Keramické PCB a PCB s kovovým jádrem

Keramické desky jsou tepelně účinnější než jejich kovové protějšky. To znamená, že provozní teplota desky plošných spojů je nižší. Na druhou stranu hliníkové PCB budou podléhat dielektrické vrstvě, zatímco keramické PCB nikoli. Kromě toho jsou keramické PCB odolnější než jejich kovové protějšky.

FR4 vs keramické desky

Hlavním rozdílem mezi FR4 PCB a keramickými PCB je jejich tepelná vodivost. DPS FR4 mají vysokou tepelnou vodivost, zatímco keramické DPS mají nízkou tepelnou vodivost. Keramické PCB jsou vhodnější pro aplikace, které vyžadují vysokou tepelnou vodivost. Jsou však dražší.

DPS FR4 má oproti keramickým DPS určité výhody, ale není silným konkurentem keramických DPS. Keramické desky plošných spojů mají vyšší tepelnou vodivost, což usnadňuje přístup tepla k ostatním součástem. Jsou také k dispozici v různých tvarech a velikostech.

Hlavní výhodou keramických desek plošných spojů je jejich nízká elektrická vodivost a vysoká tepelná vodivost. Kromě toho jsou lepšími izolanty, což usnadňuje použití vysokofrekvenčních obvodů. Kromě toho jsou keramické desky plošných spojů odolnější vůči korozi a běžnému opotřebení. Lze je také kombinovat s plastifikátorem nebo mazivem a vytvořit tak pružný, opakovaně použitelný závěs. Další klíčovou výhodou keramických DPS je jejich vysoká schopnost přenosu tepla. To jim umožňuje rozptylovat teplo po celé ploše desky plošných spojů. Naproti tomu desky FR4 jsou do značné míry závislé na chladicích pomůckách a kovových konstrukcích, aby bylo dosaženo požadované tepelné vodivosti.

Kromě toho má FR4 relativně nízkou tepelnou vodivost. V porovnání s keramickými materiály je FR4 jen několikrát vodivější. Například oxid hlinitý a karbid křemíku jsou 100krát tepelně vodivější než FR4, zatímco oxid berylia a nitrid bóru mají nejvyšší tepelnou vodivost.

LTTC vs. desky s kovovým jádrem

Keramická deska plošných spojů, známá také jako deska plošných spojů s nízkoteplotním pálením (LTTC), je typ desky plošných spojů, která byla speciálně vyrobena pro nízké teploty. Její výrobní proces se liší od procesu výroby PCB s kovovým jádrem. V případě LTTC je deska plošných spojů vyrobena z lepicí látky, křišťálového skla a zlaté pasty a je vypalována při teplotě nižší než 900 stupňů Celsia v plynové peci.

Desky plošných spojů s kovovými jádry také účinněji odvádějí teplo, což umožňuje jejich použití v aplikacích s vysokými teplotami. K tomu se používají tepelně vodivé dielektrické materiály, které fungují jako tepelný most pro přenos tepla z jádra na desku. Pokud však používáte desku FR4, budete muset použít topný chladič.

Kromě lepšího odvodu tepla a tepelné roztažnosti se desky plošných spojů s kovovým jádrem vyznačují také vyšší hustotou výkonu, lepším elektromagnetickým stíněním a lepší kapacitní vazbou. Díky těmto výhodám jsou lepší volbou pro elektronické obvody, které je třeba chladit.

FR4

Tepelná vodivost keramických desek plošných spojů je mnohem vyšší než u desek plošných spojů s kovovým jádrem, což může být důvodem jejich vyšší ceny. Na rozdíl od desek s kovovým jádrem nevyžadují keramické DPS k odvádění tepla vrtání a usazování. Rozdíl mezi těmito dvěma typy desek spočívá v typu použité pájecí masky. Keramické PCB mají obvykle tmavé barvy, zatímco desky s kovovým jádrem mají téměř bílou pájecí masku.

Keramické desky plošných spojů mají vyšší tepelnou vodivost než materiál FR4, který se nejčastěji používá pro hromadnou výrobu desek plošných spojů. Materiály FR4 však mají relativně nízkou tepelnou vodivost, takže jsou méně vhodné pro aplikace vyžadující teplotní cykly nebo vysoké teploty. Keramické desky mají navíc tendenci rychleji expandovat, jakmile teplota substrátu dosáhne teploty skelného přechodu. Naproti tomu materiály Rogers mají vysoké teploty skelného přechodu a stabilní objemovou roztažnost v širokém rozsahu teplot.

DPS s kovovým jádrem jsou vyrobeny z hliníku nebo mědi. Místo FR4 mají kovové jádro a tenký měděný povlak. Tento typ desek plošných spojů lze použít k chlazení více LED diod a je stále běžnější v osvětlovacích aplikacích. DPS s kovovým jádrem mají určitá konstrukční omezení, ale jejich výroba je jednodušší.

DPS s kovovým jádrem mají vynikající odvod tepla, rozměrovou stabilitu a elektrickou vodivost. Mohou také nabídnout lepší hustotu výkonu, elektromagnetické stínění a kapacitní vazbu. V porovnání s keramickými deskami plošných spojů stojí desky plošných spojů s kovovými jádry méně. Často se používají v komunikačních elektrických zařízeních a LED osvětlení.