2014年電子陶瓷第一章第二講

2014年電子陶瓷第一章第二講第一頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述電子陶瓷是應(yīng)用于電子技術(shù)中的各種陶瓷，主要可分兩大類：結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷指用于制造電子元件、器件、部件等的基體、外殼、固定件、絕緣零件等的陶瓷材料，又稱裝置瓷。

第二頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

功能陶瓷指用于制造電容器、電阻器、電感器、換能器、濾波器、振蕩器、傳感器等的陶瓷材料電子陶瓷電子結(jié)構(gòu)陶瓷電子功能陶瓷基板陶瓷電氣絕緣陶瓷電氣真空陶瓷電容器陶瓷電阻陶瓷電感陶瓷壓電鐵電陶瓷微波陶瓷超導(dǎo)陶瓷磁性陶瓷…第三頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

電子陶瓷在電子工業(yè)中的重要地位還在于它在整機(jī)中的關(guān)鍵性作用。一塊集成電路的穩(wěn)定性和使用壽命，在很大程度上取決于它的基片或管殼的性能；一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍、精度和靈敏度等主要指標(biāo)，都取決于傳感器的性能，而制造傳感器的主要材料是功能陶瓷；一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度主要取決于磁性瓷記憶元件。

第四頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述目前已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化的電子陶瓷大致有以下幾類：

1、高頻絕緣零件瓷主要用作高頻絕緣支柱、板、管等各種絕緣子及緊固件。如滑石瓷、低堿莫來石瓷、剛玉—莫來石瓷、各種氧化鋁瓷等。

第五頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

2、電阻基體和電感基體瓷主要用作電阻器和電感器的基體。有低堿莫來石瓷、剛玉—莫來石瓷和氧化鋁瓷等。

3、電真空瓷主要用于真空電子器件中的絕緣、耐熱、支承件、密封件、集成電路管殼和基片等，有鎂橄欖石瓷、剛玉瓷、氧化鈹瓷、氮化鋁瓷等。第六頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

4、電容器瓷

用于高頻電路的溫度穩(wěn)定的電容器瓷，如四鈦鋇瓷、鎂鑭鈦瓷、鈣鈦硅瓷等；用于高頻電路起溫度補(bǔ)償作用的電容器瓷，如金紅石瓷、鈦酸鈣瓷、鈦鍶鉍瓷、錫酸鹽和鋯酸鹽等。

第七頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

具有高介電常數(shù)的鐵電陶瓷，它可以制造體積小、電容量大的電容器，用于低頻、高頻、脈沖儲(chǔ)能電路；介電常數(shù)很高，且對(duì)溫度相當(dāng)穩(wěn)定的半導(dǎo)體陶瓷電容器，亦稱晶界層電容器，它具有高的可靠性，用于要求穩(wěn)定性和可靠性高的電路。第八頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

在陶瓷電容器中還有一類結(jié)構(gòu)上特殊的電容器，稱獨(dú)石電容器。它也可以用于上述各種電路，其特點(diǎn)是體積小，容量大。這類電容器，每立方厘米體積電容量可達(dá)數(shù)十微法拉。

第九頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

4、電容器瓷用于高頻電路的溫度穩(wěn)定的電容器瓷，如四鈦鋇瓷、鎂鑭鈦瓷、鈣鈦硅瓷等；用于高頻電路起溫度補(bǔ)償作用的電容器瓷，如金紅石瓷、鈦酸鈣瓷、鈦鍶鉍瓷、錫酸鹽和鋯酸鹽等。

第十頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

具有高介電常數(shù)的鐵電陶瓷，它可以制造體積小、電容量大的電容器，用于低頻、高頻、脈沖儲(chǔ)能電路；介電常數(shù)很高，且對(duì)溫度相當(dāng)穩(wěn)定的半導(dǎo)體陶瓷電容器，亦稱晶界層電容器，它具有高的可靠性，用于要求穩(wěn)定性和可靠性高的電路。第十一頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

在陶瓷電容器中還有一類結(jié)構(gòu)上特殊的電容器，稱為獨(dú)石電容器或多層陶瓷電容器。特點(diǎn)是體積小，容量大。這類電容器，每立方厘米體積電容量可達(dá)數(shù)十微法拉。

第十二頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

5、鐵電陶瓷它是一種存在自發(fā)的帶電小區(qū)域功能的陶瓷，具有許多特殊的功能，除有極高的介電常數(shù)外，還有介電常數(shù)隨溫度、電場(chǎng)變化的非線性，對(duì)光的各向異性，又折射特性，電致應(yīng)變以及相變引起的各種特性變化和耦合等性能。它除用作大容量電容器外，還可制造各種敏感器件、光學(xué)器件、微粒移發(fā)生器等。第十三頁，共95頁。

電滯回線hysteresisloop第十四頁，共95頁。第十五頁，共95頁。自發(fā)極化Ps剩余極化Pr矯頑電場(chǎng)Ec第十六頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

6、半導(dǎo)體陶瓷

導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間的陶瓷，其電導(dǎo)率受控于外界條件。因此，它可用于制造敏感性元件和傳感器，如熱敏、電壓敏、光敏、氣敏、濕敏等。其主要組成有BaTiO3、SrTiO3、MgTiO3、SiC、ZnO、SnO2、CdS、MgCr2O4等一種或多種復(fù)合材料。

第十七頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

7、導(dǎo)電陶瓷有SiC、石墨陶瓷等，可做高溫發(fā)熱體、微波吸收材料、大功率電阻器等。SnO2系列薄膜可做透明電極，用于各種顯示器件。第十八頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

