logo
Berita
Rumah > Berita > Berita Perusahaan Tentang Di Luar AlN & FR4: 10 Material PCB Niche & Komposit yang Merevolusi Elektronik Ekstrem (2025)
Acara
Hubungi Kami

Di Luar AlN & FR4: 10 Material PCB Niche & Komposit yang Merevolusi Elektronik Ekstrem (2025)

2025-10-24

Berita perusahaan terbaru tentang Di Luar AlN & FR4: 10 Material PCB Niche & Komposit yang Merevolusi Elektronik Ekstrem (2025)

Terkait bahan PCB, sebagian besar insinyur dan pembeli memilih dua opsi: keramik aluminium nitrida (AlN) untuk daya tinggi/panas ekstrem, atau FR4 untuk keserbagunaan yang hemat biaya. Namun seiring dengan semakin banyaknya perangkat elektronik yang memasuki lingkungan yang lebih keras—mulai dari inverter 800V EV hingga perangkat medis implan—materi arus utama sudah mencapai batasnya.


Substrat keramik khusus (misalnya silikon nitrida, zirkonia) dan bahan PCB komposit (hibrida keramik-resin, laminasi tembaga-keramik-tembaga) muncul sebagai terobosan baru, menawarkan kinerja khusus yang menyeimbangkan konduktivitas termal, daya tahan, dan biaya. Panduan tahun 2025 ini mendalami 10 material PCB yang diremehkan, sifat uniknya, penerapannya di dunia nyata, dan bagaimana performanya mengungguli AlN dan FR4 dalam skenario khusus. Baik Anda mendesain perangkat elektronik dirgantara, medis, atau otomotif, ini adalah peta jalan Anda dalam memilih material yang tidak hanya memenuhi spesifikasi—tetapi juga mendefinisikan ulang apa yang mungkin dilakukan.


Poin Penting
1.Keramik khusus mengisi kesenjangan kritis: Silikon nitrida (Si₃N₄) mengatasi kerapuhan AlN untuk lingkungan rawan getaran, sementara zirkonia (ZrO₂) memberikan biokompatibilitas untuk implan—keduanya mengungguli keramik umum dalam kasus penggunaan ekstrem.
2. Substrat komposit menyeimbangkan kinerja & biaya: Hibrida resin-keramik memangkas biaya sebesar 30–50% dibandingkan AlN murni sekaligus mempertahankan 70% konduktivitas termal, menjadikannya ideal untuk kendaraan listrik kelas menengah dan sensor industri.
3. Alternatif PCB tradisional bukanlah “terbaik kedua”: CEM-3, FR5, dan FR4 berbasis bio menawarkan peningkatan yang ditargetkan dibandingkan FR4 standar (misalnya, Tg lebih tinggi, jejak karbon lebih rendah) tanpa label harga keramik.
4. Aplikasi menentukan pilihan material: Perangkat implan memerlukan ZrO₂ (biokompatibel), sensor ruang angkasa memerlukan Si₃N₄ (tahan guncangan), dan IoT berdaya rendah memerlukan FR4 berbasis bio (berkelanjutan).
5. Masalah biaya vs. nilai: Bahan khusus harganya 2–5x lebih mahal dibandingkan FR4, namun mengurangi tingkat kegagalan sebesar 80% dalam aplikasi penting—menghasilkan total biaya kepemilikan (TCO) 3x lebih baik selama 5 tahun.


Pendahuluan: Mengapa Bahan PCB Arus Utama Tidak Lagi Cukup
Selama beberapa dekade, AlN (keramik) dan FR4 (organik) telah mendominasi pemilihan material PCB, namun ada tiga tren yang mendorong para insinyur menuju alternatif khusus dan komposit:
1. Kepadatan daya yang ekstrem: Kendaraan listrik modern, stasiun pangkalan 5G, dan inverter industri memerlukan daya 50–100W/cm²—jauh melampaui batas termal FR4 (0,3 W/mK) dan seringkali melebihi ambang batas kerapuhan AlN.
2. Tuntutan lingkungan yang khusus: Perangkat medis yang dapat ditanam memerlukan biokompatibilitas, perangkat elektronik dirgantara memerlukan ketahanan terhadap radiasi, dan teknologi berkelanjutan memerlukan substrat rendah karbon—tidak ada satupun yang dapat dipenuhi sepenuhnya oleh material umum.
3.Tekanan biaya: Harga PCB keramik murni 5–10x lebih mahal dibandingkan FR4, sehingga menciptakan kebutuhan “jalan tengah” untuk komposit yang menawarkan 70% kinerja keramik dengan biaya 30%.

