傳承萬年的陶瓷材料與現代智慧手機的碰撞
陶瓷是中國的文化瑰寶，是華夏文明的重要組成部分。早在一萬多年前的新石器時代，我國的先民就已經會製造和使用陶器。
時光越萬年，同樣以實用之物出現的手機，也成為使用者個人科技品味、審美的代表。如果將陶瓷呈現在手機上，將會碰撞出怎樣的火花呢？
手機背板
目前手機背板材料主要為塑膠、金屬、玻璃和陶瓷。
塑膠背板綜合性能較好，但其耐磨性、散熱性、體感較差，易老化，主要用於中低端手機。
金屬背板具有抗摔、可塑性強、散熱性好等優點，已成為主流手機的標配。隨著5G網路、無線充電等時代的到來，智慧手機對訊號傳輸上要求越來越高，手機背板廣泛使用的鋁鎂合金因其對訊號遮蔽作用強，無法滿足5G訊號傳輸的要求，也不可進行無線充電，成為制約其發展的關鍵因素。
近幾年，玻璃背板在智慧手機中也得到較多應用，玻璃機身的優點主要在於避免手機訊號的遮蔽、質感與手感較好，但因為玻璃是一類二氧化矽的非晶材料，所以容易破碎和產生劃痕。全球最大的手機玻璃供應商美國康寧公司推出了第五代大猩猩玻璃，雖然其強度得到了提升，不過其硬度依然不如砂粒，容易產生劃痕。此外，玻璃加工難度比金屬大，特別是弧面和手機中框等加工工藝；同時鋼化玻璃斷裂易形成條紋狀斷裂紋路從而容易造成崩邊。
陶瓷背板的抗彎強度、硬度、耐磨性、散熱性等效能優於玻璃背板，而成為手機廠商實現手機材質差異化的重要選擇。目前，用於製作手機背板的陶瓷材料為氧化鋯、氧化鋁、碳化矽等，其中氧化鋯是手機背板中應用最為廣泛的陶瓷材料。在相同強度下陶瓷背板比玻璃薄，可以減薄約40%，給手機結構設計留下更大的施展空間。此外，陶瓷背板表面可透過加工得到多種表面效果，如亮光、亞光、拉絲等機械紋理；表面還可以透過Laser、MCVN、PVD、絲印、噴漆以及邊緣的C角、R角等工藝進行處理等。
小米MIX 4的一體式陶瓷背板
指紋識別模組
指紋識別模組主要由金屬環、蓋板、感測器、驅動晶片、印刷電路板等部分組成。其中，指紋識別蓋板是區別指紋識別好壞的重要指標，它既具有對感測器與驅動晶片的保護作用，又是決定指紋解鎖速度的關鍵因素之一。
根據指紋識別蓋板材料的不同，可分為藍寶石、塗覆式、玻璃和陶瓷４種。
塗覆式成本低，但其塗層硬度較低，易磨損，使用壽命短，質感較差，整體美觀性不強，主要應用於低端手機。
鋼化玻璃具有成本低，製備工藝簡單等優點，但其硬度較低，易磨損，介電常數和抗彎強度較差，目前最薄厚度僅為0.175ｍｍ，難以應用在中高階指紋識別領域。
藍寶石硬度高，耐磨蝕，但其成本高，穿透性、斷裂韌性較差，整體抗摔能力不強。
氧化鋯陶瓷綜合性能較好，其硬度高僅次於藍寶石，韌性好（6MPa·ｍ1/2），在同等厚度情況下，提高了蓋板整體抗衝擊抗摔能力。同時，其介電常數高（32～35），穿透能力強，識別靈敏、速度，是最合適的表面貼片材料之一。
指紋識別模組蓋板
微波介質陶瓷
微波介質陶瓷是5G移動通訊技術中關鍵部件微波介質濾波器和諧振器的關鍵材料。所謂微波介質陶瓷，是一種介質材料，能夠應用於300MHz～30GHz的微波頻率電路，實現多種功能的陶瓷材料。從微波介電效能的角度考慮，行動通訊用微波介質陶瓷要求材料具有中介電常數、高品質因數和近零的諧振頻率溫度係數。微波介質陶瓷材料包括的種類很豐富，主要有以下幾種：
（1）BaO-TiO2系微波介質陶瓷。
BaO-TiO2系微波介質陶瓷的介電效能隨著陶瓷中TiO2含量的改變而發生變化，尤其是BaTi4O9、Ba2Ti9O20這2種BaO-TiO2系微波介質陶瓷，由於其具有更加適合應用的微波介電效能，而備受從業者的喜愛。
