La diferència entre els PCB de ceràmica i els PCB tradicionals FR4
Abans de parlar d'aquest problema, primer entenem què són els PCB ceràmics i què són els PCB FR4.
La placa de circuit de ceràmica fa referència a un tipus de placa de circuit fabricada a partir de materials ceràmics, també coneguda com a PCB de ceràmica (placa de circuit imprès). A diferència dels substrats comuns de plàstic reforçat amb fibra de vidre (FR-4), les plaques de circuits ceràmics utilitzen substrats ceràmics, que poden proporcionar una major estabilitat a la temperatura, una millor resistència mecànica, millors propietats dielèctriques i una vida útil més llarga. Els PCB de ceràmica s'utilitzen principalment en circuits d'alta temperatura, alta freqüència i alta potència, com ara llums LED, amplificadors de potència, làsers semiconductors, transceptors de RF, sensors i dispositius de microones.
La placa de circuits fa referència a un material bàsic per a components electrònics, també conegut com a PCB o placa de circuit imprès. És un suport per muntar components electrònics mitjançant la impressió de patrons de circuits metàl·lics en substrats no conductors i després creant vies conductores mitjançant processos com la corrosió química, el coure electrolític i la perforació.
A continuació es fa una comparació entre CCL ceràmic i FR4 CCL, incloses les seves diferències, avantatges i desavantatges.
| Característiques | CCL de ceràmica | FR4 CCL |
| Components materials | Ceràmica | Resina epoxi reforçada amb fibra de vidre |
| Conductivitat | N | I |
| Conductivitat tèrmica (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Gamma de gruix | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificultat de processament | Alt | Baixa |
| Cost de fabricació | Alt | Baixa |
| Avantatges | Bona estabilitat a alta temperatura, bon rendiment dielèctric, alta resistència mecànica i llarga vida útil | Materials convencionals, baix cost de fabricació, fàcil processament, adequat per a aplicacions de baixa freqüència |
| Inconvenients | Alt cost de fabricació, processament difícil, només apte per a aplicacions d'alta freqüència o gran potència | Constant dielèctrica inestable, grans canvis de temperatura, baixa resistència mecànica i susceptibilitat a la humitat |
| Processos | Actualment, hi ha cinc tipus comuns de CCL tèrmics ceràmics, inclosos HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, etc. | Tauler portador IC, tauler rígid-flex, HDI enterrat / cec mitjançant tauler, tauler d'una sola cara, tauler de doble cara, tauler de múltiples capes |
PCB de ceràmica
Camps d'aplicació de diferents materials:
Ceràmica d'alúmina (Al2O3): té un excel·lent aïllament, estabilitat a alta temperatura, duresa i resistència mecànica per ser adequat per a dispositius electrònics d'alta potència.
Ceràmica de nitrur d'alumini (AlN): amb una alta conductivitat tèrmica i una bona estabilitat tèrmica, és adequada per a dispositius electrònics d'alta potència i camps d'il·luminació LED.
Ceràmica de zirconi (ZrO2): amb alta resistència, alta duresa i resistència al desgast, és adequada per a equips elèctrics d'alta tensió.
Camps d'aplicació de diferents processos:
HTCC (ceràmica de cocció d'alta temperatura): apta per a aplicacions d'alta temperatura i alta potència, com ara electrònica de potència, aeroespacial, comunicació per satèl·lit, comunicació òptica, equips mèdics, electrònica d'automoció, petroquímica i altres indústries. Els exemples de productes inclouen LED d'alta potència, amplificadors de potència, inductors, sensors, condensadors d'emmagatzematge d'energia, etc.
LTCC (Low Temperature Co Fired Ceramics): Apte per a la fabricació de dispositius de microones com ara RF, microones, antena, sensor, filtre, divisor de potència, etc. A més, també es pot utilitzar en medicina, automoció, aeroespacial, comunicació, etc. electrònica i altres camps. Els exemples de productes inclouen mòduls de microones, mòduls d'antena, sensors de pressió, sensors de gas, sensors d'acceleració, filtres de microones, divisors de potència, etc.
DBC (Core d'enllaç directe): apte per a la dissipació de calor de dispositius semiconductors d'alta potència (com ara IGBT, MOSFET, GaN, SiC, etc.) amb una conductivitat tèrmica i resistència mecànica excel·lents. Els exemples de productes inclouen mòduls de potència, electrònica de potència, controladors de vehicles elèctrics, etc.
DPC (placa de circuit imprès de coure multicapa de placa directa): s'utilitza principalment per a la dissipació de calor de llums LED d'alta potència amb les característiques d'alta intensitat, alta conductivitat tèrmica i alt rendiment elèctric. Els exemples de productes inclouen llums LED, LED UV, LED COB, etc.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): es pot utilitzar per a la dissipació de calor i l'optimització del rendiment elèctric en llums LED d'alta potència, mòduls de potència, vehicles elèctrics i altres camps. Els exemples de productes inclouen llums LED, mòduls de potència, conductors de motor de vehicles elèctrics, etc.
PCB FR4
Les plaques portadores IC, les plaques Rigid-Flex i les plaques HDI cegues/enterrades a través de plaques són tipus de PCB d'ús habitual, que s'apliquen en diferents indústries i productes de la següent manera:
Placa portadora IC: és una placa de circuit imprès d'ús habitual, que s'utilitza principalment per a proves i producció de xips en dispositius electrònics. Les aplicacions habituals inclouen la producció de semiconductors, fabricació electrònica, aeroespacial, militar i altres camps.
Placa Rigid-Flex: és una placa de material compost que combina FPC amb PCB rígid, amb els avantatges de les plaques de circuit flexibles i rígides. Les aplicacions habituals inclouen l'electrònica de consum, l'equip mèdic, l'electrònica d'automòbil, l'aeroespacial i altres camps.
HDI cec/enterrat mitjançant placa: és una placa de circuit imprès d'interconnexió d'alta densitat amb una densitat de línia més alta i una obertura més petita per aconseguir un embalatge més petit i un rendiment superior. Les aplicacions habituals inclouen comunicacions mòbils, ordinadors, electrònica de consum i altres camps.