logo
Haberler
Evde > Haberler > Şirket Haberleri AlN ve FR4'ün Ötesinde: Aşırı Elektronikleri Devrimleştiren 10 Niş ve Kompozit PCB Malzemesi (2025)
Etkinlikler
Bizimle İletişim

AlN ve FR4'ün Ötesinde: Aşırı Elektronikleri Devrimleştiren 10 Niş ve Kompozit PCB Malzemesi (2025)

2025-10-24

Son şirket haberleri AlN ve FR4'ün Ötesinde: Aşırı Elektronikleri Devrimleştiren 10 Niş ve Kompozit PCB Malzemesi (2025)

PCB malzemeleri söz konusu olduğunda çoğu mühendis ve alıcı varsayılan olarak iki seçeneği tercih ediyor: yüksek güç/aşırı ısı için alüminyum nitrür (AlN) seramik veya uygun maliyetli çok yönlülük için FR4. Ancak elektronik cihazlar, 800V EV invertörlerden vücuda yerleştirilebilir tıbbi cihazlara kadar daha zorlu ortamlara girdikçe ana akım malzemeler de sınırlarına ulaşıyor.


Niş seramik substratlar (örneğin, silikon nitrür, zirkonya) ve kompozit PCB malzemeleri (seramik-reçine hibritleri, bakır-seramik-bakır laminatlar), termal iletkenliği, dayanıklılığı ve maliyeti dengeleyen özel performans sunan, oyun değiştirici olarak ortaya çıkıyor. Bu 2025 kılavuzu, yeterince önemsenmeyen 10 PCB malzemesini, bunların benzersiz özelliklerini, gerçek dünya uygulamalarını ve özel senaryolarda AlN ve FR4'ten nasıl daha iyi performans gösterdiklerini derinlemesine ele alıyor. İster havacılık, medikal veya otomotiv elektroniği için tasarım yapıyor olun, bu yalnızca teknik özellikleri karşılamayan malzemeleri seçmeye yönelik yol haritanızdır; bunlar mümkün olanı yeniden tanımlar.


Temel Çıkarımlar
1.Niş seramikler kritik boşlukları doldurur: Silikon nitrür (Si₃N₄), AlN'nin titreşime yatkın ortamlar için kırılganlığını çözerken, zirkonya (ZrO₂) implantlar için biyouyumluluk sağlar; her ikisi de aşırı kullanım durumlarında ana akım seramiklerden daha iyi performans gösterir.
2. Kompozit alt tabakalar performans ve maliyeti dengeler: Seramik-reçine hibritleri, saf AlN'ye kıyasla maliyetleri %30-50 azaltırken termal iletkenliğin %70'ini korur ve bu da onları orta sınıf EV'ler ve endüstriyel sensörler için ideal kılar.
3.Geleneksel PCB alternatifleri “ikinci en iyi” değildir: CEM-3, FR5 ve biyo-tabanlı FR4, seramik fiyat etiketi olmadan standart FR4'e göre hedeflenen iyileştirmeler (örneğin, daha yüksek Tg, daha düşük karbon ayak izi) sunar.
4.Uygulama malzeme seçimini belirler: İmplante edilebilir cihazlar ZrO₂'ye (biyouyumlu), havacılık sensörleri Si₃N₄'ye (darbeye dayanıklı) ihtiyaç duyar ve düşük güçlü IoT'nin biyo bazlı FR4'e (sürdürülebilir) ihtiyacı vardır.
5.Maliyet ve değer önemlidir: Niş malzemeler FR4'e göre 2-5 kat daha pahalıdır ancak kritik uygulamalarda arıza oranlarını %80 azaltır; 5 yıl içinde 3 kat daha iyi toplam sahip olma maliyeti (TCO) sağlar.


