几种电子陶瓷材料的研究进展与应用前景
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第３ ４ 卷第 ２期
２ ０ １ ３年 ６月
《 陶瓷学报》
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖｏ ｌ ｜ ３ ４ ． Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕwk.baidu.comｎ． ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ２ ２ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ２ １ ９ — ０ ５
如肇庆风华高科， 西安宏星等企业。但是民族企业总 体市场份额 占有率较小， 缺乏高端产品的关键技术 。 美国，亚洲的日本在功能陶瓷的高端技术领域中， 拥
有话 语权， 例如 日本的 Ｔ Ｄ Ｋ， 村 田， 太阳诱电等 已成 为世界知名公司 ， 其功能陶瓷与元器件的研发也处于 全球领先地位［ ２ 】 。 如今 ， 功能陶瓷已经实现了大规模的 应用 ， 并且市场化 ， 新型功能陶瓷与电子信息技术相 互促进 。 例如压 电陶瓷的使用改变了传感器技术 、 超
几种 电子陶瓷材料的研 究进展与应 用前景
张效华 辛 凤 胡跃辉 杨 丰 陈义川
（ 景德 镇 陶瓷 学院 ， 江西 景德镇 ３ ３ ３ ０ ０ ０ ）
捅 姜
电子科学 ， 信息技术发展 日 新 月异 ， 高速奔向集 成化和微型化。 在 电子产品中， 元器件是 其重要的组件之一 。 所以对核心元件 提 出更高的标准 ： 必须具有高速 ， 微型 ， 轻薄 ， 高可靠性等特 点。电子元器件 的核心技术就是如何利用功能陶瓷材料的电、 磁、 声、 光、 力、 热等特性 。元器件的发展趋势是小型化 、 片式化 、 多层化 、 模块化 、 集成化和多功能化 ， 以及高性能低花费 ， 方便使用 。 本文
地计划（ 编号 ： Ｋ ． Ｉ Ｌ Ｄ １ ２ （ ｝ ８ ５ ） ； 江西省教育厅科技项 目 （ 编号 ： Ｇ Ｊ Ｊ １ ３ ６ ２ ５ ） 通讯联系人 ： 张效华 ， Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｉ ｔ ｙ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
《 陶瓷学报） ￣ ２ ０ １ ３年第 ２期
智能与环保等特点ｎ 一 回 。 电子元器件最为重要的技术核 心就是介质材料的制备（ 具有电 、 磁、 声、 光、 力、 热等 特 陛） 【 ｌ ２ 】 。 另外电子陶瓷在微 电子、 光纤传导、 传感器
以及空间技术等高级技术领域中发挥 出重要作用， 同
时也在 电子通信、 控制 、 超大规模 电路 、 信息处理 中也 发挥着重要支撑作用 ， 为科学技术的进步夯下坚实的
１ 电子 陶瓷 的种 类及 其应 用
１ ． １ 微波 介质陶瓷
ｌ
ｚ ｒ ０ ｛ ． 体系（ 其中 Ａ ： Ｓ ｒ ； Ａ’ ： Ｃ ａ 、 Ｂ ａ ； Ｂ’ ： Ｎ ｉ 、 Ｃ ｏ等元
０ 引 言
随着电子科学与技术 ， 计算机 ， 光纤通信 ， 信号与
征技术 。功能材料之所 以性能独特， 这完全依靠材料
的化学组成， 而且也与制备合成 、 工艺条件、 微观结构
有着密切的关联 ， 新体系的发现和人工配方的研发也 有助于功能材料的开发［ １ 。传统功能陶瓷早已市场 化， 价格也相对低廉 ， 在工业应用方面也获得足够的 实践经验和数据积累 。然而先进 的功能陶瓷性能特
收稿 日 期： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ０ ７
声技术 、 表面波技术 ， 反之也对压 电陶瓷材料提 出了
更高的性能要求 ； 微波介电陶瓷的使用促使了无线通
讯技术的迅猛发展 ， 反之也对微波介电材料的特性提
基金 项目： 江西省 自然科 学基金项 目（ 编号 ： ２ ０ １ ２ ２ Ｂ Ａ ２ １ ２ ０ ０ １ ） ； 江西省重点科技计划指导性项 目（ 编号 ： ２ Ｏ ｌ ｌ ２ Ｂ Ｂ Ｈ 踟Ｏ ｏ ９ ） ； 江西省高等学校科技落
