Keramické desky plošných spojů: kompletní průvodce návrhem a výrobou

Co je keramická deska plošných spojů?

Keramická deska plošných spojů používá anorganický keramický substrát namísto tradičního. FR-4 sklolaminát. Běžnými substrátovými materiály jsou oxid hlinitý (Al₂O₃), nitrid hliníku (AlN) a oxid berylia (BeO). Tyto desky vedou teplo mnohem lépe než organické lamináty. Také odolávají teplotám až 350 °C u standardního oxidu hlinitého a ještě vyšším u SiC. Inženýři volí keramické desky plošných spojů, pokud potřebují vysokou tepelnou vodivost, stabilní elektrický výkon při vysokých frekvencích nebo koeficient tepelné roztažnosti (CTE), který odpovídá křemíkovým čipům. Na rozdíl od desek s kovovým jádrem nemá keramika žádnou izolační vrstvu mezi součástkou a materiálem rozvádějícím teplo. Součástky leží přímo na keramice, což snižuje tepelný odpor. Tato přímá cesta udržuje nízké teploty na spoji a prodlužuje životnost výrobku.

Typy keramických desek plošných spojů

Existují tři hlavní rodiny procesů. Každá z nich vyhovuje jiným výkonnostním a nákladovým cílům.

Vysokoteplotní spoluvypalovaná keramika (HTCC)

HTCC používá substrát z oxidu hlinitého se žáruvzdornými kovovými pastami - wolframem nebo molybdenem. Vzor obvodu vytiskneme sítotiskem na zelenou keramickou pásku, vrstvíme vrstvy a pak vše vypálíme při teplotě 1600-1700 °C v atmosféře redukčního plynu (vodíku). Vysoká teplota slinuje keramiku a kov do monolitické desky. HTCC se dobře osvědčuje u malých substrátů s vysokým počtem vrstev. Extrémní vypalování však způsobuje smrštění 15-20%; toto škálování kompenzujeme při návrhu CAM. Žáruvzdorné kovy mají vyšší odpor než měď, takže stopy HTCC vykazují větší ztráty. HTCC použijte, pokud potřebujete mnoho vrstev (až 10) a můžete akceptovat větší šířku čáry. Naše továrna dokáže udržet 100 µm čáry/prostor po korekci smrštění.

Nízkoteplotní společně vypalovaná keramika (LTCC)

LTCC hoří při teplotě kolem 900 °C. Tato nižší teplota nám umožňuje používat pasty z drahých kovů - zlato, stříbro nebo zlato-paládium. Substrát začíná jako sklokeramická kompozitní páska. Vytiskneme vodiče, laserem nebo mechanickým děrovačem vyrazíme průchodky, vyplníme je pastou a vrstvy laminujeme. Společné vypalování v oxidační peci vše spojí. LTCC poskytuje lepší kontrolu rozměrů než HTCC (smrštění pouze 0,1-0,2%), takže dosáhneme jemnějších linií: Typická stopa/prostor je 75 µm. Protože vypalovaný kov je zlatý, smáčení pájky vyžaduje speciální povlaky na podložky. Často přidáváme ENIG (elektrolyticky ponořené niklové zlato) jako závěrečnou úpravu. LTCC vyniká pro RF a smíšené signálové aplikace, protože dielektrická konstanta je rovnoměrná a má nízké ztráty.

Keramická tlustovrstvá deska plošných spojů

Technologie tlustých vrstev začíná s předem vypáleným keramickým substrátem (obvykle oxid hlinitý 96%). Sítotiskem tiskneme vodivé, odporové a dielektrické pasty vrstvu po vrstvě. Každá vrstva se vypaluje při teplotě 850-1000 °C. Vodivé pasty jsou zlaté nebo stříbrno-paladiové; dielektrické pasty izolují mezi vrstvami. Po vypálení můžeme rezistory laserově upravit s tolerancí ±1%. Tlustá vrstva je nejlevnější keramický proces pro výrobu prototypů a středních objemů. Moderní variantou je vícevrstvá tlustovrstvá měď: tiskneme měděné pasty a vypalujeme v dusíkové atmosféře. Tím se řeší náklady na zlatou pastu a problémy s pájitelností. Tlustovrstvé desky zvládnou tloušťku hotové mědi 10-15 µm, což stačí pro většinu výkonových obvodů do 10 A.

