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1、第一章 电子陶瓷概述,1.3 现代电子陶瓷 在先进陶瓷阶段出现的电子陶瓷是电子工业、航天、航空和核工业的基础之一，在其他高技术领域也异常活跃。 某种火箭，其中采用陶瓷材料制造的零部件占80%， 一台彩电接收机，用陶瓷制造的元器件约占75%。,第一章 电子陶瓷概述,电子陶瓷是应用于电子技术中的各种陶瓷， 主要可分两大类：结构陶瓷和功能陶瓷。 结构陶瓷指用于制造电子元件、器件、部件等的基体、外壳、固定件、绝缘零件等的陶瓷材料，又称装置瓷。(力学、热学性能) 功能陶瓷指用于制造电容器、电阻器、电感器、换能器、滤波器、振荡器、传感器等的陶瓷材料（电、磁、光性能）,第一章 电子陶瓷概述,电子陶瓷,电子结
2、构陶 瓷,电子功能陶 瓷,基板陶瓷,电气绝缘陶瓷,电气真空陶瓷,电容器陶瓷,电阻陶瓷,电感陶瓷,压电铁电陶瓷,微波陶瓷,超导陶瓷,磁性陶瓷,第一章 电子陶瓷概述,目前已经形成产业化的电子陶瓷大致有以下几类： 1、 高频绝缘零件瓷 主要用作高频绝缘支柱、板、管等各种绝缘子及紧固件。如滑石瓷、低碱莫来石瓷、刚玉莫来石瓷、各种氧化铝瓷等。,第一章 电子陶瓷概述,2、电阻基体和电感基体瓷 主要用作电阻器和电感器的基体。有低碱莫来石瓷、刚玉莫来石瓷和氧化铝瓷等。 3、电真空瓷 主要用于真空电子器件中的绝缘、耐热、支承件、密封件、集成电路管壳和基片等，有镁橄榄石瓷、刚玉瓷、氧化铍瓷、氮化铝瓷等。,第一章
3、电子陶瓷概述,4、电容器瓷 用于高频电路的温度稳定的电容器瓷，如四钛钡瓷、镁镧钛瓷、钙钛硅瓷等； 用于高频电路起温度补偿作用的电容器瓷，如金红石瓷、钛酸钙瓷、钛锶铋瓷、锡酸盐和锆酸盐等。,第一章 电子陶瓷概述,具有高介电常数的铁电陶瓷，它可以制造体积小、电容量大的电容器，用于低频、高频、脉冲储能电路； 介电常数很高，且对温度相当稳定的半导体陶瓷电容器，亦称晶界层电容器，它具有高的可靠性，用于要求稳定性和可靠性高的电路。,第一章 电子陶瓷概述,在陶瓷电容器中还有一类结构上特殊的电容器，称独石电容器。 它也可以用于上述各种电路，其特点是体积小，容量大。这类电容器，每立方厘米体积电容量可达数十微法拉
4、。,第一章 电子陶瓷概述,4、电容器瓷 用于高频电路的温度稳定的电容器瓷，如四钛钡瓷、镁镧钛瓷、钙钛硅瓷等； 用于高频电路起温度补偿作用的电容器瓷，如金红石瓷、钛酸钙瓷、钛锶铋瓷、锡酸盐和锆酸盐等。,第一章 电子陶瓷概述,具有高介电常数的铁电陶瓷，它可以制造体积小、电容量大的电容器，用于低频、高频、脉冲储能电路； 介电常数很高，且对温度相当稳定的半导体陶瓷电容器，亦称晶界层电容器，它具有高的可靠性，用于要求稳定性和可靠性高的电路。,第一章 电子陶瓷概述,在陶瓷电容器中还有一类结构上特殊的电容器，称为独石电容器或多层陶瓷电容器。 特点是体积小，容量大。 这类电容器，每立方厘米体积电容量可达数十微
5、法拉。,第一章 电子陶瓷概述,5、铁电陶瓷 它是一种存在自发的带电小区域功能的陶瓷，具有许多特殊的功能，除有极高的介电常数外，还有介电常数随温度、电场变化的非线性，对光的各向异性，又折射特性，电致应变以及相变引起的各种特性变化和耦合等性能。它除用作大容量电容器外，还可制造各种敏感器件、光学器件、微粒移发生器等。,电滞回线 hysteresis loop,第一章 电子陶瓷概述,6、半导体陶瓷 导电性介于金属和绝缘体之间的陶瓷，其电导率受控于外界条件。因此，它可用于制造敏感性元件和传感器， 如热敏、电压敏、光敏、气敏、湿敏等。 其主要组成有BaTiO3、SrTiO3、MgTiO3、SiC、ZnO、
