2010电子陶瓷第1章第二讲
陶瓷基础知识的讲义-PPT文档资料
3、研究制品的最佳制作工艺与烧后制品的冷加工技术；
二、陶瓷与工程材料体系
工程材料
金属材料
非金属材料
高分子材料 黑 色 金 属 有 色 金 属 按性能与用途分
陶瓷材料 普 通 陶 瓷 金 属 陶 瓷
复合材料
塑 橡 纤 料 胶 维
胶 涂 粘 剂 料
特 殊 陶 瓷
三、陶瓷的定义：
1、狭义：“用火烧结的制品”，在传统上是指陶器与瓷器。后 来发展到泛指整个硅酸盐材料，包括陶器、瓷器、耐火材料、粘土 制品、搪瓷、玻璃和水泥等材料。其共性是含有SiO2的化合物或氧 化物成分。 2、广义：由于近代无机非金属材料的发展，陶瓷的概念不仅包 括了硅酸盐材料、氧化物，连单晶硅这种无机材料也属于这个范畴。 其定义为“经高温处理工艺所合成的无机非金属材料”。实际上是 各种无机非金属材料的通称。
B、刚度:是各类材料中最高的(刚性由弹性模量来衡量) 比金属高数倍
几种常用材料的硬度和弹性模量见表1
表1 材 料 橡
几种常用材料的硬度和弹性模量 弹性模量E/MPa 6.9 1380 41300 72300 207000 400000 390000 硬度HV 很低 17 30-40 170 300-800 1500 3000
பைடு நூலகம்
思考题： 为什么陶瓷材料能够耐高温呢？ 不论何种材料，其性质主要取决于材料的微观结构，有 机材料大多是分子结合，质点间是靠比较弱的分子力 （范德华力）由自 由电子和构成晶格的正离子之间的静电引力结合起来， 这种键的结合力比分子键强，但比共价健弱，除少数金 属外，大多金属的熔点和硬度并不算高，作为无机非金 属材料的陶瓷主要是离子结合和共价结合，结合力最强， 所以它具有高的熔点与硬度，由于正负离子的外层电子 处于稳定结构，电子被牢固地束缚在离子外围不能自由 运动，所以有很好的电绝缘性，化学稳定性和抗氧化性， 这就是陶瓷材料能够耐高温的根本原因。
电子陶瓷制备原理
优点：工艺简单，成本低，可 制备多种陶瓷材料。
缺点：烧结温度高，易产生气 孔，影响陶瓷性能。
应用：广泛应用于电子陶瓷、 生物陶瓷、光学陶瓷等领域。
水热法
原理：利用水热反 应，在高温高压下 合成电子陶瓷材料
优点：反应条件温 和，产物纯度高， 可控性好
缺点：反应时间较 长，设备要求高
应用：广泛应用于 制备各种电子陶瓷 材料，如氧化物、 氮化物、碳化物等
等
控制晶粒大小 的方法：调整 烧结工艺参数、 添加晶粒细化
剂等
晶粒大小的测 量方法：光学 显微镜、电子
显微镜等
电子陶瓷的晶界
晶界是电子陶瓷的重要组成部分，对电子陶瓷的性能具有重要影响。
晶界可以分为两类：低角度晶界和高角度晶界。
低角度晶界是电子陶瓷中常见的晶界，其角度较小，对电子陶瓷的性 能影响较小。
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色散：电子陶瓷的色散特性会影响 光的颜色和亮度
反射率：电子陶瓷的反射率与其表 面粗糙度和颜色有关，可以影响光 的反射效果
热学性能
热导率：电子陶瓷的热导率通常较高，有助于散热和热管理 热膨胀系数：电子陶瓷的热膨胀系数与金属、半导体等材料相近，有利于器件的集成和封装 热稳定性：电子陶瓷具有较高的热稳定性，能够在高温下保持其性能和结构 热电性能：电子陶瓷的热电性能可用于热电转换和热电制冷等应用
电容器
电子陶瓷在电 容器ห้องสมุดไป่ตู้的应用
电子陶瓷电容 器的分类
电子陶瓷电容 器的特点
电子陶瓷电容 器的应用领域
压电陶瓷
压电效应：机械应力产生电荷的现象 应用领域：传感器、驱动器、换能器等 制备方法：固相反应法、溶胶-凝胶法等 性能特点：高介电常数、低损耗、宽频带等
电子陶瓷结构基础
§1-2 球旳密堆积原理及配位数
hcp：一种球周围有6个八面体空隙及8个四面体空隙， 但只有1个八面体空隙和2个四面体空隙属于一种球体。
四面体空隙
八面体空隙
§ 1-2 球旳密堆积原理及配位数
fcp：一种球周围4个八面体空隙,8个四面体空隙。
确切旳说，d为离子（或原子）旳作用范围旳大小。
第6章 Internet应用基础
§ 1-1原子间旳结合力
怎样经过核间距计算正、负离子半径： 假设正、负离子不等径圆球刚好相切 ：d=r++r根据光学法所得旳F-和O2-旳半径分别为133pm和 132pm，推算其他离子半径：（哥希米德半径）
例如： • NaF：d=231pm，Na+半径=231-133=98pm • NaCl：d=279pm，Cl-半径=279-98=181pm
确切旳说，d为离子（或原子）旳作用范围旳大小 。实际晶体中正负离子并不是相互接触旳，故测得旳 离子半径又称为有效离子半径。
同一化合物体系中最佳引用同一作者旳半径。
第6章 Internet应用基础
§ 1-1原子间旳结合力
按照元素周期表旳顺序，我们来考察离子半径旳变化 规律，结论如下：
原子序数相近时，负离子半径不小于正离子半径。 具有相同电子排布旳离子，如Na+、Mg2+、Al3+， 离子价数愈高，离子半径愈小。 同种原子形成不同价态旳离子时，高价离子半径 不不小于低价离子半径。 La系、Ac系外，具有相同价数旳同族（主族、付 族分别考虑）离子，原子序数越大，半径越大。
r0 )]2
[2 3
3r0 ]2
r 6 1 0.225 r0 2
01-电子陶瓷
1INTRODUCTIONThe word ceramic is derived from keramos,the Greek work for potter’s clay or ware made from clay andfired,and can simply be interpreted as‘pottery’. Pottery is based on clay and other siliceous minerals that can be conveniently fired in the900–12008C temperature range.The clays have the property that on mixing with water they form a mouldable paste,and articles made from this paste retain their shape while wet,on drying and onfiring.Pottery owes its usefulness to its shapability by numerous methods and its chemical stability after firing.It can be used to store water and food,and closely related materials form the walls of ovens and vessels for holding molten metals.It survives almost indefinitely with normal usage although its brittleness renders it susceptible to mechanical and thermal shock.The evolution from pottery to advanced ceramics has broadened the meaning of the word‘ceramics’so that it now describes‘...solid articles which have as their essential component,and are composed in large part of,inorganic non-metallic materials’[1].Here the term will be restricted to polycrystalline, inorganic,non-metallic materials that acquire their mechanical strength through afiring or sintering