新型電子元器件關(guān)鍵材料與工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2021年開放課題指南
新型電子元器件關(guān)鍵材料與工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(以下簡稱“實(shí)驗(yàn)室”)依托于廣東風(fēng)華高新科技股份有限公司(以下簡稱“風(fēng)華高科”),主要從事高端新型電子元器件關(guān)鍵材料與工藝所面臨的基礎(chǔ)和共性技術(shù)課題的研究。實(shí)驗(yàn)室設(shè)立開放課題基金,資助國內(nèi)外科技工作者依托實(shí)驗(yàn)室開展研究工作。實(shí)驗(yàn)室開放課題面向國內(nèi)外相關(guān)研究領(lǐng)域的大學(xué)、研究所等單位,凡具備申請條件的研究人員均可提出申請。具體規(guī)定請參見實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站發(fā)布的《新型電子元器件關(guān)鍵材料與工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題管理辦法》。
一、實(shí)驗(yàn)室研究方向
實(shí)驗(yàn)室研究方向包括片式元件關(guān)鍵材料與工藝技術(shù)、薄膜電子元器件材料及制備技術(shù)、無源集成電子元器件及封裝技術(shù)三個方向。
二、實(shí)驗(yàn)室開放課題
實(shí)驗(yàn)室開放課題分為指定開放課題和自主命題開放課題。其中自主命題開放課題為符合實(shí)驗(yàn)室研究方向的由申請人自行確定研究內(nèi)容的課題;指定開放課題則由實(shí)驗(yàn)室指定具體的研究開發(fā)內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)。具體如下:
(一)自主命題開放課題
自主命題開放課題需符合實(shí)驗(yàn)室研究方向,本次資助不超過10項(xiàng)??蓞⒖家韵卵芯績?nèi)容:
1、片式元件內(nèi)電極技術(shù)
2、超微型電子元器件貼裝技術(shù)
3、新型電子元器件制備和集成技術(shù)
(二)指定開放課題
序號 | 研究方向 | 課題名稱 | 課題類別 |
1 | 片式元件關(guān)鍵材料與工藝技術(shù) | 粉體分級技術(shù)研究 | 應(yīng)用基礎(chǔ)研究 |
2 | 薄介質(zhì)X7R特性鈦酸鋇粉體摻雜技術(shù)研究 | ||
3 | 精密流延刀頭設(shè)計研究 | ||
4 | 圓刀及橫切刀設(shè)計研究 | ||
5 | 鎢鋼刀設(shè)計研究 | ||
6 | 薄膜&厚膜電阻帶載高溫高濕失效模式分析 | ||
7 | 影響射頻電阻、衰減器駐波比、衰減量的關(guān)鍵因素研究 | ||
8 | 金屬箔電阻的粘結(jié)劑、端頭材料及工藝研究 | ||
9 | 薄膜高Q型片式電感器關(guān)鍵材料及工藝技術(shù)研究 | ||
10 | 面向靶材制造用復(fù)合多組分熱噴涂粉體的開發(fā) | ||
11 | 端頭Sn鍍層質(zhì)量提升 | ||
12 | 巴塊變形行為研究 | 現(xiàn)場工藝技術(shù) | |
13 | 薄膜電子元器件材料及制備技術(shù) | 精密薄膜電阻的激光調(diào)阻工藝開發(fā) | 應(yīng)用基礎(chǔ)研究 |
14 | 無源集成電子元器件及封裝技術(shù) | 低壓壓敏電阻器材料及工藝技術(shù) | 應(yīng)用基礎(chǔ)研究 |
15 | 銅電極壓敏電阻器材料及工藝技術(shù) | ||
16 | 低介電常數(shù)微晶玻璃瓷粉開發(fā) | ||
17 | 超微尺寸LTCC元器件結(jié)構(gòu)仿真設(shè)計 |
三、指定開放課題具體內(nèi)容
(一)粉體分級技術(shù)研究
1、問題描述
目前MLCC常用的鎳粉普遍存在大顆粒的問題,對產(chǎn)品的電性能影響很大。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
研究粉體分級技術(shù),去除鎳粉中的大顆粒。
(二)薄介質(zhì)X7R特性鈦酸鋇粉體摻雜技術(shù)研究
1、問題描述
薄介質(zhì)MLCC產(chǎn)品粉體材料無法滿足X7R特性要求,存在TC特性超差的問題。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①薄介質(zhì)MLCC粉體的TC特性摻雜機(jī)理研究;
