适用于航空航天的陶瓷印制电路板

陶瓷概论

陶瓷不仅是过去100年来用于电气应用的传统材料，而且对于高度可靠的电子应用也特别有用。例如，在19 个世纪，陶瓷是用于隔离器和灯泡插座的标准。此外，无线电管，早期起搏器和军事电子设备在1930年代广泛使用了陶瓷。从那时起，制造技术从普通材料到新的混合物和纳米技术，已经大大提高了材料等级，达到了当今技术陶瓷的水平。

特性和材料

与早期的普通陶瓷材料相比，新技术陶瓷的耐用性，惰性和化学特性得到了改善。即使是它们的物理特性也经历了千变万化的海洋，例如，它们不容易破碎。在大多数应用情况下，尤其是在太空应用中，这不仅仅是使用陶瓷作为适当材料系统的唯一原因。但是，陶瓷材料只是一类，而不是技术或特定的化学物质。陶瓷通常是一大堆技术材料，可为满足更高的要求提供良好的机会。

陶瓷材料的最大优点是其热机械性能。热特性包括膨胀系数，导热系数，热容量，热循环影响下的老化以及承受更高温度的能力。

单独地以及上述特征的组合对于电子应用，特别是空间应用是有利的。例如，与聚合物和环氧树脂不同，陶瓷材料不会显示分解现象，并且它们的化学键不会像有机物一样因热和紫外线辐射而分解。而且，陶瓷不会大量吸收或吸收湿气，并且在深空的极端真空中也不会放气。

功能

与FR类型的PCB相比，陶瓷材料需要针对电子功能进行结构化。这需要不同的技术和其他材料的使用。例如，由陶瓷和铜制成的PCB可以使用氧化铝或氮化铝，并用环氧胶将铜箔覆盖，但这在热应用中无济于事。这种限制和其他限制导致了产品解决方案的出现，例如DBC或直接键合铜，包括可比较的AlN覆盖技术，该技术被广泛用于IGBT等功率芯片。

航空航天应用

航空航天应用通常不以小型化为主要目标，而是主要使用陶瓷PCB作为功率主导技术的基础。为了从这类材料中绝对受益，工程师和设计师必须了解这些材料所具有的限制和限制，并与必要的工艺条件进行交互，并结合计算和优缺点进行平衡。

航空航天电子中的陶瓷材料的一些有利特性是：

l热膨胀系数CTE非常接近硅，远低于大多数常用金属

l出色的电气隔离（即使在高温和整个使用寿命中）

l良好的导热性，可作为隔离器（用于散热和分配）

l稳定的介电性能和高频下的低损耗

l对许多化学品，湿气，溶剂和消耗品的化学稳定性

l由于物质的一致性非常缓慢的老化

l与贵金属糊料烧结技术兼容，可产生高度可靠的导体

l加工温度高，远离正常工作范围

l热阻，没有经典的熔化，分解或软化

l机械强度，允许在真空，流体和工业污染中工作的传感器具有刚性载体，硬度和耐磨性

l抵抗EUV，等离子体和离子轰击，并且在高真空下几乎不放气，非常适合EUV半导体设备的传感器。