8、壓電陶瓷它是一種將變化的力轉(zhuǎn)換為電或?qū)㈦娹D(zhuǎn)換為振動(dòng)的功能陶瓷。如BaTiO3PbTiO3等。

9、磁性瓷又稱鐵氧體或鐵淦氧，這是一大類廣泛應(yīng)用的陶瓷。

第十九頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

二十世紀(jì)八十年代以來，電子信息技術(shù)的集成化，微型化和智能化發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)電子技術(shù)產(chǎn)品日益向微型、輕量、薄型、多功能、高可靠和高穩(wěn)定方向發(fā)展。表面組裝技術(shù)的興起，使信息功能陶瓷元器件多層化，多層元件片式化、片式元件集成化、集成元件模塊化和多功能化成為近年的發(fā)展總趨勢(shì)。第二十頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

二十世紀(jì)八十年代初電子元件的片式化率占4-6%，到二十世紀(jì)九十年代初則達(dá)50%。國際上片式電容、片式電阻和片式電感已形成規(guī)模生產(chǎn)和新興產(chǎn)業(yè)。

塊狀元件片式元件第二十一頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述集成電路工作電壓，由七十年代的幾十伏特降低到現(xiàn)在的幾伏特、要求片式多層陶瓷電容器（MultilayerCeramicCapacitor-MLCC)的層厚由幾十μm降低至10μm以下。日本村田制作所片式電容產(chǎn)品的層厚可達(dá)5-6μm，正在研制與開發(fā)層厚1-3μm的MLCC產(chǎn)品。第二十二頁，共95頁。在MLCC技術(shù)中，最核心的技術(shù)是材料技術(shù)(如陶瓷粉料的制備)、介質(zhì)疊層印刷技術(shù)(多層介質(zhì)薄膜疊層印刷)和共燒技術(shù)(陶瓷粉料和金屬電極共燒)。第二十三頁，共95頁。采用鎳、銅等賤金屬代替銀/鈀貴金屬作為內(nèi)電極材料(即BME技術(shù))，是MLCC技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，雖然這對(duì)MLCC的材料技術(shù)、共燒技術(shù)(采用N2

氣氛保護(hù)燒結(jié))、設(shè)備技術(shù)提出了很高的要求，但它帶來了成本的急速下降，同時(shí)滿足了當(dāng)今日益苛刻的環(huán)保要求。第二十四頁，共95頁。第二十五頁，共95頁。第二十六頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述MLCC的外型尺寸從0805(0.08×0.05inch)到研制開發(fā)出更小尺寸的0603、0504及0402型,0201-01005型(長×寬為0.01×0.005inch)。MLCC從20世紀(jì)90年代初期開始規(guī)模化生產(chǎn)，每年以30%以上的速度增加，到2004年已經(jīng)成為電容器的主流。在全世界14000億只電容器中，僅陶瓷電容器就達(dá)到了12000億只以上，而MLCC達(dá)到6000億只以上，大約占據(jù)了電容器市場(chǎng)的半壁江山。第二十七頁，共95頁。MLCC具有體積小、成本低、單位體積電容量大、溫度等環(huán)境因素對(duì)性能影響小等優(yōu)點(diǎn)，除在廣播電視、通信、計(jì)算機(jī)、家用電器、測(cè)量儀器、自動(dòng)控制、醫(yī)療設(shè)備等民用電子設(shè)備產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用外，在航空航天電子設(shè)備、坦克電子設(shè)備、軍用移動(dòng)通訊設(shè)備、警用袖珍式軍用計(jì)算機(jī)、武器彈頭控制和軍事信號(hào)監(jiān)控等軍用電子設(shè)備上也有越來越廣泛的用途。第二十八頁，共95頁。在移動(dòng)通訊設(shè)備中，MLCC的質(zhì)量與價(jià)格直接影響到現(xiàn)代通訊設(shè)施的水平和成本，也成為科技界人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近幾年來，國際市場(chǎng)對(duì)MLCC的需求以年均15%~20%的速度遞增。2004年全世界MLCC的消耗量約為8000億只，到2005年這一數(shù)字將達(dá)到9500億只。根據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部“十一五”規(guī)劃，我國內(nèi)地的新型電子元件將獲得高速發(fā)展，片式電子元器件將由2005年的5200億只，發(fā)展到2010年的15200億只，其中MLCC將由2200億只發(fā)展到6000億只。第二十九頁，共95頁。全球MLCC的市場(chǎng)需求量，由2000年的5810億只，經(jīng)過2001～2002年的低潮，到2003年增長到5960億只，2004年全球的需求量達(dá)到6500億只，到2005年MLCC產(chǎn)品的全球市場(chǎng)需求達(dá)7250億只，2006年達(dá)到8350億只，2007年達(dá)10300億只。第三十頁，共95頁。從2007年開始全球主要的MLCC供貨商紛紛大手筆擴(kuò)充產(chǎn)能，但是2008年高容產(chǎn)品需求并未如市場(chǎng)所預(yù)期，而價(jià)格則持續(xù)走低，再加上受韓廠SEMCO殺價(jià)及日元貶值的影響，日系主要MLCC供貨商村田、TDK、太陽誘電2008年下半年表現(xiàn)均不若預(yù)期，紛紛向下修正了全年銷售額預(yù)測(cè)。而臺(tái)灣地區(qū)供應(yīng)商的處境同樣不容樂觀，國巨、禾申堂、華新科等下半年毛利率同步呈現(xiàn)下滑。第三十一頁，共95頁。2008年受全球金融危機(jī)的影響，尤其是手機(jī)等下游應(yīng)用領(lǐng)域需求地萎縮，全球MLCC市場(chǎng)需求量下降到9785億只，同比下降5%，預(yù)計(jì)2009年全球MLCC市場(chǎng)需求量將達(dá)9100億只，2010年將達(dá)9464億只，2011年將達(dá)10127億只，2012年將達(dá)10937億只。第三十二頁，共95頁。國內(nèi)MLCC市場(chǎng)規(guī)模在不斷高速擴(kuò)大，1999年國內(nèi)MLCC市場(chǎng)需求約280億只，到2003年已增長到約3000億只，約占全球需求量一半，增長超過了10倍。到2005年，中國國內(nèi)對(duì)MLCC的需求量已經(jīng)接近4700億只，2006年約為6100億只，2007年中國國內(nèi)對(duì)MLCC的需求量達(dá)6250億只，2008年達(dá)5875億只第三十三頁，共95頁。，智多星顧問預(yù)計(jì)2009年中國國內(nèi)對(duì)MLCC的需求量將達(dá)5640億只，2010年將達(dá)5922億只，2011年將達(dá)6396億只，2012年將達(dá)6971億只。根據(jù)智多星顧問的數(shù)據(jù)：2007年中國MLCC市場(chǎng)規(guī)模為15.0億美元，2008年達(dá)13.5億美元，預(yù)計(jì)2009年將達(dá)13.0億美元，2010年將達(dá)13.0億美元，2011年將達(dá)14.1億美元，2012年將達(dá)14.6億美元。第三十四頁，共95頁。MLCC的使用領(lǐng)域，增加最快的用戶是手機(jī)(約30%)、計(jì)算機(jī)(15%)、汽車電子(10%)、AV音像設(shè)備(15%)及其模塊上的應(yīng)用。近年來，由于小型大容量USB可移動(dòng)硬盤的普及和藍(lán)牙模塊的使用，微型MLCC的需求量迅速增加。假設(shè)每臺(tái)個(gè)人電腦平均使用600只MLCC，每部手機(jī)平均使用200只MLCC。（全世界2007年大約生產(chǎn)個(gè)人電腦2億臺(tái)，手機(jī)10億部）第三十五頁，共95頁。近年來世界電子產(chǎn)品制造業(yè)加快了向中國轉(zhuǎn)移的速度，中國電子制造業(yè)MLCC的用量占到全球用量的四分之一，已經(jīng)成為世界上MLCC的主要消費(fèi)大國之一。2004年我國僅進(jìn)口的陶瓷電容器就達(dá)到12多億美元，其中70%為MLCC，達(dá)8億多美元。國內(nèi)MLCC的生產(chǎn)能力，每年以30%以上的速度增長，1997年不到100億只，2004年已達(dá)1200多億只，其中大約三分之二出口。

