Keramische Leiterplatte

Herstellung von keramischen Leiterplatten: Kombination von Kupferschichten mit einem Substrat aus keramischen Materialien, die durch Anwendung eines hohen Temperaturwertes hergestellt werden. Maßgeschneiderte keramische Leiterplatten von FS Technology bieten Ihrem Projekt eine bessere Leistung als FR-4 und Metallmaterialien.

Verzeichnis der Keramik-Leiterplatten

Was ist eine keramische Leiterplatte?

Die keramische Leiterplatte ist eine Art von Leiterplatte, die mit einem speziellen Verfahren hergestellt wird. Für die Herstellung von keramischen Leiterplatten stehen derzeit verschiedene Techniken zur Verfügung, wie z.B. die LAM-Technologie mit Laser Rapid Activation Metallization. Es gibt keramische Basismaterialien, die in keramischen Leiterplatten zusammen mit anderen leitfähigen Substanzen wie Aluminiumnitrid und Berylliumoxid verwendet werden. Dank der starken Verbindung zwischen den Keramik- und Kupferplatten kann die Leiterplatte unter allen Bedingungen funktionieren, unter denen die anderen Platten nicht funktionieren. Als Hersteller hochwertiger Keramik-Leiterplatten, FS Technologie kann Ihnen die folgenden Arten von Substraten anbieten:

Merkmale und Vorteile von Keramik-Leiterplatten

FS Technology stellt Ihnen die Eigenschaften der verschiedenen Arten von Keramik-Leiterplatten vor

Aluminiumoxid PCB

Aluminiumoxid-Leiterplatten sind eine Art keramischer Leiterplatten, die sich von Aluminium-Leiterplatten unterscheiden. Bei Aluminium-Leiterplatten wird reines Aluminium als Trägermaterial für die Leiterplatte verwendet und lediglich eine dünne Schicht Aluminiumoxid-Keramik auf das Aluminiumsubstrat aufgebracht. Diese keramische Leiterplatte behält die hervorragenden Wärmeableitungseigenschaften von Keramik bei und nutzt gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften von IMS. Herkömmliche Leiterplatten werden im Allgemeinen durch das Verkleben von Kupferfolie und Substrat hergestellt. Diese Leiterplatten können sich aufgrund von Faktoren wie Überhitzung, chemischen Faktoren und unsachgemäßer Herstellung in unterschiedlichem Maße verziehen. Aluminiumoxid-Keramikmaterialien wurden kontinuierlich verbessert und weiterentwickelt, und ihre Wärmeableitungskapazität, Strombelastbarkeit, Isolierung und ihr Wärmeausdehnungskoeffizient sind besser als bei herkömmlichen Leiterplatten. Die Parameter von Leiterplatten aus Aluminiumoxidkeramik sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Eigenschaften96% Aluminiumoxid-Platine99% Aluminiumoxid-Platine
Wärmeleitfähigkeit25W/(m-K)31.4W/(m-K)
Dichte3,6g/cm³3,9g/cm³
Härte1500HV1700HV
Warping≤0,3mm≤0,2mm
Oberflächenrauhigkeit (Ra)0,6-0,8μm0,6-0,8μm
Wärmeausdehnungskoeffizient [20°C bis 300°C]6-7.5×10^(-6)°C8-10×10^(-6)°C
Wasserabsorptionsrate0%0%
Maximale Temperatur1400°C1600°C
Bruchzähigkeit3-4Mpa m1/24Mpa m1/2
Widerstandsfähige Spannung18KV18KV
Volumenwiderstand//
Dielektrizitätskonstante [1MHz, 25°C]9.410
Sintertemperatur1689°C1700°C
Resistenz gegen thermische Schocks200T°C220T°C
Parallelität±0,4%±0,3%
Druckfestigkeit25000Kgf/cm²30000Kgf/cm²
Biegefestigkeit3000Kgf/cm²3500Kgf/cm²

Vorteile von Aluminiumoxid-Keramik-Platinen

  • Es ist ein ausgezeichnetes Isoliermaterial
  • Keramische PCB-Prototypen sind im Vergleich zu anderen Metallkernmaterialien kostengünstiger
  • Luftdichte Verpackung, um 0% Wasseraufnahme zu gewährleisten
  • Aluminiumoxid bietet Verschleiß- und Korrosionsschutz
  • Diese keramische Leiterplatte ermöglicht eine Montage mit hoher Dichte
  • Hervorragende Wärmeleitfähigkeit und höhere Wärmeleitfähigkeit
  • Der Aluminiumoxid-Schutzfilm sorgt dafür, dass die Keramikplatine eine normale mechanische Festigkeit aufweist
  • Da er eine mehrschichtige Leiterplattenstruktur realisieren kann, wird seine Gehäusegröße kleiner
  • Der thermische Ausdehnungskoeffizient liegt nahe an dem des Chips und wird durch Temperaturunterschiede nicht verformt, wodurch das Problem des Auslötens der Schaltung vermieden werden kann.
 