Giriş: Ana Akım PCB Malzemeleri Neden Artık Yeterli Değil
Onlarca yıldır PCB malzeme seçimine AlN (seramik) ve FR4 (organik) hakim oldu, ancak üç eğilim mühendisleri niş ve kompozit alternatiflere doğru itiyor:
1. Aşırı güç yoğunluğu: Modern EV'ler, 5G baz istasyonları ve endüstriyel invertörler, FR4'ün termal sınırlarının (0,3 W/mK) çok ötesinde ve genellikle AlN'nin kırılganlık eşiğini aşan 50–100 W/cm² gerektirir.
2. Özel çevresel talepler: Vücuda yerleştirilebilir tıbbi cihazlar biyouyumluluğa ihtiyaç duyar, havacılık elektroniği radyasyona karşı dayanıklılığa ihtiyaç duyar ve sürdürülebilir teknoloji düşük karbonlu alt tabakalara ihtiyaç duyar; bunların hiçbiri ana akım malzemelerin tam olarak sağlayamadığı özelliklerdir.
3. Maliyet baskısı: Saf seramik PCB'ler FR4'ten 5-10 kat daha pahalıdır ve maliyetin %30'u karşılığında %70 seramik performansı sunan kompozitler için "orta yol" ihtiyacı yaratır.

Çözüm? Bu karşılanmayan ihtiyaçları karşılayan niş seramikler (Si₃N₄, ZrO₂, LTCC/HTCC) ve kompozit yüzeyler (seramik-reçine, CCC). Aşağıda her malzemenin özelliklerini, uygulamalarını ve bunların AlN ve FR4'e karşı nasıl bir araya geldiğini ayrıntılı olarak ele alıyoruz.


Bölüm 1: Niş Seramik PCB Malzemeleri – AlN ve Al₂O₃'nun Ötesinde
Ana akım seramik PCB'ler (AlN, Al₂O₃) termal iletkenlik ve yüksek sıcaklık direncinde üstündür ancak titreşim, biyouyumluluk veya aşırı şok gibi senaryolarda yetersiz kalırlar. Niş seramikler bu boşlukları kişiye özel özelliklerle dolduruyor:

1.1 Silikon Nitrür (Si₃N₄) – Titreşime Eğilimli Ortamlar için “Sert Seramik”
Silisyum nitrür, AlN'nin en büyük kusurunu çözen, zorlu ortam elektroniğinin isimsiz kahramanıdır: kırılganlık.

Mülk Si₃N₄ Seramik AlN Seramik (Ana Akım) FR4 (Ana akım)
Isı İletkenliği 120–150 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Eğilme Dayanımı 800–1000 MPa (darbeye dayanıklı) 350–400 MPa (kırılgan) 150–200 MPa
Maksimum Çalışma Sıcaklığı 1000°C 350°C 130–150°C
Maliyet (AlN'ye karşı) 2 kat daha yüksek Temel (1x) 1/5 kat daha düşük
Nem Emme <%0,05 (24 saat @ 23°C/%50 bağıl nem) <%0,1 <%0,15

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Titreşim direnci: 2 kat daha yüksek bükülme mukavemeti sayesinde yüksek şoklu ortamlarda (örneğin otomotiv motor bölmeleri, havacılık iniş takımı sensörleri) AlN'den daha iyi performans gösterir.
b.Aşırı sıcaklık kararlılığı: 1000°C'de çalışır, bu da onu roket tahrik sistemleri ve endüstriyel fırın kontrolörleri için ideal kılar.
c.Kimyasal inertlik: Kimyasal işleme sensörlerinde kullanılan asitlere, bazlara ve aşındırıcı gazlara karşı dayanıklıdır.

Gerçek Dünya Örneği
Önde gelen bir EV üreticisi, arazi aracı invertörleri için AlN'den Si₃N₄'ye geçiş yaptı. Si₃N₄ PCB'ler 10 kat daha fazla titreşim döngüsüne dayandı (AlN'nin 5G'sine karşı 20G) ve engebeli arazi kullanım durumlarında garanti taleplerini %85 oranında azalttı.


1.2 Zirkonya (ZrO₂) – Tıbbi ve İmplante Edilebilir Cihazlar için Biyouyumlu Seramik
Zirkonya (zirkonyum oksit), biyolojik inertliği ve dayanıklılığı sayesinde uzun süreli insan implantasyonu için onaylanmış tek seramiktir.

