由于AlN陶瓷具有优异的综合性能而被广泛应用于航天电子的各个领域。基于其材料功能特性,AlN陶瓷材料可用作覆铜基板材料、电子封装材料、超高温器件封装材料、高功率器件平台材料、高频器件材料、传感器薄膜材料、光学电子器件材料、涂层及功能增强材料等。
在航天器的电源控制器设计中,采用了大量表面贴装方式组装,常用的基板材料为FR-4材料。然而,FR-4的线膨胀系数较高(一般大于10×10-6/℃),焊装器件时,具有热失配风险,造成开裂失效,可靠性下降。目前,先进的封装工艺中采用了高性能氮化铝陶瓷板作为导热基板,在氮化铝上面直接键合铜,进一步设计电路,表面贴装晶体管、功率二极管。由于AlN具有良好的热学和电学性能,逐步成为该类基板设计的首选材料,并可用于大功率器件的绝缘基板、超大规模集成电路的散热基板和封装基板等。针对氮化铝在空间中的应用,进行了覆铜基板产品设计及选用,在试验中,有研究开展了次温度循环试验(模拟空间冷热交替环境)。AlN晶界种类和状态影响其热传导性能。温度循环试验前后的AlN陶瓷材料的微观组织图片呈现出完善的多面体颗粒状晶粒,致密程度较高,晶界棱边清晰,并且晶粒大小接近,晶界状态基本一致,说明温度循环试验前后AlN陶瓷材料的微观组织无明显变化。
氮化铝覆铜板具有氮化铝的导热性能和机械强度,同时兼具铜的导热性能和导电性能,因而在宇航领域应用潜力很大。此外,“铜–氮化铝–铜”夹层结构在电子系统的模块化和集成化中可起到关键作用,它作为电源模块的机械支撑、电气隔离和散热路径。美国陆军研究实验室提出在氮化铝基板上蚀刻或使用金刚石钻头切割微通道,制作了铜–氮化铝–铜的微通道热沉,可以显著改善热阻层对散热的阻碍。值得注意的是,氮化铝覆铜板在应用当中,AlN与Cu之间的界面结合至关重要,界面物相决定了陶瓷与金属铜层间的结合力。氮化铝覆铜板的常规制备工艺包括热压法和直接覆铜法(DBC)。所以氮化铝陶瓷被加工成结构件后,是可以很好的被利用,由于很多件需要被加工配合件,要求精密,但是氮化铝陶瓷硬度高,容易崩不好加工,而钧杰陶瓷就是精密加工氮化铝陶瓷的厂家。