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1、电子元器件与工艺,教学计划(一),一教学内容(理论教学部分) 1分立电子元件与表面组装元件(6学时) 电容，电阻，电感 2薄厚膜混合集成电路(HIC)(10学时) 微电子技术, IC与HIC, 薄膜元器件, 设计 3压电、热释电和铁电器件(8学时) 4表面组装技术与表面组装器件 (10学时),教学计划(二),一教学内容(实验教学部分) 1独石电容器的结构与性能(3学时) 2厚膜电路用电子浆料成份对电阻率的影响(综合实验)(3学时,选做) 3磁敏传感器的结构与性能(3学时),1. 分立电子元件与表面组装元件,主要包括电容器、电阻器和电感器 1.1 电容器(第一节、第三节节选) 一何谓电容器：由介
2、质隔开的两块金属极板构成的电子元件，广泛用于储能和传递信息。 二主要参数 . 标称容量和允许误差 容量：容量大表示电容器储存电荷的能力大,误差：实际容量与标称容量之差除以标称容量 精度分为八个等级： 常用: 级(5%) II级 (10%) III级(20%) 电解电容器： 可能达20%，甚至高达100%30%,. 额定电压 规定温度范围内，电容器长期可靠地工作所允许的最高直流电压，若工作在交流电路中，则交流电压的峰值不能超过额定电压。 . 绝缘电阻 指电容器两极之间的电阻(1081010) 用绝缘电阻与电容量之积(时间常数)衡量电容器绝缘性能的优劣 电解电容器：绝缘电阻较小，用漏电流来衡量其绝
3、缘性能,. 电容器的损耗 介质部分的损耗：电导损耗(漏电流引起) 极化损耗(极性介质) 电离损耗(气体电离引起) 金属部分的损耗：引出线(片)的损耗 接触电阻损耗 极板的损耗 衡量指标： 交流电压与通过的电流之间的相位差不是/2 ，而是稍小于/2，其偏角为损耗角,通常以tan 表损耗大小,. 其他参数 频率特性 温度系数 稳定性 可靠性 ,三电容器的主要种类与型号 .主要种类 无机介质电容器 有机介质电容器 电解电容器 双电层电容器,8.3电容器介电材料的分类及结构特性 一.分类,1.分类：,2.无机介质电容器 1 瓷介电容器 A. 特点: 介电常数高,介质损耗角正切小，电容温度系数范围宽，可
4、靠性高，寿命长 .按介质特性分类： I 类高频瓷介电容器(CC型) II类低频铁电瓷介电容器(CT型) III类半导体瓷介电容器(CS型边界层),.按使用性能特点分类： I类低压小功率高频瓷介电容器； II类低压低频瓷介电容器； III类半导体瓷介电容器； I类高压高功率瓷介电容器； 中高压瓷介电容器(包括I和II类)； 交流瓷介电容器(容量电压特性好的II类瓷作介质)； 片式瓷介电容器 2 云母电容器 综合性能极佳，也分为高功率和低功率两类,.有机介质电容器 .分类： 以天然纤维材料为介质(纸介电容器)； 以人工合成的高分子化合物为介质(聚丙烯膜介质)； 以复合材料为介质； B.优点： 电容
5、量范围大，绝缘电阻(时间常数)大，工作电压高(范围宽)，温度系数互为偿，损耗角正切值小，适合自动化生产 C.缺点： 热稳定性不如无机介质电容器 化学稳定性差 具有不同程度的吸湿性和透温性,.电解电容器 .结构：,B.分类： 按电解质形式：固体和非固体； 按介质材料性质或类别：钽电解和铝电解 按阳极电极形式：光箔电极、腐蚀箔电极等 按极性性质：有极性和无极性 按性能和用途：普通极和长寿命极 C.主要特点： 比电容大 体积小、质量轻 有自愈特性,5. 型号 由四个部分组成： 第一部分：主称C(表电容) 第二部分：材料(表低频瓷) 第三部分：分类： 数字 主要表外形 字母 主要表功能 第四部分：序号
