電子陶瓷的種類和主要用途

1、電子陶瓷的種類和主要用途第一節(jié)功能型電子陶瓷第二節(jié)結(jié)構(gòu)型電子陶瓷什么是電子陶瓷將用于電子技術(shù)領(lǐng)域中的陶瓷材料稱為電子陶瓷材料，即陶瓷質(zhì)的電子材料。 1、功能陶瓷（電子） 具有特殊的功能，或者能實(shí)現(xiàn)光、電、磁、熱、氣、力等不同形式的交互作用和轉(zhuǎn)換的非結(jié)構(gòu)型電子陶瓷材料。 2、 結(jié)構(gòu)陶瓷（電子）具有較好的機(jī)械性能，起支撐、保護(hù)、隔離等作用的電子陶瓷材料。用于制造電子元件、器件、部件和電路中的基體、外殼、固定件、絕緣零件等的陶瓷材料，又稱為裝置瓷。還可以分為真空瓷、電阻基體瓷和絕緣零件瓷等。第一節(jié)功能型電子陶瓷具有特殊的功能，或者能實(shí)現(xiàn)光、電、磁、熱、氣、力等不同形式的交互作用和轉(zhuǎn)換的非結(jié)構(gòu)電子陶瓷

2、材料。分為：介質(zhì)瓷、敏感陶瓷和特殊性能陶瓷一 、介質(zhì)瓷主要指用來制造電容器的陶瓷材料?？煞譃殍F電介質(zhì)瓷，反鐵電介質(zhì)瓷，半導(dǎo)體介質(zhì)瓷，高頻介質(zhì)瓷，微波介質(zhì)瓷利用這種陶瓷材料，可以制作獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器。高頻介質(zhì)瓷包括鈦酸鋇質(zhì)、鈦酸鉛質(zhì)陶瓷，二元系和三元系多組分材質(zhì)的不含鐵或極少含鐵的功能陶瓷以鈦酸鋇(BaTiO3)或鈦酸鉛基固溶體為主晶相的鐵電陶瓷，是鐵電介質(zhì)瓷最重要的類型。1、鐵電介質(zhì)瓷主要用作大容量電容器，還可制造各種敏感器件、光學(xué)器件、微位移發(fā)生器等。特點(diǎn)：在瓷體內(nèi)存在自發(fā)的帶電小區(qū)域電疇。它具有許多的特殊功能極高的介電常數(shù)，介電常數(shù)隨溫度、電場(chǎng)的變化呈非線性，對(duì)光的各向異性和雙折射特性，電致

3、應(yīng)變，伴隨相變產(chǎn)生的各種變化和耦合等性能。2、半導(dǎo)體介質(zhì)瓷主要用于制造半導(dǎo)體電容器。利用燒結(jié)半導(dǎo)體陶瓷的外表面或晶粒間的內(nèi)表面（晶界）形成的絕緣層為介質(zhì)制成電容器。這種絕緣層很薄（十分之己微米幾十微米），利于器件的小型化表面層型（阻擋層型，氧化層型）和晶界層型阻擋層型，利用金屬電極與半導(dǎo)體瓷表面間的接觸勢(shì)壘做介質(zhì)層氧化層型，在半導(dǎo)體瓷表面有控制地氧化，形成很薄的絕緣層做介質(zhì)層晶界層型：發(fā)育較好的晶粒（20100m）之間具有的絕緣性邊界層3、高頻介質(zhì)瓷用來制造第一類瓷介電容器的陶瓷電介質(zhì)，符合GB366383 。組成：堿土金屬和稀土金屬的鈦酸鹽，以鈦酸鹽為基的固溶體特點(diǎn)：介電常數(shù)高（和裝置瓷相比

4、），高頻（1MHz）下的介質(zhì)損耗小，介電常數(shù)的溫度系數(shù)值范圍寬。各種性能可根據(jù)使用要求調(diào)節(jié)。要求：在溫度、濕度、頻率和電壓等因素變化時(shí)，電性能穩(wěn)定。1）、金紅石瓷二氧化鈦瓷主晶相為金紅石（TiO2）特點(diǎn)：介電常數(shù)較高，介電常數(shù)的溫度系數(shù)有較大的負(fù)值，介質(zhì)損耗很小用途：高頻溫度補(bǔ)償電容器陶瓷材料2）、鈦酸鈣瓷主晶相為鈦酸鈣（CaTiO3）特點(diǎn)：高的介電常數(shù)，較小的高頻介質(zhì)損耗。調(diào)節(jié)瓷料的組成，可以調(diào)節(jié)瓷料的介電常數(shù)溫度系數(shù)，得到一系列不同介電常數(shù)溫度系數(shù)的溫度補(bǔ)償電容器陶瓷材料用途：高頻溫度補(bǔ)償電容器陶瓷材料3）、鈣鈦硅瓷主晶相為硅鈦酸鈣（CaTiSiO5）特點(diǎn)：當(dāng)介電常數(shù)的溫度系數(shù)接近于零時(shí)，

5、介電常數(shù)較大，且能夠獲得很大的正的溫度系數(shù)。引入適當(dāng)?shù)募尤胛?，可獲得包括零溫度系數(shù)在內(nèi)的一系列介電系數(shù)高的溫度補(bǔ)償用電容器陶瓷用途：高頻溫度補(bǔ)償電容器陶瓷材料4）、鈦酸鎂瓷以正鈦酸鎂（2MgO TiO2,又稱二鎂鈦）為主晶相特點(diǎn)：介電常數(shù)溫度系數(shù)不高。將其與具有負(fù)介電常數(shù)溫度系數(shù)的晶相配合，可以獲得一系列不同介電常數(shù)溫度系數(shù)的瓷料燒成溫度范圍窄5）、鎂鑭鈦瓷由偏鈦酸鎂（MgTiO3）和二鈦鑭(La2O3.2TiO2)組成，屬于MgO-La2O3-TiO2系特點(diǎn)：介電常數(shù)比鈦酸鎂瓷高，在高溫（150度）下，仍具有良好的介電性能調(diào)整各組分，可以獲得一系列不同介電常數(shù)和溫度系數(shù)的瓷料用途：制造高溫使

