Būtent todėl, kad iš pažangių keraminių medžiagų pagaminti substratai pasižymi našumu, kurio nepasiekia tradicinės spausdintinės plokštės (PCB), ir dėl gamybos technologijų pažangos, dėl kurių jie yra prieinami, jie gali patenkinti ilgalaikio patikimumo ir didelio dizaino lankstumo poreikius vis daugiau programų, įskaitant aviacijos, gynybos, medicinos, automobilių ir palydovines sistemas.
Tiksliau, skirtingai nuo tradicinių dervos{0}}pagrįstų PCB, HIC naudoja keraminius pagrindus, kad integruotų tarpusavyje sujungtus funkcinius komponentus ir aprūpintų pakuotes. Jie paveldi keraminių medžiagų -atsparumą karščiui, atsparumą korozijai, puikų hermetiškumą ir ilgalaikį stabilumą{2}} privalumus. Be pradinio naudojimo karinėje ir kosminėje erdvėje, šios savybės yra ypač svarbios besivystančioms rinkoms. Pavyzdžiui:
Kosminiai palydovai: paleidus juos remontuoti ar pakeisti dalių neįmanoma. PCB, susiduriantys su ekstremaliais temperatūros svyravimais erdvėje, ne tik kenčia nuo litavimo jungties gedimo dėl CTE (šiluminio plėtimosi koeficiento) neatitikimo lustams, bet ir dėl išmetamųjų dujų, sensta, užteršia arba pažeidžia jautrius komponentus.
Širdies stimuliatoriai: implantuoti jie neturi sugesti ir negali būti atidaromi taisyti. Sudėtinga-kūno aplinka kartu su išoriniais susidūrimais ir vibracijomis kelia pavojų. PCB lėtai išskiria dujas, laidai lengvai rūdija, o litavimo jungtys gali įtrūkti nuo vibracijos ar išorinės jėgos,{3}}todėl jos neatlaikys patikimo veikimo metų.
Elektrinių transporto priemonių (EV) inverteriai: galios moduliai generuoja didelę šilumą ir turi atlaikyti mechaninį įtempį bei vibraciją iš vidinių ir išorinių šaltinių. PCB šilumos laidumas yra tik apie 0,2–0,4 W/m·K ir nepakankamas mechaninis stiprumas. Bet koks gedimas gali sukelti rimtų eismo įvykių.
Pagrindo medžiagų požiūriu:
Aliuminio oksidas (Al₂O3) pasižymi išskirtiniu sąnaudų{0}}efektyvumu ir atsparumu korozijai.
Cirkonio -grūdintas aliuminio oksidas (ZTA) gali būti laikomas patobulintu aliuminio oksidu, turinčiu didesnį atsparumą smūgiams.
Aliuminio nitridas (AlN) turi daug didesnį šilumos laidumą nei PCB ir žemą CTE, todėl jis ypač tinka aplinkoje, kurioje yra dideli temperatūros svyravimai.
Silicio nitridas (Si₃N₄) subalansuoja mechanines ir šilumines savybes, taip pat pasižymi geru atsparumu šiluminiam smūgiui, mažais dielektriniais nuostoliais ir mažu plėtimosi koeficientu -dažnai vertinamas kaip universalus -efektorius.
Kitos nišinės keramikos substrato medžiagos yra berilio oksidas (BeO), mulitas (3Al2O3·2SiO2) ir silicio karbidas (SiC). Kiekvienas iš jų turi reikšmingų trūkumų, bet ir unikalių savybių: BeO turi didelį šilumos laidumą, bet yra toksiškas; mulitas turi itin mažą dielektrinę konstantą, bet prastą šilumos laidumą; SiC siūlo puikų bendrą našumą, tačiau jo puslaidininkiškumas gali sukelti signalo trukdžius integrinėse grandinėse. Dėl šių apribojimų tokie keraminiai pagrindai yra beveik užfiksuoti labai mažose, pritaikytose programose.
Kaip pagrindinė hibridinių integrinių grandynų platforma, keraminiai substratai yra apdorojami vėliau, pavyzdžiui, apdirbami lazeriu, kad būtų sukurtos skylės, grioveliai ir išpjovos, įskaitant 3D konstrukcijų gamybą,{1}}atsiejančias galimybes naujiems elektroniniams įrenginiams. Po to seka metalizavimas (stora plėvelė, plona plėvelė), o tada bendro degimo technologijos (HTCC, LTCC), kurios vienu žingsniu sukepina elektrodų medžiagas, substratus ir elektroninius komponentus, kad būtų pasiekta aukšta integracija.
HIC neatsilieka nuo didėjančios puslaidininkinių lustų paklausos, kurią skatina plataus vartojimo elektronika, telekomunikacijos, dirbtinio intelekto duomenų centrai, automobiliai (elektrinės transporto priemonės ir transporto priemonių elektrifikavimas) ir dekarbonizacijos tendencijos energetikos sektoriuje (vėjo, saulės energija). Tai reiškia, kad keraminių substratų gamybos ir tikslaus apdirbimo rinka taip pat nuolat plečiasi.