Η διαφορά μεταξύ κεραμικών PCB και παραδοσιακών PCB FR4
Πριν συζητήσουμε αυτό το θέμα, ας καταλάβουμε πρώτα τι είναι τα κεραμικά PCB και τι τα FR4 PCB.
Η κεραμική πλακέτα κυκλώματος αναφέρεται σε έναν τύπο πλακέτας κυκλώματος που κατασκευάζεται με βάση κεραμικά υλικά, επίσης γνωστό ως κεραμικό PCB (πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος). Σε αντίθεση με τα κοινά υποστρώματα από πλαστικό ενισχυμένο με ίνες γυαλιού (FR-4), οι κεραμικές πλακέτες κυκλωμάτων χρησιμοποιούν κεραμικά υποστρώματα, τα οποία μπορούν να παρέχουν υψηλότερη σταθερότητα θερμοκρασίας, καλύτερη μηχανική αντοχή, καλύτερες διηλεκτρικές ιδιότητες και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Τα κεραμικά PCB χρησιμοποιούνται κυρίως σε κυκλώματα υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος, όπως φώτα LED, ενισχυτές ισχύος, λέιζερ ημιαγωγών, πομποδέκτες ραδιοσυχνοτήτων, αισθητήρες και συσκευές μικροκυμάτων.
Η πλακέτα κυκλώματος αναφέρεται σε ένα βασικό υλικό για ηλεκτρονικά εξαρτήματα, επίσης γνωστό ως πλακέτα PCB ή τυπωμένο κύκλωμα. Είναι ένας φορέας για τη συναρμολόγηση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων εκτυπώνοντας μοτίβα μεταλλικών κυκλωμάτων σε μη αγώγιμα υποστρώματα και στη συνέχεια δημιουργώντας αγώγιμα μονοπάτια μέσω διεργασιών όπως η χημική διάβρωση, ο ηλεκτρολυτικός χαλκός και η διάτρηση.
Ακολουθεί μια σύγκριση μεταξύ κεραμικού CCL και FR4 CCL, συμπεριλαμβανομένων των διαφορών, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων τους.
| Χαρακτηριστικά | Κεραμικό CCL | FR4 CCL |
| Υλικά Εξαρτήματα | Κεραμικός | Εποξειδική ρητίνη ενισχυμένη με ίνες γυαλιού |
| Αγώγιμο | Ν | ΚΑΙ |
| Θερμική αγωγιμότητα (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Εύρος πάχους | 0,1-3mm | 0,1-5mm |
| Δυσκολία επεξεργασίας | Ψηλά | Χαμηλός |
| Κόστος Παραγωγής | Ψηλά | Χαμηλός |
| Φόντα | Καλή σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία, καλή διηλεκτρική απόδοση, υψηλή μηχανική αντοχή και μεγάλη διάρκεια ζωής | Συμβατικά υλικά, χαμηλό κόστος κατασκευής, εύκολη επεξεργασία, κατάλληλα για εφαρμογές χαμηλής συχνότητας |
| Μειονεκτήματα | Υψηλό κόστος κατασκευής, δύσκολη επεξεργασία, κατάλληλο μόνο για εφαρμογές υψηλής συχνότητας ή υψηλής ισχύος | Ασταθής διηλεκτρική σταθερά, μεγάλες αλλαγές θερμοκρασίας, χαμηλή μηχανική αντοχή και ευαισθησία στην υγρασία |
| Διαδικασίες | Επί του παρόντος, υπάρχουν πέντε κοινοί τύποι κεραμικών θερμικών CCL, συμπεριλαμβανομένων των HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM κ.λπ. | IC carrier board, Rigid-Flex board, HDI buried/blind via board, πλακέτα μονής όψης, πλακέτα διπλής όψης, πλακέτα πολλαπλών στρώσεων |
Κεραμικό PCB
Πεδία εφαρμογής διαφορετικών υλικών:
Κεραμική αλουμίνα (Al2O3): Έχει εξαιρετική μόνωση, σταθερότητα σε υψηλή θερμοκρασία, σκληρότητα και μηχανική αντοχή για να είναι κατάλληλο για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος.
