ساخت تابلوهای مدار سرامیکی: چه موادی استفاده می شود؟

در این پست وبلاگ، مواد اصلی مورد استفاده در تولید بردهای مدار سرامیکی را بررسی خواهیم کرد و اهمیت آنها را برای دستیابی به عملکرد مطلوب مورد بحث قرار خواهیم داد.

در تولید بردهای مدار سرامیکی، انواع مواد نقش حیاتی در تضمین عملکرد و قابلیت اطمینان آنها دارند. بردهای مدار سرامیکی که با نام بردهای مدار چاپی سرامیکی (PCB) نیز شناخته می شوند، به دلیل هدایت حرارتی عالی، دمای عملیاتی بالا و خواص الکتریکی برتر، به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله الکترونیک، هوافضا و خودروسازی مورد استفاده قرار می گیرند.

بردهای مدار سرامیکی عمدتاً از ترکیبی از مواد و فلزات سرامیکی تشکیل شده اند که با دقت انتخاب شده اند تا نیازهای خاص کاربردهای مختلف را برآورده کنند.

1. بستر سرامیکی:

پایه یک برد مدار سرامیکی، بستر سرامیکی است که پایه و اساس تمام اجزای دیگر را فراهم می کند. اکسید آلومینیوم (Al2O3) و نیترید آلومینیوم (AlN) متداول ترین مواد سرامیکی مورد استفاده هستند. آلومینا دارای استحکام مکانیکی عالی، هدایت حرارتی بالا و عایق الکتریکی خوب است که آن را برای طیف وسیعی از کاربردها مناسب می کند. از طرف دیگر، نیترید آلومینیوم، رسانایی حرارتی و خواص انبساط حرارتی عالی را ارائه می دهد، و آن را برای کاربردهایی که نیاز به اتلاف گرما کارآمد دارند، ایده آل می کند.

2. آثار رسانا:

ردیابی های رسانا مسئول حمل سیگنال های الکتریکی بین اجزای مختلف در یک برد مدار هستند. در تخته های مدار سرامیکی از هادی های فلزی مانند طلا، نقره یا مس برای ایجاد این آثار استفاده می شود. این فلزات به دلیل رسانایی الکتریکی بالا و سازگاری با بسترهای سرامیکی انتخاب شدند. طلا به طور کلی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی عالی و خواص الکتریکی پایدار آن، به ویژه در کاربردهای فرکانس بالا، مورد علاقه است.

3. لایه دی الکتریک:

لایه های دی الکتریک برای عایق بندی آثار رسانا و جلوگیری از تداخل سیگنال و اتصال کوتاه بسیار مهم هستند. رایج ترین ماده دی الکتریک مورد استفاده در مدارهای مدار سرامیکی شیشه است. شیشه دارای خواص عایق الکتریکی عالی است و می تواند به عنوان یک لایه نازک بر روی بسترهای سرامیکی قرار گیرد. علاوه بر این، لایه شیشه را می توان به گونه ای سفارشی کرد که دارای یک مقدار ثابت دی الکتریک خاص باشد که امکان کنترل دقیق خواص الکتریکی برد مدار را فراهم می کند.

4. ماسک لحیم کاری و درمان سطح:

ماسک لحیم کاری در بالای آثار رسانا اعمال می شود تا از عوامل محیطی مانند گرد و غبار، رطوبت و اکسیداسیون محافظت کند. این ماسک ها معمولاً از مواد اپوکسی یا پلی اورتان ساخته می شوند که عایق و محافظت می کنند. برای افزایش قابلیت لحیم کاری تخته و جلوگیری از اکسید شدن آثار مس در معرض، از روش های سطحی مانند قلع غوطه وری یا آبکاری طلا استفاده کنید.

5. از طریق مواد پرکننده:

Vias سوراخ های کوچکی هستند که از طریق یک برد مدار سوراخ می شوند و امکان اتصال الکتریکی بین لایه های مختلف برد را فراهم می کنند. در تخته های مدار سرامیکی، از مواد Via Fill برای پر کردن این سوراخ ها و اطمینان از هدایت الکتریکی قابل اطمینان استفاده می شود. متداول از طریق مواد پرکننده شامل خمیرهای رسانا یا پرکننده‌های ساخته شده از نقره، مس یا سایر ذرات فلز، مخلوط با پرکننده‌های شیشه یا سرامیکی است. این ترکیب پایداری الکتریکی و مکانیکی را فراهم می کند و اتصال قوی بین لایه های مختلف را تضمین می کند.

به طور خلاصه

تولید بردهای مدار سرامیکی شامل ترکیبی از مواد سرامیکی، فلزات و سایر مواد تخصصی است. از اکسید آلومینیوم و نیترید آلومینیوم به عنوان بستر استفاده می شود، در حالی که فلزاتی مانند طلا، نقره و مس برای ردیابی رسانا استفاده می شود. شیشه به عنوان یک ماده دی الکتریک عمل می کند و عایق الکتریکی ایجاد می کند و ماسک لحیم اپوکسی یا پلی اورتان از آثار رسانا محافظت می کند. ارتباط بین لایه های مختلف از طریق یک ماده پرکننده متشکل از خمیر رسانا و پرکننده ها برقرار می شود.

درک مواد مورد استفاده در تولید بردهای مدار سرامیکی برای مهندسان و طراحان برای توسعه دستگاه های الکترونیکی کارآمد و قابل اعتماد بسیار مهم است. انتخاب ماده مناسب به نیازهای کاربردی خاص مانند هدایت حرارتی، خواص الکتریکی و شرایط محیطی بستگی دارد. با استفاده از خواص منحصر به فرد هر ماده، بردهای مدار سرامیکی همچنان با عملکرد و دوام برتر خود، صنایع مختلف را متحول می کنند.