セラミックPCB基板

セラミック基板の製造:高い値の温度を適用して作られたセラミック材料の基板と銅層の組み合わせ。FS Technologyのカスタムセラミック回路基板は、FR-4や金属材料よりも優れた性能をあなたのプロジェクトに提供することができます。

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セラミック基板とは

セラミックプリント基板は、特殊な工程で加工された回路基板の一種である。現在、セラミック基板の製造には、レーザー高速活性化メタライゼーション(LAM)技術など、さまざまな技術が利用されている。セラミック基板には、窒化アルミニウムや酸化ベリリウムなどの導電性物質と一緒に、セラミック基材が使用されています。セラミック基板は、セラミックと銅板が強固に結合しているため、他の板が動作しないような状況でも動作させることができます。 高品質なセラミック基板メーカーとして。 FSテクノロジー は、以下のような基板を提供することができます。

セラミックプリント基板の特長とメリット

FSテクノロジーでは、セラミック基板の種類別の特徴をご紹介しています。

アルミナ基板

アルミナPCBはセラミックPCBの一種で、アルミニウムPCBとは2つの異なる概念を持っています。アルミ基板は純アルミニウムを基板として使用し、その上にアルミナセラミックコーティングの薄層を追加しているだけです。このセラミックPCBは、セラミックの優れた放熱性をそのままに、IMSの機械的特性を生かしたものである。一般的なプリント基板は、銅箔と基板を貼り合わせて形成されているのが普通である。これらのPCB基板は、過熱や化学的要因、不適切な生産などにより、程度の差こそあれ、反りが発生しやすい。アルミナセラミック材料は継続的に改良・開発されており、放熱性、通電性、絶縁性、熱膨張係数は通常の回路基板より優れています。アルミナセラミック基板のパラメータは、次の表に示すとおりです。

特徴96% Alumina PCB99% アルミナ基板
熱伝導率25W/(m-K)31.4W/(m-K)
密度3.6g/cm³3.9g/cm³
硬度1500HV1700HV
ワーピング≤0.3mm以下≤0.2mm以下
表面粗さ(Ra)0.6〜0.8μm0.6〜0.8μm
熱膨張係数[20℃〜300]6-7.5×10^(-6)°C8-10×10^(-6)°C
吸水率0%0%
最高温度1400°C1600°C
破壊靭性(Fracture Toughness3-4Mpa m1/24Mpa m1/2
耐電圧18KV18KV
体積抵抗率//
誘電率[1MHz, 25°C]9.410
焼結温度1689°C1700°C
耐熱衝撃性200T°C220T°C
パラレリズム±0.4%±0.3%
圧縮強度25000Kgf/cm²30000Kgf/cm²
曲げ耐性3000Kgf/cm²3500Kgf/cm²

アルミナセラミック基板の優位性

  • 優れた絶縁材料である
  • セラミック基板試作は、他のメタルコア素材に比べ安価
  • 0%の吸水性を確保するための気密性の高いパッケージング
  • アルミナによる耐摩耗性、耐腐食性の向上
  • 高密度実装を可能にするセラミック回路基板
  • 優れた熱伝導性、より高い熱伝導性
  • アルミナ保護膜により、セラミック基板の機械的強度が正常であること
  • 多層基板構造の実現により、パッケージの小型化が可能
  • 熱膨張係数がチップに近いため、温度差の変化による変形がなく、回路の脱はんだの問題を回避することができる
 

多層包装用の最も人気のあるセラミック材料として、ほぼすべてのサプライヤーがあなたのためにそれを作ることができる、それは一般的に使用されています。:LED照明製品、通信機器、太陽電池、ブレーキシステム、噴射装置など。

窒化アルミニウム(AlN)基板

安価なアルミナセラミックベース銅張積層板は、お客様のプロジェクトに良好な機械的特性と高い絶縁耐力を提供できますが、これは費用対効果を考慮したものに過ぎず、大電力プロジェクトのアプリケーションでは満足のいくものではありません。窒化アルミニウムセラミックベースの銅張積層板は、その絶縁特性と機械的性質にマッチするだけでなく、その欠点を補うことができます。このセラミックプリント基板の熱伝導率は、アルミナセラミックベースの銅張積層板の10倍にもなります。したがって、FS Technologyは、窒化アルミニウムセラミックス基板が、セラミックス基板の未来であるハイパワー集積モジュールのコアキーになると考えています。以下に、その優れた特性について紹介する。

