PCB技術 - 温度センサとしてセラミック基板を用いる利点

センサは測定された情報を感知し、特定の法則に基づいて電気信号やその他の必要な形式の情報出力に変換し、情報の伝送、処理、記憶、表示、記録、制御などのさまざまなニーズを満たす検出装置である。近年、自動車技術の進歩に伴い、温度、圧力、位置、速度などのパラメータを検出するために多くのセンサが自動車に取り付けられている。そのため、センサーへの需要は引き続き大幅に伸びている。センサに使用される材料、特に基板材料は、その性能と信頼性に重要な役割を果たしている。セラミック基板は独自の利点を持っており、多くのセンサーメーカーの第一選択となっている。

現在の製造プロセスによって、湿度センサは3つの主要なタイプに分けることができます：集積センサ、薄膜センサと厚膜センサ。集積センサは標準的なシリコン系半導体集積回路プロセス技術を用いて製造され、測定信号を初期処理するための複数の回路も同じチップに集積されている。一方、薄膜センサと厚膜センサは、処理方法が異なるにもかかわらず、回路を基板に直接印刷することによって製造されている。厚膜センサは基板にスラリーを塗布することによって作られ、基板は通常アルミナセラミックスから作られ、熱処理を経て厚膜を形成する。薄膜センサは、セラミック基板上に対応する感受性材料薄膜を堆積することによって形成される。

セラミック基板を使用することには、次のような利点があります。

1、優れた熱伝導性：伝統的なアルミニウムベース回路基板MCPCBの熱伝導率は1-2 W/mkで、銅自体の熱伝導率は383.8 W/mkである。しかし、絶縁層の熱伝導率は1.0程度のW/mkで低く、比較的に、アルミナセラミックスの熱伝導率は15-35 W/mkの間で、窒化アルミニウムセラミックスの熱伝導率は170-230 W/mk程度で、銅ベースセラミックス材料の熱伝導率よりはるかに高い。窒化アルミニウムセラミックスの熱伝導率は170 ~ 230 W/mkであり、銅基板の熱伝導率2 W/mkよりはるかに高い。

アルミニウム/銅ベース回路基板は、アルミニウム自体は良好な熱伝導性を有しているが、絶縁層の存在により全体の熱伝導性が影響を受ける。この場合、絶縁層としてセラミックス基板を選択し、アルミニウム/銅を基材とすることで、全体の熱伝導性を高めることができます。

2.熱膨張係数の高さ整合：湿度センサの動作温度範囲が広く、材料間の熱膨張係数が高温と低温環境下で整合しないと、線路が脱落し、センサ故障を引き起こす可能性がある。セラミックス基板の熱膨張係数は湿度センサにより近いため、より安定性が高い。

3.絶縁性能が優れている：セラミックス基板の破壊電圧は20 KV/mmに達し、短絡損傷を効果的に防止でき、敏感素子に究極の保護を提供する。

4.誘電損失が小さい：セラミックス基板は高周波回路の設計と組立に適しているため、誘電損失は非常に小さく、センサ出力の信号は無傷レベルに達することができる。

5.耐食性が強い：セラミックス基板は有機成分を含まないので、耐食性、耐酸アルカリ、耐高温の特徴があり、湿度センサーが劣悪な環境で正常に動作することを保証する。

科学技術の進歩に伴い、湿度センサーの各分野での応用はますます広がり、その性能要求も高まっていくだろう。湿度センサの重要な構成部分として、セラミックス基板はその優れた熱伝導性、高い整合度の熱膨張係数、優れた絶縁性能、小さい誘電損失と強い耐食性などの利点で、湿度センサの性能を高め、安定した仕事に強力な保証を提供することは間違いない。未来、材料科学と製造技術の更なる発展に伴い、湿度センサにおけるセラミックス基板の応用は更に広くなり、私たちの生活と仕事に更に多くの便利と利点をもたらす。