style="width:1.97327in;height:0.80674in" /> 本文是学习GB-T 5593-2015 电子元器件结构陶瓷材料. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了电子元器件结构陶瓷的种类、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瓷材料。
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 多孔陶瓷显气孔率、容重试验方法
GB/T 2413 压电陶瓷材料体积密度测量方法
GB/T 2421.1 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：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：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：化学稳定性测试方法
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：透液性测定方法
GB/T 5594.8 电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法
第8部分：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 氧化铍瓷导热系数测定方法
GB/T 9530—1988 电子陶瓷名词术语
JJG 151—2006 金属维氏硬度计检定规程
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
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陶瓷材料， 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(3Al₂O₃ ·2SiO₂)
为主晶相、钡长石、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。主要用于制造电阻瓷基体。
3.3
滑石瓷 steatite ceramics
以原顽辉石为(MgSiO₃)
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。
GB/T 5593—2015
注：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
种高压高介电容器。
3.4
镁橄榄石陶瓷 forsterite ceramics
以硅酸镁(Mg₂SiO₄)
为主晶相，并含有一定量的钡质玻璃相的陶瓷。其特点是机械强度高，介电性
能优良，线膨胀系数与金属钛相近，因此，能与金属钛良好地进行封接。其缺点是热稳定性差。
注：镁橄榄石瓷用于制造电子管和半导体器件的绝缘零件，且广泛用于小型金属陶瓷管。此外，还用于制造电阻基
体和陶瓷电容器。
3.5
氧化铝瓷 alumina ceramics
以氧化铝为主要成分，主晶相是α-Al₂O₃ 的陶瓷，如 A-75 瓷、A-95 瓷、A-97
瓷、A-99.9 瓷等，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、耐高温、耐磨、耐腐
蚀、抗氧化等特点。
注：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、天线罩等。
3.6
多孔氧化铝瓷 porous alumina ceramics
含有大量闭口气孔和贯通的开口气孔，主成分为α-Al₂O₃
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：可用作管内支撑件、催化剂载体等。
3.7
氧化铍瓷 beryllia ceramics
主晶相为具有纤锌矿结构的氧化铍，次晶相为镁铝铍化合物的陶瓷。按氧化铍的含量不同，可分为
B-95 瓷和B-99
瓷。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
电性能近似于氧化铝瓷。
注：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
氮化铝瓷 aluminium nitride ceramics
主晶相以氮化铝(AlN)
为主要成分的陶瓷。色白，六方晶型，导热性好，仅次于氧化铍瓷，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超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
氮化硼陶瓷 boron nitride ceramics
以氮化硼为主要成分，结晶结构为六方型或立方型的陶瓷。六方型结构的氮化硼瓷与石墨相似，润
滑性能好，硬度低，易于进行机械加工，是较好的可切削材料。立方型结构氮化硼瓷的硬度高，与金刚石
相似。氮化硼瓷密度小，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： 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
陶瓷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。
GB/T 5593—2015
3.11
耐压强度 compression 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。
3.12
抗折强度 transverse strength
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
陶瓷材料受到张应力(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、。是表征电介质材料体积绝缘性能的重要指标。
p、在数值上等于边长为1 cm 的立方体电介质所具有的电阻。单位为欧姆厘米(Ω
·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 poisson'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(ε,、e)
与纵向相对伸长(e )之比
值称为泊松比。可表示为：
style="width:1.97327in;height:0.80674in" />
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(a)
与应变(ɛ)的比
值称为弹性模量。记为：
style="width:0.81341in;height:0.5467in" />
陶瓷材料根据其用途和性能按表1进行分类。其名称和牌号的命名符合 SJ/T
10760— 1996 的规定。
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。
GB/T 5593—2015
表
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材料 | |||||
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| 20 ℃~800 ℃ |
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20 ℃ |
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1 MHz 20℃ |
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| 1 MHz 500℃ | |||||||||
| 10 GHz 20 ℃b | |||||||||
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1 MHz 20℃ |
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| 1 MHz 500℃ |
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| 10 GHz 20 ℃b |
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100 ℃ |
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| 300 ℃ |
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| 500 ℃ |
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| 10% NaOH |
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GB/T 5593—2015
1
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|---|---|---|---|---|---|---|---|
75% Al₂O₃ 瓷 |
90% Al₂O₃ 瓷 |
95% Al₂O₃ 瓷 |
99% Al₂O₃ 瓷 |
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97% BeO瓷 |
99% BeO瓷 |
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GB/T 5593—2015
如果本标准没有特殊规定时，陶瓷材料的所有试验应在GB/T 2421.1
所规定的正常的试验大气条
件下(温度15℃~35℃,相对湿度45%～75%,气压86 kPa～106 kPa)进行。
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。
除多孔瓷和三公分波段(10 GHz)
试验项目外，测量陶瓷材料的电性能时，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/T 5597。
表 2
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|---|---|---|---|---|
