Wat is een keramische printplaat? | Een complete gids voor keramische printplaten

Als je in de elektronica-industrie werkt, maak je je misschien zorgen over deze nieuwe hype: keramische printplaten die beter presteren dan traditionele printplaten. Als je je afvraagt wat een keramische printplaat eigenlijk is, wat de toepassingen zijn en hoe deze wordt geproduceerd, dan is deze blog speciaal voor jou. In deze blog leggen we uitgebreid uit wat keramische printplaten zijn en wat ze onderscheidt van traditionele printplaten. Ook leggen we uit welke printplaat u nodig hebt voor uw circuit.

Traditionele printplaten presteren zeer slecht in warmteafvoer vanwege het substraat dat ze gebruiken, voornamelijk glasvezel en epoxy. Ze houden warmte vast in de circuits, waardoor ze defect raken wanneer de temperatuur stijgt. Dit maakt ze een slechte keuze voor hoogwaardige elektrische componenten.

De elektronica-industrie had behoefte aan een betere printplaat (PCB) die warmte beter kon afvoeren dan traditionele PCB's. Deze lacune in de markt werd opgevuld door keramische PCB's, die uitstekende warmteafvoereigenschappen hebben met een lage CTE en diëlektrische constante. Laten we kort de introductie van keramische PCB's doornemen en bekijken wanneer u een keramische PCB nodig hebt.

Een introductie tot keramische PCB's

In de moderne elektronica-industrie wordt van een printplaat verwacht dat deze warmte beter afvoert en een sterke mechanische ondersteuning biedt aan de elektrische componenten die erop zijn bevestigd. Een keramische printplaat bestaat, zoals de naam al doet vermoeden, in principe uit keramische kernen. Vaak worden aluminiumoxide, berylliumoxide en magnesiumaluminaat als substraat gebruikt. Ook andere keramische kernen, waaronder siliciumcarbide, aluminiumoxide, boornitride en vele andere, worden gebruikt voor de productie van keramische printplaten. De keuze van de juiste keramische kern hangt af van de eisen van het circuit, omdat elk keramisch printplaatsubstraat zijn eigen unieke eigenschappen heeft die op de juiste manier worden gebruikt om het gewenste resultaat te bereiken.

Enkele eigenschappen van keramische kernen zijn als volgt:

1.   Goede thermische geleidbaarheid.

2.   Minder corrosie.

3.   Verbeterde mechanische sterkte.

4.   Dikke-dunne filmtechnologie.

5.   Uitgebreide miniaturisatietechnieken.

6.   Circuitboardtracering met keramische materialen met hoge dichtheid.

7.   Meerlaagse integratie.

Keramische PCB versus traditionele PCB

De vraag rijst nu wanneer u een keramische printplaat moet gebruiken. Keramische printplaten zijn inderdaad in alle opzichten superieur aan conventionele printplaten. Maar kosten en kwaliteit spelen altijd een centrale rol bij de keuze van het type printplaat. Traditionele printplaten zijn het ideale alternatief als u op zoek bent naar goedkopere oplossingen. Aan de andere kant zijn keramische printplaten de beste optie als u werkt in delicate industrieën waar geen risico's bestaan, omdat ze betrouwbaarheid en duurzaamheid bieden, zelfs in de meest extreme omstandigheden.

U kunt ook beide PCB-typen vergelijken en zien waarin ze van elkaar verschillen.

Zoals blijkt uit de bovenstaande tabel, zijn keramische printplaten veel beter dan traditionele printplaten. Het keramische substraat van de printplaat bestaat uit keramische kernen. Deze kernen zijn efficiënter bij hogere temperaturen en ook bij hogere frequenties. Zonder vrije elektronen is de kans op interferentie met signalen zeer klein.

Bovendien absorberen epoxyhars en glasvezelmaterialen na verloop van tijd vocht. We hebben ook een hogere vochtopname en fysieke delaminatie waargenomen bij traditionele printplaten. Keramische printplaten daarentegen absorberen minder snel vocht, waardoor ze stabieler zijn in een omgeving met een hogere luchtvochtigheid dan normaal.

Traditionele PCB's zijn goedkoper. Maar door hun slechte warmteafvoer zijn ze geen haalbare optie voor miniaturisatie. Keramische PCB's zijn daarentegen in dit opzicht superieur aan traditionele PCB's vanwege hun hoge dichtheid. Keramische PCB's kunnen dus worden gebruikt in zeer kleine circuits.

