新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室副主任周濟

　　信息化是21世紀重要的時代特征，信息功能陶瓷材料已經(jīng)成為現(xiàn)代電子信息技術(shù)的重要基石。信息功能陶瓷以其高性能和應(yīng)用的廣泛性，日益成為許多新型電子元器件的重要關(guān)鍵基礎(chǔ)材料，在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中占有十分重要的戰(zhàn)略地位。

　　信息功能陶瓷應(yīng)用廣泛

　　功能陶瓷材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲，熱、機械、化學或生物功能的介質(zhì)材料。功能陶瓷材料依其性能分類，主要包括介電陶瓷、鐵電陶瓷、壓電陶瓷、半導體陶瓷、陶瓷超導體、磁性陶瓷、電光陶瓷、熱釋電陶瓷、微波介質(zhì)陶瓷、熒光陶瓷、光催化陶瓷等。目前應(yīng)用最廣的是電子信息領(lǐng)域。隨著電子信息產(chǎn)品進一步向小型化、集成化、寬帶化的方向發(fā)展，信息功能陶瓷的細晶化、電磁特性的高頻化、低溫共燒陶瓷技術(shù)等將成為發(fā)展新一代片式電子元器件的關(guān)鍵技術(shù)，導致一系列新型電子元件和模塊的出現(xiàn)。

　　信息功能陶瓷作為一大類對電、磁、光、聲、熱、力等信息具有檢測、轉(zhuǎn)換、存儲、耦合和傳輸?shù)裙δ艿慕橘|(zhì)材料，廣泛應(yīng)用于電子信息、集成電路、計算機、自動控制、航空航天、海洋超聲、通信技術(shù)、汽車和能源等近代高新技術(shù)領(lǐng)域。

　　技術(shù)邁向多層化、集成化

　　電子信息技術(shù)的集成化，微型化和智能化發(fā)展趨勢，推動電子元器件在組裝和運用方式上產(chǎn)生了新的變化，即插裝向表面組裝、模擬化向數(shù)字化、固定式向移動式、分離式向集成化轉(zhuǎn)變。因此，功能陶瓷元器件的多層化、多層元件片式化、片式元件集成化和多功能化成為發(fā)展的主流。片式電容、片式電感和片式電阻是應(yīng)用最為廣泛三大無源元件，已經(jīng)發(fā)展為規(guī)�；漠a(chǎn)業(yè)群。其他功能各異的片式電子元件如片式驅(qū)動器、片式變壓群、片式天線、片式傳感器及片式換能器等發(fā)展也十分迅速。

　　移動通信和遠距離通信技術(shù)的快速發(fā)展，對微波陶瓷介質(zhì)材料及其微波諧振器，微波濾波器、微波電容器等提出了廣闊的市場需求。壓電陶瓷在超聲和水聲換能器、濾波器和點火器等領(lǐng)域已獲得廣泛應(yīng)用，隨著自動控制、機器人、空間技術(shù)、納米測量和控制技術(shù)的發(fā)展需求，壓電陶瓷微驅(qū)動器和超聲微馬達應(yīng)運而生，與傳統(tǒng)的電磁馬達相比，它具有低轉(zhuǎn)速、大力矩、高分辨、快響應(yīng)、抗磁干擾等諸多優(yōu)點。近年來，由于便攜式、小型化、薄型化電子設(shè)備的發(fā)展，多層壓電陶瓷變壓器在液晶顯示背光電源應(yīng)用等方面顯示其獨特的優(yōu)勢，與線繞變壓器相比，它具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、高升壓比、小體積、短路時自動截止而不燒毀等特點，正成為壓電陶瓷新的應(yīng)用領(lǐng)域而備受關(guān)注。半導體敏感陶瓷作為熱敏、壓敏、氣敏等傳感器的重要材料持續(xù)發(fā)展，鐵電壓電陶瓷厚膜與薄膜材料在微電子機械和鐵電存儲器中的應(yīng)用一直引人注目，壓電微泵、微加速度計、微紅外陣列探測器、微相聲器、微開關(guān)以及薄膜微馬達等是壓電與微電子，鐵電與半導體集成的典型應(yīng)用，發(fā)展?jié)摿薮蟆?

