Technologie PCB - Technologie de fabrication de substrats céramiques pour l'usine de circuits imprimés

Dans les usines de circuits imprimés, il existe de nombreuses techniques de fabrication de produits céramiques. On dit qu'en raison de la céramique électronique, il existe plus de 30 méthodes de processus de fabrication, telles que le pressage à sec, le jointoiement, l'extrusion, l'injection, la coulée et le pressage isostatique, etc. le substrat est de type "plat" (carré ou Wafer), la forme n'est pas complexe, le processus de fabrication pour le moulage et le traitement par voie sèche est simple et peu coûteux, Par conséquent, la plupart des méthodes de pressage à sec sont utilisées. Le processus de fabrication de céramiques électroniques plates pressées à sec a trois éléments principaux, à savoir le formage de l'ébauche, le frittage et la finition de l'ébauche et la formation de circuits sur le substrat.

1. Fabrication de pièces vertes (moulage)

On utilise des poudres d'alumine de haute pureté (Al2O3 à 95%) (différentes tailles de particules sont requises selon l'utilisation et le procédé de fabrication, par example de quelques microns à quelques dizaines de microns) et des additifs (principalement des liants, des dispersants, etc.) pour former des "slurries" ou des matériaux de traitement.

(1) La méthode de pressage à sec produit des pièces vertes (ou « corps vert»).

L'ébauche pressée à sec est l'utilisation d'alumine de haute pureté (la teneur en alumine de la céramique électronique est supérieure à 92%, la plupart d'entre eux utilisent 99%) en poudre (la taille des particules utilisées pour le pressage à sec ne doit pas dépasser 60 µm pour l'extrusion. La taille des particules de la poudre, telle que la coulée, l'injection, etc., doit être contrôlée à moins de 1 µm) avec des quantités appropriées de plastifiant et d'adhésif, Bien mélanger et compacter à sec. Actuellement, les descendants de carrés ou de disques peuvent atteindre 0,50 mm, voire 0,3 mm (par rapport à la taille de la plaque).

Les ébauches pressées à sec peuvent être usinées avant le frittage, telles que l'usinage et le perçage des dimensions extérieures, mais il faut veiller à compenser les contractions dimensionnelles induites par le frittage (dimensions pour lesquelles le retrait augmente).

(2) Méthode de coulée pour la fabrication de pièces vertes.

Liquide de colle (poudre d'alumine + solvant + Dispersant + liant + plastifiant, etc. mélange homogène + tamisage) Fabrication + coulée (colle appliquée sur un métal ou un polyester résistant à la chaleur sur une machine de coulée) Levée) + séchage + finition (peut également être réalisée par ouverture de pores, etc.) + dégraissage + frittage, etc. L'automatisation et la production de masse peuvent être réalisées.

2. Frittage et finition de billettes brutes. La partie crue du substrat céramique nécessite généralement un "frittage" et est terminée après frittage.

(1) frittage des pièces vertes.

Le "frittage" d'un flan céramique signifie l'élimination des cavités, de l'air, des impuretés et des matières organiques dans le flan (volume) par un processus de "frittage", tel que le pressage à sec pour volatiliser, brûler et extruder, et l'élimination des particules d'alumine. Le processus d'obtention d'un contact étroit ou d'un collage (Collage) pour former une croissance, de sorte que la perte de poids, le rétrécissement dimensionnel, la déformation de la forme, l'augmentation de la résistance à la compression et la réduction de la porosité se produisent après le frittage des ébauches en céramique (ébauches cuites). La méthode de frittage des ébauches céramiques comprend: 1. La méthode de frittage à pression normale, le frittage sans pression produira une grande déformation, etc.; 2. Méthode de frittage sous pression (pression à chaud), frittage sous pression, bien c'est la méthode la plus couramment utilisée pour les produits plats; 3. La méthode de frittage isostatique à chaud utilise des gaz chauds à haute pression pour le frittage. Ses produits caractéristiques sont des produits finis à la même température et pression. Les différentes performances sont équilibrées et relativement coûteuses. Cette méthode de frittage est souvent utilisée pour des produits à valeur ajoutée, ou pour des produits aérospatiaux, de défense et militaires tels que des miroirs, du combustible nucléaire, des canons et d'autres produits du domaine militaire.

La température de frittage des ébauches d'alumine pressées à sec est principalement comprise entre 1200 et 1600 degrés Celsius (en ce qui concerne la composition et le flux).

(2) finition des ébauches frittées (cuites).

