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新型电子材料与器件实验室

团队名称

新型电子材料与器件实验室

团队介绍

1.      科研方向

(1)     新型电子基板材料

(a)低温共烧陶瓷(LTCC)基板材料及器件

(b)有机无机复合介质基板材料

(c)高膨胀陶瓷封装材料

(d)微波天线基板材料

(e)微带线滤波器基板材料

(2)     介质陶瓷材料

(a)多层陶瓷电容器(MLCC)介质材料

(b)半导体陶瓷材料及器件

(c)微波介质陶瓷材料及器件

(d)高压脉冲储能材料

(e)高导热陶瓷材料

(3)     薄膜与敏感材料

(a)压电薄膜材料与集成器件

(b)FRAM铁电存储器铁电薄膜

(c)声表面波器件

(d)体声波用压电薄膜材料

2.        代表性成果

(1) 具有代表性的重要研究成果或进展

LTCC基板材料是制备先进无源集成及混合电路等模块化电路的基础材料,目前本单位已研制出具有自主知识产权的多K值系列化LTCC基板材料,建立了多KLTCC微波陶瓷基板材料设计、制备、测试技术平台,突破了多K值系列化材料配方及粉体流延配方设计、制造工艺以及无源多功能基板及组件等关键制备技术。微波介电性能覆盖美国DuPont公司的951以及Ferro 公司A6M材料,并具备批量化试制能力,满足了重点工程的应用需求。

(2) 代表性的高水平论文

[1]Fang Zixuan, Tang Bin, Yuan Ying, Zhang Xing, Zhang Shuren. Structure and microwave dielectric properties of the Li2/3(1?x)Sn1/3(1?x)MgxO systems (x = 0-4/7). Journal of the American Ceramic Society, 101 (1), 252, 2018.

[2]Xiong Zhe, Yang Chengtao, Tang Bin, Fang Zixuan, Chen Hetuo, Zhang Shuren. Structure–property relationships of perovskite-structured Ca0.61Nd0.26Ti1-x(Cr0.5Nb0.5)xO3 ceramics. Ceramics International, 44 (7), 7384, 2018.

[3]Yang Hongyu, Zhang Shuren, Yang Hongcheng, Zhang Xing, Li Enzhu. Structural Evolution and Microwave Dielectric Properties of xZn0.5Ti0.5NbO4-(1–x)Zn0.15Nb0.3Ti0.55O2 Ceramics. Inorganic Chemistry, 57 (14), 8264, 2018.

[4]Fang Zixuan, Tang Bin, Yuan Ying, Zhang Xing, Zhang Shuren. Structure and microwave dielectric properties of the Li2/3(1?x)Sn1/3(1?x)MgxO systems (x = 0-4/7). Journal of the American Ceramic Society, 101 (1), 252, 2018.

[5]Xiong Zhe, Yang Chengtao, Tang Bin, Fang Zixuan, Chen Hetuo, Zhang Shuren. Structure–property relationships of perovskite-structured Ca0.61Nd0.26Ti1-x(Cr0.5Nb0.5)xO3 ceramics. Ceramics International, 44 (7), 7384, 2018.

[6]Yang Hongyu, Zhang Shuren, Yang Hongcheng, Zhang Xing, Li Enzhu. Structural Evolution and Microwave Dielectric Properties of xZn0.5Ti0.5NbO4-(1–x)Zn0.15Nb0.3Ti0.55O2 Ceramics. Inorganic Chemistry, 57 (14), 8264, 2018.

[7]Luo Fuchuan, Tang Bin, Yuan Ying, Fang Zixuan, Zhang Shuren. Evaluation of surface treatment on Li2Mg3SnO6 ceramic powders and the application of Li2Mg3SnO6 powders filled polytetrafluoroethylene composites. Applied Surface Science, 456 637, 2018.

[8]Tang Bin, Shen Yidi, An Qi. Shear induced brittle failure of titanium carbide from quantum mechanics simulations. Journal of the American Ceramic Society, 101 (9), 4184, 2018.

3.        其他代表性成果

(1)        PTFE系列微波复合介质基板材料

PTFE系列微波复合介质板具有优越的介电常数温度稳定性,能适应环境温度的急剧变化,可应用于滤波器、谐振器、延迟线等对电性能稳定性要求很高的场合。平面热膨胀系数与铜箔非常一致,是目前最主流和最重要、也是使用量最大的微波复合介质板材料,是实现T/R组件小型轻量化、高可靠和低成本的关键材料之一。

通过陶瓷配方设计、陶瓷表面改性、陶瓷粒径及粒径分布控制、有机/无机复合比例调控、复合工艺控制等,成功制备了低介、中介和高介复合介质板,具有优良的介电性能,低的吸水率和较好的温度稳定性,样品绝大部分性能指标已达到美国Rogers公司介质板的性能,相关基板材料通过了组件考核认证,目前正在对PTFE复合介质板进行成果转化。

(2)        单层微波陶瓷电容器材料

单层微波陶瓷电容器商业化水平较高,产品也已系列化,一个微波组件上需要集成上百个大容量多层陶瓷电容器MLCC,同时还需要使用高K半导体陶瓷基板材料制备的100-200个芯片电容。

本单位是国内少有长期从事半导体陶瓷电容器材料研究与开发工作的单位之一,一直跟踪国外微波单片电容的产品发展走向。制作的单层微波电容器经中电29所在微波集成电路中使用,性能与美国DLI公司产品水平相当,介电常数高且稳定性好,绝缘电阻高,耐电压高,能够满足微波集成电路中大容量小体积芯片电容制作使用要求,近三年实现销售500万元。

(3)        高品质微波介质陶瓷材料

高品质微波介质陶瓷材料是微波装备小型化高性能化的关键材料。目前美国DLI公司、美国TRANS-TECH公司等生产的各种微波介质陶瓷滤波器、双工器、谐振器、介质天线等产品已大量用于众多军事项目及通信领域中。

本单位通过工艺制度对微波介电性能与高频损耗特性技术、基板相组成控制技术、陶瓷显微形貌控制技术研究;突破了高性能微波陶瓷材料极低损耗控制技术、微波陶瓷晶粒控制技术;研制开发的高Q微波介质陶瓷材料技术成果通过对相关企业授权使用成功实现规模化生产转化,广泛用于制造介质基片、GPS天线、北斗二代导航天线、介质滤波器、介质谐振器等射频元器件,生产粉体材料产品超过50吨,制作的相关产品获得了华为、中兴通讯、大唐移动等单位正式使用。

(4)        高热膨胀系数陶瓷封装材料

高热膨胀系数陶瓷材料主要用于大腔体外壳封装,是目前唯一适应高可靠大尺寸超大容量集成电路芯片使用要求的封装材料。本单位已完成高热膨胀系数陶瓷材料体系及制备技术、流延膜带及封装外壳应用工艺技术的系统研究,突破HiTCE陶瓷材料配方及制备工艺、微晶生长控制、粉体形貌控制及表面改性、低挥发点粉体流延、低阻高性能铜导体制备六项关键技术,研制出具有我国自主知识产权的新型高密度封装用LTCC关键材料,设计出一套合理的制备技术工艺路线。HiTCE陶瓷材料及流延膜带通过第三方检测, 产品性能与日本京瓷公司同类产品的国际先进水平相当。目前已实现组件试制验证。

团队负责人

团队成员