Керамическая печатная плата

Керамическая печатная плата отличается от традиционного использования стекловолокна или эпоксидной смолы, выбирая вместо этого керамический материал в качестве фундаментальной подложки. Эта специализированная печатная плата включает в себя тонкий изоляционный слой из керамического материала, соединенный с металлическими компонентами для создания схемы. Керамические материалы, используемые в этих печатных платах, включая глинозем, нитрид алюминия или оксид бериллия, демонстрируют выдающиеся способности к теплопроводности.

FastPCB Plus, китайский производитель керамических печатных плат, предлагает конкурентоспособные цены. Мы полностью готовы удовлетворить ваши требования к керамическим печатным платам и керамическим подложкам, используя материалы DPC (прямое покрытие меди), такие как оксид алюминия (Al2O3) и нитрид алюминия (AlN).

Свойства распространенных материалов керамических подложек

Трио преобладающих керамических материалов, используемых в производстве печатных плат:

1. Глинозем (Al2O3)

Глинозем выделяется своей механической прочностью, химической стойкостью, теплопроводностью и электрическими свойствами в сравнении с другими оксидными керамиками. Широкая доступность сырья выводит глинозем на передний план как наиболее часто используемый материал для керамических подложек. Керамические печатные платы на основе Al2O3 находят применение в автомобильных сенсорных схемах, амортизаторах и двигателях. Повышенная термическая стабильность керамических печатных плат Al2O3 увеличивает производительность и тепловую эффективность схем, используемых в автомобилях.

2. Нитрид алюминия (AlN)

Нитрид алюминия известен своей высокой теплопроводностью и коэффициентом расширения — характеристики, которые делают его достойным внимания материалом для подложек в индустрии печатных плат. Теплопроводность AlN колеблется в диапазоне от 170 Вт/мК до 220 Вт/мК. Коэффициент теплового расширения (КТР) керамики AlN совпадает с коэффициентом теплового расширения кремниевых полупроводниковых чипов, способствуя прочному соединению между ними и тем самым повышая надежность их сборки. AlN используется в цепях датчиков в автомобилях, выдерживая экстремальные температуры, коррозию и вибрацию, обеспечивая при этом эффективные, точные и чувствительные сигналы датчиков.

3. Оксид бериллия (BeO)

Оксид бериллия становится керамическим материалом для подложек печатных плат с теплопроводностью, почти в девять раз превышающей теплопроводность Al2O3 и превосходящей теплопроводность металлического алюминия. BeO демонстрирует превосходную химическую стабильность по сравнению с AlN и высокую электрическую изоляцию наравне с Al2O3. Он используется в сценариях, где печатная плата подвергается воздействию повышенных температур, или в печатных платах высокой плотности, ограниченных пространством, что делает невозможным воздушное или жидкостное охлаждение.

Преимущества Свойства керамической печатной платы

1. Высокая теплопроводность: Керамические материалы изначально обладают высокой теплопроводностью, что обеспечивает эффективный отвод тепла. Это свойство особенно полезно в мощных или высокотемпературных приложениях, где управление тепловыми нагрузками имеет решающее значение.

2. Низкий коэффициент теплового расширения (CTE): Керамика имеет низкий коэффициент теплового расширения, что означает, что она меньше расширяется при нагревании. Это очень важно для электроники, где разная скорость расширения материалов может привести к механическому напряжению и потенциальному выходу из строя.

3. Отличная электроизоляция: Керамические печатные платы обладают превосходной электроизоляцией. Они способны выдерживать высокое напряжение и обеспечивают отличную изоляцию между электрическими компонентами, что имеет решающее значение для надежности и безопасности электронных схем.

4. Химическая стойкость: Они химически устойчивы и могут выдерживать воздействие агрессивных химических веществ без разрушения. Это делает их пригодными для использования в химически агрессивных средах.

5. Высокая механическая прочность: Керамические материалы известны своей высокой механической прочностью и жесткостью, обеспечивая надежную платформу для монтажа тяжелых или чувствительных компонентов.

6. Высокочастотные характеристики: Керамические печатные платы демонстрируют превосходные высокочастотные характеристики благодаря низкой диэлектрической проницаемости и тангенсу угла потерь. Это делает их отличным выбором для радиочастотных и микроволновых приложений.

7. Долгосрочная стабильность: Они демонстрируют долговременную стабильность в различных условиях окружающей среды, что делает их надежными для использования в широком спектре приложений в течение длительных периодов времени.

