1. Pourquoi utiliser des circuits imprimés en céramique
Les PCB ordinaires sont généralement constitués d'une feuille de cuivre et d'une liaison de substrat, et le matériau du substrat est principalement de la fibre de verre (FR-4), de la résine phénolique (FR-3) et d'autres matériaux, l'adhésif est généralement phénolique, époxy, etc. Le traitement des PCB en raison de contraintes thermiques, de facteurs chimiques, d'un processus de production inapproprié et d'autres raisons, ou dans le processus de conception en raison des deux côtés de l'asymétrie du cuivre, il est facile de conduire à différents degrés de déformation de la carte PCB.
Torsion du PCB
Et un autre substrat PCB – le substrat en céramique, en raison de ses performances de dissipation thermique, de sa capacité de transport de courant, de son isolation, de son coefficient de dilatation thermique, etc., est bien meilleur que les cartes PCB en fibre de verre ordinaires, il est donc largement utilisé dans les modules électroniques de puissance de haute puissance. , aérospatiale, électronique militaire et autres produits.
Substrats céramiques
Avec un PCB ordinaire utilisant une feuille de cuivre adhésive et une liaison de substrat, le PCB en céramique est dans un environnement à haute température, grâce à la liaison d'une feuille de cuivre et d'un substrat en céramique assemblés, une forte force de liaison, la feuille de cuivre ne tombera pas, une fiabilité élevée, des performances stables à haute température. température, environnement très humide
2. Matériau principal du substrat céramique
Alumine (Al2O3)
L'alumine est le matériau de substrat le plus couramment utilisé dans les substrats céramiques, car ses propriétés mécaniques, thermiques et électriques par rapport à la plupart des autres céramiques d'oxyde, sa haute résistance et sa stabilité chimique, et sa riche source de matières premières, conviennent à une variété de technologies de fabrication et de formes différentes. . Selon le pourcentage d'alumine (Al2O3) peut être divisé en 75 porcelaines, 96 porcelaines, 99,5 porcelaines. Les propriétés électriques de l'alumine ne sont presque pas affectées par la teneur différente en alumine, mais ses propriétés mécaniques et sa conductivité thermique changent considérablement. Le substrat de faible pureté présente plus de verre et une plus grande rugosité de surface. Plus la pureté du substrat est élevée, plus la perte moyenne est lisse, compacte et faible, mais le prix est également plus élevé
Oxyde de béryllium (BeO)
Il a une conductivité thermique plus élevée que le métal aluminium et est utilisé dans les situations où une conductivité thermique élevée est nécessaire. Elle diminue rapidement dès que la température dépasse 300℃, mais son développement est limité par sa toxicité.
Nitrure d'aluminium (AlN)
Les céramiques de nitrure d'aluminium sont des céramiques contenant des poudres de nitrure d'aluminium comme phase cristalline principale. Par rapport au substrat en céramique d'alumine, résistance d'isolation, résistance d'isolation à une tension plus élevée, constante diélectrique inférieure. Sa conductivité thermique est 7 à 10 fois supérieure à celle de l'Al2O3 et son coefficient de dilatation thermique (CTE) correspond approximativement à celui des puces en silicium, ce qui est très important pour les puces semi-conductrices de haute puissance. Dans le processus de production, la conductivité thermique de l'AlN est grandement affectée par la teneur en impuretés résiduelles d'oxygène, et la conductivité thermique peut être considérablement augmentée en réduisant la teneur en oxygène. À l'heure actuelle, la conductivité thermique du procédé
Sur la base des raisons ci-dessus, on peut savoir que les céramiques d'alumine occupent une position de leader dans les domaines de la microélectronique, de l'électronique de puissance, de la microélectronique mixte et des modules de puissance en raison de leurs performances globales supérieures.
Par rapport au marché de même taille (100 mm × 100 mm × 1 mm), différents matériaux de prix du substrat céramique : 96 % d'alumine 9,5 yuans, 99 % d'alumine 18 yuans, nitrure d'aluminium 150 yuans, oxyde de béryllium 650 yuans, on peut voir que l'écart de prix entre les différents substrats est également relativement important
3. Avantages et inconvénients des PCB en céramique
Avantages
- Grande capacité de transport de courant, courant de 100 A en continu à travers un corps en cuivre de 1 mm à 0,3 mm d'épaisseur, augmentation de la température d'environ 17 ℃
- L'augmentation de la température n'est que d'environ 5 ℃ lorsqu'un courant de 100 A traverse en continu un corps en cuivre de 2 mm à 0,3 mm d'épaisseur.
- Meilleures performances de dissipation thermique, faible coefficient de dilatation thermique, forme stable, pas facile à déformer.
- Bonne isolation, résistance à haute tension, pour assurer la sécurité personnelle et l'équipement.
Inconvénients
La fragilité est l'un des principaux inconvénients, qui conduit à ne fabriquer que de petites planches.
Le prix est cher, les exigences des produits électroniques sont de plus en plus strictes, les circuits imprimés en céramique ou utilisés dans certains des produits les plus haut de gamme, les produits bas de gamme ne seront pas utilisés du tout.
4. Utilisation de PCB en céramique
un. Module électronique haute puissance, module panneau solaire, etc.
- Alimentation à découpage haute fréquence, relais statique
- Electronique automobile, aérospatiale, électronique militaire
- Produits d'éclairage LED haute puissance
- Antenne de communication