Kaasaegses elektroonikatööstuses, eriti suure{0}}võimsusega, kõrge-sageduse ja kõrge{2} temperatuuriga rakendustes, on keraamilised trükkplaadid muutunud asendamatuks südamikumaterjaliks tänu oma suurepärasele soojusjuhtivusele, isolatsioonile ja keemilisele stabiilsusele. Lennundusest meditsiiniseadmeteni, LED-valgustusest uute energiasõidukiteni – nende suurepärase jõudluse taga peitub täpne ja range tootmisprotsess. See artikkel analüüsib süstemaatiliselt keraamiliste trükkplaatide teekonda "pulbrist" kuni "valmistooteni".
1. samm: aluspinna ettevalmistamine – keraamilise pulbri vormimine
Protsess algab keraamilise aluspinna ettevalmistamisega. Tavaliselt kasutatavate keraamiliste materjalide hulka kuuluvad alumiiniumoksiid, alumiiniumnitriid ja berülliumoksiid. Esiteks segatakse kõrge -puhtusastmega ülipeen keraamiline pulber orgaaniliste sideainete, plastifikaatorite jne, et moodustada ühtlane suspensioon. Seejärel kujundatakse see, kasutades ühte järgmistest kolmest peavoolutehnoloogiast:
Valamine: see on kõige sagedamini kasutatav tehnika. Suspensioon jaotatakse kahvli abil täpselt paksuks ühtlaseks kileks liikuvale substraadile ja kuivatatakse seejärel rohelise keraamilise lindi moodustamiseks. See meetod sobib suure-pinnaga õhukeste substraatide valmistamiseks.
Kuivpressimine: Keraamiline pulber valatakse vormi ja pressitakse kõrge rõhu all vormi. See meetod on väga tõhus ja sobib korrapärase kujuga ja suure paksusega aluspindade valmistamiseks.
Isostaatiline pressimine: painduvasse vormi kapseldatud pulbrile rakendatakse isotroopset kõrgsurvet, mille tulemuseks on suurem tihedus, ühtlasem struktuur ja suurepärane jõudlus.
Moodustunud rohelist keha nimetatakse "roheliseks keraamikaks". Selles etapis on selle tugevus suhteliselt madal, mistõttu on seda lihtne töödelda, auke puurida või lõigata.
Teine samm: läbi-aukude metallistamise-3D-ühenduse "silla" ehitamine
Erinevate kihtide vahel elektriliste ühenduste saavutamiseks tuleb rohelisse keraamilisse lehte puurida läbivad{0}}augud ning seejärel metalleerida ja täita. See samm on ülioluline:
Puurimine: täppismehhaaniliste puuride või laserite abil moodustatakse rohelisele keraamilisele lehele väikesed läbivad{0}}augud. Laserpuurimine pakub suuremat täpsust ja sobib eriti suure-tihedusega ühendusplaatide jaoks.
Aukuseina eeltöötlus ja täitmine: pärast aukude seinte puhastamist ja aktiveerimist täidetakse aukudesse juhtiv pasta (tavaliselt volfram- või molübdeen-mangaanipasta), kasutades siiditrüki või vaakumtäitmise tehnoloogiat, et moodustada juhtivad kanalid.
3. samm: vooluringi printimine – elektrooniliste veresoonte joonistamine
Ahelmuster moodustatakse paksu{0}}kile printimise tehnoloogia abil. Disainitud vooluahela mustrist luuakse peen ekraan või mask ja rohelise keraamilise lehe pinnale trükitakse metallpasta (näiteks kuld, hõbe, pallaadium või hõbe). Pasta kleepub aluspinnale läbi ekraanil oleva mustri, joonistades täpselt välja juhtmete tee. Veelgi peenemate vooluahelate jaoks võib kasutada õhukese kilega -protsesse (nt pihustamine või galvaniseerimine).
4. toiming: lamineerimine ja kaas{1}}põletamine – sublimatsioon kõrgel temperatuuril{2}}sulamise teel
Mitmekihiliste keraamiliste trükkplaatide puhul tuleb roheliste keraamiliste lehtede trükkplaatide kihid täpselt joondada ja virnastada, seejärel lamineerida kõrgel temperatuuril ja rõhul, et need tihedalt üheks tervikuks siduda.
Seejärel algab kogu protsessi kõige olulisem etapp – kaas{0}}põletamine. Lamineeritud roheline korpus asetatakse kõrgel -temperatuuril paagutamisahju ja paagutatakse hoolikalt kontrollitud temperatuuriprofiili (tavaliselt üle 1500 kraadi) ja kaitsva atmosfääri (näiteks vesiniku või lämmastiku) all. Selle protsessi käigus toimub kaks peamist muudatust:
Orgaanilise aine eemaldamine ja põletamine: orgaanilised ained, nagu sideained rohelises kehas, lagunevad ja lenduvad täielikult.
Keraamika tihendamine ja metalli paagutamine: keraamilised osakesed sulanduvad kõrgel temperatuuril, tõmbuvad kokku ja moodustavad tiheda kõva substraadi; samaaegselt paagutuvad osakesed metallipulbris kokku ja seovad tugevalt keraamilise maatriksiga, moodustades suure -tugeva juhtiva vooluringi.
Koospõletusprotsessi edu{0}} määrab otseselt lõpptoote mehaanilise tugevuse, soojusjuhtivuse ja elektrilised omadused.
5. samm: järel{1}}töötlemine ja pinnatöötlus – viimistlus ja kaitse
Paagutatud substraat nõuab siiski mitmeid järeltöötlemise{0}}etappe:
Kujulõikamine: Laserlõikamise või kuubikuteks lõikamise masina abil jagatakse suured paagutatud plaadid üksikuteks trükkplaadiüksusteks.
Pinnatöötlus: joottavuse ja oksüdatsioonikindluse parandamiseks rakendatakse katmata metallahelatele pinnatöötlusi, nagu elektrooniline nikkel/kuldamine, galvaniseeriv nikkel/kuldamine või OSP-töötlus (Optical Sterilization Preservative).
Kontrollimine ja testimine: lõpuks tagavad mitmed ranged kvaliteedikontrolli protseduurid, sealhulgas automaatne optiline kontroll, röntgenülevaatus ja elektrilise jõudluse testimine, et iga keraamiline trükkplaat vastab konstruktsiooni spetsifikatsioonidele ja töökindlusnõuetele.
Järeldus
Keraamiliste trükkplaatide tootmine on keerukas kunst, mis ühendab materjaliteaduse, täppismehaanika ja soojustehnika. Alates mikroni-taseme pulbrist kuni võimsate funktsioonidega trükkplaadini – protsessi iga samm nõuab hoolikat tähelepanu detailidele. Just see keeruline ja küps protsess annab keraamilistele trükkplaatidele erakordse kvaliteediga stabiilse töö ekstreemsetes keskkondades, toetades vaikselt kaasaegse tehnoloogia kiiret arengut.