Bežné typy keramických substrátov zahŕňajú:
- Alumina Ceramic PCB: Ponúka vysokú nákladovú-efektívnosť, tepelnú vodivosť približne 20–25 W/m·K, vynikajúcu izoláciu a vysokú mechanickú pevnosť, vďaka čomu je vhodná pre väčšinu aplikácií so stredným- až vysokým-výkonom.
- Keramická doska z nitridu hliníka: Tepelná vodivosť 170–230 W/m·K (a až 300 W/m·K) s koeficientom tepelnej rozťažnosti blízkym kremíku, vďaka čomu je ideálna pre vysoko-balenie polovodičov a vysoko-frekvenčné aplikácie.
- Keramická doska s oxidom berylnatým: Extrémne vysoká tepelná vodivosť (209–330 W/m·K), druhá po diamante, vhodná pre extrémne vysoké-teploty a vysoké-hustoty balenia. Počas spracovania sú potrebné prísne bezpečnostné opatrenia.
- Hrubovrstvová keramická doska plošných spojov: Používa pastu na vodiče s -tlačeným hrubým{1}}filmom, spekanú na vytvorenie obvodov. Odolné voči vysokým teplotám a korózii, vhodné pre aplikácie s vysokou-spoľahlivosťou.
- Jednostranné keramické dosky plošných spojov vs. viacvrstvové keramické plošné spoje: Jednostranné-dosky ponúkajú jednoduchšiu štruktúru a nižšie náklady; viacvrstvové konštrukcie umožňujú zložitejšie prepojenia, ktoré sa často používajú v-výkonných moduloch vyššej triedy.
V niektorých-konštrukciách s vysokým výkonom sú keramické substráty spárované s procesmi ťažkej medi na PCB, čím sa zväčšuje hrúbka medi (napr. 3 oz – 10 oz), čím sa výrazne zvyšuje prúdová kapacita a rozptyl tepla.
Výrobné procesy a výkonnostné výhody
Keramické dosky plošných spojov je možné vyrábať pomocou rôznych procesov, z ktorých každý vyhovuje rôznym požiadavkám na hrúbku, presnosť a náklady
DPC (Direct Plated Copper)
PVD + proces galvanického pokovovania, hrúbka medi 10–140 μm, ideálne pre vysoko-precízne obvody.
01
DBC (Direct Bonded Copper)
Oxidačné lepenie medi na keramiku, hrúbka medi do 140–350 μm, vhodné pre dizajny ťažkej medi PCB.
02
LTCC (nízko{0}}koherentne vypálená{1}}keramika)
Spekané pri 850 – 900 stupňoch, vhodné pre viacvrstvové obvody a vysokofrekvenčné aplikácie.
03
HTCC (vysoko{0}}teplotne vypálená{1}}keramika)
Spekané pri 1600 – 1700 stupňoch, vhodné do prostredia s vysokou-teplotou.
04
Proces hrubého filmu
Tlačenie vrstiev vodiča/dielektrika na keramický substrát a následné spekanie pri vysokej teplote.
05
Hlavné výhody výkonu
- Vysoká tepelná vodivosť (25–330 W/m·K), ďaleko presahujúca FR-4 (približne. 0.8–1 W/m·K)
- Nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, ktorý znižuje únavu spájkovaného spoja z tepelných cyklov
- Vynikajúca izolácia, ktorá chráni komponenty pred poškodením teplom
- Odolnosť proti korózii a vysokým{0}}teplotám, stabilná prevádzka až do 800 stupňov
- Možno kombinovať s technológiou Thick Copper PCB na zvýšenie hustoty výkonu a spoľahlivosti
Typické aplikácie
- Výkonová elektronika: moduly IGBT, dosky s ovládačmi MOSFET, meniče a ďalšie-moduly s vysokým výkonom
- LED osvetlenie: Vysokovýkonné{0}}podložky LED na predĺženie životnosti svetelného zdroja
- RF/mikrovlnná rúra: Anténne polia, moduly výkonových zosilňovačov
- Automobilová elektronika: Ovládače motora, radar vozidla, moduly pohonu
- Lekárske vybavenie:-vysoko presné zobrazovacie sondy, dosky laserových ovládačov
V týchto aplikáciách môže kombinácia keramických dosiek plošných spojov s technológiou ťažkej medenej dosky s obvodmi výrazne zlepšiť tepelné riadenie systému a elektrickú stabilitu, čím sa predlžuje životnosť zariadenia.
Úvahy o dizajne a výrobe
- Prispôsobte hrúbku medi a šírku stopy, aby ste vyvážili prúdovú kapacitu a rozptyl tepla
- Materiály s vysokou tepelnou vodivosťou (napr. AlN, BeO) vyhovujú aplikáciám s vysokou -hustotou výkonu a-vysokofrekvenčnými aplikáciami, vyžadujú si však kompromisy-v nákladoch
- Medzivrstvové spojenia vo viacvrstvových keramických PCB vyžadujú presnú kontrolu zmršťovania pri spekaní
- Vo vysoko{0}}prúdových návrhoch môže integrácia procesov ťažkej medi PCB ďalej zvýšiť spoľahlivosť
- Zohľadnite krehkosť keramiky v tvare dosky a montáži
Zhrnutie
Či už ide o PCB s keramickým substrátom alebo o doskový spoj z keramiky z oxidu hlinitého, základná hodnota keramickej dosky s plošnými spojmi spočíva v poskytovaní robustnej fyzickej a elektrickej podpory pre aplikácie s vysokým tepelným tokom, -vysokou frekvenciou a vysokou{1}}spoľahlivosťou. Pre technické projekty, ktoré posúvajú hranice výkonu, nie je keramická doska plošných spojov len výberom materiálu-je kľúčovým faktorom stability systému.
Spoločnosť Shenzhen STHL Technology Co., Ltd. má rozsiahle skúsenosti s výrobou keramických dosiek plošných spojov a ťažkej medenej dosky plošných spojov a ponúka-jednorazové riešenia od výberu materiálu a konštrukčného návrhu až po hromadnú výrobu, vďaka čomu môžu vaše produkty vyniknúť na trhoch s vysokým-výkonom a vysokou-spoľahlivosťou.
Poraďte sa s našimi inžiniermi na adreseinfo@pcba-china.coma vyskúšajte si služby STHL-začínajúc keramickou doskou plošných spojov už dnes.
Populárne Tagy: keramické PCB, výrobcovia keramických PCB, dodávatelia, továreň v Číne, 1-vrstvová pevná doska plošných spojov, 6-vrstvová pevná doska plošných spojov, 8-vrstvová pevná doska plošných spojov, keramická doska plošných spojov z nitridu hliníka, PCB s vysokou teplotou Tg FR4, Viacvrstvová pevná doska plošných spojov
