氧化鋯是一種極具工業應用潛力的耐高溫材料，除了可以提供高強度、高韌性、高硬度(僅次於鑽石及少數陶瓷)，以及優異的耐磨性與化學腐蝕性。 氧化鋯在室溫爲單斜晶相(monoclinic phase)，隨著溫度上升到1170℃時會轉變成正方晶相(tetragonal phase)，溫度再上升至2370℃時則轉換成立方晶相(cubic phase)，而立方晶相則在2680℃溶解成液相，Wolten 指出由正方晶轉換成單斜晶是一種麻田散型(Martensitic trans- formation)的轉換，而這種相轉換會引起3-5%體積變化，因此會造成微裂縫(micro-crack)，因此後來研究出添加若干氧化釔（Y2O3）、氧化鈣（CaO）或氧化鎂（MgO）等相安定劑(stabilizer)，使得氧化鋯全部維持在高溫的立方晶相，稱做全安定化氧化鋯(full stabilized zirconia, FSZ)，或保有部分的正方晶，稱爲部分安定氧化鋯(partially stabilized zirconia ,PSZ)，而釔系氧化鋯隨添加3~8mole%氧化釔用量多寡，可形成正方晶或立方晶相含量之不同的微結構，可分別應用在電子、紡織、機械或能源材料及元件上。 氧化鋯材料具有獨特的原子鍵結及晶體結構，因此在高溫、導電、機械、光學方面之應用都有其特殊的貢獻。 

(1）高溫耐火領域：由於氧化鋯材料高熔點（Tm>2300℃）、抗高溫鋼水侵蝕之特性，最早應用於耐火材料領域。但因爲價位的緣故，最近僅用在高附加價質之耐火産品，像鋼水流嘴、噴嘴、閥門、高溫纖維、高溫鍍層等。
 
(2）導電特性應用領域：ZrO2的電性在十九世紀末即被注意到，研究人員研究添加不同氧化物，在氧化鋯中形成固溶體，使氧化鋯産生離子電導(ionic conduction)效應，具有高溫固態電解質的特性，從高溫的發熱元件、磁動力能量産生器（magneto- hydrodynamic powder generator, MHD）的高溫電極，以及氧離子的傳導材料，都有其應用實例。最近由於環保法令要求，廢氣排放及反應器之氣氛的控制變得非常重要，研發人員利用氧化鋯在450℃以上導電的特性，發展出高溫燃燒監測的廢氣感測器、鋼鐵制程的煙氣感測器、熱處理爐的氧化氣氛的控制器。
 
(3)結構機械應用領域：七0年代，澳洲的學者Garvie發表，氧化鋯添加氧化鈣（CaO）之後，高溫的正方相可以被保留到室溫，而且後續之研究更發現，室溫下之t-相會産生麻田散型相變態，可以大幅度提高氧化鋯的韌性。因此，最近二十年來，氧化鋯增加了許多結構方面的應用，像是耐磨件(wear resistant parts)、光纖接頭(ferrule)、光纖袖管(sleeve)、高爾夫杆之擊球面、手錶鏈等日用或工業産品。

(4）化學反應容器：坩堝、刮片、攪拌葉

(5)光學應用：寶石、釉藥失透劑,

如需了解氧化鋯粉末(99.9%,3Y及8Y)規格,請點選cilck here

Zirconia is remarkable material, which include three polymorphs –cubic, tetragonal and monoclinic.

The monoclinic phase is stable at all temperatures below 1170℃, which can be used as additive for MLCC powder to enhance the electrical conductivity.

The tetragonal phase is stable between about 1170 and 2370℃,yttria partially stabilized tetragonal polycrystal (Y-TZP) is being used as a structural engineering material due to its high wear resistance, strength(800~1200 MPa) and fracture toughness(>4Mpa .m0.5). The excellent material properties have been mainly attributed to the tetragonal to monoclinic phase transformation associated with volumedilatation, which produces compressive stresses and hinders crack propagation.

The cubic phase is stable from 2370℃ to the melting point(2680 +/- 15℃),which are used as oxygen sensor for automobile and electrolyte for solid oxide fuel cells(SOFC).

