介电材料PPT课件

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§ 1-2 典型低介装置瓷
4、滑石瓷的用途
滑石瓷便宜，但热稳定性差，主要用于制造
绝缘子
线圈骨架
波段开关
管座
绝缘子
电阻基体
线圈骨架
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管座
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§ 1-2 典型低介装置瓷
5、其他滑石类瓷简介 (1) 镁橄榄石瓷（MgO·SiO2） (2) 堇青石瓷（ 2MgO·2Al2O3·5SiO2 ）
组成为MgO(20%)、Al2O3(18.3%)、SiO2(61.4%)，与 滑石瓷的组成非常接近，故滑石瓷在1350℃左右开始 出现液相，并随温度的升高，液相数量急剧增加，使 胚体软化、变形、甚至报废。
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。因此滑石瓷的烧结温区一般为10~20℃。
大类。氧化物系主要有Al2O3和MgO等电绝缘陶瓷，非氧 化物系主要有氮化物陶瓷，如Si3N4、BN、AlN等。大量 应用的主要有以下几个多元系统陶瓷：
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• BaO-Al2O3-SiO2系统；Al2O3-SiO2系统；MgO- Al2O3-SiO2 系统；CaO- Al2O3-SiO2系统；ZrO2- Al2O3-SiO2系统。
§ 1-2 典型低介装置瓷
(2) 堇青石瓷
a、线膨胀系数小，室温到800℃：0.9~1.4×10-6/℃， 陶瓷材料中最小。
• 电绝缘陶瓷材料按瓷坯中主要矿物成分可分为钡长石瓷、高 铝瓷、高硅瓷、莫来石瓷、滑石瓷、镁橄榄石瓷、硅灰石瓷 及锆英石瓷等。
• 在无线电设备中，电绝缘瓷主要用于高频绝缘子、插座、瓷 轴、瓷条、瓷管、基板、线圈骨架、波段开关片、瓷环等。 陶瓷基片为绝缘陶瓷材料的主要研究方向，市场占有率也比 较高。
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原顽辉石是滑石瓷的主晶相，有少量斜顽辉石
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3、滑石瓷存在的问题及解决方案 (1) 老化 (2) 开裂 (3) 烧结温区过窄
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(1) 老化（粉化）: 老化原因：
原顽 斜 辉 顽 石 密 辉 体 度 石 积 内 应力
微 裂 纹 老、 化白 斑
防老化措施： a. 用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变 b. 抑制晶粒生长 c. 去除游离石英
电容器
• 电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，衡量其特性的主要 参数是体积电阻率、介电常数和介电损耗。
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一、电绝缘陶瓷
• 电绝缘陶瓷又称装置瓷，有人又称它为电子工业用的结构陶 瓷。主要用作集成电路基片，也用于电子设备中安装、固定、 支撑、保护、绝缘、隔离及连接各种无线电零件和器件。装 置瓷应具备以下性质：
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§ 1-2 典型低介装置瓷
(2) 开裂 开裂原因：
(内因)层状结构 各向异性 收缩各向异性
(外因)成型过程中的定向排列 密度各向异性
晶 粒 结 构 定 向 排 列
防开裂措施：
a. 1300~1350℃高温预烧
b. 热压铸成型
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§ 1-2 典型低介装置瓷
(3) 烧结温区过窄 MgO-Al2O3-SiO2系统的最低共熔点为1335℃，其
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滑石瓷
§ 1-2-1 滑石瓷 1、滑石的结构
共价键\离子键 复合层
滑石瓷分子式：
3MgO·4SiO2·H2O 滑石矿为层状结构的镁硅酸盐， 属单斜晶系，[SiO4]四面体联结 成连续的六方平面网，活性氧离 子朝向一边，每两个六方网状层 的活性氧离子彼此相对，通过一 层水镁氧层联结成复合层。
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分子键
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§ 1-2 典型低介装置瓷
(1) 镁橄榄石
a、镁橄榄石瓷在高温、高频下介电性能优于滑石瓷； b、高温下，绝缘电阻高； c、热膨胀系数与Ti-Ag-Cu 或Ti-Ni合金相匹配，有
利于真空封接； d、可作金属膜电阻，碳膜电阻和绕线电阻的基体以
及IC基片； e、线膨胀系数大，抗热冲击性能差；
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2、滑石的相变 120~200℃，脱去吸附水 1000℃，脱去结构水，转变为偏硅酸镁
3 M • 4 S 2 g • H i 2 O O 3 ( M • S 2 ) g i S 2 O O H i 2 O O
1557℃，再次失去Si，生成镁橄榄石 2 ( M • S g 2 ) i O O 2 M • S g 2 iO S O 2 iO
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§ 1-2 典型低介装置瓷
扩大烧结温区的措施： 扩展下限：a)、提高粉料的活性：粉料细化，降低预烧 温度或采用一次配料成瓷； b)、加入助熔剂BaCO3：在 800℃~950℃出现Ba-Al-Si玻璃，包裹偏硅酸镁晶粒促进烧 结； 扩展上限：a)、提高玻璃相黏度：b)、加入阻制剂ZrO2、 ZnO，使Mg-Al-Si液相黏度大，胚体不易变形。
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• （3）机械强度要高，因为装置瓷在使用时，一般都要承 受较大的机械负荷。通常抗弯强度为45～300Mpa，抗压 强度为400～2000Mpa。
• （4）良好的化学稳定性，能耐风化、耐水、耐化学腐蚀， 不致性能老化。
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陶瓷基片
电子用陶瓷零件
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陶瓷封装
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• 电绝缘陶瓷材料按化学组成分为氧化物系和非氧化物系两
第一章 电介质陶瓷
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第一节 电介质陶瓷
• 电介质陶瓷是指电阻率大于108Ωm的陶瓷材料，能承受较强 的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性，可分为电绝缘 陶瓷和电容器陶瓷。随着材料科学的发展，在这类材料中又相 继发现了压电、铁电和热释电等性能，因此电介质陶瓷作为功 能陶瓷又在传感、电声和电光技术等领域得到广泛应用。
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• （1）高的体积电阻率（室温下大于1012Ωm）和高介电强 度（>104kVm－1），以减少漏导损耗和承受较高的电压。
• （2）高频电场下的介电损耗要小（tanδ一般在2×10－4～ 9×10－3范围内）。介电损耗大，会造成材源自文库发热，使整机 温度升高，影响工作。另外，还可能造成一系列附加的衰 减现象。
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§ 1-2 典型低介装置瓷
偏硅酸镁 M• g SO i2 O M (Sgi3)2 O
呈单链状辉石结构，它有三种晶型：
Mg•OSiO 2 1 20 C 0Mg•OSiO 2 70 0CMg•OSiO 2
顽辉石
原顽辉石
斜顽辉石
高 温 稳 定 相 （ ） 缓 原 变 顽 （ 室辉 低 温 ） 石 温 稳 定 相 （ ） 斜 方 （ 正 同 质 交 异） 单 构 斜