Der Unterschied zwischen Keramik-PCBs und herkömmlichen FR4-PCBs
Bevor wir dieses Thema diskutieren, wollen wir zunächst verstehen, was Keramik-PCBs und FR4-PCBs sind.
Unter Keramik-Leiterplatte versteht man eine Art Leiterplatte, die auf Basis keramischer Materialien hergestellt wird und auch als Keramik-PCB (Printed Circuit Board) bezeichnet wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Substraten aus glasfaserverstärktem Kunststoff (FR-4) werden bei Keramikleiterplatten Keramiksubstrate verwendet, die eine höhere Temperaturstabilität, bessere mechanische Festigkeit, bessere dielektrische Eigenschaften und eine längere Lebensdauer bieten können. Keramische Leiterplatten werden hauptsächlich in Hochtemperatur-, Hochfrequenz- und Hochleistungsschaltkreisen wie LED-Leuchten, Leistungsverstärkern, Halbleiterlasern, HF-Transceivern, Sensoren und Mikrowellengeräten verwendet.
Unter Leiterplatte versteht man ein Grundmaterial für elektronische Bauteile, auch PCB oder Leiterplatte genannt. Es ist ein Träger für den Zusammenbau elektronischer Komponenten, indem metallische Schaltkreismuster auf nicht leitende Substrate gedruckt werden und anschließend durch Prozesse wie chemische Korrosion, elektrolytisches Kupfer und Bohren leitende Pfade geschaffen werden.
Im Folgenden finden Sie einen Vergleich zwischen Keramik-CCL und FR4-CCL, einschließlich ihrer Unterschiede, Vor- und Nachteile.
| Eigenschaften | Keramik-CCL | FR4 CCL |
| Materialkomponenten | Keramik | Glasfaserverstärktes Epoxidharz |
| Leitfähigkeit | N | UND |
| Wärmeleitfähigkeit (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Dickenbereich | 0,1–3 mm | 0,1–5 mm |
| Verarbeitungsschwierigkeiten | Hoch | Niedrig |
| Herstellungskosten | Hoch | Niedrig |
| Vorteile | Gute Hochtemperaturstabilität, gute dielektrische Leistung, hohe mechanische Festigkeit und lange Lebensdauer | Konventionelle Materialien, geringe Herstellungskosten, einfache Verarbeitung, geeignet für niederfrequente Anwendungen |
| Nachteile | Hohe Herstellungskosten, schwierige Verarbeitung, nur für Hochfrequenz- oder Hochleistungsanwendungen geeignet | Instabile Dielektrizitätskonstante, große Temperaturschwankungen, geringe mechanische Festigkeit und Anfälligkeit gegenüber Feuchtigkeit |
| Prozesse | Derzeit gibt es fünf gängige Arten von keramischen thermischen CCLs, darunter HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM usw | IC-Trägerplatine, Rigid-Flex-Platine, vergrabene/blinde HDI-Platine, einseitige Platine, doppelseitige Platine, mehrschichtige Platine |
Keramikplatine
Anwendungsgebiete verschiedener Materialien:
Aluminiumoxidkeramik (Al2O3): Es verfügt über eine hervorragende Isolierung, Hochtemperaturstabilität, Härte und mechanische Festigkeit und eignet sich daher für elektronische Hochleistungsgeräte.
Aluminiumnitridkeramik (AlN): Mit hoher Wärmeleitfähigkeit und guter thermischer Stabilität eignet es sich für elektronische Hochleistungsgeräte und LED-Beleuchtungsfelder.
Zirkonoxidkeramik (ZrO2): Aufgrund ihrer hohen Festigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit eignet sie sich für elektrische Hochspannungsgeräte.
Anwendungsgebiete verschiedener Verfahren:
HTCC (Hochtemperatur-Co-Fired-Keramik): Geeignet für Hochtemperatur- und Hochleistungsanwendungen wie Leistungselektronik, Luft- und Raumfahrt, Satellitenkommunikation, optische Kommunikation, medizinische Geräte, Automobilelektronik, Petrochemie und andere Branchen. Zu den Produktbeispielen gehören Hochleistungs-LEDs, Leistungsverstärker, Induktivitäten, Sensoren, Energiespeicherkondensatoren usw.
LTCC (Low Temperature Co fired Ceramics): Geeignet für die Herstellung von Mikrowellengeräten wie HF, Mikrowelle, Antenne, Sensor, Filter, Leistungsteiler usw. Darüber hinaus kann es auch in den Bereichen Medizin, Automobil, Luft- und Raumfahrt, Kommunikation usw. verwendet werden. elektronik und anderen bereichen. Produktbeispiele sind Mikrowellenmodule, Antennenmodule, Drucksensoren, Gassensoren, Beschleunigungssensoren, Mikrowellenfilter, Leistungsteiler usw.
DBC (Direct Bond Copper): Geeignet für die Wärmeableitung von Hochleistungshalbleiterbauelementen (wie IGBT, MOSFET, GaN, SiC usw.) mit ausgezeichneter Wärmeleitfähigkeit und mechanischer Festigkeit. Zu den Produktbeispielen gehören Leistungsmodule, Leistungselektronik, Steuerungen für Elektrofahrzeuge usw.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): Wird hauptsächlich zur Wärmeableitung von Hochleistungs-LED-Leuchten mit den Eigenschaften hoher Intensität, hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher elektrischer Leistung verwendet. Produktbeispiele sind LED-Leuchten, UV-LEDs, COB-LEDs usw.
LAM (Laseraktivierungsmetallisierung für Hybridkeramik-Metalllaminat): kann zur Wärmeableitung und Optimierung der elektrischen Leistung in Hochleistungs-LED-Leuchten, Leistungsmodulen, Elektrofahrzeugen und anderen Bereichen verwendet werden. Zu den Produktbeispielen gehören LED-Leuchten, Leistungsmodule, Motortreiber für Elektrofahrzeuge usw.
FR4-Platine
IC-Trägerplatinen, Rigid-Flex-Platinen und HDI-Blind-/Buried-Via-Platinen sind häufig verwendete PCB-Typen, die in verschiedenen Branchen und Produkten wie folgt eingesetzt werden:
IC-Trägerplatine: Es handelt sich um eine häufig verwendete Leiterplatte, die hauptsächlich für Chiptests und die Produktion in elektronischen Geräten verwendet wird. Zu den gängigen Anwendungen gehören die Halbleiterproduktion, die Elektronikfertigung, die Luft- und Raumfahrt, das Militär und andere Bereiche.
Rigid-Flex-Platine: Es handelt sich um eine Verbundmaterialplatine, die FPC mit starrer Leiterplatte kombiniert und die Vorteile sowohl flexibler als auch starrer Leiterplatten bietet. Zu den gängigen Anwendungen gehören Unterhaltungselektronik, medizinische Geräte, Automobilelektronik, Luft- und Raumfahrt und andere Bereiche.
HDI Blind/Buried Via Board: Es handelt sich um eine Leiterplatte mit hoher Verbindungsdichte, höherer Leitungsdichte und kleinerer Apertur, um eine kleinere Packungsgröße und eine höhere Leistung zu erreichen. Zu den gängigen Anwendungen gehören mobile Kommunikation, Computer, Unterhaltungselektronik und andere Bereiche.