1. Por que usar placas de circuito cerâmico
PCB comum é geralmente feito de folha de cobre e ligação de substrato, e o material do substrato é principalmente fibra de vidro (FR-4), resina fenólica (FR-3) e outros materiais, o adesivo é geralmente fenólico, epóxi, etc. Processamento de PCB devido ao estresse térmico, fatores químicos, processo de produção inadequado e outros motivos, ou no processo de design devido aos dois lados da assimetria do cobre, é fácil levar a diferentes graus de empenamento da placa PCB
Torção PCB
E outro substrato PCB - substrato cerâmico, devido ao desempenho de dissipação de calor, capacidade de transporte de corrente, isolamento, coeficiente de expansão térmica, etc., são muito melhores do que placas PCB de fibra de vidro comuns, por isso é amplamente utilizado em módulos eletrônicos de potência de alta potência , aeroespacial, eletrônica militar e outros produtos.
Substratos cerâmicos
Com PCB comum usando folha de cobre adesiva e ligação de substrato, PCB de cerâmica está em ambiente de alta temperatura, através da forma de colagem de folha de cobre e substrato cerâmico reunidos, forte força de ligação, folha de cobre não cairá, alta confiabilidade, desempenho estável em alta temperatura, ambiente de alta umidade
2. Material principal do substrato cerâmico
Alumina (Al2O3)
A alumina é o material de substrato mais comumente usado em substrato cerâmico, devido às propriedades mecânicas, térmicas e elétricas em comparação com a maioria das outras cerâmicas de óxido, alta resistência e estabilidade química e rica fonte de matérias-primas, adequadas para uma variedade de tecnologias de fabricação e diferentes formatos. .De acordo com a porcentagem de alumina (Al2O3) pode ser dividida em porcelana 75, porcelana 96, porcelana 99,5.As propriedades elétricas da alumina quase não são afetadas pelos diferentes conteúdos de alumina, mas suas propriedades mecânicas e condutividade térmica mudam bastante.O substrato com baixa pureza possui mais vidro e maior rugosidade superficial.Quanto maior a pureza do substrato, mais liso e compacto, a perda média é menor, mas o preço também é mais alto
Óxido de berílio (BeO)
Possui maior condutividade térmica que o alumínio metálico e é utilizado em situações onde é necessária alta condutividade térmica.Diminui rapidamente após a temperatura exceder 300°C, mas seu desenvolvimento é limitado por sua toxicidade.
Nitreto de alumínio (AlN)
Cerâmicas de nitreto de alumínio são cerâmicas com pós de nitreto de alumínio como principal fase cristalina.Comparado com substrato cerâmico de alumina, resistência de isolamento, isolamento suporta tensão mais alta, menor constante dielétrica.Sua condutividade térmica é 7 a 10 vezes maior que a do Al2O3, e seu coeficiente de expansão térmica (CTE) é aproximadamente igual ao do chip de silício, o que é muito importante para chips semicondutores de alta potência.No processo de produção, a condutividade térmica do AlN é grandemente afetada pelo teor de impurezas residuais de oxigênio, e a condutividade térmica pode ser significativamente aumentada reduzindo o teor de oxigênio.Atualmente, a condutividade térmica do processo
Com base nas razões acima, pode-se saber que a cerâmica de alumina está em uma posição de liderança nas áreas de microeletrônica, eletrônica de potência, microeletrônica mista e módulos de potência devido ao seu desempenho abrangente superior.
Comparado com o mercado do mesmo tamanho (100 mm × 100 mm × 1 mm), diferentes materiais de preço de substrato cerâmico: 96% alumina 9,5 yuan, 99% alumina 18 yuan, nitreto de alumínio 150 yuan, óxido de berílio 650 yuan, pode-se ver que a diferença de preço entre diferentes substratos também é relativamente grande
3. Vantagens e desvantagens do PCB cerâmico
Vantagens
- Grande capacidade de carga de corrente, corrente de 100A continuamente através de corpo de cobre de 1 mm e 0,3 mm de espessura, aumento de temperatura de cerca de 17 ℃
- O aumento de temperatura é de apenas cerca de 5 ℃ quando a corrente de 100A passa continuamente através de um corpo de cobre de 2 mm e 0,3 mm de espessura.
- Melhor desempenho de dissipação de calor, baixo coeficiente de expansão térmica, formato estável, não é fácil de deformar.
- Bom isolamento, resistência a alta tensão, para garantir a segurança pessoal e do equipamento.
Desvantagens
A fragilidade é uma das principais desvantagens, o que leva à confecção apenas de pranchas pequenas.
O preço é caro, os requisitos de produtos eletrônicos cada vez mais regras, placa de circuito cerâmico ou usado em alguns dos produtos mais sofisticados, produtos de baixo custo não serão usados.
4. Uso de PCB cerâmico
a.Módulo eletrônico de alta potência, módulo de painel solar, etc.
- Fonte de alimentação de comutação de alta frequência, relé de estado sólido
- Eletrônica automotiva, aeroespacial, eletrônica militar
- Produtos de iluminação LED de alta potência
- Antena de comunicação