Różnica między ceramicznymi płytkami PCB a tradycyjnymi płytkami PCB FR4
Zanim omówimy tę kwestię, najpierw zrozummy, czym są ceramiczne PCB i czym są PCB FR4.
Ceramiczna płytka drukowana odnosi się do rodzaju płytki drukowanej produkowanej na bazie materiałów ceramicznych, znanej również jako ceramiczna płytka drukowana (płytka drukowana). W przeciwieństwie do zwykłych podłoży z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem szklanym (FR-4), w płytkach obwodów ceramicznych zastosowano podłoża ceramiczne, które mogą zapewnić wyższą stabilność temperaturową, lepszą wytrzymałość mechaniczną, lepsze właściwości dielektryczne i dłuższą żywotność. Ceramiczne płytki PCB są stosowane głównie w obwodach wysokotemperaturowych, wysokiej częstotliwości i dużej mocy, takich jak diody LED, wzmacniacze mocy, lasery półprzewodnikowe, nadajniki-odbiorniki RF, czujniki i urządzenia mikrofalowe.
Płytka drukowana odnosi się do podstawowego materiału elementów elektronicznych, znanego również jako płytka drukowana lub płytka drukowana. Jest nośnikiem do montażu elementów elektronicznych poprzez drukowanie wzorów obwodów metalowych na podłożach nieprzewodzących, a następnie tworzenie ścieżek przewodzących w procesach takich jak korozja chemiczna, miedź elektrolityczna i wiercenie.
Poniżej znajduje się porównanie ceramicznych CCL i FR4 CCL, w tym ich różnice, zalety i wady.
| Charakterystyka | Ceramika CCL | FR4 CCL |
| Składniki materiału | Ceramiczny | Żywica epoksydowa wzmocniona włóknem szklanym |
| Przewodność | N | I |
| Przewodność cieplna (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Zakres grubości | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Trudność przetwarzania | Wysoki | Niski |
| Koszt produkcji | Wysoki | Niski |
| Zalety | Dobra stabilność w wysokich temperaturach, dobre właściwości dielektryczne, wysoka wytrzymałość mechaniczna i długa żywotność | Konwencjonalne materiały, niskie koszty produkcji, łatwe przetwarzanie, odpowiednie do zastosowań o niskiej częstotliwości |
| Niedogodności | Wysokie koszty produkcji, trudne przetwarzanie, odpowiednie tylko do zastosowań o wysokiej częstotliwości lub dużej mocy | Niestabilna stała dielektryczna, duże zmiany temperatury, niska wytrzymałość mechaniczna i podatność na wilgoć |
| Procesy | Obecnie istnieje pięć popularnych typów ceramicznych termicznych CCL, w tym HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM itp. | Płytka nośna IC, płytka Rigid-Flex, płyta HDI zakopana/ślepa za pomocą płytki, płytka jednostronna, płytka dwustronna, płytka wielowarstwowa |
Ceramiczna płytka drukowana
Obszary zastosowań różnych materiałów:
Ceramika z tlenku glinu (Al2O3): Ma doskonałą izolację, stabilność w wysokich temperaturach, twardość i wytrzymałość mechaniczną, dzięki czemu nadaje się do urządzeń elektronicznych dużej mocy.
Ceramika z azotku glinu (AlN): Dzięki wysokiej przewodności cieplnej i dobrej stabilności termicznej nadaje się do urządzeń elektronicznych dużej mocy i pól oświetleniowych LED.
Ceramika cyrkonowa (ZrO2): dzięki wysokiej wytrzymałości, wysokiej twardości i odporności na zużycie nadaje się do urządzeń elektrycznych wysokiego napięcia.
Obszary zastosowań różnych procesów:
HTCC (wysokotemperaturowa ceramika współwypalana): Nadaje się do zastosowań wysokotemperaturowych i wymagających dużej mocy, takich jak elektronika mocy, lotnictwo, komunikacja satelitarna, komunikacja optyczna, sprzęt medyczny, elektronika samochodowa, przemysł petrochemiczny i inne gałęzie przemysłu. Przykładowe produkty obejmują diody LED dużej mocy, wzmacniacze mocy, cewki indukcyjne, czujniki, kondensatory magazynujące energię itp.
LTCC (ceramika wypalana w niskiej temperaturze): Nadaje się do produkcji urządzeń mikrofalowych, takich jak RF, kuchenka mikrofalowa, antena, czujnik, filtr, dzielnik mocy itp. Ponadto może być również stosowana w medycynie, motoryzacji, lotnictwie i kosmonautyce, komunikacji, elektronika i inne dziedziny. Przykładowe produkty obejmują moduły mikrofalowe, moduły antenowe, czujniki ciśnienia, czujniki gazu, czujniki przyspieszenia, filtry mikrofalowe, dzielniki mocy itp.
DBC (miedź o wiązaniu bezpośrednim): Nadaje się do rozpraszania ciepła w urządzeniach półprzewodnikowych dużej mocy (takich jak IGBT, MOSFET, GaN, SiC itp.) o doskonałej przewodności cieplnej i wytrzymałości mechanicznej. Przykładowe produkty obejmują moduły mocy, elektronikę mocy, sterowniki pojazdów elektrycznych itp.
DPC (Miedziana wielowarstwowa płytka drukowana z płytą bezpośrednią): stosowana głównie do rozpraszania ciepła diod LED dużej mocy o charakterystyce dużej intensywności, wysokiej przewodności cieplnej i wysokiej wydajności elektrycznej. Przykładowe produkty obejmują lampy LED, diody UV, diody COB itp.
LAM (metalizacja aktywowana laserowo dla hybrydowego ceramicznego laminatu metalowego): może być stosowana do rozpraszania ciepła i optymalizacji wydajności elektrycznej w diodach LED dużej mocy, modułach mocy, pojazdach elektrycznych i innych dziedzinach. Przykłady produktów obejmują światła LED, moduły mocy, sterowniki silników pojazdów elektrycznych itp.
Płytka FR4
Płytki nośne układów scalonych, płytki Rigid-Flex i płytki HDI zaślepione/zakopane to powszechnie stosowane typy płytek PCB, które są stosowane w różnych gałęziach przemysłu i produktach w następujący sposób:
Płytka nośna układu scalonego: Jest to powszechnie stosowana płytka drukowana, używana głównie do testowania chipów i produkcji urządzeń elektronicznych. Typowe zastosowania obejmują produkcję półprzewodników, produkcję elektroniki, przemysł lotniczy, wojskowy i inne dziedziny.
Płyta Rigid-Flex: Jest to płytka z materiału kompozytowego, która łączy FPC ze sztywną płytką PCB, z zaletami zarówno elastycznych, jak i sztywnych płytek drukowanych. Typowe zastosowania obejmują elektronikę użytkową, sprzęt medyczny, elektronikę samochodową, przemysł lotniczy i inne dziedziny.
HDI ślepe/ukryte przez płytkę: Jest to płytka drukowana o dużej gęstości, z większą gęstością linii i mniejszą aperturą, aby uzyskać mniejsze opakowanie i wyższą wydajność. Typowe zastosowania obejmują komunikację mobilną, komputery, elektronikę użytkową i inne dziedziny.