1. ทำไมต้องใช้แผงวงจรเซรามิก

PCB ธรรมดามักจะทำจากฟอยล์ทองแดงและการยึดเกาะของพื้นผิว และวัสดุพื้นผิวส่วนใหญ่เป็นใยแก้ว (FR-4) เรซินฟีนอล (FR-3) และวัสดุอื่น ๆ กาวมักจะเป็นฟีนอลิก อีพ็อกซี่ ฯลฯ ในกระบวนการของ การประมวลผล PCB เนื่องจากความเครียดจากความร้อน ปัจจัยทางเคมี กระบวนการผลิตที่ไม่เหมาะสม และเหตุผลอื่น ๆ หรือในกระบวนการออกแบบเนื่องจากความไม่สมมาตรของทองแดงทั้งสองด้าน จึงง่ายต่อการนำไปสู่ระดับการบิดเบี้ยวของบอร์ด PCB ที่แตกต่างกัน

PCB บิด

และพื้นผิว PCB อื่น - พื้นผิวเซรามิก เนื่องจากประสิทธิภาพการกระจายความร้อน ความสามารถในการรองรับกระแส ฉนวน ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ฯลฯ ดีกว่าบอร์ด PCB ใยแก้วธรรมดามาก ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโมดูลอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงกำลังสูง , การบินและอวกาศ, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางทหารและผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

พื้นผิวเซรามิก

ด้วย PCB ธรรมดาที่ใช้ฟอยล์ทองแดงกาวและการยึดเกาะพื้นผิว PCB เซรามิกอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง โดยวิธีการยึดฟอยล์ทองแดงและพื้นผิวเซรามิกเข้าด้วยกัน แรงยึดเกาะที่แข็งแกร่ง ฟอยล์ทองแดงจะไม่หลุดออก ความน่าเชื่อถือสูง ประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคงในระดับสูง อุณหภูมิสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง

2. วัสดุหลักของพื้นผิวเซรามิก

อลูมินา (Al2O3)

อลูมินาเป็นวัสดุซับสเตรตที่ใช้กันมากที่สุดในซับสเตรตเซรามิก เนื่องจากคุณสมบัติทางกล ความร้อน และไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกออกไซด์อื่นๆ ส่วนใหญ่ มีความแข็งแรงสูงและมีเสถียรภาพทางเคมี และเป็นแหล่งวัตถุดิบที่อุดมสมบูรณ์ เหมาะสำหรับการผลิตเทคโนโลยีที่หลากหลายและรูปทรงที่แตกต่างกัน . ตามเปอร์เซ็นต์ของอลูมินา (Al2O3) สามารถแบ่งออกเป็น 75 พอร์ซเลน 96 พอร์ซเลน 99.5 พอร์ซเลน สมบัติทางไฟฟ้าของอลูมินาแทบจะไม่ได้รับผลกระทบจากปริมาณอลูมินาที่แตกต่างกัน แต่คุณสมบัติทางกลและการนำความร้อนของอลูมินาเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก พื้นผิวที่มีความบริสุทธิ์ต่ำจะมีกระจกมากกว่าและมีพื้นผิวที่ขรุขระมากขึ้น ยิ่งความบริสุทธิ์ของสารตั้งต้นสูงเท่าใด ความนุ่มนวล กะทัดรัด การสูญเสียปานกลางก็จะลดลง แต่ราคาก็สูงขึ้นเช่นกัน

เบริลเลียมออกไซด์ (BeO)

มีค่าการนำความร้อนสูงกว่าโลหะอะลูมิเนียม และใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการการนำความร้อนสูง มันจะลดลงอย่างรวดเร็วหลังจากที่อุณหภูมิสูงเกิน 300°C แต่การพัฒนาของมันนั้นถูกจำกัดด้วยความเป็นพิษของมัน

อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) 

เซรามิกอะลูมิเนียมไนไตรด์เป็นเซรามิกที่มีผงอะลูมิเนียมไนไตรด์เป็นเฟสผลึกหลัก เมื่อเทียบกับพื้นผิวเซรามิกอลูมินา ความต้านทานของฉนวน ฉนวนทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกต่ำกว่า ค่าการนำความร้อนอยู่ที่ 7~10 เท่าของ Al2O3 และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน (CTE) นั้นใกล้เคียงกับชิปซิลิคอน ซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับชิปเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง ในกระบวนการผลิต ค่าการนำความร้อนของ AlN ได้รับผลกระทบอย่างมากจากปริมาณออกซิเจนเจือปนที่ตกค้าง และค่าการนำความร้อนสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างมากโดยการลดปริมาณออกซิเจน ปัจจุบันค่าการนำความร้อนของกระบวนการ

ด้วยเหตุผลข้างต้น จึงทราบได้ว่าเซรามิกอลูมินาอยู่ในตำแหน่งผู้นำในด้านไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์กำลัง ไมโครอิเล็กทรอนิกส์แบบผสม และโมดูลพลังงาน เนื่องมาจากประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่เหนือกว่า

เมื่อเทียบกับตลาดที่มีขนาดเดียวกัน (100 มม. × 100 มม. × 1 มม.) วัสดุที่แตกต่างกันของราคาพื้นผิวเซรามิก: อลูมินา 96% 9.5 หยวน, อลูมินา 99% 18 หยวน, อลูมิเนียมไนไตรด์ 150 หยวน, เบริลเลียมออกไซด์ 650 หยวน จะเห็นได้ว่า ช่องว่างราคาระหว่างวัสดุพิมพ์ที่แตกต่างกันก็ค่อนข้างใหญ่เช่นกัน

3. ข้อดีและข้อเสียของเซรามิก PCB

ข้อดี

1. ความสามารถในการรองรับกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ กระแสไฟ 100A อย่างต่อเนื่องผ่านตัวทองแดงหนา 1 มม. 0.3 มม. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นประมาณ 17 ℃
2. อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพียงประมาณ 5 ℃ เมื่อกระแสไฟฟ้า 100A ไหลผ่านตัวทองแดงหนา 2 มม. 0.3 มม. อย่างต่อเนื่อง
3. ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดีขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ รูปร่างที่มั่นคง ไม่บิดเบี้ยวง่าย
4. ฉนวนที่ดี ต้านทานไฟฟ้าแรงสูง เพื่อความปลอดภัยส่วนบุคคลและอุปกรณ์

ข้อเสีย

ความเปราะบางเป็นหนึ่งในข้อเสียเปรียบหลักซึ่งนำไปสู่การสร้างกระดานขนาดเล็กเท่านั้น

ราคาแพงข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์กฎมากขึ้นเรื่อย ๆ แผงวงจรเซรามิกหรือใช้ในผลิตภัณฑ์ระดับไฮเอนด์บางรายการผลิตภัณฑ์ระดับล่างจะไม่ใช้เลย

4. การใช้เซรามิก PCB

ก. โมดูลอิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง โมดูลแผงโซลาร์เซลล์ ฯลฯ

1. แหล่งจ่ายไฟสลับความถี่สูง, โซลิดสเตตรีเลย์
2. อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ การบินและอวกาศ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางทหาร
3. ผลิตภัณฑ์ไฟ LED กำลังสูง
4. เสาอากาศสื่อสาร