Mendesain PCB keramik bukan sekadar memilih material yang “berperforma tinggi”—tetapi tentang menerjemahkan kebutuhan aplikasi menjadi detail yang dapat ditindaklanjuti: memilih keramik yang tepat untuk anggaran termal Anda, mengoptimalkan penelusuran jejak untuk mengurangi EMI sebesar 40%, atau menyempurnakan melalui desain agar dapat bertahan dalam 10.000 siklus termal. Terlalu banyak insinyur yang berhenti pada “memilih AlN” atau “menggunakan LTCC” dan mengabaikan nuansa yang mengubah desain “fungsional” menjadi desain yang “dapat diandalkan dan hemat biaya”.
Panduan tahun 2025 ini memandu Anda melalui perjalanan pengoptimalan PCB keramik secara menyeluruh—mulai dari pemilihan material & susunan (langkah dasar) hingga penerapan praktis (detail yang mencegah kegagalan). Kami menguraikan 7 strategi pengoptimalan penting yang digunakan oleh produsen terkemuka seperti LT CIRCUIT untuk mengurangi tingkat kegagalan sebesar 80% dan menurunkan total biaya kepemilikan (TCO) sebesar 30%. Baik Anda mendesain inverter EV, implan medis, atau modul 5G mmWave, peta jalan ini membantu Anda menghindari kesalahan umum dan memaksimalkan kinerja PCB keramik.
Poin Penting
1.Seleksinya menentukan hasil: Abaikan trade-off antara konduktivitas termal dan biaya (misalnya, AlN vs. Al₂O₃), dan Anda akan mengeluarkan uang terlalu banyak sebesar 50% atau menghadapi tingkat kegagalan 30%.
2. Detail termal mendorong keandalan: Termal melalui pitch 0,2 mm (vs. 0,5 mm) mengurangi suhu titik panas sebesar 25°C pada inverter EV.
3. Pengoptimalan EMI bukanlah opsional: PCB keramik memerlukan tuang tembaga yang dibumikan + kaleng pelindung untuk memotong crosstalk sebesar 60% dalam desain frekuensi tinggi.
4. Penyesuaian mekanis mencegah retak: Talang tepi (radius 0,5 mm) + komposit fleksibel mengurangi kegagalan terkait kerapuhan keramik sebesar 90% pada aplikasi yang rawan getaran.
5. Kolaborasi pabrikan sangat penting: Berbagi simulasi termal di awal akan menghindari 20% kegagalan pembuatan prototipe (misalnya, parameter sintering yang tidak cocok).
Pendahuluan: Mengapa Optimasi Desain PCB Keramik Gagal (Dan Cara Memperbaikinya)
Kebanyakan desain PCB keramik gagal bukan karena bahan yang buruk, namun karena “kesenjangan detail”:
a.Seorang perancang inverter EV memilih AlN (170 W/mK) tetapi melewatkan jalur termal—titik panas mencapai 180°C, menyebabkan kegagalan sambungan solder.
bTim implan medis memilih ZrO₂ yang biokompatibel tetapi menggunakan jejak tikungan yang tajam—konsentrasi tekanan menyebabkan 25% PCB retak selama implantasi.
Seorang insinyur 5G menggunakan LTCC untuk mmWave tetapi mengabaikan kontrol impedansi—kehilangan sinyal mencapai 0,8 dB/in (vs. target 0,3 dB/in), sehingga melumpuhkan jangkauan jangkauan.
Solusinya? Proses optimalisasi terstruktur yang menghubungkan pemilihan (bahan, penumpukan) dengan implementasi (via termal, penelusuran rute, toleransi produksi). Di bawah ini, kami membagi proses ini menjadi langkah-langkah yang dapat ditindaklanjuti—didukung oleh data, tabel, dan perbaikan nyata.