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GB/T 5593—2015
表 2 ( 续 )
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|---|---|---|---|
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 5 . 0 ± 5 2
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5 . 3 φ
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GB/T 5593—2015
表 2 ( 续 )
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⊥ |
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1 MHz |
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5.0 士 5. 1 | |
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GB/T 5593—2015
表 2 ( 续 )
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|---|---|---|---|---|
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测量陶瓷材料的体积密度时，应按 GB/T2413 规定的方法进行。
测量陶瓷材料的气密性时，应按GB/T 5594.1 规定的方法进行。
测量陶瓷材料的透液性时，按GB/T 5594.7 规定的方法进行。
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39
N/s, 测量误差不超过
±10%。
抗折强度a 按式(2)和式(3)计算
圆柱形试样：
式 中 ：
style="width:1.93992in;height:0.61996in" />
…………………………
(1)
a ——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);
D— 试样折断面截面的直径，单位为厘米(cm)。
GB/T 5593—2015
方形截面试样：
style="width:1.93992in;height:0.61996in" /> ……………… ……… (2)
式 中 ：
style="width:0.17338in;height:0.19998in" /> 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);
b— 试样折断截面宽度，单位为厘米(cm);
h— 试样折断截面的厚度，单位为厘米(cm)。
测量陶瓷材料的弹性模数、泊松比时，应按GB/T 5594.2 规定的方法进行。
测量抗热震性(热稳定性)时，应将试样洗净，并在120℃±10℃的加热箱中烘干，自然冷却至室
温，然后放入规定试验温度的加热炉中持续10 min 。
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3 min,
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℃±10℃,反复10次为合格。
对 M₂S 陶瓷材料，其试验温度为400℃±10℃,反复五次为合格。
测量陶瓷材料的线膨胀系数时，应按GB/T 5594.3 规定的方法进行。
测量陶瓷材料的导热系数时，应按 GB/T 5598 规定的方法进行。
5.11.1 介电常数及介质损耗正切值(1 MHz)
测 量 1 MHz 下或高温条件下陶瓷材料的介电常数及介质损耗正切值时，应按
GB/T 5594.4 规 定
的方法进行。
5.11.2 介电常数及介质损耗正切值(10 GHz)
测量10 GHz 下陶瓷材料的介电常数及介质损耗正切值时，应按 GB/T 5597
规定的方法进行。
测量陶瓷材料体积电阻率时，应按 GB/T 5594.5 规定的方法进行。
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 1 0 0 0V/s,
电压测量误差不应大于±5%。试样及电极要求见表2,试验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±0.002 mm。
测试结果按式(3)计算：
GB/T 5593—2015
style="width:0.84677in;height:0.62656in" /> ………………………… (3)
式中：
E—— 试样的电气强度，单位为千伏每毫米(kV/mm);
U—— 试样的击穿电压，单位为千伏(kV);
h — 试样的厚度，单位为毫米(mm);
测量陶瓷材料化学稳定性时，应按 GB/T 5594.6 规定的方法进行。
测量陶瓷材料气孔率时，应按GB/T 1966 规定的方法进行。
测量陶瓷材料晶粒尺寸时，应按 GB/T 5594.8 规定的方法进行。
测量陶瓷材料硬度时，应按附录 A 规定的方法进行。
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)。
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
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GB/T 5593—2015
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。
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。
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1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，则该批陶瓷材料为不合格。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，每支样品的测定值不得低于表1所规定标准值的90%。
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。
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 kg。
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。
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。
style="width:4.48007in;height:2.45322in" />GB/T 5593—2015
(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.1 概述
本方法规定了测定电子元器件结构陶瓷维氏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136°±0.5°正四棱锥体金刚石压头，在试验力作用下压入试样表面，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.1)
style="width:4.02663in;height:3.81326in" />
图 A.1 维氏硬度测定原理示意图
A.3 维氏硬度的表示方法
试验力除以压痕表面积的商就是维氏硬度值。用49 N(5
kg)的试验力，标准的试验保持时间为
10 s～15 s,若所测定的维氏硬度值为1500,即表示为1500 HVs。
A.4 试验设备
试验设备应满足JJG 151—2006 规定的要求。
注：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：
a) 试样要求：1 cm×1cm 见方，厚度不小于4 mm;
b) 试验面与相对机面的平行度不大于0.3 mm/cm;
GB/T 5593—2015
c) 试验面应为光滑平面，粗糙度按 GB/T 1031— 1995 规定测试值Ra
不大于0.8 μm。
A.6 试验步骤
试验步骤如下所示：
a) 将硬度计放置在稳固的基础上，并调至水平，其水平度为0.2/1000;
b) 使试样试验面与压头轴线垂直；
c) 调好显微镜焦距；
d) 选择试验力为49 N(5kg),
对于特殊情况试验力可另行选择，但应在试验报告中注明；
e)
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0.3 mm/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10 s～
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10～15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10～15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：
style="width:4.97331in;height:1.01992in" /> … … … … … … … …(A. 1)
式中：
HV—— 维氏硬度符号；
F — 试验力，单位为牛顿(N);
α — — 压头两端面相对面夹角，
style="width:0.82679in;height:0.68662in" />……
d — 压痕两对角线d₁ 、d2 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；
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 检验报告
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：
a) 受检单位名称；
b) 送样日期；
c) 送样者；
d) 测试样品编号；
e) 使用的仪器、操作者、测试日期；
f) 检验项目及检验结果。
更多内容 可以 GB-T 5593-2015 电子元器件结构陶瓷材料. 进一步学习
0.8
(1)(包括正方体截面7±1×7=1)
(2)(包括正方体截面3.5+1×3.5=1)
φ20±1
0 ±
φ15±0.3
被银层
φ26±1
φ8±0.2