电子陶瓷的种类和主要用途

1、电子陶瓷的种类和主要用途第一节功能型电子陶瓷第二节结构型电子陶瓷什么是电子陶瓷将用于电子技术领域中的陶瓷材料称为电子陶瓷材料，即陶瓷质的电子材料。 1、功能陶瓷（电子） 具有特殊的功能，或者能实现光、电、磁、热、气、力等不同形式的交互作用和转换的非结构型电子陶瓷材料。 2、 结构陶瓷（电子）具有较好的机械性能，起支撑、保护、隔离等作用的电子陶瓷材料。用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶瓷材料，又称为装置瓷。还可以分为真空瓷、电阻基体瓷和绝缘零件瓷等。第一节功能型电子陶瓷具有特殊的功能，或者能实现光、电、磁、热、气、力等不同形式的交互作用和转换的非结构电子陶瓷

2、材料。分为：介质瓷、敏感陶瓷和特殊性能陶瓷一 、介质瓷主要指用来制造电容器的陶瓷材料。可分为铁电介质瓷，反铁电介质瓷，半导体介质瓷，高频介质瓷，微波介质瓷利用这种陶瓷材料，可以制作独石结构电容器。高频介质瓷包括钛酸钡质、钛酸铅质陶瓷，二元系和三元系多组分材质的不含铁或极少含铁的功能陶瓷以钛酸钡(BaTiO3)或钛酸铅基固溶体为主晶相的铁电陶瓷，是铁电介质瓷最重要的类型。1、铁电介质瓷主要用作大容量电容器，还可制造各种敏感器件、光学器件、微位移发生器等。特点：在瓷体内存在自发的带电小区域电畴。它具有许多的特殊功能极高的介电常数，介电常数随温度、电场的变化呈非线性，对光的各向异性和双折射特性，电致

3、应变，伴随相变产生的各种变化和耦合等性能。2、半导体介质瓷主要用于制造半导体电容器。利用烧结半导体陶瓷的外表面或晶粒间的内表面（晶界）形成的绝缘层为介质制成电容器。这种绝缘层很薄（十分之己微米几十微米），利于器件的小型化表面层型（阻挡层型，氧化层型）和晶界层型阻挡层型，利用金属电极与半导体瓷表面间的接触势垒做介质层氧化层型，在半导体瓷表面有控制地氧化，形成很薄的绝缘层做介质层晶界层型：发育较好的晶粒（20100m）之间具有的绝缘性边界层3、高频介质瓷用来制造第一类瓷介电容器的陶瓷电介质，符合GB366383 。组成：碱土金属和稀土金属的钛酸盐，以钛酸盐为基的固溶体特点：介电常数高（和装置瓷相比

4、），高频（1MHz）下的介质损耗小，介电常数的温度系数值范围宽。各种性能可根据使用要求调节。要求：在温度、湿度、频率和电压等因素变化时，电性能稳定。1）、金红石瓷二氧化钛瓷主晶相为金红石（TiO2）特点：介电常数较高，介电常数的温度系数有较大的负值，介质损耗很小用途：高频温度补偿电容器陶瓷材料2）、钛酸钙瓷主晶相为钛酸钙（CaTiO3）特点：高的介电常数，较小的高频介质损耗。调节瓷料的组成，可以调节瓷料的介电常数温度系数，得到一系列不同介电常数温度系数的温度补偿电容器陶瓷材料用途：高频温度补偿电容器陶瓷材料3）、钙钛硅瓷主晶相为硅钛酸钙（CaTiSiO5）特点：当介电常数的温度系数接近于零时，

5、介电常数较大，且能够获得很大的正的温度系数。引入适当的加入物，可获得包括零温度系数在内的一系列介电系数高的温度补偿用电容器陶瓷用途：高频温度补偿电容器陶瓷材料4）、钛酸镁瓷以正钛酸镁（2MgO TiO2,又称二镁钛）为主晶相特点：介电常数温度系数不高。将其与具有负介电常数温度系数的晶相配合，可以获得一系列不同介电常数温度系数的瓷料烧成温度范围窄5）、镁镧钛瓷由偏钛酸镁（MgTiO3）和二钛镧(La2O3.2TiO2)组成，属于MgO-La2O3-TiO2系特点：介电常数比钛酸镁瓷高，在高温（150度）下，仍具有良好的介电性能调整各组分，可以获得一系列不同介电常数和温度系数的瓷料用途：制造高温使

