Mokhoa oa ho Hlalosa PCB ea Ceramic e Ikhethileng bakeng sa Lisebelisoa tsa Elektroniki

Haeba module ea hau ea motlakase, letoto la LED le khanyang haholo, kapa karolo e ka pele ea RF e kena meeling ea mocheso ho FR4, ha u mong. Li-substrate tse tloaelehileng tsa laminate li feta ho pota 0.3–0.5 W/m·K ea conductivity ea mocheso - litaelo tse ka tlase ho seo lits'ebetso tse hlokang ho se hloka. Marokho a PCB a entsoeng ka letsopa a ikhethileng a arohanang, empa feela ha thepa ea substrate, mokhoa oa metallization, le litlhaloso tsa boholo li etselitsoe maemo a hau a sebele a ts'ebetso.

Tataiso ena e akaretsa liqeto tse sebetsang tseo baenjiniere le lihlopha tsa theko ba tobanang le tsona ha ba totobatsa boto ea potoloho ea letsopa e ikhethileng - ho tloha ho phapanyetsano ea thepa ho ea ho mekhoa e metle ea ho qotsa - kahoo u ka tloha mohopolong ho ea ho hardware e tšoanelehang ka makhetlo a fokolang.

---

1) Hobaneng ha li-PCB tse Tloaelehileng li sa Hlahe Litšebelisong tse Matla a Phahameng

1.1 Sekheo sa ho Tsamaisa Mocheso

FR4 e fana ka phallo ea mocheso ea hoo e ka bang 0.3 W/m·K. Esita le li-MCPCB tsa aluminium-core hangata li fihla ho 1–2 W/m·K feela ka lera la dielectric. Bapisa seo le li-substrate tsa ceramic:

Ha mocheso oa li-junction o hloka ho lula ka tlase ho sepheo 'me ho teba ha mocheso ka ntle feela ho sa lekana, li-substrate tsa letsopa li fetoha tlhoko ea moralo ho fapana le ntlafatso.

1.2 Ha Litlhaloso tse Ikhethileng li Hlokahala

Li-substrate tsa letsopa tsa catalog li sebetsa bakeng sa tlhahlobo. Empa meralo ea tlhahiso ha e tšoane le litekanyo tse tloaelehileng, lipaterone tsa koporo, kapa ka meralo hantle. Boto ea potoloho ea letsopa e hahiloeng ka mokhoa o ikhethileng e u lumella ho:

• Ntlafatsa botenya ba substrate bakeng sa stack ea hau e khethehileng ea thermal (e tšesaane = Rth e tlase, empa e sa tiea hakaalo ka mechine)
• Bapisa coefficient ea katoloso ea mocheso (CTE) hantle le thepa ea hau ea ho kopanya le ea ho solder.
• Beha li-vias tsa mocheso hantle moo ketsiso ea finite-element e khethollang phallo ea mocheso e phahameng
• Hlalosa dipaterone tsa koporo bakeng sa ho tsamaisa motlakase le ho hasanya mocheso ka sebopeho se le seng

Sena se bohlokoa haholo ho tsa elektroniki tsa motlakase (li-module tsa IGBT, li-converter tsa SiC/GaN) le lits'ebetsong tsa mabone a LED moo tlhokomelo ea lumen le botsitso ba 'mala li itšetlehileng ka kotloloho taolong ea mocheso oa junction.

---

2) Khetho ea Lisebelisoa tsa Substrate ea Ceramic

2.1 Alumina (Al₂O₃)

Alumina ke substrate ea PCB ea letsopa e sebelisoang haholo. E fumaneha ka limaraka tsa bohloeki ba 96% le 99.6%, e fana ka tekano e sebetsang ea ts'ebetso ea mocheso, ho kenya mocheso ka motlakase le litšenyehelo. 96% ea alumina e loketse boholo ba lits'ebetso tsa matla a mahareng; 99.6% e fana ka ho se tsitse ha bokaholimo le thepa e tiileng ea dielectric bakeng sa lipotoloho tsa filimi e tšesaane le meaho e tšepahalang haholo.

Bakeng sa tlhaloso e qaqileng ea limaraka, mekhoa ea tlhahiso, le ho lekana ha ts'ebeliso, bona tataiso ea rona ea tlhahiso ea alumina PCB.