第三十六頁，共95頁。國內(nèi)廠商的生產(chǎn)能力基本在0603

型尺寸及更大的產(chǎn)品，而手機(jī)和微型AV音像設(shè)備所需要的更加細(xì)小的0402型和0201型元件產(chǎn)品，國內(nèi)廠商還缺乏規(guī)?；a(chǎn)能力，或者處于試產(chǎn)水平。雖然這幾年我國MLCC的生產(chǎn)能力快速增長，但是到2004年，還不到世界總產(chǎn)量的十分之一，所占銷售額比例就更低。所以，國內(nèi)MLCC市場(chǎng)大約三分之二依靠進(jìn)口。第三十七頁，共95頁。目前國內(nèi)MLCC行業(yè)中最大的企業(yè)是風(fēng)華集團(tuán)、北京村田、上海京瓷、天津三星等四家，他們生產(chǎn)的產(chǎn)品占國內(nèi)生產(chǎn)量的90%以上。此外，天津松下、廈門TDK、東莞太陽誘電等日資企業(yè)；國巨電子、華新科技、匯僑工業(yè)等臺(tái)資企業(yè)，以及諾基亞、松下、富士通和摩托羅拉等也紛紛在中國設(shè)立研發(fā)與生產(chǎn)中心。集中在珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海京津地區(qū)的新型電子工業(yè)區(qū)域內(nèi)，為以半導(dǎo)體、筆記本電腦、手機(jī)及零部件為主的企業(yè)提供配套的MLCC產(chǎn)品。第三十八頁，共95頁。村田:世界第一大MLCC廠家TDK:磁性材料業(yè)霸主京瓷:精密陶瓷起家太陽誘電:大容量MLCC領(lǐng)頭羊國巨:片式電阻器傲視群雄第三十九頁，共95頁。

不同型號(hào)MLCC的市場(chǎng)變化第四十頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

世界電子工業(yè)的高速發(fā)展，都是以先進(jìn)的電子元件及其材料的發(fā)展為基礎(chǔ)。近十年來，世界各發(fā)達(dá)工業(yè)國家競相投入巨資和雄厚科技力量研究開發(fā)表面組裝片式電子元件材料及應(yīng)用技術(shù)。片式電子元件及材料產(chǎn)業(yè)的科研開發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)化程度的高低已成為衡量一個(gè)國家微電子基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展程度和科技水平高低的標(biāo)志，成為國際高科技劇烈競爭的一個(gè)制高點(diǎn)。第四十一頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