Solusinya? Keramik khusus (Si₃N₄, ZrO₂, LTCC/HTCC) dan substrat komposit (resin keramik, CCC) yang memenuhi kebutuhan yang belum terpenuhi ini. Di bawah ini, kami menguraikan sifat masing-masing material, aplikasinya, dan bagaimana material tersebut dibandingkan dengan AlN dan FR4.


Bab 1: Bahan PCB Keramik Niche – Melampaui AlN & Al₂O₃
PCB keramik arus utama (AlN, Al₂O₃) unggul dalam konduktivitas termal dan ketahanan suhu tinggi, namun gagal dalam skenario seperti getaran, biokompatibilitas, atau guncangan ekstrem. Keramik khusus mengisi celah ini dengan sifat yang disesuaikan:

1.1 Silikon Nitrida (Si₃N₄) – “Keramik Tangguh” untuk Lingkungan Rawan Getaran
Silikon nitrida adalah pahlawan tanpa tanda jasa dalam bidang elektronik yang ramah lingkungan, memecahkan kelemahan terbesar AlN: kerapuhan.

Milik Keramik Si₃N₄ Keramik AlN (Utama) FR4 (Arus Utama)
Konduktivitas Termal 120–150 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Kekuatan Lentur 800–1000 MPa (tahan guncangan) 350–400 MPa (rapuh) 150–200 MPa
Suhu Pengoperasian Maks 1000°C 350°C 130–150°C
Biaya (vs. AlN) 2x lebih tinggi Dasar (1x) 1/5x lebih rendah
Penyerapan Kelembaban <0,05% (24 jam @ 23°C/50% RH) <0,1% <0,15%

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Ketahanan getaran: Mengungguli AlN di lingkungan dengan guncangan tinggi (misalnya, ruang mesin otomotif, sensor roda pendaratan dirgantara) berkat kekuatan lentur 2x lebih tinggi.
b.Stabilitas suhu ekstrem: Beroperasi pada 1000°C, sehingga ideal untuk sistem propulsi roket dan pengontrol tungku industri.
c.Kelembaman kimia: Menahan asam, basa, dan gas korosif—digunakan dalam sensor pemrosesan kimia.

Contoh Dunia Nyata
Produsen kendaraan listrik terkemuka beralih dari AlN ke Si₃N₄ untuk inverter kendaraan off-road mereka. PCB Si₃N₄ bertahan 10x lebih banyak siklus getaran (20G vs. AlN 5G) dan mengurangi klaim garansi sebesar 85% dalam kasus penggunaan di medan kasar.


1.2 Zirkonia (ZrO₂) – Keramik Biokompatibel untuk Peralatan Medis & Implan
Zirkonia (zirkonium oksida) adalah satu-satunya keramik yang disetujui untuk implantasi jangka panjang pada manusia, berkat sifat bio-inert dan ketangguhannya.

Milik Keramik ZrO₂ (Kelas Y-TZP) Keramik AlN FR4
Konduktivitas Termal 2–3 W/mK (konduktivitas termal rendah) 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Kekuatan Lentur 1200–1500 MPa (sangat tangguh) 350–400 MPa 150–200 MPa
Biokompatibilitas Bersertifikasi ISO 10993 (aman untuk implan) Tidak biokompatibel Tidak biokompatibel
Suhu Pengoperasian Maks 250°C 350°C 130–150°C
Biaya (vs. AlN) 3x lebih tinggi 1x 1/5x lebih rendah

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Biokompatibilitas: Tidak ada pencucian racun—digunakan pada perangkat implan seperti alat pacu jantung, alat bantu dengar yang menempel pada tulang, dan implan gigi.
b.Ketangguhan: Menahan patah akibat benturan fisik (misalnya peralatan medis terjatuh secara tidak sengaja).
c.Konduktivitas termal rendah: Ideal untuk implan berdaya rendah (misalnya monitor glukosa) di mana perpindahan panas ke jaringan harus diminimalkan.

