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          1. 新聞動態
            NEWS CENTER

            淺談電子陶瓷發展現狀與趨勢

            • 分類:公司新聞
            • 作者:
            • 來源:
            • 發布時間:2017-11-06
            • 訪問量:0

            【概要描述】電子陶瓷是廣泛應用于電子信息領域中的具有獨特的電學、光學、磁學等性質的一類新型陶瓷材料,它是光電子工業、微電子及電子工業制備中的基礎元件,是國際上競爭激烈的高技術新材料。

            淺談電子陶瓷發展現狀與趨勢

            【概要描述】電子陶瓷是廣泛應用于電子信息領域中的具有獨特的電學、光學、磁學等性質的一類新型陶瓷材料,它是光電子工業、微電子及電子工業制備中的基礎元件,是國際上競爭激烈的高技術新材料。

            • 分類:公司新聞
            • 作者:
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            • 發布時間:2017-11-06
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            詳情

              電子陶瓷是廣泛應用于電子信息領域中的具有獨特的電學、光學、磁學等性質的一類新型陶瓷材料,它是光電子工業、微電子及電子工業制備中的基礎元件,是國際上競爭激烈的高技術新材料。

             

              電子陶瓷可分為絕緣陶瓷、導電陶瓷、光學陶瓷和磁性陶瓷四大類。隨著現代通訊、光電子、微電子、生物工程、智能制造和核技術等高科技的快速發展,對電子陶瓷元器件的要求也愈來愈高,高性能復合型電子陶瓷材料的研究越發引起了世界工業先進國家的重視。

             

              現代科學技術的加速發展對電子陶瓷材料提出了嚴峻的挑戰,也為這一領域的研究和發展創造了新的機會。在市場信息的引導下,傳統電子陶瓷材料的改性研究和新型電子陶瓷材料的研發使用受到重視,日益顯示出廣闊的市場前景和強大的經濟效益。

             

              2 電子陶瓷發展動向

              從20世紀初期開始,電子陶瓷材料的發展過程經歷了由介電陶瓷、壓電陶瓷、半導體陶瓷、快離子導體陶瓷、高溫超導陶瓷到高性能復合型電子陶瓷的一個轉變。近年來,隨著厚膜、薄膜技術以及高純超微粉體技術的研究突破以及探索信息技術、微電子技術、光電子技術等高新技術的發展,人們在電子陶瓷材料與器件的一體化研究與應用、傳統材料的改性等方面都開展了廣泛深入的研究,電子陶瓷已成為當前材料研究者關注的熱點。

              隨著電子信息技術的高速發展,電子陶瓷材料由傳統的消費類電子產品向數字化的信息產品比如計算機、數字化音視頻設備和通信設備等應用領域轉化。為了滿足數字技術對陶瓷元器件提出的一些特殊要求,世界各國的研究機構及大學都在功能陶瓷新材料、新產品、新工藝方面投入大量資金進行研究開發。其中新型電子陶瓷元器件及相關材料的發展趨勢和方向主要體現在以下幾個方面。

             

              2.1 技術集成化

              在原有工藝的基礎上,電子陶瓷材料制備技術的開發也結合了現代新型工藝的復合工藝。其中,多種技術的集成化是電子陶瓷材料制備技術的新發展趨勢,比如納米陶瓷制備技術及納米級陶瓷原料、快速成形及燒結技術、濕化學合成技術等都為開發高性能電子陶瓷材料打下了基礎。隨著多功能化、高集成化、全數字化和低成本方向發展,很大程度上推動了電子元器件的小型化、功能集成化、片式化和低成本及器件組合化的發展進程。

             

              2.2 功能復合化

              在激烈的信息市場的競爭中,單一性能的電子陶瓷器件逐漸失去了競爭力,利用陶瓷、半導體及金屬結合起來的復合電子陶瓷是開發各種電子元器件的基礎,它是發展智能材料和機敏材料的有效途徑,同時也為器件與材料的一體化提供重要的技術支持。

             

