સિરામિક PCBs અને પરંપરાગત FR4 PCBs વચ્ચેનો તફાવત
આ મુદ્દાની ચર્ચા કરતા પહેલા, ચાલો પહેલા સમજીએ કે સિરામિક PCB શું છે અને FR4 PCB શું છે.
સિરામિક સર્કિટ બોર્ડ એ સિરામિક સામગ્રીના આધારે ઉત્પાદિત સર્કિટ બોર્ડના પ્રકારનો સંદર્ભ આપે છે, જેને સિરામિક પીસીબી (પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. સામાન્ય ગ્લાસ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ પ્લાસ્ટિક (FR-4) સબસ્ટ્રેટ્સથી વિપરીત, સિરામિક સર્કિટ બોર્ડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ કરે છે, જે ઉચ્ચ તાપમાન સ્થિરતા, સારી યાંત્રિક શક્તિ, વધુ સારી ડાઇલેક્ટ્રિક ગુણધર્મો અને લાંબુ આયુષ્ય પ્રદાન કરી શકે છે. સિરામિક પીસીબીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઉચ્ચ-તાપમાન, ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-પાવર સર્કિટમાં થાય છે, જેમ કે એલઇડી લાઇટ, પાવર એમ્પ્લીફાયર, સેમિકન્ડક્ટર લેસરો, આરએફ ટ્રાન્સસીવર્સ, સેન્સર્સ અને માઇક્રોવેવ ઉપકરણો.
સર્કિટ બોર્ડ ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો માટે મૂળભૂત સામગ્રીનો સંદર્ભ આપે છે, જેને PCB અથવા પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તે બિન-વાહક સબસ્ટ્રેટ્સ પર મેટલ સર્કિટ પેટર્ન પ્રિન્ટ કરીને ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોને એસેમ્બલ કરવા માટેનું વાહક છે, અને પછી રાસાયણિક કાટ, ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોપર અને ડ્રિલિંગ જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વાહક માર્ગો બનાવે છે.
નીચે સિરામિક CCL અને FR4 CCL વચ્ચેની સરખામણી છે, જેમાં તેમના તફાવતો, ફાયદા અને ગેરફાયદાનો સમાવેશ થાય છે.
| લાક્ષણિકતાઓ | સિરામિક CCL | FR4 CCL |
| સામગ્રી ઘટકો | સિરામિક | ગ્લાસ ફાઇબર પ્રબલિત ઇપોક્રીસ રેઝિન |
| વાહકતા | એન | અને |
| થર્મલ વાહકતા (W/mK) | 10-210 | 0.25-0.35 |
| જાડાઈની શ્રેણી | 0.1-3 મીમી | 0.1-5 મીમી |
| પ્રક્રિયામાં મુશ્કેલી | ઉચ્ચ | નીચું |
| ઉત્પાદન ખર્ચ | ઉચ્ચ | નીચું |
| ફાયદા | સારી ઉચ્ચ-તાપમાન સ્થિરતા, સારી ડાઇલેક્ટ્રિક કામગીરી, ઉચ્ચ યાંત્રિક શક્તિ અને લાંબી સેવા જીવન | પરંપરાગત સામગ્રી, ઓછી ઉત્પાદન કિંમત, સરળ પ્રક્રિયા, ઓછી-આવર્તન એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય |
| ગેરફાયદા | ઉચ્ચ ઉત્પાદન ખર્ચ, મુશ્કેલ પ્રક્રિયા, માત્ર ઉચ્ચ-આવર્તન અથવા ઉચ્ચ-પાવર એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય | અસ્થિર ડાઇલેક્ટ્રિક સતત, મોટા તાપમાનમાં ફેરફાર, ઓછી યાંત્રિક શક્તિ અને ભેજ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા |
| પ્રક્રિયાઓ | હાલમાં, પાંચ સામાન્ય પ્રકારના સિરામિક થર્મલ CCL છે, જેમાં HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. | IC કેરિયર બોર્ડ, રિજિડ-ફ્લેક્સ બોર્ડ, HDI બરીડ/બ્લાઈન્ડ વાયા બોર્ડ, સિંગલ-સાઇડ બોર્ડ, ડબલ-સાઇડ બોર્ડ, મલ્ટિ-લેયર બોર્ડ |
સિરામિક પીસીબી
વિવિધ સામગ્રીના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો:
એલ્યુમિના સિરામિક (Al2O3): તેમાં ઉત્તમ ઇન્સ્યુલેશન, ઉચ્ચ-તાપમાન સ્થિરતા, કઠિનતા અને યાંત્રિક શક્તિ ઉચ્ચ-પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે યોગ્ય છે.
એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ સિરામિક્સ (AlN): ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને સારી થર્મલ સ્થિરતા સાથે, તે ઉચ્ચ-પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને LED લાઇટિંગ ક્ષેત્રો માટે યોગ્ય છે.
ઝિર્કોનિયા સિરામિક્સ (ZrO2): ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ કઠિનતા અને વસ્ત્રો પ્રતિકાર સાથે, તે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રિકલ સાધનો માટે યોગ્ય છે.
