鋰基負極材料因工作電壓較高，鋰枝晶較不易產生（有較好的安全性），加上可快速充電，因此被視為負極材料的明日之星。

常見的鋰基負極材料有三種：二氧化鈦、︀鈦酸鋰與鈮酸鈦。其中二氧化鈦已於其他文章簡介過，以下僅簡介鈦酸鋰與鈮酸鈦。

(1)鈦酸鋰：化學式是Li4Ti5O12(簡稱LTO)，為尖晶石（spinel)結構。

(2)鈮酸鈦：常見的有兩種，化學式分別是Ti2Nb10O29與TiNb2O7(均簡稱TNO)。不同的原料與製造方式，可以合成不同鈦鈮比的TNO。一般認為較高的鈦鈮比製成的負極材料，成本較具競爭力。

矽酸鈣與矽酸鎂是常見的耐火建材，以下為兩者的簡介：

1.矽酸鈣 :

常見生產方式有二：

a.加熱矽酸鹽與氫氧化鈣

b.石英與碳酸鈣反應

熔點約為1540°C，低於矽酸鎂

2.矽酸鎂 :

常見生產方式如下：

a.加熱鎂鹽與矽酸鹽

b.石英與氧化鎂反應

熔點約為1890°C，吸水性高於矽酸鈣

就建材的應用來說，矽酸鈣優於矽酸鎂，因為矽酸鎂的吸水性較矽酸鈣來得大，在台灣亞熱帶氣候的環境下，比較容易變形，使用年限較短。

將氧化矽加入防水底漆中，可以讓水泥內部防水，與以往的外部防水方式不同，更能有效預防壁癌。

一般的高分子防水塗料，在水泥表面形成緻密防水膜去阻止水分，這樣的方式是屬於外部防水。

添加氧化矽的防水底漆，會生成矽酸質，矽酸質會與水化後的水泥產物-氫氧化鈣，產生樹枝狀的結晶體，可以填充水

泥內的裂縫，避免水分入侵，並與水泥結合為一體，這屬於內部防水。這樣的防水方式比較沒有老化的問題，

使用年限可以更持久，進而降低房屋的維護費用。

二氧化碳的捕捉技術有：物理吸收、化學吸收、化學吸附、低溫冷凝、薄膜分離、壓縮技術、離子交換等。陶瓷材料多以物理吸收與化學吸收為主。

可應用在捕捉二氧化碳的陶瓷材料有以下：

1.氫氧化鈣

2.沸石

3.碳酸鉀

4.氫氧化鈉

5.其他

美國NASA最近發表一個新材料，可以降低高溫高壓下的潛變（Creep)，可就是說新材料在高溫高壓下，使用壽命可以拉長。

這個新材料(代號：GRX-810)是採用微米級的鎳鈷鉻合金，表面塗上奈米氧化釔粉，這樣的新複合材料，在1100°C的持壓潛變測試（creep test)，比現有的合金耐用性增加1000多倍（原本合金只能承受10小時，新材料延長到6500小時）。

GRX-810是屬於氧化物擴散強化合金材料（oxide dispersion strengthened，ODS)，具有更高的延展性，抗壓裂強度更好，這樣的材料應用在飛機、火箭發動機組，因耐久性長，可以減少運行與維護成本。

發生天災時，除了乾糧與餅乾可以裹腹之外，自熱防災食物包是可以溫暖人心的好選擇。自熱食物包只要加水，就可以產生熱能，在沒有電力的環境下，可以克服無法烹飪熱食的問題。

自熱包的加熱設計有很多方式，目前較常見的作法是採用氧化鈣（生石灰）的陶瓷材料做加熱的來源，因為氧化鈣加水會變成氫氧化鈣（熟石灰），並放出熱。化學式如下：

CaO +2 H2O—->Ca(OH)2+H2+熱能

使用自熱包需注意以下事項：

1.氫氧化鈣（熟石灰）具有強鹼腐蝕性，使用時須避免碰到身體。丟棄時要包裝好。

2.加熱過程會產生氫氣並膨脹，故要特別注意並遠離火源。

3.加熱包可加熱的最高溫度和時間，與氧化鈣純度、粒徑等有關，需配合食物種類做設計。包裝材料也要注意可耐熱的溫度。有些市面上的加熱包，裡面添加鋁粉、鐵粉、活性碳與矽藻土，目的是在改變加熱時間（加快或拉長）及除臭。

常見氧化鋁晶鬚製備方法簡介如下：

1.鉀明礬法：

以硫酸鋁鉀（鉀明礬）為起始原料，硫酸鉀當助溶劑，混合均勻，並使其高溫熔融後冷卻，再溶浸處理以得到氧化鋁晶鬚。

2.金屬鋁法：

金屬鋁法是製備氧化鋁晶鬚最常見的方法。讓金屬鋁跟二氧化矽粉體均勻混合，在惰性氣體下反應，以得到氧化鋁晶鬚。

3.單晶氧化鋁法：

以單晶氧化鋁為起始原料，加入金屬鋁粉，在氫氣氣氛下加熱（須控制濕度），去誘導晶鬚成長，以得到氧化鋁晶鬚。

4.模板法：

將棉花纖維與氯化鋁溶液混合，加入後可得到氧化鋁晶鬚。

5.前驅物法：

以勃姆石纖維作前驅物，在高壓水熱鍋下生成勃姆石晶鬚，再高溫煅燒成氧化鋁晶鬚。

6.氣相法：

以藍寶石粉做晶核，在二氧化碳與氫氣混合氣氛下，通入氧化鋁氣體，以得到氧化鋁晶鬚。

靶材可分以下幾種：

1.陶瓷靶材：

a. ITO靶材

b. AZO靶材

c. 氧化鎂靶材

d. 氧化鋅靶材

e.IGZO靶材

f.其他

2.金屬靶材

a. 鋁靶材

b. 鈦靶材

c. 銅靶材

d. 鉬靶材

f. 其他

3.合金靶材

a. 鐵鈷靶材

b. 鋁矽靶材

c. 鎢鈦靶材

d. 其他

溶膠凝膠法（Sol-gel)是氧化鋁纖維較常見的生產方式之一，以下簡介生產流程：

1.聚合：將烷基鋁與純水混合，聚合產生聚鋁氧烷聚合物。

2.溶膠：將聚鋁氧烷聚合物與有機溶劑混合，使其溶解形成溶膠。

3.凝膠：將有機矽化合物加入溶膠中，濃縮成凝膠。

4.加熱：以紡絲做前驅纖維，加熱裂解有機物（約600°C )，再加熱到1000°C左右，即可生產出氧化鋁纖維。

氧化鋁纖維（會含有氧化矽）的純度通常比氧化鋁晶鬚來得低（因為製程中有加有機矽化合物）。

碳化矽的本質濃度低，以及有較矽更寬的能隙（Energy gap)，因此在高頻下使用，較不易有漏電流。

碳化矽能承受的電場強度約是矽的十倍（代表能承受的電壓較矽來得高），相對功率損失少。再加上碳化矽的耐高溫特性，相當適合在電動車機電系統的高溫環境下使用。

電動車逆變器（inverter)使用碳化矽的優點有：

1.可提升從電池傳遞到馬達的能量效率（從97~98％提升到99％）。

2.能降低車子的體積與重量，進而降低成本。

3.能提高電動車的電池動力系統電壓（由400伏特提升至800伏特）。

4.有更大的電池容量，可提升電動車續航力。

5.有更快的充電速度，可縮短充電時間。

歐洲化學學會（European Chemical Society）在2021年更新了扭曲週期表（如圖），從這張表可以發現很多元素都已經瀕臨耗盡邊緣，需要立即節約使用或是回收利用。

在扭曲週期表中，紅色區塊部分是被預測最早被耗盡的元素，需要優先關注，依序是氦、碳（特定）、鋅、鎵、鍺、砷、鍶、釔、銀、銦、碲、鉿和鉭等13個元素。

氦氣短缺危機幾年前早已經出現，今年是越加嚴重。

氦氣因比空氣輕，常用於填充氣球。在2022年的美國慶典，因氦氣短缺，許多活動暫停施放氣球，打亂了傳統慶祝活動，而迪士尼更早也取消販售氣球的生意。

氦氣是惰性氣體，是開採天然氣產生的副產品，除了被用在氣球及製造半導體上，也被運用在需液化冷卻的磁振造影掃描儀醫療。

因僅有美俄等少數國家有能力生產氦氣，加上氦氣在空氣中的含量非常低（約0.000524%），以及俄烏戰爭，讓氦氣今年短缺相當嚴重。

另一個即將短缺的元素是砷與鎵，是製造功率半導體（砷化鎵）的重要原料。鎵是稀土元素之一，是從煉鋁、煉鋅工業的製程副產物中提煉出來，產量極少。若是砷與鎵短缺，將會對工業造成極大的影響。

應該要有更多的單位投入以上元素的回收或是替代品的研究，以防範未然。

自然界的鋯（Zr)與鉿(Hf)是共生的元素， 它們有著相似的化學性質。而鋯含量往往比鉿高出許多，使得鉿的發現比鋯晚了一百多年（鋯在1789年被發現，鉿在1923年被發現) 。

鋯礦以及工業級的氧化鋯中，氧化鋯的純度表示常是內含氧化鉿的。舉例來說，3Y釔安定氧化鋯，是指含有3莫耳百分比的氧化鋯，就是相當於有95重量百分比的氧化鋯，但是說精確一些，應該是95重量百分比的氧化鋯加上氧化鉿。

以下簡單介紹鋯（Zr)與鉿(Hf)的特性：

鋯元素是在第五週期，原子序40，原子半徑1.59Å，四價的鋯離子半徑是0.79Å。而同族的鉿元素是在第六週期，原子序72，原子半徑1.56Å，四價的鉿離子半徑是0.78Å。無論是元素或是離子 ，鋯與鉿半徑十分相近，原子序的差異使得鋯的密度低於鉿許多（鋯的密度6.51g/cm3 ，鉿的密度13.35g/cm3)。大致來說，氧化鉿的物理特性比氧化鋯來的穩定許多（氧化鋯受力、熱時，容易產生相變與體積變化）。

也由於兩者原子序的差異，使得氧化鋯與氧化鉿在光學特性上有極大的差異。氧化鋯的折射率為2.04 ，氧化鉿則是1.95。

用在IC封裝的陶瓷塑封料，必須管控氯離子的含量，因為它會破壞電子元件的信賴度。

氯離子半徑小（單一氯離子半徑約為181pm)，非常容易擴散。若是擴散到IC元件內部，由於氯離子的高活性，會吸附在

銅金屬上，讓銅金屬的氧化層剝落 。此時銅金屬（電池負極）與未剝落的氧化層（電池正極）會有電位差，產生電

流，造成孔洞，這就是電化學的點腐蝕現象。這與海砂屋的氯離子讓鋼筋腐蝕的道理是一樣的。氯離子不是直接腐蝕銅

金屬與氧化層，而是扮演催化劑的角色，催化了腐蝕的反應。

陶瓷粉的氯含量常用的檢測方式是氧氣燃燒彈法，再使用離子層析儀分析含量(亦適用在其他鹵素測試）。

以下是簡單的測試方式說明：

1.樣品粉碎過篩至固定粒徑。

2.樣品放入坩堝中乾燥後秤重。

3.將樣品置入燃燒彈中的燃燒皿上測試。

4.把吸收到的鹵素稀釋到固定體積後，以離子層析儀分析。

主要影響陶瓷絕緣導電膠特性的是：材料種類的選擇與堆積密度的高低，而後者是各家廠商技術能力好壞的決定關鍵。

市面上有很多級配的陶瓷粉（不同粒徑搭配的配方粉），不見得符合需求，所以自己如何配出最密堆積的粉是很重要的。

Horsfield粒徑分布最密堆積是在1990年，由Yasuhiro Konakawa跟Koza Ishizaki兩位日本人提出的，是目前比較常被使用的堆積理論。

在單一粒徑的剛性球體中，六方排列可達到最密堆積，空間佔有率是74%。

而在Horsfield粒徑分布最密堆積，是利用5種不同粒徑的球型粉體，可以有高達空間佔有率99.2%的堆積，比六方堆積高出25.2%的空間佔有率。這在絕緣導電膠上，可以提升非常多的導熱係數。

以下是Horsfield粒徑分布最密堆積的粒徑建議：

鈣鈦礦電池是第三代太陽能電池中發中最成熟的，能源轉換效率已突破25%（目前多晶矽太陽能電池極限是22%)。

鈣鈦礦電池分三種：不透型、半透型與穿透型。現在使用最廣的多晶矽太陽能電池屬於不透型，而鈣鈦礦電池可做成半

透型與穿透型，也就意味可以有更廣泛的用途。

以下是氣體分子大小一覽表:

1.H2 : 2.89 Å。

2.He : 2.6Å。

3.NO :3.17Å。

4.CO2 : 3.3Å。

5.CO :3.76Å。

6.N2 : 3.64Å。

7.O2 : 3.46Å。

8.Ar : 3.4Å。

9.CH4 : 3.8Å。

10.C2H4 : 3.9Å。

11.C3H8 : 4.3Å。

12.Xe : 3.96Å。

13.H2O : 4Å。

陶瓷材料多為共價鍵與離子鍵的結構，在有外加電場的情況下，會被誘發產生極性的現象，這些統稱為介電特性。

依極化機制可分為四種：

(1)電子極化 ：是電子雲在外加電場的作用下向正極偏移，使得正負電荷中心位置發生變化產

生的極化。發生的頻率在10的14次方~10的16次方Hz。

(2)原子極化 ：是分子骨架在外加電場的作用下產生變形，使得鍵角發生變化的分子變形

產生的極化。發生的頻率在10的9次方~10的13次方Hz。

(3)取向極化 ：具有永久偶極距的極性分子，在沒有電場的作用下，因為有分子熱運動，因此平

均的偶極距通常為零。但在有電場的作用下，極性分子顏電廠的方向排列，產生分

子取向的極化。發生的頻率在10的3次方~10的8次方Hz。

(4)空間電荷極化 ：是不屬於材料本身的電荷（來自材料空間），被限制在材料中的極化。發生

的頻率在10的-3次方~10的8次方Hz。

對陶瓷材料而言，電子極化、原子極化、 取向極化是主要的影響因子。

在高頻通訊應用，會以電子極化為主要影響因子，而在低頻通訊應用，則是原子極化影響較大。

奈米球形氧化矽拋光液的應用如下：

1.砷化鎵晶片拋光

2.氮化矽晶片氧化層拋光

3.晶片銅層的拋光

4.藍寶石晶片拋光

奈米球形氧化矽拋光液的製備，是將高純度矽粉放入去離子水，加熱並添加催化劑，讓矽粉水解，以形成膠狀的奈米球形氧化矽。之後再加入酸或鹼去調整拋光液的酸鹼值。拋光液的透明度則是由膠狀的奈米球形氧化矽的粒徑與比例決定。這樣製作的拋光液，奈米球形氧化矽可以有較均一粒徑分佈。

水泥是將石灰岩、黏土、頁岩等礦石，加熱到1450℃得到水泥熟料後，再加入熟石膏混合而成的產物 。簡單的說 : 水泥=水泥熟料＋石膏。主要化學成分如下:

(1)矽酸三鈣(Ca3SiO5，簡稱C3S) : 是水泥熟料的成份之一。

(2)矽酸二鈣(Ca2SiO4，簡稱C2S) : 是水泥熟料的成份之一。

(3)鋁酸三鈣(Ca3Al2O6，簡稱C3A) : 是水泥熟料的成份之一。

(4)鋁鐵酸四鈣(Ca4Al2Fe2O8，簡稱C4AF) : 是水泥熟料的成份之一。

(5)熟石膏(CaSO4.2H2O)，簡稱CSH2) : 是熟石膏的成份。

其中，矽酸三鈣與矽酸二鈣是決定水泥強度主要的成分。

氮化硼有很好的熱衝擊特性/耐腐蝕/潤滑性/高溫絕緣性/高溫不反應性等優點，是高溫真空或氣氛燒結與蒸鍍等指定使用的坩堝材料。

六方氮化硼屬共價鍵化合物，它沒有熔點，到2700°C 會直接昇華。它在C軸方向相當惰性，不與其他物質反應（包括自己），也因此讓它相當困難燒結緻密。

目前蒸鍍用的PBN氮化硼坩堝，是採用熱解CVD製程生產的，純度高且價格昂貴。

而燒結製成的氮化硼坩堝，可以用常壓或熱壓燒結生產的，價格比其它坩堝（氧化鋁或氧化鎂或釔安定氧化鋯）昂貴。

無論是熱壓燒結還是常壓氣氛燒結，都需要在六方氮化硼裡，加入助燒結劑，才能燒結緻密。常見的助燒結劑有 : Y2O3/YAG/B2O3/Al2O3+CaO等以上的混合材料。要特別注意的是，B2O3有易吸水性，若以B2O3當助燒結劑 ，須降低B2O3的殘留量，因為B2O3的存在會降低氮化硼坩堝的耐熱特性。

市面上氮化硼坩堝分成兩種:

1.PBN坩堝：

通常是採用含硼氣體（BCl3或B2H6)當原料 ，以CVD(化學氣相沈積法）方式製作。這當中含硼氣體經過熱解(1500~1800°C）與NH3反應成氮化硼（固體）。因為反應中有發生熱解反應，因此又稱為熱解氮化硼坩堝（俗稱PBN坩堝）。

這樣製成的氮化硼坩堝有很高的純度(99.99%以上） ，使用在蒸鍍/分子束磊晶（MBE)/GaAs長晶等用途居多。

因B2H6有劇毒 ，目前多以BCl3為原料。

另外，因沉積速度很慢， 因此PBN坩堝價格相當昂貴（多為小尺寸坩堝）。

2.燒結BN坩堝：

採用六方晶系的氮化硼與助燒結劑(Y2O3等）當原料 ，成型後經高溫燒結製作。這當中因含有助燒結劑(1~6wt%)，所以純度不如PBN坩堝高。但是價格相對便宜許多，適合製作大尺寸坩堝。

