Les processus d'assemblage standard échouent là où la performance est primordiale. Pour les systèmes haute puissance et haute fréquence fonctionnant dans des environnements extrêmes, l'assemblage de PCB céramique est la clé pour atteindre la précision, la fiabilité thermique et la stabilité à long terme nécessaires.
Chez HILPCB, nous sommes spécialistes dans ce domaine exigeant. Nous fournissons une solution verticalement intégrée – de la fabrication initiale du PCB céramique à l'assemblage final, aux tests fonctionnels et à l'emballage. Cette approche clé en main offre la qualité constante et critique requise pour l'électronique automobile, aérospatiale et médicale avancée.
Pourquoi l'Assemblage de PCB Céramique Requiert une Expertise Spécialisée
L'assemblage de composants sur des substrats céramiques comme l'Alumine (Al₂O₃), le Nitrure d'Aluminium (AlN) et le Nitrure de Silicium (Si₃N₄) est fondamentalement différent du travail avec le FR-4 standard. Les propriétés uniques des matériaux céramiques présentent des défis qui exigent un équipement, des matériaux et un contrôle de processus spécialisés.
- Masse Thermique Élevée : Les céramiques absorbent et retiennent considérablement plus de chaleur que le FR-4. Cela nécessite un profil de refusion soigneusement contrôlé et plus long pour obtenir une formation correcte des joints de soudure sans endommager les composants.
- Coefficient de Dilatation Thermique (CTE) : Bien que le faible CTE des céramiques soit un avantage pour la correspondance avec les puces semi-conductrices, un désaccord avec de gros composants peut induire un stress mécanique pendant le cyclage thermique s'il n'est pas correctement géré.
- Propriétés de Surface : La surface lisse et non poreuse de la céramique peut affecter l'adhérence et la mouillabilité de la pâte à souder si le processus d'impression n'est pas parfaitement optimisé.
Maîtriser ces défis fait la différence entre un prototype fonctionnel et un produit qui fonctionnera de manière fiable pendant des années.
Maîtriser les Défis de l'Assemblage SMT sur Substrats Céramiques
L'étape la plus critique de l'assemblage de PCB céramique est le processus de Technologie de Montage en Surface (SMT). Chaque étape, de l'impression de la pâte à souder à la refusion, doit être précisément calibrée en fonction des propriétés thermiques et physiques uniques du substrat céramique.
Le Défi de l'Impression de la Pâte à Souder
Obtenir un dépôt de pâte à souder parfait est le fondement d'un joint de soudure fiable. Sur les surfaces céramiques rigides, cela nécessite un contrôle avancé.
- Sélection de la Pâte à Souder : Nous utilisons des pâtes à souder sans nettoyage à haute activité, avec une chimie de flux spécialement conçue pour favoriser une excellente mouillabilité sur les finitions céramiques courantes comme ENIG, ENEPIG et l'argent par immersion. Pour les modules de puissance, des alliages à haute teneur en plomb (par exemple, Pb92.5) ou des alliages SAC haute température spécialisés sont utilisés.
- Optimisation du Pochoir et de l'Impression : Nous utilisons des pochoirs en acier inoxydable découpés au laser, souvent avec des revêtements nano, pour assurer un relâchement propre de la pâte. La pression de la raclette, la vitesse d'impression et la distance de séparation sont méticuleusement calibrées pour chaque carte. L'inspection automatique de la pâte 2D/3D (SPI) vérifie le volume et l'alignement de chaque dépôt avant qu'un seul composant ne soit placé.
Placement de Composants de Précision
Les cartes céramiques comportent souvent des composants à pas fin ou des puces nues qui exigent un placement de haute précision. Nos lignes SMT sont équipées de systèmes de vision haute résolution pouvant reconnaître les marques de repère directement sur la couche de céramique ou de métallisation. Nous pouvons atteindre une précision de placement allant jusqu'à ±25 µm, garantissant un alignement parfait pour les BGA, QFN et autres boîtiers complexes.
Le Processus Critique de Soudage par Refusion
C'est là que l'expertise compte vraiment. Un profil thermique incorrect peut provoquer un choc thermique (fissuration du substrat) ou des joints de soudure défectueux.
- Profilage Thermique Avancé : Nous utilisons des fours de refusion à convection multi-zones (jusqu'à 12 zones) pour créer un profil thermique précis. Cela permet une montée en température de préchauffage graduelle, une zone de stabilisation stable pour activer le flux, et une température de pic contrôlée avant une phase de refroidissement soigneusement gérée. Les profils sont spécifiquement développés pour l'alumine par rapport à l'AlN, qui ont des conductivités thermiques très différentes.
