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陶瓷PCB終極指南

發(fā)表時(shí)間:2020-11-13 09:13:40 人氣:2637


與傳統(tǒng)的印刷電路板(PCB)相比,陶瓷電路板具有許多優(yōu)勢(shì)。由于其高導(dǎo)熱率和最小膨脹系數(shù)(CTE),與常規(guī)PCB相比,陶瓷電路板具有更多的功能,更簡(jiǎn)單的功能和更出色的性能。


是否想了解有關(guān)陶瓷PCB的更多信息,以及它們?nèi)绾螌?duì)您公司的整體系統(tǒng)成本產(chǎn)生積極的影響?在本文中,我們涵蓋了有關(guān)陶瓷PCB,各種可用類型及其各自用例的所有知識(shí)。


陶瓷PCB的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)


優(yōu)點(diǎn):


l  優(yōu)良的導(dǎo)熱性


l  抵抗化學(xué)腐蝕


l  兼容的機(jī)械強(qiáng)度


l  輕松實(shí)現(xiàn)高密度跟蹤


l  CTA組件兼容性


缺點(diǎn):


l  成本比標(biāo)準(zhǔn)PCB高


l  可用性降低


l  易碎處理


陶瓷PCB的類型


高溫


也許最流行的陶瓷PCB類型是高溫PCB。設(shè)計(jì)用于高溫的陶瓷電路板通常被稱為高溫共燒陶瓷(HTCC)電路。這些電路是通過將粘合劑,潤(rùn)滑劑,溶劑,增塑劑和氧化鋁混合以制成生陶瓷而構(gòu)成的。


使用生產(chǎn)的原始陶瓷材料,然后涂覆該材料,并在鎢或鉬金屬上進(jìn)行電路跟蹤。實(shí)施后,層壓后在1600至1700攝氏度之間烘烤電路長(zhǎng)達(dá)48小時(shí)。所有HTCC烘烤均在氣體環(huán)境中進(jìn)行,例如氫氣。


低溫


與HTCC不同,低溫共燒陶瓷PCB是通過將晶體玻璃與金屬板上的粘合物質(zhì)與金漿混合而制成的。然后,在將電路放入大約900攝氏度的氣態(tài)烤箱中之前,將電路切割并層壓。


低溫共燒陶瓷PCB受益于更少的翹曲和改善的耐收縮性。換句話說,與HTCC和其他類型的陶瓷PCB相比,它們具有出色的機(jī)械強(qiáng)度和導(dǎo)熱性。當(dāng)使用諸如LED燈之類的散熱產(chǎn)品時(shí),LTCC的散熱優(yōu)勢(shì)提供了一個(gè)優(yōu)勢(shì)。


厚膜陶瓷


厚膜陶瓷電路包括在陶瓷基礎(chǔ)材料上實(shí)現(xiàn)的金和電介質(zhì)漿料。一旦實(shí)施,將糊狀物在1000攝氏度或更低的溫度下烘烤。由于金導(dǎo)體漿料的高成本,這種PCB種類在主要印刷電路板制造商中很流行。


與傳統(tǒng)的PCB相比,厚膜陶瓷材料的主要優(yōu)點(diǎn)在于,厚膜陶瓷可以防止銅氧化。因此,如果陶瓷PCB制造商擔(dān)心氧化,可以從選擇厚膜陶瓷電路中受益。


經(jīng)常有人問我們,“陶瓷PCB有幾層?” 但是,答案取決于所用陶瓷PCB的類型。陶瓷PCB中使用的最小層數(shù)為兩層,但根據(jù)產(chǎn)品的性能,可能還會(huì)增加幾層。一個(gè)寬度計(jì)算器跟蹤可幫助制造商了解他們的PCB設(shè)計(jì)規(guī)范。


陶瓷PCB用例


記憶體模組


陶瓷PCB的關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域之一與存儲(chǔ)模塊有關(guān)。這些PCB具有存儲(chǔ)器集成電路,通常用于生產(chǎn)DDR SDRAM和其他與存儲(chǔ)器有關(guān)的計(jì)算機(jī)組件。個(gè)人計(jì)算機(jī)中使用的所有RAM都需要帶有集成內(nèi)存模塊的陶瓷基板PCB。


接收和傳輸模塊


陶瓷PCB使雷達(dá)技術(shù)的生產(chǎn)成為可能。美國(guó)西屋公司(Westinghouse)是第一家使用多層陶瓷PCB創(chuàng)建發(fā)射和接收模塊的公司,因?yàn)樗鼈兙哂懈邔?dǎo)熱性和兼容的CTE。與常規(guī)PCB不同,陶瓷電路是唯一可用于創(chuàng)建傳輸模塊的電路。