高性能片式電子元件是多種現(xiàn)代高技術(shù)的新型微電子基礎(chǔ)元件的綜合及集成。以它為代表的信息功能陶瓷材料及元件是集成電路，電子信息，計(jì)算機(jī)，汽車工業(yè)，精密儀器，航空，航天，能源技術(shù)，通訊技術(shù)，軍事國防等領(lǐng)域中各種電子整機(jī)設(shè)備的基礎(chǔ)。它的市場(chǎng)需求量與日俱增。第四十二頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

信息功能陶瓷的市場(chǎng)銷售額一直占整個(gè)高技術(shù)陶瓷市場(chǎng)的80%左右，預(yù)計(jì)在今后相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)仍將保持這一比例。世界片式電子元器件1995年的產(chǎn)量超過1萬億只、近3萬種。片式電容器、電阻器和電感器是最重要的三大類。第四十三頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

片式元器件的需求年增長(10～20)%，預(yù)計(jì)到2010年片式電子元器件的市場(chǎng)需求量、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模和技術(shù)性能水平必將得到空前的擴(kuò)展和提高。我國的電子陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快。1999年或2000年我國電子陶瓷及元器件（陶瓷電容器、熱敏電阻器、壓敏電阻器、壓電陶瓷頻率元件等）的生產(chǎn)量及2008年的產(chǎn)量預(yù)測(cè)如表1-1所示。許多產(chǎn)品如濾波器、諧振器、壓電陶瓷點(diǎn)火瓷柱等已經(jīng)穩(wěn)居世界產(chǎn)量第一。第四十四頁，共95頁。

表1-1我國電子陶瓷元件、材料產(chǎn)品

產(chǎn)品名稱

產(chǎn)量(1999或2000)預(yù)測(cè)產(chǎn)量（2008）陶瓷電阻器/億只567.54(1999)4500陶瓷電位器/億只7.35(1999)25陶瓷電容器/億只390(2000)3600陶瓷電介質(zhì)材料/（噸/年）600(2000)3000敏感元件/億只7(2000)20電聲器件/億只25(2000)84壓電陶瓷點(diǎn)火瓷柱/億只20(2000)35壓電陶瓷頻率器件/億只5(2000)45第四十五頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

§1.4電子陶瓷未來的發(fā)展展望

進(jìn)入21世紀(jì)以來，由于計(jì)算機(jī)硬件、通訊工程及傳感技術(shù)的研究和發(fā)展，對(duì)電子陶瓷的數(shù)量、質(zhì)量、品種、形態(tài)以及功能等方面不斷提出了新的要求。

目前，電子陶瓷及其應(yīng)用正朝著高效能、高可靠性、高靈敏、高精度、微型化、多功能、智能化、集成化以及低成本的方向發(fā)展。

第四十六頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.1微波介質(zhì)陶瓷與元器件微波介質(zhì)陶瓷是一類高頻、低損耗、溫度穩(wěn)定型電介質(zhì)陶瓷材料。廣泛應(yīng)用于微波諧振器、濾波器、振蕩器、移相器、微波電器以及微波基板等，是移動(dòng)通訊、衛(wèi)星通訊、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、藍(lán)牙技術(shù)以及無線局域網(wǎng)（WLAN）等現(xiàn)代微波通訊的關(guān)鍵材料。

第四十七頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

微波介質(zhì)陶瓷可大致分為五類：（1）超低損耗（ε=20～30，Q＞20000（10GHz），主要用于衛(wèi)星通訊）；（2）低介電常數(shù)（ε＜10，主要用于微波基板及高端微波元件）；（3）中介電常數(shù)（ε=30～40，主要用于衛(wèi)星通訊及移動(dòng)通訊基站）；（4）高介電常數(shù)（ε＞80，主要用于移動(dòng)電話）；（5）高調(diào)諧率（△=[ε（E）-ε（0）]/ε（0），主要用于可調(diào)諧振器、移動(dòng)相器以及可調(diào)微波電容器等。）第四十八頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.2片式陶瓷元器件目前，電子陶瓷元件的市場(chǎng)需求巨大，發(fā)展迅速。以片式電容（MLCC）為例，需求量以每年20%～30%迅速增長，2002年全世界總產(chǎn)量為7000多億支。而國際市場(chǎng)每年對(duì)片式電感需求也超過100億支。高性能、高比容、小型化、超薄層、高層數(shù)、低成本是多層片式無件的發(fā)展趨勢(shì)。特別是中高壓MLCC，在軍事、航天、通訊領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，對(duì)國防、航空事業(yè)關(guān)系重大。第四十九頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.3高性能高溫壓電陶瓷材料隨著鋼鐵、化工、能源、航空航天等工業(yè)的發(fā)展，需要高精度驅(qū)動(dòng)器、探測(cè)換能器和傳感器等壓電器件在高溫（可達(dá)600～800℃）惡劣環(huán)境中工作。航空器引擎的振動(dòng)控制、運(yùn)載液態(tài)（蒸氣）金屬管道的無損探傷、鋼鐵和化工工業(yè)熱網(wǎng)、電網(wǎng)以及核電工業(yè)的高溫流量探測(cè)和控制、焊接管道的無損探傷、高精度傳感驅(qū)動(dòng)器件等領(lǐng)域，對(duì)壓電材料的高溫應(yīng)用都提出了迫切的要求。第五十頁，共95頁。目前研制的高溫壓電材料普遍具有壓電活性低、高溫電阻小、“性能-溫度”系數(shù)大、高溫長期服役穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，必須使壓電器件的測(cè)量和工作點(diǎn)都遠(yuǎn)離居里溫度，大大降低了高溫壓電器件的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。因此繼續(xù)提高壓電材料的使用溫度，使之可以為我國能源、通信、航空、航天、航海、石油控測(cè)、冶金、導(dǎo)彈制導(dǎo)等重要領(lǐng)域的高溫應(yīng)用提供高性能高溫壓電陶瓷材料和新結(jié)構(gòu)器件，其市場(chǎng)前景非常廣闊。第五十一頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.4無鉛壓電陶瓷材料目前大規(guī)模使用的壓電陶瓷材料主要是鉛基壓陶瓷，其中PbO（或Pb3O4）約占原料總質(zhì)量的60%～70%左右。這些含鉛壓電陶瓷材料在生產(chǎn)、使用及廢棄后處理過程中都會(huì)給人類和生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。為了保護(hù)地球和人類的生存空間，防止環(huán)境污染，研究和開發(fā)無鉛壓電陶瓷材料是一項(xiàng)具有重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)意義的課題。第五十二頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述無鉛壓電陶瓷主要有以下體系：BaTiO3基無鉛壓電陶瓷；（Na0.5Bi0.5）TiO3(K0.5Bi0.5)TiO3，Bi4Ti3O12系壓電陶瓷；鈮酸鹽系無鉛壓電陶瓷鉍層狀結(jié)構(gòu)無鉛高溫材料。鈮酸鹽系統(tǒng)壓電陶瓷是頻率器件候選材料，鉍系層狀結(jié)構(gòu)無鉛壓電陶瓷則主要應(yīng)用于高溫壓電傳感器。第五十三頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.5熱電轉(zhuǎn)換材料

