打造数千个毫米级“高楼”超微型电子元器件展示“中国功夫”

这些新产成品已在移动通信、汽车电子、工业控制、智能家电等领域推广应用，销量同比增长150%-210%。其中，中兴、华为手机和基站需要30%以上的阻容元器件，出口欧美和东南亚国家。

一部小型智能手机包含大约1100个芯片电容和300-400个电阻。但是你知道芯片电容有多小吗？“不仅体积小，关键是这样一个微小的电子元件包含了数百层复杂的结构。”广东奉化高新技术有限公司(以下简称奉化高新)总工程师、研究院院长傅振晓说。

然而，正是这种包含技术壁垒的微型电子元件，使得片式阻容元件的国产化变得困难。

十年前，傅振晓带领团队攻关这项技术的关键问题。他们的项目“超微型片式电容器元器件精密制造技术及应用”攻克了超微型片式电容器关键技术，实现了微型片式电容器及关键材料的产业化和自主供应，实现了5G基站用电容器的自主供应。该项目近日获得2020年广东省科学技术进步奖一等奖。

国产化道路步履维艰

什么是片式阻容元件？

“它其实是电子信息领域的一个基础产品。该元件将在电路中有电的地方使用，主要起到电路滤波和控制电路信号输出的作用。”傅振晓说。

随着智能时代的到来，手机和可穿戴设备对芯片电阻和电容的空间要求越来越高。“像我们开发的最小的薄电介质高电容多层陶瓷电容器(MLCC)元件一样，它只有0.4毫米0.2毫米.而且在这样一个微型电子元件中，有数百层复杂的结构，每层的厚度都是以微米级计算的。”谈及片式阻容元件的工艺，傅振晓强调“层间对接不要有差错，对工艺精度和材料强度要求很高。”

它看似只是一个微型电子元器件，但其国产化之路却很艰难。我国片式电容器消费量约占全球总量的70%，但自主生产不足8%。尤其是高端片式电容器，我国基本依赖进口，年贸易逆差超过300亿元。

片式阻容元件的研发究竟难在哪呢？

“主要有三个困难。”付振晓介绍：一是由于高精度电极尺寸超小、对准超差，特别是数百层电极对准精度超差，导致产品精度和可靠性差，难以大规模生产；二是超薄介质层中的纳米晶介质材料被结构缺陷破坏，难以分散，在产品的电场作用下，绝缘下降失效；三是陶瓷材料和金属电极材料共烧不匹配导致的电极不连续，产品电性能和可靠性差。

“没有自主开发能力，企业很难在激烈的技术和市场竞争中生存。”傅振晓毕业后进入奉化高新博士后研究中心。工作近20年，多次面对国际行业重大技术变革带来的严峻挑战，这让他深刻认识到自主研发的重要性。

十年前，针对“超小尺寸、超薄介质、高精度、高可靠性”的技术要求，傅振晓带领团队联合清华大学、中国科学院深圳先进技术研究院、中兴通讯股份有限公司(以下简称中兴通讯)、清华大学深圳国际研究生院成立项目组，启动了薄介质、高电容片式多层陶瓷电容器的研究项目。

突破国外封锁的关键工艺技术

鉴于各种可能的技术问题，研发；d组制定了详细的攻坚计划，把大问题分解成小问题，共同解决

以超微型片式阻容元件快速共烧技术创新为例，研发；d团队最终根据不同材料的温度和反应差异，制定出“提高加热速度，缩短加热时间，可以有效降低烧结功率和界面反应能”的原则。在此基础上，发明了MLCC快速共烧技术，最终成功解决了超微MLCC超薄介质与镍内电极烧结不匹配、超微片式电阻器电阻器与电极界面扩散严重等问题，使界面反应层的控制更加精准。该成果解锁了国外封锁的关键工艺技术，产品产能提高了30%以上，合格率提高了94%以上。

同时，国内首创的贱金属端子电极低温烧结新技术，将端子电极表面孔隙率降至0.2%，产品故障率降至百万分之一以下，达到国际标杆企业水平。

经过不懈努力，研究团队研制出具有自主知识产权的薄介质高电容片式多层陶瓷电容器、高精度01005片式电阻器和高性能纳米晶介质材料。这些新产成品已在移动通信、汽车电子、工业控制、智能家电等领域推广应用，销量同比增长150%-210%。其中，中兴、华为手机和基站需要30%以上的阻容元器件，出口欧美和东南亚国家。

“该项目攻克了超微型片式阻容元器件关键技术，填补了国内空白，实现了微型片式阻容元器件及关键材料的产业化、自主化供应，有效缓解了我国高端阻容元器件受制于人的问题，实现了5G基站阻容元器件的自主化供应。”傅振晓说。

在此基础上，研发；d团队还在硬质陶瓷上开发了带有柔性端子的新产品——，大大提高了产品的可靠性，支持了关键基础元器件在国内的国产化，为我国电子信息产业的安全发展和国家战略安全提供了有力保障。