Η διαφορά μεταξύ κεραμικών πλακετών τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB) και παραδοσιακών πλακετών FR4

Πριν συζητήσουμε αυτό το ζήτημα, ας καταλάβουμε πρώτα τι είναι τα κεραμικά PCB και τι είναι τα FR4 PCB.

Η κεραμική πλακέτα κυκλώματος αναφέρεται σε έναν τύπο πλακέτας κυκλώματος που κατασκευάζεται με βάση κεραμικά υλικά, επίσης γνωστή ως κεραμική πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Σε αντίθεση με τα κοινά υποστρώματα από πλαστικό ενισχυμένο με υαλονήματα (FR-4), οι κεραμικές πλακέτες κυκλώματος χρησιμοποιούν κεραμικά υποστρώματα, τα οποία μπορούν να παρέχουν υψηλότερη σταθερότητα θερμοκρασίας, καλύτερη μηχανική αντοχή, καλύτερες διηλεκτρικές ιδιότητες και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Οι κεραμικές πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος χρησιμοποιούνται κυρίως σε κυκλώματα υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής συχνότητας και υψηλής ισχύος, όπως φώτα LED, ενισχυτές ισχύος, λέιζερ ημιαγωγών, πομποδέκτες RF, αισθητήρες και συσκευές μικροκυμάτων.

Η πλακέτα κυκλώματος αναφέρεται σε ένα βασικό υλικό για ηλεκτρονικά εξαρτήματα, γνωστό και ως πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Είναι ένας φορέας για τη συναρμολόγηση ηλεκτρονικών εξαρτημάτων με την εκτύπωση μεταλλικών μοτίβων κυκλωμάτων σε μη αγώγιμα υποστρώματα και στη συνέχεια τη δημιουργία αγώγιμων οδών μέσω διεργασιών όπως η χημική διάβρωση, ο ηλεκτρολυτικός χαλκός και η διάτρηση.

Ακολουθεί μια σύγκριση μεταξύ κεραμικών CCL και FR4 CCL, συμπεριλαμβανομένων των διαφορών, των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων τους.

Κεραμικό PCB

Πεδία εφαρμογής διαφορετικών υλικών:

Κεραμική αλουμίνα (Al2O3): Έχει εξαιρετική μόνωση, σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, σκληρότητα και μηχανική αντοχή, ώστε να είναι κατάλληλη για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος.

Κεραμικά νιτριδίου αργιλίου (AlN): Με υψηλή θερμική αγωγιμότητα και καλή θερμική σταθερότητα, είναι κατάλληλα για ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής ισχύος και πεδία φωτισμού LED.

Κεραμικά ζιρκονίου (ZrO2): με υψηλή αντοχή, υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, είναι κατάλληλα για ηλεκτρικό εξοπλισμό υψηλής τάσης.

Πεδία εφαρμογής διαφορετικών διαδικασιών:

HTCC (Κεραμικά υψηλής θερμοκρασίας με καύση Co): Κατάλληλα για εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής ισχύος, όπως ηλεκτρονικά ισχύος, αεροδιαστημική, δορυφορικές επικοινωνίες, οπτικές επικοινωνίες, ιατρικός εξοπλισμός, ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, πετροχημικές και άλλες βιομηχανίες. Παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν LED υψηλής ισχύος, ενισχυτές ισχύος, επαγωγείς, αισθητήρες, πυκνωτές αποθήκευσης ενέργειας κ.λπ.

LTCC (Κεραμικά χαμηλής θερμοκρασίας με καύση Co): Κατάλληλα για την κατασκευή συσκευών μικροκυμάτων όπως RF, φούρνοι μικροκυμάτων, κεραίες, αισθητήρες, φίλτρα, διαχωριστές ισχύος κ.λπ. Επιπλέον, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε ιατρικούς, αυτοκινητιστικούς, αεροδιαστημικούς, επικοινωνιακούς, ηλεκτρονικούς και άλλους τομείς. Παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν μονάδες μικροκυμάτων, μονάδες κεραίας, αισθητήρες πίεσης, αισθητήρες αερίου, αισθητήρες επιτάχυνσης, φίλτρα μικροκυμάτων, διαχωριστές ισχύος κ.λπ.

DBC (Χαλκός Άμεσης Σύνδεσης): Κατάλληλο για την απαγωγή θερμότητας ημιαγωγικών συσκευών υψηλής ισχύος (όπως IGBT, MOSFET, GaN, SiC, κ.λπ.) με εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα και μηχανική αντοχή. Παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν μονάδες ισχύος, ηλεκτρονικά ισχύος, ελεγκτές ηλεκτρικών οχημάτων, κ.λπ.

DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): χρησιμοποιείται κυρίως για την απαγωγή θερμότητας από φώτα LED υψηλής ισχύος με χαρακτηριστικά υψηλής έντασης, υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και υψηλής ηλεκτρικής απόδοσης. Παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν φώτα LED, UV LED, COB LED κ.λπ.

LAM (Μεταλλοποίηση με ενεργοποίηση λέιζερ για υβριδικό κεραμικό μεταλλικό φύλλο): μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απαγωγή θερμότητας και τη βελτιστοποίηση της ηλεκτρικής απόδοσης σε φώτα LED υψηλής ισχύος, μονάδες ισχύος, ηλεκτρικά οχήματα και άλλους τομείς. Παραδείγματα προϊόντων περιλαμβάνουν φώτα LED, μονάδες ισχύος, οδηγούς κινητήρων ηλεκτρικών οχημάτων κ.λπ.

FR4 πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος

Οι πλακέτες μεταφοράς ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (IC carrier boards), οι πλακέτες Rigid-Flex και οι πλακέτες HDI blind/buried via είναι συνήθως χρησιμοποιούμενοι τύποι PCB, οι οποίοι εφαρμόζονται σε διαφορετικές βιομηχανίες και προϊόντα ως εξής:

Πλακέτα φορέα ολοκληρωμένου κυκλώματος: Είναι μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος που χρησιμοποιείται συνήθως, κυρίως για δοκιμές και παραγωγή τσιπ σε ηλεκτρονικές συσκευές. Κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν την παραγωγή ημιαγωγών, την ηλεκτρονική κατασκευή, την αεροδιαστημική, τον στρατιωτικό και άλλους τομείς.

Άκαμπτη-εύκαμπτη πλακέτα: Είναι μια πλακέτα σύνθετου υλικού που συνδυάζει FPC με άκαμπτο PCB, με τα πλεονεκτήματα τόσο των εύκαμπτων όσο και των άκαμπτων πλακετών κυκλωμάτων. Κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, ιατρικό εξοπλισμό, ηλεκτρονικά αυτοκινήτων, αεροδιαστημική και άλλους τομείς.

Πλακέτα HDI τυφλή/θαμμένη μέσω πλακέτας: Πρόκειται για μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος διασύνδεσης υψηλής πυκνότητας με υψηλότερη πυκνότητα γραμμής και μικρότερο διάφραγμα για την επίτευξη μικρότερης συσκευασίας και υψηλότερης απόδοσης. Κοινές εφαρμογές περιλαμβάνουν τις κινητές επικοινωνίες, τους υπολογιστές, τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και άλλους τομείς.