ما هي مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية، وما هي أنواع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية؟

ما هو السيراميك ثنائي الفينيل متعدد الكلور?

Ceramic PCBs (printed circuit boards) are circuit boards that use ceramic materials as substrates. They are made using ceramic powders (like aluminum oxide, aluminum nitride, or beryllium oxide) combined with organic binders. Their thermal conductivity typically ranges between 9-20 W/m·K, which makes them excellent for managing heat. They also have a low coefficient of thermal expansion (CTE) and stable electrical characteristics. They’re made using techniques like Laser Activated Metallization (LAM), which makes them perfect for electronic devices that operate in high-power, high-frequency, and high-temperature environments.

أنواع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية

استنادًا إلى أنظمة المواد وعمليات التصنيع، يتم تصنيف مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية بشكل أساسي إلى الأنواع التالية:

1. HTCC (سيراميك عالي الحرارة مشترك الحرق)

• المواد: السيراميك القائم على الألومينا مع معاجين التنجستن/الموليبدينوم المعدنية.
• العملية: Co-firing in a hydrogen atmosphere at 1600–1700°C for up to 48 hours.
• الميزاتقوة ودقة هيكلية عالية، ومناسبة للتطبيقات الفضائية والعسكرية عالية الموثوقية.

2.LTCC (سيراميك منخفض الحرارة يعمل بالحرق المشترك)

• الموادزجاج كريستالي + مواد مركبة من السيراميك مع معاجين من الذهب.
• العملية: Sintering at approximately 900°C, followed by lamination and forming.
• الميزاتقدرة تحمل انكماش منخفضة وقوة ميكانيكية عالية، وتستخدم على نطاق واسع في وحدات الترددات اللاسلكية وأجهزة الاستشعار.

3.ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفي السميك

• العملية: Screen printing of silver/gold-palladium pastes onto ceramic substrates, followed by high-temperature sintering (≤1000°C).
• الميزات: Conductor layer thickness of 10–13 μm, supports integration of passive components such as resistors and capacitors, suitable for complex circuit designs.

4.ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفي الرقيق

• العمليةتشكيل دارات معدنية على مستوى الميكرون من خلال الترسيب بالتفريغ أو الرش بالرش.
• الميزاتدقة دارة عالية، مثالية لدوائر الموجات الدقيقة عالية التردد.

5.DBC/DPC (نحاس مترابط مباشرة/ركيزة سيراميك نحاسية مطلية مباشرة)

• العمليةالربط المباشر لرقائق النحاس على أسطح السيراميك في درجات حرارة عالية (DBC) أو تشكيل الدوائر عبر الطلاء الكهربائي (DPC).
• الميزاتموصلية حرارية ممتازة وقدرة ممتازة على حمل التيار، مما يجعلها الخيار المفضل لأشباه موصلات الطاقة (مثل IGBTs) وإضاءة LED.

مزايا مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية

1. موصلية حرارية عالية:
   Thermal conductivity is much higher than traditional FR-4 substrates (e.g., aluminum nitride can reach 170-230W/m·K), effectively addressing heat dissipation in high-power devices.
2. أداء عالي التردد ممتاز:
   فقدان عازل كهربائي منخفض وثابت عازل كهربائي مستقر، ومناسب لاتصالات الجيل الخامس والترددات اللاسلكية والموجات الدقيقة.
3. الاستقرار في درجات الحرارة العالية:
   Can operate in environments above 350°C, making them ideal for automotive electronics, aerospace, and other high-temperature applications.
4. المتانة الميكانيكية والكيميائية:
   قوة ميكانيكية عالية، ومقاومة للاهتزاز والتآكل والتآكل الكيميائي.
5. ثبات الأبعاد وانخفاض CTE:
   يقترب معامل التمدد الحراري من معامل تمدد رقائق السيليكون، مما يقلل من أعطال التوصيلات الناتجة عن الإجهاد الحراري.
6. قدرة تكامل عالية الكثافة:
   يدعم عرض الخطوط الدقيقة والميكروفيات الدقيقة والتكديس متعدد الطبقات، وهو مناسب للتصميمات المصغرة.

عملية تصنيع مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية

1. التصميم والتخطيط:
   تصميم الدوائر باستخدام برنامج CAD، وتحسين الإدارة الحرارية وسلامة الإشارة.
2. تحضير الركيزة:
   Ceramic substrates (Al₂O₃, AlN, SiC, etc.) are cut and polished to target dimensions.
3. ترسيب الطبقة الموصلة:
   يتم تطبيق معجون موصل من الفضة/الذهب والبلاديوم الموصّل عن طريق طباعة الشاشة أو تقنية نفث الحبر.
4. عن طريق الحفر والحشو:
   الحفر بالليزر أو الحفر الميكانيكي، مع مواد موصلة تملأ الفراغات للتوصيلات البينية.
5. الحرق المشترك والتلبيد:

• HTCC: Sintered in a hydrogen environment at 1600-1700°C.
• LTCC: Low-temperature sintering at around 900°C.
  تتطلب الدارات متعددة الطبقات تكديسها قبل الحرق المشترك.

1. تجميع المكونات واختبارها:
   يتم لحام مكونات SMD، تليها اختبارات كهربائية وبيئية وموثوقية.
2. الطلاء الواقي والتغليف الواقي:
   Protective layers are applied to enhance environmental resistance, followed by final functional testing and packaging.

متى تختار مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية؟

Ceramic PCBs are suitable for the following scenarios:

• High-Power Devices: Such as IGBT modules, power management systems, and LED automotive lights.
• التطبيقات عالية التردد: 5G base stations, radar systems, satellite communications.
• البيئات ذات درجات الحرارة العالية: Aerospace engine controls, automotive electronics.
• متطلبات الموثوقية العالية: Medical devices (e.g., laser surgical instruments), military equipment.
• Chemically Corrosive Environments: Oil exploration, industrial automation.

الاعتبارات:

• Ceramic PCBs are relatively expensive, making them suitable for high-performance needs rather than consumer-grade products.
• Designs must account for material brittleness to avoid mechanical stress concentration.
• High process complexity requires collaboration with suppliers with mature technical expertise.

مجالات التطبيق