process.However,because glass and single crystals are components of many polycrystalline and multiphase ceramics,and because single crystals of some compositions are grown for special applications,discussion of them is included as appropriate.Thefirst use of ceramics in the electrical industry took advantage of their stability when exposed to extremes of weather and to their high electrical resistivity,a feature of many siliceous materials.The methods developed over several millennia for domestic pottery were refined for the production of the insulating bodies needed to carry and isolate electrical conductors in applications ranging from power lines to the cores bearing wire-wound resistors and electricalfire elements.Whilst the obvious characteristic of ceramics in electrical use in thefirst half of the twentieth century was that of chemical stability and high resistivity,it was Electroceramics:Materials,Properties,Applications.2nd Edition.Edited by A.J.Moulson and J.M.Herbert.&2003John Wiley&Sons,Ltd:ISBN0471497479(hardback)0471497487(paperback)2INTRODUCTIONevident that the possible range of properties was extremely wide.For example, the ceramic form of the mineral magnetite,known to the early navigators as ‘lodestone’,was recognized as having a useful electrical conductivity in addition to its magnetic properties.This,combined with its chemical inertness,made it of use as an anode in the extraction of halogens from nitrate minerals.Also, zirconia,combined with small amounts of lanthanide oxides(the so called‘rare earths’)could be raised to high temperatures by the passage of a current and so formed,as the Nernstfilament,an effective source of white light.It was recognized that some ceramics,the‘fast-ion conductors’,conduct electricity well, and predominantly by the transport of ions,and over the last two decades interest in them has intensified because of their crucial roles in fuel cell,battery and sensor technologies.The development from1910onwards of electronics accompanying the widespread use of radio receivers and of telephone cables carrying a multiplicity of speech channels led to research into ferrites in the period1930–1950.Nickel–zinc and manganese–zinc ferrites,closely allied in structure to magnetite,were used as choke and transformer core materials for applications at frequencies up to and beyond1MHz because of their high resistivity and consequently low susceptibility to eddy currents.Barium ferrite provided permanent magnets at low cost and in shapes not then achievable with ferromagnetic metals.From1940onwards magnetic ceramic powders formed the basis of recording tapes and then,as toroids of diameter down to0.5mm,were for some years the elements upon which the mainframe memories of computers were based.Ferrites,and similar ceramics with garnet-type structures,remain valuable components in microwave technology. From the1920s onwards conductive ceramics found use,for instance,as silicon carbide rods for heating furnaces up to15008C in air.Ceramics with higher resistivities also had high negative temperature coefficients of resistivity, contrasting with the very much lower and positive temperature coefficients characteristic of metals.They were therefore developed as temperature indicators and for a wide range of associated applications.Also,it was noticed at a very early stage that the resistivity of porous specimens of certain compositions was strongly affected by the local atmosphere,particularly by its moisture content and oxidation