Venture Electronics offre PCB in ceramica per le tue esigenze

I PCB in ceramica hanno circuiti stampati realizzati con materiali ceramici elettronici. Puoi trasformarli in varie forme che soddisfano le tue esigenze.

I PCB in ceramica hanno alcune delle caratteristiche più eccezionali.

Possono resistere alle alte temperature e hanno elevate prestazioni di isolamento elettrico, tra gli altri vantaggi.

Francamente, ci sono molte ragioni che ti faranno desiderare i PCB in ceramica invece delle altre opzioni. Sono preferiti principalmente per:

1. Temperatura di esercizio più alta

I circuiti stampati in ceramica saranno utili per i tuoi dispositivi che funzionano a temperature molto elevate.

Questa qualità li rende unici rispetto ad altri circuiti stampati che rischiano di guastarsi se esposti a temperature elevate.

Anche a temperature fino a 350 ºC, i tuoi dispositivi continueranno a funzionare in modo efficiente ed efficace.

2.Coefficiente di espansione inferiore

Il circuito stampato in ceramica ti assicura anche di bassi coefficienti di dilatazione termica. Di conseguenza, presentano minori rischi di distorsione derivante dalle fluttuazioni di temperatura.

Di solito, quando si utilizzano materiali covalenti tra cui diamante, carburo di silicio e nitruro di silicio, si stabiliscono legami più forti.

Questo, quindi, vi assicura bassi coefficienti di dilatazione termica.

3. Buone proprietà termiche

Questo si riferisce alla capacità del circuito in ceramica di condurre il calore.

I PCB in ceramica hanno un'elevata stabilità termica. Questo informa eccellenti proprietà elettriche per il tuo circuito stampato.

4. Presentano anche un modulo elevato

Ciò rende i circuiti stampati in ceramica il PCB più efficace per i dispositivi che funzionano in condizioni termiche fluttuanti.

5. Prestazioni ad alta frequenza superiori

I circuiti stampati in ceramica offrono anche eccellenti prestazioni ad alta frequenza. Questo è essenziale per determinare l'impedenza e la larghezza di banda del percorso di trasmissione.

Il materiale dielettrico presente nei circuiti ceramici migliora le prestazioni in frequenza perché limita l'impedenza sul percorso del segnale.

6. Riduce il costo iniziale di investimento nell'assemblaggio di PCB in ceramica

Con i circuiti ceramici si riducono le prove ed il numero di inserimenti necessari, a differenza di altri circuiti stampati, per via del materiale utilizzato.

Anche il processo di assemblaggio è più breve rispetto agli altri circuiti.

7. La possibilità di integrare l'assemblaggio PCB in ceramica garantisce dimensioni ridotte del pacchetto

Il PCB in ceramica può anche integrare molti circuiti elettronici in un minuscolo pezzo piatto. Ciò ti consente di trasformare il tuo PCB in ceramica in un contenitore più piccolo rispetto ad altri circuiti stampati.

Questa integrazione rende anche i PCB in ceramica più veloci nelle loro prestazioni.

8. Gli strati di elaborazione paralleli nel PCB ceramico garantiscono l'efficacia dei costi in un pacchetto denso

Con un circuito stampato in ceramica, sei in una posizione per eseguire l'elaborazione parallela degli strati. Questo lo rende conveniente, soprattutto in imballaggi densi.

Questo è diverso da altri circuiti stampati i cui strati non possono essere elaborati nello stesso modo.

9. Con lo 0% di assorbimento d'acqua, ottenere pacchetti ermetici è più facile

Con il pacchetto in ceramica, hai anche la possibilità di utilizzare il pacchetto ermetico, mantenendo così la scheda del circuito in ceramica ermetica. Ciò impedisce il passaggio di ossigeno e altri gas.

Ha anche la capacità di prevenire l'assorbimento di acqua nel caso in cui la confezione sia esposta a tali condizioni.

Anche se ha tutti questi aspetti positivi, vediamo anche alcune delle sfide quando si utilizzano PCB in ceramica.

1. Fragilità

Una sfida che dovrai affrontare con queste schede è la loro fragilità. Questo attributo limita anche le dimensioni del PCB che puoi realizzare.

2. Costoso

Ci sono molti processi coinvolti nella produzione di PCB in ceramica. Aggiunto con i materiali utilizzati nel processo, lo troverai un'impresa costosa.

·PWB ceramico su un lato

Una scheda a circuito ceramico a lato singolo è quella che ha i componenti conduttivi montati su un lato della scheda.

Dall'altro lato, avrai fatto il cablaggio conduttivo.

Questo è il circuito stampato in ceramica più semplice che tu possa mai realizzare.

Sono i più basilari; quindi puoi usarli in alcuni dei dispositivi più semplici che crei.

·PWB ceramico fronte-retro

Si tratta di circuiti stampati in ceramica con due strati conduttivi. I componenti conduttivi possono quindi essere montati su entrambi i lati di questo circuito stampato.

Ciò consente alle tracce di incrociarsi. In tal modo, ti ritroverai con un circuito altamente denso senza necessariamente saldarli da un punto all'altro.

Sono più rispetto alle lastre in ceramica a un lato. Puoi quindi usarli per creare dispositivi più complessi.