6、用的高频陶瓷电容器6）、锡酸盐瓷指钙、锶、钡等的锡酸盐，都具有优良的电性能MgSnO3、NiSnO3等介质损耗大，不易作高频电容器材料。ZnSnO3、MnSnO3等具有高的电子电导，属于半导体。锡酸盐和钛酸盐很容易形成固溶体，常用来作为BaTiO3基铁电电容器陶瓷的改性加入物适合于作高频电容器瓷在直流电场和还原气氛下具有较稳定的性能（介电常数远低于钛酸钙）7）、钛酸铋瓷钛酸铋（Bi2O3 nTiO2，其中n可能为2、3、4）溶于钛酸锶的固溶体陶瓷材料特点：在低于10MHz条件下；介电常数不变，高于10MHz条件下，介电常数减小用途：制造小型高压陶瓷电容器及温度补偿电容器4、微波介质瓷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：制造微波集成电路基片和介质谐振器介质谐振器材料特点：介电常数高（30200）；在使用温度范围内，介电常数的温度系数小；在工作频率范围内，介质损耗小。微波集成电路基片材料的特点：相对介电常数高，且随频率的变化小；介质损耗小；结构均匀，各向同性，杂质含量低；导热性、热稳定性好；化学性能稳定，抗腐蚀性好；有一定的机械强度，易于切割、研磨等；与导体的粘附性好；价格便宜，制造简单。5 、其他电容器瓷包括以下六类陶瓷材料。1）、用于高频电路的温度稳定的电容器瓷，如四钛钡质瓷、镁镧钛质

8、瓷、钙钛硅质瓷等；2）、用于高频电路起温度补偿作用的电容器瓷，如金红石质瓷、钛酸钙质瓷、钛锶鉍质瓷、锡酸盐和锆酸盐质瓷等；3）、用于高频高功率电路、高压电路和高脉冲电路的陶瓷，这是电子陶瓷中产量最大、品种最多的一类陶瓷，包括许多钛酸钡质陶瓷及复合物陶瓷材料；4）、具有高介电常数的铁电陶瓷，可以制成体积小、电容量大的电容器，用于低频、高频、高脉冲储能电路；5）、半导体陶瓷电容器材料，也称晶界层电容器材料。具有介电常数大、受温度影响小、可靠性高的特点，常用于要求稳定性和可靠性高的电路；6）、独石电容器瓷，这是一类复合型的材料，材质有铌鉍锌、铌鉍镁、钨镁酸铅等型和铌镁酸铅系列的型材料。特点:体积小、

9、容量大。独石结构电容器独石结构电容器:将涂有金属电极浆的陶瓷坯体，以多层交替堆叠的方式叠合起来，使陶瓷材料与电极同时烧成一个整体各种电容器瓷料，都可以制作独石结构电容器特点：陶瓷介质可以很薄，层数可达几十层，电容器的体积小、可靠性好、具有较大的比容高温烧结型，烧结温度在1300以上，电极材料为Pt、Pd等贵金属中温烧结型，烧结温度在10001250，电极材料为不同的Ag/Pd合金低温烧结型，烧结温度在900以下，采用全银电极或低钯的银钯合金电极降低成本的需要二、敏感陶瓷当作用在此类陶瓷材料上的外界条件（温度、压力、气氛、湿度、电场、磁场、光等）发生改变时，此类材料的物理性能发生变化，从而能从这

10、种材料上准确迅速地获得某种有用的信号这类材料大多是半导体陶瓷敏感陶瓷的种类1、热敏陶瓷2、压敏陶瓷3、气敏陶瓷4、湿敏陶瓷5、光敏陶瓷1、热敏陶瓷电阻随温度变化发生明显变化的陶瓷材料电阻随温度升高而增大的正温度系数（PTC）热敏陶瓷电阻随温度升高而减小的负温度系数（NTC）热敏陶瓷，包括电阻在特定的温度范围内急剧减小的临界温度系数（CTR）热敏陶瓷1）、正温度系数（PTC）热敏陶瓷PTC泛指具有正电阻温度系数（Positive Temperature Coefficient of Resistance）现象的材料掺入稀土元素的BaTiO3半导体陶瓷居里点：居里点或居里温度是磁性材料的一个二级相

