सिरेमिक पीसीबी का अवलोकन

सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट एक विशेष प्रक्रिया बोर्ड को संदर्भित करता है जिसमें तांबे की पन्नी सीधे एल्यूमिना (Al2O3) या एल्यूमीनियम नाइट्राइड (AlN) सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट की सतह (एकल या दोहरी तरफ) से उच्च तापमान पर बंधी होती है। निर्मित अल्ट्रा-पतली मिश्रित सब्सट्रेट में उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, उच्च तापीय चालकता, उत्कृष्ट सोल्डरेबिलिटी और उच्च आसंजन शक्ति होती है, और यह विभिन्न पैटर्न को उकेर सकता है, इसलिए इसमें बड़ी वर्तमान वहन क्षमता होती है। इसलिए, सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट उच्च-शक्ति पावर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट संरचना प्रौद्योगिकी और इंटरकनेक्शन प्रौद्योगिकी की मूल सामग्री बन गई है।

सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट उत्पादों के आगमन ने गर्मी अपव्यय अनुप्रयोग उद्योग के नए विकास को शुरू किया है। सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट की गर्मी अपव्यय विशेषताओं और सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट के फायदे जैसे उच्च गर्मी अपव्यय, कम थर्मल प्रतिरोध, लंबे जीवन और वोल्टेज प्रतिरोध के कारण, उत्पादन तकनीक और उपकरणों के सुधार के साथ, उत्पाद की कीमत में तेजी आई है और युक्तिसंगत बनाया गया है, इस प्रकार एलईडी उद्योग के अनुप्रयोग क्षेत्रों का विस्तार हुआ है, जैसे घरेलू उपकरणों, कार रोशनी, सड़क लैंप और आउटडोर बड़े बिलबोर्ड की संकेतक रोशनी। 

सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट का सफल विकास इनडोर प्रकाश व्यवस्था और आउटडोर प्रकाश व्यवस्था उत्पादों के लिए बेहतर सेवा प्रदान करता है और भविष्य में एलईडी उद्योग को एक व्यापक बाजार देता है।

सिरेमिक पीसीबी के प्रकार Dद्वारा विभाजित Materials

सिरेमिक पीसीबी को इस्तेमाल की गई सामग्रियों के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। आम सामग्रियों में एल्युमिनियम ऑक्साइड, एल्युमिनियम नाइट्राइड और सिलिकॉन नाइट्राइड शामिल हैं। वे गर्मी अपव्यय, इन्सुलेशन और ताकत के मामले में अलग-अलग प्रदर्शन करते हैं। सही सामग्री का चयन सर्किट बोर्ड को आपकी वास्तविक उपयोग आवश्यकताओं के लिए अधिक उपयुक्त बना सकता है।

1. एल्युमिना सिरेमिक पीसीबी

एल्युमिना सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट इलेक्ट्रॉनिक उद्योग में सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली सब्सट्रेट सामग्री है, क्योंकि इसकी उच्च शक्ति और रासायनिक स्थिरता यांत्रिक, थर्मल और विद्युत गुणों में अधिकांश अन्य ऑक्साइड सिरेमिक की तुलना में है, और प्रचुर मात्रा में कच्चे माल, यह विभिन्न तकनीकी विनिर्माण और विभिन्न आकृतियों के लिए उपयुक्त है। एल्युमिना सब्सट्रेट को तीन आयामों में अनुकूलित किया जा सकता है।

2. बेरिलियम ऑक्साइड सिरेमिक पीसीबी

इसकी ऊष्मीय चालकता एल्युमीनियम से अधिक है, इसलिए इसका उपयोग ऐसे अवसरों पर किया जा सकता है जहाँ उच्च ऊष्मीय चालकता की आवश्यकता होती है, लेकिन तापमान 300 ℃ से अधिक होने पर यह तेजी से कम हो जाती है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि इसकी विषाक्तता इसके स्वयं के विकास को सीमित करती है।

बेरिलियम ऑक्साइड सिरेमिक मुख्य घटक के रूप में बेरिलियम ऑक्साइड के साथ सिरेमिक हैं। इसका उपयोग मुख्य रूप से बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट सब्सट्रेट, उच्च शक्ति गैस लेजर ट्यूब, ट्रांजिस्टर के हीट सिंक शेल, माइक्रोवेव आउटपुट विंडो और न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में किया जाता है।

