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风华高科新型电子元器件关键材料与工艺国家重点实验室2021年开放课题指南
2021/8/4 11:27:01    

新型电子元器件关键材料与工艺国家重点实验室(以下简称“实验室”)依托于广东风华高新科技股份有限公司(以下简称“风华高科”),主要从事高端新型电子元器件关键材料与工艺所面临的基础和共性技术课题的研究。实验室设立开放课题基金,资助国内外科技工作者依托实验室开展研究工作。实验室开放课题面向国内外相关研究领域的大学、研究所等单位,凡具备申请条件的研究人员均可提出申请。具体规定请参见实验室网站发布的《新型电子元器件关键材料与工艺国家重点实验室开放课题管理办法》。

一、实验室研究方向

实验室研究方向包括片式元件关键材料与工艺技术、薄膜电子元器件材料及制备技术、无源集成电子元器件及封装技术三个方向。

二、实验室开放课题

实验室开放课题分为指定开放课题和自主命题开放课题。其中自主命题开放课题为符合实验室研究方向的由申请人自行确定研究内容的课题;指定开放课题则由实验室指定具体的研究开发内容及技术指标。具体如下:

(一)自主命题开放课题

自主命题开放课题需符合实验室研究方向,本次资助不超过10项。可参考以下研究内容:
1、片式元件内电极技术
2、超微型电子元器件贴装技术
3、新型电子元器件制备和集成技术

(二)指定开放课题(序号、 研究方向、 课题名称、 课题类别)
 
1  片式元件关键材料与工艺技术
   粉体分级技术研究
   应用基础研究
 
2  薄介质X7R特性钛酸钡粉体掺杂技术研究
 
3  精密流延刀头设计研究
 
4  圆刀及横切刀设计研究
 
5  钨钢刀设计研究
 
6  薄膜&厚膜电阻带载高温高湿失效模式分析
 
7  影响射频电阻、衰减器驻波比、衰减量的关键因素研究
 
8  金属箔电阻的粘结剂、端头材料及工艺研究
 
9  薄膜高Q型片式电感器关键材料及工艺技术研究
 
10  面向靶材制造用复合多组分热喷涂粉体的开发
 
11  端头Sn镀层质量提升
 
12  巴块变形行为研究
     现场工艺技术
 
13   薄膜电子元器件材料及制备技术
     精密薄膜电阻的激光调阻工艺开发
     应用基础研究
 
14  无源集成电子元器件及封装技术
    低压压敏电阻器材料及工艺技术
    应用基础研究 
15  铜电极压敏电阻器材料及工艺技术 
16  低介电常数微晶玻璃瓷粉开发 
17  超微尺寸LTCC元器件结构仿真设计
 
 
三、指定开放课题具体内容 
                   

(一)粉体分级技术研究

1、问题描述
目前MLCC常用的镍粉普遍存在大颗粒的问题,对产品的电性能影响很大。

2、需解决的关键技术问题
研究粉体分级技术,去除镍粉中的大颗粒。

(二)薄介质X7R特性钛酸钡粉体掺杂技术研究

1、问题描述
薄介质MLCC产品粉体材料无法满足X7R特性要求,存在TC特性超差的问题。

2、需解决的关键技术问题
①薄介质MLCC粉体的TC特性掺杂机理研究;
②适用于薄介质高容MLCC的介质材料开发。

(三)精密流延刀头设计研究

1、问题描述
薄介质高端MLCC生产需使用高精度流延机(涂布机),目前该设备主要依赖日本和韩国,国内尚无成熟的薄介质流延设备。而作为流延机关键核心部件的流延头,目前能达到精度要求的厂家也只有日本的平野和泰克洛。

2、需解决的关键技术问题
①流延头的材料选用问题,目前有普通不锈钢、碳钢和630合金钢等;
②流延头的加工精度问题,目前我们没有专门的仪器测量,未有准确的数据;
③装配精度问题,要求表面平滑,配合紧密严实,不会出现漏料;
④试制效果满足1-12μm膜厚流延,涂布均匀、分散性好。