6、用的高頻陶瓷電容器6）、錫酸鹽瓷指鈣、鍶、鋇等的錫酸鹽，都具有優(yōu)良的電性能MgSnO3、NiSnO3等介質(zhì)損耗大，不易作高頻電容器材料。ZnSnO3、MnSnO3等具有高的電子電導(dǎo)，屬于半導(dǎo)體。錫酸鹽和鈦酸鹽很容易形成固溶體，常用來作為BaTiO3基鐵電電容器陶瓷的改性加入物適合于作高頻電容器瓷在直流電場(chǎng)和還原氣氛下具有較穩(wěn)定的性能（介電常數(shù)遠(yuǎn)低于鈦酸鈣）7）、鈦酸鉍瓷鈦酸鉍（Bi2O3 nTiO2，其中n可能為2、3、4）溶于鈦酸鍶的固溶體陶瓷材料特點(diǎn)：在低于10MHz條件下；介電常數(shù)不變，高于10MHz條件下，介電常數(shù)減小用途：制造小型高壓陶瓷電容器及溫度補(bǔ)償電容器4、微波介質(zhì)瓷BaO-T

7、iO2系，Li2O-TiO2-Al2O3系, A(BxTi1-x)O3系等 其中，A:Ca、Sr、Ba；B:Zr和Sn用途：制造微波集成電路基片和介質(zhì)諧振器介質(zhì)諧振器材料特點(diǎn)：介電常數(shù)高（30200）；在使用溫度范圍內(nèi)，介電常數(shù)的溫度系數(shù)??；在工作頻率范圍內(nèi)，介質(zhì)損耗小。微波集成電路基片材料的特點(diǎn)：相對(duì)介電常數(shù)高，且隨頻率的變化??；介質(zhì)損耗小；結(jié)構(gòu)均勻，各向同性，雜質(zhì)含量低；導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性好；化學(xué)性能穩(wěn)定，抗腐蝕性好；有一定的機(jī)械強(qiáng)度，易于切割、研磨等；與導(dǎo)體的粘附性好；價(jià)格便宜，制造簡(jiǎn)單。5 、其他電容器瓷包括以下六類陶瓷材料。1）、用于高頻電路的溫度穩(wěn)定的電容器瓷，如四鈦鋇質(zhì)瓷、鎂鑭鈦質(zhì)

8、瓷、鈣鈦硅質(zhì)瓷等；2）、用于高頻電路起溫度補(bǔ)償作用的電容器瓷，如金紅石質(zhì)瓷、鈦酸鈣質(zhì)瓷、鈦鍶鉍質(zhì)瓷、錫酸鹽和鋯酸鹽質(zhì)瓷等；3）、用于高頻高功率電路、高壓電路和高脈沖電路的陶瓷，這是電子陶瓷中產(chǎn)量最大、品種最多的一類陶瓷，包括許多鈦酸鋇質(zhì)陶瓷及復(fù)合物陶瓷材料；4）、具有高介電常數(shù)的鐵電陶瓷，可以制成體積小、電容量大的電容器，用于低頻、高頻、高脈沖儲(chǔ)能電路；5）、半導(dǎo)體陶瓷電容器材料，也稱晶界層電容器材料。具有介電常數(shù)大、受溫度影響小、可靠性高的特點(diǎn)，常用于要求穩(wěn)定性和可靠性高的電路；6）、獨(dú)石電容器瓷，這是一類復(fù)合型的材料，材質(zhì)有鈮鉍鋅、鈮鉍鎂、鎢鎂酸鉛等型和鈮鎂酸鉛系列的型材料。特點(diǎn):體積小、

9、容量大。獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器:將涂有金屬電極漿的陶瓷坯體，以多層交替堆疊的方式疊合起來，使陶瓷材料與電極同時(shí)燒成一個(gè)整體各種電容器瓷料，都可以制作獨(dú)石結(jié)構(gòu)電容器特點(diǎn)：陶瓷介質(zhì)可以很薄，層數(shù)可達(dá)幾十層，電容器的體積小、可靠性好、具有較大的比容高溫?zé)Y(jié)型，燒結(jié)溫度在1300以上，電極材料為Pt、Pd等貴金屬中溫?zé)Y(jié)型，燒結(jié)溫度在10001250，電極材料為不同的Ag/Pd合金低溫?zé)Y(jié)型，燒結(jié)溫度在900以下，采用全銀電極或低鈀的銀鈀合金電極降低成本的需要二、敏感陶瓷當(dāng)作用在此類陶瓷材料上的外界條件（溫度、壓力、氣氛、濕度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光等）發(fā)生改變時(shí)，此類材料的物理性能發(fā)生變化，從而能從這

10、種材料上準(zhǔn)確迅速地獲得某種有用的信號(hào)這類材料大多是半導(dǎo)體陶瓷敏感陶瓷的種類1、熱敏陶瓷2、壓敏陶瓷3、氣敏陶瓷4、濕敏陶瓷5、光敏陶瓷1、熱敏陶瓷電阻隨溫度變化發(fā)生明顯變化的陶瓷材料電阻隨溫度升高而增大的正溫度系數(shù)（PTC）熱敏陶瓷電阻隨溫度升高而減小的負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏陶瓷，包括電阻在特定的溫度范圍內(nèi)急劇減小的臨界溫度系數(shù)（CTR）熱敏陶瓷1）、正溫度系數(shù)（PTC）熱敏陶瓷PTC泛指具有正電阻溫度系數(shù)（Positive Temperature Coefficient of Resistance）現(xiàn)象的材料摻入稀土元素的BaTiO3半導(dǎo)體陶瓷居里點(diǎn)：居里點(diǎn)或居里溫度是磁性材料的一個(gè)二級(jí)相

