A diferenza entre os PCB cerámicos e os PCB FR4 tradicionais
Antes de discutir esta cuestión, primeiro entendamos que son as PCB cerámicas e cales son as PCB FR4.
Placa de circuíto de cerámica refírese a un tipo de placa de circuíto fabricada a partir de materiais cerámicos, tamén coñecida como PCB de cerámica (placa de circuíto impreso). A diferenza dos substratos comúns de plástico reforzado con fibra de vidro (FR-4), as placas de circuíto cerámica usan substratos cerámicos, que poden proporcionar unha maior estabilidade á temperatura, mellor resistencia mecánica, mellores propiedades dieléctricas e unha maior vida útil. Os PCB de cerámica úsanse principalmente en circuítos de alta temperatura, alta frecuencia e alta potencia, como luces LED, amplificadores de potencia, láseres semicondutores, transceptores de RF, sensores e dispositivos de microondas.
Placa de circuíto refírese a un material básico para compoñentes electrónicos, tamén coñecido como PCB ou placa de circuíto impreso. É un soporte para ensamblar compoñentes electrónicos mediante a impresión de patróns de circuítos metálicos en substratos non condutores, e despois creando vías condutoras a través de procesos como a corrosión química, o cobre electrolítico e a perforación.
A continuación móstrase unha comparación entre CCL cerámico e FR4 CCL, incluíndo as súas diferenzas, vantaxes e inconvenientes.
| Características | Cerámica CCL | FR4 CCL |
| Compoñentes materiais | Cerámica | Resina epoxi reforzada con fibra de vidro |
| Condutividade | N | E |
| Condutividade térmica (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Rango de espesor | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificultade de procesamento | Alto | Baixo |
| Costo de fabricación | Alto | Baixo |
| Vantaxes | Boa estabilidade a altas temperaturas, bo rendemento dieléctrico, alta resistencia mecánica e longa vida útil | Materiais convencionais, baixo custo de fabricación, fácil procesamento, axeitado para aplicacións de baixa frecuencia |
| Desvantaxes | Alto custo de fabricación, procesamento difícil, só apto para aplicacións de alta frecuencia ou alta potencia | Constante dieléctrica inestable, grandes cambios de temperatura, baixa resistencia mecánica e susceptibilidade á humidade |
| Procesos | Na actualidade, hai cinco tipos comúns de CCL térmicos cerámicos, incluíndo HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, etc. | Placa portadora IC, placa ríxida Flex, HDI enterrada/cega a través de placa, placa dunha cara, placa de dúas caras, placa multicapa |
PCB de cerámica
Campos de aplicación de diferentes materiais:
Cerámica de alúmina (Al2O3): ten un excelente illamento, estabilidade a altas temperaturas, dureza e resistencia mecánica para ser axeitado para dispositivos electrónicos de alta potencia.
Cerámica de nitruro de aluminio (AlN): cunha alta condutividade térmica e boa estabilidade térmica, é adecuada para dispositivos electrónicos de alta potencia e campos de iluminación LED.
Cerámica de circonio (ZrO2): con alta resistencia, alta dureza e resistencia ao desgaste, é adecuada para equipos eléctricos de alta tensión.
Campos de aplicación de diferentes procesos:
HTCC (High Temperature Co Fired Ceramics): Axeitada para aplicacións de alta temperatura e alta potencia, como electrónica de potencia, aeroespacial, comunicación por satélite, comunicación óptica, equipos médicos, electrónica automotriz, petroquímica e outras industrias. Os exemplos de produtos inclúen LED de alta potencia, amplificadores de potencia, indutores, sensores, capacitores de almacenamento de enerxía, etc.
LTCC (Low Temperature Co fired Ceramics): Axeitada para a fabricación de dispositivos de microondas como RF, microondas, antena, sensor, filtro, divisor de potencia, etc. Ademais, tamén se pode usar en medicina, automoción, aeroespacial, comunicación, etc. electrónica e outros campos. Os exemplos de produtos inclúen módulos de microondas, módulos de antenas, sensores de presión, sensores de gas, sensores de aceleración, filtros de microondas, divisores de potencia, etc.
DBC (Direct Bond Copper): Axeitado para a disipación de calor de dispositivos semicondutores de alta potencia (como IGBT, MOSFET, GaN, SiC, etc.) cunha excelente condutividade térmica e resistencia mecánica. Os exemplos de produtos inclúen módulos de potencia, electrónica de potencia, controladores de vehículos eléctricos, etc.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): utilízase principalmente para a disipación de calor de luces LED de alta potencia coas características de alta intensidade, alta condutividade térmica e alto rendemento eléctrico. Os exemplos de produtos inclúen luces LED, LED UV, LED COB, etc.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): pódese usar para a disipación de calor e a optimización do rendemento eléctrico en luces LED de alta potencia, módulos de potencia, vehículos eléctricos e outros campos. Os exemplos de produtos inclúen luces LED, módulos de potencia, controladores de motores de vehículos eléctricos, etc.
PCB FR4
As placas portadoras IC, as placas Rigid-Flex e as placas HDI cegas/enterradas a través de placas son tipos de PCB de uso común, que se aplican en diferentes industrias e produtos como segue:
Placa portadora IC: é unha placa de circuíto impreso de uso común, utilizada principalmente para probas de chips e produción en dispositivos electrónicos. As aplicacións comúns inclúen a produción de semicondutores, fabricación electrónica, aeroespacial, militar e outros campos.
Placa Rigid-Flex: é unha placa de material composto que combina FPC con PCB ríxida, coas vantaxes das placas de circuíto flexibles e ríxidas. As aplicacións comúns inclúen a electrónica de consumo, equipos médicos, electrónica de automóbiles, aeroespacial e outros campos.
HDI cego/enterrado mediante placa: é unha placa de circuíto impreso de interconexión de alta densidade con maior densidade de liña e menor apertura para conseguir un envase máis pequeno e un maior rendemento. As aplicacións comúns inclúen comunicacións móbiles, ordenadores, electrónica de consumo e outros campos.