Pembuatan Papan Sirkuit Keramik: Bahan apa yang digunakan?

Dalam postingan blog ini, kita akan mengeksplorasi bahan utama yang digunakan dalam produksi papan sirkuit keramik dan membahas pentingnya bahan tersebut untuk mencapai kinerja optimal.

Dalam produksi papan sirkuit keramik, berbagai bahan memainkan peran penting dalam memastikan fungsionalitas dan keandalannya. Papan sirkuit keramik, juga dikenal sebagai papan sirkuit cetak keramik (PCB), banyak digunakan di berbagai industri termasuk elektronik, dirgantara, dan otomotif karena konduktivitas termalnya yang sangat baik, suhu pengoperasian yang tinggi, dan sifat kelistrikan yang unggul.

Papan sirkuit keramik sebagian besar terdiri dari kombinasi bahan keramik dan logam, dipilih dengan cermat untuk memenuhi persyaratan spesifik berbagai aplikasi.

1. Substrat keramik:

Fondasi papan sirkuit keramik adalah substrat keramik, yang menjadi landasan bagi semua komponen lainnya. Aluminium oksida (Al2O3) dan aluminium nitrida (AlN) merupakan bahan keramik yang paling umum digunakan. Alumina memiliki kekuatan mekanik yang sangat baik, konduktivitas termal yang tinggi, dan isolasi listrik yang baik, sehingga cocok untuk berbagai aplikasi. Aluminium nitrida, sebaliknya, menawarkan konduktivitas termal dan sifat ekspansi termal yang sangat baik, sehingga ideal untuk aplikasi yang memerlukan pembuangan panas yang efisien.

2. Jejak konduktif:

Jejak konduktif bertanggung jawab untuk membawa sinyal listrik antara berbagai komponen pada papan sirkuit. Pada papan sirkuit keramik, konduktor logam seperti emas, perak, atau tembaga digunakan untuk membuat jejak ini. Logam-logam ini dipilih karena konduktivitas listriknya yang tinggi dan kompatibilitasnya dengan substrat keramik. Emas umumnya disukai karena ketahanannya terhadap korosi yang sangat baik dan sifat listrik yang stabil, terutama dalam aplikasi frekuensi tinggi.

3. Lapisan dielektrik:

Lapisan dielektrik sangat penting untuk mengisolasi jejak konduktif dan mencegah gangguan sinyal dan korsleting. Bahan dielektrik yang paling umum digunakan pada papan sirkuit keramik adalah kaca. Kaca memiliki sifat insulasi listrik yang sangat baik dan dapat diaplikasikan sebagai lapisan tipis pada substrat keramik. Selain itu, lapisan kaca dapat disesuaikan agar memiliki nilai konstanta dielektrik tertentu, sehingga memungkinkan kontrol yang tepat terhadap sifat listrik papan sirkuit.

4. Masker solder dan perawatan permukaan:

Masker solder diterapkan di atas jejak konduktif untuk melindunginya dari faktor lingkungan seperti debu, kelembapan, dan oksidasi. Masker ini biasanya terbuat dari bahan berbahan dasar epoksi atau poliuretan yang memberikan insulasi dan perlindungan. Gunakan perawatan permukaan seperti timah perendaman atau pelapisan emas untuk meningkatkan kemampuan solder papan dan mencegah oksidasi jejak tembaga yang terbuka.

5. Melalui bahan pengisi :

Vias adalah lubang kecil yang dibor melalui papan sirkuit yang memungkinkan sambungan listrik antara berbagai lapisan papan. Pada papan sirkuit keramik, bahan pengisi via digunakan untuk mengisi lubang-lubang ini dan memastikan konduktivitas listrik yang andal. Bahan pengisi via yang umum mencakup pasta konduktif atau bahan pengisi yang terbuat dari perak, tembaga atau partikel logam lainnya, dicampur dengan bahan pengisi kaca atau keramik. Kombinasi ini memberikan stabilitas listrik dan mekanik, memastikan hubungan yang kuat antara berbagai lapisan.

Singkatnya

Produksi papan sirkuit keramik melibatkan kombinasi bahan keramik, logam, dan zat khusus lainnya. Aluminium oksida dan aluminium nitrida digunakan sebagai substrat, sedangkan logam seperti emas, perak dan tembaga digunakan untuk jejak konduktif. Kaca bertindak sebagai bahan dielektrik, memberikan isolasi listrik, dan masker solder epoksi atau poliuretan melindungi jejak konduktif. Sambungan antara berbagai lapisan dibuat melalui bahan pengisi yang terdiri dari pasta konduktif dan bahan pengisi.

Memahami bahan yang digunakan dalam produksi papan sirkuit keramik sangat penting bagi para insinyur dan desainer untuk mengembangkan perangkat elektronik yang efisien dan andal. Pemilihan material yang sesuai bergantung pada persyaratan aplikasi spesifik seperti konduktivitas termal, sifat listrik, dan kondisi lingkungan. Dengan memanfaatkan sifat unik dari setiap material, papan sirkuit keramik terus merevolusi berbagai industri dengan kinerja dan daya tahannya yang unggul.