Das beliebteste keramische Material für mehrschichtige Verpackungen, das fast jeder Anbieter für Sie herstellen kann, wird üblicherweise verwendet in: LED-Beleuchtungsprodukte, Kommunikationsgeräte, Solarzellen, Bremssysteme, Einspritzsysteme, usw.

Aluminiumnitrid (AlN) PCB

Obwohl billige Kupferlaminate auf Aluminiumoxid-Keramik-Basis Ihrem Projekt gute mechanische Eigenschaften und eine hohe Durchschlagfestigkeit verleihen können, ist dies nur eine kosteneffiziente Überlegung, die bei der Anwendung von Hochleistungsprojekten nicht zufriedenstellend ist. Kupferkaschiertes Laminat auf der Basis von Aluminiumnitridkeramik kann nicht nur seine Isolationseigenschaften und mechanischen Eigenschaften erreichen, sondern auch seine Mängel ausgleichen. Die Wärmeleitfähigkeit dieser keramischen Leiterplatte ist 10-mal so hoch wie die von kupferkaschierten Laminaten auf Aluminiumoxidbasis. FS Technology ist daher davon überzeugt, dass Aluminiumnitrid-Keramikleiterplatten der Schlüssel zu integrierten Hochleistungsmodulen, der Zukunft der Keramikleiterplatten, sein werden. Im Folgenden finden Sie eine Einführung in die hervorragenden Eigenschaften:

EigenschaftenWert
Wärmeleitfähigkeit170-320W/(m-K)
Dichte≥3,3g/cm³
Mohs-Härte8
Warping0.03-0.05mm
Oberflächenrauhigkeit Ra0,3-0,5μm
Wärmeausdehnungskoeffizient [20°C bis 300°C]4.6×10^-6°C
Wasserabsorption0%
Max. Temperatur2500°C
Bruchzähigkeit320-330MPa m1/2
Elastischer Modulus310-320GPa
Volumenwiderstand>10^13Ω-cm
Dielektrizitätskonstante [1MHz, 25°C]9
Dielektrischer Verlust [1MHz, 25°C]3.8×10ˆ-4
Dielektrische Stärke17KV/mm

Vorteile von AlN-Keramik-Platinen

  • Es ist eine multifunktionale keramische Leiterplatte
  • Erste Wahl für Hochenergieprojekte
  • Kaufen Sie bei FS Tech in großen Mengen zu einem günstigeren Preis
  • Dieses Substrat hat die beste Wärmeleitfähigkeit
  • Eine Kombination aus klassenbesten thermischen Eigenschaften und geringer Ausdehnung
  • FS Tech hält sie für einen perfekten Ersatz für bestehende Leiterplatten.
  • Wie andere keramische Leiterplatten zeichnet sie sich durch Steifigkeit, Haltbarkeit und 0% Wasseraufnahme aus.

Aufgrund des hohen Preises dieser keramischen Leiterplatte empfiehlt es sich, sie für folgende Projekte zu verwenden: Einspritzsysteme, elektronische Hochleistungs-Halbleitermodule, Solarzellen, Hochleistungs-LED-Leuchten, Klimaanlagen, Kühlchips für Kühlschränke, ABS-Systeme für Automobile, usw.

Siliziumnitrid PCB

Seit dem 21. Jahrhundert hat die Industrie für Fahrzeuge mit neuer Energie begonnen, sich schnell zu entwickeln. Am 2. November 2021 sorgte der "New Energy Vehicle Industry Development Plan (2021-2035)", der vom chinesischen Staatsrat im Generalbüro veröffentlicht wurde, für heftige Diskussionen. In dem Artikel hieß es: Es wird geschätzt, dass im Jahr 2025 der weltweite Gesamtabsatz von Fahrzeugen mit neuer Energie 30% des gesamten Fahrzeugabsatzes ausmachen wird. Die Entwicklung von Fahrzeugen mit neuen Energien hat von der Hilfe von Siliziumnitrid-Keramikplatten profitiert. Die folgende Tabelle vergleicht die Leistung von Keramik-Leiterplatten mit Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid.

