Nos especializamos en tres tipos de sustratos cerámicos:
1. PCB de alúmina (AlN)
2. Base de nitruro de aluminio
3. Revestido de cobre
Una placa de circuito impreso (PCB) de cerámica utiliza materiales como óxido de aluminio o nitruro de aluminio en lugar de la tradicional fibra de vidrio FR4. Estos son los aspectos más destacados de las PCB de cerámica:
Rendimiento superior: las PCB de cerámica ofrecen una resistencia al calor mejorada, un aislamiento eléctrico superior y una estabilidad dimensional excepcional en comparación con las PCB FR4 estándar, lo que permite el funcionamiento a altas temperaturas.
Materiales: las opciones de cerámica más comunes incluyen alúmina (Al2O3), nitruro de aluminio (AlN), óxido de berilio (BeO) y cerámica cocida a baja temperatura (LTCC).
Proceso de fabricación: se produce a través de procesos como serigrafía, laminación, perforación láser y sinterización a alta temperatura para formar circuitos robustos.
Capacidades de alta frecuencia: ideal para aplicaciones de RF y microondas debido a las excelentes características de alta frecuencia y las tangentes de baja pérdida.
Compatibilidad con alto voltaje: capaz de manejar circuitos de mayor voltaje con una expansión térmica mínima.
Diseños complejos: las PCB de cerámica multicapa pueden incorporar vías o cavidades enterradas para adaptarse a diseños complejos.
Aplicaciones: ampliamente utilizadas en el sector militar, aeroespacial, electrónica automotriz, infraestructura de telecomunicaciones, dispositivos médicos y otros sectores donde la confiabilidad en condiciones extremas es crucial.
Excelencia en la fabricación: los principales fabricantes de PCB de cerámica ofrecen servicios integrales que incluyen fabricación, ensamblaje y pruebas rigurosas para garantizar placas de cerámica confiables y de alta calidad.
Ceramic Substrate Material | Thermal Conductivity |
|---|---|
Aluminum Nitride | 150 – 180 W/mK |
Aluminum Oxide | 18-36 W/mK |
Beryllium Oxide | 184-300 W/mK |
Boron Nitride | 15 – 600 W/mK |
Silicon Carbide | 70-210 W/mK |
Proceso de fabricación de placas de circuito impreso (PCB) de cerámica:
Preparación del material: Los materiales cerámicos, normalmente óxido de aluminio o polvo de nitruro de aluminio, se mezclan con aglutinantes y coadyuvantes de sinterización. La suspensión resultante se vierte en láminas de "cinta verde".
Formación de vías: Se perforan orificios en la cinta verde para crear vías para interconectar componentes. Luego, estas vías se rellenan con una pasta conductora.
Impresión de capas conductoras: Los patrones de circuitos se forman mediante la serigrafía de una pasta conductora que contiene materiales como plata, oro o cobre sobre la cinta verde.
Laminación: Se apilan y laminan a presión varias capas de cinta verde circuitizada, junto con capas dieléctricas no circuitizadas, para formar una placa multicapa.
Cocción de bizcocho: La placa laminada se somete a un calentamiento lento para quemar los aglutinantes y los compuestos orgánicos, dejando atrás partículas de cerámica y metal.
Sinterización: la placa cocida en bizcocho se sinteriza a altas temperaturas (hasta 1600 °C) para densificar la estructura cerámica y unir firmemente las capas conductoras.
Mecanizado: se utiliza perforación mecánica o láser para crear vías o cortes en la placa completamente sinterizada. También se pueden realizar operaciones de acabado adicionales.
Metalización: las rutas conductoras en la placa de cerámica cocida se galvanizan o recubren para reducir la resistividad.
Pruebas: se realizan rigurosas pruebas eléctricas, térmicas, mecánicas y ambientales para garantizar la confiabilidad de la placa.
Ensamblaje: los componentes de montaje superficial o con plomo se sueldan en la PCB de cerámica terminada. Se realizan pruebas adicionales después del ensamblaje.
Este proceso integral permite la fabricación de placas de circuitos cerámicos complejos y multicapa que ofrecen alta confiabilidad y características de rendimiento superiores.
