第一章电绝缘陶瓷

《第一章电绝缘陶瓷》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章电绝缘陶瓷（86页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第一章第一章 电绝缘陶瓷电绝缘陶瓷一、基本知识一、基本知识二、典型低介装置瓷二、典型低介装置瓷一、概念一、概念p用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起绝缘、用于电子技术、微电子技术和光电子技术中起绝缘、支撑、保护作用的支撑、保护作用的陶瓷装置零件陶瓷装置零件、陶瓷基片陶瓷基片以及陶瓷以及陶瓷封装封装等瓷料。等瓷料。p例如：高频绝缘子骨架、电子管底座、电阻器基片、例如：高频绝缘子骨架、电子管底座、电阻器基片、厚薄膜混合集成电路基片、微波集成电路基片等。厚薄膜混合集成电路基片、微波集成电路基片等。第一节第一节 基本知识基本知识照明绝缘陶瓷套管照明绝缘陶瓷套管 绝缘装置陶瓷绝缘装置陶瓷陶瓷基片陶瓷

2、基片陶瓷封装陶瓷封装电子用陶瓷零件电子用陶瓷零件二、性能二、性能1 电性能：电性能：p介电系数低，介电系数低， 10；信号传输延迟时间与；信号传输延迟时间与 成正比，用成正比，用于高频电路必须降低于高频电路必须降低，提高信号传输速度，减少信号延，提高信号传输速度，减少信号延迟。迟。p介电损耗小，介电损耗小，tg 为为210-4910-3；减少介电损耗，增；减少介电损耗，增大品质因素。大品质因素。p抗电强度高抗电强度高10kV/mm；p绝缘电阻高绝缘电阻高1012(20)；耐压。；耐压。r2 2 机械性能：机械性能：p抗弯强度高（抗弯强度高（4545300300）MPaMPap抗拉强度高（抗拉强

3、度高（40040020002000）MPaMPa3 3 热性能：热性能：p线热膨胀系数小，与硅芯片匹配。线热膨胀系数小，与硅芯片匹配。p热导率高，散热性能好。热导率高，散热性能好。p耐热冲击、热稳定性好。耐热冲击、热稳定性好。 普通电瓷：瓷质绝缘子。如高压电瓷，属长石普通电瓷：瓷质绝缘子。如高压电瓷，属长石 硬质瓷。硬质瓷。 氧化物氧化物 氧化铝瓷氧化铝瓷：刚玉瓷、刚玉：刚玉瓷、刚玉-莫来石瓷、莫来石瓷；莫来石瓷、莫来石瓷； 99瓷、瓷、95瓷等。瓷等。 镁质瓷：镁质瓷：滑石瓷滑石瓷、镁橄榄瓷、尖晶石瓷、堇青石瓷、镁橄榄瓷、尖晶石瓷、堇青石瓷 非氧化物：氮化铝、氮化硅、氮化硼、金刚石，属高导热

4、瓷。非氧化物：氮化铝、氮化硅、氮化硼、金刚石，属高导热瓷。 三、分类三、分类第二节第二节 典型低介装置瓷典型低介装置瓷2.1 2.1 滑石瓷滑石瓷2.2 2.2 氧化铝瓷氧化铝瓷2.3 2.3 高热导率陶瓷基片高热导率陶瓷基片一、镁质瓷一、镁质瓷 镁质瓷是以含镁质瓷是以含MgOMgO的铝硅酸盐为主晶相的陶瓷。按照瓷的铝硅酸盐为主晶相的陶瓷。按照瓷坯的主晶相不同，它可分为以下四类：滑石瓷、镁橄榄石瓷、坯的主晶相不同，它可分为以下四类：滑石瓷、镁橄榄石瓷、尖晶石瓷及董青石瓷。尖晶石瓷及董青石瓷。滑石瓷滑石瓷用于一般高频无线电设备中，用于一般高频无线电设备中，如雷达、电视机常用它来制造绝缘零件。如雷

5、达、电视机常用它来制造绝缘零件。镁橄榄镁橄榄石瓷的介质石瓷的介质损耗低，比体积电阻大，可作为高频绝缘材料。损耗低，比体积电阻大，可作为高频绝缘材料。董青石董青石瓷热瓷热膨胀系数很低，热稳定性好，用于要求体积不随温度变化、膨胀系数很低，热稳定性好，用于要求体积不随温度变化、耐热冲击的绝缘材料或电热材料。耐热冲击的绝缘材料或电热材料。第一节第一节 电介质陶瓷电介质陶瓷以滑石瓷为例以滑石瓷为例 滑石瓷因介电损耗小，是重要的高频装置瓷之滑石瓷因介电损耗小，是重要的高频装置瓷之一。由于膨胀系数大，热稳定性差，耐热性低，常一。由于膨胀系数大，热稳定性差，耐热性低，常用于机械强度及耐热性无特殊要求之处。滑石

