Что такое керамическая печатная плата? | Полное руководство по керамическим печатным платам

Будучи в электронной промышленности, вы можете быть обеспокоены этой новой шумихой вокруг керамических печатных плат, которые работают лучше, чем традиционные печатные платы. Если вам интересно, что такое керамическая печатная плата на самом деле, каковы ее области применения и как она производится, этот блог как раз для вас. В этом блоге мы подробно расскажем о керамических печатных платах и ​​рассмотрим, чем они отличаются от традиционных печатных плат, а также какая из них вам нужна для ваших схем.

Традиционные печатные платы очень плохо рассеивают тепло из-за используемой ими подложки, в основном стекловолокна и эпоксидной смолы. Они задерживают тепло внутри схем, что приводит к их неисправности при повышении температуры, что делает их плохим вариантом для высокопроизводительных электрических компонентов.

Электронной промышленности требовалась лучшая печатная плата для лучшего рассеивания тепла, чем традиционные печатные платы. Этот пробел на рынке был заполнен керамическими печатными платами, которые обладают исключительными свойствами рассеивания тепла с низким КТР и диэлектрической постоянной. Давайте кратко рассмотрим введение в керамическую печатную плату и выясним, когда она вам нужна.

Введение в керамическую печатную плату

В современной электронной промышленности ожидается, что печатная плата будет лучше рассеивать тепло и обеспечивать надежную механическую поддержку для электрических компонентов, прикрепленных к ней. В то время как керамическая печатная плата, как следует из названия, в основном состоит из керамических сердечников. В качестве материалов подложки обычно используются оксид алюминия, оксид бериллия и алюминат магния. Другие керамические сердечники также используются для производства керамических печатных плат, включая карбид кремния, оксид алюминия, нитрид бора и многие другие. Выбор подходящего керамического сердечника зависит от требований схемы, поскольку каждая керамическая подложка печатной платы имеет свои собственные уникальные свойства, которые правильно используются для получения желаемого результата.

Некоторые свойства керамических сердечников следующие:

1.   Хорошая теплопроводность.

2.   Меньше коррозии.

3.   Повышенная механическая прочность.

4.   Технология толстой-тонкой пленки.

5.   Широкие возможности миниатюризации.

6.   Керамическая печатная плата с высокой плотностью разводки.

7.   Многоуровневая интеграция.

Керамическая печатная плата против традиционной печатной платы

Теперь возникает вопрос, когда использовать керамическую печатную плату. Действительно, керамические печатные платы превосходят обычные печатные платы во всех отношениях. Но факторы стоимости и качества всегда являются центральными при принятии решения о типе печатной платы. Традиционные печатные платы будут идеальной альтернативой, если вы ищете менее дорогие решения. С другой стороны, керамические печатные платы являются лучшим вариантом, если вы работаете в деликатных отраслях, где опасности отсутствуют, поскольку они обеспечивают надежность и долговечность в течение всего времени.

Или вы можете сравнить оба типа печатных плат и посмотреть, что отличает их друг от друга.

Как видно из таблицы выше, керамические печатные платы намного превосходят традиционные печатные платы. Материал подложки керамической печатной платы состоит из керамических сердечников. Эти сердечники более эффективны при более высоких температурах и на более высоких частотах. При отсутствии свободных электронов у них очень мало шансов помешать сигналам.

Кроме того, эпоксидная смола и стекловолоконные материалы со временем поглощают влагу. Мы также наблюдали более высокое поглощение влаги и физическое расслоение в традиционных печатных платах. Керамические печатные платы, с другой стороны, менее склонны поглощать влагу, что делает их более стабильными в среде, где влажность выше нормы.

Традиционные печатные платы менее дороги. Но, имея плохие теплоотводящие свойства, они не являются жизнеспособным вариантом, когда дело доходит до миниатюризации. Напротив, керамические печатные платы превосходят традиционные в этом отношении из-за их высокоплотной конструкции. Таким образом, керамические печатные платы можно использовать в схемах очень малых размеров.

Преимущества керамической печатной платы

Sверхний Hесть Cпродуктивность

Наиболее известным и примечательным преимуществом керамической печатной платы является ее превосходная теплопроводность. Для приложений с высокой плотностью мощности, таких как радиочастотные компоненты, силовая электроника и светодиодные модули, где тепло должно отводиться для обеспечения плавных электрических характеристик и предотвращения любого теплового разгона, керамические печатные платы настоятельно рекомендуются и предпочтительны. Более того, с керамической печатной платой можно интегрировать высокоплотные межсоединения (HDI), когда речь идет о миниатюрных схемах. Поскольку вам не нужны никакие радиаторы, становится проще работать с платами небольшого размера. Напротив, с традиционными печатными платами вам нужна правильная настройка радиатора для лучшего рассеивания тепла, что занимает больше места.

Низкий КТР

Второе преимущество керамических печатных плат — низкий коэффициент теплового расширения (КТР). Этот КТР керамики сопоставим с КТР полупроводников. Кроме того, прочные межатомные связи позволяют ей хорошо функционировать при высоких температурах без ущерба для эффективности.

Ограниченная утечка диэлектрика

Диэлектрическая утечка в керамических печатных платах ограничена, обычно менее 0.001, даже на высоких частотах. Это качество позволяет использовать их в высокочастотных устройствах, включая инфраструктуру 5G и микроволновые схемы.

THermal Sподжилки Resistance

Керамические печатные платы лучше работают при экстремальных температурах и хорошо регулируют тепло. Особенно в аэрокосмической авионике керамические печатные платы работают лучше благодаря своей способности поддерживать технологию чип-на-плате (COB) для прямого крепления кристалла.