　　全球投資日趨活躍

　　由于功能陶瓷材料近年來強大的市場需求和戰(zhàn)略地位，世界各國對功能陶瓷的研究與開發(fā)都給予了足夠的重視。美國、日本和西歐一些國家都將功能陶瓷作為關(guān)鍵技術(shù)，投入大量經(jīng)費進行研究和開發(fā)。從總體上看，美、日在功能陶瓷的研究方面居領(lǐng)先地位。功能陶瓷電子元件發(fā)展的重要趨勢是小型化、微型化、片式化、模塊化和集成化。這些趨勢向陶瓷材料科學和技術(shù)提出了一系列挑戰(zhàn)。因此，圍繞上述應(yīng)用目標開展的功能陶瓷材料的研究及產(chǎn)業(yè)化目前十分活躍。早在20世紀80年代，人們就開始探索無源元件的集成化問題。但直到世紀之交，由于低溫共燒陶瓷(LTCC)等技術(shù)的突破才使無源集成技術(shù)進入了實用化和產(chǎn)業(yè)化階段，并成為備受關(guān)注的技術(shù)制高點。

　　世界各國政府、產(chǎn)業(yè)界和軍界對無源集成技術(shù)給以高度重視。美國科學基金委員會、國家標準計量局、國家航空和宇航局(NASA)、國防部等機構(gòu)均投入大量經(jīng)費開展無源集成技術(shù)以及相關(guān)的器件和模塊的研制。歐共體通過其Brite-Euram框架，支持了“微波與電力模塊的快速制造”研究計劃(簡稱RAMP計劃)；日本政府將無源集成技術(shù)列入到了政府優(yōu)先支持的“關(guān)鍵技術(shù)中心計劃”(Key Technology Center Program，JKTC)；德國政府啟動了旨在推進用于衛(wèi)星通信用集成模塊的KERAMIS項目、旨在研究多功能無源集成模塊的4M項目等。一些大型高技術(shù)企業(yè)，如美國杜邦公司、IBM公司、摩托羅拉公司，日本TDK公司、NEC公司、村田公司、3M公司、富士通公司，荷蘭菲利普公司等均投入巨資參與無源集成技術(shù)的角逐。2001年，我國臺灣工業(yè)巨頭臺塑集團以低溫共燒陶瓷(LTCC)模塊作為切入點，啟動了“科技臺塑”計劃，他們通過購買美國高科技企業(yè)的技術(shù)，開發(fā)藍牙模塊和移動通信產(chǎn)品，進入了電子信息領(lǐng)域。由國際電子與封裝協(xié)會(IEAPS)發(fā)起的旨在推動世界范圍內(nèi)無源集成技術(shù)發(fā)展的名為Ceramic Interconnect Initiative的計劃(簡稱CII)得到了世界各國很多研究結(jié)構(gòu)和企業(yè)的積極響應(yīng)。

　　我國產(chǎn)業(yè)化需加速發(fā)展

　　我國的功能陶瓷材料及片式元器件產(chǎn)業(yè)化的總體水平落后于美日兩國，與一些歐洲國家(英、德、法等)相近。但在某些具體材料研究方面(如無源電子元件用低燒功能陶瓷材料、高性能細晶鐵電陶瓷材料等)，我國科學家的研究成果已處于國際領(lǐng)先水平。但是在實際應(yīng)用、生產(chǎn)水平、工業(yè)化程度以及市場份額上與歐、美、日等發(fā)達國家仍然有相當大的差距。最近幾年，在科技人員和各企業(yè)的努力下，特別是在國家的重點扶持下，再加上外來資金的引入，中國功能陶瓷的基礎(chǔ)研究得到加強，企業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，企業(yè)規(guī)模不斷擴大，從而使得中國的電子陶瓷市場不斷發(fā)展壯大。目前，我國已經(jīng)在功能陶瓷材料領(lǐng)域聚集了雄厚的隊伍和積累，處于厚積薄發(fā)的階段，產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭很猛。在電子陶瓷及其片式電容、電感器、電阻器件、陶瓷基板、光導纖維及其陶瓷光線連接器、高溫超導陶瓷纖維等應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化方面進展都非常順利�，F(xiàn)在，我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)大多數(shù)的電子陶瓷，像IC基板、瓷介電容、電阻、電感、磁性材料、蜂鳴器、濾波器等壓電陶瓷無線電頻率元件已能大量生產(chǎn)，并且還占有一定的國際市場。但大部分產(chǎn)品的利潤并不很高，產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值都相對較低，而且目前世界上最先進的超高利潤的電子陶瓷產(chǎn)品我們沒有能夠占領(lǐng)市場，許多電子整機中的電子陶瓷元件仍需大量進口，如手機中使用的片式壓電陶瓷濾波器等，國內(nèi)市場很大，但全*進口。因此，提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和附加值，加大產(chǎn)品的利潤率是電子陶瓷發(fā)展的關(guān)鍵和目標。只有在這些方面做得好的企業(yè)，才有可能在將來的電子陶瓷市場中獨領(lǐng)風騷。

　　隨著世界范圍經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的調(diào)整和轉(zhuǎn)移，我國的功能陶瓷材料和元件的市場正在迅速增長。發(fā)達國家電子整機生產(chǎn)逐漸向中國轉(zhuǎn)移，為我國功能陶瓷材料和相關(guān)電子元件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了前所未有的發(fā)展機遇。把握機遇，發(fā)展優(yōu)勢，提高我國信息功能陶瓷的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平和自主創(chuàng)新能力，對于提高我國信息產(chǎn)業(yè)的總體水平有著重要的戰(zhàn)略意義。