Bordijiet tal-fibra tal-ħġieġ FR-4 tradizzjonali għandhom it-tendenza li jiżviluppaw forma ta '"arkata" wara l-issaldjar mill-ġdid. Dan huwa riżultat inevitabbli tal-iżbilanċ bejn l-istress termali u l-proprjetajiet fiżiċi tal-materjal. Il-PCBs tradizzjonali jbatu minn difetti fl-issaldjar tal-komponenti u ħsarat fit-tagħmir minħabba t-tgħawwiġ. Tip ta 'PCB li juża ċ-ċeramika bħala s-sottostrat tiegħu, bl-istabbiltà fiżika qrib-perfetta tiegħu, qed isir l-għażla ewlenija għal apparati elettroniċi ta'-qawwa għolja jew ta 'affidabbiltà għolja.
Għaliex ma s-sottostrati taċ-ċeramika medd?
Il-kawża ewlenija tal-PCB warping tinsab fin-nuqqas ta 'qbil bejn il-koeffiċjenti ta' espansjoni termali tal-materjali u r-rilaxx tal-istress intern. Is-sottostrati ordinarji FR-4 huma ffurmati billi jgħaqqdu drapp tal-fibreglass u reżina epoxy. Ir-reżina ttaffi meta msaħħna u tiċkien meta tkessaħ. Fojl tar-ram asimmetriku fuq iż-żewġ naħat ikompli jaggrava d-deformazzjoni.
Is-sottostrati taċ-ċeramika għandhom karatteristiċi kompletament differenti. Huma jużaw folji ħodor taċ-ċeramika sinterizzat b'temperatura għolja- bħala bażi, li juru modulu elastiku għoli ħafna u koeffiċjent estremament baxx ta 'espansjoni termali. Waqt il-manifattura, il-fojl tar-ram jitwaħħal mal-wiċċ taċ-ċeramika permezz ta 'pressar bis-sħana b'temperatura għolja jew teknoloġija diretta tal-kisi tar-ram, li tikseb twaħħil intermolekulari aktar milli twaħħil adeżiv sempliċi. Dan jippermetti li l-istruttura komposta żżomm l-istabbiltà dimensjonali anke taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura estrema.
Ċeramika ta' l-alumina: Ir-Re ta' l-Ispiża-Effettività
L-alumina bħalissa hija l-aktar materjal ta 'sottostrat taċ-ċeramika użat, li fih bejn 75% u 99.5% alumina. Purità għolja ta '99.5% tirriżulta f'wiċċ lixx u dens b'telf dielettriku estremament baxx, li jagħmilha adattata għal ċirkwiti ta' frekwenza għolja -.
Il-konduttività termali tal-alumina hija bejn wieħed u ieħor 24 sa 28 W/(m·K), ogħla b'mod sinifikanti minn FR-4's 0.3 W/(m·K). Madankollu, xorta taqa 'qosor f'applikazzjonijiet ta' qawwa ultra-għolja. Hija tiftaħar materja prima abbundanti, saħħa mekkanika għolja, u stabbiltà kimika eċċellenti, li jagħmilha eżempju ewlieni ta 'prodott li jibbilanċja l-prestazzjoni u l-ispiża, u b'hekk iżomm pożizzjoni dominanti fl-oqsma tal-mikroelettronika u l-moduli tal-enerġija.
Il-konduttività termali għolja tan-nitrur tal-aluminju hija mqabbla sew-ma' wejfers tas-silikon. L-emerġenza taċ-ċeramika tan-nitrur tal-aluminju solviet il-problema ta 'konduttività termali insuffiċjenti fl-alumina, u kisbet konduttività termali li taqbeż il-170 W/(m·K), seba' darbiet dik tal-alumina u saħansitra qabżet dik tal-aluminju metalliku.
Aktar importanti minn hekk, il-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tan-nitrur tal-aluminju huwa estremament qrib dak tal-wejfers tas-silikon semikondutturi. Meta ċipep ta 'qawwa għolja- huma mmuntati direttament fuq is-sottostrat, il-koeffiċjent ta' espansjoni simili jevita b'mod effettiv l-istress shear ikkawżat minn ċikliżmu termali, u b'hekk jipprevjeni l-qsim taċ-ċippa jew l-għeja tal-ġonta tal-istann. Il-proċess tal-manifattura tiegħu għandu rekwiżiti estremament għoljin għall-kontroll tal-kontenut tal-ossiġnu; iktar ma jkunu baxxi l-impuritajiet tal-ossiġnu, iktar tkun b'saħħitha l-konduttività termali.