6、SnO2、CdS、MgCr2O4等一种或多种复合材料。,第一章 电子陶瓷概述,7、导电陶瓷 有SiC、石墨陶瓷等，可做高温发热体、微波吸收材料、大功率电阻器等。 SnO2系列薄膜可做透明电极，用于各种显示器件。,第一章 电子陶瓷概述,8、压电陶瓷 它是一种将变化的力转换为电或将电转换为振动的功能陶瓷。如BaTiO3、 PbTiO3等。 9、磁性瓷 又称铁氧体或铁淦氧，这是一大类广泛应用的陶瓷。,第一章 电子陶瓷概述,二十世纪八十年代以来，电子信息技术的集成化，微型化和智能化发展趋势，推动电子技术产品日益向微型、轻量、薄型、多功能、高可靠和高稳定方向发展 。 表面组装技术（SMT）的兴起，使 信
7、息功能陶瓷元器件多层化， 多层元件片式化、片式元件集成化、 集成元件模块化和多功能化 成为近年的发展总趋势。,表面组装元器件,表面组装元件（Surface Mounting Components，简称SMC）是20世纪70年代后期在国际上开始流行的一种新型电子元件， 这种元件主要是供表面组装技术（Surface Mounting Technology，简称SMT）使用的， 通常指的是无引线或引线很短的适于表面组装的片式微小型电子元件、器件（Surface Mounting Device，简称SMD）。,SMT Introduce,什么是SMT？,Surface mount,Through-ho
8、le,与传统工艺相比SMT的特点：,SMT工艺流程,SMT Introduce,SMT Introduce,上板,贴片,焊接,SMT Introduce,SMT生产设备,常见表面组装元件,(1)矩形片式电阻 外形为扁平状，基片采用AL2O3陶瓷制成，电阻膜采用电阻浆料（RuO2或TaN-Ta）印制在基片上，经过烧结制成，保护层采用玻璃釉。电极由三层材料构成：内层Ag-Pd合金与电阻膜接触；中层为Ni，主要作用是防止端头电极脱落；外层为可焊层，采用电镀Sn或Sn-Pb，Sn-Ce合金。,(2)圆柱形片式电阻 外形为一圆柱体，这种结构与原来传统的普通圆柱型长引线电阻器基本上是一样的，只不过把引线去
9、掉，两端改为电极而已，其材料及制造工艺、标记都基本相同，只是外形尺寸小了许多。 1-陶瓷基片;2-电阻膜;3-玻璃釉层;4-Ag-Pd电极; 1-标志色环;2-电阻膜；3-耐热漆；4-端电极 5-镀Ni层；6-镀Sn或Sn-Pb层 5-螺纹槽,(3)片式陶瓷电容：结构和矩形片式电阻相似 。 (4)片式电解电容器：主要有片式钽电解电容器和片式铝电解电容器。 片式钽电解电容器面市早，质优价高。而片式铝电解电容器，需要具有可靠的密封结构，以防在焊装过程中因受热而导致电解液泄漏。,(5)叠层型片状电感器：由铁氧体浆料和导电浆料相间形成多层的叠层结构，然后经烧制而成，其特点是具有闭路磁路结构，没有漏磁，
10、耐热性好，可靠性高。 (6)薄膜型片状电感器：运用薄膜技术在玻璃基片上依次沉积Mo-Ni-Fe磁性膜、SiO2膜、Cr膜和Cu膜，然后光刻形成绕组，再依次沉积SiO2膜和Mo-Ni-Fe磁性膜而成。,(7)编织型片状电感器：是利用纺织技术，以80m非晶磁性纤维为经线、70m 铜线为纬线，“织”出的一种新型电感器。,常见表面组装器件,二端片式SMD 三端片式SMD,双列扁平封装（SOP封装） 方形扁平封装（QFP封装）,SMT Introduce,片状元器件可以用三种包装形式提供给用户：散装、管状料斗和盘状纸编带。,电 容,MOUNT,SMT Introduce,SMT Introduce, 表
11、面安装电容器, 表面安装多层陶瓷电容器,SMT Introduce, 表面安装钽电容器,表面安装钽电容器的外型都是矩形，按两头的焊端不同，分为非模压式和塑模式两种。,MOUNT,SMT Introduce,SMT Introduce,表面安装电阻器,二种封装外形,SMT Introduce,SMD分立器件的外形尺寸,SMT Introduce, 二极管,无引线柱形玻璃封装二极管,塑封二极管,SMT Introduce, 三极管,三极管采用带有翼形短引线的塑料封装（SOT，Short Out-line Transistor），可分为SOT23、SOT89、SOT143几种尺寸结构。,MOSFET