Contoh Dunia Nyata
Sebuah perusahaan perangkat medis menggunakan PCB keramik ZrO₂ dalam stimulator saraf implannya. Biokompatibilitas substrat ZrO₂ menghilangkan peradangan jaringan, sementara ketangguhannya bertahan selama 10 tahun pergerakan tubuh tanpa kegagalan—mengungguli AlN (yang retak dalam 30% uji klinis) dan FR4 (yang terdegradasi dalam cairan tubuh).


1.3 LTCC (Keramik Co-Fired Suhu Rendah) – Integrasi Multilapis untuk Miniatur RF
LTCC (Keramik Co-Fired Suhu Rendah) adalah teknologi PCB keramik “bawaan” yang mengintegrasikan resistor, kapasitor, dan antena langsung ke substrat—menghilangkan komponen permukaan.

Milik Keramik LTCC (Berbasis Al₂O₃) Keramik AlN FR4
Konduktivitas Termal 20–30 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Jumlah Lapisan Hingga 50 lapisan (komponen tertanam) Hingga 10 lapisan Hingga 40 lapisan
Resolusi Fitur garis/spasi 50μm garis/spasi 100μm garis/spasi 30μm (HDI FR4)
Suhu Sintering 850–950°C 1500–1800°C 150–190°C (pengeringan)
Biaya (vs. AlN) 1,5x lebih tinggi 1x 1/4x lebih rendah

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Integrasi multilapis: Menyematkan pasif (resistor, kapasitor) dan antena, mengurangi ukuran PCB hingga 40%—penting untuk modul 5G mmWave dan transceiver mikrosatelit.
b.Suhu sintering rendah: Kompatibel dengan konduktor perak/paladium (lebih murah daripada metalisasi tungsten AlN).
c.Kinerja RF: Konstanta dielektrik yang stabil (Dk=7.8) untuk sinyal frekuensi tinggi (28–60 GHz).

Contoh Dunia Nyata
Penyedia infrastruktur 5G menggunakan PCB keramik LTCC di sel kecil mmWave mereka. Susunan antena tertanam dan pasif mengurangi ukuran modul dari 100mm×100mm (AlN) menjadi 60mm×60mm, sedangkan Dk yang stabil memotong kehilangan sinyal sebesar 25% pada 28GHz.


1.4 HTCC (Keramik Co-Fired Suhu Tinggi) – Panas Ekstrim untuk Ruang Angkasa & Pertahanan
HTCC (Keramik Co-Fired Suhu Tinggi) adalah sepupu tangguh LTCC, dirancang untuk suhu melebihi 1000°C dan lingkungan yang diperkuat radiasi.

Milik Keramik HTCC (Berbasis Si₃N₄) Keramik AlN FR4
Konduktivitas Termal 80–100 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Suhu Pengoperasian Maks 1200°C 350°C 130–150°C
Kekerasan Radiasi >100 krad (kelas luar angkasa) 50 krad <10 krad
Jumlah Lapisan Hingga 30 lapisan Hingga 10 lapisan Hingga 40 lapisan
Biaya (vs. AlN) 4x lebih tinggi 1x 1/5x lebih rendah

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Tahan panas yang ekstrim: Beroperasi pada suhu 1200°C—digunakan pada sensor mesin roket, monitor reaktor nuklir, dan sistem pembuangan jet tempur.
b.Pengerasan radiasi: Bertahan dari radiasi luar angkasa (100 krad) untuk transceiver satelit dan wahana antariksa.
c.Stabilitas mekanis: Mempertahankan bentuk di bawah siklus termal (-55°C hingga 1000°C) tanpa delaminasi.

Contoh Dunia Nyata
NASA menggunakan PCB keramik HTCC di sensor termal penjelajah Mars mereka. Substrat HTCC bertahan lebih dari 200 siklus termal antara -150°C (malam Mars) dan 20°C (hari Mars) dan tahan terhadap radiasi kosmik—mengungguli AlN (yang mengalami delaminasi dalam 50 siklus) dan FR4 (yang langsung gagal).


