Warum ein PCB-Modul auf Keramik drucken?

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Das ist es, worüber ich spreche (zum Vergrößern anklicken):

Es ist von einer alten (1990er) Telefonanlage. Es gab mehrere Leitungen, einige digital, einige analog, und in der Ausgangsstufe standen diese Module (doppelseitig) (in einem Schlitz) auf der Hauptplatine und waren mit diesen verlötet (mit den Stiften, die Sie sehen können).

Es gab ein paar andere Sub-PCBs auf diesem Ding, aber nur diese waren von diesem Keramiktyp. Die Frage ist also: Warum werden diese auf Keramik gedruckt?

Es scheint, dass die Leiterbahnen eine höhere Beständigkeit aufweisen und die Gesamtbaukosten für ungewöhnliche Leiterplatten häufig höher sind als für etablierte Prozesse. Auf der anderen Seite sieht dies aus wie ein Multilayer, und die andere Seite ist auch ein Multilayer, was mich zu der Überlegung veranlasste, ob dies billiger ist als ein "echtes" 4-Lagen-PCB (da es keine Durchkontaktierungen hat). Aber dann hatten einige der Module (ich kann mich leider nicht mehr erinnern, welches davon für digitale und welches für analoge Leitungen war) nur eine Seite besetzt.

pcb printed

— PlasmaHH
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Scheint eher auf die dielektrischen Eigenschaften zurückzuführen zu sein, aber das Layout sieht nicht wie HF-Material aus.

— Samuel

@Samuel: Es ist kein RF, es ist entweder analog oder ISDN oder proprietär wie ISDN.

— PlasmaHH

Gibt es Komponenten auf der anderen Seite? Vielleicht ein billigerer Weg damals, um die Dichte zu senken?

— Einige Hardware Guy

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Ooh, F-Clip Kantenstifte und Dickschichtkeramik. Ich habe Rückblenden.

— gsills

@SomeHardwareGuy: "und die andere Seite ist auch mehrschichtig" ja, es ist im Wesentlichen eine 4-Schicht-Platine, aber sie hatten andere solche 4-Schicht-Module auf der Hauptplatine, wenn es billiger wäre, wären diese wahrscheinlich auch Keramik gewesen.

— PlasmaHH

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Dies ist eine relativ kostengünstige Bauweise, wenn Sie Zehntausende von Einheiten herstellen. Dies ist / war als "Hybridmodul" oder "Keramik-Hybridmodul" bekannt.

Beachten Sie, dass alle Widerstände auf dem Substrat im Siebdruckverfahren gedruckt sind (dunkle Rechtecke). Beachten Sie auch, dass sie mehrere Leiterschichten ausführen können, da sie Isolierschichten zwischen den einzelnen Schichten drucken.

Da die Widerstände freigelegt sind, können sie schließlich jeden Widerstand trimmen, bevor der letzte Schutzüberzug aufgebracht wird. Dies macht diese Art der Konstruktion äußerst attraktiv, wenn die Schaltungen präzise abgeglichen werden müssen. Sie sehen die Trimmung als Laserschnitt im Widerstandskörper - der Schnitt hat normalerweise die Form eines "L". Das kurze Bein des "L" ist der anfängliche Grobschnitt, der vertikale Teil des Schnitts ist der Feinschnitt.

Früher habe ich diese Art der Konstruktion häufig für analoge Präzisionsfilter und Telefonhybridnetze (2-Draht-zu-4-Draht-Konvertierung) gesehen.

— Dwayne Reid
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AKA "Dickschicht-Hybrid".

— Dave Tweed

Wird auch häufig als Ausgangsstufe in alten Heimvideosystemen (wie dem Amiga A500) verwendet.

— Majenko

Die meisten Widerstände sind siebgedruckt, aber ich sehe dort eine "105" ... ein Megaohm Siebdruck muss zu viel Immobilien gekostet haben! Interessanterweise wurden diese manchmal als "Hybrid-ICs" bezeichnet, im Gegensatz zu "monolithischen ICs" oder heutzutage als ICs.

— Brian Drummond

Ah, jetzt, wo Sie es sagen, habe ich die Markierungen auf den Widerständen nie bemerkt, aber sie sind eindeutig da.

— PlasmaHH

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Dies ist ein Schnappschuss in der Entwicklung der Surface Mount-Technologie. Mitte der achtziger Jahre wollten die Menschen unbedingt die Schaltungsdichte erhöhen. Bestehende Technologie war Chip- und Draht-Hybrid, bei der IC-Chips montiert und auf Dickschicht-Hybridsubstrate drahtgebondet wurden. Die Hybridsubstrate waren normalerweise Alumia. Die einzigen oberflächenmontierbaren Teile waren Keramik-Chipkappen und später Keramik- (Dickschicht-) Widerstände sowie diese lustig aussehenden zylindrischen Dioden.

Damit die ICs nicht drahtgebondet werden mussten, wurden zunächst Chips entnommen und in keramische bleifreie Chipträger (LCCs) eingebaut. Die Wärmeausdehnung und die bleifreie Montage waren sehr besorgniserregend, daher schien der sicherste Ansatz die Verwendung von Keramik zu sein. Dann erschienen die ersten SOIC-Pakete für aktive Teile mit geringer Pinanzahl.

Einige dieser Arten von SIP-Keramikplatinen wurden auch in Stromkreisen verwendet. In diesem Fall war auch die Wärmeleitfähigkeit ein Problem, weshalb manchmal BeO-Substrate verwendet wurden. BeO ist in Ordnung, solange es sich um eine Keramik handelt. Angesichts der hohen Leistung und der Spannungen, die einige von diesen im Gebrauch sehen können, kann es jedoch zu Beschädigungen kommen. Der BeO könnte unter Strom gesetzt werden, was giftig ist.

— gsills
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Hm, das klingt vernünftig, passt aber nicht so gut in meinen Fall. Die Hauptplatine und andere Module, die auf die gleiche Weise montiert wurden, enthielten alle Arten anderer SMT-Komponenten. Ein anderes Keramikmodul enthält auch einen SO14-Chip (oder einen ähnlichen aus meinem Speicher). Es wäre besser passen , obwohl , wenn wir dieses Modul als Überbleibsel aus der ersten 80er Jahre denken Design auf die 90er Jahre Design übertragen (warum etwas ändern , das funktioniert, vielleicht vor allem , wenn Sie viele dieser Module auf Lager haben ...)

— PlasmaHH

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Zusätzlich zu den bereits gegebenen Antworten denke ich, dass die überlegenen thermischen und mechanischen Eigenschaften von Keramik im Vergleich zu den anderen typischen Materialien die Gründe dafür waren, sie für diese Anwendung zu verwenden.

— Guill
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Die Module sind für die Signalverarbeitung und nicht für Stromzwecke bestimmt, daher bezweifle ich, dass sie viel Energie verbrauchen mussten. Zusätzlich enthielt die Platine eine Reihe weiterer vertikal montierter Platinen in nicht-keramischen Versionen. Ich denke, die Laser-Cut-Widerstände sind ein gutes Zeichen dafür, dass die Schaltung getrimmt werden muss.

— PlasmaHH