Voordelen van keramische PCB's:

Shoger Heten Conductiviteit

Het bekendste en meest opvallende voordeel van keramische printplaten is de superieure warmtegeleiding. Voor toepassingen met een hoge vermogensdichtheid, zoals RF-componenten, vermogenselektronica en led-modules, waarbij warmte moet worden afgevoerd om soepele elektrische prestaties te garanderen en thermische overbelasting te voorkomen, worden keramische printplaten sterk aanbevolen en geprefereerd. Bovendien is het met keramische PCB's mogelijk om High-Density Interconnects (HDI's) te integreren in miniatuurcircuits. Omdat er geen koellichamen nodig zijn, is het gemakkelijker om met kleine printplaten te werken. Bij traditionele PCB's daarentegen is een goede koellichaamopstelling nodig voor een betere warmteafvoer, die meer ruimte in beslag neemt.

Lage CTE

Het tweede voordeel van keramische printplaten is hun lage thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE). Deze CTE van keramische waarden is vergelijkbaar met die van halfgeleiders. Bovendien zorgen sterke interatomaire verbindingen ervoor dat ze goed functioneren bij hoge temperaturen zonder dat dit ten koste gaat van de efficiëntie.

Beperkte diëlektrische lekkage

De diëlektrische lekkage in keramische printplaten is beperkt, meestal minder dan 0.001, zelfs bij hoge frequenties. Deze kwaliteit maakt ze geschikt voor gebruik in hoogfrequente apparaten, waaronder 5G-infrastructuur en microgolfcircuits.

Thermaal Srijnwijn Rslijst

Keramische printplaten presteren beter bij extreme temperaturen en reguleren de warmte goed. Vooral in de luchtvaartelektronica presteren keramische printplaten beter dankzij hun vermogen om chip-on-board (COB)-technologie te ondersteunen voor directe bevestiging van matrijscomponenten.

Soorten keramische PCB's

In dit hoofdstuk bespreken we vier belangrijke soorten keramische printplaten. Er zijn er niet slechts vier, maar om een idee te krijgen van de verschillende soorten keramische PCB-substraten, vindt u hier enkele populaire en veelgebruikte keramische kernen voor PCB's.

Alumina (Al₂O₃) keramische printplaten

Alumina is een van de meest gebruikte keramische PCB-substraten vanwege de lage kosten. Het heeft een thermische geleidbaarheid van 20-30 W/mK, tot 65 keer hoger dan traditionele PCB's gemaakt met FR-4. Hier is een samenvatting van Alumina Ceramic PCB's.

Aluminium Nitride (AIN) Keramische PCB's

Aluminiumnitride keramische PCB's zijn relatief duur in productie vergeleken met aluminiumoxide, maar hebben een uitzonderlijke thermische geleidbaarheid van 140-180 W/mK, waardoor ze een perfecte keuze zijn voor hoogvermogen- en hoogfrequente circuits. Hier vindt u meer informatie over aluminiumnitride keramische PCB's.

Berylliumoxide (BeO) keramische printplaten

Berylliumoxide keramische printplaten hebben de hoogste thermische geleidbaarheid, variërend van 250 tot 300 W/mK, waardoor ze een perfecte keuze zijn voor gebruik in circuits die hoge prestaties bij hoge temperaturen vereisen. Hier is een kort overzicht.

Magnesiumaluminaat (MgAl₂O₄) keramische printplaten

Vergeleken met BeO en AIN is magnesiumaluminaat, dat een zeer lage thermische geleidbaarheid heeft, een goedkopere optie.

Keramisch PCB-productieproces

Het is essentieel dat de productie van keramische printplaten een reeks precieze stappen volgt. Al deze stappen moeten ervoor zorgen dat de geproduceerde keramische printplaat volledig aan het beoogde doel voldoet.

De eerste stap bij het vervaardigen van een keramische printplaat is het analyseren van de behoeften, vereiste sterkte, stijfheid en eigenschappen die verband houden met de geleidbaarheid.

