1. Perché utilizzare circuiti stampati in ceramica
Il PCB ordinario è solitamente costituito da un foglio di rame e da un substrato adesivo, e il materiale del substrato è principalmente fibra di vetro (FR-4), resina fenolica (FR-3) e altri materiali, l'adesivo è solitamente fenolico, epossidico, ecc. Nel processo di La lavorazione del PCB a causa di stress termico, fattori chimici, processo di produzione improprio e altri motivi, o nel processo di progettazione a causa dell'asimmetria dei due lati del rame, è facile portare a diversi gradi di deformazione della scheda PCB
Torsione del PCB
E un altro substrato PCB: il substrato ceramico, grazie alle prestazioni di dissipazione del calore, capacità di carico di corrente, isolamento, coefficiente di dilatazione termica, ecc., è molto migliore della normale scheda PCB in fibra di vetro, quindi è ampiamente utilizzato nei moduli elettronici di potenza ad alta potenza , aerospaziale, elettronica militare e altri prodotti.
Substrati ceramici
Con il PCB ordinario che utilizza un foglio di rame adesivo e il legame del substrato, il PCB ceramico si trova in un ambiente ad alta temperatura, attraverso il modo di incollare il foglio di rame e il substrato ceramico messi insieme, forte forza legante, il foglio di rame non cadrà, alta affidabilità, prestazioni stabili in alta temperatura, ambiente ad alta umidità
2. Materiale principale del substrato ceramico
Allumina (Al2O3)
L'allumina è il materiale di substrato più comunemente utilizzato nel substrato ceramico, perché in termini di proprietà meccaniche, termiche ed elettriche rispetto alla maggior parte delle altre ceramiche a base di ossido, elevata resistenza e stabilità chimica e ricca fonte di materie prime, adatto a una varietà di tecnologie di produzione e forme diverse . Secondo la percentuale di allumina (Al2O3) può essere divisa in 75 porcellana, 96 porcellana, 99,5 porcellana. Le proprietà elettriche dell'allumina non sono quasi influenzate dal diverso contenuto di allumina, ma le sue proprietà meccaniche e la conduttività termica cambiano notevolmente. Il substrato con bassa purezza ha più vetro e maggiore rugosità superficiale. Maggiore è la purezza del substrato, più liscio, compatto, la perdita media è minore, ma anche il prezzo è più alto
Ossido di berillio (BeO)
Ha una conduttività termica maggiore rispetto all'alluminio metallico e viene utilizzato in situazioni in cui è necessaria un'elevata conduttività termica. Diminuisce rapidamente dopo che la temperatura supera i 300 ℃, ma il suo sviluppo è limitato dalla sua tossicità.
Nitruro di alluminio (AlN)
Le ceramiche al nitruro di alluminio sono ceramiche con polveri di nitruro di alluminio come fase cristallina principale. Rispetto al substrato ceramico di allumina, resistenza di isolamento, isolamento che resiste a tensioni più elevate, costante dielettrica inferiore. La sua conduttività termica è 7~10 volte quella di Al2O3 e il suo coefficiente di espansione termica (CTE) è approssimativamente pari a quello del chip di silicio, che è molto importante per i chip semiconduttori ad alta potenza. Nel processo di produzione, la conduttività termica dell'AlN è fortemente influenzata dal contenuto di impurità residue di ossigeno e la conduttività termica può essere aumentata significativamente riducendo il contenuto di ossigeno. Allo stato attuale, la conduttività termica del processo
Sulla base delle ragioni sopra esposte, si può sapere che le ceramiche di allumina occupano una posizione di leadership nei campi della microelettronica, dell'elettronica di potenza, della microelettronica mista e dei moduli di potenza grazie alle loro prestazioni globali superiori.
Rispetto al mercato della stessa dimensione (100 mm×100 mm×1 mm), diversi materiali del prezzo del substrato ceramico: 96% allumina 9,5 yuan, 99% allumina 18 yuan, nitruro di alluminio 150 yuan, ossido di berillio 650 yuan, si può vedere che anche il divario di prezzo tra i diversi substrati è relativamente ampio
3. Vantaggi e svantaggi del PCB ceramico
Vantaggi
- Grande capacità di carico di corrente, corrente continua di 100 A attraverso un corpo in rame spesso 1 mm e 0,3 mm, aumento della temperatura di circa 17 ℃
- L'aumento della temperatura è solo di circa 5 ℃ quando la corrente da 100 A passa continuamente attraverso il corpo in rame spesso 2 mm 0,3 mm.
- Migliori prestazioni di dissipazione del calore, basso coefficiente di dilatazione termica, forma stabile, non facile da deformare.
- Buon isolamento, resistenza all'alta tensione, per garantire la sicurezza personale e le attrezzature.
Svantaggi
La fragilità è uno dei principali svantaggi, che porta a realizzare solo tavole di piccole dimensioni.
Il prezzo è alto, i requisiti dei prodotti elettronici sono sempre più rigidi, i circuiti stampati in ceramica o utilizzati in alcuni dei prodotti di fascia alta, i prodotti di fascia bassa non verranno affatto utilizzati.
4. Utilizzo di PCB ceramico
UN. Modulo elettronico ad alta potenza, modulo pannello solare, ecc
- Alimentatore switching ad alta frequenza, relè a stato solido
- Elettronica automobilistica, aerospaziale, militare
- Prodotti di illuminazione LED ad alta potenza
- Antenna di comunicazione