Rozdiel medzi keramickými PCB a tradičnými FR4 PCB
Pred diskusiou o tomto probléme si najprv pochopme, čo sú keramické PCB a čo sú PCB FR4.
Keramická doska s plošnými spojmi sa týka typu dosky s plošnými spojmi vyrábanej na báze keramických materiálov, známej tiež ako keramická doska plošných spojov (PCB). Na rozdiel od bežných plastových substrátov vystužených sklenenými vláknami (FR-4), keramické dosky plošných spojov používajú keramické substráty, ktoré môžu poskytnúť vyššiu teplotnú stabilitu, lepšiu mechanickú pevnosť, lepšie dielektrické vlastnosti a dlhšiu životnosť. Keramické PCB sa používajú hlavne vo vysokoteplotných, vysokofrekvenčných a vysokovýkonných obvodoch, ako sú LED svetlá, výkonové zosilňovače, polovodičové lasery, RF transceivery, senzory a mikrovlnné zariadenia.
Doska s plošnými spojmi sa vzťahuje na základný materiál pre elektronické súčiastky, známy aj ako doska plošných spojov alebo doska plošných spojov. Je to nosič pre montáž elektronických súčiastok tlačením vzorov kovových obvodov na nevodivé substráty a potom vytváraním vodivých ciest procesmi, ako je chemická korózia, elektrolytická meď a vŕtanie.
Nasleduje porovnanie keramických CCL a FR4 CCL vrátane ich rozdielov, výhod a nevýhod.
| Charakteristika | Keramické CCL | FR4 CCL |
| Materiálové komponenty | Keramické | Epoxidová živica vystužená sklenenými vláknami |
| Vodivosť | N | A |
| Tepelná vodivosť (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Rozsah hrúbky | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Náročnosť spracovania | Vysoká | Nízka |
| Výrobné náklady | Vysoká | Nízka |
| Výhody | Dobrá stabilita pri vysokej teplote, dobrý dielektrický výkon, vysoká mechanická pevnosť a dlhá životnosť | Konvenčné materiály, nízke výrobné náklady, jednoduché spracovanie, vhodné pre nízkofrekvenčné aplikácie |
| Nevýhody | Vysoké výrobné náklady, náročné spracovanie, vhodné len pre vysokofrekvenčné alebo vysokovýkonné aplikácie | Nestabilná dielektrická konštanta, veľké teplotné zmeny, nízka mechanická pevnosť a náchylnosť na vlhkosť |
| procesy | V súčasnosti existuje päť bežných typov keramických tepelných CCL, vrátane HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM atď. | Nosná doska IC, doska Rigid-Flex, HDI zakopaná/slepá cez dosku, jednostranná doska, obojstranná doska, viacvrstvová doska |
Keramická doska plošných spojov
Oblasti použitia rôznych materiálov:
Alumina Ceramic (Al2O3): Má vynikajúcu izoláciu, vysokoteplotnú stabilitu, tvrdosť a mechanickú pevnosť, aby bola vhodná pre vysokovýkonné elektronické zariadenia.
Keramika z nitridu hliníka (AlN): S vysokou tepelnou vodivosťou a dobrou tepelnou stabilitou je vhodná pre vysokovýkonné elektronické zariadenia a LED osvetľovacie polia.
Zirkónová keramika (ZrO2): s vysokou pevnosťou, vysokou tvrdosťou a odolnosťou proti opotrebovaniu je vhodná pre vysokonapäťové elektrické zariadenia.
Oblasti použitia rôznych procesov:
HTCC (High Temperature Co fired Ceramics): Vhodné pre vysokoteplotné a vysokovýkonné aplikácie, ako je výkonová elektronika, letecký priemysel, satelitná komunikácia, optická komunikácia, lekárske vybavenie, automobilová elektronika, petrochemický a iný priemysel. Príklady produktov zahŕňajú vysokovýkonné LED diódy, výkonové zosilňovače, induktory, senzory, kondenzátory na ukladanie energie atď.
LTCC (Low Temperature Co fired Ceramics): Vhodné na výrobu mikrovlnných zariadení, ako sú RF, mikrovlnné rúry, antény, senzory, filter, rozdeľovač napájania atď. Okrem toho sa dá použiť aj v zdravotníctve, automobilovom priemysle, letectve, komunikácii, elektronika a iné oblasti. Príklady produktov zahŕňajú mikrovlnné moduly, anténne moduly, tlakové senzory, plynové senzory, akceleračné senzory, mikrovlnné filtre, rozdeľovače výkonu atď.
DBC (Direct Bond Copper): Vhodné pre odvod tepla vysokovýkonných polovodičových zariadení (ako sú IGBT, MOSFET, GaN, SiC atď.) s vynikajúcou tepelnou vodivosťou a mechanickou pevnosťou. Príklady produktov zahŕňajú výkonové moduly, výkonovú elektroniku, ovládače elektrických vozidiel atď.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): používa sa hlavne na rozptyl tepla vysokovýkonných LED svetiel s charakteristikami vysokej intenzity, vysokej tepelnej vodivosti a vysokého elektrického výkonu. Príklady produktov zahŕňajú LED svetlá, UV LED, COB LED atď.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): možno použiť na odvádzanie tepla a optimalizáciu elektrického výkonu vo vysokovýkonných LED svetlách, výkonových moduloch, elektrických vozidlách a iných oblastiach. Príklady produktov zahŕňajú LED svetlá, výkonové moduly, ovládače motorov elektrických vozidiel atď.
FR4 PCB
Nosné dosky IC, dosky Rigid-Flex a dosky HDI zaslepené/zakopané cez dosky sú bežne používané typy dosiek plošných spojov, ktoré sa používajú v rôznych odvetviach a produktoch takto:
Nosná doska IC: Je to bežne používaná doska s plošnými spojmi, ktorá sa používa hlavne na testovanie čipov a výrobu v elektronických zariadeniach. Bežné aplikácie zahŕňajú výrobu polovodičov, výrobu elektroniky, letectvo, armádu a ďalšie oblasti.
Doska Rigid-Flex: Ide o dosku z kompozitného materiálu, ktorá kombinuje FPC s pevnou doskou PCB s výhodami flexibilných aj pevných dosiek plošných spojov. Bežné aplikácie zahŕňajú spotrebnú elektroniku, lekárske vybavenie, automobilovú elektroniku, letecký priemysel a ďalšie oblasti.
HDI slepý/zakopaný cez dosku: Ide o prepojovaciu dosku plošných spojov s vysokou hustotou s vyššou hustotou čiar a menšou apertúrou na dosiahnutie menšieho balenia a vyššieho výkonu. Bežné aplikácie zahŕňajú mobilnú komunikáciu, počítače, spotrebnú elektroniku a ďalšie oblasti.