Elektrooniline keraamiline isolatsiooniseade

Elektrooniline keraamiline isolatsiooniseade

Seda nimetatakse seadme portselaniks, sellel on suurepärased elektriisolatsiooniomadused ja seda kasutatakse elektroonikaseadmete ja -seadmete konstruktsiooniosade, aluspindade ja korpuste elektroonilise keraamikana. Isolatsiooniseadme portselan sisaldab erinevaid isolaatoreid, spiraalraame, toruhoidjaid, ribalüliteid, kondensaatori tugiklambreid, integraallülituse aluspindu ja pakkekestasid. Seda tüüpi portselani põhinõuded on madal dielektriline konstant ε, väike dielektriline kadu tanδ, kõrge isolatsioonitakistus ρ, kõrge lagunemistugevus E ning head dielektrilised temperatuuri omadused ja sageduse omadused. Lisaks on vaja ka suuremat mehaanilist tugevust ja keemilist stabiilsust.

Seda tüüpi keraamika hulgas on kõige laialdasemalt kasutatavad talk portselan ja alumiiniumoksiin. Nende peamised kristalse faasi komponendid on vastavalt. Talki portselanil on suurepärane elektriisolatsioon ja odav hind ning see on tüüpiline kõrgsageduslik seade portselan, mida kasutatakse raadiosagedusribades. Alumiiniumoksiid portselan on omamoodi kõrgsageduslik, kõrgetemperatuuriline ja kõrge tugevusega seade portselan, millel on parem elektriisolatsioon. Selle elektrilised ja füüsikalised omadused suurenevad alumiiniumoksiidi sisalduse suurenemisega. Tavaliselt kasutatakse kõrge alumiiniumoksiidi portselani, mis sisaldab 75%, 95% ja 99% alumiiniumoksiidi. Mõnedes väga nõudlikes integraallülitustes kasutatakse isegi puhast corundum portselani, mille alumiiniumoksiidi sisaldus on 99,9%, mille omadused on sarnased safiir üksikute kristallidega. Kõrge alumiiniumoksiidi portselani, eriti puhta corundum portselani puudused on tootmisraskused, kõrge põlemistemperatuur ja kõrge hind.

Seadme portselanis on ka kõrge soojusjuhtivusega portselan, mida esindab berülliumoksiid (BeO). BeO95% sisaldava berülliumoksiidi portselani toatemperatuuri soojusjuhtivus on sama, mis metallil. Berülliumoksiidil on ka head dielektrilised omadused, temperatuurikindlus ja kõrge mehaaniline tugevus. Puuduseks on see, et BeO tooraine on väga mürgine ja keraamiline materjal on kõrge põlemistemperatuuriga, mis piirab selle kasutamist. Boornitriid (BN) portselan ja alumiiniumnitriid (AlN) portselan on ka kõrge soojusjuhtivusega portselanid. Kuigi nende soojusjuhtivus ei ole nii hea kui berülliumoksiidi portselanil, on need mittetoksilised, töödeldavus ja dielektrilised omadused on head ning neid saab kasutada kõrgsageduslike ja suure võimsusega transistorite jaoks. Kasutatakse soojuse hajutamiseks ja isolatsiooniks suuremahulistes integraallülitustes.

Töötati välja omamoodi kuumpressitud keraamika, mille alusmaterjaliks oli SiC ja mis oli varustatud väikese koguse BeO ja muude lisanditega. Sellisel keraamikal on suurepärased isolatsiooniomadused ja selle soojusjuhtivus on suurem kui berülliumoksiidi portselanil, mille puhtus on 99%. Selle soojuspaisumistegur on lähedane räni üksikute kristallide omale laias temperatuurivahemikus ja seda kasutatakse eeldatavasti suuremahulistes integraallülitustes, millel on suur võimsuse hajumine.

Madala leelisega feldspar portselan, mida kasutatakse süsinikkile ja metallkile takistite maatriksina, on samuti oluline ja odav seade portselan, kuid selle dielektriline kadu on suur ja see ei sobi kasutamiseks kõrgetel sagedustel.