Dalam industri elektronik modern, terutama dalam aplikasi-berdaya tinggi,-frekuensi-tinggi, dan-suhu tinggi, papan sirkuit keramik telah menjadi material inti yang sangat diperlukan karena konduktivitas termal, isolasi, dan stabilitas kimianya yang sangat baik. Dari ruang angkasa hingga peralatan medis, dari lampu LED hingga kendaraan energi baru, di balik kinerjanya yang unggul terdapat proses manufaktur yang presisi dan ketat. Artikel ini akan menganalisis secara sistematis perjalanan papan sirkuit keramik dari "bubuk" hingga "produk jadi".
Langkah 1: Persiapan Substrat – "Membentuk" Bubuk Keramik
Prosesnya dimulai dengan persiapan substrat keramik. Bahan keramik yang umum digunakan antara lain alumina, aluminium nitrida, dan berilium oksida. Pertama, bubuk keramik ultrahalus dengan kemurnian tinggi-dicampur dengan bahan pengikat organik, bahan pemlastis, dll., untuk membentuk bubur yang seragam. Kemudian, dibentuk menggunakan salah satu dari tiga teknologi utama berikut:
Cast Casting: Ini adalah teknik yang paling umum digunakan. Bubur tersebut disebarkan ke dalam film yang sangat tebal dan seragam pada substrat bergerak menggunakan pisau dokter, dan kemudian dikeringkan untuk membentuk pita keramik hijau. Metode ini cocok untuk pembuatan substrat tipis-area besar.
Pengepresan kering: Serbuk keramik dimasukkan ke dalam cetakan dan ditekan hingga berbentuk di bawah tekanan tinggi. Metode ini sangat efisien dan cocok untuk pembuatan substrat dengan bentuk teratur dan ketebalan besar.
Pengepresan isostatik: Tekanan tinggi isotropik diterapkan pada bubuk yang dikemas dalam cetakan fleksibel, menghasilkan benda hijau dengan kepadatan lebih tinggi, struktur lebih seragam, dan kinerja unggul.
Badan hijau yang terbentuk disebut “keramik hijau”. Pada tahap ini, kekuatannya relatif rendah, sehingga mudah untuk dikerjakan, dibor, atau dipotong.
Langkah Kedua: Melalui-metalisasi lubang-Membangun "jembatan" interkoneksi 3D
Untuk mencapai sambungan listrik antar lapisan yang berbeda,-lubang tembus perlu dibor pada lembaran keramik hijau lalu diberi logam dan diisi. Langkah ini sangat penting:
Pengeboran: Menggunakan bor mekanis atau laser yang presisi,-lubang-lubang kecil dibentuk pada lembaran keramik hijau. Pengeboran laser menawarkan presisi yang lebih tinggi dan sangat cocok untuk papan interkoneksi-kepadatan tinggi.
Perlakuan awal dan pengisian dinding lubang: Setelah membersihkan dan mengaktifkan dinding lubang, pasta konduktif (biasanya pasta tungsten atau molibdenum-mangan) diisi ke dalam lubang menggunakan teknologi sablon atau pengisian vakum untuk membentuk saluran konduktif.
Langkah 3: Pencetakan Sirkuit – Menggambar "Pembuluh Darah" Elektronik
Pola sirkuit dibentuk menggunakan-teknologi pencetakan film tebal. Layar atau topeng halus dibuat dari pola sirkuit yang dirancang, dan pasta logam (seperti emas, perak, paladium, atau perak) dicetak pada permukaan lembaran keramik hijau. Pasta menempel pada media melalui pola di layar, secara tepat menguraikan jalur konduktor. Untuk sirkuit yang lebih halus lagi, proses-film tipis (seperti sputtering atau pelapisan listrik) dapat digunakan.
Langkah 4: Laminasi dan Pembakaran Bersama – Sublimasi melalui Penggabungan Suhu-Tinggi
Untuk papan sirkuit keramik multilapis, lapisan sirkuit cetak dari lembaran keramik hijau harus disejajarkan dan ditumpuk secara tepat, kemudian dilaminasi di bawah suhu dan tekanan tinggi untuk mengikatnya dengan erat menjadi satu unit.
Selanjutnya, langkah paling penting dalam keseluruhan proses dimulai – pengaktifan bersama. Badan hijau yang dilaminasi ditempatkan dalam-tungku sintering bersuhu tinggi dan disinter di bawah profil suhu yang dikontrol secara cermat (biasanya di atas 1500 derajat ) dan atmosfer pelindung (seperti hidrogen atau nitrogen). Dua perubahan utama terjadi selama proses ini:
Penghapusan dan pembakaran bahan organik: Bahan organik seperti bahan pengikat di dalam badan hijau benar-benar terurai dan mudah menguap.
Densifikasi keramik dan sintering logam: Partikel keramik menyatu pada suhu tinggi, menyusut, dan membentuk substrat yang padat dan keras; secara bersamaan, partikel-partikel dalam bubur logam menyatu dan berikatan kuat dengan matriks keramik, membentuk sirkuit konduktif berkekuatan tinggi-.
Keberhasilan proses pembakaran bersama secara langsung menentukan kekuatan mekanik, konduktivitas termal, dan sifat listrik produk akhir.
Langkah 5: Pasca-pemrosesan dan Perawatan Permukaan – Penyelesaian dan "Perlindungan"
Substrat yang disinter masih memerlukan serangkaian langkah-pemrosesan:
Pemotongan bentuk: Menggunakan pemotongan laser atau mesin potong dadu, papan sinter besar dibagi menjadi unit papan sirkuit individual.
Perawatan permukaan: Untuk meningkatkan kemampuan solder dan ketahanan oksidasi, perawatan permukaan diterapkan pada sirkuit logam terbuka, seperti pelapisan nikel/emas tanpa listrik, pelapisan nikel/emas elektroplating, atau perawatan OSP (Pengawet Sterilisasi Optik).
Inspeksi dan Pengujian: Terakhir, serangkaian prosedur kontrol kualitas yang ketat, termasuk inspeksi optik otomatis, inspeksi sinar X-, dan pengujian kinerja kelistrikan, memastikan bahwa setiap papan sirkuit keramik memenuhi spesifikasi desain dan persyaratan keandalan.
Kesimpulan
Pembuatan papan sirkuit keramik adalah seni canggih yang mengintegrasikan ilmu material, mekanika presisi, dan teknik termal. Dari bubuk tingkat mikron-hingga papan sirkuit yang memiliki fungsi canggih, setiap langkah proses memerlukan perhatian cermat terhadap detail. Proses yang kompleks dan matang inilah yang memberikan papan sirkuit keramik kualitas operasi stabil yang luar biasa di lingkungan ekstrem, yang secara diam-diam mendukung perkembangan pesat teknologi modern.