Rozdíl mezi keramickými PCB a tradičními FR4 PCB
Než budeme diskutovat o tomto problému, nejprve si ujasněme, co jsou keramické PCB a co jsou PCB FR4.
Keramická deska s plošnými spoji se týká typu desky s plošnými spoji vyrobené na bázi keramických materiálů, známé také jako keramické PCB (deska s tištěnými spoji). Na rozdíl od běžných plastových substrátů vyztužených skleněnými vlákny (FR-4) používají keramické desky plošných spojů keramické substráty, které mohou poskytnout vyšší teplotní stabilitu, lepší mechanickou pevnost, lepší dielektrické vlastnosti a delší životnost. Keramické desky plošných spojů se používají hlavně ve vysokoteplotních, vysokofrekvenčních a vysoce výkonných obvodech, jako jsou LED světla, výkonové zesilovače, polovodičové lasery, RF transceivery, senzory a mikrovlnná zařízení.
Deska s plošnými spoji označuje základní materiál pro elektronické součástky, také známý jako PCB nebo deska s plošnými spoji. Je to nosič pro montáž elektronických součástek tiskem vzorů kovových obvodů na nevodivé substráty a následným vytvořením vodivých cest prostřednictvím procesů, jako je chemická koroze, elektrolytická měď a vrtání.
Následuje srovnání keramických CCL a FR4 CCL, včetně jejich rozdílů, výhod a nevýhod.
| Charakteristika | Keramické CCL | FR4 CCL |
| Materiálové komponenty | Keramický | Epoxidová pryskyřice vyztužená skelnými vlákny |
| Vodivost | N | A |
| Tepelná vodivost (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Rozsah tloušťky | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Obtížnost zpracování | Vysoký | Nízký |
| Výrobní náklady | Vysoký | Nízký |
| Výhody | Dobrá stabilita při vysokých teplotách, dobrý dielektrický výkon, vysoká mechanická pevnost a dlouhá životnost | Konvenční materiály, nízké výrobní náklady, snadné zpracování, vhodné pro nízkofrekvenční aplikace |
| Nevýhody | Vysoké výrobní náklady, obtížné zpracování, vhodné pouze pro vysokofrekvenční nebo vysoce výkonné aplikace | Nestabilní dielektrická konstanta, velké změny teploty, nízká mechanická pevnost a náchylnost k vlhkosti |
| Procesy | V současné době existuje pět běžných typů keramických termálních CCL, včetně HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM atd. | Nosná deska IC, deska Rigid-Flex, HDI zakopaná/slepá přes desku, jednostranná deska, oboustranná deska, vícevrstvá deska |
Keramické PCB
Oblasti použití různých materiálů:
Alumina Ceramic (Al2O3): Má vynikající izolaci, vysokoteplotní stabilitu, tvrdost a mechanickou pevnost, aby byla vhodná pro vysoce výkonná elektronická zařízení.
Keramika z nitridu hliníku (AlN): Díky vysoké tepelné vodivosti a dobré tepelné stabilitě je vhodná pro vysoce výkonná elektronická zařízení a LED osvětlovací pole.
Zirkoniová keramika (ZrO2): s vysokou pevností, vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení je vhodná pro vysokonapěťová elektrická zařízení.
Oblasti použití různých procesů:
HTCC (High Temperature Co fired Ceramics): Vhodné pro vysokoteplotní a vysoce výkonné aplikace, jako je výkonová elektronika, letecký průmysl, satelitní komunikace, optická komunikace, lékařská zařízení, automobilová elektronika, petrochemický a další průmysl. Příklady produktů zahrnují vysoce výkonné LED diody, výkonové zesilovače, induktory, senzory, kondenzátory pro ukládání energie atd.
LTCC (Low Temperature Co fired Ceramics): Vhodné pro výrobu mikrovlnných zařízení, jako jsou RF, mikrovlnné trouby, antény, senzory, filtry, děliče výkonu atd. Kromě toho lze použít také v lékařství, automobilovém průmyslu, letectví, komunikaci, elektroniky a dalších oborů. Příklady produktů zahrnují mikrovlnné moduly, anténní moduly, tlakové senzory, plynové senzory, senzory zrychlení, mikrovlnné filtry, děliče výkonu atd.
DBC (Direct Bond Copper): Vhodné pro odvod tepla vysoce výkonných polovodičových součástek (jako jsou IGBT, MOSFET, GaN, SiC atd.) s vynikající tepelnou vodivostí a mechanickou pevností. Příklady produktů zahrnují výkonové moduly, výkonovou elektroniku, ovladače elektrických vozidel atd.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): používá se hlavně pro odvod tepla vysoce výkonných LED světel s charakteristikami vysoké intenzity, vysoké tepelné vodivosti a vysokého elektrického výkonu. Příklady produktů zahrnují LED světla, UV LED, COB LED atd.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): lze použít pro odvod tepla a optimalizaci elektrického výkonu ve vysoce výkonných LED světlech, napájecích modulech, elektrických vozidlech a dalších oborech. Příklady produktů zahrnují LED světla, napájecí moduly, ovladače motorů elektrických vozidel atd.
PCB FR4
Nosné desky IC, desky Rigid-Flex a desky HDI slepé/zakopané přes desky jsou běžně používané typy desek plošných spojů, které se používají v různých průmyslových odvětvích a výrobcích takto:
Deska nosiče IC: Je to běžně používaná deska s plošnými spoji, která se používá hlavně pro testování čipů a výrobu v elektronických zařízeních. Mezi běžné aplikace patří výroba polovodičů, výroba elektroniky, letectví, vojenství a další oblasti.
Deska Rigid-Flex: Jedná se o desku z kompozitního materiálu, která kombinuje FPC s tuhou PCB s výhodami flexibilních i pevných obvodových desek. Mezi běžné aplikace patří spotřební elektronika, lékařská zařízení, automobilová elektronika, letecký průmysl a další obory.
HDI blind/buryed via board: Jedná se o propojovací desku plošných spojů s vysokou hustotou s vyšší hustotou čar a menší aperturou pro dosažení menšího balení a vyššího výkonu. Mezi běžné aplikace patří mobilní komunikace, počítače, spotřební elektronika a další obory.