一、什么是電子陶瓷材料

電(dian)(dian)子陶(tao)瓷(ci)是(shi)指在電(dian)(dian)子工業中能夠利用電(dian)(dian)、磁性質(zhi)的陶(tao)瓷(ci)，一般在電(dian)(dian)子設備當(dang)中，作為安裝(zhuang)、固定、支撐、保護、絕緣、隔離以及連接各種無線電(dian)(dian)元件及器件的材料。

電子陶瓷屬(shu)于(yu)無(wu)機(ji)多晶(jing)體，微觀結(jie)構上是(shi)介乎(hu)單品與玻璃之間的一類物質，陶(tao)瓷(ci)(ci)內(nei)部之間是(shi)由(you)離子(zi)鍵(jian)和(he)(he)共(gong)價鍵(jian)所結(jie)合，通(tong)過(guo)精密控(kong)制陶(tao)瓷(ci)(ci)的表面、晶(jing)界和(he)(he)尺(chi)寸結(jie)構可以(yi)使陶(tao)瓷(ci)(ci)獲得新功能，具有(you)高擦點、硬度(du)高和(he)(he)彈性(xing)模量大等(deng)(deng)特(te)點，能夠耐高溫、磨損(sun)和(he)(he)氧化(hua)腐蝕，化(hua)學穩定(ding)性(xing)好，廣泛(fan)應用于(yu)光通(tong)信、無(wu)線通(tong)信、工業激光、消費(fei)電(dian)子(zi)、汽(qi)車電(dian)子(zi)等(deng)(deng)領(ling)域。

二、電子陶瓷材料有哪些種類

電(dian)子陶瓷材料的種類(lei)眾多，按(an)功能和用(yong)途不(bu)同，可分為五大(da)類(lei)：

1、絕緣裝置瓷

簡稱裝置瓷，具(ju)有(you)優(you)良的(de)電(dian)(dian)絕(jue)緣(yuan)(yuan)性(xing)(xing)能(neng)，用作(zuo)電(dian)(dian)子(zi)設備和(he)器件(jian)中的(de)結構件(jian)、基(ji)片和(he)外(wai)殼等的(de)電(dian)(dian)子(zi)陶瓷。絕(jue)緣(yuan)(yuan)裝置瓷件(jian)包括各(ge)種絕(jue)緣(yuan)(yuan)子(zi)、線圈骨架(jia)、電(dian)(dian)子(zi)管座、波段開關、電(dian)(dian)容(rong)器支柱支架(jia)、集成電(dian)(dian)路基(ji)片和(he)封裝外(wai)殼等。對(dui)這(zhe)類瓷的(de)基(ji)本要求是介(jie)(jie)電(dian)(dian)常數(shu)ε低，介(jie)(jie)質損耗(hao)tanδ小，絕(jue)緣(yuan)(yuan)電(dian)(dian)阻率ρ高(gao)，擊穿強度(du)E?大，介(jie)(jie)電(dian)(dian)溫(wen)度(du)特性(xing)(xing)和(he)頻率特性(xing)(xing)好(hao)。此外(wai)，還(huan)要求有(you)較高(gao)的(de)機械(xie)強度(du)和(he)化學(xue)穩定性(xing)(xing)。

在這類(lei)陶(tao)瓷(ci)中以滑石瓷(ci)和氧化(hua)鋁(lv)(lv)瓷(ci)應用最廣(guang)，滑石瓷(ci)的(de)電絕緣性(xing)優良且成(cheng)本(ben)較低，是用于(yu)射電頻(pin)段(duan)內(nei)的(de)典型高(gao)(gao)頻(pin)裝置瓷(ci)。氧化(hua)鋁(lv)(lv)瓷(ci)是一(yi)類(lei)電絕緣性(xing)更佳的(de)高(gao)(gao)頻(pin)、高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)強度(du)裝置瓷(ci)。其電性(xing)能(neng)和物(wu)理性(xing)能(neng)隨三(san)氧化(hua)二鋁(lv)(lv)含量的(de)增多(duo)而提高(gao)(gao)。常用的(de)有含75%、95%、99%三(san)氧化(hua)二鋁(lv)(lv)的(de)高(gao)(gao)鋁(lv)(lv)氧瓷(ci)。在一(yi)些要求(qiu)極(ji)高(gao)(gao)的(de)集成(cheng)電路中，甚至還使用三(san)氧化(hua)二鋁(lv)(lv)含量達99.9%的(de)純剛(gang)玉(yu)瓷(ci)，其性(xing)質(zhi)與(yu)藍寶(bao)石單晶相近。高(gao)(gao)鋁(lv)(lv)氧瓷(ci)，尤其是純剛(gang)玉(yu)瓷(ci)的(de)缺點是制(zhi)造困難，燒成(cheng)溫度(du)高(gao)(gao)、價格貴。