1.5 Aluminium Oxynitride (AlON) – Keramik Transparan untuk Integrasi Optik-Elektronik
AlON (aluminium oxynitride) adalah keramik transparan langka yang menggabungkan kejernihan optik dengan konduktivitas termal—ideal untuk perangkat yang memerlukan elektronik dan transmisi cahaya.

Milik Keramik AlON Keramik AlN FR4
Konduktivitas Termal 15–20 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Transparansi 80–85% (panjang gelombang 200–2000 nm) Buram Buram
Kekuatan Lentur 400–500 MPa 350–400 MPa 150–200 MPa
Suhu Pengoperasian Maks 1000°C 350°C 130–150°C
Biaya (vs. AlN) 5x lebih tinggi 1x 1/5x lebih rendah

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Transparansi + elektronik: Mengintegrasikan LED, fotodetektor, dan sirkuit pada satu substrat transparan—digunakan dalam endoskopi medis, kacamata penglihatan malam militer, dan sensor optik.
b.Ketahanan gores: Lebih keras dari kaca (kekerasan Mohs 8,5) untuk perangkat optik yang kokoh.

Contoh Dunia Nyata
Sebuah perusahaan perangkat medis menggunakan PCB keramik AlON di kamera arthroscopic mereka. Substrat transparan memungkinkan cahaya melewatinya saat menjadi tuan rumah sirkuit pemrosesan sinyal kamera, mengurangi diameter endoskopi dari 5mm (AlN+kaca) menjadi 3mm—meningkatkan kenyamanan pasien dan presisi pembedahan.


Bab 2: Alternatif Khusus untuk FR4 Tradisional – Melampaui Pekerja Keras Organik
FR4 standar hemat biaya, namun substrat organik khusus menawarkan peningkatan yang ditargetkan (Tg lebih tinggi, jejak karbon lebih rendah, ketahanan kimia lebih baik) untuk aplikasi di mana FR4 gagal—tanpa label harga keramik.


2.1 Seri CEM (CEM-1, CEM-3) – Alternatif FR4 Berbiaya Rendah untuk Perangkat Berdaya Rendah
Substrat CEM (Composite Epoxy Material) adalah hibrida semi-organik/semi-anorganik dengan harga 20–30% lebih murah dibandingkan FR4 dengan tetap mempertahankan kinerja dasar.

Milik CEM-3 (Epoksi Tikar Kaca) FR4 (Epoksi Kain Kaca) Keramik AlN
Konduktivitas Termal 0,4–0,6 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg (Transisi Kaca) 120°C 130–140°C >280°C
Biaya (vs. FR4) 0,7x lebih rendah 1x 5x lebih tinggi
Penyerapan Kelembaban <0,2% <0,15% <0,1%
Terbaik Untuk Peralatan berdaya rendah, mainan, sensor dasar Elektronik konsumen, laptop EV berdaya tinggi, luar angkasa

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Penghematan biaya: 20–30% lebih murah dibandingkan FR4—ideal untuk perangkat bervolume tinggi dan berdaya rendah seperti mainan, mainan, dan sensor IoT dasar.
b.Kemudahan pembuatan: Kompatibel dengan peralatan FR4 standar, tidak memerlukan pemrosesan khusus.
Contoh Dunia Nyata
Produsen peralatan rumah tangga menggunakan CEM-3 untuk papan kontrol gelombang mikro murah mereka. Substrat CEM-3 harganya 25% lebih murah dibandingkan FR4 sekaligus memenuhi suhu pengoperasian microwave 80°C—menghemat $500k per tahun pada produksi 1 juta unit.


2.2 FR5 – FR4 Tg Tinggi untuk Pengendali Industri
FR5 adalah varian FR4 berperforma tinggi dengan Tg lebih tinggi dan ketahanan kimia yang lebih baik—menargetkan aplikasi industri di mana Tg 130°C FR4 tidak mencukupi.