- Refusion sous Vide sans Voids : Pour les applications haute puissance comme les modules IGBT ou les LED haute luminosité, minimiser les vides dans le joint de soudure est critique pour le transfert thermique. Notre capacité de soudage par refusion sous vide retire les gaz piégés de la soudure fondue, réduisant la formation de vides à moins de 1%. Cela assure la résistance thermique la plus basse possible et une fiabilité maximale des dispositifs.
| Technique | Refusion Standard | Refusion sous Vide |
|---|---|---|
| Objectif Principal | Créer des joints de soudure fiables | Éliminer les vides de soudure |
| Pourcentage de Vides | 5-15% (Typique) | <1% (Atteignable) |
| Idéal pour | SMT général, circuits RF | Semi-conducteurs haute puissance, LEDs |
| Avantage Clé | Rentable, haut débit | Conductivité thermique maximale |
Techniques de Liaison et d'Assemblage Hybride Avancées
Au-delà du SMT standard, de nombreux assemblages céramiques nécessitent une intégration au niveau puce ou hybride. HILPCB est équipé de capacités avancées pour ces produits complexes.
- Frittage d'Argent : Pour une performance thermique maximale, ce procédé assisté par pression crée une couche de liaison avec une conductivité thermique bien supérieure à toute soudure, idéale pour les puces semi-conductrices de puissance.
- Collage de Puces par Époxy : Des époxydes conducteurs ou non conducteurs sont utilisés pour fixer des composants optiques sensibles ou des puces RF où un alignement précis est critique.
- Câblage (Au/Al) : Nous effectuons le câblage automatique par wedge et ball bonding pour créer des interconnexions sur les boîtiers PCB HTCC et hybrides PCB à Couche Mince.
Assurance Qualité Inébranlable pour un Assemblage Zéro Défaut
Dans les applications à haute fiabilité, il n'y a pas de place pour l'erreur. Le protocole d'inspection et de test multi-étapes de HILPCB garantit que chaque assemblage répond aux normes les plus élevées de qualité et de performance.
- Inspection Optique Automatisée (AOI) : Inspection post-refusion pour détecter le mauvais alignement des composants, les ponts de soudure et les problèmes de mouillabilité.
- Inspection par Rayons X (2D & 3D) : Essentielle pour vérifier l'intégrité des joints de soudure cachés sous des boîtiers comme les BGA et QFN, en vérifiant spécifiquement les vides et les courts-circuits.
- Test In-Circuit (ICT) & Test par Flying Probe : Vérifie la connectivité électrique, les valeurs des composants et la polarité.
- Cyclage Thermique & Burn-In : L'assemblage est soumis à des tests de stress environnemental pour exposer tout défaut latent et valider la fiabilité à long terme.
- Test Fonctionnel : Confirmation finale que l'assemblage fonctionne selon ses paramètres électriques spécifiés.
Tous nos processus sont conformes à la norme rigoureuse IPC-A-610 Classe 3, garantissant une fiabilité pour les systèmes aérospatiaux, médicaux et industriels les plus exigeants.
Votre Partenaire de Bout en Bout pour l'Assemblage Céramique Haute Fiabilité
Choisir HILPCB signifie s'assurer un partenaire qui comprend le cycle de vie complet de votre produit. Nous éliminons les risques liés au travail avec plusieurs fournisseurs en fournissant une solution transparente et pilotée par des experts sous un même toit.
- Solution de Fabrication Tout-en-Un : Nous prenons votre conception de la Fabrication de PCB Céramique nue jusqu'à des assemblages entièrement testés et emballés, rationalisant votre chaîne d'approvisionnement et accélérant le time-to-market.
- Expertise Collaborative DFM/DFA : Nos ingénieurs travaillent avec vous pour optimiser votre conception pour la fabricabilité et l'assemblage, évitant les reconceptions coûteuses et assurant le rendement le plus élevé possible.
- Certifié pour Votre Industrie : Avec les certifications AS9100, ISO 13485 et IATF 16949, nous fournissons le contrôle de processus et la traçabilité que les applications critiques exigent.
- Technologie Avancée pour Produits Avancés : De la refusion sous vide sans vides au frittage d'argent, nous investissons dans la technologie nécessaire pour construire l'électronique de puissance et RF de nouvelle génération.
Ne laissez pas les défis d'assemblage limiter le potentiel de votre produit. Partenaire avec HILPCB pour construire une électronique à base de céramique avec la précision, la fiabilité et les performances nécessaires pour réussir dans n'importe quel environnement.
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