Mülk ZrO₂ Seramik (Y-TZP Sınıfı) AlN Seramik FR4
Isı İletkenliği 2–3 W/mK (düşük ısı iletkenliği) 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Eğilme Dayanımı 1200–1500 MPa (süper sert) 350–400 MPa 150–200 MPa
Biyouyumluluk ISO 10993 sertifikalı (implant için güvenli) Biyouyumlu değil Biyouyumlu değil
Maksimum Çalışma Sıcaklığı 250°C 350°C 130–150°C
Maliyet (AlN'ye karşı) 3 kat daha yüksek 1x 1/5 kat daha düşük

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Biyouyumluluk: Toksik sızıntı yok; kalp pili kabloları, kemiğe monte işitme cihazları ve diş implantları gibi implante edilebilir cihazlarda kullanılır.
b.Tokluk: Fiziksel darbelerden dolayı kırılmaya karşı dayanıklıdır (örn. tıbbi cihazların kazara düşmesi).
c.Düşük termal iletkenlik: Dokuya ısı transferinin en aza indirilmesi gereken düşük güçlü implante edilebilirler (örn. glikoz monitörleri) için idealdir.

Gerçek Dünya Örneği
Bir tıbbi cihaz şirketi, implante edilebilir sinir uyarıcılarında ZrO₂ seramik PCB'ler kullanıyor. ZrO₂ substratının biyouyumluluğu doku iltihabını ortadan kaldırırken, sağlamlığı da 10 yıl boyunca vücut hareketinde başarısız olmadan hayatta kaldı; AlN'den (klinik denemelerin %30'unda çatlayan) ve FR4'ten (vücut sıvılarında bozunan) daha iyi performans gösterdi.


1.3 LTCC (Düşük Sıcaklıkta Birlikte Ateşlenen Seramik) – Minyatürleştirilmiş RF için Çok Katmanlı Entegrasyon
LTCC (Düşük Sıcaklıkta Birlikte Ateşlenen Seramik), dirençleri, kapasitörleri ve antenleri doğrudan alt tabakaya entegre ederek yüzey bileşenlerini ortadan kaldıran "yerleşik" bir seramik PCB teknolojisidir.

Mülk LTCC Seramik (Al₂O₃ Bazlı) AlN Seramik FR4
Isı İletkenliği 20–30 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Katman Sayısı 50'ye kadar katman (gömülü bileşenler) 10 katmana kadar 40 katmana kadar
Özellik Çözünürlüğü 50μm çizgi/boşluk 100μm çizgi/boşluk 30μm satır/boşluk (HDI FR4)
Sinterleme Sıcaklığı 850–950°C 1500–1800°C 150–190°C (kürleme)
Maliyet (AlN'ye karşı) 1,5 kat daha yüksek 1x 1/4 kat daha düşük

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Çok katmanlı entegrasyon: Pasifleri (dirençler, kapasitörler) ve antenleri dahil ederek PCB boyutunu %40 azaltır; 5G mmWave modülleri ve mikro uydu alıcı-vericileri için kritiktir.
b.Düşük sinterleme sıcaklığı: Gümüş/paladyum iletkenlerle uyumludur (AlN'nin tungsten metalizasyonundan daha ucuz).
c.RF performansı: Yüksek frekanslı sinyaller (28–60 GHz) için kararlı dielektrik sabiti (Dk=7,8).

Gerçek Dünya Örneği
Bir 5G altyapı sağlayıcısı, mmWave küçük hücrelerinde LTCC seramik PCB'ler kullanıyor. Gömülü anten dizileri ve pasifler, modül boyutunu 100 mm x 100 mm'den (AlN) 60 mm x 60 mm'ye düşürürken, kararlı Dk, 28 GHz'de sinyal kaybını %25 oranında azalttı.


1.4 HTCC (Yüksek Sıcaklıkta Birlikte Ateşlenen Seramik) – Havacılık ve Savunma için Aşırı Isı
HTCC (Yüksek Sıcaklıkta Birlikte Ateşlenen Seramik), LTCC'nin sağlam kuzenidir ve 1000°C'yi aşan sıcaklıklar ve radyasyonla sertleştirilmiş ortamlar için tasarlanmıştır.