Milik FR5 Standar FR4 Keramik AlN
Konduktivitas Termal 0,5–0,8 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 170–180°C 130–140°C >280°C
Ketahanan Kimia Tahan minyak, cairan pendingin Resistensi sedang Resistensi yang luar biasa
Biaya (vs. FR4) 1,3x lebih tinggi 1x 5x lebih tinggi
Terbaik Untuk Pengendali industri, infotainment otomotif Elektronik konsumen EV berdaya tinggi

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Stabilitas Tg tinggi: Beroperasi pada suhu 170°C—digunakan pada PLC industri, sistem infotainment otomotif, dan sensor luar ruangan.
b.Ketahanan kimia: Tahan minyak dan cairan pendingin—ideal untuk peralatan lantai pabrik.

Contoh Dunia Nyata
Sebuah perusahaan manufaktur menggunakan FR5 untuk pengontrol jalur perakitannya. PCB FR5 bertahan selama 5 tahun dari paparan oli mesin dan suhu pengoperasian 150°C—mengungguli standar FR4 (yang terdegradasi dalam 2 tahun) dan harganya 1/3 lebih murah dibandingkan AlN.


2.3 Inti Logam FR4 (MCFR4) – “Keramik Anggaran” untuk Manajemen Termal Daya Menengah
MCFR4 (Metal-Core FR4) menggabungkan inti aluminium dengan lapisan FR4, menawarkan konduktivitas termal 10–30x lebih tinggi dibandingkan FR4 standar—dengan biaya 1/3 dari AlN.

Milik MCFR4 (Inti Aluminium) Standar FR4 Keramik AlN
Konduktivitas Termal 10–30 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 130–150°C 130–140°C >280°C
Biaya (vs. FR4) 2x lebih tinggi 1x 5x lebih tinggi
Berat 1,5x lebih berat dari FR4 Dasar 2x lebih berat dari FR4
Terbaik Untuk Pencahayaan LED, infotainment otomotif Elektronik konsumen EV berdaya tinggi, luar angkasa

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Keseimbangan termal: Konduktivitas termal 10–30 W/mK—ideal untuk perangkat berdaya menengah seperti lampu jalan LED, infotainment otomotif, dan inverter berdaya rendah.
b.Efisiensi biaya: 1/3 biaya AlN—sempurna untuk proyek hemat anggaran yang memerlukan manajemen termal lebih baik daripada FR4.

Contoh Dunia Nyata
Pabrikan LED menggunakan MCFR4 untuk PCB lampu jalan 50W mereka. Substrat MCFR4 menjaga LED pada suhu 70°C (vs. FR4 yang 95°C) dan harganya 60% lebih murah dibandingkan AlN—memperpanjang umur LED dari 30 ribu menjadi 50 ribu jam.


2.4 FR4 Berbasis Bio – Substrat Organik Berkelanjutan untuk Elektronik Ramah Lingkungan
FR4 berbasis bio menggantikan epoksi yang berasal dari minyak bumi dengan resin nabati (misalnya minyak kedelai, lignin), sehingga memenuhi target keberlanjutan global tanpa mengorbankan kinerja.

Milik FR4 Berbasis Bio Standar FR4 Keramik AlN
Konduktivitas Termal 0,3–0,4 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 130–140°C 130–140°C >280°C
Jejak Karbon 30–40% lebih rendah dari FR4 Dasar 2x lebih tinggi dari FR4
Biaya (vs. FR4) 1,2x lebih tinggi 1x 5x lebih tinggi
Terbaik Untuk IoT berkelanjutan, peralatan ramah lingkungan Elektronik konsumen EV berdaya tinggi

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Keberlanjutan: jejak karbon 30–40% lebih rendah—sesuai dengan peraturan EU Green Deal dan US EPA.
b.Penggantian drop-in: Kompatibel dengan peralatan manufaktur FR4 standar.

Contoh Dunia Nyata
Sebuah perusahaan IoT Eropa menggunakan FR4 berbasis bio untuk PCB termostat pintar mereka. Substrat berbasis bio mengurangi jejak karbon produk sebesar 35% sekaligus memenuhi semua spesifikasi kelistrikan—membantu perusahaan memenuhi syarat untuk pelabelan ramah lingkungan dan insentif pemerintah.