·PWB ceramico multistrato

Nei PCB a doppia faccia abbiamo solo due strati conduttivi. Tuttavia, nei PCB ceramici multistrato, gli strati conduttivi sono più di due. Questi strati sono sepolti al centro del materiale.

Questo li rende uno dei PCB ceramici più efficaci per prodotti complessi.

·PWB in ceramica co-infornata ad alta temperatura (HTCC).

La co-cottura ad alta temperatura è un metodo tradizionale utilizzato nella produzione. Ciò è possibile realizzando una miscela di ossido di alluminio e un adesivo.

Altri materiali aggiunti a questa miscela includono un plastificante, lubrificante e solvente. Ciò si traduce in ceramica grezza.

Questi PCB in ceramica sono laminati e rivestiti a tendina. È quindi possibile procedere all'implementazione del tracciamento del circuito sui metalli refrattari come tungsteno e molibdeno.

Passa attraverso diversi processi complessi, tra cui riscaldamento, taglio e laminazione e cottura.

Quando si producono PCB in ceramica utilizzando la co-combustione ad alta temperatura, è possibile produrre efficacemente schede su piccola scala. Ciò è efficace anche per le schede derivate e i circuiti portanti.

Quando si realizzano schede su larga scala, questo metodo non è mai efficace. Evitare l'uso di ceramiche co-cotte ad alta temperatura poiché hanno una tolleranza al restringimento inappropriata. Hanno anche una deformazione inadatta e di solito hanno una resistenza relativamente alta dei metalli refrattari.

·PWB in ceramica co-infornata a bassa temperatura (LTCC).

I PCB ceramici co-cotti a bassa temperatura sono generalmente fabbricati utilizzando una miscela di vetro cristallo e composito di vetro. Un altro componente aggiunto alla miscela è il non vetro con adesivo.

È possibile generare il foglio e il tracciato del circuito, quindi implementare utilizzando la pasta d'oro. Assicurarsi che la pasta d'oro abbia elevate qualità di conducibilità.

Dopo il taglio e l'accurata formatura, si può procedere a metterlo in un forno a gas comburente. Assicurarsi che la temperatura del forno sia a 900°C per consentire la cottura.

I circuiti stampati in ceramica prodotti con questo processo danno luogo alla produzione di una preziosa pasta di metallo.

Questo aiuta nel tracciamento del circuito e nella cottura del circuito. Questi sono fatti fintanto che vengono apportati piccoli miglioramenti alla cottura a film spesso.

Allo stesso modo, puoi migliorare la precisione del prodotto e la tolleranza per quanto riguarda il restringimento.

·PWB ceramico a film spesso

Esistono due paste spesse alternative che possono essere stampate su una base in ceramica.

Questi includono la pasta d'oro a film spesso e la sua alternativa, che è la pasta dielettrica.

Vengono portati in cottura a temperature inferiori a 1000°C. Sebbene questo tipo di fabbricazione sia più favorevole per la ceramica su larga scala, viene per lo più evitato perché l'oro è costoso.

Quando si implementa questo metodo, la tecnologia risultante è il rame a film spesso. Questo è il PCB ceramico più apprezzato e accettato.

Per prevenire l'ossidazione, la cottura di tali PCB ceramici viene eseguita in azoto gassoso. Questa è la considerazione più cruciale per questo metodo di produzione.

Inoltre, la generazione nell'azoto gassoso genererà per te pasta dielettrica. Ciò dipenderà dalla complessità della struttura di interconnessione multistrato.

Approvvigionamento di componenti PCB ceramici

Il primo passo Approvvigionamento di componenti per circuiti stampati in ceramica sta sviluppando un Distinta base (BOM). Questo ti aiuterà a ricordare tutti i componenti di cui avrai bisogno, oltre alle loro caratteristiche precise.

In questo modo eviterai sprechi di risorse assicurandoti di spendere solo per ciò che è necessario.

Dopo aver redatto la tua distinta base, procedi all'individuazione dei migliori produttori dei componenti richiesti.

È possibile ottenere questi produttori online navigando attraverso i loro siti Web. Ciò consentirà inoltre di valutare fattori quali costi, competenza, esperienza, capacità di imballaggio e spedizione.

Sulla base di questi fattori, puoi procedere alla selezione dei produttori dei componenti di cui hai bisogno. Quando sei pienamente convinto di aver individuato il miglior fornitore, ora procedi e fai un ordine.

Substrati per circuiti stampati in ceramica

Alcuni dei componenti PCB in ceramica più popolari includono quanto segue:

Ossido di alluminio (Al2O3)

L'ossido di alluminio è anche noto come allumina. Questo è il materiale più popolare che puoi utilizzare per il tuo PCB in ceramica a causa dei seguenti vantaggi:

• Innanzitutto, ti garantisce un buon isolamento elettrico.
• Garantirà inoltre che il tuo circuito stampato in ceramica possa moderare la resistenza meccanica in eccesso.
• L'ossido di alluminio ha anche un'eccezionale resistenza alla compressione.
• Questo materiale garantirà inoltre che la ceramica sia sufficientemente dura e garantisca una moderata conduttività termica.
• L'allumina ha anche una resistenza alla corrosione e all'usura senza pari.
• Ha eccellenti proprietà di scorrimento e bassa densità.
• Una tale ceramica può funzionare anche a temperature fino a 1,500°C.
• Questo metallo è anche relativamente economico.

