Razlika između keramičkih PCB-a i tradicionalnih FR4 PCB-a
Prije nego što raspravljamo o ovom pitanju, hajde da prvo shvatimo šta su keramički PCB-i, a šta su FR4 PCB-i.
Keramička ploča se odnosi na tip ploče proizvedene na bazi keramičkih materijala, također poznat kao keramička PCB (štampana ploča). Za razliku od uobičajenih podloga od plastike ojačane staklenim vlaknima (FR-4), keramičke ploče koriste keramičke podloge, koje mogu pružiti veću temperaturnu stabilnost, bolju mehaničku čvrstoću, bolja dielektrična svojstva i duži vijek trajanja. Keramičke štampane ploče se uglavnom koriste u visokotemperaturnim, visokofrekventnim i jakim krugovima, kao što su LED svjetla, pojačala snage, poluvodički laseri, RF primopredajnici, senzori i mikrovalni uređaji.
Ploča se odnosi na osnovni materijal za elektronske komponente, također poznat kao PCB ili štampana ploča. To je nosač za sklapanje elektronskih komponenti štampanjem uzoraka metalnih kola na neprovodnim podlogama, a zatim stvaranjem provodnih puteva kroz procese kao što su hemijska korozija, elektrolitički bakar i bušenje.
Slijedi poređenje između keramičkih CCL i FR4 CCL, uključujući njihove razlike, prednosti i nedostatke.
| Karakteristike | Ceramic CCL | FR4 CCL |
| Materijalne komponente | Keramika | Epoksidna smola ojačana staklenim vlaknima |
| Provodljivost | N | I |
| Toplotna provodljivost (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Raspon debljine | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Poteškoće obrade | Visoko | Nisko |
| Troškovi proizvodnje | Visoko | Nisko |
| Prednosti | Dobra stabilnost pri visokim temperaturama, dobre dielektrične performanse, visoka mehanička čvrstoća i dug vijek trajanja | Konvencionalni materijali, niski troškovi proizvodnje, laka obrada, pogodni za niskofrekventne aplikacije |
| Nedostaci | Visoki troškovi proizvodnje, teška obrada, pogodno samo za aplikacije visoke frekvencije ili velike snage | Nestabilna dielektrična konstanta, velike promjene temperature, niska mehanička čvrstoća i osjetljivost na vlagu |
| Procesi | Trenutno postoji pet uobičajenih tipova keramičkih termičkih CCL, uključujući HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, itd. | IC noseća ploča, Rigid-Flex ploča, HDI ukopana/slijepa preko ploče, jednostrana ploča, dvostrana ploča, višeslojna ploča |
Keramički PCB
Područja primjene različitih materijala:
Alumina keramika (Al2O3): Ima odličnu izolaciju, stabilnost na visokim temperaturama, tvrdoću i mehaničku čvrstoću da bi bila pogodna za elektronske uređaje velike snage.
Aluminijum nitridna keramika (AlN): Sa visokom toplotnom provodljivošću i dobrom termičkom stabilnošću, pogodna je za elektronske uređaje velike snage i LED rasvjetna polja.
Cirkonijum keramika (ZrO2): visoke čvrstoće, visoke tvrdoće i otpornosti na habanje, pogodna je za visokonaponsku električnu opremu.
Područja primjene različitih procesa:
HTCC (High Temperature Co-fired Keramika): Pogodno za aplikacije visoke temperature i velike snage, kao što su energetska elektronika, vazduhoplovstvo, satelitska komunikacija, optička komunikacija, medicinska oprema, automobilska elektronika, petrohemijska i druge industrije. Primjeri proizvoda uključuju LED diode velike snage, pojačala snage, induktore, senzore, kondenzatore za pohranu energije itd.
LTCC (Low Temperature Co-fired Keramika): Pogodno za proizvodnju mikrovalnih uređaja kao što su RF, mikrovalna pećnica, antena, senzor, filter, razdjelnik snage, itd. Osim toga, može se koristiti i u medicini, automobilskoj industriji, svemiru, komunikaciji, elektronike i drugih oblasti. Primjeri proizvoda uključuju mikrovalne module, antenske module, senzore tlaka, plinske senzore, senzore ubrzanja, mikrovalne filtere, razdjelnike snage, itd.
DBC (Direct Bond Copper): Pogodan za odvođenje toplote u poluprovodničkim uređajima velike snage (kao što su IGBT, MOSFET, GaN, SiC, itd.) sa odličnom toplotnom provodljivošću i mehaničkom čvrstoćom. Primjeri proizvoda uključuju energetske module, energetsku elektroniku, kontrolere električnih vozila itd.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): uglavnom se koristi za disipaciju toplote LED svjetala velike snage sa karakteristikama visokog intenziteta, visoke toplinske provodljivosti i visokih električnih performansi. Primjeri proizvoda uključuju LED svjetla, UV LED, COB LED, itd.
LAM (laserska aktivacija metalizacije za hibridni keramički metalni laminat): može se koristiti za odvođenje topline i optimizaciju električnih performansi u LED svjetlima velike snage, energetskim modulima, električnim vozilima i drugim poljima. Primjeri proizvoda uključuju LED svjetla, module za napajanje, vozače motora električnih vozila itd.
FR4 PCB
IC noseće ploče, Rigid-Flex ploče i HDI slijepe/ukopane preko ploča su najčešće korišteni tipovi PCB-a, koji se primjenjuju u različitim industrijama i proizvodima kako slijedi:
IC noseća ploča: To je uobičajena štampana ploča, koja se uglavnom koristi za testiranje čipova i proizvodnju u elektronskim uređajima. Uobičajene primjene uključuju proizvodnju poluvodiča, proizvodnju elektroničkih uređaja, zrakoplovstvo, vojsku i druga polja.
Rigid-Flex ploča: To je ploča od kompozitnog materijala koja kombinuje FPC sa krutim PCB-om, sa prednostima i fleksibilnih i krutih ploča. Uobičajene primjene uključuju potrošačku elektroniku, medicinsku opremu, automobilsku elektroniku, zrakoplovstvo i druga polja.
HDI slijepa/ukopana preko ploče: To je tiskana ploča visoke gustine međusobnog povezivanja sa većom gustinom linija i manjim otvorom za postizanje manjeg pakovanja i većih performansi. Uobičajene aplikacije uključuju mobilne komunikacije, računare, potrošačku elektroniku i druga polja.