Isolation PCB

Les PCB en céramique ont des cartes de circuits imprimés qui sont fabriquées à l'aide de matériaux céramiques électroniques. Vous pouvez les transformer en différentes formes qui répondent à vos besoins.

PCB en céramique

Les PCB en céramique ont certaines des caractéristiques les plus remarquables.

Ils peuvent résister à des températures élevées et ont des performances d'isolation électrique élevées, entre autres avantages.

Franchement, il existe de nombreuses raisons qui vous donneront envie d'opter pour des PCB en céramique au lieu des autres options. Ils sont principalement préférés en raison de:

Circuit imprimé en céramique

1. Température de fonctionnement plus élevée

Les circuits imprimés en céramique seront pratiques pour vos appareils qui fonctionnent sous de très hautes températures.

Cette qualité les rend uniques par rapport aux autres circuits imprimés susceptibles de tomber en panne lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées.

Même à des températures allant jusqu'à 350 ºC, vos appareils fonctionneront toujours de manière efficace et efficiente.

2. Coefficient de dilatation inférieur

Le circuit imprimé en céramique vous assure également une faible coefficients de dilatation thermique. En conséquence, ils présentent moins de risques de distorsion résultant des fluctuations de température.

Habituellement, lorsque vous utilisez des matériaux covalents tels que le diamant, le carbure de silicium et le nitrure de silicium, des liaisons plus fortes sont établies.

Cela vous assure donc de faibles coefficients de dilatation thermique.

3.Bonnes propriétés thermiques

Cela fait référence à la capacité du circuit imprimé en céramique à conduire la chaleur.

Les PCB en céramique ont une stabilité thermique élevée. Cela informe d'excellentes propriétés électriques pour votre carte de circuit imprimé.

4.Ils présentent également un module élevé

Cela fait des circuits imprimés en céramique le circuit imprimé le plus efficace pour les appareils qui fonctionnent dans des conditions thermiques fluctuantes.

5. Performances haute fréquence supérieures

Les cartes de circuits imprimés en céramique offrent également d'excellentes performances à haute fréquence. Ceci est essentiel pour déterminer l'impédance et la bande passante du chemin de transmission.

Le matériau diélectrique présent dans les circuits céramiques améliore les performances en fréquence car il limite l'impédance sur le trajet du signal.

6. Réduit le coût initial d'investissement dans l'assemblage de circuits imprimés en céramique

Avec les circuits en céramique, vous réduirez les tests et le nombre d'insertions nécessaires, contrairement aux autres circuits imprimés, en raison du matériau utilisé.

Le processus d'assemblage est également plus court par rapport aux autres circuits.

7. La capacité d'intégrer l'assemblage de circuits imprimés en céramique garantit une petite taille de paquet

Le circuit imprimé en céramique peut également intégrer de nombreux circuits électroniques dans une petite pièce plate. Cela vous permet de transformer votre circuit imprimé en céramique en un boîtier plus petit par rapport aux autres circuits imprimés.

Cette intégration rend également les PCB en céramique plus rapides dans leurs performances.

8. Les couches de traitement parallèles dans les circuits imprimés en céramique garantissent la rentabilité dans un emballage dense

Avec une carte de circuit imprimé en céramique, vous êtes en mesure d'effectuer un traitement parallèle des couches. Cela le rend rentable, en particulier dans les emballages denses.

Ceci est différent des autres cartes de circuits imprimés dont les couches ne peuvent pas être traitées de la même manière.

9. Avec 0 % d'absorption d'eau, il est plus facile d'obtenir des emballages hermétiques

Avec le boîtier en céramique, vous avez également la possibilité d'utiliser un boîtier hermétique, gardant ainsi le circuit imprimé en céramique hermétique. Cela empêche le passage de l'oxygène et d'autres gaz.

Il a également la capacité d'empêcher l'absorption d'eau si l'emballage est exposé à de telles conditions.

Même s'il présente tous ces avantages, voyons également certains des défis liés à l'utilisation de PCB en céramique.

Circuit imprimé en céramique

1.Fragilité

Un défi auquel vous serez confronté avec ces planches est leur fragilité. Cet attribut limite également la taille du PCB que vous pouvez créer.

2. Cher

Il existe de nombreux processus impliqués dans la fabrication de PCB en céramique. Ajouté aux matériaux utilisés dans le processus, vous constaterez que c'est une entreprise coûteuse.

Types de PCB en céramique

· PCB en céramique simple face

Une carte de circuit imprimé en céramique à simple face est une carte dont les composants conducteurs sont montés sur un côté de la carte.

De l'autre côté, vous aurez fait le câblage conducteur.

C'est le circuit imprimé en céramique le plus simple que vous puissiez fabriquer.

Ce sont les plus basiques ; vous pouvez donc les utiliser dans certains des appareils les plus simples que vous fabriquez.

· PCB en céramique double face

Ce sont des cartes de circuits imprimés en céramique à deux couches conductrices. Les composants conducteurs peuvent ainsi être montés de part et d'autre de ce circuit imprimé.

Cela permet aux traces de se croiser. Ce faisant, vous vous retrouverez avec un circuit très dense sans forcément les souder d'un point à un autre.

Ils sont plus comparés aux panneaux en céramique à une face. Vous pouvez ainsi les utiliser pour fabriquer des appareils plus complexes.

·PCB en céramique multicouche

Dans les PCB double face, nous n'avons que deux couches conductrices. Cependant, dans les PCB céramiques multicouches, les couches conductrices sont plus de deux. Ces couches sont enfouies au centre du matériau.

Cela en fait l'un des circuits imprimés en céramique les plus efficaces pour les produits complexes.

·Circuit imprimé en céramique cocuite à haute température (HTCC)

La co-cuisson à haute température est une méthode traditionnelle utilisée dans la fabrication. Ceci est rendu possible en réalisant un mélange d'oxyde d'aluminium et d'un adhésif.

D'autres matériaux ajoutés à ce mélange comprennent un plastifiant, un lubrifiant et un solvant. Il en résulte de la céramique brute.

