Erinevus keraamiliste PCBde ja traditsiooniliste FR4 PCBde vahel
Enne selle probleemi arutamist mõistame kõigepealt, mis on keraamilised PCB-d ja mis on FR4 PCB-d.
Keraamiline trükkplaat viitab keraamilistel materjalidel valmistatud trükkplaadi tüübile, mida tuntakse ka keraamilise PCB (trükkplaadi) nime all. Erinevalt tavalistest klaaskiuga tugevdatud plastist (FR-4) aluspindadest kasutavad keraamilised trükkplaadid keraamilisi substraate, mis tagavad kõrgema temperatuuristabiilsuse, parema mehaanilise tugevuse, paremad dielektrilised omadused ja pikema eluea. Keraamilisi PCB-sid kasutatakse peamiselt kõrgtemperatuurilistes, kõrgsageduslikes ja suure võimsusega ahelates, nagu LED-tuled, võimsusvõimendid, pooljuhtlaserid, RF-transiiverid, andurid ja mikrolaineseadmed.
Trükkplaat viitab elektrooniliste komponentide põhimaterjalile, mida tuntakse ka PCB või trükkplaadina. See on kandja elektrooniliste komponentide kokkupanemiseks, trükkides metallahela mustrid mittejuhtivatele aluspindadele ja luues seejärel juhtivaid radu selliste protsesside kaudu nagu keemiline korrosioon, elektrolüütiline vask ja puurimine.
Järgnevalt on toodud keraamilise CCL ja FR4 CCL võrdlus, sealhulgas nende erinevused, eelised ja puudused.
| Omadused | Keraamiline CCL | FR4 CCL |
| Materjali komponendid | Keraamilised | Klaaskiuga tugevdatud epoksüvaik |
| Juhtivus | N | JA |
| Soojusjuhtivus (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Paksuse vahemik | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Töötlemise raskused | Kõrge | Madal |
| Tootmiskulud | Kõrge | Madal |
| Eelised | Hea stabiilsus kõrgel temperatuuril, hea dielektriline jõudlus, kõrge mehaaniline tugevus ja pikk kasutusiga | Tavalised materjalid, madalad tootmiskulud, lihtne töötlemine, sobivad madala sagedusega rakendusteks |
| Puudused | Kõrge tootmiskulu, keeruline töötlemine, sobib ainult kõrgsageduslike või suure võimsusega rakenduste jaoks | Ebastabiilne dielektriline konstant, suured temperatuurimuutused, madal mehaaniline tugevus ja vastuvõtlikkus niiskusele |
| Protsessid | Praegu on viis levinud keraamiliste termiliste CCL-ide tüüpi, sealhulgas HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM jne. | IC-kandjaplaat, jäik-Flex-plaat, HDI-plaadi kaudu maetud/pime, ühepoolne plaat, kahepoolne plaat, mitmekihiline plaat |
Keraamiline PCB
Erinevate materjalide kasutusvaldkonnad:
Alumiiniumoksiidi keraamika (Al2O3): sellel on suurepärane isolatsioon, stabiilsus kõrgel temperatuuril, kõvadus ja mehaaniline tugevus, mis sobib suure võimsusega elektroonikaseadmetele.
Alumiiniumnitriidkeraamika (AlN): kõrge soojusjuhtivusega ja hea termilise stabiilsusega sobib suure võimsusega elektroonikaseadmetele ja LED-valgustusväljadele.
Tsirkooniumoksiidi keraamika (ZrO2): suure tugevusega, suure kõvaduse ja kulumiskindlusega sobib kõrgepinge elektriseadmetele.
Erinevate protsesside rakendusvaldkonnad:
HTCC (kõrge temperatuuriga koospõletatud keraamika): sobib kõrge temperatuuriga ja suure võimsusega rakendustele, nagu jõuelektroonika, kosmosetööstus, satelliitside, optiline side, meditsiiniseadmed, autoelektroonika, naftakeemia ja muud tööstused. Tootenäideteks on suure võimsusega LED-id, võimsusvõimendid, induktiivpoolid, andurid, energiasalvestuskondensaatorid jne.
LTCC (Low Temperature Co põletatud keraamika): sobib mikrolaineseadmete, nagu RF, mikrolaineahi, antenn, andur, filter, võimsusjaotur jne tootmiseks. Lisaks saab seda kasutada ka meditsiinis, autotööstuses, kosmosetööstuses, side, elektroonika ja muud valdkonnad. Tootenäideteks on mikrolainemoodulid, antennimoodulid, rõhuandurid, gaasiandurid, kiirendusandurid, mikrolainefiltrid, võimsusjaoturid jne.
DBC (Direct Bond Copper): sobib suurepärase soojusjuhtivuse ja mehaanilise tugevusega suure võimsusega pooljuhtseadmete (nagu IGBT, MOSFET, GaN, SiC jne) soojuse hajutamiseks. Tootenäidete hulka kuuluvad toitemoodulid, jõuelektroonika, elektrisõidukite kontrollerid jne.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): kasutatakse peamiselt suure võimsusega LED-tulede soojuse hajutamiseks, millel on kõrge intensiivsus, kõrge soojusjuhtivus ja kõrge elektriline jõudlus. Tootenäideteks on LED-tuled, UV-LED-id, COB-LED-id jne.
LAM (Laser Activation Metallisation for Hybrid Ceramic Metal Laminate): saab kasutada soojuse hajutamiseks ja elektrilise jõudluse optimeerimiseks suure võimsusega LED-tuledes, toitemoodulites, elektrisõidukites ja muudes valdkondades. Tootenäideteks on LED-tuled, toitemoodulid, elektrisõidukite mootorijuhid jne.
FR4 PCB
IC-kandurplaadid, Rigid-Flex-plaadid ja HDI-kattega/maetud plaadid on tavaliselt kasutatavad PCB-tüübid, mida kasutatakse erinevates tööstusharudes ja toodetes järgmiselt:
IC kandeplaat: see on tavaliselt kasutatav trükkplaat, mida kasutatakse peamiselt kiibi testimiseks ja elektroonikaseadmetes tootmiseks. Levinud rakenduste hulka kuuluvad pooljuhtide tootmine, elektroonika tootmine, lennundus, sõjavägi ja muud valdkonnad.
Rigid-Flex plaat: see on komposiitmaterjalist plaat, mis ühendab FPC ja jäik PCB, millel on nii painduvate kui ka jäikade trükkplaatide eelised. Levinud rakenduste hulka kuuluvad olmeelektroonika, meditsiiniseadmed, autoelektroonika, lennundus ja muud valdkonnad.
HDI-pime / plaadi kaudu maetud: see on suure tihedusega ühendatud trükkplaat, millel on suurem joontihedus ja väiksem ava, et saavutada väiksem pakend ja suurem jõudlus. Levinud rakenduste hulka kuuluvad mobiilside, arvutid, olmeelektroonika ja muud valdkonnad.