Ceramiczna płytka drukowana stanowi bardziej zdecydowaną przewagę konkurencyjną nad swoimi odpowiednikami w świecie produkcji PŁYTEK DRUKOWANYCH. Jeśli planujesz używać płytki drukowanej pod wysokim ciśnieniem, izolacją i temperaturą oraz maszynami o małej objętości, płytki ceramiczne powinny uzupełniać listę pcb.
Ceramiczne PCB wyświetlają super przewodność cieplną i niski współczynnik rozszerzalności (CTE). Ponadto są bardzo wszechstronne, mniej skomplikowane i zapewniają lepszą wydajność w porównaniu ze standardowymi pcb.
Chcesz dowiedzieć się więcej o ceramicznych płytkach drukowanych i o tym, jak mogą one pozytywnie wpłynąć na ogólną wydajność systemu twojej firmy? Ten artykuł zawiera wszystko, co musisz wiedzieć o ceramicznych PCB, od klasyfikacji do właściwości do aplikacji.
Witamy w najlepszym przewodniku dostosowywania ceramicznych PCB.
1. Co to jest ceramiczna płytka drukowana?
Ceramiczna płytka drukowana zawiera termicznie przechodnie pozostałości ceramiczne i spoiwo. Pierwszym punktem do zapamiętania jest przygotowanie transmisji ciepła, organicznych płyt ceramicznych, przy przepuszczaniu ciepła od 9 do 20W/m. Mając to na uwadze, możemy zdefiniować ceramiczną płytkę drukowaną jako płytę zawierającą ceramiczne materiały bazowe.
Materiały są dobrymi przewodnikami ciepła, takimi jak azotek glinu i aluminium. Pamiętaj, że należy używać materiałów o wysokiej przewodności cieplnej, aby przynieść natychmiastowe skutki, odprowadzając ciepło z dala od gorących punktów i rozpraszając je na całej powierzchni.
Oprócz wysoce przewodzących materiałów bazowych, należy produkować ceramiczne PCB przy użyciu techniki LAM - strategii galwanizacji ekspresowej lasera. Ceramiczne płytki PCB są bardzo wszechstronne, ale wymagają mniej skomplikowanej produkcji z zaawansowaną wydajnością.
Pamiętaj, aby wydrukować ścieżki przewodzące w ceramicznych deskach przypodłogowych, aby podnieść aspekt wydajności płyty. Ceramika, której będziesz używać, nie jest zwykłą używaną na podłogach; zamiast tego jest to szczególny rodzaj materiału znany jako "drobna ceramika".
1.1 Rodzaje ceramicznej płytki drukowanej
Alumina- można również nazwać A1203 lub metalowej płyty głównej. Jest to rodzaj płyty o właściwościach termicznych dielektrycznych i izolowanych elektrycznie komponentów między podłożami aluminiowymi i miedzianymi. Najlepiej byłoby używać płyt ceramicznych alumina do celów rozpraszania ciepła oraz ogólnej konserwacji i regulacji temperatury.
Zespoły tlenku glinu składają się z trzech warstw podstawowych:
- Pierwszym z nich jest warstwa obwodu zawierająca miedź o szerokości około 1-10 uncji.
- Po drugie, istnieje warstwa izolacyjna składająca się z podłoża termicznie przechodniego i elektrycznie izolacyjnego.
- Trzecia warstwa składa się z miedzianego materiału aluminiowego.
AIN- można go również nazwać azotek glinu. AIN to nowoczesny komercyjny materiał ceramiczny. Zawiera elementy, które są powtarzalne i regulowane przez ostatnie 20 lat. AIN jest doskonałą alternatywą dla tlenku glinu ze względu na jego zdolności dielektryczne, mniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej i transmisję termiczną dźwięku. Poza tym, nie reaguje z większością chemikaliów do produkcji półprzewodników.
Możesz używać płyt AIN w radiatorach, kuchenkach mikrofalowych, maszynach do obróbki stopionego metalu, elektronicznych podłożach pakietowych, izolatorach i innych.
