GB T 5593-2015 电子元器件结构陶瓷材料.pdf

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1、道BICS 31-030 L 90 和国国家标准11: 、中华人民GB/T 5593-2015 代替GB/T5593 1996 电子元器件结构陶瓷材料 ., 2016-01-01实施Structure ceramic materials used in electronic component and device 2015-05-15发布. 发布中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会飞，JT/峪节. GB/T 5593-2015 目。本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准代替GB/T5593一一1996(电子元器件结构陶瓷材料。本标准与GB/T559

2、3-1996相比，主要有下列变化z表1中作如下修改z对A-95、A-99增加了硬度性能要求z增加了测试A-95、A-99硬度方法的规范性附录A;B-97替代&95;&97、&99两者BeO组分含量均为最低值:单位与符号改为单位气线膨胀系数单位/C改为K1;晶粒大小改为m;A-95的晶粒大小从15m30m改为8m20m; B-97 20 c 500 c线膨胀系数78改为7.08.5;B-97，&99中平均晶粒大小改为12m30m;&97中导热系数20c改为200W/(m. K)，100.C改为160W/(m. K); &99中导热系数20c改为230W/(m. K)，100.C改为180W /

3、(m K); 一一5.8抗热震性的测定持续时间从30min改为10min; 表2中作如下修改z部分测试样品尺寸，将氧化铝瓷和氧化镀瓷分别对待z气密性样品厚度从0.25mm士0.02mm改为0.30 mm士0.02mm。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出。本标准由中国电子技术标准化研究院归口。本标准起草单位z中国电子科技集团公司第十二研究所、湖南新化鑫星电子陶瓷有限公司、江苏常熟银祥陶瓷器件有限公司、河南济源兄弟材料有限公司、新江绍兴富尔全瓷业有限公司、浙江温岭特种陶盗厂。本标准主要起草人z高陇桥、曹培福、高永泉

4、、黄国立、王立夫、徐正平、李晓英。本标准所代替标准的历次版本发布情况为z一GB5593-1985、GB/T5593-1996 I GB/T 5593-2015 电子元器件结构陶瓷材料1 范围本标准规定了电子元器件结构陶器的种类、级别、技术指标要求、试验方法和检验规则。本标准适用于电子元器件用结构陶资材料。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 1031-1995 表面粗糙度参数及其数值GB/T 1966 多孔陶在显气孔率、容重试验方法GB/T 2413

5、 压电陶瓷材料体积密度测量方法GB/T 242 1. 1 电工电子产品环境试验概述和指南GB/T 5594.1 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法气密性测试方法GB/T 5594.2 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法杨氏弹性模量泊松比测试方法GB/T 5594.3 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法第3部分z平均线膨胀系数测试方法GB/T 5594.4 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法第4部分z介电常数和介质损耗角正切值的测试方法GB/T 5594.5 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法体积电阻率测试方法GB/T 5594.6 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法第6部分z化学稳定性测试方法

6、GB/T 5594.7 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法第7部分z透液性测定方法GB/T 5594.8 电子元器件结构陶在材料性能测试方法第8部分z显微结构测定方法GB/T 5597 固体电介质微波复介电常数测定方法GB/T 5598 氧化镀瓷导热系数测定方法GB/T 9530一1988电子陶瓷名词术语JJG 151-2006 金属维民硬度计检定规程SJ/T 10760-1996 电子器件结构陶瓷材料的名称和牌号的命名方法3 术语和定义GB/T 9530-1988界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 电子陶瓷electronic ceramics 在电子技术中用于制造电子元件和器件的

7、陶器材料，一般可分为结构陶瓷和功能陶瓷。3.2 莫来石瓷mullite ceramics 以莫来石(3Al203 2Si02)为主晶相、顿长石、与钙长石为玻璃相的陶瓷。其特点是介质损耗角正切值较一般长石质瓷小，绝缘电阻率高，抗电强度高，并具有较好的机械强度。主要用于制造电阻资基体。3.3 滑石瓷steatite ceramics 以原顽辉石为(MgSi03)为主晶相的陶瓷。其特点是具有较高的机械强度，较低的介质损耗角和高的绝缘电阻率，热稳定性较差。1 GB/T 5593-2015 3.4 注2滑石瓷主要用于制造各种类型的绝缘子、线圈骨架、高频瓷轴、波段开关、管座以及电阻基体等。还用于制造各种高

