Fiabilidad del sustrato cerámico

Fiabilidad del sustrato cerámico

PCB cerámico (sustrato cerámico) se refiere a una placa de proceso especial donde una lámina de cobre se une directamente a la superficie (simple o doble) de un sustrato cerámico de alúmina (Al2O3) o nitruro de aluminio (AlN) a alta temperatura. El sustrato compuesto ultrafino tiene un excelente rendimiento de aislamiento eléctrico, alta conductividad térmica, excelente soldadura y alta resistencia a la adhesión, y puede grabarse en una variedad de gráficos como placas PCB, con una gran capacidad de carga de corriente. Por lo tanto, el sustrato cerámico se ha convertido en el material básico de la tecnología de estructura de circuitos electrónicos de alta potencia y la tecnología de interconexión, que es adecuado para productos con alto valor calórico (LED de alto brillo, energía solar), y su excelente resistencia a la intemperie se puede aplicar a ambientes exteriores hostiles.

Principales productos de aplicación: Placa portadora LED de alta potencia, luces LED, farolas LED, inversor solar

Características del sustrato cerámico:

Estructura: Excelente resistencia mecánica, baja deformación, coeficiente de expansión térmica cercano al de la oblea de silicio (nitruro de aluminio), alta dureza, buena procesabilidad, alta precisión dimensional

Clima: Adecuado para ambientes de alta temperatura y humedad, alta conductividad térmica, buena resistencia al calor, resistencia a la corrosión y al desgaste, resistencia a los rayos UV y al amarillamiento.

Química: Sin plomo, no tóxico, buena estabilidad química

Eléctrico: alta resistencia de aislamiento, fácil metalización, gráficos de circuitos y fuerte adherencia.

Mercado: Materiales abundantes (arcilla, aluminio), fáciles de fabricar, precio bajo

Comparación de las características térmicas del material de PCB (conductividad):

Tablero de fibra de vidrio (PCB tradicional): 0,5 W/mK, sustrato de aluminio: 1 ~ 2,2 W/mK, sustrato cerámico: 24 [alúmina] ~ 170 [nitruro de aluminio] W/mK

Coeficiente de transferencia de calor del material (unidad W/mK):

Resina: 0,5, alúmina: 20-40, carburo de silicio: 160, aluminio: 170, nitruro de aluminio: 220, cobre: 380, diamante: 600

Clasificación del proceso de sustrato cerámico:

Según la línea, el proceso de sustrato cerámico se divide en: película delgada, película gruesa, cerámica multicapa cocida a baja temperatura (LTCC)

Proceso de película delgada (DPC): control preciso del diseño del circuito de componentes (ancho de línea y espesor de película)

Proceso de película gruesa (Película gruesa): para proporcionar disipación de calor y condiciones climáticas.

Cerámica multicapa cocida a baja temperatura (HTCC): el uso de cerámicas de vidrio con baja temperatura de sinterización, bajo punto de fusión, alta conductividad de características de cocción de metales preciosos, sustrato cerámico multicapa) y ensamblaje.

Cerámica multicapa cocida a baja temperatura (LTCC): apile varios sustratos cerámicos e incruste componentes pasivos y otros circuitos integrados.

Proceso de sustrato cerámico de película delgada:

· Pretratamiento → pulverización catódica → recubrimiento fotorresistente → revelado de exposición → revestimiento de líneas → eliminación de película

· Laminación → prensado en caliente → desengrasado → cocción del sustrato → formación de patrones de circuito → cocción del circuito

· Laminación → patrón de circuito impreso de superficie → prensado en caliente → desengrasado → co-cocción

· Gráficos de circuito impreso → laminación → prensado en caliente → desengrasado → co-cocción

Condiciones de prueba de confiabilidad del sustrato cerámico:

Operación de alta temperatura del sustrato cerámico: 85 ℃

Funcionamiento a baja temperatura del sustrato cerámico: -40 ℃

Sustrato cerámico frío y choque térmico:

1. 155 ℃ (15 min) ← → -55 ℃ (15 min)/300 ciclos

2. 85 ℃ (30 min) por favor - - 40 ℃ (30 min)/RAMPA: 10 min (12,5 ℃/min) / 5 ciclos

Adhesión al sustrato cerámico: Pegue a la superficie del tablero con cinta 3M#600. Después de 30 segundos, rasgue rápidamente en una dirección de 90° con la superficie del tablero.

Experimento de tinta roja con sustrato cerámico: hervir durante una hora, impermeable

Equipo de prueba:

1.Cámara de prueba de calor húmedo de alta y baja temperatura

2. Cámara de prueba de choque térmico y frío tipo gas de tres cajas