②適用于薄介質(zhì)高容MLCC的介質(zhì)材料開發(fā)。
(三)精密流延刀頭設(shè)計研究
1、問題描述
薄介質(zhì)高端MLCC生產(chǎn)需使用高精度流延機(jī)(涂布機(jī)),目前該設(shè)備主要依賴日本和韓國,國內(nèi)尚無成熟的薄介質(zhì)流延設(shè)備。而作為流延機(jī)關(guān)鍵核心部件的流延頭,目前能達(dá)到精度要求的廠家也只有日本的平野和泰克洛。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①流延頭的材料選用問題,目前有普通不銹鋼、碳鋼和630合金鋼等;
②流延頭的加工精度問題,目前我們沒有專門的儀器測量,未有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);
③裝配精度問題,要求表面平滑,配合緊密嚴(yán)實(shí),不會出現(xiàn)漏料;
④試制效果滿足1-12μm膜厚流延,涂布均勻、分散性好。
(四)圓刀及橫切刀設(shè)計研究
1、問題描述
高端MLCC薄介質(zhì)高容產(chǎn)品,對巴塊切割刀的技術(shù)要求很高,刀具切割效果不好則容易產(chǎn)生膜碎及膜絲等問題,對內(nèi)電極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響,并直接影響產(chǎn)品性能。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①關(guān)鍵圓刀材料的選型、設(shè)計角度研究,并解決同心度、平面度的加工精度問題;
②滿足1.1-2.9μm介質(zhì)的切割要求,不能產(chǎn)生膜絲與膜碎,壽命高;
③解析進(jìn)口刀具的材料性能及進(jìn)口刀具的精密加工方法;
④陶瓷膜片與圓刀切割磨合驗(yàn)證。
(五)鎢鋼刀設(shè)計研究
1、問題描述
鎢鋼刀的刀刃設(shè)計、刃口硬度及韌性是高端MLCC高容產(chǎn)品切割的關(guān)鍵,而由于刀刃設(shè)計等問題導(dǎo)致的產(chǎn)品品質(zhì)問題研究目前在國內(nèi)尚屬空白。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①滿足0.4mm以下厚度高容產(chǎn)品端側(cè)面無切粗、粘片的刀片設(shè)計及原理研究和滿足1.4mm以上厚度高容產(chǎn)品端側(cè)面無切粗、切斜,及擠壓分層的刀片設(shè)計及原理研究;
②解析進(jìn)口刀具的精密加工方法和可復(fù)制性。
(六)薄膜&厚膜電阻帶載高溫高濕失效模式分析
1、問題描述
①薄膜電阻產(chǎn)品因其納米級別的電阻膜層敏感且脆弱,在耐高溫高濕的評價試驗(yàn)(85℃/85%RH)中容易出現(xiàn)腐蝕失效。但文獻(xiàn)中關(guān)于在封裝之后的器件在帶載的過程中出現(xiàn)的失效現(xiàn)象鮮有研究,有必要深入研究其高溫高濕失效機(jī)理。
②厚膜電阻產(chǎn)品因其電阻功能膜層敏感且脆弱,在惡劣的試驗(yàn)環(huán)境下,尤其在耐高溫高濕的評價試驗(yàn)(85℃/85%RH)中易出現(xiàn)腐蝕失效情況。但文獻(xiàn)中關(guān)于在封裝之后的器件在帶載的過程中出現(xiàn)的高溫高濕失效現(xiàn)象鮮有研究,有必要深入研究其高溫高濕失效機(jī)理,建立其失效模型。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①薄膜電阻
a.測試薄膜電阻雙85試驗(yàn)(85℃/85%RH),直至產(chǎn)品開路失效;
b.分析試驗(yàn)開路失效原理及影響因子;
c.提供提高雙85性能的解決方案。
②厚膜電阻
a.測試常規(guī)厚膜電阻雙85試驗(yàn)(85℃/85%RH),直至產(chǎn)品開路失效(阻值變化率≥±5%);
b.分析試驗(yàn)開路失效原理及影響因子;
c.提供提高雙85性能的解決方案。
(七)影響射頻電阻、衰減器駐波比、衰減量的關(guān)鍵因素研究
1、問題描述