12、,SMT Introduce,Outline（表面粘贴类）,小型三极管类,SOT,SOP,QFP,SSOP,TQFP,TSSOP,PQFP,两边,四边,鸥翼型脚,SMT Introduce,Outline（表面粘贴类）,BGA,SOJ,LCC,PLCC,CLCC,两边,四边,J型脚,球形引脚,焊点在元件底部,MOUNT,SMT Introduce,MOUNT,SMT Introduce,MOUNT,SMT Introduce,MOUNT,SMT Introduce,第一章 电子陶瓷概述,二十世纪八十年代初电子元件的片式化率占4-6%，到二十世纪九十年代初则达50%。现在已经达到70 国际上片式
13、电容、片式电阻和片式电感已形成规模生产和新兴产业。,块状元件,片式元件,第一章 电子陶瓷概述,集成电路工作电压，由七十年代的几十伏特降低到现在的几伏特、要求片式多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor-MLCC)的层厚由几十m降低至10m以下。 日本村田制作所片式电容产品的层厚可达5-6 m，正在研制与开发层厚1-3 m的MLCC产品。,第一章 电子陶瓷概述,MLCC的外型尺寸从0805(0.080.05inch)到研制开发出更小尺寸的0603、0504及0402型。 MLCC 从20 世纪90年代初期开始规模化生产，每年以30%以上的速度增加，到2004 年已
14、经成为电容器的主流。 在全世界14 000 亿只电容器中， 陶瓷电容器就达到了12 000亿只以上， 而MLCC 达到6 000 亿只以上，大约占据了电容器市场的半壁江山。,MLCC 具有体积小、成本低、单位体积电容量大、温度等环境因素对性能影响小等优点，除在广播电视、通信、计算机、家用电器、测量仪器、自动控制、医疗设备等民用电子设备产品中得到广泛应用外， 在航空航天电子设备、坦克电子设备、军用移动通讯设备、警用袖珍式军用计算机、武器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备上也有越来越广泛的用途。,在移动通讯设备中，MLCC 的质量与价格直接影响到现代通讯设施的水平和成本，也成为科技界人们关注的焦
15、点。 近几年来， 国际市场对MLCC 的需求以年均15% 20%的速度递增。 根据信息产业部“十一五”规划，我国内地的新型电子元件将获得高速发展，片式电子元器件将由2005 年的5200亿只，发展到2010 年的15200 亿只，其中MLCC 将由2200亿只发展到6000 亿只。,MLCC的使用领域，增加最快的用户是手机(约30%)、计算机(15%)、汽车电子(10%)、AV 音像设备(15%)及其模块上的应用。近年来，由于小型大容量USB 可移动硬盘的普及和蓝牙模块的使用，微型MLCC 的需求量迅速增加。 假设每台个人电脑平均使用600 只MLCC，每部手机平均使用200 只MLCC。 （
16、全世界2007年大约生产个人电脑2亿台，手机10亿部）,近年来世界电子产品制造业加快了向中国转移的速度，中国电子制造业MLCC 的用量占到全球用量的1/4，已经成为世界上MLCC 的主要消费大国之一。 目前国内MLCC 行业中最大的企业是风华集团、北京村田、上海京瓷、天津三星等四家，他们生产的产品占国内生产量的90%以上。,此外，天津松下、厦门TDK、东莞太阳诱电等日资企业；国巨电子、华新科技、汇侨工业等台资企业，以及诺基亚、松下、富士通和摩托罗拉等也纷纷在中国设立研发与生产中心。集中在珠江三角洲、长江三角洲、环渤海京津地区的新型电子工业区域内，为以半导体、笔记本电脑、手机及零部件为主的企业提供配套的MLCC
