刊 名:
电子元件与材料
ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS
主 办
国营第715厂
中国电子学会
中国电子元件行业协会
刊 期:月刊
出版地:成都市
语 种:中文
开 本:大16开
刊 号:

ISSN 1001-2028
CN 51-1241/TN
邮发代号:62—36
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综述与评论

  • 低温共烧陶瓷(LTCC)用电极银浆研究进展

    高于珺;冯静静;刘峰;张发强;马名生;刘志甫;

    低温共烧陶瓷(LTCC)用电极银浆涉及材料、化工、冶金、电子、流变学等多学科,是LTCC元器件、集成模块研制和生产必不可少的关键材料。总结了LTCC用电极银浆的组成及其组分设计原则,系统归纳了微波/毫米波应用对内、外、填孔银浆的性能需求,阐述了LTCC电极银浆印刷特性、共烧匹配性、电性能以及焊接性等的研究进展。最后指出了目前银浆存在的问题,并对其今后的研究方向进行了展望。

    2022年11期 v.41;No.369 1133-1142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1607K]
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  • 超导量子芯片集成技术概述

    郑伟文;李晓伟;熊康林;冯加贵;

    超导量子与传统半导体技术兼容性好,具有微纳制造工艺成熟、系统集成度高、可扩展性好等优点,是最有可能实现通用量子计算的方案之一。经过近几十年的快速发展,超导量子在退相干时间、门保真度、比特规模化集成等方面都取得了很大的进展。然而要实现超导量子计算机的商业化应用,比特数量至少需要突破1000量级,而要实现通用量子计算则需要百万量级。因此,量子比特的大规模集成技术将成为未来10年内的重点发展方向之一。文章基于传统半导体封装技术的发展历程以及世界前沿的超导量子封装集成技术路线,对超导量子比特从10量级到1000量级,再到通用化量子计算集成技术进行阐述和分析。

    2022年11期 v.41;No.369 1143-1148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1360K]
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  • 基于导电水凝胶的柔性电子皮肤传感器研究

    魏垂高;周丽娜;张宇彪;唐明聪;

    导电水凝胶因具有柔韧、可愈合和无毒性等与皮肤相似的特点被广泛应用于柔性可穿戴设备领域,在柔性电子皮肤传感器领域发展尤为迅速。国内外众多研究者们通过设计开发新型导电水凝胶制备高性能多功能的电子皮肤传感器,将应变、温度和动作等信息转变为电信号,实现对物理化学和生理信息的无创追踪和医疗诊断,在生物电子学领域有广泛的应用前景。本文根据导电水凝胶的导电机理分析了导电水凝胶类型,总结了导电水凝胶柔性电子皮肤的构型及其在可拉伸性、自愈合性和生物相容性方面的独特优势,梳理了导电水凝胶电子皮肤传感器研究进展,综述了导电水凝胶电子皮肤传感器在人体运动监测、医疗保健、人机交互等方面的重要应用,并对导电水凝胶电子皮肤未来发展动向提出展望。

    2022年11期 v.41;No.369 1149-1157页 [查看摘要][在线阅读][下载 2360K]
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研究与试制

  • 基于二硫化钼纳米片的高性能湿度传感器

    王浩;塔力哈尔·夏依木拉提;徐晓洁;吐尔迪·吾买尔;

    采用研磨辅助液相剥离法结合高功率超声处理,制备了分散性良好、尺寸均匀的MoS_2纳米片。通过XRD、SEM以及拉曼光谱对材料进行了表征,并通过滴注法构筑基于MoS_2纳米片的电阻式湿度传感器。湿敏测试结果表明:该器件在11%RH~98%RH的检测范围内具有良好的线性、快速响应特性;在11%RH时的灵敏度为0.64,响应时间为17 s,恢复时间为2 s。除此之外,器件具有良好的重复性和长期稳定性。这些研究结果进一步拓展了MoS_2纳米片在高性能湿度传感器中的应用前景。

    2022年11期 v.41;No.369 1158-1164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1624K]
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  • FeCr/Al_2O_3复合涂层的制备及其高温电磁性能研究

    梁鑫;郑玉;仲星屹;王昕;张晨;李洁;

    传统电磁功能涂层所使用的聚合物粘结剂在高温下将发生分解,难以满足高温应用需求。为实现电磁功能涂层在高温下的服役应用,采用大气等离子喷涂技术成功制备出一种具有层状FeCr合金结构的FeCr/Al_2O_3合金/陶瓷复合涂层,并对其电磁性能和高温结构稳定性进行了系统研究。结果表明,涂层具有均匀一致的双相结构,同时具有较强的磁性,涂层的静态磁性能和电磁性能随FeCr合金含量的变化而变化。当FeCr体积分数为5%时,涂层的ε′从11.65上升到了11.99,ε″从0.002上升到0.014。涂层在600℃下能够进一步晶化减少内部缺陷,当FeCr体积分数为15%时,涂层的ε′从35.5下降至28.5,ε″从2.5下降至1.5,分析原因主要是由于电磁场中的弛豫极化响应时间随温度的升高而减少。