11、變點(diǎn),是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)溫度時(shí)，材料分子運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,磁性消失,該物質(zhì)成為 順磁體，磁體的磁場(chǎng)很容易隨周圍磁場(chǎng)的改變而改變。低于居里點(diǎn)溫度時(shí)該 物質(zhì)成為鐵磁體，才有可能產(chǎn)生磁性 ，此時(shí)和材料有關(guān)的磁場(chǎng)很難改變。BaTiO3陶瓷的居里點(diǎn)為120 PTC陶瓷在低于居里點(diǎn)時(shí)為良導(dǎo)體（電阻率為10100 cm）溫度高于居里點(diǎn)時(shí)電阻率急劇增加（增加可達(dá)38個(gè)數(shù)量級(jí)）利用元素置換，可以調(diào)整居里點(diǎn)溫度用Sr置換Ba，用Sn或Zr置換Ti，可使居里點(diǎn)向低溫移動(dòng)用適量的Pb置換Ba， (Ba , PbTiO3)可使居里點(diǎn)向高溫移動(dòng)PTC熱敏陶瓷具有特殊的電阻溫度特性（阻溫特

12、性），這導(dǎo)致了特殊的電壓電流特性（伏安特性）電流時(shí)間特性具有特殊的電熱功能A、阻溫特性在一定電壓下，PTC元件的零功率電阻值與電阻體溫度之間的關(guān)系。零功率電阻值：在某一規(guī)定的溫度下測(cè)量得到的熱敏電阻的電阻值。（此時(shí)電阻的功耗較低，其本身功耗引起的電阻的變化可以忽略）298Tm Tb TpRpRbRnRmPTC熱敏電阻的電阻-溫度特性最小電阻值Rmin對(duì)應(yīng)的溫度為Tm電阻值增大到最小電阻值兩倍時(shí)的溫度為開關(guān)溫度Tb,此時(shí)的電阻值為Rb，稱為開關(guān)電阻值在298K靜止的空氣中，對(duì)PTC元件施加最大工作電壓Umax時(shí)，電阻體的溫度達(dá)到平衡時(shí)所具有的電阻值Rp，稱為平衡點(diǎn)電阻值，此時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為平衡點(diǎn)溫

13、度TpB、伏安特性在室溫下靜止的空氣中，試樣兩端的電壓與其穩(wěn)態(tài)電流的關(guān)系。反映了熱敏電阻在工作狀態(tài)下的電壓電流特性電流 電壓ABC DAB等阻，BC等功率，D負(fù)電阻溫度區(qū)C、電流時(shí)間特性研究阻溫特性的輔助手段。緩變型：電阻溫度系數(shù)較小電阻隨溫度變化而變化的 程度較小。低居里點(diǎn)突變型：常溫到居里點(diǎn)（50100 ）之間電阻變化平緩，超過居里點(diǎn)后，電阻急劇增加。 高居里點(diǎn)突變型：常溫到居里點(diǎn)（120340）之間電阻變化較平緩，超過居里點(diǎn)后，電阻急劇增加（溫度系數(shù)約為 15/60/）。特性：在PTC兩端加上一定電壓，自熱溫升使其阻值進(jìn)入躍變溫區(qū)時(shí)，電阻體表面溫度將保持定值。恒溫發(fā)熱體。暖風(fēng)機(jī)，電飯煲等

14、。2）、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏陶瓷過渡金屬M(fèi)u、Co、Cu等的氧化物，按一定的比例混合后，能獲得具有很大負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體材料。NTC具有三種不同類型的阻溫特性。緩變型，負(fù)溫度突變型（臨界溫度陶瓷熱敏電阻），直線型bacd電流0IaIm電壓UmUa40年代，將過渡金屬M(fèi)u、Co、Cu等的氧化物，按一定的比例混合后，能獲得具有很大負(fù)溫度系數(shù)的半導(dǎo)體材料。60年代，制造了以VO2為主要材料的臨界溫度陶瓷熱敏電阻（Critical Temprature Resistor,簡(jiǎn)稱CTR）70年代，W、Sb等金屬氧化物組成的，具有特殊性能的負(fù)溫度系數(shù)熱敏陶瓷2、壓敏陶瓷電阻值與外加電壓成顯著的非線性關(guān)系

15、的半導(dǎo)體陶瓷，其電阻值在一定電壓范圍內(nèi)可變。在壓敏陶瓷上加上電極，就成為壓敏電阻器（Variable Resistor） 材料：SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等原理：BaTiO3和Fe2O3利用電極與燒結(jié)體界面的非歐姆特性；SiC、ZnO、SnO2、SrTiO3等利用晶界間的非歐姆特性性能最好的是ZnO壓敏半導(dǎo)體陶瓷壓敏陶瓷的特性由非線性系數(shù)、壓敏電壓、漏電流、通流容量和電壓溫度系數(shù)等表征。非線性系數(shù)：壓敏電阻的I-U關(guān)系，可以用經(jīng)驗(yàn)公式I=(U/C)表示，稱非線性系數(shù)壓敏電壓：值達(dá)到最大時(shí)的電壓（1mA電流對(duì)應(yīng)的電壓 ）漏電流：壓敏電阻器在進(jìn)入擊穿區(qū)之前工作

16、時(shí)，流過壓敏電阻器的電流3、氣敏陶瓷氣敏陶瓷：材料表面吸附氣體后，電阻會(huì)發(fā)生變化的一類陶瓷材料利用這一性能來檢測(cè)氣體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、使用方便、價(jià)格便宜、專一性能好等優(yōu)點(diǎn)都是電阻式材料，其電阻值隨環(huán)境氣氛的成分和濃度的不同而不同應(yīng)用最多的是：ZnO系、SnO2和Fe2O3系。按制造方法和結(jié)構(gòu)類型 ：燒結(jié)型、厚膜型和薄膜型氣敏元件的主要性能指標(biāo)：初始電阻，靈敏度，響應(yīng)時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間，工作溫度，壽命初始電阻：在室溫，清潔空氣或一定濃度的檢測(cè)氣體中氣敏元件的電阻值。 靈敏度：氣敏元件對(duì)被測(cè)氣體的敏感程度，通常用元件在清潔空氣中的電阻與在一定濃度被測(cè)氣體中的電阻之比表示，也可用在兩個(gè)濃度被測(cè)氣體