8. Герметичность: Керамические печатные платы могут быть герметично закрыты, что выгодно в приложениях, где требуется герметичный корпус для защиты чувствительной электроники от загрязнений окружающей среды.

9. Тонкая обработка: Свойства материала керамики позволяют создавать схемы с тонкими линиями и более высоким разрешением, что является преимуществом для миниатюрных и высокоплотных схем.

Типы керамических печатных плат

Классификация методик изготовления керамических печатных плат включает в себя три различные категории: Высокотемпературные керамические печатные платы совместного обжига, Низкотемпературные керамические печатные платы совместного обжига и Толстопленочные керамические печатные платы.

Печатная плата из высокотемпературной керамики совместного обжига (HTCC)

Подложки из высокотемпературной керамики совместного обжига (HTCC) представляют собой литую керамику на основе оксида алюминия с добавлением вольфрама, молибдена и смеси молибдена и марганца. Эти компоненты объединяются в металлическую резистивную пасту, обладающую высокой температурой плавления. Эта паста тщательно отпечатывается на зеленых телах из 92-96 % глинозема с последующим ламинированием 4-8 % спекающих добавок в несколько слоев. Процедура совместного обжига при температурах 1500-1600°C обеспечивает такие качества, как высокотемпературная стойкость, коррозионная стойкость, увеличенный срок службы, энергоэффективность, равномерное распределение температуры и повышенная теплопроводность.

Изготовление керамических подложек HTCC происходит в ходе сложного и многоступенчатого процесса, включающего подготовку порошка, литье, нарезку, штамповку, печать электродов, ламинирование, изостатическое прессование, резку, спекание и нанесение покрытия.

Печатные платы на основе HTCC отлично подходят для различных применений, включая керамические нагреватели, инфракрасные физиотерапевтические приборы, мощные микросхемы для сборки и электронную упаковку. Их популярность обусловлена точностью соединения цепей, чему способствуют высокая теплопроводность, надежная изоляция и значительная механическая прочность, которые достигаются путем обжига в высокотемпературной среде, превышающей 1500°C.

Печатная плата из низкотемпературной керамики совместного обжига (LTCC)

Печатные платы из низкотемпературной керамики совместного обжига (LTCC) возникают в результате сборки нескольких однослойных листов керамики/стекла/органики (зеленого цвета), которые впоследствии перфорируются для формирования отверстий и трафаретной печати с использованием проводящих, диэлектрических и резистивных паст для проявления элементов схемы. После обрезки эти слои обжигаются при повышенных температурах, в результате чего получается прочная подложка, обладающая исключительными диэлектрическими свойствами, низким коэффициентом теплового расширения и превосходной теплопроводностью. Активные устройства и устройства поверхностного монтажа устанавливаются на стопку эмиттеров, завершая многослойную электронную схему.

Печатные платы LTCC работают в экстремальных условиях окружающей среды и демонстрируют удивительную способность к высокой функциональной плотности и надежности, находя свою нишу в телекоммуникациях, обороне и различных областях. Высокая плотность, надежность и высокоскоростные характеристики печатных плат делают их предпочтительным выбором среди технологических корпораций. Например, в США компания Don использовала 8-слойную многослойную подложку, изготовленную методом низкотемпературного совместного обжига, в тестовой схеме ракеты Stinger. В Японии Fujitsu использует 61-слойные керамические подложки низкотемпературного совместного обжига для изготовления многочиповых модулей для суперкомпьютеров серии VP2000, а NEC производит 78-слойные многослойные подложки низкотемпературного совместного обжига площадью 225*225 мм2 с 11540 выводами ввода-вывода и возможностью размещения до 100 микросхем VLSI.

Толстопленочная керамическая печатная плата

Толстопленочные керамические печатные платы отличаются наличием проводникового слоя, толщина которого может превышать 10 микрон, но при этом оставаться менее 13 микрон. Как правило, поверхность керамической печатной платы украшается проводящим слоем, тщательно отпечатанным с помощью драгоценных металлов, таких как серебро или золото-палладий. Это подразумевает нанесение золотой и диэлектрической паст на керамическую основу, а затем запекание при температуре ниже 1000 градусов Цельсия. Благодаря относительно экономичной золотой проводниковой пасте толстопленочные керамические печатные платы получили широкое распространение среди производителей печатных плат.

Кардинальным преимуществом толстопленочных керамических печатных плат перед традиционными аналогами является их способность защищать медь от окисления. Эта особенность позволяет производителям керамических печатных плат размещать на них взаимозаменяемые проводники, полупроводники, конденсаторы и резисторы.

