PCB های سرامیکی(تابلوهای مدار چاپی) به سرعت در صنایعی که خواهان عملکرد حرارتی بالا، قابلیت اطمینان و کوچک سازی هستند، جذب می شوند. بر خلاف تخته های FR4 سنتی، PCB های سرامیکی از مواد سرامیکی به عنوان بستر استفاده می کنند که اتلاف گرما، استحکام مکانیکی و عایق الکتریکی عالی را ارائه می دهند.
PCB های سرامیکی، بردهای مدار چاپی تخصصی هستند که از مواد سرامیکی - معمولاً اکسید آلومینیوم (Al2O3)، نیترید آلومینیوم (AlN) یا اکسید بریلیم (BeO) - به عنوان بستر پایه استفاده می کنند. این مواد به دلیل هدایت حرارتی استثنایی، عایق الکتریکی و پایداری در شرایط دمای بالا انتخاب می شوند.
ویژگی ها و پارامترهای کلیدی PCB های سرامیکی:
| پارامتر | محدوده / مشخصات معمولی | توضیحات |
|---|---|---|
| مواد بستر | Al 2o3، AlN، BEAO Beo | رسانایی حرارتی و خواص عایق الکتریکی را تعیین می کند |
| هدایت حرارتی | 20-200 W/m·K | اتلاف گرما کارآمد برای قطعات پرقدرت |
| ثابت دی الکتریک (εr) | 8-9 (al 2Oo)، 8.5-9 (ALN) | یکپارچگی سیگنال را در برنامه های فرکانس بالا تضمین می کند |
| ضریب انبساط حرارتی (CTE) | 6-7 ppm/°C | تنش بین PCB و قطعات نصب شده را کاهش می دهد |
| حداکثر دمای عملیاتی | 450-1000 درجه سانتیگراد | پشتیبانی از عملیات در دمای بالا بدون تخریب بستر |
| ضخامت | 0.2-3.0 میلی متر | از طرح های نازک و سفت پشتیبانی می کند |
| لایه مس | 35-105 میکرومتر | ظرفیت حمل جریان کافی را فراهم می کند |
| پایان سطح | طلا، نیکل، قلع، نقره | اطمینان در لحیم کاری و دوام طولانی مدت را تضمین می کند |
PCB های سرامیکی اغلب به دسته بندی می شوندمس با پیوند مستقیم (DBC), لحیم کاری فلزی فعال (AMB)، وفناوری فیلم ضخیمتخته ها هر نوع نیازهای خاصی را برآورده می کند، از ماژول های برق با جریان بالا گرفته تا دستگاه های میکروالکترونیک، که مزایای منحصر به فردی در مدیریت حرارتی و استحکام مکانیکی ارائه می دهد.
اتلاف حرارت برتر:
ال‌ای‌دی‌های پرقدرت، ماژول‌های RF و الکترونیک قدرت گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند. PCB های سرامیکی مسیرهای حرارتی کارآمد را فراهم می کنند، از گرمای بیش از حد جلوگیری می کنند، طول عمر را بهبود می بخشند و عملکرد پایدار را در شرایط بار بالا حفظ می کنند. برای مثال، PCB های سرامیکی مبتنی بر نیترید آلومینیوم می توانند از سطوح هدایت حرارتی 200 W/m·K فراتر بروند، که بسیار برتر از تخته های استاندارد FR4 (~0.3 W/m·K) است.
پایداری فرکانس بالا:
زیرلایه های سرامیکی تلفات دی الکتریک کم را نشان می دهند که حداقل تضعیف سیگنال را در مدارهای فرکانس بالا تضمین می کند. این آنها را برای برنامه های RF، ماژول های 5G و دستگاه های ارتباطی ماهواره ای ایده آل می کند.
پایداری مکانیکی و شیمیایی:
سرامیک ها در برابر خوردگی، رطوبت و شوک حرارتی مقاومت می کنند، که در محیط های خودرو، هوافضا و صنعتی که PCB ها در معرض شرایط سخت قرار دارند، بسیار مهم است.
کوچک سازی و طرح های با چگالی بالا:
با ظهور دستگاه های الکترونیکی فشرده، PCB های سرامیکی امکان قرار دادن قطعات محکم تر را بدون به خطر انداختن مدیریت گرما می دهند. سفتی ساختاری آنها از اجزای سنگین یا با چگالی بالا پشتیبانی می کند.
قابلیت اطمینان دراز مدت:
PCB های سرامیکی حتی در دماهای بالا و استرس مکانیکی عملکرد را برای مدت طولانی حفظ می کنند و نیاز به تعویض مکرر یا خرابی سیستم را کاهش می دهند.
PCB های سرامیکی در بخش هایی که نیاز به عملکرد حرارتی بالا و مهندسی دقیق دارند، یکپارچه هستند. برنامه های کاربردی کلیدی عبارتند از:
روشنایی LED:ال ای دی های پرقدرت از اتلاف حرارت عالی PCB های سرامیکی بهره می برند که باعث افزایش روشنایی و طول عمر می شود.
الکترونیک قدرت:اینورترها، مبدل ها و درایورهای موتور برای مدیریت جریان و گرما به PCB های سرامیکی DBC متکی هستند.
صنعت خودرو:وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های هیبریدی از PCB های سرامیکی در مدیریت باتری و ماژول های پیشرانه استفاده می کنند.
