PCB Bolg - 分享陶瓷PCB的種類與優勢

陶瓷PCB電路板的基礎在於其陶瓷基板，陶瓷基板具有許多區別於傳統電路板的優點。其突出特點之一是其卓越的導熱性，使其能夠有效散發組件產生的熱量。這使得陶瓷 PCB 成為產生大量熱量並需要高效熱管理的應用的首選。

陶瓷PCB材料卓越的電氣性能（尤其是在高頻下）使陶瓷 PCB 特別適合射頻 (RF) 和微波應用。這些板可以保持訊號完整性並最大限度地減少訊號損失，使其在電信、航空航天和衛星通訊等行業中不可或缺。此外，陶瓷 PCB 具有令人印象深刻的機械強度和耐用性，使其能夠承受具有挑戰性的機械應力和振動。它們的耐化學性和耐受惡劣環境的能力使它們成為需要接觸腐蝕性物質的應用的理想選擇。

一、陶瓷PCB的種類

單層陶瓷 PCB：這些是基本陶瓷 PCB，在陶瓷基板上具有單導電層。它們通常用於需要高導熱性但不需要複雜電路的簡單應用。

多層陶瓷 PCB：這些 PCB 由多層陶瓷基板組成，並具有連接不同層的導電跡線和過孔。多層陶瓷 PCB 適用於複雜的電路設計、高密度互連以及需要訊號完整性的應用。

厚膜陶瓷 PCB：在這種類型中，厚膜技術用於在陶瓷基板上創建導電和電阻跡線。厚膜陶瓷 PCB 以其耐用性而聞名，使其適合汽車和工業環境等惡劣環境中的應用。

薄膜陶瓷 PCB：薄膜技術涉及將導電和絕緣材料的薄層沉積到陶瓷基板上。薄膜陶瓷 PCB 具有精確的電氣特性，通常用於高頻應用，例如射頻和微波設備。

混合陶瓷 PCB：這些 PCB 將陶瓷材料與其他材料（例如有機基板或金屬芯）結合。這種混合方法使工程師能夠平衡陶瓷的優點與其他材料的優點，例如成本效益或特定的熱性能。

氧化鋁 (Al2O3) 陶瓷 PCB：氧化鋁陶瓷 PCB 由氧化鋁製成，以其高導熱性、電絕緣性和機械強度而聞名。它們適用於各種應用，包括電力電子、LED 模組和高功率射頻裝置。

氮化鋁 (AlN) 陶瓷 PCB：氮化鋁陶瓷 PCB 具有比氧化鋁更高的導熱率，使其適用於高效散熱至關重要的應用。它們通常用於高功率電子設備和 LED。

氧化鈹 (BeO) 陶瓷 PCB：氧化鈹陶瓷 PCB 具有極高的導熱率，用於需要高效散熱的應用，例如高功率射頻放大器。

碳化矽 (SiC) 陶瓷 PCB：碳化矽陶瓷 PCB 以其優異的熱性能和電氣性能以及承受高溫和惡劣環境的能力而聞名。它們用於高溫電子和電力電子。

LTCC（低溫共燒陶瓷）PCB：LTCC 技術涉及在相對較低的溫度下共燒多層陶瓷基板。 LTCC 陶瓷 PCB 用於 RF 模組、感測器和其他小型設備。

陶瓷PCB板

二、陶瓷PCB的優點

更高的載流能力：與由玻璃環氧樹脂製成的常規印刷電路板相比，陶瓷PCB板具有更高的導熱率。因此，陶瓷板可以有效消除承載高電流的銅走線所產生的熱量。例如，帶有 1 x 0.3 mm 銅軌、承載 100 A 電流的陶瓷板的溫度升高約為 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。

高導熱性：與導熱係數在12-38 W/mK之間的氧化鋁和導熱係數在170-230 W/mK之間的氮化鋁相比，陶瓷基板的導熱係數可以達到約230 W/mK ，這意味著陶瓷PCB 可以有效散發組件產生的熱量，防止過熱並確保高功率電子設備的可靠運作。

熱膨脹係數：由於其高結合強度，陶瓷基板的熱膨脹係數與銅的熱膨脹係數更接近。

低熱阻:由於陶瓷基板具有高導熱率，因此它們將表現出低熱阻。例如，對於尺寸為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出低介電損耗。具有高電導率的材料在充電時允許自由電子流動。然而，絕緣體表現出低電導率和低電子運動。許多工業應用需要絕緣體，例如陶瓷基板，它可以承受高電壓而不會太多介電損耗。

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

高體積電阻率: 這是衡量材料抵抗電流流動能力的指標。與常規 PCB 材料相比，陶瓷基板即使在高溫下也具有相當高的體積電阻率。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，可以保護安裝在板上的敏感組件免受 ESD 的影響。

陶瓷PCB憑藉著自身的優勢，在太陽能板組件、高功率電子模組、高頻開關電源、汽車電子、固態繼電器、高功率LED照明產品、航空航天、軍工電子以及通訊電子等領域越來越受歡迎。