კერამიკული მიკროსქემის დაფების წარმოება: რა მასალები გამოიყენება?

ამ ბლოგპოსტში ჩვენ შევისწავლით ძირითად მასალებს, რომლებიც გამოიყენება კერამიკული მიკროსქემის დაფების წარმოებაში და განვიხილავთ მათ მნიშვნელობას ოპტიმალური მუშაობის მისაღწევად.

კერამიკული მიკროსქემის დაფების წარმოებაში, სხვადასხვა მასალა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მათი ფუნქციონირებისა და საიმედოობის უზრუნველსაყოფად. კერამიკული მიკროსქემის დაფები, ასევე ცნობილი როგორც კერამიკული ბეჭდური მიკროსქემის დაფები (PCB), ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში, მათ შორის ელექტრონიკაში, აერონავტიკასა და ავტომობილებში, მათი შესანიშნავი თბოგამტარობის, მაღალი ოპერაციული ტემპერატურის და უმაღლესი ელექტრული თვისებების გამო.

კერამიკული მიკროსქემის დაფები ძირითადად შედგება კერამიკული მასალებისა და ლითონების კომბინაციით, რომლებიც საგულდაგულოდ არის შერჩეული სხვადასხვა აპლიკაციის სპეციფიკური მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

1. კერამიკული სუბსტრატი:

კერამიკული მიკროსქემის დაფის საფუძველია კერამიკული სუბსტრატი, რომელიც საფუძველს იძლევა ყველა სხვა კომპონენტისთვის. ალუმინის ოქსიდი (Al2O3) და ალუმინის ნიტრიდი (AlN) ყველაზე ხშირად გამოყენებული კერამიკული მასალებია. ალუმინს აქვს შესანიშნავი მექანიკური სიმტკიცე, მაღალი თბოგამტარობა და კარგი ელექტრული იზოლაცია, რაც მას შესაფერისს ხდის გამოყენების ფართო სპექტრს. მეორეს მხრივ, ალუმინის ნიტრიდი გთავაზობთ შესანიშნავი თბოგამტარობის და თერმული გაფართოების თვისებებს, რაც მას იდეალურს ხდის იმ აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ სითბოს ეფექტურ გაფრქვევას.

2. გამტარი კვალი:

გამტარი კვალი პასუხისმგებელია ელექტრული სიგნალების გადატანაზე სხვადასხვა კომპონენტებს შორის მიკროსქემის დაფაზე. კერამიკული მიკროსქემის დაფებში ამ კვალის შესაქმნელად გამოიყენება ლითონის გამტარები, როგორიცაა ოქრო, ვერცხლი ან სპილენძი. ეს ლითონები შეირჩა მათი მაღალი ელექტრული გამტარობისა და კერამიკულ სუბსტრატებთან თავსებადობის გამო. ოქრო ზოგადად უპირატესობას ანიჭებს მისი შესანიშნავი კოროზიის წინააღმდეგობისა და სტაბილური ელექტრული თვისებების გამო, განსაკუთრებით მაღალი სიხშირის გამოყენებისას.

3. დიელექტრიკული ფენა:

დიელექტრიკული ფენები გადამწყვეტია გამტარი კვალის იზოლირებისთვის და სიგნალის ჩარევისა და მოკლე ჩართვის თავიდან ასაცილებლად. ყველაზე გავრცელებული დიელექტრიკული მასალა, რომელიც გამოიყენება კერამიკული მიკროსქემის დაფებში, არის მინა. შუშას აქვს შესანიშნავი ელექტრული საიზოლაციო თვისებები და შეიძლება იყოს თხელი ფენის სახით კერამიკულ სუბსტრატებზე. გარდა ამისა, შუშის ფენის მორგება შესაძლებელია, რომ ჰქონდეს სპეციფიკური დიელექტრიკული მუდმივი მნიშვნელობა, რაც უზრუნველყოფს მიკროსქემის დაფის ელექტრული თვისებების ზუსტი კონტროლის საშუალებას.

4. შედუღების ნიღაბი და ზედაპირის დამუშავება:

გამაგრილებელი ნიღაბი გამოიყენება გამტარ კვალის თავზე, რათა დაიცვას ისინი გარემო ფაქტორებისგან, როგორიცაა მტვერი, ტენიანობა და დაჟანგვა. ეს ნიღბები, როგორც წესი, მზადდება ეპოქსიდური ან პოლიურეთანის დაფუძნებული მასალებისგან, რომლებიც უზრუნველყოფენ იზოლაციას და დაცვას. გამოიყენეთ ზედაპირული პროცედურები, როგორიცაა ჩაძირვის თუნუქის ან ოქროს მოოქროვილი დაფის შედუღების გასაუმჯობესებლად და სპილენძის ღია კვალის დაჟანგვის თავიდან ასაცილებლად.

5. შევსების მასალის მეშვეობით:

Vias არის პატარა ხვრელები, რომლებიც გაბურღულია მიკროსქემის დაფაზე, რომელიც იძლევა ელექტრო კავშირების საშუალებას დაფის სხვადასხვა ფენებს შორის. კერამიკულ მიკროსქემებში ამ ხვრელების შესავსებად და საიმედო ელექტრული გამტარობის უზრუნველსაყოფად გამოიყენება შევსების მასალები. შემავსებლის მასალებში გავრცელებულია გამტარ პასტები ან შემავსებლები, რომლებიც დამზადებულია ვერცხლის, სპილენძის ან სხვა ლითონის ნაწილაკებისგან, შერეული მინის ან კერამიკული შემავსებლებით. ეს კომბინაცია უზრუნველყოფს ელექტრულ და მექანიკურ სტაბილურობას, რაც უზრუნველყოფს ძლიერ კავშირს სხვადასხვა ფენებს შორის.

მოკლედ

კერამიკული მიკროსქემის დაფების წარმოება მოიცავს კერამიკული მასალების, ლითონებისა და სხვა სპეციალიზებული ნივთიერებების კომბინაციას. ალუმინის ოქსიდი და ალუმინის ნიტრიდი გამოიყენება როგორც სუბსტრატები, ხოლო ლითონები, როგორიცაა ოქრო, ვერცხლი და სპილენძი გამოიყენება გამტარ კვალზე. მინა მოქმედებს როგორც დიელექტრიკული მასალა, რომელიც უზრუნველყოფს ელექტრო იზოლაციას, ხოლო ეპოქსიდური ან პოლიურეთანის გამაგრილებელი ნიღაბი იცავს გამტარ კვალს. კავშირი სხვადასხვა ფენებს შორის მყარდება შემავსებელი მასალის მეშვეობით, რომელიც შედგება გამტარი პასტისა და შემავსებლისგან.

კერამიკული მიკროსქემის დაფების წარმოებაში გამოყენებული მასალების გაგება გადამწყვეტია ინჟინრებისთვის და დიზაინერებისთვის ეფექტური და საიმედო ელექტრონული მოწყობილობების შესაქმნელად. შესაბამისი მასალის შერჩევა დამოკიდებულია გამოყენების სპეციფიკურ მოთხოვნებზე, როგორიცაა თბოგამტარობა, ელექტრული თვისებები და გარემო პირობები. თითოეული მასალის უნიკალური თვისებების ათვისებით, კერამიკული მიკროსქემის დაფები აგრძელებენ რევოლუციას სხვადასხვა ინდუსტრიაში მათი უმაღლესი შესრულებით და გამძლეობით.