Seramik PCB'lere Genel Bakış

Seramik PCB alt tabakası, yüksek sıcaklıklarda alümina (Al2O3) veya alüminyum nitrür (AlN) seramik PCB alt tabakasının yüzeyine (tek veya çift taraflı) doğrudan bakır folyo yapıştırılmış özel bir işlem kartını ifade eder. Üretilen ultra ince kompozit alt tabaka, mükemmel elektrik yalıtımı, yüksek ısı iletkenliği, mükemmel lehimlenebilirlik ve yüksek yapışma mukavemetine sahiptir ve çeşitli desenler kazıyabildiğinden yüksek akım taşıma kapasitesine sahiptir. Bu nedenle, seramik PCB alt tabakası, yüksek güçlü güç elektroniği devre yapısı teknolojisi ve bağlantı teknolojisinin temel malzemesi haline gelmiştir.

Seramik PCB alt tabaka ürünlerinin ortaya çıkışı, ısı dağılımı uygulama endüstrisinde yeni bir gelişmeye yol açmıştır. Seramik PCB alt tabakanın ısı dağılımı özellikleri ve yüksek ısı dağılımı, düşük ısıl direnç, uzun ömür ve gerilim direnci gibi avantajları sayesinde, üretim teknolojisi ve ekipmanların gelişmesiyle ürün fiyatı artmış ve makul hale gelmiş, böylece LED endüstrisinin ev aletleri gösterge lambaları, araç farları, sokak lambaları ve büyük dış mekan reklam panoları gibi uygulama alanları genişlemiştir. 

Seramik PCB alt tabakasının başarılı bir şekilde geliştirilmesi, iç mekan aydınlatması ve dış mekan aydınlatma ürünleri için daha iyi hizmet sunacak ve LED sektörüne gelecekte daha geniş bir pazar sağlayacaktır.

Seramik PCB Çeşitleri Dtarafından ayrılmıştır Materials

Seramik PCB'ler, kullanılan malzemelere göre sınıflandırılabilir. Yaygın malzemeler arasında alüminyum oksit, alüminyum nitrür ve silisyum nitrür bulunur. Isı dağılımı, yalıtım ve dayanıklılık açısından performansları farklıdır. Doğru malzemeyi seçmek, devre kartını gerçek kullanım gereksinimlerinize daha uygun hale getirebilir.

1. Alümina seramik PCB

Alümina seramik PCB alt tabakası, mekanik, termal ve elektriksel özellikleri bakımından diğer oksit seramiklere kıyasla yüksek mukavemeti ve kimyasal kararlılığı ve bol miktarda hammaddesi sayesinde elektronik endüstrisinde en yaygın kullanılan alt tabaka malzemesidir. Çeşitli teknik üretimler ve farklı şekiller için uygundur. Alümina alt tabaka üç boyutta özelleştirilebilir.

2. Berilyum oksit seramik PCB

Isı iletkenliği alüminyumdan daha yüksek olduğundan, yüksek ısı iletkenliğine ihtiyaç duyulan durumlarda kullanılabilir, ancak sıcaklık 300°C'yi aştığında iletkenliği hızla azalır. En önemlisi, toksisitesi kendi gelişimini sınırlamasıdır.

Berilyum oksit seramikler, ana bileşeni berilyum oksit olan seramiklerdir. Çoğunlukla büyük ölçekli entegre devre altlığı, yüksek güçlü gaz lazer tüpü, transistörün ısı emici kabuğu, mikrodalga çıkış penceresi ve nötron moderatörü olarak kullanılırlar.

3. Alüminyum nitrür seramik PCB

AlN'nin dikkat çekici iki önemli özelliği vardır: biri yüksek ısı iletkenliği, diğeri ise Si ile uyumlu genleşme katsayısıdır. Dezavantajı ise, yüzeyde çok ince bir oksit tabakası olsa bile, ısı iletkenliğini etkilemesidir. AlN alttaşları, yalnızca malzeme ve proseslerin sıkı bir şekilde kontrol edilmesiyle iyi bir tutarlılıkla üretilebilir. Çin'de Sliton gibi büyük ölçekte üretilebilen çok az AlN üretim teknolojisi bulunmaktadır ve AlN'nin fiyatı, Al2O3'e kıyasla nispeten yüksektir; bu da gelişimini kısıtlayan küçük bir darboğazdır. Ancak, ekonomi ve teknolojinin gelişmesiyle bu darboğaz sonunda ortadan kalkacaktır.