這兩種坩堝都可以耐溫達1800°C以上。

所謂的造粒是指將一堆細小的粉體，集結成大顆粒狀的做法。

1.造粒的目的有 :

(1.1)改變形狀：讓粉體流動性提高，或是降低黏著性，或是容易拿取，或是提高分散性等。

(1.2)降低比表面積 : 降低受潮性或溶解性，或是增加保存性，或是配合藥效的需要等。

(1.3)增加堆積密度 : 降低揚塵，或是方便運送，或是降低運送費用等。

(1.4)改變粒徑分佈：窄化粒徑分佈，或是寬化粒徑分佈，或是降低小粒徑的粉體等。

(1.5)方便壓合成型。

2.造粒的種類有兩種 :

(2.1)粉體自身利用凡德瓦爾力形成顆粒，沒有外加黏結劑 。

(2.2)利用外加黏結劑 ，讓粉體形成顆粒狀 。這樣的造粒粉強度會比（2.1)的來得強。

3.主要的造粒方式有以下幾種 :

(3.1)轉動造粒 : 將粉體放在轉動盤上，加入適當的液體或黏結劑，粉體因液體或黏結劑而集結，因為隨轉動盤轉動而滾動，而呈球狀。這樣方式的球形度很高。

(3.2)攪拌造粒 : 將粉體放在容器上，加入適當的液體或黏結劑，利用攪拌，液體或黏結劑把粉體集結起來，而呈顆粒狀。這樣方式的球形度較(3.1)來得低。

(3.3)流動層造粒 : 將粉體放入下方通有熱風的容器中，粉體因受風力影響，保持流動，而上方噴適當的液體，粉體吸收到液體苛屎產生集結，而呈球狀。這樣方式的造粒粒徑分布較窄。

(3.4)壓縮造粒 : 將粉體放入模具中，利用加壓，將粉體集結成顆粒狀。這樣的顆粒堆積密度一般來說會比較高。

(3.5)擠出造粒 : 將粉體與適當的液體或黏結劑混合，放入擠出機中，利用擠出機的力量，將粉體通過模具形成粒狀。這樣方式的造粒狀可以為條狀或圓柱狀等。

(3.6)破碎造粒 : 將細小的粉體，以乾式或濕式壓縮成較粗的顆粒後，放入破碎機中，利用剪切力破碎成顆粒狀。這樣方式的造粒形狀大多不是球形。

(3.7)熔融造粒 : 將粉體利用高溫燒熔成球狀。這樣方式的造粒球形度很高。

(3.8)噴霧造粒 :將粉體與適當的液體或黏結劑混合成漿料，把漿料放入噴霧造粒機中，透過噴嘴噴出液滴狀後乾燥，讓粉體成球狀。這樣方式的造粒球形度很高。

影響粉體吸油量的因素有 :

(1)粉體材料種類。

(2)粉體表面的緻密性：越緻密吸油量越少，多孔性表面吸油量大。

(3)比表面積 ：比表面積越大，吸油量越大。

(4)表面性能 ：極性特性，對吸油量影響很大。

(5)粉體粒徑 ：一般來說，粉體粒徑越小，吸油量越大。

(6)粉體凝團 ：粉體凝團狀況，也會影響吸油量。

(7)表面處理 ：粉體表面處理與否，對吸油量有很大的影響。

晶體系統可以分成七種：

1.立方（Cubic)：又稱等軸晶系，是對稱性最強的晶系，有簡單立方、體心立方、面心立方三種。

2.四方（Tetragonal)：又稱四角或是正方晶系，有簡單四方、體心四方兩種。

3.斜方（Orthorhombic)：又稱正交或是斜方晶系，有簡單斜方、底心斜方、體心斜方、面心斜方兩種。

4.菱方 （Rombohedral）：又稱三角或是三方晶系，只有簡單菱方ㄧ種。

5.六方（Hexagonal) ：又稱六角或是六方晶系，只有簡單六方ㄧ種。

6.單斜（Monoclinic) : 有簡單單斜、底心單斜兩種。

7.三斜 （Triclinic) : 只有簡單三斜一種。

因應建築技術規則隔音要求，越來越多建商開始導入新型的水泥隔音兼隔熱材料，

材料設計要點如下：

1.添加的新材料不能影響水泥的水化反應。

2.表面需可以貼附磁磚、木地板、塑膠地板等。

3.須維持原本水泥材料應有的強度。

4.材料須符合環保要求。

5.需耐高溫跟耐燃。

6.與水泥有好的接著力。

要製備二氧化矽水性溶膠，常見的方式有以下四種（依原料種類分類）：

1.奈米矽粉：將奈米矽粉放在去離子水中（可添加鹼去催化反應的生成），生成矽的水合物，達到飽和後，再將多餘的矽粉濾除。這樣製成的二氧化矽水性溶膠可以很高的純度 。

2.奈米二氧化矽粉：將奈米二氧化矽粉放在去離子水中（可添加分散劑），讓表面形成矽的水合物，達到飽和後，再將多餘的二氧化矽粉濾掉。

3.有機矽類 （例 ：TEOS等)：將有機矽類放在去離子水中（可添加分散劑），使其水解。這樣製成的二氧化矽水性溶膠，碳含量會比較高。

4.無機矽鹽類（例 ：水玻璃等)：將無機矽鹽類放在去離子水中，使其溶解（可適度調整pH值）。

純氧化鋁粉常壓燒結需在1850℃以上，因此常添加助燒結劑來降低燒結溫度。

氧化鋁的助燒結劑有：氧化鉻、氧化鈦、鈣塩（氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣等）、氧化矽、鎂塩（氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂等）、氧化釔、氧化鋯等，其中氧化鋯與鎂塩可同時有抑制氧化鋁晶粒成長的功能（可以讓氧化鋁基板有較高的強度），而鎂塩便宜且容易取得，即使它不是最有效降低氧化鋁的燒結溫度的助燒結劑，依舊成為氧化鋁最常見的選擇之一。

鎂塩的常壓燒結溫度比氧化鋁還高，為什麼還能降低氧化鋁燒結溫度?這是因為鎂離子會進入氧化鋁的結構中，形成鋁鎂尖晶石固溶體，而這鋁鎂尖晶石還會同步抑制氧化鋁晶粒的成長。但是鋁鎂尖晶石密度為3.6g/cm3，氧化鋁的密度為3.98g/cm3，因此在這反應中，會伴隨體積膨脹，容易產生放射型的裂痕。所以鎂塩的添加量需被控制。

氮化矽有3種結晶相，α、β和γ三相。

α和β兩相是最常出現的型式，且可以在常壓下製備。γ相只有在高壓及高溫下，才能合成得到。

α相在高溫下會轉換成β相，這種相變是不可逆的。

氮化矽粉多為合成而來，不像二氧化矽可以自然生成。

氮化矽粉的合成方式有：矽粉直接氮化、矽二亞銨分解、二氧化矽碳熱還原等。

在1200~1300°C的氮氣氣氛下，可合成α-氮化矽。

在1450°C左右的氮氣氣氛下，可合成β-氮化矽。

α-氮化矽在1400~1600度°C的氮氣氣氛下加熱，會轉變成β-氮化矽。

若溫度超過1800°C左右，氮化矽則會分解成矽與氮氣。

氮化矽合成過程中，氮氣氣氛控制相當重要，若有含有氧氣，氮化矽會被氧化生成二氧化矽。

有機發光二極體(OLED)陰極材料的金屬鍍層，會選用低功率函數的金屬，讓元件有較快的反應速度。小尺寸常見的是鎂＋銀（蒸鍍溫度約為700℃+1200℃，共鍍），大尺寸為鋁（蒸鍍溫度約為1250℃)。除了以上的陰極材料，大尺寸的緩衝絕緣層LiF（蒸鍍溫度約為750℃)，這些都必須使用PBN坩堝進行蒸鍍作業。

在蒸鍍作業中，使用的是真空氣氛，好的PBN坩堝，在此環境下不會有氣體蒸發出來，污染鍍層。要控制PBN坩堝不含有低蒸氣壓氣體，PBN坩堝生產時使用的氣體種類與純度控制，CVD生產製程控制（避免產生缺陷與包入氣體等）與坩堝後製處理手續都是關鍵的因素。

此外，目前PBN坩堝最大的問題在於使用壽命（易破裂或發生裂痕)，特別在鋁金屬蒸鍍上更為嚴重。PBN坩堝發生破裂或裂痕的主要原因有：

1.蒸鍍腔中的真空度不足 ：若真空度不足，含有氧氣，PBN坩堝會與氧反應生成B2O3，B2O3易吸水且熱膨脹係數較大，會降低PBN坩堝壽命，並且會污染鍍層。

2.降溫速度過快 ：雖然PBN坩堝的熱衝擊性很好 ，但是若降溫速度過快，仍然會累積熱應力，降低PBN坩堝壽命。除此之外，若坩堝有殘留金屬，因金屬與PBN坩堝的熱膨脹係數差異，也會讓坩堝底部產生微裂痕。因此建議每次操作 ，都盡量把金屬燒乾，以延長PBN坩堝的壽命。

3.坩堝本身的缺陷 ：在CVD生產PBN坩堝過程，要盡量讓BN的晶粒緻密且大小一致，並避免產生微裂痕、包入氣體，因為這些缺陷都會降低坩堝壽命。

4.好的降溫設計 ：蒸鍍機的降溫設計也會影響PBN坩堝壽命。

5.合適的坩堝形狀與尺寸設計：坩堝太厚散熱不易且內應力較大，太薄不易製作且若晶粒太大會讓強度不足，因此坩堝整體的形狀與尺寸設計是相當重要的 ，也需與蒸鍍機的降溫設計搭配 。

固態陶瓷電池電解質材料特性要求如下：

1.高化學穩定性，不與電極材料反應。

2.高氧離子導電率(>0.01 S/cm)。

3.低電子導電率，以避免短路(越接近零越好）。

4.高緻密性（孔隙越少越好），避免氫氣與氧氣接觸。

5.與電極材料有匹配的熱膨脹特性。

6.符合環保要求的成分。

酸價（或稱酸度）是對化合物或混合物中游離羧酸基團數量的計量值，是表示中和1克化學物質所需的氫氧化鉀的毫克數。

胺價是對化合物或混合物中游離羥基基團數量的計量值，是表示中和1克化學物質所需的鹽酸的毫克數。

典型的測試方式是將一份份量已知的樣品溶於有機溶劑中，用已知濃度的氫氧化鉀溶液或鹽酸滴定，到中和點後，計算滴定數量即可計算得到酸價與胺價。

陶瓷粉體導電度測試方法簡介如下：

1.將固定比例的去離子水放入玻璃杯中（須製作兩杯，一杯為空白標準校正用）。

2.將量秤好的陶瓷粉體，分批倒入其中一杯玻璃杯中，邊倒入邊用玻璃棒搖拌，使粉體均勻分散在去離子水中。

記住不要添加分散劑。(陶瓷粉重量比：去離子水=4%(約略值））

3.將玻璃杯放到超音波振盪器中振盪，使粉體能更均勻分散在去離子水中。

4.將玻璃杯拿出超音波振盪器，使其降溫到室溫。

5.用導電劑量測兩杯的導電度。若空白標準校正用的導電度大於1.2 μs/cm，表示此次測試不準，須重新再測試一次。

詳細手法可以參考ISO 787-14。

分散劑對陶瓷漿料的分散機制，分成三個階段：

（第一階段)陶瓷粉體表面的潤濕：

潤濕是陶瓷粉體分散最基本的條件，要將陶瓷粉體均勻分散在漿料的溶液中，首先要讓陶瓷粉體被溶液潤濕。

在這過程中，分散劑有兩個作用:

(a)漿料與氣體的界面:分散劑親溶液的官能基，對溶液產生吸附，分散劑另一端的官能基朝向氣體，藉以降低漿料與氣體的界面的表面張力。

(b)陶瓷粉體與溶液的界面:分散劑親溶液的官能基，對溶液產生吸附，分散劑另一端的官能基吸附陶瓷粉體，以降低陶瓷粉體與溶液的界面的表面張力。

 

（第二階段)陶瓷粉體的解凝聚：

陶瓷粉體的解凝聚，就是讓陶瓷粉體彼此之間存在溶液，藉以分開陶瓷粉體。分散劑可加速讓溶液滲透在陶瓷粉體之間，達到分離陶瓷粉體的目的。

（第三階段)防止陶瓷粉體的沉降與再凝聚：

陶瓷漿料分散性的不穩定有兩個原因:

(a)沉降：因陶瓷粉體的比重較大，在漿料中容易受重力影響而沉降。

(b)再凝聚：在漿料中，陶瓷粉體因為有熱能，因此會進行布朗運動。雖然布朗運動可以阻止陶瓷粉體的沉降，但是陶瓷粉體一經碰撞，會產生再凝聚（粒徑越小越嚴重），藉以降低界面能。

分散劑可以阻止粒子的再凝聚，讓陶瓷漿料有較穩定的分散性。

 

在小型化與5G的趨勢下，被動元件被要求讓要更高壓，更高容，更高可靠度，以及更薄層化，此時奈米稀土氧化物就扮演很重要的角色。

稀土氧化物粉體本身是比較具有活性（和一般氧化物比較)，這特性在奈米粒徑時，更是凸顯。為因應被動元件的小型化，奈米稀土氧化物使用越來越多。奈米稀土氧化物如何使用得當，是生產廠商相當重要的課題。

以下列出奈米稀土氧化物的挑選與使用注意事項：

1.合適的包裝方式:

大部分的奈米稀土氧化物都容易受潮，部分容易吸收CO2，甚至有些會水氣與CO2同時吸收，而反應成碳酸鹽類。這樣會讓稀土的特性變化，也造成元件的生產品質不穩定。因此使用前後，都需要選擇合適的包裝方式，以確保奈米稀土氧化物粉的穩定。

2.合適的分散處理：

奈米陶瓷粉體都容易發生凝團，稀土氧化物也不例外.要克服奈米稀土氧化物的凝聚問題，不外乎:(1)在製漿料時，添加適合的分散劑。(2)選擇合適的球磨或攪拌製程。(3)從粉體根本解決，把粉體進行合適的表面處理，讓粉不發生團聚並輕易分散在漿料中。

奈米稀土氧化物因粉體本身的表面狀況，容易受環境與水等影響，因此表面處理技術比一般的氧化物粉體來得高難度。另外，由於奈米稀土氧化物的高單價，以及微量添加就會讓特性有顯著的變化，因此讓奈米稀土氧化物，可以均勻分散在鈦酸鋇或其他的陶瓷粉中，更顯得重要。讓奈米稀土氧化物分散均勻，除了可以更確保品質與良率外，添加量也可大幅下降，是一舉兩得的好作法。

3.奈米稀土氧化物種類的挑選:

不同的鈦酸鋇的鋇鈦組成，以及不同特性的考量，需要選擇不同的稀土種類。這方面有相當多的研究發表，許多被動元件大廠有相當多的專利與生產實積，多數採用混搭的稀土種類，去提升元件特性。

而奈米稀土氧化物也常被作為助燒結使用，以氧化釔為例，它是氮化鋁常用的助燒結劑。氧化釔的粒度與添加量，影響燒結後的氮化鋁的導熱值甚劇。有客戶反應，使用㎛級的氧化釔常需要5-6wt％添加量，才能有效降低燒結，相同的氮化鋁，若使用奈米級的氧化釔，卻只需要2-4wt％添加量，大幅降低氧化釔添加成本，更重要的是讓氮化鋁的整體含量提高，導熱值也相對提高。目前市售的氮化鋁基板導熱值的差異，除了來自氮化鋁氮化程度不同外(含氧/碳量)，氧化釔也是扮演相當重要的角色。

導熱（絕熱）特性的量測方式有很多種，最新的是瞬態平面熱源法（Hot Disk)，測試手法可以參考ISO 22007-2 。
市面上Hot Disk的測試儀器相當的多，可以測試的導熱係數約在0.005~2000 W/mK。因此可以測試氣凝膠、空心玻璃球等絕熱產品 ，也可以測試氮化鋁等高導熱材料。

若以Hot Disk直接測試陶瓷粉體 ，因陶瓷粉體並無塑性變形的特性，故粉體中間包了許多空氣，會無法量出陶瓷粉體實際的導熱（絕熱）特性。

建議建立一個標準方式（如矽油、導熱膠、導熱墊等），建立材料資料庫。須注意粉體堆積密度、粒徑分佈、形狀、樹脂、表面處理等，對導熱（絕熱）特性有很大的影響，須特別留意。

陶瓷粉體在各行業是主要的無機填充料，常用的無機填充料有高嶺土、滑石粉、氫氧化鋁、氧化鋁、二氧化矽等。

二氧化矽粉是由天然石英（SiO2）或熔融石英（天然石英經高溫熔融、冷卻後的非晶態SiO2）或矽粉高溫氧化，經破碎、磨粉、浮選、酸洗提純等加工而成。

添加二氧化矽能提升絕緣性、熱傳導性、熱穩定性、耐磨性與阻燃性。

常用的二氧化矽填料有結晶型二氧化矽粉（破碎形狀）、非晶型二氧化矽粉（破碎形狀）、熔融二氧化矽粉（球形）和造粒型二氧化矽粉（球形）。

（1）結晶型二氧化矽（破碎形狀）

使用結晶二氧化矽後，需考慮到填充料在樹脂中的分散性等要求。一般來說，必須進行表面改質處理再使用。

（2）非晶型二氧化矽粉（破碎形狀）

非晶型二氧化矽有較低的線膨脹係數。

（3）熔融二氧化矽粉（球形）

比表面積小、流動性好的球形二氧化矽粉，可大幅度增加填充量，降低黏度。熔融球形二氧化矽是較常見的，它與非晶型二氧化矽粉（破碎形狀）一樣，有較低的線膨脹係數。而近年來，也有廠商推出結晶型的二氧化矽（球形），因為它的線膨脹係數比非晶質二氧化矽來得高，可以減緩固化時的收縮，因此也開始導入產品使用。

