Стандартные процессы сборки терпят неудачу там, где производительность имеет первостепенное значение. Для высокомощных, высокочастотных систем, работающих в экстремальных условиях, сборка керамических печатных плат является ключом к достижению необходимой точности, тепловой надежности и долгосрочной стабильности.
В HILPCB мы являемся специалистами в этой требовательной области. Мы предоставляем вертикально интегрированное решение — от первоначального производства керамических печатных плат до окончательной сборки, функционального тестирования и упаковки. Этот подход «под ключ» обеспечивает стабильное, критически важное качество, необходимое для передовой автомобильной, аэрокосмической и медицинской электроники.
Почему сборка керамических печатных плат требует специальных знаний
Сборка компонентов на керамических подложках, таких как оксид алюминия (Al₂O₃), нитрид алюминия (AlN) и нитрид кремния (Si₃N₄), принципиально отличается от работы со стандартным FR-4. Уникальные свойства керамических материалов представляют проблемы, требующие специального оборудования, материалов и контроля процесса.
- Высокая теплоемкость: Керамика поглощает и удерживает значительно больше тепла, чем FR-4. Это требует тщательно контролируемого и более длительного профиля оплавления для достижения надлежащего формирования паяного соединения без повреждения компонентов.
- Коэффициент теплового расширения (КТР): Хотя низкий КТР керамики является преимуществом для согласования с полупроводниковыми кристаллами, несоответствие с крупными компонентами может вызвать механическое напряжение во время тепловых циклов, если не управлять этим правильно.
- Поверхностные свойства: Гладкая, непористая поверхность керамики может влиять на адгезию и смачиваемость паяльной пасты, если процесс печати не идеально оптимизирован.
Овладение этими проблемами — это разница между функциональным прототипом и продуктом, который будет надежно работать в течение многих лет.
Преодоление проблем поверхностного монтажа (SMT) на керамических подложках
Наиболее критической стадией сборки керамических печатных плат является процесс поверхностного монтажа (SMT). Каждый шаг, от нанесения паяльной пасты до оплавления, должен быть точно откалиброван с учетом уникальных тепловых и физических свойств керамической подложки.
Проблема нанесения паяльной пасты
Достижение идеального нанесения паяльной пасты является основой надежного паяного соединения. На жестких керамических поверхностях это требует продвинутого контроля.
- Выбор паяльной пасты: Мы используем высокоактивные безотмывочные паяльные пасты со специальной химией флюса, разработанной для обеспечения превосходной смачиваемости на обычных керамических покрытиях, таких как ENIG, ENEPIG и иммерсионное серебро. Для силовых модулей используются высокосвинцовые (например, Pb92.5) или специальные высокотемпературные сплавы SAC.
- Оптимизация трафарета и печати: Мы используем лазерно-резаные трафареты из нержавеющей стали, часто с нанопокрытиями, для обеспечения чистого отделения пасты. Давление ракеля, скорость печати и расстояние отделения тщательно калибруются для каждой платы. 2D/3D автоматический контроль пасты (SPI) проверяет объем и выравнивание каждого нанесения до размещения любого компонента.
Точное размещение компонентов
Керамические платы часто имеют компоненты с мелким шагом или неизолированные кристаллы, которые требуют высокой точности размещения. Наши линии SMT оснащены системами технического зрения высокого разрешения, которые могут распознавать маркировки непосредственно на керамическом или металлизированном слое. Мы можем достичь точности размещения до ±25 мкм, обеспечивая идеальное выравнивание для BGA, QFN и других сложных корпусов.
Критический процесс пайки оплавлением
Здесь действительно важна экспертиза. Неправильный температурный профиль может вызвать тепловой удар (растрескивание подложки) или плохие паяные соединения.
- Продвинутое профилирование температуры: Мы используем многозонные конвекционные печи оплавления (до 12 зон) для создания точного теплового профиля. Это позволяет обеспечить постепенный нагрев, стабильную зону стабилизации для активации флюса и контролируемую пиковую температуру перед тщательно управляемой фазой охлаждения. Профили разрабатываются специально для оксида алюминия по сравнению с нитридом алюминия, которые имеют vastly различную теплопроводность.