Yukarıdaki nedenlerden, alümina seramiklerin üstün kapsamlı performansları nedeniyle yaygın olarak kullanıldığı ve mikroelektronik, güç elektroniği, hibrit mikroelektronik, güç modülleri ve diğer alanlarda hala baskın bir konumda olduğu bilinmektedir.

AlN, 2200°C'ye kadar stabilize edilebilir. Oda sıcaklığında mukavemeti yüksektir ve sıcaklık arttıkça mukavemeti yavaşça azalır. İyi bir ısı iletkenliğine, düşük bir ısıl genleşme katsayısına sahiptir ve iyi bir ısıl şok direncine sahiptir. Erimiş metal aşınmasına karşı güçlü direnci sayesinde, saf demir, alüminyum veya alüminyum alaşımlarının eritilmesi ve dökümü için ideal bir pota malzemesidir. 

Alüminyum nitrür, iyi dielektrik özelliklere sahip bir elektrik yalıtkanıdır ve elektriksel bir bileşen olarak kullanılması da umut vericidir. Galyum arsenit yüzeyindeki alüminyum nitrür kaplaması, tavlama sırasında iyon implantasyonundan koruyabilir. Ayrıca, alüminyum nitrürü hekzagonal bor nitrürden kübik bor nitrüre dönüştürmek için bir katalizördür. Oda sıcaklığında suyla yavaşça reaksiyona girer. 800-1000℃'de amonyak veya azot atmosferinde alüminyum tozundan sentezlenebilir. Ürün beyaz ila gri toz mavisidir. 2-3℃'de Al2O1600-C-N1750 sisteminin reaksiyonuyla sentezlenir ve ürün kirli beyaz bir tozdur. Alüminyum klorür ve amonyak gaz fazı reaksiyonuyla hazırlanır. Kaplama, AlCl3-NH3 sisteminden gaz fazı biriktirme yoluyla sentezlenebilir.

4. Silisyum nitrür seramik PCB

Rogers Company, 3 yılında yeni curamik® serisi silisyum nitrür (Si4N2012) seramik PCB alttaşını tanıttı. Silisyum nitrürün mekanik dayanımı diğer seramiklerden daha yüksek olduğundan, yeni curamik® alttaş, tasarımcıların zorlu çalışma ortamlarında ve HEV/EV ve diğer yenilenebilir enerji uygulamalarında uzun bir ömre ulaşmalarına yardımcı olabilir.

Silisyum nitrürden üretilen yeni seramik PCB alt tabakasının eğilme dayanımı, Al2O3 ve AlN'den üretilen alt tabakanın eğilme dayanımından daha yüksektir.

Si3N4'ün kırılma tokluğu zirkonyum katkılı seramiklerinkini bile aşmaktadır.

Şimdiye kadar, güç modüllerinde kullanılan bakır kaplı seramik PCB alt tabakalarının güvenilirliği, seramiklerin düşük eğilme mukavemeti nedeniyle sınırlıydı ve bu da termal çevrim kapasitesini azaltıyordu. Hibrit araçlar ve elektrikli araçlar (HEV/EV) gibi aşırı termal ve mekanik stresin bir arada yaşandığı uygulamalar için, yaygın olarak kullanılan seramik PCB alt tabakaları en iyi seçim değildir. Alt tabakanın (seramik PCB) ve iletkenin (bakır) termal genleşme katsayıları çok farklı olduğundan, termal çevrim sırasında bağlantı alanına baskı uygulayarak güvenilirliği azaltır. Rogers Company tarafından bu yılki PCIM fuarında tanıtılan bu curamik® serisi silisyum nitrür (Si3N4) seramik PCB alt tabakası, güç elektroniği modüllerinin ömrünü 10 kat uzatacaktır.

Seramik PCB Üretim Süreci

Seramik PCB üretiminin bir dizi hassas adımı takip etmesi esastır. Tüm bu adımlar, üretilen seramik devre kartının amaçlanan amacına tam olarak uymasını sağlamalıdır.

1. Seramik PCB üretiminde ilk adım, iletkenliğiyle ilişkili ihtiyaçları, gereken mukavemeti, sertliği ve özellikleri analiz etmektir.

2. İkinci olarak, taban olarak uygun bir seramik PCB alt tabakası seçmemiz gerekiyor. Diğer tüm ürünler gibi, farklı malzemeler farklı ihtiyaçlara uygundur. Alümina, bütçe dostu projeler için popüler bir seçimdir. Alüminyum Nitrür ve Berilyum Oksit, yüksek ısı iletkenliğinin ön planda olduğu bir projede kullanışlıdır.

