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積體奈米元件陶瓷模組

包括固態氧化物燃料電池、被動元件材料配方及製程開發,通訊用低溫共燒陶瓷材料與RF元件之設計及製作,非收縮型LTCC材料製程開發,及高頻、高壓、低溫介電陶瓷材料開發等。

 

CMOS

自從二十世紀後半期電子產業產生革命性的發展,陶瓷材料即大量應用在電機及微電子產品中。(圖:組裝電路板。)在一九二O年代中期,Ni-Zn 及 Mn-Zn 鐵氧磁體便應用在變壓器、電話機與收音機的接收線圈中。二次大戰後,具有高介電係數、高壓電常數、高機電藕合常數及良好光電效應的鐵電陶瓷材料也被大量地開發及應用。高介電常數的 BaTiO3 陶瓷材料應用在碟式及管狀的電容器,並在一九七○年代應用在積層陶瓷電容中。

現在,全世界每年約生產超過千億個積層電容器。微波陶瓷則廣泛使用在無線通訊的濾波器、共振器及混頻器中。隨著電子設備的發展,更多種類及功能的陶瓷材料將被開發並應用在先進的電子設備中。如同一般電子元件的演進,電子陶瓷首先應用在接腳式元件上,每個元件只有單一的功能,並利用導線與電路板相連。隨著表面黏著技術的開發,電子陶瓷元件逐漸改成晶片式設計,元件藉由端電極與電路連接,由於不用接腳,晶片式元件在電路上所占的體積變小。

為了能更進一步減小元件在電路中所占的體積,晶片式元件不斷朝向小型化及陣列式發展,現有的厚膜製程技術已可製作大小為 0201(0.02 英寸 × 0.01 英寸)的晶片式元件。為了迎合電子設備輕薄短小的發展趨勢,電子陶瓷元件正朝向積體化與模組化發展,提升電子線路中的電路與元件密度,以減小電路所占的體積。電子陶瓷的發展趨勢隨著製程技術的進步與電子產品應用需求而改變,目前,電子陶瓷的主要發展趨勢有:

(1)具多功能的電子陶瓷元件及系統模組,及其積層製造技術日益重要,模組中電路及元件呈現三度空間的多層架構,以取代以往的單層電路架構。

(2)從單一元件的製程技術轉換成多功能電子陶瓷元件或模組的製造,電阻、電容及電感等被動元件可埋入模組內,模組內的電路及材料製程技術亦漸複雜,模組內電路布局及製程技術模擬的重要性增加。

(3)隨著半導體技術的奈米化,電子陶瓷元件的尺寸奈米化及奈米製程技術也逐漸受到重視。

電子陶瓷元件依其功能性可分為絕緣陶瓷、介電陶瓷、壓電陶瓷、半導體陶瓷、感測陶瓷、磁性陶瓷、超導陶瓷等七類。依其應用的不同,各類電子陶瓷所使用的材料亦有所區別。

 

資料來源:《科學發展》2004年3月,375期,28~33頁