特殊回路基板 - LEDセラミック基板

セラミック基板はプリント基板の一種です。従来のfr-4やアルミニウム基板と違って熱膨張係数が半導体に近く、耐熱性が高い。高発熱製品(高輝度led、太陽光)に適し、耐候性に優れており、厳しい屋外環境にも適しています。

図１

セラミック基板PCBの特徴:

①構造:机械強度が良く、反りが低く、熱膨張係数がシリコンウエハ(窒化アルミニウム)に近く、硬度が高く、加工性が良く、寸法精度も高い

②気候:高温高湿環境に適し、熱伝導率が高く、耐熱性、耐食性、耐摩耗性、紫外線、黄変に強い

③化学的性質:無鉛、無毒、化学的安定性が良い

④電気特性:絶縁抵抗が高く、金属化しやすく、回路パターンとの密着性が高い

⑤市場:原料が豊富(粘土、アルミニウム)、製造が容易、価格が安い

PCB材料の熱特性(導電性)比較:

①ガラス繊維板(従来のpcb): 0.5w/mk,アルミ基板:1 ~ 2.2w/mk,セラミックス基板:24[アルミナ]~ 170[窒化アルミニウム]w/mk

②材料熱伝導係数(単位:w / mk)

③樹脂:0.5、アルミナ:20-40、炭化ケイ素:160、アルミニウム:170、窒化アルミニウム:220、銅:380、ダイヤモンド:600

④セラミック基板プロセスの分類:

⑤薄膜、厚膜、低温共焼多層セラミックス(ltcc)に分けられる。

➅薄膜プロセス(dpc):精密制御素子の回路設計(線幅、膜厚)

⑦厚膜:放熱性と耐候性を提供する

⑧低温共焼多層セラミックス(htcc):低焼結温度、低融点、高導電率を特徴とするガラスセラミックスで、セラミックス基板の多層化を貴金属との共焼により実現できる。

⑨ltcc:複数のセラミック基板を積層し、受動部品やその他の集積回路を埋め込む

ALNとアルミナpcbの特性を比較した。

①アルミナ:材料が簡単で、コストが安く、プロセスが簡単で、熱伝導性が悪い

②窒化アルミニウム:材料が入手しにくく、コストが高く、プロセスが難しく、熱伝導性が優れている