Puoi procurarti Al2O3 dai distributori.

Nitruro di alluminio (AlN)

Questo è un altro materiale ceramico con le qualità che desidererai.

• Ha una combinazione di conduttività termica molto elevata e qualità di isolamento elettrico desiderabili.
• Inoltre, ha proprietà di conducibilità termica eccellentemente elevate.
• AlN ti garantisce un'elevata capacità di isolamento elettrico.
• Presenta inoltre resistenza biassiale e bassa dilatazione termica.

Lo svantaggio insito in questo metallo è che è costoso.

Puoi procurarti AlN da distributori autorizzati.

BeO

L'ossido di berillio, noto anche come berillia, è un composto inorganico.

È un notevole isolante elettrico e ti garantisce una conducibilità termica molto elevata. Questo è eccezionale tra tutti gli altri non metalli ad eccezione del diamante.

Questa conducibilità termica supera anche quella della maggior parte dei metalli.

Puoi procurarti questo metallo dai distributori. Tuttavia, dovresti notare che questo metallo è dannoso per l'ambiente a causa della sua tossicità.

·Svolta rapida

Con un rapporto di aspetto del trapano di 18:1, i PCB in ceramica hanno una rotazione rapida. Questo dà loro un vantaggio rispetto ad altri PCB nella classificazione FR4.

·Vasta varietà

I PCB in ceramica ti offrono quasi tutte le esigenze del tuo dispositivo in termini di strati. Come minimo, il PCB può avere un singolo strato.

Questo può essere fino a 32 strati a seconda delle specifiche.

·Quantità di produzione

La dimensione massima del pannello dovrebbe misurare fino a 24 x 40. Ciò equivale a 609.6 x 1016 mm. Questo ti dà la possibilità di produrlo in grandi quantità a seconda del dispositivo previsto.

·Vie e microvie sepolte cieche

Un'altra caratteristica dei PCB in ceramica è sepolta alla cieca vias. Anche le micro vie sono cieche e sepolte. Ciò lo rende diverso dai PCB FR4 i cui via e micro via sono esposti.

Rame spesso

Rame spesso, che aiuta a controllare l'impedenza.

Progettazione di PCB in ceramica passo dopo passo

I PCB in ceramica sono diversi dagli altri PCB FR4 normali. Pertanto, ci sono alcune considerazioni nel loro design. Utilizzare le seguenti linee guida passo passo durante la progettazione di circuiti stampati in ceramica.

Passo 1 : Fonte per materiale conduttore. Questo è solitamente rame di spessore compreso tra 0.1 mm e 0.3 mm.

Passo 2 : Assicurarsi di rispettare lo spessore del rame consigliato rispetto allo spazio e alla larghezza delle tracce. Per 0.1 mm di spessore del rame, lo spazio e la larghezza della traccia dovrebbero essere 0.3 mm; mentre 0.2 mm di rame, richiederà 0.4 mm di spazio e larghezza.

Passo 3 : Assicurarsi che vi sia un'area di lavoro adeguata, che dovrebbe misurare circa 126 x 176 mm.

Esistono due substrati principali utilizzati nella progettazione di PCB in ceramica. Questi includono Al2O3 e AlN.

Lo spessore del supporto dovrebbe essere 0.25 mm. Questo è usato raramente perché è costoso.

È inoltre possibile progettare lo spessore su 0.38 mm, 0.50 mm, 0.63 mm (standard), 0.76 mm e 1.0 mm per Al2O3. Tuttavia, per AlN, puoi ottenere uno spessore di 1.27 mm.

Passo 4 : Dopo aver raggiunto lo spessore del supporto, assicurarsi di lasciare un margine di 0.3 mm tra la traccia e il bordo della tavola.

Questo dovrebbe essere fatto su ciascun lato dello spessore del rame a un intervallo di 0.1 mm. Con uno spessore del rame di 0.2 mm, il margine dovrebbe essere di 0.4 mm. Con uno spessore del rame di 0.3 mm, assicurarsi che il margine sia di 0.5 mm.

Passo 5 : Il passaggio successivo consiste nell'eseguire una finitura superficiale. Fallo usando il nichel. Hai anche la possibilità di placcare ad ago per la finitura superficiale.

Fabbricazione di PCB in ceramica

1. Processo del circuito a film sottile

Innanzitutto, dovrai generare i modelli di circuito ultra-line, che si formano sul substrato ceramico. Hai diversi modi per raggiungere questo obiettivo:

• La prima opzione è lo sputtering del magnetron.
• Puoi anche condurre la litografia del modello.
• C'è anche l'opzione di incisione a umido a secco.
• Puoi anche eseguire l'ispessimento galvanico.

Nella lavorazione a film sottile utilizzando il processo del circuito a film sottile, metallizzare la ceramica con lo sputtering del magnetron.