2.5 PCB Berbasis APD (Polyphenylene Ether) – Alternatif FR4 Frekuensi Tinggi
PCB berbasis PPE menggunakan resin polifenilen eter, bukan epoksi, sehingga menawarkan kehilangan dielektrik (Df) yang lebih rendah untuk aplikasi frekuensi tinggi—bersaing dengan alternatif keramik berbiaya rendah.

Milik PCB Berbasis APD Standar FR4 Keramik AlN
Rugi Dielektrik (Df @10GHz) 0,002–0,003 0,01–0,02 <0,001
Konduktivitas Termal 0,8–1,0 W/mK 0,3 W/mK 170–220 W/mK
Tg 180–200°C 130–140°C >280°C
Biaya (vs. FR4) 1,5x lebih tinggi 1x 5x lebih tinggi
Terbaik Untuk 5G CPE, Wi-Fi 6E, RF berdaya rendah Elektronik konsumen Stasiun pangkalan 5G, radar

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Kinerja frekuensi tinggi: Df Rendah (0,002–0,003) untuk 5G CPE, Wi-Fi 6E, dan perangkat RF berdaya rendah—mengungguli FR4 (Df=0,01–0,02) dan harganya 1/4 lebih murah dibandingkan AlN.
b.Tg Tinggi: Suhu pengoperasian 180–200°C untuk sensor RF industri.

Contoh Dunia Nyata
Produsen router menggunakan PCB berbasis PPE di router Wi-Fi 6E mereka. Substrat PPE mengurangi kehilangan sinyal sebesar 40% pada 6GHz dibandingkan dengan FR4, dan biayanya 75% lebih murah dibandingkan AlN—menghadirkan kecepatan Wi-Fi yang lebih cepat tanpa keramik premium.


Bab 3: Substrat PCB Komposit – “Yang Terbaik dari Kedua Dunia”
Substrat komposit memadukan bahan keramik dan organik untuk menyeimbangkan konduktivitas termal, biaya, dan fleksibilitas—mengisi kesenjangan antara keramik murni dan FR4 murni. Hibrida ini adalah segmen bahan PCB dengan pertumbuhan tercepat, didorong oleh permintaan kendaraan listrik dan elektronik industri.


3.1 Substrat Hibrida Keramik-Resin – Kinerja Termal dengan Harga FR4
Hibrida keramik-resin memiliki lapisan atas keramik yang tipis (untuk konduktivitas termal) dan lapisan bawah FR4 yang tebal (untuk biaya dan fleksibilitas).

Milik Hibrida Keramik-Resin (AlN + FR4) Keramik AlN Murni Standar FR4
Konduktivitas Termal 50–80 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Biaya (vs. AlN) 0,4x lebih rendah 1x 0,2x lebih rendah
Fleksibilitas Sedang (menolak pembengkokan) Kaku (rapuh) Sedang
Berat 1,2x lebih berat dari FR4 2x lebih berat dari FR4 Dasar
Terbaik Untuk EV berdaya menengah, inverter industri EV berdaya tinggi, luar angkasa Elektronik konsumen

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Keseimbangan biaya-kinerja: 60% lebih murah dibandingkan AlN murni sekaligus mempertahankan 30–40% konduktivitas termal—ideal untuk EV berdaya menengah (400V), inverter industri, dan inverter surya.
b.Kompatibilitas manufaktur: Menggunakan peralatan FR4 standar untuk lapisan bawah, sehingga mengurangi biaya produksi.

Contoh Dunia Nyata
Pabrikan kendaraan listrik kelas menengah menggunakan PCB hibrida resin keramik pada inverter 400V mereka. Hibrida berharga $30/unit (vs. $75 untuk AlN) sekaligus menjaga suhu inverter pada 85°C (vs. FR4 yang 110°C)—menghasilkan ROI 2 tahun melalui pengurangan biaya sistem pendingin.


3.2 Substrat Tembaga-Keramik-Tembaga (CCC) – Hibrida Keramik Arus Tinggi
Substrat CCC terdiri dari dua lapisan tembaga (untuk penanganan arus tinggi) yang diikat ke inti keramik (untuk konduktivitas termal)—dioptimalkan untuk elektronika daya.

