Série de substratos cerâmicos - Embalagens à base de cerâmica
Componentes eletrônicos operando em ambientes agressivos, como alta temperatura e alta umidade, podem sofrer deterioração de desempenho e até mesmo danos. Portanto, métodos de encapsulamento eficazes e aprimoramento contínuo dos materiais de encapsulamento são necessários para manter a estabilidade dos componentes eletrônicos em condições externas exigentes.
Três materiais de embalagem predominantes
Com base na composição dos materiais de encapsulamento eletrônico, eles são divididos principalmente em materiais à base de metal, cerâmica e plástico. O encapsulamento cerâmico apresenta grande potencial para embalagens de alta densidade e se enquadra na categoria de encapsulamento hermético. Os principais materiais utilizados são Al₂O₃, AlN, BeO e mulita, que possuem vantagens como boa resistência à umidade, alta resistência mecânica, baixo coeficiente de expansão térmica e alta condutividade térmica.
As embalagens metálicas utilizam principalmente materiais como Cu, Al, Mo, W, ligas de W/Cu e Mo/Cu, que possuem alta resistência mecânica e excelente desempenho de dissipação de calor.
As embalagens plásticas utilizam principalmente plásticos termofixos, incluindo fenólicos, poliéster, epóxi e silicone orgânico, com vantagens como baixo custo, leveza e bom desempenho de isolamento.
Vantagens das embalagens à base de cerâmica
Como material de embalagem comum, a embalagem à base de cerâmica apresenta vantagens em relação às embalagens de plástico e metal:
(1) Baixa constante dielétrica, excelente desempenho em alta frequência;
(2) Bom isolamento e alta confiabilidade;
(3) Alta resistência e boa estabilidade térmica;
(4) Baixo coeficiente de expansão térmica e alta condutividade térmica;
(5) Excelente estanqueidade a gases e desempenho químico estável;
(6) Boa resistência à umidade e menor suscetibilidade a microfissuras.
Embalagem cerâmica versátil
As embalagens cerâmicas são apresentadas em diversos formatos para atender às diferentes necessidades de aplicação. Os principais formatos incluem CBAG (Ceramic Ball Grid Array), FC-CBGA (Inverted Ceramic Ball Grid Array), CQFN (Ceramic Quad Flat No-Lead Package), CQFP (Ceramic Quad Flat Package), CPGA (Ceramic Pin Grid Array) e diversos substratos cerâmicos. Os processos de embalagem e os tipos de produtos são diversificados para atender às várias necessidades de aplicações subsequentes.
Por exemplo, na embalagem de módulos ópticos, os principais processos de embalagem para TOSA e ROSA incluem a embalagem coaxial TO, a embalagem borboleta, a embalagem COB e a embalagem BOX. A embalagem coaxial TO é geralmente cilíndrica, com características de tamanho reduzido, baixo custo e processo simples, adequada para transmissão de curta distância, mas também apresenta desvantagens como a dificuldade de dissipação de calor. A embalagem borboleta é principalmente retangular, com uma estrutura de design complexa, grande área de encapsulamento e boa dissipação de calor, adequada para transmissão de longa distância. A embalagem COB (chip-on-board) fixa o chip à placa de circuito impresso (PCB), permitindo miniaturização, leveza e baixo custo. A embalagem BOX é um tipo de embalagem borboleta usada para transmissão paralela multicanal. Além disso, outros métodos de embalagem comuns incluem a embalagem DIP (Dual In-Line Package), a embalagem LCC (Leadless Chip Carrier) e outros.
Em relação aos laminados de cerâmica revestidos de cobre, existem principalmente substratos de cobre com revestimento direto (DPC), substratos de cobre com ligação direta (DBC), substratos com metal brasado por manufatura aditiva (AM) e a tecnologia de metalização por ativação rápida a laser (LAM). Devido à sua alta condutividade térmica, estanqueidade a gases e resistência, os laminados de cerâmica revestidos de cobre apresentam perspectivas promissoras em aplicações como semicondutores de potência IGBT, lasers e dispositivos LED.
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