Bab 1: Optimasi Pemilihan PCB Keramik – Fondasi Kesuksesan
Seleksi (pilihan material dan susunan) adalah langkah optimasi pertama—dan paling penting. Pilih keramik yang salah, dan perubahan detail apa pun tidak akan menyelamatkan desain Anda.
1.1 Faktor Pemilihan Utama (Jangan Hanya Terpaku pada Konduktivitas Termal!)
| Faktor |
Mengapa Itu Penting |
Pertanyaan untuk Ditanyakan Sebelum Memilih |
| Konduktivitas Termal |
Menentukan pembuangan panas (penting untuk desain berdaya tinggi). |
“Apakah desain saya memerlukan 170 W/mK (AlN) atau 24 W/mK (Al₂O₃)?” |
| Suhu Operasional |
PCB keramik terdegradasi di atas suhu maksimumnya (misalnya, ZrO₂ = 250°C). |
“Apakah suhu PCB akan melebihi 200°C? (Jika ya, hindari Al₂O₃.)” |
| Biokompatibilitas |
Desain yang dapat ditanamkan memerlukan kepatuhan ISO 10993. |
“Apakah PCB ini untuk implantasi manusia? (Jika ya, hanya ZrO₂.)” |
| Stabilitas Frekuensi |
Desain frekuensi tinggi memerlukan konstanta dielektrik (Dk) yang stabil (misalnya, LTCC = 7,8 ±2%). |
“Apakah sinyal akan melebihi 10 GHz? (Jika ya, hindari Al₂O₃.)” |
| Anggaran Biaya |
AlN berharga 2x Al₂O₃; ZrO₂ berharga 3x AlN. |
“Dapatkah saya menghemat 50% dengan Al₂O₃ tanpa mengorbankan kinerja?” |
| Fleksibilitas Mekanis |
Keramik bersifat rapuh—desain yang fleksibel memerlukan komposit. |
“Apakah PCB akan bengkok? (Jika ya, gunakan komposit ZrO₂-PI.)” |
1.2 Panduan Pemilihan Material Keramik (Dengan Kesesuaian Aplikasi)
| Bahan Keramik |
Properti Utama |
Aplikasi Ideal |
Kesalahan Seleksi yang Harus Dihindari |
| Aluminium Nitrida (AlN) |
170–220 W/mK, kekuatan dielektrik 15kV/mm |
Inverter EV, amplifier 5G, IGBT berdaya tinggi |
Menggunakan AlN untuk desain berdaya rendah (pengeluaran berlebihan sebesar 100%). |
| Aluminium Oksida (Al₂O₃) |
24–29 W/mK, $2–$5/inci persegi. biaya |
Sensor industri, lampu LED, inverter berdaya rendah |
Menggunakan Al₂O₃ untuk desain >100W (risiko panas berlebih). |
| Zirkonia (ZrO₂) |
Sesuai ISO 10993, kekuatan lentur 1200–1500 MPa |
Implan medis, perangkat gigi |
Menggunakan ZrO₂ untuk desain berdaya tinggi (konduktivitas termal rendah). |
| LTCC (Berbasis Al₂O₃) |
Stabil Dk=7.8, pasif tertanam |
Modul 5G mmWave, transceiver RF mikro |
Menggunakan LTCC untuk lingkungan >800°C (menurun di atas 850°C). |
| HTCC (Berbasis Si₃N₄) |
Resistensi 1200°C+, pengerasan radiasi 100 krad |
Sensor luar angkasa, monitor nuklir |
Menggunakan HTCC untuk desain yang sensitif terhadap biaya (5x lebih mahal dari Al₂O₃). |
1.3 Optimasi Pemilihan Lapisan Stackup
Penumpukan PCB keramik bukan sekadar “menambahkan lapisan”—ini tentang menyeimbangkan aliran termal, integritas sinyal, dan biaya. Di bawah ini adalah tumpukan yang dioptimalkan untuk aplikasi utama:
Contoh Penumpukan untuk Kasus Penggunaan yang Ditargetkan
