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PCB cerámica: alúmina y AlN

Las dos son cerámicas, pero no son intercambiables. La conductividad térmica y la dilatación deciden cuál sobrevive a la aplicación.

Redacción técnica de Hitech Circuits

Shenzhen, China · Fabricación y montaje de PCB

2 min de lectura

Publicado:

Última actualización:

Revisión técnica: Cifras de proceso verificadas con nuestra hoja de capacidades publicada.

Sustratos cerámicos de alúmina y de nitruro de aluminio con metalización de cobre

Alúmina (Al₂O₃)

La cerámica de trabajo: buena rigidez dieléctrica, conductividad térmica moderada, procesos maduros de capa gruesa y de cobre directamente unido, y el coste más bajo de las dos. Encaja en sustratos de sensores, placas de LED y circuitos de potencia donde la carga térmica es moderada.

Nitruro de aluminio (AlN)

Mayor conductividad térmica y una dilatación térmica más cercana a la del silicio, lo que reduce la tensión sobre dies grandes. El precio es un sustrato más duro y frágil y una ventana de proceso más estrecha, así que se reserva para trabajo de alta densidad de potencia.

Reglas de diseño que difieren del FR-4

  • Los tamaños de trazo los fija el proceso de metalización, no una lámina de cobre atacada.
  • Las vías se mecanizan por láser y se rellenan o metalizan, así que la geometría del pad cambia.
  • Las placas suelen ser de una o dos caras; la cerámica multicapa existe, pero el coste sube de golpe.

Envía el modelo térmico y la huella del die a un fabricante de PCB cerámica; la elección de sustrato se deriva de los vatios por milímetro cuadrado y de la temperatura de unión permitida.

Especificaciones técnicas

Número de capas típico
1–2 capas
Metales de circuito
cobre o metalización de capa gruesa
Tamaño de placa
hasta 580 × 1900 mm (referencia FR-4)

Preguntas frecuentes

  • ¿Cuándo merece la pena el nitruro de aluminio frente a la alúmina?

    El AlN conduce el calor varias veces mejor que la alúmina, así que se elige cuando un área de die pequeña tiene que evacuar mucha potencia: módulos de potencia, excitadores de láser y arrays de LED de alto brillo. Donde la carga térmica es moderada, la alúmina es más barata y mecánicamente más resistente.

  • ¿Puede una placa cerámica llevar agujeros pasantes metalizados?

    Puede, pero el proceso es distinto del de FR-4: los agujeros se mecanizan por láser y se metalizan sobre un sustrato ya cocido. Como las reglas de diseño y el utillaje difieren, una construcción cerámica debe revisarse antes de congelar el layout.

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