8、压高介电容器.镜撒揽石陶瓷forsterite ceramics 以硅酸镜(MgzSi04)为主晶相，并含有一定量的顿质玻璃相的陶哇。其特点是机械强度高，介电性能优良，线膨胀系数与金属铁相近，因此，能与金属铁良好地进行封接。其缺点是热稳定性差。3.5 注g镶橄榄石瓷用于制造电子管和半导体器件的绝缘主事件，且广泛用于小型金属陶窑管。此外，还用于制造电阻基体和陶瓷电容器。氧化铝瓷alumina ceramics 以氧化铝为主要成分，主晶相是a-Alz03的陶嚣，如A-75瓷、A-95瓷、A-97瓷、A-99.9墅等，具有机械强度高、高温下介电性能优异、真空气密性好、介电损耗低、硬度大、导热性好、耐

9、高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等特点。注z主要用于制造超高频、大功率电真空器件绝缘结构零件，厚膜、薄膜和微波集成电路基片，硅整流器的壳体和支架、天线草等。3.6 多孔氧化铝瓷poro皿aluminaceramics 含有大量闭口气孔和贯通的开口气孔，主成分为-Alz03的陶瓷。气孔要求分布均匀，并具有一定的机械强度，能耐热急变。注g可用作管内支撑件、催化剂载体等。3.7 氧化镀瓷beryllia ceramies 主晶相为具有纤铮矿结构的氧化髓，次品相为援铝镀化合物的陶瓷。按氧化镀的含量不同，可分为&95瓷和&99嚣。其特点是具有很高的导热性，导热系数几乎与纯铝相等。它有优越的抗热震性，其电性能近

10、似于氧化铝瓷。注z用于制作晶体管的管壳、管座、散热片、功率较大的集成电路和微波集成电路基片、微波窗以及用于空间技术、原子能中子减速器等.3.8 氧化铝瓷a1uminium nitride cerami臼主晶相以氮化铝(AIN)为主要成分的陶瓷。色白，六方晶型，导热性好，仅次于氧化镀瓷，是一种高导热材料，抗热震性好，化学性能稳定。注，用于制造大功率厚膜集成电路的陶瓷基片、大功率半导体器件和越大规模集成电路的基板，此外尚可用作高温耐腐蚀材料等.3.9 氧化咽陶瓷boron nitride ceramics 以氮化棚为主要成分，结晶结构为六方型或立方型的陶嚣。六方型结构的氮化跚资与石墨相似，润滑性能

11、好，硬度低，易于进行机械加工，是较好的可切削材料。立方型结构氮化跚怪的硬度高，与金刚石相似。氮化删瓷密度小，热稳定性和化学稳定性好，其突出特点具有高导热率和低电导率，易于加工，以及优异的润滑性能，并有较好的耐高温性，高温性能优于氧化铝瓷以及对微波辐射具有穿透能力。注z可用于雷达窗口，又可用于功率较大的晶体管管座、管壳、散热片及微波输出窗。3.10 机械强度mechanical strength 陶毒材料或制品抵抗外界机械应力作用的能力。以单位截面上所能承受的最大负荷来表示。根据负荷的性质可分为抗折或抗弯)强度、抗压强度、抗张强度、抗冲击强度等。3.11 3.12 耐压强度compression

12、 strength 抗压强度陶瓷材料受到压缩负荷作用而破坏时的极限应力值。抗折强度transverse strength GB/T 5593-2015 陶瓷材料受到弯曲负荷作用而破坏时的极限应力值。用弯曲破坏力矩与折断处的横截面积的比值来表示，单位为牛顿每平方厘米(N/cm2)。3.13 抗拉强度tensile strength 陶盗材料受到张应力(拉伸负荷)的作用而破坏时的极限应力，以试样单位截面积上所承受的破坏负荷表示。单位为牛顿每平方厘米(N/cm2)。3.14 体积电阻率volume resistivity 又称比体积电阻P.o是表征电介质材料体积绝缘性能的重要指标。p在数值上等于边长

13、为1cm 的立方体电介质所具有的电阻。单位为欧姆厘米(0.cm)。3.15 电击穿electric breakdown 在电场作用下，电介质内少量自由电子动能加大，当电压足够大时，由于电子冲击激发出新的自由电子参加运动并产生正负离子，介电功能受破坏，而被击穿。3.16 电击穿强度breakdown strength 介电强度dielectric strength 绝缘强度insulating strength 处于电场中的介质，当电压增大到某一临界值时，将丧失其绝缘性的现象，相应的临界电压值为击穿电压，相应的电场强度，称为电击穿强度。单位为千伏每毫米(kV/mm)。3.17 泊松比poisso

