ความแตกต่างระหว่างแผงวงจรเซรามิกกับบอร์ด PCB ทั่วไป

เมื่อเทียบกับแผงวงจรพิมพ์แบบดั้งเดิม (PCB) แผงวงจรเซรามิกมีข้อดีหลายประการ เนื่องจากการนำความร้อนสูงและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวขั้นต่ำ (CTE) แผงวงจรเซรามิกจึงมีฟังก์ชันมากกว่า ฟังก์ชันง่ายกว่า และประสิทธิภาพดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ PCB ทั่วไป ต้องการทำความเข้าใจข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ PCB เซรามิก และผลกระทบเชิงบวกต่อต้นทุนโดยรวมของบริษัทของคุณอย่างไร ในบทความนี้ เราจะครอบคลุมความรู้ทั้งหมดเกี่ยวกับ PCB เซรามิก ประเภทต่างๆ ที่มีจำหน่าย และกรณีการใช้งานของตัวเอง

ข้อดีและข้อเสียของ PCB เซรามิก

ข้อดี: 1. การนำความร้อนที่ดีเยี่ยม; 2. ความต้านทานต่อการกัดกร่อนของสารเคมี 3. ความแข็งแรงเชิงกลที่เข้ากันได้; 4. ตระหนักถึงการติดตามความหนาแน่นสูงได้อย่างง่ายดาย 5.ความเข้ากันได้ของส่วนประกอบ CTA

ข้อเสีย: 1. ค่าใช้จ่ายสูงกว่า PCB มาตรฐาน; 2. ความพร้อมใช้งานลดลง 3. การรักษาที่เปราะบาง

ประเภทของ PCB เซรามิก

อุณหภูมิสูง

บางทีประเภท PCB เซรามิกที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ PCB อุณหภูมิสูง ออกแบบมาสำหรับแผงวงจรเซรามิกอุณหภูมิสูง มักจะเรียกว่าวงจรเซรามิกเผาร่วมอุณหภูมิสูง (HTCC) วงจรเหล่านี้ประกอบด้วยกาว สารหล่อลื่น ตัวทำละลาย พลาสติไซเซอร์ และอะลูมินาอะลูมิเนียมเพื่อผลิตเซรามิกดิบ

ใช้วัสดุเซรามิกดั้งเดิมที่ผลิตขึ้น จากนั้นเคลือบวัสดุ และติดตามวงจรติดตามบนโลหะทังสเตนหรือโมลิบดีนัม หลังการใช้งาน วงจรการอบจะอยู่ที่ 48 ชั่วโมงระหว่าง 1,600 ถึง 1,700 องศาเซลเซียส การอบของ HTCC ทั้งหมดดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ เช่น ไฮโดรเจน

อุณหภูมิต่ำ

ซึ่งแตกต่างจาก HTCC ตรง PCB เซรามิกที่เผาไหม้ร่วมในอุณหภูมิต่ำนั้นเกิดจากการผสมแก้วคริสตัลกับกาวบนแผ่นโลหะด้วยเยื่อกระดาษสีทอง จากนั้นก่อนนำวงจรเข้าเตาอบแก๊สที่อุณหภูมิประมาณ 900 องศาเซลเซียส ให้ตัดวงจรแล้วกดชั้น PCB เซรามิกเผาร่วมอุณหภูมิต่ำให้ประโยชน์น้อยลงและปรับปรุงการหดตัว กล่าวอีกนัยหนึ่งคือมีความแข็งแรงเชิงกลและการนำความร้อนที่ดีเยี่ยมเมื่อเทียบกับ HTCC และ PCB เซรามิกประเภทอื่น เมื่อใช้ผลิตภัณฑ์กระจายความร้อน เช่น ไฟ LED ข้อได้เปรียบด้านการกระจายความร้อนของ LTCC นั้นเป็นข้อได้เปรียบ

เซรามิกฟิล์มหนา

วงจรเซรามิกเมมเบรนหนาประกอบด้วยทองคำและเยื่ออิเล็กทรอนิกส์ที่ทำขึ้นจากวัสดุพื้นฐานของเซรามิก เมื่อนำไปใช้แล้ว ให้อบเพสต์ที่อุณหภูมิ 1000 องศาเซลเซียสหรือต่ำกว่านั้น เนื่องจากสารละลายตัวนำทองคำมีราคาสูง PCB ประเภทนี้จึงเป็นที่นิยมอย่างมากในหมู่ผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์รายใหญ่