2. Processo del circuito a film spesso

Sono disponibili numerosi processi per circuiti a film spesso. Il primo di questi è la ceramica co-cottura ad alta temperatura. Il secondo processo che puoi esplorare è la ceramica co-cottura a bassa temperatura. È anche possibile utilizzare rame a legame diretto.

Questi sono i passaggi coinvolti:

• Perforazione: I fori che si trapaneranno meccanicamente sulla tavola verranno utilizzati per creare tubi di collegamento. Questi tubi di collegamento saranno tra gli strati di metallo.
• Foro passante placcato: dopo aver praticato dei fori tra gli strati di rame, non è necessario attivare i circuiti intermedi. Per eseguire lo strato, devi avere un foro sul muro che collegherà la linea.
• Pressatura del film secco: qui creerai uno strato fotosensibile.
• Trasferimento dell'immagine dello strato interno: puoi utilizzare l'esposizione per trasferire l'immagine della pellicola che utilizzerai sulla superficie della lavagna.
• L'esposizione dello strato esterno: quando hai finito di attaccare la pellicola fotosensibile, la scheda sarà simile agli strati interni. Questa pellicola fotografica definirà le aree del tuo PCB che dovrebbero essere placcate e quelle che non dovrebbero essere placcate.
• Sputtering di magnetron: questo sposterà il materiale dal materiale sorgente al substrato per aiutare a realizzare la deposizione del film.
• Incisione – Formazione di linee esterne: questa è una procedura essenziale per la fabbricazione della tua tavola in ceramica. Garantisce che i materiali indesiderati vengano rimossi mediante reazioni chimiche.

Il processo rimuove la grafica specifica. Fai questo per esporre il rame da incidere.

• Rivestimento anti-saldatura: lo scopo principale del circuito in ceramica è il trasporto di componenti elettronici e il raggiungimento dello scopo della connessione.

Dopo aver completato il tuo circuito, dovrai definire dove verranno posizionati i componenti elettronici e non.

Dovresti proteggere l'area di non assemblaggio usando materiale polimerico.

Prototipazione di solito apre la strada all'effettivo assemblaggio del PCB in ceramica. Usa il seguente processo per creare il tuo prototipo di PCB in ceramica.

Se intendi realizzare una produzione completa di PCB in ceramica chiavi in ​​mano, avrai bisogno anche di un prototipo per la progettazione e la fabbricazione. I passaggi per la progettazione e la fabbricazione del prototipo sono quelli che ho già delineato nelle sezioni precedenti di questa guida.

PCB in ossido di alluminio – Foto per gentile concessione: Base del prodotto Nano Technology

Tuttavia, se il tuo è semplicemente da assemblare, avrai solo bisogno dei seguenti passaggi durante la prototipazione.

Passo 1: Stencil di pasta per saldatura

Procedere ad applicare una pasta di saldatura sulla scheda. Assicurarsi che la pasta sia miscelata con il fondente. Questo farà sciogliere la pasta.

Mescolate la pasta con il fondente per farlo sciogliere. Ciò è necessario per l'incollaggio sulla superficie della tavola.

Lo stencil ti aiuta a curvare i punti designati in cui verrà applicata la pasta saldante

Passaggio 2: selezionare e posizionare

Utilizzare una macchina pick and place per posizionare i componenti a montaggio superficiale. Ciò faciliterà il montaggio dei componenti sul PCB.

Il dispositivo ti aiuterà efficacemente a posizionare i componenti PCB in ceramica nelle posizioni preprogrammate.

Passaggio 3: saldatura a riflusso

Utilizzando un nastro trasportatore, far passare il PCB attraverso un forno di rifusione. Ci sono numerosi riscaldatori nel forno che assicurano che tutta la pasta saldante si sciolga.

Procedi a riscaldare il tuo PCB in ceramica, quindi riduci le temperature per solidificare la saldatura fusa. Questo fissa saldamente i componenti SMD sul PCB in ceramica.

Per i pannelli in ceramica a doppia faccia, eseguire una rifusione separata per ciascun lato.

Passaggio 4: ispezione e controllo di qualità

Effettuare un'ispezione per rilevare gli errori nella scheda. Questo sarà utile per esporre i difetti con la scheda che potrebbero essersi verificati nelle fasi precedenti.

Hai una serie di metodi di ispezione tra cui scegliere, tra cui l'esame manuale, l'ispezione ottica automatica e l'ispezione a raggi X.

Passaggio 5: inserire i componenti a foro passante

Se il tuo prototipo prevede componenti a foro passante, procedi all'inserimento.

Successivamente, utilizzare il metodo di saldatura ad onda per saldare i componenti. Alcuni componenti potrebbero richiedere la saldatura manuale. Se il prototipo dovesse avere componenti su entrambi i lati, saldare manualmente i componenti del secondo lato per evitare di danneggiare quelli già saldati.

Passaggio 6: test di funzionalità

Questa è l'ultima fase di prototipizzazione che il tuo PCB in ceramica dovrà attraversare. Ispezionare e annotare tutti i problemi rilevati.

