今年4月，德国赛琅泰克(CeramTec GmbH)公司发布基于陶瓷基板的混合集成电路（HIC，Hybrid Integrated Circuits）白皮书。文章认为，正是由于先进陶瓷材料制备的基板具备传统印刷电路板（PCB）无可企及的性能，并且随着制造业技术进步能够以可承受的成本，满足包括航空航天、国防、医疗、汽车和卫星系统在内等越来越多应用领域长期可靠性和高灵活性设计的需求。

传统PCB（左）、陶瓷基板HIC（右）

应用场景

具体而言，不同于传统的基于树脂PCB，HIC依托陶瓷基板集成互连功能元件并封装，其具备了陶瓷材料的耐热、耐腐蚀、气密性好、长期稳定等优势，除了军事、航天等产业起始场景，这对一些新兴市场而言意义尤其重大。比如：

航天卫星，一经发射上天就意味着无法修理更换配件，而PCB面对太空剧烈温差，不仅会因CTE（热膨胀系数）与芯片不匹配而导致焊点断裂失效，还会放气老化并对敏感元件造成污染损坏；

心脏起搏器自植入体内工作起，就意味着不能出故障，更不能打开维修。体内环境复杂，体外有碰撞振动，PCB不仅存在缓慢放气，导线易被腐蚀问题，而且存在因振动或外力导致的焊点开裂风险，其难以承受经年累月稳定工作的重任；

电动汽车（EV）逆变器的功率模块发热量大，还要抵抗内外部的机械应力和震动冲击，PCB的导热系数仅约0.2-0.4 W/m·K，机械强度也不足，无论因为何种原因掉链子，都将可能造成严重交通安全事故；

……

从基板材料角度，氧化铝 (Al₂O₃)性价比突出，主打耐腐蚀；氧化锆增韧氧化铝 (ZTA)可被视为氧化铝升级版，提升了抗外力冲击性能；氮化铝 (AlN)拥有远超PCB的导热性能，低CTE尤其适配温度波动剧烈的场景；氮化硅（Si₃N₄）除了兼顾机械、导热性能，还拥有良好的抗热震性、低介电损耗和低膨胀系数等特点，被誉为综合性能王者；其它小众陶瓷基板材料还有氧化铍(BeO)、莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)、碳化硅等，一方面存在较大短板，另一方面也有自身特色，比如氧化铍导热系数虽高但有毒；莫来石介电常数极低但导热差；碳化硅总体性能优异，但自身半导体的特性导致容易对集成电路造成信号串扰，由于上述原因，这些陶瓷基板几乎被锁死在非常小的特殊定制应用中，本文不做深入探讨……

小结

陶瓷基板作为混合集成电路的基础平台，后续还要经过激光加工创建通孔、沟槽和切口，包括创建 3D 结构，从而为新型电子器件开辟潜力；然后是金属化（厚膜、薄膜）；再然后是通过共烧技术（HTCC、LTCC）将电极材料、基板、电子器件等一次性烧成，实现高度集成。

HIC与消费电子、电信、AI数据中心以及汽车（电动汽车和车辆电气化）和能源领域（风能、太阳能）的脱碳趋势对半导体芯片日益增长的需求同步，也就意味着陶瓷基板制造及精密加工市场也在不断扩大。

粉体圈 郜白