電子陶瓷材料的技術(shù)需求及重點(diǎn)發(fā)展方向分析
電子陶瓷作為一類重要的戰(zhàn)略新材料,是無(wú)源電子元件的核心材料,也是電子信息技術(shù)領(lǐng)域重要的技術(shù)前沿。隨著電子信息技術(shù)日益走向集成化、智能化和微型化,無(wú)源電子元件日益成為電子元器件技術(shù)的發(fā)展瓶頸,電子陶瓷材料及其制備加工技術(shù)的戰(zhàn)略地位日益凸顯。電子陶瓷材料重大技術(shù)需求分析隨著電子信息產(chǎn)品進(jìn)一步向?qū)拵Щ?、小型化、集成化、無(wú)線/移動(dòng)化、綠色化的方向發(fā)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(fā)展的主流,這些新的趨勢(shì)向電子陶瓷材料提出了一系列新的要求,如材料顯微結(jié)構(gòu)細(xì)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(guān)材料技術(shù)日益成為制約信息技術(shù)發(fā)展的瓶頸技術(shù)。未來(lái)若干年,電子陶瓷材料的發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵性技術(shù)問(wèn)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(tǒng)的新型電子陶瓷材料及其關(guān)鍵技術(shù)。如納米晶材料制備技術(shù)、超薄陶瓷膜成型工藝等;適用于低能耗無(wú)線/移動(dòng)信息系統(tǒng)中關(guān)鍵微波元器件的超低損耗介質(zhì)陶瓷材料等。
- 適應(yīng)新一代移動(dòng)通信技術(shù)特征頻率的新型電子陶瓷材料。隨著5G/6G技術(shù)的發(fā)展,通信頻段逐漸從微波向毫米波推進(jìn),而適應(yīng)更高頻段的新型電子陶瓷,特別是陶瓷介質(zhì)材料的需求將急劇增加,發(fā)展相關(guān)材料和器件迫在眉睫。
- 用于無(wú)源元件集成和無(wú)源–有源集成與模塊化的新型電子陶瓷材料。以LTCC技術(shù)為平臺(tái)的無(wú)源集成技術(shù)將有更大的發(fā)展空間,而與該技術(shù)相兼容的各類功能陶瓷材料及其共燒技術(shù)是一個(gè)亟待攻克的技術(shù)瓶頸。
- 面向電子信息系統(tǒng)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(tǒng),以及在復(fù)雜外場(chǎng)或極端環(huán)境條件下工作具有穩(wěn)定性和優(yōu)異服役行為的新型信息功能陶瓷材料等。
- 其他技術(shù)領(lǐng)域也對(duì)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(yáng)能電池和半導(dǎo)體照明技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展有賴于電子陶瓷材料及其制備技術(shù)的突破;隨著物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)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(xiàn)。
重點(diǎn)發(fā)展方向分析
新一代電子陶瓷元件與材料重點(diǎn)突破量大面廣的無(wú)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(shù),發(fā)展出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的材料配方和規(guī)?;a(chǎn)技術(shù),形成穩(wěn)定的生產(chǎn)規(guī)模。重點(diǎn)突破高端電子陶瓷元件中材料精密成型和加工的關(guān)鍵工藝技術(shù)和裝備,保證薄型化多層陶瓷技術(shù)所需的關(guān)鍵納米陶瓷材料的自主穩(wěn)定供應(yīng),形成無(wú)源集成關(guān)鍵設(shè)備的自主研發(fā)和生產(chǎn)能力。
高性能、低成本MLCC材料與元件
加強(qiáng)高性能抗還原陶瓷介質(zhì)粉體材料及規(guī)?;a(chǎn);重點(diǎn)研發(fā)薄型化功能陶瓷成型技術(shù)與裝備,納米晶陶瓷燒結(jié)技術(shù),超薄型多層陶瓷結(jié)構(gòu)內(nèi)電極技術(shù)等。
新型片式感性元件與關(guān)鍵材料
加強(qiáng)高性能低溫?zé)Y(jié)鐵氧體及低介低損耗陶瓷介質(zhì)粉體材料及規(guī)模化生產(chǎn);研發(fā)多層陶瓷精密互聯(lián)技術(shù)及其裝備,小型化微波段片式電感器布線設(shè)計(jì)技術(shù)等。
高性能多層片式敏感元件與材料
重點(diǎn)研究高性能片式熱敏、氣敏、濕敏、壓敏、光敏陶瓷規(guī)?;a(chǎn)技術(shù),微納尺度多層片式敏感陶瓷傳感器制備工藝技術(shù)與表征技術(shù)等。
高性能壓電陶瓷材料
新一代電磁波介質(zhì)陶瓷材料
面向5G/6G通信技術(shù)的新型電磁波介質(zhì)材料,重點(diǎn)研究片式高頻低損耗微波介質(zhì)陶瓷及其規(guī)?;a(chǎn)技術(shù),片式高性能低成本復(fù)合電磁波介質(zhì)陶瓷及其基礎(chǔ)材料的規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)及裝備,人工片式電磁波介質(zhì)的設(shè)計(jì)、制備與規(guī)?;a(chǎn)技術(shù)。
2、無(wú)源集成模塊及關(guān)鍵材料與技術(shù)無(wú)源集成技術(shù)得以進(jìn)入實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化階段,很大程度上取決于LTCC技術(shù)的突破。目前,雖然開(kāi)發(fā)出了一些各具優(yōu)勢(shì)的無(wú)源集成技術(shù),但是主流技術(shù)仍以LTCC為主。一方面,優(yōu)化材料LTCC性能及制備方法,提高在國(guó)際高端應(yīng)用中的占比;另一方面,兼顧其他幾類無(wú)源集成技術(shù),研究開(kāi)發(fā)相應(yīng)的關(guān)鍵材料、關(guān)鍵技術(shù)和重要模塊。
系列化LTCC用電磁介質(zhì)材料的研究
重點(diǎn)研究具有系列化介電常數(shù)和磁導(dǎo)率、滿足LTCC性能和工藝要求的陶瓷材料粉體和生產(chǎn)帶,形成我國(guó)在LTCC材料領(lǐng)域的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
無(wú)源集成模塊的關(guān)鍵制備工藝研究
重點(diǎn)研究無(wú)源集成模塊制備的若干關(guān)鍵性工藝過(guò)程,如厚膜與薄膜制備工藝、微孔成孔與注漿工藝、精密導(dǎo)體漿料印刷工藝、陶瓷共燒工藝等。
無(wú)源集成模塊設(shè)計(jì)與測(cè)試方法
研究?jī)?nèi)容包括無(wú)源集成模塊設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)發(fā),新型無(wú)源集成結(jié)構(gòu)特性的模擬與仿真,高集成度無(wú)源集成模塊的設(shè)計(jì),以及無(wú)源集成模塊的測(cè)試技術(shù)等。
結(jié)語(yǔ)我國(guó)電子陶瓷材料和元件領(lǐng)域已形成了很好的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ),但是電子陶瓷作為一類重要戰(zhàn)略新材料,其在高端電子陶瓷領(lǐng)域的強(qiáng)壯發(fā)展仍受到一些關(guān)鍵材料技術(shù)、工藝技術(shù)及設(shè)備技術(shù)的制約。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)高端電子陶瓷產(chǎn)業(yè)的*發(fā)展,亟待完善電子陶瓷發(fā)揮在那的戰(zhàn)略規(guī)劃。
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