Zuverlässigkeit des Keramiksubstrats

Zuverlässigkeit des Keramiksubstrats

Unter Keramik-PCB (Keramiksubstrat) versteht man eine spezielle Prozessplatte, bei der Kupferfolie bei hoher Temperatur direkt mit der Oberfläche (einfach oder doppelt) eines Keramiksubstrats aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder Aluminiumnitrid (AlN) verbunden wird. Das ultradünne Verbundsubstrat verfügt über eine hervorragende elektrische Isolationsleistung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine hervorragende Lötbarkeit und eine hohe Haftfestigkeit und kann in eine Vielzahl von Grafiken wie Leiterplatten geätzt werden, mit hoher Strombelastbarkeit. Daher ist das Keramiksubstrat zum Grundmaterial der Hochleistungselektronik-Schaltungsstrukturtechnologie und Verbindungstechnologie geworden, das für Produkte mit hohem Heizwert (hochhelle LED, Solarenergie) geeignet ist und auf die seine hervorragende Wetterbeständigkeit angewendet werden kann raue Außenumgebungen.

Hauptanwendungsprodukte: Hochleistungs-LED-Trägerplatine, LED-Leuchten, LED-Straßenlaternen, Solarwechselrichter

Eigenschaften des Keramiksubstrats:

Struktur: Hervorragende mechanische Festigkeit, geringe Verformung, thermischer Ausdehnungskoeffizient nahe an Siliziumwafer (Aluminiumnitrid), hohe Härte, gute Verarbeitbarkeit, hohe Maßhaltigkeit

Klima: Geeignet für Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, gute Hitzebeständigkeit, Korrosions- und Verschleißfestigkeit, UV- und Vergilbungsbeständigkeit

Chemie: Bleifrei, ungiftig, gute chemische Stabilität

Elektrisch: Hoher Isolationswiderstand, einfache Metallisierung, Schaltungsgrafik und starke Haftung

Markt: Reichlich vorhandene Materialien (Ton, Aluminium), einfache Herstellung, niedriger Preis

Vergleich der thermischen Eigenschaften des PCB-Materials (Leitfähigkeit):

Glasfaserplatte (herkömmliche Leiterplatte): 0,5 W/mK, Aluminiumsubstrat: 1–2,2 W/mK, Keramiksubstrat: 24[Aluminiumoxid]~170[Aluminiumnitrid]W/mK

Wärmeübergangskoeffizient des Materials (Einheit W/mK):

Harz: 0,5, Aluminiumoxid: 20-40, Siliziumkarbid: 160, Aluminium: 170, Aluminiumnitrid: 220, Kupfer: 380, Diamant: 600

Prozessklassifizierung für Keramiksubstrate:

Entsprechend der Linie wird der Keramiksubstratprozess unterteilt in: Dünnschicht, Dickschicht, bei niedriger Temperatur mitgebrannte Mehrschichtkeramik (LTCC).

Dünnschichtprozess (DPC): Präzise Kontrolle des Komponentenschaltungsdesigns (Linienbreite und Schichtdicke)

Dickschichtverfahren (Dickschicht): zur Bereitstellung von Wärmeableitung und Witterungseinflüssen

Bei niedriger Temperatur mitgebrannte Mehrschichtkeramik (HTCC): Die Verwendung von Glaskeramik mit niedriger Sintertemperatur, niedrigem Schmelzpunkt, hoher Leitfähigkeit von Edelmetallen (mitgebrannte Eigenschaften, mehrschichtiges Keramiksubstrat) und Montage.

Bei niedriger Temperatur gemeinsam gebrannte Mehrschichtkeramik (LTCC): Stapeln Sie mehrere Keramiksubstrate und betten Sie passive Komponenten und andere ICs ein

Dünnschicht-Keramiksubstratprozess:

· Vorbehandlung → Sputtern → Photoresist-Beschichtung → Belichtungsentwicklung → Linienbeschichtung → Filmentfernung

· Laminieren → Heißpressen → Entfetten → Substratbrennen → Schaltkreismusterbildung → Schaltkreisbrennen

· Laminierung → Oberflächenmuster der gedruckten Schaltung → Heißpressen → Entfetten → Mitbrennen

· Grafiken für gedruckte Schaltkreise → Laminierung → Heißpressen → Entfetten → Mitbrennen

Testbedingungen für die Zuverlässigkeit von Keramiksubstraten:

Hochtemperaturbetrieb des Keramiksubstrats: 85℃

Betrieb bei niedriger Temperatur des Keramiksubstrats: -40℃

Kälte und Thermoschock des Keramiksubstrats:

1. 155℃(15min)←→-55℃(15min)/300Zyklen

2. 85 ℃ (30 Min.) bitte - - 40 ℃ (30 Min.)/RAMP: 10 Min. (12,5 ℃/Min.) / 5 Zyklen

Haftung auf Keramiksubstrat: Mit 3M#600-Klebeband auf die Oberfläche der Platine kleben. Nach 30 Sekunden zügig im 90°-Winkel zur Plattenoberfläche abreißen.

Experiment mit roter Tinte auf dem Keramiksubstrat: Eine Stunde lang kochen, undurchlässig

Prüfmittel:

1. Testkammer für feuchte Wärme bei hohen und niedrigen Temperaturen

2. Dreikammer-Gas-Kälte- und Hitzeschock-Testkammer