射頻電阻是電阻器行業(yè)的高端品種之一,目前國內(nèi)片阻行業(yè)對該產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)仍在起步階段,整體生產(chǎn)規(guī)模較小,對射頻類電阻器件在高頻工作環(huán)境下的特性和應(yīng)用特征了解不足。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
研究射頻器件使用的材料、圖形設(shè)計、工藝結(jié)構(gòu)、調(diào)阻方式等的最優(yōu)工藝方案,使用該工藝方案可制備出電壓駐波比和衰減量特性達(dá)到對應(yīng)規(guī)格射頻器件技術(shù)要求的產(chǎn)品。
(八)金屬箔電阻的粘結(jié)劑、端頭材料及工藝研究
1、問題描述
金屬箔電阻是電阻器行業(yè)的高端品種之一,目前國內(nèi)片阻行業(yè)對該產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)仍在起步階段,整體生產(chǎn)規(guī)模較小。金屬箔電阻在高溫工作環(huán)境下,需要穩(wěn)定的產(chǎn)品特性和應(yīng)用特征,且工藝特征特殊,在產(chǎn)品的材料、工藝流程與參數(shù)的優(yōu)化等方面的研究仍處于摸索階段。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①5μm厚度NiCr箔材粘結(jié)劑的材料以及使用工藝研究;
④5μm厚度NiCr箔材與輸出端頭(電阻端頭)材料及使用工藝的研究。
(九)薄膜高Q型片式電感器關(guān)鍵材料及工藝技術(shù)研究
1、問題描述
疊層薄膜高Q型片式電感器是未來5G技術(shù)發(fā)展的核心被動元器件,此類型電感具有高諧振、高Q值和低直流電阻等特點(diǎn)。目前疊層薄膜高Q型片式電感器存在高性能銀漿依賴進(jìn)口、產(chǎn)品Q值較低等問題。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
基于薄膜黃光工藝技術(shù),通過對感光銀漿及工藝技術(shù)改進(jìn)開發(fā),進(jìn)行疊層薄膜高Q型片式電感器的開發(fā)。
(十)面向靶材制造用復(fù)合多組分熱噴涂粉體的開發(fā)
1、問題描述
LowE玻璃中使用量大、比較關(guān)鍵的靶材之一是ZnSn合金靶材,通過磁控濺射時引入氧氣獲得氧化物陶瓷薄膜。但是,這種金屬靶材表面反應(yīng)濺射時容易中毒,影響連續(xù)鍍膜?,F(xiàn)根據(jù)靶材市場的需要開發(fā)面向LowE玻璃應(yīng)用的熱噴涂粉體材料,目前該靶材在外資企業(yè)取得了突破,在LowE玻璃企業(yè)通過了測試并導(dǎo)入了量產(chǎn)。據(jù)調(diào)研,該靶材所用的粉體材料由國外企業(yè)提供,急需實(shí)現(xiàn)材料的國產(chǎn)化。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①開發(fā)出符合LowE玻璃應(yīng)用的配方體系;
②設(shè)計出具有競爭力的工藝流程。
(十一)端頭Sn鍍層質(zhì)量提升
1、問題描述
端頭鍍Sn方面目前主要存在以下問題:(1)端頭Sn鍍層硬度偏低,導(dǎo)致在測試篩選時由于夾具擠壓產(chǎn)生大量Sn碎屑,Sn鍍層缺失嚴(yán)重影響芯片端頭的可焊性和耐焊性。Sn鍍層硬度低于村田、太誘和三星等廠商的同類產(chǎn)品。(2)Sn層晶粒粗大,粗糙度較大,不夠光亮;(3)部分廠家的鍍錫藥水電鍍的芯片Sn鍍層結(jié)合力較差;(4)Sn鍍層厚度均勻性較差。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①Sn電鍍藥水成分和電鍍工藝參數(shù)對Sn層硬度、粗糙度、結(jié)合力和厚度均勻性的影響規(guī)律;
②Sn層硬度、粗糙度、結(jié)合力和厚度均勻性提升的解決策略。
(十二)巴塊變形行為研究
1、問題描述
MLCC在疊層、靜水壓合后,巴塊容易出現(xiàn)不規(guī)則變形,切割芯片時出現(xiàn)切偏、切廢等問題,影響產(chǎn)品的可靠性。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
完成變形的機(jī)理研究,找出影響巴塊變形的因素,并提出相應(yīng)的解決方案。
(十三)精密薄膜電阻的激光調(diào)阻工藝開發(fā)
1、問題描述
