陶瓷基板的性能要求

滑石是一种层状含水镁硅酸盐，质软光滑，具有很强的滑腻感。除此之外，还有以下7大工艺特征：

1、电绝缘性能

滑石本身不导电，当滑石中不含导电性矿物如菱铁矿、黄铁矿、磁铁矿等时，其绝缘性能良好。以滑石为原料制成滑石瓷，具有高度绝缘性，体积电阻率大于1012Ω·m。温度升高时，块滑石瓷的介电损耗比普通电瓷低得多，也慢得多。

2、耐热性

滑石既耐热又不导热，耐火度高达1490-1510℃。滑石经煅烧，其机械强度和硬度增高，但收缩率很低，膨胀率也很小，是一种耐高温矿物。

3、化学稳定性

滑石与强酸（硫酸、硝酸、盐酸）和强碱（氢氧化钾、氢氧化钠）一般都不起作用。在煮沸的1%六氯乙烷中仅溶解2%-6%。滑石粉在400℃的高温下和其他物质混合，不起化学变化。

4、吸油性和遮盖力

滑石粉对油脂、颜料、药剂和溶液里的杂质都有极大的吸附能力。用摩擦法试验，滑石粉吸油量可达49%-51%。

超细磨滑石粉，由于其分散性好，表面积大，涂在物体表面遮盖面积大，可形成一层均匀的防火、抗风化薄膜。由于它具这种特性，故在药剂、涂料、油漆、油毡工业中被广泛应用。

5、润滑性

滑石质软，具滑腻感，摩擦系数在润滑介质中小于0.1，是优良的润滑材料。滑石岩随滑石含量的增高，润滑性能亦增强，反之则下降。

6、硬度可变性

如把滑石逐步加温至1100℃约两小时后再慢慢冷却，它的外形不变，但硬度却大大增高，主要是因为此时的滑石已相变为斜顽辉石。制造块滑石瓷就是利用这一特性。

7、机械加工性能好

用滑石碎块或滑石粉加上黏合剂，采用半干压法、湿压法、挤压法或可塑法等进行加工成型，产品性能不变。利用这一特性，可以制造人们所需要的各种形状的产品，从而扩大了滑石的应用领域。