11、变点,是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度。当温度高于居里点温度时，材料分子运动强烈,磁性消失,该物质成为 顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。低于居里点温度时该 物质成为铁磁体，才有可能产生磁性 ，此时和材料有关的磁场很难改变。BaTiO3陶瓷的居里点为120 PTC陶瓷在低于居里点时为良导体（电阻率为10100 cm）温度高于居里点时电阻率急剧增加（增加可达38个数量级）利用元素置换，可以调整居里点温度用Sr置换Ba，用Sn或Zr置换Ti，可使居里点向低温移动用适量的Pb置换Ba， (Ba , PbTiO3)可使居里点向高温移动PTC热敏陶瓷具有特殊的电阻温度特性（阻温特

12、性），这导致了特殊的电压电流特性（伏安特性）电流时间特性具有特殊的电热功能A、阻温特性在一定电压下，PTC元件的零功率电阻值与电阻体温度之间的关系。零功率电阻值：在某一规定的温度下测量得到的热敏电阻的电阻值。（此时电阻的功耗较低，其本身功耗引起的电阻的变化可以忽略）298Tm Tb TpRpRbRnRmPTC热敏电阻的电阻-温度特性最小电阻值Rmin对应的温度为Tm电阻值增大到最小电阻值两倍时的温度为开关温度Tb,此时的电阻值为Rb，称为开关电阻值在298K静止的空气中，对PTC元件施加最大工作电压Umax时，电阻体的温度达到平衡时所具有的电阻值Rp，称为平衡点电阻值，此时对应的温度为平衡点温

13、度TpB、伏安特性在室温下静止的空气中，试样两端的电压与其稳态电流的关系。反映了热敏电阻在工作状态下的电压电流特性电流 电压ABC DAB等阻，BC等功率，D负电阻温度区C、电流时间特性研究阻温特性的辅助手段。缓变型：电阻温度系数较小电阻随温度变化而变化的 程度较小。低居里点突变型：常温到居里点（50100 ）之间电阻变化平缓，超过居里点后，电阻急剧增加。 高居里点突变型：常温到居里点（120340）之间电阻变化较平缓，超过居里点后，电阻急剧增加（温度系数约为 15/60/）。特性：在PTC两端加上一定电压，自热温升使其阻值进入跃变温区时，电阻体表面温度将保持定值。恒温发热体。暖风机，电饭煲等

14、。2）、负温度系数（NTC）热敏陶瓷过渡金属Mu、Co、Cu等的氧化物，按一定的比例混合后，能获得具有很大负温度系数的半导体材料。NTC具有三种不同类型的阻温特性。缓变型，负温度突变型（临界温度陶瓷热敏电阻），直线型bacd电流0IaIm电压UmUa40年代，将过渡金属Mu、Co、Cu等的氧化物，按一定的比例混合后，能获得具有很大负温度系数的半导体材料。60年代，制造了以VO2为主要材料的临界温度陶瓷热敏电阻（Critical Temprature Resistor,简称CTR）70年代，W、Sb等金属氧化物组成的，具有特殊性能的负温度系数热敏陶瓷2、压敏陶瓷电阻值与外加电压成显著的非线性关系

15、的半导体陶瓷，其电阻值在一定电压范围内可变。在压敏陶瓷上加上电极，就成为压敏电阻器（Variable Resistor） 材料：SiC、ZnO、BaTiO3、Fe2O3、SnO2、SrTiO3等原理：BaTiO3和Fe2O3利用电极与烧结体界面的非欧姆特性；SiC、ZnO、SnO2、SrTiO3等利用晶界间的非欧姆特性性能最好的是ZnO压敏半导体陶瓷压敏陶瓷的特性由非线性系数、压敏电压、漏电流、通流容量和电压温度系数等表征。非线性系数：压敏电阻的I-U关系，可以用经验公式I=(U/C)表示，称非线性系数压敏电压：值达到最大时的电压（1mA电流对应的电压 ）漏电流：压敏电阻器在进入击穿区之前工作

16、时，流过压敏电阻器的电流3、气敏陶瓷气敏陶瓷：材料表面吸附气体后，电阻会发生变化的一类陶瓷材料利用这一性能来检测气体具有结构简单、灵敏度高、使用方便、价格便宜、专一性能好等优点都是电阻式材料，其电阻值随环境气氛的成分和浓度的不同而不同应用最多的是：ZnO系、SnO2和Fe2O3系。按制造方法和结构类型 ：烧结型、厚膜型和薄膜型气敏元件的主要性能指标：初始电阻，灵敏度，响应时间，恢复时间，工作温度，寿命初始电阻：在室温，清洁空气或一定浓度的检测气体中气敏元件的电阻值。 灵敏度：气敏元件对被测气体的敏感程度，通常用元件在清洁空气中的电阻与在一定浓度被测气体中的电阻之比表示，也可用在两个浓度被测气体