    2022年11期 v.41;No.369 1165-1172页 [查看摘要][在线阅读][下载 3323K]
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  • 高抗弯强度LTCC基板材料制备及其性能研究

    周万丰;吕洋;董兆文;

    为应对电子信息技术的快速发展,LTCC基板及封装产品在高密度、高载荷、高可靠等方面的要求日益增加,对LTCC基板材料的抗弯强度提出了更高的要求。LTCC材料多是微晶玻璃或玻璃加陶瓷烧成,抗弯强度不高,利用引入第二相方式,通过SiC陶瓷纤维提高了钙硼硅微晶玻璃系LTCC基板材料的抗弯强度。研究表明,在制备流延浆料时引入SiC陶瓷纤维,在烧结过程中SiC陶瓷纤维并没有与玻璃发生反应,由于纤维的拔出效应、裂纹桥联和裂纹偏转等作用使钙硼硅微晶玻璃系LTCC基板材料的抗弯强度提高。掺入质量分数0.20%的SiC纤维后,钙硼硅系微晶玻璃LTCC基板材料的抗弯强度由160 MPa提高到了240 MPa。

    2022年11期 v.41;No.369 1173-1177+1186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1846K]
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  • 过渡金属(Mo, Ru, Rh, Pd)掺杂SnO_2磁学性质的第一性原理研究

    雷博程;刘晨曦;张丽丽;赵旭才;黄以能;

    基于密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法,分析了过渡金属(Mo, Ru, Rh, Pd)掺杂SnO_2的稳定性、电子结构与磁性状态。结果表明:掺杂体系的晶格均有不同程度的畸变,这有利于空穴载流子的增加以及磁学性能的改变;Sn—O键布局数随着原子序数的增加而增大,表明共价性也在增加,磁交换作用增强。过渡金属(Mo, Ru, Rh)掺杂SnO_2体系的能带和态密度在费米能级处均不对称并且显示出半金属性质;形成能的计算表明Mo掺杂SnO_2相比于Ru、Rh和Pd掺杂结果更稳定,其中Mo-SnO_2表现出室温铁磁性,有望在稀磁半导体领域的研究中发挥重要作用。此外,过渡金属(Mo, Ru, Rh)掺杂SnO_2体系的总磁矩分别为2.06μ_B,2.11μ_B及1.14μ_B,掺杂原子所贡献的磁矩分别是1.62μ_B,1.38μ_B及0.59μ_B,表明体系的磁性主要与掺杂原子有关。

    2022年11期 v.41;No.369 1178-1186页 [查看摘要][在线阅读][下载 2909K]
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  • 一种具有死区控制功能的自举电荷泵设计

    何希然;蒋越飞;李泽宏;高博;龚敏;

    智能功率集成电路(SPICs)已成为工业自动化、汽车电子、电机系统等领域的关键产品。智能高侧功率开关作为智能功率集成电路的代表性产品,具有复用性高、可靠性强和可集成化等优点,其通常集成电荷泵实现功率管的栅极电压抬升以减小导通损耗。针对传统自举电荷泵使用电阻对自举管的栅电容充电而导致额外功率损耗的问题,设计了一种具有死区控制功能的自举电荷泵。将传统自举电荷泵中的电阻更换为P-LDMOS,并结合低功耗的高侧浮动电源轨电路和死区控制电路进行合理的死区控制,从而在实现电压自举泵升和高侧驱动功能的同时,显著降低了自举电荷泵在工作过程中使用电阻造成的额外功率损耗。基于0.18μm BCD工艺,使用Virtuoso进行电路的设计与仿真,仿真结果表明,该电路可使外置高侧功率管实现自举上电并具备100%占空比的高侧栅极驱动,P-LDMOS的平均功耗为1.8 mW,在相同的工作条件下,其相较于传统的电阻结构降低了约90%。

    2022年11期 v.41;No.369 1187-1195页 [查看摘要][在线阅读][下载 2615K]
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  • 基于多模谐振器的三宽带滤波器设计

    张尧;张旭;陈佳;高伍禹;刘思佳;

    提出了两款新型的基于开路枝节加载的三模谐振器与四模谐振器,采用奇偶模理论分别分析了这两种谐振器的谐振特性。通过多模谐振器组合的方法,将提出的两个谐振器通过公共馈线耦合在一起,设计得到了一款新型的三通带宽带滤波器。对该滤波器进行仿真、加工,最终测试得到各个通带的中心频率分别为2.16,3.71和4.3 GHz,插入损耗分别为1.36,1.82和2.26 dB,回波损耗分别为19.7,21.4和12.3 dB,相对带宽分别为20.9%,10.8%和11%。测试结果与仿真结果吻合良好,表明了设计的可行性。

    2022年11期 v.41;No.369 1196-1201页 [查看摘要][在线阅读][下载 1717K]
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  • 基于GaAs HBT有源自适应偏置的高线性度功率放大器设计

    焦凌彬;姚凤薇;

