Keramiske printkort er vigtige i moderne elektronisk udstyr, især til applikationer med høj effekt og høj frekvens. Deres enestående varmeledningsevne, isoleringsegenskaber og mekaniske styrke gør dem til et ideelt valg til krævende miljøer. Blandt disse skiller tyndfilm-keramiske printkort sig ud med deres enestående mønsternøjagtighed og elektriske ydeevne, og de spiller en afgørende rolle i avancerede elektroniske systemer.
Tyk film vs. tynd film
Metallisering er processen med at danne ledende spor på et isolerende keramisk substrat. De to vigtigste metoder er tyk film og tyndfilm teknologi. De har hver deres styrker, og valget afhænger af kravene til anvendelsen.
Her er en hurtig sammenligning:
| Aspekt | Tykfilms-teknologi | Tyndfilmsteknologi |
|---|
| Proces type | Subtraktiv (serigrafi og sintring) | Additiv (sputtering + fotolitografi + plettering) |
| Linjebredde/afstand | ≥ 60µm | < 10µm |
| Metal tykkelse | Flere µm til snesevis af µm | < 1µm (seed-lag), belagt til en tykkelse |
| Ledningsevne | Moderat (glasholdig pasta) | Høj (rent, tæt metal) |
| Proceskompleksitet | Lav til moderat | Høj |
| Omkostninger | Lavere | Højere |
| Typiske brugsscenarier | Biler, effektmoduler og pålidelige generelle komponenter | Højfrekvente, højeffektive, kompakte enheder: RF/mikrobølge, lasere, optisk kommunikation |
Kort sagt, Tykfilm er en relativt enkel og omkostningseffektiv printproces. Tyndfilm er en sofistikeret mikrofabrikationsproces i halvlederstil. Dit valg afhænger af dine behov for ydeevne, størrelse og budget.
At lave et keramisk printkort med tyndfilm er en præcis proces i flere trin:
Substratforberedelse → Sputtering → Fotolitografi → Plettering → Ætsning
1. Forberedelse af substrat
Den keramiske overflade skal være perfekt forberedt for at sikre en stærk metalvedhæftning. Substrater findes i tre hovedoverfladebehandlinger:
- Som brændt: Den naturlige sintrede overflade - tæt, glat (Ra < 0,1 µm) og ideel til tyndfilmskredsløb.
- Overlappet: En mekanisk slebet overflade - grovere (Ra > 0,1 µm).
- Poleret: En glat, spejllignende finish (Ra < 0,05 µm) opnået ved polering.
Dele tyndes ofte ud til præcise dimensioner ved hjælp af dobbeltsidet lapning (for høj ensartethed i tykkelsen) eller enkeltsidet lapning.
2. Magnetron-forstøvning
Denne vakuumbaserede proces afsætter et tyndt, ultrajævnt metallag (typisk 200-500 nm). Argon-ioner bombarderer et metalmål (f.eks. Cu eller Cr) og udstøder atomer, der binder sig stærkt til den keramiske overflade. Dette skaber et meget rent og tæt fundament for det ledende kredsløb.
3. Mønstring og plettering
Det er her, kredsløbsdesignet tager form, typisk ved hjælp af mønsterbelægning:
- Fotolitografi: En lysfølsom resist påføres, udsættes for UV-lys gennem en mønstret maske og udvikles for at afsløre kredsløbsmønsteret på seed-laget.
- Galvanisering: Det eksponerede seed-lag elektropletteres (f.eks. med kobber) for at opbygge ledertykkelsen.
- Modstandsdygtig stripping og ætsning: Den resterende resist fjernes, og det uønskede seed layer-materiale ætses væk og efterlader de præcise, selvstændige kredsløbsspor.
Hvorfor vælge keramiske printkort med tynd film?
Vigtige fordele
- Ekstrem præcision: Understøtter sporbredder og mellemrum under 10 µm - perfekt til miniaturiserede enheder med højt pin-antal.
- Overlegen højfrekvent ydeevne: Ideel til RF, mikrobølger og millimeterbølger applikationer på grund af fine funktioner og materialer med lavt tab.
- Fremragende termisk styring: Kombineret med keramik med høj varmeledningsevne (AlN, Al₂O₃) afleder disse kort effektivt varmen fra komponenter med høj effekt.
- Integrerede passiver: Gør det muligt at indlejre tyndfilmsmodstande, kondensatorer eller induktorer direkte i underlaget.
Primære anvendelser
Tyndfilmskeramiske printkort er den foretrukne løsning inden for flere højtydende områder:
- RF- og mikrobølgeelektronik: Brugt i LNA'er, filtre, faseskiftereog transmit/receive (T/R)-moduler til kommunikations- og radarsystemer.
- Luft- og rumfart og forsvar: Deres lille størrelse, lette vægt og høje pålidelighed er afgørende for flyelektronik, satellitter og andre missionskritiske systemer.
- Optoelektronik med høj effekt: Fungerer som substrat for Laserdioder (herunder LiDAR) og LED-emballage med høj lysstyrke, hvor præcision og varmestyring er altafgørende.
- Avancerede sensorer og medicinsk udstyr: Bruges i applikationer, der kræver høj signalintegritet og miniaturisering.
Konklusion
I takt med at elektronikken fortsætter med at udvikle sig mod større miniaturisering, højere effekttæthed og hurtigere frekvenserTyndfilmskeramiske printkort er en kraftfuld løsning med høj ydeevne. Selv om de er mere komplekse og dyre end tykfilmsalternativer, er de ofte det eneste valg, når ydeevne og præcision ikke er til forhandling.
Forståelse af tyndfilmsteknologi ruster PCB-professionelle til at tackle de voksende krav til avanceret elektronisk indpakning - og skubber grænserne for, hvad der er muligt inden for systemintegration.