تُعد لوحات الدوائر السيراميكية ضرورية في الأجهزة الإلكترونية الحديثة، خاصةً للتطبيقات عالية الطاقة والترددات العالية. تجعلها الموصلية الحرارية الاستثنائية وخصائص العزل والقوة الميكانيكية خيارًا مثاليًا للبيئات الصعبة. ومن بين هذه اللوحات، تبرز لوحات الدارات السيراميكية ذات الأغشية الرقيقة لدقة أنماطها المتميزة وأدائها الكهربائي المتميز، حيث تلعب دورًا حاسمًا في الأنظمة الإلكترونية المتطورة.
الأغشية السميكة مقابل الأغشية الرقيقة
التمعدن هو عملية تشكيل آثار موصلة على ركيزة خزفية عازلة. والطريقتان الرئيسيتان هما غشاء سميك و الأغشية الرقيقة التكنولوجيا. لكل منها نقاط قوته، ويعتمد الاختيار على متطلبات التطبيق.
إليك مقارنة سريعة:
| أسبكت | تقنية الأغشية السميكة | تقنية الأغشية الرقيقة |
|---|
| نوع العملية | الطرح (طباعة الشاشة والتلبيد) | المضافات (الاخرق + الطباعة الليثوغرافية الضوئية + الطلاء) |
| عرض الخط/المساحة | ≥ 60 ميكرومتر | < 10 ميكرومتر |
| سُمك المعدن | عدة ميكرومتر إلى عشرات الميكرومترات | < 1 ميكرومتر (طبقة البذور)، مطلي بسُمك |
| التوصيلية | معتدل (معجون يحتوي على زجاج) | عالية (معدن نقي وكثيف) |
| تعقيد العملية | منخفضة إلى متوسطة | عالية |
| التكلفة | أقل | أعلى |
| حالات الاستخدام النموذجي | السيارات، ووحدات الطاقة، والمكونات العامة الموثوقة | أجهزة مدمجة عالية التردد وعالية الطاقة ومدمجة: الترددات اللاسلكية/الموجات الدقيقة والليزر والاتصالات البصرية |
باختصار, الغشاء السميك هو عملية طباعة بسيطة نسبيًا وفعالة من حيث التكلفة. أما الأغشية الرقيقة فهي عملية تصنيع دقيقة متطورة على غرار أشباه الموصلات. يعتمد اختيارك على أدائك وحجمك واحتياجات ميزانيتك.
يُعد صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور من السيراميك الرقيق عملية دقيقة ومتعددة الخطوات:
إعداد الركيزة ← التجهيز بالركيزة ← الاخرق ← الطباعة الليثوغرافية الضوئية ← الطلاء ← الحفر
1. تحضير الركيزة
يجب إعداد سطح السيراميك بشكل مثالي لضمان قوة التصاق المعدن. تأتي الركائز في ثلاث تشطيبات سطحية رئيسية:
- كما أطلقت: السطح الملبد الطبيعي - كثيف، أملس (Ra < 0.1 ميكرومتر)، ومثالي لدوائر الأغشية الرقيقة.
- ملفوف: سطح أرضي ميكانيكي - أكثر خشونة (Ra > 0.1 ميكرومتر).
- مصقول: لمسة نهائية ناعمة تشبه المرآة (Ra < 0.05 ميكرومتر) يتم تحقيقها عن طريق الصقل.
غالبًا ما يتم ترقيق الأجزاء إلى أبعاد دقيقة باستخدام اللف على الوجهين (لتوحيد السماكة العالية) أو اللف من جانب واحد.
2. الاخرق المغنطروني
تقوم هذه العملية القائمة على التفريغ بترسيب طبقة معدنية رقيقة وموحدة للغاية (عادةً 200-500 نانومتر). تقصف أيونات الأرجون هدفًا معدنيًا (على سبيل المثال، النحاس أو الكروم)، مما يؤدي إلى إخراج الذرات التي ترتبط بقوة بسطح السيراميك. وهذا يخلق أساساً كثيفاً عالي النقاء للدائرة الموصلة.