多層互連板


陶瓷PCB的主要賣點(diǎn)之一是,它們的容量比常規(guī)電路板更大。換句話說,與傳統(tǒng)PCB相比,陶瓷PCB使用相同的表面積可以容納更多的組件。因此,使用多層互連板的陶瓷PCB具有更多潛在應(yīng)用。


模擬/數(shù)字PCB


各種計(jì)算公司都使用低溫陶瓷電路(LTCC)板來創(chuàng)建具有出色電路跟蹤功能的高級(jí)模擬和數(shù)字板。個(gè)人計(jì)算機(jī)公司已經(jīng)利用LTCC來創(chuàng)建許多輕量級(jí)電路,從而減輕了產(chǎn)品的總重量并最大程度地減少了串?dāng)_。


太陽能板


HTCC和LTCC都用于制造太陽能電池板和其他光伏(PV)電氣面板。光伏面板利用多層陶瓷板技術(shù)來確保使用壽命和足夠的導(dǎo)熱性。


電力變送器


無線功率傳輸和充電模塊正變得越來越普遍,成為消費(fèi)電子設(shè)備。這些設(shè)備因其獨(dú)特的熱性能和散熱陶瓷基板而使用陶瓷PCB技術(shù)構(gòu)建。


陶瓷電路板用于產(chǎn)生電磁場(chǎng),通過電磁場(chǎng)在接收器和發(fā)射器之間傳輸能量。感應(yīng)線圈有助于從原始電磁場(chǎng)傳遞電,并將其轉(zhuǎn)換成用于接收器電路的電流。通常,接收器電路由陶瓷基PCB材料制成。


半導(dǎo)體冷卻器


越來越多的電子設(shè)備正在變得小型化。消費(fèi)電子產(chǎn)品小型化的背后是半導(dǎo)體芯片,半導(dǎo)體芯片每年都在變得越來越小。半導(dǎo)體芯片使用微制造技術(shù),以實(shí)現(xiàn)更高的高速集成度,同時(shí)保持最佳的跟蹤能力。


傳統(tǒng)的PCB無法滿足現(xiàn)代半導(dǎo)體芯片所需的電路功能。然而,基于陶瓷的半導(dǎo)體電路的出現(xiàn)導(dǎo)致了微型電路組件之間的卓越集成和性能。因此,陶瓷PCB基板通常被認(rèn)為是半導(dǎo)體技術(shù)的未來


大功率LED


陶瓷基板為大功率LED燈提供了最佳的底座。與傳統(tǒng)的PCB不同,陶瓷電路使用厚膜技術(shù)來最大化熱效率。結(jié)果是,LED燈產(chǎn)生的熱量(LED的熱量大約為70%)不會(huì)影響電路的工作效率。


換句話說,只有陶瓷電路才能提供LED發(fā)光所需的熱效率水平。當(dāng)LED基于陶瓷電路構(gòu)建時(shí),不需要熱界面材料(也稱為散熱器)。因此,如果制造商使用陶瓷電路,則產(chǎn)生和維持LED燈所需的材料將更少。


陶瓷PCB類型


氧化鋁


也稱為Al2O3和金屬基底PCB,氧化鋁是一種PCB類型,在鋁金屬和銅層之間利用介電導(dǎo)熱和電絕緣材料。它是涉及散熱以及整體溫度維護(hù)和控制的任何事物的首選PCB。


鋁結(jié)構(gòu)通常由三層組成。1至10盎司左右的銅制電路層。厚,由導(dǎo)熱和電絕緣材料制成的絕緣層以及由銅或鋁金屬基底制成的基礎(chǔ)層。


鋁PCB有幾種類型。有撓性類型,混合類型,多層和通孔類型。


AIN


AIN也稱為氮化鋁,是一種新材料,已被開發(fā)為商業(yè)上可行的產(chǎn)品。在過去的二十年中,它具有可復(fù)制和可控制的特性。


AIN是一種有效的選擇,因?yàn)樗哂辛己玫慕殡娦阅?,低的熱膨脹系?shù),高的熱導(dǎo)率以及與普通半導(dǎo)體工藝化學(xué)品的非反應(yīng)性。


氮化鋁PCB通常用于散熱器,微波設(shè)備封裝,熔融金屬處理組件,電子封裝的基板以及半導(dǎo)體處理室固定裝置和絕緣體,僅舉幾例。


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