性能要求：

1）满足使用技术要求的介电常数，一般为较低的介电常数；

2）尽可能低的介电损耗；

3）高的体积电阻率和介电强度；

4）良好的介电温度和频率特性

5）优良的导热性能，机械强度，断裂韧性，化学稳定性和热稳定性。

应用：在电子设备中作为安装，固定，支撑，保护，绝缘，隔离及连接各种无线电元件及器件的陶瓷材料。

玻璃、陶瓷和复合绝缘子是常见的电力设备中使用的绝缘子材料，它们各自有着不同的特点和适用范围。下面是它们的优缺点：

1.玻璃绝缘子

优点：

抗污秽性能好，不容易在表面形成电晕、电弧等现象。

抗湿性好，可以在潮湿环境下使用。

高机械强度和弹性模量，可以承受一定的机械负载。

质量轻，易于安装和维护。

成本相对较低。

缺点：

不耐热，不能在高温环境下长期使用。

易碎，受到冲击或振动等外力作用时容易破裂。

绝缘性能随时间的推移而降低。

2.陶瓷绝缘子

优点：

耐高温，可在高温环境下长期使用。

抗冲击、抗振动性能好，不容易破裂。

绝缘性能稳定，不随时间的推移而降低。

耐腐蚀性能好，适用于有酸、碱、盐等化学物质存在的环境。

缺点：

不耐磨损，容易在接触面上形成细小裂纹。

重量较大，安装和维护较为困难。

成本相对较高。

3.复合绝缘子

优点：

重量轻，易于安装和维护。

抗冲击、抗振动性能好，不容易破裂。

耐污秽性能好，表面不容易形成电晕、电弧等现象。

绝缘性能稳定，不随时间的推移而降低。

可以根据需要设计出不同形状和规格的绝缘子。

缺点：

成本相对较高。

抗高温性能和耐腐蚀性能可能不如陶瓷绝缘子。

需要根据实际使用环境和要求，选择适合的绝缘子材料。

1、在绝缘轴承外圈的表面端面都有绝缘涂层，该涂层是采用等离子喷涂氧化涂层构成的。

2、受温度影响，涂层的钓鱼在直流电压下表现为:2×105至21010欧姆。在50赫兹交流电压下为:5×104至6×105欧姆。

3、标准绝缘涂层的击穿电压大于500∨，氧化陶瓷涂层的硬度大于2000H∨，这种涂层具有挺好的耐磨性和导热性。

1.陶瓷片导热系数高达28.9W/(m-K)和170W/(m-K)，大小不限，厚度从0.2mm~5.5mm。远比普通导热垫片的导热系数高，因此在功率器件散热要求非常苛刻的条件下得到了广泛的应用。而目前市场上常有的导热垫片的导热系数大都在2.0 W/(m-K)以下，导热系数较高的贝格斯Sil-Pad2000系列也只有3.5W/(m-K)；是代替硅胶片、矽胶片、软矽胶垫、绝缘粒、云母片理想材料；

2.使用寿命较长。可以减少设备的维修次数，提高设备运行的安全性和稳定性；

3.耐高温和高压。陶瓷垫片的击穿强度在15kV~65kV，允许使用的最高温度达1600℃，能适应高温、高压、高磨损、强腐蚀的恶劣工作环境，满足电源产品在各种场合的应用要求。

电子陶瓷按功能和用途可以分为五类：绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。 简称装置瓷，具有优良的电绝缘性能，用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷。绝缘装置瓷件包括各种绝缘子、线圈骨架、电子管座、波段开关、电容器支柱支架、集成电路基片和封装外壳等。对这类瓷的基本要求是介电常数ε低，介质损耗tanδ小，绝缘电阻率ρ高，击穿强度E 大，介电温度特性和频率特性好。此外，还要求有较高的机械强度和化学稳定性。

在这类陶瓷中以滑石瓷和氧化铝瓷应用最广。它们的主晶相成分分别为MgSiO3及Al2O3。滑石瓷的电绝缘性优良且成本较低，是用于射电频段内的典型高频装置瓷。氧化铝瓷是一类电绝缘性更佳的高频、高温、高强度装置瓷。其电性能和物理性能随 Al2O3含量的增多而提高。常用的有含75%、95%、99%Al2O3的高铝氧瓷。在一些要求极高的集成电路中，甚至还使用Al2O3含量达99.9%的纯刚玉瓷，其性质与蓝宝石单晶相近。高铝氧瓷，尤其是纯刚玉瓷的缺点是制造困难，烧成温度高、价格贵。

装置瓷中还有一类以氧化铍 (BeO）为代表的高热导瓷。含 BeO95%的氧化铍瓷的室温导热率与金属相同。氧化铍还具有良好的介电性、耐温度剧变性和很高的机械强度。其缺点是BeO原料的毒性很大，瓷料烧成温度高，因而限制了它的应用。氮化硼 (BN）瓷和氮化铝（AlN）瓷也属于高热导瓷，其导热性虽不及氧化铍瓷，但无毒，加工性能和介电性能均好，可供高频大功率晶体管和大规模集成电路中作散热及绝缘用。

研制出一类以SiC为基料，掺入少量BeO等杂质的热压陶瓷。这种陶瓷绝缘性能优良，热导率高于纯度为99%的氧化铍瓷。它的热膨胀系数与硅单晶可在宽温度范围内接近一致，可望在功率耗散较大的大规模集成电路中得到应用。

用作碳膜和金属膜电阻器基体的低碱长石瓷也是一类重要而价廉的装置瓷，但其介质损耗较大，不宜在高频下使用。 用作电容器介质的电子陶瓷。这类陶瓷用量最大、规格品种也最多。主要的有高频、低频电容器瓷和半导体电容器瓷。

高频电容器瓷 　属于Ⅰ类电容器瓷，主要用于制造高频电路中的高稳定性陶瓷电容器和温度补偿电容器。构成这类陶瓷的主要成分大多是碱土金属或稀土金属的钛酸盐和以钛酸盐为基的固溶体（表1）。

电子陶瓷

选用不同的陶瓷成分可以获得不同介电常数、介质损耗角正切 tanδ和介电温度系数αε的高频电容器瓷料，用以满足各种温度补偿的需要。表中的四钛酸钡瓷不仅是一种热稳定性高的电容器介质，而且还是一种优良的微波介质材料。

