Ero keraamisen piirilevyn ja tavanomaisen piirilevyn välillä

Perinteisiin painopiirilevyihin (PCB) verrattuna keraamisilla piirilevyillä on monia etuja. Korkean lämmönjohtavuutensa ja minimilaajenemiskertoimensa (CTE) ansiosta keraamisissa piirilevyissä on enemmän toimintoja, yksinkertaisempia toimintoja ja parempi suorituskyky verrattuna perinteiseen piirilevyyn. Haluatko lisätietoja keraamisesta piirilevystä ja siitä, miten ne vaikuttavat myönteisesti yrityksesi kokonaiskustannuksiin? Tässä artikkelissa käsittelemme kaiken tiedon keraamisesta piirilevystä, erilaisista saatavilla olevista tyypeistä ja niiden omista käyttötapauksista.

Keraamisen piirilevyn edut ja haitat

Edut: 1. Erinomainen lämmönjohtavuus; 2. Kemiallinen korroosionkestävyys; 3. Yhteensopiva mekaaninen lujuus; 4. Toteuta helposti korkeatiheyksinen seuranta; 5.CTA-komponenttien yhteensopivuus

Haitat: 1. hinta on korkeampi kuin tavallinen PCB; 2. Saatavuus vähenee; 3. Hauras käsittely

Keraamisen piirilevyn tyyppi

Korkea lämpötila

Ehkä suosituin keraaminen piirilevytyyppi on korkean lämpötilan piirilevy. Korkean lämpötilan keraamisia piirilevyjä kutsutaan yleensä korkean lämpötilan yhteispolttokeramiikkapiireiksi (HTCC). Nämä piirit koostuvat liimoista, voiteluaineista, liuottimista, pehmittimistä ja alumiinialumiinioksidista raakakeramiikan valmistamiseksi.

Käytä valmistettuja primitiivisiä keraamisia materiaaleja, päällystä sitten materiaali ja seuraa piirien seurantaa volframi- tai molybdeenimetallilla. Toteutuksen jälkeen leivontapiiri on jopa 48 tuntia 1600-1700 celsiusasteessa. Kaikki HTCC-leivonta suoritetaan kaasuympäristössä, kuten vedyssä.

Matala lämpötila

Toisin kuin HTCC, matalassa lämpötilassa yhteispolttava keraaminen piirilevy valmistetaan sekoittamalla kristallilasia metallilevyn liiman kanssa kultaisen massan kanssa. Ennen kuin asetat piirin noin 900 celsiusasteiseen kaasuuuniin, leikkaa piiri ja paina kerros. Matalassa lämpötilassa yhteispolttava keraaminen PCB:n hyötysuhde vähenee ja kutistuvuus paranee. Toisin sanoen niillä on erinomainen mekaaninen lujuus ja lämmönjohtavuus verrattuna HTCC:hen ja muuntyyppisiin keraamisiin piirilevyihin. Käytettäessä lämmönpoistotuotteita, kuten LED-valoja, LTCC:n lämmönpoistoetu on etu.

Paksukalvokeramiikkaa

Paksukalvoinen keraaminen piiri sisältää kultaa ja keraamisille perusmateriaaleille valmistettua elektroniikkamassaa. Kun pasta on valmis, paista se 1,000 celsiusasteessa tai alemmassa lämpötilassa. Kultajohdinlietteen korkeiden kustannusten vuoksi tämän tyyppiset piirilevyt ovat erittäin suosittuja suurten painopiirilevyvalmistajien keskuudessa.

Perinteisiin piirilevyihin verrattuna paksukalvokeraamisten materiaalien tärkein etu on, että paksu kalvokeramiikka voi estää kuparin hapettumisen. Siksi, jos keraamisen piirilevyn valmistaja on huolissaan hapettumisesta, se voi hyötyä paksukalvoisten keraamisten piirien valinnasta. Jotkut ihmiset kysyvät meiltä usein: "Kuinka monta kerrosta keraamista piirilevyä?" Vastaus riippuu kuitenkin käytetyn keraamisen piirilevyn tyypistä. Keraamisessa piirilevyssä käytettävä vähimmäiskerros on kaksi kerrosta, mutta tuotteen suorituskyvyn mukaan se voi lisätä useita kerroksia. Leveyslaskimen seuranta voi auttaa valmistajia ymmärtämään piirilevyjen suunnitteluvaatimukset.

Keraaminen piirilevyn käyttökotelo

Muistimoduuli

Yksi keraamisen piirilevyn tärkeimmistä sovelluksista liittyy tallennusmoduuliin. Näissä piirilevyissä on integroituja muistipiirejä, ja niitä käytetään yleensä DDR SDRAM -muistin ja muiden muistiin liittyvien tietokonekomponenttien tuottamiseen. Kaikissa yksittäisissä tietokoneissa käytetyissä RAM-muisteissa on oltava keraaminen substraattipiirilevy, jossa on integroitu muistimoduuli.

Vastaanotto- ja lähetysmoduuli

Keraaminen piirilevy mahdollistaa tutkatekniikan tuotannon. WestingHouse on ensimmäinen yritys, joka luo käynnistys- ja vastaanottomoduuleja monikerroksisella keraamisella piirilevyllä, koska niissä on korkea lämpöteho ja yhteensopivat CTE:t. Toisin kuin perinteiset piirilevyt, keraamiset piirit ovat ainoa piiri, jota voidaan käyttää siirtomoduulien luomiseen.