3. Seramik PCB'miz için mükemmel bir tabana sahip olduğumuzda, devre üzerinde lazer kazıma baskılarının zamanı geldi. Bu kazımalar, elektriğin akması için bir yol oluşturur. Ardından, devrenin karmaşıklığına bağlı olarak, gerekli iletken izleri oluşturmak için kalın veya ince film biriktirme kullanırız.

4. Şimdi en önemli adıma geliyoruz: Tahtayı kavurucu sıcaklıklarda pişirmek. Bu yoğun ısı, her şeyi birbirine bağlayarak tek bir bütün haline getiriyor.

5. Ancak bu henüz bitmedi. Seramik PCB'nin yolculuğu, tıpkı minyatür bir şehir inşa eder gibi, diğer bileşenlerin bağlanacağı yuvalar oluşturmak için delikler açılarak devam eder. Ardından, seramik PCB'ler korozyon önleyici bir kaplama ile korunur.

6. Son olarak, kalite güvence ekibimiz seramik PCB üretim sürecinin tamamını dikkatlice gözlemler ve analiz eder. Her adımda büyük bir titizlikle çalıştığımız için, tek bir yanlış hamle tüm elektrik sistemini mahvedebileceğinden, hiçbir hamlede risk alamayız.

İşte bu yüzden müşterilerimize her zaman aşağıdaki gibi güvenilir bir seramik PCB üreticisini aramalarını öneriyoruz: PCBtemelDaha fazla bilgi edinmek veya fiyat teklifi almak için şu adresi ziyaret edin: www.pcbasic.com.

Avantajları Cseramik PCBs

◆ Seramik PCB alt tabakasının termal genleşme katsayısı, silikon çipinkine yakındır, bu da geçiş katmanının Mo dilimini kurtarabilir, işçilikten, malzemeden tasarruf sağlayabilir ve maliyeti azaltabilir;

◆ Kaynak tabakasını, ısıl direnci, boşlukları ve verimi azaltır;

◆ Aynı akım taşıma kapasitesi altında, seramik PCB'deki 0.3 mm kalınlığındaki bakır folyonun çizgi genişliği, sıradan baskılı devre kartlarının çizgi genişliğinin yalnızca %10'udur;

◆ Mükemmel termal iletkenlik, çip paketini çok kompakt hale getirir, böylece güç yoğunluğu büyük ölçüde artar ve sistem ve cihazın güvenilirliği iyileştirilir;

◆ Ultra ince (0.25 mm) seramik PCB alt tabakası, çevresel toksisiteye neden olmadan BeO'nun yerini alabilir;

◆ Akım taşıma kapasitesi yüksektir ve 100 mm genişliğinde ve 1 mm kalınlığındaki bir bakır gövdeden 0.3 A'lik bir akım sürekli olarak geçer ve sıcaklık yaklaşık 17 °C artar. 100 mm genişliğinde ve 2 mm kalınlığındaki bir bakır gövdeden 0.3 A'lik bir akım sürekli olarak geçer ve sıcaklık artışı yalnızca yaklaşık 5 °C olur.

◆ Düşük ısı direnci. 10×10 mm seramik PCB altlığının ısı direnci, 0.31 mm seramik PCB altlığı için 0.63 K/W, 0.19 mm seramik PCB altlığı için 0.38 K/W ve 0.14 mm seramik PCB altlığı için 0.25 K/W'dır.

◆ Yüksek izolasyon ve dayanım gerilimi, kişisel güvenliği ve ekipmanın koruma kabiliyetini garanti eder.

◆ Ürünlerin yüksek oranda entegre olmasını ve hacminin azaltılmasını sağlayacak yeni paketleme ve montaj yöntemleri gerçekleştirilebilir.

Performans Reşitlik C içinseramik PCBs

Yüksek güç, yüksek frekans ve zorlu ortamlarda çalışan elektronik cihazlarda, geleneksel FR4 devre kartlarının ısı dağılımı, elektriksel performans ve kararlılık gibi katı gereklilikleri karşılaması zorlaşmıştır. Seramik PCB, mükemmel ısı iletkenliği, elektriksel yalıtımı ve güvenilirliği sayesinde yeni nesil elektronik paketleme ve devre taşıyıcıları için ideal bir seçim haline gelmiştir. Seramik devre kartlarının temel performans gerekliliklerine bir göz atalım.