2.2 Aluminium Nitride (AlN)

AlN e fana ka phallo ea mocheso ea alumina ea 8–10×. Ke substrate e khethiloeng ha bongata ba mocheso bo feta 100 W/cm² — e tloaelehileng liphuthelong tsa LED tse matla a holimo, li-sub-mount tsa laser diode, le li-module tsa semiconductor tsa matla. Phapang ke litšenyehelo tse phahameng tsa thepa le ts'ebetso, hammoho le litlhoko tse boima tsa metallization.

2.3 Silicon Nitride (Si₃N₄)

Si₃N₄ e fana ka matla a phahameng ka ho fetisisa a mechini le ho tiea ha ho robeha hara diseramike tsa boenjiniere. E kgethwa bakeng sa di-module tsa motlakase tse lokelang ho phela ka potoloho e matla ya mocheso - di-inverter tsa EV traction, mohlala, moo di-substrate di mamellang dimilione tsa diphetoho pakeng tsa -40°C le 150°C. Ho tsamaisa ha yona mocheso (70–90 W/m·K) ho tlase ho feta AlN empa ho ntse ho le hodimo ho feta FR4 kapa mefuta e meng ya metal-core.

2.4 Beryllium Oxide (BeO)

BeO e fana ka motlakase o tsamaisang mocheso ho fihlela ho 300 W/m·K — e phahameng ka ho fetisisa ho feta substrate efe kapa efe ea ceramic — empa e hloka taolo e tiileng ea polokeho nakong ea ho sebetsa le ho sebetsa ka lebaka la chefo ea lerōle la beryllium. E boloketsoe ts'ireletso, lifofane, le lits'ebetso tse ikhethileng tsa RF moo ho se nang thepa e 'ngoe e fanang ka ts'ebetso e lekaneng ea mocheso. Hlahloba leqephe la rona la boto ea potoloho ea ceramic ea BeO bakeng sa litlhaloso tse qaqileng le lintlha tsa polokeho.

2.5 Moralo oa Qeto ea Khetho ea Lintho

• ☐ Na ho hlokahala hore motlakase o fete 30 W/m·K? → Nahana ka AlN kapa Si₃N₄ ho feta alumina
• ☐ Na boto e tla feta lipotolohong tsa mocheso tse fetang 10,000 ho ΔT > 100°C? → Beha Si₃N₄ pele bakeng sa ho tiea ha ho robeha
• ☐ Na tšebeliso e na le litšenyehelo tse tlaase ha ho hlokahala mocheso o itekanetseng? → 96% ea alumina e ka 'na ea lekana
• ☐ Na maqhubu a tshebetso a feta 10 GHz? → Lekola BeO kapa AlN bakeng sa tshebetso ya dielectric
• ☐ Na CTE e tšoana le silicon kapa SiC e bohlokoa? → AlN (4.5 ppm/°C) kapa Si₃N₄ (2.6 ppm/°C) li haufi le silicon (2.6 ppm/°C)

3) Mekhoa ea ho kopanya tšepe le ho kopanya koporo

Tsela eo koporo e hokahanngoang ka eona le substrate ea letsopa e ama ka ho toba khanyetso ea mocheso, bokhoni ba ho jara motlakase, qeto ea lipaterone, le botšepehi ba nako e telele. Litlhoko tsa hau tsa ts'ebeliso li khetholla mokhoa o motle ka ho fetisisa oa ho etsa tšepe.

3.1 Koporo e Kopantsoeng ka ho Otloloha (DBC)

Foil ea koporo e hokahantsoe ka ho toba le ceramic hoo e ka bang 1,065°C ka ts'ebetso e laoloang ea oxidation, e leng se etsang hore ho be le sebopeho sa tšepe se nang le khanyetso e tlase haholo ea mocheso. DBC e tšehetsa likarolo tse teteaneng tsa koporo (0.15–0.6 mm), e nolofalletsang meaho ea bese ea motlakase e nang le matla a phahameng.

E loketseng bakeng sa: Di-module tsa motlakase, di-substrate tsa IGBT, di-inverter tsa EV, le ditshebediso tse hlokang ditsela tsa hajwale tse fetang 50A. Sheba bokgoni ba rona ba DBC substrate bakeng sa dintlha tse qaqileng tsa tshebetso le ditataiso tsa moralo.

3.2 Filimi e Teteaneng

Li-pesta tse tsamaisang motlakase (silevera-palladium, khauta, kapa platinum) li hatisoa ka sekirini holim'a ceramic ebe li sintered ka mocheso oa 850–1,000°C. Filimi e teteaneng e fana ka ho tenyetseha ha moralo bakeng sa li-resistor tse kentsoeng le lipotoloho tsa matla a mahareng ka theko e tlase ho feta DBC.

