مقدمه
صنعت برد مدار سرامیکی در حال گذر از یک مرحله تحول است که ناشی از پیشرفت در تکنیک‌های تولید و نوآوری‌های مواد است. با افزایش تقاضا برای قطعات الکترونیکی با کارایی بالا، بردهای مدار سرامیکی به عنوان یک جزء حیاتی در کاربردهایی از ارتباطات 5G گرفته تا وسایل نقلیه الکتریکی ظهور کرده‌اند. این مقاله به بررسی آخرین پیشرفت‌های فناوری، روندهای بازار و چشم‌اندازهای آینده در بخش برد مدار سرامیکی می‌پردازد.
۱. پیشرفت‌های تکنولوژیکی در تولید برد مدار سرامیکی
۱.۱ بردهای مدار سرامیکی چندلایه با دقت بالا
شرکت Hefei Shengda Electronics اخیراً روش جدیدی را برای تولید بردهای مدار سرامیکی چندلایه با دقت بالا به ثبت رسانده است. این تکنیک از ترکیبی از ریخته‌گری نواری، چاپ سیلک فیلم ضخیم و میکرو اچینگ لیزری برای دستیابی به عرض و فاصله خطوط به اندازه 20 تا 50 میکرومتر استفاده می‌کند. این فرآیند ضمن افزایش راندمان، هزینه‌های تولید را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و آن را برای کاربردهای فرکانس بالا و سرعت بالا ایده‌آل می‌کند.
۱.۲ فناوری حفاری پیوسته
شرکت فناوری هانگژو هوایچی (Hangzhou Huaici Technology) دستگاه سوراخکاری پیوسته‌ای برای بردهای مدار سرامیکی معرفی کرده است که راندمان تولید و راحتی عملیاتی را بهبود می‌بخشد. این دستگاه از یک سیستم هیدرولیک و تسمه نقاله برای خودکارسازی فرآیند سوراخکاری استفاده می‌کند و دقت را تضمین کرده و دخالت دستی را کاهش می‌دهد. انتظار می‌رود این نوآوری، تولید بردهای مدار سرامیکی، به ویژه برای تولید با حجم بالا را ساده کند.
۱.۳ تکنیک‌های پیشرفته برش
روش‌های سنتی برش لیزری برای بردهای مدار سرامیکی با برش واترجت تکمیل می‌شوند که مزایای متعددی را ارائه می‌دهد. برش واترجت یک فرآیند برش سرد است که تنش حرارتی را از بین می‌برد و لبه‌های تمیزی را بدون نیاز به پردازش ثانویه ایجاد می‌کند. این روش به ویژه برای برش اشکال پیچیده و موادی که برای برش لیزری چالش برانگیز هستند، مانند ورق‌های فلزی ضخیم، مؤثر است.
۲. نوآوری‌های مواد: افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان
۲.۱ زیرلایه‌های سرامیکی نیترید آلومینیوم (AlN)
شرکت TechCreate Electronics یک برد مدار سرامیکی نیترید آلومینیوم پیشگامانه با هسته‌های مسی توسعه داده است. این طراحی به طور قابل توجهی رسانایی حرارتی را بهبود می‌بخشد و آن را برای کاربردهای توان بالا مناسب می‌سازد. هسته‌های مسی تعبیه شده، اتلاف گرما را افزایش می‌دهند، خطر تخریب عملکرد را کاهش می‌دهند و طول عمر دستگاه‌های الکترونیکی را افزایش می‌دهند.
۲.۲ فناوری‌های AMB و DPC
فناوری‌های لحیم‌کاری فعال فلز (AMB) و آبکاری مستقیم سرامیک (DPC) انقلابی در تولید بردهای مدار سرامیکی ایجاد کرده‌اند. AMB استحکام اتصال فلزی و عملکرد چرخه حرارتی برتر را ارائه می‌دهد، در حالی که DPC دقت بالاتری را در الگوسازی مدار ممکن می‌سازد. این پیشرفت‌ها، پذیرش بردهای مدار سرامیکی را در کاربردهای پر تقاضا مانند الکترونیک خودرو و هوافضا9 افزایش می‌دهد.
۳. روندهای بازار و کاربردها
۳.۱ تقاضای رو به رشد در صنایع پیشرفته
بازار بردهای مدار سرامیکی با گسترش شبکه‌های 5G، خودروهای الکتریکی و سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر، رشد سریعی را تجربه می‌کند. در بخش خودرو، زیرلایه‌های سرامیکی برای ماژول‌های نیمه‌هادی قدرت در خودروهای الکتریکی ضروری هستند، جایی که مدیریت کارآمد گرما و قابلیت اطمینان را در شرایط ولتاژ بالا تضمین می‌کنند.
۳.۲ پویایی بازار منطقه‌ای
آسیا، به ویژه چین، به قطب جهانی تولید برد مدار سرامیکی تبدیل شده است. مزایای این منطقه در هزینه‌های نیروی کار، حمایت سیاستی و خوشه‌بندی صنعتی، سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی را جذب کرده است. تولیدکنندگان پیشرو مانند شنژن جینروئیکسین و تک‌کریت الکترونیکس در حال پیشبرد نوآوری و تصاحب سهم رو به رشدی از بازار جهانی هستند610.
۴. چشم‌اندازها و چالش‌های آینده
۴.۱ ادغام با هوش مصنوعی و اینترنت اشیا
ادغام بردهای مدار سرامیکی با فناوری‌های هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، می‌تواند امکانات جدیدی را ایجاد کند. به عنوان مثال، سیستم‌های مدیریت حرارتی مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند به صورت پویا استراتژی‌های خنک‌سازی را بر اساس داده‌های بلادرنگ تنظیم کنند و عملکرد و بهره‌وری انرژی دستگاه‌های الکترونیکی را افزایش دهند.
۴.۲ ملاحظات پایداری و زیست‌محیطی
با رشد صنعت، فشار فزاینده‌ای برای اتخاذ شیوه‌های تولید پایدار وجود دارد. نوآوری‌هایی مانند برش واترجت و استفاده از مواد سازگار با محیط زیست گام‌هایی در مسیر درست هستند. با این حال، تحقیقات بیشتری برای کاهش اثرات زیست‌محیطی تولید برد مدار سرامیکی مورد نیاز است.9
نتیجه‌گیری
صنعت بردهای مدار سرامیکی در خط مقدم نوآوری‌های فناوری قرار دارد و پیشرفت در تکنیک‌های تولید و مواد، رشد آن را هدایت می‌کند. از بردهای چندلایه با دقت بالا گرفته تا سیستم‌های مدیریت حرارتی یکپارچه با هوش مصنوعی، این پیشرفت‌ها چشم‌انداز الکترونیک را تغییر می‌دهند. با افزایش تقاضا برای قطعات الکترونیکی با کارایی بالا و قابل اعتماد، بردهای مدار سرامیکی نقش حیاتی فزاینده‌ای در تقویت فناوری‌های فردا ایفا خواهند کرد.