Ces circuits imprimés en céramique sont laminés et revêtus d'un rideau. Vous pouvez ensuite procéder à la mise en œuvre du traçage de circuit sur les métaux réfractaires tels que le tungstène et le molybdène.

Il passe par plusieurs processus complexes, notamment le chauffage, la découpe et la stratification, et la cuisson.

Lorsque vous fabriquez des PCB en céramique à l'aide d'une co-cuisson à haute température, vous pouvez fabriquer efficacement des cartes à petite échelle. Ceci est également efficace pour les cartes dérivées et les circuits porteurs.

Lors de la fabrication de planches à grande échelle, cette méthode n'est jamais efficace. Évitez d'utiliser des céramiques cocuites à haute température car elles ont une tolérance de rétrécissement inappropriée. Ils ont également un gauchissement inapproprié et ont généralement une résistance relativement élevée des métaux réfractaires.

· PCB en céramique cocuite à basse température (LTCC)

Les circuits imprimés céramiques cocuits à basse température sont généralement fabriqués à l'aide d'un mélange de verre cristal et de composite de verre. Un autre composant ajouté au mélange est le non-verre avec adhésif.

Vous pouvez générer la feuille et le traçage de circuit, puis implémenter à l'aide de pâte d'or. Assurez-vous que la pâte d'or a des qualités de conductivité élevées.

Après la découpe et le formage précis, vous pouvez procéder au placement dans un four à gaz oxydant. Assurez-vous que la température dans le four est à 900°C pour permettre la cuisson.

Les circuits imprimés en céramique fabriqués à l'aide de ce procédé aboutissent à la production d'une pâte métallique précieuse.

Cela aide au traçage des circuits et à la cuisson des circuits imprimés. Celles-ci sont faites tant que de petites améliorations sont apportées à la cuisson en couche épaisse.

Dans le même ordre d'idées, vous pouvez améliorer la précision du produit et la tolérance au rétrécissement.

· PCB en céramique à couche épaisse

Il existe deux pâtes épaisses alternatives qui peuvent être imprimées sur une base en céramique.

Ceux-ci incluent la pâte d'or à film épais et son alternative, qui est la pâte diélectrique.

Ils sont cuits à des températures inférieures à 1000°C. Bien que ce type de fabrication soit le plus favorable aux céramiques à grande échelle, il est généralement évité car l'or est coûteux.

Lorsque vous implémentez cette méthode, la technologie résultante est une couche épaisse de cuivre. C'est le circuit imprimé en céramique le plus apprécié et le plus accepté.

Pour éviter l'oxydation, la cuisson de ces PCB en céramique est effectuée dans de l'azote gazeux. C'est la considération la plus cruciale pour cette méthode de production.

De plus, la génération dans l'azote gazeux générera pour vous de la pâte diélectrique. Cela dépendra de la complexité de la structure d'interconnexion multicouche.

Approvisionnement en composants de PCB en céramique

Le premier pas dans approvisionnement en composants de circuits imprimés en céramique développe un Nomenclature (BOM). Cela vous aidera à vous souvenir de tous les composants dont vous aurez besoin, ainsi que de leurs caractéristiques précises.

De cette façon, vous éviterez le gaspillage de ressources en vous assurant de ne dépenser que ce qui est nécessaire.

Après avoir rédigé votre nomenclature, procédez à l'identification des meilleurs fabricants des composants requis.

Vous pouvez obtenir ces fabricants en ligne en surfant sur leurs sites Web. Cela vous permettra également de peser des facteurs tels que le coût, l'expertise, l'expérience, l'emballage et les capacités d'expédition.

Composants de PCB en céramique

Sur la base de ces facteurs, vous pouvez procéder à la sélection des fabricants des composants dont vous avez besoin. Lorsque vous êtes pleinement convaincu que vous avez identifié le meilleur fournisseur, passez maintenant une commande.

Substrats de carte de circuit imprimé en céramique

Certains des composants de PCB en céramique les plus populaires incluent les éléments suivants :

Oxyde d'aluminium (Al2O3)

L'oxyde d'aluminium est également connu sous le nom d'alumine. C'est le matériau le plus populaire que vous pouvez utiliser pour votre circuit imprimé en céramique en raison des avantages suivants :

• Premièrement, il vous garantit une bonne isolation électrique.
• Cela garantira également que votre circuit imprimé en céramique peut modérer l'excès de résistance mécanique.
• L'oxyde d'aluminium a également une résistance à la compression exceptionnelle.
• Ce matériau garantira en outre que votre céramique est suffisamment dure et garantit une conductivité thermique modérée.
• L'alumine a également une résistance inégalée à la corrosion et à l'usure.
• Il a d'excellentes propriétés de glisse et une faible densité.
• Une telle céramique peut également fonctionner à des températures allant jusqu'à 1,500 XNUMX °C.
• Ce métal est également relativement bon marché.

Vous pouvez vous approvisionner en Al2O3 auprès de distributeurs.

Nitrure d'aluminium (AlN)

C'est un autre matériau céramique avec des qualités que vous désirez.

• Il combine une conductivité thermique très élevée et des qualités d'isolation électrique souhaitables.
• En outre, il possède d'excellentes propriétés de conductivité thermique.
• L'AlN vous garantit une haute capacité d'isolation électrique.
• Il présente également une résistance biaxiale et une faible dilatation thermique.

L'inconvénient inhérent à ce métal est qu'il est cher.

Vous pouvez vous approvisionner en AlN auprès de distributeurs agréés.

BeO

L'oxyde de béryllium, également connu sous le nom de béryllia, est un composé inorganique.

C'est un isolant électrique remarquable et vous garantit une conductivité thermique très élevée. Ceci est exceptionnel parmi tous les autres non-métaux à l'exception du diamant.

Cette conductivité thermique dépasse également celle de la majorité des métaux.

Vous pouvez vous procurer ce métal auprès des distributeurs. Cependant, vous devez noter que ce métal est nocif pour l'environnement en raison de sa toxicité.

Caractéristiques des circuits imprimés en céramique

·Un tour rapide

Avec un rapport hauteur/largeur de perçage de 18:1, les circuits imprimés en céramique tournent rapidement. Cela leur donne un effet de levier sur les autres PCB sous la classification FR4.

