Fabrication de circuits imprimés en céramique | DBC, DPC et LTCC pour hautes températures et puissance RF
Circuits imprimés en céramique d'alumine (Al2O3) et de nitrure d'aluminium (AlN) avec cuivre DBC/DPC, conductivité thermique élevée jusqu'à 170–190 W/m·K (cent soixante-dix à cent quatre-vingt-dix watts par mètre-kelvin), et performances RF stables. Idéal pour les modules de puissance, les frontaux RF et les moteurs LED fonctionnant de −55°C à +250°C (moins cinquante-cinq à plus deux cent cinquante degrés Celsius).
Pourquoi choisir les PCB en céramique
Efficacité du chemin thermique et stabilité RF dans les environnements hostilesLes substrats en céramique offrent un chemin thermique direct de la jonction au dissipateur thermique, permettant un fonctionnement fiable sous haute densité de puissance et cyclage thermique. Le DBC lie du cuivre épais à la céramique pour une faible résistance thermique ; le DPC supporte la précision des films minces pour les microbandes RF et les lignes coplanaires. Comparé au FR-4, les céramiques maintiennent une stabilité diélectrique jusqu'à 10–20 GHz (dix à vingt gigahertz) avec une dérive minimale de Dk/Df.
Risque critique : Le désaccord de CTE entre la puce, le substrat et le boîtier peut accélérer la fatigue des soudures et le délaminage sous cyclage de −55↔+250°C (moins cinquante-cinq à plus deux cent cinquante degrés Celsius).
Notre solution : L'AlN (CTE ~4,5 ppm/°C — environ quatre virgule cinq parties par million par degré Celsius) correspond étroitement au silicium, tandis que l'alumine offre une base rentable. Nous modélisons les contraintes avec FEA, validons l'intégrité des soudures via des chocs thermiques et ajoutons des barrières de fiabilité telles que des limites de vides et des tests de traction des liaisons. Pour la planification de l'empilement thermique, consultez les notes sur la gestion thermique et la sélection des matériaux RF dans les matériaux pour PCB haute fréquence.
- Cuivre DBC pour une faible résistance thermique ; DPC pour la précision des films minces RF
- Propriétés diélectriques stables pour les conceptions RF et micro-ondes
- Sélection de matériaux soutenue par FEA pour minimiser les contraintes induites par le CTE
- Contrôle de fiabilité : choc thermique, rodage, tests de traction et de cisaillement des liaisons
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Excellence manufacturière : DBC, DPC et LTCC
Contrôle des processus et traçabilité des matériaux pour les applications critiquesLe DBC utilise une liaison à haute température pour attacher des feuilles de cuivre à la céramique avec une résistance de liaison validée par des tests de pelage dépassant 1,4 N/mm (un virgule quatre newtons par millimètre). Le DPC dépose du métal via des procédés de films minces pour un contrôle fin des lignes, supportant des traces/espacements de 50/50 µm (cinquante/cinquante micromètres). Le LTCC intègre par co-cuisson des céramiques multicouches avec des conducteurs et des vias embarqués pour des modules RF compacts.
Les paramètres clés sont surveillés avec SPC : variation d'épaisseur du cuivre dans ±10 % (plus/moins dix pour cent), adhérence du métal et qualité des vias. Les performances RF sont vérifiées avec TDR et VNA pour assurer une impédance dans ±5 % (plus/moins cinq pour cent) pour les paires microbandes/différentielles. Pour les stratégies de test et la profondeur de couverture, consultez les tests fonctionnels.
