Was ist keramisches PCB und welche Arten von keramischen PCBs gibt es?

Mit der Entwicklung von Chip-Komponenten und der Oberflächenmontagetechnologie (SMT) in der Elektronikindustrie entwickeln sich traditionelle Leiterplatten mit organischen Laminaten als Basismaterial in Richtung hoher Dichte, hoher Präzision und hoher Zuverlässigkeit. Es versteht sich von selbst, dass keramische PCBs, als eine relativ neue Art von Leiterplatten, die in der Elektronikindustrie seit Jahren weit verbreitet sind, eine tragfähigere Option für PCB-Designer darstellen und als eine effektive Lösung für die Miniaturisierung moderner Elektronikprodukte und der Elektronikmontagetechnologie angesehen werden. Sie werden feststellen, dass keramische PCBs gegenüber traditionellen Leiterplatten einen Vorteil bieten und zudem vielseitiger, weniger komplex und aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit und minimalen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) eine überlegene Leistung bieten.

Was ist keramisches PCB?

Keramisches PCB ist eine Art von wärmeleitendem keramischen Pulver und organischem Bindemittel. Das wärmeleitende organische keramische PCB wird bei einer Wärmeleitfähigkeit von 9-20 W/m hergestellt. Mit anderen Worten, keramisches PCB ist eine Leiterplatte mit keramischem Basismaterial, das hoch wärmeleitende Materialien wie Aluminiumoxid, Aluminium-Nitrid sowie Berylliumoxid umfasst, die eine schnelle Wirkung auf die Wärmeableitung von Hotspots ermöglichen und diese über die gesamte Oberfläche verteilen. Darüber hinaus wird das keramische PCB mit der LAM-Technologie (Laser Rapid Activation Metallization Technology) hergestellt. Daher ist keramisches PCB sehr vielseitig und kann die gesamte traditionelle Leiterplatte durch eine weniger komplexe Konstruktion mit verbesserter Leistung ersetzen.

Arten von keramischen PCBs

Es gibt drei Haupttypen von keramischen PCBs auf dem Elektronikmarkt, die sich nach der Herstellungsmethode unterscheiden.

· Keramische PCB für hohe Temperaturen

· Keramische PCB für niedrige Temperaturen

· Dünnfilm-Keramik-PCB

Hohe Temperatur

Wie Sie wissen, ist hohe Temperatur einer der beliebtesten Typen von keramischen PCBs. Im Allgemeinen wird das für hohe Temperaturen entwickelte keramische PCB oft als hochtemperaturgebrannte Keramik (HTCC) bezeichnet, die aus Rohkeramikmaterialien mit Lösungsmitteln, Bindemitteln, Weichmachern, Schmierstoffen und Aluminiumoxid besteht.

Zunächst wird es mit dem Rohkeramikmaterial hergestellt, dann wird das Material beschichtet und anschließend die Schaltkreise auf Wolfram- oder Molybdänmetallen durchgeführt. Schließlich, wenn das Schaltkreismuster fertiggestellt ist, kann die Platine nach der Laminierung zwischen 1600 und 1700 Grad Celsius bis zu 48 Stunden lang gebacken werden. Alle HTCC-Bearbeitungen erfolgen in einer gasförmigen Umgebung, wie zum Beispiel in Wasserstoffgas.

Niedrige Temperatur

Im Gegensatz zu HTCC wird das keramische PCB mit niedriger Temperatur durch die Kombination von Kristallglas mit einem Bindemittel auf Blechsublataten mit Goldpaste hergestellt. Danach wird die Leiterplatte geschnitten und laminiert, bevor sie in einem gasförmigen Ofen bei etwa 900 Grad Celsius platziert wird.

Was mehr ist, profitiert das keramische PCB mit niedriger Temperatur von weniger Verzug und einer besseren Schrumpftoleranz. Mit anderen Worten, im Vergleich zu HTCC und anderen Arten von keramischen PCBs bietet dieses eine bessere mechanische Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Bei der Verwendung von Wärmedissipationsprodukten wie LED-Lichtern hat LTCC daher einen Vorteil in Bezug auf die Wärmeableitung.

Dünnfilm-Keramik

Bei einem Dünnfilm-Keramik-PCB kann die Dicke der Leiterbahnschicht mehr als 10 Mikrometer betragen, aber nicht mehr als 13 Mikrometer. Im Allgemeinen wird die Leiterbahnschicht durch Drucken von Silber- oder Gold-Palladium auf der Oberfläche des keramischen PCBs hergestellt. Das bedeutet, dass Dünnfilm-Keramik-PCBs Gold- und Dielektrikumspasten enthalten, die auf ein keramisches Basismaterial aufgetragen und bei einer Temperatur von unter 1000 Grad Celsius gebacken werden.

Der Hauptvorteil von Dünnfilm-Keramik-PCBs gegenüber traditionellen PCBs besteht darin, dass die Kupferleitungen vor Oxidation geschützt werden. Ein keramischer PCB-Hersteller kann austauschbare Leiter, Halbleiter, Kondensatoren oder Widerstände auf der Keramikplatine anbringen. Nach dem Drucken und Hochtemperatursintern können alle Komponenten auf der Platine durch Lasern auf ihre gewünschten Werte zugeschnitten werden.

Es gibt Unklarheiten darüber, wie viele Schichten ein keramisches PCB hat, aber dies wird durch die Art des keramischen PCBs bestimmt. Die minimale Anzahl der Schichten in einem keramischen PCB beträgt zwei Schichten, jedoch können je nach den Eigenschaften des Produkts auch mehr Schichten verwendet werden.