Diferența dintre PCB-urile ceramice și PCB-urile tradiționale FR4
Înainte de a discuta această problemă, să înțelegem mai întâi ce sunt PCB-urile ceramice și ce sunt PCB-urile FR4.
Placa de circuite ceramice se referă la un tip de placă de circuit fabricată pe bază de materiale ceramice, cunoscută și sub numele de PCB ceramică (placă de circuit imprimat). Spre deosebire de substraturile obișnuite din plastic armat cu fibră de sticlă (FR-4), plăcile de circuite ceramice folosesc substraturi ceramice, care pot oferi o stabilitate mai mare la temperatură, o rezistență mecanică mai bună, proprietăți dielectrice mai bune și o durată de viață mai lungă. PCB-urile ceramice sunt utilizate în principal în circuite de înaltă temperatură, de înaltă frecvență și de mare putere, cum ar fi lumini LED, amplificatoare de putere, lasere semiconductoare, transceiver RF, senzori și dispozitive cu microunde.
Placa de circuite se referă la un material de bază pentru componentele electronice, cunoscut și ca PCB sau placă de circuit imprimat. Este un suport pentru asamblarea componentelor electronice prin imprimarea modelelor de circuite metalice pe substraturi neconductoare și apoi creând căi conductoare prin procese precum coroziunea chimică, cuprul electrolitic și găurirea.
Mai jos este o comparație între CCL ceramic și FR4 CCL, inclusiv diferențele, avantajele și dezavantajele acestora.
| Caracteristici | CCL ceramică | FR4 CCL |
| Componente materiale | ceramică | Rășină epoxidică armată cu fibră de sticlă |
| Conductivitate | N | ŞI |
| Conductivitate termică (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Gama de grosimi | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificultate de procesare | Ridicat | Scăzut |
| Costul de fabricație | Ridicat | Scăzut |
| Avantaje | Stabilitate bună la temperatură ridicată, performanță dielectrică bună, rezistență mecanică ridicată și durată lungă de viață | Materiale convenționale, cost de producție scăzut, prelucrare ușoară, potrivite pentru aplicații de joasă frecvență |
| Dezavantaje | Cost de fabricație ridicat, procesare dificilă, potrivit doar pentru aplicații de înaltă frecvență sau de mare putere | Constantă dielectrică instabilă, schimbări mari de temperatură, rezistență mecanică scăzută și susceptibilitate la umiditate |
| Procesele | În prezent, există cinci tipuri comune de CCL-uri termice ceramice, inclusiv HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM etc. | Placă purtătoare IC, placă Rigid-Flex, HDI îngropat/orb prin placă, placă cu o singură față, placă cu două fețe, placă cu mai multe straturi |
PCB ceramic
Domenii de aplicare a diferitelor materiale:
Ceramică de alumină (Al2O3): are izolație excelentă, stabilitate la temperatură ridicată, duritate și rezistență mecanică pentru a fi potrivită pentru dispozitive electronice de mare putere.
Ceramica cu nitrură de aluminiu (AlN): Cu o conductivitate termică ridicată și o stabilitate termică bună, este potrivită pentru dispozitive electronice de mare putere și câmpuri de iluminare cu LED-uri.
Ceramica din zirconiu (ZrO2): cu rezistență ridicată, duritate ridicată și rezistență la uzură, este potrivită pentru echipamente electrice de înaltă tensiune.
Domenii de aplicare ale diferitelor procese:
HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics): Potrivit pentru aplicații de înaltă temperatură și de mare putere, cum ar fi electronice de putere, aerospațiale, comunicații prin satelit, comunicații optice, echipamente medicale, electronice auto, petrochimie și alte industrii. Exemplele de produse includ LED-uri de mare putere, amplificatoare de putere, inductori, senzori, condensatori de stocare a energiei etc.
LTCC (Low Temperature Co fireed Ceramics): Potrivit pentru fabricarea de dispozitive cu microunde, cum ar fi RF, microunde, antenă, senzor, filtru, divizor de putere etc. În plus, poate fi folosit și în domeniul medical, auto, aerospațial, comunicații, electronică și alte domenii. Exemplele de produse includ module de microunde, module de antenă, senzori de presiune, senzori de gaz, senzori de accelerație, filtre de microunde, divizoare de putere etc.
DBC (Direct Bond Copper): Potrivit pentru disiparea căldurii dispozitivelor semiconductoare de mare putere (cum ar fi IGBT, MOSFET, GaN, SiC etc.) cu conductivitate termică și rezistență mecanică excelente. Exemplele de produse includ module de putere, electronice de putere, controlere pentru vehicule electrice etc.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): utilizat în principal pentru disiparea căldurii luminilor LED de mare putere, cu caracteristici de intensitate ridicată, conductivitate termică ridicată și performanță electrică ridicată. Exemplele de produse includ lumini LED, LED-uri UV, LED-uri COB etc.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): poate fi utilizat pentru disiparea căldurii și optimizarea performanței electrice în lumini LED de mare putere, module de putere, vehicule electrice și alte domenii. Exemplele de produse includ lumini LED, module de putere, șoferi de motor pentru vehicule electrice etc.
PCB FR4
Plăcile purtătoare IC, plăcile Rigid-Flex și HDI orb/îngropat prin plăci sunt tipuri de PCB utilizate în mod obișnuit, care sunt aplicate în diferite industrii și produse, după cum urmează:
Placă purtătoare IC: este o placă de circuit imprimat utilizată în mod obișnuit, utilizată în principal pentru testarea și producția de cipuri în dispozitive electronice. Aplicațiile obișnuite includ producția de semiconductori, fabricarea electronică, industria aerospațială, militară și alte domenii.
Placă Rigid-Flex: Este o placă din material compozit care combină FPC cu PCB rigid, cu avantajele plăcilor de circuite flexibile și rigide. Aplicațiile comune includ electronice de larg consum, echipamente medicale, electronice pentru automobile, aerospațiale și alte domenii.
HDI orb/îngropat prin placă: este o placă de circuit imprimat de interconectare de înaltă densitate, cu o densitate mai mare a liniilor și o deschidere mai mică pentru a obține ambalaje mai mici și performanțe mai mari. Aplicațiile comune includ comunicații mobile, computere, electronice de larg consum și alte domenii.