Mülk HTCC Seramik (Si₃N₄ Tabanlı) AlN Seramik FR4
Isı İletkenliği 80–100 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Maksimum Çalışma Sıcaklığı 1200°C 350°C 130–150°C
Radyasyon Sertliği >100 krad (uzay dereceli) 50 krad <10 krad
Katman Sayısı 30 katmana kadar 10 katmana kadar 40 katmana kadar
Maliyet (AlN'ye karşı) 4 kat daha yüksek 1x 1/5 kat daha düşük

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Aşırı ısıya dayanıklılık: 1200°C'de çalışır; roket motoru sensörlerinde, nükleer reaktör monitörlerinde ve savaş uçağı egzoz sistemlerinde kullanılır.
b.Radyasyon sertleşmesi: Uydu alıcı-vericileri ve derin uzay sondaları için uzay radyasyonuna (100 krad) dayanır.
c.Mekanik stabilite: Termal döngü altında (-55°C ila 1000°C) delaminasyon olmadan şeklini korur.

Gerçek Dünya Örneği
NASA, Mars gezgininin termal sensörlerinde HTCC seramik PCB'leri kullanıyor. HTCC substratları, -150°C (Mars geceleri) ile 20°C (Mars günleri) arasında 200'den fazla termal döngüye dayandı ve kozmik radyasyona direndi; AlN'den (50 döngüde katmanlara ayrılan) ve FR4'ten (hemen başarısız olan) daha iyi performans gösterdi.


1.5 Alüminyum Oksinitrid (AlON) – Optik-Elektronik Entegrasyon için Şeffaf Seramik
AlON (alüminyum oksinitrid), optik berraklığı termal iletkenlikle birleştiren nadir şeffaf bir seramiktir; hem elektronik hem de ışık iletimine ihtiyaç duyan cihazlar için idealdir.

Mülk AlON Seramik AlN Seramik FR4
Isı İletkenliği 15–20 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Şeffaflık %80–85 (200–2000 nm dalga boyu) Opak Opak
Eğilme Dayanımı 400–500 MPa 350–400 MPa 150–200 MPa
Maksimum Çalışma Sıcaklığı 1000°C 350°C 130–150°C
Maliyet (AlN'ye karşı) 5 kat daha yüksek 1x 1/5 kat daha düşük

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Şeffaflık + elektronik: Tıbbi endoskoplarda, askeri gece görüş gözlüklerinde ve optik sensörlerde kullanılan LED'leri, fotodetektörleri ve devreleri tek bir şeffaf alt tabaka üzerinde entegre eder.
b.Çizilme direnci: Sağlam optik cihazlar için camdan daha serttir (Mohs sertliği 8,5).

Gerçek Dünya Örneği
Bir tıbbi cihaz şirketi artroskopik kameralarında AlON seramik PCB'ler kullanıyor. Şeffaf alt tabaka, kameranın sinyal işleme devrelerini barındırırken ışığın geçmesine izin vererek endoskopun çapını 5 mm'den (AlN+cam) 3 mm'ye düşürerek hasta konforunu ve cerrahi hassasiyeti artırır.


Bölüm 2: Geleneksel FR4'e Niş Alternatifler – Organik İşgücünün Ötesinde
Standart FR4 uygun maliyetlidir ancak niş organik substratlar, seramik fiyat etiketi olmadan FR4'ün yetersiz kaldığı uygulamalar için hedeflenen iyileştirmeler (daha yüksek Tg, daha düşük karbon ayak izi, daha iyi kimyasal direnç) sunar.


2.1 CEM Serisi (CEM-1, CEM-3) – Düşük Güçlü Cihazlar için Düşük Maliyetli FR4 Alternatifleri
CEM (Kompozit Epoksi Malzeme) substratları, temel performansı korurken FR4'ten %20-30 daha düşük maliyete sahip yarı organik/yarı inorganik hibritlerdir.

Mülk CEM-3 (Cam-Mat Epoksi) FR4 (Cam-Kumaş Epoksi) AlN Seramik
Isı İletkenliği 0,4–0,6 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg (Cam Geçişi) 120°C 130–140°C >280°C
Maliyet (FR4'e kıyasla) 0,7 kat daha düşük 1x 5 kat daha yüksek
Nem Emme <%0,2 <%0,15 <%0,1
En İyisi Düşük güçlü aletler, oyuncaklar, temel sensörler Tüketici elektroniği, dizüstü bilgisayarlar Yüksek güçlü EV'ler, havacılık

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Maliyet tasarrufu: FR4'ten %20-30 daha ucuz; oyuncaklar, elektronik cihazlar ve temel IoT sensörleri gibi yüksek hacimli, düşük güçlü cihazlar için idealdir.
b.Üretim kolaylığı: Standart FR4 ekipmanıyla uyumludur, özel işleme gerek yoktur.
Gerçek Dünya Örneği
Bir ev aletleri üreticisi, bütçesine uygun mikrodalga kontrol panoları için CEM-3'ü kullanıyor. CEM-3 alt tabakaları, mikrodalga fırının 80°C çalışma sıcaklığını karşılarken FR4'ten %25 daha düşük maliyetlidir; 1 milyon birimlik üretimde yılda 500 bin dolar tasarruf sağlar.


