Litšebeletso tsa Tlhahiso ea PCB ea Motheo oa Ceramic le Kopano ea SMT

PCB ea motheo oa ceramic e sebelisa alumina (Al₂O₃), aluminium nitride (AlN), kapa silicon nitride (Si₃N₄) e le motheo oa mechini le insulator ea motlakase - ha ho na lera la dielectric pakeng tsa potoloho ea koporo le bokaholimo ba ho kenya. Khanyetso ea mocheso e tloha ho 0.3°C/W (AlN DBC) ho isa ho 0.8°C/W (alumina DBC), ha e bapisoa le 3°C/W bakeng sa aluminium MCPCB le 15°C/W bakeng sa FR4.

Tataiso ena e shebana le se tlang kamora ho kgethwa ha thepa: kopanyo ya thermal stack, botenya ba substrate, qetello ya bokahodimo, mekgwa ya ho hloleha, kopano, le mongolo wa di-specification.

1) PCB ea Motheo oa Ceramic ka har'a Thermal Stack

Substrate ea ceramic ha se tharollo ea mocheso e ikemetseng. Ke lera le le leng ka har'a sehlopha se tlohang moo sesebelisoa se kopanang teng ho ea ho setsidifatsi - 'me lera le ka holimo le ka tlase ho lona le ama ka ho toba khanyetso ea mocheso oa sistimi.

Sepeiti sa silicone TIM sa 50 µm ho 3 W/m·K se eketsa 0.5–1.0°C/W holim'a boto ea AlN DBC ea 0.3°C/W, e leng se batlang se imena habeli kakaretso ea impedance. Litsamaisong tse ngata, ho fetoha ho tloha ho silicone TIM ho ea ho thepa ea phetoho ea mekhahlelo ho khutlisa mocheso o mongata oa junction ho feta ho ntlafatsa ho tloha ho alumina ho ea ho AlN.

Liqeto tse tharo tsa litlhaloso tse amang stack eohle:

• Koahelo ea koporo e ka tlase: Koporo e ka tlase e koahelang ka botlalo e fokotsa khanyetso ea ho hasana ho sebopeho sa ceramic-to-TIM. Ho koahela ka karolo e itseng ho baka libaka tse shoeleng tsa mocheso ho sa tsotelehe thepa ea substrate.
• Bophara ba koporo bo ka tlase: TIR e ≤25 µm e nolofalletsa TIM e tšesaane, e nang le phallo e phahameng (phetoho ea mohato, solder, sinter ea silevera). Sehlahisoa sena se le seng se ka fetola phallo ea TIM ho tloha ho 3 W/m·K ho ea ho 150+ W/m·K.
• Botenya ba substrate: Ho tšesaane ho fokotsa ho hanyetsa ho tsamaisoa ha motlakase ka ho otloloha empa hape ho fokotsa ho ata ha mahlakore. Bakeng sa lisebelisoa tse kholo, ho tšesaane ho molemo kamehla. Bakeng sa die tse nyane holim'a substrate e kholo, etsa mohlala pele o etsa qeto.

2) Khetho ea Botenya ba Substrate

Botenya bo laola lintho tse peli ka nako e le 'ngoe: ho hanyetsa mocheso (o mosesaane = o betere) le ho tiea ha mechine (o motenya = o matla). 0.635 mm ea kamehla e loketse lits'ebetso tse ngata - empa eseng kaofela.

Thibelo e le 'ngoe e feta ntlafatso ea mocheso: motlakase oa ho itšehla thajana. Ka matla a dielectric a 17 kV/mm, substrate ea alumina ea 0.635 mm e fana ka karohano e sebetsang ea hoo e ka bang 10 kV. Lisebelisoa tse hlokang >10 kV li ke ke tsa sebelisa substrate tse tšesaane ho sa tsotelehe tekanyetso ea mocheso.

3) Likhetho tsa ho Qetela ka Holimo

Qetello ea bokaholimo e khetholla ho khona ho sotheloa, ho hokahana ha terata, le nako ea ho boloka shelefo. E tlameha ho hlalosoa bakeng sa bokaholimo bo holimo le bo tlase ka boikemelo - 'me e tlameha ho lumellana le tatellano e felletseng ea kopano, eseng ts'ebetso ea pele feela.

Ha ho hlokahala SMT le ho tlamahanya terata botong e le 'ngoe, totobatsa khauta e thata ho pholletsa le li-pad tsohle. Ho qeta ka libaka (ENIG ho li-pad tsa SMT, khauta e thata ho li-pad tsa li-bond) ho bitsa chelete e ngata ho feta kamoo poloko ea khauta e lokafatsang kateng.

