Міністерство “Освіти і науки України”

Національний університет Львівська Політехніка

Лабораторна робота № 3

з Функціональних матеріалів молекулярної енергетики

НВП “Стеліт”.

Виробництво та застосування різних видів паст.

Виконав:

Cр. Гр. ПФм-11

Ларкін Микола

Прийняв:

Заїченко О. С

Львів 2017

Мета: Ознайомлення з методиками виробництва різних видів паст на Науково – Виробничому Підприємстві «Стеліт».

Вступ

П ослідовно продовжуючи традиції провідних українських центрів радіоелектронного матеріалознавства, Львівське науково-виробниче підприємство «Стеліт» пропонує Вашій увазі продукцію товсто плівкової технології для використання в мікроелектроніці, електротехніки та інших суміжних областях:

• керамічні пластини і вироби з радіо кераміки;

• металізовані керамічні плати для термоелектричних модулів;

• змінні товсто плівкові резистори;

• одно рівневі та багаторівневі товсто плівкові схеми топології споживача;

• товсто плівкові нагрівачі;

• комплект паст для багаторівневих комутаційних плат;

• комплекти паст для одно рівневих схем;

• припайні пасти для поверхневого монтажу;

• пасти спеціального застосування;

Р озроблена цим підприємством продукція товсто плівкові технології, відрізняється високими експлуатаційними характеристиками і помірною вартістю, що вже більше 10 років систематично виготовляється і поставляється вітчизняним і закордонним споживачам. Контроль якості здійснюється в рамках функціонуючої системи управління якістю, сертифікованої Державним сертифікаційним центром "Елхім" системи сертифікації "Воєнелектронсерт". Поставки продукції супроводжуються сертифікатами походження, що звільняє покупців від сплати мита при розмитненні.

Це підприємство укомплектоване інженерно-технічним персоналом високої кваліфікації і оснащене сучасним науково-дослідним, технологічним та випробувальним обладнанням. Вони можуть не тільки випускати продукцію високої якості, але і виконувати за замовленнями споживачів розробки нових матеріалів і виробів товсто плівкової мікроелектроніки, проводити їх дослідження і випробування, а також здійснювати розробку і випуск необхідної техдокументації.

Керамічні пластини

Пропонуються пластини різної конфігурації з кераміки різних типів: Кераміка ВК-96

Максимальні розміри пластин – 190 х 137 мм;

Товщини пластин– 0,25; 0,38 ; 0,5; 0,63; 076; 0,89; 1,0 мм;

Форма пластин – довільна, визначається споживачем.

Характеристики кераміки

1. основа керамічного матеріалу – оксид алюмінію;

Окси́д алюмі́нію- неорганічна сполука Алюмінію з Оксигеном складу Al₂O₃. Являє собою білі кристали, хімічно дуже стійкі, температура плавлення 2050 °C. У воді оксид алюмінію не розчиняється і не взаємодіє з нею. Проявляє амфотерні властивості.

Зустрічається у природі у вигляді мінералів корунду, рубіну, сапфіру. Сполуку застосовують для одержання алюмінію, виготовлення вогнетривів, абразивів, каталізаторів, сорбентів тощо.

Окрім оксиду Al₂O₃ існують також оксиди Al₂O та AlO.

Рис.1. Оксид Алюмінію та структура його градки.

Досліджується можливість отримати оксид алюмінію способом спікання з глинистої сировини. Як об'єкт дослідження взято глину часів'ярську особливу, яка має наступний хімічний склад: 35 % Al₂O₃, 4 % Na₂O, K₂O, 50 % SiO₂, 0,5 % Fe₂O₃ і 1 % CaO (мас. %). В лабораторних умовах на основі глини складалися суміші для спікання з карбонатною породою (крейда). Крейда вводиться в шихту згідно з молярним співвідношенням СаО : SiO₂, яке дорівнює 2,0 ± 0,03. Для отримання малорозчинного ортосилікату кальцію (2CaO-SiO₂). Вихідні матеріали попередньо подрібнювались, дозувалися та ретельно змішувались. Підготовлену шихту спікали при 1200 °C з витримкою впродовж 30 хвилин у муфельній електричній печі. Ця стадія направлена на зв'язування оксиду кремнію й переводу оксиду алюмінію до розчинної у воді сполуки. Цей процес характеризуються наступною узагальненою хімічною реакцією:

(Na, K)₂*Al₂O₃*2SiO₂+4CaCO₃ = (Na, K)₂O*Al₂O₃+2(2CaO*SiO₂)+4CO₂{\displaystyle \mathrm {(Na,K)_{2}\cdot Al_{2}O_{3}\cdot 2SiO_{2}+4CaCO_{3}\rightarrow \ (Na,K)_{2}O\cdot Al_{2}O_{3}+2(2CaO\cdot SiO_{2})+4CO_{2}} }

Подрібнений спік для відділення алюмінатів лужних металів від решти спіку піддавали вилуговуванню. Вилуговування проводилося гарячим насиченим лужним розчином. Після вилуджування необхідно знекремнити розчин, тобто видалити кремнезем, який знаходиться у розчині, для підвищення якості глинозему. Знекремнення проводили у дві стадії. На першій стадії створюються умови для найповнішої кристалізації гідроалюмосилікату натрію. Друга стадія — це стадія глибокого знекремнення. Знекремнення проводилось довгим кип'ятінням розчину на електричній плитці.

3CaO*Al₂O₃*mSiO₂*(6-2m)H₂O + 3mNa₂CO₃ + 2mH₂O =

= 3CaCO₃ + mNa₂SiO₂(OH)₂ + 2NaAl(OH)₄ + 2(2-m)NaOH{\displaystyle \mathrm {3CaO\cdot Al_{2}O_{3}\cdot mSiO_{2}\cdot (6-2m)H_{2}O+3mNa_{2}CO_{3}+2mH_{2}O\rightarrow \ 3CaCO_{3}+mNa_{2}SiO_{2}(OH)_{2}+2NaAl(OH)_{4}+2(2-m)NaOH} }

Вилучення гідрату алюмінію здійснювалось шляхом карбонізації: протягом 5 годин при температурі 80 °C крізь розчин повільно пропускався вуглекислий газ. При цьому сполуки натрію й калію, що міститься в розчині, переводяться у гідрокарбонати, що викликає випадіння гідрату алюмінію в осад. Процес відбувається за трьома такими реакціями:

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O

NaAl(OH)₄ = NaOH + Al(OH)₃

Na₂CO₃ + 2Al(OH)₃ = Na₂O*Al₂O₃*2CO₂*2H₂O + 2NaOH{\displaystyle \mathrm {2NaOH+CO_{2}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+H_{2}O} }{\displaystyle \mathrm {NaAl(OH)_{4}\rightarrow NaOH+Al(OH)_{3}} }

{\displaystyle \mathrm {Na_{2}CO_{3}+2Al(OH)_{3}\rightarrow Na_{2}O\cdot Al_{2}O_{3}\cdot 2CO_{2}\cdot 2H_{2}O+2NaOH} }На заключному етапі гідрат відфільтровувався. Попередні лабораторні дослідження показали, що можна вилучити приблизно 80 % оксиду алюмінію, який міститься у глині.

2. Колір – білий.

3. Густина – 3,76 г/см³.

4. Мікро-нерівності поверхні 0,3мкм (в середньому), 0,6мкм (максимум).

5. Теплопровідність в діапазоні температур 20 – 100 ° C – 24 Вт/м*°К.

6. коефіцієнт лінійного розширення в діапазоні температур:

- від 20 до 300 ° C – 6,8 х 10 ^-6 К^-1;

- від 20 до 600 ° C – 7,3 х 10 ^-6 К^-1;

- від 20 до 1000 ° C – 8,0 х 10 ^-6 К^-1.

7. Діелектрична провідність:

- при частоті 1 МГц – 9,8;

- при частоті 1 ГГц – 10,0;

8. Тангенс кута діелектричних втрат при частоті 1 МГц – 0,0003.

9. Питомий опір:

-при температурі 200 ° С – 10 ¹² Ом * см;

-при температурі 400 ° С – 10 ¹¹ Ом * см;

-при температурі 200 ° С – 10 ⁸ Ом * см.