Ten tweede moeten we een geschikt keramisch PCB-substraat als basis kiezen. Net als bij elk ander product zijn er verschillende materialen die aan verschillende behoeften voldoen. Alumina is een populaire keuze voor budgetvriendelijke projecten. Aluminiumnitride en berylliumoxide komen goed van pas wanneer een project een hoge thermische geleidbaarheid vereist.

Zodra we de perfecte basis voor onze keramische printplaat hebben, is het tijd voor de laseretstechniek om prints op het circuit te maken. Deze etsingen creëren een pad waarlangs de elektriciteit stroomt. Vervolgens gebruiken we, afhankelijk van de complexiteit van het circuit, dikke of dunne filmdepositie om de benodigde geleidende sporen te creëren.

Nu komt de meest cruciale stap: het bakken van de printplaat op extreem hoge temperaturen. Deze intense hitte smelt alles samen tot één samenhangend geheel.

Maar hiermee zijn we er nog niet. De reis van keramische printplaten gaat verder door gaten te boren om bevestigingspunten te maken voor andere componenten – net als bij het bouwen van een miniatuurstad. Vervolgens worden de keramische printplaten beschermd met een anticorrosiecoating.

Ten slotte observeert en analyseert het kwaliteitsborgingsteam het volledige productieproces van keramische printplaten zorgvuldig. Omdat elke stap nauwgezet en tot in detail wordt uitgevoerd, kunnen we geen enkel risico nemen, want één verkeerde beweging kan het hele elektrische systeem ruïneren.

Dit is precies de reden waarom we onze klanten altijd aanraden om op zoek te gaan naar een betrouwbare fabrikant van keramische PCB's zoals PCB-basisVoor meer informatie of een offerte kunt u terecht op www.pcbasic.com.

Toepassingen van keramische platen

Vermogenselektronica

Keramische printplaten worden het meest gebruikt in omvormers en motoraandrijvingen. De belangrijkste reden hiervoor is hun betere warmteafvoer.

RF- en microgolfcircuits

Keramische PCB's worden ook veel gebruikt in RF- en microgolfsystemen, omdat ze dankzij hun lage diëlektrische constante niet snel interfereren met hoge frequenties. Bovendien zijn keramische PCB's te vinden in satellietsystemen, die meestal worden gecombineerd met BeO- en AIN-substraten.

LED en Optoelektronica

Wanneer krachtige leds langdurig worden gebruikt, wordt het circuit erg heet en moet deze warmte worden afgevoerd. Daarom worden keramische printplaten in dergelijke apparaten gebruikt. Keramische printplaten worden ook gebruikt in fotodiodes en laserdiodes om thermische belasting te verminderen.

Auto-elektronica

In de auto-industrie wordt elke nieuwe auto geproduceerd met betere specificaties en prestatiecijfers. Om het elektrische systeem van een auto betrouwbaarder en hittebestendiger te maken, gebruiken ingenieurs keramische printplaten voor een betere warmteafvoer en zo de algehele prestaties van voertuigen te verbeteren.

Ruimtevaart en Defensie

Bij hoge temperaturen helpen keramische PCB's de thermische belasting beter te verminderen dan elk ander traditioneel PCB-type.

Conclusie

Keramische printplaten zijn ideaal voor iedereen die op zoek is naar een langetermijninvestering in schakelingen. De toepassingen en eigenschappen van een keramische printplaat gaan verder dan die van een traditionele printplaat. Bent u op zoek naar een partner voor keramische PCB's? PCB-basis staat voor je klaar! Ze kunnen hoogwaardige keramische printplaten voor je bouwen, zodat je projecten snel en goed verlopen. Ga voor meer informatie naar www.pcbasic.com en kijk wat ze voor u kunnen doen!

Over PCBasic

Tijd is geld in uw projecten – en PCB-basis begrijpt het. PCBasic is een PCB-assemblagebedrijf: die elke keer snelle, vlekkeloze resultaten levert. Onze uitgebreide PCB-assemblagediensten: bieden deskundige technische ondersteuning bij elke stap, waardoor topkwaliteit in elk bord wordt gegarandeerd. Als toonaangevend Fabrikant van PCB-assemblage:, Wij bieden een totaaloplossing die uw toeleveringsketen stroomlijnt. Werk samen met onze geavanceerde PCB-prototypefabriek voor snelle doorlooptijden en superieure resultaten waarop u kunt vertrouwen.