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我国电子元件企业靠自主创新提升技术水平

话题调查中国仪表网2008年12月10日 10:12人气:668

    随着电子信息产品向数字化、网络化、集成化、便携化方向发展,复合元件和集成无源元件已经成为电子元件发展的主要方向。面对激烈的国际竞争,我国电子元件企业必须依靠自主创新提升技术水平,从而增强核心竞争力。 

    信息产业面临新的发展机遇,数字电视、新一代移动通信、下一代互联网产业化、新型平板显示、汽车电子等应用都为作为信息产业核心基础产业之一的电子元件的发展提供了巨大的市场机遇,同时也将面临激烈的国际竞争。 

    自主创新提升产业技术水平 
    国家发改委“十一五”高技术产业发展规划和信息产业“十一五”规划、信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要,特别是电子基础材料和关键元器件“十一五”专项规划正在指引元件行业加强自主创新,提升产业技术水平,提高国际竞争能力,重点发展高档片式元器件、中高档机电组件、新型电力电子器件、新型绿色电池、敏感元器件及传感器、中高档光电子器件及材料、小型化高频频率器件、组件及关键基础材料、环保型高密度多层互联印刷电路板、柔性线路板及关键原材料和混合集成电路等,到2010年,新型元器件等电子信息核心产业规模翻两番,部分关键技术实现突破,元器件、材料、专用设备国内配套能力显著增强。随着电子整机向数字化、多功能化和小型化方向发展,电子系统向网络化、高速化和宽带化方向发展,新型元器件将向微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展。微小型和片式化技术、无源集成技术、抗电磁干扰技术、低温共烧陶瓷技术、绿色化生产技术等已成为行业技术进步的重点。微电子机械系统(MEMS)和微组装技术的高速发展,将促进元器件功能和性能大幅提升。 

    面对机遇与挑战,技术创新决定新兴市场的份额。谁能抢占新材料、新技术、新工艺的制高点,谁就夺取了新兴市场的主导权。在电子元件行业,产品的更新换代正在加快,不同产品的替代竞争也在加快。从事电子元件的企业如果不了解自身产品的更新换代,就可能导致企业破产。如江西一家工厂,曾引进日本村田第一代压电陶瓷滤波器,由于不了解产品的更新换代,盲目投资近5000万元扩大落后产品的经济规模,结果新生产线剪彩之日成了工厂关门之时,与此同时,日本村田推出的第三代压电陶瓷滤波器,性能更好,价格更便宜,迅速占领了大部分中国彩电市场。 

    由于中国市场国际化进程加快,元件行业凡是缺乏国际竞争力的夕阳产品不是亏本销售,就是市场迅速萎缩,元件行业企业将面临新一轮洗牌。要想在国际元件市场有立足之地,元件行业企业家必须有国际化经营战略思想,致力于成为国际顶级制造商,依靠技术创新,提高企业核心技术国际竞争力,引进、消化、吸收、再创造,形成国际一流的工艺技术平台和科学管理体系,吸引国际一流的技术和管理人才,把产业做大做强。 

    节能、节材、绿色、环保也成为元件行业发展势不可挡的潮流。2003年2月13日颁布的欧盟RoHS于2004年8月13日转为欧盟法规,并于2006年7月1日开始实施;中国2006年2月28日出台《电子信息产品污染控制管理办法》,2007年3月1日开始正式生效。中国电子元件企业无论从企业可持续发展角度或企业的社会责任角度,还是从产品的市场准入角度,都应当积极响应,谁走在前面,谁就主动,这是技术创新的重要内容,节能、节材、绿色、环保必将成为元件行业发展势不可挡的潮流。

    片式元件创新永不停步 
    片式通用元件主要包括片式电容器、片式电阻器和片式电感器。电容器正在向片式化、复合化和高性能化方向发展,对材料也不断提出新的要求。新材料的研制成功,又带动新电容器的发展。片式电阻器以成膜工艺分类可分为厚膜片式电阻器和薄膜片式电阻器,前者的导电材料主要为氧化钌,成膜工艺为印刷,而后者的导电材料为镍铬,成膜工艺为蒸发或溅射。厚膜片式电阻器存在两个不足,即阻值精度相对不够高,温度系数相对比较大,为了满足高精度和低温度系数的要求,以镍铬作为电阻膜的薄膜片式电阻器目前国外已能量产,阻值范围从几十毫欧至数百兆欧,温度系数从±300ppm/℃至±5ppm/℃,精度从±5%至±0.01%,可以满足不同电子设备的要求。片式电感器的高性能化主要是高频高Q、大电感量、大电流。如TDK开发成功SMD(表面贴装)功率电感器电感量达mH级,电流达数安培。Murata公司采用LTCC(低温共烧陶瓷)技术和薄膜技术,以陶瓷为基体,制成片式电感0.6mm×0.3mm×0.3mm,电感量达15nH,1.8GHz,Q>30。 