2. Dlaczego ceramiczna płytka drukowana jest tak popularna?
2.1 Wysoka rozszerzalność cieplna
Pierwszym powodem, dla którego płyty ceramiczne są tak popularne w sektorze elektroniki, jest ich doskonała ekspansja współczynnika termicznego. Warto zauważyć, że ceramiczna transmisja ciepła bazowego prawie pasuje do krzemu i może działać jako materiał połączenia. Poza tym można go używać jako izolatora. Dlatego maksymalne zastosowanie właściwości termicznych płyt ceramicznych, nawet w niekorzystnych warunkach.
2.2 Stabilność
Zastosowanie ceramiki przynosi stabilną pojemność dielektryczną i można zmodyfikować wagę w częściową utratę częstotliwości radiowej, aby zwiększyć moc urządzenia. Mimo wytrzymałości powierzchni, materiały ceramiczne są o nieodłącznym odporności na erozję chemiczną. Odporność chemiczna ceramiki może zmienić odporność na ciecze i wilgoć.
2.3 Wszechstronność
Można utworzyć kilka przypadków użycia, aby zintegrować metalową płytkę rdzeniową z wysoką rozszerzalnością cieplną. Poza tym nadal można przekształcić metalowy rdzeń w niezawodne przewody za pomocą techniki spiekania. Dlatego zastosowanie ceramicznej PŁYTKI DRUKOWANEJ jest korzystne ze względu na wysokie temperatury przetwarzania.
2.4 Trwałość
Proces produkcji płyt ceramicznych zapewnia trwałość dzięki zastosowaniu unikalnych właściwości, takich jak wytrzymałość. Zapobiega to zużyciu płytki drukowanej. Więc możesz mieć pewność, że nie zmienisz wkrótce płytki drukowanej ze względu na jego powolną zdolność starzenia. Ponadto wysoka odporność termiczna ceramicznej płytki drukowanej sprawia, że zakłada ono proces rozkładu spowolnionego.
2.5 Zdolność adaptacji
Wreszcie, zastosowanie rdzeni metalowych może służyć jako nieelastyczne nośniki, które oferują sztywność mechaniczną. Ta właściwość ułatwia stosowanie ceramicznych PCB w dowolnym stanie materii ze względu na wysoką odporność na korozję i normalne zużycie.
3. Klasyfikacje płytek drukowanych ceramicznych
3.1 Wysokotemperaturowa płytka ceramiczna (HTCC)
Można utworzyć wysokiej temperatury jednoczesnego wypalania przez tworzenie tlenku glinu, plastyfikatora, smaru i rozpuszczalnika. Wtedy to pomoże, jeśli wykonać roll formowania, pokrycie kurtyny, i śledzenia obwodu na powierzchniach ogniotrwałych, takich jak wolframu. Następnie wyciąć i laminować płytkę drukowaną, umieścić go w piecu o wysokiej temperaturze 16000C- 17000C i piec przez 32-48 godzin.
Pamiętaj, aby piec w zminimalizowanym gazie, jak wodór, aby uniknąć utleniania wolframu i molibdenu.
Można używać ceramicznych płytek drukowanych produkowanych w wysokiej temperaturze kośpalania na małych pcb i obwodów nośnych. Nie można używać tych metod w dużych PCB ze względu na ich niską kurczenie się, wypaczenie i umiarkowanie wysoki poziom śledzenia powierzchni.
3.2 Płytka drukowana ceramiczna o niskiej temperaturze (LTCC)
Można produkować PCB LTCC, mieszając szkło kryształowe, szkło kompozytowe i nieszklowe materiały klejące. Wtedy to pomoże, jeśli przeprowadzone generowania arkuszy i śledzenia obwodu z wysoko przewodzącej pasty złota.
LTCC tworzy przewód do metalowej pasty do śledzenia obwodów. Poza tym, można zakończyć pieczenia płytki drukowanej poprzez pewne zmiany w grubej folii wklejania. Ponadto, można poprawić dokładność produktu i zmniejszanie zdolności pokładzie.
3.3 Gruba folia ceramiczna PCB
Możesz powtórzyć grubą warstwę złotej pasty na wydruku na ceramicznej podstawie. Należy jednak upiec warstwy w temperaturze poniżej 10000C. Chociaż ta strategia produkcji jest idealna do produkcji płytek ceramicznych na dużą skalę, jej stosowanie jest ograniczone ze względu na wysokie ceny złota.
Alternatywnie można utworzyć wielowarstwową, wysoko skoncentrowaną płytkę miedzianą. Jest to obecnie najpopularniejsza płytka ceramiczna w przemyśle produkcyjnym PCB.
