氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷,因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要。那么,下面小编介绍一下使用氧化铝陶瓷过程中的技术指标主要包括以下几类:
物理性能指标
密度:氧化铝陶瓷的密度一般在 3.5 - 4.0g/cm³ 左右,对于 95 瓷、99 瓷等不同纯度的陶瓷,密度会有所差异,高纯度的氧化铝陶瓷密度相对较高。密度影响着陶瓷的质量、强度等性能,如在一些要求轻量化且高强度的应用场景中,密度是重要考量因素。
气孔率:通常要求气孔率尽可能低,一般在 1% - 5% 之间。较低的气孔率可使陶瓷具有更好的致密性,从而提高其机械强度、耐磨性、耐腐蚀性等性能;反之,气孔率过高会导致陶瓷性能下降。
热膨胀系数:一般在(6 - 8)×10⁻⁶/℃之间,与金属等其他材料相比相对较低。热膨胀系数决定了氧化铝陶瓷在不同温度环境下的尺寸稳定性,在与其他材料配合使用时,如与金属部件连接,需要考虑热膨胀系数的匹配性,以防止因热胀冷缩差异过大而产生应力,导致部件损坏。
热导率:热导率一般在 15 - 30W/(m・K) 之间,具有一定的导热能力。在一些需要散热或隔热的应用中,热导率是关键指标,例如在电子设备中作为散热部件时,较高的热导率有助于快速将热量散发出去,保证设备正常运行。
机械性能指标
硬度:莫氏硬度通常在 8 - 9 之间,硬度高使其具有良好的耐磨性,能抵抗外界物体的刻划和磨损,适用于制造耐磨部件,如陶瓷刀具、研磨介质等。
抗压强度:一般可达 2000 - 5000MPa,高强度使其能承受较大的压力,在承受重载的场合,如陶瓷基片用于支撑电子元件、陶瓷轴承承受轴向和径向载荷等方面表现出色。
抗弯强度:抗弯强度一般在 200 - 500MPa 之间,反映了陶瓷抵抗弯曲破坏的能力,对于一些需要在动态或复杂应力环境下使用的氧化铝陶瓷部件,如陶瓷悬臂梁、陶瓷支架等,抗弯强度是重要的设计依据。
断裂韧性:断裂韧性一般在 3 - 5MPa・m¹/² 之间,代表了材料抵抗裂纹扩展的能力,一定程度上反映了陶瓷的脆性程度。较高的断裂韧性可使陶瓷在受到冲击或存在缺陷时,不易发生断裂,提高其可靠性和使用寿命。
电气性能指标
体积电阻率:体积电阻率通常在 10¹² - 10¹⁵Ω・m 之间,具有良好的绝缘性能,可有效阻止电流通过,常用于电子设备中的绝缘部件,如陶瓷绝缘子、绝缘基片等,防止电路短路和漏电。
介电常数:介电常数一般在 8 - 12 之间,且在一定的频率范围内保持相对稳定,是衡量陶瓷在电场作用下储存电荷能力的指标,在电容器、微波器件等领域,需要根据具体应用要求选择合适介电常数的氧化铝陶瓷,以实现特定的电学性能。
介质损耗:介质损耗角正切值一般在 10⁻³ - 10⁻⁴数量级,低介质损耗意味着在交变电场作用下,陶瓷材料因极化等原因产生的能量损耗较小,可减少发热和信号衰减,适用于高频、高压等对电气性能要求高的场合。
化学性能指标
耐腐蚀性:氧化铝陶瓷具有良好的耐酸、耐碱和耐盐性能,在不同 pH 值的化学介质中,质量损失率通常小于 1%。在化工、食品、医药等行业,接触各种化学物质的设备和部件使用氧化铝陶瓷,可有效抵抗化学腐蚀,延长设备使用寿命。
纯度:纯度高的氧化铝陶瓷杂质含量低,一般要求纯度达到 95%、99% 甚至更高,高纯度可保证陶瓷的性能稳定性和一致性,减少杂质对性能的影响,在高端电子、航空航天等对材料性能要求苛刻的领域,对氧化铝陶瓷的纯度要求更为严格。