Keraamiliste ja traditsiooniliste FR4 trükkplaatide erinevus
Enne selle teema arutamist mõelgem kõigepealt välja, mis on keraamilised PCB-d ja mis on FR4 PCB-d.
Keraamiline trükkplaat viitab keraamilistest materjalidest valmistatud trükkplaadi tüübile, mida tuntakse ka kui keraamilist PCB-d (trükkplaati). Erinevalt tavalistest klaaskiuga tugevdatud plastist (FR-4) aluspindadest kasutavad keraamilised trükkplaadid keraamilisi aluspindu, mis pakuvad kõrgemat temperatuuri stabiilsust, paremat mehaanilist tugevust, paremaid dielektrilisi omadusi ja pikemat eluiga. Keraamilisi PCB-sid kasutatakse peamiselt kõrge temperatuuri, kõrgsageduse ja suure võimsusega vooluringides, näiteks LED-valgustites, võimendites, pooljuhtlaserites, raadiosagedustransiiverites, andurites ja mikrolaineahjudes.
Trükkplaat on elektroonikakomponentide põhimaterjal, tuntud ka kui trükkplaat või trükkplaat. See on kandja elektroonikakomponentide kokkupanekuks, mille käigus trükitakse metallskeemimustrid mittejuhtivatele aluspindadele ja seejärel luuakse juhtivad rajad selliste protsesside abil nagu keemiline korrosioon, elektrolüütiline vask ja puurimine.
Järgnevalt on toodud keraamilise CCL-i ja FR4 CCL-i võrdlus, sealhulgas nende erinevused, eelised ja puudused.
| Omadused | Keraamiline CCL | FR4 CCL |
| Materjalikomponendid | Keraamika | Klaaskiuga tugevdatud epoksüvaik |
| Juhtivus | N | JA |
| Soojusjuhtivus (W/mK) | 10-210 | 0,25–0,35 |
| Paksuse vahemik | 0,1–3 mm | 0,1–5 mm |
| Töötlemise raskusaste | Kõrge | Madal |
| Tootmiskulud | Kõrge | Madal |
| Eelised | Hea kõrge temperatuuri stabiilsus, hea dielektriline jõudlus, kõrge mehaaniline tugevus ja pikk kasutusiga | Tavapärased materjalid, madalad tootmiskulud, lihtne töötlemine, sobib madalsageduslike rakenduste jaoks |
| Puudused | Kõrged tootmiskulud, keeruline töötlemine, sobib ainult kõrgsageduslike või suure võimsusega rakenduste jaoks | Ebastabiilne dielektriline konstant, suured temperatuurimuutused, madal mehaaniline tugevus ja niiskustundlikkus |
| Protsessid | Praegu on viis levinumat keraamiliste termiliste CCL-ide tüüpi, sealhulgas HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM jne. | IC-kandjaplaat, jäik-paindlik plaat, HDI maetud/pimestatud läbivooluplaat, ühepoolne plaat, kahepoolne plaat, mitmekihiline plaat |
Keraamiline trükkplaat
Erinevate materjalide rakendusvaldkonnad:
Alumiiniumkeraamika (Al2O3): Sellel on suurepärane isolatsioon, kõrge temperatuuri stabiilsus, kõvadus ja mehaaniline tugevus, mis sobivad suure võimsusega elektroonikaseadmetele.
Alumiiniumnitriidkeraamika (AlN): Kõrge soojusjuhtivuse ja hea termilise stabiilsusega sobib see suure võimsusega elektroonikaseadmete ja LED-valgustusväljade jaoks.
Tsirkooniumkeraamika (ZrO2): tänu suurele tugevusele, kõvadusele ja kulumiskindlusele sobib see kõrgepinge elektriseadmetele.
Erinevate protsesside rakendusvaldkonnad:
HTCC (kõrgtemperatuuriline koospõletatud keraamika): sobib kõrge temperatuuri ja suure võimsusega rakenduste jaoks, näiteks jõuelektroonika, lennundus, satelliitside, optiline side, meditsiiniseadmed, autoelektroonika, naftakeemia ja muud tööstusharud. Tootenäidete hulka kuuluvad suure võimsusega LED-id, võimendid, induktiivpoolid, andurid, energia salvestamise kondensaatorid jne.
LTCC (madala temperatuuriga kaaspõletatud keraamika): sobib mikrolaineahjude, näiteks raadiosageduslike (RF), mikrolaineahjude, antennide, andurite, filtrite, võimsusjaoturite jne tootmiseks. Lisaks saab seda kasutada ka meditsiinis, autotööstuses, lennunduses, kommunikatsioonis, elektroonikas ja muudes valdkondades. Tootenäited hõlmavad mikrolaineahju mooduleid, antenni mooduleid, rõhuandureid, gaasiandureid, kiirendusandureid, mikrolaineahju filtreid, võimsusjaotureid jne.
DBC (otsesidemega vask): sobib suure võimsusega pooljuhtseadmete (nt IGBT, MOSFET, GaN, SiC jne) soojuse hajutamiseks, millel on suurepärane soojusjuhtivus ja mehaaniline tugevus. Tootenäidete hulka kuuluvad võimsusmoodulid, võimsuselektroonika, elektrisõidukite kontrollerid jne.
DPC (otseplaadiga vask mitmekihiline trükkplaat): kasutatakse peamiselt suure võimsusega LED-valgustite soojuse hajutamiseks, millel on kõrge valgustugevus, kõrge soojusjuhtivus ja kõrge elektriline jõudlus. Tootenäited hõlmavad LED-valgusteid, UV-LED-e, COB-LED-e jne.
LAM (laseraktiveerimisega metalliseerimine hübriidkeraamilise metalllaminaadi jaoks): seda saab kasutada soojuse hajutamiseks ja elektrilise jõudluse optimeerimiseks suure võimsusega LED-tuledes, toitemoodulites, elektriautodes ja muudes valdkondades. Tootenäited hõlmavad LED-tulesid, toitemooduleid, elektriautode mootoridraivereid jne.
FR4 trükkplaat
IC-kandjaplaadid, Rigid-Flex-plaadid ja HDI-pime-/maetud läbivooluplaadid on levinud trükkplaatide tüübid, mida rakendatakse erinevates tööstusharudes ja toodetes järgmiselt:
IC-kandjaplaat: see on levinud trükkplaat, mida kasutatakse peamiselt kiipide testimiseks ja elektroonikaseadmete tootmiseks. Levinud rakendused hõlmavad pooljuhtide tootmist, elektroonikatööstust, lennundust, sõjandust ja muid valdkondi.
Jäigad-painduvad plaadid: need on komposiitmaterjalist plaadid, mis ühendavad FPC-d jäiga trükkplaadiga, pakkudes nii painduvate kui ka jäikade trükkplaatide eeliseid. Levinud kasutusalad hõlmavad tarbeelektroonikat, meditsiiniseadmeid, autoelektroonikat, lennundust ja muid valdkondi.
HDI pime-/maetud läbivooluplaat: see on suure tihedusega ühendusplaat, millel on suurem liinitihedus ja väiksem ava, et saavutada väiksem pakend ja suurem jõudlus. Levinud rakendused hõlmavad mobiilsidet, arvutit, tarbeelektroonikat ja muid valdkondi.
