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I PCB con base in ceramica sono un tipo speciale di circuiti stampati che utilizzano materiali ceramici come base e sono rivestiti con uno strato conduttivo metallico (solitamente rame o alluminio) sulla superficie. Vengono utilizzati principalmente per supportare componenti elettronici ad alta-potenza e ad alta-frequenza. Combinando l'eccellente conduttività termica, l'isolamento elettrico e la resistenza alle alte-temperature della ceramica con la buona conduttività elettrica dello strato metallico, i substrati ceramici sono diventati componenti fondamentali di apparecchiature elettroniche di fascia alta-come veicoli a nuova energia, inverter fotovoltaici, stazioni base 5G e moduli semiconduttori ad alta-potenza.
Le tipologie di substrati ceramici possono essere classificate secondo due prospettive principali: materiali e processi produttivi.

Designatore	Codice	Numero di parte	Produttore	Quantità
C1, C4, C20, C182, C191	NP0-0402-50 V-100 pF±5 %			5	250	500
C2, C92, C99, C100, C101, C102, C103, C104	X5R-0402-50 V-220 nF+-10 %			8	400
C3, C6, C7, C8, C11, C24, C25, C26, C27, C28, C30, C31, C34, C37, C47, C51, C52, C53, C54, C55, C68, C69, C70, C71, C79, C80, C84, C93, C94, C95, C96, C97, C98, C107, C108, C110, C112, C114, C115, C123, C124, C127, C130, C135, C138, C140, C142, C145, C152, C153, C154, C155, C156, C157, C158, C159, C160, C161, C166, C168, C171, C173, C181, C184, C185, C186, C187, C188, C189, C190	X7R-0402-50 V-100 nF+-10 %			70	3500	7000
C5, C9, C10, C91	X7R-0402-50 V-1 nF+-10 %			4	200	400
C21, C22, C23	X7R-0402-25 V-1 µF+-10 %	GRM155R61E105KA12D		3	450	300
C29, C42	X7R-0402-50 V-220 pF+-10 %			2	300	800	200
C32, C33, C35, C36	X5R-0201-10 V-100 nF+-10%			4	200	400	-20%
C38, C39, C40, C41, C46, C56	X7R-0402-6,3 V-1 µF+-10 %			6	300	600
C43, C44, C45, C63	X5R-0805-6,3 V-47 µF±20 %			4	200	400
C48, C49, C50, C67	X5R-0603-10 V-22 µF+-10 %			4	200	400	-20%
C57, C58, C59, C167	NP0-0402-50 V-22 pF±5 %			4	200	400
C60, C61, C62, C64, C65, C66, C169, C170, C183	X5R-0603-6,3 V-22 µF±20 %			9	450	900
C72, C73, C74, C172, C175	X7R-0402-50 V-10 nF+-10 %			5	250	500
C75, C76, C77, C78	X7R-1206-50 V-10 µF+-10 %			4	200	400
C81, C90	X7R-0402-50 V-22 nF+-10 %			2	300	200
C82, C83, C163, C164, C178, C179	X6S-0402-16 V-1 µF+-10 %			6	300	600
C85	X5R-0402-6,3 V-4,7 µF+-20 %			1	150	100
C86	NP0-0603-50 V-47 pF+-5 %			1	150	100
C87, C88, C89	X7R-1210-10 V-47 µF+-10 %			3	150	300
C105, C106, C109, C111, C149, C150	NP0-0402-50 V-33 pF±5 %			6	300	600
C113, C116, C117, C118, C119, C120, C121, C122, C125, C126, C128, C129, C131, C132, C133, C134, C136, C137, C139, C141, C143, C144, C146, C162, C165, C180	X5R-0402-6,3 V-10 µF+-20 %			26	1300	2600
C147		10TPB220M	Panasonic	1	100
C148	X5R-1210-16 V-100 µF±20 %			1	50	100
C151	X7R-0805-16 V-2,2 µF+-10 %			1	150	100
C174	X7R-1210-50 V-4,7 µF+-10 %			1	50	100
C176, C177		EEEFK1H470XP	Panasonic	2	200
C192	NP0-0402-50 V-220 pF+-5 %			1	150	100
DA1, DA2, DA3		SGM2576YN5G/TR	SGMicro	3	300
DA4, DA5, DA6, DA10		SY98003AQNC	Silergy	4	400
DA7, DA8		LD39050PUR	STMicroelettronica	2	200
DA9		MPQ4316GRE-AEC1	MPS	1	100
DA11		LM74800QDRRRQ1	Strumenti texani	1	100
DA12		SY8089AAC	Silergy	1	100
DA13		LP5907MFX-1.2/NOPB	Strumenti texani	1	100
DD1		2N7001TDPWR	Strumenti texani	1	100
DD2		FUSB302BMPX	Onsemi	1	100
DD3		MCP2542FDT-H/MF	Tecnologia dei microchip	1	100
DD4		XS9922B	Chipup	1	100
DD6		MS1836S	Macrosilicio	1	100