    片式敏感元器件与传感器技术发展的主要趋势是智能化、微小型化、集成复合化、数字化、低功耗化、片式化、阵列式。例如,表面安装型(SMD)热敏电阻器具有体积小、热时间常数小、互换性好、性能稳定、可靠性高等优点,适用于镉镍、镍氢、锂离子充电电池做过热保护,电子电路、液晶显示屏和晶体振荡器做温度补偿,DC/DC(直流/直流)电源模块和微波功率放大器做过热保护以及计算机和照相机电机转速控制等。 

    随着晶体谐振器加工工艺水平的不断提高,晶体谐振器已实现了SMD的设计和生产。目前国内SMD的体积多为7mm×5mm×1.8mm、6mm×3.5mm×1.2mm和3.2mm×2.5mm×1.2mm,而国外公司已推出了3.2mm×2.5mm×1.2mm、2.5mm×2.0mm×0.5mm和2.0mm×1.6mm×0.45mm等超小型SMD晶体谐振器。在完善和提高谐振器工艺的同时,国外近年已广泛地使用了经过高温、高电压进行电清洗的优质石英晶体材料,进一步提高了晶体谐振器的Q值,降低了谐振器出现杂散的机会。由于受加工水平的限制,采用机械研磨加工的基频石英片的最高频率只能达到60MHz,要制作更高基频的石英片加工就成问题,目前大多采用离子刻蚀或化学腐蚀的方法来实现。 

    低电压、低功耗、小型化、SMD化、低相噪、高频是TCXO(温度补偿晶体振荡器)的方向。随着专业集成芯片的成熟和封装工艺的发展,国外TCXO的体积正向微型化方向发展。目前3.2mm×2.5mm×1.2mm的SMD温补晶振已在民用移动电话中大量使用。通过锁相倍频等电路,温度补偿晶体振荡器的频率可以高达300MHz~500MHz。 

    集成无源元件成产业热点 
    随着电子信息产品向数字化、网络化、集成化、便携化方向发展,复合元件和集成无源元件已经成为电子元件发展的主要方向,多层陶瓷技术和低温共烧技术已经成为实现“无源元件多层化、多层元件片式化、片式元件集成化和功能元件复合化、模块化”的主流技术。复合化、集成化正是降低无源元件安装成本的最佳解决方案,同时由于焊点和连线的减少,可提高产品可靠性,提高数字电路运行速度。

伴随无线通信高频化、数据处理高速化,微波元件技术已成为一大热点。 
    RFI(射频干扰)/EMI(电磁干扰)抑制滤波器是抑制传导骚扰最有效的手段,它包括信号线EMI滤波器和电源线EMI滤波器。信号线滤波器允许有用信号无衰减通过,同时大大衰减杂波骚扰信号。电源线滤波器又称电源噪声滤波器,它以较小的衰减把直流、50Hz或400Hz电源功率传输到设备上,却大大衰减经电源传入的EMI信号,保护设备免受其害,同时它又能抑制设备本身产生的EMI信号,防止它进入电网,污染电磁环境,危害其他设备。表面贴装EMI滤波器是一种低通滤波器,尤其适用于高频振荡噪声抑制。由于表面贴装EMI滤波器可安装在印制板上紧靠晶体振荡器和功率放大器,可显著改善背景噪声。 

    LC复合带通滤波器和开关电容阵列滤波器利用集中参数LC元件复合,是在1GHz以下容易实现中等带宽(2%~20%)的带通滤波器,具有成本低、体积小、工艺简单等优点。采用适当的电路拓扑,便于用LTCC技术集成化。电阻网络和电容网络将继续缩小产品尺寸,进一步小型化。在小型化的同时,提高精度、稳定性和可靠性。采用直接描绘技术代替印刷,用等离子蚀刻代替传统光刻工艺等,研制更稳定、温度系数更小的薄膜电阻网络是未来的一个趋势,能更好地满足军用、民用设备对产品精度高、尺寸小、稳定性高、可靠性高等要求。 

    集成无源元件是LTCC技术的第二大应用领域。LTCC技术是将低温烧结陶瓷介质粉流延成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、导体浆料精密丝网印刷等工艺制出电容器电极、平面电感和传输线,然后多层叠压在一起,在低温下(900℃左右)一次烧成,制成集成无源元件或多层陶瓷基板,在其表面贴装IC(集成电路)和有源器件,制成集成功能模块。集成无源元件技术是适应射频、高速数字电子产品和光电子应用要求高性能和小型化的需要,在微波陶瓷介质材料技术、多层陶瓷工艺技术和混合微电子技术基础上发展起来的创新的高密度、微系统解决方案,是无源元件由片式化向集成化发展的主流技术,性能更可靠,装配成本更低,价格更便宜。(本文作者章锦泰为成都宏明电子股份有限公司原总工程师,冉洪汀为成都宏明电子股份有限公司总工程师。) 
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