Atšķirība starp keramikas PCB un tradicionālajām FR4 PCB
Pirms apspriest šo jautājumu, vispirms sapratīsim, kas ir keramikas PCB un kas ir FR4 PCB.
Keramikas shēmas plate ir shēmas plates veids, kas ražots, pamatojoties uz keramikas materiāliem, kas pazīstams arī kā keramikas PCB (iespiedshēmas plate). Atšķirībā no parastajiem stikla šķiedras pastiprinātas plastmasas (FR-4) substrātiem, keramikas shēmas plates izmanto keramikas substrātus, kas var nodrošināt augstāku temperatūras stabilitāti, labāku mehānisko izturību, labākas dielektriskās īpašības un ilgāku kalpošanas laiku. Keramikas PCB galvenokārt izmanto augstas temperatūras, augstas frekvences un lielas jaudas shēmās, piemēram, LED gaismās, jaudas pastiprinātājos, pusvadītāju lāzeros, RF raidījumos, sensoros un mikroviļņu ierīcēs.
Shēmplate ir elektronisko komponentu pamatmateriāls, kas pazīstams arī kā PCB vai iespiedshēmas plate. Tā ir nesējs elektronisko komponentu montāžai, uzdrukājot metāla shēmu rakstus uz nevadošām virsmām un pēc tam izveidojot vadošus ceļus, izmantojot tādus procesus kā ķīmiskā korozija, elektrolītiskais varš un urbšana.
Tālāk ir sniegts keramikas CCL un FR4 CCL salīdzinājums, tostarp to atšķirības, priekšrocības un trūkumi.
| Raksturojums | Keramikas CCL | FR4 CCL |
| Materiālu komponenti | Keramikas | Stikla šķiedras pastiprināta epoksīdsveķu sveķu masa |
| Vadītspēja | N | UN |
| Siltumvadītspēja (W/mK) | 10-210 | 0,25–0,35 |
| Biezuma diapazons | 0,1–3 mm | 0,1–5 mm |
| Apstrādes grūtības | Augsts | Zems |
| Ražošanas izmaksas | Augsts | Zems |
| Priekšrocības | Laba augstas temperatūras stabilitāte, laba dielektriskā veiktspēja, augsta mehāniskā izturība un ilgs kalpošanas laiks | Tradicionāli materiāli, zemas ražošanas izmaksas, vienkārša apstrāde, piemērots zemfrekvences lietojumiem |
| Trūkumi | Augstas ražošanas izmaksas, sarežģīta apstrāde, piemērota tikai augstfrekvences vai lielas jaudas lietojumprogrammām | Nestabila dielektriskā konstante, lielas temperatūras izmaiņas, zema mehāniskā izturība un jutība pret mitrumu |
| Procesi | Pašlaik ir pieci izplatīti keramikas termisko CCL veidi, tostarp HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM utt. | IC nesējplate, Rigid-Flex plate, HDI ierakta/akla caurule, vienpusēja plate, divpusēja plate, daudzslāņu plate |
Keramikas PCB
Dažādu materiālu pielietojuma jomas:
Alumīnija keramika (Al2O3): tai ir lieliska izolācija, stabilitāte augstā temperatūrā, cietība un mehāniskā izturība, kas padara to piemērotu lieljaudas elektroniskām ierīcēm.
Alumīnija nitrīda keramika (AlN): Pateicoties augstajai siltumvadītspējai un labajai termiskajai stabilitātei, tā ir piemērota lieljaudas elektroniskām ierīcēm un LED apgaismojuma laukiem.
Cirkonija keramika (ZrO2): ar augstu izturību, cietību un nodilumizturību tā ir piemērota augstsprieguma elektroiekārtām.
Dažādu procesu pielietojuma jomas:
HTCC (augstas temperatūras līdzdedzināta keramika): piemērota augstas temperatūras un lielas jaudas lietojumprogrammām, piemēram, jaudas elektronikai, kosmosa, satelītsakaru, optiskās komunikācijas, medicīnas iekārtu, automobiļu elektronikas, naftas ķīmijas un citās nozarēs. Produktu piemēri ir lielas jaudas gaismas diodes, jaudas pastiprinātāji, induktori, sensori, enerģijas uzkrāšanas kondensatori utt.
LTCC (zemas temperatūras līdzdedzināta keramika): piemērota mikroviļņu ierīču, piemēram, RF, mikroviļņu, antenu, sensoru, filtru, jaudas dalītāju u. c., ražošanai. Turklāt to var izmantot arī medicīnā, autobūves, kosmosa, sakaru, elektronikas un citās jomās. Produktu piemēri ir mikroviļņu moduļi, antenu moduļi, spiediena sensori, gāzes sensori, paātrinājuma sensori, mikroviļņu filtri, jaudas dalītāji u. c.
DBC (tiešās saites varš): piemērots lieljaudas pusvadītāju ierīču (piemēram, IGBT, MOSFET, GaN, SiC u. c.) siltuma izkliedei ar izcilu siltumvadītspēju un mehānisko izturību. Produktu piemēri ir jaudas moduļi, jaudas elektronika, elektrotransportlīdzekļu kontrolleri u. c.
DPC (tiešās plākšņu vara daudzslāņu iespiedshēmas plate): galvenokārt izmanto augstas jaudas LED gaismekļu siltuma izkliedēšanai ar augstu intensitāti, augstu siltumvadītspēju un augstu elektrisko veiktspēju. Produktu piemēri ir LED gaismas, UV LED, COB LED utt.
LAM (lāzera aktivācijas metalizācija hibrīdkeramikas metāla laminātam): var izmantot siltuma izkliedēšanai un elektriskās veiktspējas optimizēšanai lieljaudas LED apgaismojumā, jaudas moduļos, elektriskajos transportlīdzekļos un citās jomās. Produktu piemēri ir LED apgaismojums, jaudas moduļi, elektrotransportlīdzekļu motoru vadītāji utt.
FR4 PCB
IC nesējplates, Rigid-Flex plates un HDI slēptās/ieraktās caurvades plates ir bieži izmantoti PCB veidi, ko izmanto dažādās nozarēs un produktos šādi:
IC nesējplate: tā ir plaši izmantota iespiedshēmas plate, ko galvenokārt izmanto mikroshēmu testēšanai un ražošanai elektroniskās ierīcēs. Izplatītākie pielietojumi ir pusvadītāju ražošana, elektronikas ražošana, kosmosa, militārā joma un citās jomās.
Rigid-Flex plate: tā ir kompozītmateriāla plate, kas apvieno FPC ar stingru PCB, sniedzot gan elastīgu, gan stingru shēmu plates priekšrocības. Izplatītākie pielietojumi ir plaša patēriņa elektronika, medicīnas iekārtas, automobiļu elektronika, kosmosa rūpniecība un citas jomas.
HDI slēptā/iegremdētā plate: tā ir augsta blīvuma savstarpēji savienota iespiedshēmas plate ar lielāku līniju blīvumu un mazāku atveri, lai panāktu mazāku korpusu un augstāku veiktspēju. Izplatītākie pielietojumi ir mobilās komunikācijas, datori, plaša patēriņa elektronika un citas jomas.
