Seramik PCB'ler ve Geleneksel FR4 PCB'ler Arasındaki Fark
Bu konuyu tartışmadan önce öncelikle seramik PCB'lerin ne olduğunu ve FR4 PCB'lerin ne olduğunu anlayalım.
Seramik Devre Kartı, Seramik PCB (baskılı devre kartı) olarak da bilinen, seramik malzemelerden üretilen bir tür devre kartını ifade eder. Yaygın cam elyaf takviyeli plastik (FR-4) alt tabakaların aksine, seramik devre kartlarında daha yüksek sıcaklık stabilitesi, daha iyi mekanik mukavemet, daha iyi dielektrik özellikler ve daha uzun ömür sağlayabilen seramik alt tabakalar kullanılır. Seramik PCB'ler çoğunlukla LED ışıklar, güç amplifikatörleri, yarı iletken lazerler, RF alıcı-vericileri, sensörler ve mikrodalga cihazları gibi yüksek sıcaklık, yüksek frekans ve yüksek güç devrelerinde kullanılır.
Devre Kartı, PCB veya baskılı devre kartı olarak da bilinen elektronik bileşenler için temel bir malzemeyi ifade eder. İletken olmayan yüzeylere metal devre desenleri basılarak ve ardından kimyasal korozyon, elektrolitik bakır ve delme gibi işlemler yoluyla iletken yollar oluşturarak elektronik bileşenlerin birleştirilmesine yönelik bir taşıyıcıdır.
Aşağıda seramik CCL ile FR4 CCL arasındaki farklar, avantajlar ve dezavantajlar dahil bir karşılaştırma yer almaktadır.
| Özellikler | Seramik CCL | FR4 CCL |
| Malzeme Bileşenleri | Seramik | Cam elyaf takviyeli epoksi reçine |
| İletkenlik | N | VE |
| Isı İletkenliği (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Kalınlık Aralığı | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| İşleme Zorluğu | Yüksek | Düşük |
| Üretim maliyeti | Yüksek | Düşük |
| Avantajları | İyi yüksek sıcaklık stabilitesi, iyi dielektrik performansı, yüksek mekanik mukavemet ve uzun servis ömrü | Geleneksel malzemeler, düşük üretim maliyeti, kolay işlenme, düşük frekanslı uygulamalara uygun |
| Dezavantajları | Yüksek üretim maliyeti, zor işleme, yalnızca yüksek frekanslı veya yüksek güçlü uygulamalar için uygundur | Kararsız dielektrik sabiti, büyük sıcaklık değişiklikleri, düşük mekanik dayanım ve neme karşı duyarlılık |
| Süreçler | Şu anda, HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM vb. dahil olmak üzere beş yaygın seramik termal CCL türü vardır. | IC taşıyıcı kart, Rigid-Flex kart, kart aracılığıyla gömülü/kör HDI, tek taraflı kart, çift taraflı kart, çok katmanlı kart |
Seramik PCB
Farklı malzemelerin uygulama alanları:
Alümina Seramik (Al2O3): Yüksek güçlü elektronik cihazlara uygun olacak şekilde mükemmel izolasyona, yüksek sıcaklık stabilitesine, sertliğe ve mekanik dayanıma sahiptir.
Alüminyum Nitrür Seramikler (AlN): Yüksek ısı iletkenliği ve iyi ısıl stabilitesi ile yüksek güçlü elektronik cihazlar ve LED aydınlatma alanları için uygundur.
Zirkonya seramikleri (ZrO2): Yüksek mukavemet, yüksek sertlik ve aşınma direnci ile yüksek voltajlı elektrikli ekipmanlar için uygundur.
Farklı proseslerin uygulama alanları:
HTCC (Yüksek Sıcaklıkta Ateşlenen Seramikler): Güç elektroniği, havacılık, uydu iletişimi, optik iletişim, tıbbi ekipman, otomotiv elektroniği, petrokimya ve diğer endüstriler gibi yüksek sıcaklık ve yüksek güç uygulamaları için uygundur. Ürün örnekleri arasında yüksek güçlü LED'ler, güç amplifikatörleri, indüktörler, sensörler, enerji depolama kapasitörleri vb. yer alır.
LTCC (Düşük Sıcaklık Co Ateşli Seramik): RF, mikrodalga, anten, sensör, filtre, güç bölücü vb. mikrodalga cihazlarının imalatına uygundur. Ayrıca medikal, otomotiv, havacılık, iletişim, haberleşme, sanayi gibi alanlarda da kullanılabilir. elektronik ve diğer alanlar. Ürün örnekleri arasında mikrodalga modülleri, anten modülleri, basınç sensörleri, gaz sensörleri, ivme sensörleri, mikrodalga filtreleri, güç bölücüler vb. yer alır.
DBC (Direct Bond Copper): Mükemmel ısı iletkenliği ve mekanik mukavemeti ile yüksek güçlü yarı iletken cihazların (IGBT, MOSFET, GaN, SiC vb.) ısı dağıtımı için uygundur. Ürün örnekleri arasında güç modülleri, güç elektroniği, elektrikli araç kontrolörleri vb. yer alır.
DPC (Doğrudan Plakalı Bakır Çok Katmanlı Baskılı Devre Kartı): esas olarak yüksek yoğunluk, yüksek termal iletkenlik ve yüksek elektrik performansı özelliklerine sahip yüksek güçlü LED ışıkların ısı dağıtımı için kullanılır. Ürün örnekleri arasında LED ışıklar, UV LED'ler, COB LED'ler vb. yer alır.
LAM (Hibrit Seramik Metal Laminat için Lazer Aktivasyon Metalizasyonu): yüksek güçlü LED ışıklarda, güç modüllerinde, elektrikli araçlarda ve diğer alanlarda ısı dağıtımı ve elektriksel performans optimizasyonu için kullanılabilir. Ürün örnekleri arasında LED ışıklar, güç modülleri, elektrikli araç motor sürücüleri vb. yer almaktadır.
FR4 PCB
IC taşıyıcı kartlar, Rigid-Flex kartlar ve HDI kör/gömülü kartlar, farklı endüstrilerde ve ürünlerde aşağıdaki şekilde uygulanan, yaygın olarak kullanılan PCB türleridir:
IC taşıyıcı kart: Yaygın olarak kullanılan, çoğunlukla elektronik cihazlarda çip testi ve üretimi için kullanılan baskılı devre kartıdır. Yaygın uygulamalar arasında yarı iletken üretimi, elektronik imalat, havacılık, askeri ve diğer alanlar yer alır.
Rigid-Flex board: Hem esnek hem de sert devre kartlarının avantajlarıyla FPC'yi sert PCB ile birleştiren kompozit malzemeli bir karttır. Yaygın uygulamalar arasında tüketici elektroniği, tıbbi ekipman, otomotiv elektroniği, havacılık ve diğer alanlar yer alır.
HDI kör/gömülü kart yoluyla: Daha küçük ambalaj ve daha yüksek performans elde etmek için daha yüksek hat yoğunluğuna ve daha küçük açıklığa sahip, yüksek yoğunluklu bir ara bağlantı baskılı devre kartıdır. Yaygın uygulamalar arasında mobil iletişim, bilgisayarlar, tüketici elektroniği ve diğer alanlar bulunur.