（4）造粒型二氧化矽粉（球形）

採用造粒型的球形二氧化矽粉作填充料，可以明顯改善漿料的流動性。但是造粒型二氧化矽粉未經過燒結，結構鬆散，因此在混合時要特別留意。

核能廢棄物目前多以多重障壁方式封存，水泥是用來建造多重障壁的材料選擇，而廢棄物與水泥中間多以膨潤土作緩沖材料。一般水泥具有高鹼性（pH=12~13.5)，會劣化膨潤土緩沖材料，因此發展低鹼性水泥（pH=11)來改善此劣化問題。

添加陶瓷材料在水泥中，降低鹼性是便宜有有效的做法。可添加的陶瓷材料主要以含矽成分居多，藉由矽與氫氧化鈣(水泥鹼性主要的來源）反應，一方面消耗氫氧化鈣的含量，一方面形成矽酸鈣水合物增加強度。

 

石膏可分成：

(1)二水石膏（CaSO4.2H2O，熟石膏)

(2)半水石膏（CaSO4.1/2H2O ，生石膏，燒石膏，硬質石膏)

(3)無水石膏（CaSO4)

石膏有天然礦物型與化學合成型兩種。天然石膏礦物多產自中東、中國等地。

化學合成石膏純度、粒徑均一性與顏色等，較天然礦物來的好控制。

半水石膏可透過加熱（120度C~150度C)二水石膏來獲得。若加熱到180度C~190度C則可獲得無水石膏。這些反應是可逆的（若是加熱到300度C~700度C獲得的無水石膏是不可逆的）。

化學合成的半水石膏又分成 α型與β型：

(1)α型半水石膏:是以加壓燒製而成，用在精密機械加工與齒科等用途。

(2)β型半水石膏:是以常壓燒製而成，用在雕塑、陶瓷、醫療、建材等用途。

市面上常見的石膏是半水石膏。利用半水石膏加水(理論石膏 : 水= 100% : 18.6%)生成針狀結晶的二水石膏（放熱反應)，來達到凝結固化效果。

挑選石膏要依據用途，選擇要點有 : 合適的固化時間、膨脹率、強度、固化曲線等。

氧化鋁結晶相主要分為以下三類：

1.低溫過渡相(脫水溫度在600°C以下):

陶瓷粉體表面帶電，可以“同電相斥”的原理來幫助粉體分散，特別在奈米粉體會有顯著效果。

讓陶瓷粉體表面帶電的方法，簡述如下:

1.把乾粉放入去離子水中，讓水充分潤濕粉體表面。

2.量測等電位點(可能有兩點等電位點）。

3.將酸（例:HNO3)滴入溶液中，讓pH值低於等電位點，可使粉體帶正電 。或是用鹼（例:NH4OH)滴入溶液中，讓pH值高於等電位點，可使粉體帶負電 。

以二氧化矽為例:

二氧化矽的等電位點為pH=2與pH=7~11，將酸滴入溶液中，讓pH值低於2，可使SiO2帶正電 。將鹼滴入溶液中，讓pH值高於7~11，可使SiO2帶負電 。

 

玻璃粉在升溫過程的相轉換時，會有以下特徵溫度：

1.玻璃應變點 (Strain Point)：玻璃從升溫開始，體積就會膨脹（線性比例）。在此溫度加熱4小時，可以將急冷所造成的應力全部釋放，大約是黏度10E14.5時的對應溫度，稱為玻璃應變點。

2.玻璃緩冷點（Annealing Point) ：在此溫度加熱15分鐘，可以將急冷所造成的應力全部釋放，大約是黏度10E13時的對應溫度，稱為玻璃應變點。

3.玻璃轉換溫度（Tg) : 是指玻璃要開始由剛性轉換成黏彈性的溫度，從這個溫度開始 ，體積會有較大幅度的膨脹。在Tg點會伴隨放熱反應。

4.玻璃軟化點（Ts) : 從這個溫度開始 ，玻璃會發生變形（軟化，黏度大幅降低）。在Ts點之前通常體積已停止膨脹。

5.玻璃成核點（Tx) : 玻璃會開始成核。在Tx點會伴隨吸熱反應。部分玻璃在某些條件下不會成核。

6.玻璃結晶化（Tp) : 玻璃開始結晶，體積開始收縮。在Tp點會伴隨放熱反應。部分玻璃在某些條件下不會結晶。

以上的溫度與玻璃成分、粒徑、玻璃急冷速度等條件有關。

常用的導熱陶瓷材料分類

1、氮化物

氮化物填料主要有氮化鋁(AlN)與氮化硼(BN)等，因具有熱導率高、電絕緣性能好、耐高溫性佳等特點，被廣泛應用於絕緣導熱產品。

a、氮化鋁：導熱係數非常高，用氮化鋁填料填充矽氧樹脂，製得的材料的耐熱性、力學性能得到提高。但是氮化鋁粉吸潮易水解從而影響製品導熱率，如何挑選合適的氮化鋁粉，是必做的功課。球形氮化鋁粉也是很好的選擇，可以提供填充率。若是能搭配使用表面改質的球形氮化鋁粉，一方面降低水解問題，另一方面增加與矽膠樹脂的接觸(避免空氣層的產生)，會讓導熱矽氧樹脂有相當優異的特性。

b、氮化硼：屬六方晶系的層狀結構，與石墨結構類似，具有較高的導熱率（但有方向性），較低的熱膨脹係數，優良的熱穩定性，較高的抗氧化性等。

2、氧化物

氧化物填充料主要有氧化鋁、氧化鎂、二氧化矽等，它們具有一定的導熱能力，電絕緣性能優良。氧化物填料用來作填充絕緣導熱用，比氮化物成本低相當多，但導熱能力較氮化物差。

a、氧化鋁：片狀氧化鋁的價格低，但填充量小，因此所得產品的導熱率有限。而球形氧化鋁的填充量大，在液體矽膠中其最大添加量可提升約兩倍，所得製品的熱導率高，同時價格較高，但低於氮化硼和氮化鋁的價格。透過表面改質的球形氧化鋁粉，可增加與矽膠樹脂的接觸(避免空氣層的產生)，會讓導熱矽氧樹脂有相當優異的特性。

b、氧化鎂：價格低，在空氣中易吸潮，增黏性較強，不能大量填充，且耐酸性差，很容易被酸腐蝕，不宜用於酸性環境中應用。

c、二氧化矽：粒徑及均勻性很好，適合生產導熱矽脂，但其熱導率較低，不適合生產高導熱產品。

陶瓷材料對導熱率影響的因素

1、填料粒徑

填料粒徑大小對導熱率有很大的影響。導熱填充料粒徑越大，導熱性能越好。

2、填充料形狀

不同形狀的填充料，與填充料在樹脂中的分布狀態及導熱網絡的形成，對整體的導熱率有重要影響。填充料主要有球形、片狀等，如果導熱填充料在材料中分散的形狀之間相互結合形成類似網狀或鏈狀的導熱網絡，那麼該填充料即是首選。目前球形粉是大家認為較好的選擇。

3、填充料表面改質

填充料的表面改質對於減少填充料和基體界面聲子散射，降低界面間熱阻，以提高導熱率。陶瓷粉體和有機樹脂基體界面間相容性很差，陶瓷粉體在基體中很容易聚集成團，難以有效分散。此外，由於陶瓷粉體與有機樹脂的表面張力差異，使得粒子表面很難被樹脂潤濕，導致二者界面處存在空隙，使複合材料的界面熱阻提高。故必須對導熱粒子進行表面改質，以改善二者的界面結合情況。填充料表面潤濕程度會影響填充料的分散狀態、填充料與基體的黏結程度、基體與填料界面的熱障大小，尤其是奈米填料，如不能有效對其表面進行改質，則很難將其以奈米尺寸分散至基體中。

4、填充料添加量

在較低填充料用量下，採用高熱導率與低熱導率填充料對高分子材料的導熱率影響甚微，主要原因為填料用量過少，其完全被基體包裹，熱阻較大，熱導率主要取決於基體樹脂的導熱率，所以只有填充料量達到一定程度後才對材料的導熱率產生影響。其原因主要是當導熱填充料的填充量很小時，導熱填充料之間不能形成真正的接觸和相互作用，對導熱性能的提高幾乎沒有作用。只有導熱填充料的填充量達到某一臨界值時，導熱填充料之間才有相互作用，體系中才能形成類似網狀或鏈狀的導熱網絡，從而提高其導熱係數。

5、不同填充料的混搭方式

填充料的混搭方式主要有不同填充料材料的混合、不同粒徑的混合、不同形狀的混合。

a、不同的導熱材料進行混搭，可以做出相當寬廣的導熱係數產品。

b、不同粒徑的粒子混合搭配及不同填充料混合使用，比單一填料更能提高材料的熱導率，這是由於大小粒子混雜填充可使不同粒徑粒子間形成較密集堆積，相互接觸機率增大，可有較高填充量。多種粒徑導熱填充料混合填充時，對提高導熱性和降低黏度有明顯影響。當粒徑分布適當時，可同時得到最高導熱率和最低黏度。以球形氧化鋁為例，微米級與奈米級的混搭，展現的導熱特性優異，只是奈米球形氧化鋁得生產門檻極高，能提供的廠商很少。

c、將不同形狀的粒子混搭，若可讓填充料間相互接觸機率增大，形成較多的導熱通路，這樣會比單一形狀的粒子更能提高導熱性能。

水泥的水化反應是決定強度的關鍵。主要水化反應如下:

(1)矽酸三鈣(Ca3SiO5）的水化反應 :

2Ca3SiO5＋6H2O→3CaO‧2SiO2‧3H2O+3Ca(OH)2，放熱反應。

(2)矽酸二鈣(Ca2SiO4)的水化反應 :

2Ca2SiO4+4H2O→3CaO‧2SiO2‧3H2O+Ca(OH)2 ，放熱反應。

(3)鋁酸三鈣(Ca3Al2O6)的水化反應（與熟石膏反應） :

Ca3Al2O6＋3(CaSO4‧2H2O)＋26H2O→Ca6Al2(SO4)3(OH)12‧26H2O

Ca3Al2O6＋Ca6Al2(SO4)3(OH)12‧26H2O＋4H2O→

其中，Ca6Al2(SO4)3(OH)12‧26H2O（3CaO‧A12O3‧3CaSO4‧32H2O）

是鈣礬石（Ettringite) 。

3CaO‧Al2O3‧CaSO4‧12H2O是單硫鋁酸鈣（Monosulfate)。

(4)鋁鐵酸四鈣(Ca4Al2Fe2O8) 的水化反應 :

3(Ca4Al2Fe2O8)＋12(CaSO4‧2H2O)＋110H2O→4[Ca(A,F)S3H32]+2(A,F)H3

3(Ca4Al2Fe2O8)＋2[Ca(A,F)S3H32]+14H→6[C4(A,F)SH12]+2(A,F)H3

 

氧化釔不溶於水和鹼，溶於酸，外觀為白色結晶性粉末(晶體結構屬立方晶系)，擁有非常好的化學穩定性及真空下低揮發性與高耐熱/耐腐蝕/高介電/透明(紅外線）等優點，是常見的稀土材料之一。

常用於 : 釔安定氧化鋯粉合成/助燒結劑/YAG螢光粉合成/透光陶瓷等用途 。

氧化釔的熔點約在2690°C，常溫燒結溫度約在1700~1800°C。若要做成透光陶瓷，最好是採熱壓燒結。

氧化釔密度約5.01 g/cm3 ，容易吸收二氧化碳和水而變成碳酸鹽類，所以保存需特別注意。

陶瓷粉體粒徑表示方式，常見的有以下幾種:

1.平均粒徑（average particle size) : 粉體顆粒粒徑的數值平均值。

2.中心粒徑（mean particle size或是median particle size) : 粉體顆粒粒徑的數值中位數（簡稱Ｄ50)，代表有一半的粉體粒徑大於此數值，而Ｄ10代表有90%的粉體粒徑大於此數值，Ｄ90代表有10%的粉體粒徑大於此數值（或是有90%的粉體粒徑小於此數值)。Ｄ100也稱作最大粒徑。

3.晶粒粒徑（crystal size) : 粉體的晶粒大小。又稱一次粒徑。

4.單顆粉體粒徑（single particle size) : 單離粉體的大小（非凝團大小）。又稱二次粒徑。

5.造粒粉粒徑（granulate size) : 造粒粉體的大小（凝團大小）。

平均粒徑與中心粒徑大都以光學散射式的粒徑測試儀做量測，用此方式測試通常是將粉體放入溶劑中，進行分散處理後再測試，這方式可以順便得到粒徑分佈曲線。無論是平均粒徑與中心粒徑，量測到的都是陶瓷顆粒（或是凝團）的粒徑，並非單離粉體的粒徑。若要得到單離粉體的粒徑，在粉體放入溶劑中的分散要特別做好，常要另外添加分散劑或是用超音波震散。奈米陶瓷粉體要得到單離粉體的粒徑，比粗粒粉體來的困難。

晶粒粒徑與單顆粉體粒徑常以SEM或是TEM觀測並量測。

造粒粉粒徑（未燒結）通常也是以SEM或是TEM觀測並量測，無法使用光學散射式的粒徑測試儀做量測。

以上為多數人使用的說法，並非標準。建議與粉體廠商討論，確認雙方的認知一致比較恰當 。

二氧化鈦為n型半導體，基本分子結構為閃鋅晶格，以鈦原子為中心，外接6個氧原子，形成配位數為6的八面體結構。

二氧化鈦有四個結晶型態，板鈦礦(brookline)、銳鈦礦(anatase)、金紅石(rutile)與TiO2-B(Bronze)，其中銳鈦礦與金紅石最被工業界廣泛使用。

以下是結晶型態的介紹:

(1)板鈦礦(brookline) : 為斜方晶相，是二氧化鈦最低溫的相，是銳鈦礦結晶過程前的過渡相。

(2)銳鈦礦(anatase) : 為四方晶相，是二氧化鈦低溫相，使用在光觸媒應用的晶型。密度3.89g/cm3，能隙為3.2eV。加熱到600℃以上，會轉變為金紅石(rutile)相。具有吸收紫外光功能。

(3)金紅石(rutile) :為四方晶相，是二氧化鈦高溫相，也是最穩定的相。使用在塗料顯白、靶材等應用的晶型。密度4.25g/cm3，能隙為3.0eV。具有吸收紫外光功能。

(4)TiO2-B(Bronze) : 是在1980年Marchand團隊用離子交換法合成一個新的二氧化鈦結晶相 ，密度3.73g/cm3。因為具有較銳鈦礦與金紅石開放的結構，有利於鋰離子傳遞，是常見用於鋰離子的電極材料選擇之一。

 

市面上販售的二氧化鈦粉常見生產方式有兩種，簡介如下：

1.硫酸法 : 將含鈦量高的礦石，置於硫酸中，鈦與其他金屬離子會溶於硫酸溶液中，經過純化製程將非鈦離子與非鈦硫

酸鹽去除後，可獲得高純度的鈦離子溶液。再經過沉澱製程，取得二氧化鈦的前驅物，再利用煅燒與研磨製程，即可

製成二氧化鈦粉末。

2.氯化法：將含鈦量高的礦石，與氯氣進行還原反應，可產生四氯化鈦與其他金屬氯化物，經過純化製程將雜質去除

後，可獲得高純度的四氯化鈦。再經過高溫加熱，取得二氧化鈦的前驅物，再利用煅燒與研磨製程，即可製成二

氧化鈦粉末。

一般來說，氯化法製得的二氧化鈦粉末可以有較高的純度。

固態陶瓷電池陰極材料特性要求如下：

1.高化學穩定性，不與電解質材料反應。

2.須具備傳導離子與電子的能力。

3.有適當的孔隙率（30%~40%)，可以讓氧氣擴散。

4.與電解質材料有匹配的熱膨脹特性。

5.在高氧分壓下，晶體結構需穩定。

6.符合環保要求的成分。

六方氮化硼在有氧氣氛下，在1360℃以上只有輕微氧化，而氧化速率與其表面析出的氧化硼移去速率有關。

氧化硼特性如同玻璃一樣，沒有熔點，容易受潮，在204℃開始軟化，在1371℃快速蒸發，在1871℃沸騰。

六方氮化硼在有氧氣氛1649℃以上，會開始分解（固態硼與氣態氮），迅速劣化。

六方氮化硼在無氧氣氛1649℃以上，仍會穩定存在。

六方氮化硼在氮氧氣氛2760℃，仍會穩定存在。

六方氮化硼在室溫不溶於水，在沸騰的水中則會水解。

六方氮化硼可以與熔融的鐵與鎳不起反應。

隨著電路的小型化，散熱問題變成是一個相當重要的課題。

導熱膠具有高熱穩定性、柔軟、抗老化等特性，可以填充在電子元件與與散熱元件的空隙中，以提高整體的導熱值，因此是常用的熱界面材料。

球形α氧化鋁粉具有高導熱率、絕緣性佳、價格便宜，是目前使用廣泛的導熱填充材料。

球形α氧化鋁粉可以提升導熱率的因素有以下 :

(1)球形度: 球形α氧化鋁粉的球形度越好(一般以百分比做評估，越接近100%，表示球形度越好），導熱率越高，因為熱散逸可以有較少的路徑（導熱快)。

(2)體積填充率: 體積填充率越高，導熱率越高。透過不同粒徑的搭配，是提高體積填充率的好方法。

(3)結晶項: α相氧化鋁比例越高，導熱率越高。這是因為α相氧化鋁的導熱係數是所有氧化鋁結晶相裡最高的。

(4)含水率: 含水率越低，導熱率越高。因為水分吸附在氧化鋁表面，會阻礙導熱。

(5)粒徑: 在相同填充率下，大粒徑的氧化鋁會有較高的導熱率(這是在高填充率的情況下)。低填充率下，影響不大。

(6)表面改質: 透過表面改質，以增加氧化鋁與樹脂的潤濕性，可以提高導熱率。

鋰離子是半徑最小的金屬離子，電荷密度較高，與氮氣的鍵能比其他金屬離子高，因此在製氧機的應

用上，有更好的氮氧分離特性，可以製作效能較高的製氧機。

矽鋁比較低的分子篩，可以連接較多的鋰離子，氮氣吸附率較高，因此低矽鋁比的鋰基分子篩，是製氧機

吸附劑的好選擇。

製氧機用鋰基分子篩特性簡介如下：

1.氮氣吸附容量（cm3/g) 越高越好。

2.N2/O2選擇性越高越好。

3.抗壓強度越高越好。

4.矽鋁比越低越好。

5.其他…

臭氧產生器用介電陶瓷材料特性要求有：

1.需與電極的熱膨脹係數匹配.