Srovnání keramických materiálů PCB

Výběr správné keramiky přímo ovlivňuje tepelný výkon a náklady.

Materiál	Tepelná vodivost (W/m-K)	CTE (ppm/°C)	Dielektrická konstanta	Maximální provozní teplota (°C)	Typický případ použití
Hliník 96%	20-24	6.5-7.0	9.4	350	LED moduly, výkonové hybridy
Hliník 99.6%	28-30	7.0	9.8	350	RF substráty, nosiče čipů
Nitrid hliníku (AlN)	170-230	4.5	8.8	400	Vysoce výkonné zesilovače GaN, měniče pro elektrická vozidla
Oxid berylia (BeO)	260	6.4	6.7	450	Vojenské radary (toxické - zvláštní zacházení)
Karbid křemíku (SiC)	120-270	4.0	40	800+	Senzory pro extrémně vysoké teploty

Materiál Alumina 96% poskytuje nejlepší poměr ceny a výkonu. AlN stojí asi 3× více, ale snižuje teplotu spoje o více než 20 °C v provedení 50 W. Tato dodatečná tepelná rezerva může zdvojnásobit střední dobu mezi poruchami systému. Naše továrna má skladem polotovary z oxidu hlinitého 96% i 99,6% v rozměrech 4" × 4" a 6" × 8". Na vyžádání jsou k dispozici polotovary AlN s mírně delšími dodacími lhůtami.

Hlavní výhody keramických desek plošných spojů

Výjimečná tepelná vodivost

FR-4 vede teplo rychlostí přibližně 0,25 W/m-K. Dokonce i standardní oxid hlinitý (24 W/m-K) přenáší teplo 96krát rychleji. Nitrid hliníku zvládá 170-230 W/m-K. To znamená, že 1 unce měděné roviny na keramice působí jako účinný rozvaděč tepla. Například měděná stopa o šířce 2 mm a tloušťce 0,3 mm při proudu 100 A stoupne na desce z oxidu hlinitého pouze o 5 °C nad okolní teplotu. Stejná stopa na desce FR-4 by se přehřála a odlupovala. Přímá montáž součástek na keramiku eliminuje vrstvy materiálu tepelného rozhraní, čímž se snižuje celkový odpor spoje vůči okolí.

Odolnost proti vysokým teplotám

Naše desky HTCC a tlustovrstvé desky z oxidu hlinitého pracují nepřetržitě při teplotě 350 °C. Desky SiC mají teplotu vyšší než 800 °C. Tradiční desky FR-4 mají teplotu skelného přechodu (Tg) 130-170 °C; měknou a selhávají již pod 200 °C. Díky této toleranci k vysokým teplotám jsou keramické desky plošných spojů nepostradatelné pro nástroje pro hloubkové vrtání, navádění raket a senzory pod kapotou automobilů.

Křemíkové a keramické obaly s nízkým CTE

Křemíkové čipy se rozšiřují rychlostí přibližně 2,6 ppm/°C. Bezolovnaté keramické nosiče čipů (LCCC) mají CTE 6-7 ppm/°C. FR-4 expanduje rychlostí 14-17 ppm/°C. Tento nesoulad způsobuje únavu pájecích spojů při tepelném cyklování. Keramická deska plošných spojů s CTE 6,5 ppm/°C téměř dokonale odpovídá pouzdru. V našich testech spolehlivosti přežily pájené spoje z keramiky na LCCC 2 000 cyklů tepelného šoku (-55 °C až +125 °C) bez růstu trhlin, zatímco stejné spoje na FR-4 selhaly po 500 cyklech.