| Aplikasi |
Penumpukan Lapisan |
Alasan |
| Inverter EV (AlN DCB) |
Atas: 2oz Cu (jejak daya) → AlN Substrat (0,6 mm) → Bawah: 2oz Cu (bidang tanah) |
Memaksimalkan aliran panas dari saluran listrik ke substrat; tembaga tebal menangani arus tinggi. |
| 5G MmWave (LTCC) |
Lapisan 1: Jejak RF (Cu) → Lapisan 2: Tanah → Lapisan 3: Kapasitor tertanam → Lapisan 4: Tanah → Lapisan 5: Jejak RF |
Pesawat darat mengisolasi sinyal RF; pasif tertanam mengurangi ukuran sebesar 40%. |
| Implan Medis (ZrO₂) |
Atas: 1oz Au (biokompatibel) → ZrO₂ Substrat (0,3mm) → Bawah: 1oz Au (tanah) |
Substrat tipis mengurangi ukuran implan; emas memastikan biokompatibilitas. |
Kiat Pengoptimalan Tumpukan:
Untuk desain berdaya tinggi, tempatkan bidang tanah tepat di bawah saluran listrik—hal ini akan mengurangi ketahanan termal sebesar 30% dibandingkan dengan bidang offset. Untuk desain RF, lapisi lapisan sinyal di antara bidang tanah (konfigurasi stripline) untuk mengurangi EMI sebesar 50%.
Bab 2: Optimasi Desain Termal – Menjaga PCB Keramik Tetap Dingin & Andal
Keuntungan terbesar PCB Keramik adalah konduktivitas termal—tetapi desain termal yang buruk menyia-nyiakan 50% manfaat ini. Di bawah ini adalah detail yang membuat atau menghancurkan pembuangan panas.
2.1 Perhitungan Resistansi Termal (Ketahui Angka Anda!)
Resistansi termal (Rθ) menentukan seberapa efektif PCB keramik Anda menghilangkan panas. Gunakan formula ini untuk substrat keramik:
Rθ (°C/W) = Ketebalan Substrat (mm) / (Konduktivitas Termal (W/mK) × Luas (m²))
Contoh: Ketahanan Termal AlN vs. Al₂O₃
| Jenis Keramik |
Ketebalan |
Daerah |
Konduktivitas Termal |
Rθ (°C/W) |
Suhu Titik Panas (100W) |
| AlN |
0.6mm |
50mm×50mm |
180 W/mK |
0,13 |
13°C di atas suhu sekitar |
| Al₂O₃ |
0.6mm |
50mm×50mm |
25 W/mK |
0,96 |
96°C di atas suhu sekitar |
Wawasan Utama: Rθ yang lebih rendah dari AlN mengurangi suhu hot-spot sebesar 83%—penting untuk inverter EV dan amplifier 5G.
2.2 Pengoptimalan Melalui Termal (Detail #1 untuk Penyebaran Panas)
Jalur termal memindahkan panas dari permukaan atas ke permukaan bawah—tetapi ukuran, nada, dan kuantitasnya lebih penting daripada yang Anda kira:
| Parameter Melalui Termal |
Tidak dioptimalkan (pitch 0,5 mm, diameter 0,2 mm) |
Dioptimalkan (pitch 0,2 mm, diameter 0,3 mm) |
Dampak |
| Efisiensi Perpindahan Panas |
40% dari maksimal |
90% dari maksimal |
Suhu titik panas dikurangi 25°C (desain 100W) |
| Ketahanan Termal (Rθ) |
0,45 °C/W |
0,18 °C/W |
Pengurangan 60% pada Rθ |
| Kelayakan Manufaktur |
Mudah (pengeboran mekanis) |
Membutuhkan pengeboran laser |
Kenaikan biaya minimal (+10%) |
Aturan Optimasi untuk Thermal Vias:
1.Pitch: 0,2–0,3 mm untuk area berdaya tinggi (inverter EV); 0,5 mm untuk desain berdaya rendah (sensor).