·Grande variété

Les PCB en céramique vous offrent presque toutes les exigences de votre appareil en termes de couches. Au minimum, le PCB peut avoir une seule couche.

Cela peut aller jusqu'à 32 couches selon vos spécifications.

·Quantités de production

La taille maximale du panneau doit mesurer jusqu'à 24 x 40. Cela équivaut à 609.6 x 1016 mm. Cela vous donne la possibilité de le produire en grande quantité en fonction de l'appareil visé.

·Vias et micro-vias enterrés aveugles

Une autre caractéristique des PCB en céramique est enterrée à l'aveugle vias. Les micro vias sont également aveugles et enterrés. Cela le différencie des PCB FR4 dont les vias et micro vias sont exposés.

Types de vias dans les PCB en céramique

Cuivre épais

Cuivre épais, qui aide à contrôler l'impédance.

 PCB en céramique d'alumine

Conception étape par étape de circuits imprimés en céramique

Les PCB en céramique sont différents des autres PCB FR4 ordinaires. En tant que tel, il y a quelques considérations dans leur conception. Utilisez les directives étape par étape suivantes lors de la conception de cartes de circuits imprimés en céramique.

PCB design

Étape 1: source de matériau conducteur. Il s'agit généralement de cuivre d'une épaisseur comprise entre 0.1 mm et 0.3 mm.

Étape 2: Assurez-vous de respecter l'épaisseur de cuivre recommandée par rapport à l'espace et à la largeur des traces. Pour 0.1 mm d'épaisseur de cuivre, l'espace et la largeur de la trace doivent être de 0.3 mm ; tandis que le cuivre de 0.2 mm nécessitera un espace et une largeur de 0.4 mm.

Étape 3: Assurez-vous qu'il y a une zone de travail adéquate, qui doit mesurer environ 126 x 176 mm.

Deux substrats principaux sont utilisés dans la conception de PCB en céramique. Ceux-ci incluent Al2O3 et AIN.

L'épaisseur du substrat doit être de 0.25 mm. Elle est rarement utilisée car elle est coûteuse.

Vous pouvez également concevoir l'épaisseur à 0.38 mm, 0.50 mm, 0.63 mm (standard), 0.76 mm et 1.0 mm pour Al2O3. Pourtant, pour l'AlN, vous pouvez faire une épaisseur de 1.27 mm.

Étape 4: Après avoir réalisé l'épaisseur du support, veillez à laisser une marge de 0.3 mm entre le tracé et le bord de la planche.

Cela doit être fait de chaque côté de l'épaisseur de cuivre à 0.1 mm d'intervalle. À une épaisseur de cuivre de 0.2 mm, la marge doit être de 0.4 mm. À une épaisseur de cuivre de 0.3 mm, assurez-vous que la marge est de 0.5 mm.

Étape 5: L'étape suivante consiste à effectuer une finition de surface. Faites cela en utilisant Nickel. Vous avez également l'option d'Aug-placage pour la finition de surface.

Fabrication de circuits imprimés en céramique

1. Processus de circuit à couche mince

Tout d'abord, vous devrez générer les motifs de circuit ultra-ligne, qui sont formés sur le substrat en céramique. Vous disposez de plusieurs moyens pour y parvenir :

• La première option est la pulvérisation magnétron.
• Vous pouvez également effectuer une lithographie de motifs.
• Il existe également l'option de gravure humide sèche.
• Vous pouvez également effectuer un épaississement par galvanoplastie.

Dans le traitement de couches minces utilisant un processus de circuit de couches minces, métallisez la céramique avec une pulvérisation magnétron.

2. Processus de circuit à couche épaisse

Il existe un certain nombre de processus de circuit à couche épaisse à votre disposition. Le premier d'entre eux est la céramique cocuite à haute température. Le deuxième processus que vous pouvez explorer est la céramique cocuite à basse température. Le cuivre à liaison directe peut également être utilisé.

Voici les étapes à suivre :

• Perçage : Les trous que vous percerez mécaniquement sur la planche serviront à créer des tuyaux de raccordement. Ces tuyaux de raccordement seront entre les couches métalliques.
• Trou traversant plaqué : après avoir percé des trous entre les couches de cuivre, vous ne devez pas allumer les circuits intermédiaires. Pour effectuer la couche, vous devez avoir un trou sur le mur qui reliera la ligne.
• Pressage à sec : Ici, vous réaliserez une couche photosensible.
• Transfert d'image de la couche interne : Vous pouvez utiliser l'exposition pour transférer l'image du film que vous utiliserez sur la surface du panneau.
• L'exposition de la couche externe : lorsque vous avez fini de fixer le film photosensible, la carte sera similaire aux couches internes. Ce film photo définira les zones de votre PCB qui doivent être plaquées et celles qui ne doivent pas l'être.
• Pulvérisation magnétron : Cela déplacera le matériau du matériau source vers le substrat pour aider à réaliser le dépôt du film.
• Gravure - Formation de lignes externes : C'est une procédure essentielle pour la fabrication de votre plaque céramique. Il garantit que les matériaux indésirables sont éliminés à l'aide de réactions chimiques.

Le processus supprime des graphiques spécifiques. Vous faites cela pour exposer le cuivre à graver.

• Revêtement anti-soudure : l'objectif principal de la carte de circuit imprimé en céramique est de transporter des composants électroniques et d'atteindre l'objectif de connexion.

Après avoir terminé votre circuit imprimé, vous devrez définir où seront placés les composants électroniques et non électroniques.

Vous devez protéger la zone de non-assemblage à l'aide d'un matériau polymère.

Prototypage ouvre généralement la voie à l'assemblage proprement dit de votre circuit imprimé en céramique. Utilisez le processus suivant pour créer votre prototype de PCB en céramique.

Si vous avez l'intention de réaliser une production complète de circuits imprimés en céramique clé en main, vous aurez également besoin d'un prototype pour la conception et la fabrication. Les étapes de conception et de fabrication du prototype sont celles que j'ai déjà décrites dans les sections précédentes de ce guide.