DD7		PCA9617ADPJ	Nexperia	1	100
FB1, FB14		BLM18PG121SN1D	Murata	2	100	200
FB2, FB3		BLM18KG121TN1	Murata	2	100	200
FB4, FB5, FB6, FB7, FB8, FB9, FB10		BLM18EG601SN1D	Murata	7	350	700
FB11		FBMH1608HM101-T	Taiyo	1	50	100
L1		SPM5030T-4R7M-HZ	Vishay	1	50	100
L2		LQM2HPN2R2MGSL	Murata	1	50	100
MP1, MP2, MP3, MP4		9774020633R	NOI	4	400
MP5, MP6, MP7, MP8		9774050243R	NOI	4	400
R1, R3, R26, R126	0402-100 Ω+-1 %			4	200	400
R2, R4, R5, R6, R12, R13, R15, R46, R105, R146, R151, R153, R161, R168, R177, R178, R185, R186, R187, R188, R189, R190, R191, R192, R196, R197, R198, R199, R202, R205, R214, R215, R216, R217, R218, R219, R220, R221, R222, R223, R224	0402-0 Ω+-5 %			41	2050	4100
R7	0402-12 Ω+-1 %			1	150	100
R8, R16, R38, R50, R61, R70, R71, R109	0402-1 kΩ+-1 %			8	400	800
R9	0603-1 kΩ+-1 %			1	150	100
R10, R179, R180, R181	0603-1,5 kΩ+-1 %			4	200	400
R17, R36, R37, R47, R58, R62, R66, R72, R73, R83, R111, R112, R204, R227	0402-10 kΩ+-1 %			14	700	1400
R22, R24, R48, R85, R86, R88, R99, R106, R107, R121, R122, R125, R127, R128, R129, R130, R131	0402-100 kΩ+-1 %			17	850	1700
R25, R59, R90, R108, R123	0402-20 kΩ+-1%			5	250	500
R27, R28, R30, R31, R32, R33, R34, R35	0402-590 Ω+-1 %			8	400	800
R29	0402-27 kΩ+-1 %			1	150	100
R39, R40	0402-1,8 kΩ+-1 %			2	300	200
R41, R42, R43	0402-47 kΩ+-1 %			3	450	300
R44	0402-1,2 kΩ+-1 %			1	150	100
R45	0603-120 Ω+-5 %			1	150	100
R49	0402-8,2 kΩ+-1 %			1	150	100
R52, R94, R95, R113, R120	0603-0 Ω+-5 %			5	250	500
R56, R57	0603-5,1 kΩ+-1 %			2	300	200
R60, R63, R64, R65	0402-2,2 Ω+-1 %			4	200	400
R67, R82, R91, R124	0402-2,2 kΩ+-1%			4	200	400
R68, R69, R76, R77, R78, R79, R80, R81, R92, R93, R132	0402-100 kΩ+-5 %			11	550	1100
R74, R75, R84, R133, R138, R139, R140, R141, R149, R150, R167, R172, R174, R176, R183, R184, R193, R194, R195, R229, R230	0402-4,7 kΩ+-1 %			21	1050	2100
R87	0402-31,6 kΩ+-1 %			1	150	100
R89	0402-120 kΩ+-1 %			1	150	100
R96	0402-4,3 kΩ+-1 %			1	150	100
R97	0402-75 kΩ+-1 %			1	150	100
R98	0402-51 kΩ+-1 %			1	150	100
R100, R102	0402-39 kΩ+-1 %			2	300	200
R101	0402-15 kΩ+-1 %			1	150	100
R103	0402-30 kΩ+-1 %			1	150	100
R110	0402-330 Ω+-1 %			1	150	100
R115, R116	0603-1,8 kΩ+-1 %			2	300	200
R119, R147	0402-75 Ω+-1 %			2	300	200
R135, R136	0402-0 Ω+-1 %			2	300	200
R148	0402-10 Ω+-1 %			1	150	100
R152	0402-22 Ω+-1 %			1	150	100
R154	0402-1 MΩ+-1 %			1	150	100
R160	0402-4,02 kΩ+-1 %			1	150	100
R169, R170	0805-0,033 Ω+-1 %			2	300	200
R182	0402-1 kΩ+-5 %			1	150	100
SB1, SB2		B3U-3000P	Omron	2	200
VD1, VD17		ESD5Z2.5T1G	ON Semiconduttore	2	200
VD2		SMBJ40CA-TR	STMicroelettronica	1	100
VD3, VD10, VD19		GNL-0603GC	G-nor	3	300
VD4, VD18		GNL-0603EC	G-nor	2	200
VD5, VD8		MBR0540	HotTech	2	200
VD6, VD7, VD12, VD13		ESD73034D	Pubblico tecnologico	4	400
VD9		SMF05C.TCT	Semtech	1	100
VD14, VD16, VD21		PRTR5V0U2AX,215	Nexperia	3	300
VD20		GNL-0603UYOC	G-nor	1	100
VT1, VT3, VT4, VT5, VT7		2N7002DW	HotTech	5	500
VT2, VT6		WNM6002-3/TR	Willsemi	2	200
VT8, VT9		WMQ30N06TS	Wayon	2
VT10		IRLML2502	UMW	1	100
XP1, XP2, XP3, XP4, XP7, XP12, XP13, XP14, XP15		SM03B-SRSS-TB	JST	9	900
XP5, XP11		SM04B-SRSS-TB	JST	2	200
XP6, XP10		SM05B-SRSS-TB	JST	2	200
XP8, XP9		SM06B-SRSS-TB	JST	2	200
XS2, XS3, XS4, XS5		AXK5F80547YG	Panasonic	4	400
XS6		10118241-001RLF	Amfenolo	1	100
XS8, XS9		1054500101	Molex	2	200
XS11		1759503-1	Connettività TE	1	100
XS12		5034802400	Molex	1	100
XS13		245804030000829+	Kyocera AVX	1	100
ZQ1, ZQ2		X322527MOB4SI	YXC	2	200

