A diferença entre PCBs cerâmicos e PCBs FR4 tradicionais
Antes de discutir esta questão, vamos primeiro entender o que são PCBs cerâmicos e o que são PCBs FR4.
Placa de circuito cerâmico refere-se a um tipo de placa de circuito fabricada com base em materiais cerâmicos, também conhecida como PCB cerâmico (placa de circuito impresso). Ao contrário dos substratos comuns de plástico reforçado com fibra de vidro (FR-4), as placas de circuito cerâmico usam substratos cerâmicos, que podem fornecer maior estabilidade de temperatura, melhor resistência mecânica, melhores propriedades dielétricas e maior vida útil. Os PCBs cerâmicos são usados principalmente em circuitos de alta temperatura, alta frequência e alta potência, como luzes LED, amplificadores de potência, lasers semicondutores, transceptores de RF, sensores e dispositivos de micro-ondas.
Placa de circuito refere-se a um material básico para componentes eletrônicos, também conhecido como PCB ou placa de circuito impresso. É um suporte para montagem de componentes eletrônicos, imprimindo padrões de circuitos metálicos em substratos não condutores e, em seguida, criando caminhos condutores por meio de processos como corrosão química, cobre eletrolítico e perfuração.
A seguir está uma comparação entre o CCL cerâmico e o FR4 CCL, incluindo suas diferenças, vantagens e desvantagens.
| Características | Cerâmica CCL | FR4 CCL |
| Componentes materiais | Cerâmica | Resina epóxi reforçada com fibra de vidro |
| Condutividade | N | E |
| Condutividade Térmica (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Faixa de espessura | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificuldade de processamento | Alto | Baixo |
| Custo de fabricação | Alto | Baixo |
| Vantagens | Boa estabilidade em altas temperaturas, bom desempenho dielétrico, alta resistência mecânica e longa vida útil | Materiais convencionais, baixo custo de fabricação, fácil processamento, adequados para aplicações de baixa frequência |
| Desvantagens | Alto custo de fabricação, processamento difícil, adequado apenas para aplicações de alta frequência ou alta potência | Constante dielétrica instável, grandes mudanças de temperatura, baixa resistência mecânica e suscetibilidade à umidade |
| Processos | Atualmente, existem cinco tipos comuns de CCLs térmicos cerâmicos, incluindo HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, etc. | Placa transportadora IC, placa Rigid-Flex, HDI enterrada/cega via placa, placa unilateral, placa dupla face, placa multicamadas |
PWB cerâmico
Campos de aplicação de diferentes materiais:
Cerâmica de Alumina (Al2O3): Possui excelente isolamento, estabilidade em altas temperaturas, dureza e resistência mecânica para ser adequada para dispositivos eletrônicos de alta potência.
Cerâmica de nitreto de alumínio (AlN): Com alta condutividade térmica e boa estabilidade térmica, é adequada para dispositivos eletrônicos de alta potência e campos de iluminação LED.
Cerâmica de zircônia (ZrO2): com alta resistência, alta dureza e resistência ao desgaste, é adequada para equipamentos elétricos de alta tensão.
Campos de aplicação de diferentes processos:
HTCC (Cerâmica Co-queimada de Alta Temperatura): Adequado para aplicações de alta temperatura e alta potência, como eletrônica de potência, aeroespacial, comunicação via satélite, comunicação óptica, equipamentos médicos, eletrônica automotiva, petroquímica e outras indústrias. Exemplos de produtos incluem LEDs de alta potência, amplificadores de potência, indutores, sensores, capacitores de armazenamento de energia, etc.
LTCC (Cerâmica Co-queimada de Baixa Temperatura): Adequado para a fabricação de dispositivos de micro-ondas, como RF, micro-ondas, antena, sensor, filtro, divisor de energia, etc. eletrônica e outros campos. Exemplos de produtos incluem módulos de micro-ondas, módulos de antena, sensores de pressão, sensores de gás, sensores de aceleração, filtros de micro-ondas, divisores de potência, etc.
DBC (Direct Bond Copper): Adequado para dissipação de calor de dispositivos semicondutores de alta potência (como IGBT, MOSFET, GaN, SiC, etc.) com excelente condutividade térmica e resistência mecânica. Exemplos de produtos incluem módulos de potência, eletrônica de potência, controladores de veículos elétricos, etc.
DPC (placa de circuito impresso multicamada de cobre de placa direta): usada principalmente para dissipação de calor de luzes LED de alta potência com características de alta intensidade, alta condutividade térmica e alto desempenho elétrico. Exemplos de produtos incluem luzes LED, LEDs UV, LEDs COB, etc.
LAM (Metalização por Ativação a Laser para Laminado de Metal Cerâmico Híbrido): pode ser usado para dissipação de calor e otimização de desempenho elétrico em luzes LED de alta potência, módulos de potência, veículos elétricos e outros campos. Exemplos de produtos incluem luzes LED, módulos de potência, motores de veículos elétricos, etc.
Placa de circuito impresso FR4
Placas transportadoras IC, placas Rigid-Flex e placas HDI cegas/enterradas são tipos de PCBs comumente usados, que são aplicados em diferentes indústrias e produtos como segue:
Placa transportadora IC: É uma placa de circuito impresso comumente usada, usada principalmente para teste de chips e produção em dispositivos eletrônicos. As aplicações comuns incluem produção de semicondutores, fabricação de eletrônicos, aeroespacial, militar e outros campos.
Placa Rigid-Flex: É uma placa de material compósito que combina FPC com PCB rígido, com as vantagens de placas de circuito flexíveis e rígidas. As aplicações comuns incluem eletrônicos de consumo, equipamentos médicos, eletrônicos automotivos, aeroespaciais e outros campos.
HDI cego/enterrado via placa: É uma placa de circuito impresso de interconexão de alta densidade com maior densidade de linha e menor abertura para obter embalagens menores e maior desempenho. As aplicações comuns incluem comunicações móveis, computadores, eletrônicos de consumo e outras áreas.