Области применения керамических печатных плат

1. Мощная электроника: Керамические печатные платы идеально подходят для мощной электроники благодаря своей превосходной теплопроводности, которая способствует эффективному отводу тепла. Это очень важно для обеспечения надежности и продления срока службы силовых электронных устройств, таких как преобразователи мощности, инверторы и усилители.

2. Светодиодное освещение: Высокая теплопроводность керамических печатных плат является преимуществом при использовании светодиодов, поскольку она помогает эффективно управлять теплом, выделяемым светодиодами. Это имеет решающее значение для поддержания производительности и долговечности светодиодных ламп, особенно в мощных светодиодных системах освещения.

3. Автомобильная электроника: Керамические печатные платы находят применение в автомобильной промышленности, в частности, в силовых модулях для электрических и гибридных транспортных средств, датчиках и блоках управления. Низкий коэффициент теплового расширения (CTE), высокая теплопроводность и механическая прочность делают их пригодными для использования в жестких и требовательных автомобильных условиях.

4. Аэрокосмическая и оборонная электроника: Аэрокосмический и оборонный секторы требуют высоконадежной электроники, способной выдерживать жесткие условия эксплуатации. Устойчивость керамических печатных плат к высоким температурам, вибрации и агрессивным химическим веществам делает их идеальными для таких приложений, как радарные системы, устройства связи и авионика.

5. Радиочастотная (РЧ) и микроволновая электроника: Благодаря низкой диэлектрической проницаемости и тангенсу угла потерь керамические печатные платы отлично подходят для радиочастотных и микроволновых приложений. Они обеспечивают лучшую целостность сигнала и производительность в высокочастотных электронных устройствах, таких как антенны, ВЧ-фильтры и микроволновые цепи.

6. Медицинские устройства: В области медицинской электроники керамические печатные платы используются в системах визуализации, устройствах мониторинга состояния пациента и диагностическом оборудовании. Их способность к герметизации имеет решающее значение для защиты чувствительной электроники от загрязнения, влаги и других факторов окружающей среды.

7. Промышленная электроника: Керамические печатные платы используются в различных приложениях промышленной электроники, включая датчики, системы управления и силовые модули. Их химическая стойкость и механическая прочность делают их пригодными для использования в жестких промышленных условиях.

8. Телекоммуникации: В телекоммуникационном секторе керамические печатные платы используются в таких приложениях, как базовые станции, спутниковая связь и системы усиления сигнала, где решающее значение имеют высокочастотные характеристики и терморегулирование.

9. Потребительская электроника: Хотя керамические печатные платы обычно дороже, они находят применение в бытовой электронике высокого класса, где важны производительность, миниатюрность и эстетическая привлекательность, например, в смартфонах, носимых устройствах и дисплеях высокой четкости.

Возможности производства керамических печатных плат

FastPCB Plus — высококачественный производитель керамических печатных плат

С 2009 года компания FastPCB Plus предоставляет услуги по производству керамических печатных плат. Наши материалы для керамических печатных плат включают глинозем (Al2O3), нитрид алюминия (AIN, ALN), нитрид кремния (SiN), оксид бериллия (BeO), нитрид бора (BN), карбид кремния (SiC) и диоксид циркония (ZrO2).

FastPCB Plus использует технологии DCB, DAB, толстопленочную и активную металлическую пайку (AMB) для изготовления керамических печатных плат. Мы располагаем мощными возможностями для производства керамических печатных плат, чтобы удовлетворить ваши требования. Мы являемся вашим идеальным партнером, следуя последним стандартам и допускам IPC, а также правилам DFM и DFA, чтобы лучше удовлетворить ваши требования к проектированию печатных плат.

Производственное оборудование в FastPCB Plus

На нашем современном предприятии площадью 65 000 квадратных футов в Шэньчжэне установлено передовое оборудование для производства и сборки печатных плат. FastPCB Plus лидирует в отрасли по качеству и производительности, независимо от того, нужны ли вам стандартные быстрые печатные платы или металлические печатные платы с жесткими допусками.

Больше фотографий оборудования нашей фабрики можно увидеть в профиле нашей компании, пожалуйста, нажмите здесь.

Наши сертификаты

Мы имеем следующие сертификаты аккредитации:

● IATF 16949:2016
● ISO 9001:2015
● ISO14001:2015
● ISO13485:2016
● UL

Кроме того, вся наша продукция соответствует стандартам IPC и ROHS. Мы постоянно стремимся производить высококачественные продукты PCB.