17、中的電阻之比表示。靈敏度Rair/Rgas，或靈敏度Rc1/Rc2，Rc1被測(cè)氣體濃度為0.1時(shí)氣敏元件的電阻響應(yīng)時(shí)間：表示氣敏元件對(duì)被測(cè)氣體的響應(yīng)速度。一般用通入被測(cè)氣體到元件電阻穩(wěn)定需要的時(shí)間表示?；謴?fù)時(shí)間：被測(cè)氣體解吸需要的時(shí)間，也稱脫附時(shí)間。表示對(duì)被測(cè)氣體解吸的快慢。工作溫度：氣敏元件需要在一定高的溫度條件下，才能正常工作。對(duì)工作溫度的要求：在此溫度下，元件的電阻值穩(wěn)定，不隨加熱溫度的波動(dòng)而變化，元件的靈敏度高。壽命：元件能正常工作的時(shí)間。4、濕敏陶瓷電阻值隨環(huán)境濕度的改變而變化的陶瓷材料 濕度：絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度。相對(duì)濕度：某一待測(cè)蒸汽壓與相同溫度下的飽和蒸汽壓比值的百分?jǐn)?shù)，用RH表

18、示燒結(jié)體型和厚膜型結(jié)構(gòu)。多孔半導(dǎo)體陶瓷，包括MgCr2O4-TiO2、Si-Na2O-V2O5、ZnO-Li2O-V2O5、ZnO-Cr2O3等 感濕機(jī)理：物理吸附或化學(xué)吸附濕敏元件有電阻型和電容型工作在交流或雙向脈沖電路中1)、高濕型，適用于相對(duì)濕度大于70RH的場(chǎng)合2) 、中濕型，適用于相對(duì)濕度在3080RH之間的場(chǎng)合3) 、低濕型，適用于相對(duì)濕度小于30RH的場(chǎng)合4) 、全濕型，適用于相對(duì)濕度大于0100RH的范圍內(nèi)元件類型靈敏度：通常以相對(duì)濕度變化1時(shí)阻值變化的百分?jǐn)?shù)表示阻值一般為幾千到幾兆歐，變化范圍在34個(gè)數(shù)量級(jí)內(nèi)要求：電阻隨濕度的變化，具有良好的線性或指數(shù)特性響應(yīng)速度：用吸濕和脫

19、濕時(shí)間表示，總稱響應(yīng)時(shí)間。小于30秒吸濕時(shí)間：當(dāng)濕度由0RH增加到 50RH或由30RH增加到90RH時(shí)，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間脫濕時(shí)間：當(dāng)濕度由100RH下降到 50RH或由90RH下降到30RH時(shí)，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間1)、膜式或表面作用型元件響應(yīng)快，體作用型響應(yīng)慢2)、吸濕時(shí)間響應(yīng)快，脫濕時(shí)間響應(yīng)慢3)、物理吸附型響應(yīng)快，化學(xué)吸附型響應(yīng)慢4)、空氣流動(dòng)時(shí)響應(yīng)快，空氣靜止時(shí)響應(yīng)慢響應(yīng)速度規(guī)律5、光敏陶瓷在光照射下，發(fā)生電性質(zhì)變化的陶瓷材料，通常是半導(dǎo)體陶瓷材料材料在光照作用下產(chǎn)生光生載流子而使材料電導(dǎo)增加的現(xiàn)象，稱光電導(dǎo)效應(yīng)。能產(chǎn)生光電導(dǎo)效應(yīng)的光敏陶瓷，加上電極后就構(gòu)成了光敏電阻光敏電阻的主

20、要特征指標(biāo)：光譜響應(yīng)特性，靈敏度，響應(yīng)時(shí)間，溫度系數(shù)對(duì)可見光敏感的材料，CdS。對(duì)紅外光敏感的材料：PbS、InAs、InSb、InSe、PbSe、PbTe等。對(duì)紫外光敏感的材料：Cd4SiS6和Cd4GeS6陶瓷太陽能電池 三、特殊性能陶瓷除介電性能和敏感性能外，具半導(dǎo)體性能、壓電性能等特殊性能的功能陶瓷。1半導(dǎo)體陶瓷2導(dǎo)電陶瓷（超導(dǎo)陶瓷）3壓電陶瓷4磁性瓷1半導(dǎo)體陶瓷指導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間的電子陶瓷材料，其電導(dǎo)率隨外界條件的變化，如熱、電、光、氣等的變化而改變?？芍圃鞂?duì)熱、電、氣、光敏感的元件及傳感器。這類材料的主要成分有BaTiO3、SrTiO3、MgTiO3、SiC、ZnO、Sn

21、O2、CdS、MgCr2O4等可以是一種或多種復(fù)合材料。2導(dǎo)電陶瓷具有較高電導(dǎo)率的電子陶瓷材料。主要有SiC和石墨陶瓷等。常用作高溫發(fā)熱體、微波吸收材料、大功率電阻器材料等。一類薄膜材料，如SnO2，可做透明電極，用于各種顯示器件上硅碳棒超導(dǎo)陶瓷具有超導(dǎo)特性的電子陶瓷材料超導(dǎo)現(xiàn)象：材料在特定條件下電阻變?yōu)榱愕默F(xiàn)象材料：Ba-La-Cu-O系氧化物混合相燒結(jié)體，超導(dǎo)溫度13K以下。Y-Ba-Cu-O系超導(dǎo)陶瓷，超導(dǎo)溫度接近100K 邁斯納效應(yīng)：將處于超導(dǎo)狀態(tài)的某超導(dǎo)體置于磁場(chǎng)中，只要加于其表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度不超過某一臨界值Hc，磁力線就無法穿透試樣，而保持超導(dǎo)體內(nèi)的磁通為零。這種完全的抗磁效應(yīng)稱邁斯

