編者按:
創(chuàng)新的重要性不言而喻,其意義在新經(jīng)濟形勢下顯得尤為突出,只有自主創(chuàng)新才有出路。不過,所謂“知易行難”,中國自己的基礎(chǔ)研究和原創(chuàng)設(shè)計還有很長的路要走。為了切實推動本土電子信息科技創(chuàng)新和技術(shù)進步,從2003年開始,中國電子學(xué)會與中國電子展(CEF)組委會每年都共同發(fā)起和組織“中國電子學(xué)會電子信息科學(xué)技術(shù)獎”評選活動,到2008年已是第6屆,獲獎名單已經(jīng)公示。頒獎大會將首次移師正由“制造之都”向“創(chuàng)新重鎮(zhèn)”轉(zhuǎn)型的深圳,于2009年4月9日在第73屆中國電子展(CEF)暨2009年中國國際數(shù)碼通信展的開幕式上召開,為優(yōu)秀的創(chuàng)新成果和創(chuàng)新單位、企業(yè)提供一個展示和交流的大平臺,屆時工信部主要領(lǐng)導(dǎo)和深圳市領(lǐng)導(dǎo)將蒞臨現(xiàn)場,與獲獎企業(yè)及業(yè)內(nèi)人士共襄盛舉,共議創(chuàng)新大計?!吨袊娮由糖椤酚浾卟稍L了“高性能低溫共燒陶瓷(LTCC)材料”、“疊層片式高頻陶瓷電感器”、“賤金屬Ni內(nèi)電極高壓片式多層陶瓷電容器及抗還原陶瓷材料的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”三個獲獎項目的負責(zé)人,與讀者分享這些項目有哪些技術(shù)優(yōu)勢和創(chuàng)新點,市場應(yīng)用前景如何,從國家級創(chuàng)新大獎解讀中國電子信息領(lǐng)域的自主創(chuàng)新趨勢。
在本次創(chuàng)新大獎評選中,本土元器件和材料的創(chuàng)新項目表現(xiàn)搶眼,共有7個項目獲獎,令人振奮!這些項目對加快產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃的中國電子元器件產(chǎn)品升級目標將起到重要推動作用。而清華大學(xué)完成的“高性能低溫共燒陶瓷(LTCC)材料”是唯一一項獲得一等獎項目。新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室是我國新型陶瓷領(lǐng)域應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重要基地,掛靠清華大學(xué)。其中電子陶瓷(信息功能陶瓷)是實驗室的一個重要研究方向。本次獲獎的成果“高性能低溫共燒陶瓷材料”是在國家863計劃支持下完成的。主要應(yīng)用領(lǐng)域是無源電子元件的集成和新一代電子封裝技術(shù)。該項目有哪些技術(shù)優(yōu)勢和創(chuàng)新點,市場應(yīng)用前景如何,《中國電子商情》記者專門采訪了清華大學(xué)新型陶瓷與精細工藝國家重點實驗室長江特聘教授,副主任周濟,請他談?wù)勗摣@獎項目的具體情況。
新型LTCC材料系統(tǒng)解決技術(shù)難題
低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)是無源電子元件集成和電子元器件高密度封裝的關(guān)鍵技術(shù)。其中低介電常數(shù)低溫共燒陶瓷材料是LTCC技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。低介電常數(shù)LTCC材料目前面臨的主要問題是高性能(低介電常數(shù)、低介電損耗、高機械強度)和低燒結(jié)溫度的矛盾。由于這一矛盾的存在,現(xiàn)有的商用LTCC材料系統(tǒng)均難以進行改性以獲得更高的性能和性能的系列化。