3. एल्युमिनियम नाइट्राइड सिरेमिक पीसीबी

AlN में दो बहुत महत्वपूर्ण गुण हैं जो ध्यान देने योग्य हैं: एक उच्च तापीय चालकता है, और दूसरा Si के साथ मेल खाता विस्तार गुणांक है। नुकसान यह है कि भले ही सतह पर बहुत पतली ऑक्साइड परत हो, यह तापीय चालकता को प्रभावित करेगी। केवल सामग्री और प्रक्रियाओं को सख्ती से नियंत्रित करके ही AlN सब्सट्रेट को अच्छी स्थिरता के साथ निर्मित किया जा सकता है। चीन में कुछ AlN उत्पादन तकनीकें हैं जिन्हें स्लिटन की तरह बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता है, और AlN की कीमत Al2O3 की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक है, जो इसके विकास को प्रतिबंधित करने वाली एक छोटी सी अड़चन भी है। हालांकि, अर्थव्यवस्था और प्रौद्योगिकी के सुधार के साथ, यह अड़चन अंततः गायब हो जाएगी।

उपरोक्त कारणों से, यह ज्ञात हो सकता है कि एल्यूमिना सिरेमिक अपने बेहतर व्यापक प्रदर्शन के कारण व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, और वे अभी भी माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, हाइब्रिड माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, पावर मॉड्यूल और अन्य क्षेत्रों में प्रमुख स्थान पर हैं।

AlN को 2200 डिग्री सेल्सियस तक स्थिर किया जा सकता है। कमरे के तापमान पर इसकी ताकत अधिक होती है, और तापमान में वृद्धि के साथ ताकत धीरे-धीरे कम होती जाती है। इसमें अच्छी तापीय चालकता, एक छोटा थर्मल विस्तार गुणांक होता है, और यह एक अच्छा थर्मल शॉक-प्रतिरोधी पदार्थ है। पिघली हुई धातु के क्षरण के लिए मजबूत प्रतिरोध के साथ, यह शुद्ध लोहा, एल्यूमीनियम या एल्यूमीनियम मिश्र धातु को पिघलाने और ढलाई के लिए एक आदर्श क्रूसिबल सामग्री है। 

एल्युमिनियम नाइट्राइड अच्छे डाइइलेक्ट्रिक गुणों वाला एक विद्युत इन्सुलेटर भी है, और इसे विद्युत घटक के रूप में उपयोग करने का वादा भी किया जाता है। गैलियम आर्सेनाइड की सतह पर एल्युमिनियम नाइट्राइड कोटिंग इसे एनीलिंग के दौरान आयन आरोपण से बचा सकती है। यह एल्युमिनियम नाइट्राइड को हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड से क्यूबिक बोरॉन नाइट्राइड में परिवर्तित करने के लिए एक उत्प्रेरक भी है। यह कमरे के तापमान पर पानी के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। इसे अमोनिया या नाइट्रोजन वातावरण में 800 ~ 1000 डिग्री सेल्सियस पर एल्युमिनियम पाउडर से संश्लेषित किया जा सकता है। उत्पाद सफेद से ग्रे पाउडर नीला होता है। इसे 2 ~ 3 डिग्री सेल्सियस पर Al2O1600-C-N1750 प्रणाली की प्रतिक्रिया द्वारा संश्लेषित किया जाता है, और उत्पाद एक ऑफ-व्हाइट पाउडर होता है। एल्युमिनियम क्लोराइड और अमोनिया गैस चरण प्रतिक्रिया द्वारा तैयार किए जाते हैं। कोटिंग को AlCl3-NH3 प्रणाली से गैस चरण जमाव द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है।

4. सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक पीसीबी

रोजर्स कंपनी ने 3 में नई क्यूरामिक® श्रृंखला सिलिकॉन नाइट्राइड (Si4N2012) सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट पेश की। चूंकि सिलिकॉन नाइट्राइड की यांत्रिक शक्ति अन्य सिरेमिक की तुलना में अधिक है, इसलिए नया क्यूरामिक® सब्सट्रेट डिजाइनरों को कठोर कार्य वातावरण और HEV/EV और अन्य नवीकरणीय ऊर्जा अनुप्रयोगों में लंबा जीवन प्राप्त करने में मदद कर सकता है।