6、 例如：CCGI：高频高功率瓷介电容器 CJ3-400V-0.01-II：密封金属化纸介电容器 400V额定电压，0.01F电容量，允许误差为II级 (10%),四发展趋势 小型化、微型化、片式化 高性能化 3 组合化、集成化 例如： 独石电容器 将介质与电极烧结连成一体 双电层电容器 利用电极与电解质接触后,在其表面形成稳定而符号相反的双层电荷,称之为双电层,特点:容量提高3-4个数量级,具有电压记忆特性,比率体积特别小,但单元额定电压低.,五部分产品一览 1.电力电容器:SCH系列 大电流、高频谐振电容器可用于频率高达100Khz，有效电压700Vac，可采用风冷。 高有效电流处理能力，长
7、寿命。,2. 黑金刚（NCC）全系列铝电解电容,3.固体钽电解电容器,4.云母电容器,1.2 电阻器(第一节的第一至三小节) 一何谓电阻器：具有吸收电能作用的电子元件，可使电路中各元件按需要分配电能,稳定和调节电路中的电流和电压。 二主要参数 . 标称阻值和允许误差 标称阻值：常用标称阻值系列有E6(III级,20%)，12(II级, 10%)和E24(I级,5%)等系列 误差：实际容量与标称容量之差除以标称容量 不同系列具有不同的标称值，这些标称值乘以0.1,1,10,100,1000等可得到相应的阻值。应用时应按标称值系列选取。,. 额定功率 在正常大气压及额定温度条件下，电阻器长时间工作
8、不损坏或不显著改变其性能时所允许消耗的最大功率。 一般：0.125W, 0.25W, 0.5W 少数大电流场合：1W, 2W, 5W 3. 额定电压 4. 噪声,三. 电阻器的类型与型号(一),四主要类型与特点 金属膜电阻器 薄膜电阻器金属氧化膜电阻器 碳膜电阻器 A . 金属膜电阻器(沉积在玻璃或陶瓷基体上) 特点:稳定性高,噪声低,频率特性好. 真空蒸发膜电阻器: 性能优良,广泛用于电子仪器和通讯设备 化学沉积膜电阻器: 阻值低,经济,但膜层形成过程复杂,不易控制.,B . 金属氧化膜电阻器(沉积在玻璃或陶瓷基体上) 优点: 耐热性好 化学稳定性好 机械性能好 膜/基附着好,不易脱落 膜厚
9、,稳定性高 缺点: 在潮湿空气中,电流电压下易还原 与其金属引线的接触电阻较大(半导体),C . 热分解碳膜电阻器(film) (沉积在陶瓷基体上,发展较早) 优点: 阻值范围宽 稳定性好 受电压和频率的影响很小 温度系数不大且是单值(负值) 工艺简单,2合金型电阻器 特点: 块状材料性质,不存在非线性和电流噪声 可达到高度稳定,温度系数很低 老化影响因素的影响很小 可用于大功率的电阻器 例如：精度0.005%，温度系数(115)10-6/oC 分类: 线绕电阻器 块金属膜电阻器 合成碳膜电阻器,A线绕电阻器 缺点: 高频性能差(50kHz以上)(原因：) 应力和应变影响电阻器的稳定性和均匀性
10、 块金属膜电阻器 用电阻合金箔粘贴在绝缘基片上，然后用光刻方法腐蚀出图形 合成碳膜电阻器 性能不如薄膜型电阻器，但可靠性高(例如：型比RJ型高倍，比RT型高10 倍)，价格低，原料来源丰富，工艺简单 类型：实芯电阻体 漆膜电阻体(coating),新品种电阻器 无帽结构电阻器 两端结构: 陶瓷基体/镍/引线(高温焊料) 棒体表面沉积碳或金属膜 激光刻槽方法刻槽 精度：0.1% B高频电阻器 减少电感：不刻螺纹槽，刻纵槽，刻无感槽 减少电容(免除介质损耗)：不涂保护层 小片式电阻器,1. 电感器(第一节) 一何谓电感器：凡能产生电感作用的元件统称为电感器 二主要参数 . 电感量及其误差 电感量定
11、义： 在没有非线性导磁物质存在的条件下，一个载流线圈的磁通量与线圈中的电流成正比，其比例系数称为自感系数，简称电感(单位：享利 H) 电感量的影响因素： 线圈的直径，线圈的匝数，绕制方式，磁芯材料(空心线圈的电感较小) 允许误差：振荡线圈：0.20.5% 耦合线圈(高频扼流圈)：1015%,. 线圈的品质因数 L/R(=2f-角频率) 不同的使用场合有不同的要求 固有电容 匝与匝之间，绕组与底板之间，屏蔽罩之间，多层绕组的层与层之间存在着分布电容，使值下降 采用蜂房绕法和分段绕法可减少高频线圈的分布电容 额定电流 线圈允许通过的电流 稳定性 线圈参数受温度，湿度和机械振动的影响程度,三类型 分
