La diferencia entre las PCB de cerámica y las PCB FR4 tradicionales
Antes de analizar este tema, entendamos primero qué son las PCB de cerámica y qué son las PCB FR4.
Una placa de circuito impreso (PCB) cerámica se refiere a un tipo de placa de circuito fabricada con materiales cerámicos, también conocida como PCB (placa de circuito impreso) cerámica. A diferencia de los sustratos comunes de plástico reforzado con fibra de vidrio (FR-4), las placas de circuito impreso cerámicas utilizan sustratos cerámicos, que proporcionan mayor estabilidad térmica, mejor resistencia mecánica, mejores propiedades dieléctricas y una mayor vida útil. Las PCB cerámicas se utilizan principalmente en circuitos de alta temperatura, alta frecuencia y alta potencia, como luces LED, amplificadores de potencia, láseres semiconductores, transceptores de RF, sensores y dispositivos de microondas.
Una placa de circuito impreso (PCB) es un material básico para componentes electrónicos. Sirve como soporte para ensamblar componentes electrónicos mediante la impresión de patrones de circuitos metálicos sobre sustratos no conductores y la posterior creación de vías conductoras mediante procesos como la corrosión química, el cobre electrolítico y la perforación.
A continuación se presenta una comparación entre CCL cerámico y CCL FR4, incluyendo sus diferencias, ventajas y desventajas.
| Características | CCL cerámico | FR4 CCL |
| Componentes materiales | Cerámico | Resina epoxi reforzada con fibra de vidrio |
| Conductividad | norte | Y |
| Conductividad térmica (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Rango de espesor | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificultad de procesamiento | Alto | Bajo |
| Costo de fabricación | Alto | Bajo |
| Ventajas | Buena estabilidad a altas temperaturas, buen rendimiento dieléctrico, alta resistencia mecánica y larga vida útil. | Materiales convencionales, bajo coste de fabricación, fácil procesamiento, adecuado para aplicaciones de baja frecuencia. |
| Desventajas | Alto costo de fabricación, procesamiento difícil, solo adecuado para aplicaciones de alta frecuencia o alta potencia. | Constante dieléctrica inestable, grandes cambios de temperatura, baja resistencia mecánica y susceptibilidad a la humedad. |
| Procesos | En la actualidad, existen cinco tipos comunes de CCL térmicos cerámicos, incluidos HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, etc. | Placa portadora de CI, placa rígida-flexible, placa de vía ciega/enterrada HDI, placa de una cara, placa de dos caras, placa multicapa |
PCB de cerámica
Campos de aplicación de diferentes materiales:
Cerámica de alúmina (Al2O3): tiene un excelente aislamiento, estabilidad a altas temperaturas, dureza y resistencia mecánica para ser adecuada para dispositivos electrónicos de alta potencia.
Cerámica de nitruro de aluminio (AlN): con alta conductividad térmica y buena estabilidad térmica, es adecuada para dispositivos electrónicos de alta potencia y campos de iluminación LED.
Cerámica de zirconio (ZrO2): con alta resistencia, alta dureza y resistencia al desgaste, es adecuada para equipos eléctricos de alto voltaje.
Campos de aplicación de diferentes procesos:
HTCC (Cerámica de Cocción a Alta Temperatura): Adecuada para aplicaciones de alta temperatura y alta potencia, como electrónica de potencia, aeroespacial, comunicaciones satelitales, comunicaciones ópticas, equipos médicos, electrónica automotriz, petroquímica y otras industrias. Entre sus productos se incluyen LED de alta potencia, amplificadores de potencia, inductores, sensores, condensadores de almacenamiento de energía, etc.
LTCC (Cerámica de Cocción a Baja Temperatura): Adecuada para la fabricación de dispositivos de microondas como RF, microondas, antenas, sensores, filtros, divisores de potencia, etc. También se puede utilizar en los sectores médico, automotriz, aeroespacial, de comunicaciones, electrónico y otros. Algunos ejemplos de productos incluyen módulos de microondas, módulos de antena, sensores de presión, sensores de gas, sensores de aceleración, filtros de microondas, divisores de potencia, etc.
DBC (Cobre de unión directa): Adecuado para la disipación de calor de dispositivos semiconductores de alta potencia (como IGBT, MOSFET, GaN, SiC, etc.) con excelente conductividad térmica y resistencia mecánica. Entre sus productos se incluyen módulos de potencia, electrónica de potencia, controladores de vehículos eléctricos, etc.
DPC (placa de circuito impreso multicapa de cobre de placa directa): se utiliza principalmente para la disipación de calor de luces LED de alta potencia, con características de alta intensidad, alta conductividad térmica y alto rendimiento eléctrico. Algunos ejemplos de productos incluyen luces LED, LED UV, LED COB, etc.
LAM (Metalización por Activación Láser para Laminados Metálicos Cerámicos Híbridos): Se utiliza para la disipación de calor y la optimización del rendimiento eléctrico en luces LED de alta potencia, módulos de potencia, vehículos eléctricos y otros campos. Algunos ejemplos de productos incluyen luces LED, módulos de potencia, controladores de motores de vehículos eléctricos, etc.
Placa de circuito impreso FR4
Las placas portadoras de CI, las placas rígido-flexibles y las placas de vías ciegas/enterradas HDI son tipos de PCB de uso común que se aplican en diferentes industrias y productos, como se indica a continuación:
Placa portadora de CI: Es una placa de circuito impreso de uso común, principalmente para pruebas y producción de chips en dispositivos electrónicos. Sus aplicaciones comunes incluyen la producción de semiconductores, la fabricación electrónica, la industria aeroespacial, la industria militar y otros sectores.
Placa rígido-flexible: Es una placa de material compuesto que combina FPC con PCB rígido, con las ventajas de las placas de circuito flexibles y rígidas. Sus aplicaciones comunes incluyen electrónica de consumo, equipos médicos, electrónica automotriz, industria aeroespacial y otros sectores.
Placa de vía ciega/enterrada HDI: Se trata de una placa de circuito impreso de interconexión de alta densidad con mayor densidad de líneas y menor apertura para lograr un empaquetado más compacto y un mayor rendimiento. Sus aplicaciones comunes incluyen comunicaciones móviles, informática, electrónica de consumo y otros campos.