सिलिकॉन नाइट्राइड से बने नए सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट की फ्लेक्सुरल ताकत Al2O3 और AlN से बने सब्सट्रेट की तुलना में अधिक है।

Si3N4 की फ्रैक्चर कठोरता ज़िरकोनिया-डोप्ड सिरेमिक से भी अधिक है।

अब तक, पावर मॉड्यूल में उपयोग किए जाने वाले कॉपर-क्लैड सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट की विश्वसनीयता सिरेमिक की कम लचीली ताकत के कारण सीमित रही है, जो थर्मल चक्र क्षमता को कम कर देगी। उन अनुप्रयोगों के लिए जो अत्यधिक थर्मल और मैकेनिकल तनाव को जोड़ते हैं, जैसे कि हाइब्रिड वाहन और इलेक्ट्रिक वाहन (HEV/EV), आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट सबसे अच्छा विकल्प नहीं है। सब्सट्रेट (सिरेमिक पीसीबी) और कंडक्टर (कॉपर) के थर्मल विस्तार गुणांक बहुत अलग हैं, जो थर्मल चक्र के दौरान बॉन्डिंग क्षेत्र पर दबाव डालेंगे, जिससे विश्वसनीयता कम हो जाएगी। इस साल की PCIM प्रदर्शनी में रोजर्स कंपनी द्वारा पेश किया गया यह क्यूरामिक® सीरीज सिलिकॉन नाइट्राइड (Si3N4) सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट पावर इलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूल के जीवन को 10 गुना बढ़ा देगा।

सिरेमिक पीसीबी विनिर्माण प्रक्रिया

सिरेमिक पीसीबी के निर्माण के लिए सटीक चरणों की एक श्रृंखला का पालन करना आवश्यक है। इन सभी चरणों को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि निर्मित सिरेमिक सर्किट बोर्ड अपने इच्छित उद्देश्य को पूरी तरह से पूरा करता है।

1. सिरेमिक पीसीबी के निर्माण में पहला कदम इसकी चालकता से जुड़ी जरूरतों, आवश्यक ताकत, कठोरता और गुणों का विश्लेषण करना है।

2. दूसरे, हमें आधार के रूप में एक उपयुक्त सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट चुनने की आवश्यकता है। किसी भी अन्य उत्पाद की तरह, अलग-अलग सामग्री अलग-अलग ज़रूरतों के अनुरूप होती है। एल्युमिना बजट-सचेत परियोजनाओं के लिए एक लोकप्रिय विकल्प है। एल्युमिनियम नाइट्राइड और बेरिलियम ऑक्साइड तब काम आते हैं जब किसी प्रोजेक्ट में उच्च तापीय चालकता की आवश्यकता होती है।

3. एक बार जब हमारे पास हमारे सिरेमिक पीसीबी के लिए सही आधार हो जाता है, तो सर्किट पर प्रिंट बनाने के लिए लेजर नक्काशी का समय आता है। ये नक्काशी बिजली के प्रवाह के लिए एक रास्ता बनाती है। फिर, सर्किट की जटिलता के आधार पर, हम आवश्यक प्रवाहकीय निशान बनाने के लिए मोटी या पतली फिल्म जमाव का उपयोग करते हैं।

4. अब सबसे महत्वपूर्ण चरण आता है - बोर्ड को बहुत ज़्यादा तापमान पर जलाना। यह तीव्र गर्मी सब कुछ एक साथ मिला देती है, जिससे यह एक सुसंगत इकाई बन जाती है।

5. लेकिन यह अभी तक पूरा नहीं हुआ है। सिरेमिक पीसीबी की यात्रा अन्य घटकों को जोड़ने के लिए माउंट बनाने के लिए छेद ड्रिल करके जारी रहती है - ठीक वैसे ही जैसे एक छोटा शहर बनाया जाता है। फिर, सिरेमिक पीसीबी को जंग रोधी कोटिंग से सुरक्षित किया जाता है।