Vynikající elektrická izolace a vysokofrekvenční výkony

Dielektrická pevnost přesahuje 20 kV/mm na oxidu hlinitém. Dielektrická konstanta zůstává stabilní při různých teplotách a frekvencích a má nízký tangens ztrát. Díky tomu je možné použít vysokoimpedanční řídicí stopy pro VF frekvence až do 20 GHz. U desek LTCC pro smíšené signály může parazitní kapacita klesnout téměř o 90% ve srovnání s konstrukcemi FR-4. Toto snížení snižuje přeslechy a zlepšuje přesnost analogově-digitálního převodu.

Mechanická pevnost a dlouhodobá stabilita

Přestože jsou keramické substráty křehké, mají vysokou pevnost v tlaku (oxid hlinitý ~2 000 MPa). Odolávají chemické erozi způsobené palivy, kyselinami a čisticími rozpouštědly. Absorpce vlhkosti je téměř nulová, takže nedochází ke kolísání elektrických vlastností. Naše desky splňují IPC-TM-650 zkoušky odolnosti proti vlhkosti bez jakékoli degradace.

Integrace s vysokou hustotou a miniaturizace

Používáme laserem vrtané mikrotvary o průměru až 0,06 mm. Společně s jemnými LTCC procesy (75 µm řádek/prostor) můžete na menší plochu umístit více komponent. Vícevrstvé společné vypalování nám umožňuje vkládat pasivní součástky - rezistory, kondenzátory - dovnitř substrátu během spékání. Tím se uvolní plocha pro aktivní čipy a konektory. Jediná deska LTCC může nahradit celou sestavu z více desek FR-4, čímž se sníží hmotnost a objem.

Proč používat keramické PCB místo jiných desek?

Tepelná vodivost: Skutečná čísla

FR-4: 0,25 W/m-K. MCPCB (hliníková zadní strana): (1-2 W/m-K), ale stále používá dielektrickou izolační vrstvu, která vytváří úzké hrdlo. Hliníková keramika: 24 W/m-K, bez izolační vrstvy. Teplo tedy okamžitě proudí z podložky součástky do keramického těla. LED o výkonu 10 W na MCPCB může dosáhnout teploty spoje 120 °C, stejná LED na alumině zůstává pod 100 °C. Tento chladnější provoz zdvojnásobuje životnost světelného toku.

Srovnání cen a celkových nákladů na vlastnictví

Keramické desky stojí na jednotku plochy více. Dvouvrstvá deska z oxidu hlinitého 96% (100 × 80 mm) stojí přibližně $0,8-1,2/cm² objemu (více než 100 kusů). Ekvivalentní čtyřvrstvá deska FR-4 stojí $0,10/cm². Systémové náklady však vypovídají o něčem jiném. Keramika eliminuje potřebu tepelných podložek, rozvaděčů tepla a velkých chladičů. U 50W zdroje úspory na chladicím hardwaru a práci při montáži často přesahují $10 na jednotku. Keramické provedení také snižuje vratky v terénu. Po dobu životnosti výrobku poskytuje keramika nižší celkové náklady na vlastnictví.

Technologické postupy: Když vítězí keramika

Keramiku používejte, když:

• Teplota spoje musí zůstat pod 150 °C při vysoké okolní teplotě.
• Konstrukce obsahuje mnoho komponent citlivých na CTE (holá kostka, keramické integrované obvody).
• Potřebujete rádiový výkon nad 5 GHz.
• Výrobek je vystaven silným vibracím nebo korozivnímu prostředí.
• Miniaturizace vyžaduje slepé/zapuštěné průchodky a vestavěné pasivy.

Pokud vás omezuje pouze mírné teplo a primární je cena, může vám stačit MCPCB nebo tlustá měděná deska FR-4. Jakmile však narazíte na tepelnou stěnu, problém vyřeší keramika.

Jak vyrobit keramickou desku plošných spojů?

V naší továrně používáme čtyři hlavní výrobní postupy. Každý z nich vám jednoduše přiblížím.