17、中的电阻之比表示。灵敏度Rair/Rgas，或灵敏度Rc1/Rc2，Rc1被测气体浓度为0.1时气敏元件的电阻响应时间：表示气敏元件对被测气体的响应速度。一般用通入被测气体到元件电阻稳定需要的时间表示。恢复时间：被测气体解吸需要的时间，也称脱附时间。表示对被测气体解吸的快慢。工作温度：气敏元件需要在一定高的温度条件下，才能正常工作。对工作温度的要求：在此温度下，元件的电阻值稳定，不随加热温度的波动而变化，元件的灵敏度高。寿命：元件能正常工作的时间。4、湿敏陶瓷电阻值随环境湿度的改变而变化的陶瓷材料 湿度：绝对湿度和相对湿度。相对湿度：某一待测蒸汽压与相同温度下的饱和蒸汽压比值的百分数，用RH表

18、示烧结体型和厚膜型结构。多孔半导体陶瓷，包括MgCr2O4-TiO2、Si-Na2O-V2O5、ZnO-Li2O-V2O5、ZnO-Cr2O3等 感湿机理：物理吸附或化学吸附湿敏元件有电阻型和电容型工作在交流或双向脉冲电路中1)、高湿型，适用于相对湿度大于70RH的场合2) 、中湿型，适用于相对湿度在3080RH之间的场合3) 、低湿型，适用于相对湿度小于30RH的场合4) 、全湿型，适用于相对湿度大于0100RH的范围内元件类型灵敏度：通常以相对湿度变化1时阻值变化的百分数表示阻值一般为几千到几兆欧，变化范围在34个数量级内要求：电阻随湿度的变化，具有良好的线性或指数特性响应速度：用吸湿和脱

19、湿时间表示，总称响应时间。小于30秒吸湿时间：当湿度由0RH增加到 50RH或由30RH增加到90RH时，达到平衡所需要的时间脱湿时间：当湿度由100RH下降到 50RH或由90RH下降到30RH时，达到平衡所需要的时间1)、膜式或表面作用型元件响应快，体作用型响应慢2)、吸湿时间响应快，脱湿时间响应慢3)、物理吸附型响应快，化学吸附型响应慢4)、空气流动时响应快，空气静止时响应慢响应速度规律5、光敏陶瓷在光照射下，发生电性质变化的陶瓷材料，通常是半导体陶瓷材料材料在光照作用下产生光生载流子而使材料电导增加的现象，称光电导效应。能产生光电导效应的光敏陶瓷，加上电极后就构成了光敏电阻光敏电阻的主

20、要特征指标：光谱响应特性，灵敏度，响应时间，温度系数对可见光敏感的材料，CdS。对红外光敏感的材料：PbS、InAs、InSb、InSe、PbSe、PbTe等。对紫外光敏感的材料：Cd4SiS6和Cd4GeS6陶瓷太阳能电池 三、特殊性能陶瓷除介电性能和敏感性能外，具半导体性能、压电性能等特殊性能的功能陶瓷。1半导体陶瓷2导电陶瓷（超导陶瓷）3压电陶瓷4磁性瓷1半导体陶瓷指导电性介于金属和绝缘体之间的电子陶瓷材料，其电导率随外界条件的变化，如热、电、光、气等的变化而改变。可制造对热、电、气、光敏感的元件及传感器。这类材料的主要成分有BaTiO3、SrTiO3、MgTiO3、SiC、ZnO、Sn

21、O2、CdS、MgCr2O4等可以是一种或多种复合材料。2导电陶瓷具有较高电导率的电子陶瓷材料。主要有SiC和石墨陶瓷等。常用作高温发热体、微波吸收材料、大功率电阻器材料等。一类薄膜材料，如SnO2，可做透明电极，用于各种显示器件上硅碳棒超导陶瓷具有超导特性的电子陶瓷材料超导现象：材料在特定条件下电阻变为零的现象材料：Ba-La-Cu-O系氧化物混合相烧结体，超导温度13K以下。Y-Ba-Cu-O系超导陶瓷，超导温度接近100K 迈斯纳效应：将处于超导状态的某超导体置于磁场中，只要加于其表面的磁场强度不超过某一临界值Hc，磁力线就无法穿透试样，而保持超导体内的磁通为零。这种完全的抗磁效应称迈斯