14、n s ratio 物体在弹性限度范围内，在轴向拉应力作用下，其横向相对收缩(气、E.)与纵向相对伸长(，)之比值称为泊松比。可表示为z=1二1=1二|3.18 弹性模量elastic modulus 符合虎克定律的弹性体，在承受轴向拉力或压力时，在弹性限度范围内，应力()与应变(E)的比值称为弹性模量。记为:4 要求4.1 分类与命名 E= E 陶瓷材料根据其用途和性能按表l进行分类。其名称和牌号的命名符合SJ/T10760-1996的规定。4.2 性能陶瓷材料的机械性能、电性能和化学性能等应符合表1的规定。3 GB/T 5593-2015 表材料序号项目测试条件单位A3Sz -1 Sz-2

15、 MS-l MS-2 MzS 莫来石瓷莫来石瓷滑石瓷滑石瓷钱橄榄石瓷1 体积密度g/cm3 二注2.60二:2.80主主2.70二注2.60二注2.902 气密性Pa m3/s 通过3 透液性通过通过通过通过通过4 抗折强度MPa :;:80 100 二注140二主120二注1105 弹性模数aGPa :;:150 6 泊松比a0.20-0.25 7 抗热震性通过20 c -100 c X 10-6 K-1 运二6主8运二8骂王820 c -500 .C X 10-6 K-1 10-11 8 线膨胀系数20 C -800 .C X 1O-6K-1 10.5-11.5 20 C -l 200 .

16、C X 10-6K-1 一20 c 9 导热系数IW/(m 1) 100 c 1 MHz 20 c 主7.5运7.57.5 7.5 6.5-7.5 10 介电常数1 MHz 500 c 10 GHz 20 .Cb 1 MHz 20 c XI0 40 20 8 运20骂王511 介质损耗角1 MHz 500 c XI0 正切值10 GHz 20 .Cb X lO-( 一100 c 。.cm:;:1011 二:1012二注1012:;:101Z 二:101312 体积电阻率300 c 。.cm 一二注1010500 c 。.cm 13 击穿强度D.C. kV/mm 注18二注15二泣。二:20二月

17、01 I 9HCl mg/cmZ 14 化学稳定性10% NaOH mg/cmZ 15 气孔率% 16 晶草草大小m 17 硬度HVs MPa 18 用途主要用作主要用作大适用于一般装置零件用作小型电电阻基体型装置瓷体真空零件必要时测试。b必要时按GB/T5597测试。4 GB/T 5593-2015 5 试验方法5.1 试验条件如果本标准没有特殊规定时，陶瓷材料的所有试验应在GB/T2421.1所规定的正常的试验大气条件下(温度15c 35 C，相对湿度45%75%，气压86kPa106 kPa)进行。5.2 试验样晶试验所用样品的形状、尺寸、要求和数量应符合本标准表2的规定。除多孔资和三公

18、分波段(10GHz)试验项目外，测量陶暨材料的电性能时，样品两面应按表2的要求用烧渗法覆上一层完整的银层作为电极。其测试方法按GB/T5597 0 表2序号项目样品数形状、尺寸和要求mm Itl 。+1 . 1 体职密度5 4 15士0.1 d +1 v 铲32 气密性3 24士0.112. 7土0.03肉。.C川节目非. . 国.OH啊m.H被银层5 介电常数，介质损耗角正切值1 MHz 8 8 35士55 体积电阻率9 GB/T 5593-2015 表2(续)一序号项目样品数形状、尺寸和要求mm 8:tO.2 o +l / H 被银层10 击穿强度5 卡回/./ 1/7- ,/ 35:!:

19、5 d +l It) .: 11 化学稳定性6 35:!:5 5.3 体积密度测量陶瓷材料的体积密度时，应按GB/T2413规定的方法进行。5.4 气密性测量陶瓷材料的气密性时，应按GB/T5594.1规定的方法进行。5.5 避渡性测量陶瓷材料的透液性时，按GB/T5594.7规定的方法进行.5.6 抗折强度测量陶瓷材料的抗折强度时，负荷加在样品中心，负荷增加的速度不大于39N/s.测量误差不超过士10%。抗折强度按式(2)和式(3)计算圆柱形试样z式中z一一抗折强度，单位为兆帕(MPa); P 抗折负荷，单位为牛顿(N); L-支点间距离，单位为厘米(cm); P.L =0.025 - D3

