厚膜电路起源于20世纪50年代,被认为是微电子赋能技术的最早形式之一。 当时,他们为印刷电路板技术提供了另一种方法,并且这种方法也具备小型化集成电路的能力。到20世纪60年代中期,厚膜变得越来越流行,应用的也越来越广泛,截止到1975年,后膜技术为小型电位器(继电器)和高可靠性电路生产了数十万个陶瓷厚膜基板。
虽然厚膜陶瓷电路板有着优异的性能,但是由于它的成本较其他电路板高,所以当不需要以下要求时,我们可以选择常规的电路板,如FR4 PCB。
要求寿命长
线路设计密集
需要封装
导热性好,耐高温
高机械强度
低介电损耗
要有集成电路的能力
基本不需要排气
本文我们将一起来探索一下厚膜陶瓷板的结构组成,一起挖掘其中的奥秘吧!
厚膜陶瓷电路板主要由两部分组成: 1)绝缘基材2)丝网印刷并烧制到基材上的厚膜浆料。 此外,一些烧制过的导体可以蚀刻成细线电路。宇斯特电子最小线宽/线距能做到6mil/8mil,争取最大限度为客户提高可设计的电路密度。
1) 基材
通常来说,厚膜陶瓷板的基材一般为氧化铝(Al2O3),氧化铍(BeO)和氮化铝(AIN),宇斯特也能提供以氧化锆(ZrO2)为基材的厚膜陶瓷板。该陶瓷基材是应用到不同层的电路的垫脚石(基板)。陶瓷基板还可以根据应用用途要求用不同类型的材料(即铁氧体、蓝宝石、熔融二氧化硅等)代替。有关陶瓷基材的更多详细信息,请参阅 “如何为我们的陶瓷板选择合适的基材”。
2) 厚膜浆料
厚膜浆料主要有三大类:导体、介质层和电阻。每个浆料都有两个主要成分: a. 载体(有机溶剂和增塑剂) b. 膏体的功能元素 (金属、合金、氧化物或陶瓷玻璃化合物)
每一种厚膜浆料都针对金属、合金、氧化物和/或陶瓷玻璃化合物的某些特性进行了设计,以根据应用和组装技术优化其特性。
厚膜电路板由所需的基材开始制造, 第一层通常是金属,并以所需的电路布局丝网印刷到板上,然后 风干以去除基材上的溶剂。经过这个过程, 浆料由液体转变成一个固体。
将第一丝网印刷层的氧化铝陶瓷板放入移动烧结炉中进行烧制。炉子有各种加热区,可将温度从室温提高到850°C。当温度达到300°C至400°C之间时,车辆的剩余聚合物部分被热解并从炉中排出。金属颗粒(金、银等)在温度达到850°C时开始烧结。金属冷却至室温后,已获得适当的导电性能,并充分烧结到基材材料中。
其他功能元素在烧制时,如电介质,是玻璃和特定陶瓷的混合物,它们在烧制过程中相互熔化和溶解,形成一种产生特定特性的新材料。
厚膜陶瓷板也可以在设计中加入金属化通孔,使板子可以作为分离或连接的电路。通孔连接可用于集成各种其他导体层,这是电路密度要求非常高时的一个主要优势。
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