Molemo ka ho fetisisa bakeng sa: Lisensara tsa likoloi, litsamaiso tsa indasteri, lipotoloho tse kopantsoeng. Sheba theknoloji ea PCB ea ceramic ea filimi e teteaneng bakeng sa litlhaloso tsa trace le ho lumellana ha substrate.

3.3 Filimi e Nyenyane

Mealo ea tšepe e bolokoa ka ho phunya kapa ho fetoha mouoane, ebe e etsoa ka mokhoa oa photolithographic. Filimi e tšesaane e fihlella qeto e ntle ka ho fetisisa (mola/sebaka ho fihlela ho 10 µm) le mamello e tiileng ka ho fetisisa.

Molemo ka ho fetisisa bakeng sa: Disekethe tsa RF/microwave, difilthara tse nang le maqhubu a phahameng, ditshebediso tse nepahetseng tsa analog moo jiometri ya trace e laolang impedance le tahlehelo ya ho kenngwa.

3.4 Papiso ea ho Etsa Tšepe

---

4) Ntlafatso ea Moralo oa Thermal bakeng sa Meaho e Ikhethileng

4.1 Litšebelisano tsa Botenya ba Substrate

Boto ea potoloho e hatisitsoeng ka letsopa e ikhethileng ha e bue feela ka khetho ea thepa - e bua ka hore na sethala sohle sa mocheso se sebetsa joang hammoho. Botenya ba substrate ke e 'ngoe ea lintho tse nang le tšusumetso e kholo:

• Ho fokotsa alumina ho tloha ho 0.635 mm ho isa ho 0.38 mm ho fokotsa khanyetso ea mocheso ka hoo e ka bang 40%
• Li-substrate tse tšesaane li fana ka impedance e tlase ea mocheso empa li fokotsa ho satalla ha mechini le ho tiea ha ho sebetsana le tsona
• Bakeng sa dimmojule tsa motlakase tse nang le ho kenya poleiti ya motheo, botenya ba substrate bo lokela ho leka-lekanya tshebetso ya mocheso kgahlanong le kgatello ya ho kobeha e bakwang ke CTE

Netefatsa diphetoho tsena ka ho etsisa, ebe o netefatsa ka teko ya mohlala. Tataiso ya rona ya taolo ya mocheso wa PCB ya letsopa e akaretsa mokgwa wa ho etsisa le mekgwa ya ho lekanya ka botlalo.

4.2 Ka ho Beha le ho Hasana ha Mocheso

Li-vias tse futhumetseng tse tletseng pente ea koporo kapa ea silevera li fana ka litsela tsa mocheso tse sa hanyetseng mocheso ho tloha li-pad tsa likarolo ho ea lehlakoreng le leng la substrate. Maano a sebetsang a kenyelletsa:

• Ka li-array ka kotloloho tlas'a li-pad tsa thermal tsa sesebelisoa se matla haholo (li-via tse 15–25/cm² bakeng sa libaka tsa bohlokoa)
• Li-vias tse tletseng le tse koahetsoeng ho boloka libaka tse planar bakeng sa ho khomarela kapa SMT
• Ka khetho ea bophara e leka-lekanyang ts'ebetso ea mocheso khahlanong le botšepehi ba substrate ea ceramic (hangata 0.2–0.3 mm bakeng sa ceramic)

4.3 Tlhahlobo ea DFM le Keletso ea Thermal

Highleap Electronics e fana ka tlhahlobo ea DFM (Design for Manufacturability) le puisano ea moralo oa mocheso e le karolo ea tšebeletso ea rona ea tlhahiso ea PCB ea letsopa . Sehlopha sa rona sa boenjiniere se u thusa ho lekanya pakeng tsa lithibelo tsa motlakase le tsa mocheso pele u itlama ho sebelisa lisebelisoa tsa tlhahiso - ho qoba ho potoloha hape ho turang.