薄膜電阻由于其各方面的優(yōu)勢越來越受到市場關(guān)注,阻值修調(diào)作為薄膜電阻制備工藝中不可或缺的主要部分,直接影響到最終產(chǎn)品的成品率和精度。激光調(diào)阻作為當(dāng)前最精密的電阻阻值修調(diào)方法之一,對目前鎳鉻系產(chǎn)品已經(jīng)廣泛采用,但對于溫度敏感類薄膜材料制備的薄膜電阻(PTC&NTC),以及多膜層結(jié)構(gòu)薄膜電阻的修調(diào)仍面臨許多的技術(shù)問題。主要包括以下方面:
①激光調(diào)阻方式無法滿足目標(biāo)阻值和阻值精度的需求;
②激光調(diào)阻圖形存在毛刺、卷邊、邊緣不平整、堆積等情況;
③激光修調(diào)工藝選擇無參考修調(diào)模型;
④適用于批量生產(chǎn)的調(diào)阻工藝有待開發(fā),無法實(shí)現(xiàn)多膜層修調(diào)的準(zhǔn)確調(diào)控。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①調(diào)阻材料:NTC、PTC熱敏薄膜電阻、多膜層結(jié)構(gòu)薄膜電阻;
②調(diào)阻精度:±0.01% ;
③激光調(diào)阻圖形質(zhì)量良好;
④圖形精度:±1μm;
⑤多膜層包括但不限于金屬電阻層+氧化物保護(hù)層,在不損傷表層保護(hù)層的情況下實(shí)現(xiàn)底層金屬電阻層的修調(diào);
⑥工藝穩(wěn)定可重復(fù);
⑦量化激光調(diào)阻工藝參數(shù),并建立適用于量產(chǎn)的修調(diào)模型。
(十四)低壓壓敏電阻器材料及工藝技術(shù)
1、問題描述
低壓壓敏電阻是指壓敏電壓在68V以下的壓敏電阻器,其技術(shù)難點(diǎn)主要有兩點(diǎn):電壓分散,合格率低;電壓低,雷擊性能要求高。而目前低壓壓敏材料主要依賴于外購。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
開發(fā)出符合性能要求的低壓壓敏材料配方。
(十五)銅電極壓敏電阻器材料及工藝技術(shù)
1、問題描述
目前壓敏電阻器使用的是銀漿料作為電極材料,而銀作為貴金屬,價格高,對生產(chǎn)成本造成重大影響,需要尋找價格低廉的電極材料及相關(guān)的生產(chǎn)工藝替代方案。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
開發(fā)具有成本優(yōu)勢的電極材料,并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝替代。
(十六)低介電常數(shù)微晶玻璃瓷粉開發(fā)
1、問題描述
LTCC濾波器是目前5G通訊領(lǐng)域正大規(guī)模使用的電子元器件,目前制備濾波器的低介電常數(shù)瓷粉主要有兩種,一種是微晶玻璃方案,另一種是玻璃+陶瓷方案?,F(xiàn)階段,美國Ferro公司生產(chǎn)的低介電常數(shù)FerroA6瓷粉以Ca-B-Si微晶玻璃體系為主導(dǎo),占據(jù)了LTCC用低介瓷粉半壁江山;以玻璃+陶瓷方案為主導(dǎo)的杜邦系列產(chǎn)品占據(jù)了幾乎剩余的市場份額。國內(nèi)各大廠家及科研機(jī)構(gòu)近兩年來瞄準(zhǔn)了LTCC濾波器的應(yīng)用市場前景,紛紛大力開發(fā)此類瓷粉,其中以玻璃+陶瓷方案居多。玻璃+陶瓷方案雖能基本滿足現(xiàn)有LTCC濾波器的材料指標(biāo)要求,但是玻璃與陶瓷的匹配性以及瓷粉與Ag漿的匹配性限制了玻璃體系,同時由于玻璃成分偏多,導(dǎo)致其介電損耗偏大。以Ca-B-Si微晶玻璃體系為主的低介瓷粉則是單一玻璃組成,且析出的微晶玻璃相能夠避免玻璃與陶瓷不匹配情況,同時析出的微晶相能夠有效降低材料的損耗,是一種更加理想的LTCC瓷粉。但是Ca-B-Si微晶玻璃體系制備困難,主要體現(xiàn)在:①微晶成分控制難;②普遍存在燒結(jié)后瓷體發(fā)黑現(xiàn)象;③批量穩(wěn)定制備困難。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①制備介電性能可以和FerroA6相匹配的微晶玻璃,并制備成玻璃粉;
②玻璃粉能夠和Ag匹配共燒,且不存在Ag擴(kuò)散現(xiàn)象;
③提供批量制備該微晶玻璃的技術(shù)方案和詳細(xì)的配方工藝技術(shù)指導(dǎo)書。
(十七)超微尺寸LTCC元器件結(jié)構(gòu)仿真設(shè)計
1、問題描述
