PCB in ceramica

Siamo un professionista PCB in ceramica produttore, fornitore dalla Cina, forniamo principalmente PCB in ceramica di allumina (Al2O3) di alta qualità, PCB in ceramica al nitruro di alluminio (AIN) e PCB in ceramica IGBT. Le nostre schede a circuito stampato in ceramica sono caratterizzate da prodotti elettronici ad alta pressione, alto isolamento, alta temperatura e alta affidabilità e volume ridotto, Hitech è la scelta migliore per le schede PCB in ceramica e le esigenze.

Parametro PCB ceramico

PCB in ceramica in prodotti elettronici ad alta pressione, alto isolamento, alta frequenza, alta temperatura e alta affidabilità e volume ridotto, allora il PCB in ceramica sarà la scelta migliore.

Perché il PCB in ceramica ha prestazioni così eccellenti?

96% o 98% di allumina (Al2O3), nitruro di alluminio (ALN) o ossido di berillio (BeO)
Materiale dei conduttori: per la tecnologia a film sottile, la tecnologia a film spesso, sarà argento palladio (AgPd), oro pllladio (AuPd); Per DCB (Direct Copper Bonded) sarà solo rame
Temperatura di applicazione: -55~850°C
Valore di conducibilità termica: 16W~28W/mK (Al2O3); 150W~240W/mK per ALN, 220~250W/mK per BeO;
Massima resistenza alla compressione: >7,000 N/cm2
Tensione di rottura (KV/mm): 15/20/28 rispettivamente per 0.25 mm/0.63 mm/1.0 mm
Conefficiente di espansione termica (ppm/K): 7.4 (sotto 50~200°C)

Cos'è la scheda PCB in ceramica

PCB in ceramica le schede sono in realtà realizzate in ceramica elettronica come materiale di base e possono essere realizzate in varie forme. Tra questi, le caratteristiche di resistenza alle alte temperature e di elevato isolamento elettrico dei circuiti stampati in ceramica sono le più importanti. Anche i vantaggi della bassa costante dielettrica e della perdita dielettrica, dell'elevata conduttività termica, della buona stabilità chimica e del coefficiente di dilatazione termica simile ai componenti sono molto significativi.

Diversi tipi di PCB in ceramica

Il PCB in ceramica è ampiamente utilizzato nell'elettronica di potenza, negli imballaggi elettronici, nella microelettronica ibrida e nei moduli multi-chip grazie alla sua eccellente conduttività termica e tenuta all'aria. Ma non tutti sono chiari sulla classificazione. Molti produttori pensano che i PCB in ceramica siano costosi e fragili non appena sentono parlare di PCB in ceramica. Sì, questa è davvero una carenza dei PCB in ceramica, ma non tutti i PCB in ceramica sono così. Oggi vi parleremo dei diversi tipi di PCB in ceramica.

PCB in ceramica Al2O3

PCB in ceramica Al2O3 (PCB in ceramica di allumina) si riferisce a vari PCB in ceramica con Al2O3 come materia prima principale e un contenuto di Al2O3 superiore al 75%. Ha una ricca fonte di materie prime, con vantaggi di basso prezzo, elevata resistenza meccanica e durezza, buone prestazioni di isolamento, buona resistenza agli shock termici, buona resistenza chimica, elevata precisione dimensionale e buona adesione ai metalli. È un materiale di substrato ceramico con buone prestazioni complete. Substrati ceramici Al2O3 attualmente utilizzati, il contenuto di Al2O3 rappresenta dall'85% al ​​99.5%. Tra questi, il PCB ceramico Al96O2 al 3% è ampiamente utilizzato nella produzione di substrati per circuiti a film spesso e dispositivi chip. La conducibilità termica di Al2O3 a temperatura ambiente è 29W/(m·K), che è vicina alla conducibilità termica dell'acciaio; con l'aumento del contenuto di Al2O3, aumenteranno le prestazioni di isolamento elettrico e la conduttività termica del PCB ceramico Al2O3, ma allo stesso tempo comporterà anche un aumento della temperatura di cottura, un aumento del consumo di energia, una grande perdita di forno mobili e un aumento dei costi di produzione.

