Ceramiczna płytka drukowana a płytka drukowana z metalowym rdzeniem

Płytki ceramiczne są bardziej wydajne termicznie niż ich metalowe odpowiedniki. Oznacza to, że temperatura pracy PCB będzie niższa. Z drugiej strony, aluminiowe PCB będą podlegać warstwie dielektrycznej, podczas gdy ceramiczne PCB nie. Ponadto ceramiczne płytki PCB są trwalsze niż ich metalowe odpowiedniki.

FR4 vs płytka ceramiczna

Główną różnicą między płytkami FR4 PCB a płytkami ceramicznymi PCB jest ich przewodność cieplna. FR4 PCB jest podatna na wysoką przewodność cieplną, podczas gdy ceramiczna PCB jest podatna na niską przewodność cieplną. Ceramiczne płytki PCB są lepsze do zastosowań wymagających wysokiej przewodności cieplnej. Są one jednak droższe.

Płytki PCB FR4 mają pewne zalety w stosunku do płytek ceramicznych, ale nie stanowią dla nich silnej konkurencji. Ceramiczne płytki PCB mają wyższą przewodność cieplną, dzięki czemu ciepło łatwiej dociera do innych komponentów. Są one również dostępne w różnych kształtach i rozmiarach.

Główną zaletą ceramicznych płytek PCB jest ich niska przewodność elektryczna i wysoka przewodność cieplna. Co więcej, są one lepszymi izolatorami, co ułatwia pracę z obwodami wysokiej częstotliwości. Ponadto, ceramiczne płytki PCB są bardziej odporne na korozję i normalne zużycie. Można je również łączyć z plastyfikatorem lub smarem w celu stworzenia elastycznej kurtyny wielokrotnego użytku. Kolejną kluczową zaletą ceramicznych płytek PCB jest ich wysoka zdolność przenoszenia ciepła. Pozwala to na rozpraszanie ciepła na całej płytce PCB. Dla kontrastu, płytki FR4 są w dużej mierze zależne od gadżetów chłodzących i konstrukcji metalowych, aby osiągnąć pożądaną przewodność cieplną.

Co więcej, FR4 ma stosunkowo niską przewodność cieplną. W porównaniu do materiałów ceramicznych, FR4 jest tylko kilka razy bardziej przewodzący. Na przykład, tlenek aluminium i węglik krzemu są 100 razy bardziej przewodzące ciepło niż FR4, podczas gdy tlenek berylu i azotek boru mają najwyższą przewodność cieplną.

LTTC a płytka drukowana z rdzeniem metalowym

Ceramiczna płytka PCB, znana również jako niskotemperaturowa płytka ceramiczna (LTTC), to rodzaj płytki PCB, która została specjalnie zaprojektowana do pracy w niskich temperaturach. Proces jej produkcji różni się od procesu produkcji PCB z rdzeniem metalowym. W przypadku LTTC, płytka PCB wykonana jest z substancji klejącej, szkła krystalicznego i złotej pasty i jest wypalana w temperaturze poniżej 900 stopni Celsjusza w piecu gazowym.

Płytki PCB z metalowym rdzeniem są również bardziej wydajne w rozpraszaniu ciepła, co pozwala na ich wykorzystanie w zastosowaniach wysokotemperaturowych. Aby to osiągnąć, wykorzystują one przewodzące ciepło materiały dielektryczne, działające jako mostek odprowadzający ciepło w celu przeniesienia ciepła z rdzenia na płytkę. Jeśli jednak używasz płyty FR4, będziesz musiał użyć miejscowego radiatora.

Oprócz doskonałego rozpraszania ciepła i rozszerzalności cieplnej, płytki PCB z metalowym rdzeniem charakteryzują się również wyższą gęstością mocy, lepszym ekranowaniem elektromagnetycznym i lepszym sprzężeniem pojemnościowym. Korzyści te sprawiają, że są one lepszym wyborem dla obwodów elektronicznych, które muszą być chłodzone.

FR4

Przewodność cieplna ceramicznych płytek PCB jest znacznie wyższa niż płytek PCB z metalowym rdzeniem, co może być powodem ich wyższych cen. W przeciwieństwie do płytek z metalowym rdzeniem, ceramiczne płytki PCB nie wymagają wiercenia i osadzania w celu rozproszenia ciepła. Różnica między tymi dwoma typami płytek polega na rodzaju zastosowanej maski lutowniczej. Ceramiczne płytki PCB mają zazwyczaj ciemne kolory, podczas gdy płytki z metalowym rdzeniem mają prawie białą maskę lutowniczą.

Ceramiczne PCB mają wyższą przewodność cieplną niż FR4, materiał najczęściej używany do masowej produkcji PCB. Jednak materiały FR4 mają stosunkowo niską przewodność cieplną, co czyni je mniej odpowiednimi do zastosowań wymagających cyklicznych zmian temperatury lub wysokich temperatur. Co więcej, płytki ceramiczne mają tendencję do szybszego rozszerzania się, gdy temperatura podłoża osiągnie temperaturę zeszklenia. Z drugiej strony, materiały Rogers mają wysokie temperatury zeszklenia i stabilną rozszerzalność objętościową w szerokim zakresie temperatur.

Płytki PCB z metalowym rdzeniem są wykonane z aluminium lub miedzi. Mają metalowy rdzeń zamiast FR4 i cienką miedzianą powłokę. Ten typ PCB może być używany do chłodzenia wielu diod LED i staje się coraz bardziej powszechny w zastosowaniach oświetleniowych. Płytki PCB z metalowym rdzeniem mają pewne ograniczenia projektowe, ale są łatwiejsze w produkcji.

Płytki PCB z metalowym rdzeniem charakteryzują się doskonałym rozpraszaniem ciepła, stabilnością wymiarową i przewodnością elektryczną. Mogą również oferować lepszą gęstość mocy, ekranowanie elektromagnetyczne i sprzężenie pojemnościowe. W porównaniu do płytek ceramicznych, płytki z metalowym rdzeniem kosztują mniej. Są one często stosowane w sprzęcie elektrycznym do komunikacji i oświetleniu LED.