(四)圆刀及横切刀设计研究

1、问题描述
高端MLCC薄介质高容产品,对巴块切割刀的技术要求很高,刀具切割效果不好则容易产生膜碎及膜丝等问题,对内电极结构产生较大影响,并直接影响产品性能。

2、需解决的关键技术问题
①关键圆刀材料的选型、设计角度研究,并解决同心度、平面度的加工精度问题;
②满足1.1-2.9μm介质的切割要求,不能产生膜丝与膜碎,寿命高;
③解析进口刀具的材料性能及进口刀具的精密加工方法;
④陶瓷膜片与圆刀切割磨合验证。

(五)钨钢刀设计研究

1、问题描述
钨钢刀的刀刃设计、刃口硬度及韧性是高端MLCC高容产品切割的关键,而由于刀刃设计等问题导致的产品品质问题研究目前在国内尚属空白。

2、需解决的关键技术问题
①满足0.4mm以下厚度高容产品端侧面无切粗、粘片的刀片设计及原理研究和满足1.4mm以上厚度高容产品端侧面无切粗、切斜,及挤压分层的刀片设计及原理研究;
②解析进口刀具的精密加工方法和可复制性。

(六)薄膜&厚膜电阻带载高温高湿失效模式分析

1、问题描述
①薄膜电阻产品因其纳米级别的电阻膜层敏感且脆弱,在耐高温高湿的评价试验(85℃/85%RH)中容易出现腐蚀失效。但文献中关于在封装之后的器件在带载的过程中出现的失效现象鲜有研究,有必要深入研究其高温高湿失效机理。

②厚膜电阻产品因其电阻功能膜层敏感且脆弱,在恶劣的试验环境下,尤其在耐高温高湿的评价试验(85℃/85%RH)中易出现腐蚀失效情况。但文献中关于在封装之后的器件在带载的过程中出现的高温高湿失效现象鲜有研究,有必要深入研究其高温高湿失效机理,建立其失效模型。

2、需解决的关键技术问题
①薄膜电阻
a.测试薄膜电阻双85试验(85℃/85%RH),直至产品开路失效;
b.分析试验开路失效原理及影响因子;
c.提供提高双85性能的解决方案。

②厚膜电阻
a.测试常规厚膜电阻双85试验(85℃/85%RH),直至产品开路失效(阻值变化率≥±5%);
b.分析试验开路失效原理及影响因子;
c.提供提高双85性能的解决方案。

(七)影响射频电阻、衰减器驻波比、衰减量的关键因素研究

1、问题描述
射频电阻是电阻器行业的高端品种之一,目前国内片阻行业对该产品的研发和生产仍在起步阶段,整体生产规模较小,对射频类电阻器件在高频工作环境下的特性和应用特征了解不足。

2、需解决的关键技术问题
研究射频器件使用的材料、图形设计、工艺结构、调阻方式等的最优工艺方案,使用该工艺方案可制备出电压驻波比和衰减量特性达到对应规格射频器件技术要求的产品。

(八)金属箔电阻的粘结剂、端头材料及工艺研究

1、问题描述
金属箔电阻是电阻器行业的高端品种之一,目前国内片阻行业对该产品的研发和生产仍在起步阶段,整体生产规模较小。金属箔电阻在高温工作环境下,需要稳定的产品特性和应用特征,且工艺特征特殊,在产品的材料、工艺流程与参数的优化等方面的研究仍处于摸索阶段。

2、需解决的关键技术问题
①5μm厚度NiCr箔材粘结剂的材料以及使用工艺研究;
④5μm厚度NiCr箔材与输出端头(电阻端头)材料及使用工艺的研究。

(九)薄膜高Q型片式电感器关键材料及工艺技术研究

1、问题描述
叠层薄膜高Q型片式电感器是未来5G技术发展的核心被动元器件,此类型电感具有高谐振、高Q值和低直流电阻等特点。目前叠层薄膜高Q型片式电感器存在高性能银浆依赖进口、产品Q值较低等问题。

2、需解决的关键技术问题
基于薄膜黄光工艺技术,通过对感光银浆及工艺技术改进开发,进行叠层薄膜高Q型片式电感器的开发。

(十)面向靶材制造用复合多组分热喷涂粉体的开发

1、问题描述
LowE玻璃中使用量大、比较关键的靶材之一是ZnSn合金靶材,通过磁控溅射时引入氧气获得氧化物陶瓷薄膜。但是,这种金属靶材表面反应溅射时容易中毒,影响连续镀膜。现根据靶材市场的需要开发面向LowE玻璃应用的热喷涂粉体材料,目前该靶材在外资企业取得了突破,在LowE玻璃企业通过了测试并导入了量产。据调研,该靶材所用的粉体材料由国外企业提供,急需实现材料的国产化。

