Nykyaikaisessa elektroniikkateollisuudessa, erityisesti suuritehoisissa{0}}tehoissa, korkean Niiden ylivoimaisen suorituskyvyn takana on tarkka ja tiukka valmistusprosessi ilmailusta lääketieteellisiin laitteisiin, LED-valaistuksista uusiin energiaajoneuvoihin. Tässä artikkelissa analysoidaan systemaattisesti keraamisten piirilevyjen matkaa "jauheesta" "valmistuotteeseen".
Vaihe 1: Alustan valmistelu – "Muotoile" keraaminen jauhe
Prosessi alkaa keraamisen alustan valmistelulla. Yleisesti käytettyjä keraamisia materiaaleja ovat alumiinioksidi, alumiininitridi ja berylliumoksidi. Ensinnäkin erittäin-puhtaus, erittäin hienojakoinen keraaminen jauhe sekoitetaan orgaanisten sideaineiden, pehmittimien jne. kanssa yhtenäisen lietteen muodostamiseksi. Sitten se muotoillaan käyttämällä yhtä seuraavista kolmesta valtavirran tekniikasta:
Valu: Tämä on yleisimmin käytetty tekniikka. Liete levitetään tarkasti paksuksi, tasaiseksi kalvoksi liikkuvalle alustalle kaavinterällä ja kuivataan sitten vihreäksi keraamiseksi teippiksi. Tämä menetelmä soveltuu suuren-pinta-alan ohuiden alustojen valmistukseen.
Kuivapuristus: Keraaminen jauhe täytetään muottiin ja puristetaan muotoon korkealla paineella. Tämä menetelmä on erittäin tehokas ja soveltuu säännöllisen muotoisten ja paksujen alustojen valmistukseen.
Isostaattinen puristus: Isotrooppista korkeaa painetta käytetään joustavaan muottiin kapseloituun jauheeseen, mikä johtaa vihreään kappaleeseen, jolla on suurempi tiheys, yhtenäisempi rakenne ja erinomainen suorituskyky.
Muodostunutta vihreää kappaletta kutsutaan "vihreäksi keramiikaksi". Tässä vaiheessa sen lujuus on suhteellisen alhainen, joten se on helppo työstää, porata reikiä tai leikata.
Vaihe 2: läpi-reiän metalloinnin-3D-sillan rakentaminen
Sähköliitäntöjen aikaansaamiseksi eri kerrosten välillä on porattava läpi{0}}reiät vihreään keraamiseen levyyn ja metallisoitava ja täytettävä. Tämä vaihe on ratkaiseva:
Poraaminen: Tarkoilla mekaanisilla porailla tai lasereilla vihreään keraamiseen levyyn muodostetaan pieniä läpimeneviä{0}}reikiä. Laserporaus tarjoaa suuremman tarkkuuden ja sopii erityisen hyvin -tiheyksisille liitäntälevyille.
Reikien seinämien esikäsittely ja täyttö: Kun reiän seinämät on puhdistettu ja aktivoitu, reikiin täytetään johtavaa tahnaa (yleensä volframi- tai molybdeeni-mangaanitahnaa) silkkipaino- tai tyhjiötäyttötekniikalla johtavien kanavien muodostamiseksi.
Vaihe 3: Piiritulostus – Sähköisten "verisuonien" piirtäminen
Piirikuvio muodostetaan paksu{0}}kalvotulostustekniikalla. Suunnitellusta piirikuviosta luodaan hieno näyttö tai maski, ja vihreän keraamisen arkin pinnalle painetaan metallitahnaa (kuten kultaa, hopeaa, palladiumia tai hopeaa). Tahna kiinnittyy alustaan näytöllä olevan kuvion kautta ja hahmottelee tarkasti johtimien reitit. Vielä hienompiin piireihin voidaan käyttää ohutkalvoprosesseja (kuten sputterointia tai galvanointia).
Vaihe 4: Laminointi ja yhteispoltto
Monikerroksisissa keraamisissa piirilevyissä vihreiden keraamisten arkkien painetut piirikerrokset on kohdistettava tarkasti ja pinottava, minkä jälkeen ne on laminoitava korkeassa lämpötilassa ja paineessa, jotta ne liitetään tiukasti yhdeksi yksiköksi.
Tämän jälkeen alkaa koko prosessin tärkein vaihe – yhteislaukaisu-. Laminoitu vihreä kappale sijoitetaan korkean lämpötilan sintrausuuniin ja sintrataan huolellisesti valvotussa lämpötilaprofiilissa (tyypillisesti yli 1500 astetta) ja suojaavassa ilmakehässä (kuten vety tai typpi). Tämän prosessin aikana tapahtuu kaksi päämuutosta:
Orgaanisen aineen poisto ja poltto: Orgaaniset aineet, kuten sideaineet viherkappaleessa, hajoavat ja haihtuvat täysin.
Keraaminen tiivistys ja metallin sintraus: Keraamiset hiukkaset sulautuvat korkeissa lämpötiloissa, kutistuvat ja muodostavat tiheän, kovan alustan; samanaikaisesti metallilietteen hiukkaset sintrautuvat yhteen ja sitoutuvat tiukasti keraamiseen matriisiin muodostaen korkean -lujan johtavan piirin.
Rinnakkaispolttoprosessin onnistuminen{0}} määrää suoraan lopputuotteen mekaanisen lujuuden, lämmönjohtavuuden ja sähköiset ominaisuudet.
Vaihe 5: Jälki-käsittely ja pintakäsittely – viimeistely ja "suojaus"
Sintrattu alusta vaatii vielä sarjan jälkikäsittelyvaiheita-:
Muotoleikkaus: Laserleikkauksella tai kuutiokoneella suuret sintratut levyt jaetaan yksittäisiksi piirilevyyksiköiksi.
Pintakäsittely: Juotettavuuden ja hapettumisenkestävyyden parantamiseksi pintakäsittelyjä sovelletaan paljaisiin metallipiireihin, kuten sähkötön nikkeli/kultapinnoitus, galvanointi nikkeli/kultapinnoitus tai OSP (Optical Sterilization Preservative) -käsittely.
Tarkastus ja testaus: Lopuksi sarja tiukkoja laadunvalvontamenettelyjä, mukaan lukien automaattinen optinen tarkastus, röntgentarkastus ja sähköisen suorituskyvyn testaus, varmistavat, että jokainen keraaminen piirilevy täyttää suunnitteluvaatimukset ja luotettavuusvaatimukset.
Johtopäätös
Keraamisten piirilevyjen valmistus on hienostunutta taidetta, jossa yhdistyvät materiaalitiede, tarkkuusmekaniikka ja lämpötekniikka. Mikroni-tason jauheesta tehokkaita toimintoja sisältävään piirilevyyn, prosessin jokainen vaihe vaatii huolellista huomiota yksityiskohtiin. Juuri tämä monimutkainen ja kypsä prosessi antaa keraamisille piirilevyille poikkeuksellisen vakaan toiminnan äärimmäisissä ympäristöissä ja tukee hiljaisesti modernin teknologian nopeaa kehitystä.