2.Diameter: 0.3mm (dibor laser) untuk AlN/LTCC; hindari diameter <0,2 mm (risiko tersumbat selama pelapisan).
3.Jumlah: Tempatkan 1 via termal per 10mm² area panas (misalnya, 25 vias untuk IGBT 5mm×5mm).
2.3 Integrasi Material Pendingin & Antarmuka
Bahkan PCB keramik terbaik pun memerlukan heat sink untuk desain melebihi 100W. Optimalkan antarmuka untuk menghilangkan kesenjangan termal:
| Bahan Antarmuka |
Ketahanan Termal (°C·in/W) |
Terbaik Untuk |
Kiat Pengoptimalan |
| Gemuk Termal |
0,005–0,01 |
Inverter EV, catu daya industri |
Oleskan ketebalan 0,1 mm (tanpa gelembung udara). |
| Bantalan Termal |
0,01–0,02 |
Implan medis (tidak ada kebocoran minyak) |
Pilih ketebalan 0,3 mm (kompres hingga 0,1 mm di bawah tekanan). |
| Materi Perubahan Fase |
0,008–0,015 |
Stasiun pangkalan 5G (rentang suhu lebar) |
Aktifkan pada suhu 60°C (sesuai dengan suhu pengoperasian pada umumnya). |
Studi Kasus: Optimasi Termal Inverter EV
PCB AlN DCB dari pabrikan untuk inverter 800V memiliki tingkat kegagalan 12% karena titik panas 180°C.
Pengoptimalan yang Diimplementasikan:
1. Menambahkan vias termal 0,3 mm (pitch 0,2 mm) di bawah IGBT.
2. Gemuk termal bekas (ketebalan 0,1 mm) + heat sink aluminium.
3. Peningkatan lebar jejak tembaga dari 2mm menjadi 3mm (mengurangi kehilangan konduksi).
Hasil: Suhu titik panas turun hingga 85°C; tingkat kegagalan turun menjadi 1,2%.
Bab 3: Optimasi Desain EMI/EMC – Menjaga Sinyal Tetap Bersih
PCB keramik menawarkan kinerja EMI yang lebih baik daripada FR4—namun masih memerlukan pengoptimalan untuk menghindari crosstalk dan interferensi, terutama pada desain frekuensi tinggi.
3.1 Optimalisasi Bidang Tanah (Dasar Pengendalian EMI)
Bidang tanah yang kokoh tidak dapat dinegosiasikan—tetapi detail seperti cakupan dan jalur jahitan membuat perbedaan besar:
| Latihan Pesawat Darat |
Tidak dioptimalkan (cakupan 50%, tanpa jahitan) |
Dioptimalkan (cakupan 90%, via jahitan) |
Pengurangan EMI |
| Wilayah Cakupan |
50% permukaan PCB |
90% permukaan PCB |
EMI terpancar 30% lebih rendah |
| Vias Jahitan |
Tidak ada |
Setiap 5mm di sepanjang tepinya |
Crosstalk 40% lebih rendah |
| Perpecahan Bidang Darat |
Dibagi untuk analog/digital |
Bidang tunggal (koneksi satu titik) |
50% kebisingan loop tanah lebih rendah |
Aturan Praktis:
Untuk desain RF/5G, cakupan bidang tanah harus melebihi 80%—dan menggunakan vias jahitan (diameter 0,3 mm) setiap 5 mm untuk membuat “sangkar Faraday” di sekitar jejak sensitif.