Se il prototipo è soddisfacente, procedere con il montaggio vero e proprio. In caso contrario, potrebbe essere necessario realizzare un nuovo prototipo.

a) Illuminazione

È importante lavorare in un luogo ben illuminato perché la fabbricazione di PCB in ceramica è un processo complesso. Con uno spazio di lavoro visivamente migliorato, sarai in grado di fabbricare il tuo PCB con la massima efficienza.

b) Perni e forchette

Assicurati di lavorare con i perni e le forcelle appropriati nelle dimensioni corrette.

Questo perché questi PCB incorporano numerosi piccoli componenti, che è necessario assemblare con precisione. Aiuterà anche a garantire di non danneggiare i componenti.

c) Equipaggiamento di sicurezza

Dovrai anche indossare indumenti di sicurezza adeguati per assicurarti di essere ben protetto durante tutto il processo.

Per proteggere gli occhi dai fumi emessi dagli acidi utilizzati, indossare occhiali. Questo ti proteggerà anche dalle particelle che potrebbero volare via durante la fabbricazione.

Durante l'intero processo di fabbricazione, assicurati di indossare guanti per proteggerti dagli acidi e dai prodotti chimici nocivi. Questi guanti consentono anche una presa migliore.

d) Controllare le connessioni

Assicurarsi che la fonte di alimentazione funzioni in modo efficace.

Dovresti anche assicurarti che ci sia compatibilità con la tensione richiesta dal PCB.

La mancata considerazione di questo può portare a cortocircuiti. C'è anche il rischio di scosse elettriche.

e) Installazione corretta dei componenti

L'ultima precauzione da prendere è quella di controllare tutti i collegamenti e le installazioni dei componenti.

Quando i contatti sono allentati, c'è la probabilità di un cortocircuito. È quindi necessario assicurarsi che tutti i componenti siano saldamente fissati alla scheda.

Una volta che hai finito di mettere insieme gli strati, è impossibile correggere gli errori negli strati interni. È possibile rilevare gli errori utilizzando l'ispezione ottica dei pannelli.

La finitura superficiale è un rivestimento tra i componenti e la scheda nuda. Migliora la capacità di saldatura e garantisce la protezione sui circuiti in rame esposti.

Per aggiungere capacità di saldatura al tuo PCB in ceramica, puoi placcarlo chimicamente con oro o argento. La maggior parte dei produttori preferisce l'argento all'oro a causa del costo.

Passaggio 1: verifica CAD

Il primo passo nel processo di assemblaggio del PCB in ceramica è controllare il layout utilizzando un sistema di progettazione assistita da computer.

Ciò ti consente di controllare il tuo circuito ceramico per malfunzionamenti imprevisti. Ti aiuterà a controllare tutte le specifiche di progettazione.

Questa applicazione ti aiuta anche a rilevare eventuali componenti mancanti (non previsti) e ridondanti.

Questi potrebbero influenzare negativamente le prestazioni del tuo PCB in ceramica a lungo termine.

L'identificazione di questi difetti di progettazione ti proteggerà dalle perdite finanziarie aiutandoti a ridurre al minimo i casi di schede rottamate.

Passaggio 2: controllo qualità in entrata (IQC)

Prima di procedere all'assemblaggio SMT, assicurarsi che tutte le schede in ingresso siano verificate.

Ci sono alcuni requisiti che dovresti accertare. Innanzitutto, verificare il numero del modello e le quantità in base all'elenco delle distinte base.

Controlla sulla forma della tavola se è rotta o deformata. Puoi anche controllare se ha un perno rotto o se è stato esposto all'ossidazione.

Passaggio 3: stampa con pasta saldante

Prima di aggiungere i componenti alla scheda in ceramica, sarà necessario aggiungere pasta saldante nelle aree che richiedono la saldatura. In questo, posizionare uno stencil sottile in acciaio inossidabile sul PCB.

Ciò ti consentirà di applicare la pasta saldante solo sulle aree richieste. Queste sono le basi su cui poggeranno i componenti nel PCB completo.

Un dispositivo meccanico tiene in posizione sia il PCB che lo stencil di saldatura. Nelle quantità richieste, l'applicatore posiziona la pasta saldante. La pasta viene stesa sullo stencil dalla macchina.

Quando lo stencil viene rimosso, la pasta saldante rimarrà solo nelle posizioni previste. Questa è una parte essenziale nel controllo del processo di assemblaggio del PCB in ceramica.

Passaggio 4: scegli e posiziona

Dopo aver applicato la pasta saldante al circuito stampato in ceramica, è possibile procedere alla macchina pick and place. Ciò posizionerà i componenti di superficie sul PCB.

Gli SMD sono i componenti senza connettore più comuni sulla scheda in ceramica. Il dispositivo raccoglierà e posizionerà questi componenti sulla scheda utilizzando l'impugnatura a vuoto.

Quindi sposta il componente nella stazione di prelievo e posizionamento. In questa stazione, il PCB è orientato e gli SMD sono posizionati sulla superficie della scheda.

I componenti vengono successivamente posizionati sulla pasta saldante nelle posizioni che avevi preprogrammato.

Ci sono anche componenti che puoi mettere sulla superficie del PCB a mano invece dell'uso di una macchina. Tali componenti possono quindi essere saldati sulla superficie della scheda in ceramica nella fase successiva.

