ความแตกต่างระหว่าง PCB แบบเซรามิกและ PCB FR4 แบบดั้งเดิม

ก่อนที่จะพูดถึงปัญหานี้ ก่อนอื่นมาทำความเข้าใจก่อนว่า PCB เซรามิกคืออะไร และ PCB FR4 คืออะไร

แผงวงจรเซรามิกหมายถึงแผงวงจรชนิดหนึ่งที่ผลิตขึ้นจากวัสดุเซรามิกหรือที่เรียกว่า PCB เซรามิก (แผงวงจรพิมพ์) แผงวงจรเซรามิกต่างจากพื้นผิวพลาสติกเสริมใยแก้วทั่วไป (FR-4) ตรงที่ใช้พื้นผิวเซรามิก ซึ่งสามารถให้ความเสถียรต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้น ความแข็งแรงเชิงกลที่ดีขึ้น คุณสมบัติไดอิเล็กทริกที่ดีกว่า และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น PCB เซรามิกส่วนใหญ่จะใช้ในวงจรอุณหภูมิสูง ความถี่สูง และกำลังสูง เช่น ไฟ LED, เครื่องขยายกำลัง, เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์, เครื่องรับส่งสัญญาณ RF, เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ไมโครเวฟ

แผงวงจรหมายถึงวัสดุพื้นฐานสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หรือที่เรียกว่า PCB หรือแผงวงจรพิมพ์ เป็นพาหะสำหรับการประกอบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์โดยการพิมพ์ลวดลายวงจรโลหะบนพื้นผิวที่ไม่นำไฟฟ้า จากนั้นสร้างทางเดินที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การกัดกร่อนของสารเคมี ทองแดงด้วยไฟฟ้า และการเจาะ

ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบระหว่างเซรามิค CCL และ FR4 CCL รวมถึงความแตกต่าง ข้อดี และข้อเสีย

เซรามิก PCB

ขอบเขตการใช้งานของวัสดุต่างๆ:

อลูมินาเซรามิก (Al2O3): มีความเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม มีเสถียรภาพที่อุณหภูมิสูง ความแข็ง และความแข็งแรงทางกล เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง

เซรามิกอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN): มีค่าการนำความร้อนสูงและมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี จึงเหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงและสนามไฟ LED

เซรามิกเซอร์โคเนีย (ZrO2): มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง และทนต่อการสึกหรอ เหมาะสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง

ขอบเขตการใช้งานของกระบวนการต่างๆ:

HTCC (เซรามิกเผาร่วมอุณหภูมิสูง): เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูงและกำลังสูง เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง การบินและอวกาศ การสื่อสารผ่านดาวเทียม การสื่อสารด้วยแสง อุปกรณ์ทางการแพทย์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ LED กำลังสูง เครื่องขยายกำลัง ตัวเหนี่ยวนำ เซ็นเซอร์ ตัวเก็บประจุเก็บพลังงาน ฯลฯ

LTCC (เซรามิกเผาร่วมอุณหภูมิต่ำ): เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ไมโครเวฟ เช่น RF ไมโครเวฟ เสาอากาศ เซ็นเซอร์ ตัวกรอง ตัวแบ่งกำลัง ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถนำมาใช้ในทางการแพทย์ ยานยนต์ การบินและอวกาศ การสื่อสาร อิเล็กทรอนิกส์และสาขาอื่น ๆ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ โมดูลไมโครเวฟ โมดูลเสาอากาศ เซ็นเซอร์ความดัน เซ็นเซอร์ก๊าซ เซ็นเซอร์ความเร่ง ตัวกรองไมโครเวฟ ตัวแบ่งกำลัง ฯลฯ

DBC (Direct Bond Copper): เหมาะสำหรับการกระจายความร้อนของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง (เช่น IGBT, MOSFET, GaN, SiC ฯลฯ) ที่มีค่าการนำความร้อนและความแข็งแรงเชิงกลที่ดีเยี่ยม ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ โมดูลกำลัง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ตัวควบคุมรถยนต์ไฟฟ้า ฯลฯ

DPC (แผงวงจรพิมพ์หลายชั้นทองแดงแผ่นโดยตรง): ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการกระจายความร้อนของไฟ LED กำลังสูงที่มีลักษณะของความเข้มสูง การนำความร้อนสูง และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าสูง ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ไฟ LED, UV LED, COB LED ฯลฯ

LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal ลามิเนท): สามารถใช้ในการกระจายความร้อนและเพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้าในไฟ LED กำลังสูง โมดูลพลังงาน ยานพาหนะไฟฟ้า และสาขาอื่นๆ ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ไฟ LED โมดูลพลังงาน ตัวขับมอเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้า ฯลฯ

FR4 พีซีบี

บอร์ดตัวพา IC, บอร์ด Rigid-Flex และบอร์ด HDI blind/ฝังผ่านบอร์ดเป็น PCB ประเภทที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ต่างๆ ดังต่อไปนี้:

บอร์ดพาหะ IC: เป็นแผงวงจรพิมพ์ที่ใช้กันทั่วไป ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการทดสอบชิปและการผลิตในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การผลิตอิเล็กทรอนิกส์ การบินและอวกาศ การทหาร และสาขาอื่นๆ

บอร์ด Rigid-Flex: เป็นบอร์ดวัสดุคอมโพสิตที่รวม FPC เข้ากับ PCB แบบแข็ง โดยมีข้อดีของแผงวงจรทั้งแบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง การใช้งานทั่วไป ได้แก่ เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์ทางการแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ

HDI ตาบอด/ฝังผ่านบอร์ด: เป็นแผงวงจรพิมพ์ที่เชื่อมต่อระหว่างกันที่มีความหนาแน่นสูง โดยมีความหนาแน่นของเส้นที่สูงขึ้นและรูรับแสงที่เล็กลงเพื่อให้ได้บรรจุภัณฑ์ที่เล็กลงและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การใช้งานทั่วไป ได้แก่ การสื่อสารเคลื่อนที่ คอมพิวเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และสาขาอื่นๆ