شركة تصنيع وتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية حسب الطلب

تستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية ركائز خزفية غير عضوية - مثل الألومينا، ونيتريد الألومنيوم، ونيتريد السيليكون - بدلاً من الألياف الزجاجية العضوية والإيبوكسي الموجودة في لوحات FR4 القياسية. ترتبط الركيزة الخزفية مباشرةً بدوائر النحاس دون الحاجة إلى طبقة عازلة منفصلة، ​​مما يُنشئ مسارًا حراريًا من المكون إلى المشتت الحراري أكثر كفاءة بمقدار 50 إلى 500 مرة من FR4. هذه الميزة الهيكلية هي السبب في استخدام لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية في وحدات الطاقة، ومصابيح LED عالية السطوع، ووحدات الترددات اللاسلكية الأمامية، ووحدات تركيب ثنائيات الليزر، وأي تطبيق يتجاوز فيه تدفق الحرارة أو درجة حرارة التشغيل أو عمر دورات التبريد والتسخين قدرة الرقائق العضوية على التحمل.

تُصنّع شركة هايليب للإلكترونيات لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية على ركائز من الألومينا (Al₂O₃) ونيتريد الألومنيوم (AlN) ونيتريد السيليكون (Si₃N₄) باستخدام عمليات DBC وDPC والأغشية السميكة والأغشية الرقيقة و LTCC وHTCC . كما نقوم بتجميع المكونات على الركائز الخزفية - من خلال تقنيات SMT وربط الأسلاك وتثبيت الرقائق والاختبارات الكهربائية - تحت سقف واحد.

احصل على عرض سعر للوحة الدوائر المطبوعة الخزفية →

أربعة أنواع من مواد الركائز الخزفية ومكان استخدام كل منها

تبدأ صناعة كل لوحة دوائر مطبوعة خزفية بالركيزة. تحدد المادة المختارة الموصلية الحرارية، والقوة الميكانيكية، وتوافق معامل التمدد الحراري مع رقاقة أشباه الموصلات، وتكلفة اللوحة النهائية. توفر شركة هايليب جميع أنواع الركائز الخزفية الأربعة المستخدمة في الإنتاج، وتقوم بمعالجتها.

الألومينا - العمود الفقري للإنتاج

تُشكّل لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من سيراميك الألومينا غالبية إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة السيراميكية عالميًا. يتوفر الألومينا بدرجتي نقاء 96% و99.6%، ويتميز بموصلية حرارية عملية (أفضل من FR4 بمقدار 50 إلى 100 مرة)، وعزل كهربائي ممتاز، وتكلفة مناسبة للإنتاج بكميات متوسطة. نستخدم الألومينا بنسبة نقاء 96% في معظم تطبيقات مصابيح LED، وأجهزة الاستشعار، وإلكترونيات الطاقة، بينما نستخدم الألومينا بنسبة نقاء 99.6% عند الحاجة إلى دقة أعلى في خشونة السطح أو تفاوتات العزل الكهربائي، كما هو الحال عادةً في دوائر الترددات اللاسلكية ذات الأغشية الرقيقة.

نتريد الألومنيوم - الرائد في الأداء الحراري

يوفر نيتريد الألومنيوم (AlN) موصلية حرارية أعلى بسبع مرات من الألومينا، ويتطابق معامل التمدد الحراري (CTE) فيه مع السيليكون بشكل كبير بين الركائز الخزفية (4.5 مقابل 3.0 جزء في المليون/درجة مئوية). هذا التطابق في معامل التمدد الحراري هو السبب في استخدام نيتريد الألومنيوم في جميع التطبيقات التي يتم فيها ربط رقائق أشباه الموصلات مباشرةً بالركيزة، مثل وحدات الطاقة، وحزم ثنائيات الليزر، ووحدات الترددات اللاسلكية لشبكات الجيل الخامس. لكن هذا يأتي على حساب التكلفة ومتطلبات التمعدن الأكثر صرامة. يساعدك دعمنا الهندسي لإدارة الحرارة في تحديد ما إذا كان تصميمك يتطلب فعلاً استخدام نيتريد الألومنيوم، أو ما إذا كانت الألومينا، بتصميم أفضل للواجهة الحرارية، ستحقق نفس درجة حرارة الوصلة المستهدفة بتكلفة أقل.

نتريد السيليكون - أقوى أنواع السيراميك لرياضة ركوب الدراجات الشاقة

يُوفر نيتريد السيليكون (Si₃N₄) مقاومة للكسر تفوق مقاومة الألومينا أو نتريد الألومنيوم (AlN) بمرتين إلى ثلاث مرات، مما يُمكّنه من تحمّل دورات التبريد والتسخين (من -55 إلى +250 درجة مئوية، لأكثر من 30,000 دورة) التي تُسبب تشقق الركائز الخزفية الأخرى. وقد أصبح الركيزة المُفضّلة لوحدات إلكترونيات الطاقة من الجيل التالي المصنوعة من كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN ) في محولات جرّ المركبات الكهربائية ومحركات القيادة الصناعية. ويتم تصنيع نيتريد السيليكون (Si₃N₄) بشكل حصري تقريبًا باستخدام تقنية اللحام المعدني النشط (AMB).

