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陶瓷PCB板的介绍、优缺点及用途
2021-08-31
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普通PCB通常是将铜箔与基板粘合而成,基板材料多为玻璃纤维(FR-4)、酚醛树脂(FR-3)等材料,粘合剂通常为酚醛、环氧树脂等。 PCB加工过程中的热应力、化学因素、生产工艺不当等原因,或者设计过程中由于两面铺铜不对称,都容易造成PCB板不同程度的翘曲。
PCB翘曲
而另一种PCB基板——陶瓷基板,由于散热性能、载流能力、绝缘性、热膨胀系数等,远优于普通玻璃纤维PCB板,因此被广泛应用于大功率电力电子模块、航空航天、军工电子等产品。
陶瓷基板
铜箔和基板使用粘合剂与普通PCB粘合在一起。陶瓷PCB是通过在高温环境下将铜箔与陶瓷基板贴合而成的。结合力很强。铜箔不会脱落,可靠性高,高温高湿环境下性能稳定。
2.陶瓷基板的主要材料
氧化铝 (Al2O3)
氧化铝是陶瓷基板中最常用的基板材料,因为与大多数其他氧化物陶瓷相比,在机械、热学和电学性能方面,具有较高的强度和化学稳定性,原料来源丰富,适用于各种技术。制造和不同的形状。按氧化铝(Al2O3)的百分比可分为:75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化铝的含量不同,其电性能几乎不受影响,但其机械性能和热导率差异很大。低纯度基板的玻璃相较多,表面粗糙度较大。基板纯度越高,越光滑、致密、介电损耗越低,但价格越高。
氧化铍 (BeO)
它比金属铝具有更高的热导率,用于需要高热导率的应用。温度超过300℃后温度迅速下降,但其毒性限制了其自身的发展。
氮化铝 (AlN)
氮化铝陶瓷是以氮化铝粉末为主要晶相的陶瓷。与氧化铝陶瓷基板相比,具有更高的绝缘电阻、更高的绝缘耐压和更低的介电常数。其导热系数是Al2O3的7-10倍,其热膨胀系数(CTE)与硅片近似匹配,这对于大功率半导体芯片来说是必不可少的。在生产过程中,AlN的热导率受残余氧杂质含量的影响很大,降低氧含量可以显着提高热导率。目前工艺生产水平的导热系数超过170W/(m·K)不再是问题。
综上所述,氧化铝陶瓷凭借其优越的综合性能,在微电子、电力电子、混合微电子、功率模块等领域仍处于领先地位。
对比市场上相同尺寸(100mm×100mm×1mm)不同材质的陶瓷基板价格差异差距也比较大。
三、陶瓷PCB的优缺点
优势
载流量大,100A电流连续通过1mm0.3mm厚铜体,温升17℃左右; 100A电流持续通过2mm0.3mm厚铜体,温升仅5℃左右;
更好的散热性能,热膨胀系数低,形状稳定,不易变形翘曲。
绝缘性好,耐高压,确保人身和设备安全。
结合力强,采用贴合技术,铜箔不会脱落。
高可靠性,高温高湿环境下性能稳定
缺点
易碎,这是最重要的缺点之一,导致电路板只有很小的面积。
价格昂贵,对电子产品的要求越来越高。陶瓷电路板在一些相对高端的产品中仍然使用,而低端产品则根本没有使用。
4.陶瓷PCB的使用
大功率电力电子模块、太阳能电池板组件等。
高频开关电源、固态继电器
汽车电子、航空航天、军工电子
大功率LED照明产品
通讯天线、汽车点火器
5.陶瓷基板显示器
从整体性能上来看,陶瓷基板PCB比普通FR-4板好很多,但是从成本上来说,也是很贵的! 所以,根据自己的需要选择吧!

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