3.2 Perutean Jejak untuk EMI Rendah
Perutean jejak yang buruk melemahkan keunggulan EMI alami PCB keramik. Ikuti detail berikut:
| Latihan Perutean Jejak |
Tidak optimal (tikungan 90°, lintasan paralel) |
Dioptimalkan (tikungan 45°, lintasan ortogonal) |
Dampak EMI |
| Sudut Tikungan |
90° (tajam) |
45° atau melengkung (radius = 2× lebar jejak) |
Refleksi sinyal 25% lebih rendah |
| Jarak Jalan Paralel |
1× lebar jejak |
3× lebar jejak |
Crosstalk 60% lebih rendah |
| Kecocokan Panjang Pasangan Diferensial |
± 0,5 mm ketidakcocokan |
± 0,1 mm ketidakcocokan |
Pergeseran fase 30% lebih rendah (5G mmWave) |
| Panjang Jejak RF |
100mm (tanpa pelindung) |
<50mm (terlindung) |
Kehilangan sinyal 40% lebih rendah |
3.3 Optimasi Perisai (Untuk Lingkungan dengan Interferensi Tinggi)
Untuk 5G, ruang angkasa, atau desain industri, tambahkan pelindung untuk mengurangi EMI sebesar 60%:
| Metode Perisai |
Terbaik Untuk |
Detil Implementasi |
Pengurangan EMI |
| Pelindung Tuang Tembaga |
Jejak RF, modul kecil |
Kelilingi jejak dengan tembaga yang dibumikan (celah 0,5 mm) |
30–40% |
| Kaleng Pelindung Logam |
5G mmWave, amplifier berdaya tinggi |
Solder ke ground plane (tidak ada celah) |
50–60% |
| Manik-manik Ferit |
Saluran listrik, sinyal digital |
Tempatkan pada input daya (1000Ω @ 100MHz) |
20–30% |
Contoh: Optimasi EMI 5G MmWave
Desain sel kecil 5G menggunakan LTCC mengalami kehilangan sinyal sebesar 0,8 dB/in karena EMI.
Perbaikan Diterapkan:
1. Menambahkan tembaga ground 0,5 mm di sekitar jejak RF.
2. Memasang kaleng pelindung logam (disolder ke bidang tanah) di atas chip mmWave.
3. Panjang pasangan diferensial yang cocok hingga ±0,1 mm.
Hasilnya: Hilangnya sinyal turun menjadi 0,3 dB/in; EMI yang terpancar memenuhi standar CISPR 22 Kelas B.
Bab 4: Optimasi Desain Mekanis & Keandalan – Mencegah Retak Keramik
Keramik pada dasarnya rapuh—abaikan pengoptimalan mekanis, dan PCB Anda akan retak selama perakitan atau penggunaan. Di bawah ini adalah detail yang meningkatkan daya tahan.
4.1 Optimasi Tepi & Sudut (Mengurangi Konsentrasi Stres)
Tepi dan sudut yang tajam berfungsi sebagai penambah tegangan—optimalkan untuk mencegah retak:
| Desain Tepi/Sudut |
Tidak dioptimalkan (Tepi tajam, sudut 90°) |
Dioptimalkan (talang 0,5 mm, sudut membulat) |
Dampak pada Retak |
| Kekuatan Lentur |
350 MPa (AlN) |
500 MPa (AlN) |
Ketahanan terhadap tekukan 43% lebih tinggi |
| Kelangsungan Hidup Bersepeda Termal |
500 siklus (-40°C hingga 150°C) |
10.000 siklus |
Umur 20x lebih lama |
| Hasil Perakitan |
85% (retak saat penanganan) |
99% |
Hasil 14% lebih tinggi |
Kiat Pengoptimalan:
Untuk semua PCB keramik, tambahkan talang 0,5 mm pada tepinya dan radius 1 mm pada sudut. Untuk desain EV/dirgantara, tingkatkan ke talang 1 mm (lebih baik dalam menangani getaran).