You can click “click here” icon to get the MeiTEK zirconia powder information.

以往不銹鋼和貴金屬材質已經不能滿足現代人對腕表美觀兼功能的需求，使用氧化鋯陶瓷材質，可使腕表歷久彌新，且色澤多變，而且還不易引起皮膚過敏。

高科技陶瓷具有硬度高、防腐蝕、耐高溫等眾多優良的物理特性，除了可以應用在陶瓷表殼、表圈以及表帶外，另外也可應用在3C產品陶瓷耳機上。

興美材料可以提供黑色、藍色、粉紅色以及咖啡色四種色澤氧化鋯粉供客戶開發裝飾時尚陶瓷元件使用

Y-TZP氧化鋯相較其他陶瓷材料具有高強度、高韌性，比重(specific density)大，很適合用來做在電子陶瓷廠中研磨陶瓷粉末用或顏料的磨球。在低污染的電子陶瓷原料研磨要求下，目前會導致鐵金屬污染的鋼珠研磨已不適合，在奈米及潔淨度要求較嚴苛的環境下，工業界皆以Y-TZP磨球為研磨介質的首要選擇，同時在要求粉末的細度(fineness)及純度(purity)下，一般研磨介質已由金屬材料改為陶瓷材料，粉體藉由機械研磨所造成的污染：90%來自研磨球；5%來自研磨轉子(rotor)，另外5%來自研磨桶璧內襯(lining)，因此磨球的耐磨性(wear resistance)在顧客使用上，便顯的十分重要。興美材料(MEITEK)可以提供氧化鋯,氧化鋁,矽酸鋯及玻璃珠等材質的磨球,尺寸最小為0.1 mm到10 mm。

如需了解各類陶瓷球的物理及機械性質,請點選click here

氧化鋁陶瓷由於具有強度高、耐高溫、耐熱衝擊和電絕緣性等優良性能，同時原料蘊藏豐富，價格相較其他陶瓷材料低廉，製作及加工技術成熟，是目前陶瓷--金屬封裝材料中用量最大的一種。

 因此興美材料(MEITEK)可以提供2吋及4吋氧化鋁陶瓷圓板以及可以依客戶尺寸需求,提供雷射切割及裂片的少量多樣服務。

如需要了解此基板的材料特性及規格，請點選click here

氧化鋁為結構陶瓷中的典型材料，可應用在承受機械應力、腐蝕、高溫、絕緣等條件，高純度氧化鋁(>99.9%)其熔點為2050℃，密度為3.98 g/cm3，燒結溫度在1650~1950℃之間；
同時化學穩定性好，可用在製作熔製玻璃的坩鍋，在某些場合可替代白金坩鍋；利用透光性及耐鹼金屬離子蒸氣腐蝕性質可以製作鈉燈管，在電子工業中可用來製作積體電路與高頻絕緣材料。 由於藍寶石具有優良的機械,光學,化學特性,因此目前在製作藍白光LED時所使用的基板(substrate),便是採用高純度氧化鋁(>99.999%)顆粒,利用凱式長晶法(Kyropoulos method),先將原料加熱到熔點後, 形成熔湯,再以單晶晶種接觸到熔湯表面,在晶種與熔湯的固液介面上,開始長晶,興美材料(MEITEK)可以提供適合此種長晶法所用的氧化鋁原料,

如需了解5N氧化鋁pellet的規格,請點選click here

在結構陶瓷領域上，室溫耐磨之零組件應用是目前國內精密結構陶瓷之最重要市場，需求量也是最多，行銷之產品包括線導、軸封圈、止水閥、刀具、錶殼及錶帶、高爾夫球打擊面等。上述產品過去主要採用氧化鋁為材料，最近高單價之產品才考慮使用Y-TZP 氧化鋯為材料，部份安定化氧化鋯相對氧化鋁有更高的強度與韌性，因此興美材料(MEITEK)利用超微分散技術製作高硬度及韌性之氧化鋯陶瓷基板提供內模具業、電子業使用。興美材料可以依客戶尺寸需求,提供OEM或ODM的少量多樣服務。