2.具有優異的電絕緣性.

3.耐化學腐蝕性.

4.在高溫使用下有尺寸安定性.

5.阻燃性與無毒性.

6.高的熱傳導性.

7.高介電常數與低的介電損耗.

8.耐高電壓擊穿特性.

9.高融點.

10.高機械強度.

11.其他…

氮化鋁若受潮 ，容易與水反應成氫氧化鋁和氨氣，這就是俗稱的水解現象。因氫氧化鋁的導熱性比氮化鋁差很多，因此在導熱產業的應用，並不樂見水解的發生。

判斷氮化鋁是否水解，許多人靠聞氨氣的味道。

除此之外，以下有幾個可以量化並簡易的方式:

1. pH值 : 若有氫氧化鋁的生成，pH值會較高。
2. 含氧量 : 發生水解的氮化鋁，含氧量會上升。
3. 含氮量 : 發生水解的氮化鋁，含氮量會下降。
4. 比表面積(BET)：若有氫氧化鋁的生成，BET會較高。

若要比較不同供應商的粉，需要選表面積接近的粉，數值才具意義。

塑封料是積體電路主要的封裝材料，而環保塑封料（Green Epoxy Molding Compound)是指其中的耐燃劑不含溴與銻成分。

環保塑封料主要的成分有 ：環氧樹脂、陶瓷填充料、酚醛樹脂、不含溴與銻的耐燃劑、觸媒等。其中陶瓷填充料常見的有氧化鋁與氧化矽等。

陶瓷填充料的選擇要注意以下幾點 :

1.粉體的形狀 : 這會影響塑封料的注模特性。

2.粉體的粒徑大小與粒徑分佈 ：這會影響塑封料的導熱特性、黏度、吸水率等。

3.粉體的填充率：這會影響塑封料的導熱特性、注模特性、黏度、吸水率、強度等。

4.粉體的成分與結晶相：這會影響塑封料的導熱特性、熱膨脹係數、吸水率、內應力、收縮率、可靠度等。

5.粉體的表面狀況：這會影響塑封料的導熱特性、吸水率、強度等。

以下是陶瓷粉體單軸壓成型簡介

1.粉體的前處理：

1-1.最好使用煅燒過粉體，以避免燒結時產生CO2或是H2O，也可降低燒結的收縮量，

比較容易精準控制燒結體的尺寸與形狀。

1-2.煅燒後的粉體容易產生凝團，所以最好先以酒精球磨以去除凝聚體，

後續單軸壓的堆積密度才會均勻。

1-3.單軸壓前粉體需要先造粒，常用的黏結劑有PVA與PVB兩類。

添加量為3~8wt%左右（視粉體比表面積而定）。添

加完黏結劑後，要先烘乾。

2.單軸壓的條件：

2-1.第一階段壓力與時間建議值：110MPa/1分鐘。

2-2.第二階段壓力與時間建議值：220MPa/1分鐘。

粉體吸油量測試可參考ISO787-5的規範，簡述如下:

1.將適量的待測粉體放入乾淨的玻璃培養皿中。吸油量小的粉體，測試所需的粉體量要比吸油量大的多，因為這樣可以降低誤差。(參考值 ：吸油量乘上待測粉體重量＝100~300）

2.把油以微量滴管滴入粉體中，用玻璃刮勺將粉體與油均勻混合。油可以是DOP(鄰苯二甲酸二辛酯）或是矽油等，需注意油的酸價，因為酸價對吸油量影響很大。

3.重複步驟2，直到粉體全部凝團成一顆球體。也可以量測黏度，到黏度開始下降點，即停止油的滴入。

4.將已滴入的油體積除上粉體重量就可以得到吸油量（ml/100g)。

環境溫溼度也會影響吸油量量測。

 

耐擊穿電壓是指外加電壓在絕緣體材料上，讓絕緣體變成導體的現象 ，這現象有可能只是瞬間存在（不是永久），例如瞬間放電。

這要求因安全意識提升，各國法規要求越來越高。這在LED/5G/電動車應用都是必須被量測的特性。

而陶瓷與其他絕緣材料相比，是提升擊穿電壓最好的選擇。將陶瓷直接塗覆在材料上，或是將陶瓷製成絕緣墊，都是目前增加擊穿電壓常見的方式。

用來提升耐擊穿電壓的陶瓷材料的選擇，需注意以下幾點:

1.金屬雜質越少越好。

2.導熱值越高越好。

3.氮化鋁粉需注意氮化程度與碳的殘留量。

4.奈米球形氧化鋁粉需注意鋁的氧化程度。

 

玻璃粉是屬於亞穩態物質，在進行DTA熱差分析時需注意以下事項 :

1.需選擇避免與玻璃反應的坩堝 。

2.玻璃粉的熱處理過程（例 ：烘乾）必須掌握，因為這些會改變Tg點等特徵溫度。

3.玻璃的前處理(例：球磨條件、球磨介質等）必須掌握，因為這些會改變Tg點等特徵溫度。

4.玻璃粉粒徑的改變會影響Tg點等特徵溫度。

5.測試的升溫速率會影響Tg點等特徵溫度。平衡條件的Tg點等特徵溫度，可以用不同的升溫速率外推方式求得。

6.測試的氣氛（例：水蒸氣）會影響Tg點等特徵溫度。

7.相同樣品測第二次的曲線可能會與第一次結果不同，這次因為第一次測試相當是經過一次熱處理，第一次測試後的樣品水分率、應力等特性與測試前不同。

石灰石與石灰不同，而石灰又可分成生石灰與熟石灰。簡述如下：

1.石灰石是碳酸鈣(CaCO3)。

2.生石灰是氧化鈣(CaO)，是將石灰石煅燒後所得到的產物，常拿來做乾燥劑。但是當生石灰吸水後，會生成熟石灰並放出大量的熱，使用時需特別注意 。

3.熟石灰是氫氧化鈣(Ca(OH)2)，是生石灰吸水後所得到的產物。因熟石灰帶有鹼性，使用時需格外注意。若將熟石灰加熱到510℃以上，可轉換回生石灰。

陶瓷粉體表面處理後的檢測方式有以下幾種:

(1)NMR光譜 : 這是測試表面處理好壞最直接的方法之一。可直接確認要接的元素鍵結是否存在，並可進行半定量化。

(2)FTIR光譜 : 這是測試表面處理好壞最直接的方法之一。可直接確認要接的元素鍵結是否存在，並可進行半定量化。

(3)XPS : 這是測試表面處理好壞最直接的方法之一。可直接確認表面處理劑的元素是否存在，並可進行半定量化。

(4)Zeta電位 ：這是量測陶瓷粉體表面處理後的電荷狀況。例如 ：陶瓷粉體在水溶液的分散程度，可以從Zeta電位的變化做判斷。

(5)UV吸收度：部分表面處理劑在水解後有UV吸收的特性，因此可以藉由UV吸收度的變化，去推算表面處理劑是否有鍵結到陶瓷粉體表面。例 ：ATPES (3-Aminopropyl triethoxysilane) 。

(6)酸鹼滴定法：可以用來測定表面OH的數量。OH數量越多，代表親水性較好。

(7)粒度分佈：可以測試分散表面處理後的陶瓷粉體，在漿料中的分散程度好壞。一般來說，粒徑與分布越接近一次粒徑，分散越好。

(8)沈降狀況觀察：可以觀察抗沉降表面處理後的陶瓷粉體，在漿料中的沈降時間與高度，及沉降後搖晃，凝聚體是否可以再次被分散。一般來說，越慢沉降、沈降高度越小、凝聚體可再次被分散，代表抗沉降表面處理做的越好。

(9)漿料澄清狀況觀察：可以觀察親水表面處理後的陶瓷粉體，在漿料中的澄清狀況。一般來說，漿料越澄清（透明）（在粉體無沈澱狀況下），代表粒徑越小，親水處理做的越好。若是粉體是做抗水解處理，漿料也是澄清（透明），但粉體會明顯與漿料分離，這代表抗水解處理做得好。

(10)接觸角：可以觀察親樹脂表面處理後的陶瓷粉體，與樹脂的親和能力。一般來說，樹脂與陶瓷粉體接觸角越小，代表親和能力越好。

(11)吸油量 ：從吸油量也可以評估陶瓷粉體的表面狀況。

(12)pH值：可以用來測定表面處理前後OH基的狀況。

 

 

目前發現的稀土礦約有幾百種，具有工業價值的稀土礦只有幾十種。

常被開採的主要有以下幾種 : 氟碳鈰礦、獨居石礦(磷鈰鑭礦)、磷釔礦等。其中氟碳鈰礦與獨居石礦以輕稀土含量高，磷釔礦的重稀土與釔含量高。

天然稀土礦中稀土氧化物含量，是被當成具不具有開採價值的指標。若含量太低，代表開採出來的稀土產品價值低於開採成本，也就是表示不值得開採的意味。這指標就是TREO(Total Rare Earth Oxides)，這也被用來代表提煉純化後的稀土產品規格。

稀土礦開採完後，須經過提純與精制，才能被工業所使用。提純與精制的步驟，簡述於下:

1.稀土原礦……>粉碎….>選礦(浮選/ 重選/磁選等)……>稀土精礦（難溶於水的碳酸鹽/氟化物/磷酸鹽/氧化物/矽酸鹽等)

2.稀土精礦……>分解(酸法/鹼法/氯化）……>混合稀土化合物(混合稀土氯化物等)

3.混合稀土化合物…….>濕法分離(分級結晶/分級沈澱/氧化還原/離子交換/溶劑萃取)……>稀土元素化合物

稀土元素是週期表原子序57~71的15種鑭系元素，以及與鑭系元素特性相近的Sc和釔，共17個元素.這17個元素因性質相近，多數稀土離子半徑居於相鄰兩元素之間，在水溶液中都是穩定的三價態。稀土離子與水的親和力大，因受水合物的保護,其化學性質非常相似，分離提純是相當困難的技術，各家廠商都有know-how，這也是決定稀土材料產品特性的關鍵製程。

由於稀土氧化物分離不易，為了瞭解各種稀土氧化物的含量，因此又有了REO的指標(Rare Earth Oxides)。REO是指單一稀土氧化物的含量，而TREO代表的是全部稀土氧化物的含量.稀土化合物常見規格的表示是 : REO/TREO。舉例來說 : CeO2/TREO=99.9%，代表的是CeO2佔全部稀土氧化物含量的99.9％。

稀土氧化物相較其他氧化物(稀土硝酸鹽/稀土磷酸鹽/稀土硫酸鹽等)，是相對穩定得多。

稀土硝酸鹽/稀土磷酸鹽/稀土硫酸鹽多帶有結晶水。

稀土硝酸鹽經過高溫很容易轉變成稀土氧化物。

不論是稀土硝酸鹽/稀土磷酸鹽/稀土硫酸鹽,材料含量也還會以TREO與REO(氧化物）方式表示，不過有些還會另外標註純度，而純度往往與REO/TREO相近。

固態材料的熱量是靠自由電子運動與晶格振動所傳導。而晶格振動能量的量子化稱之為聲子。

k=ke+kp

其中，k ：固態材料的熱傳導係數，ke ：自由電子的熱傳導係數，kp ：聲子的熱傳導係數。

在導熱陶瓷中，自由電子的熱傳導貢獻可以忽略，因此聲子的熱傳導是主要的因子。

影響導熱陶瓷的聲子的熱傳導特性有以下幾點：

(1)結晶性 ：結晶性高，非諧和的振動與聲子界面散射會較少，導熱能力較好。而單晶導熱比多晶來的好 。

(2)晶粒大小 ：晶粒越大，聲子界面散射會較少，導熱能力較好。

(3)粉體的大小 ：一般來說粉體越大，聲子界面散射會較少，導熱能力較好。

(4)粉體表面平滑度 ：粉體表面越平滑，聲子平均自由徑較短，導熱能力較好。

(5)緻密度 ：陶瓷緻密度越高，代表孔隙較少（空氣導熱性差），導熱能力較好。

(6) 陶瓷的種類：陶瓷材料種類不同，導熱能力也不同。

(7)晶型 ：同種類材料中，密度較高的晶型 ，一般來說有較好的導熱能力。具有異方性晶形，導熱係數有會有異方性。

(8)對樹脂的親和力 ：對樹脂與陶瓷複合材料來說，樹脂與陶瓷的親和力越好，導熱能力越好。

(9)雜質的影響：視雜質種類與含量而定。

(10)導熱網絡的完整性。

 

5G通訊基地台用的RF模組晶片目前多以Si CMOS和GaAs為主，低功耗的GaN也逐漸被使用。但無論使用哪種晶片，因處理器運算能力提升所造成的功耗增加，讓晶片散熱設計變得格外重要。

過去IC封裝多採用QFN等塑封料技術，雖然塑封料可填充SiO2/Al2O3等陶瓷材料來提升塑膠的導熱，但導熱值仍嫌不足。最近RF IC封裝開始採用WLCSP或SiP技術，希望藉由縮小封裝體積，來降低導熱路徑，以提高散熱效率。

5G基地台依功率大小可分成以下幾種：

1.家庭基站 (Femto Site)：家庭基站功率約在100mW以下，是功率最小和覆蓋面積最小的基地台，多被家庭使用，是裝置在室內的基地台。

2.皮基站（Pico Site)：皮基站功率約在500mW以下，是用來補強建築物內部的訊號，為裝置在室內的基地台。

3.微基站（Ｍicro Site)：：微基站功率約在10W以下，是用來補強宏基站的訊號，多裝置在人口密集區的戶外。

4.宏基站（Ｍacro Site)：：宏基站功率在10W以上，是主要發射訊號的基地台，多裝置在空曠的戶外。

如上述，陶瓷材料的填充可以有效提高RF IC封裝材散熱效率。而陶瓷材料的選擇要點是，依功率與基地台種類，挑選合適的成分、粒徑、形狀等。

 

二氧化矽(SiO2)有32種同素異構物，常見有以下幾種：

1.α-石英(α-Quartz) : 又稱低溫型石英，這是室溫最常見的結晶結構，為三方結晶相。

2.β-石英(β-Quartz) : 又稱高溫型石英，這是α-石英高溫結晶結構（在1大氣壓/573℃，α-石英會轉變成β-石英，此相變是可逆的），為六方結晶相。

3.α-鱗石英(α-Tridymite) : 又稱低溫型鱗石英，可以由中溫型鱗石英降溫時獲得（在1大氣壓/105℃，為單斜結晶相。

4.β-鱗石英(β-Tridymite) : 又稱中溫型鱗石英，可以由高溫型鱗石英降溫時（在1大氣壓/160℃獲得。

5.β2-鱗石英(β2-Tridymite) : 又稱高溫型鱗石英，可以由β-石英升溫時獲得（在1大氣壓/867℃，β-石英會轉變成β2-鱗石英，此相變是可逆的），為六方結晶相。

6.α-白矽石(α-Cristobalite) : 又稱低溫型白矽石或是α-方石英，可以由高溫型白矽石降溫時（在1大氣壓/200℃~270℃)獲得，為正方結晶相。

7.β-白矽石(β-Cristobalite) : 又稱高溫型白矽石或是β-方石英，可以由高溫型鱗石英升溫時(在1大氣壓/1470℃)獲得，為等軸結晶相。

8.柯石英（Coesite) : 在隕石中發現，為單斜結晶相。

9.超石英（Stishovite) : 在隕石中發現，為正方結晶相。

10.非晶相。

塑膠地板有易吸水變形、不耐磨、不耐酸鹼腐蝕、導熱性不佳等缺點，而在塑膠地板中添加陶瓷材料可改善這些問題，並可提高耐燃特性，這種複合材料地板稱之為石塑地板。

陶瓷材料在石塑地板可應用在以下幾個部分:

1.耐磨層 ：常添加氧化矽粉、氧化鋁粉等陶瓷粉，因為要呈現透明，需要奈米粒徑的粉末。

2.基板層 ：常添加大理石粉、高嶺土粉等，微米粒徑的粉末即可。

水泥的裂痕會造成漏水問題，打矽利康只能在表面做防護層，而且會有裂化問題。使用水玻璃溶液（需搭配凝固劑），可以補滿內部所有裂縫，而且不會有樹脂劣化問題，是較長久的防水對策。

水玻璃防水原理，是先將水玻璃溶液填滿細縫，再與凝固劑（可以是磷酸或是二氧化碳等）反應形成凝膠，固化後再與水泥部分成分產生鍵結，構成強而堅固的結構。

多孔陶瓷在骨支架應用的特性要求，有以下幾點:

1.成分選擇 ：磷酸鈣鹽類是目前骨支架的主流成分，它與天然骨骼成分及晶體構造較為相近。

2.穩定性與無毒性 : 需在體液環境下有高度穩定性與無毒性。

3.生物相容性 : 與天然骨相容，無排斥現象。

4.生物活性 ：可與天然骨直接結合，並透過骨傳導，生成新骨。

5.機械特性 ：需要具備適合的機械強度與抗壓強度。

6.孔隙率 ：需要具備適合的孔隙率。

7.吸收率 ：吸收率需與新股成長旅配合。

8.孔洞大小 與分佈: 需要具備適合的孔洞大小與分佈，讓新血管、新骨、纖維細胞等生長。

以下是陶瓷加熱器材料的選用要點:

(1)高熱導係數的陶瓷材料 : 高的熱導係數代表可以在比較短的時間，到達設定溫度，讓升溫段的溫控更精準 。

(2)適當的導線材料與佈局 : 依據瓦數與使用電壓選擇合適的導線材料，再依據導線材料的電阻率與電阻溫度係數去佈局線路。適當的導線材料選擇與佈局，可以有較均勻的表面溫度分佈 ，讓不同位置的溫度均勻一致。

(3)晶粒小且均勻的陶瓷材料 : 陶瓷材料的晶粒小且均勻，可以讓加熱器有較好的強度，不易破裂，且溫度均勻性會較好。

(4)燒結緻密且孔隙少的陶瓷材料 : 陶瓷材料的燒結緻密且孔隙少，代表加熱器有較低的漏電流，可以耐較高的電壓。

(5)低熱膨脹係數的陶瓷材料 : 低熱膨脹係數可以減少陶瓷材料因熱震造成的損壞，有較長的使用壽命 。

陶瓷材料在IGBT封裝的應用有以下:

1.環氧樹脂 ：可以添加球形SiO2提高導熱值。

2.DBC基板 ：採用氧化鋁或氮化鋁基板。

3.導熱膠或導熱墊 ：採用填充球形氧化鋁或球形氮化鋁的矽基樹脂。

 

用陶瓷造粒粉直接粉壓成型，是投資門檻相當低且簡易的製程。但是裂片是粉壓工廠漿料的相當頭痛的問題，以下簡述裂片的對策:

1.慎選造粒粉的漿料成分：造粒粉多由漿料再經噴霧乾燥而來，漿料的配方需避免使用會腐蝕模具的溶劑。若無法避免，則應在噴霧乾燥時，讓溶劑揮發乾淨。若溶劑破壞模具表面氧化層而造成生鏽，有可能會造成裂片。

2.選擇適當的造粒粉黏結劑比例：造粒粉的黏結劑過少，粉體顆粒間會因黏接強度不夠而在脫模時發生裂片。黏結劑的比例，與要成型的厚度有相當密切的關係。厚度越厚，代表脫模時要與模具的摩擦越大，因此厚的成型添加的黏結劑，可以比薄的來的多一些。但是黏結劑比例多，代表後續去除黏結劑的時間也越多，燒結收縮率也較大，這意味著燒結收縮的不均勻性風險越大。所以如何調整合適的黏結劑比例，粉體廠商需配合客戶調整。

3.選擇適當的造粒粉黏結劑成分：造粒粉的黏結劑成分，對粉體顆粒間的黏接力要大於對模具的黏接力，才能避免在脫模時發生裂片。這部分也可以透過在模具上擦脫膜劑來克服。另外，黏結劑可選擇熱融型的種類，再施以壓力時加溫，讓黏結劑有高黏力去粘結粉體，當壓力釋放時同時降溫，讓脫模時黏著劑黏度降低，以避免黏著劑黏住模具而裂片。

4.模具的適度保養: 壓餅的治具常用不鏽鋼材質，陶瓷粉體的硬度往往比不鏽鋼來得大，所以常造成模具表面氧化層破壞而造成生鏽。若沒有及時進行磨光處理，隨著生鏽的嚴重，也會造成裂片。模具的保養，應使用專用保養油，不要使用會破壞模具表面層的溶劑。

5.壓餅機上下模具的水平度須時常校正: 當上下模具的水平度不好時，會讓模具變形，在壓完餅後脫模時，餅會不斷碰撞模具而造成裂片。因此當上下模具的水平度不好，應馬上進行水平校正調整。若是模具已變形，需更換新模具。

6.造粒粉製造與保存環境的控制:造粒粉表面已有黏結劑，環境的溫濕度會改變黏結劑的黏著力，所以從生產到儲放都應該特別留意，以確保品質。

鈦酸鋇是製作電容(MLCC)主要的原料，目前主要是以碳酸鋇跟二氧化鈦粉 ，以固態反應法合成。而鈦酸鋇粉的特性，主要由二氧化鈦粉決定 。

目前市面上用來合成鈦酸鋇粉的二氧化鈦，主要是由氯化法合成而來 。以下是二氧化鈦粉的選擇要點:

1.純度 : 一般來說純度要在99.9%為佳。

2.粒徑：鈦酸鋇的粒徑由起始的二氧化鈦粉徑決定，目前300nm是主流粒徑。

3.氯的含量 : 需被控制在某個含量以下。

4.結晶相 ：以金紅石結晶相較佳。

5.雜質的控制 ：金屬離子的含量要控制。

6.粒徑分佈 ：越窄越好。

7.粒體分散性 ：凝團越少越好。

8.粉體表面吸水率 ：越低越好。

合成的鈦酸鋇粉時，需注意Ba/Ti(0.997較佳）比例的控制，dopant材料(Ca,Sr,Zr,Ba,Ti)選擇與比例，合成的晶相要以正方為主等，並應避免硬凝團的產生。此外還要注意合成時的氣氛控制，避免四價Ti離子還原成三價Ti離子。研磨時也要避免破壞到鈦酸鋇的結晶性與c/a ratio ，以免影響到介電常數。

因石墨在4000K時仍保持很低的蒸氣壓，因此是氮化鋁合成與燒結常使用的高溫爐種類。以下是使用注意事項：

(1)石墨最大的問題就是容易與氧化物反應，因此在石墨爐中，應避免直接接觸氧化物坩堝或耐火磚等。

(2)因石墨會與氧氣反應成一氧化碳，故使用石墨高溫爐時，需在惰性氣體或是真空下，以保護石墨避免氧化。

(3)若使用惰性氣體，氣體需要非常乾燥，不然水氣會與石墨還原成氫氣並產生一氧化碳。另需注意電壓不要太大，以免產生電漿。

(4)也應避免使用混用氫氣氣氛，因為氫氣會與石墨反應產生甲烷。

(5)在合成與燒結氮化鋁時，會使用氮氣氣氛，氮氣需要非常乾燥，不然會產生有毒的HCN。

 

 

多晶片模組主要是以多層陶瓷基板與鎢或鉬電極共燒製得，其中基板多為92%或是96%或是99%氧化鋁，電極主要是鎢或是鉬。為避免鎢或是鉬產生氧化，需要在氫或是無氧氣氛下燒結。

氧化鋁高溫共燒陶瓷基板須符合以下要求 :

1.高熱傳導 ：基板需具有低孔隙率與高緻密性。

2.高機械強度 ：燒結後的氧化鋁晶粒越小越均一均好。

3.高絕緣阻抗 ：氧化鋁中的雜質含量與種類需要被控制。另外，鎢或鉬電極膏印刷在氧化鋁生胚

的材料與製程需謹慎選擇並管控。

4.好的基板平整度 ：氧化鋁生胚收縮異方性越小越好，並須與鎢或鉬電極匹配。

 

高功率的半導體IC常用環氧樹脂進行封裝，但是因為導熱性差，會添加陶瓷粉體以提高絕緣導熱性 。

半導體封裝用陶瓷填充料需具備以下要求 :

1.材料種類的選擇 ：常見的有二氧化矽、氧化鋁、氮化鋁等，可依據所需導熱的瓦數、絕緣性等來挑選合適的材料。材料需符合耐燃要求。

2.形狀 ：球形度越好，流動性越好。

3.粒徑大小與分佈 ： 粒徑大小與分佈會影響填充率，需選擇合適的粒徑大小與分佈。

4.粉體表面特性 ：需進行親樹脂表面處理，以達到較高的導熱特性。

5.低吸水率 ：吸水率太高會使樹脂在加熱乾燥過程，產生發泡現象 。

6.游離的金屬雜質含量 ：會游離的金屬雜質會影響絕緣性。

7.符合ROHS等環保規範 。

粉體表面吸水，不僅會讓粉體凝團，不易分散外，還會讓粉體重量失真 ，導致配比誤差，若是添加在樹膠製品中，還會導致發泡問題，因此降低粉體吸水率對生產製程是相當重要的。

降低粉體吸水率的方法有以下:

1.粉體表面緻密化 : 粉體表面緻密比多孔性來得不易吸水。

2.小的比表面積 ：比表面積小吸水率較低。

3.表面處理 ：粉體表面做抗水解處理可以減少吸水現象。

4.粉體球型化 ：球形的粉體比不規則粉體的吸水率低。

5.粉體金屬未飽和鍵鈍化：粉體吸水是因為金屬未飽和鍵吸附OH基所造成，讓金屬未飽和鍵鈍化可以降低吸水率。

6.選擇乾法製作的粉體：乾法（例：熔融法）製作的粉體吸水率比濕法（例：化學法）製作的粉體來得低。

7.烘乾作業：在下製程前，將粉體以超過100度C的溫度烘乾，可以減少粉體的吸水率。

8.密封保存 ：粉體以密封方式封裝，隔絕空氣的水分，可以減少粉體的吸水率。

9.保存與製造環境的濕度控制 ：讓粉體在低溼度環境下製造與保存  ，可以減少粉體的吸水率。

10.採用低透氣低透水的包裝袋：粉體以低透氣低透水的包裝袋包裝，隔絕空氣的水分，可以減少粉體的吸水率。

 

陶瓷與金屬基硬銲製程簡介如下 :

1.直接硬銲 ：陶瓷與金屬基硬銲直接以硬銲合金料做焊接，製程較間接硬銲簡單，但是硬銲合金

料需對陶瓷表面有較大的潤濕性。

2.間接硬銲 ：陶瓷先燒結一層金屬後，再與金屬基以硬銲合金料做焊接。

不管是直接硬銲或是間接硬銲，都必須在無氧環境下進行，以避免金屬氧化。

石墨是目前主流的鋰電池負極材料，而矽的理論電容值（4200mAh/g，Li22Si5)是石墨（372mAh/g)的十倍，因此逐漸取代石墨成為電動車的鋰電池負極材料。

但是微米矽粉在充放電過程的體積變化太大(323~413%) ，主要體積變化的原因是 :當充電時，鋰離子嵌入矽時，會產生合金化反應，因Li-Si合金的密度比矽小，因此造成體積膨脹。當放電時，鋰離子離開矽，造成體積收縮。

Li-Si合金種類有Li12Si7、Li7Si3、Li12Si4、Li22Si5等。當產生Li15Si4時會產生337%體積膨脹，當產生Li22Si5時會產生413%體積膨脹。而這體積變化會讓矽結構碎裂、阻絕極片的電荷連結，造成電池的電容量損失，降低電池循環壽命。

添加陶瓷材料在微米矽粉中，可以降低矽體積變化對極片的影響。常見的陶瓷材料有 : SiO、SiO2、TiO2等 。

 

製氧機的原理是將空氣中的氮氣與氧氣分離，再將氧氣收集起來。

分子篩因吸收氮氣與氧氣的能力不同，可用此特性讓氧氣富集。氮氣分子大小約為4.2*3Å，氧氣分子大小約為3.8*2.8Å ，可依此選擇適當的分子篩型號。

因台灣較潮濕，空氣中常帶有水氣，因此在空氣進入製氧機時，也可以先將空氣乾燥。

若要增加分子篩吸附效率，可以透過壓力控制來提昇。

人體骨骼含有許多無機磷酸鹽類，因此使用磷酸鹽類去修復生醫材料是適合的選擇之一。

使用在修復生醫材料的磷酸鹽類需要符合以下要求:

1.相近的鈣磷比（Ca/P=1.67)，可形成鍵結。

2.不產生其他組織（如纖維等），避免排斥。

3.不含對人體有害的雜質（如:砷等）

磷酸鹽類有許多種類，適合應用在修復生醫材料的有:磷酸二鈣與磷酸三鈣。

光學玻璃依色散率可分成兩類：

1.色散率大於50 : 稱之為冕牌玻璃（Crown Glass)。主要成分為硼矽酸玻璃，折射率較低(小於1.6)。

2.色散率小於50 : 稱之為火石玻璃（Flint Glass)。主要成分為鉛玻璃，折射率較高(大於1.6)。

光學玻璃對品質的要求有：雜質含量控制、均質、無氣泡、光學特性穩定、等。

利用光療可以修復受傷細胞、讓細胞活化、促進微血管增生、刺激交感神經或是副交感神經、加速代謝、增加膠原蛋白生長、殺菌等，是很重要的醫療方式之一。

而對UV光有遮蔽效果的陶瓷材料，若能吸收紫外光，再放出可見光，就可以運用在光療的應用上。

有UV吸收功能的陶瓷材料主要是二氧化鈦與氧化鋅兩類。在二氧化鈦與氧化鋅中，參雜金屬離子，製造出不同的氧空缺，或是鋅、鈦空缺，就可以調整放出的可見光波長。

陶瓷材料應用在光療的優點是，在光照環境下，高溫的穩定性高，可以讓有更高的使用壽命。

2009年第一個鈣鈦礦太陽電池(perovskite solar cells)在日本製作出來，經過多年的研究，因高的光電轉換效率，被視為是取代矽晶太陽能的下一代電池。

鈣鈦礦太陽能電池之所以稱之為鈣鈦礦，是因為光吸收層具有鈣鈦礦結構（分子式為 ABX₃）。藉由控制A、B及X的成份及比例，可以控制電池的光學與電氣特性。　

陶瓷材料在鈣鈦礦太陽能電池的應用主要有以下部分：

(1)固態電洞傳輸層

以固態材料做電洞傳輸層（Hole Transporting Layer，HTL）不像液態電解液，會腐蝕鈣鈦礦材料，因此可提升元件效率。三價與四價的氧化物陶瓷材料是很好的選擇，常見的有 : 氧化鋁(Al₂O₃)、二氧化鈦(TiO₂)或釔參雜二氧化鈦等。

(2)透明電極

常見的有 : ITO、IZO等。

(3)其他

玻璃粉製造方式簡介如下 :

1.原料粉的選擇 ：製作玻璃的原料，可以選用氧化物、氫氧化物、碳酸化物等，氧化物是較好的選擇，因為在熔融加熱過程可減少氣體或水汽的散逸。原料粉是決定玻璃粉純度與配方的主要關鍵。

2.原料粉混合 ：一般用乾混，若用濕混，需避免用水當溶劑。原料粉在混合前，最好先進行烘乾作業，以達到最佳配比。

3.熔融加熱 ：將混和均勻的粉，倒入白金坩堝中，再放入一般空氣爐加熱，可以在200~400ºC持溫一段時間，先去除水氣，再升到800~1000ºC持溫一段時間，讓反應生成的CO2排除（採用碳酸化物為原料時），再直接升溫到配方熔融溫度，持溫使其全部熔融。

4.急速冷卻 ：將熔融的玻璃液體，快速倒入已預熱的金屬容器中，使其固化，並且不能形成結晶。

5.退火 ：因為急速冷卻會讓應力殘留在固態玻璃中，要在退火溫度進行退火作業，來消除殘留應力。

6.粉碎：將一大塊固態玻璃，粉碎成所需粒徑。

7.密封包裝 ：玻璃粉易吸收水汽（粒徑越小越嚴重），需進行密封包裝，以確保品質。

生物活性玻璃是玻璃生物材料，主成份為矽酸鹽類，可用於外科手術的修復材料。

矽酸鹽類的生物活性玻璃是以鈣矽為主的玻璃系統，它可以在體液的環境下，在表面上形成碳酸羥基磷灰石層，並溶解釋放鹼金屬離子或是鹼土金屬離子，促進骨組織再生，與骨組織產生化學鍵結。

矽酸鹽類的生物活性玻璃可大幅提升與骨組織的結合力，避免體內植入物脫落，也不會引發排斥現象。

目前主流的矽酸鹽類生物活性玻璃成分有: SiO2、CaO、P2O5、Na2O、Al2O3、MgO等。

氧化物玻璃粉組成分成四類 :

1.結網分子 ：是形成玻璃立體網狀結構的分子，可單獨形成玻璃。例：氧化矽（最常見）、氧化硼、氧化鍺等。

2.修飾分子 ：不容易單獨形成玻璃，是調整玻璃結構的分子，協助形成玻璃結構（目的 ：降低熔融溫度等）。例：鹼金屬氧化物（Na2O、K2O)、鹼土金屬氧化物（MgO、CaO)等。

3.中間分子：不容易單獨形成玻璃，是用來取代玻璃結構的分子（目的 ：改善材料特性等）。例：氧化鋁、氧化鈹、氧化鐵、氧化鈦等。

4.成核劑 ：常出現在玻璃陶瓷成分中，是用來形成均勻且數量較多的晶核。例：金屬成核劑（Cu、Ag、Au、Pt等）、化合物屬成核劑（氧化鋯、氧化鉻、氟化物、硫化物）等。

玻璃粉是以SiO2為主要成分的氧化物陶瓷粉，經由熔融反應後，急速冷卻並粉碎後得到的非晶質粉體（來不及形成規則排列的晶體）。簡介如下:

1.不溶於酸（但溶於氫氟酸），溶於強鹼。

2.易吸水，表面易形成Si-OH鍵結。

3.沒有固定的熔點（由固態變液態會在一個溫度範圍中進行，而非固定一個溫度）。

4.沒有異方性(特性具有均向性）。

5.玻璃態的能量比結晶態來的高，是屬於介穩態（不是能量最低的結晶態）。

6.玻璃態與結晶態的變化是可逆的。

5G天線目前主要使用LCP（液晶高分子）與MPI(改質聚亞醯胺)材料。

在LCP與MPI材料中添加陶瓷材料，可以有以下優點 :

1.降低吸濕率

2.增加機械強度

3.改善高溫損耗

4.提高絕緣性

5.降低LCP異方性

6.提高阻燃性

 

 

 

將木材放在水玻璃水溶液浸漬處理後乾燥，可以增加木材的阻燃性。主要是因為木材表面會有水玻璃的保護，當遇到火焰時，水玻璃會吸收火焰的熱能，以降低環境溫度，同時水玻璃會釋放出H2O，可以減緩火焰的蔓延。另外，水玻璃會吸收CO2 ，減少CO2對環境的危害。因此，水玻璃是耐燃木材便宜又容易處理的阻燃材料選擇。

水玻璃特性簡介如下:

1.耐酸不耐鹼。

2.易溶於水與鹼，不容於酸跟醇。

3.水溶液呈鹼性。

4.容易吸收二氧化碳。

5.加熱會有H2O生成。

 

