電子陶瓷作為一類重要的戰略新材料,是無源電子元件的核心材料,也是電子信息技術領域重要的技術前沿。隨著電子信息技術日益走向集成化、智能化和微型化,無源電子元件日益成為電子元器件技術的發展瓶頸,電子陶瓷材料及其制備加工技術的戰略地位日益凸顯。
◆電子陶瓷材料重大技術需求分析◆
隨著電子信息產品進一步向寬帶化、小型化、集成化、無線/移動化、綠色化的方向發展,電子陶瓷元器件的多功能化、多層化、多層元件片式化和片式元件集成化成為發展的主流,這些新的趨勢向電子陶瓷材料提出了一系列新的要求,如材料顯微結構細晶化、材料功能的多樣化、電磁特性的高頻化及低損耗化等。
而相關材料技術日益成為制約信息技術發展的瓶頸技術。未來若干年,電子陶瓷材料的發展亟待解決的關鍵性技術問題包括以下幾方面。
● 滿足電子元件小型化/微型化的電子信息系統的新型電子陶瓷材料及其關鍵技術。如納米晶材料制備技術、超薄陶瓷膜成型工藝等;適用于低能耗無線/移動信息系統中關鍵微波元器件的超低損耗介質陶瓷材料等。
● 適應新一代移動通信技術特征頻率的新型電子陶瓷材料。隨著5G/6G技術的發展,通信頻段逐漸從微波向毫米波推進,而適應更高頻段的新型電子陶瓷,特別是陶瓷介質材料的需求將急劇增加,發展相關材料和器件迫在眉睫。
● 用于無源元件集成和無源–有源集成與模塊化的新型電子陶瓷材料。以LTCC技術為平臺的無源集成技術將有更大的發展空間,而與該技術相兼容的各類功能陶瓷材料及其共燒技術是一個亟待攻克的技術瓶頸。
● 面向電子信息系統多功能化的新功能電子陶瓷材料。具有電、磁、光、熱耦合行為和超常電磁特性的新型多功能陶瓷材料系統,以及在復雜外場或極端環境條件下工作具有穩定性和優異服役行為的新型信息功能陶瓷材料等。
● 其他技術領域也對電子陶瓷材料提出了新的需求。在能源材料方面,固體燃料電池、太陽能電池和半導體照明技術的進一步發展有賴于電子陶瓷材料及其制備技術的突破;隨著物聯網和傳感網的興起,種類繁多、功能各異的傳感器要求有更多和更高性能的新型敏感陶瓷材料的出現。
◆重點發展方向分析◆
01、新一代電子陶瓷元件與材料
重點突破量大面廣的無源電子元件,如MLCC、片式電感器、陶瓷濾波器的器件所需的高端電子陶瓷材料技術,發展出擁有自主知識產權的材料配方和規;a技術,形成穩定的生產規模。重點突破高端電子陶瓷元件中材料精密成型和加工的關鍵工藝技術和裝備,保證薄型化多層陶瓷技術所需的關鍵納米陶瓷材料的自主穩定供應,形成無源集成關鍵設備的自主研發和生產能力。
● 高性能、低成本MLCC材料與元件
加強高性能抗還原陶瓷介質粉體材料及規;a;重點研發薄型化功能陶瓷成型技術與裝備,納米晶陶瓷燒結技術,超薄型多層陶瓷結構內電極技術等。
● 新型片式感性元件與關鍵材料
加強高性能低溫燒結鐵氧體及低介低損耗陶瓷介質粉體材料及規;a;研發多層陶瓷精密互聯技術及其裝備,小型化微波段片式電感器布線設計技術等。
● 高性能多層片式敏感元件與材料
重點研究高性能片式熱敏、氣敏、濕敏、壓敏、光敏陶瓷規;a技術,微納尺度多層片式敏感陶瓷傳感器制備工藝技術與表征技術等。
● 高性能壓電陶瓷材料
● 新一代電磁波介質陶瓷材料
面向5G/6G通信技術的新型電磁波介質材料,重點研究片式高頻低損耗微波介質陶瓷及其規;a技術,片式高性能低成本復合電磁波介質陶瓷及其基礎材料的規;a技術及裝備,人工片式電磁波介質的設計、制備與規;a技術。
02、無源集成模塊及關鍵材料與技術
無源集成技術得以進入實用化和產業化階段,很大程度上取決于LTCC技術的突破。目前,雖然開發出了一些各具優勢的無源集成技術,但是主流技術仍以LTCC為主。一方面,優化材料LTCC性能及制備方法,提高在國際高端應用中的占比;另一方面,兼顧其他幾類無源集成技術,研究開發相應的關鍵材料、關鍵技術和重要模塊。
● 系列化LTCC用電磁介質材料的研究
重點研究具有系列化介電常數和磁導率、滿足LTCC性能和工藝要求的陶瓷材料粉體和生產帶,形成我國在LTCC材料領域的自主知識產權。
● 無源集成模塊的關鍵制備工藝研究
重點研究無源集成模塊制備的若干關鍵性工藝過程,如厚膜與薄膜制備工藝、微孔成孔與注漿工藝、精密導體漿料印刷工藝、陶瓷共燒工藝等。
● 無源集成模塊設計與測試方法
研究內容包括無源集成模塊設計軟件的開發,新型無源集成結構特性的模擬與仿真,高集成度無源集成模塊的設計,以及無源集成模塊的測試技術等。
小 結
我國電子陶瓷材料和元件領域已形成了很好的產業技術基礎,但是電子陶瓷作為一類重要戰略新材料,其在高端電子陶瓷領域的強壯發展仍受到一些關鍵材料技術、工藝技術及設備技術的制約。為實現我國高端電子陶瓷產業的*發展,亟待完善電子陶瓷發揮在那的戰略規劃