22、纳效应（Meissner） 3压电陶瓷具有力电转换功能的电子陶瓷。能将施加于陶瓷上的力转换成电信号，或将施加于陶瓷上的电信号转换成振动或材料体积（长度）的变化常用作换能器材料。传统的压电材料：水晶，酒石酸钾钠，磷酸二氢钾等压电陶瓷材料：BaTiO3，PbZrO3，PbZrO3-PbTiO3等。现在，性能更好的三元四元系压电陶瓷特点：材料内部含有铁电畴，需要人工极化4磁性瓷具有磁性或电磁转换功能的功能陶瓷。软磁材料，硬磁材料，磁记录材料磁记录材料：能将施加于陶瓷上的电信号转换成磁效应，或将施加于陶瓷上的磁效应转换成电信号。具有强磁性的陶瓷材料，包括稀土柘榴子石（M3Fe5O12,立方晶系），六方

23、铁氧体，钙钛矿型材料，如钛铁矿类（CoMnO3,NiMnO3铁磁体）等广泛用于记录和存储信息。电容器瓷21，磁性瓷18，集成封装瓷 15-16，压电瓷11，热敏电阻瓷，传感元件瓷，基片瓷， 变阻器瓷。这些元件主要用于计算机、通讯、电视、广播、家用电器、空间技术、自动化、汽车及医疗等领域。第二节结构型电子陶瓷把具有机械、热学和部分化学功能的陶瓷，称为结构陶瓷。具有较好的机械性能，起支撑、保护、隔离等作用的电子陶瓷材料。用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶瓷材料。电真空管 电热电器陶瓷按照这类陶瓷材料的原料和化学、矿物组成，又可分为滑石瓷，氧化铝瓷，高热导率瓷，

24、碳化硅瓷，莫来石瓷，长石瓷，低碱瓷等在电子陶瓷工业中，这类瓷的产量(按产品质量计)最多，应用面最广。目前，功能陶瓷和结构陶瓷的产值比为3:l随着集成电路(IC)的发展，这类瓷在制造电路基片方面有飞速发展。1、滑石瓷又称块滑石瓷。主晶相为原顽辉石，主要成分偏硅酸镁（ MgOSiO2 ）占整体组分的65以上，其余为玻璃相。滑石瓷是一种电性能优良的高频装置瓷，还可作高压高功率陶瓷电容器。以滑石(3MgO4SiO2 H2O)为主要原料，加入一定量的粘土、膨润土和碳酸钡等经高温烧结而成。装置瓷件 高压运输线绝缘子滑石瓷滑石瓷（高频瓷、强化瓷、镁质瓷），主要成分 MgOSiO2色泽洁白，抗酸性强、绝缘性高

25、、吸附力强，是一种良好的装置瓷材料用作电子产品中线圈骨架、安装板、支架、各种类型的高频绝缘子、拨段开关瓷轴、瓷套管、电阻基体、密封外壳等，滑石瓷（高频瓷）热绝缘性能高、化学稳定性好、耐压强度高。优点：介电常数低(一般67) ，介质损耗角正切值低（tg波动于(320)10-1） ，绝缘强度高（20-30kV/mm） ，体积电阻率高(100下的体积电阻率约达1014cm)，抗弯强度高120-200MPa ，化学稳定性好。耐酸、耐碱、耐腐蚀。高频特性优良，介电常数随频率的升高而降低，且在高频下随温度的升高变化很小缺点：如果生产控制不当，滑石瓷在放置或使用过程中会出现老化现象，即出现由于主晶相偏硅酸镁

26、的晶型转化而导致的瓷体粉化、龟裂、强度降低、介电性能恶化偏硅酸镁有三种晶型原顽辉石、顽火辉石和斜顽辉石在晶型转化过程中，应变和应力作用的结果。MgSiO3各种变体的晶格参数等性能原顽辉石是滑石瓷的主晶相，滑石瓷的优良性能与原顽辉石有直接关系。解决滑石瓷的老化或粉化问题:设法稳定原顽辉石使之在冷却、放置和使用过程中不致向顽火辉石或斜顽辉石转化影响因素：(1)玻璃相的影响；(2)晶粒大小的影响；(3)固溶体的影响 ；(4)冷却条件的影响 在1042 以下是原顽辉石向顽火辉石或斜顽辉石转化趋向较大的温度区间，易提高冷却速度烧结范围窄一般只有20左右如果烧成控制不好，常常造成变形、起泡、粘结垫料等，产

