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《陶瓷材料論文對介電功能陶瓷性能的研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、XINYUUNIVERSITY成績批閱老師鐘煒現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論作業(yè)題目材料科學(xué)基礎(chǔ)論文二級學(xué)院新能源學(xué)院專業(yè)新能源科學(xué)與工程班級新能源一班學(xué)號1203221015學(xué)生姓名牛榮慶聯(lián)系方式1534790756010對介電功能陶瓷性能的研究【摘要】隨著材料科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,電功能陶瓷材料的低位變得日益重要,其特性方面發(fā)揮的優(yōu)越性是其他材料不可代替的。電功能材料作為一種精細陶瓷,采用高度精選的原料,通過精密調(diào)配的化學(xué)組成和嚴格控制的制造工藝合成的陶瓷材料。近年來,電子元件隨科技發(fā)展和市場需求不斷向片式化、小型化、多功能化等趨勢發(fā)展,其中,片式化是小型化、多功能化發(fā)
2、展的基礎(chǔ)。因此,片式化材料和器件的研究成為熱點。在片式化多層結(jié)構(gòu)中,為了使用銀、銅內(nèi)電極,降低元件制作成本,低溫共燒陶瓷技術(shù)成為近年來興起的一種令人矚目的多學(xué)科交叉的整合組件技術(shù)。從介電材料的低溫?zé)Y(jié)和摻雜改性入手,通過調(diào)節(jié)成型壓力,成型方式,疊層結(jié)構(gòu),以及采用零收縮技術(shù),零收縮差技術(shù),加入中間層等工藝技術(shù)和結(jié)構(gòu)的改變,來研究層狀共燒體的收縮率匹配,界面反應(yīng),界面擴散和介電性能,最終解決兩種材料之間的共燒兼容問題,獲得可低溫?zé)Y(jié)的無翹曲變形,無開裂等缺陷且界面結(jié)合良好的疊層共燒體。介電陶瓷和絕緣陶瓷在本質(zhì)上屬于同一類陶瓷,但是與絕緣陶瓷不同的是,主要利用介電
3、性能的陶瓷稱為介電陶瓷或者說,介電陶瓷是通過控制陶瓷的介電性質(zhì),使之具有較高的介電常數(shù)、較低的介質(zhì)損耗和適當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)溫度系數(shù)的一類陶瓷?!娟P(guān)鍵詞】陶瓷功能系數(shù)介電10【引言】介電陶瓷對人類的生活影響涉及方方面面,但是人類對功能陶瓷的利用在一些方面的利用還是個空白,我設(shè)想如果我們把介電陶瓷用在諧振器、耦合器、濾波器、電容器、半導(dǎo)體、變壓器等生活電器中時,這些電器將在工作效率和工作壽命上有很大的提高。為了加強對介電功能陶瓷的功能的廣泛利用,我對介電功能陶瓷材料的介電特性做了深入研究。通過對材料性質(zhì)的分析,我采用實驗分析法,設(shè)計了周密的實驗方案,同時我對介電功能
4、陶瓷的理論基礎(chǔ)做了研究設(shè)想,設(shè)計了研究方法和實驗設(shè)計。如果電功能陶瓷得到很好的利用,我們的電器和各種電子設(shè)備間的工作效率將大大提高,設(shè)備制造成本也將大大降低。所以,研究介電功能陶瓷有很深遠的意義。一、節(jié)電功能陶瓷的定義陶瓷材料特有的高強度、耐熱性、穩(wěn)定性等特點,被人們普遍看好用作集成電路板的制造材料。目前作為集成電路基板的陶瓷材料主要有氧化鋁、氧化鈹、碳化硅及氮化鋁等,其中以氧化鋁應(yīng)用最為普遍。 這類陶瓷的介電損耗低,機械強度高,已被廣泛應(yīng)用于基板材料。氧化鈹最大的優(yōu)點是導(dǎo)熱系數(shù)高,但制造工藝較復(fù)雜,成本高,毒性大,限制了它的使用。碳化硅的導(dǎo)熱性優(yōu)于氧化鋁
5、,有人采用熱壓方法,已制成高性能基板,工作到200℃10左右時其性能仍能滿足實用要求,但是由于添加劑有毒性,同時熱壓燒結(jié)工藝復(fù)雜,限制了它的發(fā)展。近年來氮化鋁基板引起國內(nèi)外的普遍關(guān)注。日本商品化生產(chǎn)氮化鋁的熱傳導(dǎo)率是目前廣泛使用的氧化鋁瓷熱傳導(dǎo)率的10倍左右,其他電性能也和氧化鋁陶瓷大致相當(dāng),有希望成為超大規(guī)模集成電路的下一代優(yōu)質(zhì)基板材料。電介質(zhì)陶瓷主要包括介電陶瓷、壓電陶瓷、熱釋電陶瓷和鐵電陶瓷。其中介電陶瓷的利用最為廣泛,具有巨大的研究與開發(fā)空間。二、介電陶瓷的計劃與介電常數(shù)設(shè)想在平行板電容器的兩板上,充以一定的電荷,當(dāng)兩板間存在電介質(zhì)時,兩板的電位差總
6、是比沒有電介質(zhì)存在(真空)時低,在介質(zhì)表面上會出現(xiàn)感應(yīng)電荷,如下圖所示。這些感應(yīng)電荷部分屏蔽了板上自由電荷所產(chǎn)生的靜電場,這種感應(yīng)電荷不能自由遷移,稱為束縛電荷。電介質(zhì)在電場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電荷的現(xiàn)象,稱為電極化。電介質(zhì):一切絕緣體統(tǒng)稱為電介質(zhì),或者是在外電場的作用下內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,并且反過來影響外電場的物質(zhì)。電介質(zhì)極化示意圖10在電場作用下,電介質(zhì)以正、負電荷重心不重合的電極化方式來傳遞并記錄電的影響。從微觀上看,電極化是由于組成介質(zhì)的原子(或離子)中的電子殼層在電場作用下發(fā)生畸變,以及由于正負離子的相對位移而出現(xiàn)感應(yīng)電矩。電極化是電介質(zhì)最基本和最主要的性
7、質(zhì),介電常數(shù)是綜合反映介質(zhì)內(nèi)部電極化行為的一個主要的宏觀物理量。我們知道,對極板面積為,兩極板表面距離為,極板間真空的平行板電容器的電容為:式中——真空中的介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間放入電介質(zhì)時,店同慶的電容增加,實驗表明,兩極板間為真空時的電容與兩極板間充滿均勻電介質(zhì)時的電容的比值為:叫作介質(zhì)的相對介電常數(shù)。所以,式中,叫作電介質(zhì)的介電常數(shù)。為電容之比,是一個沒有單位的純數(shù)。所以電介質(zhì)的介電常數(shù)的單位和真空的介電常數(shù)的單位相同。F/m前述電極化概念時,把感應(yīng)電荷稱為束縛電荷,而束縛電荷的面密度或介質(zhì)中單位體的電矩即為極化強度,以表示。不僅與外電場強度有關(guān),更與介
8、質(zhì)本身的特性有關(guān)。真空時,電位移10式中——兩極板間