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(jīng)會制造和使用陶器。
時光越萬年，同樣以實用之物出現(xiàn)的手機，也成為用戶個人科技品味、審美的代表。如果將陶瓷呈現(xiàn)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料、金屬、玻璃和陶瓷。
塑料背板綜合性能較好，但其耐磨性、散熱性、體感較差，易老化，主要用于中低端手機。
金屬背板具有抗摔、可塑性強、散熱性好等優(yōu)點，已成為主流手機的標配。隨著5G網(wǎng)絡(luò)、無線充電等時代的到來，智能手機對信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信號屏蔽作用強，無法滿足5G信號傳輸?shù)囊�，也不可進行無線充電，成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。
近幾年，玻璃背板在智能手機中也得到較多應(yīng)用，玻璃機身的優(yōu)點主要在于避免手機信號的屏蔽、質(zhì)感與手感較好，但因為玻璃是一類二氧化硅的非晶材料，所以容易破碎和產(chǎn)生劃痕。全球最大的手機玻璃供應(yīng)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(chǎn)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、散熱性等性能優(yōu)于玻璃背板，而成為手機廠商實現(xiàn)手機材質(zhì)差異化的重要選擇。目前，用于制作手機背板的陶瓷材料為氧化鋯、氧化鋁、碳化硅等，其中氧化鋯是手機背板中應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計留下更大的施展空間。此外，陶瓷背板表面可通過加工得到多種表面效果，如亮光、亞光、拉絲等機械紋理；表面還可以通過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（圖片來源：小米官網(wǎng)）
指紋識別模組
指紋識別模組主要由金屬環(huán)、蓋板、傳感器、驅(qū)動芯片、印刷電路板等部分組成。其中，指紋識別蓋板是區(qū)別指紋識別好壞的重要指標，它既具有對傳感器與驅(qū)動芯片的保護作用，又是決定指紋解鎖速度的關(guān)鍵因素之一。
根據(jù)指紋識別蓋板材料的不同，可分為藍寶石、涂覆式、玻璃和陶瓷４種。
涂覆式成本低，但其涂層硬度較低，易磨損，使用壽命短，質(zhì)感較差，整體美觀性不強，主要應(yīng)用于低端手機。
鋼化玻璃具有成本低，制備工藝簡單等優(yōu)點，但其硬度較低，易磨損，介電常數(shù)和抗彎強度較差，目前最薄厚度僅為0.175ｍｍ，難以應(yīng)用在中高端指紋識別領(lǐng)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，其硬度高僅次于藍寶石，韌性好（6MPa·ｍ1/2），在同等厚度情況下，提高了蓋板整體抗沖擊抗摔能力。同時，其介電常數(shù)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（圖片來源：潮州三環(huán)官網(wǎng)）
微波介質(zhì)陶瓷
微波介質(zhì)陶瓷是5G移動通信技術(shù)中關(guān)鍵部件微波介質(zhì)濾波器和諧振器的關(guān)鍵材料。所謂微波介質(zhì)陶瓷，是一種介質(zhì)材料，能夠應(yīng)用于300MHz～30GHz的微波頻率電路，實現(xiàn)多種功能的陶瓷材料。從微波介電性能的角度考慮，移動通信用微波介質(zhì)陶瓷要求材料具有中介電常數(shù)、高品質(zhì)因數(shù)和近零的諧振頻率溫度系數(shù)。微波介質(zhì)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(zhì)陶瓷。
BaO-TiO2系微波介質(zhì)陶瓷的介電性能隨著陶瓷中TiO2含量的改變而發(fā)生變化，尤其是BaTi4O9、Ba2Ti9O20這2種BaO-TiO2系微波介質(zhì)陶瓷，由于其具有更加適合應(yīng)用的微波介電性能，而備受從業(yè)者的喜愛。
（2）BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質(zhì)陶瓷。
這種微波介質(zhì)陶瓷含有鑭系元素La、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd等，介電常數(shù)介于80～90 之間，能夠應(yīng)用于小型微波通信器件領(lǐng)域。