液態水玻璃可以吸收二氧化碳，降低溫室效應對世界的危害。反應式如下：

Na2O.nSiO2 +mH2O + CO2 ……..>Na2CO3 +nSiO2.mH2O

液態水玻璃可以吸收二氧化碳後會生成碳酸鈉與含水的二氧化矽。

水玻璃可分成以下三種:

1.矽酸鈉水玻璃，化學式 : Na2.nSiO2。

2.矽酸鉀水玻璃，化學式 : K2.nSiO2。

3.矽酸鋰水玻璃，化學式 : Li2.nSiO2。

其中，n越大越難溶於水。

固態水玻璃是由碳酸鹽（例 ：碳酸鈉）與石英砂在高溫下（約1300°C)，固態反應生成。（若將固態水玻璃溶於水，則可生成液態水玻璃）

液態水玻璃是由氫氧化鈉與石英砂在高壓下（約2~3 大氣壓)，反應生成。

磷酸鈣鹽的種類繁多，簡介如下:

1.Ca(H2PO4)2 ：無水磷酸一鈣又稱無水磷酸二氫鈣

2.Ca(H2PO4)2 .H2O：一水磷酸一鈣又稱ㄧ水磷酸二氫鈣

3.CaHPO4 ：無水磷酸二鈣又稱無水磷酸氫鈣又稱沈澱磷酸鈣

4.CaHPO4 .2H2O：二水磷酸二鈣又稱二水磷酸氫鈣

5.Ca3(PO4)：磷酸三鈣又稱磷酸鈣

6.CaH2P2O7 : 焦磷酸二氫鈣

氧化鋁具有耐腐蝕與耐高溫等優點，但因密度大 ，限制了許多應用。將氧化鋁做成空心結構，可以將密度降低，同時增加了隔熱與高反射特性，常應用於航空、軍事、鋼鐵等方面。

一般來說球形氧化鋁密度接近4g/cm3，而做成空心結構後，密度可以降到小於1 g/cm3 ，比水還輕，因此可以浮在水面。

目前市面上微米級以上大小的中空氧化鋁球，是將氧化鋁熔融後，用空氣吹氣法，製成泡泡後，冷卻而成。

中空氧化鋁球挑選要點有以下 ：

1.結晶相。

2.粒徑與粒徑分佈。

3.耐壓強度。

4.破球率。

5.流動性。

6.單離狀況。

7.表面處理 。

8.雜質成分與含量。

9.球形度 。

市面上的乾燥劑有很多，如活性碳、矽藻土、活性氧化鋁、分子篩、石灰、矽膠等，其中矽膠是比重較輕的一種，易於攜帶，常用於食品保存的應用。

矽酸鈉是製作矽膠乾燥劑的主要原料。矽膠乾燥劑的製作是將矽酸鈉與酸反應生成多孔矽膠，藉由高的比表面積與親水特性，來吸附空氣中的水氣 。

矽膠乾燥劑與活性氧化鋁一樣可以重生使用，吸水後不會像石灰一樣大量放熱並有腐蝕性（鹼性），是很好的乾燥劑選擇。

可以吸收二氧化碳的陶瓷材料有很多，氫氧化鋰是其中最有效率的材料之一。其反應式如下:

1.無水氫氧化鋰

2 LiOH+CO2…….>Li2CO3 + H2O

48g的無水氫氧化鋰可以吸收44g的二氧化碳(相當於24.5升的CO2)。

2.含水氫氧化鋰

2 LiOH.H2O+CO2…….>Li2CO3 + 3H2O

84g的含水氫氧化鋰可以吸收44g的二氧化碳(相當於24.5升的CO2)。

氫氧化鋰可以利用礦物提煉而來，也可以從鋰電池回收得到。

 

 

塑膠或高分子若要耐高溫顯黑，常添加碳黑粉。但若要耐更高溫或是要增加絕緣特性，則改添加黑色陶瓷填充料是有必要的。

常見的黑色陶瓷填充料選擇不多，常見的有黑色氧化鋁粉、氧化鉻粉（有添加其他元素）、碳化矽粉等。

每家供應商的黑色略有不同，有鐵黑、墨綠黑、暗黑等，主要造成顏色差異的原因是配方與合成方式。

黑色陶瓷填充料的選擇要點 ，除了成分外 ，還要注意粒徑、純度、雜質種類、絕緣強度等特性。

用於乾燥、吸附過濾、催化反應用的分子篩與沸石（離子交換的例外），可以利用物理再生的方法再利用 。以下是物理再生的方法簡介:

1.吹拂再生 ：利用乾燥氣體（不被分子篩與沸石吸附），吹拂分子篩與沸石。

2.真空減壓脫附再生 ：利用減壓或抽真空，讓被分子篩與沸石吸附氣體或水分脫離。

3.加熱脫附再生 ：利用加熱，讓被分子篩與沸石吸附的氣體或水分脫離。

4.乾燥脫附再生 ：利用降低濕度，讓被分子篩與沸石吸附的水分脫離。

5.水蒸氣吸附再生 ：利用水蒸氣，讓被分子篩與沸石吸附的有機物脫離。

以上方式可以混搭使用，以達到更好的再生效果。

天然沸石有以下幾種:

1.絲光沸石 （mordenite)：斜方晶相，化學式 ：（Ca,Na2,K2)Al2Si10O24.7H2O，硬度 ：4~5。

2.斜發沸石 （clinoptilolite)：單斜晶相，化學式 ：（Ca,Na,K)2~3Al3(Al,Si)2Si13O36.12H2O，硬度 ：3~4。

3.菱沸石（chabazite)。

4.毛沸石（erionite)。

5.鎂鹼沸石 （ferrierite)。

6.鈣十字沸石（phillipsite)。

以上比重約在2.1~2.3之間。

塑膠常用的耐燃劑(Frame Retardent)有 ：無機系與有機系，其中無機系屬於陶瓷材料，比較環保也有較高的使用溫度。以下是塑膠常用的耐燃劑的種類 :

1.無機系 ：

(1.1)金屬氫氧化物：例氫氧化鋁、氫氧化鎂等。

(1.2)碳酸鹽：例碳酸鈣、碳酸鎂等。

(1.3)矽酸鹽：例矽酸鈣等。

(1.4)金屬氧化物：例氧化矽、氧化鎂等。

2.有機系 ：

(2.1)磷系有機物：例磷酸脂等。

(2.2)氮系有機物。

(2.3)氮磷系有機物。

(2.4)矽系有機物。

(2.5)反應性有機物：例DOPO等。

(2.6)鹵系有機物。

在挑選耐燃劑種類須注意與塑膠的親和狀況、粉體粒徑、適當的使用溫度、環保要求、會不會有發泡問題等。

 

要減緩地球暖化，將二氧化碳捕集後再封存起來，是各國努力研究的對策之一。其中陶瓷岩層在二氧化碳封存扮演很重要的角色。以下是用陶瓷岩層封存二氧化碳的方式簡介:

1.在挖掘油田時，儲存在油田地下的二氧化碳會同時被釋放出來。目前已有國家把這二氧化碳成功捕集後，再利用高壓將二氧化碳打回地下封存起來。封存的環境可以是廢棄的油田地層，也可以是具有孔隙的沙層與岩層。中油就是採用此方式。

2.美國有研究單位是將捕集的二氧化碳氣體，利用高壓技術變成液態二氧化碳，在封存在雲母岩或是碳酸岩中。

3.冰島科學家則是將捕集到的二氧化碳氣體，加水形成碳酸水後，使其與玄武岩反應成石灰石中，將二氧化碳氣體轉換成石灰石。

半導體單晶矽拉晶用的石英坩堝，原材料（熔融石英砂）的雜質會影響晶圓的結晶成長與純度等特性，因此需要嚴格管控。

熔融石英砂雜質需管控的元素至少有18個：Li/B/Na/Mg/Al/P/Cl/K/Ca/Ti/ Cr/Mn/Fe/Co/ Ni/Cu/ Zr/Ba。這些雜質含量必須ppm~ppb範圍，因此熔融石英砂需要進行提純處理才能達到此要求。

熔融石英砂的提純方式有很多：酸洗、浮選、磁選、煅燒、色選、參雜、分離等手法，這些會直接影響熔融石英砂的品質，是熔融石英砂好壞與價格的關鍵。

5G基地台功率模組用陶瓷絕緣導熱墊需具備：柔軟、高抗張強度(不易斷裂）、高抗壓強度（耐壓縮）、高絕緣、高導熱、輕薄、耐候(不易劣化）、長壽命等特性。此應用的絕緣導熱墊所需導熱係數要求需達7W/m.K以上，這當中填充的陶瓷材料選擇是關鍵 。

目前市面上用的陶瓷填充材料有:

1.大粒徑的球形氧化鋁（粒徑需大於100um以上）。

2.燒結型球形氮化鋁（粒徑需大於50um以上）。

以上材料都需要有合適的粒徑分佈（也可以混搭其他粒徑，以形成高密度的導熱網絡）、高的粉體強度、大粒徑粉體的去除等要求。

氧化釩有許多種化合結構 ，有VO₂、V₂O₂、V₂O₃、V₂O₃、V₂O₅、V₃O₅、V₃O₇、V₄O₇、 V₄O₉、V₅O₉、V₆O₁₁、V₆O₁₃等。最常見的是VO₂與V₂O_5，以下是這兩者的簡介:

1.VO₂ （二氧化釩）：

(1)是兩性氧化物，溶於非氧化性酸，形成離子VO²⁺，溶於鹼形成[V₄O₉]²⁻，在高pH下形成[VO₄]⁴⁻。

(2)為金紅石結構，有兩種結晶相：

     低溫為單斜相（<68 °C)，具有不導電特性。

     高溫時為四方相（>68 °C)，具有金屬的導電特性，但不太導熱。是熱電材料之一。

(3)熔點為1907°C，比V₂O₅ 高，密度也比V₂O₅ 來得大。

 

2.V₂O₅ (五氧化二釩) :

(1)具有毒性，是硫酸製造時常用的催化劑。

(2)微溶於水，加熱時失去氧而分解。

(3)是兩性氧化物，可溶於鹼生成釩酸鹽，也可溶於非還原性酸生成VO₂⁺的溶液。

(4)可被草酸、一氧化碳或二氧化硫還原為VO₂固體，還原劑過量會經由V₄O₇與V₅O₉等混合物，最終形成V₂O₃。

(5)熔點為690°C，密度4.34 g/cm³。

 

防疫用醫療防護衣需要透氣但不透水（阻隔飛沫），其中碳酸鈣扮演相當重要的角色。

製作醫療防護衣的透氣膜是將碳酸鈣加入聚乙烯樹脂中（碳酸鈣約佔50wt%)，混合均勻後，擠壓成膜，再透過單軸拉伸來產生橢圓透氣孔(孔徑小於200nm），其中拉伸條件與碳酸鈣是決定透氣膜品質的關鍵。

用於醫療防護衣透氣膜的碳酸鈣 ，除了添加比例、成分、粒徑需被控制外，與聚乙烯樹脂的接著性也是相當重要。一般來說都要經過表面處理，讓碳酸鈣對聚乙烯樹脂有很好的親和力，才可以讓透氣孔均勻分布，且避免碳酸鈣粉體的脫落，造成橢圓透氣孔過大的問題。

鋁合金比鈦合金來得輕、便宜也更易加工，但是容易刮傷且柔軟。

鋁非晶合金（鋁合金液態金屬）具有鋁合金輕、便宜等優點，並有較高的硬度、耐磨性、尺寸穩定性等特點，是取代與陶瓷接合用鋁合金的熱門材料之一。

不同成份的鋁非晶合金，具有不同的強度、硬度耐磨性等特性，要依據搭配的陶瓷材料做最適當的選擇 。

 

陶瓷材料中的鹵素（F/Cl/Br/I)含量，常使用離子層析法(Charge Ion Chromatography，CIC)分析。

測試方式如下:

1.將陶瓷粉用濾紙包覆後放入坩堝中，再放入燃燒爐。

2.點燃濾紙，同時確認燃燒爐有足夠的氧氣，直到燃燒完全，火焰熄滅。

3.將鹵素氧化後的酸性氣體，導入3%過氧化氫溶液中，使其吸收。

4.將吸收液注入離子層析儀，測定樣品中鹵素含量。

 

ROHS規範重金屬(Cd/Pb/Hg/Cr6+)含量均需各在1000ppm以下。

陶瓷粉中重金屬含量的分析方法如下:

(1)Cd/Pb/Hg最常使用ICP ( Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)方法檢測。

測定方式如下 :

1.把陶瓷粉溶在酸性水溶液中。

2.利用霧化器將水溶液噴入高溫的電漿爐中，將陶瓷粉的元素從基態激發到激發態。

3.收集從激發態回復到基態所放射的光，以偵測儀分析強度並與標準品進行比對，轉換成元素濃

度。

(2)Cr6+最常使用紫光光度計方法檢測。

測定方式如下 :

1.把陶瓷粉溶在水中加熱。

2.把酸加入水溶液中，調整pH值。

3.把二苯基二氨 （1,5-Diphenylcarbazide）加入水溶液中，反應生成紫紅色物質。

4.以紫光光度計在波長 540 nm 處，量測其吸光度並定量之。

以上最被採用的測試方法規範是IEC 62321。

 

陶瓷材料純度的分析方法，常見的有:

(1)ICP ( Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)：這是最常見的方法。

測定方式如下 :

1.把陶瓷粉溶在酸性或鹼性水溶液中。

2.利用霧化器將水溶液噴入高溫的電漿爐中，將陶瓷粉的元素從基態激發到激發態。

3.收集從激發態回復到基態所放射的光，以偵測儀分析強度並與標準品進行比對，轉換成元素濃

度。

ICP是屬於破壞性的測試方法（陶瓷粉本體會被破壞），但是可以完整測試出材料的成份。

ICP無法進行C/H/O/N與鹵素的成份分析。

(2)XRF ( X光螢光分析)：測試方法較ICP快速。

測定方式如下 :

1.以X光打在陶瓷粉上。

2.利用X光將陶瓷粉的元素從基態激發到激發態。

3.收集從激發態回復到基態所放射的光，以偵測儀分析強度並與標準品進行比對，轉換成元素濃

度。

XRF是屬於非破壞性的測試方法（不會破壞陶瓷本體），但是只能測出材料局部的表面成份（約幾um的深度）。

以上兩者最被採用的測試方法規範是IEC 62321。

碳酸鈣有以下六種結晶相:

(1)無水碳酸鈣:

(1.1) 方解石(Calcite，CaCO3) :三方晶系 ，是無水碳酸鈣最穩定的相。

(1.2) 文石(Aragonite，CaCO3) :斜方晶系 ，外觀常為柱狀（例：鐘乳石）或纖維狀。

(1.3) 球霰石(Vaterite Calcium Carbonate，V-CaCO3) :外觀常為六方片狀或球狀，是無水碳酸鈣最不穩定的相。

(2)含水碳酸鈣:

(2.1) 半水碳酸鈣(CaCO3.1/2H2O) : 最新發現的結晶相。

(2.2) ㄧ水碳酸鈣(CaCO3.H2O)。

(2.3) 六水碳酸鈣(CaCO3.6H2O) 。

(2.4) 無定形碳酸鈣(ACC，CaCO3.nH2O) 。

碳酸鹽類陶瓷材料目前被廣泛用於防火、造紙、電子、塗料等用途。

它的生產方式有很多種，其中以氧化物或是氫氧化物等加入二氧化碳反應的製程，可以藉以吸收空氣中的二氧化碳，對氣候暖化有很大的幫助，因此近年來受到廣泛的研究。而碳酸鹽類陶瓷材料因反應溫度較其他有機材料高，也稱作高溫吸碳材料。

常見的碳酸鹽類高溫吸碳材料與生產方式如下 ：

(1)碳酸鈣 （CaCO3)

Ca(OH)2 +CO2 ……..> CaCO3 +H2O

(2)碳酸鎂 （MgCO3)

Mg(OH)2 +CO2 ……..> MgCO3 +H2O

(3)碳酸鋰  (Li2CO3)

Li4SiO4+CO2 ……..> Li2SiO3 +Li2CO3

 

 

常見去除氧化矽層的方法有以下：

(1)物理方式（研磨方式）：

(1.1)機械研磨 :以研磨方式直接移除氧化矽層。

(2)化學方式 （蝕刻方式）:

(2.1)BOE（Buffer Oxide Etch)蝕刻 。

(2.1)KOH蝕刻液。

半導體矽晶圓用來長晶的矽粉，目前多以矽烷化合物(SiH4/SiCl4/SiHCl3等)，用氫氣在高溫下（800~1100℃）還原製得。

矽粉也可以用二氧化矽還原法製得，方法簡介如下 ：

(1)碳熱還原 ：

SiO2 + 2C…………….>Si +2CO  (溫度>1900℃)

過程中，要盡量避免產生SiC。

(2)鎂熱還原 ：

SiO2 + Mg…………….>Si +MgO  (溫度約650℃)

過程中，會產生Mg2Si與MgO，需要用HCl去除，以提高Si的純度。

 

 

TiO2-B(Bronze) : 是在1980年Marchand團隊用離子交換法合成一個新的二氧化鈦結晶相 ，密度3.73g/cm3。因為具有較銳鈦礦與金紅石開放的結構，有利於鋰離子傳遞，是近年來常見用於鋰離子的電極材料選擇之一。

TiO2-B的合成方式有很多，常見的方式如下 :

(1)將Ti金屬溶於雙氧水與氨水的混合液中（冰水浴）。

(2)加入醇類，並升溫到約80℃，持續幾小時去濃縮上述混合液。

(3)添加硫酸到特定的pH值。

(4)加壓並升溫到約160℃，持續1~2小時後冷卻。

(5)幾次水洗過濾後，在60℃乾燥幾小時(空氣氣氛）。

(6)在300℃，煅燒1～3小時(空氣氣氛）。

(7)球磨（解凝團）（惰性氣氛）。

(8)存放在惰性氣氛中。

 

 

