Fabricação de placas de circuito cerâmico: quais materiais são usados?

Nesta postagem do blog, exploraremos os principais materiais utilizados na produção de placas de circuito cerâmico e discutiremos sua importância para alcançar o desempenho ideal.

Na produção de placas de circuito cerâmico, uma variedade de materiais desempenham um papel vital para garantir sua funcionalidade e confiabilidade. Placas de circuito cerâmico, também conhecidas como placas de circuito impresso de cerâmica (PCBs), são amplamente utilizadas em vários setores, incluindo eletrônico, aeroespacial e automotivo, devido à sua excelente condutividade térmica, alta temperatura operacional e propriedades elétricas superiores.

As placas de circuito cerâmico são compostas principalmente por uma combinação de materiais cerâmicos e metais, cuidadosamente selecionados para atender aos requisitos específicos de diferentes aplicações.

1. Substrato cerâmico:

A base de uma placa de circuito cerâmico é o substrato cerâmico, que fornece a base para todos os outros componentes. O óxido de alumínio (Al2O3) e o nitreto de alumínio (AlN) são os materiais cerâmicos mais utilizados. A alumina possui excelente resistência mecânica, alta condutividade térmica e bom isolamento elétrico, tornando-a adequada para uma ampla gama de aplicações. O nitreto de alumínio, por outro lado, oferece excelentes propriedades de condutividade térmica e expansão térmica, tornando-o ideal para aplicações que requerem dissipação de calor eficiente.

2. Traços condutores:

Traços condutores são responsáveis ​​por transportar sinais elétricos entre diferentes componentes de uma placa de circuito. Nas placas de circuito cerâmico, condutores metálicos como ouro, prata ou cobre são usados ​​para criar esses traços. Esses metais foram escolhidos por sua alta condutividade elétrica e compatibilidade com substratos cerâmicos. O ouro é geralmente preferido por sua excelente resistência à corrosão e propriedades elétricas estáveis, especialmente em aplicações de alta frequência.

3. Camada dielétrica:

As camadas dielétricas são essenciais para isolar traços condutores e evitar interferências de sinal e curtos-circuitos. O material dielétrico mais comum usado em placas de circuito cerâmico é o vidro. O vidro possui excelentes propriedades de isolamento elétrico e pode ser depositado como uma camada fina sobre substratos cerâmicos. Além disso, a camada de vidro pode ser personalizada para ter um valor constante dielétrico específico, permitindo o controle preciso das propriedades elétricas da placa de circuito.

4. Máscara de solda e tratamento de superfície:

A máscara de solda é aplicada sobre os traços condutores para protegê-los de fatores ambientais como poeira, umidade e oxidação. Essas máscaras são normalmente feitas de materiais à base de epóxi ou poliuretano que fornecem isolamento e proteção. Use tratamentos de superfície, como estanho por imersão ou revestimento de ouro, para melhorar a soldabilidade da placa e evitar a oxidação de vestígios de cobre expostos.

5. Através de material de enchimento:

Vias são pequenos furos perfurados em uma placa de circuito que permitem conexões elétricas entre diferentes camadas da placa. Em placas de circuito cerâmico, materiais de preenchimento são usados ​​para preencher esses orifícios e garantir uma condutividade elétrica confiável. Os materiais de enchimento comuns incluem pastas condutoras ou enchimentos feitos de prata, cobre ou outras partículas metálicas, misturados com enchimentos de vidro ou cerâmica. Esta combinação proporciona estabilidade elétrica e mecânica, garantindo uma forte ligação entre as diferentes camadas.

Resumindo

A produção de placas de circuito cerâmico envolve uma combinação de materiais cerâmicos, metais e outras substâncias especializadas. Óxido de alumínio e nitreto de alumínio são usados ​​como substratos, enquanto metais como ouro, prata e cobre são usados ​​para traços condutores. O vidro atua como material dielétrico, proporcionando isolamento elétrico, e uma máscara de solda de epóxi ou poliuretano protege os traços condutores. A ligação entre as diferentes camadas é estabelecida através de um material de enchimento constituído por pasta condutora e enchimentos.

Compreender os materiais utilizados na produção de placas de circuito cerâmico é fundamental para que engenheiros e projetistas desenvolvam dispositivos eletrônicos eficientes e confiáveis. A seleção do material apropriado depende dos requisitos específicos da aplicação, como condutividade térmica, propriedades elétricas e condições ambientais. Ao aproveitar as propriedades únicas de cada material, as placas de circuito cerâmico continuam a revolucionar diversas indústrias com seu desempenho e durabilidade superiores.