વિવિધ પ્રક્રિયાઓના એપ્લિકેશન ક્ષેત્રો:
HTCC (હાઇ ટેમ્પરેચર કો ફાયર્ડ સિરામિક્સ): પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, એરોસ્પેસ, સેટેલાઇટ કમ્યુનિકેશન, ઓપ્ટિકલ કમ્યુનિકેશન, મેડિકલ ઇક્વિપમેન્ટ, ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, પેટ્રોકેમિકલ અને અન્ય ઉદ્યોગો જેવા ઉચ્ચ-તાપમાન અને ઉચ્ચ-પાવર એપ્લિકેશન માટે યોગ્ય. પ્રોડક્ટના ઉદાહરણોમાં હાઇ-પાવર LEDs, પાવર એમ્પ્લીફાયર, ઇન્ડક્ટર્સ, સેન્સર્સ, એનર્જી સ્ટોરેજ કેપેસિટર્સ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
LTCC (લો ટેમ્પરેચર કો ફાયર્ડ સિરામિક્સ): RF, માઇક્રોવેવ, એન્ટેના, સેન્સર, ફિલ્ટર, પાવર ડિવાઇડર વગેરે જેવા માઇક્રોવેવ ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય. વધુમાં, તેનો ઉપયોગ મેડિકલ, ઓટોમોટિવ, એરોસ્પેસ, કોમ્યુનિકેશન, વગેરેમાં પણ થઈ શકે છે. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને અન્ય ક્ષેત્રો. ઉત્પાદનના ઉદાહરણોમાં માઇક્રોવેવ મોડ્યુલ્સ, એન્ટેના મોડ્યુલ્સ, પ્રેશર સેન્સર્સ, ગેસ સેન્સર્સ, એક્સિલરેશન સેન્સર્સ, માઇક્રોવેવ ફિલ્ટર્સ, પાવર ડિવાઇડર વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
DBC (ડાયરેક્ટ બોન્ડ કોપર): ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ વાહકતા અને યાંત્રિક શક્તિ સાથે ઉચ્ચ-શક્તિ સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો (જેમ કે IGBT, MOSFET, GaN, SiC, વગેરે) ના ગરમીના વિસર્જન માટે યોગ્ય. ઉત્પાદનના ઉદાહરણોમાં પાવર મોડ્યુલ, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, ઇલેક્ટ્રિક વાહન નિયંત્રકો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
ડીપીસી (ડાયરેક્ટ પ્લેટ કોપર મલ્ટિલેયર પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ): મુખ્યત્વે ઉચ્ચ-તીવ્રતા, ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા અને ઉચ્ચ વિદ્યુત કામગીરીની લાક્ષણિકતાઓ સાથે ઉચ્ચ-પાવર એલઇડી લાઇટના ગરમીના વિસર્જન માટે વપરાય છે. ઉત્પાદનના ઉદાહરણોમાં LED લાઇટ્સ, UV LEDs, COB LEDs વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
LAM (હાઇબ્રિડ સિરામિક મેટલ લેમિનેટ માટે લેસર એક્ટિવેશન મેટલાઇઝેશન): હાઇ-પાવર એલઇડી લાઇટ્સ, પાવર મોડ્યુલ્સ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં હીટ ડિસિપેશન અને ઇલેક્ટ્રિકલ પરફોર્મન્સ ઑપ્ટિમાઇઝેશન માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. ઉત્પાદનના ઉદાહરણોમાં LED લાઇટ, પાવર મોડ્યુલ, ઇલેક્ટ્રિક વાહન મોટર ડ્રાઇવરો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
FR4 PCB
IC કેરિયર બોર્ડ, રિજિડ-ફ્લેક્સ બોર્ડ અને HDI બ્લાઈન્ડ/બરીડ વાયા બોર્ડ એ સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા પીસીબીના પ્રકારો છે, જે નીચે પ્રમાણે વિવિધ ઉદ્યોગો અને ઉત્પાદનોમાં લાગુ કરવામાં આવે છે:
IC કેરિયર બોર્ડ: તે સામાન્ય રીતે વપરાતું પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ છે, જે મુખ્યત્વે ચિપ પરીક્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં ઉત્પાદન માટે વપરાય છે. સામાન્ય એપ્લિકેશન્સમાં સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદન, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદન, એરોસ્પેસ, લશ્કરી અને અન્ય ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે.
કઠોર-ફ્લેક્સ બોર્ડ: તે એક સંયુક્ત સામગ્રી બોર્ડ છે જે FPC ને સખત PCB સાથે જોડે છે, જેમાં લવચીક અને સખત સર્કિટ બોર્ડ બંનેના ફાયદા છે. સામાન્ય એપ્લિકેશન્સમાં કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, મેડિકલ ઇક્વિપમેન્ટ, ઓટોમોટિવ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, એરોસ્પેસ અને અન્ય ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે.
HDI બ્લાઇન્ડ/બરીડ વાયા બોર્ડ: તે એક ઉચ્ચ-ઘનતા ઇન્ટરકનેક્ટ પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ છે જે ઉચ્ચ રેખા ઘનતા અને નાના છિદ્ર સાથે નાના પેકેજિંગ અને ઉચ્ચ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત કરે છે. સામાન્ય એપ્લિકેશન્સમાં મોબાઇલ કોમ્યુનિકેશન્સ, કમ્પ્યુટર્સ, કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને અન્ય ક્ષેત્રોનો સમાવેશ થાય છે.