27、生废品。烧结范围(或烧成范围)是指能够烧结成致密的性能良好的陶瓷材料的烧成温度范围，低于此温度范围陶瓷欠烧，超过此温度范围陶瓷过烧，陶瓷材料的性能将恶化。纯滑石组成在1543以前没有液相产生，至1543以后又几乎全部熔融。滑石瓷的烧结范围MgO-Al2O3-SiO2系相图滑石瓷的典型配方2、氧化铝瓷Al2O3为主要原料，以刚玉相（-Al2O3）为主要矿物组成 。通常以配料或瓷体中的Al2O3 的含量来分类。习惯上把Al2O3 含量在99左右的陶瓷称为为99瓷（刚玉瓷），把含量95和90左右的依次称为“95瓷”和“90瓷”。 Al2O3 含量在85以上的陶瓷通常称高铝瓷。95氧化铝瓷99氧化铝瓷

28、高温元件，电炉元件金属膜电阻和绕线电阻基体，电路基片，真空电容器的陶瓷管壳，大功率栅控金属陶瓷管，微波管的陶瓷管壳，微波管输能窗的陶瓷组件，各种陶瓷基板(包括多层布线基板)及半导体集成电路陶瓷封装管壳等是电真空陶瓷的主要瓷种，也是生产陶瓷基板及多层布线封装管壳的一种基本陶瓷材料。国内95瓷较多，能满足基本的机械性能和电性能要求特点： Al2O3 陶瓷，特别是高铝瓷的机械强度高，导热性能好，绝缘强度和电阻率高，介质损耗低，电性能随温度和频率的变化比较稳定。介电常数一般在8-10之间，电性能随温度和频率的变化比较稳定，特别是纯度(Al2O3 含量)达的刚玉瓷，直到频率高达1010Hz以上时， tg

29、110-4。高铝瓷的电导率较低，但其热导率比较高。95瓷，其室温下热导率21w（mK），比滑石瓷的热导率(mK)高一个数量级。缺点：高铝瓷的烧结温度较高烧结温度高（1600 以上），烧结困难，易于发生晶粒异常长大我国目前大量生产的高铝瓷普遍采用CaO，MgO，SiO2等熔剂类加入物(以粘土、CaCO3、滑石等引入)。杂质对氧化铝瓷性能的影响95瓷双列直插陶瓷封接管壳95瓷氧化铝瓷的配方为了满足易熔玻璃封装管壳的遮光要求以及使数码显示基片具有清晰的显示特性，也研制了黑色或黑褐色的Al2O3 瓷着色机理对光波产生某一特征波段的选择性吸收，陶瓷材料也就呈现与这一特征波段的颜色的补色。含1Cr2O3陶

30、瓷常呈现红色含钴或铁呈现黑色，含锰呈紫色或黑色因原料、配方以及工艺条件的不同，各种Al2O3 陶瓷的性能指标可以在相当宽范围内调控、变化。滑石或者氧化铝点火器瓷3、长石瓷和低碱瓷长石瓷和低碱瓷是薄膜电阻生产中大量采用的陶瓷材料两种陶瓷材料在室温至较高温度(200一300)下具有满意的电性能瓷体致密、气孔率低、表面平整，便于在其上蒸镀均匀优质的碳膜或金属膜长石瓷的烧成范围较宽，而低碱瓷的烧成范围较窄，都能满足工艺要求瓷体的机械强度较高，有利于后续加工。可在陶瓷基体表面上蒸镀碳膜或金属膜，制备碳膜电阻或金属膜电阻电阻基体瓷电阻瓷棒电阻瓷壳1）长石瓷长石瓷，成分R2O-Al2O3-SiO2相组成:莫

31、来石、石英和长石质玻璃。具有一定的电性能和机械性能。所有电子陶瓷中成本最低的瓷料之一。碳膜电阻基体。长石质电阻瓷所用的原料均为天然矿物原料-粘土、长石和石英。长石电阻瓷除了有较高机械强度的优点外，在工艺上亦有易于成型和烧成的优点但是，长石电阻瓷料中碱金属氧化物含量高，在温度增高时，其绝缘电阻显著下降而介质损耗增大很多，限制了它在高温下使用2）低碱瓷低碱瓷属于R2O-Al2O3-SiO2系统，其相组成为莫来石、石英变体、钡长石和钡质玻璃。这种瓷料实际上是钡长石瓷，但R2O成分较少，小于，故称为低碱瓷为了克服长石瓷中碱金属含量高带来的问题由于瓷料中碱金属氧化物含量很低，因而温度增高时仍有较高的绝缘