Κεραμικά νιτριδίου αλουμινίου (AlN): Με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και καλή θερμική σταθερότητα, είναι κατάλληλο για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος και πεδία φωτισμού LED.
Κεραμικά ζιρκονίας (ZrO2): με υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, είναι κατάλληλο για ηλεκτρικό εξοπλισμό υψηλής τάσης.
Πεδία εφαρμογής διαφορετικών διεργασιών:
HTCC (High Temperature Co καύση Κεραμικά): Κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής ισχύος, όπως ηλεκτρονικά ισχύος, αεροδιαστημική, δορυφορική επικοινωνία, οπτική επικοινωνία, ιατρικός εξοπλισμός, ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, πετροχημικές και άλλες βιομηχανίες. Τα παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν LED υψηλής ισχύος, ενισχυτές ισχύος, επαγωγείς, αισθητήρες, πυκνωτές αποθήκευσης ενέργειας κ.λπ.
LTCC (Low Temperature Co burned Ceramics): Κατάλληλο για την κατασκευή συσκευών μικροκυμάτων όπως RF, φούρνος μικροκυμάτων, κεραία, αισθητήρας, φίλτρο, διαιρέτης ισχύος κ.λπ. Επιπλέον, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική, την αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροδιαστημική, την επικοινωνία, ηλεκτρονικών και άλλων τομέων. Τα παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν μονάδες μικροκυμάτων, μονάδες κεραίας, αισθητήρες πίεσης, αισθητήρες αερίου, αισθητήρες επιτάχυνσης, φίλτρα μικροκυμάτων, διαιρέτες ισχύος κ.λπ.
DBC (Direct Bond Copper): Κατάλληλο για απαγωγή θερμότητας συσκευών ημιαγωγών υψηλής ισχύος (όπως IGBT, MOSFET, GaN, SiC κ.λπ.) με εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και μηχανική αντοχή. Παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν μονάδες ισχύος, ηλεκτρονικά ισχύος, ελεγκτές ηλεκτρικών οχημάτων κ.λπ.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): χρησιμοποιείται κυρίως για την απαγωγή θερμότητας φώτων LED υψηλής ισχύος με τα χαρακτηριστικά της υψηλής έντασης, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και της υψηλής ηλεκτρικής απόδοσης. Τα παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν φώτα LED, UV LED, COB LED κ.λπ.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): μπορεί να χρησιμοποιηθεί για απαγωγή θερμότητας και βελτιστοποίηση ηλεκτρικής απόδοσης σε φώτα LED υψηλής ισχύος, μονάδες ισχύος, ηλεκτρικά οχήματα και άλλα πεδία. Τα παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν φώτα LED, μονάδες ισχύος, οδηγούς ηλεκτρικών οχημάτων κ.λπ.
FR4 PCB
Οι πλακέτες μεταφοράς IC, οι πλακέτες Rigid-Flex και οι τυφλοί/θαμμένοι μέσω πλακών HDI είναι συνήθως χρησιμοποιούμενοι τύποι PCB, οι οποίοι εφαρμόζονται σε διαφορετικές βιομηχανίες και προϊόντα ως εξής:
Πλακέτα μεταφοράς IC: Είναι μια συνήθως χρησιμοποιούμενη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, που χρησιμοποιείται κυρίως για τη δοκιμή και την παραγωγή τσιπ σε ηλεκτρονικές συσκευές. Οι κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν την παραγωγή ημιαγωγών, την ηλεκτρονική κατασκευή, την αεροδιαστημική, τον στρατιωτικό και άλλους τομείς.
Πλακέτα Rigid-Flex: Είναι μια πλακέτα από σύνθετο υλικό που συνδυάζει FPC με άκαμπτο PCB, με τα πλεονεκτήματα τόσο των εύκαμπτων όσο και των άκαμπτων πλακών κυκλωμάτων. Οι κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, ιατρικό εξοπλισμό, ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, αεροδιαστημική και άλλους τομείς.
HDI blind/buried via board: Είναι μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας με υψηλότερη πυκνότητα γραμμής και μικρότερο άνοιγμα για την επίτευξη μικρότερης συσκευασίας και υψηλότερης απόδοσης. Οι κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν κινητές επικοινωνίες, υπολογιστές, ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και άλλα πεδία.