陶瓷材料對(duì)于高度可靠的電子應(yīng)用特別有用，在19世紀(jì)，陶瓷材料應(yīng)用是隔離器和燈泡插座的標(biāo)準(zhǔn)。以及在1930年代廣泛使用的無(wú)線電管、早期起博器和軍用電子設(shè)備中使用高科技應(yīng)用陶瓷的發(fā)展。

從那時(shí)起，不斷提高的制造技術(shù)極大地提高了材料類別，從普通材料到新的混合物和納米技術(shù)，再到今天的技術(shù)陶瓷水平。

一、特性和材料

與早期的標(biāo)準(zhǔn)陶瓷材料相比，新技術(shù)陶瓷的耐用性、惰性和化學(xué)特性都有所提高。甚至物理性質(zhì)也發(fā)生了各種變化，例如，它們不像以前那樣容易破碎，這是以前陶瓷應(yīng)用的常見問(wèn)題。在大多數(shù)應(yīng)用案例中，特別是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用中，陶瓷作為印刷陶瓷電路板的合適材料系統(tǒng)有多種用途。然而，必須注意的是，陶瓷材料是一類材料，與其應(yīng)用和功能中使用的技術(shù)或特定化學(xué)無(wú)關(guān)。

陶瓷是一大類技術(shù)材料，為實(shí)現(xiàn)高級(jí)要求提供了良好的機(jī)會(huì)。陶瓷材料的最大優(yōu)點(diǎn)是它們的熱機(jī)械性能。其熱特性包括膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、熱容量、在熱循環(huán)影響下的老化和承受更高溫度的能力。上述特性有利于電子應(yīng)用，尤其是航空航天。例如，與聚合物和環(huán)氧樹脂不同，陶瓷材料不會(huì)分解，與有機(jī)物等其他物質(zhì)相比，它們的化學(xué)鍵不會(huì)因熱和紫外輻射而分解。此外，陶瓷不會(huì)大量浸泡或吸收濕氣，也不會(huì)在深空的極端真空中放氣。

二、功能

FR型PCB相比，陶瓷材料需要針對(duì)電子功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。這需要不同技術(shù)和使用其他材料。例如，由陶瓷和銅制成的pcb可以使用氧化鋁或氮化鋁，并使用環(huán)氧樹脂粘合劑覆蓋銅箔。雖然這對(duì)大多數(shù)應(yīng)用都是有益的，但在各種熱應(yīng)用中卻沒(méi)有好處。這種限制和其他限制導(dǎo)致了直接鍵合銅（DBC）等產(chǎn)品解決方案，包括用于硝酸鋁的類似覆蓋技術(shù)，該技術(shù)廣泛用于功率芯片，例如絕緣柵雙極發(fā)射器。

三、材料和層堆疊

氧化鋁（Al2O3）是最具成本效益的陶瓷材料，也是最常用的陶瓷材料，因?yàn)樗哂?4至-28W/mk的出色導(dǎo)熱性，而金屬芯PCB的導(dǎo)熱系數(shù)為1至4W/mk。

硝酸鋁 (AlN) 在 140 至 170 W/mK 時(shí)提供卓越的熱性能，同時(shí)原材料成本也高得多，并且通常僅設(shè)計(jì)在最高技術(shù)的產(chǎn)品中。

四、航空航天應(yīng)用

航空航天應(yīng)用通常沒(méi)有還原，因?yàn)樗鼈兊闹饕繕?biāo)是使用陶瓷電路板，主要是作為電源主導(dǎo)技術(shù)的基礎(chǔ)。為了直接從這組材料中受益，工程師和設(shè)計(jì)師必須充分了解和理解這些材料所具有的限制和限制以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔?。在決定使用陶瓷是否有利于所需應(yīng)用時(shí)，需要結(jié)合計(jì)算和平衡優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)評(píng)估必要的工藝條件。

航空航天電子用陶瓷材料的一些優(yōu)勢(shì)特性包括：

> 熱膨脹系數(shù)——非常接近硅，遠(yuǎn)低于大多數(shù)常見金屬；

> 出色的電氣隔離——即使在高溫和整個(gè)生命周期內(nèi)；

> 良好的導(dǎo)熱性作為隔離器 - 可用于熱擴(kuò)散和分布；

> 高頻率下穩(wěn)定的介電性能和低損耗；

> 對(duì)許多化學(xué)品、水分、溶劑和消耗品具有化學(xué)穩(wěn)定性；

> 由于物質(zhì)的稠度，老化非常緩慢；

> 與貴金屬漿料燒結(jié)技術(shù)兼容——產(chǎn)生高度可靠的導(dǎo)體；

> 高加工溫度——遠(yuǎn)離正常工作范圍；

> 耐熱性——沒(méi)有典型的熔化、分解或軟化；

> 機(jī)械剛度——為在真空、流體和工業(yè)污染中工作的傳感器提供剛性載體、硬度和耐磨性；

耐受 EUV、等離子和離子轟擊，并且在高真空中幾乎不放氣，是 EUV 半導(dǎo)體設(shè)備傳感器的理想選擇。