未來中技術(shù)陶瓷基板及其對電子行業(yè)的重大意義

在我們?nèi)粘Ｊ褂玫?a target="_blank">電子設(shè)備，其包括智能手機(jī)、電腦和便攜式相機(jī)，而它們的大部分功能都?xì)w于半導(dǎo)體和陶瓷基板材料的獨(dú)特性。于是技術(shù)陶瓷基板其獨(dú)特的物理特性，它正在成為電子行業(yè)的首選材料之一。

一、什么是技術(shù)陶瓷?

技術(shù)又名“工程”或“高級”，陶瓷是具有優(yōu)異電氣、機(jī)械和熱性能的陶瓷基板材料。這些材料通過其化學(xué)成分得到增強(qiáng)和定制，以提供電子行業(yè)廣泛應(yīng)用所需的改進(jìn)和特殊性能。最常見的類型是氮化硅，即由硅和氮組成的陶瓷材料，其他由氧化鋯、鈦酸鋁或金屬基復(fù)合材料制成。

二、技術(shù)陶瓷基板如何用于電子產(chǎn)品。

技術(shù)陶瓷基板行業(yè)應(yīng)用的支柱是部件制造水平，不同的陶瓷板成分用于制造具有絕緣、介電、壓電或磁性的各種組件，而這些材料還為大多數(shù)集成電路提供密封結(jié)構(gòu)保護(hù)。

表現(xiàn)出低電導(dǎo)率的陶瓷基板組合物，例如氧化鋁是設(shè)計無源元件的理想選擇。這些類型的陶瓷用于多層陶瓷電容器或MLCC中，以分離構(gòu)成組件的多層電極。它們還用于電阻器中，以熱量的形式耗散能量。其他陶瓷基板成分可以滲透磁場，使其適用于制造電感器，陶瓷與氧化鐵和碳酸鍶結(jié)合形成具有高磁性陶瓷又稱“鐵氧體”。

盡管工程陶瓷因其獨(dú)特的絕緣性能而備受青睞，但某些成分可用于制造半導(dǎo)體或超導(dǎo)材料。還有許多其他類型的技術(shù)陶瓷板具有不同的特性，適用于電子行業(yè)的各種應(yīng)用-下面將介紹其中的示例。

三、技術(shù)陶瓷基板在電子行業(yè)的潛在應(yīng)用

技術(shù)陶瓷板的實(shí)用特性意味著它們與電子工業(yè)的各個領(lǐng)域越來越相關(guān)，在接下來的三個小節(jié)中，我們將會介紹與該技術(shù)相關(guān)的行業(yè)應(yīng)用的一些關(guān)鍵示例。

1、柔性電子

由于電子產(chǎn)品的總體趨勢似乎是小型化，電子行業(yè)不斷尋求制造越來越緊湊的電子設(shè)備。其中一種應(yīng)用是印刷電路板或PCB，它可以彎曲并放置在比平坦和剛性板小得多的外殼中。柔性銅基PCB目前已經(jīng)在使用，但在實(shí)踐中大多受到限制，因?yàn)榇蠖鄶?shù)柔性PCB需要剛性部分來固定組件。最重要的是，柔性部分僅限于固定PCB的銅連接和互連部分。

主要理由是電子元件是剛性的，不能放置在曲面上。這是柔性陶瓷板可能蓬勃發(fā)展的一個領(lǐng)域。如果可以使用聚合物和陶瓷粉末的組合來制造傳統(tǒng)組件，那么這可能會開創(chuàng)一個靈活、小型化設(shè)備的新時代。

2、陶瓷基板和封裝

隨著對高度集成和功能豐富的片上系統(tǒng)的需求不斷增加，這當(dāng)然對信號處理、功率和散熱提出了嚴(yán)格的要求，重要的材料科學(xué)研究工作已經(jīng)轉(zhuǎn)向開發(fā)具有更低性能的改進(jìn)陶瓷組合物。介電常數(shù)和比氧化鋁更高的導(dǎo)率，而氧化鋁是當(dāng)今工業(yè)中使用最廣泛的基材。

建立在硅芯片又稱集成電路上的互連組件陣列傳統(tǒng)上使用的陶瓷基板和封裝，提供電絕緣和氣密密封的機(jī)械支撐。憑借其卓越的機(jī)械和熱性能，技術(shù)陶瓷基板可以生產(chǎn)改進(jìn)和耐用的基材和包裝材料。

3、陶瓷超級電容器作為高密度儲能器件

近年來，超級電容器的制造取得了長足的進(jìn)步。這主要是由于對比電池提供的更高效的能量存儲設(shè)備的需求，電池具有高能量密度，但充電/放電循環(huán)次數(shù)有限(即使在電動汽車中也是如此);此外，它們還受到高溫的不利影響。另一方面，超級電容器具有數(shù)百萬次充放電循環(huán)，并且在其使用壽命內(nèi)退化最小。它們可以減輕電池的許多限制，盡管它們的能量存儲容量有限。

超級電容器雖然構(gòu)造方式與普通電容器不同，但具有許多相同的特性。雖然這可能使它們成為電池的理想替代品，但超級電容器是基于電解質(zhì)的大型設(shè)備。這意味著對于任何希望制造和擴(kuò)展該技術(shù)以用于小型化設(shè)備的工程師來說，都有一個復(fù)雜的制造和設(shè)計過程。因此，需要可用于為小型設(shè)備供電的固態(tài)超級電容器，而技術(shù)陶瓷基板可能是電子行業(yè)的候選者。

四、技術(shù)陶瓷基板的增長潛力

技術(shù)陶瓷，又稱工程陶瓷——盡管它們的有用應(yīng)用主要是在原材料層面——應(yīng)該繼續(xù)與快速發(fā)展的電子行業(yè)相關(guān)，特別是由于它們的上述品質(zhì)，例如其卓越的電氣、機(jī)械和熱特性。

技術(shù)陶瓷基板通過其化學(xué)成分得到增強(qiáng)和定制，以提供改進(jìn)的性能，從而實(shí)現(xiàn)廣泛的電子應(yīng)用。對高度集成和高效電子設(shè)備的日益增長的需求將繼續(xù)推動技術(shù)陶瓷材料開發(fā)的研究。

審核編輯：湯梓紅