Passaggio 5: saldatura a rifusione

Dopo aver posizionato i componenti sulla scheda in ceramica, assicurati di inviarli attraverso le macchine di rifusione.

Questo è importante in quanto aiuterà a sciogliere e solidificare la pasta saldante, mettendo così a terra i componenti della scheda in ceramica.

Al termine di questo processo, il pannello in ceramica si sposta su un nastro trasportatore. Questo lo sposterà quindi in un forno di rifusione.

Questo forno è composto da molti riscaldatori che riscalderanno costantemente la scheda, sciogliendo così la saldatura nella pasta saldante.

Passaggio 6: ispezione e controllo di qualità

Al termine della saldatura dei componenti a montaggio superficiale dopo il processo di rifusione, valutare la qualità della scheda.

In alcuni casi, il processo di reflow compromette la qualità della connessione o addirittura porta a una mancanza di connessione.

Questo movimento può anche causare cortocircuiti elettrici. Questo perché i componenti fuori posto possono a volte collegare porzioni di circuiti che altrimenti non dovrebbero collegarsi.

È necessario verificare la presenza di questi errori utilizzando una serie di metodi di ispezione, tra cui:

·Controlli manuali

Questo è possibile per lotti più piccoli. Puoi prendere in considerazione l'assunzione dei servizi di un ispettore del controllo qualità per confermare che il processo di riflusso è stato efficace.

Questa opzione non è fattibile quando si ha a che fare con un gran numero di schede

·Ispezione ottica automatica (AOI)

Questo è più appropriato per ispezionare lotti più grandi di pannelli in ceramica. Utilizza telecamere ad alta potenza per controllare il PCB.

Le telecamere sono strategicamente posizionate a varie angolazioni, da dove vedono le connessioni di saldatura.

Diversi colori di luce valutano la qualità. Ciò consente alla macchina di ispezione di rilevare saldature di qualità inferiore.

AOI lo fa molto velocemente.

·Ispezione a raggi X automatizzata (AXI)

Questo è un altro metodo che puoi utilizzare per l'ispezione della tua tavola in ceramica. Tuttavia, non è comunemente usato.

Questo metodo rileva i difetti tra cui aperture, cortocircuiti e persino saldature inadeguate. Rileva anche l'eccesso di saldatura, parti elettriche omesse e componenti disallineati.

Durante questa ispezione, AXI rileva e corregge i difetti rilevati.

Vengono inoltre verificate tutte le connessioni, comprese quelle sotto il pacchetto chip. Nelle tavole in ceramica, questo è ancora utile in quanto ti aiuterà a vedere attraverso gli strati inferiori. Questo ti aiuterà a rilevare qualsiasi problema sottostante.

Passaggio 7: inserimento del componente a foro passante

Alcuni PCB in ceramica incorporano anche componenti a foro passante, oltre agli SMD.

Questi componenti utilizzano i fori per effettuare il passaggio dei segnali da un lato all'altro della scheda.

Esistono diversi metodi di saldatura con cui è possibile utilizzare assemblaggio PCB a foro passante:

·Saldatura manuale

Questo è un processo diretto. Di solito, una persona inserisce e salda un componente in un PTH predefinito.

Quando la prima persona ha finito, il tabellone si sposta alla stazione successiva. La seconda persona inserisce quindi un componente diverso.

Questo ciclo continua fino all'inserimento di tutti i componenti.

Questo potrebbe rivelarsi un processo lungo a seconda del numero di componenti in questione. Tutte le schede passano attraverso questo processo.

La saldatura manuale funziona meglio con piccoli ordini e dove non sono coinvolti molti componenti PTH.

·Saldatura ad onda

Questa è la versione automatizzata della saldatura dei componenti PTH. Il processo è diverso dal metodo manuale.

Dopo aver posizionato i componenti PTH, trasferirai la piastra in ceramica su un nastro trasportatore.

Quindi passa attraverso un forno specializzato. Nel forno, la saldatura fusa lava il fondo della scheda.

Tutti i pin vengono quindi saldati sul fondo della scheda contemporaneamente.

Questo metodo non è possibile quando si tratta di PCB a doppia faccia.

Passaggio 8: rivestimento conforme

A seconda del motivo per cui stai sviluppando il tuo PCB in ceramica, potresti aver bisogno di un rivestimento conforme.

È simile a una vernice spessa, ma può essere opaca o trasparente.

Ti aiuta a sigillare i componenti e i circuiti del PCB in ceramica. Aiuta anche a prevenire che polvere, sostanze chimiche e persino umidità attacchino il PCB in ceramica.

Passaggio 9: ispezione finale e test funzionale

Dopo i passaggi precedenti, si procede quindi a ispezionare la funzionalità del PCB in ceramica. Questo è ciò che è noto come test funzionale.

Il test analizza il PCB ceramico, simulando le condizioni attese in cui opererà.

Esegui alimentazione e segnali simulati attraverso la scheda, quindi monitora le proprietà elettriche della scheda in ceramica.

Le fluttuazioni non accettate in termini di tensione, corrente e uscita del segnale mostrano il mancato rispetto da parte della scheda di ceramica degli standard previsti.

Hai la possibilità di rielaborare una tale scheda o di demolirla tutta insieme a seconda della gravità.