Pamiętaj, aby upiec ceramiczną deskę w gazie azotowym, aby zapobiec utlenianiu miedzi. Poza tym, pasta dielektryczna wytwarzana przez gaz azotowy jest niezbędnym składnikiem tej technologii.
4. Właściwości ceramicznej płytki drukowanej
W przeciwieństwie do standardowych płyt, które zawierają podłoża wykonane z epoksydowego włókna szklanego, polistyrenu i innych, panele ceramiczne mają unikalne właściwości, które wyróżniają się na zewnątrz. Właściwości te obejmują:
- Ceramiczne PCB są dobrymi przewodami termicznymi.
- Chemikalia nie ulegają szybko erozji płytek drukowanych ceramicznych.
- Ceramiczne PCB mają doskonałą kompatybilną intensywność mechaniczną.
- Płyty ceramiczne są łatwe do wykonania śledzenia o wysokiej gęstości.
- Wreszcie, ich zgodność z elementami CTA jest dobra.
5. Ceramika vs. FR4
Jeśli chcesz użyć płytki drukowanej, masz dwie opcje do wyboru: standardowa płytka FR4 lub metalowa płytka rdzeniowa (MCPCB). Ceramiczne pcb to płyty z rdzeniem metalowym, które można używać w urządzeniach o niekorzystnych warunkach. Zapewniają one wyjątkowe korzyści w porównaniu z płytami FR4.
Wraz z wynalezieniem najnowocześniejszej elektroniki, która wykorzystuje miniaturyzację i dużą prędkość, projektanci nie preferują już podłoży FR4 w intensywnych i inteligentnych przypadkach użytkowych. Technika laserowa stosowana w LAM dobrze pasuje do zespołu pcb o wysokiej gęstości i tworzenia finezjów.
Istotną różnicą między płytami FR4 a płytami ceramicznymi są ich zdolności przesyłowe ciepła. Płyty FR4 mają bardzo niską zdolność transmisji ciepła w porównaniu z ceramicznymi PCB. Z tematu metalu w chemii, tlenek glinu prowadzi nagrzewa się 20 razy lepiej niż FR4. Ponadto azotek glinu i węglik krzemu przekazują ciepło 100 razy lepiej niż FR4.
Płytki drukowane FR4 o wysokich wymaganiach termicznych często opłacają się za niską wydajność transmisji ciepła, wykorzystując metalowe części do bardziej efektywnego przewodzenia ciepła. Konstrukcje metalowe, takie jak vias termiczne, lądowania termiczne i gadżety chłodzące, są stosowane do dystrybucji ciepła z powierzchni. Jednak ceramiczne pcb rzadko wymagają tych struktur, ponieważ skutecznie przewodzą ciepło do podestów termicznych, gadżetów chłodzących i pakietów urządzeń.
Ważne jest również, aby pamiętać, że dobre przewody ciepła są również dobre przewody elektryczne. Ale ceramika jest sprzeczna z tym prawem, ponieważ mają niską przewodność elektryczną, co pozwala im dobrze pasować do płytek drukowanych. Mimo to, można zmodyfikować ich przewodności elektrycznej poprzez doping- proces używany do tworzenia rezystorów ceramicznych.
5.1 Wielowarstwowa ceramiczna płytka drukowana
Płytki ceramiczne mają dodatkowe właściwości, które są szczególnie istotne w wielowarstwowych PCB. Wysoka zdolność przenoszenia ciepła zapobiega tworzeniu się gorących plam na powierzchniach i częściach wewnętrznych, ponieważ ceramika równomiernie rozprowadza ciepło w całej płytce drukowanej. Przeciwnie, płyty FR4 zależą od konstrukcji metalowych i gadżetów chłodzących do przewodzenia ciepła z centralnych punktów PŁYTKI DRUKOWANEJ.
Wielowarstwowe pcb polegają na Vias, aby dotrzeć do wewnętrznych części obwodu. Fr4 Vias są kruche i łatwo pękają podczas przewodzenia ciepła, ponieważ miedź i FR4 mają różne współczynniki rozszerzalności cieplnej.
Przewodność cieplna tych PCB generuje naprężenie w całej beczce Via i umieścić punkty. Byłoby to pomocne, jeśli się specjalne kwestie projektowe dla takich powierzchni, aby uniknąć awarii Via.
