Skirtumas tarp keraminių PCB ir tradicinių FR4 PCB
Prieš aptardami šį klausimą, pirmiausia supraskime, kas yra keraminės PCB ir kas yra FR4 PCB.
Keraminės spausdintinės plokštės – tai spausdintinės plokštės, pagamintos iš keraminių medžiagų, tipas, dar žinomas kaip keraminės PCB (spausdintinės plokštės). Skirtingai nuo įprastų stiklo pluoštu armuoto plastiko (FR-4) pagrindų, keraminėse plokštėse naudojami keraminiai pagrindai, kurie gali užtikrinti aukštesnį temperatūros stabilumą, geresnį mechaninį stiprumą, geresnes dielektrines savybes ir ilgesnį tarnavimo laiką. Keraminės spausdintinės plokštės daugiausia naudojamos aukštos temperatūros, aukšto dažnio ir didelės galios grandinėse, tokiose kaip LED lemputės, galios stiprintuvai, puslaidininkiniai lazeriai, radijo dažnių siųstuvai-imtuvai, jutikliai ir mikrobangų įrenginiai.
Spausdintinė plokštė – tai pagrindinė elektroninių komponentų medžiaga, dar vadinama PCB arba spausdintine plokšte. Tai nešiklis, skirtas elektroninių komponentų surinkimui, spausdinant metalinius grandinių raštus ant nelaidžių pagrindų, o tada sukuriant laidžius takus tokiais procesais kaip cheminė korozija, elektrolitinis varis ir gręžimas.
Toliau pateikiamas keraminių CCL ir FR4 CCL palyginimas, įskaitant jų skirtumus, privalumus ir trūkumus.
| Charakteristikos | Keraminis CCL | FR4 CCL |
| Medžiagų komponentai | Keramika | Stiklo pluoštu sustiprinta epoksidinė derva |
| Laidumas | N | IR |
| Šilumos laidumas (W/mK) | 10-210 | 0,25–0,35 |
| Storio diapazonas | 0,1–3 mm | 0,1–5 mm |
| Apdorojimo sudėtingumas | Aukštas | Žemas |
| Gamybos sąnaudos | Aukštas | Žemas |
| Privalumai | Geras aukštos temperatūros stabilumas, geros dielektrinės savybės, didelis mechaninis stiprumas ir ilgas tarnavimo laikas | Įprastos medžiagos, maža gamybos kaina, lengvas apdorojimas, tinka žemo dažnio taikymams |
| Trūkumai | Didelės gamybos sąnaudos, sudėtingas apdorojimas, tinka tik aukšto dažnio arba didelės galios taikymams | Nestabili dielektrinė konstanta, dideli temperatūros pokyčiai, mažas mechaninis stiprumas ir jautrumas drėgmei |
| Procesai | Šiuo metu yra penki įprasti keraminių terminių CCL tipai, įskaitant HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM ir kt. | IC nešiklio plokštė, „Rigid-Flex“ plokštė, HDI įleidžiama/uždengta plokštė, vienpusė plokštė, dvipusė plokštė, daugiasluoksnė plokštė |
Keraminė PCB
Įvairių medžiagų taikymo sritys:
Aliuminio oksido keramika (Al2O3): pasižymi puikia izoliacija, atsparumu aukštai temperatūrai, kietumu ir mechaniniu stiprumu, todėl tinka didelio galingumo elektroniniams prietaisams.
Aliuminio nitrido keramika (AlN): pasižymi dideliu šilumos laidumu ir geru terminiu stabilumu, todėl tinka didelio galingumo elektroniniams prietaisams ir LED apšvietimo laukams.
Cirkonio keramika (ZrO2): pasižymi dideliu stiprumu, kietumu ir atsparumu dilimui, todėl tinka aukštos įtampos elektros įrangai.
Įvairių procesų taikymo sritys:
HTCC (aukštos temperatūros kartu degta keramika): tinka aukštos temperatūros ir didelės galios reikmėms, tokioms kaip galios elektronika, aviacijos ir kosmoso pramonė, palydovinis ryšys, optinis ryšys, medicinos įranga, automobilių elektronika, naftos chemijos ir kitos pramonės šakos. Produktų pavyzdžiai: didelės galios šviesos diodai, galios stiprintuvai, induktoriai, jutikliai, energijos kaupimo kondensatoriai ir kt.
LTCC (žemos temperatūros kartu degta keramika): tinkama mikrobangų prietaisų, tokių kaip RF, mikrobangų krosnelės, antenos, jutikliai, filtrai, galios dalikliai ir kt., gamybai. Be to, ji taip pat gali būti naudojama medicinos, automobilių, aviacijos ir kosmoso, ryšių, elektronikos ir kitose srityse. Produktų pavyzdžiai: mikrobangų moduliai, antenų moduliai, slėgio jutikliai, dujų jutikliai, pagreičio jutikliai, mikrobangų filtrai, galios dalikliai ir kt.
DBC (tiesioginio sujungimo varis): tinka didelės galios puslaidininkinių įtaisų (pvz., IGBT, MOSFET, GaN, SiC ir kt.), pasižyminčių puikiu šilumos laidumu ir mechaniniu stiprumu, šilumos išsklaidymui. Produktų pavyzdžiai: galios moduliai, galios elektronika, elektromobilių valdikliai ir kt.
DPC (tiesioginės plokštės varinė daugiasluoksnė spausdintinė plokštė): daugiausia naudojama didelės galios LED lempų, pasižyminčių dideliu intensyvumu, dideliu šilumos laidumu ir geromis elektrinėmis savybėmis, šilumos išsklaidymui. Produktų pavyzdžiai: LED lempos, UV LED, COB LED ir kt.
LAM (lazerinio aktyvinimo metalizavimas hibridiniam keraminiam metalo laminatui): gali būti naudojamas šilumos išsklaidymui ir elektros charakteristikų optimizavimui didelės galios LED žibintuose, galios moduliuose, elektrinėse transporto priemonėse ir kitose srityse. Produktų pavyzdžiai: LED žibintai, galios moduliai, elektromobilių variklių valdikliai ir kt.
FR4 PCB
IC plokščių laikikliai, „Rigid-Flex“ plokštės ir HDI aklosios/palaidotos plokštės yra dažniausiai naudojami spausdintinių plokščių tipai, kurie taikomi skirtingose pramonės šakose ir gaminiuose:
IC plokštė: tai dažniausiai naudojama spausdintinė plokštė, daugiausia naudojama lustų testavimui ir elektroninių prietaisų gamybai. Įprastos taikymo sritys apima puslaidininkių gamybą, elektronikos pramonę, aviaciją, karinę pramonę ir kitas sritis.
„Rigid-Flex“ plokštė: tai kompozicinės medžiagos plokštė, kurioje sujungtas FPC ir standusis PCB, pasižymintis tiek lanksčių, tiek standžių plokščių privalumais. Įprastai ji taikoma plataus vartojimo elektronikoje, medicinos įrangoje, automobilių elektronikoje, aviacijos ir kosmoso bei kitose srityse.
HDI užkasama plokštė: tai didelio tankio sujungiamoji spausdintinė plokštė su didesniu linijų tankiu ir mažesne anga, siekiant mažesnės pakuotės ir didesnio našumo. Įprastos taikymo sritys apima mobilųjį ryšį, kompiuterius, plataus vartojimo elektroniką ir kitas sritis.