如需要了解此材料的硬度及韌性,請點選click here

熱均壓氧化鋯陶瓷複合材料

氧化鋯陶瓷是所有結構陶瓷中室溫強度(>1200MPa)與韌性(KIc>5MPa.m0.5)中最高者；由於氧化鋯沒有磁性、不導電、不生銹、耐磨，所以在生物醫學器械領域與刀具工具領域中應用很廣：如用於醫學上應用為製作人工骨骼、人工關節、人工牙根等。

由於部分穩定氧化鋯具有低熱導率(2 W/m.k)、強度韌性高，低彈性模量(210GPa)，高抗熱衝擊性(350℃)，高工作溫度（1500℃），因此在機械、電子、石油、化工、航太、紡織、精密測量儀器、精密機床、生物工程和醫療器械等行業有著廣泛的應用前景。

興美材料所經銷國外原廠熱均壓氧化鋯陶瓷，並整合國內精密研磨加工技術，所開發衝頭(punch)元件,經客戶使用測試結果：與鎢鋼相比較,耐磨耗壽命為其3倍以上

如需要了解熱均壓氧化鋯與一般燒結氧化鋯的機械性質的比較,請點選click here

可加工陶瓷, 是以合成雲母(MAS)為主晶相的微晶玻璃(micro-crystalline glass ceramics) ，可以採用機械加工的陶瓷材料(色澤為白色)，其具備良好的加工性能、真空性能、電絕緣特性及耐高溫、耐化學腐蝕等優良性質。可以廣泛應用於航太、電子基板、耐高溫絕緣、離子鍍膜、真空鍍膜設備等領域。

(1)加工性 可加工陶瓷其硬度(Mohr < 7 )相較於其他結構陶瓷(如氧化鋁、氧化鋯)為低，可進行研磨加工，其刀具磨耗也較小。其加工性能類似於鑄鐵，可加工成各種形狀複雜，精度要求高的產品(如圖)。
(2)熱性能 可加工陶瓷其使用範圍在-270℃~+800℃。具有較好的的抗熱衝擊性與低熱膨脹係數(0.86×10-6/°C)相對於在高溫環境下工件的尺寸穩定，可進行氣密封合製程。 (3)化學穩定性可加工陶瓷在各種有機溶劑環境中呈現穩定狀態及良好的耐酸鹼(HCl、HF及NaOH)腐蝕性能等。

如需了解可加工陶瓷的物理及機械性質,請點選 click here.

SiC 陶瓷廣泛被應用在工業上的結構性陶瓷材料，其密度是碳化鎢硬質合金的1/5，硬度僅次於金剛鑽，抗磨損的性能十分優異，當製成多孔性的陶瓷散熱鳍片時，更可以藉由優異的導熱係數及高的表面積特性來增加散熱的面積，因此適用各種高功率電子零件的散熱用途。業界最常使用的散熱方法有鋁質鰭片（Al heat-sink）、銅質鰭片（Cu heat-sink）、熱導管（Heat pipe）、導熱膏（Grease）、導熱墊片（Thermal interface material）等等，利用各種金屬材料,經由擠製、剖溝、沖壓、壓鑄、CNC工具機等加工製造而成。

其中散熱鰭片皆以鋁擠為主，主要在於成熟簡便的加工特性。但是由於材料本身的材料特性和加工程序，因此經過這些年的發展已經發現瓶頸，當需要增加鰭片的散熱面積時，就需要增加機械加工程序，工時成本提高，而且以CNC來增加的散熱面積有限。 散熱的改良對 LED 轉換效率有明顯的影響，將 SiC 陶瓷粉體經混合、造粒、成型、脫脂、燒結等工序後，直接製作所需要的外型，可以用來作為電子散熱用途的多孔性鰭片，其具有高表面積、比金屬鋁密度低 (1.89 g/ cc)、低膨脹係數(4.13 ppm)等特性；
多孔性陶瓷散熱鰭片(Ceramic Porous Heat-sink)在製作過程中直接增加散熱面積，正是藉由塗料粉體來增加散熱表面積；陶瓷材料本身同樣具有遠紅外線效果，來增加散熱作用；材料本身的絕緣特性，可以使 LED 燈通過電器特性認證（鋁質是無法通過電器認證）；
因此應用在於LED燈具散熱上,具有以下優點：
(1) 高散熱面積
(2) 可耐大電流
(3) 重量比鋁擠散熱片輕
(4) 熱膨脹係數小
(5) 適合特殊形狀的成品 經實驗結果：使用12VDC /420mA 驅動 MR16 LED lighting，經過 2Hr，LED電極端點溫度＜70℃，SiC 陶瓷散熱片溫度＜55℃。