裝置瓷中(zhong)還(huan)有一類以氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈹（BeO）為(wei)代(dai)表(biao)的高熱(re)(re)導瓷。含BeO95%的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈹瓷的室溫(wen)導熱(re)(re)率(lv)(lv)與(yu)金屬相(xiang)同。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈹還(huan)具有良好(hao)的介電性、耐溫(wen)度(du)劇變(bian)性和很(hen)高的機械(xie)強度(du)。其(qi)缺(que)點(dian)是BeO原料的毒性很(hen)大，瓷料燒成溫(wen)度(du)高，因而限制了它的應用。氮化(hua)(hua)(hua)硼?(BN）瓷和氮化(hua)(hua)(hua)鋁(lv)（AlN）瓷也屬于高熱(re)(re)導瓷，其(qi)導熱(re)(re)性雖(sui)不及氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈹瓷，但(dan)無(wu)毒，加工性能和介電性能均好(hao)，可供高頻大功率(lv)(lv)晶體管和大規(gui)模集成電路(lu)中(zhong)作散熱(re)(re)及絕(jue)緣用。

2、電容器瓷

是(shi)用作電容(rong)(rong)器介質的電子陶瓷，這類陶瓷用量最(zui)(zui)大(da)、規(gui)格(ge)品種也最(zui)(zui)多，主要的有高頻、低頻電容(rong)(rong)器瓷和半導體電容(rong)(rong)器瓷：

（1）高頻電容器瓷：屬于Ⅰ類(lei)電(dian)(dian)容器(qi)瓷(ci)，主要(yao)用于制造高頻(pin)電(dian)(dian)路中的高穩定性陶瓷(ci)電(dian)(dian)容器(qi)和溫度補償電(dian)(dian)容器(qi)。構成這(zhe)類(lei)陶瓷(ci)的主要(yao)成分(fen)大多是堿土(tu)金屬或稀土(tu)金屬的鈦酸(suan)鹽和以鈦酸(suan)鹽為基(ji)的固溶體(ti)。

（2）低頻電容器瓷：屬于(yu)Ⅱ類(lei)電(dian)容(rong)器瓷(ci)，主(zhu)(zhu)要(yao)用(yong)(yong)于(yu)制造低(di)頻(pin)電(dian)路(lu)中的(de)(de)旁路(lu)、隔直流和(he)濾波用(yong)(yong)的(de)(de)陶(tao)瓷(ci)電(dian)容(rong)器。主(zhu)(zhu)要(yao)特點是介電(dian)常(chang)數ε?高，損耗角正切較大且tanδ及ε隨(sui)溫度的(de)(de)變化率較大。這類(lei)陶(tao)瓷(ci)中應用(yong)(yong)最多的(de)(de)是以鐵電(dian)鈦酸鋇（BaTiO3）為主(zhu)(zhu)成分，通(tong)過摻雜改性而得到的(de)(de)高ε（室(shi)溫下可達20000）和(he)ε的(de)(de)溫度變化率低(di)的(de)(de)瓷(ci)料。

（3）半導體電容器瓷：利(li)用半導體化的(de)陶瓷外表面(mian)或晶粒(li)間的(de)內(nei)表面(mian)（晶界）上形成的(de)絕緣層(ceng)為電(dian)容(rong)(rong)器(qi)介(jie)(jie)質的(de)電(dian)子陶瓷。其中利(li)用陶瓷晶界層(ceng)的(de)介(jie)(jie)電(dian)性(xing)(xing)質而制(zhi)成的(de)邊界層(ceng)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)是(shi)一類新型(xing)的(de)高(gao)性(xing)(xing)能、高(gao)可靠的(de)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)，它(ta)的(de)介(jie)(jie)電(dian)損耗小(xiao)(xiao)、絕緣電(dian)阻及工(gong)作(zuo)電(dian)壓高(gao)。這(zhe)種(zhong)陶瓷的(de)視在介(jie)(jie)電(dian)常數極高(gao)（可達(da)105以(yi)上）、介(jie)(jie)質損耗小(xiao)(xiao)（小(xiao)(xiao)于1%）、體電(dian)阻率高(gao)（高(gao)于1011歐·厘米(mi)）、介(jie)(jie)質色散頻率高(gao)（高(gao)于1吉赫）、抗(kang)潮性(xing)(xing)好，是(shi)一種(zhong)高(gao)性(xing)(xing)能、高(gao)穩定(ding)的(de)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)介(jie)(jie)質。

