適用于航空航天的陶瓷印制電路板

陶瓷概論

陶瓷不僅是過去100年來用于電氣應用的傳統(tǒng)材料，而且對于高度可靠的電子應用也特別有用。例如，在19 個世紀，陶瓷是用于隔離器和燈泡插座的標準。此外，無線電管，早期起搏器和軍事電子設備在1930年代廣泛使用了陶瓷。從那時起，制造技術從普通材料到新的混合物和納米技術，已經(jīng)大大提高了材料等級，達到了當今技術陶瓷的水平。

特性和材料

與早期的普通陶瓷材料相比，新技術陶瓷的耐用性，惰性和化學特性得到了改善。即使是它們的物理特性也經(jīng)歷了千變?nèi)f化的海洋，例如，它們不容易破碎。在大多數(shù)應用情況下，尤其是在太空應用中，這不僅僅是使用陶瓷作為適當材料系統(tǒng)的唯一原因。但是，陶瓷材料只是一類，而不是技術或特定的化學物質(zhì)。陶瓷通常是一大堆技術材料，可為滿足更高的要求提供良好的機會。

陶瓷材料的最大優(yōu)點是其熱機械性能。熱特性包括膨脹系數(shù)，導熱系數(shù)，熱容量，熱循環(huán)影響下的老化以及承受更高溫度的能力。

單獨地以及上述特征的組合對于電子應用，特別是空間應用是有利的。例如，與聚合物和環(huán)氧樹脂不同，陶瓷材料不會顯示分解現(xiàn)象，并且它們的化學鍵不會像有機物一樣因熱和紫外線輻射而分解。而且，陶瓷不會大量吸收或吸收濕氣，并且在深空的極端真空中也不會放氣。

功能

與FR類型的PCB相比，陶瓷材料需要針對電子功能進行結構化。這需要不同的技術和其他材料的使用。例如，由陶瓷和銅制成的PCB可以使用氧化鋁或氮化鋁，并用環(huán)氧膠將銅箔覆蓋，但這在熱應用中無濟于事。這種限制和其他限制導致了產(chǎn)品解決方案的出現(xiàn)，例如DBC或直接鍵合銅，包括可比較的AlN覆蓋技術，該技術被廣泛用于IGBT等功率芯片。

航空航天應用

航空航天應用通常不以小型化為主要目標，而是主要使用陶瓷PCB作為功率主導技術的基礎。為了從這類材料中絕對受益，工程師和設計師必須了解這些材料所具有的限制和限制，并與必要的工藝條件進行交互，并結合計算和優(yōu)缺點進行平衡。

航空航天電子中的陶瓷材料的一些有利特性是：

l熱膨脹系數(shù)CTE非常接近硅，遠低于大多數(shù)常用金屬

l出色的電氣隔離（即使在高溫和整個使用壽命中）

l良好的導熱性，可作為隔離器（用于散熱和分配）

l穩(wěn)定的介電性能和高頻下的低損耗

l對許多化學品，濕氣，溶劑和消耗品的化學穩(wěn)定性

l由于物質(zhì)的一致性非常緩慢的老化

l與貴金屬糊料燒結技術兼容，可產(chǎn)生高度可靠的導體

l加工溫度高，遠離正常工作范圍

l熱阻，沒有經(jīng)典的熔化，分解或軟化

l機械強度，允許在真空，流體和工業(yè)污染中工作的傳感器具有剛性載體，硬度和耐磨性

l抵抗EUV，等離子體和離子轟擊，并且在高真空下幾乎不放氣，非常適合EUV半導體設備的傳感器。