3. الترصيع والتصفيح
هذا هو المكان الذي يتشكل فيه تصميم الدائرة، وعادةً ما يتم ذلك باستخدام الطلاء بالنقوش:
- الطباعة الحجرية الضوئية: يتم تطبيق مقاومة حساسة للضوء، وتعريضها للأشعة فوق البنفسجية من خلال قناع منقوش، ويتم تطويرها للكشف عن نمط الدائرة على الطبقة الأولية.
- الطلاء الكهربائي: يتم طلاء طبقة البذور المكشوفة بالكهرباء (بالنحاس على سبيل المثال) لزيادة سمك الموصل.
- تجريد المقاومة والحفر: تتم إزالة المقاومة المتبقية، ويتم حفر مادة طبقة البذور غير المرغوب فيها، تاركة وراءها آثار دارة دقيقة ومستقلة.
لماذا تختار مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخزفية الرقيقة؟
المزايا الرئيسية
- الدقة المتناهية: يدعم عرض التتبع والمسافات أقل من 10 ميكرومتر - مثالية للأجهزة المصغرة وذات العدد الكبير من المسامير.
- تدمج تقنية الأداء الفائق عالي التردد (SiP) رقاقات متعددة في حزمة واحدة، مما يقلل من حجم وحدة الاستشعار بنسبة 70%.: مثالية لـ الترددات اللاسلكية والموجات الدقيقة والموجات المليمترية التطبيقات بسبب الميزات الدقيقة والمواد منخفضة الخسارة.
- إدارة حرارية ممتازة: إلى جانب السيراميك عالي التوصيل الحراري (AlN، Al₂O₃)، تعمل هذه الألواح على تبديد الحرارة بكفاءة من المكونات عالية الطاقة.
- الممرضات المدمجة: يتيح تضمين مقاومات الأغشية الرقيقة أو المكثفات أو المحاثات مباشرةً في الركيزة.
التطبيقات الأساسية
تُعد مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور السيراميكية ذات الأغشية الرقيقة الحل المفضل في العديد من المجالات عالية الأداء:
- إلكترونيات الترددات اللاسلكية والموجات الدقيقة: تستخدم في LNAs، والمرشحات، ومبدلات الطورووحدات الإرسال/الاستقبال (T/R) لأنظمة الاتصالات والرادار.
- الفضاء الجوي والفضاء؛ الدفاع: إن صغر حجمها وخفة وزنها وموثوقيتها العالية أمر بالغ الأهمية لإلكترونيات الطيران والأقمار الصناعية وغيرها من الأنظمة ذات المهام الحرجة.
- الإلكترونيات الضوئية عالية الطاقة: تعمل كركائز لـ ثنائيات الليزر (بما في ذلك تقنية LiDAR) وتغليف مصابيح LED عالية السطوع، حيث تكون الدقة والإدارة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية.
- أجهزة الاستشعار المتقدمة والأجهزة الطبية: تستخدم في التطبيقات التي تتطلب سلامة إشارة عالية وتصغير الحجم.
الخاتمة
مع استمرار تطور الإلكترونيات نحو تصغير أكبر، وكثافة طاقة أعلى، وترددات أسرعتوفر لوحات الدارات السيراميكية ذات الأغشية الرقيقة حلاً قويًا وعالي الأداء. وعلى الرغم من أنها أكثر تعقيدًا وتكلفة من بدائل الأغشية السميكة، إلا أنها غالبًا ما تكون الخيار الوحيد عندما يكون الأداء والدقة غير قابلين للتفاوض.
إن فهم تكنولوجيا الأغشية الرقيقة يزوّد المتخصصين في مجال ثنائي الفينيل متعدد الكلور بالمتطلبات المتزايدة للتغليف الإلكتروني المتقدم - مما يدفع حدود ما هو ممكن في تكامل النظام.