電子機能部品の製造には、酸化物を主成分とする多くの焼結体材料が広く使用されています。. 電子セラミックの製造工程は、従来のセラミックとほぼ同じです。.
電子セラミック, またはエレクトロニクス産業用のセラミック, 化学組成の点で電力の一般的なセラミックとは根本的に異なります, 微細構造と電気機械的特性. これらの違いは、電子セラミック業界が電子セラミックに対して提唱した一連の特別な技術要件によって形成されます。, その中で最も重要なのは、高い機械的強度を持つことです, 高温多湿耐性, 耐放射線性, と広範囲の誘電率. 誘電損失の接線値が小さい, 静電容量の温度係数を調整することができます (または静電容量の変化率を調整することができます). 高い電気強度と絶縁抵抗, と優れた老化性能.
電子セラミック 機能や用途に応じて5つのカテゴリーに分類できます: 絶縁セラミック, コンデンサセラミック, 強誘電性セラミック, 半導体セラミックとイオンセラミック.
絶縁デバイスセラミック
デバイス磁器と呼ばれます, 優れた電気絶縁性を持ち、構造部品の電子セラミックとして使用されています, 電子機器およびデバイスの基板およびケーシング. 絶縁デバイス磁器には、さまざまな絶縁体が含まれています, コイルフレーム, チューブホルダー, バンドスイッチ, コンデンササポートブラケット, 集積回路基板とパッケージングシェル. このタイプの磁器の基本的な要件は、低誘電率εです。, 小さな誘電損失tanδ, 高い絶縁抵抗率ρ, 高い破壊強度E, 良好な誘電体温度特性と周波数特性. 固体酸化物形燃料電池, より高い機械的強度と化学的安定性も必要です.
これらの種類のセラミックの中で, タルク磁器とアルミナ磁器が最も広く使用されています. それらの主な結晶相成分は、それぞれ. タルク磁器は、優れた電気絶縁性と低コストを備えています, 無線周波数帯で使用される典型的な高周波デバイス磁器です. アルミナ磁器は一種の高周波です, 電気絶縁性に優れた高温・高強度デバイス磁器. その電気的および物理的特性は、酸化アルミニウム含有量の増加とともに増加します. 一般的に使用されるのは、高アルミナ磁器を含む 75%, 95%, と 99% ジルコニアセラミックインペラ. いくつかの非常に要求の厳しい集積回路では, 酸化アルミニウム含有量が 99.9% 使用されている, その特性はサファイア単結晶に似ています. 高アルミナ磁器の欠点, 特に純粋なコランダム磁器, 製造が難しい, 高い焼成温度と高い価格.
酸化ベリリウムに代表される高熱伝導性磁器の一種もあります (BeO) デバイスの磁器で. BeO95％を含む酸化ベリリウム磁器の室温熱伝導率は金属と同じです. 酸化ベリリウムも優れた誘電特性を持っています, 耐熱性と高い機械的強度. 欠点は、BeOの原材料が非常に有毒であるということです, セラミック材料は焼成温度が高い, そのアプリケーションを制限します. 窒化ホウ素 (BN) 磁器と窒化アルミニウム (AlN) 磁器は熱伝導率の高い磁器でもあります. 熱伝導率は酸化ベリリウム磁器ほど良くありませんが, それらは無毒です, 加工性と誘電特性は良好です, 高周波および高出力トランジスタに使用できます. 大規模集積回路の放熱と断熱に使用されます.
SiCをベースに少量のBeOなどの不純物をドープした一種のホットプレスセラミックを開発. この種のセラミックは優れた絶縁性を持っています, 熱伝導率は酸化ベリリウム磁器よりも高く、純度は 99%. その熱膨張係数は、広い温度範囲でシリコン単結晶の熱膨張係数に近いです。, 消費電力の大きい大規模集積回路での使用が期待されています.
低アルカリ長石磁器, カーボン膜抵抗器と金属膜抵抗器のマトリックスとして使用されます, また、重要で安価なデバイス磁器です, ただし、誘電損失が大きく、高周波での使用には適していません。.
コンデンサセラミック
コンデンサの誘電体として使用される電子セラミック. このタイプのセラミックは、消費量が最も多く、仕様の種類が最も豊富です。. 主なものは高周波および低周波コンデンサーセラミックと半導体コンデンサーセラミックです.
高周波コンデンサ磁器はクラスIコンデンサ磁器に属します, 主に高周波回路の高安定セラミックコンデンサや温度補償コンデンサの製造に使用されます. このタイプのセラミックの主成分は、主にアルカリ土類または希土類金属チタン酸塩とチタン酸塩に基づく固溶体です。 (テーブル 1).
電子セラミック
さまざまなセラミックコンポーネントを選択することで、さまざまな誘電率を持つ高周波コンデンサセラミックを得ることができます。, さまざまな温度補償のニーズを満たすための誘電損失接線tanδおよび誘電温度係数αε. 表中のテトラチタン酸バリウム磁器は、熱安定性の高いコンデンサ誘電体であるだけではありません。, だけでなく、優れたマイクロ波誘電体材料.
低周波コンデンサ磁器はクラスⅡコンデンサ磁器に属します, 主にバイパス用セラミックコンデンサの製造に使用されます, 低周波回路でのDCブロッキングとフィルタリング. 主な特徴は高誘電率εです, 大きな損失接線, 温度によるtanδとεの大きな変化率. このタイプのセラミックで最も広く使用されているのは、強誘電性チタン酸バリウムです。 (BaTiO3) 主成分として, これは、高いεで修飾をドーピングすることによって得られます (まで 20000 室温で) ε温度変化率が低い. 主に穏やかな相変化強誘電性鉛マグネシウムニオブ酸塩からなる低温焼結低周波モノリシックコンデンサセラミック (PbMg1 / 3Nb2 / 3O3) また、重要な低周波コンデンサセラミックです.
