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陶瓷基板及其对电子行业的重大意义

  • 发布时间:2022-09-30 11:53:58
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一、什么是技术陶瓷?

技术又名“工程”或“高级”,陶瓷是具有优异电气、机械和热性能的陶瓷基板材料。这些材料通过其化学成分得到增强和定制,以提供电子行业广泛应用所需的改进和特殊性能。最常见的类型是氮化硅,即由硅和氮组成的陶瓷材料,其他由氧化锆、钛酸铝或金属基复合材料制成。

二、技术陶瓷基板如何用于电子产品。

技术陶瓷基板行业应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绝缘、介电、压电或磁性的各种组件,而这些材料还为大多数集成电路提供密封结构保护。

表现出低电导率的陶瓷基板组合物,例如氧化铝是设计无源元件的理想选择。这些类型的陶瓷用于多层陶瓷电容器或MLCC中,以分离构成组件的多层电极。它们还用于电阻器中,以热量的形式耗散能量。其他陶瓷基板成分可以渗透磁场,使其适用于制造电感器,陶瓷与氧化铁和碳酸锶结合形成具有高磁性陶瓷又称“铁氧体”。

 

尽管工程陶瓷因其独特的绝缘性能而备受青睐,但某些成分可用于制造半导体或超导材料。还有许多其他类型的技术陶瓷板具有不同的特性,适用于电子行业的各种应用-下面将介绍其中的示例。

 

三、技术陶瓷基板在电子行业的潜在应用

 

技术陶瓷板的实用特性意味着它们与电子工业的各个领域越来越相关,在接下来的三个小节中,我们将会介绍与该技术相关的行业应用的一些关键示例。

1、柔性电子

由于电子产品的总体趋势似乎是小型化,电子行业不断寻求制造越来越紧凑的电子设备。其中一种应用是印刷电路板或PCB,它可以弯曲并放置在比平坦和刚性板小得多的外壳中。柔性铜基PCB目前已经在使用,但在实践中大多受到限制,因为大多数柔性PCB需要刚性部分来固定组件。最重要的是,柔性部分仅限于固定PCB的铜连接和互连部分。

主要理由是电子元件是刚性的,不能放置在曲面上。这是柔性陶瓷板可能蓬勃发展的一个领域。如果可以使用聚合物和陶瓷粉末的组合来制造传统组件,那么这可能会开创一个灵活、小型化设备的新时代。

2、陶瓷基板和封装

随着对高度集成和功能丰富的片上系统的需求不断增加,这当然对信号处理、功率和散热提出了严格的要求,重要的材料科学研究工作已经转向开发具有更低性能的改进陶瓷组合物。介电常数和比氧化铝更高的导率,而氧化铝是当今工业中使用最广泛的基材。

建立在硅芯片又称集成电路上的互连组件阵列传统上使用的陶瓷基板和封装,提供电绝缘和气密密封的机械支撑。凭借其卓越的机械和热性能,技术陶瓷基板可以生产改进和耐用的基材和包装材料。

3、陶瓷超级电容器作为高密度储能器件

近年来,超级电容器的制造取得了长足的进步。这主要是由于对比电池提供的更高效的能量存储设备的需求,电池具有高能量密度,但充电/放电循环次数有限(即使在电动汽车中也是如此);此外,它们还受到高温的不利影响。另一方面,超级电容器具有数百万次充放电循环,并且在其使用寿命内退化最小。它们可以减轻电池的许多限制,尽管它们的能量存储容量有限。

超级电容器虽然构造方式与普通电容器不同,但具有许多相同的特性。虽然这可能使它们成为电池的理想替代品,但超级电容器是基于电解质的大型设备。这意味着对于任何希望制造和扩展该技术以用于小型化设备的工程师来说,都有一个复杂的制造和设计过程。因此,需要可用于为小型设备供电的固态超级电容器,而技术陶瓷基板可能是电子行业的候选者。

四、技术陶瓷基板的增长潜力

技术陶瓷,又称工程陶瓷——尽管它们的有用应用主要是在原材料层面——应该继续与快速发展的电子行业相关,特别是由于它们的上述品质,例如其卓越的电气、机械和热特性。

技术陶瓷基板通过其化学成分得到增强和定制,以提供改进的性能,从而实现广泛的电子应用。对高度集成和高效电子设备的日益增长的需求将继续推动技术陶瓷材料开发的研究。

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