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陶瓷pcb电路板为什么会应用于航空航天业?

  • 发布时间:2022-08-23 09:45:39
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陶瓷材料对于高度可靠的电子应用特别有用,在19世纪,陶瓷材料应用是隔离器和灯泡插座的标准。以及在1930年代广泛使用的无线电管、早期起博器和军用电子设备中使用高科技应用陶瓷的发展。

从那时起,不断提高的制造技术极大地提高了材料类别,从普通材料到新的混合物和纳米技术,再到今天的技术陶瓷水平。

一、特性和材料

与早期的标准陶瓷材料相比,新技术陶瓷的耐用性、惰性和化学特性都有所提高。甚至物理性质也发生了各种变化,例如,它们不像以前那样容易破碎,这是以前陶瓷应用的常见问题。在大多数应用案例中,特别是在航空航天领域的应用中,陶瓷作为印刷陶瓷电路板的合适材料系统有多种用途。然而,必须注意的是,陶瓷材料是一类材料,与其应用和功能中使用的技术或特定化学无关。

陶瓷是一大类技术材料,为实现高级要求提供了良好的机会。陶瓷材料的最大优点是它们的热机械性能。其热特性包括膨胀系数、热导率、热容量、在热循环影响下的老化和承受更高温度的能力。上述特性有利于电子应用,尤其是航空航天。例如,与聚合物和环氧树脂不同,陶瓷材料不会分解,与有机物等其他物质相比,它们的化学键不会因热和紫外辐射而分解。此外,陶瓷不会大量浸泡或吸收湿气,也不会在深空的极端真空中放气。

二、功能

FR型PCB相比,陶瓷材料需要针对电子功能进行结构化。这需要不同技术和使用其他材料。例如,由陶瓷和铜制成的pcb可以使用氧化铝或氮化铝,并使用环氧树脂粘合剂覆盖铜箔。虽然这对大多数应用都是有益的,但在各种热应用中却没有好处。这种限制和其他限制导致了直接键合铜(DBC)等产品解决方案,包括用于硝酸铝的类似覆盖技术,该技术广泛用于功率芯片,例如绝缘栅双极发射器。

三、材料和层堆叠

氧化铝(Al2O3)是最具成本效益的陶瓷材料,也是最常用的陶瓷材料,因为它具有24至-28W/mk的出色导热性,而金属芯PCB的导热系数为1至4W/mk。

硝酸铝 (AlN) 在 140 至 170 W/mK 时提供卓越的热性能,同时原材料成本也高得多,并且通常仅设计在最高技术的产品中。

四、航空航天应用

航空航天应用通常没有还原,因为它们的主要目标是使用陶瓷电路板,主要是作为电源主导技术的基础。为了直接从这组材料中受益,工程师和设计师必须充分了解和理解这些材料所具有的限制和限制以及它们如何相互作用。在决定使用陶瓷是否有利于所需应用时,需要结合计算和平衡优缺点来评估必要的工艺条件。

航空航天电子用陶瓷材料的一些优势特性包括:

> 热膨胀系数——非常接近硅,远低于大多数常见金属;

> 出色的电气隔离——即使在高温和整个生命周期内;

> 良好的导热性作为隔离器 - 可用于热扩散和分布;

> 高频率下稳定的介电性能和低损耗;

> 对许多化学品、水分、溶剂和消耗品具有化学稳定性;

> 由于物质的稠度,老化非常缓慢;

> 与贵金属浆料烧结技术兼容——产生高度可靠的导体;

> 高加工温度——远离正常工作范围;

> 耐热性——没有典型的熔化、分解或软化;

> 机械刚度——为在真空、流体和工业污染中工作的传感器提供刚性载体、硬度和耐磨性;

耐受 EUV、等离子和离子轰击,并且在高真空中几乎不放气,是 EUV 半导体设备传感器的理想选择。

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