Rozdiel medzi keramickými PCB a tradičnými PCB FR4
Predtým, ako sa budeme venovať tejto otázke, najprv si pochopme, čo sú keramické dosky plošných spojov a čo sú dosky plošných spojov FR4.
Keramická doska plošných spojov označuje typ dosky plošných spojov vyrobenej na báze keramických materiálov, tiež známej ako keramická doska plošných spojov (PCB). Na rozdiel od bežných substrátov zo sklenených vláknitých vlákien (FR-4) používajú keramické dosky plošných spojov keramické substráty, ktoré môžu poskytnúť vyššiu teplotnú stabilitu, lepšiu mechanickú pevnosť, lepšie dielektrické vlastnosti a dlhšiu životnosť. Keramické dosky plošných spojov sa používajú hlavne vo vysokoteplotných, vysokofrekvenčných a výkonových obvodoch, ako sú LED svetlá, výkonové zosilňovače, polovodičové lasery, RF vysielače a prijímače, senzory a mikrovlnné zariadenia.
Doska plošných spojov (PCB) označuje základný materiál pre elektronické súčiastky, tiež známy ako doska plošných spojov alebo doska plošných spojov. Je to nosič na zostavovanie elektronických súčiastok tlačou kovových obvodových vzorov na nevodivé substráty a následným vytvorením vodivých dráh procesmi, ako je chemická korózia, elektrolytické meďovanie a vŕtanie.
Nasleduje porovnanie keramických CCL a FR4 CCL vrátane ich rozdielov, výhod a nevýhod.
| Charakteristiky | Keramický CCL | FR4 CCL |
| Materiálové komponenty | Keramika | Epoxidová živica vystužená sklenenými vláknami |
| Vodivosť | N | A |
| Tepelná vodivosť (W/mK) | 10-210 | 0,25 – 0,35 |
| Rozsah hrúbky | 0,1 – 3 mm | 0,1 – 5 mm |
| Náročnosť spracovania | Vysoká | Nízka |
| Výrobné náklady | Vysoká | Nízka |
| Výhody | Dobrá stabilita pri vysokých teplotách, dobrý dielektrický výkon, vysoká mechanická pevnosť a dlhá životnosť | Konvenčné materiály, nízke výrobné náklady, jednoduché spracovanie, vhodné pre nízkofrekvenčné aplikácie |
| Nevýhody | Vysoké výrobné náklady, náročné spracovanie, vhodné len pre vysokofrekvenčné alebo vysokovýkonné aplikácie | Nestabilná dielektrická konštanta, veľké zmeny teploty, nízka mechanická pevnosť a náchylnosť na vlhkosť |
| Procesy | V súčasnosti existuje päť bežných typov keramických termických CCL, vrátane HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM atď. | Nosná doska IC, doska Rigid-Flex, doska HDI pre zapustené/slepé prechody, jednostranná doska, obojstranná doska, viacvrstvová doska |
Keramická doska plošných spojov
Oblasti použitia rôznych materiálov:
Hlinitá keramika (Al2O3): Má vynikajúcu izoláciu, stabilitu pri vysokých teplotách, tvrdosť a mechanickú pevnosť, vďaka čomu je vhodná pre elektronické zariadenia s vysokým výkonom.
Keramika z nitridu hliníka (AlN): Vďaka vysokej tepelnej vodivosti a dobrej tepelnej stabilite je vhodná pre vysokovýkonné elektronické zariadenia a LED osvetľovacie polia.
Zirkónová keramika (ZrO2): vďaka vysokej pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti opotrebovaniu je vhodná pre vysokonapäťové elektrické zariadenia.
Oblasti použitia rôznych procesov:
HTCC (keramické materiály vypaľované na oxide uhličitom pri vysokých teplotách): Vhodné pre aplikácie s vysokým výkonom a vysokými teplotami, ako je výkonová elektronika, letecký a kozmický priemysel, satelitná komunikácia, optická komunikácia, zdravotnícke zariadenia, automobilová elektronika, petrochemický a iný priemysel. Medzi príklady produktov patria vysokovýkonné LED diódy, výkonové zosilňovače, induktory, senzory, kondenzátory na akumuláciu energie atď.
LTCC (Nízkoteplotná Co-vypaľovaná keramika): Vhodná na výrobu mikrovlnných zariadení, ako sú RF, mikrovlnné rúry, antény, senzory, filtre, deliče výkonu atď. Okrem toho sa môže použiť aj v medicíne, automobilovom priemysle, leteckom priemysle, komunikácii, elektronike a ďalších oblastiach. Medzi príklady produktov patria mikrovlnné moduly, anténne moduly, tlakové senzory, plynové senzory, akceleračné senzory, mikrovlnné filtre, deliče výkonu atď.
DBC (priame spojenie medi): Vhodné na odvod tepla vysokovýkonných polovodičových súčiastok (ako sú IGBT, MOSFET, GaN, SiC atď.) s vynikajúcou tepelnou vodivosťou a mechanickou pevnosťou. Medzi príklady produktov patria výkonové moduly, výkonová elektronika, riadiace jednotky elektrických vozidiel atď.
DPC (Direct Plate Copper Multilayer Printed Circuit Board): používa sa hlavne na odvod tepla vysokovýkonných LED diód s charakteristikami vysokej intenzity, vysokej tepelnej vodivosti a vysokého elektrického výkonu. Medzi príklady produktov patria LED diódy, UV LED diódy, COB LED diódy atď.
LAM (Laser Activation Metallization for Hybrid Ceramic Metal Laminate): možno ju použiť na odvod tepla a optimalizáciu elektrického výkonu vo vysokovýkonných LED svetlách, výkonových moduloch, elektrických vozidlách a ďalších oblastiach. Medzi príklady produktov patria LED svetlá, výkonové moduly, ovládače motorov elektrických vozidiel atď.
DPS FR4
Nosné dosky integrovaných obvodov, dosky Rigid-Flex a zaslepené/zabudované dosky HDI sú bežne používané typy dosiek plošných spojov, ktoré sa používajú v rôznych odvetviach a produktoch takto:
Nosná doska integrovaných obvodov: Je to bežne používaná doska plošných spojov, ktorá sa používa hlavne na testovanie a výrobu čipov v elektronických zariadeniach. Medzi bežné aplikácie patrí výroba polovodičov, výroba elektroniky, letecký priemysel, armáda a ďalšie oblasti.
Doska Rigid-Flex: Ide o dosku z kompozitného materiálu, ktorá kombinuje FPC s pevnou doskou plošných spojov (PCB) s výhodami flexibilných aj pevných dosiek plošných spojov. Medzi bežné aplikácie patrí spotrebná elektronika, zdravotnícke zariadenia, automobilová elektronika, letecký priemysel a ďalšie oblasti.
HDI zaslepená/zabudovaná doska: Ide o dosku plošných spojov s vysokou hustotou prepojení, vyššou hustotou čiar a menším otvorom, čo umožňuje menšie balenie a vyšší výkon. Medzi bežné aplikácie patrí mobilná komunikácia, počítače, spotrebná elektronika a ďalšie oblasti.