低频电容器瓷 　属于Ⅱ类电容器瓷，主要用于制造低频电路中的旁路、隔直流和滤波用的陶瓷电容器。主要特点是介电常数ε 高，损耗角正切较大且tanδ及ε随温度的变化率较大。这类陶瓷中应用最多的是以铁电钛酸钡（BaTiO3）为主成分，通过掺杂改性而得到的高ε（室温下可达20000）和ε的温度变化率低的瓷料。以平缓相变型铁电体铌镁酸铅 (PbMg1/3Nb2/3O3）等为主成分的低温烧结型低频独石电容器瓷料，也是重要的低频电容器瓷。

半导体电容器瓷 　利用半导体化的陶瓷外表面或晶粒间的内表面（晶界）上形成的绝缘层为电容器介质的电子陶瓷。其中利用陶瓷晶界层的介电性质而制成的边界层电容器是一类新型的高性能、高可靠的电容器，它的介电损耗小、绝缘电阻及工作电压高。半导体电容器瓷主要有BaTiO3及SrTiO3两大类。在以BaTiO3、SrTiO3或二者的固溶体为主晶相的陶瓷中，加入少量主掺杂物（如Dy2O3等）和其他添加物，在特殊的气氛下烧成后，即可得到N型半导体陶瓷。然后，再在表面上涂覆一层氧化物浆料（如CuO等），通过热处理使氧化物向陶瓷的晶界扩散，最终在半导体的所有晶粒之间形成一绝缘层。这种陶瓷的视在介电常数极高（可达 105以上）、介质损耗小（小于1%）、体电阻率高（高于 1011欧·厘米）、介质色散频率高（高于1吉赫）、抗潮性好，是一种高性能、高稳定的电容器介质。　铁电陶瓷 　以铁电性晶体为主晶相的电子陶瓷。已发现的铁电晶体不下千种，但作为铁电陶瓷主晶相的主要有钙钛矿或准钙钛矿型的铁电晶体或固溶体。　在一定的温度范围内晶体中存在着可随外加电场而转变方向的自发极化，这就是晶体的铁电性。当温度超过某一临界值──居里温度TC时，其极化强度下降为零，晶体即失去铁电性，而成为一般的顺电晶体；与此同时，晶体发生铁电相到顺电相的相变。铁电体的极化强度还随电场而剧烈变化（图1）。

电子陶瓷

铁电体的重要微观特征是具有电畴结构，即铁电体具有许多沿特定方向自发极化到饱和的小区域──电畴。这些取向不同的电畴以畴壁分开（图2a）。在相当强的外电场作用下，这种多畴晶体可以被电场强迫取向而单畴化（图2b）。这种电畴随外电场而反转取向的动力学过程，包括畴壁的运动过程以及新畴成核和成长的过程。 通过半导体化措施使陶瓷具有半导电性晶粒和绝缘性（或半导体性）晶界，从而呈现很强的界面势垒等半导体特性的电子陶瓷。

陶瓷半导体化的方法主要有强制还原法和施主掺杂法（亦称原子价控法）两种。两种方法都是在陶瓷的晶体中形成离子空位等缺陷，从而提供大量导电电子，使陶瓷中的晶粒成为某种类型（通常是 N型）的半导体。而这些晶粒之间的间层为绝缘层或另一类型（P 型）的半导体层。

半导体陶瓷种类很多，其中包括利用半导体瓷中晶粒本身性质制成的各种负温度系数热敏电阻；利用晶界性质制成的半导体电容器、ZnO 压敏电阻器、BaTiO3系正温度系数热敏电阻器、CdS/Cu2S太阳能电池；以及利用表面性质制成的各种陶瓷型湿敏电阻器和气敏电阻器等。表2列出典型的传感器用半导体陶瓷。

CdS/Cu2S系光电陶瓷不同于上表所列的利用绝缘晶界层性质的半导体瓷，它所利用的是N型CdS与P型Cu2S晶界层之间的PN异质结的光伏效应。用它制成的陶瓷太阳能电池，可以作为无人值守台站的电源，也可作为电子仪器中的光电耦合器件。 快离子导电的电子陶瓷。具有快速传递正离子的特性。典型代表是 β-Al2O3 瓷。这种陶瓷在300℃下离子电导率可达0.1/（欧·厘米），可用来制作较经济的高比率能量的固体电池，还可制作缓慢放电的高储能密度的电容器。它是有助于解决能源问题的材料。