22、納效應(yīng)（Meissner） 3壓電陶瓷具有力電轉(zhuǎn)換功能的電子陶瓷。能將施加于陶瓷上的力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，或?qū)⑹┘佑谔沾缮系碾娦盘?hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)或材料體積（長(zhǎng)度）的變化常用作換能器材料。傳統(tǒng)的壓電材料：水晶，酒石酸鉀鈉，磷酸二氫鉀等壓電陶瓷材料：BaTiO3，PbZrO3，PbZrO3-PbTiO3等?，F(xiàn)在，性能更好的三元四元系壓電陶瓷特點(diǎn)：材料內(nèi)部含有鐵電疇，需要人工極化4磁性瓷具有磁性或電磁轉(zhuǎn)換功能的功能陶瓷。軟磁材料，硬磁材料，磁記錄材料磁記錄材料：能將施加于陶瓷上的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成磁效應(yīng)，或?qū)⑹┘佑谔沾缮系拇判?yīng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。具有強(qiáng)磁性的陶瓷材料，包括稀土柘榴子石（M3Fe5O12,立方晶系），六方

23、鐵氧體，鈣鈦礦型材料，如鈦鐵礦類（CoMnO3,NiMnO3鐵磁體）等廣泛用于記錄和存儲(chǔ)信息。電容器瓷21，磁性瓷18，集成封裝瓷 15-16，壓電瓷11，熱敏電阻瓷，傳感元件瓷，基片瓷， 變阻器瓷。這些元件主要用于計(jì)算機(jī)、通訊、電視、廣播、家用電器、空間技術(shù)、自動(dòng)化、汽車及醫(yī)療等領(lǐng)域。第二節(jié)結(jié)構(gòu)型電子陶瓷把具有機(jī)械、熱學(xué)和部分化學(xué)功能的陶瓷，稱為結(jié)構(gòu)陶瓷。具有較好的機(jī)械性能，起支撐、保護(hù)、隔離等作用的電子陶瓷材料。用于制造電子元件、器件、部件和電路中的基體、外殼、固定件、絕緣零件等的陶瓷材料。電真空管 電熱電器陶瓷按照這類陶瓷材料的原料和化學(xué)、礦物組成，又可分為滑石瓷，氧化鋁瓷，高熱導(dǎo)率瓷，

24、碳化硅瓷，莫來石瓷，長(zhǎng)石瓷，低堿瓷等在電子陶瓷工業(yè)中，這類瓷的產(chǎn)量(按產(chǎn)品質(zhì)量計(jì))最多，應(yīng)用面最廣。目前，功能陶瓷和結(jié)構(gòu)陶瓷的產(chǎn)值比為3:l隨著集成電路(IC)的發(fā)展，這類瓷在制造電路基片方面有飛速發(fā)展。1、滑石瓷又稱塊滑石瓷。主晶相為原頑輝石，主要成分偏硅酸鎂（ MgOSiO2 ）占整體組分的65以上，其余為玻璃相?；墒且环N電性能優(yōu)良的高頻裝置瓷，還可作高壓高功率陶瓷電容器。以滑石(3MgO4SiO2 H2O)為主要原料，加入一定量的粘土、膨潤土和碳酸鋇等經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。裝置瓷件 高壓運(yùn)輸線絕緣子滑石瓷滑石瓷（高頻瓷、強(qiáng)化瓷、鎂質(zhì)瓷），主要成分 MgOSiO2色澤潔白，抗酸性強(qiáng)、絕緣性高

25、、吸附力強(qiáng)，是一種良好的裝置瓷材料用作電子產(chǎn)品中線圈骨架、安裝板、支架、各種類型的高頻絕緣子、撥段開關(guān)瓷軸、瓷套管、電阻基體、密封外殼等，滑石瓷（高頻瓷）熱絕緣性能高、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐壓強(qiáng)度高。優(yōu)點(diǎn)：介電常數(shù)低(一般67) ，介質(zhì)損耗角正切值低（tg波動(dòng)于(320)10-1） ，絕緣強(qiáng)度高（20-30kV/mm） ，體積電阻率高(100下的體積電阻率約達(dá)1014cm)，抗彎強(qiáng)度高120-200MPa ，化學(xué)穩(wěn)定性好。耐酸、耐堿、耐腐蝕。高頻特性優(yōu)良，介電常數(shù)隨頻率的升高而降低，且在高頻下隨溫度的升高變化很小缺點(diǎn)：如果生產(chǎn)控制不當(dāng)，滑石瓷在放置或使用過程中會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，即出現(xiàn)由于主晶相偏硅酸鎂

26、的晶型轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致的瓷體粉化、龜裂、強(qiáng)度降低、介電性能惡化偏硅酸鎂有三種晶型原頑輝石、頑火輝石和斜頑輝石在晶型轉(zhuǎn)化過程中，應(yīng)變和應(yīng)力作用的結(jié)果。MgSiO3各種變體的晶格參數(shù)等性能原頑輝石是滑石瓷的主晶相，滑石瓷的優(yōu)良性能與原頑輝石有直接關(guān)系。解決滑石瓷的老化或粉化問題:設(shè)法穩(wěn)定原頑輝石使之在冷卻、放置和使用過程中不致向頑火輝石或斜頑輝石轉(zhuǎn)化影響因素：(1)玻璃相的影響；(2)晶粒大小的影響；(3)固溶體的影響 ；(4)冷卻條件的影響 在1042 以下是原頑輝石向頑火輝石或斜頑輝石轉(zhuǎn)化趨向較大的溫度區(qū)間，易提高冷卻速度燒結(jié)范圍窄一般只有20左右如果燒成控制不好，常常造成變形、起泡、粘結(jié)墊料等，產(chǎn)

