Keraamiset piirilevyt(Printed Circuit Boards) ovat nopeasti saamassa vetovoimaa aloilla, jotka vaativat korkeaa lämpötehokkuutta, luotettavuutta ja pienentämistä. Toisin kuin perinteiset FR4-levyt, keraamiset piirilevyt käyttävät keraamisia materiaaleja alustana, mikä tarjoaa erinomaisen lämmönpoiston, mekaanisen lujuuden ja sähköeristyksen.
Keraamiset piirilevyt ovat erikoistuneita painettuja piirilevyjä, jotka käyttävät keraamisia materiaaleja – tavallisesti alumiinioksidia (Al2O3), alumiininitridia (AlN) tai berylliumoksidia (BeO) – pohjana. Nämä materiaalit on valittu niiden poikkeuksellisen lämmönjohtavuuden, sähköeristyksen ja stabiilisuuden vuoksi korkeissa lämpötiloissa.
Keraamisten piirilevyjen tärkeimmät ominaisuudet ja parametrit:
| Parametri | Tyypillinen alue / tekniset tiedot | Kuvaus |
|---|---|---|
| Alustan materiaali | Al2o3, AlN, BEAO Beo | Määrittää lämmönjohtavuuden ja sähköeristysominaisuudet |
| Lämmönjohtavuus | 20–200 W/m·K | Tehokas lämmönpoisto suuritehoisille komponenteille |
| Dielektrinen vakio (εr) | 8–9 (al ₂Oo), 8,5–9 (ALN) | Varmistaa signaalin eheyden korkeataajuisissa sovelluksissa |
| Lämpölaajenemiskerroin (CTE) | 6-7 ppm/°C | Vähentää jännitystä piirilevyn ja asennettujen komponenttien välillä |
| Maksimi käyttölämpötila | 450-1000°C | Tukee käyttöä korkeissa lämpötiloissa ilman substraatin hajoamista |
| Paksuus | 0,2-3,0 mm | Tukee sekä ohuita että jäykkiä malleja |
| Kuparikerros | 35-105 µm | Tarjoaa riittävän virransiirtokapasiteetin |
| Pintakäsittely | Kulta, nikkeli, tina, hopea | Varmistaa luotettavuuden juottamisessa ja pitkäaikaisen kestävyyden |
Keraamiset piirilevyt luokitellaan useinSuorasidottu kupari (DBC), Aktiivinen metallijuotto (AMB), jaPaksukalvotekniikkalevyt. Jokainen tyyppi vastaa erityistarpeisiin suurvirtatehomoduuleista mikroelektronisiin laitteisiin, tarjoten ainutlaatuisia etuja lämmönhallinnassa ja mekaanisessa kestävyydessä.
Erinomainen lämmönpoisto:
Tehokkaat LEDit, RF-moduulit ja tehoelektroniikka tuottavat merkittävästi lämpöä. Keraamiset piirilevyt tarjoavat tehokkaita lämpöreittejä, jotka estävät ylikuumenemisen, pidentävät käyttöikää ja säilyttävät vakaan suorituskyvyn korkean kuormituksen olosuhteissa. Esimerkiksi alumiininitridipohjaiset keraamiset piirilevyt voivat ylittää lämmönjohtavuustason 200 W/m·K, mikä on paljon parempi kuin tavalliset FR4-levyt (~0,3 W/m·K).
Korkean taajuuden vakaus:
Keraamisilla alustoilla on alhainen dielektrinen häviö, mikä varmistaa minimaalisen signaalin vaimennuksen suurtaajuuspiireissä. Tämä tekee niistä ihanteellisia RF-sovelluksiin, 5G-moduuleihin ja satelliittiviestintälaitteisiin.
Mekaaninen ja kemiallinen stabiilisuus:
Keramiikka kestää korroosiota, kosteutta ja lämpöshokkia, mikä on ratkaisevan tärkeää auto-, ilmailu- ja teollisuusympäristöissä, joissa piirilevyt ovat alttiina ankarille olosuhteille.
Miniatyrisointi ja suuritiheyksiset mallit:
Kompaktien elektronisten laitteiden lisääntyessä keraamiset piirilevyt mahdollistavat komponenttien tiukemman sijoittamisen ilman, että lämmönhallinta kärsii. Niiden rakenteellinen jäykkyys tukee raskaita tai tiheitä komponentteja.
Pitkäaikainen luotettavuus:
Keraamiset piirilevyt säilyttävät suorituskyvyn pitkiä aikoja jopa korkeissa lämpötiloissa ja mekaanisessa rasituksessa, mikä vähentää toistuvien vaihtojen tai järjestelmävikojen tarvetta.
Keraamiset piirilevyt ovat olennainen osa aloilla, jotka vaativat sekä korkeaa lämpötehokkuutta että tarkkuutta. Keskeisiä sovelluksia ovat:
LED-valaistus:Tehokkaat LEDit hyötyvät keraamisten piirilevyjen erinomaisesta lämmönpoistosta, mikä lisää kirkkautta ja käyttöikää.
Tehoelektroniikka:Invertterit, muuntimet ja moottoriohjaimet käyttävät DBC-keraamisia piirilevyjä virran ja lämmön hallinnassa.
Autoteollisuus:Sähköajoneuvoissa ja hybridijärjestelmissä käytetään keraamisia piirilevyjä akunhallinnassa ja voimansiirtomoduuleissa.