Classificazione per materiale ceramico

Questo è il metodo di classificazione più fondamentale, poiché materiali diversi determinano le caratteristiche prestazionali chiave del substrato.

Substrati di allumina (Al₂O₃).

Attualmente il materiale di substrato ceramico più utilizzato nell'industria elettronica. Offrono eccellenti prestazioni complessive, elevata resistenza meccanica, buona stabilità chimica, abbondanti materie prime e costi relativamente bassi. Sono ampiamente applicati nella microelettronica, nell'elettronica di potenza e nella microelettronica ibrida.

Substrati di nitruro di alluminio (AlN).

Caratterizzati da una conduttività termica estremamente elevata (tipicamente maggiore o uguale a 170 W/(m·K)) e da un coefficiente di espansione termica ben adattato ai chip di silicio, che li rendono la scelta ideale per applicazioni di gestione termica ad alte-prestazioni. Tuttavia, richiedono una purezza del materiale molto elevata e un rigoroso controllo del processo.

Substrati di nitruro di silicio (Si₃N₄).

Sebbene menzionati senza una spiegazione dettagliata nel materiale originale, sono generalmente noti per la loro eccellente resistenza meccanica e agli shock termici, che li rendono adatti per applicazioni con requisiti di elevata affidabilità.

Substrati di ossido di berillio (BeO).

Possiedono una conduttività termica addirittura superiore a quella dell'alluminio metallico, ma la loro applicazione è strettamente limitata a causa della tossicità del materiale.

Classificazione per processo di produzione

Diversi processi di produzione determinano la struttura, le prestazioni e il costo del substrato e sono fattori chiave per distinguere i tipi di prodotto.

HTCC (ceramica cotta ad alta-temperatura-)

Sinterizzato a temperature elevate di 1300–1600 gradi, utilizzando metalli ad alto-punto di fusione-come tungsteno e molibdeno come conduttori. Il processo è maturo, ma il costo è relativamente elevato e la conduttività elettrica degli strati metallici è relativamente scarsa.

LTCC (ceramica co-a bassa temperatura-cotta)

Sinterizzato a 850–900 gradi, consentendo l'uso di metalli con una migliore conduttività elettrica come argento, oro e rame. Può realizzare strutture multistrato complesse ed è adatto per moduli ad alta-frequenza e altamente integrati.

DBC (rame legato direttamente)

La lamina di rame è direttamente legata al substrato ceramico attraverso un processo eutettico ad alta-temperatura. Presenta una bassa resistenza termica, un'elevata capacità di trasporto di corrente-e un'elevata affidabilità, che lo rendono uno dei substrati ceramici più diffusi oggigiorno per i dispositivi ad alta-potenza.