4) Mekhoa ea ho Hlōleha ha Tšimo

Ho hloleha ha PCB motheong oa ceramic ke ha mechine le ho sebelisana le li-interfacial - ha ho amane le lik'hemik'hale kapa mongobo joalo ka FR4. Mekhoa eohle e meraro e meholo ea ho hloleha e ka thibeloa ka moralo.

Ho petsoha ho bakoang ke ho hokela ke ho hloleha ho atileng haholo ha tšimo. Ho hokela skrubu e se nang letho ntle le li-bushing tsa tšepe ho sebelisa meroalo ea lintlha eo alumina (ho thatafala ha ho robeha ha 3–4 MPa·m½) e ke keng ea e mamella. Ho lokisa: li-bushing tsa tšepe tse nang le brass kapa epoxy-bond libakeng tsohle tsa li-screw; moeli oa torque ke 0.3–0.5 N·m bakeng sa M3 ka li-bushing tsa aluminium ka alumina ea 0.635 mm. Ho khomaretsa poleiting e batang ho felisa meroalo ea lintlha tsa ho hokela ka botlalo.

Ho kgaola ha DBC tlasa potoloho ya mocheso ho etsahala ha boleng ba tlamo bo le mathokong kapa geometry ya koporo e baka dikgatello. Dihlekehleke tse kgolo tsa koporo tse arohaneng tse nang le mathoko a tshohanyetso di kotsi e kgolo. Lokisa: qoba dikarolelano tsa sebopeho sa koporo >5:1; hlalosa matla a bonyane a tlamo a ≥20 N/cm²; hloka teko ya ho tshoha ha mocheso ho JEDEC JESD22-A104 tlhahlobong ya sehlooho sa pele.

Ho qhaqha mathoko le ho ata ha mapetso ho qala ka tshenyo ya ho sebetsana le ona — lepetso le lenyenyane le hlahiswang nakong ya ho bilika kapa boto e wetseng. Lepetso ha le bonahale ha le hlahlojwa empa le ata ho ya potolohong e bulehileng tlasa potoloho ya mocheso. Lokisa: dikhutlo tse nang le chamfere (radius ≥0.3 mm); ≥0.5 mm sebaka sa koporo ho tloha pheletsong; ho lemoha mapetso a fluorescent bakeng sa dibaka tse tshepahalang haholo.

Mokhathala oa solder o kopanyang tšepe o ama li-silicon tse kopantsoeng le alumina — Ho se lumellane ha CTE ha ~3.5 ppm/°C ho baka khatello ea shear e ntšang manonyeletso a SAC305 ka har'a lipotoloho tsa mocheso tsa likoloi tse 1,000–3,000. Lokisa: sebelisa li-substrate tsa AlN bakeng sa lisebelisoa tsa GaN/SiC (ho se lumellane ha CTE ~1.1 ppm/°C); hlalosa sintering ea silevera bakeng sa di-sintering tsa likoloi — silevera e kopantsoeng e pholoha lipotoloho tse 10,000+ ho ΔT = 150°C; hloka karolo ea void ea ≤5% ka X-ray.

5) Kopano le Kopanyo

Diparamithara tse tloaelehileng tsa kopano ya FR4 di tla senya di-substrate tsa ceramic. Dipharologanyo ha se diphetoho tse ikgethang — di thibela ho petsoha le ho hloleha ha manonyeletso hoo ho leng thata ho ho fumana kamora taba eo.

Boemo ba ho phalla hape: Fokotsa sekhahla sa ho kgutla ho 1–2°C/s (ha ho bapiswa le 3°C/s bakeng sa FR4). Atolosa sebaka sa ho kolobisa ho 150–180°C ho isa metsotswaneng e 90–120 ho lekanya mocheso ho pholletsa le ceramic pele o kena ho phalla hape. Mocheso o phahameng le nako e fetang mokelikeli ha di fetohe.

Dikgetho tsa ho hokela ka ho tjhesehela ho latela tlhoko ya ho tshepahala:

• Sehokelo sa SAC305: Maemo a tloaelehileng bakeng sa lits'ebetso tse seng tsa likoloi; ≤10% karolo e se nang letho ka X-ray; e loketse lipotoloho tse ka tlase ho 3,000 ho ΔT ≤ 100°C
• AuSn / AuGe eutectic: Liphutheloana tsa ho thibela ho bola le lits'ebetso tsa mocheso o phahameng; li hloka li-pad tse entsoeng ka khauta; ho thatafala ha manonyeletso ho feta silivera ea silevera
• Ho sila ha silevera: E ntle ka ho fetisisa bakeng sa likoloi le lifofane; 150–250 W/m·K joint conductivity; ha ho kotsi ea ho qhibiliha hape mesebetsing e latelang; e hloka koporo e hlobotseng kapa Ag finish holim'a die-attach pads

Khokahano ea motlakase — lihokelo tse lumellanang le khatiso li ke ke tsa sebelisoa holim'a ceramic. Likhetho tse tloaelehileng: lihlooho tsa phini tse soldered; lihokelo tsa bohale tse nang le likhokahano tsa selemo; khokahano ea thapo ea ribone/flex; ho kenya holim'a PCB ea sistimi ka kotloloho (tšoara module ea ceramic e le karolo, rala pad ea thermal le bophahamo ba solder bakeng sa boima ba ceramic le CTE).