Tietoliikenne:RF- ja 5G-laitteet vaativat vakaata signaalinsiirtoa korkeilla taajuuksilla, mikä on saavutettavissa pienihäviöisillä keraamisilla alustoilla.
Lääketieteelliset laitteet:Kuvantamisjärjestelmien, lasereiden ja diagnostiikan korkean luotettavuuden piirit käyttävät keraamisia piirilevyjä tarkan toiminnan ylläpitämiseen korkeissa lämpötiloissa.
Nousevat trendit:
Integrointi joustavaan elektroniikkaan:Keraamisten piirilevyjen yhdistäminen joustaviin alustoihin mahdollistaa puettavien laitteiden ja kompaktien robottien hybridisuunnittelun.
Edistynyt lämmönhallinta:Innovaatioita, kuten upotettuja lämpöputkia tai mikrokanavajäähdytystä, toteutetaan keraamisten piirilevyjen rinnalla suorituskyvyn parantamiseksi.
Suurtehomoduulien miniatyrisointi:Keraamiset alustat tukevat suuritiheyksisiä liitäntöjä pienissä muodoissa, mikä mahdollistaa seuraavan sukupolven kulutuselektroniikan ja teollisuuslaitteet.
Vihreä valmistus:Ympäristöystävälliset keraamisten piirilevyjen tuotantotekniikat ovat saamassa vetoa, vähentäen ympäristövaikutuksia ja säilyttäen samalla korkean suorituskyvyn.
Kysymys 1: Mitä etuja keraamisten piirilevyjen käyttämisestä on metalliytimiin verrattuna?
A1:Keraamiset piirilevyt tarjoavat ylivoimaisen lämmönjohtavuuden, pienemmän dielektrisen häviön, korkeamman lämpötilan kestävyyden ja paremman mekaanisen stabiilisuuden verrattuna metalliytimiin PCB-levyihin. Vaikka metalliytimet ovat erinomaisia lämmön levittämisessä, keramiikka mahdollistaa tarkan lämmönhallinnan paikallisissa hotspoteissa ja ylläpitää sähköeristystä samanaikaisesti.
Q2: Miten keraamisen piirilevyn paksuus vaikuttaa sen suorituskykyyn?
A2:Paksummat keraamiset alustat parantavat mekaanista lujuutta ja mahdollistavat suuremman virtakapasiteetin, mutta voivat hieman vähentää lämmönpoistotehokkuutta paksuusyksikköä kohti. Optimaalisen paksuuden valitseminen tasapainottaa jäykkyyttä, lämpösuorituskykyä ja valmistuksen toteutettavuutta aiotussa sovelluksessa.
Q3: Voidaanko keraamisia piirilevyjä käyttää suurtaajuussovelluksissa?
A3:Kyllä, keraamisilla piirilevyillä on alhainen dielektrinen häviö ja vakaa permittiivisyys, joten ne sopivat ihanteellisesti RF-piireihin, 5G-moduuleihin ja mikroaaltouunisovelluksiin, joissa signaalin eheys on kriittinen.
Q4: Ovatko keraamiset piirilevyt kalliimpia kuin perinteiset FR4-levyt?
A4:Kyllä, keraamisilla PCB-levyillä on yleensä korkeammat ennakkokustannukset materiaalin ja käsittelyn monimutkaisuuden vuoksi. Pitkän aikavälin luotettavuus, lämpötehokkuus ja alhaisemmat vikatiheydet oikeuttavat kuitenkin usein investoinnin, erityisesti suuritehoisissa tai korkeataajuisissa sovelluksissa.
Q5: Mitä eroja on DBC-, AMB- ja Thick Film keraamisten piirilevyjen välillä?
A5:DBC-levyissä on kuparia, joka on liitetty suoraan keramiikkaan, mikä tarjoaa erinomaisen lämmönjohtavuuden teholaitteille. AMB-levyt käyttävät kovajuottotekniikkaa vahvan lämpö- ja sähköliitännön aikaansaamiseksi. Paksukalvokeraamiset piirilevyt perustuvat painettuun johtaviin tahnoihin, jotka sopivat pienikokoisiin monikerroksisiin piireihin.
Fanwayon erikoistunut korkean suorituskyvyn keraamisiin piirilevyihin, jotka on räätälöity edistykselliseen elektroniikkaan. Yritys yhdistää huippuluokan keraamiset materiaalit tarkkoihin valmistusprosesseihin varmistaakseen erinomaisen lämmönhallinnan, signaalin vakauden ja mekaanisen luotettavuuden. Tarjoamalla täyden valikoiman keraamisia piirilevyratkaisuja – mukaan lukien DBC-, AMB- ja Thick Film-variantit – Fanway täyttää teollisuuden monipuoliset tarpeet LED-valaistuksesta autoelektroniikkaan.
Vuosikymmenten kokemuksella ja laatuun panostamalla Fanway varmistaa, että kaikki levyt ovat kansainvälisten standardien mukaisia, mikä tukee asiakkaita saavuttamaan optimoitu lämpösuorituskyky, pidennetty laitteiden käyttöikä ja suuritiheyksiset suunnitteluratkaisut. Tiedustelut, tekninen tuki tai räätälöityjä keraamisia piirilevyratkaisuja,ota meihin yhteyttätänään tutustua Fanwayn innovatiivisiin tarjontaan ja parantaa elektroniikkasuunnitteluasi.
