航空航天PCB特种基材选型指南

作者：深圳普林电路发布时间：2025年12月04日

航空航天领域，PCB作为核心信号传输与能量分配载体，其性能直接关系到整个系统的稳定性、可靠性与安全性。而PCB的性能表现，在很大程度上由所选用的特种基材决定。不同于民用领域，航空航天场景对基材的要求更为严苛，既要承受极端环境的考验，又要满足长期稳定运行的需求，因此，科学、合理地进行PCB特种基材选型，成为航空航天装备研发与生产过程中的关键环节。

航空航天PCB特种基材选型指南

一、航空航天环境对PCB基材的核心要求

航空航天装备的运行环境复杂多样，从地面储存到高空飞行，从近地轨道到深空探测，不同场景下的环境条件差异巨大，这对PCB基材提出了多维度的要求。

首先是极端温度适应性。在高空飞行过程中，装备可能面临-55℃至125℃甚至更宽的温度波动范围，部分发动机附近区域温度更是高达数百摄氏度。这就要求基材在剧烈的温度变化中，既不会出现明显的尺寸收缩或膨胀，导致PCB结构变形，也不会因温度过高而出现性能衰减、老化加速等问题，需始终保持稳定的物理与电气特性。

其次是耐恶劣环境能力。航空航天装备可能遭遇高湿度、盐雾、霉菌、振动、冲击等多种恶劣条件。例如，舰载航空装备长期处于高盐雾环境中，若基材耐腐蚀性不足，易出现基材表面氧化、分层等现象，影响PCB的使用寿命；而火箭发射阶段的强振动与冲击，要求基材具备足够的机械强度，避免在剧烈外力作用下出现开裂、断裂等故障。

再者是长期可靠性。航空航天装备的使用寿命通常长达10年以上，部分卫星、深空探测器的设计寿命更是超过20年。这意味着基材需在长期使用过程中，始终维持稳定的电气性能（如介电常数、介质损耗等）和物理性能，不会因时间推移而出现性能退化，确保装备在整个生命周期内稳定运行。

最后是轻量化与小型化适配性。随着航空航天装备向轻量化、小型化方向发展，对PCB的体积和重量提出了更高要求。基材作为PCB的基础组成部分，需在保证性能的前提下，尽可能降低自身密度，减少厚度，为装备整体减重、缩小体积提供支持。

二、PCB特种基材选型的关键考量因素

在进行航空航天PCB特种基材选型时，需综合考量多方面因素，确保所选基材与装备需求高度匹配。

（一）电气性能匹配度

电气性能是PCB基材的核心性能指标之一，直接影响信号传输质量和能量传输效率。在选型过程中，需重点关注基材的介电常数和介质损耗。不同的航空航天装备，其信号传输频率差异较大，例如，雷达系统的信号频率通常较高，而控制系统的信号频率相对较低。对于高频信号传输场景，需选择介电常数低且稳定、介质损耗小的基材，以减少信号衰减和干扰，保证信号传输的完整性；对于低频信号传输场景，对介电常数和介质损耗的要求可适当放宽，但仍需满足装备的基本电气性能需求。此外，基材的绝缘电阻、击穿电压等电气性能指标，也需根据装备的工作电压和绝缘要求进行合理选择，避免出现电气击穿、漏电等安全隐患。

（二）物理与机械性能

基材的物理与机械性能决定了PCB的结构稳定性和抗外界环境干扰能力。首先是基材的热膨胀系数，需与PCB上其他材料的热膨胀系数尽可能匹配，以减少在温度变化过程中因热膨胀差异产生的内应力，避免PCB出现分层、开裂等问题。其次是基材的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度，这些指标反映了基材的机械承载能力。在航空航天装备中，PCB可能会受到振动、冲击等外力作用，因此需选择机械强度高的基材，确保PCB在使用过程中不易损坏。此外，基材的密度和厚度也是重要的考量因素，需根据装备的轻量化和小型化要求，在保证性能的前提下，选择密度小、厚度薄的基材。