 PCB en oxyde d'aluminium – Photo reproduite avec l'aimable autorisation de Nano Technology Product Base

Cependant, si le vôtre est simplement à assembler, vous n'aurez besoin que des étapes suivantes lors du prototypage.

Step 1: Stenciling de pâte à braser

Procédez à l'application d'une pâte de soudure sur la carte. Assurez-vous que la pâte est mélangée avec le flux. Cela fera fondre la pâte.

Vous mélangez la pâte avec du fondant pour la faire fondre. Ceci est nécessaire pour le collage sur la surface du panneau.

Le pochoir vous aide à courber les points désignés auxquels la pâte à souder sera appliquée

Étape 2: Pick and Place

Utilisez une machine pick and place pour positionner les composants de montage en surface. Cela facilitera le montage des composants sur le PCB.

L'appareil vous aidera efficacement à placer les composants PCB en céramique sur les emplacements préprogrammés.

Étape 3: Soudage par refusion

À l'aide d'un tapis roulant, passez le PCB dans un four de refusion. Il y a de nombreux éléments chauffants dans le four qui garantissent que toute la pâte à souder fond.

Procédez au chauffage de votre circuit imprimé en céramique puis réduisez les températures pour solidifier la soudure fondue. Cela fixe fermement les composants SMD sur votre circuit imprimé en céramique.

Pour les panneaux en céramique double face, effectuez une refusion séparée pour chaque côté.

Étape 4 : Inspection et contrôle de la qualité

Effectuez une inspection pour détecter les erreurs dans le tableau. Cela sera utile pour exposer les défauts de la carte qui peuvent s'être produits lors des étapes précédentes.

Vous avez le choix entre plusieurs méthodes d'inspection, notamment l'examen manuel, l'inspection optique automatique et l'inspection par rayons X.

Étape 5 : Insérer les composants du trou traversant

Si votre prototype prévoit des composants traversants, procédez à leur insertion.

Ensuite, utilisez la méthode de soudure à la vague pour souder les composants. Certains composants peuvent nécessiter une soudure manuelle. Si le prototype doit avoir des composants des deux côtés, soudez manuellement les composants du second côté pour éviter d'endommager ceux déjà soudés.

Étape 6 : test de fonctionnalité

Il s'agit de la dernière étape de prototypage par laquelle votre PCB céramique devra passer. Inspectez et notez tous les problèmes détectés.

Si le prototype est satisfaisant, procéder à l'assemblage proprement dit. Sinon, vous devrez peut-être créer un nouveau prototype.

a) Éclairage

Il est important de travailler dans un endroit bien éclairé car la fabrication de PCB en céramique est un processus complexe. Avec un espace de travail visuellement amélioré, vous pourrez fabriquer votre PCB avec une efficacité maximale.

b) Épingles et fourches

Assurez-vous de travailler avec les goupilles et les fourches appropriées dans les bonnes tailles.

En effet, ces PCB intègrent de nombreux petits composants, que vous devez assembler avec précision. Cela vous aidera également à vous assurer de ne pas endommager les composants.

c)Équipement de sécurité

Vous devrez également porter un équipement de sécurité approprié pour vous assurer d'être bien protégé tout au long du processus.

Pour protéger vos yeux des vapeurs émises par les acides utilisés, portez des lunettes de protection. Cela vous protégera également des particules qui pourraient s'envoler lors de la fabrication.

Pendant tout le processus de fabrication, assurez-vous de porter des gants pour vous protéger des acides et des produits chimiques nocifs. Ces gants permettent également une meilleure préhension.

d) Vérifier les connexions

Assurez-vous que la source d'alimentation fonctionne efficacement.

Vous devez également vous assurer qu'il existe une compatibilité avec la tension requise par le PCB.

Ne pas en tenir compte peut entraîner un court-circuit. Il existe également un risque de décharges électriques.

e) Installation correcte des composants

La dernière précaution que vous devez prendre est de vérifier toutes les connexions et les installations des composants.

Lorsque les contacts sont desserrés, il y a un risque de court-circuit. Vous devez donc vous assurer que tous les composants sont fermement maintenus sur la carte.

Une fois que vous avez fini d'assembler les couches, il est impossible de corriger les erreurs dans les couches internes. Vous pouvez détecter les erreurs à l'aide d'une inspection optique des panneaux.

Examinons maintenant l'ensemble du processus de fabrication d'un PCB en céramique. Le processus suit les étapes suivantes.

 Différents types de PCB

Étape 1 : La conception

Tout d'abord, proposez la conception du circuit imprimé en céramique. Vous pouvez y parvenir en utilisant un logiciel de conception. Le calculateur de largeur de trace vous aide à trouver les détails des couches intérieure et extérieure de la planche.

Étape 2 : Impression du dessin

Utilisez une imprimante traceur pour imprimer la conception du PCB sur la carte. Cela produira un film qui donne les détails des couches.

Étape 3 : création du substrat

Passez le substrat dans un four pour le semi-durcir. Cela pré-liera le cuivre des deux côtés de la couche. Celui-ci sera ensuite gravé pour révéler le dessin des films imprimés.

Étape 4 : Impression des couches intérieures

Montez un film photosensible à base de produits chimiques photoréactifs. Cela durcira lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette. Ce faisant, les plans seront alignés sur l'impression réelle du tableau.

Étape 5 : Lumière ultraviolette

Après avoir aligné la résine et le stratifié, passez la planche à la lumière ultraviolette. Cela durcit la résine photosensible.

Lavez la carte avec une solution alcaline pour nettoyer le cuivre indésirable, en laissant la résine photosensible durcie intacte.

Étape 6 : superposition et collage

Les couches attendent leur fusion à ce stade. Les couches externes sont généralement assemblées avec le substrat. Ce processus comporte deux étapes : la superposition et le collage.

Les matériaux de la couche externe sont constitués de substrats recouverts d'une fine feuille d'aluminium sur le dessus et le dessous du substrat. Ce substrat contient également des traces de cuivre.