27、生廢品。燒結(jié)范圍(或燒成范圍)是指能夠燒結(jié)成致密的性能良好的陶瓷材料的燒成溫度范圍，低于此溫度范圍陶瓷欠燒，超過此溫度范圍陶瓷過燒，陶瓷材料的性能將惡化。純滑石組成在1543以前沒有液相產(chǎn)生，至1543以后又幾乎全部熔融?；傻臒Y(jié)范圍MgO-Al2O3-SiO2系相圖滑石瓷的典型配方2、氧化鋁瓷Al2O3為主要原料，以剛玉相（-Al2O3）為主要礦物組成 。通常以配料或瓷體中的Al2O3 的含量來分類。習(xí)慣上把Al2O3 含量在99左右的陶瓷稱為為99瓷（剛玉瓷），把含量95和90左右的依次稱為“95瓷”和“90瓷”。 Al2O3 含量在85以上的陶瓷通常稱高鋁瓷。95氧化鋁瓷99氧化鋁瓷

28、高溫元件，電爐元件金屬膜電阻和繞線電阻基體，電路基片，真空電容器的陶瓷管殼，大功率柵控金屬陶瓷管，微波管的陶瓷管殼，微波管輸能窗的陶瓷組件，各種陶瓷基板(包括多層布線基板)及半導(dǎo)體集成電路陶瓷封裝管殼等是電真空陶瓷的主要瓷種，也是生產(chǎn)陶瓷基板及多層布線封裝管殼的一種基本陶瓷材料。國內(nèi)95瓷較多，能滿足基本的機(jī)械性能和電性能要求特點(diǎn)： Al2O3 陶瓷，特別是高鋁瓷的機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性能好，絕緣強(qiáng)度和電阻率高，介質(zhì)損耗低，電性能隨溫度和頻率的變化比較穩(wěn)定。介電常數(shù)一般在8-10之間，電性能隨溫度和頻率的變化比較穩(wěn)定，特別是純度(Al2O3 含量)達(dá)的剛玉瓷，直到頻率高達(dá)1010Hz以上時(shí)， tg

29、110-4。高鋁瓷的電導(dǎo)率較低，但其熱導(dǎo)率比較高。95瓷，其室溫下熱導(dǎo)率21w（mK），比滑石瓷的熱導(dǎo)率(mK)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。缺點(diǎn)：高鋁瓷的燒結(jié)溫度較高燒結(jié)溫度高（1600 以上），燒結(jié)困難，易于發(fā)生晶粒異常長(zhǎng)大我國目前大量生產(chǎn)的高鋁瓷普遍采用CaO，MgO，SiO2等熔劑類加入物(以粘土、CaCO3、滑石等引入)。雜質(zhì)對(duì)氧化鋁瓷性能的影響95瓷雙列直插陶瓷封接管殼95瓷氧化鋁瓷的配方為了滿足易熔玻璃封裝管殼的遮光要求以及使數(shù)碼顯示基片具有清晰的顯示特性，也研制了黑色或黑褐色的Al2O3 瓷著色機(jī)理對(duì)光波產(chǎn)生某一特征波段的選擇性吸收，陶瓷材料也就呈現(xiàn)與這一特征波段的顏色的補(bǔ)色。含1Cr2O3陶

30、瓷常呈現(xiàn)紅色含鈷或鐵呈現(xiàn)黑色，含錳呈紫色或黑色因原料、配方以及工藝條件的不同，各種Al2O3 陶瓷的性能指標(biāo)可以在相當(dāng)寬范圍內(nèi)調(diào)控、變化?；蛘哐趸X點(diǎn)火器瓷3、長(zhǎng)石瓷和低堿瓷長(zhǎng)石瓷和低堿瓷是薄膜電阻生產(chǎn)中大量采用的陶瓷材料兩種陶瓷材料在室溫至較高溫度(200一300)下具有滿意的電性能瓷體致密、氣孔率低、表面平整，便于在其上蒸鍍均勻優(yōu)質(zhì)的碳膜或金屬膜長(zhǎng)石瓷的燒成范圍較寬，而低堿瓷的燒成范圍較窄，都能滿足工藝要求瓷體的機(jī)械強(qiáng)度較高，有利于后續(xù)加工?？稍谔沾苫w表面上蒸鍍碳膜或金屬膜，制備碳膜電阻或金屬膜電阻電阻基體瓷電阻瓷棒電阻瓷殼1）長(zhǎng)石瓷長(zhǎng)石瓷，成分R2O-Al2O3-SiO2相組成:莫

31、來石、石英和長(zhǎng)石質(zhì)玻璃。具有一定的電性能和機(jī)械性能。所有電子陶瓷中成本最低的瓷料之一。碳膜電阻基體。長(zhǎng)石質(zhì)電阻瓷所用的原料均為天然礦物原料-粘土、長(zhǎng)石和石英。長(zhǎng)石電阻瓷除了有較高機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)外，在工藝上亦有易于成型和燒成的優(yōu)點(diǎn)但是，長(zhǎng)石電阻瓷料中堿金屬氧化物含量高，在溫度增高時(shí)，其絕緣電阻顯著下降而介質(zhì)損耗增大很多，限制了它在高溫下使用2）低堿瓷低堿瓷屬于R2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)，其相組成為莫來石、石英變體、鋇長(zhǎng)石和鋇質(zhì)玻璃。這種瓷料實(shí)際上是鋇長(zhǎng)石瓷，但R2O成分較少，小于，故稱為低堿瓷為了克服長(zhǎng)石瓷中堿金屬含量高帶來的問題由于瓷料中堿金屬氧化物含量很低，因而溫度增高時(shí)仍有較高的絕緣