2、需解决的关键技术问题
①开发出符合LowE玻璃应用的配方体系;
②设计出具有竞争力的工艺流程。

(十一)端头Sn镀层质量提升

1、问题描述
端头镀Sn方面目前主要存在以下问题:(1)端头Sn镀层硬度偏低,导致在测试筛选时由于夹具挤压产生大量Sn碎屑,Sn镀层缺失严重影响芯片端头的可焊性和耐焊性。Sn镀层硬度低于村田、太诱和三星等厂商的同类产品。(2)Sn层晶粒粗大,粗糙度较大,不够光亮;(3)部分厂家的镀锡药水电镀的芯片Sn镀层结合力较差;(4)Sn镀层厚度均匀性较差。

2、需解决的关键技术问题
①Sn电镀药水成分和电镀工艺参数对Sn层硬度、粗糙度、结合力和厚度均匀性的影响规律;
②Sn层硬度、粗糙度、结合力和厚度均匀性提升的解决策略。

(十二)巴块变形行为研究

1、问题描述
 MLCC在叠层、静水压合后,巴块容易出现不规则变形,切割芯片时出现切偏、切废等问题,影响产品的可靠性。

2、需解决的关键技术问题
完成变形的机理研究,找出影响巴块变形的因素,并提出相应的解决方案。

(十三)精密薄膜电阻的激光调阻工艺开发

1、问题描述
薄膜电阻由于其各方面的优势越来越受到市场关注,阻值修调作为薄膜电阻制备工艺中不可或缺的主要部分,直接影响到最终产品的成品率和精度。激光调阻作为当前最精密的电阻阻值修调方法之一,对目前镍铬系产品已经广泛采用,但对于温度敏感类薄膜材料制备的薄膜电阻(PTC&NTC),以及多膜层结构薄膜电阻的修调仍面临许多的技术问题。主要包括以下方面:
①激光调阻方式无法满足目标阻值和阻值精度的需求;
②激光调阻图形存在毛刺、卷边、边缘不平整、堆积等情况;
③激光修调工艺选择无参考修调模型;
④适用于批量生产的调阻工艺有待开发,无法实现多膜层修调的准确调控。

2、需解决的关键技术问题
①调阻材料:NTC、PTC热敏薄膜电阻、多膜层结构薄膜电阻;
②调阻精度:±0.01% ;
③激光调阻图形质量良好;
④图形精度:±1μm;
⑤多膜层包括但不限于金属电阻层+氧化物保护层,在不损伤表层保护层的情况下实现底层金属电阻层的修调;
⑥工艺稳定可重复; 

⑦量化激光调阻工艺参数,并建立适用于量产的修调模型。

(十四)低压压敏电阻器材料及工艺技术
1、问题描述。低压压敏电阻是指压敏电压在68V以下的压敏电阻器,其技术难点主要有两点:电压分散,合格率低;电压低,雷击性能要求高。而目前低压压敏材料主要依赖于外购。
2、需解决的关键技术问题。开发出符合性能要求的低压压敏材料配方。

(十五)铜电极压敏电阻器材料及工艺技术
1、问题描述。 目前压敏电阻器使用的是银浆料作为电极材料,而银作为贵金属,价格高,对生产成本造成重大影响,需要寻找价格低廉的电极材料及相关的生产工艺替代方案。
2、需解决的关键技术问题。开发具有成本优势的电极材料,并实现生产工艺替代。

