Ero keraamisten piirilevyjen ja perinteisten FR4-piirilevyjen välillä
Ennen kuin keskustelemme tästä asiasta, ymmärretään ensin, mitä keraamiset piirilevyt ovat ja mitä FR4-piirilevyt ovat.
Keraamisella piirilevyllä tarkoitetaan keraamisista materiaaleista valmistettua piirilevyä, joka tunnetaan myös nimellä keraaminen piirilevy (PCB). Toisin kuin tavalliset lasikuituvahvisteiset muovit (FR-4), keraamiset piirilevyt käyttävät keraamisia alustoja, jotka voivat tarjota korkeamman lämpötilan stabiilisuuden, paremman mekaanisen lujuuden, paremmat dielektriset ominaisuudet ja pidemmän käyttöiän. Keraamisia piirilevyjä käytetään pääasiassa korkean lämpötilan, korkeataajuuksien ja suurtehopiirien, kuten LED-valoissa, tehovahvistimissa, puolijohdelasereissa, RF-lähetin-vastaanottimissa, antureissa ja mikroaaltolaitteissa.
Piirilevyllä tarkoitetaan elektronisten komponenttien perusmateriaalia, joka tunnetaan myös nimellä PCB tai painettu piirilevy. Se on alusta, jota käytetään elektronisten komponenttien kokoamiseen tulostamalla metallisia piirikuvioita johtamattomille alustoille ja luomalla sitten johtavia reittejä esimerkiksi kemiallisen korroosion, elektrolyyttisen kuparin ja porauksen avulla.
Seuraavassa on vertailu keraamisen CCL:n ja FR4 CCL:n välillä, mukaan lukien niiden erot, edut ja haitat.
| Ominaisuudet | Keraaminen CCL | FR4 CCL |
| Materiaalikomponentit | Keraaminen | Lasikuituvahvisteinen epoksihartsi |
| Johtavuus | N | JA |
| Lämmönjohtavuus (W/mK) | 10-210 | 0,25–0,35 |
| Paksuusalue | 0,1–3 mm | 0,1–5 mm |
| Käsittelyvaikeus | Korkea | Matala |
| Valmistuskustannukset | Korkea | Matala |
| Edut | Hyvä korkean lämpötilan stabiilius, hyvä dielektrinen suorituskyky, korkea mekaaninen lujuus ja pitkä käyttöikä | Perinteiset materiaalit, alhaiset valmistuskustannukset, helppo prosessointi, sopii matalataajuisiin sovelluksiin |
| Haitat | Korkeat valmistuskustannukset, vaikea prosessointi, sopii vain korkeataajuisiin tai suuritehoisiin sovelluksiin | Epävakaa dielektrinen vakio, suuret lämpötilan muutokset, alhainen mekaaninen lujuus ja alttius kosteudelle |
| Prosessit | Tällä hetkellä on olemassa viisi yleistä keraamisten lämpö-CCL-levyjen tyyppiä, mukaan lukien HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM jne. | IC-kantolevy, Rigid-Flex-levy, HDI-upotettu/sokkolevy, yksipuolinen levy, kaksipuolinen levy, monikerroksinen levy |
Keraaminen piirilevy
Eri materiaalien käyttöalueet:
Alumiinioksidikeramiikka (Al2O3): Sillä on erinomainen eristyskyky, korkean lämpötilan kestävyys, kovuus ja mekaaninen lujuus, joten se soveltuu suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin.
Alumiininitridikeramit (AlN): Korkean lämmönjohtavuuden ja lämmönkestävyyden ansiosta se soveltuu suuritehoisiin elektronisiin laitteisiin ja LED-valaistuskenttiin.
Zirkoniumoksidikeramiikka (ZrO2): korkean lujuuden, kovuuden ja kulutuskestävyyden ansiosta se soveltuu korkeajännitteisiin sähkölaitteisiin.
Eri prosessien sovellusalueet:
HTCC (korkean lämpötilan yhteispolttokeramiikka): Sopii korkean lämpötilan ja suuren tehon sovelluksiin, kuten tehoelektroniikkaan, ilmailu- ja avaruustekniikkaan, satelliittiviestintään, optiseen viestintään, lääketieteellisiin laitteisiin, autoelektroniikkaan, petrokemian teollisuudenaloille ja muille teollisuudenaloille. Tuote-esimerkkejä ovat suurteho-LEDit, tehovahvistimet, induktorit, anturit, energian varastointikondensaattorit jne.
LTCC (matalalämpötilassa yhteistyössä poltettu keramiikka): Sopii mikroaaltolaitteiden, kuten RF-laitteiden, mikroaaltojen, antennien, antureiden, suodattimien, tehonjakajien jne. valmistukseen. Lisäksi sitä voidaan käyttää myös lääketieteen, autoteollisuuden, ilmailu- ja avaruusteollisuudessa, viestinnässä, elektroniikassa ja muilla aloilla. Tuote-esimerkkejä ovat mikroaaltomoduulit, antennimoduulit, paineanturit, kaasuanturit, kiihtyvyysanturit, mikroaaltosuodattimet, tehonjakajat jne.
DBC (Direct Bond Copper): Sopii suurtehoisten puolijohdelaitteiden (kuten IGBT, MOSFET, GaN, SiC jne.) lämmönpoistoon, ja niillä on erinomainen lämmönjohtavuus ja mekaaninen kestävyys. Tuote-esimerkkejä ovat tehomoduulit, tehoelektroniikka, sähköajoneuvojen ohjaimet jne.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): käytetään pääasiassa suurtehoisten LED-valojen lämmönpoistoon, joilla on korkea intensiteetti, korkea lämmönjohtavuus ja korkea sähköinen suorituskyky. Tuote-esimerkkejä ovat LED-valot, UV-LEDit, COB-LEDit jne.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): voidaan käyttää lämmönpoistoon ja sähköisen suorituskyvyn optimointiin suuritehoisissa LED-valoissa, tehomoduuleissa, sähköajoneuvoissa ja muilla aloilla. Tuote-esimerkkejä ovat LED-valot, tehomoduulit, sähköajoneuvojen moottoriohjaimet jne.
FR4-piirilevy
IC-kantolevyt, Rigid-Flex-levyt ja HDI-sisäänrakennetut/haudatut piirilevyt ovat yleisesti käytettyjä piirilevytyyppejä, joita käytetään eri teollisuudenaloilla ja tuotteissa seuraavasti:
IC-kantolevy: Se on yleisesti käytetty piirilevy, jota käytetään pääasiassa sirujen testaukseen ja elektronisten laitteiden tuotantoon. Yleisiä sovelluksia ovat puolijohdetuotanto, elektroniikan valmistus, ilmailu- ja avaruusteollisuus, sotilasala ja muut alat.
Jäykkä-Flex-levy: Se on komposiittimateriaalista valmistettu levy, joka yhdistää FPC:n ja jäykän piirilevyn, ja tarjoaa sekä joustavien että jäykkien piirilevyjen edut. Yleisiä käyttökohteita ovat kulutuselektroniikka, lääketieteelliset laitteet, autoelektroniikka, ilmailu ja muut alat.
HDI-sokkolevy/haudattu piirilevy: Se on tiheästi yhteenliitetty piirilevy, jossa on suurempi linjatiheys ja pienempi aukko pienemmän koon ja paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi. Yleisiä sovelluksia ovat mobiiliviestintä, tietokoneet, kulutuselektroniikka ja muut alat.