4.2 Optimasi Komposit Keramik Fleksibel (Untuk Desain yang Dapat Ditekuk)
Keramik murni tidak dapat ditekuk—gunakan komposit ZrO₂-PI atau AlN-PI untuk aplikasi yang dapat dipakai/ditanam:
| Tipe Komposit |
Fleksibilitas (Siklus Tikungan) |
Konduktivitas Termal |
Terbaik Untuk |
| ZrO₂-PI (0,1 mm) |
100.000+ (radius 1 mm) |
2–3 W/mK |
Implan medis, patch EKG fleksibel |
| AlN-PI (0,2 mm) |
50.000+ (radius 2mm) |
20–30 W/mK |
Modul 5G yang dapat dilipat, sensor melengkung |
Aturan Desain untuk Komposit:
Pertahankan radius tekukan ≥2× ketebalan komposit (misalnya, radius 0,2 mm untuk ZrO₂-PI 0,1 mm) untuk menghindari retak.
4.3 Optimasi Siklus Termal (Bertahan pada Suhu Ekstrim)
PCB keramik mengembang/berkontraksi secara berbeda dari tembaga—hal ini menimbulkan tekanan selama siklus termal. Optimalkan untuk mencegah delaminasi:
| Latihan Bersepeda Termal |
Tidak dioptimalkan (peningkatan 20°C/mnt) |
Dioptimalkan (jalan 5°C/mnt) |
Hasil |
| Tingkat Ramp |
20°C/menit |
5°C/menit |
Stres termal 70% lebih rendah |
| Waktu Tahan pada Suhu Maks |
5 menit |
15 menit |
Pelepasan gas kelembapan 50% lebih rendah |
| Tingkat Pendinginan |
Tidak terkendali (15°C/menit) |
Terkendali (5°C/menit) |
Risiko delaminasi 80% lebih rendah |
Studi Kasus: Optimasi Mekanik Sensor Dirgantara
PCB Si₃N₄ HTCC untuk sensor satelit retak dalam 30% pengujian siklus termal (-55°C hingga 120°C).
Perbaikan Diterapkan:
1. Menambahkan talang tepi 1mm.
2. Mengurangi laju ramp termal hingga 5°C/menit.
3. Menggunakan konduktor tungsten-molibdenum (cocok dengan koefisien muai panas Si₃N₄, CTE).
Hasil: 0% retak setelah 10.000 siklus.
Bab 5: Implementasi Manufaktur – Mengubah Desain Menjadi Kenyataan
Bahkan desain terbaik pun akan gagal jika tidak dapat diproduksi. Berkolaborasilah dengan produsen PCB keramik Anda untuk mengoptimalkan detail penting berikut:
5.1 Kontrol Toleransi (PCB Keramik Kurang Memaafkan Dibandingkan FR4)
Pembuatan keramik memerlukan toleransi yang lebih ketat—jika diabaikan, desain Anda tidak akan sesuai atau berfungsi:
| Parameter |
Toleransi FR4 |
Toleransi PCB Keramik |
Mengapa Itu Penting |
| Ketebalan Lapisan |
±10% |
±5% (AlN/LTCC) |
Memastikan ketahanan termal tetap dalam 10% dari target. |
| Lebar Jejak |
±0,1mm |
±0,05mm (film tipis) |
Mempertahankan kontrol impedansi (50Ω ±2%). |
| Melalui Posisi |
±0,2 mm |
±0,05mm (dibor dengan laser) |
Menghindari ketidaksejajaran via-trace (penyebab terbuka). |
Tip:
Bagikan model 3D dengan pabrikan Anda untuk memvalidasi toleransi. LT CIRCUIT, misalnya, menggunakan pencocokan CAD untuk memastikan ±0,03mm melalui penyelarasan.