(十六)低介电常数微晶玻璃瓷粉开发

1、问题描述
LTCC滤波器是目前5G通讯领域正大规模使用的电子元器件,目前制备滤波器的低介电常数瓷粉主要有两种,一种是微晶玻璃方案,另一种是玻璃+陶瓷方案。现阶段,美国Ferro公司生产的低介电常数FerroA6瓷粉以Ca-B-Si微晶玻璃体系为主导,占据了LTCC用低介瓷粉半壁江山;以玻璃+陶瓷方案为主导的杜邦系列产品占据了几乎剩余的市场份额。国内各大厂家及科研机构近两年来瞄准了LTCC滤波器的应用市场前景,纷纷大力开发此类瓷粉,其中以玻璃+陶瓷方案居多。玻璃+陶瓷方案虽能基本满足现有LTCC滤波器的材料指标要求,但是玻璃与陶瓷的匹配性以及瓷粉与Ag浆的匹配性限制了玻璃体系,同时由于玻璃成分偏多,导致其介电损耗偏大。以Ca-B-Si微晶玻璃体系为主的低介瓷粉则是单一玻璃组成,且析出的微晶玻璃相能够避免玻璃与陶瓷不匹配情况,同时析出的微晶相能够有效降低材料的损耗,是一种更加理想的LTCC瓷粉。但是Ca-B-Si微晶玻璃体系制备困难,主要体现在:①微晶成分控制难;②普遍存在烧结后瓷体发黑现象;③批量稳定制备困难。

2、需解决的关键技术问题
①制备介电性能可以和FerroA6相匹配的微晶玻璃,并制备成玻璃粉;
②玻璃粉能够和Ag匹配共烧,且不存在Ag扩散现象;
③提供批量制备该微晶玻璃的技术方案和详细的配方工艺技术指导书。

(十七)超微尺寸LTCC元器件结构仿真设计

1、问题描述
LTCC元器件是目前以及下一代5G通讯领域大规模使用的电子元器件。无论是高低通滤波器,带通滤波器还是巴伦都广泛使用于各种规格的移动终端通讯设备中。国际大厂如村田,TDK,MINI等厂家已将各种尺寸以及频率的元器件系列化生产并且不断开发新产品。国内大厂如嘉兴佳利,深圳顺络电子已经将1608尺寸系列化。而1005元器件研发困难,主要体现在:①体积更小,内部结构排布非常密集;②某些元件预测采用半集总或者全耦合的新技术方案;③电脑算力要求较高,需要额外的算力。

2、需解决的关键技术问题
①设计高性能LTCC元器件,主要为1005超微尺寸,包括滤波器,巴伦等;
②仿真结果符合工艺要求,并留有一定的工艺窗口;
③提供一系列的等效电路图以及仿真模型。


四、课题申请


符合条件的申请人,可登陆网站“http://www.fenghua-advanced.com:7709/”注册会员后开展相关课题申请工作。

(一)会员注册。登陆实验室网站,点击“会员注册”完善个人基本信息,实验室通过审核后,即可登陆“开发课题管理平台”开展申请工作。

(二)课题申请。
1、部分指定开放课题的具体技术指标要求,须与实验室联系获取,联系方式按指南所列。
2、申请人在线填写“开放课题申请简表”,并按照“开放课题附件上传类目”的要求上传相关附件(开放课题申请表、申请材料真实性声明可在开放课题管理平台“下载中心”栏下载)。

(三)形式审查。实验室管理部对申请材料的合规性、一致性、完整性进行审查核实,形式审查通过后将邮件通知申请人提交纸质材料。

(四)纸质材料。通过形式审查的申请人打印申报材料,并附相关附件,经所在单位加盖公章后,在8月20日前将纸质版材料(原件1份,复印件2份)邮寄实验室管理部(日期以寄出邮戳为准)。电子版请发送至fhrd@china-fenghua.com。

(五)专家评审。实验室管理部组织专家进行评审,主要以申请人的研发实力(包括研发设施、环境、研发团队、取得成果)、产学研合作经验、基础,项目带头人项目管理经验、诚信度、服务水平,以及课题经费为考评依据,对申请人进行全面评议,确定资助课题。

(六)公告及合同签订。获实验室资助的课题将于实验室网站“信息动态栏”进行公告,并于公告日起30日内与申请人签订具体项目的合作合同。


五、课题实施期限及经费要求


(一)实验室指定开放课题实施期间为签订合同之日起2年内完成。现场工艺技术课题资助额度一般为5-15万元,应用基础研究课题资助额度一般为10-25万元,基础研究课题资助额度一般为15-30万元,具体以签订的合同为准。

(二)实验室自主命题开放课题5-10万元/项,课题期限一般不超过2年,具体以签订的合同为准。

查询进一步信息,请访问官方网站http://www.china-fenghua.com/news/newsShow.aspx?m=115001&i=100000500776823。(Donna Zhang,张底剪报)
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