《导电功能材料》课件

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1、第二章导电功能材料1导电功能材料是指那些具有导电特性的物质，包括:电阻材料、电热与电光材料、导电与超导材料、半导体材料、介电材料、离子导体和导电高分子材料等。2第一节金属导电材料导电材料用以传送电流而没有或只有很小电能损失的材料。包括：电力工业用的电线、电缆等强电用的导电引线材料和电子工业中传送弱电流的导体布线材料、导电涂料、导电粘结剂及透明导电材料。3导电引线材料的性能要求具有足够高的导电性、机械强度，不易氧化、腐蚀，易加工和可焊接等特性。以铜、铝及其合金为主。重视材料的阻抗损失。4导电引线材料的基本性质用其固有的特征值----电导率来表征，而电阻率ρ是电导率

2、σ的倒数。均匀横截面为1mm2、长1m的国际标准软铜在20℃下的电阻1／58Ω，电阻率是1.7241μΩ.cm,将它的电导率定为100%，其他导电材料的电导率以标准软铜电导率的百分数来表示。5铜常用的电解铜的纯度为99.97～99.98%（质量分数），含少数金属杂质和氧。半硬铜电导率为98～99%；硬铜电导率为96～98%。铜中含有杂质降低电导率，特别是氧，会使产品性能大大下降。高导无氧铜新产品，其性能稳定、抗腐蚀、抗疲劳、延展性好，可拉成很细的丝，适用于海底同轴电缆的外部软线、太阳能电池、高温抗氧化电极等。6铝常用的纯度为99.6～99.8%，电导率为61%（

3、仅次于银、铜、金），相对密度为铜的1∕3。它可以代替铜导线制成高压配电线，160kV以上用的钢丝增强铝电缆、合金增强铝线、全铝增强铝线等。国际上通用的硬铝线则主要用于送、配电线，它只能在90℃以下连续使用。对于大容量高压输电导线要在150℃下连续工作，需要含Zr（锆）等耐热铝合金；而变电所用的母线则要在200℃下连续工作，必须使用超耐热铝合金。7导体布线材料的性能要求（电子工业用）具有膜电阻小（导电性好）、附着力强、可焊性和抗焊熔性好等优点，它们都是金、银、铜、铝等电导率高的材料，有时也用金属粉和石墨粉与非金属材料混合的复合导电材料，其电阻率通常比强电用材料的电

4、阻率高得多，并有厚膜和薄膜两种。8厚膜布线导体有金、银、铂、铅的贵金属系，其膜层致密，附着力强抗焊熔性好，能与多种电阻及介质材料兼容等性能。还有铜、镍、铝、铬等贱金属系，具有材料价格低廉、膜电阻小、可焊性和抗焊熔性好、无离子迁移等优点，其缺点是工艺要求较高，老化性能尚不如贵金属厚膜导体好。9薄膜布线导体要求具有导电性好、附着力强、化学稳定性高、可焊性和耐焊性好、成本低等特点。单元膜用単种金属形成的单层薄膜导体，如铝膜。有良好的导电性，易于成膜，附着性好、可超声焊和热压焊、成本低，表面形成的氧化薄膜能提高多层布线时层间的绝缘性；缺点是表层氧化膜给锡焊造成困难，与金

5、形成的脆性金属化合物会造成焊点脱开，抗电迁移能力弱。10复合膜是用不同金属膜所构成的多层薄膜导体，如铬金膜，钛铅金膜等。由底层和顶层构成：底层是粘附层，选择容易氧化的金属，如铬、镍、钛等，厚度为20～50nm,以便与基片中的氧化合形成牢固的共价键，使顶层金属牢固的附着在基片上；顶层由导电性好、可焊性好和化学稳定性高的金属薄膜构成，如金，厚度为1000nm,起导电和焊接作用。有时在顶层和底层之间加一层厚度为100～300mm的阻挡层，如加入铜膜。11高温薄膜导体，如可在400~500℃稳定工作的钛钨金膜等；贱金属薄膜导体，如Ni、NiCrNi等。薄膜导体材料的发展

6、方向是12第二节电阻材料电阻材料是用来制作电子仪器、测量仪表、加热设备及其它工业装置中的电子元件的一种基础材料。包括制作发热体的电热材料、绕制标准电阻器的精密电阻材料及制作力敏、热敏传感器用的应变电阻材料和热敏电阻材料等。电阻材料有金属材料、陶瓷和半导体材料以及非晶体材料。13一、精密电阻合金用于起动电阻、滑动电阻、电动机速度控制、电路温度控制及电压调节等方面的调节器用电阻合金，如康铜、新康铜、镍铬、镍铬铁和铁铬铝等合金。用于旋转式与滑线式电位器等电位器用电阻合金，如康铜、镍铬、卡玛合金和贵金属电阻合金等。用于电桥、电位差计、标准电阻、分流器、直流分压箱、高阻电

7、桥等方面的精密仪器仪表用电阻合金，如精密锰铜、分流器锰铜及高阻合金等。使用温度-60~100或300℃。14二、电热器用电阻材料包括工作在1350℃以下的普通中、低温电热合金和在1350℃以上高温使用的贵金属电热合金及陶瓷电热元件。性能要求：1、具有高温抗氧化性和化学稳定性，2、具有高的电阻率和低的电阻温度系数，3、具有良好的加工工艺性能，4、具有足够高的高温强度，5、价格低廉。15三、热敏电阻材料热敏电阻材料有合金和半导体陶瓷两类。热敏电阻合金具有电阻温度系数大，电阻值与温度成线性、电阻值的温度稳定性好等优点，被广泛用于航空航天器中的大气温度加热器和电褥、电熨

8、斗、电烙铁、电围腰、电暖