熱電材料，可使熱轉(zhuǎn)化為電，不產(chǎn)生廢物、無聲、高可靠性、是一種新型清潔發(fā)電方式。熱電制冷器件不使用轉(zhuǎn)動(dòng)部件，具有體積小、壽命長、無污染、容易實(shí)現(xiàn)精確控溫等特點(diǎn)，作為局部高精度溫控有著廣泛的應(yīng)用前景。熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)的關(guān)鍵在于導(dǎo)求優(yōu)良的熱電材料。過去已發(fā)現(xiàn)的材料存在不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，如：易蒸發(fā)、表面氧化、高溫下分解及熔融。而金屬氧化物熱電材料則較穩(wěn)定。第五十四頁，共95頁。熱電材料以性能指數(shù)Z來評(píng)價(jià)

式中S-——熱電功率；ρ——電阻率；κ——熱傳導(dǎo)率。

好的熱電材料應(yīng)為：S大而ρ及κ小，使Z大；Z×T≥1第五十五頁，共95頁。1997年人們發(fā)現(xiàn)金屬氧化物NaCoO4具有很好的熱電性，甚至超過代表性的熱電材料B2Te3，且較穩(wěn)定。近3～5年內(nèi)，發(fā)現(xiàn)多種金屬氧化物熱電材料如：NaCo2O4，[CaCoO3]xCoO2，[Bi2Sr2O4]xCoO2，Ni1-xLixO-Ba1-xSrxPbO3，Bi2.3-xPbxSr2.6Co2Oy等。除氧化物以外，還有CoSb3,ZnSb3等材料。

第五十六頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.6電子陶瓷膜材料

微機(jī)電系統(tǒng)（micro-electro-mechanicalsystemMEMS）是把微機(jī)械傳感器和驅(qū)動(dòng)（執(zhí)行）元件與傳統(tǒng)的集成電路組合起來的核心技術(shù)，是21世紀(jì)前50年信息技術(shù)革命的核心。其中，傳感器和驅(qū)動(dòng)器是這一技術(shù)革命的心臟。

MEMS器件用材料有Si、SiO2、Si3N4聚合物、鐵電陶瓷、形狀記憶合金和化學(xué)敏感材料等。第五十七頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述鐵電陶瓷材料功耗低，噪聲小，能量密度大；其優(yōu)異的壓電和熱釋電性能是MEMS系統(tǒng)中微傳感器和微驅(qū)動(dòng)器的理想材料體塊陶瓷尺寸大、工作電壓高，其中，1～10μm以至更厚的陶瓷膜材料是近年來研究的新熱點(diǎn)。厚膜材料可以增加驅(qū)動(dòng)器單位體積的輸出力，降低傳感器的噪聲、工作電壓低、重量輕、體積小、成本低、易于與VLSI工藝兼容。第五十八頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述目前廣泛應(yīng)用的制備技術(shù)為濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)及脈沖激光沉積(PLD)等，其中金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）的遮蓋性好，為制造三維器件所不可缺的重要成膜工藝。膜材料和體材料差別很大，如薄膜BaTiO3中要獲得半導(dǎo)化所需摻鈮量為體材料中摻入量的10倍。又如在Ba0.5Sr0.5TiO3在SrTiO3襯底上外延生長成膜，在膜平面內(nèi)方向，有強(qiáng)的壓應(yīng)力，與它有相同組成的體材料，室溫時(shí)為順電體，而膜材料則顯鐵電性，這是因這襯底和介質(zhì)之間有二維應(yīng)力。第五十九頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述

在襯底表面引入晶種，可降低薄膜的結(jié)晶溫度。2004年11月美國《科學(xué)》雜志刊登美、德、中等13位科學(xué)家聯(lián)名發(fā)表文章稱：利用合適的襯底，控制膜的厚度，改變膜的應(yīng)變，可使BaTiO3膜的居里溫度T。從120℃提高到400～540℃，剩余極化Pr達(dá)50～70μC/cm2。此項(xiàng)成果為近10年來鐵電膜材料的重大進(jìn)展。第六十頁，共95頁。第一章電子陶瓷概述