DPC (rame placcato diretto)

Utilizza la tecnologia di processo a film sottile-per galvanizzare direttamente il rame sulla superficie del substrato ceramico per formare schemi di circuiti. Consente alta precisione e larghezze di linea sottili e si è sviluppata rapidamente negli ultimi anni, diventando una tecnologia ampiamente applicata.

LAM (metallizzazione attivata dal laser)

Utilizza la tecnologia laser per formare sottili circuiti metallici sulla superficie ceramica, rendendolo adatto per dispositivi miniaturizzati e ad alta-precisione.

Il PCB con base in ceramica ha le seguenti caratteristiche principali:

Caratteristica

Alta conduttività termica

I substrati ceramici hanno una conduttività termica relativamente elevata. Ad esempio, la conduttività termica di un substrato ceramico di allumina è 25–35 W/(m·K), mentre quella di un substrato ceramico di nitruro di alluminio può raggiungere 170–230 W/(m·K). Questa elevata conduttività termica conferisce ai substrati ceramici eccellenti prestazioni di dissipazione del calore, rendendoli particolarmente adatti per dispositivi elettronici ad alta-potenza.

Elevata resistenza meccanica e stabilità

I substrati ceramici hanno elevata resistenza e durezza e possono mantenere la stabilità in ambienti difficili. Il loro coefficiente di dilatazione termica è vicino a quello del silicio, il che semplifica il processo di produzione dei moduli di potenza. Inoltre, i substrati ceramici funzionano bene in caso di forti sbalzi di temperatura e dimostrano prestazioni affidabili di cicli termici, con conteggi di cicli che arrivano fino a 50.000.

Eccellenti prestazioni di isolamento

I substrati ceramici presentano eccellenti prestazioni di isolamento e sono adatti per applicazioni che richiedono un'elevata rigidità dielettrica. Hanno una costante dielettrica bassa e buone caratteristiche ad alta-frequenza, che li rendono adatti per circuiti ad alta-frequenza.

Eccellente stabilità chimica

I substrati ceramici mostrano un'eccezionale stabilità chimica e possono mantenere prestazioni superiori in ambienti ossidativi o corrosivi ad alta-temperatura. Non sono facilmente corrosi.

Struttura

La struttura di base di un substrato ceramico è tipicamente costituita da un materiale di base ceramico, uno strato metallico e uno strato adesivo. Nello specifico, un substrato ceramico si riferisce a un pannello appositamente lavorato in cui un foglio di rame è direttamente legato alla superficie di un substrato ceramico di allumina (Al₂O₃) o nitruro di alluminio (AlN) ad alte temperature. Questo substrato composito ultra-presenta un eccellente isolamento elettrico, un'elevata conduttività termica, una saldabilità superiore e una forte adesione. Inoltre, può essere inciso in vari modelli come un PCB convenzionale e offre un'elevata capacità di trasporto di corrente-.

Strutture dettagliate di diversi tipi di substrati ceramici

Ceramica co-cotta ad alta temperatura (HTCC)

Il costo di produzione di questo tipo di substrato è relativamente elevato e la sua conducibilità termica varia generalmente da 20 a 200 W/(m·K), a seconda della composizione e della purezza della polvere ceramica.

Ceramica co-a bassa-temperatura (LTCC)

I materiali di vetro a basso-fusione-vetro vengono aggiunti alla polvere di allumina, consentendo l'uso di metalli altamente conduttivi come oro e argento come materiali per elettrodi e cablaggi.

Substrato ceramico spesso-stampato su pellicola (TPC)

Questo tipo di substrato viene fabbricato utilizzando un processo di serigrafia-e presenta una semplice procedura di produzione. È adatto per il confezionamento di dispositivi elettronici con bassi requisiti di precisione del circuito, come i moduli elettronici automobilistici.

Substrato ceramico in rame legato direttamente (DBC).

In condizioni di temperatura elevata-, il foglio di rame e il substrato ceramico sono saldamente legati attraverso un processo di legame eutettico, che si traduce in un'elevata forza di legame e un'eccellente conduttività termica. È ampiamente utilizzato per la dissipazione del calore in dispositivi quali transistor bipolari a gate isolato (IGBT) e componenti laser.

Substrato ceramico per brasatura attiva dei metalli (AMB).

Questo tipo di substrato consente di ottenere il legame tra il substrato ceramico e la lamina di rame tramite una lega per saldatura contenente elementi attivi o terre rare-. Offre elevata forza di adesione e affidabilità ed è adatto per applicazioni di imballaggio ad alta-densità.

