电子陶瓷概述

电子陶瓷工艺原理主讲教师：张显《电子陶瓷工艺原理》课程内容课程分为四部分内容：第一部分：原料制备第二部分：电子陶瓷成型第三部分：电子陶瓷烧结第四部分：电子陶瓷表面及加工教学参考书：使用教材：李标荣编著《电子陶瓷工艺原理》华中科技大学出版社下载课件：请登录校园网教务系统，在其中寻找该门课程成绩由两部分组成：1考试2读书报告（具体要求在教务系统的本门课程讨论中）陶瓷的概念陶瓷：通常将经过制粉、成型、烧结等工艺制得的产品都叫做陶瓷无机烧结体（硬而脆）显微结构：多晶多相结构人类文明发展史中，陶瓷一词常常作为论证标志之一，于是在相当长的年代里，陶瓷一词便作为陶器和瓷器的统称。随着科技的发展，人们把陶瓷的概念扩大到整个无机非金属领域。西安半波遗址陶器上的图案河北徐水县南庄头遗址10800-9700年的遗物浙江余桃河姆渡距今7000年河南渑池县仰韶村有6000年历史的陶器西安秦陵兵马俑希腊高兰特兽型陶猫头鹰640BC著名雅典黑色人像陶艺术家艾克塞克亚斯（Exekias）（560－525BC)博兰画家（painterofBerlin)，他创作了很多单人肖像红陶作品中国景德镇瓷器第一章电子陶瓷制备原理内容§1.1电子瓷及其原料§1.2原料的颗粒度与粉碎§1.3电子瓷料的反应法制备§1.4粉料的塑化原理与造粒1电子瓷定义及类别§1.1电子瓷及其原料电子陶瓷是指应用于电子技术中的各种陶瓷，也就是在电子工业中用于制造电子元件和器件的陶瓷材料，一般分为结构陶瓷和功能陶瓷。用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件和绝缘零件等陶瓷材料，又称装置瓷。大致分为：电真空瓷、电阻基体瓷和绝缘零件等。功能陶瓷：用于制造电容器、电阻器、电感器、换能器、滤波器、传感器等并在电路中起一种或多种作用的陶瓷材料，它又分为：电容器瓷，铁电瓷，压电瓷，半导体瓷和磁性瓷等。电子陶瓷在化学成分，微观结构和机电性能上，均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。电子陶瓷需具有高的机械强度，耐高温高湿，抗辐射，介电常数变化范围宽，介质损耗小，电容温度系数可以调整，抗电强度和绝缘电阻高，以及老化性能优异。电子陶瓷按特性可分为：高频和超高频绝缘陶瓷；高频高介陶瓷；铁电和反铁电陶瓷；压电陶瓷；半导体陶瓷；光电陶瓷；电阻陶瓷等。电器瓷件高频陶瓷高频瓷件用于各种类型的高频绝缘子，拨段开关瓷轴，瓷套管，电阻基体和密封外壳等电子元、器件，它具有热绝缘性能高，化学稳定性好及优良的耐压强度等特点。点火器陶瓷照明陶瓷电子陶瓷按应用范围可分为：固定用陶瓷；电真空陶瓷（主要用于绝缘体，构架，基体，外壳及多层布线等）；电容器瓷（高频或低频电容器介质，兼作电容器支承，构架材料；电阻瓷等。按微观结构分：多晶；单晶；多晶和玻璃相；单晶和玻璃相。利用陶瓷材料的高频或超高频电气物理特性可制作各种形状的固定零件，陶瓷电容器，电真空陶瓷零件，碳膜电阻基体等，它们在通信、广播、电视、雷达、仪器、仪表等电子设备中是不可缺少的组成部分，此外，随着激光、计算、集成、光学等新技术的发展，电子陶瓷用途日益扩大。电子陶瓷材料的发展同物理化学、应用物理、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的发展密切相关，相互促进，从而在电子技术的飞跃发展中，使电子陶瓷也相应地取得了很大的进展。2电子陶瓷的原料A.化学成分：纯度，杂质的种类与含量，化学计量比；B.颗粒度：粉粒直径，粒度分布，颗粒外形；C.结构：结晶形态，稳定度，裂纹，致密度和多孔性等。三方面要求：粒度与结构主要决定着坯体的密度和成型性。颗粒细，结构不完整，则活性（不稳定性，可烧结性）愈大，有利于烧结。电子瓷所用的原料大体可分为矿物原料和化工产品两类：原料矿物原料化工产品粘土、膨润土、滑石菱镁矿、萤石、金红石刚玉工业纯80~90%化学纯95~99%分析纯99~99.9%光谱纯99.9~99.99%杂质：（1）促进烧结（2）ⅢⅤ或ⅡⅥ杂质能作为离子价补偿，而提高材料的电气性能粉料稳定度：多晶转变，存在两种或两种以上晶型ZrO2低温单斜晶系（低温稳定），温度升高，1100℃转化为四方晶系（高温稳定）；温度下降到1100℃以下，转化成单斜晶系；转变带来体积效应，ZrO2从单斜到四方，有8%的体积收缩，陶瓷出现裂纹。掺杂固溶或高温煅烧使其稳定化。晶型不同，烧结性不同：高温稳定的α-Si3N4、α-SiC比低温稳定的β-Si3N4、β-SiC有好的烧结性能，前者具有开放结构，内能高，有利于烧结。