Milik Substrat CCC (AlN + 2oz Cu) Keramik AlN Murni Standar FR4
Konduktivitas Termal 150–180 W/mK 170–220 W/mK 0,3 W/mK
Penanganan Saat Ini 200A (lebar jejak 10mm) 150A (lebar jejak 10mm) 50A (lebar jejak 10mm)
Biaya (vs. AlN) 1,1x lebih tinggi 1x 0,2x lebih rendah
Kekuatan Kupas 1,5 N/mm 1,0 N/mm 0,8 N/mm
Terbaik Untuk Inverter EV arus tinggi, modul IGBT EV berdaya tinggi, luar angkasa Elektronik konsumen arus rendah

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Penanganan arus tinggi: lapisan tembaga 2oz menangani 200A—digunakan pada inverter EV 800V, modul IGBT, dan catu daya industri.
b.Efisiensi termal: Inti AlN menjaga jejak arus tinggi tetap dingin, mengurangi kelelahan siklus termal.

Contoh Dunia Nyata
Pabrikan kendaraan listrik berperforma tinggi menggunakan substrat CCC pada inverter 800V mereka. PCB CCC menangani 180A tanpa panas berlebih (vs. AlN 150A) dan memiliki kekuatan pengelupasan 50% lebih baik—mengurangi kegagalan sambungan solder sebesar 70% selama pengisian cepat.


3.3 Substrat Komposit Keramik Fleksibel – PCB Termal Tinggi yang Dapat Ditekuk
Komposit keramik fleksibel memadukan bubuk keramik (AlN/ZrO₂) dengan resin polimida (PI), menawarkan konduktivitas termal seperti keramik dengan fleksibilitas PI.

Milik Komposit Keramik Fleksibel (AlN + PI) Keramik AlN Murni FR4 Fleksibel (Berbasis PI)
Konduktivitas Termal 20–30 W/mK 170–220 W/mK 1–2 W/mK
Fleksibilitas Siklus tikungan 100k+ (radius 1mm) Rapuh (0 siklus tikungan) Siklus tikungan 1 juta+ (radius 0,5 mm)
Suhu Pengoperasian Maks 200°C 350°C 150°C
Biaya (vs. FR4 Fleksibel) 3x lebih tinggi 10x lebih tinggi 1x
Terbaik Untuk Perangkat medis yang dapat dipakai, LED fleksibel EV berdaya tinggi Barang elektronik konsumen yang dapat dipakai

Keuntungan Utama & Kasus Penggunaan
a.Manajemen termal yang fleksibel: konduktivitas termal 20–30 W/mK + siklus tikungan 100k+—digunakan pada perangkat medis yang dapat dikenakan (misalnya patch EKG fleksibel), layar LED yang dapat dilipat, dan sensor otomotif melengkung.
b.Biokompatibilitas: Komposit ZrO₂-PI bersertifikat ISO 10993 untuk perangkat wearable implan.

Contoh Dunia Nyata
Sebuah perusahaan perangkat medis menggunakan PCB komposit AlN-PI fleksibel dalam patch EKG nirkabel mereka. Komposit tersebut ditekuk di sekitar dada pasien (radius 1mm) sekaligus menjaga disipasi daya 2W sensor pada 40°C—mengungguli FR4 fleksibel (yang mencapai 60°C) dan AlN murni (yang retak saat ditekuk).


Bab 4: Cara Memilih Niche/Material Komposit yang Tepat (Panduan Langkah demi Langkah)
Dengan begitu banyak pilihan, memilih niche atau material komposit yang tepat memerlukan penyelarasan properti dengan tuntutan unik aplikasi Anda. Ikuti kerangka kerja ini:

4.1 Langkah 1: Tentukan Persyaratan yang Tidak Dapat Dinegosiasikan
Cantumkan spesifikasi yang harus Anda miliki untuk mempersempit pilihan:
a.Kepadatan daya: >100W/cm² → AlN/CCC murni; 50–100W/cm² → Hibrida keramik-resin; <50W/cm² → MCFR4/APD.
b.Lingkungan pengoperasian: Getaran/kejutan → Si₃N₄; Dapat ditanamkan → ZrO₂; Frekuensi tinggi → LTCC/PPE; Berkelanjutan → FR4 berbasis bio.
c.Target biaya: <$10/unit → CEM-3/FR5; $10–$30/unit → MCFR4/hibrida keramik-resin; >$30/unit → Si₃N₄/LTCC/HTCC.
d.Kendala produksi: Peralatan FR4 standar → CEM-3/FR5/FR4 berbasis bio; Peralatan khusus → LTCC/HTCC/CCC.


