As placas de circuitos cerâmicos são essenciais nos dispositivos electrónicos modernos, especialmente para aplicações de alta potência e alta frequência. A sua excecional condutividade térmica, propriedades de isolamento e resistência mecânica fazem delas a escolha ideal para ambientes exigentes. Entre estas, as placas de circuitos cerâmicos de película fina destacam-se pela sua extraordinária precisão de padrões e desempenho elétrico, desempenhando um papel fundamental nos sistemas electrónicos de ponta.
Película espessa vs. película fina
A metalização é o processo de formação de traços condutores num substrato cerâmico isolante. Os dois métodos principais são película espessa e película fina tecnologia. Cada uma tem os seus pontos fortes, e a escolha depende dos requisitos da aplicação.
Eis uma comparação rápida:
| Aspeto | Tecnologia de película espessa | Tecnologia de película fina |
|---|
| Tipo de processo | Subtractiva (serigrafia e sinterização) | Aditivo (pulverização catódica + fotolitografia + galvanização) |
| Largura da linha/espaço | ≥ 60µm | < 10µm |
| Espessura do metal | Vários µm a dezenas de µm | < 1µm (camada de semente), revestida com uma espessura |
| Condutividade | Moderado (pasta que contém vidro) | Elevado (metal puro e denso) |
| Complexidade do processo | Baixa a moderada | Elevado |
| Custo | Inferior | Mais alto |
| Casos de utilização típicos | Automóvel, módulos de potência e componentes gerais fiáveis | Dispositivos compactos de alta frequência e alta potência: RF/micro-ondas, lasers, comunicações ópticas |
Em suma, A película espessa é um processo de impressão relativamente simples e económico. A película fina é um processo sofisticado de microfabricação ao estilo dos semicondutores. A sua escolha depende do seu desempenho, tamanho e necessidades orçamentais.
Como as películas finas PCBs cerâmicos São feitos
O fabrico de uma placa de circuito impresso de cerâmica de película fina é um processo preciso e com várias etapas:
Preparação do substrato → Sputtering → Fotolitografia → Galvanização → Gravura
1. Preparação do substrato
A superfície cerâmica deve ser perfeitamente preparada para garantir uma forte adesão ao metal. Os substratos estão disponíveis em três acabamentos de superfície principais:
- Em combustão: A superfície sinterizada natural - densa, lisa (Ra < 0,1µm) e ideal para circuitos de película fina.
- Lapidado: Uma superfície mecanicamente rectificada - mais rugosa (Ra > 0,1µm).
- Polido: Um acabamento liso e espelhado (Ra < 0,05µm) obtido por polimento.
As peças são frequentemente desbastadas para obterem dimensões precisas utilizando lapidação de dupla face (para uma elevada uniformidade de espessura) ou lapidação de uma face.
2. Sputterização por magnetrão
Este processo baseado no vácuo deposita uma camada metálica fina e ultra-uniforme (normalmente 200-500 nm). Os iões de árgon bombardeiam um alvo metálico (por exemplo, Cu ou Cr), ejectando átomos que se ligam fortemente à superfície cerâmica. Isto cria uma base densa e de elevada pureza para o circuito condutor.
3. Modelação e revestimento
É aqui que a conceção do circuito toma forma, normalmente utilizando revestimento de padrões:
- Fotolitografia: É aplicada uma resistência sensível à luz, exposta à luz UV através de uma máscara modelada e desenvolvida para revelar o padrão do circuito na camada de semente.
- Galvanoplastia: A camada de semente exposta é galvanizada (por exemplo, com cobre) para aumentar a espessura do condutor.
- Resistência à decapagem e à gravura: A resistência remanescente é removida e o material indesejado da camada de semente é gravado, deixando para trás os traços precisos e autónomos do circuito.
Porquê escolher PCBs de cerâmica de película fina?
Principais benefícios
- Precisão extrema: Suporta larguras de traço e espaços inferior a 10 µm - perfeito para dispositivos miniaturizados e com elevado número de pinos.
- Desempenho superior de alta frequência: Ideal para RF, micro-ondas e ondas milimétricas aplicações devido a caraterísticas finas e materiais de baixa perda.
- Excelente gestão térmica: Combinadas com cerâmicas de alta condutividade térmica (AlN, Al₂O₃), estas placas dissipam eficazmente o calor dos componentes de alta potência.
- Passivos integrados: Permite incorporar resistências de película fina, condensadores ou indutores diretamente no substrato.
Aplicações primárias
As placas de circuito impresso de cerâmica de película fina são a solução preferida em vários domínios de elevado desempenho:
- Eletrónica de RF e micro-ondas: Utilizado em LNAs, filtros, deslocadores de fasee módulos de transmissão/receção (T/R) para sistemas de comunicação e radar.
- Aeroespacial e Defesa: As suas pequenas dimensões, peso reduzido e elevada fiabilidade são fundamentais para a aviónica, satélites e outros sistemas de missão crítica.
- Optoelectrónica de alta potência: Servir de substrato para díodos laser (incluindo LiDAR) e embalagens de LED de alto brilho, em que a precisão e a gestão térmica são fundamentais.
- Sensores avançados e dispositivos médicos: Utilizado em aplicações que requerem uma elevada integridade do sinal e miniaturização.
Conclusão
À medida que a eletrónica continua a evoluir para maior miniaturização, maior densidade de potência e frequências mais rápidasAs placas de circuito cerâmico de película fina oferecem uma solução potente e de elevado desempenho. Embora sejam mais complexas e dispendiosas do que as alternativas de película espessa, são frequentemente a única escolha quando o desempenho e a precisão não são negociáveis.
Compreender a tecnologia de película fina prepara os profissionais de PCB para enfrentar as crescentes exigências das embalagens electrónicas avançadas - ultrapassando os limites do que é possível na integração de sistemas.