أكسيد البريليوم - أداء عالٍ متوارث، استخدام محدود

يتميز أكسيد البريليوم (BeO) بأعلى موصلية حرارية بين جميع مواد لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية، إلا أن سمية مادته الخام (غبار البريليوم يشكل خطراً جسيماً عند استنشاقه) تحد من استخدامه في التطبيقات التي لا يوجد لها بديل، وتحديداً في برامج الطيران والدفاع القديمة ذات بروتوكولات التعامل المعتمدة. لذا، تتجه التصاميم الجديدة بشكل متزايد إلى استخدام نتريد الألومنيوم (AlN) أو نتريد السيليكون (Si₃N₄) بدلاً منه.

سبع عمليات تصنيع: كيف ينتقل النحاس إلى السيراميك

تحدد مادة الركيزة الخصائص الحرارية للوحة الدوائر المطبوعة الخزفية. وتحدد عملية التمعدن القدرة الكهربائية - دقة المسار، وسماكة النحاس، وعدد الطبقات، وقوة الرابطة بين النحاس والخزف. تدعم Highleap جميع عمليات التمعدن السبع المستخدمة في الإنتاج.

DBC — النحاس المربوط مباشرة

تربط تقنية DBC رقائق النحاس السميكة (0.15-0.6 مم) بالسيراميك من خلال تفاعل أكسدة مضبوط عند درجة حرارة تقارب 1,065 درجة مئوية. تتميز واجهة النحاس-السيراميك الناتجة بمقاومة حرارية منخفضة للغاية، وتدعم قضبان التوصيل عالية التيار لوحدات الطاقة IGBT وMOSFET. تُعد DBC المعيار المعتمد لركائز السيراميك لوحدات الطاقة على كلٍ من الألومينا وAlN. من عيوبها: أن الحد الأدنى لعرض المسار يتراوح عادةً بين 0.3 و0.5 مم نظرًا لسمك النحاس، كما أن وضوح الحواف أقل دقة من تقنية DPC.

DPC — النحاس المطلي مباشرة

تقوم تقنية الترسيب المباشر للنحاس (DPC) بترسيب طبقة رقيقة من التيتانيوم/النحاس على سطح السيراميك تحت الفراغ، ثم ترسيب النحاس بالسمك المطلوب (عادةً من 5 إلى 140 ميكرومتر) باستخدام تقنيات الطباعة الضوئية والطلاء الكهربائي التقليدية. تُحقق هذه العملية دقة عالية في الخطوط (حتى 50/50 ميكرومتر بين المسار والمسافة) وتدعم الثقوب والوصلات المطلية، مما يجعلها أكثر طرق التمعدن تنوعًا لتصميم الدوائر المعقدة. تُعد تقنية الترسيب المباشر للنحاس (DPC) العملية القياسية لحزم LED عالية الكثافة، ودوائر الترددات الراديوية على الألومينا، وأي تصميم لوحة دوائر مطبوعة سيراميكية يتطلب مسارات ذات مقاومة مُتحكم بها.

AMB - اللحام المعدني النشط

تقوم تقنية اللحام بالنحاس النشط (AMB) بربط النحاس بالسيراميك باستخدام سبيكة لحام نشطة (عادةً Ag-Cu-Ti) عند درجة حرارة 800-900 درجة مئوية تحت الفراغ. يعمل عنصر التيتانيوم النشط على ترطيب سطح السيراميك، مما يُنشئ رابطة معدنية أقوى من اللحام بالنحاس التقليدي (DBC)، وهو أمر بالغ الأهمية خاصةً لركائز Si₃N₄ حيث لا تُشكل عملية الأكسدة القياسية DBC رابطة موثوقة. تدعم تقنية AMB سماكات نحاس تصل إلى 800 ميكرومتر، وهي التقنية السائدة في وحدات أشباه الموصلات SiC/GaN من الجيل التالي.

