Sự khác biệt giữa PCB gốm và PCB FR4 truyền thống
Trước khi thảo luận về vấn đề này, trước tiên chúng ta hãy hiểu PCB gốm là gì và PCB FR4 là gì.
Ceramic Circuit Board là loại bảng mạch được sản xuất dựa trên vật liệu gốm sứ hay còn gọi là Ceramic PCB (bảng mạch in). Không giống như chất nền nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh (FR-4) thông thường, bảng mạch gốm sử dụng chất nền gốm, có thể mang lại độ ổn định nhiệt độ cao hơn, độ bền cơ học tốt hơn, đặc tính điện môi tốt hơn và tuổi thọ dài hơn. PCB gốm chủ yếu được sử dụng trong các mạch nhiệt độ cao, tần số cao và công suất cao, chẳng hạn như đèn LED, bộ khuếch đại công suất, laser bán dẫn, bộ thu phát RF, cảm biến và thiết bị vi sóng.
Bảng mạch dùng để chỉ một loại vật liệu cơ bản cho các linh kiện điện tử, còn được gọi là PCB hoặc bảng mạch in. Nó là vật mang để lắp ráp các linh kiện điện tử bằng cách in các mẫu mạch kim loại trên nền không dẫn điện, sau đó tạo ra các đường dẫn điện thông qua các quá trình như ăn mòn hóa học, điện phân đồng và khoan.
Sau đây là so sánh giữa CCL gốm và FR4 CCL, bao gồm những khác biệt, ưu điểm và nhược điểm của chúng.
| Đặc trưng | CCL gốm | FR4 CCL |
| Thành phần vật liệu | Gốm sứ | Nhựa epoxy gia cố bằng sợi thủy tinh |
| Độ dẫn nhiệt | N | VÀ |
| Độ dẫn nhiệt (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Phạm vi độ dày | 0,1-3mm | 0,1-5mm |
| Độ khó xử lý | Cao | Thấp |
| Chi phí sản xuất | Cao | Thấp |
| Thuận lợi | Ổn định nhiệt độ cao tốt, hiệu suất điện môi tốt, độ bền cơ học cao và tuổi thọ dài | Vật liệu thông thường, chi phí sản xuất thấp, dễ gia công, thích hợp cho các ứng dụng tần số thấp |
| Nhược điểm | Giá thành chế tạo cao, gia công khó khăn, chỉ phù hợp với các ứng dụng tần số cao hoặc công suất lớn | Hằng số điện môi không ổn định, nhiệt độ thay đổi lớn, độ bền cơ học thấp và dễ bị ẩm |
| Quy trình | Hiện nay, có 5 loại CCL nhiệt gốm phổ biến bao gồm HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, v.v. | Bảng mạch mang IC, bảng Rigid-Flex, bảng HDI chôn/mù qua bảng, bảng một mặt, bảng hai mặt, bảng nhiều lớp |
PCB gốm
Các lĩnh vực ứng dụng của các vật liệu khác nhau:
Alumina Ceramic (Al2O3): Có khả năng cách nhiệt tuyệt vời, ổn định ở nhiệt độ cao, độ cứng và độ bền cơ học thích hợp cho các thiết bị điện tử công suất cao.
Gốm sứ nhôm Nitride (AlN): Với tính dẫn nhiệt cao và ổn định nhiệt tốt, nó phù hợp cho các thiết bị điện tử công suất cao và lĩnh vực chiếu sáng LED.
Gốm sứ Zirconia (ZrO2): có độ bền cao, độ cứng cao và chống mài mòn nên thích hợp cho các thiết bị điện cao áp.
Các lĩnh vực ứng dụng của các quy trình khác nhau:
HTCC (Gốm nung đồng nhiệt độ cao): Thích hợp cho các ứng dụng nhiệt độ cao và năng lượng cao, như điện tử công suất, hàng không vũ trụ, truyền thông vệ tinh, truyền thông quang học, thiết bị y tế, điện tử ô tô, hóa dầu và các ngành công nghiệp khác. Ví dụ về sản phẩm bao gồm đèn LED công suất cao, bộ khuếch đại công suất, cuộn cảm, cảm biến, tụ điện lưu trữ năng lượng, v.v.
LTCC (Gốm nung đồng nhiệt độ thấp): Thích hợp để sản xuất các thiết bị vi sóng như RF, lò vi sóng, ăng-ten, cảm biến, bộ lọc, bộ chia công suất, v.v. Ngoài ra, nó còn có thể được sử dụng trong y tế, ô tô, hàng không vũ trụ, thông tin liên lạc, điện tử và các lĩnh vực khác. Ví dụ về sản phẩm bao gồm mô-đun vi sóng, mô-đun ăng-ten, cảm biến áp suất, cảm biến khí, cảm biến gia tốc, bộ lọc vi sóng, bộ chia công suất, v.v.
DBC (Direct Bond Copper): Thích hợp để tản nhiệt cho các thiết bị bán dẫn công suất cao (như IGBT, MOSFET, GaN, SiC, v.v.) với khả năng dẫn nhiệt và độ bền cơ học tuyệt vời. Ví dụ về sản phẩm bao gồm mô-đun nguồn, điện tử công suất, bộ điều khiển xe điện, v.v.
DPC (Bảng mạch in nhiều lớp đồng tấm trực tiếp): chủ yếu được sử dụng để tản nhiệt cho đèn LED công suất cao với đặc tính cường độ cao, độ dẫn nhiệt cao và hiệu suất điện cao. Ví dụ về sản phẩm bao gồm đèn LED, đèn LED UV, đèn LED COB, v.v.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Metal): có thể được sử dụng để tản nhiệt và tối ưu hóa hiệu suất điện trong đèn LED công suất cao, mô-đun nguồn, xe điện và các lĩnh vực khác. Ví dụ về sản phẩm bao gồm đèn LED, mô-đun nguồn, bộ điều khiển động cơ xe điện, v.v.
PCB FR4
Bo mạch mang IC, bo mạch Rigid-Flex và bo mạch HDI mù/chôn xuyên qua là các loại PCB được sử dụng phổ biến, được ứng dụng trong các ngành công nghiệp và sản phẩm khác nhau như sau:
Bảng mạch mang IC: Đây là bảng mạch in được sử dụng phổ biến, chủ yếu được sử dụng để kiểm tra và sản xuất chip trong các thiết bị điện tử. Các ứng dụng phổ biến bao gồm sản xuất chất bán dẫn, sản xuất điện tử, hàng không vũ trụ, quân sự và các lĩnh vực khác.
Bảng cứng-Flex: Là bảng vật liệu composite kết hợp FPC với PCB cứng, với ưu điểm của cả bảng mạch linh hoạt và cứng. Các ứng dụng phổ biến bao gồm điện tử tiêu dùng, thiết bị y tế, điện tử ô tô, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác.
HDI mù/chôn qua bảng: Đây là bảng mạch in kết nối mật độ cao với mật độ dòng cao hơn và khẩu độ nhỏ hơn để đạt được bao bì nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn. Các ứng dụng phổ biến bao gồm thông tin di động, máy tính, điện tử tiêu dùng và các lĩnh vực khác.