Perché stampare un modulo PCB su ceramica?

Ecco di cosa sto parlando (clicca per ingrandire):

Viene da un vecchio sistema telefonico (anni '90). C'erano più linee, alcune digitali, altre analogiche e nella fase di uscita questi moduli (a doppia faccia) erano in piedi (in una fessura) sul PCB principale e saldati ad esso (con i pin che puoi vedere).

C'erano un paio di altri PCB secondari su questa cosa, ma solo quelli erano di questo tipo ceramico. Quindi la domanda è: perché quelli stampati su ceramica?

Sembra che le tracce presentino una maggiore resistenza e che il costo complessivo di costruzione per PCB insoliti sia spesso superiore a quello dei processi stabiliti. D'altra parte, questo sembra un multistrato, e anche l'altro lato è un multistrato, il che mi ha fatto pensare se questo è più economico di un "vero" PCB a quattro strati (poiché non ha via). Ma poi alcuni dei moduli (purtroppo non ricordo più quale di quelli erano per il digitale e quali per le linee analogiche) avevano solo un lato popolato.

Questo è un metodo di costruzione relativamente economico se stai facendo decine di migliaia di unità. Questo è / era noto come "modulo ibrido" o "modulo ibrido ceramico".

Si noti che tutte le resistenze sono serigrafate sul supporto (rettangoli scuri). Si noti inoltre che possono fare più strati di conduttori perché stampano strati isolanti tra ciascuno di essi.

Infine, poiché i resistori sono esposti, possono tagliare ogni resistore prima di applicare il rivestimento protettivo finale. Ciò rende questo tipo di costruzione estremamente attraente se i circuiti richiedono un taglio di precisione. Vedrai il rivestimento come un taglio laser nel corpo del resistore - il taglio ha solitamente la forma di una "L". La gamba corta della "L" è il rivestimento grezzo iniziale, la parte verticale del taglio è il rivestimento fine.

Ho visto molto questo tipo di costruzione per filtri analogici di precisione e reti ibride telefoniche (conversione da 2 a 4 fili).

Questa è un'istantanea dell'evoluzione della tecnologia a montaggio superficiale. A metà degli anni '80, le persone cercavano disperatamente di aumentare la densità dei circuiti. La tecnologia esistente era un ibrido a chip e filo, in cui venivano montati stampi IC e filo legato a substrati ibridi a film spesso. I substrati ibridi erano generalmente Alumia. Le uniche parti a montaggio superficiale erano il cappuccio in chip di ceramica, e successivamente i resistori a film ceramico (spesso) e anche quei diodi cilindrici dall'aspetto divertente.

In modo che i circuiti integrati non dovessero essere collegati a filo, inizialmente sono stati prelevati stampi e montati su supporti in chip senza piombo in ceramica (LCC). C'erano molte preoccupazioni riguardo all'espansione termica e al montaggio senza piombo, quindi l'approccio più sicuro sembrava usare tutto in ceramica. Quindi i primi pacchetti SOIC hanno iniziato ad apparire per parti attive con un numero di pin basso.

Alcuni di questi tipi di schede in ceramica SIP sono stati utilizzati anche nei circuiti di potenza. In tal caso, anche la conduttività termica era un problema, quindi a volte venivano utilizzati substrati BeO. BeO va bene finché rimane una ceramica, ma data l'elevata potenza e le tensioni che alcuni di questi potrebbero vedere in uso, a volte verrebbero danneggiati. Il BeO potrebbe essere rilasciato al potere, il che è tossico.

Oltre alle risposte già fornite, penso che le caratteristiche termiche e meccaniche superiori della ceramica rispetto agli altri materiali tipici siano state le ragioni per usarlo per questa applicazione.