综合介绍了微波介电， 铁电压电， 磁性以及热释电等新型功能陶瓷材料， 同时也介绍了最新的研究进展及可能的应用前景。
关键词 功能陶瓷 ； 微波介 电 ； 铁 电压电 ； 磁 电； 热释 电
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｏ１ ７ ４ ． ７ ５ 文 献 标识 码 ： Ａ
显示出很大的区别 。 其包含知识产权和最新测试 ， 表
图 １ 电 介质 材 料 之 间 的 关 系
Ｆ ｉ ｇ 。 １ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
圈 ２ 电滞 回线 的 简 图
Ｆｉ ｇ ． ２ Ｆ ｅｒ ｒ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｌ ｏ ｏ ｐ
出了在不同的频段下 ， 介 电常数的范围 ， 温度系数的 调整等更加细致的要求 。
引了材料科学家的兴趣。 已研究出了不同系列微波介 质材料体系。 例如 ： Ｂ ａ Ｏ － Ｔ ｉ Ｏ 系统 ， Ａ （ Ｂ Ｂ ’ ＿ Ｊ Ｏ 。 体系 （ 其 中Ａ为 ｃ ａ 、 ｓ ｒ 等元素 ； Ｂ为 ｚ ｒ 、 ｓ ｎ等元素） ， （ Ａ Ａ’
系统的高速发展， 电子产品越来越向微型化和高度集 成化发展 ， 从而对电子元器件提 出了更高的标准 ： 要
求其能满足高速、 微型 、 轻薄和高可靠性等特点 ， 同时
也兼具高精度、 能耐温度差异 、 低能耗 、 大功率 、 模块
异， 具有一定的科学性 ， 军事性 以及商业机密。 当前 ，
基于功能陶瓷的元器件 ， 全球市场庞大。虽然我们国 家也 已拥有相 当规模的信息功能陶瓷元器件产业， 例
基础。 因此， 电子陶瓷成为 目前材料界的研究热点。 电 子陶瓷根据其性能划分 ， 种类繁多。一般根据具体的
性能 ， 适 用于电容 、 电感 、 驱动器 、 传感器 、 存储以及滤
波器等组件 ， 当前 电子陶瓷主要包括微波介 电， 铁电 压电， 磁性 ， 热释电以及压敏等功能陶瓷材料。 与传统 陶瓷相比， 电子陶瓷从原料纯度 ， 配方 ， 到制备工艺都
２ ０ １ ３年 ６月
《 陶瓷学报》
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＥＲＡＭ Ｉ ＣＳ
Ｖｏ ｌ ｜ ３ ４ ． Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕwk.baidu.comｎ． ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ０ — ２ ２ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ２ １ ９ — ０ ５
如肇庆风华高科， 西安宏星等企业。但是民族企业总 体市场份额 占有率较小， 缺乏高端产品的关键技术 。 美国，亚洲的日本在功能陶瓷的高端技术领域中， 拥
有话 语权， 例如 日本的 Ｔ Ｄ Ｋ， 村 田， 太阳诱电等 已成 为世界知名公司 ， 其功能陶瓷与元器件的研发也处于 全球领先地位［ ２ 】 。 如今 ， 功能陶瓷已经实现了大规模的 应用 ， 并且市场化 ， 新型功能陶瓷与电子信息技术相 互促进 。 例如压 电陶瓷的使用改变了传感器技术 、 超
几种 电子陶瓷材料的研 究进展与应 用前景
张效华 辛 凤 胡跃辉 杨 丰 陈义川
（ 景德 镇 陶瓷 学院 ， 江西 景德镇 ３ ３ ３ ０ ０ ０ ）
捅 姜
电子科学 ， 信息技术发展 日 新 月异 ， 高速奔向集 成化和微型化。 在 电子产品中， 元器件是 其重要的组件之一 。 所以对核心元件 提 出更高的标准 ： 必须具有高速 ， 微型 ， 轻薄 ， 高可靠性等特 点。电子元器件 的核心技术就是如何利用功能陶瓷材料的电、 磁、 声、 光、 力、 热等特性 。元器件的发展趋势是小型化 、 片式化 、 多层化 、 模块化 、 集成化和多功能化 ， 以及高性能低花费 ， 方便使用 。 本文