6. अंत में, गुणवत्ता आश्वासन टीम सिरेमिक पीसीबी के निर्माण की पूरी प्रक्रिया का सावधानीपूर्वक निरीक्षण और विश्लेषण करती है। हर कदम पर बारीकी से ध्यान देने की आवश्यकता होती है, इसलिए हम किसी भी कदम के साथ जोखिम नहीं उठा सकते क्योंकि एक गलत कदम पूरे विद्युत तंत्र को बर्बाद कर देगा।

यही कारण है कि हम हमेशा अपने ग्राहकों को एक विश्वसनीय सिरेमिक पीसीबी निर्माता की तलाश करने की सलाह देते हैं पीसीबेसिकअधिक जानकारी या कोटेशन पाने के लिए, यहां जाएं www.pcbasic.com.

के फायदे Cइरेमिक पीसीबीs

◆ सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट का थर्मल विस्तार गुणांक सिलिकॉन चिप के करीब है, जो संक्रमण परत के एमओ स्लाइस को बचा सकता है, श्रम, सामग्री को बचा सकता है और लागत को कम कर सकता है;

◆ वेल्डिंग परत, थर्मल प्रतिरोध, रिक्तियों और उपज को कम करना;

◆ समान धारा वहन क्षमता के तहत, सिरेमिक पीसीबी में 0.3 मिमी मोटी तांबे की पन्नी की लाइन की चौड़ाई साधारण मुद्रित सर्किट बोर्डों की केवल 10% है;

◆ उत्कृष्ट तापीय चालकता चिप के पैकेज को बहुत कॉम्पैक्ट बनाती है, इस प्रकार बिजली घनत्व में काफी वृद्धि होती है और सिस्टम और डिवाइस की विश्वसनीयता में सुधार होता है;

◆ अल्ट्रा-पतला (0.25 मिमी) सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट पर्यावरणीय विषाक्तता के बिना बीईओ को प्रतिस्थापित कर सकता है;

◆ वर्तमान वहन क्षमता बड़ी है, और 100A की धारा लगातार 1 मिमी की चौड़ाई और 0.3 मिमी की मोटाई के साथ एक तांबे के शरीर से गुजरती है, और तापमान लगभग 17 ℃ बढ़ जाता है। 100A की धारा लगातार 2 मिमी चौड़ी और 0.3 मिमी मोटी तांबे के शरीर से गुजरती है, और तापमान वृद्धि केवल 5 ℃ है।

◆ कम तापीय प्रतिरोध। 10×10 मिमी सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट का तापीय प्रतिरोध 0.31 मिमी सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट के लिए 0.63K/W, 0.19 मिमी सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट के लिए 0.38K/W और 0.14 मिमी सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट के लिए 0.25K/W है।

◆ उच्च इन्सुलेशन और वोल्टेज का सामना, व्यक्तिगत सुरक्षा और उपकरणों की संरक्षण क्षमता सुनिश्चित करना।

◆ नई पैकेजिंग और संयोजन विधियों को अपनाया जा सकता है, जिससे उत्पादों को अत्यधिक एकीकृत किया जा सकता है और मात्रा को कम किया जा सकता है।

प्रदर्शन Rइक्विरमेंट सी के लिएइरेमिक पीसीबीs

उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति और चरम वातावरण में काम करने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में, पारंपरिक FR4 सर्किट बोर्ड गर्मी अपव्यय, विद्युत प्रदर्शन और स्थिरता के लिए अपनी सख्त आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल हो गया है। सिरेमिक पीसीबी अपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता, विद्युत इन्सुलेशन और विश्वसनीयता के कारण इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग और सर्किट वाहक की नई पीढ़ी के लिए एक आदर्श विकल्प बन गया है। आइए सिरेमिक सर्किट बोर्ड के लिए मुख्य प्रदर्शन आवश्यकताओं पर एक नज़र डालें।

यांत्रिक विशेषताएं

पर्याप्त उच्च यांत्रिक शक्ति के साथ, सिरेमिक पीसीबी को घटकों को ले जाने के अलावा एक सहायक सदस्य के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। इसमें अच्छी प्रक्रियात्मकता और उच्च आयामी सटीकता है; यह बहुपरत, चिकनी सतहों को महसूस करना आसान है जिसमें कोई ताना-बाना, झुकना, माइक्रोक्रैक आदि नहीं है।