tterly this sensitivity has been controlled and put to use in detectors for toxic orflammable components.It was also found that the electrical resistivity of ceramics based on silicon carbide,and,more recently,zinc oxide could be made sensitive to the applied field strength.This has allowed the development of components that absorb transient surges in power lines and suppress sparking between relay contacts.The non-linearity in resistivity is now known to arise because of potential barriers between the crystals in the ceramic.Ceramics as dielectrics for capacitors have the disadvantage that they are not easily prepared as self-supporting thin plates and,if this is achieved,are extremely fragile.However,mica(a single-crystal mineral silicate)has beenINTRODUCTION3 widely used in capacitors and gives very stable units.Thin-walled(0.1–0.5mm) steatite tubes have been extruded for use in low-capacitance units.The low relative permittivity of steatite(e r 6)has limited its use but the introduction of titania(e r 100)in the1930s led to the development of capacitors having values in the1000pF range in convenient sizes but with a high negative temperature coefficient.Relative permittivities near to30with low temperature coefficients have since been obtained from titanate and zirconate compositions.The situation was altered in the late1940s with the emergence of high-permittivity dielectrics based on barium titanate(e r 2000–10000).For a wide range of applications small plates or tubes with thicknesses of0.2–1mm gave useful combinations of capacitance and size.The development of transistors and integrated circuits led to a demand for higher capacitance and small size which was met by monolithic multilayer structures.In these,thinfilms of organic polymerfilled with ceramic powder are formed.Patterns of metallic inks are deposited as required for electrodes and pieces offilm are stacked and pressed together to form closely adhering blocks.After burning out the organic matter and sintering,robust multilayer units with dielectrics of thicknesses down to 55m m have been obtained.Such units fulfil the bypass,coupling and decoupling functions between semiconductor integrated circuits in thick-film semiconductor circuitry.The monolithic multilayer structure can be applied to any ceramic dielectric,and multilayer structures for a variety of applications are the subject of continuous development effort.In particular‘low temperature co-fired ceramic’(LTCC)technology is intensively pursued for electronics packaging,especially for mainframe computer and telecommunications systems.The basis for the high permittivity of barium titanate lies in its ferroelectric character which is shared by many titanates,niobates and tantalates of similar crystal structure.A ferroelectric possesses a unique polar axis that can be switched in direction by an externalfield.The extent of alignment of the polar axes of the crystallites in a ceramic is limited by the randomness in orientation of the crystallites themselves but is sufficient to convert a polycrystalline isotropic body into a polar body.This polarity results in piezoelectric,pyroelectric and electro-optic behaviour that can be utilized in sonar,ultrasonic cleaners,infrared detectors and light processors.Ceramics have the advantage,over the single crystals that preceded them in such applications,of greater ease of manufacture.Ferroelectrics in thinfilm form are now becoming established as one type of digital memory element.Barium