A diferença entre PCBs de cerâmica e PCBs FR4 tradicionais
Antes de discutirmos esse assunto, vamos primeiro entender o que são PCBs de cerâmica e o que são PCBs FR4.
A placa de circuito impresso cerâmica é um tipo de placa fabricada com base em materiais cerâmicos, também conhecida como PCB cerâmica (placa de circuito impresso). Ao contrário dos substratos comuns de plástico reforçado com fibra de vidro (FR-4), as placas de circuito impresso cerâmicas utilizam substratos cerâmicos, que proporcionam maior estabilidade térmica, melhor resistência mecânica, melhores propriedades dielétricas e maior vida útil. As PCBs cerâmicas são utilizadas principalmente em circuitos de alta temperatura, alta frequência e alta potência, como LEDs, amplificadores de potência, lasers semicondutores, transceptores de radiofrequência, sensores e dispositivos de micro-ondas.
A placa de circuito impresso (PCB) é um material básico para componentes eletrônicos. Ela serve como suporte para a montagem de componentes eletrônicos, através da impressão de padrões de circuitos metálicos em substratos não condutores, e da criação de caminhos condutores por meio de processos como corrosão química, cobre eletrolítico e perfuração.
A seguir, apresentamos uma comparação entre CCL cerâmico e CCL FR4, incluindo suas diferenças, vantagens e desvantagens.
| Características | CCL cerâmico | FR4 CCL |
| Componentes do material | Cerâmica | resina epóxi reforçada com fibra de vidro |
| Condutividade | N | E |
| Condutividade térmica (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Faixa de espessura | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificuldade de processamento | Alto | Baixo |
| Custo de fabricação | Alto | Baixo |
| Vantagens | Boa estabilidade em altas temperaturas, bom desempenho dielétrico, alta resistência mecânica e longa vida útil. | Materiais convencionais, baixo custo de fabricação, fácil processamento, adequados para aplicações de baixa frequência. |
| Desvantagens | Alto custo de fabricação, processamento complexo, adequado apenas para aplicações de alta frequência ou alta potência. | Constante dielétrica instável, grandes variações de temperatura, baixa resistência mecânica e suscetibilidade à umidade. |
| Processos | Atualmente, existem cinco tipos comuns de CCLs térmicos cerâmicos, incluindo HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM, etc. | Placa de circuito integrado, placa rígida-flexível, placa HDI com vias enterradas/cegas, placa de face simples, placa de dupla face, placa multicamadas |
Placa de circuito impresso de cerâmica
Aplicações de diferentes materiais:
Cerâmica de alumina (Al2O3): Possui excelente isolamento, estabilidade em altas temperaturas, dureza e resistência mecânica, sendo adequada para dispositivos eletrônicos de alta potência.
Cerâmica de nitreto de alumínio (AlN): Com alta condutividade térmica e boa estabilidade térmica, é adequada para dispositivos eletrônicos de alta potência e para o setor de iluminação LED.
Cerâmica de zircônia (ZrO2): com alta resistência, alta dureza e resistência ao desgaste, é adequada para equipamentos elétricos de alta tensão.
Campos de aplicação de diferentes processos:
HTCC (Cerâmica Co-queimada em Alta Temperatura): Adequada para aplicações de alta temperatura e alta potência, como eletrônica de potência, aeroespacial, comunicação via satélite, comunicação óptica, equipamentos médicos, eletrônica automotiva, petroquímica e outras indústrias. Exemplos de produtos incluem LEDs de alta potência, amplificadores de potência, indutores, sensores, capacitores de armazenamento de energia, etc.
LTCC (Cerâmica Co-queimada a Baixa Temperatura): Adequada para a fabricação de dispositivos de micro-ondas, como RF, micro-ondas, antenas, sensores, filtros, divisores de potência, etc. Além disso, também pode ser utilizada nas áreas médica, automotiva, aeroespacial, de comunicação, eletrônica e outras. Exemplos de produtos incluem módulos de micro-ondas, módulos de antena, sensores de pressão, sensores de gás, sensores de aceleração, filtros de micro-ondas, divisores de potência, etc.
DBC (Cobre Ligado Diretamente): Adequado para dissipação de calor de dispositivos semicondutores de alta potência (como IGBT, MOSFET, GaN, SiC, etc.) com excelente condutividade térmica e resistência mecânica. Exemplos de produtos incluem módulos de potência, eletrônica de potência, controladores de veículos elétricos, etc.
Placa de circuito impresso multicamadas com revestimento direto de cobre (DPC): utilizada principalmente para dissipação de calor em LEDs de alta potência, caracterizados por alta intensidade, alta condutividade térmica e alto desempenho elétrico. Exemplos de produtos incluem LEDs, LEDs UV, LEDs COB, etc.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): pode ser usado para dissipação de calor e otimização do desempenho elétrico em luzes LED de alta potência, módulos de potência, veículos elétricos e outras áreas. Exemplos de produtos incluem luzes LED, módulos de potência, drivers de motores para veículos elétricos, etc.
Placa de circuito impresso FR4
Placas de circuito impresso (PCBs) com encapsulamento para circuitos integrados, placas rígidas-flexíveis e placas HDI com vias cegas/enterradas são tipos de PCBs comumente usados em diferentes indústrias e produtos, conforme descrito a seguir:
Placa de circuito integrado (CI): É uma placa de circuito impresso de uso comum, utilizada principalmente para testes e produção de chips em dispositivos eletrônicos. Suas aplicações comuns incluem produção de semicondutores, fabricação eletrônica, aeroespacial, militar e outras áreas.
Placa rígida-flexível: É uma placa de material composto que combina FPC (circuito impresso flexível) com PCB (circuito impresso rígido), oferecendo as vantagens de ambos os tipos de circuito. Aplicações comuns incluem eletrônicos de consumo, equipamentos médicos, eletrônica automotiva, aeroespacial e outras áreas.
Placa HDI com vias cegas/enterradas: Trata-se de uma placa de circuito impresso de interconexão de alta densidade com maior densidade de linhas e aberturas menores, resultando em embalagens menores e maior desempenho. As aplicações comuns incluem comunicações móveis, computadores, eletrônicos de consumo e outras áreas.