微波穿透材料是指波長在1~1000mm，頻率在0.3~300GHz範圍電磁波的透過率大於70%以上的材料。這方面的材料常用於醫療、軍事與航太等方面 。

微波穿透材料在0.3~300GHz範圍的介電常數在1~4，介電損耗在0.001~0.01之間較為恰當。要符合此條件的陶瓷材料，非二氧化矽莫屬。

應用在此的二氧化矽除了需具備上述要求外，還要有以下特性 :

(1)低的熱膨脹係數

(2)低導熱係數

(3)高強度（低溫到高溫區）

(4)耐雨蝕

(5)低吸水性

(6)高韌性

(7)高耐熱震

(8)高耐溫

高折射率的陶瓷材料有奈米二氧化鋯、二氧化矽、氧化鋅、二氧化鉭與二氧化鈦等，常被應用在光學相關的添加材料。

例如 : 添加高折射率的陶瓷材料在LED封裝矽膠中，可以提高取光效率（Light Extraction Efficiency)。

在光學上應用的陶瓷材料 ，粒徑選擇相當重要，必須考慮粉體產生的瑞利散射（Rayleigh Scattering)。瑞利散射效應越大，透明度越低。若要保持高透過率(低瑞利散射），二次粒徑要小於25nm，因此奈米粉體需做好分散。

介電損耗是在交流電場中，部分電能使陶瓷材料發生熱能的現象，稱之為介電損耗。

造成介電損耗的原因有 :

(1)導電粒子造成損耗：在外加電場作用下，材料內的導電粒子產生電流，消耗了部分電能轉變

成熱能造成的損耗。

(2)極性粒子轉向造成損耗：在外加電場作用下，極性粒子在轉向過程，消耗了部分電能去克服轉

向的阻力造成的損耗。

(3)共振吸收造成損耗：在外加電場作用下，若頻率與原子或電子的固有頻率相同時，會產生共振

吸收，消耗了部分電能造成的損耗。

會影響介電損耗的因子，不外乎是頻率、溫度與濕度。

熔融石英（Fused quartz）與熔融二氧化矽（Fused SiO2）常被混淆，以下是不同點:

(1)使用原料 ：熔融石英必須是使用結晶型石英礦砂做原料石英，而熔融二氧化矽泛指二氧化矽原料均可。

(2)熔融操作溫度 ：結晶型石英的熔融溫度(Tm)較高，因此熔融石英的操作溫度必須高於Tm溫度，相較熔融二氧化矽來得高。一般來說，熔融石英時用電漿熔融方式會比火焰熔融溫度來得高。

(3)冷卻操作溫度(Annealing Temperature)：結晶型石英的冷卻操作溫度，相較熔融二氧化矽來得高。

(4)製成品使用溫度 : 使用熔融石英做成的製品，使用溫度高於熔融二氧化矽。

不論是熔融石英或熔融二氧化矽製成的光學用製品，若要使用在0.18~3.5um波長（UV與IR頻段），需特別注意金屬雜質與內部含水(OH鍵，伸張振動在2.73um波長)的含量，因為他們會造成UV與IR的吸收。

熔融石英粉是以石英砂為原料，利用高溫電熔法將其熔融後，進行破碎及研磨製得。

熔融石英粉具有非晶型結晶構造、燒失量低、熱膨脹係數小與耐高溫等特性。

高純度的熔融石英粉同時具備高絕緣、高化學穩定性及壓電特性，是製備石英坩堝、石英玻璃、半導體製程用具、鑄模鋪料的原料。

應用在半導體長晶的石英坩堝，需額外對過渡金屬含量進行控制，以避免影響矽晶圓的純度。

鈦酸鉀晶鬚是在1958年由美國杜邦第一次合成出來。日本是主要的生產國，約佔7成以上。

鈦酸鉀晶鬚有不同成分與結構，化學通式為：K2O.nTiO2，其中n=1、2、4、6、8，彼此特性差異極大，其中N=4、N=6與N=8是最常使用的結構。K2O.4TiO2具有高的化學活性，K2O.6TiO2與K2O.8TiO2具有高的化學穩定性。因價格比碳纖維便宜但強度較高，因此前景看好。

目前主要的生產方式是使用二氧化鈦與鉀鹽做原料，以固態反應法製得。或是以鈦酸與鉀鹽以水熱法製得。

 

 

 

六鈦酸鉀晶鬚(K2Ti6O13)具有高強度、高耐熱、隔熱性佳、高拉伸強度與高彈性模數等特性，是工程塑膠與煞車來令片的強度增強常見的添加材料。

六鈦酸鉀晶鬚與碳纖維及玻璃纖維相比，硬度較低，比較容易加工，對成型機具損耗也較低。

若應用在工程塑膠上，添加六鈦酸鉀晶鬚的表面，比碳纖維及玻璃纖維來得光滑。除此之外，添加六鈦酸鉀晶鬚到工程塑膠中，可以降低成形的收縮率，有較高的尺寸精度。

將六鈦酸鉀晶鬚添加在煞車來令片，是為了取代對人體有害的石綿。六鈦酸鉀晶鬚的摩擦力高於石綿50%，且可減少30%磨耗，並有效降低摩擦噪音。

六鈦酸鉀晶鬚表面多為鹼性(pH=9-11)，並對塑膠材料的潤濕性差，建議在六鈦酸鉀晶鬚先進行表面處理後再添加，可以得到較穩定的品質。

透明氧化釔為熔點為2400℃ ，介電常數約12-20，具有高順磁性與螢光特性。

透明氧化釔的燒製，除了要控制粒徑外，純度與燒結條件等都是相當重要的關鍵。

以下是透明氧化釔的燒結注意事項 ：

(1)粉體粒徑與分佈 ：粉體需具備小粒徑與高堆積密度。

(2)粉體分散性 ：粉體需要易分散，球形粉較佳。

(3)助燒結劑添加與否與種類：最好添加一些助燒結劑，除了降低燒結溫度外，也要抑制晶粒成長。

(4)常壓燒結或是熱壓燒結 ：熱壓燒結是較好的選擇。不論常壓或是熱壓，都需在真空氣氛。

 

熱分析（TGA/DTA/DSC）用陶瓷坩堝選用要點如下：

1. 熱傳導性越高越好 ：越高的熱傳導，代表加熱溫度會比較接近帶測物，量測結果會比較精確。
2. 使用溫度範圍 : 依據要測試的溫度，選擇可以承受比測試溫度高的材質，不能軟化變形（會吸熱影響實驗結果）。
3. 分析氣氛 : 依據要測試的氣氛，選擇合適的坩堝，坩堝在此氣氛下，不能有反應（會影響實驗結果）。
4. 坩堝的材質與純度 : 依據要測試的待測物，選擇合適的坩堝種類，待測物不能與坩堝發生反應。
5. 坩堝耐酸鹼與否 : 清潔劑需配合此特性。
6. 坩堝晶粒大小 ：坩堝晶粒越小越好，可以有較長的使用壽命。
7. 坩堝燒結緻密程度 ：坩堝燒結緻密性越高越好，可以有較長的使用壽命，且較不易吸水，才不會影響實驗結果。
8. 坩堝耐熱震性：坩堝耐熱震性越強越好，可以有較長的使用壽命。

P.S.若選用有蓋子的熱分析用陶瓷坩堝，上方必須開小孔，保持讓氣體散逸，這樣的測試才會保持在一大氣壓的常壓條件。

擬勃姆石凝膠具有相當高的比表面積與好的膠溶性，可以快速地在漿料中形成網絡，讓漿料可以具有好的觸變性與降低沉降，因此被廣泛使用，一年的需求量在8000噸以上。（勃姆石無法應用在此）

在此應用的擬勃姆石凝膠均以鋁鹽或醇鋁為原料，以濕法製得。

以下是擬勃姆石凝膠的基本特性 :

(1)比表面積 ：一般大於200m2/g。

(2)Bayerite含量 ：因為這樣製得的擬勃姆石，常會伴有Bayerite的生成，而Bayerite含量越少越好，這樣的擬勃姆石凝膠才會有好而穩定的觸變性。

(3)膠溶性(Peptization Index) : 膠溶性要高越好，這樣的擬勃姆石凝膠才會有好的觸變性。

(4)孔隙體積(Pore Volume，ml/g) : 孔隙體積要高越好，這樣的擬勃姆石凝膠才會有好的觸變性。

(5)吸附水 : 擬勃姆石凝膠很容易吸水，因此在生產與保存上都要格外注意環境濕度的控制。吸附水越少越好。

 

 

勃姆石(Boehmite)與擬勃姆石(Pseudo-Boehmite)的晶體結構相當接近，

以下是他們的差異比較:

(1)結晶水 ：擬勃姆石（AlOOH.nH2O)與勃姆石（AlOOH)相比，帶有較多的結晶水。

(2)結晶性 ：擬勃姆石與勃姆石相比，結晶性較差，XRD的衍射峰較寬。

(3)晶粒較小 ：一般認為，晶粒小於10nm的，稱為擬勃姆石。

(4)比表面積 ：擬勃姆石與勃姆石相比，比表面積較大。

(5)晶面間距 d020：擬勃姆石與勃姆石相比，晶面間距 d020較大。

 

陶瓷粉體若用去除凝團或是進行粒徑控制，常以分級機或是篩網來做篩選，而篩網是較便宜與常見的方式。

陶瓷粉體過篩用篩網材質常見的有兩種：不鏽鋼與尼龍。

對絕緣性有較高要求者(如絕緣用導熱材料），會建議使用尼龍材質。而尼龍與不鏽鋼相比，價格較便宜，但使用壽命較短，也較易產生靜電。

陶瓷粉體過篩用篩網種類常見的有兩種：編織網（正方形居多）與沖孔網（圓形或方形），而以編織網較常見。

編織網與沖孔網相比，價格較便宜。

篩網選擇要點有以下:

1.材質 : 依據陶瓷粉體的應用選擇合適的材質。

2.篩網種類 : 一般選用編織網，除非對粒徑或形狀有特別要求，才會選沖孔網。

3.網目標準 : 要注意是否有依據以下規範製作。

4.網與網身的連接密合度 : 網與網身的連接密合處不要有縫隙，避免卡粉。

5.網身之間與上蓋及底座的連接狀況 : 連接狀況越緊密越好，可以避免漏粉。

6.單沖網或是雙沖網 ：盡量選擇雙沖網 （框內外沒有接縫），避免卡粉，但價格較貴。

7.結構 ：要選擇有下網身設計的篩網，這樣跟底座的連接狀況較緊密，可以避免漏粉。

P.S.篩網網目定義 : 每平方英吋的篩孔數。網目越大，代表可通過的陶瓷粉體粒徑越小。

篩網網目有標準規範，常見的有: ISO565、ISO3310、美規ASTME11與ASTM E323、大陸GB/T 6003.1-2012等。

陶瓷材料等級，常見的有 :

(1)試藥級：小量生產的產品，還在實驗室等級，尚未大量工業化，可能為新材料或是新結構或是

新規格的材料 。也可以是小量實驗室使用的材料。

(2)工業級：已被大量生產的產品，產品為一般工業用等級，規格較無特殊性，為大宗用料 。

(3)電子級：已被大量生產的產品，產品為高階工業使用，規格較有特殊性（例：純度較高），

為大宗用料 。

(4)電工級：是指在電纜或電線等使用的材料。在此應用的陶瓷材料需經過高溫處理，以確保高絕

緣與低物質釋放等要求 。依據高溫處理的溫度，又可分成普通型、低溫型、中溫型與

高溫型。

流化催化裂化 (Fluid catalytic cracking，簡稱FCC)技術，是石油煉製過程之一。

是在熱和催化劑的作用下使重質油發生裂化反應，轉變為裂化氣、汽油和柴油等的過程。

而勃姆石是常見FCC催化劑的成份之一。

用於此應用的勃姆石需具備合適的溶膠特性與固態酸性，並要容易成型（球狀或長柱狀等），且不能破壞活性氧化鋁與分子篩的孔結構。

要考慮的勃姆石溶膠特性有：

(1)製造勃姆石溶膠的酸種類。

(2) 氫離子(H+)對勃姆石（AlOOH)的比例。

(3)雜質的類型。

(4)溶膠的溫度、酸化時間、膠粒形狀與大小、相組成。

(5)溶膠在高溫的相變過程與溫度。

 

 

陶瓷基板或坩堝若有微裂痕或缺陷，會降低陶瓷基板或坩堝的強度。

如何去檢查微裂痕或缺陷，有以下方式:

1.肉眼檢查。

2.墨水滲透檢查。

3.紅外線檢查 。

4.強光透射或反射檢查 。

5.AOI機器。

6.超音波檢查 。

7.透氣度檢查。

可依產品形狀、產品種類、製程方式、缺陷種類、基板透光度、應用要求等，挑選合適的檢查方式。

陶瓷基板表面研磨後，常見量測的特性如下:

1.表面粗糙度：

(1) Ra(中心線平均粗糙度）：樣品長度上，中心線距離外形偏差值的算數平均。

(2) Ry(最大波峰至波谷粗糙度）：樣品長度上，最大峰值減去最大波谷的值。

(3) Rz(十點平均粗糙度）：樣品長度上，平行平均線取5個峰值減去5個谷值平均。

(4) Rq(中心線平方平均粗糙度）：樣品長度上，中心線距離外形偏差值的幾何平均。

(5) Sa(平均面平均粗糙度）：樣品面積上，平均面距離外形偏差值的算數平均。

2.表面平坦度：

(1)TTV （厚度變化）：樣品面積上，最大厚度減去最小厚度的值。

(2)Bow（彎曲度）：樣品面積上，參考面距離彎曲谷值減去彎曲峰值的平均。

(3)Warp（翹曲度）：樣品面積上，平均面距離最大曲面加上最小曲面的值。

 

ISO 25178 是常用的量測手法的規格。

為提高樹脂的耐燃特性，常在樹脂中添加陶瓷粉末，而氫氧化鋁是常見的選擇之ㄧ。

一般的氫氧化鋁在200°C就會開始脫水，而樹脂的固化溫度也在此區間，因此容易造成壓合後的樹脂製品，產生內部發泡，導致表面不平整的問題。

勃姆石粉的脫水溫度高達330°C以上，可以避免以上的問題。

勃姆石粉的加熱反應如下：

2AlOOH+700KJ/KG………>Al2O3+H2O (330°C)

 

P.S.

2Al(OH)3+1050KJ/KG………>Al2O3+3H2O (200°C)

 

陶瓷拋光液挑選要點如下：

1.陶瓷粉的材質(鑽石/氧化鋁/氧化矽/氧化鈰/氧化鋯/碳化矽等） :

需依據待磨物的硬度與研磨目標（鏡面拋光/減薄/絲面拋光等），以及研磨種類(機械/ CMP)來挑選合適的材質。陶瓷粉的材質除了是成分選擇外，還要注意陶瓷粉的結晶相。此部分也要考量拋光墊的材質搭配。

2.陶瓷粉的固含量 ：

需依據移除率與移除時間的考量，挑選合適的陶瓷粉的固含量。

3.陶瓷粉的粒徑與粒徑分佈 ：

需依據待磨物的表面狀態與研磨目標（鏡面拋光/減薄/絲面拋光等）及移除率的考量，挑選合適的陶瓷粉的粒徑與粒徑分佈。

4.陶瓷粉的形狀 ：

需依據待磨物的表面狀態與研磨目標（鏡面拋光/減薄/絲面拋光等）及移除率的考量，挑選合適的陶瓷粉的形狀。

5.拋光液的pH值 ：

需依據待磨物的種類(耐酸鹼與否）與陶瓷粉的分散(陶瓷粉分散好壞與pH息息相關）的考量，挑選合適的拋光液的pH值。

6.存放時間 ：應避免久放產生沉降，後發生硬凝團的狀況。

7.可回收或可重複使用性 。

 

 

目前碳化鎢粉的燒結，常見是以鈷作助燒結劑，利用液相燒結機制，在控制氣氛下(真空、H2、C2H4等）完成製品（因鈷是金屬，因此也稱陶金製品）。

而影響製品品質的因素有：碳化鎢粉與鈷粉的粒徑、粒徑分佈、純度、形狀、比例外，燒結的控制影響極大，以下簡介碳化鎢粉燒結的注意事項 :

1.碳化鎢粉中的碳成分平衡的保持 ：

碳化鎢合金的碳平衡比例是6.13wt%。如果含碳量過高，會產生石墨相，並讓晶粒異常成長，並使得材料脆化；若含碳量過低，則會造成Co3W3C或Co6W6C相析出，降低材料的機械性質。常藉以含碳氣氛，或添加碳化物去協助碳成分達到平衡。

2.晶粒大小的控制 ：

在燒結過程中，晶粒小的碳化鎢粉，在鈷粉中有較大的溶解度，會比大晶粒的碳化鎢先溶解，並擴散到大晶粒中，使其粗化。而大晶粒的存在，會導致製品的破裂強度不佳。因此要盡量碳化鎢晶粒小並均勻，常會添加晶粒抑制劑（如 :VC、Mo2C、Cr3C2、NbC等碳化物），去控制晶粒成長，藉以獲得品質好的製品。而燒結溫度與時間的設定及均溫性，也是控制晶粒大小的重要因子。

3.孔隙與缺陷的控制 ：

成型方式與燒結條件都要受到嚴格的管制，才能降低孔隙與缺陷的發生。

4.燒結後的應力釋放處理 ：

利用高低溫循環，讓燒結後的應力釋放是必要的，這樣處理可延長製品使用壽命。

球形空心氧化鋁球質輕、耐高溫且隔熱性佳，是常見的高溫隔熱材料。

微米級空心球形氧化鋁球的製造方式，是將氧化鋁與添加劑(目的:降低熔點)，放入垂直高溫塔中加熱熔融 ，再讓溶液垂直向下流，並以高壓把空氣衝擊氧化鋁溶液，把溶液吹散，被吹開的氧化鋁溶液會因內聚力凝聚，同時把空氣包覆在氧化鋁溶液中，待冷卻後就形成球形空心氧化鋁。