titanate can be made conductive by suitable substitutions and/or by sintering in reducing atmospheres,which has led to two developments:firstly, high-capacitance units made by reoxidizing the surface layers of conductive plates and using the thin insulating layers so formed;secondly,high positive temperature coefficient(PTC)resistors since the resistivity of suitably doped and fired bodies increases by several orders of magnitude over a narrow temperature range close to the transition from the ferroelectric to the paraelectric es for PTC resistors include thermostatic heaters,current controllers,degaussing4INTRODUCTIONdevices in television receivers and fuel-level indicators.As with voltage-sensitive resistors,the phenomenon is based on electrical potential barriers at the grain boundaries.Finally,superconducting ceramics with transition temperatures of over100K have been discovered.This enables the development of devices operable at liquid nitrogen temperatures,in particular cables for electric power distribution and permanent magnets capable of producing exceptionally high magneticfield strengths for a variety of applications,including magnetically levitated transport systems.The evolution of ferrimagnetic,ferroelectric and conductive ceramics has required the development of compositions almost entirely free from natural plasticizers such as clays.They require organic plasticizers to enable the‘green’shapes to be formed prior to sintering.Densification is no longer dependent on the presence of large amounts of fusible phases(fluxes)as is the case with the siliceous porcelains.Instead it depends on small quantities of a liquid phase to promote ‘liquid phase sintering’or on solid state diffusional sintering or on a combination of these mechanisms.Crystal size and very small amounts of secondary phases present at grain boundaries may have a significant effect on properties so that close control of both starting materials and preparation conditions is essential.This has led to very considerable research effort devoted to the development of so-called ‘wet chemical’routes for the preparation of starting powders.Ceramics comprise crystallites that may vary in structure,perfection and composition as well as in size,shape and the internal stresses to which they are subjected.In addition,the interfaces between crystallites are regions in which changes in lattice orientation occur,often accompanied by differences in composition and attendant electrical effects.As a consequence it is very difficult, if not impossible,to account precisely for the behaviour of ceramics.The study of single-crystal properties of the principal components has resulted in valuable insights into the behaviour of ceramics.However,the growth of single crystals is usually a difficult and time-consuming business while the complexities of ceramic microstructures renders the prediction of properties of the ceramic from those of the corresponding single crystal very uncertain.Consequently,empirical observa-tion has usually led to the establishment of new devices based on ceramics before there is more than a partial understanding of the underlying physical mechanisms. In the following chapters the elementary physics of material behaviour has been combined with an account of the preparation and properties of a wide range of ceramics.The physical models proposed as explanations of the observed phenomena are often tentative and have been simplified to avoid mathematical difficulties but should provide a useful background to a study of papers in contemporary journals.Bibliography1.Kingery,W.D.,Bowen,H.K.and Uhlmann,D.R.(1976)Introduction to Ceramics,2nd edn,Wiley,New York.。