PCB in ceramica SiC

La conducibilità termica del PCB in ceramica SiC è molto elevata, 100~490 W/(m·K) a temperatura ambiente ed è correlata alla purezza dei cristalli di SiC. Maggiore è la purezza, maggiore è la conducibilità termica; la resistenza all'ossidazione è buona e la temperatura di decomposizione è superiore a 2500 ℃, può ancora essere utilizzata a 1600 ℃ in un'atmosfera ossidante; basso anche il coefficiente di dilatazione termica, prossimo a Si, con buone prestazioni di isolamento elettrico; Il SiC ha una durezza Mohs di 9.75, seconda solo al diamante e al BN cubico, e ha un'elevata resistenza meccanica. Le ceramiche SiC hanno forti caratteristiche di legame covalente e sono difficili da sinterizzare. Di solito, viene aggiunta una piccola quantità di boro o ossido di alluminio come ausilio di sinterizzazione per aumentare la densità. Gli esperimenti mostrano che il berillio, il boro, l'alluminio e i loro composti sono gli additivi più efficaci, che possono rendere la ceramica SiC più densa del 98%.

PCB in ceramica BeO

BeO ha una struttura brazina, in cui gli ioni ossigeno sono disposti in modo esagonale compatto per formare un reticolo esagonale. L'ossido generale è solitamente un composto ionico, ma BeO ha un forte legame covalente e un peso molecolare medio di soli 12. A causa delle sue buone proprietà elettriche, luminescenza e proprietà fotochimiche, elevata resistenza meccanica, bassa perdita dielettrica, ecc., diventa uno dei materiali a cui le persone prestano attenzione.

PCB in ceramica AlN

Il PCB ceramico AlN (ceramica al nitruro di alluminio) è un nuovo tipo di materiale da imballaggio ceramico ad alta conduttività termica. È stato ampiamente studiato negli anni '1990 e gradualmente sviluppato. Attualmente è generalmente considerato un promettente PCB per imballaggi in ceramica elettronica. Il materiale AlN ha un'elevata conduttività termica, eccellenti proprietà dielettriche, elevata resistenza all'isolamento elettrico, proprietà chimiche stabili, forte resistenza alla corrosione e buone proprietà meccaniche. In particolare, il suo coefficiente di dilatazione termica corrisponde al silicio, che lo rende un materiale ideale per substrati di imballaggio per semiconduttori e sono stati ampiamente utilizzati in circuiti integrati, dispositivi di potenza a microonde, imballaggi a onde millimetriche, imballaggi elettronici ad alta temperatura e altri campi.

PCB in ceramica per modulo IGBT

IGBT sta per transistor bipolare a gate isolato. È un transistor bipolare con un terminale di gate isolato. L'IGBT combina, in un unico dispositivo, un ingresso di controllo con struttura MOS e un transistor di potenza bipolare che funge da interruttore di uscita. Gli IGBT PCB in ceramica sono adatti per applicazioni ad alta tensione e alta corrente. Sono progettati per pilotare applicazioni ad alta potenza con un ingresso a bassa potenza.

IGBT, o Insulated Gate Bipolar Transistor, è un transistor BJT con un MOS Gate, o possiamo dire che un modulo IGBT è la combinazione di un BJT e un MOS Gate. Un chip IGBT è di piccole dimensioni, ma può controllare la trasmissione di energia elettrica e raggiungere 100,000 volte l'interruttore di corrente a tensioni ultra elevate di 650 milioni di V in solo 1 secondo.

I moduli IGBT sono stati applicati per molti anni nei settori automobilistico, industriale, aerospaziale, dell'elettronica di consumo e in molti altri settori. Ma come ottimizzare la dissipazione termica di un pacchetto IGBT in modo che il modulo possa lavorare a una potenza maggiore? Se il calore può dissiparsi più rapidamente, il modulo IGBT può avere applicazioni più avanzate. A tale scopo, gli ingegneri utilizzano PCB in ceramica per il confezionamento di IGBT.