Mekanik özellikler

Yüksek mekanik mukavemete sahip seramik PCB, taşıyıcı bileşenlerin yanı sıra destekleyici bir eleman olarak da kullanılabilir. İyi işlenebilirliğe ve yüksek boyut doğruluğuna sahiptir; çok katmanlı, eğrilme, bükülme, mikro çatlak vb. içermeyen pürüzsüz yüzeyler elde etmek kolaydır.

Elektriksel özellikler

Yüksek yalıtım direnci ve yalıtım bozulma gerilimi; Düşük dielektrik sabiti; Düşük dielektrik kaybı; Yüksek sıcaklık ve yüksek nem koşullarında istikrarlı performans, seramik PCB güvenilirliği sağlar.

Termal özellikler

Yüksek ısı iletkenliği; Isıl genleşme katsayısı ilgili malzemelerle (özellikle Si'nin ısıl genleşme katsayısı ile) eşleştirilmiştir; Mükemmel ısı direnci.

Diğer özellikler

İyi kimyasal kararlılık; Kolay metalizasyon, devre desenleri ve bunlar arasında güçlü yapışma; Higroskopiklik yok; Yağ ve kimyasal direnci; Yayılan radyasyon miktarı azdır; Benimsenen maddeler kirlilik içermez ve toksik değildir; Kristal yapı kullanım sıcaklığı aralığında değişmez; Zengin hammaddeler; Olgun teknoloji; Üretimi kolay; Düşük fiyat.

PCBasic Hakkında

Projelerinizde zaman paradır ve PCBtemel alır. PCBasic bir PCB montaj şirketi her seferinde hızlı ve kusursuz sonuçlar veren kapsamlı PCB montaj hizmetleri Her adımda uzman mühendislik desteği sağlayarak her panoda en yüksek kaliteyi garanti altına alıyoruz. Önde gelen bir PCB montaj üreticisi, Tedarik zincirinizi kolaylaştıran tek noktadan çözüm sunuyoruz. Gelişmiş çözümlerimiz ile iş ortaklığı yapıyoruz. PCB prototip fabrikası Hızlı geri dönüşler ve güvenebileceğiniz üstün sonuçlar için.

Uygulamas Seramik PCB'lerin

◆ Yüksek güçlü güç yarı iletken modülü; Yarı iletken soğutucu, elektronik ısıtıcı; RF güç kontrol devresi, güç hibrit devresi.

◆ Akıllı güç bileşenleri: Yüksek frekanslı anahtarlama güç kaynağı ve solid-state röle.

◆ Otomotiv elektroniği, havacılık ve askeri elektronik bileşenleri.

◆ Güneş paneli montajı; Telekomünikasyon özel santrali, alıcı sistemi; Lazer ve diğer endüstriyel elektronik.

Diğer Kartlar Yerine Neden Seramik PCB Kullanılmalıdır?

Geleneksel FR4 PCB veya metal alt tabakalı MCPCB ile karşılaştırıldığında, seramik alt tabakalı PCB, birçok temel performans göstergesinde önemli avantajlara sahiptir. Olağanüstü ısı iletkenliği, son derece düşük termal genleşme katsayısı, mükemmel elektrik yalıtımı ve frekans tepkisi, onu yüksek performanslı ve son derece güvenilir elektronik cihazlar için ideal bir seçim haline getirir ve özellikle güç elektroniği, radyo frekansı iletişimi ve zorlu ortamlardaki uygulamalar için uygundur.

Burada, seramik PCB'lerin, özellikle yüksek güç, yüksek frekans ve yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalardaki çok boyutlu güçlü yönlerini görebiliyoruz. Bu PCB'ler, önemli alanlarda hem FR4 hem de MCPCB'den daha iyi performans göstererek, seramik devre kartlarını birçok gelişmiş elektronik sistem için tercih edilen seçenek haline getiriyor.

Sonuç

Elektronik cihazlar daha kompakt ve güçlü hale geldikçe, sağlam termal ve elektriksel çözümlere olan talep artıyor. Seramik PCB'ler, zorlu koşullar altında üstün performanslarıyla öne çıkıyor ve bu da onları yüksek güvenilirlik gerektiren uygulamalar için vazgeçilmez kılıyor. İster otomotiv, ister havacılık veya yüksek güçlü LED'ler için tasarım yapıyor olun, doğru seramik PCB üreticisini ve seramik PCB alt katmanını seçmek, ürününüzün uzun vadeli başarısını garantileyebilir.