Fiabilité du substrat céramique

Fiabilité du substrat céramique

Le PCB en céramique (substrat en céramique) fait référence à une plaque de traitement spéciale dans laquelle une feuille de cuivre est directement liée à la surface (simple ou double) d'un substrat en céramique d'alumine (Al2O3) ou de nitrure d'aluminium (AlN) à haute température. Le substrat composite ultra-mince présente d'excellentes performances d'isolation électrique, une conductivité thermique élevée, une excellente soudure et une force d'adhérence élevée, et peut être gravé dans une variété de graphiques tels que des cartes PCB, avec une grande capacité de transport de courant. Par conséquent, le substrat céramique est devenu le matériau de base de la technologie de structure de circuit électronique de haute puissance et de la technologie d'interconnexion, qui convient aux produits à haute valeur calorique (LED haute luminosité, énergie solaire), et son excellente résistance aux intempéries peut être appliquée à environnements extérieurs difficiles.

Principaux produits d'application : Carte porteuse LED haute puissance, lumières LED, lampadaires LED, onduleur solaire

Caractéristiques du substrat céramique :

Structure : Excellente résistance mécanique, faible déformation, coefficient de dilatation thermique proche de celui de la plaquette de silicium (nitrure d'aluminium), dureté élevée, bonne aptitude au traitement, haute précision dimensionnelle

Climat : convient aux environnements à haute température et humidité, conductivité thermique élevée, bonne résistance à la chaleur, résistance à la corrosion et à l'usure, résistance aux UV et au jaunissement

Chimie : Sans plomb, non toxique, bonne stabilité chimique

Électrique : haute résistance d’isolation, métallisation facile, graphisme des circuits et forte adhérence

Marché : Matériaux abondants (argile, aluminium), faciles à fabriquer, prix bas

Comparaison des caractéristiques thermiques des matériaux PCB (conductivité) :

Panneau en fibre de verre (PCB traditionnel) : 0,5 W/mK, substrat en aluminium : 1~2,2W/mK, substrat en céramique : 24[alumine]~170[nitrure d'aluminium]W/mK

Coefficient de transfert thermique du matériau (unité W/mK) :

Résine : 0,5, alumine : 20-40, carbure de silicium : 160, aluminium : 170, nitrure d'aluminium : 220, cuivre : 380, diamant : 600

Classification du processus de substrat céramique :

Selon la ligne, le processus de substrat en céramique est divisé en : film mince, film épais, céramique multicouche cocuite à basse température (LTCC)

Thin Film Process (DPC) : Contrôle précis de la conception des circuits des composants (largeur de ligne et épaisseur de film)

Processus de couche épaisse (Thick film) : pour assurer la dissipation de la chaleur et les conditions météorologiques

Céramique multicouche cocuite à basse température (HTCC) : Utilisation de vitrocéramiques à basse température de frittage, faible point de fusion, conductivité élevée des caractéristiques de co-cuisson des métaux précieux, substrat céramique multicouche) et assemblage.

Céramiques multicouches cocuites à basse température (LTCC) : empilez plusieurs substrats céramiques et intégrez des composants passifs et d'autres circuits intégrés.

Processus de substrat céramique à couche mince :

· Prétraitement → pulvérisation → revêtement photorésistant → développement de l'exposition → placage en ligne → retrait du film

· Stratification → pressage à chaud → dégraissage → cuisson du substrat → formation du motif de circuit → cuisson du circuit

· Stratification → motif de circuit imprimé de surface → pressage à chaud → dégraissage → co-cuisson

· Graphiques de circuits imprimés → stratification → pressage à chaud → dégraissage → co-cuisson

Conditions de test de fiabilité du substrat céramique :

Fonctionnement à haute température du substrat en céramique : 85 ℃

Fonctionnement à basse température du substrat céramique : -40 ℃

Substrat céramique froid et choc thermique :

1. 155℃(15min)←→-55℃(15min)/300cycles

2. 85 ℃ (30 min) s'il vous plaît - - 40 ℃ (30 min)/RAMPE : 10 min (12,5 ℃ / min) / 5 cycles

Adhésion du substrat céramique : coller à la surface du panneau avec du ruban adhésif 3M#600. Après 30 secondes, déchirez rapidement dans une direction de 90° avec la surface de la planche.

Expérience d'encre rouge sur substrat céramique : faire bouillir pendant une heure, imperméable

Équipement d'essai :

1. Chambre d'essai de chaleur humide à haute et basse température

2. Chambre d'essai de choc froid et thermique à gaz à trois boîtes