1.4.6電子陶瓷膜材料

微機(jī)電系統(tǒng)（micro-electro-mechanicalsystemMEMS）是把微機(jī)械傳感器和驅(qū)動(dòng)（執(zhí)行）元件與傳統(tǒng)的集成電路組合起來的核心技術(shù)，是21世紀(jì)前50年信息技術(shù)革命的核心。其中，傳感器和驅(qū)動(dòng)器是這一技術(shù)革命的心臟。

MEMS器件用材料有Si、SiO2、Si3N4聚合物、鐵電陶瓷、形狀記憶合金和化學(xué)敏感材料等。第六十一頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述鐵電陶瓷材料功耗低，噪聲小，能量密度大；其優(yōu)異的壓電和熱釋電性能是MEMS系統(tǒng)中微傳感器和微驅(qū)動(dòng)器的理想材料體塊陶瓷尺寸大、工作電壓高，其中，1～10μm以至更厚的陶瓷膜材料是近年來研究的新熱點(diǎn)。厚膜材料可以增加驅(qū)動(dòng)器單位體積的輸出力，降低傳感器的噪聲、工作電壓低、重量輕、體積小、成本低、易于與VLSI工藝兼容。第六十二頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述目前廣泛應(yīng)用的制備技術(shù)為濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、分子束外延(MBE)及脈沖激光沉積(PLD)等，其中金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）的遮蓋性好，為制造三維器件所不可缺的重要成膜工藝。膜材料和體材料差別很大，如薄膜BaTiO3中要獲得半導(dǎo)化所需摻鈮量為體材料中摻入量的10倍。又如在Ba0.5Sr0.5TiO3在SrTiO3襯底上外延生長成膜，在膜平面內(nèi)方向，有強(qiáng)的壓應(yīng)力，與它有相同組成的體材料，室溫時(shí)為順電體，而膜材料則顯鐵電性，這是因這襯底和介質(zhì)之間有二維應(yīng)力。第六十三頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述在襯底表面引入晶種，可降低薄膜的結(jié)晶溫度。2004年11月美國《科學(xué)》雜志刊登美、德、中等13位科學(xué)家聯(lián)名發(fā)表文章稱：利用合適的襯底，控制膜的厚度，改變膜的應(yīng)變，可使BaTiO3膜的居里溫度T，從120℃提高到400～540℃，剩余極化Pr達(dá)50～70μC/cm2。此項(xiàng)成果為近10年來鐵電膜材料的重大進(jìn)展。第六十四頁，共95頁。鐵電薄膜的居里溫度與應(yīng)變的關(guān)系

K.J.Choi,M.Biegalski,Y.L.Li,etal.,Science306,1005(2004)第六十五頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述1.4.7弛豫型鐵電材料超聲成像（B超）診斷技術(shù)已成為防治人類心血管疾病及內(nèi)臟器官腫瘤等的必不可少的技術(shù)。核心部件是寬頻帶、高靈敏度超聲換能器。目前主要用壓電陶瓷（鋯鈦酸鉛PZT系列）材料，但陶瓷材料的機(jī)電耦合系數(shù)較小，限制了“B超”換能器的靈敏度和帶寬。20世紀(jì)90年代以來，以鈮鋅酸鉛-鈦酸鉛（PZN-PT）和鈮鎂酸鉛（PMN-PT）固溶體單晶為代表的鐵電晶體材料的優(yōu)異性能將會(huì)大大促進(jìn)“B超”類醫(yī)用儀器設(shè)備更新?lián)Q代的進(jìn)程。第六十六頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述1.4.8電池材料環(huán)境保護(hù)和能源問題，急迫需要能存貯并釋放能量、容量大、功率密度高的二次電池。以單位重量或單位體積的能量密度排隊(duì):鉛鋅電池、鎳鎘電池、MH－Ni電池、鋰離子電池鋰離子電池最量最輕，尺寸也最小。雖然它在1990年前后才商業(yè)化，但目前它在世界輕便電池的總銷售量中，已占了63%。1999年后出現(xiàn)薄膜式電池，更有利于器件的小型化及薄膜化。第六十七頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述目前鋰離子電池所用的正極材料主要為LiCoO2及LiNixCo1-xO2，還有資源豐富、價(jià)廉、安全性優(yōu)的LiMn2O4為主體的材料。負(fù)極材料則以碳材料為主要，無定形碳材料在開發(fā)中還研究高能量密度的新材料，如Sn及Si的合系列。鋰金屬系統(tǒng)負(fù)極材料也在研究中。第六十八頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述未來Li離子電池的研究朝著高容量、高可靠性和低成本的方向發(fā)展，特別是充分利用我國西部豐富的鋰、鎳、錳等豐富的自然資源，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的非鈷酸鋰的新型正負(fù)極材料和電解質(zhì)材料，使隔膜材料國產(chǎn)化，這對(duì)于鋰離子電池在通訊、手提電腦以及攝像器材料等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用具有十分重要的意義。第六十九頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述燃料電池（FuelCell）可以高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，對(duì)環(huán)境的污染很小，是下一代重要的新能源。燃料電池按照其所使用的電解質(zhì)來分類，有高分子質(zhì)子交換膜型（PEFC）、磷酸鹽型（PAFC）、熔融碳酸鹽型（MCFC）和固體氧化物型（SOFC）等。在MCFC、SOFC中，使用NiO、(La,Sr)MnO3等材料。