6、为层用于机械强度及耐热性无特殊要求之处。滑石为层状结构，滑石粉为片状，有滑腻感，易挤压成型，状结构，滑石粉为片状，有滑腻感，易挤压成型，烧结后尺寸精度高，制品易进行研磨加工，价格低烧结后尺寸精度高，制品易进行研磨加工，价格低廉。廉。第一节第一节 电介质陶瓷电介质陶瓷1.1.滑石的结构滑石的结构p滑 石 瓷 分 子 式 ：滑 石 瓷 分 子 式 ：3MgO3MgO4SiO4SiO2 2H H2 2O Op滑石矿为层状结构的镁硅滑石矿为层状结构的镁硅酸盐，属单斜晶系，酸盐，属单斜晶系，SiOSiO4 4 四面体联结成连续的六方四面体联结成连续的六方平面网，活性氧离子朝向平面网，活性氧离子朝向一边，

7、每两个六方网状层一边，每两个六方网状层的活性氧离子彼此相对，的活性氧离子彼此相对，通过一层水镁氧层联结成通过一层水镁氧层联结成复合层。复合层。复合层复合层共价键共价键离子键离子键分子键分子键2.2.滑石的相变滑石的相变p120-200120-200，脱去吸附水，脱去吸附水p10001000，脱去结构水，转变为偏硅酸镁，脱去结构水，转变为偏硅酸镁p15571557，再次失去，再次失去SiSi，生成镁橄榄石，生成镁橄榄石OHSiOSiOMgOOHSiOMgO22222)( 3432222)(2SiOSiOMgOSiOMgOp偏硅酸镁偏硅酸镁 呈单链状辉石结构，它有三种晶型：呈单链状辉石结构，它有三

8、种晶型：p原顽辉石是滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石。原顽辉石是滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石。2700212002SiOMgOSiOMgOSiOMgOCC 单斜斜方（正交）低温稳定相（斜顽辉石）高温稳定相（原顽辉石同质异构缓变（室温）232)(SiOMgSiOMgO顽辉石顽辉石原顽辉石原顽辉石 斜顽辉石斜顽辉石 滑石瓷主晶相为滑石瓷主晶相为原顽辉石原顽辉石，其微细均匀地分散，其微细均匀地分散在玻璃相中，由于玻璃相的包围，阻止了微细的原在玻璃相中，由于玻璃相的包围，阻止了微细的原顽辉石向斜顽辉石的转变。在滑石瓷的玻璃相中很顽辉石向斜顽辉石的转变。在滑石瓷的玻璃相中很少有介质损耗大的碱金属离子，并

9、利用抑制效应引少有介质损耗大的碱金属离子，并利用抑制效应引入入BaBa2+2+、CaCa3+3+等离子，减少电导和损耗。等离子，减少电导和损耗。3.3.滑石瓷的配方：滑石瓷的配方： 主要原料是滑石。为改进生坯加工性能及瓷件质量，常主要原料是滑石。为改进生坯加工性能及瓷件质量，常引入一些引入一些外加剂外加剂。如：。如：u 粘土粘土-为增加塑性及降低烧结温度。为增加塑性及降低烧结温度。u 碱土金属氧化物碱土金属氧化物-改善滑石瓷的电性能。改善滑石瓷的电性能。u 硼酸盐硼酸盐-大幅度降低烧结温度。大幅度降低烧结温度。u 氧化锆和氧化锌氧化锆和氧化锌-提高材料机械强度。提高材料机械强度。 4. 4.

10、滑石瓷存在的问题及解决方案滑石瓷存在的问题及解决方案（1 1）老化（粉化）原因：）老化（粉化）原因：l防老化措施：用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变；抑防老化措施：用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变；抑制晶粒生长；去除游离石英。制晶粒生长；去除游离石英。（2 2）开裂原因：）开裂原因：l防开裂措施：防开裂措施：1300130013501350高温预烧；热压铸成型。高温预烧；热压铸成型。老化微裂纹、白斑内应力体积密度斜顽辉石原顽辉石成型过程中的定向排列外因各向异性层状结构内因)()(晶粒结构定向排列密度各向异性收缩各向异性（3 3）烧结温区过窄：）烧结温区过窄：pMgO-AlMgO-Al2 2O

11、 O3 3-SiO-SiO2 2系统的最低共熔点为系统的最低共熔点为13351335，其组成为，其组成为MgO(20%)MgO(20%)、AlAl2 2O O3 3(18.3%)(18.3%)、SiOSiO2 2(61.4%)(61.4%)，与滑石瓷的组，与滑石瓷的组成非常接近，故滑石瓷在成非常接近，故滑石瓷在13501350左右开始出现液相，并左右开始出现液相，并随温度的升高，液相数量急剧增加，使坯体软化、变形、随温度的升高，液相数量急剧增加，使坯体软化、变形、甚至报废。甚至报废。p由于粉料经高温预烧后活性下降，烧结温度过低会出现由于粉料经高温预烧后活性下降，烧结温度过低会出现生烧。因此滑石