功能陶瓷

 


绝缘陶瓷或装置陶瓷

 

材料 导体 半导体 绝缘体
电阻率/Ω.㎝-1 <10-4 10-3-103 >104

陶瓷材料绝大多数是良好的绝缘材料,其电阻率在1014-1022(Ω/cm)。

①云母长石瓷。利用天然的瓷土或长石、石英和粘土为原料,经高温烧成后,作为绝缘陶瓷使用,这是最早用作绝缘子的材料,用于低压绝缘体。
②块滑石、镁橄榄石和堇青石质瓷。以天然滑石(3MgO·SiO2)为主要原料,或者配成与堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)相近的成分,烧制而成,具有比上一种更优良的电绝缘和机械性能。
③高铝质磁。指含Al2O3>75%的刚玉质陶瓷,或者莫来石质瓷(3Al2O3·2SiO2)是性能更优的绝缘陶瓷,用于超高压线路的绝缘子。

用于汽车等内燃机点火的火花塞,要承受10-25kV的高压,还要耐燃油爆炸产生的瞬时高温(约2500℃)和高压(约5MPa),并要耐急冷急热,现多采用添加CaO、MgO、SiO2的含Al2O390%-96%的刚玉瓷制作。

绝缘陶瓷除用于电力工业中的绝缘部件外,在电子工业中用于电阻芯片,电子管壳、管座以及集成电路的基片和封装等。其中集成电路的基片和包封是目前用量很大且又十分重要的绝缘材料,亦称为装置陶瓷。随着集成电路和计算机技术向着更高的电路密度和更快的运算速度发展,陶瓷基片及其封装也向着更高的性能和更精细的加工方向发展。近些年来推出的用于计算机的多层陶瓷基片及封装技术,其结构相当复杂,加工十分精细,在一个模件中,可有30多层陶瓷基片,每片面积不到1 cm2,厚度不超过0.2 mm,有100多个芯片由基片底部接到顶部,可有350000个接点,25000个通道,近60000个阵列,每个芯片中可以含有106个元件,所有这些都用陶瓷封装在一个模件中。作为陶瓷基片材料要有足够的强度、高的绝缘性能、低的介电常数,同时由于高密度的电路会产生大量的热需要通过陶瓷基片传导散出,因此要求基片材料还要有高的热导率。高质量的Al2O3陶瓷是目前用于制造基片的主要材料,但其导热性还不够理想.近年来还在研究探索高导热性的陶瓷基片材料,以满足更大规模集成电路发展的需要,研究表明,AIN的导热率比Al2O3,几乎高10倍,而立方BN和金刚石性能更优,可望在不久的将来得到实际应用。   

 

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