Produzione di PCB Ceramici | DBC, DPC & LTCC per Alta Temperatura e Potenza RF

PCB ceramici in Allumina (Al2O3) e Nitruro di Alluminio (AlN) con rame DBC/DPC, conducibilità termica fino a 170–190 W/m·K (centosettanta a centonovanta watt per metro-kelvin) e prestazioni RF stabili. Ideali per moduli di potenza, front-end RF e motori LED che operano da −55°C a +250°C (meno cinquantacinque a più duecentocinquanta gradi Celsius).

Pannelli PCB ceramici con rame DBC e tracce DPC a film sottile per applicazioni ad alta temperatura e potenza RF
Rame DBC/DPC su Allumina (Al2O3) e Nitruro di Alluminio (AlN)
Conducibilità Termica fino a 170–190 W/m·K (centosettanta a centonovanta watt per metro-kelvin)
CTE Compatibile con Silicio ~4.5 ppm/°C (circa quattro punto cinque parti per milione per grado Celsius)
Lavorazione Classe 3 IPC; 100% AOI & E-test
Validazione TDR/VNA per RF e Impedenza

Perché Scegliere PCB in Ceramica

Efficienza del percorso termico e stabilità RF in ambienti ostili

I substrati ceramici forniscono un percorso termico diretto dalla giunzione al dissipatore, consentendo un funzionamento affidabile ad alta densità di potenza e durante cicli termici. Il DBC lega rame spesso alla ceramica per una bassa resistenza termica; il DPC supporta la precisione a film sottile per microstrip RF e linee coplanari. Rispetto all'FR-4, le ceramiche mantengono stabilità dielettrica fino a 10–20 GHz (dieci-venti gigahertz) con deriva minima in Dk/Df.

Rischio Critico: La mancata corrispondenza del CTE tra die, substrato e package può accelerare la fatica della saldatura e il delaminamento durante cicli di −55↔+250°C (meno cinquantacinque a più duecentocinquanta gradi Celsius).

La Nostra Soluzione: L'AlN (CTE ~4.5 ppm/°C — circa quattro punto cinque parti per milione per grado Celsius) corrisponde bene al silicio, mentre l'allumina offre una base economica. Modelliamo lo stress con FEA, convalidiamo l'integrità della saldatura attraverso shock termici e aggiungiamo criteri di progettazione per l'affidabilità come limiti di vuoti e test di trazione. Per la pianificazione dello stack termico, consulta le note sulla gestione termica e la selezione dei materiali RF in materiali per PCB ad alta frequenza.

  • Rame DBC per bassa resistenza termica; DPC per precisione RF a film sottile
  • Proprietà dielettriche stabili per progetti RF e a microonde
  • Selezione materiali supportata da FEA per ridurre lo stress da CTE
  • Screening di affidabilità: shock termico, burn-in, test di trazione e taglio
Dettaglio del pattern in rame DBC su substrato ceramico in nitruro di alluminio

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Linee DPC a film sottile e strutture microstrip su PCB ceramico in allumina

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Eccellenza Produttiva: DBC, DPC e LTCC

Controllo del processo e tracciabilità dei materiali per applicazioni critiche

Il DBC utilizza legatura ad alta temperatura per attaccare fogli di rame alla ceramica con resistenza al distacco convalidata da test superiori a 1.4 N/mm (uno punto quattro newton per millimetro). Il DPC deposita metallo attraverso processi a film sottile per un controllo fine delle linee, supportando tracce/spazi di 50/50 µm (cinquanta/cinquanta micrometri). La LTCC co-sinterizza ceramiche multistrato con conduttori e via incorporati per moduli RF compatti.

I parametri chiave sono monitorati con SPC: variazione dello spessore del rame entro ±10% (più/meno dieci percento), adesione del metallo e qualità delle via. Le prestazioni RF sono verificate con TDR e VNA per garantire un'impedenza entro ±5% (più/meno cinque percento) per microstrip/coppie differenziali. Per strategie di test e profondità di copertura, vedi test funzionali.

  • Validazione del legame DBC attraverso test di distacco e cicli termici
  • Linee DPC a film sottile fino a 50/50 µm (cinquanta/cinquanta micrometri)
  • Integrazione multistrato LTCC per moduli RF compatti
  • Controllo SPC per rame, adesione e integrità delle via

Specifiche Tecniche dei PCB Ceramici

Prestazioni termiche, RF e meccaniche per progetti di potenza e microonde

Flussi DBC/DPC/LTCC con screening di affidabilità e piena tracciabilità
ParameterStandard CapabilityAdvanced CapabilityStandard
Substrate Materials
Allumina (Al2O3) 96%Nitruro di Alluminio (AlN), opzioni LTCCMaterial datasheets
Thermal Conductivity
24–30 W/m·K (ventiquattro a trenta watt per metro-kelvin) Allumina170–190 W/m·K (centosettanta a centonovanta watt per metro-kelvin) AlNManufacturer specifications
CTE (Z-axis)
Allumina ~6.5–7.0 ppm/°C (circa sei punto cinque a sette punto zero parti per milione per grado Celsius)AlN ~4.5 ppm/°C (circa quattro punto cinque parti per milione per grado Celsius)Material datasheets
Copper Thickness
1–2 oz (35–70 µm — trentacinque a settanta micrometri)Fino a 6 oz (fino a centottanta micrometri)IPC-4562
Min Trace/Space
100/100 µm (cento/cento micrometri)50/50 µm (cinquanta/cinquanta micrometri) DPCProcess capability
Operating Temperature
−40°C a +150°C (meno quaranta a più centocinquanta gradi Celsius)−55°C a +250°C (meno cinquantacinque a più duecentocinquanta gradi Celsius)Application profile
Impedance Control
±10% (più/meno dieci percento)±5% (più/meno cinque percento) con correlazione TDR/VNATest methods
Surface Finish
ENIG, OSPENEPIG, Oro Morbido/Duro, Finiture adatte al wire-bondingIPC-4552
Reliability Tests
Shock termico, prova di trazioneBurn-in, conservazione ad alta temperatura, polarizzazione in umiditàCustomer test plan
Certifications
ISO 9001, UL, RoHS/REACHIATF 16949, ISO 13485, lavorazione Classe 3 IPCIndustry standards

