Ero keraamisten piirilevyjen ja perinteisten FR4-piirilevyjen välillä
Ennen kuin keskustelemme tästä aiheesta, ymmärrämme ensin, mitä keraamiset piirilevyt ovat ja mitä FR4-piirilevyt ovat.
Keraamisella piirilevyllä tarkoitetaan keraamisista materiaaleista valmistettua piirilevytyyppiä, joka tunnetaan myös nimellä Ceramic PCB (painettu piirilevy). Toisin kuin tavallisissa lasikuituvahvisteisissa muovisubstraateissa (FR-4), keraamisissa piirilevyissä käytetään keraamisia substraatteja, jotka voivat tarjota paremman lämpötilan vakauden, paremman mekaanisen lujuuden, paremmat dielektriset ominaisuudet ja pidemmän käyttöiän. Keraamisia piirilevyjä käytetään pääasiassa korkean lämpötilan, suurtaajuus- ja suurtehopiireissä, kuten LED-valoissa, tehovahvistimissa, puolijohdelasereissa, RF-lähetin-vastaanottimissa, antureissa ja mikroaaltouunilaitteissa.
Piirilevyllä tarkoitetaan elektronisten komponenttien perusmateriaalia, joka tunnetaan myös piirilevynä tai painettuna piirilevynä. Se on alusta elektronisten komponenttien kokoamiseen tulostamalla metallipiirikuvioita johtamattomille alustoille ja luomalla sitten johtavia reittejä prosesseissa, kuten kemiallinen korroosio, elektrolyyttinen kupari ja poraus.
Seuraavassa on vertailu keraamisen CCL:n ja FR4 CCL:n välillä, mukaan lukien niiden erot, edut ja haitat.
| Ominaisuudet | Keraaminen CCL | FR4 CCL |
| Materiaalikomponentit | Keraaminen | Lasikuituvahvistettu epoksihartsi |
| Johtavuus | N | JA |
| Lämmönjohtavuus (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Paksuusalue | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Käsittelyn vaikeus | Korkea | Matala |
| Valmistuskustannukset | Korkea | Matala |
| Edut | Hyvä korkeiden lämpötilojen vakaus, hyvä dielektrinen suorituskyky, korkea mekaaninen lujuus ja pitkä käyttöikä | Perinteiset materiaalit, alhaiset valmistuskustannukset, helppo käsittely, sopii matalataajuisiin sovelluksiin |
| Haitat | Korkeat valmistuskustannukset, vaikea käsittely, sopii vain korkeataajuisiin tai suuritehoisiin sovelluksiin | Epävakaa dielektrisyysvakio, suuret lämpötilan muutokset, alhainen mekaaninen lujuus ja herkkyys kosteudelle |
| Prosessit | Tällä hetkellä on olemassa viisi yleistä keraamisten lämpö-CCL-tyyppien tyyppiä, mukaan lukien HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM jne. | IC-aluslevy, Rigid-Flex-levy, HDI-haudattu/sokkolevy, yksipuolinen levy, kaksipuolinen levy, monikerroksinen levy |
Keraaminen piirilevy
Eri materiaalien käyttöalueet:
Alumiinioksidikeraaminen (Al2O3): Sillä on erinomainen eristys, korkeiden lämpötilojen vakaus, kovuus ja mekaaninen lujuus, jotta se soveltuu suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin.
Alumiininitridikeramiikka (AlN): Korkean lämmönjohtavuuden ja hyvän lämmönkestävyyden ansiosta se sopii suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin ja LED-valaistuskenttiin.
Zirkoniumoksidikeramiikka (ZrO2): korkea lujuus, korkea kovuus ja kulutuskestävyys, se sopii korkeajännitesähkölaitteisiin.
Eri prosessien sovellusalueet:
HTCC (High Temperature Co poltettu keramiikka): Soveltuu korkean lämpötilan ja suuritehoisiin sovelluksiin, kuten tehoelektroniikkaan, ilmailuteollisuuteen, satelliittiviestintään, optiseen viestintään, lääketieteellisiin laitteisiin, autoelektroniikkaan, petrokemianteollisuuteen ja muihin teollisuudenaloihin. Tuoteesimerkkejä ovat suuritehoiset LEDit, tehovahvistimet, induktorit, anturit, energiaa varastoivat kondensaattorit jne.
LTCC (Low Temperature Co polted Ceramics): Soveltuu mikroaaltolaitteiden, kuten RF, mikroaaltouunin, antennin, anturin, suodattimen, tehonjakajan jne. valmistukseen. Lisäksi sitä voidaan käyttää myös lääketieteessä, autoteollisuudessa, ilmailussa, viestinnässä, elektroniikka ja muut alat. Tuoteesimerkkejä ovat mikroaaltouunimoduulit, antennimoduulit, paineanturit, kaasuanturit, kiihtyvyysanturit, mikroaaltosuodattimet, tehonjakajat jne.
DBC (Direct Bond Copper): Soveltuu suuritehoisten puolijohdelaitteiden (kuten IGBT, MOSFET, GaN, SiC jne.) lämmönpoistoon, jolla on erinomainen lämmönjohtavuus ja mekaaninen lujuus. Tuoteesimerkkejä ovat tehomoduulit, tehoelektroniikka, sähköajoneuvojen ohjaimet jne.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): käytetään pääasiassa suuritehoisten LED-valojen lämmönpoistoon, joilla on korkea intensiteetti, korkea lämmönjohtavuus ja korkea sähköinen suorituskyky. Tuoteesimerkkejä ovat LED-valot, UV-LEDit, COB-LEDit jne.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): voidaan käyttää lämmönpoistoon ja sähköisen suorituskyvyn optimointiin suuritehoisissa LED-valoissa, tehomoduuleissa, sähköajoneuvoissa ja muilla aloilla. Tuoteesimerkkejä ovat LED-valot, tehomoduulit, sähköajoneuvojen moottoriohjaimet jne.
FR4 PCB
IC-kantolevyt, Rigid-Flex-levyt ja HDI-levyt ovat yleisesti käytettyjä piirilevytyyppejä, joita käytetään eri teollisuudenaloilla ja tuotteissa seuraavasti:
IC-kantolevy: Se on yleisesti käytetty painettu piirilevy, jota käytetään pääasiassa sirujen testaamiseen ja tuotantoon elektronisissa laitteissa. Yleisiä sovelluksia ovat puolijohteiden tuotanto, elektroniikkavalmistus, ilmailu, sotilas ja muut alat.
Rigid-Flex-levy: Se on komposiittimateriaalilevy, joka yhdistää FPC:n jäykkään piirilevyyn, sekä joustavien että jäykkien piirilevyjen edut. Yleisiä sovelluksia ovat kulutuselektroniikka, lääketieteelliset laitteet, autoelektroniikka, ilmailu ja muut alat.
HDI-sokea/haudattu levyn kautta: Se on korkeatiheyksinen piirilevy, jolla on suurempi linjatiheys ja pienempi aukko pienemmän pakkauksen ja paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. Yleisiä sovelluksia ovat matkaviestintä, tietokoneet, kulutuselektroniikka ja muut alat.