- Validation de la liaison DBC via pelage et cyclage thermique
- Lignes en film mince DPC jusqu'à 50/50 µm (cinquante/cinquante micromètres)
- Intégration multicouche LTCC pour des modules RF compacts
- Contrôle SPC pour le cuivre, l'adhérence et l'intégrité des vias
Spécifications techniques des PCB en céramique
Performances thermiques, RF et mécaniques pour les conceptions d'alimentation et micro-ondes
| Paramètre | Capacité standard | Capacité avancée | Norme |
|---|---|---|---|
Matériaux du substrat | Alumine (Al2O3) 96% | Nitrures d'aluminium (AlN), options LTCC | Fiches techniques des matériaux |
Conductivité thermique | 24–30 W/m·K (vingt-quatre à trente watts par mètre-kelvin) Alumine | 170–190 W/m·K (cent soixante-dix à cent quatre-vingt-dix watts par mètre-kelvin) AlN | Spécifications du fabricant |
CTE (axe Z) | Alumine ~6.5–7.0 ppm/°C (environ six virgule cinq à sept virgule zéro parties par million par degré Celsius) | AlN ~4.5 ppm/°C (environ quatre virgule cinq parties par million par degré Celsius) | Fiches techniques des matériaux |
Épaisseur du cuivre | 1–2 oz (35–70 µm — trente-cinq à soixante-dix micromètres) | Jusqu'à 6 oz (jusqu'à cent quatre-vingts micromètres) | IPC-4562 |
Trace/Espace min. | 100/100 µm (cent/cent micromètres) | 50/50 µm (cinquante/cinquante micromètres) DPC | Capacité de processus |
Température de fonctionnement | −40°C à +150°C (moins quarante à plus cent cinquante degrés Celsius) | −55°C à +250°C (moins cinquante-cinq à plus deux cent cinquante degrés Celsius) | Profil d'application |
Contrôle d'impédance | ±10% (plus/moins dix pour cent) | ±5% (plus/moins cinq pour cent) avec corrélation TDR/VNA | Méthodes de test |
Finition de surface | ENIG, OSP | ENEPIG, Or dur/doux, Finitions adaptées au bonding | IPC-4552 |
Tests de fiabilité | Choc thermique, test de traction | Burn-in, stockage à haute température, biais d'humidité | Plan de test client |
Certifications | ISO 9001, UL, RoHS/REACH | IATF 16949, ISO 13485, Travail de classe IPC 3 | Normes industrielles |
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Considérations de conception : Matériau, empilement et interconnexion
Choisissez AlN lorsque le flux thermique et l'adaptation du CTE dominent ; choisissez Alumina pour les plates-formes RF ou LED sensibles aux coûts où la densité thermique est modérée. Pour une densité thermique extrême ou lorsque l'hybridation FR-4 est nécessaire, envisagez un empilement avec des matériaux à faible perte — voir Rogers PCB pour les couches de signal tout en conservant les céramiques pour le chemin thermique. Lors de l'utilisation de BeO (Oxyde de Béryllium) dans les conceptions anciennes, nous le manipulons sous des contrôles stricts de sécurité et de conformité tout au long de la fabrication et de la gestion des déchets.
Validation RF et puissance
Les structures RF sont vérifiées avec un VNA pour les paramètres S et avec un TDR pour une impédance dans une plage de ±5 % (plus ou moins cinq pour cent). Nous utilisons des coupons intégrés ou des coupons indépendants selon la densité du panneau et la proximité du routage. Les modules de puissance subissent un choc thermique et un rodage pour détecter les défaillances précoces avant le déploiement sur le terrain ; consultez les tests de rodage pour la méthodologie et les seuils de sélection.
Applications et cas d'utilisation industriels
Les PCB céramiques sont utilisés dans les modules de puissance automobiles, les frontaux RF, les pilotes laser et les moteurs LED haute luminosité. Pour la dissipation thermique et une exploitation fiable à haute température, référez-vous à notre guide de gestion thermique ; pour les compromis sur les matériaux d'empilement RF, consultez les matériaux haute fréquence. Si votre conception nécessite une approche hybride pour réduire les pertes sur les couches de signal, envisagez Rogers PCB en plus des céramiques pour le chemin thermique.
Assurance ingénierie et certifications
Expérience : Chaque programme de PCB céramique subit une modélisation thermique complète et une validation par cyclage de puissance pour garantir une fiabilité à long terme dans des environnements extrêmes. L'analyse par éléments finis (FEA) est appliquée pour évaluer le désaccord de CTE entre les substrats, la métallisation et les composants, évitant la fatigue des soudures de −55°C à +350°C (moins cinquante-cinq à plus trois cent cinquante degrés Celsius).
Expertise : Nous optimisons les paramètres DBC et DPC — épaisseur du cuivre, diffusion de la couche d'adhésion et gestion de l'oxyde — pour maintenir une liaison sans vide et une planéité dans une plage de ±20 µm (plus ou moins vingt micromètres). La résistance diélectrique et d'isolation est vérifiée par des tests automatisés à 100 %. Pour les notes de processus, consultez PCB haute thermique et Conception de PCB céramique.
Autorité : Les constructions sont conformes à IPC-6012DS, MIL-PRF-31032 et ISO 9001, avec une préparation à l'audit sous IATF 16949 et ISO 13485. Les certificats de conformité et les résumés de tests sont liés dans le MES pour une traçabilité complète.
Fiabilité : Les lots sont sérialisés et référencés avec des rapports de cycle thermique et de soudabilité ; l'intégrité des données est maintenue sous des équipements étalonnés et des systèmes de suivi numérique. Pour les plates-formes haute fiabilité connexes, explorez PCB haute thermique.
Questions fréquentes
Which ceramic material should I choose for my application?
What documentation is essential for accurate quoting?
How do you verify RF and impedance performance?
Do you support high-reliability packaging features?
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