Maintenant, c'est le moment de coller les couches ensemble. Vous faites cela sur une table en acier lourd à l'aide de pinces métalliques.

Ensuite, fixez solidement les couches dans les broches fixées à la table. Assurez-vous qu'ils sont bien ajustés pour éviter qu'ils ne se déplacent pendant l'alignement.

Vous pouvez ensuite placer une couche de préimprégné sur la résine d'alignement.

Ajustez la couche de substrat sur le préimprégné avant de placer la feuille de cuivre. Ensuite, d'autres feuilles de préimprégné peuvent reposer sur la couche de cuivre.

Matériau PCB – Photo courtoisie : Orbotec

Utilisez une feuille d'aluminium et une plaque de presse en cuivre et la pile sera terminée. Vous êtes maintenant prêt à passer au pressage.

Pour le pressage, vous utiliserez un ordinateur de collage de presse, qui chauffe la pile, avant qu'elle ne refroidisse

Étape 7 : percer

Vous pouvez maintenant procéder au perçage de trous dans le panneau d'empilement avec la plus grande précision. Assurez-vous que les trous sont percés à la largeur d'un cheveu.

Utilisez un localisateur de rayons X pour identifier les points cibles de forage appropriés.

Avant de commencer à percer, assurez-vous de placer la planche sur un matériau tampon sous la cible de perçage. Cela aidera à s'assurer que l'alésage édicté est propre.

Ces perceuses assistées par ordinateur ont généralement des broches pneumatiques qui tournent à environ 150 000 tr/min. Cela pourrait vous induire en erreur que l'exercice se déroule en un éclair.

Pendant le processus de forage, chaque trou a besoin de son moment spécial avec la perceuse.

Étape 8 : Placage et dépôt de cuivre

C'est là que vous fusionnez les différentes couches ensemble.

Lorsque vous avez soigneusement nettoyé le panneau, vous pouvez procéder au lavage en utilisant plusieurs bains chimiques.

Lors des bains, le processus de dépôt chimique déposera une fine couche de cuivre sur la surface du panneau. Il s'agit généralement d'une épaisseur d'environ un micron.

Le cuivre ira dans les trous forés générés précédemment.

Avant cette étape, les surfaces intérieures des trous sont exposées au substrat. Les bains de cuivre vous aideront à recouvrir les parois des trous.

Étape 9 : Imagerie de la couche externe

Dans cette étape, vous appliquerez à nouveau de la résine photosensible sur le panneau.

Passez le panneau préparé à travers la pièce jaune. Les lumières jaunes ne transportent pas de niveaux UV qui peuvent affecter la résine photosensible.

Pour éviter tout désalignement avec le panneau, fixez les transparents d'encre noire.

Lorsque le panneau et le pochoir entrent en contact, un générateur les projette avec une lumière UV élevée. Cela durcira davantage la résine photosensible.

Vous pouvez ensuite passer le panneau dans une machine qui enlèvera la résine non durcie, qui est protégée par l'opacité de l'encre noire. Dans ce processus, vous envahirez les couches internes.

Vous devez ensuite procéder à l'inspection des plaques extérieures, en supprimant tout photorésist indésirable.

Étape 10 : Placage

Remettez la planche dans la salle de placage. À ce stade, galvanisez le panneau avec une fine couche de cuivre.

Les sections du panneau que vous avez exposées à partir de l'étape de photorésist de la couche externe recevront une galvanoplastie de cuivre.

Après les bains de cuivrage, l'étape suivante consiste à effectuer un étamage sur le panneau. Cela permet d'éliminer tous les restes de cuivre laissés lors de l'étape de gravure.

Étape 11 : Gravure finale

Le cuivre souhaité est protégé à ce stade lorsque vous supprimez le cuivre indésirable qui restera sous la couche de réserve.

Vous pouvez utiliser des solutions chimiques pour éliminer l'excès de cuivre. L'étain protégera le cuivre utile à cette étape.

À partir de là, les zones conductrices et même les connexions sont maintenant correctement établies.

Étape 12 : Application du masque de soudure

Avant d'appliquer un masque de soudure sur les deux côtés de la carte, assurez-vous de nettoyer la carte. Vous devez ensuite le recouvrir d'encre de masque de soudure époxy, puis l'exposer à la lumière UV.

Ensuite, passez-le à travers l'encre du masque de soudure. Les parties recouvertes resteront non durcies, prêtes à être retirées.

Passer la planche au four. Cela guérira le masque de soudure.

Étape 13 : Finition de surface

Pour ajouter une capacité de soudure à votre circuit imprimé en céramique, plaquez-le chimiquement avec de l'or ou de l'argent. La plupart des fabricants préfèrent l'argent à l'or en raison du coût.

Étape 14 : Sérigraphie

Vous pouvez ensuite procéder à la finition du tableau en lui donnant une écriture à jet d'encre sur sa surface. Cela indiquera toute l'innovation importante du PCB. Passez votre circuit imprimé en céramique à la dernière étape de revêtement et de durcissement.

Étape 15 : Test électrique

Cette procédure vous aidera à confirmer la fonctionnalité du PCB.

Il testera également la conformité de la carte à votre conception d'origine.

Étape 16 : Profilage et V-Scoring

C'est la dernière étape. Vous découperez différentes planches dans le panneau que vous aurez réalisé.

Vous avez deux méthodes alternatives pour y parvenir. Vous pouvez utiliser un routeur ou une rainure en V. Les deux façons vous permettront de sortir facilement les planches du panneau.

La finition de surface est un revêtement entre les composants et la carte nue. Il améliore la capacité de soudure et garantit la protection des circuits en cuivre exposés.

Pour ajouter une capacité de soudure à votre circuit imprimé en céramique, vous pouvez le plaquer chimiquement avec de l'or ou de l'argent. La plupart des fabricants préfèrent l'argent à l'or en raison du coût.

Circuit imprimé en céramique de nitrure d'aluminium - Photo publiée avec l'aimable autorisation de Hitech circuits

Étape 1 : vérification CAO

La première étape de votre processus d'assemblage de circuits imprimés en céramique consiste à vérifier votre disposition à l'aide d'un système de conception assistée par ordinateur.

