[科普中国]-玻璃釉介质

玻璃釉介质又称淬火玻璃。就其微观结构而言，仍是玻璃，故具有玻璃的许多性质。主要成分是氧化硅、氧化硼和氧化铅及少量的添加剂。玻璃釉介质应具有较高的介电常数，较低的介质损耗，宽的工作温度范围，稳定的温度特性和频率特性，较高的耐电强度，较高的化学稳定性和热稳定性，一定的机械强度和较低的熔制温度以及价格低廉等。

分类玻璃釉介质大致有四个系列：(1)硅-铅系，成分中含30%以上氧化铅，因此介电系数增大、电阻率增高和介质损耗降低，但熔制时有毒；(2)硅-钛系，成分中含二氧化钛较多，介电常数更高(可达54)；(3) 硅-铅-钛系，成分中主要含有二氧化钛和氧化铅，故介电常数高和熔制温度低；(4)其他系列，如硼-铅-钛-硅系和硅-铋镉系等。玻璃熔炼是个复杂的物理与化学反应过程。具体工艺是将玻璃液注入水中急冷淬火，使玻璃粉碎，然后球磨，再将釉粉中添加一定量的粘合剂，再用轧制、流涎、喷涂等方法制成薄膜或薄片。电子工业中常用其作为绝缘材料和介质材料。除了制成分立玻璃釉电容器和印刷电容器以及厚膜电阻浆料填料外，还可制作各种绝缘子、电真空器件以及混合IC基片等。1

玻釉的结构和成分玻璃是由多种金属氧化物在高温下熔融后经冷却获得的一种无定形物质。在其微观结构中，质点的排列和晶体的远程有序不同，它是近程有序、远程无序。玻璃釉就其微观结构而言，就是玻璃，它具有玻璃所固有的许多性质。所不同的是在玻璃熔制的冷却阶段处理方法各异。玻璃釉是在熔炼结束后立即将玻璃液体注入水中急冷，所以玻璃釉又可称为淬火玻璃。对制造玻璃的各种氧化物原料，可按它们的作用分类：一类是形成玻璃主体。并决定玻斑主要性能的氧化物，这类原料的用量大、要求高，属于这类的氧化物有：氧化硅、氧化硼、氧化铝、氧化铅、氧化钛、氧化钙、氧化镁、氧化钡、氧化钾、氧化钠等。另一类是用来改善玻璃性能或改善熔制过程的添加剂，它们用量少，不是玻璃不可少的物质。属于这类的氧化物有：

澄清剂——硝酸钠、硝酸铵、氯化铵等；

加速剂——氧化硼、氧化砷、氟化钙等；

脱色剂——氧化锰、氧化砷、硝酸钾等；

着色剂——氧化铬、硝酸银等。2

玻璃釉的制备和用途制备玻璃，首先是处理原料。工业用原料大多为块状。为了使各种原料均匀混合，必须进行破碎处理，一般是先粗碎再细碎，使粒度达到0.1~1mm。然后过筛，按比例称量配制，均匀混合，再经熔炼即成玻璃。玻璃熔炼是个复杂的物理、化学反应过程，工业上熔炼玻璃分为五个阶段：

1.原料加热分解

2.高温下固相反应

3.玻璃形成

4.玻璃液澄清匀化

5.冷却。

当玻璃液冷至粘度为104~109Pa·s时，玻璃处于可塑状态，可根据需要，用轧制、吹塑、压制、拉制、浇铸等不同方法成型。作为介质多用吹制、拉制或匝制方法成型。将处于可塑状态的玻璃液加工成片状、管状、瓶状或其它形状的介质坯休。制备玻璃釉是将玻璃液淬火，利用淬火产生的强大内应力匣玻璃粉碎，然后球磨。．利用玻璃釉粉制作电容器介质，需要在釉粉中添加一定量的粘合剂，用轧制、流涎、喷涂筹方法制成薄膜或薄片。但通常制作玻璃釉电容器的方法与陶瓷独石电容器类似，在介质上被敷电极，按容量要求迭片装成芯子，再经700℃左右一次烧结而成。在电子工业中，玻璃和玻璃釉是常用的绝缘材料和介质材料。利用玻璃和玻璃釉制造各种绝缘子、混合集成电路基片、电真空器件等。在电子元件工业中，还用来制造电容器。除分立的玻璃和玻璃釉电容器外，还可在厚膜混合电路中制造印刷电容。2

玻璃釉介质的配方对玻璃和玻璃釉介质的要求如下：较高的介电常数，较低的介质损糯；工作温室范围宽，并具有稳定的温度特性和频率特性；具有较高的抗电强度；具有较高的化学稳定性、热稳定性、并具有一定的机械强度；较低的熔制温皮，料源丰富，价格低廉。根据上述要求，生产中常用的玻璃和玻璃釉介质大致有四个系列。

(1)硅—铅系：在硅—铅系玻璃和玻璃釉介质中，氧化铅的含量应在30gS以上。由于含有大量铅离子，使介质的介电常数明显增大。同时，因氧化铅的性质近似碱土金属氧化物，在玻璃中起压抑效应，从而提高了介质的电阻率，降低介质损耗，改善介质的电性能。另外，因氧化铅熔点较低(879℃)，从而降低了玻璃的熔制温度，简便工艺。但含铅量高时，高温下熔制有毒，对操作者极为有害，一般不采用。因此含铅玻璃的熔制必须加强安全防毒措施，同时应注意到熔制时氧化铅对坩埚的腐蚀。

(2)硅—钛系：硅—钛系玻璃和玻璃釉介质的特点是二氧化钛含量较多，因此介电常数比其它系列要高。但因二氧化钛熔点高，使含钛玻璃熔制温室提高，工艺性差。实际生产中常添加氧化钡、氧化锶等二价碱土金属氧化物，以便与二氧化钛形成钛酸钡、钛酸锶等熔体，使介电常数提高(可达54)。由于其工艺性差的原因，通常只用宋制造玻璃釉介质。

(3)硅—铅—钛系。在玻璃和玻璃釉中同时添加氧化铅和氧化钛，可以综合上述两个系列的优点，即介电常数高、熔制温度低。因此，生产中应用较多。这类玻璃还可分为化学稳定性较好，熔制温度较高的硅—铅—铁系和熔制温度较低；化学稳定性稍差的硼—铅—钛系；生产中又常综合两者优点，采用以硼—铅—钛系为基础，添加一定量高岭土(一般是陶土，主要成分为二氧化硅和氧化铝)，从而提高化学稳定性，改善工艺性。形成了硼—铅—钛—硅系列。2

本词条内容贡献者为:

黎明 - 副教授 - 西南大学