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1、本期內容：：：電子陶瓷：電子陶瓷日期：：：2007：20072007年2007年年年5555月月月月編寫：：：何泓儒：何泓儒吳孟勳吳孟勳一一一、一、、、介紹介紹在材料的領域中，大致可以分成三個部份：金屬、高分子、與陶瓷。陶瓷（ceramics）是人類發現的第一個合成材料（syntheticmaterial），同時也是發展最久遠的工藝技術。陶瓷的基本定義為「金屬與非金屬的化合物，經人為高溫處理的無機非金屬固體材料」，包括矽酸鹽、氧化物、碳化物、氮化物、硫化物、硼化物等，它有不會燃燒、不會生鏽、堅硬、可

2、塑性等優點。早期被拿來製成器皿、藝術品，而今則發展於工業上或高科技的產品，例如太空梭外殼的隔熱片、電磁爐爐板、汽車引擎外殼等。一般作為器皿或藝術品的陶瓷稱為傳統陶瓷（classicalceramics）或貿易陶瓷（traditionalceramics），而應用在高科技或工業的陶瓷稱為新陶瓷（newceramics）、精密陶瓷（fineceramics）、高科技陶瓷（high-techceramics）或特種陶瓷（specialceramics），這兩種陶瓷材料都是無機非金屬材料，不同的地方在於原料

3、、特性、價值、製造條件，採精製的高純度無機材料為原料，利用各種化學或物理方法控制組成及均勻度，再以乾式壓製、鑄漿、或射出成形等方法成形後，經過反應及燒結，使其顯微結構與物性、化性達到一定標準，再經過加工製成成品。具有以下特性：1.高彈性係數2.高硬度3.高壓縮強度4.低介電損失係數5.具寬廣的熱傳倒係數6.低熱膨脹係數7.高溶點8.具化學穩定性9.大量存在地表上10.有些陶瓷具超導性精密陶瓷可分三大類：電子陶瓷（electronicceramics）、結構陶瓷（structuralceramics）

4、或稱工程陶瓷（engineeringceramics）、生醫陶瓷（bioceramics）。其中以電子陶瓷的應用最為廣泛，在電子工業占相當重要的地位，依照工作特性區分為八大類：1.絕緣陶瓷（insulatingceramics）：電子陶瓷最早發展的一支，在電路中作絕緣用，例如高壓電塔上的絕緣礙子。在微電子系統中，主要是用來作為積體電路的基版及封裝，要求的基本條件為高電阻係數、低介電損以、低介電常數、高熱傳導率以及低熱膨脹係數，氧化鋁（alumina，Al2O3）和氧化鈹（beryllia，BeO）是

5、最常用的材料。其中氧化鋁具有比高分子更高的熱傳係數及更強的機械強度，通常電路基板的氧化鋁含量在92﹪至96﹪之間。與氧化鈹比較，氧化鈹各方面的特性卻比氧化鋁更佳，氧化鈹的熱傳導比氧化鋁高八倍，介電常數更小，因此產生的電容量小，訊號傳輸速度較快，但缺點為價格昂貴且生產時會產生毒氣。12.介電陶瓷（dielectricceramics）：在電子電路或電機設備中主要用來開發電容器。依照材料的介電性來分，可分為順電性材料、強電性材料、高頻介電材料。由於目前電子元件追求小型化，因此將多層的電容做積層的串連，成

6、為積層電容器，大量的以表面黏著技術（SMT）使用在印刷電路版上，例如利用高頻介電材料製成的高頻共振元件，則運用在大哥大電話，衛星通訊等高頻通訊的領域。目前一般電子電路所使用的電容器依特性分為三類：第一類：溫度補償型，以順電性材料製成。第二類：高K型，以強電性材料製成。第三類：半導型，可由順電性材料或者強電性材料製成。順電性材料的主要特性就是介電係數小，因此低損失因數；電容溫度係數小且和溫度呈線性關係，而且溫度係數小，因此適於作為溫度補償型。它的特性穩定，而且容易預知他受溫度影響後的變化，因此常被使用

7、在某些需要高穩定性的電路上。強電性材料，又稱鐵電性材料，其基本特性和順電性材料完全不一樣。擁有高介電係數，容易受溫度影響且變化為非線性。其宇順電性材料的差別列於下表：相對介電係數D-E關係電容溫度係數介電損順電性小（＜500）線性小小強電性大（＞1500）非線性大大而強電性材料與順電性材料的最大差異在於其會有自發極化現象，且隨外加電場而改變方向。在電場作用下會產生如磁滯般的電滯現象，當施加電場最大時有一最大極化值，此時除去電場，極化值並不會降為零，而有一殘留極化值存在，此殘留極化值可經由施加一大於矯

8、頑電場的電場予以消除。半導型材料，以鈦酸鋇（BaTiO3）或鈦酸緦（SrTiO3）為原料，加入五價或三價元素可使其具有半導性。依2照處理方式可分為障壁層型、再氧化型、晶粒界面絕緣型三種基本型態，如下圖為三種型態以及其等價的電路。3.壓電陶瓷（piezoelectricceramics）：目前用途較廣且產量較大的電子陶瓷元件，除了介電陶瓷以外，就是壓電陶瓷和磁性陶瓷。壓電現象在1880年被發現，是一種機電轉換現象，包括：1.正壓電效應（directpiezoelectr