Passaggio 10: lavaggio e asciugatura

Il processo di produzione può essere sporco. Quando si saldano i componenti, è probabile che la pasta saldante lasci una notevole quantità di flusso. La superficie della tavola può anche essere contaminata dalla manipolazione umana delle tavole.

Questi residui possono essere rimossi mediante un'apparecchiatura di lavaggio ad alta pressione in acciaio inox. Questo dovrebbe avere acqua deionizzata, che è la migliore quando si rimuovono i residui dal PCB. Quest'acqua non rappresenta una minaccia per il dispositivo.

Dopo il lavaggio, sarà necessario eseguire un ciclo di asciugatura rapido.

Passaggio 11: imballaggio e spedizione

Dopo l'assemblaggio, puoi procedere al confezionamento dei tuoi PCB in ceramica. La tua tavola in ceramica è pronta per la spedizione.

Per assicurarti che il tuo PCB in ceramica sia di qualità, il test è obbligatorio.

I processi di assemblaggio che attraversa un circuito stampato in ceramica sono complessi. Ciò comporta la possibilità di difetti che vanno dal caricamento improprio dei componenti al guasto dell'apparecchiatura SMT.

Pertanto, è necessario eseguire test durante tutto il processo di produzione. Questo ti aiuta a rilevare i difetti in anticipo e ad affrontarli in modo appropriato.

Esistono numerosi metodi di test, che ho già menzionato nelle sezioni precedenti.

Ispezione visiva della pasta saldante

Come abbiamo già discusso, questo è uno dei metodi migliori per rilevare e correggere i problemi abbastanza presto.

Vantaggi dell'ispezione visiva della pasta saldante

• Ti aiuta a ridurre i costi e il tempo necessario per la rilavorazione del pannello in ceramica.
• Inoltre riduce al minimo gli sprechi.

Questo metodo di ispezione inizia con l'applicazione della saldatura.

Dovrai controllare la corretta deposizione di pasta saldante sui pad. Ciò ti aiuterà a garantire che i componenti siano stati ridistribuiti in modo appropriato.

• In sostanza, questo tipo di test ti aiuterà a prevenire il passaggio di schede con ponti di saldatura.
• Ti aiuterà anche a rilevare i circuiti aperti e le articolazioni fragili che sono suscettibili di guasto.

Ispezione pre e post riflusso

Questi due test sono elementi ugualmente essenziali nell'ispezione del PCB in ceramica per il controllo di qualità.

L'ispezione pre-riflusso consente di rilevare gli errori di posizionamento quando è ancora possibile correggerli facilmente. Questo ti aiuta a evitare errori ripetitivi abbastanza presto nel processo.

I componenti dei circuiti stampati in ceramica e le schede stesse sono molto sensibili al calore. Il rilevamento di difetti in essi in questa fase ti aiuterà a evitare danni e distruzione.

In alternativa, è possibile condurre un'ispezione post-riflusso utilizzando AOI. Il primo passo consiste nell'eseguire un'ispezione su tutti gli alimentatori SMT.

È necessario assicurarsi che non vi siano ugelli di aspirazione usurati e che l'allineamento del sistema di visione sia corretto.

Ci sono molte differenze notevoli tra PCB in ceramica e Schede FR4. E in particolare, i PCB in ceramica presentano alcuni vantaggi rispetto alle schede FR4.

Questi vantaggi sono utili in alcune applicazioni.

Esistono diversi substrati utilizzati nella produzione di circuiti stampati in ceramica. Come abbiamo già visto, includono ossido di alluminio, nitruro di alluminio e ossido di berillio.

In questo elenco puoi anche includere carburo di silicio e nitruro di boro. Questi due sono anche materiali ceramici efficaci.

La prima qualità che fa la differenza tra l'FR4 ei materiali ceramici è la conducibilità termica.

FR4 ha una conducibilità termica molto bassa rispetto ai materiali ceramici. La conducibilità dell'FR4 è 20 volte inferiore rispetto all'ossido di alluminio.

D'altra parte, il nitruro di alluminio e il carburo di silicio vantano una conduttività termica 100 volte migliore rispetto a FR4.

L'altra alternativa, l'ossido di berillio, ha capacità di conducibilità termica ancora più elevate.

Tuttavia, il boro ha la migliore conduttività termica.

Nei circuiti stampati FR4, che hanno elevate richieste termiche, viene compensata la bassa conducibilità termica. Ciò è reso possibile dalle strutture metalliche che trasportano il calore.

Vengono utilizzate numerose strategie per allontanare il calore dagli strati interni e superficiali.

Per gli strati sul lato interno vengono creati vias termici e piani termici. Per lo strato superficiale vengono utilizzati elementi di raffreddamento come ventilatori e atterraggi termici.

Quando si utilizzano tavole in ceramica, non sarà necessario acquisire questi elementi a meno che non si tratti di casi estremi.

Questo perché il calore può essere trasportato facilmente su un atterraggio termico. Anche il raffreddamento attivo e la confezione del dispositivo per la ceramica sono utili.

I materiali termicamente conduttivi sono i migliori conduttori elettrici. Questo è evidente nei PCB in ceramica.