（2）BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質陶瓷。
這種微波介質陶瓷含有鑭系元素La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd等，介電常數介於80～90 之間，能夠應用於小型微波通訊器件領域。
當鑭系元素為La、Pr、Nd時，其溫度係數為正；當鑭系元素為Sm、Eu、Gd時，其溫度係數為負，進而可以產生溫度補償效應。透過調整BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質陶瓷的組分比例，就能製備得到頻率溫度係數為零的微波介質陶瓷。
目前，混合鑭系組份為Ba-Nd-Sm-Ti的微波介質陶瓷比較流行，該種微波介質陶瓷的介電常數介於100～210之間，損耗較小，諧振頻率和溫度係數都較低。
（3）複合鈣鈦礦系微波介質陶瓷。
中介高Q微波陶瓷體系中MTiO3-LnAlO3具有優異的微波效能和鈣鈦礦結構的可調性，這類鈣鈦礦結構微波介質陶瓷具有中介電常數(45左右)，品質因數Q×f高（40000 GHz左右），諧振頻率溫度係數可調等優點。
但其燒結溫度在1500℃以上。這樣使得能耗高，如果能夠降低燒成溫度，就可以降低燒成成本。而降低陶瓷燒結溫度最常見一種方法即採用摻雜燒結助劑來實現，但這一方法會引入雜質，使得陶瓷效能的不可控因素增加。
（4）鉛基鈣鈦礦系微波介質陶瓷。
鉛基鈣鈦礦系微波介質陶瓷主要是指（Pb1-xCax）ZrO3系組成的微波介質陶瓷材料，並且其中ZrO3具有多種不同金屬氧化物的其他表現形式。
手機按鍵
早在2007年傳統的按鍵手機時代，西門子一款高階S68型號手機的側面按鍵就採用了納米氧化鋯亞光陶瓷。
手機電池
電池的發展引人注目，而陶瓷材料是構成電池的重要材料之一。如固態鋰陶瓷電池，又或者鋰離子電池中的各種陶瓷隔膜材料。
多層陶瓷電容器
多層陶瓷電容器（MLCC）材料在5G技術支撐下飛速發展，已經成為電子裝置中必不可少的零部件原材料。5G移動通訊技術的發展，對多層陶瓷電容器材料的效能提出了更高、更嚴格的要求。多層陶瓷電容器材料將逐漸向高頻化、低功耗、小型化和高儲能密度技術方向發展，以迎接5G時代的到來。
多層片式陶瓷電容器
多層陶瓷電容器材料隨著電子產品效能的提高，需要在容量和可靠性等方面具有更多的優勢。並且，現今社會生活需要行動通訊裝置和電子裝置的體積更小，相應地，多層陶瓷電容器材料也應更加輕薄，體積更小型化。
陶瓷封裝基座
陶瓷封裝基座（PKG）是由印刷有導電圖形和衝制有電導通孔的陶瓷生片，按一定次序相互疊合並經過氣氛保護燒結工藝加工後形成的一種三維互連結構。
其封裝作用包括：一是為晶片提供安裝平臺，使之免受外來機械損傷並防止環境溼氣、酸性氣體對製作在晶片上的電極的腐蝕損害，滿足氣密性封裝的要求；二是實現封裝外殼的小型化、薄型化和可表面貼裝化；三是透過基座上的金屬焊區把晶片上的電極與電路板上的電極連線起來，實現內外電路的導通。
陶瓷封裝基座
結語
隨著網際網路時代的發展，手機已滲入到人們生產生活的方方面面，遠超越了通訊本身，人們對手機外觀與功能也不斷進行著更深遠的探索。陶瓷這種古老的材料異軍突起，以微晶鋯為代表的奈米陶瓷憑藉其高超的效能與良好的質感逐漸進入手機材料市場。未來，將陶瓷應用於手機領域的大門已開啟。
參考來源：
藍海鳳等.精細陶瓷在智慧手機上的應用及其製備工藝
王海峰.新材料在5G通訊領域中的應用及展望
謝志鵬等.智慧終端陶瓷的發展與應用狀況分析
