Keramische PCB's(Printed Circuit Boards) winnen snel terrein in industrieën die hoge thermische prestaties, betrouwbaarheid en miniaturisatie vereisen. In tegenstelling tot traditionele FR4-platen gebruiken keramische PCB's keramische materialen als substraat, wat superieure warmteafvoer, mechanische sterkte en elektrische isolatie biedt.
Keramische PCB's zijn gespecialiseerde printplaten die keramische materialen gebruiken, meestal aluminiumoxide (Al₂O₃), aluminiumnitride (AlN) of berylliumoxide (BeO) – als basissubstraat. Deze materialen zijn gekozen vanwege hun uitzonderlijke thermische geleidbaarheid, elektrische isolatie en stabiliteit onder hoge temperaturen.
Belangrijkste kenmerken en parameters van keramische PCB's:
| Parameter | Typisch bereik/specificatie | Beschrijving |
|---|---|---|
| Substraatmateriaal | Al ₂o₃, AlN, BEAO Beo | Bepaalt de thermische geleidbaarheid en elektrische isolatie-eigenschappen |
| Thermische geleidbaarheid | 20–200 W/m·K | Efficiënte warmteafvoer voor componenten met hoog vermogen |
| Diëlektrische constante (εr) | 8-9 (al ₂Oo), 8,5-9 (ALN) | Zorgt voor signaalintegriteit in hoogfrequente toepassingen |
| Thermische uitzettingscoëfficiënt (CTE) | 6–7 ppm/°C | Vermindert spanning tussen PCB en gemonteerde componenten |
| Maximale bedrijfstemperatuur | 450–1000°C | Ondersteunt werking bij hoge temperaturen zonder aantasting van het substraat |
| Dikte | 0,2–3,0 mm | Ondersteunt zowel dunne als stijve ontwerpen |
| Koperen laag | 35–105 µm | Biedt voldoende stroomvoerende capaciteit |
| Oppervlakteafwerking | Goud, nikkel, tin, zilver | Garandeert betrouwbaarheid bij het solderen en duurzaamheid op lange termijn |
Keramische PCB's worden vaak onderverdeeld in:Direct gebonden koper (DBC), Actief metaalsolderen (AMB), EnDikkefilmtechnologieplanken. Elk type komt tegemoet aan specifieke behoeften, van hoogstroomvermogensmodules tot micro-elektronische apparaten, en biedt unieke voordelen op het gebied van thermisch beheer en mechanische robuustheid.
Superieure warmteafvoer:
Krachtige LED's, RF-modules en vermogenselektronica genereren aanzienlijke warmte. Keramische PCB's bieden efficiënte thermische routes, voorkomen oververhitting, verbeteren de levensduur en behouden stabiele prestaties onder hoge belasting. Keramische PCB's op basis van aluminiumnitride kunnen bijvoorbeeld de thermische geleidbaarheidsniveaus van 200 W/m·K overschrijden, veel beter dan standaard FR4-platen (~0,3 W/m·K).
Hoogfrequente stabiliteit:
Keramische substraten vertonen een laag diëlektrisch verlies, wat zorgt voor minimale signaalverzwakking in hoogfrequente circuits. Dit maakt ze ideaal voor RF-toepassingen, 5G-modules en satellietcommunicatieapparatuur.
Mechanische en chemische stabiliteit:
Keramiek is bestand tegen corrosie, vocht en thermische schokken, wat cruciaal is in de automobiel-, ruimtevaart- en industriële omgevingen waar PCB's worden blootgesteld aan zware omstandigheden.
Miniaturisatie en ontwerpen met hoge dichtheid:
Met de opkomst van compacte elektronische apparaten maken keramische PCB's een strakkere plaatsing van componenten mogelijk zonder dat dit ten koste gaat van het warmtebeheer. Hun structurele stijfheid ondersteunt zware componenten of componenten met een hoge dichtheid.
Betrouwbaarheid op lange termijn:
Keramische PCB's behouden hun prestaties gedurende langere perioden, zelfs bij hoge temperaturen en mechanische belasting, waardoor de noodzaak voor frequente vervangingen of systeemstoringen wordt verminderd.
Keramische PCB's zijn een integraal onderdeel van sectoren die zowel hoge thermische prestaties als precisie-engineering vereisen. Belangrijke toepassingen zijn onder meer:
LED-verlichting:Krachtige LED's profiteren van de uitstekende warmteafvoer van keramische PCB's, waardoor de helderheid en levensduur worden verbeterd.
Vermogenselektronica:Omvormers, omvormers en motordrivers vertrouwen op DBC-keramische PCB's om stroom en warmte te beheren.
Auto-industrie:Elektrische voertuigen en hybride systemen gebruiken keramische PCB's in batterijbeheer en aandrijflijnmodules.
