Het verschil tussen keramische printplaten en traditionele FR4-printplaten
Voordat we dit onderwerp bespreken, laten we eerst eens kijken wat keramische printplaten en FR4-printplaten zijn.
Keramische printplaten zijn printplaten die vervaardigd zijn op basis van keramische materialen. In tegenstelling tot de gangbare substraten van glasvezelversterkt kunststof (FR-4), maken keramische printplaten gebruik van keramische substraten. Deze bieden een hogere temperatuurstabiliteit, betere mechanische sterkte, betere diëlektrische eigenschappen en een langere levensduur. Keramische printplaten worden voornamelijk gebruikt in circuits die bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen, hoge frequenties en hoge vermogens, zoals LED-lampen, vermogensversterkers, halfgeleiderlasers, RF-transceivers, sensoren en microgolfapparaten.
Een printplaat, ook wel PCB of printed circuit board genoemd, is een basismateriaal voor elektronische componenten. Het dient als drager voor de assemblage van elektronische componenten door metalen circuitpatronen op niet-geleidende substraten te printen en vervolgens geleidende paden te creëren door processen zoals chemische corrosie, elektrolytisch koper en boren.
Hieronder volgt een vergelijking tussen keramische CCL en FR4 CCL, inclusief hun verschillen, voordelen en nadelen.
| Kenmerken | Keramische CCL | FR4 CCL |
| Materiaalcomponenten | Keramiek | Glasvezelversterkte epoxyhars |
| Geleidbaarheid | N | EN |
| Thermische geleidbaarheid (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Diktebereik | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Verwerkingsmoeilijkheid | Hoog | Laag |
| Productiekosten | Hoog | Laag |
| Voordelen | Goede stabiliteit bij hoge temperaturen, goede diëlektrische eigenschappen, hoge mechanische sterkte en een lange levensduur. | Conventionele materialen, lage productiekosten, eenvoudige verwerking, geschikt voor laagfrequente toepassingen. |
| Nadelen | Hoge productiekosten, moeilijke verwerking, alleen geschikt voor hoogfrequente of hoogvermogenstoepassingen | Onstabiele diëlektrische constante, grote temperatuurschommelingen, lage mechanische sterkte en gevoeligheid voor vocht. |
| Processen | Momenteel bestaan er vijf gangbare typen keramische thermische CCL's, waaronder HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, enzovoort. | IC-dragerprintplaat, Rigid-Flex-printplaat, HDI-printplaat met verborgen/blinde via's, enkelzijdige printplaat, dubbelzijdige printplaat, meerlaagse printplaat |
Keramische printplaat
Toepassingsgebieden van verschillende materialen:
Aluminiumoxidekeramiek (Al2O3): Dit materiaal heeft uitstekende isolerende eigenschappen, hoge temperatuurstabiliteit, hardheid en mechanische sterkte, waardoor het geschikt is voor krachtige elektronische apparaten.
Aluminiumnitridekeramiek (AlN): Dankzij de hoge thermische geleidbaarheid en goede thermische stabiliteit is het geschikt voor krachtige elektronische apparaten en ledverlichting.
Zirkoniumoxidekeramiek (ZrO2): met hoge sterkte, hoge hardheid en slijtvastheid is het geschikt voor hoogspanningsapparatuur.
Toepassingsgebieden van verschillende processen:
HTCC (High Temperature Co fired Ceramics): Geschikt voor toepassingen bij hoge temperaturen en hoog vermogen, zoals vermogenselektronica, ruimtevaart, satellietcommunicatie, optische communicatie, medische apparatuur, auto-elektronica, petrochemie en andere industrieën. Productvoorbeelden zijn onder andere krachtige LED's, vermogensversterkers, spoelen, sensoren, energieopslagcondensatoren, enz.
LTCC (Low Temperature Co fired Ceramics): Geschikt voor de productie van microgolfapparaten zoals RF-, microgolf-, antenne-, sensor-, filter- en vermogensverdelers. Daarnaast kan het ook worden gebruikt in de medische sector, de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart, de communicatie, de elektronica en andere sectoren. Productvoorbeelden zijn microgolfmodules, antennemodules, druksensoren, gassensoren, acceleratiesensoren, microgolffilters, vermogensverdelers, enzovoort.
DBC (Direct Bond Copper): Geschikt voor warmteafvoer van krachtige halfgeleidercomponenten (zoals IGBT's, MOSFET's, GaN, SiC, enz.) met uitstekende thermische geleidbaarheid en mechanische sterkte. Productvoorbeelden zijn vermogensmodules, vermogenselektronica, controllers voor elektrische voertuigen, enz.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): wordt voornamelijk gebruikt voor de warmteafvoer van krachtige LED-lampen met de kenmerken van hoge lichtintensiteit, hoge thermische geleidbaarheid en hoge elektrische prestaties. Productvoorbeelden zijn LED-lampen, UV-LED's, COB-LED's, enz.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): kan worden gebruikt voor warmteafvoer en optimalisatie van de elektrische prestaties in krachtige ledlampen, vermogensmodules, elektrische voertuigen en andere toepassingen. Productvoorbeelden zijn ledlampen, vermogensmodules, motorstuurcircuits voor elektrische voertuigen, enz.
FR4 printplaat
IC-carrierboards, rigid-flexboards en HDI-boards met blinde/verborgen via's zijn veelgebruikte printplaattypen die in verschillende industrieën en producten worden toegepast, zoals hieronder beschreven:
IC-carrierboard: Dit is een veelgebruikte printplaat, voornamelijk voor het testen en produceren van chips in elektronische apparaten. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder andere de productie van halfgeleiders, elektronicafabricage, lucht- en ruimtevaart, defensie en andere sectoren.
Rigid-Flex printplaat: Dit is een composiet printplaat die een flexibele printplaat (FPC) combineert met een stijve printplaat (PCB), met de voordelen van zowel flexibele als stijve printplaten. Veelvoorkomende toepassingen zijn consumentenelektronica, medische apparatuur, auto-elektronica, de lucht- en ruimtevaart en andere sectoren.
HDI blind/buried via printplaat: Dit is een printplaat met hoge dichtheid aan interconnecties, met een hogere lijndichtheid en kleinere openingen voor een kleinere behuizing en betere prestaties. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder andere mobiele communicatie, computers, consumentenelektronica en andere gebieden.