电子陶瓷工艺基础课程(PDF 31页)
工业纯（IR） Industrial Reagent
9Hale Waihona Puke .0%化学纯（CP） Chemical Purity
99.0%
分析纯（AR） Analytical Reagent
99.5%
光谱纯（GR） Spectrum Reagent
99.9%
电子级原料
专用
• 其中成本包括施工时间、施工人员数量、工装 设备投入、质量损失等多个方面。
• 通常工艺定义如下：技术人员利用生产工具对 各种原材料、半成品进行加工和处理，改变它 们的几何形状、外形尺寸、表面状态、内部组 织、物理和化学性能以及相互关系，最后使之 成为预期产品的方法及过程。
什么是工艺流程？
• 工艺流程在英文中是“ Process Flow”。工艺 和工艺流程，一般是指产品制造阶段的流程； 所以也常称为制造工艺流程（Manufacturing Process）。
MLC瓷料
多
粘合剂
稀释剂
层
陶
配料
瓷
电
流延、印刷
容
器
印刷电极
（
叠片
MLC
）
匀压
制
造
切割
工
艺
烧结
流
程
端电极
包封
第一章 电子材料制备原理
1.晶相结构 电子材料的优良特性主要决定于
2.制备工艺
例如：ZnO 压敏半导瓷 主晶相性能方面—六方纤锌矿结构，本征特性为半
导性。 制备工艺方面—ZnO压敏半导瓷对外加电压有一定
• 工艺规程是组成技术文件的主要部分，是工艺装 备、材料定额、工时定额设计与计算的主要依据， 是直接指导操作的生产法规，它对产品成本、劳 动生产率、原材料消耗有直接关系。
电子陶瓷总复习
电子陶瓷总复习
Pb（ZrxTi1-x）O3中，存在有高温铁电相和低 温铁电相间的相变，它们均为三方结构。发生 相变时，晶体中的氧八面体发生旋转。在三方 与四方相界上，只要组分有微小改变，均会发 生结构相变. 准同型相变(Morphotropic Phase Transition, MPT):伴随组分变化而引起的相变.此相界称为 准同型相界(Morphotropic Phase Boundary, MPB )
第二章 电子陶瓷的结构
3.2、Ilmenite Structure: A6B6X43 MgTiO3；MnTiO3、ZnGeO3等
3.3、Perovskite Structure: A12B6X63 SrTiO3、LaAlO3、PbTiO3、Ba(Zn， Nb)O3、Pb(Mg,Nb)O3等
3.4、Pyroxene Structure：A6B4X3 如 MgSiO3、LiAl（SiO3）2等
3、电子陶瓷的原子结构的特点 两大类五种结合键。 强键（化学键）—金属键、离子键、共 价键 原子外层电子进行重新分布 弱键（物理键）—范德瓦尔斯键、氢键 原子外层电子没有（或只有很小）变化
电子陶瓷总复习
混合键 实际材料中，特别是陶瓷、半导体等往往是由 离子键和共价键混合形成的键结。
确定AB组成的化合物中共价键的比例p可由下式 决定： p=exp[-(Ea-Eb)2/4)]
不同的极化机制，有不同的TK : 对电子式极化： T 上升， 降低，极化 强度下降， TK为负；
对离子式极化：T上升，离子极化率增 加，TK为正。
电子陶瓷总复习
第五章 电子陶瓷制备工艺原理
1、了解电子陶瓷制备工艺流程
电子陶瓷的制备过程大致可分为备料计 算、粉料加工、成型、排胶、烧结、机械 加工、表面金属化等基本工序。
《电子陶瓷》课件
在陶瓷表面涂覆金属、介质等材 料，以提高其导电、绝缘、耐腐
蚀等性能。
表面加工
对陶瓷表面进行研磨、抛光、刻蚀 等加工，以提高其表面光洁度和满 足特定需求。
连接与封装
将陶瓷与其他材料连接或封装在一 起，以实现其在实际应用中的功能 。
03
电子陶瓷的性能与测试
电学性能
总结词
电子陶瓷的电学性能是其最主要的特性之一，包括介电常数、电阻率、介质损耗等参数。
热膨胀系数是衡量电子陶瓷在温度变化下尺寸稳定性的重要参数，过大的热膨胀系数可能导致陶瓷在 温度变化时产生破裂。热导率则决定了电子陶瓷的散热性能，高导热性能的电子陶瓷能够快速地将内 部产生的热量传导出去，提高电子器件的稳定性和寿命。
机械性能
总结词
机械性能是指电子陶瓷在受力情况下的强度、硬度、耐磨性 等特性。
详细描述
机械强度决定了电子陶瓷在受到外力作用时的抗破裂能力， 是评价其可靠性及使用寿命的重要指标。硬度则影响了电子 陶瓷的耐磨性能，硬度高的电子陶瓷具有更好的耐磨损特性 。
可靠性测试
总结词
可靠性测试是评估电子陶瓷在实际使用中稳定性和可靠性的重要手段。
详细描述
可靠性测试包括寿命测试、环境适应性测试和耐久性测试等。通过这些测试可 以了解电子陶瓷在不同环境条件和工作状态下的性能表现，从而对其在实际应 用中的可靠性做出评估。
应用领域的拓展与交叉学科的发展
应用领域拓展
积极探索电子陶瓷材料在5G通信、新能源 汽车、物联网等领域的应用，推动电子陶瓷 技术的创新发展。
交叉学科发展
加强电子陶瓷材料与物理学、化学、生物学 等学科的交叉融合，开拓新的应用领域和研 究方向，促进电子陶瓷技术的多元化发展。
电子陶瓷材料1 绪论.PPT共118页
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西1、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
《电子陶瓷》幻灯片
Depletion Region
When a p-n junction is formed, some of the free electrons in the n-region diffuse across the junction and combine with holes to form negative ions. In so doing they leave behind positive ions at the donor impurity sites. Depletion region is a non-conducting layer
Bias effect on electrons in D.Z: Reverse Bias
Connecting the P-type region to the negative terminal of the battery and the N-type region to the positive terminal, produces
P-n junction
The open circles on the left side of the junction above represent "holes" or deficiencies of electrons in the lattice which can act like positive charge carriers. The solid circles on the right of the junction represent the available electrons from the n-type dopant. Near the junction, electrons diffuse across to combine with holes, creating a "depletion region". The energy level sketch above right is a way to visualize the equilibrium condition of the P-N junction. The upward direction in the diagram represents increasing electron energy.