（三）环境耐受性

如前文所述，航空航天环境恶劣，基材需具备优异的环境耐受性。在选型时，需针对装备的具体使用环境，评估基材的耐温性、耐湿性、耐盐雾性、耐霉菌性等性能。对于高温环境下使用的PCB，需选择耐高温等级高的基材，如聚酰亚胺基材，其长期使用温度可高达200℃以上；对于高湿度、盐雾环境下使用的PCB，需选择具有良好耐湿性和耐盐雾性的基材，如改性环氧树脂基材，并可考虑对基材表面进行特殊处理，进一步提升其耐腐蚀性能；对于霉菌易滋生的环境，需选择具有抗霉性能的基材，或在基材生产过程中添加抗霉剂，防止霉菌生长对基材性能造成影响。

（四）合规性与供应链稳定性

航空航天领域对产品的合规性要求极为严格，所选PCB基材必须符合相关的行业标准和法规要求，如国际航空航天质量管理体系标准等。在选型过程中，需确认基材供应商是否具备相关的资质认证，基材产品是否通过了严格的测试和验证，以确保基材的质量和性能符合航空航天领域的要求。同时，供应链稳定性也是不可忽视的因素。航空航天装备的研发和生产周期通常较长，对基材的需求量和供应稳定性要求较高。因此，需选择供应链成熟、生产能力稳定、具备长期供货能力的基材供应商，避免因基材供应中断或延迟，影响装备的研发进度和生产计划。此外，还需关注基材的可追溯性，确保每一批次的基材都能够追溯到生产源头，便于在出现质量问题时进行调查和处理。

三、常见航空航天PCB特种基材类型及适用场景

目前，航空航天领域常用的PCB特种基材主要包括以下几种类型，不同类型的基材具有独特的性能特点，适用于不同的应用场景。

（一）聚酰亚胺基材

聚酰亚胺基材是航空航天领域应用较为广泛的PCB基材之一，具有优异的耐高温性能、良好的电气性能和机械性能。其长期使用温度可达到200℃以上，短期耐温甚至可超过400℃，能够满足高温环境下的使用需求。同时，聚酰亚胺基材的介电常数较低且稳定，介质损耗小，适用于高频信号传输场景，如雷达系统、卫星通信设备等。此外，该基材还具有较高的机械强度和良好的耐化学腐蚀性，能够承受振动、冲击等恶劣环境条件，因此也常用于航空发动机控制系统、航天器导航系统等关键部位的PCB。

（二）聚苯醚及其改性基材

聚苯醚基材具有较低的介电常数和介质损耗，电气性能稳定，尤其在高频信号传输方面表现出色，适用于航空航天领域中的通信设备、雷达系统等对信号传输质量要求较高的场景。通过对聚苯醚进行改性（如与环氧树脂共混），可以进一步提升其机械性能和加工性能，使其在满足电气性能需求的同时，更易于制作成复杂结构的PCB。改性后的聚苯醚基材还具有较好的耐湿性和耐温性，能够在较为潮湿的环境中稳定工作，因此也可用于舰载航空装备、航天器座舱内的电子设备等场景。

（三）环氧树脂改性基材

环氧树脂基材是一种传统的PCB基材，通过对其进行改性（如添加玻璃纤维、陶瓷粉等），可以显著提升其性能，使其满足航空航天领域的部分需求。改性后的环氧树脂基材具有较高的机械强度、良好的绝缘性能和较低的成本，适用于对性能要求相对较低、成本控制较为严格的航空航天装备，如地面测控设备、航天器辅助系统等。此外，该基材还具有较好的加工性能，能够制作成不同厚度、不同结构的PCB，满足多样化的需求。但需要注意的是，普通环氧树脂基材的耐高温性能相对较差，长期使用温度一般在100℃以下，因此在高温环境下的应用受到一定限制，需选择耐高温改性的环氧树脂基材。

总之，航空航天PCB特种基材选型是一项复杂且关键的工作，需要综合考量装备的使用需求、基材的性能特点、供应商的实力以及成本等多方面因素。通过科学的选型流程，严格把控选型环节的风险，选择合适的PCB特种基材，能够为航空航天装备的稳定、可靠运行提供坚实的基础，推动航空航天事业的持续发展。