Proces HTCC

1. Odlévání pásky: Smícháme práškový oxid hlinitý s organickým pojivem a odléváme do tenkých zelených plátů.
2. Zaslepení a děrování: Řežeme plechy na velikost panelu a děrujeme nebo laserem vrtáme průchodky.
3. Prostřednictvím plnění a tisku: Vyplňte průchodky wolframovou pastou. Na každou vrstvu naneste sítotiskem stopy vodiče.
4. Laminace: Vrstvy naskládejte na sebe v lisu za tepla a pod tlakem.
5. Spoluspalování: Zahřívejte laminovaný stoh na teplotu 1600-1700 °C po dobu 32-48 hodin v atmosféře řízené vodíkem a dusíkem. Pojivo shoří a keramika se slinuje s kovem.
6. Následné zpracování: Laserové ořezávání všech vložených rezistorů. V případě potřeby přidejte povrchovou úpravu (ENIG, ponorné stříbro).

Proces LTCC

Stejný postup, ale se sklokeramickou páskou, zlatou pastou a vypalováním při 900 °C na vzduchu. Vodík není potřeba. Velikost průchodek je až 0,1 mm. Uvnitř stohu můžeme vložit induktory a kondenzátory.

Proces zpracování tlusté vrstvy

1. Začněte s předem vypáleným substrátem z oxidu hlinitého.
2. Sítotisk vodivé vrstvy (zlato nebo stříbro-paládium), vysušte a vypalte při teplotě 850-1000 °C.
3. Vytiskněte dielektrickou vrstvu, která izoluje, a pak ji vypalte.
4. Opakujte pro každou vrstvu. U tlusté vrstvy mědi vytiskněte a vypalte v dusíku.
5. Naneste konečnou krycí glazuru nebo pájecí masku (je-li to nutné).
6. Laserové trimovací rezistory na hodnotu.

Typické specifikace tlusté vrstvy: řádek/prostor 125 µm, průměr průchodky 0,3 mm, až 4 vrstvy vodičů, tloušťka hotové mědi 10-15 µm na vrstvu.

Přímo pokovená měď (DPC) a přímo pokovená měď (DCB)

Jedná se o jednodušší metody pro jednostranné nebo oboustranné desky. Při DPC se na keramiku nanese měděná zárodečná vrstva a poté se galvanicky nanese na požadovanou tloušťku. DCB lepí silnou měděnou fólii (0,1-0,3 mm) přímo na oxid hlinitý nebo AlN při vysoké teplotě v dusíku. DPC používáme pro LED obaly a DCB pro vysokoproudé IGBT moduly. Obě technologie poskytují vynikající tepelný výkon při tloušťce mědi až 300 µm.

Naše továrna udržuje standardní velikosti panelů: V naší nabídce jsou standardní velikosti: 4″×4″, 5″×5″, 6″×8″ a 8″×10″. Počet vrstev se pohybuje od 1 do 6 u tlustých fólií a až do 10 u HTCC/LTCC. U LTCC dosahujeme 75 µm řádek/prostor, u HTCC 100 µm. Povrchové úpravy zahrnují ENIG, ENEPIG, imerzní stříbro a měkké zlato vázané drátem.

Pokyny pro navrhování keramických PCB a kontrolní seznam DFM

Navrhování s keramikou vyžaduje zvláštní péči, aby se zabránilo vzniku trhlin a ztrátě výtěžnosti. Uvedu vám nejlepší pravidla z patnáctiletých zkušeností naší továrny.

Volný prostor od průchodu ke kraji

Nejčastější poruchou, se kterou se setkáváme, je prasklý průchod v blízkosti okraje desky. Keramika je křehká. Když desky depanujeme diamantovou pilou nebo laserem, mohou se mikrotrhliny šířit dovnitř. Udržujte středy všech průchodek alespoň 2,0 mm od konečného okraje desky. Pokud si konstrukce vynucuje bližší průchodky, použijte ke zpevnění trhací podložky. Délka slzičky 0,5× průměr podložky zvyšuje významnou odolnost proti trhlinám.

Konstrukce podložky a otvorů

Na každou průchodku a podložku SMD použijte slzné kapky. Tím se rozloží mechanické namáhání. Minimální kroužek by měl být 0,15 mm pro třídu spolehlivosti 3. Neumisťujte průchodky pod rohy BGA, kde se při tepelném cyklování koncentruje napětí.