陶瓷多孔散熱產品主要應用在
(1) NB 或 PC heat-sink（Power Transistor、Power Module、CPU）；
(2) LED heat-sink（MR11、MR16、PAR30、PAR38 Lighting）；
(3) OLED-TV（Thermal cover、Heat-sink）。

如需了解碳化矽陶瓷與其他陶瓷散熱物理性質,請點選click here

氮化硼(Boron Nitride)俗稱白石墨(white graphite)，特性與石墨相似，而質地為白色，BN有三種結晶構造：六方氮化硼 (HBN)，密排六方氮化硼和立方氮化硼(CBN)。HBN 在常壓是穩定相，密排六方和CBN是高壓穩定相，BN製品一般採用熱壓成形，密度2.0~2.15 g/cm3，理論密度為2.27 g/cm3，莫氏硬度為2，具有高熔點，但無明顯熔點，在0.1 MPa氮氣中3000℃會昇華，在惰性氣氛Ar或N2中，使用最高溫度為2800℃；在氧氣氛中，穩定度較差，只能使用在900℃以下, 用來當作燒結氮化鋁基板(AlN substrate)之承載棚板。

 BN熱膨脹係數為2.0~6.5*10^-6/℃與石英(quartz)相當，熱導率為石英的10倍,因此抗熱震性優良，在20~1200℃循環數次也不會破裂，與酸、鹼、玻璃及大多數金屬不起反應(如900℃的鋁水與BN之contact angle 高達160℃,因此不會wetting BN)，機械強度低，比石墨略高，但在高溫無負載軟化現象，可用一般金屬加工機台加工,因此可以用作熔煉、蒸發金屬的坩鍋(crucible)、器皿、液態金屬輸送管及鑄鋼用的模具。 BN是熱的導體,也是電絕緣體，常溫電阻率 >10^14Ω.cm，10^4~10^6Ω.cm(1000℃)，HBN的介電常數為3~5，介電損失為(2~8) *10^-4，擊穿強度為氧化鋁的2倍，達30~40 KV/cm2，因此可用於製作各種加熱器之絕緣材料或玻璃治具，加熱管管套與高溫、高頻、高壓散熱材料；在電子工業中，可製三五族半導體,砷化鎵,磷化鎵,磷化銦的坩鍋。

興美材料所經銷德國原廠進口之BN 燒結治具，經過客戶在1900℃氣氛燒結測試，無雜質及異相產生。

如需了解BN與其他陶瓷材料之物理性質比較，請點選click here。

3M(原EKamold® TG) 是一種乙醇基氮化硼塗料(500 ml 氣霧罐包裝)，特別適合於無機絕緣材料、耐火材料、石墨以及金屬材料的塗覆。由於使用高化學純度的氮化硼粉末，提供具有良好脫模和潤滑性能的耐高溫塗層。特別是在有色金屬應用領域，使用氮化硼塗料能保護表面，提高滑動性能，從而減少磨損。BN 塗層可以耐受溫度在空氣中高達 1000°C 左右。塗層有良好的熱傳導性和電絕緣性。

可以應用如以下情況：

(1)應用於矽酸鈣材料(Calcium Silicate Materials)

• 爐頂鋼圈(hot top rings)

• 滑閥和浮閥(slide and float valve)

• 噴嘴和塞子(nozzles and stoppers)

• 澆道(runners)

(2)應用於金屬

• 杓子和撇渣器(ladles and skimmers)

• 熱電偶護管(thermocouple protection tubes)

• 測量探頭(measuring probes)

• 各類工具(tools)

