隨著電子產(chǎn)品不斷優(yōu)化升級，其內(nèi)部承載所有元器件的印刷電路板也在不斷改進(jìn)。與傳統(tǒng)玻璃纖維或 FR-4 板以及其他由銅和鋁制成的金屬覆層板相比，陶瓷電路板的引入在性能和功能方面取得了顯著進(jìn)步。

然而，正如所有事物一樣，采用陶瓷基板的電路板既有優(yōu)點也有缺點，但是優(yōu)點大大超過缺點。

陶瓷 PCB 的優(yōu)點

高穩(wěn)定性

制造商通過將銅箔粘合在基材上來制造常規(guī)印刷電路板。基材材料可以是各種材料，如酚醛樹脂或FR-3、玻璃纖維或FR-4、PTFE、銅基、鋁基、復(fù)合陶瓷等。粘合材料通常是環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂。

有多種因素可能導(dǎo)致 PCB 出現(xiàn)不同程度的翹曲。這些因素可能具有化學(xué)性質(zhì)，包括熱應(yīng)力、生產(chǎn)工藝不當(dāng)以及與 PCB 生產(chǎn)相關(guān)的其他因素。覆銅板制造過程中，銅厚度和基板兩側(cè)的粘合不對稱也可能導(dǎo)致電路板翹曲。

對于陶瓷 PCB，制造商使用磁控管或真空濺射技術(shù)將銅電路粘合到基材上。這會產(chǎn)生非常強(qiáng)的結(jié)合力，防止銅箔輕易剝落。因此，陶瓷板非常穩(wěn)定和可靠。

更高的載流能力

與由玻璃環(huán)氧樹脂制成的常規(guī)印刷電路板相比，陶瓷板具有更高的導(dǎo)熱率。因此，陶瓷板可以有效地消除承載高電流的銅走線產(chǎn)生的熱量。例如，帶有 1 x 0.3 mm 銅軌、承載 100 A 電流的陶瓷板的溫升約為 17 °C。另一塊帶有 2 x 0.3 mm 銅軌的陶瓷板可承載相同的 100 A 電流，其溫升僅約為 5 °C。

高導(dǎo)熱性

與導(dǎo)熱系數(shù)在12-38 W/mK之間的氧化鋁和導(dǎo)熱系數(shù)在170-230 W/mK之間的氮化鋁相比，陶瓷基板的導(dǎo)熱系數(shù)可以達(dá)到約230 W/mK，具體取決于其材料組成及制備方法。

熱膨脹系數(shù)

由于其高結(jié)合強(qiáng)度，陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)與銅的熱膨脹系數(shù)更加接近。

低熱阻

由于陶瓷基板具有高導(dǎo)熱率，因此它們將表現(xiàn)出低熱阻。例如，對于尺寸為 10 x 10 mm 的陶瓷基板，厚度為 0.63 mm 的熱阻為 0.31 K/W，厚度為 0.38 mm 的熱阻為 0.19 K/W，厚度為 0.25 mm顯示熱阻為 0.14 K/W。

低介電損耗

陶瓷基板在受到電磁場作用時表現(xiàn)出低介電損耗。具有高電導(dǎo)率的材料在充電時允許自由電子流動。然而，絕緣體表現(xiàn)出低電導(dǎo)率和低電子運(yùn)動。許多工業(yè)應(yīng)用需要絕緣體，例如陶瓷基板，它可以承受高電壓而沒有太多介電損耗。

低介電常數(shù)

即使在高濕度和高溫的情況下，陶瓷板也高度穩(wěn)定。這是因為陶瓷基板具有低介電常數(shù)，允許電路板在極端環(huán)境條件下保持不變或不損壞。這意味著，使用陶瓷板的設(shè)備將表現(xiàn)出更高的可靠性、更好的質(zhì)量，并增加安全性。

高介電強(qiáng)度

陶瓷基板在擊穿之前可以承受高電壓。這比普通印刷電路板材料所能承受的要高得多。此外，與其他材料相比，陶瓷基板可以更長時間地承受高電壓而不會損壞。這使得陶瓷基板成為更優(yōu)越的絕緣材料。

高體積電阻率

這是衡量材料抵抗電流流動能力的指標(biāo)。與常規(guī) PCB 材料相比，陶瓷基板即使在高溫下也具有相當(dāng)高的體積電阻率。這是一個非常重要的特性，因為它意味著 ESD 或靜電放電安全，可以保護(hù)安裝在板上的敏感組件免受 ESD 的影響。

高宇宙射線抵抗力

陶瓷PCB可以顯著抵抗宇宙射線輻射。這個功能對于在地球表面或附近工作的設(shè)備來說可能并不重要，但對于航空航天設(shè)備來說，這是一個非常重要的問題。這是因為在太空中，人們會更多地接觸更高水平的宇宙射線輻射。在宇宙輻射可能損壞普通 PCB 的情況下，陶瓷 PCB 提供了更好的選擇。

陶瓷 PCB 的缺點

成本高

雖然陶瓷板的成本比相同尺寸的普通板高，但陶瓷PCB的性價比要低得多。例如，由于陶瓷 PCB 的壽命遠(yuǎn)高于普通電路板的壽命，因此陶瓷電路板的更換次數(shù)要少得多。

高度脆弱

陶瓷板易碎，與普通印刷電路板相比更易碎。因此，陶瓷板需要更好、更小心的處理。例如，在設(shè)備內(nèi)部安裝時，操作員必須小心，不要對陶瓷板施加任何可能導(dǎo)致其扭曲的過度壓力。因此，大多數(shù)陶瓷板的外形尺寸都很小。

低可用性

供應(yīng)合適類型陶瓷板的制造商并不多。這種低可用性增加了電路板的成本。

結(jié)論

陶瓷板憑借自身的優(yōu)勢，在太陽能電池板組件、大功率電子模塊、高頻開關(guān)電源、汽車電子、固態(tài)繼電器、大功率LED照明產(chǎn)品、航空航天、軍工電子以及通信電子等領(lǐng)域越來越受歡迎。

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【文章來源】：展至科技

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