Dalam industri elektronik moden, terutamanya dalam aplikasi-kuasa tinggi, frekuensi tinggi-dan tinggi-suhu, papan litar seramik telah menjadi bahan teras yang amat diperlukan kerana kekonduksian haba, penebat dan kestabilan kimianya yang sangat baik. Daripada aeroangkasa kepada peralatan perubatan, daripada lampu LED kepada kenderaan tenaga baharu, di sebalik prestasi unggulnya terletak proses pembuatan yang tepat dan ketat. Artikel ini akan menganalisis secara sistematik perjalanan papan litar seramik daripada "serbuk" kepada "produk siap."
Langkah 1: Penyediaan Substrat – Serbuk Seramik "Membentuk".
Proses ini bermula dengan penyediaan substrat seramik. Bahan seramik yang biasa digunakan termasuk alumina, aluminium nitrida, dan berilium oksida. Pertama, serbuk seramik ultrahalus ketulenan tinggi-bercampur dengan pengikat organik, pemplastik, dsb., untuk membentuk buburan seragam. Kemudian, ia dibentuk menggunakan salah satu daripada tiga teknologi arus perdana berikut:
Cast Casting: Ini adalah teknik yang paling biasa digunakan. Buburan itu disebarkan ke dalam filem seragam tebal yang tepat pada substrat yang bergerak menggunakan bilah doktor, dan kemudian dikeringkan untuk membentuk pita seramik hijau. Kaedah ini sesuai untuk menghasilkan-kawasan besar, substrat nipis.
Penekanan kering: Serbuk seramik diisi ke dalam acuan dan ditekan menjadi bentuk di bawah tekanan tinggi. Kaedah ini sangat cekap dan sesuai untuk pembuatan substrat dengan bentuk biasa dan ketebalan yang besar.
Penekanan isostatik: Tekanan tinggi isotropik digunakan pada serbuk yang dibungkus dalam acuan fleksibel, menghasilkan badan hijau dengan ketumpatan yang lebih tinggi, struktur yang lebih seragam dan prestasi unggul.
Badan hijau yang terbentuk dipanggil "seramik hijau." Pada peringkat ini, kekuatannya agak rendah, menjadikannya mudah untuk mesin, menggerudi lubang atau memotong.
Langkah Kedua: Melalui-pengemasan lubang-Membina "jambatan" antara sambungan 3D
Untuk mencapai sambungan elektrik antara lapisan yang berbeza, melalui-lubang perlu digerudi dalam kepingan seramik hijau dan kemudian dilogamkan dan diisi. Langkah ini penting:
Penggerudian: Menggunakan gerudi mekanikal atau laser ketepatan, lubang kecil-dibentuk dalam kepingan seramik hijau. Penggerudian laser menawarkan ketepatan yang lebih tinggi dan amat sesuai untuk-papan sambung berketumpatan tinggi.
Prarawatan dan pengisian dinding lubang: Selepas membersihkan dan mengaktifkan dinding lubang, pes konduktif (biasanya pes tungsten atau molibdenum-mangan) diisi ke dalam lubang menggunakan teknologi percetakan skrin atau pengisian vakum untuk membentuk saluran konduktif.
Langkah 3: Pencetakan Litar – Melukis "Vaskular" Elektronik
Corak litar dibentuk menggunakan-teknologi percetakan filem tebal. Skrin atau topeng yang halus dihasilkan daripada corak litar yang direka, dan pes logam (seperti emas, perak, paladium atau perak) dicetak pada permukaan helaian seramik hijau. Tampalan itu melekat pada substrat melalui corak pada skrin, dengan tepat menggariskan laluan konduktor. Untuk litar yang lebih halus,-proses filem nipis (seperti sputtering atau penyaduran elektrik) boleh digunakan.
Langkah 4: Laminasi dan Penembakan Bersama- – Pemejalwapan melalui-Penyatuan Suhu Tinggi
Untuk papan litar seramik berbilang lapisan, lapisan litar bercetak helaian seramik hijau perlu dijajar dan disusun dengan tepat, kemudian dilaminasi di bawah suhu dan tekanan tinggi untuk mengikatnya dengan ketat ke dalam satu unit.
Selepas itu, langkah paling penting dalam keseluruhan proses bermula – bersama-menembak. Badan hijau berlamina diletakkan dalam-relau pensinteran suhu tinggi dan disinter di bawah profil suhu yang dikawal dengan teliti (biasanya melebihi 1500 darjah ) dan suasana pelindung (seperti hidrogen atau nitrogen). Dua perubahan utama berlaku semasa proses ini:
Penyingkiran dan pembakaran bahan organik: Bahan organik seperti pengikat dalam badan hijau sepenuhnya reput dan meruap.
Pemepatan seramik dan pensinteran logam: Zarah seramik bercantum pada suhu tinggi, mengecut, dan membentuk substrat yang padat dan keras; serentak, zarah-zarah dalam siter buburan logam bersama-sama dan terikat kukuh dengan matriks seramik, membentuk litar konduktif{0}}kekuatan tinggi.
Kejayaan proses pembakaran bersama-menentukan secara langsung kekuatan mekanikal, kekonduksian terma dan sifat elektrik produk akhir.
Langkah 5: Pemprosesan-pasca dan Rawatan Permukaan – Penyiapan dan "Perlindungan"
Substrat yang disinter masih memerlukan siri-langkah pemprosesan pos:
Pemotongan bentuk: Menggunakan pemotongan laser atau mesin dadu, papan tersinter besar dibahagikan kepada unit papan litar individu.
Rawatan permukaan: Untuk meningkatkan kebolehmaterian dan rintangan pengoksidaan, rawatan permukaan digunakan pada litar logam terdedah, seperti penyaduran nikel/emas tanpa elektro, penyaduran nikel/emas penyaduran elektrik, atau rawatan OSP (Pengawet Pensterilan Optik).
Pemeriksaan dan Pengujian: Akhir sekali, satu siri prosedur kawalan kualiti yang ketat, termasuk pemeriksaan optik automatik, pemeriksaan-sinar X dan ujian prestasi elektrik, memastikan setiap papan litar seramik memenuhi spesifikasi reka bentuk dan keperluan kebolehpercayaan.
Kesimpulan
Pembuatan papan litar seramik adalah seni canggih yang mengintegrasikan sains bahan, mekanik ketepatan dan kejuruteraan terma. Daripada serbuk tahap mikron-ke papan litar yang membawa fungsi berkuasa, setiap langkah proses memerlukan perhatian yang teliti terhadap perincian. Proses yang kompleks dan matang inilah yang memberikan papan litar seramik dengan kualiti operasi stabil yang luar biasa dalam persekitaran yang melampau, secara senyap menyokong perkembangan pesat teknologi moden.