2.2 FR5 – Endüstriyel Kontrol Cihazları için Yüksek Tg FR4
FR5, FR4'ün 130°C Tg'sinin yetersiz olduğu endüstriyel uygulamaları hedefleyen, daha yüksek Tg'ye ve daha iyi kimyasal dirence sahip yüksek performanslı bir çeşididir.

Mülk FR5 Standart FR4 AlN Seramik
Isı İletkenliği 0,5–0,8 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 170–180°C 130–140°C >280°C
Kimyasal Direnç Yağlara ve soğutuculara karşı dayanıklıdır Orta direnç Mükemmel direnç
Maliyet (FR4'e kıyasla) 1,3 kat daha yüksek 1x 5 kat daha yüksek
En İyisi Endüstriyel kontrolörler, otomotiv bilgi-eğlence sistemi Tüketici elektroniği Yüksek güçlü EV'ler

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Yüksek Tg kararlılığı: 170°C'de çalışır; endüstriyel PLC'lerde, otomotiv bilgi-eğlence sistemlerinde ve dış mekan sensörlerinde kullanılır.
b.Kimyasal direnç: Yağlara ve soğutuculara dayanıklıdır; fabrika zemin ekipmanları için idealdir.

Gerçek Dünya Örneği
Bir imalat şirketi montaj hattı kontrolörleri için FR5 kullanıyor. FR5 PCB'ler, makine yağlarına ve 150°C çalışma sıcaklıklarına 5 yıl maruz kaldıklarında hayatta kaldı; standart FR4'ten (2 yılda bozunan) daha iyi performans gösterdi ve AlN'den 1/3 daha düşük maliyetliydi.


2.3 Metal Çekirdekli FR4 (MCFR4) – Orta Güçte Termal Yönetim için “Ucuz Seramik”
MCFR4 (Metal Çekirdekli FR4), alüminyum çekirdeği FR4 katmanlarıyla birleştirerek standart FR4'ten 10 ila 30 kat daha yüksek termal iletkenlik sunar; AlN'nin maliyetinin 1/3'ü kadardır.

Mülk MCFR4 (Alüminyum Çekirdek) Standart FR4 AlN Seramik
Isı İletkenliği 10–30 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 130–150°C 130–140°C >280°C
Maliyet (FR4'e kıyasla) 2 kat daha yüksek 1x 5 kat daha yüksek
Ağırlık FR4'ten 1,5 kat daha ağır Temel FR4'ten 2 kat daha ağır
En İyisi LED aydınlatma, otomotiv bilgi-eğlence sistemi Tüketici elektroniği Yüksek güçlü EV'ler, havacılık

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Termal denge: 10–30 W/mK ısı iletkenliği — LED sokak lambaları, otomotiv bilgi-eğlence sistemi ve düşük güçlü invertörler gibi orta güçlü cihazlar için idealdir.
b.Maliyet verimliliği: AlN'nin maliyetinin 1/3'ü; FR4'ten daha iyi termal yönetime ihtiyaç duyan, bütçeye duyarlı projeler için mükemmeldir.

Gerçek Dünya Örneği
Bir LED üreticisi 50W sokak lambası PCB'leri için MCFR4 kullanıyor. MCFR4 substratları LED'leri 70°C'de tutarken (FR4'ün 95°C'sine kıyasla) maliyeti AlN'den %60 daha düşüktü; bu da LED'in ömrünü 30.000'den 50.000 saate çıkardı.


2.4 Biyo Bazlı FR4 – Yeşil Elektronikler için Sürdürülebilir Organik Yüzeyler
Biyo bazlı FR4, petrol türevi epoksiyi bitki bazlı reçinelerle (örn. soya fasulyesi yağı, lignin) değiştirerek performanstan ödün vermeden küresel sürdürülebilirlik hedeflerini karşılıyor.

