Izdelava keramičnih vezij: kateri materiali se uporabljajo?

V tem blogu bomo raziskali glavne materiale, ki se uporabljajo pri izdelavi keramičnih vezij, in razpravljali o njihovem pomenu za doseganje optimalne učinkovitosti.

Pri izdelavi keramičnih vezij igrajo različni materiali ključno vlogo pri zagotavljanju njihove funkcionalnosti in zanesljivosti. Keramična vezja, znana tudi kot keramična tiskana vezja (PCB), se zaradi svoje odlične toplotne prevodnosti, visoke delovne temperature in vrhunskih električnih lastnosti pogosto uporabljajo v različnih industrijah, vključno z elektroniko, vesoljstvom in avtomobilizmom.

Keramična vezja so v glavnem sestavljena iz kombinacije keramičnih materialov in kovin, skrbno izbranih za izpolnjevanje posebnih zahtev različnih aplikacij.

1. Keramična podlaga:

Osnova keramičnega vezja je keramična podlaga, ki je osnova za vse druge komponente. Aluminijev oksid (Al2O3) in aluminijev nitrid (AlN) sta najpogosteje uporabljena keramična materiala. Aluminijev oksid ima odlično mehansko trdnost, visoko toplotno prevodnost in dobro električno izolacijo, zaradi česar je primeren za široko paleto aplikacij. Po drugi strani pa aluminijev nitrid ponuja odlično toplotno prevodnost in lastnosti toplotnega raztezanja, zaradi česar je idealen za aplikacije, ki zahtevajo učinkovito odvajanje toplote.

2. Prevodne sledi:

Prevodne sledi so odgovorne za prenos električnih signalov med različnimi komponentami na vezju. V keramičnih vezjih se za ustvarjanje teh sledi uporabljajo kovinski vodniki, kot so zlato, srebro ali baker. Te kovine so bile izbrane zaradi njihove visoke električne prevodnosti in združljivosti s keramičnimi substrati. Zlato je na splošno priljubljeno zaradi svoje odlične odpornosti proti koroziji in stabilnih električnih lastnosti, zlasti pri visokofrekvenčnih aplikacijah.

3. Dielektrična plast:

Dielektrične plasti so ključne za izolacijo prevodnih sledi ter preprečevanje motenj signala in kratkih stikov. Najpogostejši dielektrični material, ki se uporablja v keramičnih vezjih, je steklo. Steklo ima odlične električne izolacijske lastnosti in se lahko v tanki plasti nanese na keramične podlage. Poleg tega je stekleno plast mogoče prilagoditi tako, da ima določeno vrednost dielektrične konstante, kar omogoča natančen nadzor električnih lastnosti vezja.

4. Spajkalna maska ​​in površinska obdelava:

Spajkalna maska ​​se nanese na prevodne sledi, da jih zaščiti pred okoljskimi dejavniki, kot so prah, vlaga in oksidacija. Te maske so običajno izdelane iz materialov na osnovi epoksi ali poliuretana, ki zagotavljajo izolacijo in zaščito. Uporabite površinsko obdelavo, kot je potopni kositer ali pozlačenje, da izboljšate spajkanje plošče in preprečite oksidacijo izpostavljenih sledi bakra.

5. Preko polnilnega materiala:

Vias so majhne luknje, izvrtane skozi vezje, ki omogočajo električne povezave med različnimi plastmi plošče. V keramičnih vezjih se za zapolnitev teh lukenj in zagotavljanje zanesljive električne prevodnosti uporabljajo polnilni materiali. Običajni polnilni materiali vključujejo prevodne paste ali polnila iz srebra, bakra ali drugih kovinskih delcev, pomešanih s steklenimi ali keramičnimi polnili. Ta kombinacija zagotavlja električno in mehansko stabilnost ter zagotavlja močno povezavo med različnimi plastmi.

Če povzamem

Proizvodnja keramičnih vezij vključuje kombinacijo keramičnih materialov, kovin in drugih specializiranih snovi. Aluminijev oksid in aluminijev nitrid se uporabljata kot substrata, medtem ko se kovine, kot so zlato, srebro in baker, uporabljajo za prevodne sledi. Steklo deluje kot dielektrični material, ki zagotavlja električno izolacijo, epoksi ali poliuretanska spajkalna maska ​​pa ščiti prevodne sledi. Povezava med različnimi plastmi se vzpostavi preko polnilnega materiala, sestavljenega iz prevodne paste in polnil.

Razumevanje materialov, uporabljenih pri izdelavi keramičnih vezij, je ključnega pomena za inženirje in oblikovalce pri razvoju učinkovitih in zanesljivih elektronskih naprav. Izbira ustreznega materiala je odvisna od posebnih zahtev uporabe, kot so toplotna prevodnost, električne lastnosti in okoljski pogoji. Z izkoriščanjem edinstvenih lastnosti vsakega materiala keramična vezja še naprej spreminjajo različne industrije s svojo vrhunsko zmogljivostjo in vzdržljivostjo.