Seramik PCB'ler ve Geleneksel FR4 PCB'ler Arasındaki Fark
Bu konuyu ele almadan önce, öncelikle seramik PCB'lerin ve FR4 PCB'lerin ne olduğunu anlayalım.
Seramik devre kartı, seramik malzemelerden üretilen bir devre kartı türünü ifade eder ve seramik baskılı devre kartı (PCB) olarak da bilinir. Yaygın cam elyaf takviyeli plastik (FR-4) alt tabakalardan farklı olarak, seramik devre kartları daha yüksek sıcaklık kararlılığı, daha iyi mekanik dayanım, daha iyi dielektrik özellikler ve daha uzun ömür sağlayan seramik alt tabakalar kullanır. Seramik PCB'ler esas olarak LED ışıklar, güç amplifikatörleri, yarı iletken lazerler, RF alıcı-vericiler, sensörler ve mikrodalga cihazları gibi yüksek sıcaklık, yüksek frekans ve yüksek güç devrelerinde kullanılır.
Devre kartı, elektronik bileşenler için temel bir malzemeyi ifade eder ve PCB veya baskılı devre kartı olarak da bilinir. İletken olmayan alt tabakalara metal devre desenleri basılarak ve daha sonra kimyasal korozyon, elektrolitik bakır ve delme gibi işlemlerle iletken yollar oluşturularak elektronik bileşenlerin bir araya getirilmesi için bir taşıyıcıdır.
Aşağıda seramik CCL ve FR4 CCL'nin farklılıkları, avantajları ve dezavantajları karşılaştırılmıştır.
| Özellikler | Seramik CCL | FR4 CCL |
| Malzeme Bileşenleri | Seramik | Cam elyaf takviyeli epoksi reçine |
| İletkenlik | N | VE |
| Isı İletkenliği (W/mK) | 10-210 | 0.25-0.35 |
| Kalınlık Aralığı | 0,1-3 mm | 0,1-5 mm |
| İşlem Zorluğu | Yüksek | Düşük |
| Üretim Maliyeti | Yüksek | Düşük |
| Avantajlar | İyi yüksek sıcaklık kararlılığı, iyi dielektrik performansı, yüksek mekanik dayanım ve uzun kullanım ömrü. | Geleneksel malzemeler, düşük üretim maliyeti, kolay işleme, düşük frekanslı uygulamalar için uygun. |
| Dezavantajlar | Yüksek üretim maliyeti, zor işleme, sadece yüksek frekanslı veya yüksek güçlü uygulamalar için uygun. | Kararsız dielektrik sabiti, büyük sıcaklık değişimleri, düşük mekanik dayanım ve neme karşı hassasiyet. |
| Süreçler | Şu anda HTCC, LTCC, DBC, DPC, LAM vb. olmak üzere beş yaygın seramik termal CCL türü bulunmaktadır. | IC taşıyıcı kartı, Rijit-Esnek kart, HDI gömülü/kör geçişli kart, tek taraflı kart, çift taraflı kart, çok katmanlı kart |
Seramik PCB
Farklı malzemelerin uygulama alanları:
Alümina Seramik (Al2O3): Mükemmel yalıtım, yüksek sıcaklık kararlılığı, sertlik ve mekanik dayanım özelliklerine sahip olduğundan yüksek güçlü elektronik cihazlar için uygundur.
Alüminyum Nitrür Seramik (AlN): Yüksek ısı iletkenliği ve iyi termal kararlılığı sayesinde yüksek güçlü elektronik cihazlar ve LED aydınlatma alanları için uygundur.
Zirkonya seramikleri (ZrO2): Yüksek mukavemet, yüksek sertlik ve aşınma direncine sahip olup, yüksek voltajlı elektrikli ekipmanlar için uygundur.
Farklı süreçlerin uygulama alanları:
HTCC (Yüksek Sıcaklıkta Birlikte Pişirilmiş Seramikler): Güç elektroniği, havacılık, uydu iletişimi, optik iletişim, tıbbi ekipman, otomotiv elektroniği, petrokimya ve diğer endüstriler gibi yüksek sıcaklık ve yüksek güç uygulamaları için uygundur. Ürün örnekleri arasında yüksek güçlü LED'ler, güç amplifikatörleri, indüktörler, sensörler, enerji depolama kapasitörleri vb. yer almaktadır.
LTCC (Düşük Sıcaklıkta Birlikte Pişirilmiş Seramik): RF, mikrodalga, anten, sensör, filtre, güç bölücü vb. mikrodalga cihazlarının üretiminde uygundur. Ayrıca tıp, otomotiv, havacılık, iletişim, elektronik ve diğer alanlarda da kullanılabilir. Ürün örnekleri arasında mikrodalga modülleri, anten modülleri, basınç sensörleri, gaz sensörleri, ivme sensörleri, mikrodalga filtreleri, güç bölücüler vb. yer almaktadır.
DBC (Doğrudan Bağlantılı Bakır): Mükemmel ısı iletkenliği ve mekanik dayanıklılığı ile yüksek güçlü yarı iletken cihazların (IGBT, MOSFET, GaN, SiC vb.) ısı dağıtımı için uygundur. Ürün örnekleri arasında güç modülleri, güç elektroniği, elektrikli araç kontrol üniteleri vb. yer almaktadır.
DPC (Doğrudan Kaplamalı Bakır Çok Katmanlı Baskılı Devre Kartı): Yüksek yoğunluk, yüksek ısı iletkenliği ve yüksek elektriksel performans özelliklerine sahip yüksek güçlü LED ışıkların ısı dağıtımı için kullanılır. Ürün örnekleri arasında LED ışıklar, UV LED'ler, COB LED'ler vb. yer alır.
LAM (Hibrit Seramik Metal Laminat için Lazer Aktivasyonlu Metalizasyon): Yüksek güçlü LED lambalarda, güç modüllerinde, elektrikli araçlarda ve diğer alanlarda ısı dağıtımı ve elektriksel performans optimizasyonu için kullanılabilir. Ürün örnekleri arasında LED lambalar, güç modülleri, elektrikli araç motor sürücüleri vb. yer almaktadır.
FR4 PCB
IC taşıyıcı kartları, Rijit-Esnek kartlar ve HDI kör/gömülü geçişli kartlar, çeşitli sektörlerde ve ürünlerde yaygın olarak kullanılan PCB türleridir ve aşağıdaki gibidir:
IC taşıyıcı kartı: Elektronik cihazlarda çip test ve üretiminde yaygın olarak kullanılan bir baskılı devre kartıdır. Yaygın uygulama alanları arasında yarı iletken üretimi, elektronik imalatı, havacılık, askeri ve diğer alanlar yer almaktadır.
Rijit-Esnek Kart: Esnek baskılı devre kartı (FPC) ile rijit baskılı devre kartını (PCB) birleştiren, hem esnek hem de rijit devre kartlarının avantajlarını sunan kompozit bir malzeme kartıdır. Yaygın uygulama alanları arasında tüketici elektroniği, tıbbi ekipman, otomotiv elektroniği, havacılık ve diğer alanlar yer almaktadır.
HDI kör/gömülü via kartı: Daha yüksek hat yoğunluğuna ve daha küçük açıklığa sahip, daha küçük paketleme ve daha yüksek performans elde etmek için tasarlanmış yüksek yoğunluklu ara bağlantı baskılı devre kartıdır. Yaygın uygulama alanları arasında mobil iletişim, bilgisayarlar, tüketici elektroniği ve diğer alanlar yer almaktadır.