- Безпустотная вакуумная пайка оплавлением: Для высокомощных применений, таких как модули IGBT или светодиоды высокой яркости, минимизация пустот в паяном соединении критически важна для теплопередачи. Наша возможность вакуумной пайки оплавлением удаляет захваченные газы из расплавленного припоя, сокращая образование пустот до менее 1%. Это обеспечивает наименьшее возможное тепловое сопротивление и максимальную надежность устройства.
| Техника | Стандартное оплавление | Вакуумное оплавление |
|---|---|---|
| Основная цель | Создание надежных паяных соединений | Устранение пустот припоя |
| Процент пустот | 5-15% (Типично) | <1% (Достижимо) |
| Лучше для | Общий SMT, ВЧ-схемы | Силовые полупроводники, светодиоды |
| Ключевое преимущество | Экономически эффективно, высокая пропускная способность | Максимальная теплопроводность |
Передовые методы соединения и гибридной сборки
Помимо стандартного SMT, многие керамические сборки требуют кристалл-уровневой или гибридной интеграции. HILPCB оснащен передовыми возможностями для этих сложных продуктов.
- Спекание серебра: Для максимальной тепловой производительности этот процесс, assisted давлением, создает связующий слой с теплопроводностью, намного превосходящей любой припой, идеально подходящий для кристаллов силовых полупроводников.
- Приклеивание кристалла эпоксидной смолой: Электропроводящие или непроводящие эпоксидные смолы используются для присоединения чувствительных оптических компонентов или ВЧ-кристаллов, где критически важно точное выравнивание.
- Проволочное соединение (Au/Al): Мы выполняем автоматическое клиновое и шариковое соединение для создания межсоединений на корпусах Платы HTCC и гибридных Тонкопленочные печатные платы.
Бескомпромиссное обеспечение качества для сборки с нулевым браком
В высоконадежных приложениях нет места ошибке. Многоэтапный протокол контроля и тестирования HILPCB гарантирует, что каждая сборка соответствует самым высоким стандартам качества и производительности.
- Автоматический оптический контроль (AOI): Контроль после оплавления для обнаружения смещения компонентов, паяных перемычек и проблем с смачиваемостью.
- Рентгеновский контроль (2D и 3D): Необходим для проверки целостности паяных соединений, скрытых под корпусами, такими как BGA и QFN, специально проверяя пустоты и замыкания.
- Внусхемное тестирование (ICT) и летающие зонды: Проверяет электрическую связность, номиналы компонентов и полярность.
- Термоциклирование и тренировка (Burn-In): Сборка подвергается испытаниям на environmental стресс, чтобы выявить любые скрытые дефекты и подтвердить долгосрочную надежность.
- Функциональное тестирование: Окончательное подтверждение того, что сборка работает в соответствии с заданными электрическими параметрами.
Все наши процессы соответствуют строгому стандарту IPC-A-610 Класс 3, обеспечивая надежность для самых требовательных аэрокосмических, медицинских и промышленных систем.
Ваш комплексный партнер для высоконадежной керамической сборки
Выбор HILPCB означает получение партнера, который понимает полный жизненный цикл вашего продукта. Мы устраняем риски работы с несколькими поставщиками, предоставляя seamless, экспертное решение под одной крышей.
- Комплексное производственное решение: Мы берем ваш проект от Производства керамических печатных плат до полностью протестированных и упакованных сборок, оптимизируя вашу цепочку поставок и ускоряя выход на рынок.
- Совместная экспертиза DFM/DFA: Наши инженеры работают с вами, чтобы оптимизировать вашу конструкцию для производительности и сборки, предотвращая дорогостоящие перепроектирования и обеспечивая максимально возможный выход годных изделий.
- Сертифицировано для вашей отрасли: Со сертификатами AS9100, ISO 13485 и IATF 16949 мы обеспечиваем контроль процесса и прослеживаемость, которые требуются для критически важных приложений.
- Передовые технологии для передовых продуктов: От безпустотной вакуумной пайки оплавлением до спекания серебра — мы инвестируем в технологии, необходимые для создания электроники следующего поколения для силовых и ВЧ-применений.
Не позволяйте проблемам сборки ограничивать потенциал вашего продукта. Станьте партнером HILPCB, чтобы создавать керамическую электронику с точностью, надежностью и производительностью, необходимой для успеха в любой среде.
Изучите наш полный портфель на Странице продукта «Керамические печатные платы».