EigenschaftenSiliziumnitrid-Keramik mit hoher WärmeleitfähigkeitAluminiumnitrid-KeramikTonerde-Keramik
Biegefestigkeit650~900MPa320~500MPa250~400MPa
Bruchzähigkeit6,5~7MPa-m1/23~5MPa-m1/23.8~4.5MPa-m1/2
Aktuelle LastGroßMediumKlein
Verlässlichkeit5000 Zyklen200 Zyklen300 Zyklen
FertigungstechnologieHärtesteSchwierigLeichter (Niedrig-Mittel)
KostenHochHochNiedrig
Wärmeleitfähigkeit90W/m-K100~210W/m-K22~35W/m-K
Wärmewiderstand0.201K/W(0.63mm) 00,197K/W(0,63mm)0,275K/W(0,63mm)
Aktuelle LastGroßMediumKlein
Anzahl der Temperaturzyklen (-40~150℃) Dicke der leitenden Kupferelektrode (mm)
0.20.30.40.5
Substrat aus Siliziumnitridkeramik>5000>5000>5000>5000
Aluminiumnitrid-Keramik-Substrat300200  
Substrat aus Aluminiumoxid-Keramik500300200100

Vorteile von Siliziumnitrid-Keramik-Leiterplatten

  • Der Einstieg ist zwar schwierig, aber die Rohstoffe sind reichlich vorhanden
  • Ausgezeichnete physikalische und chemische Eigenschaften, elektrische Eigenschaften und mechanische Eigenschaften
  • Hohe Wärmeleitfähigkeit und Strombelastung sind die Voraussetzungen, um die Anforderungen an die Wärmeableitung von Leistungshalbleiterkomponenten der dritten Generation zu erfüllen
  • Es ist zuverlässiger, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient mit den meisten Halbleitermaterialien übereinstimmt.
 

Ter Herstellungsprozess dieser Art von keramischen Leiterplatten ist schwierig. Aus diesem Grund kann FS Technology diese Art von Leiterplatten für Ihr Projekt liefern und Ihnen die folgenden Vorteile bieten.

  • Herstellung von hochreinen Rohstoffen
  • Gegründet PCB-Herstellung Prozess und darauf abgestimmte Rezepte
  • Fortschrittliche Sinteranlagen und erstklassiges Sinterverfahren
  • Doppelseitige Präzisionsschleiftechnologie für großformatige Keramiksubstrate

Vergleich von Keramik-Leiterplatten mit anderen Materialien

Wenn Sie sich bei der Wahl des Substratmaterials für Ihr Projekt schwer tun, werden Sie vielleicht nach der Lektüre des Vergleichs zwischen Keramiksubstrat-Leiterplatten und FR-4 erleuchtet sein.

Hier finden Sie eine Zusammenfassung der Vorteile der Verwendung von Keramiken:

  • Durch die luftdichte Verpackung und die 0%-Wasseraufnahme ist es für jede feuchte Umgebung geeignet
  • Die Keramikplatte ist klein in der Größe, einfach in der Struktur, leicht zu modifizieren im Design und hat große Vorteile in der Massenproduktion
  • Funktioniert bis zu 350 Grad Celsius
  • Wärmeleitfähigkeit eines keramischen Substratmaterials, das dem in der Elektronikindustrie verwendeten Silizium näher kommt
  • Auch wenn es lange Zeit funktioniert, wird es seine Lebensdauer nicht allzu sehr beeinträchtigen
  • Diese Hochfrequenz-Leiterplatte bieten einen guten Betrieb für Hochfrequenzanwendungen
  • Keramische Leiterplatten verwenden keine organischen Materialien und sind resistent gegen kosmische Strahlung
  • Es kann mit einigen Variationen der Standardplatine in eine Keramikplatine umgewandelt werden

Keramische Leiterplatte VS FR4

Hier finden Sie einen Vergleich von Keramikplatten und FR4-Platten auf der Grundlage verschiedener Parameter.

  • Der CTE für diese beiden Bereiche hängt von der Verwendung von Komponenten und Projekten ab
  • Keramisches Trägermaterial hat eine gute Resonanz für Hochfrequenzanwendungen, während FR4 PCB mäßig ist
  • Der Preis von Keramik ist höher als der von FR-4, und das Kosten-Nutzen-Verhältnis hängt von den Anforderungen des Projekts ab.
  • Aufgrund technischer Einschränkungen ist die Herstellung und Verwendung von Keramikplatten schwieriger als die von FR4-Platten.
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