У савременој електронској индустрији, посебно у апликацијама велике-снаге,-високе фреквенције и високе-температуре, керамичке плоче су постале незаменљив материјал за језгро због одличне топлотне проводљивости, изолације и хемијске стабилности. Од ваздухопловства до медицинске опреме, од ЛЕД осветљења до нових енергетских возила, иза њихових врхунских перформанси лежи прецизан и ригорозан производни процес. Овај чланак ће систематски анализирати пут керамичких плоча од "праха" до "готовог производа".
Корак 1: Припрема подлоге – „Обликовање“ керамичког праха
Процес почиње припремом керамичке подлоге. Обично коришћени керамички материјали укључују глиницу, алуминијум нитрид и берилијум оксид. Прво, ултрафини керамички прах високе{2}}ће чистоће се меша са органским везивом, пластификаторима, итд., да би се формирала једнолична суспензија. Затим се обликује помоћу једне од следеће три главне технологије:
Цаст Цастинг: Ово је најчешће коришћена техника. Суспензија се рашири у тачно густ, уједначен филм на покретној подлози помоћу ножа, а затим се осуши да би се формирала зелена керамичка трака. Ова метода је погодна за производњу танких подлога великих{2}}области.
Суво пресовање: Керамички прах се пуни у калуп и под високим притиском пресује у облик. Ова метода је веома ефикасна и погодна за израду подлога правилних облика и великих дебљина.
Изостатичко пресовање: Изотропни високи притисак се примењује на прах инкапсулиран у флексибилном калупу, што резултира зеленим телом веће густине, уједначеније структуре и супериорних перформанси.
Формирано зелено тело назива се "зелена керамика". У овој фази, његова снага је релативно ниска, што олакшава машинску обраду, бушење рупа или сечење.
Други корак: кроз-метализацију рупа-Изградња 3Д интерконектног „моста“
Да би се постигле електричне везе између различитих слојева, у зеленој керамичкој плочи треба да се избуше-отвори, а затим метализирају и попуне. Овај корак је кључан:
Бушење: Користећи прецизне механичке бушилице или ласере, у зеленој керамичкој плочи се формирају ситне{0}}рупе. Ласерско бушење нуди већу прецизност и посебно је погодно за интерконективне плоче високе{2}}густине.
Предтретман и пуњење зидова рупа: Након чишћења и активирања зидова рупа, проводљива паста (обично волфрам или молибден-манган паста) се пуни у рупе коришћењем технологије ситоштампе или вакуумског пуњења како би се формирали проводни канали.
Корак 3: Штампање кола – цртање електронских "васкуларних система"
Образац кола се формира коришћењем технологије штампања на дебелом{0}}филму. Фини екран или маска се прави од дизајнираног узорка кола, а метална паста (као што је злато, сребро, паладијум или сребро) се штампа на површини зелене керамичке плоче. Паста се лепи на подлогу кроз шаблон на екрану, прецизно оцртавајући путање проводника. За још финија кола, могу се користити процеси са танким{4}}филмом (као што су распршивање или галванизација).
Корак 4: Ламинација и ко{1}}печење – сублимација путем фузије на високим{2}} температурама
За вишеслојне керамичке плоче, слојеви штампаног кола зелених керамичких листова морају бити прецизно поравнати и сложени, а затим ламинирани под високом температуром и притиском како би се чврсто повезали у једну целину.
Након тога, почиње најважнији корак у целом процесу – ко{0}}опаљивање. Ламинирано зелено тело се поставља у пећ за синтеровање на високој{2}}температури и синтерује под пажљиво контролисаним температурним профилом (обично изнад 1500 степени) и заштитном атмосфером (као што је водоник или азот). Две главне промене се дешавају током овог процеса:
Уклањање и сагоревање органске материје: Органска материја као што су везива унутар зеленог тела се потпуно разграђује и испари.
Згушњавање керамике и синтеровање метала: керамичке честице се спајају на високим температурама, скупљају се и формирају густу, тврду подлогу; истовремено, честице у металној суспензији се синтерују и чврсто везују за керамичку матрицу, формирајући проводна кола високе{0}}врсте.
Успех заједничког{0}}процеса печења директно одређује механичку чврстоћу, топлотну проводљивост и електрична својства финалног производа.
Корак 5: Накнадна-обрада и површински третман – завршна обрада и „заштита“
Синтерована подлога и даље захтева низ корака накнадне{0}}обраде:
Сечење облика: Користећи ласерско сечење или машину за коцкице, велике синтероване плоче се деле на појединачне јединице штампаних плоча.
Површинска обрада: Да би се побољшала лемљивост и отпорност на оксидацију, површински третмани се примењују на изложене металне кругове, као што је никл/злата без електронике, галванизација никла/злата или ОСП (Оптицал Стерилизатион Пресервативе) третман.
Инспекција и тестирање: Коначно, низ ригорозних процедура контроле квалитета, укључујући аутоматизовану оптичку инспекцију, Кс-инспекцију и тестирање електричних перформанси, обезбеђује да свака керамичка плоча испуњава спецификације дизајна и захтеве за поузданост.
Закључак
Производња керамичких плоча је софистицирана уметност која интегрише науку о материјалима, прецизну механику и термичко инжењерство. Од праха на нивоу микрона- до штампане плоче која има моћне функције, сваки корак процеса захтева пажљиву пажњу на детаље. Управо овај сложен и зрео процес керамичким плочама даје изузетан квалитет стабилног рада у екстремним окружењима, нечујно подржавајући брзи развој модерне технологије.