2014-02-12
2373
Содержание лекции:
- назначение и состав радиокерамических материалов;
- назначение и состав стекол и ситаллов.
Цели лекции:
- изучение радиокерамических материалов;
- изучение стекол и ситаллов.
6.1 Нзначение и состав р адиокерамических материалов
В готовом виде радиокерамические материалы представляют собой твердые хрупкие тела, получаемые в результате реакции, протекающей меж-ду их исходными компонентами при высоких температурах (1200 – 1600°С). Особенностями всех керамических материалов являются химическая инерт-ность, негигроскопичность, высокая нагревостойкость.
Все керамические изделия изготовляют из исходных керамических масс, состоящих из нескольких компонентов, измельченных до тонкодиспер- сного состояния в виде исходных тестообразных масс. Их этих масс получа-ют изделия заданной формы методом пластичной формовки или протяжки через мундштук. Готовые керамические детали имеют окраску преимуще-ственно светлых тонов и шероховатую поверхность. Гладкая поверхность деталей получается шлифованием или покрытием стекловидной глазурью.
|
|
|
Недостатком всех керамических деталей является их хрупкость и воз- можность механической обработки только абразивным инструментом.
Радиокерамические материалы условно делят на радиоустановочные и конденсаторные. Радиоустановочные керамические материалы применяют в качестве изоляционных оснований плат в интегральных толстопленочных микросхемах. Из этой керамики также изготовляют ламповые панели, каркасы катушек, основания галетных переключателей и др.
Электротехнический фарфор изготовляют из исходной массы, состоя- ший 50% природных глин, 25% кварца и 25% полевого шпата. Из-за боль-ших диэлектрических потерь и высокой электропроводности при 80°С и вы-ше электротехнический фарфор в настоящее время в радиоэлектронике не применяют, его заменили ультрафарфор и стеатит.
Ультрафарфор по составу исходной массы отличается от электрофар-фора тем, что природный минерал – полевой шпат заменен углекислым бари-ем ВаСО3. Так же как и полевой шпат оксид бария, образующийся при тер-мическом разложении ВаСО3 = ВаО + СО2, является стеклообразующим компонентом, создающим стекловидной аморфное вещество (стеклофазу). Введение углекислого бария позволило уменьшить электропроводность и диэлектрические потери в ультрафарфоре. Компоненты шихты для произ-водства ультрафарфора измельчается до размеров частиц 2 – 3 мкм. После обжига полученный ультрафарфор по массе состоит из кристаллов корунда (30–35%), муллита (35%), и стекла (30–35%). Основные характеристики радиокерамических материалов при 20°С приведены в таблице 6.1.
|
|
|
Характеристики радиокерамических материалов Таблица 6.1
| Материал | Плот- ность, кг/м3 | Механические | Электрические | Элект- триче- ская проч- ность, Мв/м | |||
| разруш. напряж. при статич. изгибе, МПа | ударн. вяз- кость, кДж/м2 | удельн. объемн. сопрот-ивление, Ом·м | диэле-ктри-чес- кая прон- ицае-мость | Тангенс угла диэле-ктрич. пот- ерь | |||
| Ультра- фарфор | 220-390 | 3,5-4,6 | 1012-1013 | 8 – 8,5 | (3–8)10-4 | 28 – 36 | |
| Стеатит | 150-190 | 3,0-4,0 | 1012-1014 | 6 – 7 | (3–8)10-4 | 40 – 42 | |
| 22ХС | 410-450 | 7,9-8,0 | 1014-1015 | 9,3 | (5–6)10-4 | 50 – 52 | |
| Поликор | 250-300 | – | 1015-1016 | 9,8 | 0,5·10-4 | 35 – 40 | |
| Микролит | 420-450 | 4,1 | 1014-1015 | 9,5 | 1,0·10-4 | 32 – 36 |
Стеатит в своей исходной массе содержит 65 – 80% (по массе) при- родного минерала – талька 3MgO·4SiO2·H2O, а также глинистые вещества и стеклообразующие компоненты (углекислый барий или углекислый каль-ций). Все компоненты шихты тонко измельчают, затем из исходной плас-тичной стеатитовой массы формуют изделия методом пластичной формовки с последующим обжигом в печах при 1200°С – 1600°С. Структуры готовых стеатитовых изделий состоят из 60 – 70 % кристаллов MgO·SiO2 – клиноэнс-татита и 30 – 40 % cтекла. Наличие в стеатите значительного количества кристаллического вещества обеспечивает высокие электрические и механи-
ческие характеристики материала.
Поликор – беспористый высокоглиноземистый керамический материал, обладающий оптической прозрачностью и высоким уровнем электрических и
механических характеристик. Поликор получают из глинозема очень высокой чистоты с добавлением в исходную массу 0,1 – 0,2% MgO для за-медления роста кристаллов корунда в процессе обжига поликоровых изде-лий. Достоинствами высокоглиноземистых керамических материалов явля-ются большая механическая прочность даже при температурах до 1500°С и высокие электрические характеристики, сохраняющиеся до 400°С.
Основные области применения высокоглиноземистых керамическийх материалов – нагревостойкие диэлектрические подложки микросхем, изоля-ционные детали магнетронов и др.
Керметы – это искусственные композиционные материалы, состоящие из керамического вещества и металла. Они образуются в результате взаимо-действия высоконагревостойких оксидов или карбидов с металлами в про-цессе спекания при высоких температурах. Получается металлодиэлек-трический материал, в котором частицы металла связывают друг с другом зерна керамики. Керметы сочетают в себе высокую нагревостойкость, большую твердость и химическую инертность керамики с хорошей теплопроводностью и несколько повышенной электропроводностью, что придается металлической частью керметов. В керметы вводят изоляционное стекло для увеличения удельного электрического сопротивления (ρ V = 102÷104 Ом·м). В электронике керметы применяют в пленочных интегральных микросхемах для создания резистивных тонкопленочных слоев.