فيلم سميكة

تستخدم لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية ذات الطبقة السميكة معاجين موصلة مطبوعة بتقنية الطباعة الحريرية (الفضة، الذهب، الفضة-البلاديوم) يتم تلبيدها عند درجة حرارة تتراوح بين 850 و900 درجة مئوية. تُمكّن هذه العملية من طباعة المقاومات والمكثفات مباشرةً على الركيزة، مما يُلغي الحاجة إلى المكونات السلبية المنفصلة في الدوائر الهجينة. تُعدّ الطبقة السميكة العملية الأكثر فعالية من حيث التكلفة للوحات الدوائر المطبوعة الخزفية للتطبيقات ذات التيار المتوسط ​​والأحجام الكبيرة (يبلغ الحد الأدنى لعرض الخط عادةً 100-150 ميكرومتر). وهي معيارٌ لأجهزة استشعار السيارات، وأنظمة التحكم الصناعية، والإلكترونيات الدقيقة الهجينة.

رقيقة

تُصنع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية ذات الأغشية الرقيقة بترسيب المعدن عن طريق الترسيب بالرش أو التبخير، ثم تُنقش باستخدام الطباعة الضوئية، مما يحقق أعلى دقة بين جميع عمليات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية (خطوط/مسافات تصل إلى 10/10 ميكرومتر). تُستخدم الأغشية الرقيقة في مرشحات الترددات الراديوية الدقيقة، ودوائر الميكروويف، وتطبيقات الترددات العالية حيث تتحكم هندسة المسارات بشكل مباشر في المعاوقة وفقد الإدخال. يُعد سُمك النحاس محدودًا (عادةً أقل من 5 ميكرومتر)؛ وتجمع التصاميم التي تتطلب تيارًا أعلى بين نقش الأغشية الرقيقة والطلاء اللاحق (نهج DPC).

LTCC - السيراميك المشترك منخفض الحرارة

تُسخّن تقنية LTCC طبقات الشريط الخزفي المُطعّمة بموصلات فضية أو ذهبية عند درجة حرارة تتراوح بين 850 و900 درجة مئوية، مما يُنتج لوحات دوائر مطبوعة خزفية متعددة الطبقات (أكثر من 10 طبقات) مزودة بفتحات توصيل وتجاويف ومكونات سلبية مدمجة. تُعدّ LTCC المعيار الأمثل لوحدات الترددات اللاسلكية المدمجة، ووحدات الموجات المليمترية الأمامية (رادار السيارات، وهوائيات الجيل الخامس)، وأي تصميم يتطلب كثافة توصيل ثلاثية الأبعاد في غلاف خزفي محكم الإغلاق. تغطي إمكانياتنا في تقنيتي LTCC وHTCC كلاً من النماذج الأولية والإنتاج بكميات كبيرة.

HTCC — السيراميك المشترك عالي الحرارة

تُجرى عملية التشكيل الحراري بالحرارة العالية (HTCC) عند درجات حرارة تتراوح بين 1,500 و1,800 درجة مئوية باستخدام موصلات من التنجستن أو الموليبدينوم (لا يتحمل الذهب والفضة هذه الدرجات). تُنتج هذه العملية ركائز ذات قوة هيكلية عالية ومقاومة كيميائية فائقة، وهي مُخصصة للاستخدام في العبوات المحكمة الإغلاق، وأجهزة الحفر، والإلكترونيات المُصممة للعمل في البيئات القاسية. لكن في المقابل، تنخفض موصلية الموصل (حيث تبلغ مقاومة التنجستن والموليبدينوم 3 إلى 5 أضعاف مقاومة النحاس أو الفضة) وتزداد تكلفة الأدوات المستخدمة.

اختيار لوحة الدوائر المطبوعة الخزفية المناسبة لتطبيقك

تعتمد معظم المشاريع على واحدة من خمس مجموعات من المواد والعمليات. ويتم تحديد الاختيار بناءً على القيد الأساسي في التصميم - التيار، والتغيرات الحرارية، ودقة المسار، والتردد، أو التكلفة.

جدول قدرات التصنيع في شركة هايليب

كيفية تحديد وطلب لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية

تُعدّ المواصفات غير المكتملة السبب الرئيسي لتأخيرات التسعير والمفاجآت في أول عينة في مشاريع لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية. على عكس طلبات FR4 حيث تغطي الإعدادات الافتراضية معظم الحالات، تتطلب لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية تحديدًا دقيقًا لكل معيار لعدم وجود إعدادات افتراضية قياسية في هذا المجال.

يجب أن تتضمن حزمة عروض أسعار لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية ما يلي:

إذا كنت غير متأكد من اختيار المواد أو العمليات، فأرسل لنا ما لديك. يقدم فريقنا الهندسي مراجعة التصميم للتصنيع (DFM) وتوصيات بشأن المواد بناءً على متطلباتك الحرارية والكهربائية والميكانيكية، وذلك قبل أن تلتزم بتنفيذ مشروع بناء محدد.