特徴価値
熱伝導率170-320W/(m-K)
密度≥3.3g/cm³以上
モース硬度8
ワーピング0.03-0.05mm
表面粗さRa0.3〜0.5μm
熱膨張係数[20℃〜300]4.6×10^-6°C
吸水率0%
最高温度2500°C
破壊靭性(Fracture Toughness320-330MPa m1/2
弾性係数310-320GPa
体積抵抗率>10^13Ω-cm以上
誘電率[1MHz, 25°C]9
誘電損失[1MHz, 25°C]3.8×10ˆ-4
誘電率17KV/mm

AlNセラミックプリント基板の優位性

  • 多機能セラミック基板です。
  • ハイパワープロジェクトのファーストチョイス
  • FSテックでまとめ買いするとお得です
  • この基板は熱伝導率が最も優れている
  • クラス最高の熱特性と低膨張のコンビネーション
  • FSテックでは、既存のプリント基板を完全に置き換えることができると考えています。
  • 他のセラミック基板と同様に、剛性、耐久性、0%の吸水性を特徴とする

このセラミック回路基板は高価なため、以下のようなプロジェクトでの使用をお勧めします:インジェクションシステム、ハイパワー電子半導体モジュール、太陽電池、ハイパワーLEDライト、エアコン、冷蔵庫用チップ、自動車用ABSシステム、など。

窒化ケイ素基板

21世紀に入ってから、新エネルギー自動車産業は急速に発展し始めた。2021年11月2日、中国国務院が総局で発表した「新エネルギー自動車産業発展計画(2021-2035)」は、熱い議論を巻き起こした。記事にはこう書かれていた。2025年、新エネルギー車の世界総販売台数は、自動車総販売台数の30%を占めると推定される。新エネルギー車の開発には、窒化ケイ素セラミック板が役立っている。 下表は、アルミナと窒化アルミニウムを用いたセラミックプリント基板の性能比較です。

物件紹介高熱伝導性窒化珪素セラミックス窒化アルミニウムセラミックスアルミナセラミックス
曲げ強さ650〜900MPa320~500MPa250~400MPa
破壊靭性(Fracture Toughness6.5~7MPa-m1/23〜5MPa・m1/23.8~4.5MPa-m1/2
現在の負荷大型ミディアム小型
信頼性5000サイクル200サイクル300サイクル
製造技術ハード困難より簡単(低・中)
コスト
熱伝導率90W/m-K100~210W/m-K22~35W/m-K
熱抵抗0.201K/W(0.63mm) 00.197K/W(0.63mm)の場合0.275K/W(0.63mm)の場合
現在の負荷大型ミディアム小型
温度サイクル数(-40〜150℃) 導電性銅電極の厚み(mm)
0.20.30.40.5
窒化ケイ素セラミック基板>5000>5000>5000>5000
窒化アルミニウムセラミックス基板300200  
アルミナセラミック基板500300200100

窒化珪素セラミック基板のメリット

  • スタートは難しいが、その分原料は豊富
  • 優れた物理的・化学的特性、電気的特性、機械的特性
  • 第3世代パワー半導体部品の放熱要求を満たす条件として、高熱伝導性と電流負荷が挙げられる
  • ほとんどの半導体材料に熱膨張係数を合わせることができるため、より信頼性が高くなる
 

Tこの種のセラミックPCBの製造工程は難しく、FS Technologyがこの種の基板を提供できる理由は、以下の利点があるからです。

  • 高純度原料の製造
  • 結成 プリント基板製造 製法とレシピ
  • 先進の焼結設備と一流の焼結プロセス
  • 大型セラミック基板向け両面精密研削技術

セラミック基板と他材料の比較

セラミック基板とFR-4の比較を読んで、基板材料選びに悩んでいる方は、勉強になるのではないでしょうか。

ここでは、セラミックスを使うことのメリットをまとめてみました。

  • 気密性の高いパッケージと0%の吸水性により、あらゆる水環境での使用に対応可能
  • セラミックプレートは、サイズが小さく、構造が簡単で、設計変更が容易であり、大量生産に大きなメリットがある
  • 350℃まで使用可能
  • 電子産業で使用されているシリコンに近いセラミック基板材料の熱伝導率
  • 長く使っても寿命にさほど影響はありません
  • これら 高周波基板 高周波用途で良好な動作が得られる
  • 有機材料を使用せず、宇宙線にも強いセラミック基板を採用
  • 標準の基板を少し変形させることでセラミック基板にすることができる

セラミック基板 VS FR4

ここでは、セラミック基板とFR4基板をさまざまなパラメータで比較しています。

  • この2つの帯域のCTEは、コンポーネントとプロジェクトの使用に依存します
  • セラミック基板は高周波領域で良好な応答性、FR4基板は適度な応答性
  • セラミックスはFR-4より価格が高く、コストパフォーマンスはニーズ次第となる
  • 技術的な制約から、セラミック基板の製造・使用はFR4基板よりも難しい
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