1. ¿Por qué utilizar placas de circuito cerámico?
Los PCB ordinarios generalmente están hechos de lámina de cobre y unión de sustrato, y el material del sustrato es principalmente fibra de vidrio (FR-4), resina fenólica (FR-3) y otros materiales, el adhesivo suele ser fenólico, epoxi, etc. El procesamiento de PCB debido al estrés térmico, factores químicos, procesos de producción inadecuados y otras razones, o en el proceso de diseño debido a los dos lados de la asimetría del cobre, es fácil provocar diferentes grados de deformación en la placa PCB.
Giro de PCB
Y otro sustrato de PCB: el sustrato cerámico, debido al rendimiento de disipación de calor, capacidad de carga de corriente, aislamiento, coeficiente de expansión térmica, etc., es mucho mejor que la placa PCB de fibra de vidrio ordinaria, por lo que se usa ampliamente en módulos electrónicos de alta potencia. , aeroespacial, electrónica militar y otros productos.
Sustratos cerámicos
Con PCB ordinario que utiliza lámina de cobre adhesiva y unión de sustrato, la PCB de cerámica se encuentra en un ambiente de alta temperatura, a través de la forma de unir la lámina de cobre y el sustrato cerámico, una fuerte fuerza de unión, la lámina de cobre no se caerá, alta confiabilidad, rendimiento estable en alta temperatura, ambiente de alta humedad
2. Material principal del sustrato cerámico.
Alúmina (Al2O3)
La alúmina es el material de sustrato más comúnmente utilizado en sustratos cerámicos, debido a sus propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas en comparación con la mayoría de las otras cerámicas de óxido, alta resistencia y estabilidad química, y una rica fuente de materias primas, adecuada para una variedad de tecnologías de fabricación y diferentes formas. .Según el porcentaje de alúmina (Al2O3) se puede dividir en porcelana 75, porcelana 96, porcelana 99,5.Las propiedades eléctricas de la alúmina casi no se ven afectadas por los diferentes contenidos de alúmina, pero sus propiedades mecánicas y conductividad térmica cambian mucho.El sustrato con baja pureza tiene más vidrio y mayor rugosidad superficial.Cuanto mayor es la pureza del sustrato, más suave, compacto y la pérdida media es menor, pero el precio también es mayor.
Óxido de berilio (BeO)
Tiene una conductividad térmica más alta que el aluminio metálico y se utiliza en situaciones donde se necesita una alta conductividad térmica.Disminuye rápidamente después de que la temperatura supera los 300 ℃, pero su desarrollo está limitado por su toxicidad.
Nitruro de aluminio (AlN)
Las cerámicas de nitruro de aluminio son cerámicas con polvos de nitruro de aluminio como fase cristalina principal.En comparación con el sustrato cerámico de alúmina, la resistencia de aislamiento, el aislamiento soporta un voltaje más alto y una constante dieléctrica más baja.Su conductividad térmica es de 7 a 10 veces mayor que la del Al2O3, y su coeficiente de expansión térmica (CTE) coincide aproximadamente con el del chip de silicio, lo cual es muy importante para los chips semiconductores de alta potencia.En el proceso de producción, la conductividad térmica del AlN se ve muy afectada por el contenido de impurezas de oxígeno residual, y la conductividad térmica se puede aumentar significativamente reduciendo el contenido de oxígeno.Actualmente, la conductividad térmica del proceso.
Por las razones anteriores, se puede saber que las cerámicas de alúmina ocupan una posición de liderazgo en los campos de la microelectrónica, la electrónica de potencia, la microelectrónica mixta y los módulos de potencia debido a su rendimiento integral superior.
En comparación con el mercado del mismo tamaño (100 mm × 100 mm × 1 mm), diferentes materiales de precio de sustrato cerámico: 96% de alúmina 9,5 yuanes, 99% de alúmina 18 yuanes, nitruro de aluminio 150 yuanes, óxido de berilio 650 yuanes, se puede ver que la diferencia de precios entre diferentes sustratos también es relativamente grande
3. Ventajas y desventajas de la PCB cerámica.
Ventajas
- Gran capacidad de carga de corriente, corriente continua de 100 A a través de un cuerpo de cobre de 1 mm y 0,3 mm de espesor, aumento de temperatura de aproximadamente 17 ℃
- El aumento de temperatura es de solo aproximadamente 5 ℃ cuando una corriente de 100 A pasa continuamente a través de un cuerpo de cobre de 2 mm y 0,3 mm de espesor.
- Mejor rendimiento de disipación de calor, bajo coeficiente de expansión térmica, forma estable, no es fácil de deformar.
- Buen aislamiento, resistencia a alto voltaje, para garantizar la seguridad personal y del equipo.
Desventajas
La fragilidad es una de las principales desventajas, lo que lleva a fabricar sólo tablas pequeñas.
El precio es caro, los requisitos de los productos electrónicos son cada vez más comunes, las placas de circuito cerámico o utilizadas en algunos de los productos de gama alta, los productos de gama baja no se utilizarán en absoluto.
4. Uso de PCB cerámico
a.Módulo electrónico de alta potencia, módulo de panel solar, etc.
- Fuente de alimentación conmutada de alta frecuencia, relé de estado sólido
- Electrónica automotriz, aeroespacial, electrónica militar.
- Productos de iluminación LED de alta potencia.
- Antena de comunicación