Dispositivo de aislamiento cerámico electrónico

Dispositivo de aislamiento cerámico electrónico

Conocida como porcelana para dispositivos, tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico y se utiliza como cerámica electrónica para piezas estructurales, sustratos y carcasas en equipos y dispositivos electrónicos. La porcelana del dispositivo de aislamiento incluye varios aisladores, marcos de bobinas, soportes de tubos, interruptores de banda, soportes de soporte de condensadores, sustratos de circuitos integrados y carcasas de embalaje. Los requisitos básicos para este tipo de porcelana son baja constante dieléctrica ε, pequeña pérdida dieléctrica tanδ, alta resistividad de aislamiento ρ, alta resistencia a la ruptura E y buenas características de temperatura y frecuencia dieléctricas. Además, también se requieren una mayor resistencia mecánica y estabilidad química.

Entre estos tipos de cerámica, la porcelana de talco y la porcelana de alúmina son las más utilizadas. Sus principales componentes de la fase cristalina son y respectivamente. La porcelana de talco tiene un excelente aislamiento eléctrico y de bajo costo, y es una porcelana de dispositivo de alta frecuencia típica utilizada en bandas de radiofrecuencia. La porcelana de alúmina es un tipo de porcelana para dispositivos de alta frecuencia, alta temperatura y alta resistencia con mejor aislamiento eléctrico. Sus propiedades eléctricas y físicas aumentan con el aumento del contenido de óxido de aluminio. Se utilizan comúnmente las porcelanas con alto contenido de alúmina que contienen 75%, 95% y 99% de alúmina. En algunos circuitos integrados de alta exigencia se utiliza incluso porcelana pura de corindón con un contenido de óxido de aluminio del 99,9%, cuyas propiedades son similares a los monocristales de zafiro. Las desventajas de la porcelana con alto contenido de alúmina, especialmente la porcelana de corindón puro, son la dificultad de fabricación, la alta temperatura de cocción y el alto precio.

También existe un tipo de porcelana de alta conductividad térmica representada por el óxido de berilio (BeO) en la porcelana del dispositivo. La conductividad térmica a temperatura ambiente de la porcelana de óxido de berilio que contiene BeO95% es la misma que la del metal. El óxido de berilio también tiene buenas propiedades dieléctricas, resistencia a la temperatura y alta resistencia mecánica. La desventaja es que la materia prima de BeO es muy tóxica y el material cerámico tiene una alta temperatura de cocción, lo que limita su aplicación. La porcelana de nitruro de boro (BN) y la porcelana de nitruro de aluminio (AlN) también son porcelanas de alta conductividad térmica. Aunque su conductividad térmica no es tan buena como la de la porcelana de óxido de berilio, no son tóxicos, la procesabilidad y las propiedades dieléctricas son buenas y se pueden utilizar para transistores de alta frecuencia y alta potencia. Se utiliza para la disipación de calor y el aislamiento en circuitos integrados a gran escala.

Desarrolló una especie de cerámica prensada en caliente con SiC como material base y dopada con una pequeña cantidad de BeO y otras impurezas. Este tipo de cerámica tiene excelentes propiedades aislantes y su conductividad térmica es superior a la de la porcelana de óxido de berilio con una pureza del 99%. Su coeficiente de expansión térmica es cercano al de los monocristales de silicio en un amplio rango de temperatura, y se espera que se utilice en circuitos integrados a gran escala con gran disipación de potencia.

La porcelana de feldespato de bajo contenido alcalino, que se utiliza como matriz de resistencias de película de carbono y de película metálica, también es una porcelana de dispositivo importante y económica, pero su pérdida dieléctrica es grande y no es adecuada para su uso a altas frecuencias.