Part.1/ 航空航天器件为何选择陶瓷基板作为材料之一？
在航空航天领域，由于航天器和航空航天超高速飞行器需要在极端环境条件下保持稳定性、性能和可靠性，因此材料的选择至关重要。其中，陶瓷基板、FR4 PCB板和挠性电路是三种常见的材料选择，但在航空航天设备中，为什么更倾向于选择陶瓷基板而不是其他两种类型?
可能有人会好奇，FPC具有优异的柔韧、轻薄的性能，有利于长途运输，为什么不选择FPC呢?此外，FR4 PCB比陶瓷有足够好的支撑力，它有高韧性，也不容易破碎，为什么选择陶瓷而不是FR4 PCB?让我们一起深入研究。
Part.2/ 为什么FPC和PCB不适合航空航天？
从分子结构上看，FPC由聚酰亚胺制成，FR4刚性板由环氧树脂制成，两者都是有机板。受到宇宙射线照射后，很容易发生化学反应，改变其分子结构，使产品变形。这就是它们不能用于航空航天的主要原因。
此外，与陶瓷基板相比，普通电路板无法承受高温。PCB的燃点是130℃，比较低。即使加入耐高温材料，其耐高温特性也不能改变。大多数环氧树脂的燃点在200℃左右，其耐高温性也很弱。换句话说，FR-4玻璃纤维板是由耐高温玻璃纤维材料和高耐热复合材料组成，但无论哪种玻璃纤维材料，对人体都是有毒有害的，所以不宜使用。
航空航天设备在具有挑战性的环境中运行，需要具有特定性能的材料来确保可靠性、安全性和性能。与传统材料(如FR4 PCB或FPC柔性线路板)相比，陶瓷基板具有多种得天独厚的优势，使其成为航空航天应用的首选。以下是航空航天设备选择陶瓷基板的原因:
高温稳定性:陶瓷基板可以承受极端温度而不会降解。陶瓷的电阻温度为-55~850℃(一些特殊技术，如HTCC可以达到1600℃)，这对于设备可能暴露在非常高和非常低温度下的航空航天应用至关重要。
导热性:陶瓷通常比FR4等材料具有更高的导热性。例如，AlN的导热系数约为170~230W/mK，而FR4 PCB的导热系数仅为1.0 W/mK，约为普通PCB的200倍。这意味着它们可以更有效地散热，防止敏感部件过热而导致潜在的风险。
绝缘:陶瓷基板本身就是一种特殊的绝缘材料。因此，不需要加入额外的绝缘材料。在陶瓷金属化的生产中，陶瓷与钛(Ti)的结合强度可达45MPa，且铜与陶瓷的热膨胀系数(CTE)更加匹配。陶瓷基板和金属层在高温条件下也能牢固结合。这种良好的性能可以防止航空航天设备中的短路和电气干扰。
高机械强度和低介电常数:陶瓷基板虽然易碎，但硬度高，介电常数低，可在高频下使用。这使得它们适合航空航天应用的物理需求。若用于电子通信行业，可显著降低信号损失率。
尺寸稳定性:陶瓷在温度发生变化时表现出较于FR4 PCB 或者 FPC 相对来说更小的尺寸变化，可确保设备的一致性和可靠性。因此，陶瓷基板比其他两类PCB更适用于航天航空应用。
化学稳定性:陶瓷基本具有较高的化学稳定性，可广泛应用于腐蚀性强或需要长时间浸泡的设备中，如飞机机翼。
寿命和可靠性:由于其特有的性质，与其他材料相比，陶瓷基板在航空航天应用中往往具有更长的寿命和更高的可靠性。
陶瓷基板的显著特性为航空航天应用带来了显著的好处，包括提高速度、燃油效率、有效载荷能力和任务持续时间。这些优势突出了陶瓷基板在各个行业和创新中的扩展潜力。随着技术的不断创新，陶瓷基板将进一步优化其特性，扩大其性能和适应性。这一进展将有望彻底改变航空航天和相关设备，使其在未来的发展中发挥关键作用。
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