Ceramiczne PCB zawierają współczynniki rozszerzalności ciepła, które ściśle pasują do wartości struktury przewodu. Minimalizuje to naprężenie, które montuje się na tych powierzchniach podczas przewodzenia termicznego. Doskonała transmisja ciepła w całej płytce drukowanej zapewnia również równomierną rozszerzalność cieplną.
Ogólnie rzecz biorąc, ceramika ma dobrą wytrzymałość mechaniczną i może tolerować wysokie obciążenia automatyczne, takie jak intensywne wibracje i wstrząsy. Stanowią one niższy moduł Younga niż FR4, co oznacza, że FR4 zniekształca się bardziej w podobnych okolicznościach.
6. Zastosowania ceramicznej płytki drukowanej
Inżynierowie i projektanci mają tendencję do używania płyt ceramicznych bardziej niż standardowe PCB ze względu na ich wysoką transmisję termiczną, minimalne CTE, wysoką odporność na korozję chemiczną i zmniejszoną stałą dielektryczną.
6.1 Moduły pamięci
Jednym z podstawowych zastosowań płyt ceramicznych są moduły pamięci. Płyty te zawierają obwody wbudowane w pamięć, które można zastosować w produkcji DDR SDRAM i innych części elektronicznych opartych na pamięci. Pamięć RAM (Random Access Memory) komputerów wykorzystuje płytki drukowane podłoża ceramicznego z wbudowanym modułem pamięci.
6.2 Moduły transmisyjne
Ceramiczne płytki drukowane ułatwiają technologię radarową. Amerykanie byli pierwszymi osobami, które korzystały z płyt ceramicznych w producencie modułów transmisyjnych. Technologia ta jest obecnie szeroko stosowana. Wykorzystuje wielowarstwowe płyty ceramiczne ze względu na doskonałą przewodność cieplną i właściwości kompatybilności z CTE.
6.3 Wielowarstwowa płyta międzysystemowa
Jedną z głównych twierdz płyt ceramicznych jest to, że zawierają one większą pojemność niż standardowe PCB. Mówiąc inaczej, panele ceramiczne posiadają więcej części o tej samej powierzchni niż zwykłe płytki drukowane. Z tego powodu panele ceramiczne mają większy potencjał w przypadku zastosowań.
6.4 Analogowa/cyfrowa płytka drukowana
Wiele firm komputerowych wykorzystało niskotemperaturowe płytki PCB obwodu ceramicznego (LTCC) do produkcji bardziej znaczących płytek analogowych i wysokoobjętych obwodów. Firmy te używają obecnie ltcc do lekkich obwodów, które minimalizują ogólną wagę komputerów osobistych i zmniejszają zakłócenia przesłuchów.
6.5 Panele słoneczne
Do produkcji paneli słonecznych i innych paneli fotowoltaicznych (PV) można stosować zarówno HTCC, jak i LTCC. Urządzenia te wykorzystują wielowarstwową ceramiczną technologię PCB, aby osiągnąć trwałość i wystarczającą transmisję termiczną.
6.6 Nadajnik mocy elektrycznej
Bezprzewodowe urządzenia do transmisji energii i ładowania stają się coraz bardziej popularne w podstawowej elektronice. Gadżety te można produkować za pomocą płyt ceramicznych ze względu na ich ekskluzywne elementy termiczne i zdolności przesyłu ciepła.
Ceramiczne pcb można używać do produkcji pola elektromagnetycznego do przewodzenia energii z odbiornika do nadajnika. Pomogłoby to, gdybyś miał również cewki indukcyjne do transportu energii elektrycznej z pola elektromagnetycznego i przekształcenia jej w prąd elektryczny, który obwód odbiornika może z łatwością korzystać. Głównie obwody te składają się z podłoży ceramicznych.
6.7 Chłodnice półprzewodnikowe
Wraz z wprowadzeniem kieszonkowych gadżetów, coraz więcej komponentów elektronicznych staje się miniaturyzowanych. Chipy półprzewodnikowe, które z roku na rok stają się coraz mniejsze, ułatwiają miniaturyzację komponentów.
Chipy te wykorzystują technologię mikroprocesorową, aby umożliwić lepszą integrację z zaawansowanymi prędkościami przy zachowaniu maksymalnych możliwości śledzenia.