未來PEFC和SOFC將更為受人關(guān)注，其發(fā)展趨勢(shì)是多層膜、堆垛結(jié)構(gòu)和低成本。第七十頁，共95頁。

第一章電子陶瓷概述1.4.9高溫超導(dǎo)陶瓷材料高溫超導(dǎo)陶瓷材料是21世紀(jì)具有戰(zhàn)略意義的高新材料，在能源、通訊、交通、國防軍工業(yè)以及醫(yī)用儀器等方面將有不可替代的作用。我國高溫超導(dǎo)技術(shù)已奠定了較好的基礎(chǔ)，其中，釔系塊材料已成功地應(yīng)用于世界首輛高溫超導(dǎo)磁懸浮列車。雖然我國鉍系和釔系超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，但針對(duì)不同的應(yīng)用，其性能仍需進(jìn)一步提高。第七十一頁，共95頁。1.5國內(nèi)外主要電子陶瓷公司1、TDKTDK公司成立與1935年12月。1992年以來TDK先后在大連、廈門、蘇州成立了子公司。在TDK公司先進(jìn)核心技術(shù)的支持下，TDK公司具有領(lǐng)先的電子元件材料及其元器件的制備技術(shù)。TDK先進(jìn)的材料及元器件制備技術(shù)為現(xiàn)代手機(jī)、PC的發(fā)展提供了重要的支持。

第七十二頁，共95頁。

TDK公司的部分產(chǎn)品第七十三頁，共95頁。2、村田制造有限公司村田制造有限公司（MurataManufacturingCo.Limited）是一家集成電子元件制造公司，是日本最大的電子陶瓷生產(chǎn)商。村田制造公司的產(chǎn)品可以分為普通應(yīng)用以及特定模塊應(yīng)用。普通應(yīng)用產(chǎn)品有電容器系列、電熱調(diào)節(jié)器（電阻）系列、線圈/延遲線系列等；特定模塊應(yīng)用有移動(dòng)通訊濾波器、微波元件、微波模塊、音頻視頻設(shè)備濾波器等。

第七十四頁，共95頁。CeramicResonators(CERALOCKr)MurataInc.,第七十五頁，共95頁。DielectricFilters(GIGAFILr)MurataInc.,第七十六頁，共95頁。DIELECTRICRESONATORS(RESOMICSr)MurataInc.,第七十七頁，共95頁。

CERAMICFILTERS/CERAMICDISCRIMINATORSFORCOMMUNICATIONSEQUIPMENTMurataInc.,第七十八頁，共95頁。

Murata公司的部分產(chǎn)品第七十九頁，共95頁。3、京都陶瓷制造公司京都陶瓷制造公司（KyoceraCorporation）是日本著名的電子陶瓷制造公司。公司在2000財(cái)年的銷售額達(dá)到1，258，053百萬日元，折合10，363.33百萬美元，較1999財(cái)年增長了58.1％。

第八十頁，共95頁。4、成都宏明電子實(shí)業(yè)總公司成都宏明電子股份有限公司（原715廠）是以新型電子元器件為主業(yè)的大型綜合性電子企業(yè)，屬于國家一大型企業(yè)。公司于2002年成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)制設(shè)立為股份有限公司。公司先后從美國、日本、瑞士、臺(tái)灣等國家地區(qū)引進(jìn)了高品質(zhì)合成碳膜電位器生產(chǎn)線、瓷介圓片電容器生產(chǎn)線、軍用金屬化有機(jī)薄膜生產(chǎn)線、PTC消磁熱敏電阻器生產(chǎn)線以及片式多層陶瓷電容器圈套生產(chǎn)線技術(shù)和部分關(guān)鍵設(shè)備、電子瓷料生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備、精密模具制造和零件制造設(shè)備，并進(jìn)行了消化吸收、開發(fā)創(chuàng)新。第八十一頁，共95頁。

公司主營各型新型電子元器件、電子陶瓷功能材料、精密模具于零件，拓展到電子應(yīng)用產(chǎn)品、專用設(shè)備、儀器儀表、高低壓成套開關(guān)設(shè)備和加工服務(wù)、技術(shù)咨詢。第八十二頁，共95頁。5浙江嘉康電子股份有限公司嘉康電子股份有限公司創(chuàng)立于1986年，是浙江省電子工業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)，主要生產(chǎn)“嘉康”牌電子陶瓷元器件，是全國電子元器件百強(qiáng)企業(yè)。

公司專業(yè)生產(chǎn)壓電陶瓷諧振器、濾波器等產(chǎn)品，主要供通信、計(jì)算機(jī)、家用電器等整機(jī)配套使用。

第八十三頁，共95頁。

6風(fēng)華高科公司創(chuàng)立于1982年，是廣東省電子工業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)，主要生產(chǎn)各種電子陶瓷元器件，是全國電子元器件百強(qiáng)企業(yè)。

公司專業(yè)生產(chǎn)壓電陶瓷諧振器、濾波器等產(chǎn)品，主要供通信、計(jì)算機(jī)、家用電器等整機(jī)配套使用。

第八十四頁，共95頁。7、潮州三環(huán)（集團(tuán)）股份有限公司全國最大的電子元件、先進(jìn)技術(shù)陶瓷產(chǎn)業(yè)基地之一。集團(tuán)屬下有8家專業(yè)生產(chǎn)廠，在香港、深圳、蘇州、廣州、四川等地設(shè)立分公司和辦事處。三環(huán)集團(tuán)高技術(shù)陶瓷產(chǎn)品已擴(kuò)大到電子、通訊、機(jī)械、電工、環(huán)保、新能源、時(shí)尚等應(yīng)用領(lǐng)域。主要產(chǎn)品有多層片式陶瓷電容器、玻璃封裝連接端子、晶體振蕩用陶瓷基座、LED用陶瓷基座、氮化鋁、氧化鋁陶瓷基板、光通信陶瓷部件、電阻器用陶瓷基體、固定電阻器、金屬化陶瓷部件、時(shí)尚陶瓷、燃料電池電極片等，形成以先進(jìn)陶瓷為依托的多門類產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品進(jìn)入全球采購鏈。