Mülk Biyo-Tabanlı FR4 Standart FR4 AlN Seramik
Isı İletkenliği 0,3–0,4 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 130–140°C 130–140°C >280°C
Karbon Ayak İzi FR4'ten %30–40 daha düşük Temel FR4'ten 2 kat daha yüksek
Maliyet (FR4'e kıyasla) 1,2 kat daha yüksek 1x 5 kat daha yüksek
En İyisi Sürdürülebilir IoT, çevre dostu cihazlar Tüketici elektroniği Yüksek güçlü EV'ler

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Sürdürülebilirlik: %30–40 daha düşük karbon ayak izi; AB Yeşil Anlaşması ve ABD EPA düzenlemeleriyle uyumludur.
b.Durdurarak değiştirme: Standart FR4 üretim ekipmanıyla uyumludur.

Gerçek Dünya Örneği
Avrupalı ​​bir IoT şirketi, akıllı termostat PCB'leri için biyo bazlı FR4 kullanıyor. Biyo bazlı alt katmanlar, ürünün karbon ayak izini %35 oranında azaltırken tüm elektrik özelliklerini karşılayarak şirketin eko-etiketleme ve devlet teşviklerine hak kazanmasına yardımcı oldu.


2.5 KKD Tabanlı PCB (Polifenilen Eter) – Yüksek Frekanslı FR4 Alternatifi
PPE bazlı PCB'ler epoksi yerine polifenilen eter reçinesi kullanır ve düşük maliyetli seramik alternatifleriyle rekabet ederek yüksek frekanslı uygulamalar için daha düşük dielektrik kaybı (Df) sunar.

Mülk KKD Tabanlı PCB Standart FR4 AlN Seramik
Dielektrik Kaybı (Df @10GHz) 0,002–0,003 0,01–0,02 <0,001
Isı İletkenliği 0,8–1,0 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 180–200°C 130–140°C >280°C
Maliyet (FR4'e kıyasla) 1,5 kat daha yüksek 1x 5 kat daha yüksek
En İyisi 5G CPE, Wi-Fi 6E, düşük güçlü RF Tüketici elektroniği 5G baz istasyonları, radar

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Yüksek frekans performansı: 5G CPE, Wi-Fi 6E ve düşük güçlü RF cihazları için düşük Df (0,002–0,003) — FR4'ten (Df=0,01–0,02) daha iyi performans gösterir ve AlN'den 1/4 daha ucuzdur.
b.Yüksek Tg: ​​Endüstriyel RF sensörleri için 180–200°C çalışma sıcaklığı.

Gerçek Dünya Örneği
Bir yönlendirici üreticisi, Wi-Fi 6E yönlendiricilerinde PPE tabanlı PCB'ler kullanıyor. PPE alt katmanları, FR4'e kıyasla 6 GHz'de sinyal kaybını %40 azaltırken AlN'den %75 daha düşük maliyetle seramik primi olmadan daha yüksek Wi-Fi hızları sunuyor.


Bölüm 3: Kompozit PCB Yüzeyleri – “Her İki Dünyanın En İyisi”
Kompozit alt tabakalar, termal iletkenliği, maliyeti ve esnekliği dengelemek için seramik ve organik malzemeleri harmanlayarak saf seramik ile saf FR4 arasındaki boşluğu doldurur. Bu hibritler, EV ve endüstriyel elektronik talebinin etkisiyle PCB malzemelerinin en hızlı büyüyen segmentidir.


3.1 Seramik-Reçine Hibrit Yüzeyler – FR4 Fiyatlarında Termal Performans
Seramik-reçine hibritleri ince bir seramik üst katmana (ısı iletkenliği için) ve kalın bir FR4 alt katmana (maliyet ve esneklik için) sahiptir.