32、電阻和較小的介質(zhì)損耗，適于做較高溫度下使用的金屬膜電阻器的瓷體。使用人工合成的堿含量極低的鋇鈣鋁硅酸鹽熔塊代替鉀長(zhǎng)石。機(jī)械強(qiáng)度低，燒結(jié)范圍窄。4、高熱導(dǎo)率瓷 高熱導(dǎo)率瓷：熱導(dǎo)率較高的電子陶瓷材料。 隨著民用、軍用電子設(shè)備或系統(tǒng)功能的日益提高，電子器件向高密度、多功能、快速化和大功率發(fā)展，對(duì)器件的熱耗散提出了越來越高的要求。在引起電子產(chǎn)品失效的原因中，熱占55，振動(dòng)占20，濕度占19，塵埃占6。雖然可以通過優(yōu)化設(shè)計(jì)使熱分布盡量合理，但要從根本上解決問題，需采用高熱導(dǎo)率的材料。高熱導(dǎo)率晶體是由原子量較低的元素構(gòu)成的共價(jià)鍵或共價(jià)鍵很強(qiáng)的單質(zhì)晶體及一些二元化合物熱導(dǎo)率在2w(cmK)以上的非金屬晶體只

33、有金剛石、石墨、BN、BeO、SiC、BP和A1N等幾種研究并生產(chǎn)高熱導(dǎo)率的電子陶瓷材料制成陶瓷材料包括BeO、BN、AlN、SiC等材料。用作電真空瓷件、集成電路陶瓷基片，陶瓷封裝管殼等幾種高純單晶體的熱導(dǎo)率（300K）兩種一種是通過自由電子進(jìn)行熱的傳遞，這是金屬材料導(dǎo)熱的主要機(jī)制。另一種是通過點(diǎn)陣或晶格振動(dòng)，即通過晶格波或熱波來進(jìn)行熱的傳遞，這是電絕緣介質(zhì)導(dǎo)熱的主要機(jī)制。1）、固體材料的導(dǎo)熱機(jī)制 高熱導(dǎo)率晶體都是共價(jià)鍵晶體或共價(jià)鍵很強(qiáng)的晶體。這一點(diǎn)保證了晶體極高的鍵強(qiáng)和極強(qiáng)的鍵方向性，使晶體結(jié)構(gòu)基元的熱起伏限制到最低限度。高熱導(dǎo)率無機(jī)非金屬晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 高熱導(dǎo)率晶體結(jié)構(gòu)基元的種類較少，原

34、子量或平均原子量較低。結(jié)構(gòu)基元種類多和質(zhì)量高都會(huì)增強(qiáng)對(duì)晶格波的干擾和散射，從而使熱導(dǎo)率降低。對(duì)于某些層狀結(jié)構(gòu)的晶體來說，沿層片方向強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合可以保證沿層片方向有高的熱導(dǎo)率，但是層片與層片之間弱的結(jié)合力，會(huì)使沿垂直層片方向的熱導(dǎo)率顯著降低。石墨金剛石和立方BN的價(jià)格非常昂貴。石墨不能用來制備電絕緣材料。如果不引入第二相材料SiC既不能燒結(jié)也不能熱壓成高密度的陶瓷。BP對(duì)雜質(zhì)的敏感性非常強(qiáng)，微量雜質(zhì)能使材料的熱導(dǎo)率降低好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，難以制備熱導(dǎo)率較高的陶瓷材料。2）、高熱導(dǎo)率晶體高熱導(dǎo)率電絕緣陶瓷材料:BeO、A1N、SiC和六方BN等。在陶瓷材料中，雜質(zhì)、晶界、氣孔以及其他結(jié)構(gòu)缺陷，都對(duì)熱波

35、進(jìn)行干擾和散射，從而降低材料熱導(dǎo)率。在高熱導(dǎo)率陶瓷生產(chǎn)中，為了保證材料有盡可能高的熱導(dǎo)率，應(yīng)該使材料高純和足夠致密，同時(shí)晶粒應(yīng)發(fā)育良好，并把各種類型的結(jié)構(gòu)缺陷降到最低限度。 3）、高熱導(dǎo)率陶瓷 （1）BeO陶瓷BeO陶瓷：以BeO為主晶相的陶瓷。有毒。特點(diǎn)：導(dǎo)熱性能優(yōu)良，熱導(dǎo)率最高達(dá)255W/(mK)，機(jī)械強(qiáng)度高，介電性能好BeO瓷的熱導(dǎo)率，是所有陶瓷材料中最高的雖然有多種可供選用的高熱導(dǎo)率陶瓷材料，但氧化鈹陶瓷仍然是各國用得最為廣泛和首選的材料。主要原因：氧化鈹具有纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的共價(jià)鍵性，但其平均原子量很低，只有12。這就決定了BeO具有極高的熱導(dǎo)率氧化鈹陶瓷生產(chǎn)工藝成熟，可以進(jìn)行

36、規(guī)?；a(chǎn)。原料來源方便，成本適中，與其他高熱導(dǎo)率材料相比，性能價(jià)格比可取。采用高純納米BeO粉制備的陶瓷比傳統(tǒng)工藝制備的陶瓷具有更優(yōu)異的性能。氧化鈹有毒性，在嚴(yán)格的防護(hù)條件下，可以做到安全生產(chǎn)和使用。 BeO為高耐火氧化物，熔點(diǎn)2570，其共價(jià)鍵性較強(qiáng)，純BeO瓷的燒結(jié)溫度高達(dá)1900以上。為了降低BeO瓷的燒結(jié)溫度，適應(yīng)批量生產(chǎn)的需要，常采用Al2O3和MgO(以MgCO3引入)等作為加入物，生產(chǎn)一些BeO含量95左右的陶瓷。氧化鈹陶瓷的性能 （2）BN陶瓷BN陶瓷：立方BN和六方BN陶瓷。立方BN，金剛石結(jié)構(gòu)，硬度高，超硬材料，價(jià)格昂貴。六方BN，層狀結(jié)構(gòu)（白石墨）：具有良好的機(jī)械加工性