Applicazione

1. Nel campo dell'elettronica, i substrati ceramici sono supporti ideali per componenti elettronici come circuiti integrati, moduli di potenza e dispositivi RF. Con elevata resistenza, elevata durezza, elevata resistenza all'usura, eccellenti prestazioni di isolamento e stabilità termica, garantiscono un funzionamento stabile e un'efficiente trasmissione del segnale nelle apparecchiature elettroniche. Le applicazioni dei substrati ceramici includono, a titolo esemplificativo, moduli semiconduttori ad alta-potenza, circuiti di controllo dell'alimentazione, alimentatori a commutazione ad alta-frequenza, relè a stato solido-, elettronica automobilistica, componenti elettronici aerospaziali e militari e gruppi di pannelli solari.
2. Nel campo delle comunicazioni, i substrati ceramici possono essere fabbricati in componenti quali filtri a microonde, antenne, divisori di potenza, accoppiatori e isolatori. Questi componenti svolgono un ruolo cruciale nei sistemi di comunicazione, offrendo un'eccellente resistenza meccanica e conduttività termica.
3. Nel campo dell'ottica, i substrati ceramici vengono utilizzati come basi per i laser, fornendo una buona conduttività termica e resistenza meccanica. Vengono inoltre utilizzati per produrre vari componenti per le comunicazioni in fibra-ottica, come multiplexer a divisione di lunghezza d'onda e controller di polarizzazione.
4. In campo medico, i substrati ceramici sono ampiamente utilizzati nei-dispositivi medici di fascia alta, inclusi sensori biomedici e organi artificiali, grazie alla loro eccellente biocompatibilità e stabilità chimica. Ad esempio, i substrati ceramici possono essere utilizzati per produrre articolazioni artificiali e materiali per restauri dentali, offrendo buona biocompatibilità e proprietà estetiche.
5. Nel campo aerospaziale, i substrati ceramici vengono utilizzati per produrre componenti di motori, rivestimenti di barriere termiche, rivestimenti di camere di combustione e parti di veicoli spaziali. Grazie all'elevata robustezza, resistenza alle radiazioni e alle alte-temperature, forniscono un supporto affidabile in ambienti estremi, garantendo un funzionamento stabile del sistema in condizioni di alta-velocità, alta-temperatura e alte-radiazioni.
6. I prodotti con substrato ceramico della nostra azienda includono PCB ceramici multistrato e antenne PCB 5G.

Prodotto personalizzato

La maggior parte dei nostri prodotti sono personalizzati in base ai file Gerber originali forniti dai nostri clienti.
Dopo aver ricevuto i file Gerber originali, li convertiamo in file Gerber funzionanti per uso produttivo.
Durante questo processo di conversione, regoliamo alcuni parametri-come diametro del foro, larghezza e spaziatura delle tracce-per ottimizzare la producibilità e garantire una produzione regolare.

Confezione e garanzia

Tutti i nostri prodotti sono confezionati sottovuoto-con essiccante per garantire una protezione ottimale durante lo stoccaggio e il trasporto.
La durata di conservazione dei circuiti stampati-confezionati sotto vuoto varia a seconda del processo di trattamento della superficie, in genere da 3 a 12 mesi. I dettagli sono i seguenti:

Durata di conservazione per diversi processi di trattamento superficiale

ENIG (Oro ad immersione in nichel elettrolitico)

Può essere conservato fino a 12 mesi in confezione sottovuoto con protezione essiccante.

HASL (livellamento per saldatura ad aria calda) senza piombo-

Quando non vengono apportate modifiche speciali alla conservazione, la durata di conservazione è in genere di circa 3 mesi.

OSP (conservante organico di saldabilità)

Ha una durata di conservazione di 3-6 mesi in confezione sottovuoto con protezione essiccante. Tuttavia, se conservato in modo improprio (ad esempio, senza essiccante o con tenuta sottovuoto insufficiente), la durata di conservazione potrebbe ridursi a circa 3 mesi.

Oro per immersione (placcatura in oro chimico)

La durata di conservazione può raggiungere i 6-12 mesi, a condizione che vengano utilizzati imballaggi sigillati ed essiccante.

Vantaggio aziendale

1. Garantiamo una risposta entro 24 ore a tutte le richieste e ai reclami dei clienti.
2. La nostra fabbrica offre una produzione di campioni in 1-giorno per schede a 2 strati e fornisce servizi di produzione rapida per ordini piccoli e medi, garantendo tempi di consegna brevi e consegne puntuali.
3. Supportiamo più opzioni di pagamento, inclusi EUR, USD, RUB e CNY, tramite PayPal, T/T e altri metodi convenienti.

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PCB con base in ceramica