32、电阻和较小的介质损耗，适于做较高温度下使用的金属膜电阻器的瓷体。使用人工合成的碱含量极低的钡钙铝硅酸盐熔块代替钾长石。机械强度低，烧结范围窄。4、高热导率瓷 高热导率瓷：热导率较高的电子陶瓷材料。 随着民用、军用电子设备或系统功能的日益提高，电子器件向高密度、多功能、快速化和大功率发展，对器件的热耗散提出了越来越高的要求。在引起电子产品失效的原因中，热占55，振动占20，湿度占19，尘埃占6。虽然可以通过优化设计使热分布尽量合理，但要从根本上解决问题，需采用高热导率的材料。高热导率晶体是由原子量较低的元素构成的共价键或共价键很强的单质晶体及一些二元化合物热导率在2w(cmK)以上的非金属晶体只

33、有金刚石、石墨、BN、BeO、SiC、BP和A1N等几种研究并生产高热导率的电子陶瓷材料制成陶瓷材料包括BeO、BN、AlN、SiC等材料。用作电真空瓷件、集成电路陶瓷基片，陶瓷封装管壳等几种高纯单晶体的热导率（300K）两种一种是通过自由电子进行热的传递，这是金属材料导热的主要机制。另一种是通过点阵或晶格振动，即通过晶格波或热波来进行热的传递，这是电绝缘介质导热的主要机制。1）、固体材料的导热机制 高热导率晶体都是共价键晶体或共价键很强的晶体。这一点保证了晶体极高的键强和极强的键方向性，使晶体结构基元的热起伏限制到最低限度。高热导率无机非金属晶体的结构特点 高热导率晶体结构基元的种类较少，原

34、子量或平均原子量较低。结构基元种类多和质量高都会增强对晶格波的干扰和散射，从而使热导率降低。对于某些层状结构的晶体来说，沿层片方向强的共价键结合可以保证沿层片方向有高的热导率，但是层片与层片之间弱的结合力，会使沿垂直层片方向的热导率显著降低。石墨金刚石和立方BN的价格非常昂贵。石墨不能用来制备电绝缘材料。如果不引入第二相材料SiC既不能烧结也不能热压成高密度的陶瓷。BP对杂质的敏感性非常强，微量杂质能使材料的热导率降低好几个数量级，难以制备热导率较高的陶瓷材料。2）、高热导率晶体高热导率电绝缘陶瓷材料:BeO、A1N、SiC和六方BN等。在陶瓷材料中，杂质、晶界、气孔以及其他结构缺陷，都对热波

35、进行干扰和散射，从而降低材料热导率。在高热导率陶瓷生产中，为了保证材料有尽可能高的热导率，应该使材料高纯和足够致密，同时晶粒应发育良好，并把各种类型的结构缺陷降到最低限度。 3）、高热导率陶瓷 （1）BeO陶瓷BeO陶瓷：以BeO为主晶相的陶瓷。有毒。特点：导热性能优良，热导率最高达255W/(mK)，机械强度高，介电性能好BeO瓷的热导率，是所有陶瓷材料中最高的虽然有多种可供选用的高热导率陶瓷材料，但氧化铍陶瓷仍然是各国用得最为广泛和首选的材料。主要原因：氧化铍具有纤锌矿型结构，具有较强的共价键性，但其平均原子量很低，只有12。这就决定了BeO具有极高的热导率氧化铍陶瓷生产工艺成熟，可以进行

36、规模化生产。原料来源方便，成本适中，与其他高热导率材料相比，性能价格比可取。采用高纯纳米BeO粉制备的陶瓷比传统工艺制备的陶瓷具有更优异的性能。氧化铍有毒性，在严格的防护条件下，可以做到安全生产和使用。 BeO为高耐火氧化物，熔点2570，其共价键性较强，纯BeO瓷的烧结温度高达1900以上。为了降低BeO瓷的烧结温度，适应批量生产的需要，常采用Al2O3和MgO(以MgCO3引入)等作为加入物，生产一些BeO含量95左右的陶瓷。氧化铍陶瓷的性能 （2）BN陶瓷BN陶瓷：立方BN和六方BN陶瓷。立方BN，金刚石结构，硬度高，超硬材料，价格昂贵。六方BN，层状结构（白石墨）：具有良好的机械加工性