Sehokelo sa poleiti e batang, se hanyetsang mocheso ka tlase ho isa ho se phahameng ka ho fetisisa: solder/braze → sinter ea silevera → TIM ea phetoho ea mekhahlelo ka sehokelo → mafura a mocheso ka sehokelo sa sekurufu.

6) Mokhoa oa ho Ngola Tlhaloso e Felletseng

Litlhaloso tse sa fellang ke sesosa se seholo sa tieho ea ho qotsa le ho hloleha ha sehlooho sa pele - eseng bokhoni ba tlhahiso. PCB ea motheo oa ceramic RFQ e hloka liparamente tsena tse 12, kaofela ha tsona:

1. Thepa ea substrate le bohloeki - Al₂O₃ 96%, Al₂O₃ 99.6%, AlN, kapa Si₃N₄
2. Botenya ba substrate ± mamello — mohlala, 0.635 mm ± 0.05 mm
3. Ts'ebetso ea ho etsa tšepe — DBC, filimi e teteaneng, filimi e tšesaane, kapa AMB
4. Botenya ba koporo, holimo le tlase — e boletsoeng ka boikemelo; mohlala, 0.3 mm / 0.3 mm bakeng sa DBC
5. Qetello ea bokaholimo, holimo le tlase — hangata ha e siuoe; qetello e ka tlase e lokela ho tsamaisana le mokhoa oa ho hokela poleiti e batang
6. Litekanyo tsa boto le mamello — kenyeletsa chamfer kapa radius ya sekhutlo haeba ho hlokahala
7. Bophara le sebaka se fokolang sa ho latela mohlala — netefatsa khahlanong le bokhoni ba moetsi pele o phethela moralo
8. Ka litlhoko — bophara, thepa ea ho tlatsa, qetello
9. Litlhoko tsa teko ea motlakase — motlakase oa ho tsoela pele/ho itšehla thajana; motlakase oa hi-pot haeba ho hlokahala; tšimo ea bobeli e sieo hangata
10. Litlhoko tsa mangolo — mefuta le di-cycle tsa mocheso; matla a tlamo; maemo a sebetsang (AEC-Q101, IEC 60068-2-14, MIL-PRF-38534)
11. Tlhaloso ea bongata — mohlala le tlhahiso li ka sebetsa ka litsela tse fapaneng ka litheko tse fapaneng le linako tse fapaneng tsa ho qala
12. Ho bokellana ha mealo (meralo ea mealo e mengata) — tatellano ea lera la ceramic le la conductor; ka ho tlatsa le ho koahela bakeng sa LTCC kapa ho sebelisoa hammoho

7) Lihlahisoa tse Amanang

• Sebaka se ka tlas'a lefatše sa DBC: Kaho e tloaelehileng haholo ea PCB ea motheo oa ceramic bakeng sa lisebelisoa tsa motlakase tsa motlakase — koporo e hokahaneng le ceramic ho ~1,065°C. Ha baenjiniere ba re "PCB ea motheo oa ceramic" bakeng sa li-module tsa motlakase, hangata ba bolela substrate ea DBC e nang le paterone.
• Filimi e teteaneng ea Ceramic PCB: Di-conductor tse hatisitsoeng ka skrine (5–20 µm) tse thunngoang mochesong oa 850–1,000°C. Litšenyehelo tse tlase ho feta DBC bakeng sa lits'ebetso tsa motlakase o mahareng; li nolofalletsa li-resistor le li-capacitor tse kopaneng ka har'a setsi sa ceramic.
• Sebaka se ka tlas'a AMB: Active Metal Brazing e sebelisa Ag-Cu-Ti braze ho 800–900°C. Tlamo e matla ea koporo-ceramic ho feta DBC; e khethoa bakeng sa li-substrate tsa motheo tsa Si₃N₄ le li-module tsa likoloi tse hlokang bophelo ba potoloho ea mocheso ea 10,000+.
• LTCC: Serame sa mekato e mengata se nang le di-conductor tse kentsweng le di-vias tse thunyetswang hammoho mochesong wa 850–900°C. Se sebediswa bakeng sa di-module tsa RF le dipakete tsa di-chip tse ngata moo motheo wa serame e leng sebopeho sa kgokelo ya mahlakore a mararo, eseng feela substrate ya mocheso.
• PCB ea IMS / Metal-Core: Khetho e theko e tlase ha tekanyetso ea mocheso ea ceramic e sa hlokahale. Khanyetso ea mocheso e phahame ka 3–5× ho feta alumina DBC. Khetho e nepahetseng ha tekanyetso ea mocheso ea tšebeliso e e lumella.
• Kopano ea PCB ea Motheo oa Ceramic: Hokela ka die, ho tlama terata, le ho kgutlela ha mocheso o phahameng tse fumanwang hammoho le tlhahiso ya substrate di fokotsa kotsi ya ho sebetsana le tsona mme di netefatsa hore di tsamaellana le tshebetso.

