無機材料(Inorganic material)
凡是有機材料以外的材料泛稱為“無機材料”,上面的說法乍看之下會以為無機材料的種類比有機材料多,其實恰好相反,在自然界有機材料約有數(shù)百萬種,但是無機材料只有數(shù)萬種而已,這是因為“有機分子”的碳原子數(shù)目可以多到好幾萬個以上,不同的碳原子數(shù)目即為不同的有機材料分子,加上某些氫原子可以用元素周期表上的其他元素取代,而且這些原子還可以有不同的排列組合,因此有機材料的種類比無機材料還多。
無機材料大至上可以分為金屬材料、半導(dǎo)體材料、陶瓷材料三種:
>金屬材料(Metal) 元素周期表中大部分的元素均為金屬元素,由金屬元素堆積形成的物質(zhì)即為金屬材料,例如:金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)等。金屬材料的特性包括導(dǎo)電性佳、有金屬光澤、延展性高,延展性高表示容易打成薄片或抽成細(xì)絲而不易碎裂,在高科技產(chǎn)品中大多用來制作金屬導(dǎo)線。
>半導(dǎo)體材料(Semiconductor) 元素周期表中少部分的元素為半導(dǎo)體元素,由半導(dǎo)體元素堆積形成的物質(zhì)即為半導(dǎo)體材料,例如:矽(Si)、砷化鎵(GaAs)等。半導(dǎo)體材料的特性包括導(dǎo)電性中等、沒有金屬光澤、延展性差容易碎裂,在高科技產(chǎn)品中大多用來制作積體電路(IC)
元件或發(fā)光元件。
>陶瓷材料(Ceramic) 陶瓷泛指“金屬或非金屬的氧化物、碳化物或氮化物”,例如:氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化矽(SiO2)等,陶瓷材料的特性包括導(dǎo)電性差、沒有金屬光澤、延展性差容易碎裂,在高科技產(chǎn)品中大多用來制作電阻、電容等元件,“玻璃(Glass)”是氧化鉀、氧化鈉與氧化矽等的混合物,所以也是屬于陶瓷材料的一種。此外,陶瓷材料的另外一個特性是導(dǎo)熱性佳,因此用來包裝積體電路,這種包裝稱為“封裝(Package)”,將在第3章積體電路產(chǎn)業(yè)中詳細(xì)介紹,可以將積體電路(IC)工作時所產(chǎn)生的熱能散發(fā)出去。陶瓷材料的原料一般都是粉末狀,大多采用“燒結(jié)法(Sintering)”制作產(chǎn)品。先將陶瓷粉末放入水中調(diào)成泥漿,再以機械的方式加工成所需要的形狀,稱為“拉胚”,最后再放入高溫爐中加熱進行燒結(jié),在加熱的過程中水份會蒸發(fā),而留下來的陶瓷粉末顆粒會變大而且互相連接,最后就會形成堅硬而易碎的固體產(chǎn)品,例如:陶瓷花瓶、積體電路(IC)陶瓷封裝等。