3、鐵電陶瓷

是(shi)以(yi)鐵(tie)電(dian)(dian)性(xing)晶體為主晶相的(de)電(dian)(dian)子陶(tao)瓷(ci)，利(li)用其(qi)壓電(dian)(dian)特性(xing)可以(yi)制成壓電(dian)(dian)器(qi)件，這是(shi)鐵(tie)電(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)主要應用，因(yin)(yin)而(er)(er)常把鐵(tie)電(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)稱為壓電(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)。利(li)用鐵(tie)電(dian)(dian)陶(tao)瓷(ci)的(de)熱釋電(dian)(dian)特性(xing)（在溫(wen)度變化時，因(yin)(yin)極化強度的(de)變化而(er)(er)在鐵(tie)電(dian)(dian)體表(biao)面釋放電(dian)(dian)荷的(de)效(xiao)應）可以(yi)制成紅(hong)外探測(ce)器(qi)件，在測(ce)溫(wen)、控溫(wen)、遙測(ce)、遙感以(yi)至生物(wu)、醫學(xue)等領域均(jun)有重要應用價值。

利用透明鐵(tie)電陶瓷(ci)PLZT（摻鑭的(de)鈦鋯酸鉛）的(de)強電光(guang)(guang)(guang)(guang)效應(ying)（通過外加(jia)電場(chang)對透明鐵(tie)電陶瓷(ci)電疇狀(zhuang)態的(de)控(kong)制而改變其光(guang)(guang)(guang)(guang)學性質，從而表現出電控(kong)雙折射和電控(kong)光(guang)(guang)(guang)(guang)散射的(de)效應(ying)），可以(yi)制成激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)調(diao)制器(qi)(qi)、光(guang)(guang)(guang)(guang)電顯示器(qi)(qi)、光(guang)(guang)(guang)(guang)信息存(cun)儲器(qi)(qi)、光(guang)(guang)(guang)(guang)開關、光(guang)(guang)(guang)(guang)電傳感器(qi)(qi)、圖像存(cun)儲和顯示器(qi)(qi)，以(yi)及激(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)或(huo)核輻射防護鏡等新型器(qi)(qi)件。

4、半導體陶瓷

通過半導體化措施使陶瓷具有半導電性(xing)晶粒和絕緣性(xing)（或半導體性(xing)）晶界，從而呈現很強的界面勢壘等半導體特性(xing)的電子陶瓷。

半(ban)導體(ti)(ti)陶瓷(ci)種類(lei)很多，其中(zhong)包括(kuo)利(li)(li)用(yong)(yong)半(ban)導體(ti)(ti)瓷(ci)中(zhong)晶粒(li)本身性質制成的(de)各(ge)種負(fu)溫(wen)度(du)系數(shu)熱敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)；利(li)(li)用(yong)(yong)晶界性質制成的(de)半(ban)導體(ti)(ti)電(dian)(dian)容器(qi)(qi)、ZnO?壓敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)、BaTiO3系正溫(wen)度(du)系數(shu)熱敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)、CdS/Cu2S太陽能(neng)電(dian)(dian)池；以及利(li)(li)用(yong)(yong)表面性質制成的(de)各(ge)種陶瓷(ci)型濕敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)和(he)氣敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)器(qi)(qi)等。

5、離子陶瓷

快離子導電的電子陶瓷，具有快速傳遞正(zheng)離(li)子(zi)的(de)特性，典型代表是β-Al2O3瓷(ci)。這種陶瓷(ci)在300℃下離(li)子(zi)電(dian)導率可達(da)0.1/（歐·厘米(mi)），可用來(lai)制作(zuo)較經濟的(de)高比率能(neng)量(liang)的(de)固體電(dian)池(chi)，還可制作(zuo)緩慢(man)放電(dian)的(de)高儲能(neng)密度的(de)電(dian)容器，它是有助于(yu)解(jie)決能(neng)源問題的(de)材料(liao)。