1. Warum Keramikplatinen verwenden?
Gewöhnliche Leiterplatten bestehen normalerweise aus Kupferfolie und Substratverklebung, und das Substratmaterial besteht hauptsächlich aus Glasfaser (FR-4), Phenolharz (FR-3) und anderen Materialien. Der Klebstoff besteht normalerweise aus Phenolharz, Epoxidharz usw. Im Prozess von Bei der PCB-Verarbeitung kann es aufgrund von thermischer Belastung, chemischen Faktoren, unsachgemäßem Produktionsprozess und anderen Gründen oder im Designprozess aufgrund der beiden Seiten der Kupferasymmetrie leicht zu unterschiedlich starken Verformungen der PCB kommen
PCB-Twist
Und ein weiteres PCB-Substrat – Keramiksubstrat – ist aufgrund der Wärmeableitungsleistung, der Strombelastbarkeit, der Isolierung, des Wärmeausdehnungskoeffizienten usw. viel besser als gewöhnliche Glasfaser-PCB-Boards und wird daher häufig in Hochleistungselektronikmodulen verwendet , Luft- und Raumfahrt, Militärelektronik und andere Produkte.
Keramiksubstrate
Bei gewöhnlichen Leiterplatten mit Kupferklebefolie und Substratverklebung befindet sich die Keramik-Leiterplatte in einer Umgebung mit hohen Temperaturen. Durch die Verbindung von Kupferfolie und Keramiksubstrat entsteht eine starke Bindungskraft, die Kupferfolie fällt nicht ab, hohe Zuverlässigkeit und stabile Leistung bei hohen Temperaturen Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit
2. Hauptmaterial des Keramiksubstrats
Aluminiumoxid (Al2O3)
Aluminiumoxid ist das am häufigsten verwendete Substratmaterial für Keramiksubstrate, da es im Vergleich zu den meisten anderen Oxidkeramiken mechanische, thermische und elektrische Eigenschaften aufweist, eine hohe Festigkeit und chemische Stabilität aufweist und eine reichhaltige Rohstoffquelle bietet, die für eine Vielzahl von Fertigungstechnologien und verschiedene Formen geeignet ist .Nach dem Anteil an Aluminiumoxid (Al2O3) kann es in 75 Porzellan, 96 Porzellan und 99,5 Porzellan unterteilt werden.Die elektrischen Eigenschaften von Aluminiumoxid werden durch den unterschiedlichen Aluminiumoxidgehalt nahezu nicht beeinflusst, seine mechanischen Eigenschaften und seine Wärmeleitfähigkeit ändern sich jedoch stark.Das Substrat mit geringer Reinheit weist mehr Glas und eine größere Oberflächenrauheit auf.Je höher die Reinheit des Substrats, desto glatter, kompakter, mittlerer Verlust ist geringer, dafür ist aber auch der Preis höher
Berylliumoxid (BeO)
Es hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als metallisches Aluminium und wird in Situationen verwendet, in denen eine hohe Wärmeleitfähigkeit erforderlich ist.Es nimmt schnell ab, sobald die Temperatur 300℃ übersteigt, aber seine Entwicklung wird durch seine Toxizität begrenzt.
Aluminiumnitrid (AlN)
Aluminiumnitridkeramiken sind Keramiken mit Aluminiumnitridpulvern als Hauptkristallphase.Im Vergleich zu Aluminiumoxid-Keramiksubstraten ist der Isolationswiderstand höher, die Isolierung hält einer höheren Spannung stand und die Dielektrizitätskonstante ist niedriger.Seine Wärmeleitfähigkeit beträgt das 7- bis 10-fache der von Al2O3 und sein Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) entspricht in etwa dem von Siliziumchips, was für Hochleistungshalbleiterchips sehr wichtig ist.Im Produktionsprozess wird die Wärmeleitfähigkeit von AlN stark durch den Gehalt an Restsauerstoffverunreinigungen beeinflusst und die Wärmeleitfähigkeit kann durch Reduzierung des Sauerstoffgehalts deutlich erhöht werden.Derzeit ist die Wärmeleitfähigkeit des Prozesses
Aus den oben genannten Gründen kann man davon ausgehen, dass Aluminiumoxidkeramik aufgrund ihrer überlegenen Gesamtleistung eine führende Position in den Bereichen Mikroelektronik, Leistungselektronik, gemischte Mikroelektronik und Leistungsmodule einnimmt.
Verglichen mit dem Markt gleicher Größe (100 mm × 100 mm × 1 mm), unterschiedlicher Materialien für Keramiksubstratpreise: 96 % Aluminiumoxid 9,5 Yuan, 99 % Aluminiumoxid 18 Yuan, Aluminiumnitrid 150 Yuan, Berylliumoxid 650 Yuan Auch der Preisunterschied zwischen verschiedenen Substraten ist relativ groß
3. Vor- und Nachteile von Keramik-PCBs
Vorteile
- Große Strombelastbarkeit, 100 A Strom kontinuierlich durch 1 mm 0,3 mm dickes Kupfergehäuse, Temperaturanstieg von etwa 17 °C
- Der Temperaturanstieg beträgt nur etwa 5℃, wenn 100A Strom kontinuierlich durch den 2mm 0,3mm dicken Kupferkörper fließt.
- Bessere Wärmeableitungsleistung, niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient, stabile Form, nicht leicht zu verziehen.
- Gute Isolierung, hohe Spannungsfestigkeit, um die persönliche Sicherheit und Ausrüstung zu gewährleisten.
Nachteile
Einer der Hauptnachteile ist die Zerbrechlichkeit, die dazu führt, dass nur kleine Bretter hergestellt werden.
Der Preis ist hoch, die Anforderungen an elektronische Produkte werden immer strenger, Keramikplatinen werden in einigen High-End-Produkten verwendet, Low-End-Produkte werden überhaupt nicht verwendet.
4. Verwendung von Keramik-PCB
A.Hochleistungselektronikmodul, Solarpanelmodul usw
- Hochfrequenz-Schaltnetzteil, Halbleiterrelais
- Automobilelektronik, Luft- und Raumfahrt, Militärelektronik
- Hochleistungs-LED-Beleuchtungsprodukte
- Kommunikationsantenne