředí, jako je prach, vlhkost a oxidace. Tyto masky jsou obvykle vyrobeny z materiálů na bázi epoxidu nebo polyuretanu, které poskytují izolaci a ochranu. Používejte povrchové úpravy, jako je ponorné cínování nebo pozlacení, abyste zvýšili pájitelnost desky a zabránili oxidaci obnažených stop mědi.

5. Prostřednictvím výplňového materiálu:

Průchody jsou malé otvory vyvrtané přes obvodovou desku, které umožňují elektrické spojení mezi různými vrstvami desky. V keramických deskách plošných spojů se k vyplnění těchto otvorů používají průchozí výplňové materiály a zajišťují spolehlivou elektrickou vodivost. Mezi běžné výplňové materiály patří vodivé pasty nebo plniva vyrobená ze stříbra, mědi nebo jiných kovových částic ve směsi se skleněnými nebo keramickými plnivy. Tato kombinace poskytuje elektrickou a mechanickou stabilitu a zajišťuje pevné spojení mezi různými vrstvami.

V souhrnu

Výroba keramických desek plošných spojů zahrnuje kombinaci keramických materiálů, kovů a dalších specializovaných látek. Oxid hlinitý a nitrid hliníku se používají jako substráty, zatímco kovy jako zlato, stříbro a měď se používají pro vodivé stopy. Sklo působí jako dielektrický materiál poskytující elektrickou izolaci a epoxidová nebo polyuretanová pájecí maska ​​chrání vodivé stopy. Spojení mezi různými vrstvami je zajištěno výplňovým materiálem skládajícím se z vodivé pasty a plniv.

Pochopení materiálů používaných při výrobě keramických desek plošných spojů je pro inženýry a designéry zásadní pro vývoj účinných a spolehlivých elektronických zařízení. Výběr vhodného materiálu závisí na konkrétních požadavcích aplikace, jako je tepelná vodivost, elektrické vlastnosti a podmínky prostředí. Využitím jedinečných vlastností každého materiálu keramické desky plošných spojů pokračují v revoluci v různých průmyslových odvětvích díky svému vynikajícímu výkonu a odolnosti.