12、类： 按工作特征：固定电感，可变电感 按磁导体：空气心，磁心 按结构： 单层，多层，蜂房式或特殊式线圈 有骨架，无骨架 带屏蔽，不带屏蔽 密封，不密封,主要类型： 固定电感器：电感小 可变电感器： 可大范围调节电感量(长棒状磁芯位置) 微调电感器： 可调范围小 平面电感器： 天线线圈：电子管：空心式 中波波段：多股漆包线在绝缘管上，蜂房式 短波波段：较粗单股铜线， 在纸胶管或塑料骨架上绕单层线圈,1.4 表面组装三大元件(Surface Mounting components),一片式电阻器 矩形片式电阻器 矩形片式厚膜电阻器的结构：,工艺流程：,圆柱形片式电阻器 结构：,工艺流程：,3电阻网
13、络 类型,B小型扁平封装(SOP)型电阻网络(几种电路),C芯片载体型电阻网络 制作在硅基片上，小而薄，适用于复杂电路，可高速贴装,D芯片阵列型电阻网络(阵列化的矩形电阻),4片式微调电位器 分为：敞开式电位器，只适用于再流焊接 密封式电位器，适用于再流焊和波峰焊 敞开式电位器结构示意图：,封闭式电位器结构示意图(密封薄膜片式)：,封闭式电位器结构示意图(密封剂密封式)：,二片式电容器 多层片式陶瓷电容器(MLC) 特点： A容量范围大(1pF100F)； B温度稳定性可调； C可达到较高耐压值(美国达5kV)； D金属外电极与陶瓷体有极强的附着力，不易受环境的影响，可靠性较高； EMLC的端
14、电极为三层电极，内层为Ag电极，用烧渗法附在陶瓷基体上，中间为阻热的Ni电极，外层为Sn-Pb层电极，既有较好的可焊性，又有较好的耐焊接能力,MLC结构：,电极结构：,生产工艺：,2管式电容器 类型：I类陶瓷电容器 II类陶瓷电容器 III类陶瓷电容器(半导体陶瓷电容器) 分阻挡层型、氧化层型及晶界层型 结构：,工艺流程：,3片式铝电解电容器 外观：,工艺流程：,4片式钽电解电容器 结构模型：钽/氧化钽/二氧化锰/胶状石墨层/导电涂料层/导电性粘接剂层,工艺流程：,5片式薄膜电容器(PPS-聚苯硫醚,PPO-聚苯撑氧),6片式微调电容器 结构：,动片电极与定片电极的相对关系,三.片式电感器 薄
15、膜型片式电感器 三种结构形式及其特点： I框式：结构最简单，但电感量较小,II螺旋式：能够获得较大的电感量，但要从中间抽头出来比较困难,III叉指式：电感量介于上述两者之间，但高频损耗大,薄膜型片式电感器的制作工艺 玻璃基板直流溅射含钼镍铁导磁合金膜真空蒸镀SiO2膜真空蒸镀Cu/Cr膜直流溅射磁性膜 Cu/Cr SiO2 导磁膜 基板,工艺过程示意图:,编织型片式电感器 结构：,特点： 单位体积电感量比目前已使用的片式电感器有所提高，但使用频率不高，值低，尚未进入实用阶段，但这种工艺技术新颖 经纬型片式电感器的Ldf关系曲线：,第一章思考题,何谓电容器? 描述电容器的主要参数有哪些? 有哪些
16、类型的电容器? 各有何特点? 何谓电阻器? 可采用哪些主要的参数描述电阻器的性能优劣? 有哪些主要类型的电阻器? 分别采用什么符号表示这些类型的电阻器? 何谓电感器? 描述电感器的主要参数有哪些? 有哪些主要类型的电感器? 7简述矩形片式厚膜电阻器的电极结构特点及其设计依据,8简述MLC的结构特点 9试述片式铝电解电容器的结构特点和制作工艺过程，并简要说明各工序的作用 10试述片式钽电解电容器的结构特点和制作工艺过程，并简要说明各工序的作用 11比较片式铝电解电容器和钽电解电容器的结构差别 12简述片式薄膜电容器的结构特点 13有哪三种片式电感器？与目前使用的片式电感器相比，编织型片式电感器有何特点？简述框式电感器的制作过程,