Standardowe płyty nie mogą obsługiwać dużej liczby pojemności obwodów wymaganych dla obecnych układów półprzewodnikowych. Jednak wynalezienie ceramicznych obwodów półprzewodnikowych ułatwiło większą integrację i zdolność do produkcji małych obwodów. Dlatego uważamy płyty ceramiczne za przyszłość przemysłu półprzewodnikowego.
6.8 Dioda LED o dużej mocy
Podłoża ceramiczne oferują maksymalną podkwocięgową dla lamp LED supermocarstwa. Obwody ceramiczne wykorzystują gęstą strategię filmową, aby wykorzystać wydajność. W związku z tym ciepło diod LED nie wpływa na wydajność pracy obwodu.
Dlatego tylko obwody ceramiczne zapewniają wydajność cieplną potrzebną do tworzenia oświetlenia LED. Diody LED wykorzystujące obwody ceramiczne nie wymagają elementów interfejsu termicznego, minimalizując niezbędne części do tworzenia i utrzymywania światła LED.
7. Ceramiczna płytka drukowana: Plusy i minusy
8. Jak produkować ceramiczne PCB
Pasty przewodzące srebro lub złoto można nakładać, aby położyć połączenia śladowe we wszystkich warstwach w procesie produkcji płytek ceramicznych. Byłoby to pomocne, gdyby te podłoża zostały umieszczone w każdej warstwie za pomocą techniki sitodruku warstwy po warstwie. Poza tym, to pomoże, jeśli punched Vias w nieopałów warstw.
Po wydrukowaniu i ułowieniu warstw ceramicznych należy odpalić cały stos w piekarniku. Pamiętaj, aby stosować temperatury wypalania mniejsze niż 10000C, aby dopasować temperaturę spiekania podłoży.
Proces pieczenia w minimalnej temperaturze ułatwia stosowanie podłoży metalowych, w szczególności złota i srebra, w płytach ceramicznych.
Wysokie pieczenie i spiekanie wielowarstwowych desek pozwoli na włączenie elementów pasywnych bezpośrednio do bardziej dogłębnej sekcji płyty ceramicznej.
Jest to jednak niemożliwe w panelach FR4. Gorące pieczenie i spiekanie pozwoli ci dostosować gęstość montażu powierzchni wewnętrznych.
konkluzja
Wraz z wynalezieniem technologii chipów w świecie elektroniki, tradycyjne PCB zintegrowane z organicznymi substratami bazowymi ewoluują w kierunku super gęstości, dobrej precyzji i niezawodności. Płytki ceramiczne to nowa rasa PCB zyskująca popularność w przestrzeni elektronicznej ze względu na ich unikalne właściwości.
Płytki ceramiczne oferują kilka korzyści w stosunku do standardowych płyt. Ze względu na doskonałą przewodność cieplną i niski współczynnik rozszerzalności (CTE), ceramiczne pcb są bardzo wszechstronne, mniej skomplikowane i zapewniają lepszą wydajność niż tradycyjne płytki drukowane. Inżynierowie uważają te PCB za idealne rozwiązanie do miniaturyzacji najnowocześniejszych urządzeń elektronicznych.
FAQs
- Co to jest ślad sygnału?
W urządzeniach elektronicznych ślad sygnału na płytce drukowanej jest równy przewodowi do przewodzenia sygnałów. Każdy ślad składa się z płaskiej, wąskiej części folii miedzianej, która pozostaje po wytrawieniu.
2. Co należy wziąć pod uwagę w procesie montażu PCB dla komponentów elektronicznych?
W montażu PCB należy wziąć pod uwagę typy PCB. Typ PCB, w tym jednowarstwowa płytka drukowana, dwuwarstwowa płytka drukowana itp. Następnie materiały, takie jak materiał bazowy, materiały dielektryczne, podłoże Fr-4, warstwa dielektryczna itp. Poza tym musisz potwierdzić układ płyty, umieścić komponent elektroniczny, rozmiar płyty, sterowanie impedancją itp. Ponadto surface montuje technologię, taką jak BGA, lub kolor maski lutowniczej. Na koniec sprawdź wszystkie części płytki drukowanej potrzebne do wyposażenia elektronicznego.
Aby uzyskać więcej informacji, zapraszamy do kontaktu z naszym zespołem technicznym.