Типы керамических печатных плат

В этом разделе мы обсудим четыре основных типа керамических печатных плат. Эти типы не ограничиваются только четырьмя, но чтобы получить представление о нескольких типах керамических подложек печатных плат, вот некоторые из популярных и часто используемых керамических сердечников для печатных плат.

Керамические печатные платы на основе оксида алюминия (Al₂O₃)

Оксид алюминия является одним из наиболее часто используемых керамических субстратов печатных плат из-за его низкой стоимости. Он имеет теплопроводность 20-30 Вт/мК, что до 65 раз выше, чем у традиционных печатных плат, изготовленных с использованием FR-4. Вот краткое описание керамических печатных плат из оксида алюминия.

Керамические печатные платы из нитрида алюминия (AIN)

Керамическая печатная плата из нитрида алюминия имеет относительно высокую стоимость производства по сравнению с оксидом алюминия, но она имеет исключительную теплопроводность в пределах 140-180 Вт/мК, что делает ее идеальным выбором для мощных и высокочастотных схем. Вот некоторые подробности о керамических печатных платах из нитрида алюминия.

Керамические печатные платы на основе оксида бериллия (BeO)

Керамические печатные платы из оксида бериллия имеют наивысшее значение теплопроводности, от 250 до 300 Вт/мК, что делает их идеальным выбором для использования в схемах, требующих высокой производительности при высоких температурах. Вот краткий обзор.

Керамические печатные платы из алюмината магния (MgAl₂O₄)

По сравнению с BeO и AIN, алюминат магния, имеющий очень низкую теплопроводность, является более доступным вариантом.

Процесс производства керамических печатных плат

Для производства керамических печатных плат необходимо следовать ряду точных шагов. Все эти шаги должны гарантировать, что изготовленная керамическая печатная плата полностью соответствует своему назначению.

Первым шагом в производстве керамической печатной платы является анализ потребностей, требуемой прочности, жесткости и свойств, связанных с ее проводимостью.

Во-вторых, нам нужно выбрать подходящую керамическую подложку печатной платы в качестве основы. Как и любой другой продукт, разные материалы подходят для разных нужд. Оксид алюминия — популярный выбор для бюджетных проектов. Нитрид алюминия и оксид бериллия пригодятся, когда проект требует высокой теплопроводности, чтобы быть на передовой.

Как только у нас есть идеальная основа для нашей керамической печатной платы, наступает время для лазерного травления, чтобы сделать отпечатки на схеме. Эти травления создают путь для тока электричества. Затем, в зависимости от сложности схемы, мы используем осаждение толстой или тонкой пленки, чтобы создать необходимые проводящие дорожки.

Теперь наступает самый важный этап — обжиг доски при палящих температурах. Этот сильный жар сплавляет все воедино, превращая в единое целое.

Но это еще не все. Путешествие керамической печатной платы продолжается сверлением отверстий для создания креплений для других компонентов, чтобы соединить их — как будто строят миниатюрный город. Затем керамические печатные платы защищаются антикоррозионным покрытием.

Наконец, группа контроля качества внимательно наблюдает и анализирует весь процесс производства керамических печатных плат. Поскольку каждый шаг требует большого внимания к деталям, мы не можем рисковать ни одним шагом, поскольку одно неверное движение может разрушить всю электрическую систему.

Именно поэтому мы всегда рекомендуем нашим клиентам искать надежного производителя керамических печатных плат, например PCBasic. Для получения дополнительной информации или получения расценок посетите www.pcbasic.com.

Применение керамических плит

Силовая электроника

Керамические печатные платы чаще всего используются в инверторах и приводах двигателей. Основной причиной этого являются их лучшие теплоотводящие свойства.

Радиочастотные и микроволновые схемы

Керамические печатные платы также довольно часто используются в радиочастотных и микроволновых системах, поскольку они не создают помех для высоких частот. Благодаря своей низкой диэлектрической постоянной. Более того, вы можете наблюдать керамические печатные платы в спутниковых системах, которые обычно связаны с подложками BeO и AIN.

Светодиоды и оптоволокноэлектроника

При длительном использовании мощных светодиодов схема становится очень горячей, и это тепло необходимо отводить. Вот почему мы видим использование керамических печатных плат в таких приборах. Аналогично керамические печатные платы используются в фотодиодах и лазерных диодах для снижения теплового напряжения.

Автомобильная электроника

В автомобильной промышленности каждый новый автомобиль производится в конкурентной борьбе с лучшими техническими характеристиками и показателями производительности. Чтобы сделать электрическую систему автомобиля более надежной и термостойкой, инженеры используют керамические печатные платы для лучшего рассеивания тепла, чтобы повысить общую производительность транспортных средств.

Аэрокосмическая и оборонная

При высоких температурах керамические печатные платы помогают снизить тепловую деформацию лучше, чем любые другие традиционные типы печатных плат.

Заключение

Керамические печатные платы — это настоящая находка для тех, кто ищет долгосрочные инвестиции в схемы. Применения и свойства керамической печатной платы выходят за рамки традиционных печатных плат. Если вы ищете партнера по производству керамических печатных плат, PCBasic на вашей стороне! Они могут построить вам первоклассные керамические печатные платы, чтобы ваши проекты реализовывались быстро и хорошо. Чтобы узнать больше об этом, посетите www.pcbasic.com и посмотрите, что они могут для вас сделать!

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.