Pájecí profil

Keramika má vysokou tepelnou hmotnost a vodivost. Předehřátí se stává kritickým. Naše montážní dílna používá rychlost náběhu 2,5 °C za sekundu, namáčení při 150-170 °C po dobu 90 sekund a špičkovou teplotu přetavení 245 °C pro pájku SAC305. Deska musí zůstat nad 217 °C pouze 45-60 sekund, aby nedošlo k přehřátí citlivých součástek. Pro THT použijte páječku s řízeným ohřevem a desku lokálně předehřejte. Nikdy nepoužívejte přímý plamen.

Umístění komponent a manipulace s nimi

Těžké komponenty (transformátory, výkonné rezistory) umístěte mimo hrany a rohy. U velkých BGA balíčků použijte podkladovou výplň, abyste zvládli případný rozdíl CTE mezi keramickou deskou a organickým substrátem čipu. Při ruční manipulaci používejte pinzety s měkkými hroty bezpečné proti ESD. Keramické hrany jsou ostré; používejte rukavice. Naši operátoři používají k přesouvání velkých desek vakuová sklíčidla.

Řízení impedance a RF stopy

Dielektrická konstanta keramiky (9,4-9,8) se liší od FR-4 (4,5). Rozměry stop vždy přepočítejte pomocí vhodného řešiče pole, nikoliv obecného kalkulátoru FR-4. Pro mikropásky 50 Ω na hliníku 96% o tloušťce 0,635 mm je šířka stopy přibližně 0,6 mm. Uvádíme údaje o stack-up a testování řízené impedance pro diferenciální páry do 20 GHz.

PTH a Via Fill

Během společného vypalování vyplňujeme průchodky vodivou pastou. U tlustých vrstev se průchodky vyplňují dielektrikem nebo se nechávají otevřené. Pokud potřebujete vyplněné a pokovené průchodky, zadejte provedení via-in-pad. Pro BGA s jemnou roztečí můžeme povrch planarizovat broušením.

Aplikace keramických desek plošných spojů

Paměťové moduly a vysokorychlostní digitální paměti

Vysokorychlostní paměťové moduly DDR těží z nízkých dielektrických ztrát a tepelné stability keramiky. Naši zákazníci používají desky LTCC k vedení 64bitových sběrnic s minimálním zkreslením. Konzistentní dielektrická konstanta snižuje inter-symbolové rušení.

Přijímací/vysílací moduly (RF)

Satelitní komunikační vysílače vyžadují substráty s nízkými ztrátami. Desky z oxidu hlinitého a AlN s laserovými průchodkami o průměru 0,06 mm umožňují kompaktní antény s fázovou anténní soustavou. U satelitního zesilovače o výkonu 50 W udržuje deska z AlN špičkovou teplotu pod 150 °C. Konstrukce spolehlivě fungovala ve vakuu bez konvekčního chlazení.

Vícevrstvé propojovací desky

Pomocí HTCC/LTCC integrujeme až 30 vestavěných pasivních komponent do šestivrstvé desky. Tím se stoh 4 desek FR-4 smrskne do jednoho keramického modulu. Zákazník z leteckého sektoru snížil hmotnost o 70% a zvýšil hustotu připojení 5×.

Analogové/digitální desky plošných spojů se smíšeným signálem

Parazitní kapacita poškozuje výkon ADC. S LTCC jsme snížili parazitní kapacitu mezi analogovou a digitální částí přibližně o 90% ve srovnání se stejným obvodem na FR-4. Šumová hladina desky klesla o 12 dB.

Letectví a kosmonautika

Řídicí systémy raket pracují při teplotě 300 °C. Naše desky HTCC vydrží tisíce nárazů a vibrací. Není potřeba konformní povlak, protože keramika je inertní.

Výkonová elektronika pro automobilový průmysl a elektromobily

Nabíjecí stanice pro elektromobily používá desku AlN DCB, která zvládá nepřetržitě 200 A. Nárůst teploty zůstává pod 20 °C. Deska prošla kvalifikací IATF 16949.