Lipotso Asked hangata

Phapang ke efe pakeng tsa PCB ea motheo oa ceramic le substrate ea DBC?

DBC (Koporo e Kopantsoeng ka ho Otloloha) ke mokhoa oa ho sebelisa tšepe — foil ea koporo e hoketsoeng ho ceramic ka ~1,065°C. Li-substrate tsohle tsa DBC ke li-PCB tsa motheo oa ceramic, empa li-PCB tsa motheo oa ceramic li boetse li kenyelletsa filimi e teteaneng le meaho e tšesaane ea filimi. Ka har'a lisebelisoa tsa motlakase tsa motlakase mantsoe ana a mabeli a atisa ho sebelisoa ka ho fapanyetsana; lits'ebetsong tsa RF, filimi e tšesaane motheong oa ceramic e tloaelehile haholo ho feta DBC.

Na PCB ea motheo ea ceramic e ka nkela PCB ea motheo oa tšepe sebaka ka ho toba?

Hase ntle le ho qapa botjha. Ceramic e hloka di-bushing tsa tshepe masobeng a ho kenya, sekgahla se liehang sa ho kgutlela morao (1–2°C/s), ha ho na dihokelo tse lekanang ka kgatello, le melao e fapaneng ya singulation. Keketseho ya mocheso ke ya nnete — 0.3–0.8°C/W ha e bapiswa le 3°C/W bakeng sa aluminium MCPCB — empa phetoho e hloka diphetoho tse totobetseng tshebetsong ya ho kenya, ho hokela, le ya kopano.

Ke qetello efe ea bokaholimo e hlokahalang bakeng sa SMT le ho kopanya terata?

Ho hlokahala khauta e thata (3–5 µm Ni / 0.5–2.0 µm Au electroplated). Lera la khauta la ENIG la ~0.05 µm le tšesaane haholo bakeng sa ho hokela terata 'me le hlahisa ho hloleha ho phahamisa libonto. Hlalosa khauta e thata ho pholletsa le li-pad tsohle ha SMT le ho hokela terata li le tatellanong ea kopano.

Ke hobane'ng ha li-PCB tsa motheo tsa ceramic li petsoha ka mor'a ho feta tlhahlobo e kenang?

Bongata ba ho petsoha ha kamora tlhahlobo bo tswa tshebetsong ya kopano, e seng diphoso tsa substrate: ho kenya dikurufu tse se nang letho, di-fasteners tse nang le torque e feteletseng, kapa bokahodimo ba poleiti e batang bo sa lekanang. Mapetso a manyane a ka tlase ho bohlokwa a tswang ho singulation — a sa bonahaleng tlhahlobong e tloaelehileng — le ona a ata ho dipotoloho tse bulehileng tlasa potoloho ya mocheso. Ho lemoha mapetso a fluorescent ho kenya di-bushing tse kenang le tsa tshepe ho thibela mekgwa ka bobedi ya ho hloleha.

Ke nako efe ea ho etella pele bakeng sa li-prototype tsa PCB tsa motheo oa ceramic?

Alumina DBC: Libeke tse 2–4. AlN DBC: Libeke tse 3–5. Filimi e teteaneng: Libeke tse 3–4. Filimi e tšesaane: Libeke tse 4–6. Litekanyo tse ikhethileng li eketsa libeke tse 1–2. Ho fana ka liparamente tsohle tse 12 tsa litlhaloso ho RFQ ho felisa mohloli o tloaelehileng oa tieho.

Na PCB ea motheo ea ceramic e tšoana le PCB ea mocheso o phahameng?

Tjhe. PCB e nang le mocheso o phahameng e akaretsa di-substrate tsa ceramic, PTFE/khalase, polyimide, le tšepe-core — boto efe kapa efe e lekantsoeng kaholimo ho moeli oa FR4 oa 130–150°C. Motheo oa ceramic ke sehlopha se sebetsang ka ho fetisisa: mocheso o sebetsang kaholimo ho 300°C, motlakase o fetang 60–600× ho feta dielectric tsa polymer. PTFE e na le mocheso o phahameng empa ha e fane ka monyetla oa motlakase o fetang.

Qotsa PCB ea Hao ea Motheo oa Ceramic