Razlika između keramičkih PCB-a i tradicionalnih FR4 PCB-a
Prije nego što raspravimo o ovom pitanju, prvo ćemo razumjeti što su keramičke PCB-ove, a što FR4 PCB-ove.
Keramička tiskana ploča odnosi se na vrstu tiskane ploče proizvedene na bazi keramičkih materijala, poznate i kao keramička PCB (tiskana ploča). Za razliku od uobičajenih podloga od plastike ojačane staklenim vlaknima (FR-4), keramičke tiskane ploče koriste keramičke podloge koje mogu pružiti veću temperaturnu stabilnost, bolju mehaničku čvrstoću, bolja dielektrična svojstva i dulji vijek trajanja. Keramičke PCB-e se uglavnom koriste u visokotemperaturnim, visokofrekventnim i visokosnažnim krugovima, kao što su LED svjetla, pojačala snage, poluvodički laseri, RF primopredajnici, senzori i mikrovalni uređaji.
Tiskana ploča odnosi se na osnovni materijal za elektroničke komponente, također poznat kao PCB ili tiskana ploča. To je nosač za sastavljanje elektroničkih komponenti ispisom metalnih uzoraka krugova na nevodljive podloge, a zatim stvaranjem vodljivih putova kroz procese poput kemijske korozije, elektrolitičkog bakra i bušenja.
Slijedi usporedba keramičkog CCL-a i FR4 CCL-a, uključujući njihove razlike, prednosti i nedostatke.
| Karakteristike | Keramički CCL | FR4 CCL |
| Materijalne komponente | Keramika | Epoksidna smola ojačana staklenim vlaknima |
| Provodljivost | S | I |
| Toplinska vodljivost (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Raspon debljine | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Teškoća obrade | Visoko | Nisko |
| Troškovi proizvodnje | Visoko | Nisko |
| Prednosti | Dobra stabilnost na visokim temperaturama, dobre dielektrične performanse, visoka mehanička čvrstoća i dugi vijek trajanja | Konvencionalni materijali, niski troškovi proizvodnje, jednostavna obrada, pogodno za niskofrekventne primjene |
| Nedostaci | Visoki troškovi proizvodnje, teška obrada, pogodno samo za visokofrekventne ili visokosnažne primjene | Nestabilna dielektrična konstanta, velike promjene temperature, niska mehanička čvrstoća i osjetljivost na vlagu |
| Procesi | Trenutno postoji pet uobičajenih vrsta keramičkih termalnih CCL-ova, uključujući HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM itd. | Nosiva IC ploča, kruto-fleksibilna ploča, HDI ukopana/slijepa ploča za prolaz, jednostrana ploča, dvostrana ploča, višeslojna ploča |
Keramička PCB
Područja primjene različitih materijala:
Alumina keramika (Al2O3): Ima izvrsnu izolaciju, stabilnost na visokim temperaturama, tvrdoću i mehaničku čvrstoću te je prikladna za elektroničke uređaje velike snage.
Aluminijeva nitridna keramika (AlN): Zbog visoke toplinske vodljivosti i dobre toplinske stabilnosti, pogodna je za elektroničke uređaje velike snage i LED rasvjetna polja.
Cirkonijska keramika (ZrO2): s visokom čvrstoćom, tvrdoćom i otpornošću na habanje, pogodna je za visokonaponsku električnu opremu.
Područja primjene različitih procesa:
HTCC (keramika pečena na visokim temperaturama): Pogodno za primjene na visokim temperaturama i velikoj snazi, kao što su energetska elektronika, zrakoplovstvo, satelitska komunikacija, optička komunikacija, medicinska oprema, automobilska elektronika, petrokemijska i druge industrije. Primjeri proizvoda uključuju LED diode velike snage, pojačala snage, induktore, senzore, kondenzatore za pohranu energije itd.
LTCC (keramika pečena na niskim temperaturama): Pogodno za proizvodnju mikrovalnih uređaja kao što su RF, mikrovalne pećnice, antene, senzori, filteri, razdjelnici snage itd. Osim toga, može se koristiti i u medicini, automobilskoj industriji, zrakoplovstvu, komunikacijama, elektronici i drugim područjima. Primjeri proizvoda uključuju mikrovalne module, antenske module, senzore tlaka, senzore plina, senzore ubrzanja, mikrovalne filtere, razdjelnike snage itd.
DBC (Direct Bond Copper): Pogodno za odvođenje topline visokonaponskih poluvodičkih uređaja (kao što su IGBT, MOSFET, GaN, SiC itd.) s izvrsnom toplinskom vodljivošću i mehaničkom čvrstoćom. Primjeri proizvoda uključuju energetske module, energetsku elektroniku, kontrolere električnih vozila itd.
DPC (višeslojna tiskana ploča s izravnom bakrenom pločom): uglavnom se koristi za odvođenje topline snažnih LED svjetala s karakteristikama visokog intenziteta, visoke toplinske vodljivosti i visokih električnih performansi. Primjeri proizvoda uključuju LED svjetla, UV LED diode, COB LED diode itd.
LAM (Metalizacija laserskom aktivacijom za hibridni keramički metalni laminat): može se koristiti za odvođenje topline i optimizaciju električnih performansi u LED svjetlima velike snage, energetskim modulima, električnim vozilima i drugim područjima. Primjeri proizvoda uključuju LED svjetla, energetske module, pogonske sklopove motora električnih vozila itd.
FR4 PCB
Nosive IC ploče, krute-fleksibilne ploče i HDI slijepe/ukopane ploče su često korištene vrste PCB-a, koje se primjenjuju u različitim industrijama i proizvodima kako slijedi:
Nosiva ploča IC-a: To je često korištena tiskana ploča, uglavnom se koristi za testiranje i proizvodnju čipova u elektroničkim uređajima. Uobičajene primjene uključuju proizvodnju poluvodiča, elektroničku proizvodnju, zrakoplovstvo, vojsku i druga područja.
Kruto-fleksibilna ploča: To je ploča od kompozitnog materijala koja kombinira FPC s krutim PCB-om, s prednostima fleksibilnih i krutih tiskanih ploča. Uobičajene primjene uključuju potrošačku elektroniku, medicinsku opremu, automobilsku elektroniku, zrakoplovstvo i druga područja.
HDI slijepa/ukopana ploča: To je tiskana ploča visoke gustoće međusobnog povezivanja s većom gustoćom linija i manjim otvorom kako bi se postiglo manje pakiranje i veće performanse. Uobičajene primjene uključuju mobilne komunikacije, računala, potrošačku elektroniku i druga područja.