(3)應用於石墨材料

• 坩堝(crucibles)

• 澆鑄設備(pouring equipment)

• 葉輪(impellers)

興美材料所經銷美國原廠3M(已併購德國EKamold TG) 氮化硼噴霧劑經客戶燒結氮化鋁陶瓷基板,沒有發生黏結情況。

如需了解3M(原EKamold TG) 氮化硼噴霧劑規格、優點、使用方法 請點選cilck here

結晶矽太陽電池使用之矽晶材料，因晶體結構的差異，可分為單晶矽(mono-crystalline)與多晶矽(multi-crystalline)兩種，前者將矽原料熔融後再以拉晶方式製作出單晶晶棒，後者是將矽原料熔融後以較低溫凝固成形的多晶晶錠，目前在使用上約有60%是以價格較低多晶矽片為主。

從長晶(crystal growth)技術趨勢來看，仍是以多晶矽(Multi-Si)為最多，其次則是單晶矽，薄膜(Thin Films)及Ribbon Si則合佔不足10%。要生產單晶矽(mono-Si)的技術有Float Zone(FZ)及Czochralski(CZ)，而多晶矽則有Ingot及Ribbon法，其中除了Ribbon法外，其餘的都需要切片(Slice)。現今CZ法以直徑125 mm為常見，未來則以直徑156 mm為目標，而Ingot未來則朝向208mm，Ribbon所製成的較小，未來應朝向125mm。

至於多晶鑄造技術方面，則是加大鑄晶爐與縮短cycle time，一般對於250~300 kg的多晶鑄造而言，晶體成長速度為0.1~0.2 mm/min，其晶體生長時間為35~45 hr。石英坩鍋(quartz crucible)在晶體成長(1400℃)前不可發生有破裂現象，否則會產生漏湯現象，故石英坩鍋為多晶鑄造製程的重要耗材，興美材料(MeiTEK)目前已建立採用高純度石英粉末，透過精密陶瓷成形製程，經高溫燒結(sintering)得到合適的結晶度(crystalline)的實驗技術，可以與相關業者進行合作開發大尺寸石英坩鍋。

粉末燒結(powder sintering)是指：將粉末原料(raw powder) 經過成型(forming)、加熱到低於熔點的溫度，產生固結(solidification)，同時產生氣孔率(porosity) 下降、收縮率及密度提高的(1)緻密化(densification)與(2)晶粒增大的晶粒成長(grain growth)兩項過程，進而形成堅固的燒結體(sintered body)。

在一般機械五金應用的陶瓷零件與低溫共燒(low temperature co-fired)的電子陶瓷基板上，其經過乾壓(die pressing)或射出(injection molding)與刮刀成型(tape casting)製程所得到的生胚(green body)，都要經過500~600℃的脫脂(debinding)與高溫1200~1500℃的燒結，才得到緻密的燒結元件。

興美材料(MeiTEK)可以提供少量多樣的脫脂燒結代工服務，協助客戶在開發新產品，研發最佳化燒結曲線(sintering profile)，建構適當的燒結產能與設備。

由於LED模組在電子產品的應用體積縮小，以及照明用高功率化的持續發展趨勢，使得散熱問題越趨嚴重，因此散熱基板成為許多廠家爭相開發與投入生產的項目。照明使用的高功率LED其每顆晶片的功率都達到1Wヽ3Wヽ5W，甚至更高；因此封裝基板的材質就成為關鍵因素。傳統PCB基板的材質為玻璃纖維與環氧樹脂，其導熱性質不佳，亦即不適合用於高功率LED的封裝，因此金屬基板與陶瓷基板就逐漸發展，並成為主流。 氮化鋁具有高熱傳導率(170~230 w/m.k),與矽相接近的熱膨脹係數(3.5~5.7 ppm/℃),因此被廣泛應用在微電子電路基板的封裝材料,高功率電子元件散熱材料,未來將取代其他陶瓷基板材料。
氮化鋁 (AlN) 粉末極易受到環境水解而反應形成氫氧化鋁,Al(OH)3,並放出氨氣(NH3);其會使得含氧量(oxygen content)增加,進而造成熱傳導係數下降,因此AlN 粉末需要作抗濕或改質，以改善水解之問題。