20、 D一一试样折断面截面的直径，单位为厘米(cm)。( 1 ) 9 G/T 5593-2015 方形截面试样=式中z 抗折强度，单位为兆帕(MPa); P-一抗折负荷，单位为牛顿(N); L支点间距离，单位为厘米(cm);P.L =0.015一一一b hZ b 试样折断截面宽度，单位为厘米(cm); h一一试样折断截面的厚度，单位为厘米(cm)。5.7 弹性模数、泊松比测量陶瓷材料的弹性模数、泊松比时，应按GB/T5594.2规定的方法进行。5.8 抗热震性(热稳定性)( 2 ) 测量抗热震性(热稳定性)时，应将试样洗净，并在120c士10c的加热箱中烘干，自然冷却至室温，然后放人规定试验温度的

21、加热炉中持续10mino将试样取出放置在石棉板上，在正常试验大气条件下自然冷却至室温，随后再将试样放入规定温度的加热炉中，重复试验直至规定的次数为止，最后在1%浓度的品红溶液中浸置3min，取出洗净、擦干，在灯光下观察样品不应有裂纹、炸裂。对A-90、A-95、A-99、A-99.5、B-97、B-99陶瓷材料，规定温度为800.C士10c ，反复10次为合格。对M2S陶瓷材料，其试验温度为4000C士10C，反复五次为合格。5.9 钱膨胀系数测量陶瓷材料的线膨胀系数时，应按GB/T5594.3规定的方法进行。5.10 导热系数测量陶器材料的导热系数时，应按GB/T5598规定的方法进行。5.

22、11 介电常数及介质损耗正切值5.1 1. 1 介电常数及介质损辑正切值(1MHz) 测量1MHz下或高温条件下陶资材料的介电常数及介质损耗正切值时，应按GB/T5594.4规定的方法进行。5.1 1.2 介电常数及介质损辑正切值(10GHz) 测量10GHz下陶瓷材料的介电常数及介质损耗正切值时，应按GB/T5597规定的方法进行。5.12 体积电阻率测量陶瓷材料体积电阻率时，应按GB/T5594.5规定的方法进行。5.13 击穿强度测量陶瓷材料的击穿强度是，应在直流高压设备上进行，设备应保证电压能均匀上升，升压速率不大于1000V/s，电压测量误差不应大于士5%。试样及电极要求见表2，试验

23、应在绝缘性能足够的绝缘油或变压器油中进行。测量厚度时，误差应不大于:!:0.002mmo 测试结果按式(3)计算:10 GB/T 5593-2015 U-h 一E ( 3 ) 式中zE 一试样的电气强度，单位为千伏每毫米(kV/mm); U一-一试样的击穿电压，单位为千伏(kV);h一一试样的厚度，单位为毫米(mm);5.14 化学稳定性测量陶瓷材料化学稳定性时，应按GB/T5594.6规定的方法进行。5.15 气孔率测量陶瓷材料气孔率时，应按GB/T1966规定的方法进行。5.16 晶粒尺寸测量陶瓷材料晶粒尺寸时，应按GB/T5594.8规定的方法进行。5.17 硬度测量陶瓷材料硬度时，应按

24、附录A规定的方法进行。6 检验规则6.1 检验分类6.1.1 概述陶瓷材料的检验分为出厂检验(交收检验)和型式检验(例行检验)。6. 1.2 l1i厂桂验陶瓷材料每批应按表3规定的试验项目进行出厂检验。表3. 材料牌号控制指标名称A3 S:! -1 体积电阻率、抗折强度A3S:! -2 MS-l 介质损耗角正切值、抗折强度MS-2 A-75 介质损耗角正切值、抗折强度M2S/A-90 1 MHz介质损耗角正切值、抗折强度、击穿强度、A-95 线膨胀系数、体积密度、化学稳定性A-99 A-99.5 击穿强度B-97 1 MHz介质损耗角正切值、体积密度、B-99 线膨胀系数、热导率11 GB/T

25、 5593-2015 6.1.3 型式检验为了确定陶瓷材料是否符合本标准的要求，制造厂应按表1的规定进行型式检验。型式检验每年不得少于一次，当制造工艺或原材料发生重大改变时，也要进行型式检验。6.2 检验批由同一配方在相同条件下连续生产的陶瓷材料组成检验批。6.3 J!lJ定规则试验中，若全部样品的指标均符合本标准表1的规定，则认为该批陶瓷材料合格。在试验中，若发现一项或一项以上的试验项目不符合表l的规定，则应以同批瓷料制成两倍数量的样品对不合格项目进行复验。若复验仍不合格，则该批陶器材料为不合格。若复验的全部样品的指标均符合表1的规定，则认为该批陶瓷为合格。测量陶瓷材料的抗折强度时，每支样品

