陶瓷如何应用于电子产品?
近年来,受益于通讯、计算机、电子仪表、家用电器和数字电路技术的普及和发展,电子陶瓷元件的市场需求不断增加。 2014年,全球电子陶瓷市场规模为205.9亿美元,预计2024年将达到1346亿美元。
电子陶瓷具有耐高温、散热好、可靠性高、重量轻等优异性能。它们具有传统材料无法比拟的优点。电子陶瓷已成为制造电子元件不可缺少的基础材料。
电子陶瓷按其功能和用途可分为五类:绝缘陶瓷、电容器陶瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。
绝缘装置陶瓷
电子陶瓷具有优异的电绝缘性能,用作电子设备、装置中的结构件、基板和外壳的电子陶瓷。绝缘器件陶瓷包括各种绝缘体、线圈骨架、电子管支架、波段开关、电容器支撑支架、集成电路基板和封装壳体等。
这类电子陶瓷的基本要求是低介电常数、低介质损耗角正切、高绝缘电阻率、高击穿强度以及良好的介电温度和频率特性。此外,还要求较高的机械强度和化学稳定性。
电容器陶瓷
电子陶瓷可用作电容器的介电材料。根据陶瓷材料的不同,陶瓷电容器可分为低频陶瓷电容器和高频陶瓷电容器。按结构分类,可分为圆片电容器、管状电容器、矩形电容器、片式电容器、穿心电容器等。
铁电陶瓷
利用其压电特性可以制成压电器件,这就是铁电陶瓷的主要应用,因此铁电陶瓷也常被称为压电陶瓷。
利用铁电陶瓷的热释电特性可以制作红外探测器,在测温、控温、遥测、遥感,甚至生物和医学等方面都有重要应用。典型的热释电陶瓷有钛酸铅(PbTiO3)等。
利用透明铁电陶瓷PLZT的强电光效应,可制成激光调制器、光电显示器、光信息存储、光开关、光电传感器、图像存储和显示以及激光或核辐射防护眼镜等新型器件
半导体陶瓷
通过半导体化措施,具有半导体晶粒和绝缘(或半导)晶界的电子陶瓷,从而呈现出较强的界面势垒等半导体特性。
半导体陶瓷的种类很多,包括利用半导体陶瓷中晶粒性质制成的各种负温度系数热敏电阻;晶界性质的半导体电容器、ZnO压敏电阻、BaTiO3系列正温度系数热敏电阻、CdS/Cu2S太阳能电池;以及各种陶瓷湿敏电阻器和气敏电阻器的表面性能。
离子陶瓷
具有快离子传导性的电子陶瓷。具有快速输送正离子的特点。典型代表是β-Al2O3瓷。这种陶瓷在300℃时离子电导率可达0.1/(ohm·cm),可用于制作更经济的高能量比固体电池,也可制作高储能密度的慢放电电容器。它是一种有助于解决能源问题的材料。