周濟介紹說,我們在全新的材料設(shè)計思想指導(dǎo)下,發(fā)展出了一種新型LTCC材料系統(tǒng)――硅鋁氟氧化物基低溫共燒陶瓷。通過F離子取代對硅氧四面體結(jié)構(gòu)的調(diào)制,實現(xiàn)對介質(zhì)電極化行為和材料燒結(jié)特性的改性,獲得降低燒結(jié)溫度與降低材料介電常數(shù)及介電損耗的多重效應(yīng),進而解決低燒結(jié)溫度、低介電常數(shù)和高機械性能之間的矛盾,發(fā)展出兼具有優(yōu)異物理性能和工藝特性的新型LTCC材料系統(tǒng)。同時,巧妙利用氟化鋁作為氟的前驅(qū)體解決了氟引入材料的難題,并通過玻璃化工藝解決了氟在燒結(jié)過程中揮發(fā)和組分控制的問題。利用其他金屬氧化物、氟化物作為調(diào)節(jié)劑,實現(xiàn)對材料介電性質(zhì)和力、熱性能的優(yōu)化與調(diào)節(jié)。材料燒結(jié)體由氟氧玻璃基體和鋁酸鹽及金屬氟化物、氧化物結(jié)晶相構(gòu)成,介電常數(shù)可以通過結(jié)晶相的組成和結(jié)構(gòu)的控制實現(xiàn)系列化,熱膨脹系數(shù)也可以通過調(diào)節(jié)劑進行調(diào)整。與現(xiàn)有的商用LTCC材料相比,該材料系統(tǒng)具有更低的燒結(jié)溫度、更低的介電損耗、介電常數(shù)可系列化等優(yōu)點。綜合技術(shù)指標優(yōu)于現(xiàn)有商用材料。
LTCC市場發(fā)展前景廣闊
國內(nèi)LTCC市場的開發(fā)潛力很大,隨著未來電子元件的模塊化以及電子終端產(chǎn)品的過剩,價格成本的競爭必定會更加激烈,國內(nèi)廠家最初采用的原料、設(shè)計直接從國外打包進口的做法已經(jīng)難以滿足價格戰(zhàn)的要求,LTCC產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權(quán)的開發(fā)已經(jīng)提上日程,這為國內(nèi)LTCC市場的發(fā)展提供了良好的契機。
目前,我國的LTCC產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成。已有了十余條引進LTCC生產(chǎn)線開始運行。但多數(shù)生產(chǎn)線采用杜邦、Ferro等企業(yè)的材料。本成果成功地提供了一大類新型高性能低介LTCC材料,擁有自主知識產(chǎn)權(quán),對于我國LTCC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
對于改項目的成果轉(zhuǎn)化,周濟說,我們正在與深圳順絡(luò)電子公司合作,推進這一成果的轉(zhuǎn)化和相關(guān)元器件產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進程。深圳順絡(luò)是目前我國最大的LTCC產(chǎn)品生產(chǎn)基地。所生產(chǎn)的疊層濾波器和疊層片式天線產(chǎn)品以形成了很大的規(guī)模。下一步我們將進一步實現(xiàn)材料各種性能參數(shù)(介電常數(shù)、熱膨脹特性等)的系列化和標準化,并通過系列化材料的應(yīng)用,提高器件的功能,簡化器件結(jié)構(gòu),提高可靠性,降低成本。結(jié)合器件工藝的創(chuàng)新,爭取形成具有特色和競爭優(yōu)勢的LTCC技術(shù)體系。
LTCC技術(shù)助力元件集成化發(fā)展
中國是電子元件生產(chǎn)大國。多種無源電子元件產(chǎn)品在世界上均名列前茅。近年來國際電子元件產(chǎn)業(yè)進入了一個迅速升級換代的時期?;诙鄬犹沾杉夹g(shù)(MLC)和低溫共燒陶瓷技術(shù)(LTCC)的新一代電子元件已成為電子元件的主流,而集成模塊化則是電子元件的主要發(fā)展方向。
周濟表示,從世界電子制造業(yè)發(fā)展趨勢看,無源元件的分立形式已構(gòu)成制約電子設(shè)備功能提高和小型化、便攜式的主要因素,無源元件的集成化勢在必行,LTCC技術(shù)的發(fā)展正在成為高技術(shù)發(fā)展的制高點和產(chǎn)業(yè)生長點。而基于LTCC的無源集成技術(shù)亟需具有相同工藝性質(zhì)(如燒結(jié)特性)和不同應(yīng)用性質(zhì)(如介電常數(shù))的系列化LTCC材料。本項目提供的系列化低溫共燒陶瓷材料系統(tǒng)將為低溫共燒多元件集成提供材料保證。