Productie van keramische printplaten: welke materialen worden gebruikt?

In deze blogpost onderzoeken we de belangrijkste materialen die worden gebruikt bij de productie van keramische printplaten en bespreken we hun belang voor het bereiken van optimale prestaties.

Bij de productie van keramische printplaten speelt een verscheidenheid aan materialen een cruciale rol bij het garanderen van hun functionaliteit en betrouwbaarheid. Keramische printplaten, ook wel keramische printplaten (PCB's) genoemd, worden veel gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de elektronica, de lucht- en ruimtevaart en de automobielsector, vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid, hoge bedrijfstemperatuur en superieure elektrische eigenschappen.

Keramische printplaten zijn hoofdzakelijk samengesteld uit een combinatie van keramische materialen en metalen, zorgvuldig geselecteerd om aan de specifieke eisen van verschillende toepassingen te voldoen.

1. Keramisch substraat:

De basis van een keramische printplaat is het keramische substraat, dat de basis vormt voor alle andere componenten. Aluminiumoxide (Al2O3) en aluminiumnitride (AlN) zijn de meest gebruikte keramische materialen. Aluminiumoxide heeft een uitstekende mechanische sterkte, hoge thermische geleidbaarheid en goede elektrische isolatie, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan toepassingen. Aluminiumnitride biedt daarentegen uitstekende thermische geleidbaarheid en thermische uitzettingseigenschappen, waardoor het ideaal is voor toepassingen die een efficiënte warmteafvoer vereisen.

2. Geleidende sporen:

Geleidende sporen zijn verantwoordelijk voor het transporteren van elektrische signalen tussen verschillende componenten op een printplaat. In keramische printplaten worden metalen geleiders zoals goud, zilver of koper gebruikt om deze sporen te creëren. Deze metalen zijn gekozen vanwege hun hoge elektrische geleidbaarheid en compatibiliteit met keramische substraten. Goud heeft over het algemeen de voorkeur vanwege zijn uitstekende corrosieweerstand en stabiele elektrische eigenschappen, vooral bij hoogfrequente toepassingen.

3. Diëlektrische laag:

Diëlektrische lagen zijn van cruciaal belang voor het isoleren van geleidende sporen en het voorkomen van signaalinterferentie en kortsluiting. Het meest voorkomende diëlektrische materiaal dat wordt gebruikt in keramische printplaten is glas. Glas heeft uitstekende elektrisch isolerende eigenschappen en kan als dunne laag op keramische substraten worden afgezet. Bovendien kan de glaslaag worden aangepast zodat deze een specifieke diëlektrische constantewaarde heeft, waardoor nauwkeurige controle van de elektrische eigenschappen van de printplaat mogelijk is.

4. Soldeermasker en oppervlaktebehandeling:

Er wordt een soldeermasker bovenop de geleidende sporen aangebracht om ze te beschermen tegen omgevingsfactoren zoals stof, vocht en oxidatie. Deze maskers zijn meestal gemaakt van materialen op epoxy- of polyurethaanbasis die isolatie en bescherming bieden. Gebruik oppervlaktebehandelingen zoals dompeltin of vergulden om de soldeerbaarheid van het bord te verbeteren en oxidatie van blootliggende kopersporen te voorkomen.

5. Via vulmateriaal:

Via's zijn kleine gaatjes die door een printplaat worden geboord en die elektrische verbindingen tussen verschillende lagen van de plaat mogelijk maken. In keramische printplaten worden via-vulmaterialen gebruikt om deze gaten te vullen en een betrouwbare elektrische geleiding te garanderen. Veel voorkomende viavulmaterialen zijn onder meer geleidende pasta's of vulstoffen gemaakt van zilver-, koper- of andere metaaldeeltjes, gemengd met glas- of keramische vulstoffen. Deze combinatie zorgt voor elektrische en mechanische stabiliteit en zorgt voor een sterke verbinding tussen de verschillende lagen.

Samengevat

Bij de productie van keramische printplaten wordt gebruik gemaakt van een combinatie van keramische materialen, metalen en andere gespecialiseerde stoffen. Aluminiumoxide en aluminiumnitride worden gebruikt als substraten, terwijl metalen zoals goud, zilver en koper worden gebruikt voor geleidende sporen. Het glas fungeert als een diëlektrisch materiaal en zorgt voor elektrische isolatie, en een epoxy- of polyurethaansoldeermasker beschermt de geleidende sporen. De verbinding tussen de verschillende lagen wordt tot stand gebracht door een vulmateriaal bestaande uit geleidende pasta en vulstoffen.

Het begrijpen van de materialen die worden gebruikt bij de productie van keramische printplaten is van cruciaal belang voor ingenieurs en ontwerpers om efficiënte en betrouwbare elektronische apparaten te ontwikkelen. Het selecteren van het juiste materiaal hangt af van specifieke toepassingsvereisten zoals thermische geleidbaarheid, elektrische eigenschappen en omgevingsomstandigheden. Door de unieke eigenschappen van elk materiaal te benutten, blijven keramische printplaten een revolutie teweegbrengen in verschillende industrieën met hun superieure prestaties en duurzaamheid.