Keramikleiterplatten sind Leiterplatten, die aus keramischem Material hergestellt werden, das sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Isolationsfestigkeit und einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten auszeichnet. Im Vergleich zu herkömmlichen Metallsubstraten eignen sich keramische Leiterplatten gut für hohe Temperaturen, hohen Druck und raue Umgebungen und werden häufig in der Leistungselektronik, bei elektronischen Verpackungen, Multi-Chip-Modulen und in anderen Bereichen eingesetzt.
Vorteile von keramischen Leiterplatten
1. Stabilität in extremer Umgebung
Betriebstemperaturbereich: -55°C bis 850°C (HTCC-Materialien)
Isolationsfestigkeit: ≥15 kV/mm (Al₂O₃-Substrate)
WAK: 6,5-8,5 ppm/℃ (passend zu Si/SiC-Chips)
2. Vorteile der Materialleistung
Materialeigenschaft | AlN-Substrat (Aluminiumnitrid) | Al₂O₃-Substrat (96% Tonerde) | BeO-Substrat (Beryllia) | Messung Standard |
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Wärmeleitfähigkeit | 180-220 W/mK | 20-30 W/mK | 250-300 W/mK | ASTM E1461 |
Dielektrizitätskonstante @1MHz | 8.8 ±0.2 | 9.8 ±0.3 | 6.7 ±0.2 | ASTM D150 |
Biegefestigkeit | 350 MPa | 300 MPa | 250 MPa | ISO 14704 |
CTE (25-300°C) | 4,5 ppm/°C | 7,2 ppm/°C | 7,5 ppm/°C | ASTM E228 |
Volumenwiderstand | >10¹⁴ Ω-cm | >10¹⁴ Ω-cm | >10¹⁴ Ω-cm | IEC 60093 |
Maximale Betriebstemperatur | 850°C | 500°C | 900°C | MIL-PRF-55342 |
3. Merkmale der Oberfläche
Fortgeschrittene Fertigungsprozesse
Dünnschichtverfahren (DPC)
Magnetron-Sputter-Technologie
Dicke des Kupfers: 5-20μm
Strichstärke/Abstand: 30/30μm
Dickschichtverfahren (DBC/AMB)
Dicke der Kupferfolie: 100-300μm
Bindungsstärke: DBC(15-20MPa) gegenüber AMB(>80MPa)
Betriebstemperatur:AMB bis zu 1000°C
Co-Firing-Technologie
LTCC: Sintertemperatur 850-900°C
HTCC: Sintertemperatur 1600-1800°C
Genauigkeit der Lagenausrichtung: ±25μm
Anwendungsbereiche
Leistungselektronik: Keramische Leiterplatten eignen sich hervorragend für die Leistungselektronik und halten den Anforderungen von Schaltungsdesigns mit hoher Leistungsdichte stand.
Kraftfahrzeuge:In der Automobilelektronik werden keramische Leiterplatten für den zuverlässigen Betrieb in rauen Umgebungen eingesetzt, insbesondere bei hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit.
Luft- und Raumfahrt:Auch in der Luft- und Raumfahrt werden keramische Leiterplatten aufgrund ihrer hervorragenden Hochtemperaturbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften häufig eingesetzt.