У сучасній електронній промисловості, особливо в умовах високої-потужності,-частоти та-температури, керамічні плати стали незамінним основним матеріалом завдяки своїй чудовій теплопровідності, ізоляції та хімічній стабільності. Від аерокосмічного до медичного обладнання, від світлодіодного освітлення до транспортних засобів з новою енергією, за їх чудовою продуктивністю стоїть точний і суворий виробничий процес. У цій статті буде систематично проаналізовано шлях керамічних друкованих плат від «порошку» до «готового продукту».
Крок 1: Підготовка основи – Керамічна пудра для «формування».
Процес починається з підготовки керамічної основи. Зазвичай використовувані керамічні матеріали включають оксид алюмінію, нітрид алюмінію та оксид берилію. Спочатку ультратонкий керамічний порошок високої-чистості змішується з органічними зв’язуючими речовинами, пластифікаторами тощо для утворення однорідної суміші. Потім він формується за допомогою однієї з трьох основних технологій:
Лиття: це найбільш часто використовувана техніка. Суспензію розподіляють у тонку, однорідну плівку на рухому підкладку за допомогою ракельного леза, а потім сушать, утворюючи зелену керамічну стрічку. Цей метод підходить для виготовлення тонких-підкладок великої площі.
Сухе пресування: керамічний порошок заповнюється у форму та пресується у форму під високим тиском. Цей метод є високоефективним і підходить для виготовлення підкладок правильної форми та великої товщини.
Ізостатичне пресування: ізотропний високий тиск застосовується до порошку, інкапсульованого в гнучкій формі, що призводить до отримання зеленого тіла з більшою щільністю, одноріднішою структурою та чудовими характеристиками.
Утворене зелене тіло називають «зеленою керамікою». На цьому етапі його міцність відносно низька, що дозволяє його легко обробляти, свердлити отвори або різати.
Крок другий:-металізація отворів-Створення тривимірного «мосту» з’єднання
Щоб досягти електричного з’єднання між різними шарами, у листі зеленої кераміки потрібно просвердлити наскрізні -отвори, а потім металізувати та заповнити. Цей крок є вирішальним:
Свердління: за допомогою точних механічних свердел або лазерів у листі зеленої кераміки утворюються крихітні наскрізні -дірки. Лазерне свердління забезпечує вищу точність і особливо підходить для -з’єднувальних плат високої щільності.
Попередня обробка та заповнення стінок отворів: після очищення та активації стінок отворів провідна паста (зазвичай вольфрамова або молібденова-марганцева паста) заповнюється в отвори за допомогою трафаретного друку або технології вакуумного заповнення для формування провідних каналів.
Крок 3: Друк схем – малювання електронних «судин»
Візерунок ланцюга формується за допомогою технології товстого{0}}друку. Тонкий екран або маска створюється з розробленого малюнка схеми, а металева паста (наприклад, золото, срібло, паладій або срібло) друкується на поверхні зеленого керамічного листа. Паста прилипає до основи через малюнок на екрані, точно окреслюючи шляхи провідників. Для ще більш тонких ланцюгів можна використовувати тон-процеси (наприклад, напилення або гальванічне покриття).
Крок 4: Ламінування та спів{1}}випал — сублімація за допомогою високотемпературного-плавлення
Для багатошарових керамічних друкованих плат шари друкованих плат листів зеленої кераміки потрібно точно вирівняти й укласти, а потім ламінувати під високою температурою та тиском, щоб щільно з’єднати їх в єдине ціле.
Згодом починається найважливіший крок у всьому процесі – спільний-випал. Ламіноване необроблене тіло поміщають у високо{2}}піч для спікання та спікають у ретельно контрольованому температурному профілі (зазвичай вище 1500 градусів) і захисній атмосфері (наприклад, водню або азоту). Під час цього процесу відбуваються дві основні зміни:
Видалення та спалювання органічних речовин: органічні речовини, такі як зв’язувальні речовини в зеленому тілі, повністю розкладаються та випаровуються.
Ущільнення кераміки та спікання металу: частинки кераміки зливаються при високих температурах, стискаються та утворюють щільну тверду підкладку; одночасно частинки в металевому шламі спікаються разом і міцно з’єднуються з керамічною матрицею, утворюючи високо-провідну схему.
Успіх процесу -спільного спалювання безпосередньо визначає механічну міцність, теплопровідність та електричні властивості кінцевого продукту.
Крок 5: До-обробка та обробка поверхні – обробка та «захист»
Спечена підкладка все ще потребує низки наступних-етапів обробки:
Вирізання форми: за допомогою лазерного різання або машини для нарізання кубиками великі спечені плати поділяються на окремі блоки друкованих плат.
Обробка поверхні: для покращення паяльності та стійкості до окислення відкриті металеві схеми обробляються поверхнями, як-от неелектрогальване нікелювання/золото, гальванічне нікелювання/золото або OSP (консервант для оптичної стерилізації).
Перевірка та випробування: нарешті, серія суворих процедур контролю якості, включаючи автоматичну оптичну перевірку, рентгенівську перевірку та випробування електричних характеристик, гарантує, що кожна керамічна плата відповідає специфікаціям конструкції та вимогам надійності.
Висновок
Виробництво керамічних плат — це складне мистецтво, яке поєднує матеріалознавство, точну механіку та теплотехніку. Від мікрон{1}}порошку до друкованої плати, яка виконує потужні функції, кожен крок процесу вимагає прискіпливої уваги до деталей. Саме цей складний і зрілий процес наділяє керамічні плати винятковою якістю стабільної роботи в екстремальних умовах, безшумно підтримуючи швидкий розвиток сучасних технологій.