I PCB in ceramica dissipano il calore dal chip IGBT all'imballaggio esterno

Potresti chiedere, quanta termica genera un modulo IGBT quando funziona? È uguale al calore generato da 100 forni elettrici. Tanto calore deve essere dissipato immediatamente dal chip IGBT e porta all'applicazione di PCB in ceramica.

In che modo un PCB in ceramica protegge il modulo IGBT dal calore? In un modulo IGBT, un PCB in ceramica è posizionato sotto il chip IGBT, oppure possiamo dire che il chip è assemblato sul circuito in ceramica. Il PCB in ceramica collega e supporta il chip e dissipa rapidamente il calore da esso all'imballaggio esterno. In questo modo, il chip è protetto dall'influenza termica.

Perché i PCB in ceramica possono essere utilizzati per la dissipazione termica degli IGBT

Esistono PCB in allumina (Al₂O₃), PCB in nitruro di alluminio (AlN) e PCB in nitruro di silicio (Si₃N₄) utilizzati per la dissipazione termica dei moduli IGBT.

Perché i PCB in ceramica possono dissipare efficacemente il calore per il modulo IGBT? Perché i materiali ceramici hanno buone proprietà di dissipazione termica e isolamento elettrico. A differenza dei PCB con substrato di alluminio, i PCB in ceramica non utilizzano uno strato isolante che ostacola la dissipazione termica. Durante il processo di produzione del PCB in ceramica, il rivestimento in rame viene incollato direttamente sul substrato ceramico ad alte temperature e pressioni elevate. Quindi lo strato del circuito viene prodotto con il metodo di rivestimento fotoresist. Quando viene prodotta la scheda, l'IGBT e altri componenti vengono montati sulla scheda. I materiali ceramici hanno un isolamento ultra alto e possono resistere a tensioni di rottura fino a 20 KV/mm. La conducibilità termica dei PCB in allumina è 15-35 W/mK, il PCB al nitruro di alluminio 170-230 W/mK e il PCB al nitruro di silicio 80+W/mK. Al contrario, un PCB in alluminio ha una dissipazione termica di soli 1-12W/mK.

Usi e applicazioni dei circuiti stampati ceramici

I circuiti stampati in ceramica hanno una vasta gamma di applicazioni e possono essere utilizzati nel campo dei LED, componenti di pannelli solari, moduli semiconduttori ad alta potenza, frigoriferi a semiconduttore, riscaldatori elettronici, circuiti di controllo dell'alimentazione, circuiti ibridi di alimentazione, componenti di alimentazione intelligenti, alimentatori a commutazione di frequenza, relè a stato solido, elettronica automobilistica, comunicazioni, componenti elettronici aerospaziali e militari.

Vantaggi delle schede PCB in ceramica

  1. Maggiore conducibilità termica
  2. Coefficiente di dilatazione termica più corrispondente
  3. Film metallico più forte e meno resistente
  4. La saldabilità del supporto è buona e la temperatura di utilizzo è elevata
  5. Buon isolamento
  6. Perdita ad alta frequenza bassa
  7. È possibile l'assemblaggio ad alta densità
  8. Non contiene ingredienti organici, è resistente ai raggi cosmici, ha un'elevata affidabilità nel settore aerospaziale e ha una lunga durata
  9. Lo strato di rame non contiene uno strato di ossido e può essere utilizzato a lungo in atmosfera riducente

Svantaggi delle schede PCB in ceramica

1. Fragile
Questa è una delle carenze più importanti. Al momento, possono essere prodotti solo circuiti stampati ceramici di piccola area.

2. Costoso
Ci sono sempre più requisiti per i prodotti elettronici. I circuiti stampati in ceramica soddisfano solo i requisiti di alcuni prodotti di fascia relativamente alta e i prodotti di fascia bassa non verranno affatto utilizzati.

PCB in ceramica VS PCB in alluminio

La più grande differenza tra il PCB in ceramica e il PCB in alluminio è il materiale e la struttura. Il PCB in ceramica utilizza la ceramica come materiale di substrato. In termini di struttura, le prestazioni di isolamento della ceramica stessa sono molto buone, quindi il PCB in ceramica non necessita di uno strato isolante.

Il PCB in alluminio è un laminato rivestito di rame a base di metal