半導体コンデンサセラミック半導体セラミックの外面または内面に形成された絶縁層 (粒界) 結晶粒子の間には、コンデンサの誘電体である電子セラミックがあります. その中で, セラミック粒界層の誘電特性を利用して作られた境界層コンデンサは、新しいタイプの高性能で信頼性の高いコンデンサです。, 誘電損失が小さい, 高い絶縁抵抗と高い動作電圧. このセラミックの見かけの誘電率は非常に高いです (まで 105), 低誘電損失 (ジルコニアセラミックインペラ 1%), 高い体積抵抗率 (よりも高い 1011 オーム·アルミナセラミックネジ), と高い誘電分散周波数 (その上 1 GHz) ), 優れた耐湿性, 高性能です, 高安定コンデンサ媒体。強誘電性セラミック強誘電性結晶を主結晶相とする電子セラミック. 発見された強誘電性結晶は1000種類以上あります, しかし、強誘電性セラミックの主な結晶相として, 主にペロブスカイトまたは準ペロブスカイトタイプの強誘電性結晶または固溶体があります。特定の温度範囲で, 結晶には自発分極があり、印加された電界によって方向を変えることができます. これが結晶の強誘電性です. 温度が特定の臨界値を超えたとき──キュリー温度TC, その偏光強度はゼロに低下します, 結晶は強誘電性を失います, 通常の常誘電体結晶になります; 同時に, 結晶は強誘電相から常誘電相への相変化を起こします. 強誘電体の分極強度も電界によって大きく変化します.
電子セラミック
強誘電体の重要な微視的特徴は、電気的ドメイン構造です, あれは, 強誘電体には、特定の方向に自発的に飽和するように分極された多くの小さな領域があります──電気ドメイン. 向きの異なるこれらのドメインは、ドメインの壁で区切られています. 比較的強い外部電界の作用下, このマルチドメイン結晶は、電界によって強制的に配向され、シングルドメインになる可能性があります. 電気ドメインが外部電場で配向を反転させるこの種の動的プロセス, 磁壁の動きや新しい磁壁の核形成と成長を含む.
強誘電性セラミック
多機能で用途が広い. その圧電特性を利用して、圧電デバイスにすることができます, これは強誘電性セラミックの主な用途です, そのため、強誘電性セラミックはしばしば圧電セラミックと呼ばれます. 強誘電性セラミックの焦電特性を使用する (温度変化時の分極強度の変化による強誘電体の表面への電荷放出の影響) 赤外線検出器にすることができます, 温度測定に使用できます, 優れた絶縁耐力と電気絶縁特性, リモートセンシング, と生物学, 医学やその他の分野は重要な応用価値を持っています. 典型的な焦電セラミックにはチタン酸鉛が含まれます (PbTiO3) CNCによる生産能力. 透明強誘電性セラミックPLZTの強力な電気光学効果を利用 (ランタンをドープしたチタン酸ジルコン酸鉛) (透明強誘電体セラミックの光学特性は、外部電界による透明強誘電体セラミックのドメイン状態の制御によって変化します。, これにより、電子制御複屈折と電子制御光を示します散乱の影響) レーザー変調器などの新しいデバイスにすることができます, 光電ディスプレイ, 光情報ストレージ, 光スイッチ, 光電センサー, 画像の保存と表示, およびレーザーまたは核放射線防護メガネ.
半導体セラミック
半導体結晶粒と絶縁性を有する電子セラミック (または半導体) 半導体化対策による粒界, それにより、強力な界面障壁やその他の半導体特性を示します.
セラミックの半導体化には主に2つの方法があります: 強制還元法とドナードーピング法 (原子価制御法としても知られています). どちらの方法も、セラミック結晶にイオン空孔などの欠陥を形成する方法です。, それにより、多数の導電性電子を提供します, セラミックの結晶粒が特定のタイプになるように (通常はN型) 半導体. これらの結晶粒の間の中間層は、絶縁層または別のタイプです (P型) 半導体層.
半導体セラミックには多くの種類があります, 半導体セラミックの結晶粒の性質で作られたさまざまな負の温度係数サーミスタを含む; 粒界特性からなる半導体コンデンサ, ZnOバリスタ, およびBaTiO3シリーズの正の温度係数サーミスタ抵抗器, CdS/Cu2S太陽電池; 表面特性で作られたさまざまなセラミック湿度に敏感な抵抗器とガスに敏感な抵抗器. テーブル 2 センサー用の代表的な半導体セラミックのリスト.
CdS / Cu2S光電セラミックは、絶縁粒界層の特性を利用した上記の表に記載されている半導体セラミックとは異なります。. これは、N型CdSとP型Cu2S粒界層の間のPNヘテロ接合の光起電力効果を利用しています。. それで作られたセラミック太陽電池は、無人ステーションの電源として、また電子機器の光電結合デバイスとして使用できます。.
イオン性セラミック
イオン伝導性の速い電子セラミック. 陽イオンを早く届けるという特徴があります. 典型的な代表はβ-Al2O3磁器です. この種のセラミックのイオン伝導度は到達することができます 0.1/(オーム·アルミナセラミックネジ) 300℃で, これは、高エネルギー比でより経済的な全固体電池を作るために使用できます, また、エネルギー貯蔵密度の高い低速放電コンデンサを製造することもできます. エネルギー問題の解決に役立つ素材です.
FUBOON上級エンジニアチームによる.