第八十五頁，共95頁。

三環(huán)集團(tuán)集材料、產(chǎn)品、裝備研發(fā)與制造為一體，1997年以本公司為依托，組建了廣東省電子陶瓷工程技術(shù)研究開發(fā)中心，2002年被認(rèn)定為廣東省企業(yè)技術(shù)中心。公司被認(rèn)定為國家高新技術(shù)企業(yè)，國家863成果產(chǎn)業(yè)化基地、廣東省第一批創(chuàng)新型企業(yè)。

三環(huán)集團(tuán)堅(jiān)持機(jī)制變革和管理創(chuàng)新。集團(tuán)的前身是創(chuàng)建于1970年的潮州市無線電元件一廠，1989年改為地方國營潮州市無線電瓷件廠，1992年實(shí)施股份制改造，1999年成立員工持股的三江電子有限公司控股三環(huán)集團(tuán)。以人為本的管理核心培育了“誠信勤勉，科技創(chuàng)新，尊重人才，協(xié)作友愛”的企業(yè)文化，成為企業(yè)變革與創(chuàng)新的精神支柱和動(dòng)力。集團(tuán)先后被授予全國精神文明建設(shè)工作先進(jìn)單位、廣東省模范集體、潮州市文明單位等榮譽(yù)稱號(hào)。

國家領(lǐng)導(dǎo)人胡錦濤、江澤民、李鵬、李長春、張德江、汪洋等同志先后參觀三環(huán)集團(tuán)，給予較高的評(píng)價(jià)。第八十六頁，共95頁。8、江蘇江佳電子股份有限公司

江蘇江佳電子股份有限公司地處京滬、寧通高速公路交匯口的揚(yáng)州市東郊邵伯鎮(zhèn)，新老廠區(qū)共占地98000多平方米，擁有揚(yáng)州市級(jí)技術(shù)中心一個(gè)，各類工程技術(shù)人員三百多人。主產(chǎn)品壓電陶瓷濾波器、諧振器、鑒頻器、陷波器，介質(zhì)陶瓷濾波器、雙工器、諧振器、介質(zhì)天線，線繞電阻器，汽車、摩托車儀表，以其質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、量大、配套的特點(diǎn)，遠(yuǎn)銷美、日、韓、港及東南亞地區(qū)，并為國內(nèi)多家大型企業(yè)集團(tuán)和外資企業(yè)配套。

第八十七頁，共95頁。

江蘇江佳電子股份有限公司連續(xù)十六屆名列電子信息產(chǎn)業(yè)部“電子元件百強(qiáng)企業(yè)”，2008年度為第77位排同行業(yè)第一。1996年以來，“江佳”牌產(chǎn)品被江蘇省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局連續(xù)評(píng)為“江蘇名牌產(chǎn)品”，2004年以來，“江佳”注冊(cè)商標(biāo)被江蘇省工商局認(rèn)定為“江蘇省著名商標(biāo)”，2001年9月江蘇省人民政府授予公司“重合同守信用企業(yè)”稱號(hào)，2003年1月，國家工商總局授予公司“全國守合同重信用企業(yè)”稱號(hào)，2005年被江蘇省科技廳認(rèn)定為“兩個(gè)密集型企業(yè)”，連續(xù)被東宇國際咨詢?cè)u(píng)估公司評(píng)定為“AAA級(jí)資信企業(yè)”。1995年起公司通過ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證，2004年通過ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證，2006年通過了日本索尼環(huán)境認(rèn)證，2007年電阻器通過了美國UL認(rèn)證。

第八十八頁，共95頁。9、江蘇寶通電子科技股份有限公司江蘇寶通電子科技股份有限公司(無錫寶通科技有限公司)始創(chuàng)立于1980年。本公司專業(yè)研制、生產(chǎn)、銷售壓電陶瓷元器件和聲表面元器件，主要產(chǎn)品為：陶瓷濾波器系列、陶瓷陷波器系列、陶瓷諧振器系列、陶瓷鑒頻器系列及聲表面濾波器系列及聲表面波諧振器等六大系列。產(chǎn)品廣泛配套于家用電器整機(jī)、電視機(jī)、多媒體電腦、洗衣機(jī)、微波爐、冰箱、空調(diào)、機(jī)頂盒、計(jì)算機(jī)、鼠標(biāo)、FDD、HDD、USB、數(shù)碼相機(jī)、通訊類整機(jī)、遙控器及衛(wèi)星接收和發(fā)射、電子跑步器等電子消費(fèi)類整機(jī)領(lǐng)域。

第八十九頁，共95頁。

公司在二十余年的發(fā)展歷程中，一貫堅(jiān)持以人為本，充分發(fā)掘人力資源，現(xiàn)擁有一大批具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高科技專業(yè)人才隊(duì)伍和一支精于業(yè)務(wù)技能的員工隊(duì)伍，并形成了一套科學(xué)的管理系統(tǒng)和產(chǎn)品質(zhì)保體系，公司于1994年在行業(yè)中率先通過ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證，2000年通過了ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，2004年獲得了I