Diferența dintre PCB-urile ceramice și PCB-urile FR4 tradiționale
Înainte de a discuta această problemă, să înțelegem mai întâi ce sunt PCB-urile ceramice și ce sunt PCB-urile FR4.
Placa de circuit ceramică se referă la un tip de placă de circuit fabricată pe bază de materiale ceramice, cunoscută și sub denumirea de PCB ceramică (placă de circuit imprimat). Spre deosebire de substraturile obișnuite din plastic armat cu fibră de sticlă (FR-4), plăcile de circuit ceramice utilizează substraturi ceramice, care pot oferi o stabilitate termică mai mare, o rezistență mecanică mai bună, proprietăți dielectrice mai bune și o durată de viață mai lungă. PCB-urile ceramice sunt utilizate în principal în circuite de înaltă temperatură, înaltă frecvență și putere mare, cum ar fi lumini LED, amplificatoare de putere, lasere semiconductoare, transceivere RF, senzori și dispozitive cu microunde.
Placa de circuit imprimat (PCB) este un material de bază pentru componentele electronice, cunoscut și sub numele de PCB. Este un suport pentru asamblarea componentelor electronice prin imprimarea de modele de circuite metalice pe substraturi neconductoare, apoi crearea de căi conductive prin procese precum coroziunea chimică, cuprajul electrolitic și găurirea.
Următoarea este o comparație între CCL ceramic și FR4 CCL, inclusiv diferențele, avantajele și dezavantajele acestora.
| Caracteristici | CCL ceramic | FR4 CCL |
| Componente materiale | Ceramică | Rășină epoxidică armată cu fibră de sticlă |
| Conductivitate | N | ŞI |
| Conductivitate termică (W/mK) | 10-210 | 0,25-0,35 |
| Gama de grosimi | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| Dificultate de procesare | Ridicat | Scăzut |
| Costul de fabricație | Ridicat | Scăzut |
| Avantaje | Stabilitate bună la temperaturi ridicate, performanță dielectrică bună, rezistență mecanică ridicată și durată lungă de viață | Materiale convenționale, costuri de fabricație reduse, prelucrare ușoară, potrivite pentru aplicații cu frecvență redusă |
| Dezavantaje | Costuri ridicate de fabricație, procesare dificilă, potrivit doar pentru aplicații de înaltă frecvență sau putere mare | Constantă dielectrică instabilă, schimbări mari de temperatură, rezistență mecanică scăzută și susceptibilitate la umiditate |
| Procese | În prezent, există cinci tipuri comune de CCL-uri termice ceramice, inclusiv HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM etc. | Placă purtătoare IC, placă Rigid-Flex, placă HDI îngropată/întunecată prin intermediul circuitelor integrate, placă cu o singură față, placă cu două fețe, placă multistrat |
PCB ceramic
Domenii de aplicare ale diferitelor materiale:
Ceramica de alumină (Al2O3): Are o izolație excelentă, stabilitate la temperaturi ridicate, duritate și rezistență mecanică, fiind potrivită pentru dispozitive electronice de mare putere.
Ceramica cu nitrură de aluminiu (AlN): Cu conductivitate termică ridicată și stabilitate termică bună, este potrivită pentru dispozitive electronice de mare putere și câmpuri de iluminat cu LED-uri.
Ceramica de zirconiu (ZrO2): cu rezistență ridicată, duritate ridicată și rezistență la uzură, este potrivită pentru echipamente electrice de înaltă tensiune.
Domenii de aplicare ale diferitelor procese:
HTCC (Ceramică co-arsă la temperatură înaltă): Potrivită pentru aplicații la temperatură înaltă și putere mare, cum ar fi electronică de putere, industria aerospațială, comunicații prin satelit, comunicații optice, echipamente medicale, electronică auto, petrochimie și alte industrii. Exemple de produse includ LED-uri de mare putere, amplificatoare de putere, inductoare, senzori, condensatoare de stocare a energiei etc.
LTCC (ceramice co-fierte la temperatură joasă): Potrivite pentru fabricarea de dispozitive cu microunde, cum ar fi RF, microunde, antene, senzori, filtre, divizoare de putere etc. În plus, pot fi utilizate și în domeniul medical, auto, aerospațial, comunicații, electronică și alte domenii. Exemple de produse includ module cu microunde, module de antenă, senzori de presiune, senzori de gaz, senzori de accelerație, filtre cu microunde, divizoare de putere etc.
DBC (Cupru cu Legătură Directă): Potrivit pentru disiparea căldurii dispozitivelor semiconductoare de mare putere (cum ar fi IGBT, MOSFET, GaN, SiC etc.) cu conductivitate termică și rezistență mecanică excelente. Exemplele de produse includ module de putere, electronică de putere, controlere pentru vehicule electrice etc.
DPC (placă de circuit imprimat multistrat din cupru cu placare directă): utilizată în principal pentru disiparea căldurii de către LED-uri de mare putere, cu caracteristici de intensitate ridicată, conductivitate termică ridicată și performanță electrică ridicată. Exemple de produse includ LED-uri, LED-uri UV, LED-uri COB etc.
LAM (Metalizare prin activare laser pentru laminat metalic ceramic hibrid): poate fi utilizată pentru disiparea căldurii și optimizarea performanței electrice în lămpi LED de mare putere, module de putere, vehicule electrice și alte domenii. Exemple de produse includ lămpi LED, module de putere, drivere pentru motoare de vehicule electrice etc.
PCB FR4
Plăcile purtătoare de circuite integrate, plăcile rigide-flex și plăcile HDI cu prindere îngropată/oarbă sunt tipuri de PCB-uri utilizate în mod obișnuit, care sunt aplicate în diferite industrii și produse, după cum urmează:
Placă de circuite imprimate purtătoare: Este o placă de circuite imprimate utilizată în mod obișnuit, utilizată în principal pentru testarea și producția de cipuri în dispozitive electronice. Aplicațiile comune includ producția de semiconductori, fabricarea de electronice, industria aerospațială, domeniul militar și alte domenii.
Placă rigid-flex: Este o placă din material compozit care combină FPC cu PCB rigid, având avantajele atât ale plăcilor de circuit flexibile, cât și ale celor rigide. Aplicațiile comune includ electronica de larg consum, echipamentele medicale, electronica auto, industria aerospațială și alte domenii.
Placă HDI cu circuite imprimate îngropate/orbe: Este o placă de circuite imprimate de interconectare de înaltă densitate, cu o densitate de linie mai mare și o deschidere mai mică, pentru a obține o ambalare mai mică și o performanță mai mare. Aplicațiile comune includ comunicații mobile, computere, electronică de larg consum și alte domenii.
