陶瓷概論

陶瓷不僅是過去100年來用于電氣應(yīng)用的傳統(tǒng)材料，而且對(duì)于高度可靠的電子應(yīng)用也特別有用。例如，在19 個(gè)世紀(jì)，陶瓷是用于隔離器和燈泡插座的標(biāo)準(zhǔn)。此外，無線電管，早期起搏器和軍事電子設(shè)備在1930年代廣泛使用了陶瓷。從那時(shí)起，制造技術(shù)從普通材料到新的混合物和納米技術(shù)，已經(jīng)大大提高了材料等級(jí)，達(dá)到了當(dāng)今技術(shù)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(shù)陶瓷的耐用性，惰性和化學(xué)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(yīng)用情況下，尤其是在太空應(yīng)用中，這不僅僅是使用陶瓷作為適當(dāng)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(shù)或特定的化學(xué)物質(zhì)。陶瓷通常是一大堆技術(shù)材料，可為滿足更高的要求提供良好的機(jī)會(huì)。

陶瓷材料的最大優(yōu)點(diǎn)是其熱機(jī)械性能。熱特性包括膨脹系數(shù)，導(dǎo)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(dú)地以及上述特征的組合對(duì)于電子應(yīng)用，特別是空間應(yīng)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(huì)顯示分解現(xiàn)象，并且它們的化學(xué)鍵不會(huì)像有機(jī)物一樣因熱和紫外線輻射而分解。而且，陶瓷不會(huì)大量吸收或吸收濕氣，并且在深空的極端真空中也不會(huì)放氣。

功能

與FR類型的PCB相比，陶瓷材料需要針對(duì)電子功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。這需要不同的技術(shù)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(yīng)用中無濟(jì)于事。這種限制和其他限制導(dǎo)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(shù)，該技術(shù)被廣泛用于IGBT等功率芯片。

航空航天應(yīng)用

航空航天應(yīng)用通常不以小型化為主要目標(biāo)，而是主要使用陶瓷PCB作為功率主導(dǎo)技術(shù)的基礎(chǔ)。為了從這類材料中絕對(duì)受益，工程師和設(shè)計(jì)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(jìn)行交互，并結(jié)合計(jì)算和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)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(yuǎn)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(gè)使用壽命中）

l良好的導(dǎo)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(duì)許多化學(xué)品，濕氣，溶劑和消耗品的化學(xué)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(jié)技術(shù)兼容，可產(chǎn)生高度可靠的導(dǎo)體

l加工溫度高，遠(yuǎn)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(jī)械強(qiáng)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(dǎo)體設(shè)備的傳感器。