Elektronické keramické izolační zařízení

Elektronické keramické izolační zařízení

Označuje se jako porcelán zařízení, má vynikající elektrické izolační vlastnosti a používá se jako elektronická keramika pro konstrukční díly, substráty a pouzdra v elektronických zařízeních a zařízeních. Porcelán izolačního zařízení zahrnuje různé izolátory, rámy cívky, držáky trubek, pásové spínače, držáky podpěr kondenzátorů, substráty integrovaných obvodů a obalové skořepiny. Základními požadavky na tento typ porcelánu jsou nízká dielektrická konstanta ε, malá dielektrická ztráta tanδ, vysoká izolační odolnost ρ, vysoká pevnost při rozpadu E a dobré dielektrické teplotní charakteristiky a frekvenční charakteristiky. Kromě toho je také vyžadována vyšší mechanická pevnost a chemická stabilita.

Mezi tyto typy keramiky, mastku porcelánu a oxidu hlinitého porcelánu jsou nejpoužívanější. Jejich hlavní krystalické fázové komponenty jsou a respektive. Porcelán Mastek má vynikající elektrickou izolaci a nízké náklady a je typickým vysokofrekvenčním porcelánem používaným v vysokofrekvenčních pásmech. Hliníkový porcelán je druh vysokofrekvenčního, vysokoteplotního a vysokopěnového porcelánu zařízení s lepší elektrickou izolací. Jeho elektrické a fyzikální vlastnosti se zvyšují se zvýšením obsahu oxidu hlinitého. Běžně se používají vysoce hlinitý porcelán obsahující 75%, 95% a 99% oxid hlinitý. V některých vysoce náročných integrovaných obvodech se používá i čistý korundový porcelán s obsahem oxidu hlinitého 99,9%, jehož vlastnosti jsou podobné safírovým jednotlivým krystalům. Nevýhodou vysokého hliníkového porcelánu, zejména čistého korundového porcelánu, jsou potíže s výrobou, vysoká teplota vypalování a vysoká cena.

V porcelánu zařízení je také typ porcelánu s vysokou tepelnou vodivostí, který představuje oxid berylnatý (BeO). Tepelná vodivost porcelánu s oxidem beryliovým obsahujícího BeO95% při pokojové teplotě je stejná jako u kovu. Oxid berylnatý má také dobré dielektrické vlastnosti, teplotní odolnost a vysokou mechanickou pevnost. Nevýhodou je, že surovina BeO je velmi toxická a keramický materiál má vysokou teplotu vypalování, což omezuje jeho použití. Porcelán z nitřídu bóru (BN) a porcelán z nitrinu hlinitého (AlN) jsou také porcelány s vysokou tepelnou vodivostí. Ačkoli jejich tepelná vodivost není tak dobrá jako u porcelánu s oxidem beryliem, jsou netoxické, procesitelnost a dielektrické vlastnosti jsou dobré a mohou být použity pro vysokofrekvenční a vysoce výkonné tranzistory. Používá se pro odvod tepla a izolaci ve velkých integrovaných obvodech.

Vyvinul druh keramiky lisované za hot-pressed se SiC jako základním materiálem a dopoval s malým množstvím BeO a dalšími nečistotami. Tento druh keramiky má vynikající izolační vlastnosti a jeho tepelná vodivost je vyšší než u porcelánu s oxidem beryliem o čistotě 99%. Jeho tepelný expanzní koeficient se blíží koeficientu jednotlivých krystalů křemíku v širokém teplotním rozsahu a očekává se, že bude použit ve velkých integrovaných obvodech s velkým rozptylem výkonu.

Porcelán s nízkým obsahem alkalických živců, který se používá jako matrice uhlíkových filmových a kovových filmových rezistorů, je také důležitým a levným porcelánovým zařízením, ale jeho dielektrická ztráta je velká a není vhodná pro použití na vysokých frekvencích.