Formen keramischer Leiterplattensubstrate: Die am häufigsten verwendeten Methoden

In diesem Blogbeitrag werfen wir einen Blick auf die gängigsten Methoden zur Formung keramischer Leiterplattensubstrate.

Das Formen keramischer Leiterplattensubstrate ist ein wichtiger Prozess bei der Herstellung elektronischer Geräte. Keramiksubstrate zeichnen sich durch eine hervorragende thermische Stabilität, hohe mechanische Festigkeit und geringe Wärmeausdehnung aus und eignen sich daher ideal für Anwendungen wie Leistungselektronik, LED-Technologie und Automobilelektronik.

1. Formen:

Das Formen ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Herstellung keramischer Leiterplattensubstrate. Dabei wird Keramikpulver mithilfe einer hydraulischen Presse in eine vorgegebene Form gepresst. Das Pulver wird zunächst mit Bindemitteln und anderen Zusatzstoffen vermischt, um seine Fließfähigkeit und Plastizität zu verbessern. Die Mischung wird dann in den Formhohlraum gegossen und Druck ausgeübt, um das Pulver zu verdichten. Der resultierende Pressling wird dann bei hohen Temperaturen gesintert, um das Bindemittel zu entfernen und die Keramikpartikel zu einem festen Substrat zu verschmelzen.

2. Casting:

Das Bandgießen ist ein weiteres beliebtes Verfahren zur Formung keramischer Leiterplattensubstrate, insbesondere für dünne und flexible Substrate. Bei dieser Methode wird eine Aufschlämmung aus Keramikpulver und Lösungsmittel auf eine ebene Fläche, beispielsweise eine Kunststofffolie, gestrichen. Anschließend wird mit einem Rakel oder einer Walze die Dicke der Aufschlämmung kontrolliert. Das Lösungsmittel verdunstet und es bleibt ein dünnes grünes Band zurück, das dann in die gewünschte Form geschnitten werden kann. Das grüne Band wird dann gesintert, um alle Lösungsmittel- und Bindemittelreste zu entfernen, wodurch ein dichtes Keramiksubstrat entsteht.

3. Spritzguss:

Spritzguss wird typischerweise zum Formen von Kunststoffteilen verwendet, kann aber auch für keramische Leiterplattensubstrate eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird mit einem Bindemittel vermischtes Keramikpulver unter hohem Druck in den Formhohlraum eingespritzt. Anschließend wird die Form erhitzt, um das Bindemittel zu entfernen, und der resultierende Grünkörper wird gesintert, um das endgültige Keramiksubstrat zu erhalten. Das Spritzgießen bietet die Vorteile einer schnellen Produktionsgeschwindigkeit, komplexer Teilegeometrien und einer hervorragenden Maßhaltigkeit.

4. Extrusion:

Das Extrusionsformen wird hauptsächlich zur Herstellung keramischer Leiterplattensubstrate mit komplexen Querschnittsformen wie Rohren oder Zylindern eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird eine plastifizierte Keramikaufschlämmung durch eine Form mit der gewünschten Form gepresst. Anschließend wird die Paste in die gewünschte Länge geschnitten und getrocknet, um jegliche Restfeuchtigkeit oder Lösungsmittel zu entfernen. Anschließend werden die getrockneten Grünteile gebrannt, um das endgültige Keramiksubstrat zu erhalten. Die Extrusion ermöglicht die kontinuierliche Produktion von Substraten mit gleichbleibenden Abmessungen.

5. 3D-Druck:

Mit dem Aufkommen der additiven Fertigungstechnologie wird der 3D-Druck zu einer praktikablen Methode zum Formen keramischer Leiterplattensubstrate. Beim keramischen 3D-Druck wird Keramikpulver mit einem Bindemittel zu einer druckbaren Paste vermischt. Die Aufschlämmung wird dann nach einem computergenerierten Entwurf Schicht für Schicht aufgetragen. Nach dem Drucken werden die Grünteile gesintert, um das Bindemittel zu entfernen und die Keramikpartikel zu einem festen Substrat zu verschmelzen. Der 3D-Druck bietet große Designflexibilität und kann komplexe und individuelle Substrate herstellen.

Zusamenfassend

Das Formen keramischer Leiterplattensubstrate kann durch verschiedene Methoden wie Formen, Bandgießen, Spritzgießen, Extrudieren und 3D-Drucken erfolgen. Jede Methode hat ihre Vorteile und die Wahl basiert auf Faktoren wie gewünschter Form, Durchsatz, Komplexität und Kosten. Die Wahl des Formverfahrens bestimmt letztendlich die Qualität und Leistung des Keramiksubstrats und macht es zu einem entscheidenden Schritt im Herstellungsprozess elektronischer Geräte.