              2.3 結構微型化

              目前,電子陶瓷材料與微觀領域的聯系不斷深入,其研究范圍也正在延伸?;陔娮犹沾傻奈⑿突透咝阅苷诓粩喑霈F,比如在微型化技術和陶瓷的薄膜化的聯合運用以生產用于信息控制的高效微裝置,電子陶瓷機構和裝置尺寸減小的趨勢是得益于微型化技術發展而出現的。目前元器件研究開發的一個重要目標是微型化、小型化,其市場需求也非常大;片式化功能陶瓷元器件占據了當前電子陶瓷無元器件的主要市場;比如片式電感類器件、片式壓敏電阻、片式多層熱敏電阻、多層壓電陶瓷變壓器等。要實現小型化、微型化的話,從材料角度而言,在于提高陶瓷材料的性能和發展陶瓷納米技術和相關工藝,所以發展高性能功能陶瓷材料及其先進制備技術是功能陶瓷的重要研究課題。

             

              2.4環保無害化

              近年來,隨著人類社會的可持續發展以及環境保護的需求,發達國家致力研發的熱點材料之一就是新型環境友好的電子陶瓷。作為重要的功能材料,被廣泛應用于微機電系統和信息領域的新型壓電陶瓷,比如多層壓電變壓器、多層壓電驅動器、片式化壓電頻率器件、聲表面波(SAM)器件、薄膜體聲波濾波器等器件也不斷被研制出來。

             

              3 電子陶瓷應用前景

             

              3.1電絕緣陶瓷的應用前景

              電絕緣陶瓷因具備導熱性良好、電導率低、介電常數小、介電損耗低、機械強度高、化學穩定性好等特性,被廣泛應用于金屬熔液的浴槽、熔融鹽類容器、封裝材料、集成電路基板、電解槽襯里、金屬基復合材料增強體、主動裝甲材料、散熱片以及高溫爐的發熱件中。

              在電子、電力工業中,絕緣陶瓷比如電力設備的絕緣子、絕緣襯套、電阻基體、線圈框架、電子管功率管的管座及集成電路基片等主要是用于電器件的安裝、保護、支撐、絕緣、連接和隔離。

              由于陶瓷的絕緣性主要由晶界相決定,為了提高絕緣性,應盡量避免堿金屬氧化物的存在,而且玻璃相應盡量是硼玻璃、鋁硅玻璃或硅玻璃。一般來說,陶瓷內部氣孔對絕緣性影響不大,但陶瓷表面的氣孔會因被污染或吸附水而使表面絕緣性變差,所以絕緣陶瓷應選擇無吸水性,氣孔少的致密材料。

             

              3.2介電陶瓷的應用前景

              介電陶瓷因具有高強度、介電損耗低、耐熱性、穩定性等特點,目前被廣泛應用于集成電路基板的制造材料。比如氧化鈹、氧化鋁、氮化鋁及碳化硅等可普遍作為集成電路基板的陶瓷材料,其中氧化鈹因制造工藝復雜、毒性大及成本高等原因限制了它的使用;而碳化硅的導熱性雖然優于氧化鋁,且通過熱壓方法制成的高性能基板,在200℃左右時其性能仍能滿足實用要求,但由于熱壓燒結工藝復雜及添加劑有毒,也限制了它的發展;氮化鋁的其他電性能雖然和氧化鋁陶瓷大致相當,但其熱傳導率卻是氧化鋁瓷的10倍左右,所以極有可能成為超大規模集成電路的下一代優質基板材料。

             

              3.3壓電陶瓷的應用前景

              自1942年,鈦酸鋇作為第一個陶瓷型壓電材料誕生以來,壓電陶瓷的應用產品已遍及大眾生活的諸多方面。比如壓電打火機、煤氣灶打火、炮彈引爆裝置等就是利用壓電陶瓷將外力轉換為電能的特性制造。壓電陶瓷作為敏感材料時,制作出來的壓電地震儀,可以對人類不能感知的細微振動進行監測,從而有效預測地震,減少損失。利用壓電效應制作的壓電驅動器是微電子、精密機械和生物工程等領域的重要器件。當壓電陶瓷用作超聲波發射器時,可用于海洋探測、水中導航、超聲清洗、醫學成像以及固體探傷、超聲疾病治療等方面。利用壓電陶瓷蜂鳴器、超聲顯微鏡、壓電換能器、壓電點火器等可用來作遙測和遙控系統。此外,壓電陶瓷還在精密儀器、自動控制航天航空、辦公自動化、微型機械系統、精密定位等領域應用廣泛。