เมื่อเทียบกับ PCB แบบดั้งเดิม ข้อได้เปรียบหลักของวัสดุเซรามิกฟิล์มหนาคือ เซรามิกเมมเบรนหนาสามารถป้องกันการเกิดออกซิเดชันของทองแดงได้ ดังนั้น หากผู้ผลิต PCB เซรามิกกังวลเกี่ยวกับการเกิดออกซิเดชัน ก็จะได้รับประโยชน์จากการเลือกใช้วงจรเซรามิกเมมเบรนหนา บางคนมักถามเราว่า PCB เซรามิกมีกี่ชั้น? อย่างไรก็ตาม คำตอบนั้นขึ้นอยู่กับประเภทของ PCB เซรามิกที่ใช้ ชั้นขั้นต่ำที่ใช้ใน PCB เซรามิกคือสองชั้น แต่อาจเพิ่มขึ้นหลายชั้นตามประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ การติดตามเครื่องคำนวณความกว้างสามารถช่วยให้ผู้ผลิตเข้าใจข้อกำหนดการออกแบบ PCB ของตนได้

กรณีการใช้งานเซรามิก PCB

โมดูลหน่วยความจำ

หนึ่งในการใช้งานที่สำคัญของ PCB เซรามิกนั้นเกี่ยวข้องกับโมดูลการจัดเก็บข้อมูล PCB เหล่านี้มีวงจรรวมหน่วยความจำและมักใช้ในการผลิต DDR SDRAM และส่วนประกอบคอมพิวเตอร์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับหน่วยความจำ RAM ทั้งหมดที่ใช้ในคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องจำเป็นต้องมี PCB พื้นผิวเซรามิกที่มีโมดูลหน่วยความจำในตัว

โมดูลรับและส่งสัญญาณ

PCB เซรามิกทำให้การผลิตเทคโนโลยีเรดาร์เป็นไปได้ WestingHouse เป็นบริษัทแรกที่สร้างโมดูลปล่อยและรับด้วย PCB เซรามิกหลายชั้น เนื่องจากมี CTE ทนความร้อนสูงและเข้ากันได้ แตกต่างจาก PCB ทั่วไป วงจรเซรามิกเป็นวงจรเดียวที่สามารถใช้เพื่อสร้างโมดูลการส่งผ่าน

บอร์ดเชื่อมต่อหลายชั้น

หนึ่งในจุดขายหลักของ PCB เซรามิกคือความจุที่มากกว่าแผงวงจรทั่วไป กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อเทียบกับ PCB แบบดั้งเดิม PCB เซรามิกใช้พื้นที่ผิวเท่ากันเพื่อรองรับส่วนประกอบเพิ่มเติม ดังนั้นจึงมีการใช้งานที่มีศักยภาพมากขึ้นโดยใช้ PCB เซรามิกหลายชั้น

การจำลอง / ดิจิตอล PCB

บริษัทคอมพิวเตอร์หลายแห่งใช้บอร์ดวงจรเซรามิกอุณหภูมิต่ำ (LTCC) เพื่อสร้างการจำลองขั้นสูงและบอร์ดดิจิทัลที่มีฟังก์ชันการติดตามวงจรที่ยอดเยี่ยม บริษัทคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้ใช้ LTCC เพื่อสร้างวงจรน้ำหนักเบาจำนวนมาก ดังนั้น จึงช่วยลดน้ำหนักรวมของผลิตภัณฑ์และลดรอยฟกช้ำให้เหลือน้อยที่สุด

แผงเซลล์แสงอาทิตย์

ทั้ง HTCC และ LTCC ใช้ในการผลิตแผงโซลาร์เซลล์และแผงไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ (PV) อื่นๆ แผงโซลาร์เซลล์ใช้เทคโนโลยีแผ่นเซรามิกหลายชั้นเพื่อให้มั่นใจถึงอายุการใช้งานและการนำความร้อนที่เพียงพอ

เครื่องส่งไฟฟ้า

โมดูลการส่งพลังงานแบบไร้สายและการชาร์จมีมากขึ้นเรื่อย ๆ กลายเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์เหล่านี้สร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยี PCB เซรามิกเนื่องจากประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่เป็นเอกลักษณ์และพื้นผิวเซรามิกที่กระจายความร้อน

แผงวงจรเซรามิกใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และพลังงานจะถูกส่งผ่านระหว่างเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ขดลวดเหนี่ยวนำช่วยส่งกระแสไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเดิมและแปลงเป็นกระแสให้กับวงจรเครื่องรับ โดยทั่วไปวงจรรับสัญญาณทำจากวัสดุ PCB ฐานเซรามิก

สารกึ่งตัวนำคูลเลอร์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กมากขึ้นเรื่อยๆ เบื้องหลังการย่อขนาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคคือชิปเซมิคอนดักเตอร์ และชิปเซมิคอนดักเตอร์ก็มีขนาดเล็กลงทุกปี ชิปเซมิคอนดักเตอร์ใช้เทคโนโลยีการผลิตขนาดเล็กเพื่อให้ได้การรวมความเร็วสูงที่สูงขึ้นในขณะที่รักษาความสามารถในการติดตามที่ดีที่สุด PCB แบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองการทำงานของวงจรที่จำเป็นสำหรับชิปเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่ อย่างไรก็ตาม การเกิดขึ้นของวงจรเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้เซรามิกได้นำไปสู่การรวมและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมระหว่างส่วนประกอบของวงจรไมโคร ดังนั้นพื้นผิว PCB เซรามิกจึงมักถูกพิจารณาว่าเป็นอนาคตของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์

LED กำลังสูง

พื้นผิวเซรามิกเป็นฐานที่ดีที่สุดสำหรับไฟ LED กำลังสูง แตกต่างจาก PCB แบบดั้งเดิม วงจรเซรามิกใช้เทคโนโลยีฟิล์มหนาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน เป็นผลให้ความร้อนที่เกิดจากไฟ LED (ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ของแคลอรี่ของ LED) ไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของวงจร กล่าวอีกนัยหนึ่ง เฉพาะวงจรเซรามิกเท่านั้นที่สามารถให้ระดับประสิทธิภาพเชิงความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเรืองแสง LED เมื่อ LED สร้างบนวงจรเซรามิก จะไม่มีวัสดุเชื่อมต่อความร้อน (หรือที่เรียกว่าหม้อน้ำ) ดังนั้นหากผู้ผลิตใช้วงจรเซรามิก วัสดุที่จำเป็นในการผลิตและบำรุงรักษาหลอด LED ก็จะน้อยลง

ชนิด PCB เซรามิก

อลูมินา

หรือที่เรียกว่า AL2O3 และ PCB ฐานโลหะ อลูมินาเป็นประเภท PCB ใช้การนำความร้อนดีเซลและวัสดุฉนวนไฟฟ้าระหว่างโลหะอะลูมิเนียมและชั้นทองแดง เป็น PCB ยอดนิยมที่เกี่ยวข้องกับการกระจายความร้อนและการบำรุงรักษาและควบคุมอุณหภูมิโดยรวม โครงสร้างอลูมิเนียมมักประกอบด้วยสามชั้น ชั้นวงจรทองแดงประมาณ 1 ถึง 10 ออนซ์ หนา ชั้นฉนวนทำจากการนำความร้อนและวัสดุฉนวนไฟฟ้า และชั้นฐานทำจากทองแดงหรือฐานอะลูมิเนียม PCB อลูมิเนียมมีหลายประเภท มีทั้งชนิดยืดหยุ่น ชนิดผสม หลายชั้น และชนิดรูพรุน

อาอิน

Ain หรือที่เรียกว่าอะลูมิเนียมไนไตรด์เป็นวัสดุใหม่และได้รับการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับธุรกิจ ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมามีลักษณะเป็นการจำลองแบบและควบคุม Ain เป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพเนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นไดอิเล็กตริกที่ดี ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ การนำความร้อนสูง และไม่เกิดปฏิกิริยาต่อสารเคมีสำหรับงานฝีมือของสารกึ่งตัวนำทั่วไป อะลูมิเนียมไนไตรด์ PCB มักจะใช้สำหรับหม้อน้ำ, บรรจุภัณฑ์อุปกรณ์ไมโครเวฟ, ส่วนประกอบการประมวลผลโลหะหลอม, พื้นผิวบรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์, และอุปกรณ์คงที่และฉนวนในห้องแปรรูปเซมิคอนดักเตอร์