LTCC元器件是目前以及下一代5G通訊領(lǐng)域大規(guī)模使用的電子元器件。無論是高低通濾波器,帶通濾波器還是巴倫都廣泛使用于各種規(guī)格的移動終端通訊設(shè)備中。國際大廠如村田,TDK,MINI等廠家已將各種尺寸以及頻率的元器件系列化生產(chǎn)并且不斷開發(fā)新產(chǎn)品。國內(nèi)大廠如嘉興佳利,深圳順絡(luò)電子已經(jīng)將1608尺寸系列化。而1005元器件研發(fā)困難,主要體現(xiàn)在:①體積更小,內(nèi)部結(jié)構(gòu)排布非常密集;②某些元件預(yù)測采用半集總或者全耦合的新技術(shù)方案;③電腦算力要求較高,需要額外的算力。
2、需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題
①設(shè)計高性能LTCC元器件,主要為1005超微尺寸,包括濾波器,巴倫等;
②仿真結(jié)果符合工藝要求,并留有一定的工藝窗口;
③提供一系列的等效電路圖以及仿真模型。
四、課題申請
符合條件的申請人,可登陸網(wǎng)站“http://www.fenghua-advanced.com:7709/”注冊會員后開展相關(guān)課題申請工作。
(一)會員注冊。登陸實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站,點(diǎn)擊“會員注冊”完善個人基本信息,實(shí)驗(yàn)室通過審核后,即可登陸“開發(fā)課題管理平臺”開展申請工作。
(二)課題申請。
1、部分指定開放課題的具體技術(shù)指標(biāo)要求,須與實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系獲取,聯(lián)系方式按指南所列。
2、申請人在線填寫“開放課題申請簡表”,并按照“開放課題附件上傳類目”的要求上傳相關(guān)附件(開放課題申請表、申請材料真實(shí)性聲明可在開放課題管理平臺“下載中心”欄下載)。
(三)形式審查。實(shí)驗(yàn)室管理部對申請材料的合規(guī)性、一致性、完整性進(jìn)行審查核實(shí),形式審查通過后將郵件通知申請人提交紙質(zhì)材料。
(四)紙質(zhì)材料。通過形式審查的申請人打印申報材料,并附相關(guān)附件,經(jīng)所在單位加蓋公章后,在8月20日前將紙質(zhì)版材料(原件1份,復(fù)印件2份)郵寄實(shí)驗(yàn)室管理部(日期以寄出郵戳為準(zhǔn))。電子版請發(fā)送至fhrd@china-fenghua.com。
(五)專家評審。實(shí)驗(yàn)室管理部組織專家進(jìn)行評審,主要以申請人的研發(fā)實(shí)力(包括研發(fā)設(shè)施、環(huán)境、研發(fā)團(tuán)隊(duì)、取得成果)、產(chǎn)學(xué)研合作經(jīng)驗(yàn)、基礎(chǔ),項(xiàng)目帶頭人項(xiàng)目管理經(jīng)驗(yàn)、誠信度、服務(wù)水平,以及課題經(jīng)費(fèi)為考評依據(jù),對申請人進(jìn)行全面評議,確定資助課題。
(六)公告及合同簽訂。獲實(shí)驗(yàn)室資助的課題將于實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站“信息動態(tài)欄”進(jìn)行公告,并于公告日起30日內(nèi)與申請人簽訂具體項(xiàng)目的合作合同。
五、課題實(shí)施期限及經(jīng)費(fèi)要求
(一)實(shí)驗(yàn)室指定開放課題實(shí)施期間為簽訂合同之日起2年內(nèi)完成。現(xiàn)場工藝技術(shù)課題資助額度一般為5-15萬元,應(yīng)用基礎(chǔ)研究課題資助額度一般為10-25萬元,基礎(chǔ)研究課題資助額度一般為15-30萬元,具體以簽訂的合同為準(zhǔn)。
(二)實(shí)驗(yàn)室自主命題開放課題5-10萬元/項(xiàng),課題期限一般不超過2年,具體以簽訂的合同為準(zhǔn)。
六、聯(lián)系方式
聯(lián) 系 人:陳小姐
郵 箱:ayanchan@china-fenghua.com
聯(lián)系電話:0758-6923565
傳 真:0758-2865223
實(shí)驗(yàn)室管理部地址:廣東省肇慶市端州區(qū)風(fēng)華路18號風(fēng)華電子工業(yè)園1號樓
新型電子元器件關(guān)鍵材料與工藝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
2021年7月23日