第一次见到陶瓷PCB时,老王也被价格吓了一跳。一片小小的陶瓷板,报价能顶十几片普通FR4板。后来做多了才明白,贵有贵的道理。
陶瓷PCB价格高,首先高在材料上。普通FR4板用的是玻璃纤维和环氧树脂,一大张没多少钱。陶瓷板用的是氧化铝、氮化铝、氧化铍这些材料,本身就是特种陶瓷,成本高出一大截。氮化铝陶瓷比氧化铝还贵,因为导热性能更好,加工难度也更大。
生产工艺完全不同。 FR4板是覆铜板压合、蚀刻,标准流程,设备通用。陶瓷板用的是厚膜或薄膜工艺,丝印导电浆料、高温烧结,每一道工序都要专门的设备。烧结温度在850度以上,能耗大,设备贵,做一片的时间够FR4板做几十片了。
钻孔和切割也麻烦。 陶瓷硬、脆,机械钻孔容易裂,很多用激光钻。激光设备贵,速度慢,孔数多了成本蹭蹭往上涨。切割也不能用普通铣床,得用激光切割或金刚石刀,又是一笔投入。老王在聚多邦接触过的陶瓷板客户,很多是被钻孔和切割的成本劝退的。
导热系数决定价格档次。 氧化铝陶瓷导热系数在20-30W/m·K左右,比FR4的0.3高了几十倍,价格还能接受。氮化铝陶瓷能做到170-200W/m·K,导热性能更好,但材料成本和加工难度都翻倍。选哪种,看你产品的散热需求。LED照明用氧化铝就够了,高功率射频模块才需要氮化铝。
板子尺寸和厚度也影响价格。 陶瓷板做大尺寸很难,烧结时容易变形、开裂。一般陶瓷板尺寸都在5cm×5cm以内,超过这个尺寸良率下降,价格成倍上涨。厚度也一样,0.38mm和1.0mm的加工难度不同,价格也不一样。
金属化和表面处理也要花钱。 陶瓷板上做线路,要先做金属化,通常是钨或钼锰浆料,再镀镍镀金。每多一层金属化,就多一道烧结工序。表面处理以沉金为主,因为陶瓷板主要用于高可靠性场合,沉金能保证可焊性和存储寿命。
还有一个容易被忽略的:陶瓷板后续做PCBA也有难度。陶瓷板导热快,smt贴片时回流焊炉温要单独调,比普通FR4板费时。而且陶瓷板脆,smt贴片时受力要控制好,不然容易裂。工厂报价时,会把后续PCBA的难度也考虑进去。