5.2 Pembuatan Prototipe & Validasi (Pengujian Sebelum Produksi Massal)
Melewatkan pembuatan prototipe menyebabkan 20%+ tingkat kegagalan produksi massal. Fokus pada tes penting ini:
| Jenis Tes |
Tujuan |
Kriteria Lulus/Gagal |
| Pencitraan Termal |
Identifikasi titik panas. |
Tidak ada titik >10°C di atas simulasi. |
| Pemeriksaan Sinar-X |
Verifikasi melalui pengisian dan penyelarasan lapisan. |
Tidak ada kekosongan >5% dari volume. |
| Bersepeda Termal |
Uji ketahanan di bawah perubahan suhu. |
Tidak ada delaminasi setelah 1.000 siklus. |
| Pengujian EMI |
Ukur emisi radiasi. |
Temui CISPR 22 (konsumen) atau MIL-STD-461 (dirgantara). |
5.3 Kompatibilitas Material (Hindari Proses yang Tidak Kompatibel)
PCB keramik memerlukan bahan yang kompatibel—misalnya, menggunakan pasta perak pada HTCC (disinter pada suhu 1800°C) akan melelehkan pasta.
| Jenis Keramik |
Konduktor yang Kompatibel |
Konduktor yang Tidak Kompatibel |
| AlN DCB |
Tembaga (ikatan DCB), emas (film tipis) |
Perak (meleleh pada suhu ikatan DCB). |
| LTCC |
Perak-paladium (sintering 850°C) |
Tungsten (membutuhkan sintering 1500°C). |
| HTCC (Si₃N₄) |
Tungsten-molibdenum (sintering 1800°C) |
Tembaga (teroksidasi pada suhu HTCC). |
| ZrO₂ |
Emas (biokompatibel) |
Tembaga (beracun untuk implan). |
Bab 6: Studi Kasus – Optimasi Desain PCB Keramik End-to-End (EV Inverter)
Mari kita gabungkan semuanya dengan contoh nyata dalam mengoptimalkan PCB AlN DCB untuk inverter EV 800V:
6.1 Tahap Seleksi
a.Tantangan: Membutuhkan konduktivitas termal 170+ W/mK, insulasi 800V, dan biaya $3–$6/sq.in. anggaran.
b.Pilihan: AlN DCB (180 W/mK, kekuatan dielektrik 15kV/mm) dengan ketebalan substrat 0,6 mm.
c.Stackup: Atas (2oz Cu power trace) → AlN substrat → Bawah (2oz Cu ground plane).
6.2 Optimasi Termal
a.Menambahkan vias termal 0,3 mm (pitch 0,2 mm) di bawah IGBT 5 mm×5 mm (25 via per IGBT).
c.Pelumas termal terintegrasi (ketebalan 0,1 mm) + heat sink aluminium (100mm×100mm).
6.3 Optimasi EMI
a.Mencapai 90% cakupan bidang tanah dengan vias jahitan (diameter 0,3 mm, jarak 5 mm).
b. Jalur daya yang dirutekan ortogonal ke jalur sinyal (celah 3 mm) untuk menghindari crosstalk.
6.4 Optimasi Mekanis
a.Menambahkan talang tepi 0,5 mm untuk menangani getaran 10G.
b.Menggunakan siklus termal terkontrol (jalan 5°C/mnt) selama produksi.
6.5 Hasil
a.Suhu titik panas: 85°C (vs. 180°C tidak dioptimalkan).
b.Tingkat kegagalan: 1,2% (vs. 12% tidak dioptimalkan).
c.TCO: $35/PCB (vs. $50 untuk ZrO₂ yang spesifikasinya terlalu tinggi).
Bab 7: Tren Masa Depan – Pencetakan AI & 3D Mengubah Desain PCB Keramik
Pengoptimalan terus berkembang—inilah yang akan terjadi:
7.1 Desain Berbasis AI
Alat pembelajaran mesin (misalnya, Ansys Sherlock + AI) sekarang:
a.Memprediksi titik panas termal dengan akurasi 95% (memangkas waktu simulasi sebesar 60%).
b.Optimalkan termal secara otomatis melalui penempatan (10x lebih cepat dari desain manual).
