世界电子元件科技发展新举措新特点新材料
[发布时间]:2009年9月10日
[来源]:元协科技委副主任 于安成
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【导读】: 电子元件是信息技术的重要支撑,是电子装备、电子信息系统以及武器装备控制系统的重要基础。从信息技术的发展历程可以看出,电子系统功能的每一次升级、半导体技术的每一...
5、实现无毒无害、安全环保的新目标
随着人们对资源环保、生产安全等方面的关注和意识的增强,世界各国开始十分关注电子产品制造和生产流程环节中的环保和安全问题,绿色电子制造的概念应运而生。2003年1月,欧盟率先通过了《限制在电气电子设备中使用某些有害物质》(简称RoHS)指令,倡导电子产品的绿色制造。RoHS指令严格规定了在电子电气设备中限制使用铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)等有害物质。为响应全球电子产品绿色制造的新潮流,我国于2006年2月制定了《电子信息产品污染控制管理办法》(中国版RoHS),并于2007年3月1起正式实行。由此,无毒无害、安全环保为电子元件产品制造提出了新的目标要求,电子元件厂商纷纷通过材料、技术及制造工艺等诸多方面的改进以满足和实现RoHS要求。
在电子元件生产过程中,原材料和工艺是实现绿色制造的关键,实现无铅化批量生产是电子元件厂商面临的课题。作为产业链的上游,元件企业在无铅化制造过程中担当着无可替代的作用。由于无铅焊料的熔点比传统的Sn—Pb高30℃~40℃,因此无铅化的实施对印制线路板(PCB)材质、电子元件的耐温性、助焊剂的性能、无铅焊料的性能、无铅组装设备的性能提出了更高的要求。因此,各电子元件企业普遍加强对新材料的研究开发,以求在元件无铅化方面有新的突破。近年来Sn/Ag/Cu、Sn/Cu和Sn/Ag/Cu/Bi三种合金已经逐渐成为替代锡-铅的无铅焊接材料,而在这三种材料中,美国倾向采用Sn/Ag/Cu合金,而日本则更青睐Sn/Ag/Cu/Bi合金。
陶瓷电容(MLCC)和片式电阻在元件中占有很大比重,当前,全球主要的片式陶瓷电容(MLCC)和片式电阻供应商已经完成向无铅生产的转变,70%的MLCC企业已经实现了无铅化,我国大部分厂商已采取相应措施,大型MLCC企业已经基本实现了全面的无铅化与无毒化生产。如我国风华科技公司已在生产过程中全面实行了无铅化,针对生产MLCC的主要原材料瓷粉和浆料,已有自己的研发和配套,瓷粉和浆料等原材料的配套能力达到70%左右。西安创联公司在电位器及连接器等产品的生产实现无铅化。在此基础上,正在加快解决延迟线、电阻浆料等产品的无铅化问题。
三、电子元件发展中的新材料
随着电子行业的快速发展,电子设备的轻薄小型对电子元件小型化、设计差异化及绿色节能等要求越来越强烈,新型高端元件发展以关键材料为突破口并成为世界各国发展新一代实用化、节能化及环保化电子元件技术制高点。
主要介绍铁氧体、电子陶瓷、压电晶体、新型绿色电池等四种材料
1、铁氧体材料。高频开关电源因具有低损耗、高频化和小型化、重量轻等特点,在国际上日益受到重视。而决定电磁器件性能、体积、效率等特性的磁芯材料也被广泛关注。随着开关电源高频化及电子装备数字化技术的发展,软磁铁氧体已经拓展了更大的市场空间。铁氧体材料制作的磁性元件是高频电力电子技术的重要组成部分,对电力电子设备的体积和效率起着决定性的作用。
2、电子陶瓷。电子陶瓷是广泛应用于电子信息领域中重要的高技术新材料。随着现代通讯、计算机、微电子、光电子、机器人制造、生物工程以及核技术等高科技的飞速发展,微电子行业对电子陶瓷元器件的要求也愈来愈高,世界各先进国家对高性能复合型电子陶瓷材料的研究开发都高度重视,日本、美国在电子陶瓷材料的发展方面处于领先地位,特别是日本在电子陶瓷材料领域中一直以系列最全、产量最大、应用领域最广、综合性能最优而名列前茅。
3、压电晶体材料。压电晶体材料是制造声表面波器件、谐振器、振荡器等频率元件的关键材料。压电薄膜(ZnO/Al2O3)制作的3GHz以下的高频率SAW器件已商品化,并已应用于光纤通信及卫星通信系统中。压电晶体与薄膜材料有两个特别值得注意的发展方向:一是结构由晶体向薄膜方向发展,这对信息产业的通信领域高频化发展具有重要意义;二是功能向复合效应方向发展。
4、新型绿色电池材料。新型绿色电池技术近年来发展迅猛,产业化进程加快。高性能、无污染的新型绿色环保的锂离子电池作为通信及电动车辆动力电池,被普遍看好且发展潜力巨大。目前,在动力电池方面,国际上锂离子电池最好的材料克容量为每克120毫安~130毫安,我国新材料的克容量水平已经超过每克140毫安,技术水平处于国际领先地位。
综上所述,电子元件科技与工业依然是世界各国科技发展的基础性产业和发展重点,电子元件科技的发展对电子信息产业的革新和升级仍起着十分重要的基础作用。电子、纳米、生物以及新能源、新材料技术的进步,以及国防和尖端装备需求,电子元件科技将会继续向小型化、片式化、高集成、高精密,高性能,高可靠性,高抗辐射和低功耗等方向发展。
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