La ceramica isolante è anche chiamata ceramica del dispositivo (o ceramica di montaggio).
Le ceramiche isolanti sono utilizzate come vari isolanti, parti strutturali isolanti, interruttori di banda e staffe di supporto per condensatori, gusci di imballaggio di componenti elettronici, substrati di circuiti integrati e gusci di imballaggio.
Le proprietà di base delle ceramiche isolanti sono bassa costante dielettrica, bassa perdita dielettrica, elevata resistività di isolamento, elevata resistenza elettrica, elevata resistenza meccanica, buona resistenza agli shock termici, elevata conduttività termica e buona stabilità di temperatura, umidità e frequenza, ecc.
Anche le ceramiche elettriche ad alta tensione utilizzate nei dispositivi elettrici ad alta tensione sono ceramiche isolanti.
Le ceramiche isolanti comunemente usate sono ceramiche di allumina, ceramiche steatite, ceramiche mullite, ceramiche cordierite, ceramiche forsterite e così via. Tra questi, la ceramica di allumina e la ceramica di steatite sono le più utilizzate.
La ceramica di allumina è un tipo di ceramica per dispositivi ad alta frequenza, alta temperatura e alta resistenza con buone proprietà di isolamento elettrico.
Le principali caratteristiche delle ceramiche isolanti in allumina sono elevata resistenza meccanica, elevata conduttività termica, resistenza all’usura, eccellenti prestazioni di isolamento ad alta temperatura e alta frequenza, proprietà chimiche e fisiche stabili. Le proprietà elettriche e fisiche aumentano con l’aumento del contenuto di Al2O3.
Le ceramiche isolanti di allumina comunemente usate sono ceramiche ad alto contenuto di allumina con contenuto di allumina 75%, 80%, 95% e 99%. (le ceramiche di allumina con un contenuto di Al2O3 superiore al 75% sono chiamate ceramiche ad alto contenuto di allumina e quelle con un contenuto superiore al 95% sono chiamate ceramiche di corindone).
La ceramica al corindone puro con un contenuto di Al2O3 del 99,9% è utilizzata anche in alcuni circuiti integrati con requisiti speciali e le sue prestazioni sono simili a quelle del monocristallo di zaffiro.
La principale fase cristallina della ceramica di steatite è MgSiO3, che presenta i vantaggi di elevata resistenza meccanica, bassa perdita dielettrica e buone prestazioni di processo. La ceramica di steatite può essere utilizzata per fabbricare la maggior parte delle parti del dispositivo.
La ceramica di steatite è una tipica porcellana per dispositivi ad alta frequenza con eccellenti proprietà di isolamento elettrico, ampia gamma di usi, prezzo basso e adatta per le bande di radiofrequenza.
Con lo sviluppo dell’industria elettronica, in particolare l’aumento dell’integrazione e della potenza dei circuiti integrati ibridi a film spesso e sottile e dei circuiti integrati a microonde, sono stati posti requisiti più elevati sulla conduttività termica della ceramica. Pertanto, sono state sviluppate ceramiche ad alta conduttività termica, come ceramiche di ossido di berillio, ceramiche di nitruro di boro, ceramiche di nitruro di alluminio, ceramiche di carburo di silicio, ecc.
La caratteristica delle ceramiche di ossido di berillio è l’elevata conduttività termica, simile all’alluminio, e le buone proprietà dielettriche. È un buon materiale per transistor ad alta potenza, dissipatori di calore, circuiti integrati ad alta potenza e substrati di circuiti integrati a microonde. Tuttavia, l’ossido di berillio è tossico e la temperatura di cottura più elevata ne limita l’applicazione.
Anche le ceramiche al nitruro di boro e le ceramiche al nitruro di alluminio sono ceramiche ad alta conduttività termica. Sebbene la sua conduttività termica non sia buona come quella della ceramica di ossido di berillio, non è tossica e ha buone proprietà di lavorazione e dielettriche. Può essere utilizzato per la dissipazione del calore e l’isolamento in transistor ad alta frequenza ad alta potenza e circuiti integrati ibridi.
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