A diferenza entre as placas de circuíto impreso cerámicas e as placas de circuíto impreso FR4 tradicionais
Antes de discutir este tema, primeiro entendamos que son as placas de circuíto impreso cerámicas e que son as placas de circuíto impreso FR4.
Unha placa de circuíto cerámica refírese a un tipo de placa de circuíto fabricada con materiais cerámicos, tamén coñecida como PCB (placa de circuíto impreso) cerámica. A diferenza dos substratos comúns de plástico reforzado con fibra de vidro (FR-4), as placas de circuíto cerámicas empregan substratos cerámicos, que poden proporcionar unha maior estabilidade á temperatura, unha mellor resistencia mecánica, mellores propiedades dieléctricas e unha maior vida útil. As PCB cerámicas úsanse principalmente en circuítos de alta temperatura, alta frecuencia e alta potencia, como luces LED, amplificadores de potencia, láseres semicondutores, transceptores de RF, sensores e dispositivos de microondas.
Unha placa de circuíto refírese a un material básico para compoñentes electrónicos, tamén coñecido como PCB ou placa de circuíto impreso. É un soporte para ensamblar compoñentes electrónicos imprimindo patróns de circuítos metálicos en substratos non condutores e, a continuación, creando vías condutivas mediante procesos como a corrosión química, o cobre electrolítico e a perforación.
A continuación móstrase unha comparación entre o CCL cerámico e o CCL FR4, incluíndo as súas diferenzas, vantaxes e desvantaxes.
| Características | CCL cerámico | FR4 CCL |
| Compoñentes materiais | Cerámica | Resina epoxi reforzada con fibra de vidro |
| Condutividade | N | E |
| Condutividade térmica (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Rango de espesor | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificultade de procesamento | Alto | Baixo |
| Custo de fabricación | Alto | Baixo |
| Vantaxes | Boa estabilidade a altas temperaturas, bo rendemento dieléctrico, alta resistencia mecánica e longa vida útil | Materiais convencionais, baixo custo de fabricación, procesamento sinxelo, axeitado para aplicacións de baixa frecuencia |
| Desvantaxes | Alto custo de fabricación, procesamento difícil, só axeitado para aplicacións de alta frecuencia ou alta potencia | Constante dieléctrica inestable, grandes cambios de temperatura, baixa resistencia mecánica e susceptibilidade á humidade |
| Procesos | Na actualidade, existen cinco tipos comúns de CCL térmicas cerámicas, incluíndo HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, etc. | Placa portadora de CI, placa ríxida-flexible, placa HDI enterrada/cega a través da placa, placa dunha soa cara, placa de dobre cara, placa multicapa |
PCB de cerámica
Campos de aplicación de diferentes materiais:
Cerámica de alúmina (Al2O3): Ten un excelente illamento, estabilidade a altas temperaturas, dureza e resistencia mecánica, o que a fai axeitada para dispositivos electrónicos de alta potencia.
Cerámica de nitruro de aluminio (AlN): Con alta condutividade térmica e boa estabilidade térmica, é axeitada para dispositivos electrónicos de alta potencia e campos de iluminación LED.
Cerámica de circonio (ZrO2): con alta resistencia, alta dureza e resistencia ao desgaste, é axeitada para equipos eléctricos de alta tensión.
Campos de aplicación de diferentes procesos:
HTCC (cerámica cocida a alta temperatura): axeitada para aplicacións de alta temperatura e alta potencia, como electrónica de potencia, aeroespacial, comunicación por satélite, comunicación óptica, equipos médicos, electrónica automotriz, petroquímica e outras industrias. Algúns exemplos de produtos inclúen LED de alta potencia, amplificadores de potencia, indutores, sensores, condensadores de almacenamento de enerxía, etc.
LTCC (cerámica cocida a baixa temperatura con cocción): axeitada para a fabricación de dispositivos de microondas como RF, microondas, antenas, sensores, filtros, divisores de potencia, etc. Ademais, tamén se pode usar en campos médico, automotriz, aeroespacial, de comunicación, electrónica e outros. Algúns exemplos de produtos inclúen módulos de microondas, módulos de antenas, sensores de presión, sensores de gas, sensores de aceleración, filtros de microondas, divisores de potencia, etc.
DBC (cobre de enlace directo): axeitado para a disipación da calor de dispositivos semicondutores de alta potencia (como IGBT, MOSFET, GaN, SiC, etc.) con excelente condutividade térmica e resistencia mecánica. Algúns exemplos de produtos inclúen módulos de potencia, electrónica de potencia, controladores de vehículos eléctricos, etc.
DPC (placa de circuíto impreso multicapa de cobre de placa directa): úsase principalmente para a disipación da calor de luces LED de alta potencia con características de alta intensidade, alta condutividade térmica e alto rendemento eléctrico. Algúns exemplos de produtos inclúen luces LED, LED UV, LED COB, etc.
LAM (Metalización por activación láser para laminado metálico cerámico híbrido): pódese empregar para a disipación da calor e a optimización do rendemento eléctrico en luces LED de alta potencia, módulos de potencia, vehículos eléctricos e outros campos. Algúns exemplos de produtos inclúen luces LED, módulos de potencia, controladores de motores de vehículos eléctricos, etc.
PCB FR4
As placas portadoras de CI, as placas ríxidas flexibles e as placas HDI cegas/enterradas son tipos de PCB de uso común, que se aplican en diferentes industrias e produtos como segue:
Placa portadora de circuítos integrados: é unha placa de circuíto impreso de uso común, principalmente para probas de chips e produción en dispositivos electrónicos. As aplicacións comúns inclúen a produción de semicondutores, a fabricación de produtos electrónicos, a industria aeroespacial, o ámbito militar e outros.
Placa ríxida-flexible: é unha placa de material composto que combina FPC con PCB ríxida, coas vantaxes das placas de circuíto flexibles e ríxidas. As aplicacións comúns inclúen electrónica de consumo, equipos médicos, electrónica automotriz, aeroespacial e outros campos.
Placa de circuíto impreso HDI cega/enterrada: é unha placa de circuíto impreso de interconexión de alta densidade con maior densidade de liña e menor apertura para conseguir un empaquetado máis pequeno e un maior rendemento. As aplicacións comúns inclúen comunicacións móbiles, ordenadores, electrónica de consumo e outros campos.
