Dispositiu d'aïllament ceràmic electrònic

Dispositiu d'aïllament ceràmic electrònic

Conegut com a porcellana de dispositius, té excel·lents propietats d'aïllament elèctric i s'utilitza com a ceràmica electrònica per a peces estructurals, substrats i carcasses en equips i dispositius electrònics. La porcellana del dispositiu d'aïllament inclou diversos aïllants, marcs de bobina, suports de tub, interruptors de banda, suport de condensador, substrats de circuit integrat i closques d'embalatge. Els requisits bàsics per a aquest tipus de porcellana són la baixa constant dielèctrica ε, la petita pèrdua dielèctrica tanδ, l'alta resistivitat d'aïllament ρ, l'alta resistència a la ruptura E, i les bones característiques de temperatura dielèctrica i característiques de freqüència. A més, també es requereix una major resistència mecànica i estabilitat química.

Entre aquest tipus de ceràmica, la porcellana talc i la porcellana d'alúmina són les més utilitzades. Els seus principals components de fase cristal·lina són i respectivament. La porcellana talc té un excel·lent aïllament elèctric i de baix cost, i és un dispositiu típic de porcellana d'alta freqüència utilitzat en bandes de radiofreqüència. La porcellana d'alúmina és un tipus de porcellana d'alta freqüència, alta temperatura i alta resistència amb un millor aïllament elèctric. Les seves propietats elèctriques i físiques augmenten amb l'augment del contingut d'òxid d'alumini. S'utilitzen comunament la porcellana d'alúmina alta que conté el 75%, el 95% i el 99% d'alúmina. En alguns circuits integrats molt exigents, fins i tot s'utilitza porcellana de corindó pur amb un contingut d'òxid d'alumini del 99,9%, les propietats del qual són similars als cristalls individuals de safir. Els desavantatges de la porcellana d'alúmina alta, especialment la porcellana de corindó pur, són dificultats en la fabricació, alta temperatura de cocció i alt preu.

També hi ha un tipus de porcellana d'alta conductivitat tèrmica representada per òxid de beril·li (BeO) en el dispositiu porcellana. La conductivitat tèrmica a temperatura ambient de la porcellana d'òxid de beril·li que conté BeO95% és la mateixa que la del metall. L'òxid de beril·li també té bones propietats dielèctriques, resistència a la temperatura i alta resistència mecànica. El desavantatge és que la matèria primera de BeO és molt tòxica, i el material ceràmic té una alta temperatura de cocció, la qual cosa limita la seva aplicació. Nitrur de bor (BN) porcellana i nitrur d'alumini (AlN) porcellana també són porcellanes d'alta conductivitat tèrmica. Encara que la seva conductivitat tèrmica no és tan bona com la porcellana d'òxid de beril·li, són no tòxiques, la processabilitat i les propietats dielèctriques són bones, i es poden utilitzar per a transistors d'alta freqüència i alta potència. S'utilitza per a la dissipació de calor i l'aïllament en circuits integrats a gran escala.

Va desenvolupar una mena de ceràmica premsada en calent amb SiC com a material base i dopat amb una petita quantitat de BeO i altres impureses. Aquest tipus de ceràmica té excel·lents propietats d'aïllament, i la seva conductivitat tèrmica és superior a la de porcellana d'òxid de beril·li amb una puresa del 99%. El seu coeficient d'expansió tèrmica és proper al dels cristalls individuals de silici en un ampli rang de temperatura, i s'espera que s'utilitzi en circuits integrats a gran escala amb dissipació de gran potència.

La porcellana de feldespat de baix àlcali, que s'utilitza com a matriu de resistències de pel·lícula de carboni i pel·lícules metàl·liques, també és un dispositiu important i barat de porcellana, però la seva pèrdua dielèctrica és gran i no és adequada per al seu ús a altes freqüències.