Cela vous permet de vérifier votre circuit céramique pour un dysfonctionnement imprévu. Cela vous aidera à vérifier toutes les spécifications de conception.

Cette application vous aide également à détecter les composants manquants (non fournis) et ceux qui sont redondants.

Ceux-ci pourraient affecter négativement les performances de votre circuit imprimé en céramique à long terme.

L'identification de ces défauts de conception vous protégera des pertes financières en vous aidant à minimiser les cas de planches mises au rebut.

Étape 2 :Contrôle de la qualité entrant (IQC)

Avant de procéder à l'assemblage SMT, assurez-vous que toutes les cartes entrantes sont vérifiées.

Il y a certaines exigences que vous devez vérifier. Vérifiez d'abord le numéro de modèle et les quantités selon la liste des nomenclatures.

Vérifiez sur la forme de la planche si elle est cassée ou déformée. Vous pouvez également vérifier s'il a une goupille cassée ou s'il a été exposé à l'oxydation.

Étape 3 : Impression de la pâte à souder

Avant d'ajouter les composants à la carte céramique, vous devrez ajouter de la pâte à souder dans les zones à souder. Dans ce cas, placez un fin pochoir en acier inoxydable sur le circuit imprimé.

Cela vous permettra d'appliquer la pâte à souder uniquement sur les zones requises. Ce sont les bases sur lesquelles les composants reposeront dans le PCB complet.

Une fixation mécanique maintient à la fois le PCB et le pochoir de soudure en place. Dans les quantités requises, l'applicateur place la pâte à souder. La pâte est étalée sur le pochoir par la machine.

Lorsque le pochoir est retiré, la pâte à souder ne restera qu'aux emplacements prévus. C'est un élément essentiel dans le contrôle du processus d'assemblage des PCB en céramique.

Étape 4 : Choisissez et placez

Après avoir appliqué la pâte à souder sur le circuit imprimé en céramique, vous pouvez passer à la machine de sélection et de placement. Cela placera les composants de surface sur le PCB.

Les CMS sont les composants non connecteurs les plus courants sur votre carte céramique. L'appareil sélectionnera et placera ces composants sur votre carte à l'aide d'une poignée à vide.

Il déplace ensuite le composant vers la station de prélèvement et de placement. A cette station, le PCB est orienté et les SMD placés sur la surface de la carte.

Les composants sont ensuite placés sur la pâte à souder aux emplacements que vous aviez préprogrammés.

Il existe également des composants que vous pouvez mettre à la main sur la surface du PCB par opposition à l'utilisation d'une machine. Ces composants peuvent ensuite être soudés sur la surface de la carte céramique à l'étape suivante.

Étape 5 : soudure par refusion

Après avoir placé les composants sur la carte céramique, assurez-vous de les envoyer dans les machines de refusion.

Ceci est important car cela aidera à faire fondre et à solidifier la pâte à souder, mettant ainsi à la terre les composants de la carte céramique.

Lorsque ce processus est terminé, le panneau en céramique se déplace vers un tapis roulant. Cela le déplacera ensuite dans un four de refusion.

Ce four est composé de nombreux éléments chauffants qui chaufferont régulièrement la carte, faisant ainsi fondre la soudure dans la pâte à souder.

Étape 6 : Inspection et contrôle de la qualité

Lorsque vous avez fini de souder les composants de montage en surface après le processus de refusion, évaluez la qualité de la carte.

Dans certains cas, le processus de redistribution compromet la qualité de la connexion ou conduit même à un manque de connexion.

Ce mouvement peut également entraîner des courts-circuits électriques. En effet, des composants mal placés peuvent parfois connecter des parties de circuits qui, autrement, ne devraient pas se connecter.

Vous devez rechercher ces erreurs à l'aide d'un certain nombre de méthodes d'inspection, notamment :

·Vérifications manuelles

Ceci est possible pour des lots plus petits. Vous pouvez envisager de faire appel aux services d'un inspecteur du CQ pour confirmer que le processus de refusion a été efficace.

Cette option n'est pas envisageable lorsqu'il s'agit d'un grand nombre de cartes

·Inspection optique automatique (AOI)

Ceci est le plus approprié pour inspecter de plus grands lots de panneaux en céramique. Il utilise des caméras haute puissance pour vérifier le PCB.

Les caméras sont stratégiquement placées à différents angles, d'où elles visualisent les connexions soudées.

Différentes couleurs de lumière évaluent la qualité. Cela permet à la machine d'inspection de détecter les soudures de moindre qualité.

AOI le fait très rapidement.

·Inspection automatisée aux rayons X (AXI)

Il s'agit d'une autre méthode que vous pouvez utiliser pour l'inspection de votre panneau en céramique. Il n'est cependant pas couramment utilisé.

Cette méthode détecte les défauts, y compris les ouvertures, les courts-circuits et même les soudures inadéquates. Il détecte également les excès de soudure, les pièces électriques omises et les composants mal alignés.

Lors de cette inspection, AXI détecte et corrige les défauts détectés.

Toutes les connexions sont également vérifiées, y compris celles sous le paquet de puces. Dans les panneaux en céramique, cela reste utile car cela vous aidera à voir à travers les couches inférieures. Cela vous aidera à détecter tout problème sous-jacent.

Étape 7 : Insertion du composant dans le trou traversant

Certains PCB en céramique intègrent également des composants traversants, en dehors des CMS.

Ces composants utilisent les trous pour faire passer des signaux d'un côté de la carte à l'autre.

Il existe différentes méthodes de soudure que vous pouvez utiliser avec assemblage PCB traversant:

·Soudure manuelle

Il s'agit d'un processus simple. Habituellement, une personne insère et soude un composant dans un PTH prédéfini.

Lorsque la première personne est passée, le plateau passe à la station suivante. La deuxième personne insère ensuite un composant différent.

Ce cycle continue jusqu'à ce que tous les composants soient insérés.

Cela pourrait s'avérer être un long processus en fonction du nombre de composants en question. Tous les conseils passent par ce processus.