---

5) Seo U Lokelang ho se Kenya Kopong ea Hao ea Khotheishene ea PCB ea Ceramic e Ikhethileng

Ho fana ka litlhaloso tse hlakileng le tse felletseng ho potlakisa ho qotsa le ho thibela boenjiniere ho ea pele le morao. Ha o kopa khotheishene ea boto ea letsopa e ikhethileng, hlalosa tse latelang:

5.1 Litlhaloso tse Hlokahalang

5.2 Litlhaloso tsa Kopano (Haeba lia Sebetsa)

Haeba o hloka ho kenya dikarolo, fana ka ditshwantsho tsa hao tsa BOM le kopano e le hore re ka qotsa ditshebeletso tsa kopano ya PCB ya letsopa hammoho le tlhahiso. Kenya dintlha dife kapa dife tse ikgethang tsa tshebetso: diprofaele tsa ho kgutlisa mocheso o phahameng, ditlhoko tsa ho kopanya terata, kapa ditlhaloso tsa ho hokela ka die.

5.3 Lethathamo la Litekanyetso Pele ho Khoutu

• ☐ Thepa ea letsopa le sehlopha sa bohloeki li khethiloe
• ☐ Litekanyo tsa substrate, botenya le mamello li hlalositsoe
• ☐ Mokhoa oa ho etsa tšepe le botenya ba koporo li boletsoe
• ☐ Lifaele tsa Gerber kapa tsa potoloho li lokisitsoe
• ☐ Tlhokahalo ea ho qeta bokaholimo e fumanoe
• ☐ Litlhoko tsa kopano li ngotsoe (BOM, sebaka, lits'ebetso tse khethehileng)
• ☐ Bongata (mohlala + tlhahiso) le kemiso li boletsoe

Fumana Khotheishene ea Hao ea PCB ea Ceramic e Ikhethileng

---

6) Ho tloha ho Prototype ho ea ho Volume: Ho sebetsa le Highleap Electronics

6.1 Netefatso ea mohlala

Bongata ba merero ea PCB ea letsopa e ikhethileng e qala ka ho tsamaisoa ha mohlala o monyane ho netefatsa ts'ebetso ea mocheso le motlakase. Highleap e tšehetsa sena ka lits'ebeletso tsa rona tsa ho etsa li-prototype tsa PCB , tse kenyeletsang tlhahiso e potlakileng ea substrate ea letsopa, ho bokella lisampole tsa tlhahlobo, le maikutlo a boenjiniere mabapi le ntlafatso ea moralo.

6.2 Phetoho ea Tlhahiso

Hang ha mehlala e fetile netefatso, phetoho ho bophahamo ba modumo e kenyeletsa:

• Tšoaneleho ea ts'ebetso bakeng sa botsitso ba chai ho pholletsa le libaka tsa tlhahiso
• Mekhoa e kenang ea tlhahlobo bakeng sa li-substrate tse tala tsa letsopa (bohloeki, ho ba bataletse, ho ba thata ha bokaholimo)
• Setaele sa kopano se iketsahalletseng bakeng sa ho kopanya ka ho pheta-pheta, ho kopanya terata, le ho kenya ka hare

Tataiso ea rona ea tlhahiso ea boto ea potoloho ea letsopa e akaretsa phetoho ena ka botlalo.

6.3 Hobaneng ha Baenjiniere ba Khetha Highleap

Jwalo ka moetsi wa PCB wa ceramic wa profeshenale , Highleap Electronics e tlisa tlhahiso ya substrate, metallization, le kopano ya turnkey tlasa marulelo a le mong:

• thepa: Alumina, aluminium nitride, le substrates tsa silicon nitride
• Metallization: Ts'ebetso ea DBC le filimi e teteaneng ka mamello ea boholo ba ± 0.05 mm
• Kopano: SMT e felletseng, ho tlamahanya terata, ho hokela ka die, le ho koahela ka conformal
• Litemoso: ISO 9001, ISO 13485, ISO 14001, IATF 16949
• Tekanyo: Ho tloha ho diyuniti tse 10 tsa mohlala ho isa ho diboto tsa tlhahiso tse fetang 10,000

Sehlopha se le seng sa boenjiniere se laola ts'ebetso eohle — mapolanka a hau a letsopa ha a fete har'a borakonteraka ba bararo kapa ba bane pele ba fihla bencheng ea hau. Ha ho na le ntho e hlokang ho lokisoa, potoloho ea maikutlo e ba hang-hang.

Na u se u loketse ho buisana ka projeke ea hau? Re romelle lifaele tsa hau tsa moralo le litlhaloso — sehlopha sa rona sa boenjiniere hangata se fana ka khotheishene e qaqileng e nang le likhothaletso tsa DFM nakong ea lihora tse 48.