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陶瓷材料應用在航天航空領域

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陶瓷材料在航空航天上的應用

陶瓷材料對于高度可靠的電子應用特別有用。在19世紀,陶瓷材料應用是隔離器和燈泡插座的標準,以及高技術應用陶瓷在無線電管、早期起搏器和20世紀30年代廣泛使用的軍用電子設備上的發展。

從那時起,不斷增長的制造技術已經令人難以置信地將材料類別從普通材料提高到新的混合物和納米技術,達到當今技術陶瓷的水平。

性能與材料

與早期的標準陶瓷材料相比,新工藝陶瓷的耐久性、惰性和化學特性都有所提高。甚至物理性質也經歷了各種變化。例如,它們不會像以前那樣容易破碎——這是以前陶瓷應用中的一個常見問題。在大多數應用情況下,特別是用于航空航天的應用中,陶瓷作為印刷電路板的適當材料系統具有多種用途。

陶瓷材料的最大優點是它們的熱機械性能。其熱特性包括膨脹系數、導熱系數、熱容量、在熱循環影響下的老化以及承受較高溫度的能力。上述特性有利于電子應用,特別是航空航天。例如,與聚合物和環氧樹脂不同,陶瓷材料不顯示分解,并且與諸如有機物的其他物質相比,它們的化學鍵不因熱和紫外輻射而斷裂。此外,陶瓷不會在深層空間的極端真空中排出氣體。

功能

氧化鋁(Al203)是最具成本效益的陶瓷材料,也是最常用的陶瓷材料,因為與金屬PCB相比,它具有更強的導熱性。

氮化鋁(AlN)也可以提供優異的熱導性能,并且原料成本也高得多,并且通常只在最高技術產品中設計。

航空航天電子用陶瓷材料的一些有利特性包括:

熱膨脹系數-非常接近硅,遠低于大多數常用金屬。

優良的電氣隔離-即使在長久高溫下也有長壽命。

作為絕緣體有著良好的導熱性-有利于熱擴散。

穩定的介電特性和在高頻下的低損耗。

相對許多化學品,水分,溶劑和消耗品來說化學穩定性高。

由于物質的一致性老化非常緩慢。

與貴金屬膏燒結技術的兼容性-導致高度可靠的導體。

高加工溫度-遠離正常操作范圍。

熱阻:沒有典型的熔化、分解或軟化。

機械剛度-允許剛性載體,硬度和耐磨性的傳感器在真空、流體和工業污染環境里工作。

抗EUV,等離子體和離子輻射,以及在高真空中幾乎不放氣,非常適合用于EUV半導體設備的傳感器。

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