26、的测定值不得低于表l所规定标准值的90%。7 标志、包装、运输和贮存7.1 标志陶瓷材料的外包装上应有牢固的标志，内容包括:制造厂名称、产品名称、产品批号、产品型号、制造日期等。在塑料薄膜内包装里应附有产品标签，内容包括:制造厂名称、产品名称、产品型号、制造日期、产品的主要参数、重量等。BeO产品在贮存和运输过程中应有毒品标识。7.2 包装陶瓷材料用内有塑料薄膜的纺织带等材料进行包装，每袋的重量不超过25峙。7.3 运输陶瓷材料可以用任何运输工具进行运输，运输中要防止雨淋。7.4贮存陶瓷材料应贮存在通风、干燥的库房里，且与其他粉料隔开存放。12 , , . GB/T 5593-2015 附录A

27、(规范性附录电子元器件结构陶瓷材料维氏硬度测试方法A.l 概述本方法规定了测定电子元器件结构陶瓷维民硬度所用的设备要求、试样的要求、试验步骤及结果计算。本方法适用于电子元器件结构陶瓷材料维氏硬度的测定。A.2 测试原理采用将两相对面夹角为1360士0.5。正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压人试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角线长度。(见图A.DF 圈A.1雏氏硬度割草:原理示意国A.3 雏氏硬度的表示方法试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。用49N(5 kg)的试验力，标准的试验保持时间为10 s15 s，若所测定的维氏硬度值为1500，即表示为1500 HVs

28、 A.4 试验设备试验设备应满足JJG151 -2006规定的要求。注z本测试方法由河南济源兄弟材料有限公司提供。A.5 试样试样样品应符合下列要求za) 试样要求:1cmX1 cm见方，厚度不小于4mm; b) 试验面与相对机面的平行度不大于0.3mm/cID; 13 GB/T 5593-2015 c) 试验面应为光滑平面，粗糙度按GB/T1031-1995规定测试值Ra不大于0.8m。A.6 试验步骤试验步骤如下所示za) 将硬度计放置在稳固的基础上，并调歪水平，其水平度为0.2/1000; b) 使试样试验面与压头轴线垂直zc) 调好显微镜焦距Ed) 选择试验力为49N(5 kg)，对于

29、特殊情况试验力可另行选择，但应在试验报告中注明;c) 在试验前或在更换压头后，用相应的标准维氏硬度块进行校验，以判别压痕形状和硬度测定值是否正确;f) 以0.3mm/s的加荷速度施加负荷。在试验过程中不应有任何冲击或振动，保持试验力10s 15 s，准确测量压痕对角线长度;g) 在同一个试验面上压痕数量不少于5个;h) 相邻两压痕中心距离为压痕对角线长度的1O15倍，压痕中心至试样边缘距离至少为压痕对角线平均长度的1015倍;i) 试验后，当试验面上出现压痕形状不完整或畸形时，其结果无效。A.7 硬度值的计算维氏硬度的计算公式如式(A.1)所示:Fsina _ _. F HV=-:向=1.85

30、44_.- ._ d1+dzl -.-d1十dzlZ L 2 J L 2 j 式中zHV 一维氏硬度符号zF 一一试验力，单位为牛顿(N); 11360飞 压头两端面相对面夹角l); d 一一压痕两对角线d1、dz的算术平均值，单位为毫米(mm)。以各点测量结果的算术平均值作为维氏硬度值，保留3位有效数字p至少以5个有效数据计算平均值和标准偏差作为试验结果。A.8 栓验报告电子元器件结构陶瓷材料维氏硬度测试报告应包括以下内容za) 受检单位名称pb) 送样日期pc) 送样者;d) 测试样品编号;e) 使用的仪器、操作者、测试日期50 检验项目及检验结果。14 . ( A.1 ) ,. mFON

31、|仍山山H筒。国华人民共和国家标准电子元器件结构陶瓷材料GB/T 5593-2015 中* 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100029)北京市西城区三里河北街16号(10004日网址总编室:(010)68533533发行中心，(010)51780238读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 印张l.25字数30千字2015年4月第一次印刷开本880X12301/16 2015年4月第一版* 21. 00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话;(010)68510107定价书号:155066. 1-51212 GB/T 5593-2015 打印H期:2015年5月29HF002