La conduttività di queste lastre ceramiche può essere regolata mediante drogaggio. Questo è lo stesso metodo che utilizzerai per impostare la resistenza dei resistori ceramici previsti.

Tavole in ceramica multistrato

Ci sono molti vantaggi inerenti ai pannelli multistrato ceramici. L'elevata conducibilità termica garantita aiuta ad evitare la formazione di punti caldi.

Ciò è impedito sia nella superficie che negli strati interni del circuito. Puoi attribuire questo al fatto che il calore viene trasportato in modo uniforme su tutto il tabellone.

In FR4 ti renderai conto che si fa affidamento sulle strutture metalliche. In caso contrario, c'è dipendenza dal raffreddamento attivo.

Inoltre, questo dovrebbe trasportare il calore lontano da diverse posizioni a bordo degli strati. Ciò si traduce nella formazione di punti caldi nel circuito stampato FR4.

In caso di cicli termici, esiste la probabilità che le schede FR4 siano esposte a fratture. Questo perché usano i via come accesso agli strati interni.

I disallineamenti sono le ragioni principali della suscettibilità alla frattura. Questo perché queste discrepanze sono inerenti al coefficiente di dilatazione termica che esiste tra FR4 e rame.

Di conseguenza, lo stress viene creato lungo le giunzioni del barilotto e di testa sulle vie interne del pad. Tali punti si indeboliscono, portando alla suscettibilità alla frattura.

I progettisti devono essere abbastanza abili da escludere questo fallimento.

Una maggiore conduttività termica, che si diffonde sull'intera piastra in ceramica, garantirà che l'espansione sia coerente.

Di conseguenza, i vias sono al sicuro dallo sforzo di sollecitazioni elevate in qualsiasi sezione particolare della tavola.

Con la loro eccezionale resistenza meccanica, i PCB in ceramica possono sopportare carichi meccanici elevati e vibrazioni e urti elevati.

Le lastre in ceramica hanno meno probabilità di deformarsi rispetto a FR4 sotto la stessa forza.

Ci sono molte qualità a cui prestare attenzione quando si trova un produttore di PCB in Cina.

• Esperienza e professionalità: periodi più lunghi nel settore informano l'esperienza nella produzione di PCB ceramici.
• Il tempo di consegna deve adattarsi bene al tuo piano di lavoro.
• Costo: anche il costo dovrebbe essere relativamente equo rispetto agli altri produttori. Puoi accertarlo controllando i profili di altri produttori.
• Prototipazione: sarà anche importante scegliere un produttore che realizzi sia il prototipo che il PCB stesso. Questo sarà meno noioso rispetto a dove devi realizzare il prototipo altrove.
• Imballaggio corretto: il produttore deve osservare gli standard di imballaggio prescritti per garantire la sicurezza delle schede. I PCB sono fragili e l'imballaggio deve tenerne conto.
• Spedizione-Il produttore deve essere in grado di garantire la sicurezza del prodotto durante la spedizione. Anche la spedizione deve avvenire entro tempi accettabili.

I circuiti stampati in ceramica sono popolari grazie ai loro numerosi punti di forza che abbiamo già menzionato. Solo per ricordarti, abbiamo detto che hanno:

• Elevate capacità di conducibilità termica
• CTE basso e può resistere all'erosione chimica
• Costante dielettrica bassa.

Grazie a questi punti di forza, i PCB in ceramica hanno molte applicazioni, tra cui:

Moduli di memoria -Foto per gentile concessione: CPU World

·Modulo di memoria

I PCB in ceramica hanno la capacità di assemblaggio ad alta densità. Di conseguenza, può contenere fino a 4 chip IC.

Questo lo rende uno dei PCB più affidabili per la produzione di moduli di memoria.

I moduli di memoria nei prodotti di telecomunicazione possono essere utilizzati in ambienti estremi. Sono inoltre più resistenti alle vibrazioni e agli urti.

·Modulo di ricezione/trasmissione

Anche i moduli di ricezione e trasmissione per radar nell'industria delle comunicazioni sono realizzati con circuiti ceramici.

Questo perché il nitruro di alluminio ha una maggiore conduttività termica e un basso CTE. Ciò rende il modulo efficace e affidabile in ricezione e trasmissione.

·Scheda di interconnessione multistrato

I PCB in ceramica sono utilizzati anche nella produzione di schede di interconnessione multistrato. Questo perché i circuiti stampati in ceramica sono in grado di contenere più componenti sulla stessa area della scheda.

Questo garantisce la realizzazione di dispositivi più sofisticati in contenitori più piccoli, a differenza di quando si utilizzano schede FR4.

I PCB in ceramica presentano molti vantaggi rispetto ad altri circuiti stampati, soprattutto a causa dei punti di forza del materiale di base utilizzato. Questo informa alcune differenze nel processo di produzione.

A causa di questi vantaggi, di solito hanno capacità più forti e una migliore efficienza.

È sempre fondamentale scegliere il supporto giusto e contrattare i migliori fornitori e produttori. Questo perché le schede sono uniche e richiedono un'abile manipolazione.

Se accuratamente fabbricate e assemblate, queste schede funzionano meravigliosamente.