В съвременната електронна индустрия, особено при приложения с висока-мощност, висока-честота и висока-температура, керамичните платки са се превърнали в незаменим основен материал поради тяхната отлична топлопроводимост, изолация и химическа стабилност. От космическото до медицинското оборудване, от LED осветлението до превозните средства с нова енергия, зад тяхната превъзходна производителност се крие прецизен и строг производствен процес. Тази статия ще анализира систематично пътуването на керамичните платки от „прах“ до „завършен продукт“.
Стъпка 1: Подготовка на основата – „Оформяне“ на керамичен прах
Процесът започва с подготовката на керамичния субстрат. Често използваните керамични материали включват алуминиев оксид, алуминиев нитрид и берилиев оксид. Първо, ултрафин керамичен прах с висока-чистота се смесва с органични свързващи вещества, пластификатори и т.н., за да се образува еднородна каша. След това се оформя с помощта на една от следните три основни технологии:
Кастинг: Това е най-често използваната техника. Суспензията се разстила в прецизно дебел, равномерен филм върху движещ се субстрат с помощта на ракелно острие и след това се изсушава, за да се образува зелена керамична лента. Този метод е подходящ за производство на тънки субстрати с голяма-площ.
Сухо пресоване: Керамичният прах се пълни във форма и се пресова във форма под високо налягане. Този метод е високоефективен и подходящ за производство на субстрати с правилни форми и големи дебелини.
Изостатично пресоване: Изотропно високо налягане се прилага към прах, капсулиран в гъвкава форма, което води до зелено тяло с по-висока плътност, по-равномерна структура и превъзходна производителност.
Образуваното зелено тяло се нарича "зелена керамика". На този етап здравината му е сравнително ниска, което го прави лесен за обработка, пробиване на дупки или рязане.
Стъпка втора: Чрез{0}}метализиране на дупка-Изграждане на 3D свързващ „мост“
За да се постигнат електрически връзки между различните слоеве, трябва да се пробият проходни -дупки в зеления керамичен лист и след това да се метализират и запълнят. Тази стъпка е решаваща:
Пробиване: С помощта на прецизни механични бормашини или лазери в зеления керамичен лист се образуват малки проходни -дупки. Лазерното пробиване предлага по-висока прецизност и е особено подходящо за свързващи платки с висока-плътност.
Предварителна обработка и запълване на стените на дупките: След почистване и активиране на стените на дупките проводящата паста (обикновено волфрамова или молибден-манганова паста) се запълва в дупките с помощта на ситопечат или технология за вакуумно запълване, за да се образуват проводими канали.
Стъпка 3: Отпечатване на вериги – чертане на електронните „съдови съдове“
Моделът на веригата се формира с помощта на технология за печат с дебело{0}}фолио. Създава се фин екран или маска от проектирания модел на веригата и метална паста (като злато, сребро, паладий или сребро) се отпечатва върху повърхността на зеления керамичен лист. Пастата прилепва към основата чрез шаблона на екрана, очертавайки прецизно пътищата на проводниците. За още по-фини вериги могат да се използват процеси с тънък-слой (като разпрашване или галванопластика).
Стъпка 4: Ламиниране и съ-изпичане – сублимация чрез високо-температурен синтез
За многослойни керамични платки, слоевете на печатни платки от зелени керамични листове трябва да бъдат прецизно подравнени и подредени, след което ламинирани при висока температура и налягане, за да ги свържат здраво в едно цяло.
Впоследствие започва най-важната стъпка в целия процес – съвместно{0}}изпичане. Ламинираното зелено тяло се поставя във високо-температурна пещ за синтероване и се синтерова при внимателно контролиран температурен профил (обикновено над 1500 градуса) и защитна атмосфера (като водород или азот). По време на този процес настъпват две основни промени:
Отстраняване и изгаряне на органична материя: Органичната материя като свързващи вещества в зеленото тяло е напълно разложена и изпарена.
Уплътняване на керамика и синтероване на метал: Керамичните частици се сливат при високи температури, свиват се и образуват плътна, твърда основа; едновременно с това частиците в металната суспензия се синтероват заедно и се свързват здраво с керамичната матрица, образувайки високо{0}}проводяща верига.
Успехът на процеса-на съвместно изпичане директно определя механичната якост, топлопроводимостта и електрическите свойства на крайния продукт.
Стъпка 5: Последваща-обработка и повърхностна обработка – довършителни работи и „защита“
Спеченият субстрат все още изисква серия от стъпки-за последваща обработка:
Изрязване на формата: Използвайки лазерно рязане или машина за нарязване на кубчета, големите синтеровани плоскости се разделят на отделни платкови единици.
Повърхностна обработка: За да се подобри способността за запояване и устойчивостта на окисляване, повърхностните обработки се прилагат към откритите метални вериги, като например безелектрическо никелиране/златно покритие, галванично никелиране/златно покритие или OSP (консервант за оптична стерилизация).
Инспекция и тестване: И накрая, серия от строги процедури за контрол на качеството, включително автоматизирана оптична инспекция, рентгенова инспекция и тестване на електрическата ефективност, гарантират, че всяка керамична платка отговаря на спецификациите на дизайна и изискванията за надеждност.
Заключение
Производството на керамични платки е сложно изкуство, което интегрира науката за материалите, прецизната механика и топлинното инженерство. От прахообразно- ниво на микрони до печатната платка, която носи мощни функции, всяка стъпка от процеса изисква прецизно внимание към детайла. Именно този сложен и зрял процес придава на керамичните платки изключителното качество на стабилна работа в екстремни среди, безшумно подкрепяйки бързото развитие на съвременните технологии.