Hal ini disebabkan karena substrat yang terbuat dari bahan keramik canggih memiliki kinerja yang tidak dapat dicapai oleh papan sirkuit cetak (PCB) tradisional, dan berkat kemajuan teknologi manufaktur yang menjadikannya terjangkau, substrat tersebut dapat memenuhi tuntutan-keandalan jangka panjang dan fleksibilitas desain yang tinggi dalam semakin banyak aplikasi, termasuk sistem ruang angkasa, pertahanan, medis, otomotif, dan satelit.
Secara khusus, tidak seperti PCB berbasis resin tradisional-, HIC mengandalkan substrat keramik untuk mengintegrasikan komponen fungsional yang saling berhubungan dan menyediakan pengemasan. Bahan ini mewarisi keunggulan bahan keramik-tahan panas, tahan korosi, kedap udara yang sangat baik, dan-stabilitas jangka panjang. Selain penggunaan awalnya di bidang militer dan ruang angkasa, properti ini sangat penting bagi pasar negara berkembang. Misalnya:
Satelit luar angkasa: Setelah diluncurkan, perbaikan atau penggantian komponen tidak mungkin dilakukan. PCB, yang menghadapi fluktuasi suhu ekstrem di ruang angkasa, tidak hanya mengalami kegagalan sambungan solder karena ketidaksesuaian CTE (koefisien ekspansi termal) dengan chip, tetapi juga gas keluar, usia, dan kontaminasi atau kerusakan komponen sensitif.
Alat pacu jantung: Setelah dipasang, alat tersebut tidak boleh rusak dan tidak boleh dibuka untuk diperbaiki. Lingkungan-tubuh yang kompleks, serta benturan dan getaran eksternal, menimbulkan risiko. PCB perlahan-lahan mengeluarkan gas, kabel mudah terkorosi, dan sambungan solder berisiko retak akibat getaran atau kekuatan eksternal-sehingga tidak dapat bertahan dalam pengoperasian yang andal selama bertahun-tahun.
Inverter kendaraan listrik (EV): Modul daya menghasilkan panas yang signifikan dan harus menahan tekanan mekanis dan getaran baik dari sumber internal maupun eksternal. PCB memiliki konduktivitas termal hanya sekitar 0,2–0,4 W/m·K dan kekuatan mekanik yang tidak memadai. Kegagalan apa pun dapat menyebabkan kecelakaan lalu lintas yang serius.
Dari perspektif bahan substrat:
Alumina (Al₂O₃) menawarkan efektivitas biaya{0}}dan ketahanan terhadap korosi yang luar biasa.
Zirkonia-alumina yang dikeraskan (ZTA) dapat dilihat sebagai alumina yang ditingkatkan dengan ketahanan benturan yang lebih baik.
Aluminium nitrida (AlN) memiliki konduktivitas termal yang jauh lebih tinggi dibandingkan PCB dan CTE yang rendah, sehingga sangat cocok untuk lingkungan dengan fluktuasi suhu yang parah.
Silikon nitrida (Si₃N₄) menyeimbangkan sifat mekanik dan termal, dan juga memiliki ketahanan guncangan termal yang baik, kehilangan dielektrik yang rendah, dan koefisien muai yang rendah-sering dipuji sebagai yang-berperforma terbaik.
Bahan substrat keramik khusus lainnya termasuk berilium oksida (BeO), mullit (3Al₂O₃·2SiO₂), dan silikon karbida (SiC). Masing-masing memiliki kelemahan yang signifikan tetapi juga karakteristik unik: BeO memiliki konduktivitas termal yang tinggi namun beracun; mullite memiliki konstanta dielektrik yang sangat rendah tetapi konduktivitas termalnya buruk; SiC menawarkan kinerja keseluruhan yang sangat baik tetapi sifat semikonduktornya dapat menyebabkan gangguan sinyal pada sirkuit terpadu. Karena keterbatasan ini, substrat keramik tersebut hampir terkunci pada aplikasi khusus yang sangat kecil.
Sebagai platform dasar untuk sirkuit terpadu hibrid, substrat keramik menjalani proses selanjutnya seperti pemesinan laser untuk membuat vias, alur, dan potongan, termasuk pembuatan struktur 3D-membuka kemungkinan untuk perangkat elektronik baru. Hal ini diikuti dengan metalisasi (film tebal, film tipis), dan kemudian teknologi pembakaran bersama (HTCC, LTCC) yang menyinter material elektroda, substrat, dan komponen elektronik dalam satu langkah untuk mencapai integrasi tinggi.
HIC mengimbangi meningkatnya permintaan chip semikonduktor yang didorong oleh elektronik konsumen, telekomunikasi, pusat data AI, otomotif (kendaraan listrik dan elektrifikasi kendaraan), dan tren dekarbonisasi di sektor energi (angin, tenaga surya). Artinya, pasar manufaktur substrat keramik dan pemesinan presisi juga terus berkembang.