37、能，高頻介電性能良好，熱導(dǎo)率稍低，最高為67W/(mK)。BN材料具有較高的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性，同時(shí)還具有熱導(dǎo)率高、介電性能良好等特點(diǎn)。BN材料在大規(guī)模集成電路及微波管中得到越來越廣泛的應(yīng)用。BN與碳素晶體在結(jié)構(gòu)類型與結(jié)構(gòu)特征上都極其相似，BN陶瓷BN陶瓷各種BN和碳素晶體的性能 立方BN和具有纖鋅礦結(jié)構(gòu)的BN都是在高溫高壓下制備的，是比較典型的共價(jià)鍵晶體。立方BN的單晶熱導(dǎo)率的理論估計(jì)值可以達(dá)13w(cmK)。立方BN多晶陶瓷的熱導(dǎo)率已有2w(cmK) 的報(bào)道。立方BN價(jià)格昂貴，不宜用于工業(yè)生產(chǎn)。六方BN和三方BN 都具有層狀結(jié)構(gòu)，沿層片方向B-N呈共價(jià)鍵結(jié)合，而層片之間則由范德

38、華鍵所聯(lián)系。六方BN沿層片方向(即c軸方向)的熱導(dǎo)率在室溫附近約為2w(cmK)。高度定向的熱解BN在235K下的最大熱導(dǎo)率為(cmK)約25J(cmKs)。六方BN陶瓷材料的熱導(dǎo)率，到目前為止，報(bào)道的最高數(shù)據(jù)為(cmK)。幾種BN陶瓷的性能指標(biāo)制備方法熱壓法和化學(xué)氣相沉積法BN雖然強(qiáng)度較高，但吸潮性很強(qiáng)。BN陶瓷吸潮后不僅介電性能顯著下降，而且當(dāng)加熱至300以上時(shí)，往往因水分迅速排出，導(dǎo)致材料碎裂。游離B2O3的存在是BN陶瓷吸潮性顯著的基本原因（3）AlN陶瓷AlN和BeO都屬于纖鋅礦型結(jié)構(gòu)，Al-N間的共價(jià)鍵性很強(qiáng)，也是平均原子量較低的二元化合物，因而熱導(dǎo)率較高。熱壓多晶AlN的熱導(dǎo)率最

39、高達(dá)74W/(mK)特點(diǎn)：膨脹系數(shù)和硅片接近，具有高的絕緣電阻和抗電強(qiáng)度，介電常數(shù)低，介質(zhì)損耗小，機(jī)械強(qiáng)度高，易于成型和制備。AlN陶瓷基片AlN陶瓷基片氮化鋁材料除具有良好的導(dǎo)熱性外，還具有介電性能好、電絕緣強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，因而在集成電路、光發(fā)射二極管、激光二極管、激光器、電力電子模塊、磁流體發(fā)電等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。尤其是它的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體硅材料相近，成為較理想的半導(dǎo)體封裝用基板材料。 純度是影響AlN陶瓷熱導(dǎo)率的主要因素之一。氧是主要雜質(zhì)。密度是影響AlN陶瓷熱導(dǎo)率的另一主要因素AlN共價(jià)鍵性很強(qiáng)，冷壓燒結(jié)通常不能制得致密的陶瓷材料。熱壓是制備致密AlN陶瓷的基本工藝。氮化鋁粉末的制

40、備主要有直接氮化法和碳熱還原法。直接氮化法，在氮?dú)庵杏沙冧X電極間產(chǎn)生直流電弧來合成，也可以用純凈的鋁粉在適當(dāng)溫度下，通氮?dú)庵苯拥铣伞Ｌ紵徇€原法是將高純氧化鋁細(xì)粉與炭黑粉混合均勻，再經(jīng)烘干、過篩，使干粉充分混勻，然后在流動(dòng)的氮?dú)庵懈邷氐?，合成AlN粉末。再經(jīng)脫碳處理，得到純凈的氮化鋁粉末。AlN陶瓷的特點(diǎn)AlN陶瓷的毒性不如BeO瓷。熱導(dǎo)率高，尤其是隨著溫度的升高熱導(dǎo)率降低緩慢，在較高溫度時(shí)超過了BeO陶瓷的熱導(dǎo)率。膨脹系數(shù)可與半導(dǎo)體硅片匹配。具有高的絕緣電阻和抗電強(qiáng)度。介電常數(shù)低，介質(zhì)損耗小。機(jī)械強(qiáng)度高。適合于流延成型工藝。幾種陶瓷材料熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系5、其他結(jié)構(gòu)型電子陶瓷1）、氧化

41、鋯瓷2）、碳化硅瓷3）、氮化硅瓷4）、莫來石瓷5）、陶瓷基復(fù)合材料1）、氧化鋯瓷結(jié)構(gòu)型氧化鋯陶瓷具有高韌性、高抗彎強(qiáng)度和高耐磨性，優(yōu)異的隔熱性能，熱膨脹系數(shù)接近于鋼等優(yōu)點(diǎn)。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介質(zhì)、噴嘴、球閥球座、氧化鋯模具、微型風(fēng)扇軸心、光纖插針、光纖套筒、拉絲模和切割工具、耐磨刀具、表殼及表帶、高爾夫球的輕型擊球棒及其它室溫耐磨零器件等。功能型作為感應(yīng)加熱管、耐火材料、發(fā)熱元件等。具有敏感的電性能參數(shù)，主要應(yīng)用于氧傳感器、固體氧化物燃料電池(SolidO xideFu elCe ll,SO FC)和高溫發(fā)熱體等領(lǐng)域。具有較高的折射率，可制成多彩的半透明多晶Zr02材料，鋯寶石。在熱障涂層、催化劑載體、醫(yī)療、保健、耐火材料、紡織等領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。 氧化鋯瓷氧化鋯瓷鋯寶石芯軸 氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷2）、碳化硅瓷以碳化硅SiC為主要成分的陶瓷。SiC陶瓷不僅具有優(yōu)良的常溫力學(xué)性能，如高的抗彎強(qiáng)度、優(yōu)良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損以及低的摩擦系數(shù)，而且高溫力學(xué)性能(強(qiáng)度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中最佳的。其高溫強(qiáng)度可一直維持到1600，是陶瓷材料中高溫