37、能，高频介电性能良好，热导率稍低，最高为67W/(mK)。BN材料具有较高的热稳定性、化学稳定性和电绝缘性，同时还具有热导率高、介电性能良好等特点。BN材料在大规模集成电路及微波管中得到越来越广泛的应用。BN与碳素晶体在结构类型与结构特征上都极其相似，BN陶瓷BN陶瓷各种BN和碳素晶体的性能 立方BN和具有纤锌矿结构的BN都是在高温高压下制备的，是比较典型的共价键晶体。立方BN的单晶热导率的理论估计值可以达13w(cmK)。立方BN多晶陶瓷的热导率已有2w(cmK) 的报道。立方BN价格昂贵，不宜用于工业生产。六方BN和三方BN 都具有层状结构，沿层片方向B-N呈共价键结合，而层片之间则由范德

38、华键所联系。六方BN沿层片方向(即c轴方向)的热导率在室温附近约为2w(cmK)。高度定向的热解BN在235K下的最大热导率为(cmK)约25J(cmKs)。六方BN陶瓷材料的热导率，到目前为止，报道的最高数据为(cmK)。几种BN陶瓷的性能指标制备方法热压法和化学气相沉积法BN虽然强度较高，但吸潮性很强。BN陶瓷吸潮后不仅介电性能显著下降，而且当加热至300以上时，往往因水分迅速排出，导致材料碎裂。游离B2O3的存在是BN陶瓷吸潮性显著的基本原因（3）AlN陶瓷AlN和BeO都属于纤锌矿型结构，Al-N间的共价键性很强，也是平均原子量较低的二元化合物，因而热导率较高。热压多晶AlN的热导率最

39、高达74W/(mK)特点：膨胀系数和硅片接近，具有高的绝缘电阻和抗电强度，介电常数低，介质损耗小，机械强度高，易于成型和制备。AlN陶瓷基片AlN陶瓷基片氮化铝材料除具有良好的导热性外，还具有介电性能好、电绝缘强度较高等特点，因而在集成电路、光发射二极管、激光二极管、激光器、电力电子模块、磁流体发电等领域获得广泛的应用。尤其是它的热膨胀系数与半导体硅材料相近，成为较理想的半导体封装用基板材料。 纯度是影响AlN陶瓷热导率的主要因素之一。氧是主要杂质。密度是影响AlN陶瓷热导率的另一主要因素AlN共价键性很强，冷压烧结通常不能制得致密的陶瓷材料。热压是制备致密AlN陶瓷的基本工艺。氮化铝粉末的制

40、备主要有直接氮化法和碳热还原法。直接氮化法，在氮气中由超纯铝电极间产生直流电弧来合成，也可以用纯净的铝粉在适当温度下，通氮气直接氮化合成。碳热还原法是将高纯氧化铝细粉与炭黑粉混合均匀，再经烘干、过筛，使干粉充分混匀，然后在流动的氮气中高温氮化，合成AlN粉末。再经脱碳处理，得到纯净的氮化铝粉末。AlN陶瓷的特点AlN陶瓷的毒性不如BeO瓷。热导率高，尤其是随着温度的升高热导率降低缓慢，在较高温度时超过了BeO陶瓷的热导率。膨胀系数可与半导体硅片匹配。具有高的绝缘电阻和抗电强度。介电常数低，介质损耗小。机械强度高。适合于流延成型工艺。几种陶瓷材料热导率与温度的关系5、其他结构型电子陶瓷1）、氧化

41、锆瓷2）、碳化硅瓷3）、氮化硅瓷4）、莫来石瓷5）、陶瓷基复合材料1）、氧化锆瓷结构型氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度和高耐磨性，优异的隔热性能，热膨胀系数接近于钢等优点。主要有:Y-TZP磨球、分散和研磨介质、喷嘴、球阀球座、氧化锆模具、微型风扇轴心、光纤插针、光纤套筒、拉丝模和切割工具、耐磨刀具、表壳及表带、高尔夫球的轻型击球棒及其它室温耐磨零器件等。功能型作为感应加热管、耐火材料、发热元件等。具有敏感的电性能参数，主要应用于氧传感器、固体氧化物燃料电池(SolidO xideFu elCe ll,SO FC)和高温发热体等领域。具有较高的折射率，可制成多彩的半透明多晶Zr02材料，锆宝石。在热障涂层、催化剂载体、医疗、保健、耐火材料、纺织等领域也得到广泛应用。 氧化锆瓷氧化锆瓷锆宝石芯轴 氧化锆增韧氧化铝陶瓷2）、碳化硅瓷以碳化硅SiC为主要成分的陶瓷。SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。其高温强度可一直维持到1600，是陶瓷材料中高温