电子陶瓷（电子材料）工艺原理

     电子陶瓷工艺原理现为电子科学与技术专业本科生必修的一门专业技术课，主要研究电子陶瓷的组

成、结构及制备工艺与其功能之间的关系。
  注意分清电子陶瓷与传统陶瓷在概念上的区别。陶瓷的概念已经远远超过古老陶瓷的范畴。
    何谓陶瓷：采用原料粉碎—浆料（泥料）制备—坯体成型—高温烧结，这一工艺制备过程所制备的产

品，称为陶瓷。

陶瓷分为传统陶瓷（指日用、建筑、卫生、装饰和艺术类材料制品）和新型陶瓷
新型陶瓷又分为结构陶瓷（指具有机械功能、热功能、耐高温、抗腐蚀和部分化学功能）
和功能陶瓷，用于电子技术方面，电子陶瓷（电功能陶瓷）

当代三大固体材料：陶瓷材料、金属材料、有机高分子材料
现代科学的三大支柱：材料、能源、信息
1、新型陶瓷的概念
日本—精细陶瓷、精密陶瓷
美国—高级陶瓷、先进陶瓷、现代陶瓷
英国—技术陶瓷
我国—工业陶瓷、新型陶瓷，大多数国家统一称为新型陶瓷
新型陶瓷的定义：
        采用人工精制的无机粉末为原料，通过结构上的设计，精确的化学计量、合适的成型方法和烧成

制度而达到特定的性能，经过加工处理使之符合要求尺寸精度的无机非金属材料制品。
2、新型陶瓷与传统陶瓷的区别
区  别 传统陶瓷 新型陶瓷
原材料 天然矿物原料 人工精制合成原料
成  型 可塑、注浆、挤压 干压、等静压、挤压、轧膜、流延、热压铸
烧  成 温度在1350℃以下，燃料以煤、油、气为主。 结构陶瓷需很高温度烧结(1600℃)，功能

陶瓷需精确的控制温度，燃料以电为主。
加  工 一般不需加工 切割、打孔、研磨、抛光等
性  能 以外观效果为主 以内在性能为主：耐磨、耐温、耐腐蚀、高强度及各种敏感性。
用  途  日用、建筑、卫生装饰和艺术品  宇航、能源、冶金、化工、交通、电子、家电等行业
3、新型陶瓷的分类
分为：结构陶瓷、功能陶瓷
结构陶瓷包括：氧化物系列、非氧化物系列
功能陶瓷包括：电功能陶瓷、磁功能陶瓷、光功能陶瓷、生物及化学功能陶瓷
4、新型陶瓷的特性与应用
(1)高度绝缘性和良好的导热性
(2)铁电性、压电性和热释电性
(3)半导性或敏感性
5、新型陶瓷的工艺技术现状
粉体制备 — 成型 — 烧结 — 精加工
(1)粉体制备 ······
(2)成型 ······
(3)烧结 ······
(4)精加工 ······
    作为一名学本专业的工程技术人员和科技工作者有必要研究、探索和解决以下重点课题：
(5)工艺—结构—性能设计的研究
(6)开发标准化、系列化粉体的研究
(7)提高产品的重复性、可靠性与使用寿命的研究
(8)加强新型陶瓷精密加工的研究
6、新型陶瓷展望
    信息、能源、材料被誉为当代科学的三大支柱，新型陶瓷作为一种新材料，以其优异的性能在材料领

域独树一帜，在未来社会中将越益发挥显著作用 。展望未来，新型陶瓷材料将会在下面几个方面获得进

展和突破。
(1)气相凝聚法制备超微（纳米）粉体
(2)用微波加热代替传统烧结
(3)陶瓷脆性的致命弱点将得到改变
(4)纳米材料的应用
(5)智能陶瓷的发展
(6)陶瓷的晶界工程设计 
    功能陶瓷材料是一种多晶材料。研究结果表明，晶界对材料性能的影响极大。在电子陶瓷的设计中，

我们常常利用晶界特性。晶界—晶粒界区：它包含晶粒表层部分、晶粒界、析出相和气孔等的边界区域。
晶界工程设计：
    研究晶界的作用，晶界的组成及它对材料性能的影响，然后设计所需的晶界来达到人们所要求的材料

性能，进而制备出符合实用要求的电子陶瓷产品。  
7、新型陶瓷的主要研究任务
(1)研究现有陶瓷性能及改良途径；
(2)发掘原有材料的新性能；
(3)探索和发展新材料及新应用；
(4)研究制备材料的最佳工艺(本课程的主要内容)；
(5)对烧结后制品的精加工技术进行研究。
参考书目：
(1)《电子陶瓷工艺基础》上海科技大学编
(2)《陶瓷工艺学》华南工学院、南京化工学院、武汉建材学院合编
(3)《特种陶瓷工艺学》李世普编
(4)《日用陶瓷工艺学》李家驹主编
7.1. 正温度系数热敏电阻器（PTCR）
1. PTC特性
    室温时呈现低电阻率，当温度超过Tc时其电阻率可增加几个数量级。
2. PTC 热敏电阻器应用实例
    家用灭蚊器 — 现在人人几乎都用它，PTCR起着即恒温又加热的双重作用，就功能而言，它具有测温

、控温和加热的三重作用。
 
7.2. 铁电存储器（FRAM）
    这是目前国内外研究的热门课题。国外已有低位存贮容量的商品出售，它有望取代现有的半导体及磁

芯存贮器。
1. 铁电材料的铁电性 
例如，锆钛酸铅铁电材料Pb(ZrXTi1—X)O3简称PZT具有自发极化，自发极化在交变外电场的激励下可随着

电场而转向，表现出电滞回线。铁电材料的铁电性表征便是电滞回线，一种材料是否具有铁电性就看它是

否具有电滞回线，由电滞回线可以获得三个典型的参数即Pr、Ec和Ps(饱和自发极化)。
2. 铁电存储器的特点
① 速度快；② 抗辐射；③ 非挥发性。
3. 铁电存储器工作原理
    能够存贮信息的主体是铁电电容器。