當鑭系元素為La、Pr、Nd時，其溫度系數(shù)為正；當鑭系元素為Sm、Eu、Gd時，其溫度系數(shù)為負，進而可以產(chǎn)生溫度補償效應(yīng)。通過調(diào)整BaO-Ln2O3-TiO2系微波介質(zhì)陶瓷的組分比例，就能制備得到頻率溫度系數(shù)為零的微波介質(zhì)陶瓷。
目前，混合鑭系組份為Ba-Nd-Sm-Ti的微波介質(zhì)陶瓷比較流行，該種微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)介于100～210之間，損耗較小，諧振頻率和溫度系數(shù)都較低。
（3）復(fù)合鈣鈦礦系微波介質(zhì)陶瓷。
中介高Q微波陶瓷體系中MTiO3-LnAlO3具有優(yōu)異的微波性能和鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的可調(diào)性，這類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)微波介質(zhì)陶瓷具有中介電常數(shù)(45左右)，品質(zhì)因數(shù)Q×f高（40000 GHz左右），諧振頻率溫度系數(shù)可調(diào)等優(yōu)點。
但其燒結(jié)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(jié)溫度最常見一種方法即采用摻雜燒結(jié)助劑來實現(xiàn)，但這一方法會引入雜質(zhì)，使得陶瓷性能的不可控因素增加。
（4）鉛基鈣鈦礦系微波介質(zhì)陶瓷。
鉛基鈣鈦礦系微波介質(zhì)陶瓷主要是指（Pb1-xCax）ZrO3系組成的微波介質(zhì)陶瓷材料，并且其中ZrO3具有多種不同金屬氧化物的其他表現(xiàn)形式。
手機按鍵
早在2007年傳統(tǒng)的按鍵手機時代，西門子一款高端S68型號手機的側(cè)面按鍵就采用了納米氧化鋯亞光陶瓷。
手機電池
電池的發(fā)展引人注目，而陶瓷材料是構(gòu)成電池的重要材料之一。如固態(tài)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(shù)支撐下飛速發(fā)展，已經(jīng)成為電子設(shè)備中必不可少的零部件原材料。5G移動通信技術(shù)的發(fā)展，對多層陶瓷電容器材料的性能提出了更高、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(shù)方向發(fā)展，以迎接5G時代的到來。
多層片式陶瓷電容器（圖片來源：潮州三環(huán)官網(wǎng)）
多層陶瓷電容器材料隨著電子產(chǎn)品性能的提高，需要在容量和可靠性等方面具有更多的優(yōu)勢。并且，現(xiàn)今社會生活需要移動通信裝置和電子設(shè)備的體積更小，相應(yīng)地，多層陶瓷電容器材料也應(yīng)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沖制有電導通孔的陶瓷生片，按一定次序相互疊合并經(jīng)過氣氛保護燒結(jié)工藝加工后形成的一種三維互連結(jié)構(gòu)。
其封裝作用包括：一是為芯片提供安裝平臺，使之免受外來機械損傷并防止環(huán)境濕氣、酸性氣體對制作在芯片上的電極的腐蝕損害，滿足氣密性封裝的要求；二是實現(xiàn)封裝外殼的小型化、薄型化和可表面貼裝化；三是通過基座上的金屬焊區(qū)把芯片上的電極與電路板上的電極連接起來，實現(xiàn)內(nèi)外電路的導通。
陶瓷封裝基座（圖片來源：潮州三環(huán)官網(wǎng)）
結(jié)語
隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，手機已滲入到人們生產(chǎn)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，以微晶鋯為代表的納米陶瓷憑借其高超的性能與良好的質(zhì)感逐漸進入手機材料市場。未來，將陶瓷應(yīng)用于手機領(lǐng)域的大門已打開。
參考來源：
藍海鳳等.精細陶瓷在智能手機上的應(yīng)用及其制備工藝
王海峰.新材料在5G通信領(lǐng)域中的應(yīng)用及展望
謝志鵬等.智能終端陶瓷的發(fā)展與應(yīng)用狀況分析
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除！