Monikerroksinen liitäntäkortti

Yksi keraamisten piirilevyjen tärkeimmistä myyntivalteista on, että niiden kapasiteetti on suurempi kuin perinteisten piirilevyjen. Toisin sanoen perinteiseen piirilevyyn verrattuna keraaminen piirilevy käyttää samaa pinta-alaa useamman komponentin sijoittamiseen. Siksi sillä on enemmän potentiaalisia sovelluksia käyttämällä monikerroksisia keraamisia piirilevyjä.

Simulaatio/digitaalinen piirilevy

Useat laskentayritykset käyttävät matalan lämpötilan keraamisia piirilevyjä (LTCC) luodakseen edistyneitä simulaatio- ja digitaalisia kortteja, joissa on erinomaiset piirien seurantatoiminnot. Tietokoneyritykset ovat käyttäneet LTCC:tä monien kevyiden piirien luomiseen, mikä vähentää tuotteen kokonaispainoa ja minimoi mustelmia.

Aurinkopaneelit

Sekä HTCC:tä että LTCC:tä käytetään aurinkopaneelien ja muiden aurinkosähköpaneelien (PV) valmistukseen. Aurinkosähköpaneelissa käytetään monikerroksista keramiikkalevytekniikkaa eliniän ja riittävän lämmönjohtavuuden varmistamiseksi.

Sähköinen lähetin

Langattomat voimansiirto- ja latausmoduulit ovat yleistymässä ja niistä tulee kulutuselektroniikkalaitteita. Nämä laitteet on rakennettu keraamisella PCB-tekniikalla niiden ainutlaatuisen lämpösuorituskyvyn ja lämpöä haihduttavien keraamisten alustojen ansiosta.

Keraamista piirilevyä käytetään sähkömagneettisten kenttien luomiseen, ja energia välittyy vastaanottimen ja lähettimen välillä sähkömagneettisen kentän kautta. Induktiivinen kela auttaa siirtämään sähköä alkuperäisestä sähkömagneettikentästä ja muuttamaan sen virraksi vastaanotinpiirille. Yleensä vastaanotinpiiri on valmistettu keraamisesta PCB-pohjaisesta materiaalista.

Puolijohdejäähdytin

Yhä useammat elektroniset laitteet ovat pieniä. Kulutuselektroniikan miniatyrisoinnin takana on puolijohdesirut, ja puolijohdesirut pienenevät vuosi vuodelta. Puolijohdesirut käyttävät mikrovalmistustekniikkaa nopeamman integroinnin saavuttamiseksi säilyttäen samalla parhaan seurantakyvyn. Perinteinen piirilevy ei voi täyttää nykyaikaisten puolijohdesirujen edellyttämiä piiritoimintoja. Keraamipohjaisten puolijohdepiirien syntyminen on kuitenkin johtanut erinomaiseen integraatioon ja suorituskykyyn mikropiirikomponenttien välillä. Siksi keraamisia piirilevysubstraatteja pidetään yleensä puolijohdeteknologian tulevaisuutena.

Tehokas LED

Keraaminen alusta tarjoaa parhaan pohjan suuritehoisille LED-valaisimille. Toisin kuin perinteinen piirilevy, keraaminen piiri käyttää paksukalvotekniikkaa maksimoidakseen lämpötehokkuuden. Tämän seurauksena LED-valojen tuottama lämpö (noin 70 prosenttia LEDien kaloreista) ei vaikuta piirin toimintatehokkuuteen. Toisin sanoen vain keraaminen piiri voi tarjota LED-hehkulle vaaditun lämpötehokkuustason. Kun LED on rakennettu keraamisiin piireihin, ei lämpörajapintamateriaaleja (tunnetaan myös nimellä patteri). Siksi, jos valmistaja käyttää keraamisia piirejä, LED-valojen valmistukseen ja ylläpitoon tarvittavat materiaalit ovat vähemmän.

Keraaminen piirilevytyyppi

Alumiinioksidi

Tunnetaan myös nimellä AL2O3 ja metallipohjainen PCB. Alumiinioksidi on PCB-tyyppinen. Se käyttää diesel-lämmönjohtavuus- ja sähköeristysmateriaalia alumiinimetallien ja kuparikerrosten välissä. Se on ensisijainen piirilevy, johon liittyy lämmönpoisto ja yleinen lämpötilan ylläpito ja säätö. Alumiinirakenne koostuu yleensä kolmesta kerroksesta. Kuparipiirikerros noin 1-10 unssia. Paksu, eristekerros lämmönjohtavuudesta ja sähköeristemateriaalista ja pohjakerros kupari- tai alumiinipohjasta. Alumiinisia piirilevyjä on useita tyyppejä. On olemassa joustavia tyyppejä, sekatyyppejä, monikerroksisia ja huokostyyppejä.

Ain

Ain, joka tunnetaan myös nimellä alumiininitridi, on uusi materiaali ja se on kehitetty liiketoimintapohjaiseksi tuotteeksi. Kahden viime vuosikymmenen aikana sillä on ollut replikoinnin ja ohjauksen ominaisuuksia. Ain on tehokas valinta, koska sillä on hyvä dielektrisyys, alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea lämmönjohtavuus ja ei-reaktiivisuus tavallisten puolijohdekemikaalien kanssa. Alumiininitridi-PCB:tä käytetään yleensä jäähdyttimen, mikroaaltouunin laitteiden pakkauksissa, sulattavien metallien käsittelykomponenttien, elektronisten pakkausalustojen ja puolijohdekäsittelyhuoneiden kiinteiden laitteiden ja eristimien valmistuksessa.