Vysoce výkonné osvětlení LED

10W LED dioda na naší desce z tlustovrstvého oxidu hlinitého vykazuje teplotu spoje 105 °C, což je výrazně pod hranicí 120 °C. Stejná LED na MCPCB dosahuje 130 °C. Tato přímá vazba zlepšuje světelný tok a životnost.

Pořizování keramických desek plošných spojů: Náklady, dodací lhůta a MOQ

Reálná čísla vám pomohou naplánovat rozpočet a harmonogram projektu.

Rozpis nákladů na keramické PCB

• Dvouvrstvý oxid hlinitý 96%, silnovrstvý stříbrný vodič, 100 × 80 mm, povrchová úprava ENIG: $8-12/ks po 100 kusech.
• 2-vrstvý oxid hlinitý 96%, měděný tlustovrstvý materiál: $10-15/ks.
• 4vrstvý zlatý vodič LTCC, stejná velikost: $25-40/ks (kvůli více procesním krokům).
• 1-vrstvá deska AlN DPC pro LED: $1-2 na cm². Tyto ceny nezahrnují poplatky za nástroje. Nástroje (sítové nástroje, fotomasky) obvykle stojí $500-1 000, které amortizujeme v průběhu objemu.

Minimální objednací množství (MOQ)

Pro standardní zpracování tlusté vrstvy přijímáme objednávky již od 10 kusů. Pro LTCC a HTCC je MOQ 50 kusů z důvodu pevně stanovené velikosti dávky pro spoluspalování. Prototypové série jsou k dispozici s kratšími dodacími lhůtami.

Předběžné časy

• Dvouvrstvý prototyp tlusté vrstvy: 10-12 pracovních dnů (včetně laserového ořezu)
• Čtyřvrstvý prototyp LTCC: 18-20 pracovních dnů
• Výrobní zakázky: 15-25 dní v závislosti na objemu
• Expediční služba: 5-7 dní pro silnou fólii s použitím předem připravených velikostí polotovarů.

Nabídku poskytujeme rychle do 24 hodin po obdržení souborů Gerber a stohování.

Normy kvality a spolehlivosti pro keramické desky plošných spojů

Nepředpokládejte, že všechny keramické desky jsou “vysoce spolehlivé”. Na certifikaci záleží.

Certifikace IPC-6012 třídy 3

Vyrábíme keramické desky plošných spojů podle normy IPC-6012 třídy 3 pro kritické aplikace. Třída 3 vyžaduje kontrolu průchozích průřezů 100% po tepelném šoku. Naše továrna provádí 6× testy tepelným šokem od -65 °C do +150 °C a poté mikroúsek průchodek. Povolujeme nulové praskliny nebo oddělení vnitřní vrstvy. Kroužek na vnějších podložkách musí být minimálně 0,050 mm.

Další testy, které provádíme

• Pájení při teplotě 288 °C po dobu 10 sekund: žádná delaminace, žádné puchýře.
• Pevnost v tahu >5 gf pro podložky s drátěnou vazbou.
• Iontová kontaminace <1,5 µg/cm² ekvivalentu NaCl.
• Dielektrické výdržné napětí 500 V DC pro tlustou vrstvu, 1 500 V pro souběžně vypalované.

Náš závod je držitelem certifikátů ISO 9001 a IATF 16949. Dodržujeme směrnice RoHS a REACH. U každé vícevrstvé desky LTCC používáme rentgenovou kontrolu, abychom ověřili její zarovnání.

Výzvy a úvahy

Keramika se nedá nahradit zásuvkou. Vyžaduje promyšlený design.