             

              3.4半導體陶瓷的應用前景

              半導體陶瓷品種繁多,比如熱敏、濕敏、氣敏、壓敏及光敏電阻器等。其中熱敏電阻元件被廣泛應用于工業電子設備及家用電器產品中。比如用于汽車冷啟動的PTC加熱片,可提高冷啟動速度和降低汽車尾氣排放,在彩電消瓷器、機調器、節能燈、空暖風等家用電器中,PTC熱敏陶瓷也有著廣泛應用;氣敏陶瓷則主要用于肉類的鮮度鑒定和酒類識別;而濕敏陶瓷傳感器主要應用于食品加工、空調、輕紡等方面;壓敏陶瓷主要在超導移能、高壓穩壓,無間隙避雷器等方面應用。除此之外,半導體陶瓷在航空航天、電子通信、儀器儀表、雷達等領域也有很重要的應用。

             

              3.5快離子導體陶瓷的應用前景

              由于快離子導體它的電荷載體是離子,具有在傳輸電荷的同時伴隨離子遷移的特性,使它具有很多不同于電子導體的用途。例如在固體電子器件及各種電池的隔膜材料中的應用,其中已實用化的有常溫一次電池、燃料電池、蓄電池、庫侖計、氣敏傳感器、可變電阻器、電積分器,雙層電容器等。

             

              3.6高溫超導陶瓷的應用前景

              在交通運輸、電力系統、環保醫藥、電子工程、高能核實驗和熱核聚變等方面,高溫超導陶瓷都有著廣泛的應用。比如電力系統方面,利用超導陶瓷的零電阻特性,可承擔超導線圈、輸配電、超導發電機等功能。在環保醫藥方面,可以利用超導體儀進行無害化處理、廢水凈化。在高能核實驗和熱核聚變方面,可利用超導體制造探測粒子運動徑跡的儀器,也可利用超導體的強磁場使粒子加速獲得高能粒子。在電子工程方面,可以制成超導、超導場效應晶管、超導量子干涉器、超導磁通量子器件等器件。此外,將高溫超導應用于超高頻可用作毫米波通信,將會使電視畫面更清晰。

             

              3.7高性能電子陶瓷材料的應用前景

              作為尖端技術中不可缺少的新材料的一個組成部分的高性能電子陶瓷,它在航空航天、國防工業、能源、電子、機械、汽車、冶金、石油化工和紡織行業等各方面都有很大的應用前景。例如在石油化工行業需要大量的球閥、缸套等耐腐蝕耐磨的陶瓷部件,在紡織行業中需要大量的陶瓷剪刀、陶瓷輪等耐磨陶瓷件,在國防工業需要具有特殊性能的陶瓷材料,如耐照高溫輕質隔熱材料,防彈裝甲陶瓷;在航空航天中,需要用的反射鏡陶瓷材料,激光器用的聚光腔陶瓷材料等都屬于高性能陶瓷材料??梢?,在高技術領域高性能陶瓷材料具有廣泛且不可替代的作用,其發展速度也很驚人,每年以接近10倍的速度發展。

             

              4 結語

              品種繁多的電子陶瓷因性能各異,在光學、微電子、能源、生物、環保與節能、超導等很多領域得到應用。隨著科技的發展,會對電子陶瓷材料的性能、形狀、品種、精密度等方面,提出更高的要求,所以只有不斷地開發與采用新的制備工藝,創造新的材料體系,才能更大的發揮電子陶瓷新材料在國民經濟各個行業中的作用。

             

              參考文獻

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