Razlika med keramičnimi PCB-ji in tradicionalnimi PCB-ji FR4
Preden razpravljamo o tem vprašanju, najprej razumemo, kaj so keramični PCB-ji in kaj so PCB-ji FR4.
Keramična vezja se nanašajo na vrsto vezja, izdelanega na osnovi keramičnih materialov, znanega tudi kot keramično PCB (tiskano vezje). Za razliko od običajnih substratov iz plastike, ojačane s steklenimi vlakni (FR-4), keramična vezja uporabljajo keramične substrate, ki lahko zagotovijo večjo temperaturno stabilnost, boljšo mehansko trdnost, boljše dielektrične lastnosti in daljšo življenjsko dobo. Keramični PCB se večinoma uporabljajo v visokotemperaturnih, visokofrekvenčnih in močnostnih tokokrogih, kot so LED luči, močnostni ojačevalniki, polprevodniški laserji, RF oddajniki, senzorji in mikrovalovne naprave.
Vezje se nanaša na osnovni material za elektronske komponente, znan tudi kot PCB ali tiskano vezje. Je nosilec za sestavljanje elektronskih komponent s tiskanjem vzorcev kovinskih vezij na neprevodne podlage in nato ustvarjanjem prevodnih poti s postopki, kot so kemična korozija, elektrolitski baker in vrtanje.
Sledi primerjava med keramičnimi CCL in FR4 CCL, vključno z njunimi razlikami, prednostmi in slabostmi.
| Značilnosti | Keramični CCL | FR4 CCL |
| Materialne komponente | Keramika | Epoksidna smola, ojačana s steklenimi vlakni |
| Prevodnost | n | IN |
| Toplotna prevodnost (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Razpon debeline | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Težava pri obdelavi | visoko | Nizka |
| Stroški izdelave | visoko | Nizka |
| Prednosti | Dobra visokotemperaturna stabilnost, dobre dielektrične lastnosti, visoka mehanska trdnost in dolga življenjska doba | Konvencionalni materiali, nizki stroški izdelave, enostavna obdelava, primerni za nizkofrekvenčne aplikacije |
| Slabosti | Visoki stroški izdelave, težka obdelava, primerno samo za visokofrekvenčne ali močne aplikacije | Nestabilna dielektrična konstanta, velike temperaturne spremembe, nizka mehanska trdnost in občutljivost na vlago |
| Procesi | Trenutno obstaja pet običajnih vrst keramičnih toplotnih CCL, vključno s HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM itd. | Nosilna plošča IC, plošča Rigid-Flex, HDI vkopana/slepa plošča, enostranska plošča, dvostranska plošča, večplastna plošča |
Keramični PCB
Področja uporabe različnih materialov:
Keramika iz aluminijevega oksida (Al2O3): ima odlično izolacijo, visokotemperaturno stabilnost, trdoto in mehansko trdnost, zato je primerna za elektronske naprave visoke moči.
Keramika iz aluminijevega nitrida (AlN): z visoko toplotno prevodnostjo in dobro toplotno stabilnostjo je primerna za visokozmogljive elektronske naprave in LED svetlobna polja.
Cirkonijeva keramika (ZrO2): z visoko trdnostjo, visoko trdoto in odpornostjo proti obrabi je primerna za visokonapetostno električno opremo.
Področja uporabe različnih procesov:
HTCC (High Temperature Co-fired Ceramics): Primerno za visokotemperaturne in visokozmogljive aplikacije, kot so močnostna elektronika, vesoljska industrija, satelitska komunikacija, optična komunikacija, medicinska oprema, avtomobilska elektronika, petrokemična in druge industrije. Primeri izdelkov vključujejo visoko zmogljive LED diode, močnostne ojačevalnike, induktorje, senzorje, kondenzatorje za shranjevanje energije itd.
LTCC (nizkotemperaturna kuhana keramika): primerna za proizvodnjo mikrovalovnih naprav, kot so RF, mikrovalovne pečice, antene, senzorji, filtri, delilniki moči itd. Poleg tega se lahko uporablja tudi v medicini, avtomobilski, vesoljski, komunikacijski, elektronika in druga področja. Primeri izdelkov vključujejo mikrovalovne module, antenske module, senzorje tlaka, senzorje plina, senzorje pospeška, mikrovalovne filtre, delilnike moči itd.
DBC (Direct Bond Copper): Primerno za odvajanje toplote visokozmogljivih polprevodniških naprav (kot so IGBT, MOSFET, GaN, SiC itd.) z odlično toplotno prevodnostjo in mehansko trdnostjo. Primeri izdelkov vključujejo napajalne module, napajalno elektroniko, krmilnike električnih vozil itd.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): uporablja se predvsem za odvajanje toplote visoko zmogljivih LED luči z značilnostmi visoke intenzivnosti, visoke toplotne prevodnosti in visoke električne zmogljivosti. Primeri izdelkov vključujejo LED luči, UV LED, COB LED itd.
LAM (laserska aktivacijska metalizacija za hibridni keramični kovinski laminat): lahko se uporablja za odvajanje toplote in optimizacijo električne zmogljivosti v visoko zmogljivih LED lučeh, napajalnih modulih, električnih vozilih in drugih področjih. Primeri izdelkov vključujejo LED luči, napajalne module, gonilnike motorjev za električna vozila itd.
FR4 PCB
Nosilne plošče IC, plošče Rigid-Flex in plošče HDI blind/buided via so pogosto uporabljene vrste PCB-jev, ki se uporabljajo v različnih panogah in izdelkih, kot sledi:
Nosilna plošča IC: To je običajno uporabljeno tiskano vezje, ki se uporablja predvsem za testiranje čipov in proizvodnjo v elektronskih napravah. Pogoste aplikacije vključujejo proizvodnjo polprevodnikov, elektronsko proizvodnjo, vesoljsko, vojaško in druga področja.
Plošča Rigid-Flex: To je plošča iz kompozitnega materiala, ki združuje FPC s togim PCB, s prednostmi tako fleksibilnih kot togih vezij. Pogoste aplikacije vključujejo potrošniško elektroniko, medicinsko opremo, avtomobilsko elektroniko, letalstvo in druga področja.
HDI blind/buired via board: Gre za medsebojno povezovalno tiskano vezje visoke gostote z večjo gostoto linij in manjšo zaslonko za doseganje manjše embalaže in višje zmogljivosti. Pogoste aplikacije vključujejo mobilne komunikacije, računalnike, potrošniško elektroniko in druga področja.