La plupart des ébauches céramiques frittées nécessitent une finition. Le but est: 1. On obtient une surface plane. Lors du frittage à haute température de la billette crue, des déformations et des irrégularités (concavité et convexité) ou des rugosités et différences excessives, etc., dues à un déséquilibre de la répartition des particules, des vides, des impuretés, des matières organiques, etc. dans la billette crue. Ces défauts peuvent être résolus par une finition de surface; 2. Obtenez une surface très lisse, comme un miroir, ou Améliorez la lubrification (résistance à l'usure).

Le traitement de polissage de surface consiste à polir une surface, étape par étape, d'un abrasif grossier à un abrasif fin, à l'aide d'un matériau de polissage tel que SiC, B4C ou d'une pâte diamantée. En général, il est principalement réalisé en utilisant de la poudre d’alo ou du gypse adamantin – 1 μm, ou en le traitant avec un laser ou des ultrasons.

(3) Traitement fort (acier).

Après le polissage de la surface, afin d'améliorer la résistance mécanique (telle que la résistance à la flexion, etc.), une couche de composé de silicium peut être enduite par des méthodes telles que le revêtement sous vide par faisceau d'électrons, le revêtement sous vide par pulvérisation, le dépôt chimique en phase vapeur, Et par 1200 ° C ~ 1600 ° c Traitement thermique peut améliorer considérablement la résistance mécanique des ébauches en céramique!

3. Former des motifs conducteurs (circuits) sur le substrat

Pour usiner et former des motifs conducteurs (circuits) sur un substrat en céramique, il est nécessaire de fabriquer d'abord un substrat en céramique recouvert de cuivre, puis une carte de circuit imprimé en céramique selon la technologie du processus de carte de circuit imprimé.

(1) former un substrat en céramique recouvert de cuivre. Il existe actuellement deux méthodes de formation de substrats en céramique revêtue de cuivre.

1. Méthode de laminage. Il est fabriqué à partir d'une feuille de cuivre pressée à chaud, d'un substrat en céramique oxyde d'aluminium simple face. C'est - à - dire, la surface de la céramique est traitée (par exemple, laser, plasma, etc.), une surface activée ou rugueuse est obtenue, puis stratifiée selon "feuille de cuivre + couche adhésive résistant à la chaleur + céramique + couche adhésive résistant à la chaleur + feuille de cuivre", après frittage à 1020 ° C ~ 1060 ° C, un stratifié en céramique de cuivre double face est formé.

2. Méthode de placage. Après le traitement plasma du substrat en céramique, "film de titane pulvérisé + film de nickel pulvérisé + film de cuivre pulvérisé, puis électrodéposition conventionnelle du cuivre à l'épaisseur de cuivre désirée, c'est - à - dire la formation d'un substrat en céramique de cuivre recouvert double face.

(2) fabrication de cartes PCB en céramique simple et double face. Selon les techniques traditionnelles de fabrication de PCB, des substrats en céramique de cuivre sont recouverts d'un et de deux côtés.

(3) fabrication de panneaux multicouches en céramique.

1. Les panneaux simples et doubles sont enduits à plusieurs reprises d'une couche isolante (oxyde d'aluminium), frittés, câblés, frittés pour former un panneau multicouche ou finis par la technologie de coulée de ruban adhésif.

2. Le panneau multicouche en céramique est fabriqué par la méthode de coulée. Les bandes brutes sont formées sur la machine de coulée, puis percées, bloquées (colle conductrice, etc.), imprimées (circuits conducteurs, etc.), coupées, laminées et pressées isostatiquement pour former une plaque multicouche en céramique. La figure 1 montre un condensateur multicouche en feuille de céramique fini.

Remarque: moulage de la colle liquide (poudre d'alumine + solvant + Dispersant + adhésif + plastifiant, etc. mélangé uniformément + tamisage) Processus de fabrication + coulée (distribution uniforme de la colle sur le métal ou le ruban polyester résistant à la chaleur sur la machine de coulée) + séchage + finition + dégraissage + frittage, etc.

En bref, les cartes imprimées en céramique appartiennent à la catégorie des cartes de circuit imprimé et sont également le résultat de la dérivation et de l'extension du développement progressif de l'usine de cartes de circuit imprimé. À l'avenir, ils pourraient devenir l'un des types importants dans le domaine des PCB. En raison du fait que la plaque d'impression en céramique a le meilleur moyen d'isolation thermique, un point de fusion élevé et une stabilité dimensionnelle thermique, la plaque d'impression en céramique aura de vastes perspectives de développement dans les applications à haute température et à haute conductivité thermique!