 若要得到高熱傳導率 (>180 w/m.k) 之AlN 基板需要控制以下事項:
(1) 提高緻密性>98%理論密度(3.26 g/cc),其可以藉由添加過渡金屬氧化物或稀土金屬(rare earth)之氧化物作為燒結助劑,如氧化釔 (Y2O3 )，在高溫形成液相燒結(liquid phase sintering),在晶界形成二次相 (secondary phase)

(2) 降低含氧量 (小於0.2 wt%),可以控制在一高富含氮氣氛下,同時採用BN 載具將AlN 基板放置其中,以減少晶格氧 (lattice oxygen) 之產生,同時降低石墨熱場所造成的碳污染,

氮化鋁(AlN)具有六方晶系Wurtzite 結構,為一共價鍵陶瓷材料,熔點極高.極難燒結,因此要提高其燒結溫度 (大於1800℃),才能燒結緻密,此種氣氛燒結爐通常為日本或德國進口,而目前興美材料(MEITEK)整合國內、外資源,可以提供以下AlN 燒結解決方案(total solution)
(1) AlN 粉末抗濕處理 (hydrolysis) 技術
(2) AlN 燒結用稀土金屬氧化物粉末助燒結劑
(3) AlN 燒結用binder free 氮化硼 (boron nitride) 載具 (可依客戶需求訂製)
(4) AlN 基板高溫氣氛燒結代工

如需了解氮化鋁基板與其他封裝材料基板物理性質,請點選click here

金屬(陶瓷)粉末射出成形技術(MIM/CIM) 是將塑料成形、高分子流變學(rheology)、粉末冶金(powder metallurgy)等多項技術整合而成的一種新淨成形(net near shape)技術，其透過
(1)金屬或陶瓷粉末與高分子材料混練(kneading)成胚料(feedstocks)
(2)然後在模具中射出成形胚件(green parts)
(3)再進行脫脂(debinding)
(4)最後以真空燒結(vacuum sintering)或常壓燒結
得到各種形狀複雜且緻密之元件。                             
興美材料目前整合金屬與陶瓷粉末射出相關技術團隊與製程設備(射出機、燒結爐)，已成功開發出(1)    金屬紡織機零件、針車零件、氣電動工具零件
(2)    生物醫療器材(如腹腔鏡手術器械、外科手術器械)
(3)    精密陶瓷手工具、刀具、錶殼錶鏈、高爾夫打擊片、髮剪片、3C結構陶瓷、防彈片
(4)    高級色澤氧化鋯陶瓷錶帶
 等相關產品，同時可以提供客戶開發相關金屬(Fe-Ni alloy, Stainless steel, High speed steel, SKD11, WC)或陶瓷(ZrO2, Al2O3)粉末射出成形技術之total solution。

如需了解粉末射出成形技術與其他製程技術之比較,請點選cilck here

興美材料(MEITEK)可以提供以下之技術服務方式與內容
(a) 合作開發案例
(1) 太陽電池(solar cell)長晶鑄造用石英坩鍋(quartz crucible)開發製作
(2) LED 散熱用氮化鋁(Aluminum Nitride)基板燒結技術開發製作
(b) 委託開發案例
(1) 真空吸盤(vacuum chuck)用多孔陶瓷(porous ceramics)設計與製作
(2) 黑色氧化鋯粉末(Black zirconia powder)合成與元件製作
(3) 氫氧基磷灰石-氧化鋯(Hydroxyapatite-Zirconia)生醫複合材料成形與燒結製作
(c) 技術移轉案例
(1) 陶瓷粉末乾燥(spray drying)與造粒(granule)技術
(2) 陶瓷粉末研磨分散(dispersion)技術
(3) 陶瓷粉末膠體成形(colloidal process)技術
(4) 陶瓷粉末品管(quality control)與分析技術
(5) 陶瓷刀(ceramic knives)設計開發與製作技術
(6) 氧化鋯陶瓷元件研磨拋光(polishing)配方技術
(7) 熔融氧化矽(fused silica)元件成形與燒結(sintering)技術