电子陶瓷材料1 绪论
气相
• 晶粒之间玻璃相填充不到的部分，是气体占据 的部分。
• 开口气孔和闭口气孔。
功能陶瓷的主要物理性能与效应
直接效应－电学、力学、磁学、热力学、化学、生物
耦合效应－ 机电、热电、光电、磁电耦合
直接效应
• 介电性能—是功能陶瓷的基本性能，反映 的是极化强度对弱电场的响应
• 高介电常数—电介质陶瓷—高比容电容器和 微波介质陶瓷器件
应用特点
特点：成分可控性、结构宽容性、性能多样性、应用 广泛性。
据功能陶瓷组成、结构的易调性和可靠性：可制 备超高绝缘性、半导性、导电性和超导电性陶瓷。
据功能陶瓷的能量转换和耦合特性：可制备压电、 光电、热电、磁电和铁电等陶瓷。
据对外场的敏感效应：可制备热敏、气敏、湿敏、 压敏、磁敏、电压敏和光敏等敏感陶瓷。
电导率的倒数为电阻率 ，其单位常用 （Ω·cm）表示。
从电导率的大小分类，材料可以分成导体、 半导体和绝缘体。
金属是导体的代表性材料，化学纯的陶瓷 多为绝缘体。
实际陶瓷材料由于化学计量比偏离和掺杂 等原因，晶体中存在一定数量的带电粒子。
在定向电场的作用下，带电粒子（载流子） 的漂移（drift）和扩散使材料具有导电能 力。
电介质瓷主要是离子电导； 半导体瓷和导电陶瓷主要是电子电导。
离子电导和电子电导有本质的区别。
离子的运动伴随着明显的质量变化，离子在电 极附近有电子得失，因而产生新的物质，这就 是电化学效应。
新物质产生的量与所通过的电量成正比，即遵 从法拉弟定律。
电子电导没有这一效应。
电子电导的特征是具有霍耳效应。 如下图所示。
真空时：Q0，C0 插入电介质陶瓷时：Q，C
增加的感应电荷为：Q-Q0
陶瓷工艺学第二讲_陶瓷的结构2
• In a stable coordination structure the electric charge of each anion tends to compensate the strength of the electrostatic valence bonds reaching to it from the cations at the centers of the polyhedra of which it forms a corner; that is, for each anion
第二讲
陶瓷的结构 Structure of Ceramics
主要内容
➢密堆积结构 ➢鲍林规则 ➢典型晶体结构
晶体中质点的堆积
最紧密堆积原理： 晶体中各离子间的相互结合，可以看作
是球体的堆积。球体堆积的密度越大，系统 的势能越低，晶体越稳定。此即球体最紧密 堆积原理。
适用范围：典型的离子晶体和金属晶体。
➢四面体空隙： 一层的三个球与上
或下层密堆积的球间的空 隙。
如图所示，当第4个 球占据由3个球围成的“坑” 位置时，就会产生由4个原 子组成的四面体空隙。
➢八面体空隙
一层的三个球与错位排列的另一层三个球间的空 隙。 如图所示，当第二层的3个球占据由第一层3个 球围成的“坑”位置的周围三个“坑”时，就会产 生由6个原子组成的八面体空隙。
THE PRINCIPLES DETERMINING THE STRUCTURE OF COMPLEX IONIC CRYSTALS
J. Amer. Chem. Soc. , 51, 1010 (1929)
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什么是SMT？
SMT Introduce
Surface mount
Throughhole 高密度 高可靠
低成本 小型化 生产的自动化
与传统工艺相比SMT的特点：
SMT工艺流程
SMT Introduce
先作A面：
印刷锡高 贴装元件 再流焊 翻转
再作B面： 点贴片胶 贴装元件 加热固化 翻转
插通孔元件后再过波峰焊： 插通孔元件 波峰焊 清洗
MLCC 具有体积小、成本低、单位体积电容量 大、温度等环境因素对性能影响小等优点，除 在广播电视、通信、计算机、家用电器、测量 仪器、自动控制、医疗设备等民用电子设备产 品中得到广泛应用外，
在航空航天电子设备、坦克电子设备、军 用移动通讯设备、警用袖珍式军用计算机、武 器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备上 也有越来越广泛的用途。
主要可分两大类：结构陶瓷和功能陶瓷。