الأسئلة الشائعة

ما هي المواد الأساسية المتوفرة للوحات الدوائر المطبوعة الخزفية؟

تتكون ركائز لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية الأربعة المستخدمة في الإنتاج من: الألومينا (Al₂O₃) ذات الموصلية الحرارية 24-28 واط/متر·كلفن، ونيتريد الألومنيوم (AlN) بموصلية حرارية 170-200 واط/متر·كلفن، ونيتريد السيليكون (Si₃N₄) بموصلية حرارية 80-90 واط/متر·كلفن مع أعلى مقاومة للكسر، وأكسيد البريليوم (BeO) بموصلية حرارية 250-300 واط/متر·كلفن لتطبيقات الطاقة العالية التقليدية. تُناسب الألومينا معظم التطبيقات بأقل تكلفة؛ بينما يُستخدم نيتريد الألومنيوم في وحدات الطاقة العالية حيث تُمثل الموصلية الحرارية العامل الحاسم؛ أما نيتريد السيليكون فيُستخدم في التطبيقات التي تتطلب تحملًا حراريًا عاليًا ومتانة ميكانيكية فائقة، مثل محولات التيار المتردد في المركبات الكهربائية المصنوعة من كربيد السيليكون/نيتريد الغاليوم.

ما الفرق بين لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية DBC و DPC و AMB؟

تربط تقنية DBC طبقات سميكة من النحاس (0.15-0.6 مم) بالسيراميك عند درجة حرارة تقارب 1,065 درجة مئوية من خلال عملية أكسدة مضبوطة، وهي الأنسب لوحدات الطاقة عالية التيار على الألومينا ونيتريد الألومنيوم. أما تقنية DPC، فترسب طبقة رقيقة من النحاس باستخدام الترسيب بالرش، ثم تطلى حتى الوصول إلى السماكة المطلوبة، وهي الأنسب للدوائر الدقيقة، ومصابيح LED، وتصميمات الترددات اللاسلكية. بينما تقوم تقنية AMB بلحام النحاس عند درجة حرارة 800-900 درجة مئوية باستخدام حشو معدني نشط، وهي الأنسب لركائز نيتريد السيليكون (Si₃N₄) وأي تطبيق يتطلب أقوى رابطة ممكنة بين النحاس والسيراميك، بالإضافة إلى تحمل دورات حرارية شديدة. للاطلاع على مقارنة تقنية أكثر تفصيلًا، يُرجى مراجعة تفاصيل عملية DBC .

كم تبلغ تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية مقارنة بلوحات FR4؟

تتراوح تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية عادةً بين 5 و50 ضعف تكلفة لوحات FR4 المكافئة، وذلك تبعًا لمادة الركيزة، وعملية التمعدن، وحجم اللوحة، وكمية الطلب. يُعدّ غشاء الألومينا السميك الخيار الخزفي الأقل تكلفة. أما لوحات AlN وSi₃N₄ AMB فهي الأعلى سعرًا. يعتمد السعر النهائي كليًا على تصميمك المحدد؛ فتكلفة تركيب لوحة فرعية LED من الألومينا DPC بحجم 10 مم × 10 مم تختلف اختلافًا كبيرًا عن تكلفة تركيب وحدة طاقة من AlN DBC بحجم 50 مم × 80 مم. أرسل ملفات Gerber الخاصة بك للحصول على عرض سعر دقيق بناءً على تصميمك الفعلي. لمزيد من التفاصيل حول العوامل المؤثرة في تسعير لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية، راجع تحليل تكلفة لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية لدينا.

هل يمكن أن تكون لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية متعددة الطبقات؟

نعم. تدعم عمليات التلبيد المشترك LTCC وHTCC أكثر من 10 طبقات مع مقاومات ومكثفات وملفات حث ووصلات رأسية مدمجة. تتكون ركائز DBC وAMB عادةً من طبقة أو طبقتين موصلتين. يدعم DPC من طبقتين إلى أربع طبقات مع ثقوب مطلية على ركائز من الألومينا أو AlN. للاطلاع على تصميمات متعددة الطبقات معقدة، راجع إمكانياتنا في مجال لوحات الدوائر المطبوعة الخزفية متعددة الطبقات.

ما هي الملفات التي أحتاجها للحصول على عرض سعر للوحة الدوائر المطبوعة الخزفية؟

ملفات Gerber كاملة لجميع الطبقات، ورسم تصنيع يحدد نوع مادة السيراميك ودرجة نقائها، وسماكة الركيزة وتفاوتاتها، وطريقة التمعدن، وسماكة النحاس، وتشطيب السطح، والتفاوتات الأبعاد، ومعايير الاختبار الكهربائي، والكمية، وتاريخ التسليم المستهدف. للتجميع المتكامل، أضف قائمة المواد وملفات التجميع. مع هذه الحزمة، نقدم عرض سعر مفصلًا بتكاليف كل بند - يعتمد السعر على تصميمك الفعلي، ولن نحدد سعرًا تقريبيًا لمجموعة Gerber لم نراجعها.