Pourquoi imprimer un module PCB sur céramique?

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Voici de quoi je parle (cliquez pour agrandir):

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Il s'agit d'un ancien système téléphonique (des années 1990). Il y avait plusieurs lignes, certaines numériques, certaines analogiques, et dans l'étage de sortie, ces modules (double face) se tenaient (dans une fente) sur le PCB principal et soudés à celle-ci (avec les broches que vous pouvez voir).

Il y avait quelques autres sous-PCB sur cette chose, mais seuls ceux-ci étaient de ce type en céramique. La question est donc: pourquoi ceux-ci sont-ils imprimés sur de la céramique?

Il semble que les traces auront une résistance plus élevée et le coût global de construction pour les PCB inhabituels est souvent plus élevé que pour les processus établis. D'un autre côté, cela ressemble à un multicouche, et l'autre côté est également multicouche, ce qui m'a fait penser que c'était moins cher qu'un "vrai" PCB à quatre couches (car il n'a pas de vias). Mais alors, certains modules (malheureusement je ne me souviens plus lequel était pour le numérique et lequel pour les lignes analogiques) n'avaient qu'un côté rempli.

PlasmaHH
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Il semble plus probable que cela ait été fait pour les propriétés diélectriques, mais la disposition ne ressemble pas à des éléments RF.
Samuel
@Samuel: son pas de RF, ses trucs de téléphone analogique ou RNIS ou RNIS propriétaire comme.
PlasmaHH
Y a-t-il des composants de l'autre côté? Peut-être un moyen moins cher à l'époque pour réduire la densité?
Some Hardware Guy
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Ooh, broches de bord F-clip et céramique à film épais. J'ai des flashbacks.
gsills
@SomeHardwareGuy: "et l'autre côté est également multicouche" oui, c'est essentiellement une carte à 4 couches, mais ils avaient d'autres modules de 4 couches sur la carte principale, si c'était moins cher, ceux-ci auraient probablement été également en céramique.
PlasmaHH

Réponses:

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Il s'agit d'une méthode de construction relativement peu coûteuse si vous fabriquez des dizaines de milliers d'unités. Il s'agit / était connu sous le nom de "module hybride" ou "module hybride céramique".

Notez que toutes les résistances sont sérigraphiées sur le substrat (rectangles sombres). Notez également qu'ils peuvent faire plusieurs couches de conducteurs car ils impriment des couches isolantes entre chacune des couches.

Enfin, étant donné que les résistances sont exposées, elles peuvent ajuster chaque résistance avant d'appliquer la dernière couche de protection finale. Cela rend ce type de construction extrêmement attractif si les circuits nécessitent un découpage de précision. Vous verrez la garniture comme une découpe laser dans le corps de la résistance - la découpe est généralement en forme de "L". La jambe courte du "L" est la garniture brute initiale, la partie verticale de la coupe est la garniture fine.

J'avais l'habitude de voir ce type de construction beaucoup pour les filtres analogiques de précision et les réseaux téléphoniques hybrides (conversion 2 fils à 4 fils).

Dwayne Reid
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AKA "hybride à couche épaisse".
Dave Tweed
Également couramment utilisé comme étage de sortie dans les anciens systèmes vidéo des ordinateurs personnels (tels que l'Amiga A500).
Majenko
La plupart des résistances sont sérigraphiées mais j'y vois un "105" ... la sérigraphie d'un mégohm a dû prendre trop de terrain! Il est intéressant de noter que ces derniers étaient parfois appelés «CI hybrides» contrairement aux «CI monolithiques» ou de nos jours, les CI.
Brian Drummond
Ah, maintenant que vous le dites, je n'ai jamais remarqué les marques sur les résistances, mais elles sont clairement là.
PlasmaHH
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Il s'agit d'un instantané de l'évolution de la technologie de montage en surface. Au milieu des années 80, les gens voulaient désespérément augmenter la densité des circuits. La technologie existante était hybride à puce et à fil, où les puces à CI étaient montées et liées par fil à des substrats hybrides à couche épaisse. Les substrats hybrides étaient généralement de l'alumia. Les seules pièces de montage en surface étaient un capuchon de puce en céramique, puis des résistances à film en céramique (épaisses), et également ces diodes cylindriques d'aspect drôle.

Pour que les circuits intégrés n'aient pas à être liés par fil, les premières matrices ont été prises et montées dans des supports de puces en céramique sans plomb (LCC). Il y avait beaucoup de soucis concernant l'expansion thermique et le montage sans plomb, donc l'approche la plus sûre semblait utiliser tout en céramique. Ensuite, les premiers packages SOIC ont commencé à apparaître pour les pièces actives avec un faible nombre de broches.

Certaines de ces sortes de cartes céramiques SIP ont également été utilisées dans les circuits de puissance. Dans ce cas, la conductivité thermique était également un problème, de sorte que des substrats BeO étaient parfois utilisés. BeO est très bien tant qu'il reste une céramique, mais étant donné la puissance et les tensions élevées que certains d'entre eux pourraient voir en cours d'utilisation, ils seraient parfois endommagés. Le BeO pourrait être libéré en puissance, ce qui est toxique.

gsills
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Hm, cela semble raisonnable mais ne rentre pas si bien dans mon cas. Le circuit imprimé principal et les autres modules montés de la même manière contenaient toutes sortes d'autres composants smt. Un autre module en céramique contient également une puce SO14 (ou similaire, sa mémoire). Il conviendrait mieux si nous considérons ce module comme un reste du premier design des années 80 reporté sur le design des années 90 (pourquoi changer quelque chose qui fonctionne, peut-être surtout lorsque vous avez beaucoup de ces modules en stock ...)
PlasmaHH
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En plus des réponses déjà fournies, je pense que les caractéristiques thermiques et mécaniques supérieures de la céramique par rapport aux autres matériaux typiques étaient les raisons de son utilisation pour cette application.

Guill
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Les modules sont destinés au traitement du signal, pas à des fins de puissance, donc je doute qu'ils aient dû dissiper beaucoup d'énergie. De plus, le circuit imprimé contenait un tas de circuits imprimés montés plus verticalement dans des versions non céramiques; Je pense que les résistances découpées au laser sont un bon signe que le circuit avait besoin d'un ajustement.
PlasmaHH