电子陶瓷材料的技术需求及重点发展方向分析

电子陶瓷作为一类重要的战略新材料，是无源电子元件的核心材料，也是电子信息技术领域重要的技术前沿。随着电子信息技术日益走向集成化、智能化和微型化，无源电子元件日益成为电子元器件技术的发展瓶颈，电子陶瓷材料及其制备加工技术的战略地位日益凸显。

随着电子信息产品进一步向宽带化、小型化、集成化、无线/移动化、绿色化的方向发展，电子陶瓷元器件的多功能化、多层化、多层元件片式化和片式元件集成化成为发展的主流，这些新的趋势向电子陶瓷材料提出了一系列新的要求，如材料显微结构细晶化、材料功能的多样化、电磁特性的高频化及低损耗化等。

而相关材料技术日益成为制约信息技术发展的瓶颈技术。未来若干年，电子陶瓷材料的发展亟待解决的关键性技术问题包括以下几方面。

● 满足电子元件小型化/微型化的电子信息系统的新型电子陶瓷材料及其关键技术。如纳米晶材料制备技术、超薄陶瓷膜成型工艺等；适用于低能耗无线／移动信息系统中关键微波元器件的超低损耗介质陶瓷材料等。

● 适应新一代移动通信技术特征频率的新型电子陶瓷材料。随着5G/6G技术的发展，通信频段逐渐从微波向毫米波推进，而适应更高频段的新型电子陶瓷，特别是陶瓷介质材料的需求将急剧增加，发展相关材料和器件迫在眉睫。

● 用于无源元件集成和无源–有源集成与模块化的新型电子陶瓷材料。以LTCC技术为平台的无源集成技术将有更大的发展空间，而与该技术相兼容的各类功能陶瓷材料及其共烧技术是一个亟待攻克的技术瓶颈。

● 面向电子信息系统多功能化的新功能电子陶瓷材料。具有电、磁、光、热耦合行为和超常电磁特性的新型多功能陶瓷材料系统，以及在复杂外场或极端环境条件下工作具有稳定性和优异服役行为的新型信息功能陶瓷材料等。

● 其他技术领域也对电子陶瓷材料提出了新的需求。在能源材料方面，固体燃料电池、太阳能电池和半导体照明技术的进一步发展有赖于电子陶瓷材料及其制备技术的突破；随着物联网和传感网的兴起，种类繁多、功能各异的传感器要求有更多和更高性能的新型敏感陶瓷材料的出现。

重点突破量大面广的无源电子元件，如MLCC、片式电感器、陶瓷滤波器的器件所需的高端电子陶瓷材料技术，发展出拥有自主知识产权的材料配方和规模化生产技术，形成稳定的生产规模。重点突破高端电子陶瓷元件中材料精密成型和加工的关键工艺技术和装备，保证薄型化多层陶瓷技术所需的关键纳米陶瓷材料的自主稳定供应，形成无源集成关键设备的自主研发和生产能力。

● 高性能、低成本MLCC材料与元件

加强高性能抗还原陶瓷介质粉体材料及规模化生产；重点研发薄型化功能陶瓷成型技术与装备，纳米晶陶瓷烧结技术，超薄型多层陶瓷结构内电极技术等。

MLCC

● 新型片式感性元件与关键材料

加强高性能低温烧结铁氧体及低介低损耗陶瓷介质粉体材料及规模化生产；研发多层陶瓷精密互联技术及其装备，小型化微波段片式电感器布线设计技术等。

● 高性能多层片式敏感元件与材料

重点研究高性能片式热敏、气敏、湿敏、压敏、光敏陶瓷规模化生产技术，微纳尺度多层片式敏感陶瓷传感器制备工艺技术与表征技术等。

● 高性能压电陶瓷材料

重点研究压电陶瓷材料净尺寸成型与加工及其产业化技术，压电微型电源应用的高性能多层压电材料制备及产业化技术，高性能多层无铅压电陶瓷材料和新型元件可工程化和产业化的先进制备技术。

单板型压电陶瓷（图源：京瓷官网）

● 新一代电磁波介质陶瓷材料

面向5G/6G通信技术的新型电磁波介质材料，重点研究片式高频低损耗微波介质陶瓷及其规模化生产技术，片式高性能低成本复合电磁波介质陶瓷及其基础材料的规模化生产技术及装备，人工片式电磁波介质的设计、制备与规模化生产技术。

无源集成技术得以进入实用化和产业化阶段，很大程度上取决于LTCC技术的突破。目前，虽然开发出了一些各具优势的无源集成技术，但是主流技术仍以LTCC为主。一方面，优化材料LTCC性能及制备方法，提高在国际高端应用中的占比；另一方面，兼顾其他几类无源集成技术，研究开发相应的关键材料、关键技术和重要模块。

● 系列化LTCC用电磁介质材料的研究

重点研究具有系列化介电常数和磁导率、满足LTCC性能和工艺要求的陶瓷材料粉体和生产带，形成我国在LTCC材料领域的自主知识产权。

● 无源集成模块的关键制备工艺研究

重点研究无源集成模块制备的若干关键性工艺过程，如厚膜与薄膜制备工艺、微孔成孔与注浆工艺、精密导体浆料印刷工艺、陶瓷共烧工艺等。

● 无源集成模块设计与测试方法

研究内容包括无源集成模块设计软件的开发，新型无源集成结构特性的模拟与仿真，高集成度无源集成模块的设计，以及无源集成模块的测试技术等。