Керамические печатные платы незаменимы в современных электронных устройствах, особенно в высокомощных и высокочастотных приложениях. Их исключительная теплопроводность, изоляционные свойства и механическая прочность делают их идеальным выбором для работы в сложных условиях. Среди них выделяются тонкопленочные керамические печатные платы, которые отличаются исключительной точностью рисунка и электрическими характеристиками, играя важнейшую роль в передовых электронных системах.
Толстопленочные и тонкопленочные
Металлизация - это процесс формирования проводящих дорожек на изолирующей керамической подложке. Два основных метода толстопленочный и тонкопленочный технология. Каждая из них имеет свои преимущества, и выбор зависит от требований к применению.
Вот краткое сравнение:
| Аспект | Толстопленочная технология | Тонкопленочная технология |
|---|
| Тип процесса | Субтрактивные (трафаретная печать и спекание) | Аддитивные (напыление + фотолитография + гальваника) |
| Ширина линии/пространство | ≥ 60 мкм | < 10 мкм |
| Толщина металла | От нескольких мкм до десятков мкм | < 1 мкм (начальный слой), покрытый слоем толщиной |
| Проводимость | Умеренная (стеклосодержащая паста) | - высокий уровень (чистый, плотный металл) |
| Сложность процесса | От низкого до умеренного | - высокий уровень |
| Расходы по проекту | Нижний | Выше |
| Типичные примеры использования | Автомобили, силовые модули и надежные компоненты общего назначения | Высокочастотные, мощные, компактные устройства: ВЧ/микроволны, лазеры, оптические коммуникации |
Вкратце, Толстая пленка - это относительно простой и экономичный процесс печати. Тонкая пленка - это сложный процесс микрофабрикации в стиле полупроводников. Выбор зависит от производительности, размера и бюджета.
Изготовление тонкопленочной керамической печатной платы - это точный, многоэтапный процесс:
Подготовка подложки → Напыление → Фотолитография → Напыление → Травление
1. Подготовка субстрата
Керамическая поверхность должна быть идеально подготовлена для обеспечения прочного сцепления с металлом. Подложки бывают с тремя основными видами отделки поверхности:
- После обжига: Естественная спеченная поверхность - плотная, гладкая (Ra < 0,1 мкм), идеальная для тонкопленочных схем.
- Lapped: Механически отшлифованная поверхность - более шероховатая (Ra > 0,1 мкм).
- Полированный: Гладкая, зеркальная поверхность (Ra < 0,05 мкм), достигаемая полировкой.
Детали часто истончаются до точных размеров с помощью двусторонняя притирка (для высокой однородности толщины) или односторонней притирки.
2. Магнетронное напыление
Этот вакуумный процесс наносит тонкий, ультраравномерный металлический слой (обычно 200-500 нм). Ионы аргона бомбардируют металлическую мишень (например, Cu или Cr), выбрасывая атомы, которые прочно связываются с керамической поверхностью. Таким образом создается высокочистая, плотная основа для проводящей цепи.
3. Нанесение рисунков и покрытий
Именно здесь происходит разработка схемы, обычно с использованием нанесение рисунка:
- Фотолитография: Наносится светочувствительный резист, облучается ультрафиолетовым светом через маску с рисунком и проявляется для выявления рисунка схемы на начальном слое.
- Гальваническое покрытие: На открытый затравочный слой наносится гальваническое покрытие (например, медью) для увеличения толщины проводника.
- Устойчивость к зачистке и травлению: Оставшийся резист удаляется, а ненужный материал начального слоя вытравливается, оставляя после себя точные, самостоятельные трассы схемы.
Почему стоит выбрать тонкопленочные керамические печатные платы?
Ключевые преимущества
- Предельная точность: Поддерживает ширину трассы и пробелы менее 10 мкм - Идеально подходит для миниатюрных устройств и устройств с большим количеством выводов.
- Превосходные высокочастотные характеристики: Идеально подходит для Радиочастоты, микроволны и миллиметровые волны Применения благодаря тонким характеристикам и материалам с низким уровнем потерь.
- Отличная терморегуляция: В сочетании с керамикой с высокой теплопроводностью (AlN, Al₂O₃) эти платы эффективно отводят тепло от мощных компонентов.
- Интегрированные пассивы: Позволяет встраивать тонкопленочные резисторы, конденсаторы или индукторы непосредственно в подложку.
Основные приложения
Тонкопленочные керамические печатные платы являются предпочтительным решением в ряде высокопроизводительных областей:
- Радиочастотная и микроволновая электроника: Используется в МШУ, фильтры, фазовращателиМодули передачи/приема (T/R) для систем связи и радаров.
- Аэрокосмическая и космическая промышленность Защита в суде: Их малые размеры, небольшой вес и высокая надежность имеют решающее значение для авионики, спутников и других критически важных систем.
- Мощная оптоэлектроника: Служат субстратами для лазерные диоды (включая LiDAR) и упаковка светодиодов высокой яркости, где точность и терморегуляция имеют первостепенное значение.
- Передовые датчики и медицинские приборы: Используется в приложениях, требующих высокой целостности сигнала и миниатюрности.
Iii. Выводы и рекомендации
По мере того как электроника продолжает развиваться в направлении большая миниатюризация, более высокая плотность мощности и более высокие частотыТонкопленочные керамические печатные платы - это мощное, высокопроизводительное решение. Хотя они сложнее и дороже толстопленочных альтернатив, они часто являются единственным выбором, когда производительность и точность не подлежат обсуждению.
Понимание тонкопленочной технологии позволяет специалистам по печатным платам справляться с растущими требованиями к современной электронной упаковке, расширяя границы возможного в системной интеграции.