Telecommunicatie:RF- en 5G-apparaten vereisen een stabiele signaaloverdracht bij hoge frequenties, wat haalbaar is met keramische substraten met laag verlies.
Medische apparaten:Zeer betrouwbare circuits voor beeldvormingssystemen, lasers en diagnostiek maken gebruik van keramische PCB's om nauwkeurige werking onder hoge temperaturen te behouden.
Opkomende trends:
Integratie met flexibele elektronica:Door keramische PCB's te combineren met flexibele substraten zijn hybride ontwerpen voor draagbare apparaten en compacte robotica mogelijk.
Geavanceerd thermisch beheer:Innovaties zoals ingebedde warmtepijpen of microkanaalkoeling worden naast keramische PCB's geïmplementeerd om de prestaties verder te verbeteren.
Miniaturisatie van krachtige modules:Keramische substraten ondersteunen verbindingen met hoge dichtheid in kleine vormfactoren, waardoor consumentenelektronica en industriële apparatuur van de volgende generatie mogelijk worden.
Groene productie:Milieuvriendelijke keramische PCB-productietechnieken winnen terrein, waardoor de impact op het milieu wordt verminderd en de hoge prestaties behouden blijven.
Vraag 1: Wat zijn de voordelen van het gebruik van keramische PCB's ten opzichte van PCB's met metalen kern?
A1:Keramische PCB's bieden superieure thermische geleidbaarheid, lager diëlektrisch verlies, hogere temperatuurbestendigheid en grotere mechanische stabiliteit in vergelijking met PCB's met metalen kern. Terwijl metalen kernen uitblinken in warmteverspreiding, zorgt keramiek voor nauwkeurig thermisch beheer op plaatselijke hotspots en handhaaft tegelijkertijd de elektrische isolatie.
Vraag 2: Hoe beïnvloedt de dikte van een keramische PCB de prestaties?
A2:Dikkere keramische substraten verbeteren de mechanische sterkte en maken een hogere stroomcapaciteit mogelijk, maar kunnen de efficiëntie van de warmtedissipatie per dikte-eenheid enigszins verminderen. Bij het kiezen van de optimale dikte zijn de stijfheid, de thermische prestaties en de haalbaarheid van de productie voor de beoogde toepassing in evenwicht.
Vraag 3: Kunnen keramische PCB's worden gebruikt in hoogfrequente toepassingen?
A3:Ja, keramische PCB's hebben een laag diëlektrisch verlies en een stabiele permittiviteit, waardoor ze ideaal zijn voor RF-circuits, 5G-modules en microgolftoepassingen, waarbij signaalintegriteit van cruciaal belang is.
Vraag 4: Zijn keramische printplaten duurder dan traditionele FR4-platen?
A4:Ja, keramische PCB's hebben over het algemeen hogere initiële kosten vanwege de complexiteit van het materiaal en de verwerking. De betrouwbaarheid op lange termijn, de thermische efficiëntie en het verminderde uitvalpercentage rechtvaardigen echter vaak de investering, vooral in toepassingen met hoog vermogen of hoge frequentie.
Vraag 5: Wat zijn de verschillen tussen keramische PCB's met DBC, AMB en dikke film?
A5:DBC-platen zijn voorzien van koper dat rechtstreeks aan keramiek is gebonden, waardoor een uitstekende thermische geleiding voor elektrische apparaten wordt geboden. AMB-platen gebruiken soldeertechnieken voor sterke thermische en elektrische connectiviteit. Keramische PCB's met dikke film zijn afhankelijk van gedrukte geleidende pasta's, geschikt voor compacte, meerlaagse circuits.
Fanwayis gespecialiseerd in hoogwaardige keramische PCB's, op maat gemaakt voor geavanceerde elektronica. Het bedrijf combineert hoogwaardige keramische materialen met nauwkeurige productieprocessen om superieur warmtebeheer, signaalstabiliteit en mechanische betrouwbaarheid te garanderen. Door een volledig spectrum aan keramische PCB-oplossingen aan te bieden, waaronder DBC-, AMB- en Thick Film-varianten, voldoet Fanway aan de uiteenlopende behoeften van industrieën, variërend van LED-verlichting tot auto-elektronica.
Met tientallen jaren ervaring en de nadruk op kwaliteit zorgt Fanway ervoor dat elk bord voldoet aan internationale normen, waardoor klanten worden ondersteund bij het bereiken van geoptimaliseerde thermische prestaties, een langere levensduur van apparaten en ontwerpoplossingen met hoge dichtheid. Voor vragen, technische ondersteuning of op maat gemaakte keramische PCB-oplossingen,neem contact met ons opvandaag nog om het innovatieve aanbod van Fanway te verkennen en uw elektronische ontwerpen naar een hoger niveau te tillen.