结构陶瓷指用于制造电子元件、器件、部件 等的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶瓷 材料，又称装置瓷。(力学、热学性能) 功能陶瓷指用于制造电容器、电阻器、电感 器、换能器、滤波器、振荡器、传感器等的陶 瓷材料（电、磁、光性能）
第一章 电子陶瓷概述
电子陶瓷
电子结构 陶 瓷
第一章 电子陶瓷概述
具有高介电常数的铁电陶瓷，它可以 制造体积小、电容量大的电容器，用于低 频、高频、脉冲储能电路；
介电常数很高，且对温度相当稳定的半导 体陶瓷电容器，亦称晶界层电容器，它具 有高的可靠性，用于要求稳定性和可靠性 高的电路。
第一章 电子陶瓷概述
在陶瓷电容器中还有一类结构上特殊 的电容器，称独石电容器。 它也可以用于上述各种电路，其特点是体 积小，容量大。这类电容器，每立方厘米 体积电容量可达数十微法拉。
常见表面组装器件
二端片式SMD
三端片式SMD
双列扁平封装（SOP封装）
方形扁平封装（QFP封装）
SMT Introduce
片状元器件可以用三种包装形式提供给用户： 散装、管状料斗和盘状纸编带。
MOUNT
电 容
SMT Introduce
SMT Introduce
⑶ 表面安装电容器 ① 表面安装多层陶瓷电容器
5、铁电陶瓷 它是一种存在自发的带电小区域功能 的陶瓷，具有许多特殊的功能，除有极高 的介电常数外，还有介电常数随温度、电 场变化的非线性，对光的各向异性，又折 射特性，电致应变以及相变引起的各种特 性变化和耦合等性能。它除用作大容量电 容器外，还可制造各种敏感器件、光学器 件、微粒移发生器等。
电滞回线 hysteresis loop
电 气 真 空 陶 瓷 电 气 绝 缘 陶 瓷 基 板 陶 瓷 …
电 容 器 陶 瓷 电 阻 陶 瓷
电子功能 陶 瓷
电 感 陶 瓷 压 电 铁 电 陶 瓷 微 波 陶 瓷 超 导 陶 瓷
磁 性 陶 瓷
第一章 电子陶瓷概述
电子陶瓷在电子工业中的重要地位还在于 它在整机中的关键性作用。 一块集成电路的稳定性和使用寿命，在很 大程度上取决于它的基片或管壳的性能；
第一章 电子陶瓷概述
二十世纪八十年代以来，电子信息技 术的集成化，微型化和智能化发展趋势， 推动电子技术产品日益向微型、轻量、薄 型、多功能、高可靠和高稳定方向发展 。
表面组装技术（SMT）的兴起，使 信息功能陶瓷元器件多层化， 多层元件片式化、片式元件集成化、 集成元件模块化和多功能化 成为近年的发展总趋势。
混合安装工艺
多用于消费类电子产品的组装
SMT Introduce
贴片 上板 焊接
SMT Introduce
SMT生产设备
常见表面组装元件 (1)矩形片式电阻 外形为扁平状，基片采用AL2O3陶瓷制 成，电阻膜采用电阻浆料（RuO2或TaN-Ta ）印制在基片上，经过烧结制成，保护层采 用玻璃釉。电极由三层材料构成：内层AgPd合金与电阻膜接触；中层为Ni，主要作用 是防止端头电极脱落；外层为可焊层，采用 电镀Sn或Sn-Pb，Sn-Ce合金。
第一章 电子陶瓷概述
MLCC的外型尺寸从0805(0.08×0.05inch)到 研制开发出更小尺寸的0603、0504及0402型。 MLCC 从20 世纪90年代初期开始规模化生产， 每年以30%以上的速度增加，到2004 年已经 成为电容器的主流。 在全世界14 000 亿只电容器中， 陶瓷电容器就达到了12 000亿只以上， 而MLCC 达到6 000 亿只以上，大约占据了电 容器市场的半壁江山。
MLCC的使用领域，增加最快的用户是手机 (约30%)、计算机(15%)、汽车电子(10%)、 AV 音像设备(15%)及其模块上的应用。近年 来，由于小型大容量USB 可移动硬盘的普及 和蓝牙模块的使用，微型MLCC 的需求量迅 速增加。
假设每台个人电脑平均使用600 只MLCC，每 部手机平均使用200 只MLCC。 （全世界2007年大约生产个人电脑2亿台，手 机10亿部）
表面组装元器件
表面组装元件（Surface Mounting Components，简称SMC）是20世纪70年代后 期在国际上开始流行的一种新型电子元件， 这种元件主要是供表面组装技术（Surface Mounting Technology，简称SMT）使用的， 通常指的是无引线或引线很短的适于表面组 装的片式微小型电子元件、器件（Surface Mounting Device，简称SMD）。
