Радиокерамические материалы

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, конденсаторные и пьезокерамические.

Радиоустановочные керамические материалы применяют в качестве твердых изоляционных оснований плат в интегральных толстопленочных микросхемах. Из этой керамики также изготовляют ламповые панели, карка-сы 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 3.3.

Характеристики радиокерамических материалов Таблица 3.3

Материал	Плот- ность, кг/м^3	Механические	Электрические	Элект- триче- ская проч- ность, Мв/м
разруш. напряж. при статич. изгибе, МПа	ударн. вяз- кость, кДж/м^2	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	10^12-10^13	8 – 8,5	(3–8)10^-4	28 – 36
Стеатит		150-190	3,0-4,0	10^12-10^14	6 – 7	(3–8)10^-4	40 – 42
22ХС		410-450	7,9-8,0	10^14-10^15	9,3	(5–6)10^-4	50 – 52
Поликор		250-300	–	10^15-10^16	9,8	0,5·10^-4	35 – 40
Микролит		420-450	4,1	10^14-10^15	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. В качестве металлов применяют вольфрам, молибден, хром, никель. Керметы сочетают в себе высокую нагревостойкость, большую твер- дость 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.

Дата добавления: 2014-01-20