Mülk Seramik-Reçine Hibrit (AlN + FR4) Saf AlN Seramik Standart FR4
Isı İletkenliği 50–80 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Maliyet (AlN'ye karşı) 0,4 kat daha düşük 1x 0,2 kat daha düşük
Esneklik Orta (bükülmeye karşı dayanıklıdır) Sert (kırılgan) Ilıman
Ağırlık FR4'ten 1,2 kat daha ağır FR4'ten 2 kat daha ağır Temel
En İyisi Orta güçlü EV'ler, endüstriyel invertörler Yüksek güçlü EV'ler, havacılık Tüketici elektroniği

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Maliyet-performans dengesi: Saf AlN'den %60 daha ucuz ve termal iletkenliğin %30-40'ını korur; orta güçlü EV'ler (400V), endüstriyel invertörler ve güneş enerjisi invertörleri için idealdir.
b.Üretim uyumluluğu: Alt katman için standart FR4 ekipmanı kullanılarak üretim maliyetleri azalır.

Gerçek Dünya Örneği
Orta sınıf bir EV üreticisi, 400V invertörlerinde seramik reçineli hibrit PCB'ler kullanıyor. Hibritlerin maliyeti birim başına 30 ABD dolarıdır (AlN için 75 ABD dolarına karşılık) ve invertör sıcaklığını 85°C'de tutarken (FR4'ün 110°C'sine kıyasla) bu da soğutma sistemi maliyetlerinde azalma yoluyla 2 yıllık bir yatırım getirisi sağlar.


3.2 Bakır-Seramik-Bakır (CCC) Yüzeyler – Yüksek Akımlı Seramik Hibritler
CCC alt katmanları, güç elektroniği için optimize edilmiş seramik bir çekirdeğe (ısı iletkenliği için) bağlı iki bakır katmandan (yüksek akım yönetimi için) oluşur.

Mülk CCC Substratı (AlN + 2oz Cu) Saf AlN Seramik Standart FR4
Isı İletkenliği 150–180 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Mevcut İşleme 200A (10mm iz genişliği) 150A (10mm iz genişliği) 50A (10mm iz genişliği)
Maliyet (AlN'ye karşı) 1,1 kat daha yüksek 1x 0,2 kat daha düşük
Soyulma Dayanımı 1,5 N/mm 1,0 N/mm 0,8 N/mm
En İyisi Yüksek akım EV invertörleri, IGBT modülleri Yüksek güçlü EV'ler, havacılık Düşük akım tüketici elektroniği

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Yüksek akım kullanımı: 2 ons bakır katmanlar 200A'yı idare eder; 800V EV invertörlerde, IGBT modüllerinde ve endüstriyel güç kaynaklarında kullanılır.
b.Termal verimlilik: AlN çekirdeği yüksek akım izlerini serin tutar ve termal döngü yorgunluğunu azaltır.

Gerçek Dünya Örneği
Yüksek performanslı bir EV üreticisi, 800V invertörlerinde CCC alt katmanlarını kullanıyor. CCC PCB'ler 180A'yı aşırı ısınmadan idare eder (AlN'nin 150A'sına kıyasla) ve %50 daha iyi soyulma mukavemetine sahiptir; hızlı şarj sırasında lehim bağlantı arızalarını %70 azaltır.


3.3 Esnek Seramik Kompozit Yüzeyler – Bükülebilir Yüksek Termal PCB'ler
Esnek seramik kompozitler, seramik tozunu (AlN/ZrO₂) poliimid (PI) reçineyle harmanlayarak PI'nın esnekliğiyle seramik benzeri termal iletkenlik sunar.

Mülk Esnek Seramik Kompozit (AlN + PI) Saf AlN Seramik Esnek FR4 (PI Tabanlı)
Isı İletkenliği 20–30 W/mK 170–220 W/mK 1–2 W/mK
Esneklik 100.000'den fazla bükme döngüsü (1 mm yarıçap) Gevrek (0 bükme döngüsü) 1 milyondan fazla bükme döngüsü (0,5 mm yarıçap)
Maksimum Çalışma Sıcaklığı 200°C 350°C 150°C
Maliyet (Esnek FR4'e kıyasla) 3 kat daha yüksek 10 kat daha yüksek 1x
En İyisi Giyilebilir tıbbi cihazlar, esnek LED'ler Yüksek güçlü EV'ler Giyilebilir tüketici elektroniği

Temel Avantajlar ve Kullanım Durumları
a.Esnek termal yönetim: 20–30 W/mK termal iletkenlik + 100k+ bükülme döngüsü — giyilebilir tıbbi cihazlarda (örneğin, esnek EKG yamaları), katlanabilir LED ekranlarda ve kavisli otomotiv sensörlerinde kullanılır.
b.Biyouyumluluk: ZrO₂-PI kompozitleri, implante edilebilir giyilebilir cihazlar için ISO 10993 sertifikalıdır.