La soudure manuelle fonctionne mieux avec de petites commandes et lorsque peu de composants PTH sont impliqués.

·Soudure à la vague

Il s'agit de la version automatisée du soudage des composants PTH. Le processus est différent de la méthode manuelle.

Lorsque vous aurez mis en place les composants PTH, vous transférerez la plaque céramique sur un tapis roulant.

Il passe ensuite dans un four spécialisé. Dans le four, la soudure fondue lave le fond de la carte.

Toutes les broches sont ensuite soudées au bas de la carte en une seule fois.

Cette méthode n'est pas possible lorsqu'il s'agit de PCB double face.

Étape 8 : revêtement conforme

En fonction de la raison pour laquelle vous développez votre circuit imprimé en céramique, vous aurez peut-être besoin d'un revêtement conforme.

Ceci est similaire à une peinture épaisse mais peut être opaque ou transparent.

Il vous aide à sceller les composants et les circuits du PCB en céramique. Il aide également à empêcher la poussière, les produits chimiques et même l'humidité d'attaquer le circuit imprimé en céramique.

Étape 9 : Inspection finale et test fonctionnel

Après les étapes ci-dessus, vous procédez ensuite à l'inspection de la fonctionnalité du PCB en céramique. C'est ce qu'on appelle un test fonctionnel.

Le test analyse le circuit imprimé en céramique, simulant les conditions prévues dans lesquelles il fonctionnera.

Exécutez l'alimentation et les signaux simulés à travers la carte, puis surveillez les propriétés électriques de la carte en céramique.

Des fluctuations non acceptées en termes de tension, de courant et de signal de sortie montrent que la carte céramique ne répond pas aux normes attendues.

Vous avez la possibilité de retravailler une telle carte ou de la mettre au rebut en fonction de la gravité.

Étape 10 : Lavage et séchage

Le processus de fabrication peut être mucky. Lorsque vous soudez les composants, la pâte à souder est susceptible de laisser une quantité considérable de flux. La surface de la planche peut également être contaminée par la manipulation humaine des planches.

Ces résidus peuvent être éliminés à l'aide d'un appareil de lavage à haute pression en acier inoxydable. Cela devrait avoir de l'eau déminéralisée, ce qui est le meilleur pour éliminer les résidus du PCB. Cette eau ne présente aucun danger pour l'appareil.

Après le lavage, vous devrez effectuer un cycle de séchage rapide.

Étape 11 : Emballage et expédition

Après l'assemblage, vous pouvez procéder à l'emballage de vos PCB en céramique. Votre tableau en céramique est prêt à être expédié.

PCB d'emballage

Pour vous assurer que votre circuit imprimé en céramique est de qualité, des tests sont obligatoires.

Les processus d'assemblage par lesquels passe une carte de circuit imprimé en céramique sont complexes. Cela entraîne la possibilité de défauts allant d'un chargement incorrect des composants à une défaillance de l'équipement SMT.

A ce titre, vous devez effectuer des tests tout au long du processus de production. Cela vous aide à détecter rapidement les défauts et à les traiter de manière appropriée.

Il existe un certain nombre de méthodes de test, que j'ai déjà mentionnées dans les sections précédentes.

PCB de test

Inspection visuelle de la pâte à souder

Comme nous en avons déjà discuté, c'est l'une des meilleures méthodes pour détecter et corriger les problèmes suffisamment tôt.

Avantages de l'inspection visuelle de la pâte à braser

• Il vous aide à réduire les coûts et le temps nécessaires pour retravailler le panneau en céramique.
• Cela minimise également le gaspillage.

Cette méthode d'inspection commence par l'application de la soudure.

Il faudra vérifier le bon dépôt de la pâte à braser sur les pastilles. Cela vous aidera à vous assurer que les composants ont refusionné de manière appropriée.

• Essentiellement, ce type de test vous aidera à éviter de passer des cartes avec des ponts de soudure.
• Il vous aidera également à détecter les circuits ouverts et les joints fragiles susceptibles de tomber en panne.

Inspection avant et après la refusion

Ces deux tests sont également des éléments essentiels dans l'inspection de votre PCB céramique pour le contrôle qualité.

L'inspection avant refusion vous permet de détecter les erreurs de placement lorsque vous pouvez encore les corriger facilement. Cela vous aide à éviter les erreurs répétitives assez tôt dans le processus.

Les composants des circuits imprimés en céramique et les cartes elles-mêmes sont très sensibles à la chaleur. La détection de leurs défauts à ce stade vous aidera à éviter les dommages et la destruction.

Alternativement, vous pouvez effectuer une inspection post-refusion à l'aide d'AOI. La première étape consiste à effectuer une inspection sur tous les départs SMT.

Vous devez vous assurer qu'il n'y a pas de buses d'aspiration usées et que l'alignement du système de vision est correct.

Il existe de nombreuses différences notables entre les PCB en céramique et Cartes FR4. Et plus précisément, les PCB en céramique présentent certains avantages par rapport aux cartes FR4.

Ces avantages sont utiles dans certaines applications.

Il existe différents substrats qui sont utilisés dans la fabrication de cartes de circuits imprimés en céramique. Comme nous l'avons déjà vu, ils comprennent l'oxyde d'aluminium, le nitrure d'aluminium et l'oxyde de béryllium.

FR4 vs PCB en céramique

Vous pouvez également inclure le carbure de silicium et le nitrure de bore dans cette liste. Ces deux sont également des matériaux céramiques efficaces.

La première qualité qui fait la différence entre le FR4 et les matériaux céramiques est la conductivité thermique.

FR4 a une très faible conductivité thermique par rapport aux matériaux céramiques. La conductivité du FR4 est 20 fois inférieure à celle de l'oxyde d'aluminium.

À l'autre extrémité, le nitrure d'aluminium et le carbure de silicium offrent une conductivité thermique 100 fois supérieure à celle du FR4.

L'autre alternative, l'oxyde de béryllium, a des capacités de conductivité thermique encore plus élevées.

Cependant, le bore a la meilleure conductivité thermique.