Limitazzjonijiet ta 'Konduttività Termali Għolja u Tossiċità ta' Ossidu tal-Berillju
Iċ-ċeramika ta 'l-ossidu tal-berillju juri konduttività termali eċċezzjonali, saħansitra qabeż dik tan-nitrur ta' l-aluminju, u tilħaq aktar minn 250 W/(m·K) f'temperatura tal-kamra. Darba kien il-materjal preferut f'oqsma b'rekwiżiti ta 'dissipazzjoni tas-sħana estremament stretti.
Madankollu, it-trab tal-ossidu tal-berillju huwa tossiku. Jekk it-trab iġġenerat matul il-produzzjoni u l-ipproċessar jittieħed man-nifs, jista 'jikkawża mard serju tal-pulmun. Bl-istess mod, jekk it-trab iġġenerat waqt ir-rimi jiġi man-nifs, jista 'wkoll jikkawża mard serju tal-pulmun. Dan id-difett fatali jillimita serjament l-iżvilupp tiegħu. Bħalissa, tintuża biss fi ftit oqsma militari speċjalizzati b'miżuri protettivi komprensivi, u wkoll fi ftit oqsma aerospazjali speċjalizzati b'miżuri protettivi komprensivi. Is-suq ċivili ġie sostitwit fil-biċċa l-kbira bin-nitrur tal-aluminju.
Il-Vantaġġi ewlenin tal-PCB taċ-ċeramika
L-aktar vantaġġ ovvju tas-sottostrati taċ-ċeramika huwa l-kapaċità qawwija ta' ġarr tal-kurrent tagħhom-. Dejta sperimentali turi li meta kurrent ta '100A jgħaddi kontinwament minn sottostrat tar-ram ta' 1mm ħxuna ta '0.3mm, iż-żieda fit-temperatura hija biss madwar 17-il grad. Jekk il-ħxuna tar-ram tiżdied għal 2mm, iż-żieda fit-temperatura tista 'tiġi kkontrollata sa 5 gradi.
Barra minn hekk, għandu proprjetajiet ta 'insulazzjoni eċċellenti li jistgħu jifilħu vultaġġ għoli. Din il-proprjetà tiżgura s-sigurtà tat-tagħmir u l-persunal. Minħabba li ma teħtieġx adeżivi organiċi, il-prestazzjoni tagħha hija estremament stabbli f'ambjenti ta'-temperatura għolja u-umdità għolja. Barra minn hekk, l-adeżjoni tal-fojl tar-ram hija qawwija ħafna u mhux se tinqala 'minħabba bidliet drastiċi fit-temperatura, u tagħmel l-affidabbiltà tagħha ferm superjuri għal PCBs ordinarji.
Għażliet ta 'Manifattura għal PCBs taċ-ċeramika
Anki jekk is-sottostrati taċ-ċeramika juru prestazzjoni superjuri, in-natura fraġli tagħhom tillimita l-użu tagħhom fil-manifattura ta' bordijiet ta' -erja kbira, u l-prezz tagħhom huwa ħafna ogħla minn FR-4. Substrat tan-nitrur tal-aluminju tal-ġenb ta '100mm jista' jiswa għexieren ta 'darbiet aktar minn FR-4 tal-istess daqs.
Għalhekk, huwa prinċipalment użat f'applikazzjonijiet ta'-livell għoli bħal LEDs ta'-qawwa għolja, sistemi ta' tqabbid tal-karozzi, provvisti tal-enerġija tal-iswiċċjar ta'-frekwenza għolja, aerospazjali, u elettronika militari. L-għażla ta 'sottostrat taċ-ċeramika tfisser li tagħmel għażla ta' stabbiltà u affidabbiltà aħħarija. F'R&D attwali jew produzzjoni ta'-lottijiet żgħar, l-għażla ta' manifattur professjonali u affidabbli hija estremament kruċjali. JEP PCB kien involut ħafna fl-industrija għal ħafna snin, li jippossjedi kapaċitajiet professjonali ta 'proċessar tas-sottostrat taċ-ċeramika. Mill-prototyping sal-produzzjoni tal-massa, jista 'jipprovdi rispons rapidu u appoġġ stabbli għall-proċess, u jiżgura li d-disinn ta' prestazzjoni għolja tiegħek- jista 'jinkiseb b'mod preċiż.
Allura, fid-disinn tal-prodott tiegħek, se tipprijoritizza l-kontroll tal-ispejjeż, jew se tagħżel sottostrat taċ-ċeramika minħabba ż-żieda fit-temperatura ta '5 gradi tagħha u l-affidabbiltà u l-istabbiltà mingħajr paragun? Ħossok liberu li taqsam il-fehmiet tiegħek fit-taqsima tal-kummenti, agħti like u aqsam dan l-artikolu sabiex aktar inġiniera jkunu jistgħu jaraw dan-popolarizzazzjoni xjentifika fil-fond.