विद्युत गुण

उच्च इन्सुलेशन प्रतिरोध और इन्सुलेशन ब्रेकडाउन वोल्टेज; कम ढांकता हुआ स्थिरांक; कम ढांकता हुआ नुकसान; उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता की स्थिति के तहत स्थिर प्रदर्शन, सिरेमिक पीसीबी विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है।

थर्मल विशेषताएं

उच्च तापीय चालकता; थर्मल विस्तार गुणांक संबंधित सामग्रियों (विशेष रूप से Si के थर्मल विस्तार गुणांक के साथ) से मेल खाता है; उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध।

अन्य गुण

अच्छा रासायनिक स्थिरता; आसान धातुकरण, सर्किट पैटर्न और उनके बीच मजबूत आसंजन; कोई हाइग्रोस्कोपिसिटी नहीं; तेल और रासायनिक प्रतिरोध; उत्सर्जित विकिरण की मात्रा छोटी है; अपनाए गए पदार्थ प्रदूषण मुक्त और गैर विषैले हैं; क्रिस्टल संरचना उपयोग तापमान सीमा के भीतर नहीं बदलती है; समृद्ध कच्चे माल; परिपक्व तकनीक; निर्माण करने में आसान; कम कीमत।

पीसीबेसिक के बारे में

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आवेदनs सिरेमिक पीसीबी का

◆ उच्च-शक्ति पावर सेमीकंडक्टर मॉड्यूल; सेमीकंडक्टर रेफ्रिजरेटर, इलेक्ट्रॉनिक हीटर; आरएफ पावर नियंत्रण सर्किट, पावर हाइब्रिड सर्किट।

◆ बुद्धिमान विद्युत घटक: उच्च आवृत्ति स्विचिंग विद्युत आपूर्ति और ठोस अवस्था रिले।

◆ ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, एयरोस्पेस, और सैन्य इलेक्ट्रॉनिक घटक।

◆ सौर पैनल असेंबली; दूरसंचार निजी एक्सचेंज, प्राप्त प्रणाली; लेजर और अन्य औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स।

अन्य बोर्डों की अपेक्षा सिरेमिक पीसीबी का उपयोग क्यों करें?

पारंपरिक FR4 PCB या धातु सब्सट्रेट MCPCB की तुलना में, सिरेमिक सब्सट्रेट PCB में कई प्रमुख प्रदर्शन संकेतकों में महत्वपूर्ण लाभ हैं। इसकी उत्कृष्ट तापीय चालकता, थर्मल विस्तार का बेहद कम गुणांक, उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन और आवृत्ति प्रतिक्रिया इसे उच्च प्रदर्शन और अत्यधिक विश्वसनीय इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है, विशेष रूप से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स, रेडियो आवृत्ति संचार और कठोर वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।

यहाँ, हम सिरेमिक पीसीबी की बहुआयामी ताकत देख सकते हैं, खासकर उच्च-शक्ति, उच्च-आवृत्ति और उच्च-विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों में। वे प्रमुख क्षेत्रों में FR4 और MCPCB दोनों से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जिससे सिरेमिक सर्किट बोर्ड कई उन्नत इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के लिए पसंदीदा विकल्प बन जाते हैं।

निष्कर्ष

जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरण अधिक कॉम्पैक्ट और शक्तिशाली होते जाते हैं, मजबूत थर्मल और इलेक्ट्रिकल समाधानों की मांग बढ़ती जाती है। सिरेमिक पीसीबी चरम स्थितियों में अपने बेहतर प्रदर्शन के लिए खड़े होते हैं, जो उन्हें उच्च-विश्वसनीयता वाले अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक बनाता है। चाहे आप ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस या हाई-पावर एलईडी के लिए डिज़ाइन कर रहे हों, सही सिरेमिक पीसीबी निर्माता और सिरेमिक पीसीबी सब्सट्रेट चुनना आपके उत्पाद की दीर्घकालिक सफलता सुनिश्चित कर सकता है।