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Considerazioni di Progettazione: Materiale, Stratificazione e Interconnessione

Scegliere AlN quando il flusso termico e la corrispondenza del CTE sono dominanti; scegliere Alumina per piattaforme RF o LED sensibili ai costi dove la densità termica è moderata. Per densità termiche estreme o quando è richiesta l'ibridazione con FR-4, considerare la stratificazione con materiali a bassa perdita—vedere Rogers PCB per gli strati di segnale mantenendo le ceramiche per il percorso termico. Quando si utilizza BeO (Ossido di Berillio) in progetti legacy, lo gestiamo sotto rigorosi controlli di sicurezza e conformità durante la produzione e la gestione dei rifiuti.

Vista in sezione della stratificazione ceramica DBC con rame spesso e percorso termico al dissipatore

Validazione RF e Potenza

Le strutture RF sono verificate con VNA per i parametri S e con TDR per l'impedenza entro ±5% (più/meno cinque percento). Utilizziamo coupon integrati o indipendenti a seconda della densità del pannello e della prossimità del routing. I moduli di potenza sono sottoposti a shock termico e burn-in per individuare guasti precoci prima del dispiegamento in campo; vedere test di burn-in per metodologia e soglie di screening.

Applicazioni e Casi d'Uso Industriali

I PCB ceramici sono utilizzati in moduli di potenza automobilistici, front-end RF, driver laser e motori LED ad alta luminosità. Per la dispersione del calore e un funzionamento affidabile ad alte temperature, consultare la nostra guida alla gestione termica; per i compromessi sui materiali per stack RF, vedere materiali ad alta frequenza. Se il tuo progetto necessita di un approccio ibrido per ridurre le perdite sugli strati di segnale, considera Rogers PCB insieme alle ceramiche per il percorso termico.

Garanzia Ingegneristica e Certificazioni

Esperienza: Ogni programma di PCB ceramici è sottoposto a modellazione termica completa e validazione di cicli di potenza per garantire affidabilità a lungo termine in ambienti estremi. L'analisi agli elementi finiti (FEA) è applicata per valutare la mancata corrispondenza del CTE tra substrati, metallizzazione e componenti, prevenendo la fatica della saldatura da −55°C a +350°C (meno cinquantacinque a più trecentocinquanta gradi Celsius).

Competenza: Ottimizziamo i parametri DBC e DPC — spessore del rame, diffusione dello strato di adesione e gestione dell'ossido — per mantenere un legame senza vuoti e planarità entro ±20 µm (più/meno venti micrometri). La resistenza dielettrica e di isolamento è verificata attraverso test automatizzati al 100%. Per note di processo, vedere PCB ad Alta Termica e Progettazione di PCB Ceramici.

Autorevolezza: Le costruzioni sono conformi a IPC-6012DS, MIL-PRF-31032 e ISO 9001, con prontezza di audit sotto IATF 16949 e ISO 13485. I certificati di conformità e i riassunti dei test sono collegati nel MES per la completa tracciabilità.

Affidabilità: I lotti sono serializzati e incrociati con rapporti di ciclo termico e saldabilità; l'integrità dei dati è mantenuta sotto apparecchiature calibrate e sistemi digitali di viaggio. Per piattaforme correlate ad alta affidabilità, esplora PCB ad Alta Termica.

Domande frequenti

Quale materiale ceramico dovrei scegliere per la mia applicazione?
AlN corrisponde al CTE del silicio (~4.5 ppm/°C — circa quattro virgola cinque parti per milione per grado Celsius) e offre una conduttività termica di 170–190 W/m·K (centosettanta a centonovanta watt per metro-kelvin) per progetti ad alta potenza. L'allumina è conveniente per applicazioni con calore moderato e RF. Possiamo eseguire analisi FEA per validare stress, giunti di saldatura e vie prima delle produzioni pilota.
Quale documentazione è essenziale per un preventivo accurato?
BOM, intento di stackup, Gerber/ODB++, specifiche RF se applicabili, piano di test, temperatura operativa target, flusso di calore previsto e se sono necessari finiture adatte al wire bonding. Se è richiesto die attach o chip-on-board, includere il metodo di bonding e eventuali vincoli di tenuta ermetica.
Come verificate le prestazioni RF e di impedenza?
Utilizziamo VNA per i parametri S e TDR per la correlazione di impedenza entro ±5% (più/meno cinque percento). A seconda della densità, utilizziamo coupon integrati o indipendenti. Per moduli di potenza e front-end RF, eseguiamo anche burn-in o shock termico per individuare guasti precoci.
Supportate caratteristiche di packaging ad alta affidabilità?
Sì. Le opzioni includono ENEPIG, oro morbido/duro, finiture adatte al wire bonding, rame spesso selettivo e disposizioni per tenuta ermetica. La tracciabilità collega lotti di materiali e coupon a unità serializzate per verificabilità.

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