Rozdíl mezi keramickými deskami plošných spojů a tradičními deskami plošných spojů FR4
Než se o tomto problému budeme bavit, nejprve si ujasněme, co jsou keramické desky plošných spojů a co jsou desky plošných spojů FR4.
Keramická deska plošných spojů označuje typ desky plošných spojů vyrobené na bázi keramických materiálů, známé také jako keramická deska plošných spojů (PCB). Na rozdíl od běžných substrátů ze skleněných vláknů vyztužených plastem (FR-4) používají keramické desky plošných spojů keramické substráty, které mohou poskytovat vyšší teplotní stabilitu, lepší mechanickou pevnost, lepší dielektrické vlastnosti a delší životnost. Keramické desky plošných spojů se používají hlavně ve vysokoteplotních, vysokofrekvenčních a výkonových obvodech, jako jsou LED světla, výkonové zesilovače, polovodičové lasery, RF transceivery, senzory a mikrovlnná zařízení.
Deska plošných spojů (PCB) označuje základní materiál pro elektronické součástky, známý také jako deska plošných spojů nebo deska s plošnými spoji. Jedná se o nosič pro sestavování elektronických součástek tiskem kovových obvodových vzorů na nevodivé substráty a následným vytvářením vodivých cest procesy, jako je chemická koroze, elektrolytické mědění a vrtání.
Následuje srovnání keramických CCL a FR4 CCL, včetně jejich rozdílů, výhod a nevýhod.
| Charakteristiky | Keramický CCL | FR4 CCL |
| Materiální složky | Keramický | Epoxidová pryskyřice vyztužená skleněnými vlákny |
| Vodivost | N | A |
| Tepelná vodivost (W/mK) | 10-210 | 0,25–0,35 |
| Rozsah tloušťky | 0,1–3 mm | 0,1–5 mm |
| Obtížnost zpracování | Vysoký | Nízký |
| Výrobní náklady | Vysoký | Nízký |
| Výhody | Dobrá vysokoteplotní stabilita, dobrý dielektrický výkon, vysoká mechanická pevnost a dlouhá životnost | Konvenční materiály, nízké výrobní náklady, snadné zpracování, vhodné pro nízkofrekvenční aplikace |
| Nevýhody | Vysoké výrobní náklady, obtížné zpracování, vhodné pouze pro vysokofrekvenční nebo výkonové aplikace | Nestabilní dielektrická konstanta, velké teplotní změny, nízká mechanická pevnost a náchylnost k vlhkosti |
| Procesy | V současné době existuje pět běžných typů keramických termických CCL, včetně HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM atd. | Nosná deska integrovaných obvodů, deska Rigid-Flex, deska HDI pro zapuštěné/slepé propojení, jednostranná deska, oboustranná deska, vícevrstvá deska |
Keramická deska plošných spojů
Oblasti použití různých materiálů:
Keramika z oxidu hlinitého (Al2O3): Má vynikající izolaci, stabilitu při vysokých teplotách, tvrdost a mechanickou pevnost, takže je vhodná pro vysoce výkonná elektronická zařízení.
Keramika z nitridu hliníku (AlN): Díky vysoké tepelné vodivosti a dobré tepelné stabilitě je vhodná pro vysoce výkonná elektronická zařízení a LED osvětlovací pole.
Zirkonová keramika (ZrO2): díky vysoké pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti opotřebení je vhodná pro vysokonapěťová elektrická zařízení.
Oblasti použití různých procesů:
HTCC (vysokoteplotní kobaltová keramika): Vhodná pro vysokoteplotní a výkonné aplikace, jako je výkonová elektronika, letecký a kosmický průmysl, satelitní komunikace, optická komunikace, lékařské zařízení, automobilová elektronika, petrochemický a další průmysl. Mezi příklady produktů patří vysoce výkonné LED diody, výkonové zesilovače, induktory, senzory, kondenzátory pro ukládání energie atd.
LTCC (Nízkoteplotní keramika vypalovaná kobaltem): Vhodná pro výrobu mikrovlnných zařízení, jako jsou rádiové a mikrovlnné zářiče, antény, senzory, filtry, děliče výkonu atd. Kromě toho může být použita také v lékařství, automobilovém průmyslu, leteckém průmyslu, komunikaci, elektronice a dalších oblastech. Mezi příklady produktů patří mikrovlnné moduly, anténní moduly, tlakové senzory, plynové senzory, akcelerační senzory, mikrovlnné filtry, děliče výkonu atd.
DBC (Direct Bond Copper): Vhodné pro odvod tepla vysoce výkonných polovodičových součástek (jako jsou IGBT, MOSFET, GaN, SiC atd.) s vynikající tepelnou vodivostí a mechanickou pevností. Mezi příklady produktů patří výkonové moduly, výkonová elektronika, řídicí jednotky elektrických vozidel atd.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): používá se hlavně pro odvod tepla vysoce výkonných LED světel s charakteristikami vysoké intenzity, vysoké tepelné vodivosti a vysokého elektrického výkonu. Mezi příklady produktů patří LED světla, UV LED, COB LED atd.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): lze použít pro odvod tepla a optimalizaci elektrického výkonu ve vysoce výkonných LED světlech, výkonových modulech, elektromobilech a dalších oblastech. Mezi příklady produktů patří LED světla, výkonové moduly, ovladače motorů elektromobilů atd.
DPS FR4
Nosné desky integrovaných obvodů, desky Rigid-Flex a zaslepené/zapuštěné desky HDI jsou běžně používané typy desek plošných spojů, které se používají v různých průmyslových odvětvích a produktech takto:
Nosná deska integrovaných obvodů: Jedná se o běžně používanou desku plošných spojů, která se používá hlavně pro testování a výrobu čipů v elektronických zařízeních. Mezi běžné aplikace patří výroba polovodičů, elektronika, letectví, armáda a další oblasti.
Deska Rigid-Flex: Jedná se o kompozitní materiálovou desku, která kombinuje FPC s pevnou deskou plošných spojů (PCB) a nabízí výhody flexibilních i pevných desek plošných spojů. Mezi běžné aplikace patří spotřební elektronika, lékařské vybavení, automobilová elektronika, letecký průmysl a další oblasti.
Zaslepená/zapuštěná deska HDI: Jedná se o desku plošných spojů s vysokou hustotou propojení, vyšší hustotou čar a menší aperturou pro dosažení menšího pouzdra a vyššího výkonu. Mezi běžné aplikace patří mobilní komunikace, počítače, spotřební elektronika a další oblasti.