由於各家的熔融溫度與冷卻梯度不同，球形空心氧化鋁的結晶相也不同。

以下是球形空心氧化鋁的主要規格項目:

1.結晶相

2.粒徑

3.粒徑分佈

4.厚度

5.耐壓強度

6.比重

7.真圓度

8.成份

9.堆積密度

10.表面處理

 

碳化鎢球磨罐是金屬粉研磨的首選，硬度高且耐磨耗，除了不易污染金屬粉體外，研磨效率也很好。

碳化鎢球磨罐主要是由碳化鎢合金粉燒結製成，因碳化鎢燒結溫度很高，因此會添加黏接劑（以鈷最常見，另外還有碳化鉭與碳化鈦等)來幫助燒結。因為鈷容易氧化加上要避免碳化鎢被還原，因此碳化鎢燒結必須在無氧氣氛中進行，這也讓碳化鎢球磨罐價格居高不下。

以下是碳化鎢球磨罐挑選的要點：

1.鈷的含量 ：鈷含量越高，硬度越低，但韌性越好，一般來說8~15wt%最常見。

2.晶粒大小：晶粒越小，球磨罐強度越好，使用壽命會較長。一般來說，要在1um以下比較好。

3.燒結緻密性：燒結緻密越高，球磨罐強度越好，使用壽命較長。

4.缺陷少：孔隙與裂痕等缺陷少，球磨罐強度越好，使用壽命較長。

陶瓷封裝基板表面需要接金線或鋁線，因此需要在基板表面金屬層（銀/銅/銀鈀/鎢/鉬等），加一層鎳層，再加一層金層。金線或鋁線與陶瓷封裝基板的焊接強度，主要是由鎳層決定，而金只是避免鎳表面氧化的功能。
常見上鎳層與金層的方式有兩種 ：電鍍與非電鍍，陶瓷封裝基板以非電鍍方式較恰當。

非電鍍金又稱化學金，可分為置換金與還原金兩種：

(1)置換金 : 將基板放入無還原劑的藥液槽中，先進行化學鎳的置換後，將基板清洗，再進行化學金的置換。這樣製程方式的金厚度，通常比還原金來得薄。

(2)還原金 : 將基板放入有還原劑的藥液槽中，，先進行化學鎳的還原後，將基板清洗，再進行化學金的還原析出。這樣製程方式的金厚度，可以比還原金來得厚。這是目前比較主流的製程方式。

 

 

對於導熱的材料導熱係數測試方法，常採用的是穩態熱板法與鐳射閃射法（都是根據傅立葉原理）。

(1)穩態熱板法

常見的標準測試方法是ASTM D5470 ，這方式測得的是材料「厚度與熱阻值」之關係圖，需經由公式換算後才能推算出材料之熱傳導係數（不是直接測得熱傳導係數）。

(2)鐳射閃射法（Hot Disk)

常見的標準測試方法是ISO22007-2（ Transient plane heat source method，TPS， 瞬變平面熱源法），這方式能直接量測材料的熱傳、熱擴散及比容，不需經由公式換算後去推算出材料之熱傳導係數（是直接測得熱傳導係數）。     

無論哪種方式，都無法直接測試陶瓷粉體的熱傳導係數 。

 

固體或液體介面吸附物質(固體吸液體、液體吸氣體、固體吸氣體等）的現象，叫做吸附。可分成兩種：

1.物理吸附 ：又稱凡德瓦爾力吸附。吸附熱約10Kcal/mole。吸附速率較難測定，屬於多分子層吸附，沒有飽和吸附量存在。定溫吸附量隨溫度升高而降低，物理吸附與化學吸附相比，較容易脫離。

2.化學吸附 ：又稱活化吸附。吸附熱約20~100Kcal/mole，比物理吸附來的大許多。吸附速率可以測定，屬於單分子層吸附，有飽和吸附量存在。定溫吸附量隨溫度升高而增加，物理吸附與化學吸附相比，較不容易脫離。

碳化矽材料特性簡介如下：

1.碳化矽在氯氣和四氯化碳的氣氛下，加熱到900~1200℃，矽會被置換出來，剩下碳殘留。

2.碳化矽在空氣中加熱到1300℃，表面碳會與氧反應成CO與CO2後離開表面，而表面剩餘的矽也會氧化，產生二氧化矽膜。加熱到1630℃，二氧化矽膜會被破壞。

3.碳化矽在真空中加熱到2200℃以上，會分解成Si、 Si2C與SiC2。

4.碳化矽為強共價鍵結構，不易燒結，需加助燒結劑幫助燒結，常用助燒結劑種類為金屬與金屬氧化物 。

5.碳化矽硬度僅次於鑽石，因此若要切割或研磨，常使用的材料就是鑽石。

 

矽晶圓上長氮化鎵做功率元件，因矽與氮化鎵的晶格常數與熱膨脹係數的差異大（17%與54%），容易讓氮化鎵產生缺陷，甚至破裂。而碳化矽（特別是4H-SiC)與氮化鎵的晶格常數與熱膨脹係數的差異只有3.5%與25%， 遠小於矽晶圓，因此碳化矽是較好的選擇 。

在這應用的碳化矽基板晶體結構必須是單晶，無法用燒結碳化矽方式製成。目前碳化矽單晶基板的主要製造方式有 :

1.化學氣相傳輸(Chemical Vapor Transportation; CVT)法：把多晶的碳化矽粉放在石墨坩堝中，在真空(或低Ar氣氛）與高溫環境下，讓多晶的碳化矽分解昇華，並且沿著碳化矽單晶晶種長成單晶塊。這是最主流的製程方式。

2.高溫化學氣象沉積法（HTCVD）：把高純度的氣相矽源與碳源，通入高溫爐中進行反應，再將反應物帶入低溫區，再沿著碳化矽單晶晶種長成單晶塊。

3.液相磊晶法(LPE) : ：把固態的矽粉與碳粉放在石墨坩堝中，在高溫環境下，讓矽粉與碳粉熔融反應，並且沿著旋轉棒前端的碳化矽單晶晶種，向上提拉長成單晶塊。這樣製程方式缺陷較多。

不管是CVT或是HTCVD或是LPE，都需要碳化矽單晶晶種，這單晶晶種對純度與雜質控制等有一定的要求。而CVT法還需要多晶的碳化矽粉做昇華的原料，這多晶粉體除了要有純度、雜質控制、粒徑等的要求外，還要注意其結晶相選擇。

常見陶瓷纖維與鬚晶材料簡介如下:

(1)氧化鋅：微結構光學膜Omniwide Film(簡稱O-film)具有半導性 ，可用於抗靜電劑、顯白劑、耐磨防滑、吸波、減噪、增韌、增強、抗菌等應用。

(2)氮化矽 ：分成α與β兩種晶型，具低熱膨脹特性。可用於增強、絕緣等應用。

(3)氮化硼 ：可用於導熱、塗層等應用。

(4)硫酸鈣 ：可用於水泥增強、樹脂增強、顯白劑等應用。

(5)硼酸鋁：可用於水泥增強、樹脂增強、金屬增強、玻璃增強等應用。

(6)硼酸鎂：可用於水泥增強、塑膠增強、金屬增強、玻璃增強、金屬耐磨塗層、阻燃等應用。

(7)玻璃：可用於防火、隔熱、塑膠增強、阻燃等應用。

(8)碳酸鈣 ：可用於吸波、減噪、減振、防滑、阻燃等應用。

(9)無水碳酸鎂 ：極性低，與樹脂相容性佳。可用於導熱、阻燃等應用。

(10)碳酸鎂 ：可用於油墨、塑橡膠增強等應用。

(11)碳化矽 ：可用於增強、絕緣、耐磨等應用。

陶瓷纖維與鬚晶的形狀均為長條形，可以用來增強高分子樹脂、塑橡膠、陶瓷的強度。若是中空陶瓷纖維與鬚晶，還可以有減低重量與隔熱的效果。

陶瓷纖維的開發始於1941年，只供軍事使用，到1960年才開始做工業生產。生產方式有: 化學氣相沈積法(CVD)、VSL法(Vapor-Liquid-Solid )、稻殼灰法、蒸發法、固態反應法、碳化法等。

陶瓷鬚晶是單晶纖維，長短軸比大於10，截面積小於5.16*10(-18次方)m2以下 。

生產方式有: 熔融抽出法、擠出法、先導絲轉換法、化學氣相沈積法(CVD)等。

 

陶瓷加熱器功率設計，要分兩個部分來考慮 ：

(1)起始加溫段功率計算 ：

P=(Pa+Pb+2Pc/3)*(1+R)

Pa=(w*Cp*△T)/3.412/t

Pb=(w*Ht)/3.412/t

其中，P是起始加溫段功率

Pa是加熱器升溫所需要的功率

Pb是加熱器熔融或汽化所需要的功率

Pc是加熱器表面散失的功率

Ｒ是安全係數 ，一般來說在10%~35%之間。

w是lb，是加熱器質量

Cp是加熱器熱容 (BTU/lb/度F)

△T是起始加熱溫度到預定持溫溫度（度F)

3.412是指 1 Wh=3.412 BTU的換算

t是hr，是起始加熱到預定持溫溫度所需的時間

Ht是加熱器熔融或汽化熱(BTU/lb)

(2)持溫段功率計算 ：

P=(Pa+Pb+Pc)*(1+R)

Pa=(w*Cp*△T)/3.412/t

Pb=(w*Ht)/3.412/t

其中，P是持溫段功率

Pa是加熱器持溫段維持設定溫度所需要的功率

Pb是加熱器熔融或汽化所需要的功率

Pc是加熱器表面散失的功率

Ｒ是安全係數 ，一般來說在10%~35%之間。

w是lb，是加熱器質量

Cp是加熱器熱容 (BTU/lb/度F)

△T是起始加熱溫度到預定持溫溫度（度F)

3.412是指 1 Wh=3.412 BTU的換算

t是hr，是起始加熱到預定持溫溫度所需的時間

Ht是加熱器熔融或汽化熱(BTU/lb)

多孔陶瓷在農業的應用如下：

(1)協助根部調節水份：

在極端氣候的影響下，大雨與乾旱發生頻率增多，散佈的地區面積也越來越大，減低許多農作物的收成 。若能做好農作物根部的水份調節，可以協助農作物對抗極端氣候的變遷，對人類與地球生物有莫大的幫助 。而多孔陶瓷因結構的關係，可以扮演好這樣的角色。

(2)吸附過多的硝酸鹽 :

因想要較好的收成 ，施放硝酸鹽類的肥料，對農民來說是經濟實惠的做法。但是過多的硝酸鹽肥料，易溶入水中，造成食用水的污染。而適當的多孔陶瓷設計，可以吸附過多的硝酸鹽，避免污染發生。

(3)減少土壤害蟲 :

土壤存在許多爬蟲類的害蟲，對農作物生長有不良的影響。將多孔陶瓷施放在根部，可以降低害蟲由根部或莖部的侵入，減少對農作物的傷害。

使用在農業的多孔陶瓷，需注意成分、硬度、結構與粒徑等選擇，在發生以上功效時，同時還要注意不能對農作機具、土壤、農民與水源造成任何污染或傷害。

氧化釔是氮化鋁常見的助燒結劑，學術上較多人認可的助燒結機制簡介如下:

氮化鋁粉體表面的鋁離子有未飽和鍵存在，而氧化釔在高溫時會與鋁離子反應生成第二相，再以第二相的液相燒結來有效降低氮化鋁燒結溫度，使之達到緻密化。

從Y2O3與Al2O3的相圖來看，有三種第二相種類，以下一一介紹:

(1)Y4Al2O9 (YAM)：單斜晶相，約在900℃ ～1100℃ 生成。

(2)YAlO3 (YAP)：斜方晶相，約在1100℃ ～1250℃ 生成。

(3)Y3Al5O12 (YAG)：立方晶相，約在1400℃ ～1600℃ 生成。

一般認為，第二相Y4Al2O9 (YAM)的存在，對氮化鋁導熱特性有比較正面的影響。

氮化鋁的助燒結劑選擇要點有以下：

(1)有效降低氮化鋁的燒結溫度 : 氮化鋁為共價鍵結構，在高溫容易分解，因此不易常壓燒結緻密。好的助燒結劑，可以讓氮化鋁在常壓下低溫燒結緻密，不分解。

(2)不與氮氣反應 ：氮化鋁是在氮氣氣氛下燒結，好的助燒結劑，不會與氮氣反應，會讓氮化鋁可以維持在穩定的氮氣壓下燒結，保有品質穩定性。

(3)有最小的添加量 : 好的助燒結劑，可以用最少添加量，就可以讓氮化鋁在燒結緻密，盡量不改變氮化鋁的原始特性。這當中包含合適的粒徑選擇 。

(4)不與石墨反應 ：氮化鋁是在石墨爐中燒結，好的助燒結劑，不會與石墨反應，會讓氮化鋁保有品質穩定性，同時不降低石墨爐壽命。

目前氧化釔是多數廠商選擇的氮化鋁助燒結劑。

分散劑的結構分成兩部分 : 錨定段(anchoring segment)與鏈體段(chain segment)。

錨定端是與陶瓷粉體結合的部分，鏈體段是溶於溶劑的部分（目的降低陶瓷粉體與溶劑的界面能）。

分散劑依功能分以下兩種：

(1)高分子分散劑 :

高分子分散劑是以空間位阻穩定機制來穩定陶瓷漿料。

(1-1)高分子分散劑錨定基團種類 :

(a)離子或酸性/鹼性錨定基團有 : 胺 、季銨、羧酸、磺酸、磷酸、酸性基團及其鹽類、硫

酸和磷酸酯基團等。

(b) 氫鍵錨定基團有 : 多胺、多元醇、聚醚基團等。這是陶瓷粉體較好的選擇。

(c) 錨定極性錨定基團有 : 聚氨酯基團等。

(1-2)高分子分散劑空間位阻鏈段 :

高分子分散劑空間位阻鏈段必須完全溶解在溶劑中，不然可能會引起陶瓷粉體凝團、失去光

澤、著色力降低等問題。並且需要有足夠的鏈長來克服凡得瓦爾力。如果鏈段太短，可能會

導致漿料不穩定，並會讓粘度上升和著色力降低。如果鏈段太長，則鏈段會有折反的狀況，

可能會導致性能的降低。

(2)表面活性劑分散劑

表面活性劑類分散劑是以電荷位阻穩定機制來穩定陶瓷漿料。

(2-1)表面活性劑錨定基團種類(可以是氨基，羧基，磺酸，磷酸或其鹽類等） :

(a)陰離子基團 : 烷基硫酸酯塩、羧酸鹽、醯胺酸鹽、磷酸鹽、磺酸鹽等。

(b)陽離子基團 ：四級銨塩等。

(c)電中性基團 ：甜菜鹼、咪唑林、氧化銨等。

(d)非離子型基團 ：羥基、醚基、醯胺基、酯基等。

(2-2)表面活性劑鏈段（脂肪族、脂肪族 – 芳香族段等） :

表面活性劑鏈段必須與樹脂體系相容。

表面活性劑分散劑是目前陶瓷漿料較常見的選擇 。

 

矽烷耦合劑是以矽原子為中心 ，一邊支鏈為官能基，一邊支鏈為水解基。

化學通式為 : FSiX3，F為碳官能基，X為水解基。

(1) F（碳官能基），分成以下:

a. 陽離子官能基 ：氨基等。

b. 陰離子官能基 ：矽烷基、烷氧基、鹵烷基等。

c. 中性官能基。

碳官能基的選擇要點在於功能性，如 : 增加親水性、提高疏水性、親樹脂等。

(2)水解基 : 為發生水解的支鏈，反應式如下：

FSiX3 ＋H2O …>RSi(OH)3 + 3HX

水解基是與陶瓷粉體接合的支鏈，也是陶瓷粉體表面改質好壞與否的關鍵。

而水解同時，也會同時發生縮合反應。

影響水解與縮合反應的因子有：

a. 碳鏈越長，水解速率越慢，所需水解時間較長。

b. 水解速率與矽烷耦合劑披覆厚度和pH值有關。

c. 溶劑的種類 (必須要有水分子）。

d. 矽烷耦合劑披覆厚度過厚 ，可能會讓粉體發生凝團。

e. 水解溫度的控制。

f. 水解與縮合反應的時間控制。

g. 水解後的矽烷耦合劑不能久放，更不能重複使用。

 

分散劑在陶瓷漿料的功用有以下：

(1)濕潤 （Wetting)

陶瓷粉體在放入溶液前，常以凝聚體型態存在（不是陶瓷原始單離粉末），這樣的凝聚體是由數顆或是數十顆原始陶瓷粉所結合而成，裡頭還包有空氣。在陶瓷凝聚體進入到溶液後，分散劑扮演的角色，就是要讓溶液盡量濕潤每個粉體表面，並且讓凝聚體內空氣排出。凝聚體內空氣排出有助於後續的球磨機解凝團的作業，即使無法順利解凝團，也會對後續燒結有助緻密化（藉由毛細現象把粉體拉近 ，較不易留下孔洞 。）。要濕潤粉體表面，並讓空氣排出，分散劑須對粉體有足夠的親和力，還要能降低溶劑的表面張力（讓溶劑對粉體表面的接觸角接近零）。

(2)避免凝聚或沉降

單離的陶瓷粉體或是解凝聚後的陶瓷粉，在溶劑中會因熱而發生布朗運動，讓粉體接近或反覆碰撞，容易因凡德瓦爾力而凝聚。分散劑要提供粉體足夠的斥力（靜電斥力或是空間阻隔力，須大於凡德瓦爾力），避免凝聚。

分散劑的種類與添加量對以上功用有相當大的影響 。

 

氮化鋁加熱器因使用溫度高與導熱快  ，可以快速升降溫（精準的溫控效果），以及讓氮化鋁基板內外部各點有較小的溫度差異 ，常被使用在精密電子與半導體等應用上 。

配合的加熱導線材質常見的是鎢或鉬。

加熱線的設計（線高、線寬、線距、圖案），需配合所需的功率、使用溫度、製程能力、產品尺寸 、導線材質（電阻與溫度係數）。