مخابرات:دستگاه‌های RF و 5G نیازمند انتقال سیگنال پایدار در فرکانس‌های بالا هستند که با بسترهای سرامیکی کم تلفات قابل دستیابی است.
تجهیزات پزشکی:مدارهای با قابلیت اطمینان بالا برای سیستم های تصویربرداری، لیزرها و تشخیص از PCB های سرامیکی برای حفظ عملیات دقیق در دمای بالا استفاده می کنند.
روندهای نوظهور:
ادغام با Flexible Electronics:ترکیب PCB های سرامیکی با بسترهای انعطاف پذیر امکان طراحی ترکیبی برای دستگاه های پوشیدنی و روباتیک فشرده را فراهم می کند.
مدیریت حرارتی پیشرفته:نوآوری هایی مانند لوله های حرارتی تعبیه شده یا خنک کننده میکرو کانال در کنار PCB های سرامیکی برای بهبود عملکرد بیشتر اجرا می شوند.
کوچک سازی ماژول های پرقدرت:بسترهای سرامیکی از اتصالات متقابل با چگالی بالا در فاکتورهای کوچک پشتیبانی می‌کنند که نسل بعدی لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات صنعتی را قادر می‌سازد.
تولید سبز:تکنیک‌های تولید PCB سرامیکی سازگار با محیط زیست در حال افزایش است و تاثیرات محیطی را کاهش می‌دهد و در عین حال عملکرد بالا را حفظ می‌کند.
Q1: مزایای استفاده از PCB های سرامیکی نسبت به PCB های هسته فلزی چیست؟
A1:PCB های سرامیکی در مقایسه با PCB های هسته فلزی، هدایت حرارتی بالاتر، تلفات دی الکتریک کمتر، مقاومت در برابر دمای بالاتر و پایداری مکانیکی بیشتر را ارائه می دهند. در حالی که هسته های فلزی در پخش حرارت عالی هستند، سرامیک ها مدیریت حرارتی دقیقی را در نقاط حساس محلی ارائه می دهند و عایق الکتریکی را به طور همزمان حفظ می کنند.
Q2: ضخامت PCB سرامیکی چگونه بر عملکرد آن تأثیر می گذارد؟
A2:بسترهای سرامیکی ضخیم‌تر استحکام مکانیکی را بهبود می‌بخشند و ظرفیت جریان بالاتری را ایجاد می‌کنند، اما ممکن است کمی راندمان اتلاف گرما را در واحد ضخامت کاهش دهند. انتخاب ضخامت بهینه، استحکام، عملکرد حرارتی و امکان‌سنجی ساخت را برای کاربرد مورد نظر متعادل می‌کند.
Q3: آیا PCB های سرامیکی می توانند در کاربردهای فرکانس بالا استفاده شوند؟
A3:بله، PCB های سرامیکی تلفات دی الکتریک پایین و گذردهی پایدار دارند، که آنها را برای مدارهای RF، ماژول های 5G و برنامه های مایکروویو ایده آل می کند، جایی که یکپارچگی سیگنال بسیار مهم است.
Q4: آیا PCBهای سرامیکی گرانتر از بردهای سنتی FR4 هستند؟
A4:بله، PCB های سرامیکی معمولاً به دلیل پیچیدگی مواد و پردازش، هزینه های اولیه بالاتری دارند. با این حال، قابلیت اطمینان طولانی مدت، راندمان حرارتی و کاهش نرخ خرابی اغلب سرمایه گذاری را توجیه می کند، به ویژه در کاربردهای با توان یا فرکانس بالا.
Q5: تفاوت بین PCB های سرامیکی DBC، AMB و Thick Film چیست؟
A5:بردهای DBC دارای مسی هستند که مستقیماً به سرامیک متصل می شود و رسانایی حرارتی عالی را برای دستگاه های برق فراهم می کند. بردهای AMB از تکنیک های لحیم کاری برای اتصال حرارتی و الکتریکی قوی استفاده می کنند. PCBهای سرامیکی فیلم ضخیم به خمیرهای رسانای چاپی متکی هستند که برای مدارهای فشرده و چند لایه مناسب هستند.
فن ویمتخصص در PCB های سرامیکی با کارایی بالا که برای الکترونیک پیشرفته طراحی شده اند. این شرکت مواد سرامیکی ممتاز را با فرآیندهای ساخت دقیق ترکیب می‌کند تا از مدیریت حرارت برتر، پایداری سیگنال و قابلیت اطمینان مکانیکی اطمینان حاصل کند. با ارائه طیف کاملی از راه‌حل‌های PCB سرامیکی - از جمله انواع DBC، AMB، و فیلم‌های ضخیم - Fanway نیازهای متنوع صنایع را از نورپردازی LED تا الکترونیک خودرو برآورده می‌کند.
با چندین دهه تجربه و تاکید بر کیفیت، Fanway تضمین می کند که هر برد با استانداردهای بین المللی مطابقت دارد و از مشتریان در دستیابی به عملکرد حرارتی بهینه، طول عمر دستگاه افزایش یافته و راه حل های طراحی با چگالی بالا پشتیبانی می کند. برای سوالات، پشتیبانی فنی، یا راه حل های سفارشی PCB سرامیکی،با ما تماس بگیریدامروز برای کشف پیشنهادات نوآورانه Fanway و ارتقای طرح های الکترونیکی خود.