Gerçek Dünya Örneği
Bir tıbbi cihaz şirketi, kablosuz EKG yamalarında esnek AlN-PI kompozit PCB'ler kullanıyor. Kompozitler, sensörün 2W güç dağılımını 40°C'de tutarken hastaların göğüsleri (1 mm yarıçap) etrafında bükülüyordu; bu, esnek FR4'ten (60°C'ye ulaşan) ve saf AlN'den (büküldüğünde çatlayan) daha iyi performans gösteriyordu.


Bölüm 4: Doğru Niş/Kompozit Malzeme Nasıl Seçilir (Adım Adım Kılavuz)
Bu kadar çok seçenek varken, doğru niş veya kompozit malzemeyi seçmek, özelliklerin uygulamanızın benzersiz talepleriyle uyumlu hale getirilmesini gerektirir. Bu çerçeveyi takip edin:

4.1 Adım 1: Pazarlık Edilemez Gereksinimleri Tanımlayın
Seçenekleri daraltmak için sahip olmanız gereken özellikleri listeleyin:
a.Güç yoğunluğu: >100W/cm² → Saf AlN/CCC; 50–100W/cm² → Seramik-reçine hibrit; <50W/cm² → MCFR4/PPE.
b.Çalışma ortamı: Titreşim/şok → Si₃N₄; İmplante edilebilir → ZrO₂; Yüksek frekans → LTCC/PPE; Sürdürülebilir → Biyo bazlı FR4.
c.Maliyet hedefi: <10$/birim → CEM-3/FR5; 10$–30$/birim → MCFR4/seramik-reçine hibrit; >30$/birim → Si₃N₄/LTCC/HTCC.
d.Üretim kısıtlamaları: Standart FR4 ekipmanı → CEM-3/FR5/biyo bazlı FR4; Özel ekipman → LTCC/HTCC/CCC.


4.2 Adım 2: TCO'yu Değerlendirin (Yalnızca Peşin Maliyet Değil)
Niş malzemeler daha ön maliyete sahiptir ancak daha az arıza ve bakım sayesinde genellikle daha düşük TCO sağlar:
a.Kritik uygulamalar (havacılık/medikal): Si₃N₄/HTCC için 3 kat daha fazla ödeme yapmak 1 milyon dolardan fazla arıza maliyetini önler.
b.Orta güç uygulamaları (EV'ler/endüstriyel): Seramik-reçine hibritleri FR4'ten 2 kat daha pahalıdır ancak soğutma sistemi maliyetlerini %40 azaltır.
c.Düşük güçlü uygulamalar (IoT/tüketici): CEM-3/biyo tabanlı FR4 %10-20 maliyet ekler ancak eko-teşviklere uygundur.


4.3 Adım 3: Prototiplerle Doğrulama
Prototip testini asla atlamayın; niş/kompozit malzemeler için temel testler şunları içerir:
a.Termal döngü: -40°C ila maksimum çalışma sıcaklığı (100+ döngü) tabakalara ayrılmayı kontrol etmek için.
b.Mekanik stres: Dayanıklılığı doğrulamak için titreşim (20G) veya bükülme testleri (esnek kompozitler için).
c.Elektrik performansı: Sinyal kaybı (yüksek frekanslı malzemeler için) veya akım kullanımı (CCC için).


4.4 Adım 4: Uzman Bir Tedarikçiyle Ortaklık Yapın
Niş ve kompozit malzemeler üretim uzmanlığı gerektirir; aşağıdaki özelliklere sahip LT CIRCUIT gibi bir tedarikçi seçin:
a.Hedef materyalinizle ilgili deneyiminiz var (örn. LTCC, CCC, biyo bazlı FR4).
b.Malzeme testleri sunar (ısı iletkenliği, biyouyumluluk, radyasyon direnci).
c.Prot

Sorgularınızı doğrudan bize gönderin.

Gizlilik Politikası Çin İyi Kalite HDI PCB Kurulu Tedarikçi. Telif hakkı © 2024-2025 LT CIRCUIT CO.,LTD. . Her hakkı saklıdır.