Sustrato cerámico de alúmina
El sustrato cerámico de alúmina tiene una alta resistencia mecánica, buen aislamiento y resistencia a la luz. Se ha utilizado ampliamente en sustratos cerámicos de cableado multicapa, empaquetado electrónico y sustratos de empaquetado de alta densidad.
1. Estructura cristalina, clasificación y rendimiento del sustrato cerámico de alúmina
La alúmina tiene muchos cristales homogéneos, como α-Al2o3, β-Al2o3, γ-Al2o3, etc. Entre ellos, α-Al2o3 tiene mayor estabilidad. Su estructura cristalina es compacta, las propiedades físicas y químicas son estables y tiene densidad y propiedades mecánicas. La ventaja de una mayor resistencia tiene más aplicaciones en la industria.
La cerámica de alúmina se clasifica por pureza de alúmina. La pureza de alúmina del “99% se llama porcelana de corindón, y la pureza de alúmina del 99%, 95% y 90% se llama porcelana 99, porcelana 95 y porcelana 90, contenido” El 85% de las cerámicas de alúmina generalmente se denominan cerámicas de alta alúmina. La densidad aparente de la cerámica de alúmina del 99,5% es de 3,95 g/cm3, la resistencia a la flexión es de 395 MPa, el coeficiente de expansión lineal es de 8,1 × 10-6, la conductividad térmica es de 32 W/(m·K) y la resistencia del aislamiento es de 18 KV/mm.
2. Proceso de fabricación del sustrato cerámico de alúmina negra
Los sustratos cerámicos de alúmina negra se utilizan principalmente en circuitos integrados de semiconductores y productos electrónicos. Esto se debe principalmente a la alta fotosensibilidad de la mayoría de los productos electrónicos. Los materiales de embalaje deben tener fuertes propiedades de protección contra la luz para garantizar la claridad de la pantalla digital. Se envasa con un sustrato cerámico de alúmina negra. Con la actualización continua de los componentes electrónicos modernos, la demanda de sustratos de embalaje de alúmina negra también se está expandiendo. En la actualidad, la investigación sobre el proceso de fabricación de cerámica de alúmina negra se lleva a cabo activamente en el país y en el extranjero.
Las placas de fibra de cerámica de alúmina negra utilizadas en el embalaje de productos electrónicos se basan en las necesidades de sus campos de aplicación. La selección de materiales de coloración negra debe combinar las propiedades de las materias primas cerámicas. Por ejemplo, es necesario considerar que las materias primas cerámicas deben tener un mejor aislamiento eléctrico. Por lo tanto, además de la coloración final y la resistencia mecánica del sustrato cerámico, el material de coloración negra también debe considerar el aislamiento eléctrico, el aislamiento térmico y las propiedades electrónicas. Otras funciones de los materiales de embalaje. En el proceso de coloración cerámica, el entorno de baja temperatura puede afectar la volatilidad del material colorante y mantenerlo caliente durante un período determinado. Durante este proceso, el material colorante libre puede agregarse en compuestos de espinela, lo que evita que el material colorante continúe en entornos de alta temperatura. Volátil para asegurar el efecto colorante.
3. Proceso de fabricación de sustrato cerámico de alúmina negra mediante el método de fundición
El método de fundición se refiere al proceso de fabricación de añadir disolventes, dispersantes, aglutinantes, plastificantes y otras sustancias al polvo cerámico para que la suspensión se distribuya de manera uniforme. Posteriormente, se fabrican láminas cerámicas de diferentes especificaciones en la máquina de fundición. Se denomina método de formación por raspado. Este proceso apareció por primera vez a finales de la década de 1940 y se utilizó para producir condensadores de chip cerámico. Las ventajas de este proceso son:
(1) El equipo es sencillo de operar, eficiente en la producción, capaz de funcionar de forma continua y con un alto nivel de automatización.
(2) La densidad del cuerpo del embrión y la elasticidad del diafragma son mayores.
(3) Tecnología madura.
(4) Especificaciones de producción controlables y una amplia gama.