MOSFET
SMT Introduce
Outline（表面粘贴类）
SOT
SOP
QFP
小型三 极管类
SSOP TSSOP
TQFP PQFP
两边
四边
鸥翼型脚
SMT Introduce
Outline（表面粘贴类）
SOJ
LCC
BGA
两边 J型脚
CLCC PLCC 四边
球形引脚 焊点在元件底部
MOUNT
SMT Introduce
② 表面安装钽电容器
正极
正极 钽质电容(Tantalum Capacitor) 钽质电容(Tantalum Capacitor)
表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的 焊端不同，分为非模压式和塑模式两种。
MOUNT
SMT Introduce
SMT Introduce
SMT Introduce
MOUNT
SMT Introduce
MOUNT
SMT Introduce
MOUNT
SMT Introduce
第一章 电子陶瓷概述
二十世纪八十年代初电子元件的片式 化率占4-6%，到二十世纪九十年代初则达 50%。现在已经达到70％ 国际上片式电容、片式电阻和片式电 感已形成规模生产和新兴产业。 块状元件 片式元件
近年来世界电子产品制造业加快了向中国转移 的速度，中国电子制造业MLCC 的用量占到 全球用量的1/4，已经成为世界上MLCC 的主 要消费大国之一。 目前国内MLCC 行业中最大的企业是风华集 团、北京村田、上海京瓷、天津三星等四家， 他们生产的产品占国内生产量的90%以上。
第一章 电子陶瓷概述
7、导电陶瓷 有SiC、石墨陶瓷等，可做高温发热体、 微波吸收材料、大功率电阻器等。 SnO2系列薄膜可做透明电极，用于各种显 示器件。
第一章 电子陶瓷概述
8、压电陶瓷 它是一种将变化的力转换为电或将电 转 换 为 振 动 的 功 能 陶 瓷 。 如 BaTiO3 、 PbTiO3等。 9、磁性瓷 又称铁氧体或铁淦氧，这是一大类广泛 应用的陶瓷。
(6)薄膜型片状电感器：运用薄膜技术在玻璃基 片上依次沉积Mo-Ni-Fe磁性膜、SiO2膜、Cr膜 和Cu膜，然后光刻形成绕组，再依次沉积SiO2 膜和Mo-Ni-Fe磁性膜而成。
(7)编织型片状电感器：是利用纺织技术，以 φ80μm非晶磁性纤维为经线、φ70μm 铜线为纬 线，“织”出的一种新型电感器。
第一章 电子陶瓷概述
2、电阻基体和电感基体瓷 主要用作电阻器和电感器的基体。有低 碱莫来石瓷、刚玉—莫来石瓷和氧化铝瓷等。 3、电真空瓷 主要用于真空电子器件中的绝缘、耐热、 支承件、密封件、集成电路管壳和基片等， 有镁橄榄石瓷、刚玉瓷、氧化铍瓷、氮化铝 瓷等。
第一章 电子陶瓷概述
4、电容器瓷 用于高频电路的温度稳定的电容器瓷， 如四钛钡瓷、镁钙瓷、钛锶铋瓷、锡酸 盐和锆酸盐等。
(3)片式陶瓷电容：结构和矩形片式电阻相似 。 (4)片式电解电容器：主要有片式钽电解电容 器和片式铝电解电容器。 片式钽电解电容器面市早，质优价高。而片式 铝电解电容器，需要具有可靠的密封结构，以 防在焊装过程中因受热而导致电解液泄漏。
(5)叠层型片状电感器：由铁氧体浆料和导电浆 料相间形成多层的叠层结构，然后经烧制而成， 其特点是具有闭路磁路结构，没有漏磁，耐热性 好，可靠性高。
第一章 电子陶瓷概述
6、半导体陶瓷
导电性介于金属和绝缘体之间的陶瓷， 其电导率受控于外界条件。因此，它可用 于制造敏感性元件和传感器， 如热敏、电压敏、光敏、气敏、湿敏等。 其主要组成有BaTiO3 、 SrTiO3 、 MgTiO3 、 SiC、ZnO 、 SnO2 、 CdS 、 MgCr2O4 等一种 或多种复合材料。
表面安装电阻器
二种封装外形
SMT Introduce
SMD分立器件的外形尺寸
SMT Introduce
⑵ 二极管 • 无引线柱形玻璃封装二极管
• 塑封二极管
SMT Introduce
⑶ 三极管 三极管采用带有翼形短引线的塑料封装 （SOT，Short Out-line Transistor），可分为 SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。
第一章 电子陶瓷概述
4、电容器瓷 用于高频电路的温度稳定的电容器瓷， 如四钛钡瓷、镁镧钛瓷、钙钛硅瓷等； 用于高频电路起温度补偿作用的电容 器瓷，如金红石瓷、钛酸钙瓷、钛锶铋瓷、 锡酸盐和锆酸盐等。