Wichtige Merkmale von Keramik-Leiterplatten
| Wichtige Merkmale | Beschreibung |
| Hohe thermische Leitfähigkeit | Die Wärmeleitfähigkeit ist 10-200 Mal höher als bei FR-4 (Aluminiumnitrid: 170-230 W/mK), was eine schnelle Wärmeableitung ermöglicht. |
| Niedriger CTE (Wärmeausdehnungskoeffizient) | Abgestimmt auf Chipmaterialien (wie Silizium), um das Risiko von thermischen Spannungsrissen zu reduzieren. |
| Hohe Temperaturbeständigkeit | Die Arbeitstemperatur kann über 350 °C liegen (FR-4-Grenzwert liegt bei etwa 130 °C). |
| Hervorragende elektrische Isolierung | Hohe Durchschlagsspannung, geeignet für Hochspannungsanwendungen. |
| Chemische Stabilität | Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit, geeignet für raue Umgebungen. |
Was ist der Unterschied zwischen Keramik-Leiterplatten und FR4?
| Elemente | Keramik-PCB | FR-4 PCB |
| Thermische Leitfähigkeit (W/mK) | 20~230 (Aluminiumnitrid ist am höchsten) | 0,3~0,6 |
| Dielektrizitätskonstante/Dk | 9~10 (geringe Hochfrequenzsignalverluste) | 4,5~4,8 (höhere Frequenzverluste) |
| Kosten | hohe Kosten aufgrund komplexer Materialien und Prozesse | niedrigere Kosten |
| Anwendungsszenarien | Hohe Leistung, hohe Frequenz, extreme Umgebung | Unterhaltungselektronik, normale Schaltungen |
Keramik-Leiterplatten werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die eine außergewöhnliche Wärmeableitung, Hochfrequenzleistung und Zuverlässigkeit erfordern. Sie werden üblicherweise in Hochleistungselektronik, HF (Hochfrequenz)-/Mikrowellenschaltungen, Luft- und Raumfahrt, automobilen Radarsystemen und medizinischen Geräten verwendet.
Leistungselektronik: IGBT-Module, Wärmeableitungssubstrat für Wechselrichter von Elektrofahrzeugen.
- HF/Mikrowelle: 5G-Basisstations-Leistungsverstärker (PA), Radar-T/R-Modul.
- Automobil: LiDAR (Light Detection and Ranging) für autonomes Fahren
- Luft- und Raumfahrt: Triebwerkssensoren, Satellitenstromregelungssystem.
- Medizinische Geräte: Wärmemanagement von Laser-Medizin-Sonden.
- LED-Beleuchtung: COB-LED-Chip-Verpackung löst das Problem des Lichtzerfalls.
| Herstellungsprozess | |
| Dickschichttechnologie | Siebdruck von Metallpaste (Gold/Silber/Kupfer) auf Keramiksubstrate und Hochtemperatur-Sintern zur Schaltungsbildung. |
| Dünnschichttechnologie | Vakuum-Sputterbeschichtung + Fotolithografie, mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich, verwendet für Hochfrequenzchips. |
| DPC (Direct Plated Copper) | Die Keramikoberfläche wird direkt mit Kupfer beschichtet, mit starker Haftung, geeignet für Hochleistungs-LEDs. |
| HTCC/LTCC | HTCC: 1600 °C gesintertes Aluminiumoxid für Luft- und Raumfahrt-/Militäranwendungen. LTCC: 850 °C gesinterte Glaskeramik mit integrierten passiven Komponenten. |
