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Hoy en día, los productos electrónicos son cada vez más populares, los PCB como parte importante de los productos electrónicos, su calidad y estabilidad juegan un papel vital. Mientras que en el sustrato de PCB, el sustrato cerámico recibe cada vez más atención debido a su rendimiento superior a diferencia de otros sustratos de PCB. El sustrato cerámico es un material comúnmente utilizado en módulos de potencia, con características térmicas, mecánicas y eléctricas especiales, y es ideal para aplicaciones exigentes de electrónica de potencia. Estos sustratos permiten la función eléctrica del sistema, proporcionando estabilidad mecánica y excelente rendimiento térmico, cumpliendo así con una variedad de diseños únicos.
Ventaja del sustrato cerámico.
Un sustrato cerámico generalmente se ubica en el compuesto de cobre/metal del módulo de potencia y actúa como parte de un circuito electrónico de potencia. Ayudan a proporcionar una funcionalidad similar a la de una PCB que le permite funcionar bien como se esperaba. El sustrato cerámico tiene muchas ventajas sobre otros sustratos a base de metal o plástico:
● Excelente conductividad térmica: debido a la excelente conductividad térmica de los materiales cerámicos, la cerámica DBC tiene una excelente conductividad térmica y puede disipar el calor de manera efectiva para garantizar la estabilidad de los productos electrónicos.
● Excelentes propiedades mecánicas: los materiales cerámicos tienen una dureza y tenacidad excelentes, que pueden resistir eficazmente impactos y vibraciones y proteger la seguridad de los componentes electrónicos.
▲ Posición y función típica del sustrato
● Excelente resistencia a la corrosión: los materiales cerámicos tienen una excelente resistencia a la corrosión, pueden resistir eficazmente la erosión de sustancias químicas y garantizar la estabilidad a largo plazo de los productos electrónicos.
● Buena coincidencia del coeficiente de expansión térmica: el coeficiente de expansión térmica entre el material cerámico y la lámina de cobre tiene una buena coincidencia, lo que puede evitar eficazmente el estrés térmico causado por la diferencia de temperatura y garantizar la estabilidad de la placa de circuito.
Preparación del sustrato cerámico.
● Preparación de la materia prima: en la producción de cerámica PCB, la selección de la materia prima adecuada es crucial. En términos generales, los materiales principales de la placa cerámica incluyen polvo cerámico, aglutinante, polvo conductor, etc. Entre ellos, el polvo cerámico es el material principal de PCB, comúnmente utilizado como alúmina, circonita, etc. Al seleccionar materias primas, es necesario controlar el tamaño de las partículas y el contenido de impurezas para garantizar la calidad de los productos.
● Moldeo en polvo: una vez que la materia prima esté lista, es necesario presionar la mezcla de polvo cerámico y aglutinante en la máquina de moldeo para moldear por prensado. Hay muchos tipos de máquinas de moldeo, como máquinas de inyección, máquinas de estampado, máquinas de moldeo, etc. En el proceso de moldeo, es necesario controlar la presión y la velocidad de prensado para garantizar la uniformidad y densidad del producto. Capa de codificación: recubra una capa de lámina de cobre, generalmente poliimida (PI) o resina epoxi que contenga materia orgánica.
● Creación de patrones conductores: la creación de patrones conductores es un paso importante en la producción de placas cerámicas de PCB. En general, el polvo conductor se convierte en una pasta pegajosa y se imprime en el cuerpo en blanco para formar un patrón conductor. Al imprimir, es necesario utilizar una máquina de impresión especial para garantizar un recubrimiento uniforme de la pasta adhesiva. Al mismo tiempo, es necesario diseñar el diseño de la línea conductora antes de imprimir para garantizar que cumpla con los requisitos de uso del producto.
● Sinterización a alta temperatura: después de completar la fabricación del patrón conductor, es necesario colocar el cuerpo en bruto fabricado en el horno de sinterización para el tratamiento de sinterización. En el proceso de sinterización, la temperatura de sinterización debe controlarse entre 1500 y 1700 ℃ y el tiempo de sinterización generalmente es de 1 a 2 horas. Durante el proceso de sinterización, el polvo conductor reacciona químicamente con la placa cerámica para formar una línea conductora.
● Reparación y procesamiento: la superficie de la placa de cerámica sinterizada no es lo suficientemente lisa y necesita ser reparada y procesada. El proceso de acabado incluye pulido, corte, punzonado, etc. Este paso se puede utilizar con equipos de mecanizado automatizados, como máquinas herramienta CNC, para mejorar la precisión y la eficiencia del mecanizado.
● Tratamiento superficial: placas cerámicas de PCB para aumentar el acabado superficial y la resistencia al desgaste. Los métodos de tratamiento de superficies más utilizados incluyen pulido, pulido, revestimiento, etc.
Por lo tanto, el proceso de producción de placa cerámica requiere múltiples pasos de mecanizado y control de precisión para garantizar la calidad y estabilidad del producto. En el proceso de aplicación de la placa cerámica, también es necesario prestar atención al control de calidad, para evitar daños o problemas en el uso a largo plazo.
La aplicación del sustrato cerámico AlN.
Los sustratos cerámicos se utilizan ampliamente en muchos sistemas electrónicos particularmente avanzados en todo el mundo, incluidas las crecientes industrias de energía renovable y electrificación automotriz. Aquí hay varios mercados importantes yaplicaciones:
①Vehículos eléctricos e híbridos y electrificación de vehículos
Gracias a los avances en la tecnología de electrificación de vehículos, los automóviles de hoy son significativamente más cómodos y seguros. Los fabricantes de automóviles también están trabajando para mejorar los sistemas de propulsión de los vehículos desde híbridos suaves a sistemas totalmente eléctricos para satisfacer la creciente demanda del mercado de vehículos de bajas emisiones. Una mayor electrificación requiere el uso de más electricidad. Impulsar el desarrollo de nuevas características eléctricas dentro de un rango mecánico estricto requiere soluciones de alta corriente y alto voltaje. Debido a su excelente calidad, los sustratos cerámicos se utilizan ampliamente en aplicaciones del mercado, incluyendo dirección asistida eléctrica, sistemas de frenado eléctrico, alternadores de arranque integrados, controles de bombas de agua y diésel, controles de motores y motores, convertidores/inversores HEV/EV, iluminación LED y alternadores.
②Energía renovable
Los sustratos cerámicos se han utilizado en una variedad de aplicaciones en la industria de las energías renovables, incluidas tecnologías para la generación y almacenamiento de energía eólica y solar, como inversores para energía solar fotovoltaica (PV) y energía eólica y convertidores para energía fotovoltaica concentrada (CPV).
③ Industria
El sustrato cerámico ha demostrado un rendimiento excelente en una amplia gama de escenarios de aplicaciones de la industria general. Algunos escenarios de aplicaciones industriales para sustratos cerámicos incluyen control de bombas, unidades de conversión de frecuencia, unidades de tracción, fuentes de alimentación, pertier, refrigeradores, controles de motores personalizados, módulos semiconductores estandarizados en chips integrados, convertidores CC/CC y convertidores CA/CC.
④electrodomésticos
Las preferencias de los consumidores por la eficiencia energética, el control del ruido, la facilidad de mantenimiento y las características de seguridad influyen en su demanda de grandes electrodomésticos, también conocidos como electrodomésticos. Los sustratos cerámicos se utilizan en una gran cantidad de aplicaciones para todo tipo de electrodomésticos importantes, incluidos módulos de energía inteligentes que accionan motores de electrodomésticos.
Este artículo está reimpreso de IACECHINA.
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