• Křehkost: Keramika může při mechanickém nárazu prasknout. Vyhněte se konzolové montáži. Použijte držáky nebo celou desku přilepte ke kovovému nosiči.
• Omezená velikost desky: Maximální rozměr jednoho kusu desky je přibližně 200 × 200 mm z důvodu deformace při spoluspalování. U větších sestav je nutné použít modulární konstrukce.
• Dodací lhůta pro zakázkové materiály: U polotovarů z oxidu berylnatého a AlN se někdy prodlužuje dodací lhůta od výrobce substrátu na 4-6 týdnů. Plánujte včas.
• Proces pájení: Bez předehřátí může tepelný šok způsobit prasknutí desky. Vždy předehřívejte desku na teplotu do 100 °C od bodu tání pájky.
• Náklady: U výrobků určených pro spotřebitele může být keramika nadměrně specifikována. Používejte ji pouze tam, kde se vyplatí tepelný nebo RF výkon.

Často kladené otázky

Lze pájit na keramickou desku plošných spojů?

Ano. Pájka dobře přilne k povrchovým úpravám, jako je ENIG, stříbro-paladium nebo tlustovrstvá měď. Použijte tavidlo na bázi kalafuny a kontrolovaný předehřev, abyste se vyhnuli tepelnému šoku. U LTCC se zlatou pastou naneseme na podložky desku ENIG, abychom zajistili správné smáčedlo pájky.

Jaká je dielektrická konstanta keramické desky plošných spojů?

Hliník 96% má dielektrickou konstantu 9,4-9,8, AlN asi 8,8, BeO 6,7. Pro VF konstrukce tato vyšší hodnota umožňuje užší stopy pro danou impedanci ve srovnání s FR-4.

Jaká je maximální teplota pro keramické PCB?

Desky z oxidu hlinitého a AlN mohou pracovat nepřetržitě při teplotě 350 °C. Desky SiC mají teplotu vyšší než 800 °C. Teplotní limit obvykle vychází z kovové pasty (zlato se netaví, ale stříbro může při vysoké teplotě migrovat při stejnosměrném zkreslení) a všech osazených součástek.

Jak se řeže keramická deska plošných spojů?

Používáme laserové rýhování nebo krájení diamantovou pilou. Ručně můžete rýhovat a lámat rovné linie, ale počítejte s hrubými hranami. U prototypů objednávejte desky s finálním obrysovým frézováním provedeným ve výrobě.

Jak silná je keramická deska plošných spojů?

Standardní tloušťky substrátu jsou 0,25 mm, 0,38 mm, 0,5 mm, 0,635 mm, 1,0 mm. Pro vysokonapěťovou izolaci je možné použít silnější substráty až do tloušťky 2,0 mm.

Jaká je cena keramické desky plošných spojů ve srovnání s deskou FR-4?

Keramická deska stojí 5-30× více na jednotku plochy než deska FR-4, ale náklady na úrovni systému mohou být nižší, pokud eliminujete hardware pro řízení teploty a zvýšíte spolehlivost.

Mohou mít keramické desky plošných spojů více než 2 vrstvy?

Ano. HTCC a LTCC snadno podporují 4 až 10 vrstev. Pasivní komponenty vkládáme dovnitř, což zvyšuje funkční hustotu.

Klíčové poznatky

• Keramické substráty PCB (oxid hlinitý, AlN atd.) vedou teplo 100× rychleji než FR-4.
• Nízká CTE se shoduje s křemíkovými a keramickými pouzdry, což zabraňuje únavě pájky.
• Zvolte správný výrobní proces: tlustá vrstva pro nízkou cenu, LTCC pro přesnost/RF, HTCC pro extrémně vysokoteplotní vícevrstvé materiály.
• Použijte pravidla DFM: udržujte průchodky 2 mm od okrajů, používejte slzičky, předehřívejte pájení.
• Zohledněte celkové náklady, nejen cenu desky; keramika šetří peníze za chlazení a poruchy v terénu.
• Spolupracujte s výrobním závodem, který poskytuje certifikaci IPC-6012 třídy 3 a reálné dodací lhůty.

Náš tým má více než 15 let zkušeností s výrobou keramických desek plošných spojů. Podpoříme vás od výběru materiálu až po kontrolu prvního výrobku. Zašlete své návrhové soubory nebo požadavky našim inženýrům, aby vám zdarma posoudili návrh a odhadli náklady. Dodáváme spolehlivé keramické desky, které fungují i v těch nejnáročnějších podmínkách.