4.2 Langkah 2: Evaluasi TCO (Bukan Hanya Biaya di Muka)
Bahan khusus harganya lebih mahal di muka, namun seringkali menghasilkan TCO yang lebih rendah melalui pengurangan kegagalan dan pemeliharaan:
a.Aplikasi penting (dirgantara/medis): Membayar 3x lebih banyak untuk Si₃N₄/HTCC menghindari biaya kegagalan $1M+.
b.Aplikasi berdaya menengah (EV/industri): Hibrida keramik-resin harganya 2x lebih mahal dibandingkan FR4 tetapi mengurangi biaya sistem pendingin sebesar 40%.
c.Aplikasi berdaya rendah (IoT/konsumen): CEM-3/FR4 berbasis bio menambah biaya 10–20% namun memenuhi syarat untuk insentif lingkungan.


4.3 Langkah 3: Validasi dengan Prototipe
Jangan pernah melewatkan pengujian prototipe—pengujian utama untuk material khusus/komposit meliputi:
a.Perputaran termal: -40°C hingga suhu pengoperasian maksimal (100+ siklus) untuk memeriksa delaminasi.
b.Tekanan mekanis: Uji getaran (20G) atau tekukan (untuk komposit fleksibel) untuk memvalidasi daya tahan.
c.Kinerja kelistrikan: Kehilangan sinyal (untuk material frekuensi tinggi) atau penanganan arus (untuk CCC).


4.4 Langkah 4: Bermitra dengan Pemasok Khusus
Material khusus dan komposit memerlukan keahlian manufaktur—pilih pemasok seperti LT CIRCUIT yang:
a.Memiliki pengalaman dengan materi target Anda (misalnya, LTCC, CCC, FR4 berbasis bio).
b.Menawarkan pengujian material (konduktivitas termal, biokompatibilitas, ketahanan radiasi).
c.Dapat berkembang mulai dari prototipe hingga produksi massal (penting untuk proyek EV/konsumen bervolume tinggi).


Bab 5: Tren Masa Depan – Niche & Material Komposit yang Harus Diperhatikan (2025–2030)
Lanskap material PCB berkembang dengan cepat—berikut adalah tren yang membentuk adopsi khusus dan komposit:

5.1 Komposit Keramik Cetak 3D
Pencetakan 3D (manufaktur aditif) memungkinkan komposit keramik berbentuk kompleks (misalnya, substrat CCC melengkung) dengan limbah material 30% lebih sedikit—ideal untuk ruang angkasa dan perangkat medis.


5.2 Hibrida yang Diperkuat Grafena
Aditif grafena meningkatkan konduktivitas termal hibrida resin keramik sebesar 50% (dari 50W/mK menjadi 75W/mK) sekaligus mengurangi bobot sebesar 20%—menargetkan kendaraan listrik generasi berikutnya dan modul 6G mmWave.


5.3 Keramik Ramah Lingkungan
Pengikat berbasis bio untuk substrat keramik (misalnya AlN berbasis lignin) mengurangi jejak karbon sebesar 25%—selaras dengan target net-zero global.


5.4 Komposit Cerdas dengan Sensor Tertanam
Substrat komposit mengintegrasikan sensor suhu/tekanan langsung ke material—memungkinkan pemantauan kesehatan inverter EV dan elektronik dirgantara secara real-time.


Bab 6: FAQ – Jawaban atas Pertanyaan Niche/Material Komposit Anda

Kirim pertanyaan Anda langsung ke kami

Kebijakan Privasi Cina Kualitas Baik Papan PCB HDI Pemasok. Hak cipta © 2024-2025 LT CIRCUIT CO.,LTD. . Seluruh hak cipta.