7.2 PCB Keramik Cetak 3D
Manufaktur aditif memungkinkan:
a.Bentuk yang rumit (misalnya, AlN melengkung untuk kemasan baterai EV) dengan limbah material 30% lebih sedikit.
b.Saluran termal tertanam (diameter 0,1 mm) untuk pembuangan panas 40% lebih baik.
7.3 Keramik Penyembuhan Diri
Mikrokapsul (diisi dengan resin keramik) yang tertanam dalam substrat secara otomatis memperbaiki retakan—memperpanjang umur hingga 200% dalam aplikasi industri.
Bab 8: FAQ – Pertanyaan Optimasi Desain PCB Keramik
Q1: Bagaimana cara menyeimbangkan konduktivitas termal dan biaya selama pemilihan?
A1: Gunakan Al₂O₃ untuk desain <100W (24 W/mK, $2–$5/sq.in.) dan AlN untuk >100W (180 W/mK, $3–$6/sq.in.). Hindari ZrO₂/HTCC kecuali biokompatibilitas atau ketahanan terhadap radiasi merupakan keharusan.
Q2: Apa kesalahan terbesar dalam desain termal PCB keramik?
A2: Saluran termal tidak mencukupi atau integrasi unit pendingin buruk. IGBT 5mm×5mm memerlukan 25+ 0,3 mm via termal untuk mencegah panas berlebih.
Q3: Dapatkah saya menerapkan aturan desain FR4 pada PCB keramik?
A3: Tidak—keramik memerlukan toleransi yang lebih ketat (±0,05 mm vs. ±0,1 mm untuk FR4), siklus termal yang lebih lambat, dan cakupan bidang tanah yang lebih tinggi (80% vs. 50%).
Q4: Bagaimana cara mengoptimalkan PCB keramik untuk implan medis?
A4: Gunakan ZrO₂ (sesuai ISO 10993), ketebalan 0,1 mm–0,3 mm, konduktor emas, dan komposit fleksibel untuk desain yang dapat ditekuk. Hindari ujung yang tajam (radius 1 mm).
Q5: Apa cara terbaik untuk berkolaborasi dengan produsen PCB keramik?
A5: Bagikan simulasi termal, model 3D, dan spesifikasi aplikasi (suhu, daya) lebih awal. LT CIRCUIT menawarkan ulasan DFM (Design for Manufacturability) untuk mengetahui masalah sebelum membuat prototipe.
Kesimpulan: Optimasi Adalah Sebuah Proses (Bukan Langkah Satu Kali)
Pengoptimalan desain PCB keramik bukan tentang material yang “sempurna”—ini tentang menghubungkan pemilihan (AlN vs. Al₂O₃, tumpukan) dengan implementasi (via termal, penelusuran rute, toleransi produksi). 7 langkah dalam panduan ini—mulai dari pemilihan material hingga penyesuaian mekanis—mengurangi tingkat kegagalan hingga 80% dan mengurangi TCO sebesar 30%, baik Anda mendesain kendaraan listrik, implan medis, atau 5G.
Kuncinya? Jangan berhenti pada “memilih keramik”—optimalkan detailnya. Thermal via pitch 0,2 mm, talang tepi 0,5 mm, atau cakupan bidang tanah 90% dapat menjadi pembeda antara desain yang gagal dan desain yang bertahan lebih dari 10 tahun.
Untuk dukungan ahli, bermitralah dengan produsen seperti LT CIRCUIT yang berspesialisasi dalam PCB keramik yang dioptimalkan. Tim teknik mereka akan membantu Anda menerjemahkan kebutuhan aplikasi ke dalam penyesuaian desain yang dapat ditindaklanjuti—memastikan PCB keramik Anda tidak hanya memenuhi spesifikasi, namun juga melampauinya.
Masa depan desain PCB keramik terletak pada detailnya—apakah Anda siap untuk menguasainya?
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