地计划（ 编号 ： Ｋ ． Ｉ Ｌ Ｄ １ ２ （ ｝ ８ ５ ） ； 江西省教育厅科技项 目 （ 编号 ： Ｇ Ｊ Ｊ １ ３ ６ ２ ５ ） 通讯联系人 ： 张效华 ， Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｃ ｉ ｔ ｙ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
《 陶瓷学报） ￣ ２ ０ １ ３年第 ２期
智能与环保等特点ｎ 一 回 。 电子元器件最为重要的技术核 心就是介质材料的制备（ 具有电 、 磁、 声、 光、 力、 热等 特 陛） 【 ｌ ２ 】 。 另外电子陶瓷在微 电子、 光纤传导、 传感器
以及空间技术等高级技术领域中发挥 出重要作用， 同
时也在 电子通信、 控制 、 超大规模 电路 、 信息处理 中也 发挥着重要支撑作用 ， 为科学技术的进步夯下坚实的
１ 电子 陶瓷 的种 类及 其应 用
１ ． １ 微波 介质陶瓷
ｌ
ｚ ｒ ０ ｛ ． 体系（ 其中 Ａ ： Ｓ ｒ ； Ａ’ ： Ｃ ａ 、 Ｂ ａ ； Ｂ’ ： Ｎ ｉ 、 Ｃ ｏ等元
０ 引 言
随着电子科学与技术 ， 计算机 ， 光纤通信 ， 信号与
征技术 。功能材料之所 以性能独特， 这完全依靠材料
的化学组成， 而且也与制备合成 、 工艺条件、 微观结构
有着密切的关联 ， 新体系的发现和人工配方的研发也 有助于功能材料的开发［ １ 。传统功能陶瓷早已市场 化， 价格也相对低廉 ， 在工业应用方面也获得足够的 实践经验和数据积累 。然而先进 的功能陶瓷性能特
收稿 日 期： ２ ０ １ ２ — １ ２ — ０ ７
声技术 、 表面波技术 ， 反之也对压 电陶瓷材料提 出了
更高的性能要求 ； 微波介电陶瓷的使用促使了无线通
讯技术的迅猛发展 ， 反之也对微波介电材料的特性提
基金 项目： 江西省 自然科 学基金项 目（ 编号 ： ２ ０ １ ２ ２ Ｂ Ａ ２ １ ２ ０ ０ １ ） ； 江西省重点科技计划指导性项 目（ 编号 ： ２ Ｏ ｌ ｌ ２ Ｂ Ｂ Ｈ 踟Ｏ ｏ ９ ） ； 江西省高等学校科技落
综合介绍了微波介电， 铁电压电， 磁性以及热释电等新型功能陶瓷材料， 同时也介绍了最新的研究进展及可能的应用前景。
关键词 功能陶瓷 ； 微波介 电 ； 铁 电压电 ； 磁 电； 热释 电
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｏ１ ７ ４ ． ７ ５ 文 献 标识 码 ： Ａ
显示出很大的区别 。 其包含知识产权和最新测试 ， 表
图 １ 电 介质 材 料 之 间 的 关 系
Ｆ ｉ ｇ 。 １ Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
圈 ２ 电滞 回线 的 简 图
Ｆｉ ｇ ． ２ Ｆ ｅｒ ｒ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｌ ｏ ｏ ｐ
出了在不同的频段下 ， 介 电常数的范围 ， 温度系数的 调整等更加细致的要求 。
引了材料科学家的兴趣。 已研究出了不同系列微波介 质材料体系。 例如 ： Ｂ ａ Ｏ － Ｔ ｉ Ｏ 系统 ， Ａ （ Ｂ Ｂ ’ ＿ Ｊ Ｏ 。 体系 （ 其 中Ａ为 ｃ ａ 、 ｓ ｒ 等元素 ； Ｂ为 ｚ ｒ 、 ｓ ｎ等元素） ， （ Ａ Ａ’
系统的高速发展， 电子产品越来越向微型化和高度集 成化发展 ， 从而对电子元器件提 出了更高的标准 ： 要
求其能满足高速、 微型 、 轻薄和高可靠性等特点 ， 同时
也兼具高精度、 能耐温度差异 、 低能耗 、 大功率 、 模块
异， 具有一定的科学性 ， 军事性 以及商业机密。 当前 ，
基于功能陶瓷的元器件 ， 全球市场庞大。虽然我们国 家也 已拥有相 当规模的信息功能陶瓷元器件产业， 例
基础。 因此， 电子陶瓷成为 目前材料界的研究热点。 电 子陶瓷根据其性能划分 ， 种类繁多。一般根据具体的
性能 ， 适 用于电容 、 电感 、 驱动器 、 传感器 、 存储以及滤
波器等组件 ， 当前 电子陶瓷主要包括微波介 电， 铁电 压电， 磁性 ， 热释电以及压敏等功能陶瓷材料。 与传统 陶瓷相比， 电子陶瓷从原料纯度 ， 配方 ， 到制备工艺都