Dans les circuits imprimés FR4, qui ont des exigences thermiques élevées, la faible conductivité thermique est compensée. Ceci est rendu possible grâce aux structures métalliques qui transportent la chaleur.

Un certain nombre de stratégies sont utilisées pour évacuer la chaleur des couches intérieure et de surface.

Pour les couches du côté intérieur, des vias thermiques et des plans thermiques sont créés. Pour la couche de surface, des éléments de refroidissement tels que des ventilateurs et des paliers thermiques sont utilisés.

Lors de l'utilisation de planches en céramique, vous n'aurez pas à acquérir ces éléments sauf si vous avez affaire à des cas extrêmes.

En effet, la chaleur peut être facilement transportée vers un palier thermique. Le refroidissement actif et l'emballage de l'appareil pour la céramique sont également utiles.

Les matériaux thermiquement conducteurs sont les meilleurs conducteurs électriques. Ceci est évident dans les PCB en céramique.

La conductivité de ces cartes céramiques peut être ajustée par dopage. C'est la même méthode que vous utiliserez pour régler la résistance des résistances céramiques prévues.

Panneaux céramiques multicouches

Les panneaux multicouches en céramique présentent de nombreux avantages. La conductivité thermique élevée garantie permet d'éviter la formation de points chauds.

Ceci est empêché à la fois dans la surface et dans les couches internes du circuit. Vous pouvez attribuer cela au fait que la chaleur est transportée de manière uniforme dans toute la carte.

Dans FR4, vous vous rendrez compte qu'il existe une dépendance aux structures métalliques. Si ce n'est pas le cas, il y a dépendance au refroidissement actif.

De plus, cela est censé évacuer la chaleur de différents endroits sur les couches de bord. Cela se traduit par la formation de points chauds dans la carte de circuit imprimé FR4.

En cas de cyclage thermique, il est probable que les cartes FR4 soient exposées à la rupture. En effet, ils utilisent des vias comme accès aux couches internes.

Les inadéquations sont les principales raisons de la susceptibilité à la fracture. En effet, ces décalages sont inhérents au coefficient de dilatation thermique qui existe entre le FR4 et le cuivre.

En conséquence, une contrainte s'accumule le long du cylindre de via et des joints bout à bout sur les vias in-pad. Ces points s'affaiblissent, entraînant une susceptibilité à la fracture.

Les concepteurs doivent être suffisamment motivés pour exclure cet échec.

Une conductivité thermique plus élevée, qui se propage sur l'ensemble du panneau céramique, garantira une expansion constante.

En conséquence, les vias sont à l'abri de l'exercice de contraintes élevées dans n'importe quelle section particulière de la carte.

Grâce à leur résistance mécanique exceptionnelle, les PCB en céramique peuvent supporter des charges mécaniques élevées ainsi que des vibrations et des chocs importants.

Les panneaux en céramique sont moins susceptibles de se déformer que le FR4 sous la même force.

Il existe de nombreuses qualités à rechercher lors de la recherche d'un fabricant de PCB en Chine.

Fabricant de PCB en céramique

• Expérience et professionnalisme - Des périodes plus longues dans l'industrie informent l'expertise dans la fabrication de PCB en céramique.
• Le délai d'exécution doit bien s'inscrire dans votre plan de travail.
• Coût-Le coût devrait également être relativement juste par rapport aux autres fabricants. Vous pouvez le vérifier en consultant les profils d'autres fabricants.
• Prototypage - Il sera également important d'opter pour un fabricant qui fabrique à la fois le prototype et le PCB lui-même. Ce sera moins fastidieux par rapport à l'endroit où vous devez faire le prototype ailleurs.
• Emballage approprié - Le fabricant doit respecter les normes d'emballage prescrites pour assurer la sécurité des planches. Les PCB sont fragiles et l'emballage doit en tenir compte.
• Expédition - Le fabricant doit être en mesure d'assurer la sécurité du produit pendant l'expédition. L'expédition doit également se faire dans des délais acceptables.

Les cartes de circuits imprimés en céramique sont populaires en raison de leurs nombreux atouts que nous avons déjà mentionnés. Juste pour vous rappeler, nous avons dit qu'ils ont:

• Capacités de conductivité thermique élevées
• Faible CTE et peut résister à l'érosion chimique
• Faible constante diélectrique.

En raison de ces atouts, les PCB en céramique ont de nombreuses applications, notamment :

Modules de mémoire - Photo publiée avec l'aimable autorisation de CPU World

·Module de mémoire

Les PCB en céramique ont la capacité d'un assemblage à haute densité. En conséquence, il peut contenir jusqu'à 4 puces IC.

Cela en fait l'un des circuits imprimés les plus fiables pour la fabrication de modules mémoire.

Les modules de mémoire dans les produits de télécommunication peuvent être utilisés dans des environnements extrêmes. Ils sont également plus résistants aux vibrations et aux chocs.

·Module de réception/transmission

Les modules de réception et d'émission pour les radars dans l'industrie des communications sont également fabriqués à partir de circuits en céramique.

En effet, le nitrure d'aluminium a une conductivité thermique plus élevée et un faible CTE. Cela rend le module efficace et fiable en réception et en transmission.

·Carte d'interconnexion multicouche

Les PCB en céramique sont également utilisés dans la fabrication de cartes d'interconnexion multicouches. En effet, les cartes de circuits imprimés en céramique sont en mesure de contenir plus de composants sur la même zone de carte.

Cela garantit la fabrication d'appareils plus sophistiqués dans des boîtiers plus petits, contrairement à l'utilisation de cartes FR4.

Les circuits imprimés en céramique présentent de nombreux avantages par rapport aux autres circuits imprimés, notamment en raison de la résistance du matériau de base utilisé. Cela explique certaines différences dans le processus de fabrication.

En raison de ces avantages, ils ont généralement des capacités plus fortes et une meilleure efficacité.

Il est toujours essentiel de choisir le bon substrat et de faire appel aux meilleurs fournisseurs et fabricants. En effet, les planches sont uniques et nécessitent une manipulation habile.

Lorsqu'elles sont fabriquées et assemblées avec précision, ces planches fonctionnent à merveille.