    采用2μm砷化镓(GaAs)异质结双极型晶体管(HBT)工艺设计和实现了一种3.3~3.8 GHz的高线性度射频(RF)功率放大器(PA)。采用了一种改进的有源自适应偏置电路结构,既提高了静态偏置电流的稳定性和可控性,又对增益压缩起到了抑制作用。优化了各级匹配网络,抑制了谐波分量的影响,在低电源电压下实现了较高的增益和良好的线性指标。仿真结果显示:测量的小信号增益大于33.4 dB;1 dB压缩点功率为31.3 dBm@3.55 GHz;功率附加效率超过30%@3.55 GHz;输出功率为20 dBm时,IMD3低于-50 dBc。实测数据表明:小信号增益大于31.2 dB;输出功率为20 dBm时,IMD3低于-40 dBc;输出功率为27.56 dBm时,相邻信道泄露比为-37.62 dBc。

    2022年11期 v.41;No.369 1202-1208页 [查看摘要][在线阅读][下载 2012K]
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  • 基于混合多层介质的E波段微带-波导过渡设计

    徐文博;陈振华;张恒;

    针对高密度球栅阵列(BGA)封装的片上系统(SOC)芯片在具有波导接口的毫米波雷达中的应用,提出了一种用于E波段混合多层介质的低损耗、强鲁棒性的微带到波导的垂直过渡结构。混合多层介质中的矩形耦合腔由密集排列的金属化过孔形成,通过常规的印刷电路铣削工艺,将耦合腔区域中的电介质完全去除,以减少电介质加载造成的损耗。一个分立的径向线探针通过波导结构件与多层介质板压接,不需要焊接即可实现信号耦合。背靠背测试结果表明,在75~85 GHz频率范围内,所设计过渡结构的回波损耗大于13 dB,单个过渡结构的插入损耗小于0.8 dB。所提出的过渡结构可解决混合多层介质载板中微带电路到波导的转接过渡,且不需要任何复杂的工艺,其性能对多层混合介质的材料参数偏移也不敏感,具有较强的工程适用性。

    2022年11期 v.41;No.369 1209-1214页 [查看摘要][在线阅读][下载 1482K]
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  • 一种宽带圆极化环形天线

    朱熙铖;陶正壮;肖凌峰;

    提出了一款中心频率为4 GHz的单馈宽带圆极化微带阵列天线。单元天线是一种基于环天线的矩形开环微带天线,通过在环天线上引入缝隙使得环天线的平行辐射边缘上具有近似幅值和约90°相位差的电流分布,从而辐射圆极化波。馈电网络采用双面平行带线(Double-Sided Parallel Strip Line, DSPSL)结构和渐变式阻抗变换器实现等功分宽带阻抗匹配。为了实现天线定向辐射,在介质基板正下方约四分之一波长处放置了一个金属反射板。最终加工制作了天线实物,并在微波暗室内进行了相关性能测试。测试结果表明:阵列天线的相对阻抗带宽达到27.5%(3.41~4.51 GHz),3 dB轴比带宽为22.8%(3.6~4.51 GHz)。该阵列天线展现了良好的方向性以及低副瓣特性,其中天线增益最高为13 dBi。

    2022年11期 v.41;No.369 1215-1221页 [查看摘要][在线阅读][下载 2342K]
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  • 基于有源反馈补偿的快速瞬态响应LDO设计

    陈昶;刘斌;张志浩;章国豪;

    为实现全负载范围的稳定性并增强瞬态响应性能,设计了一款基于有源反馈频率补偿的无片外电容低压差线性稳压器(LDO)。有源反馈将通过补偿电容的信号放大,有效减小了补偿电容的大小。采用自适应偏置电路检测负载变化来提高瞬态响应,同时结合电容耦合方式的瞬态增强电路给功率管栅极提供额外的泄放路径,进一步减小轻载到重载切换时的下冲电压值。电路设计基于SMIC 180 nm BCD工艺,实现了输入电压范围为1.4~2 V,输出电压为1.2 V。仿真结果表明,当负载电容为100 pF时,在0.5μs时间内负载由0到100 mA之间跳变,输出电压的最大过冲值和下冲值分别为102.5 mV和160.5 mV,恢复时间分别为1.6μs和1μs。

    2022年11期 v.41;No.369 1222-1227+1250页 [查看摘要][在线阅读][下载 1464K]
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  • Sn3Ag/(001)Cu微凸点多次回流界面反应及剪切性能研究

    董冲;马浩然;袁航;马海涛;王云鹏;

    研究了界面金属间化合物Cu_6Sn_5在多次回流过程中的微观结构和生长行为。利用场发射扫描电镜、电子背散射衍射以及同步辐射实时表征技术对界面处Cu_6Sn_5微观结构和生长行为进行表征。利用有限元软件COMSOL对焊点在多次回流过程中的热应力分布进行模拟。此外,对Cu/Sn3Ag/(001)Cu接头在多次回流过程中剪切强度的变化以及接头断裂方式进行了评估。结果表明,在多次回流过程中,Cu_6Sn_5始终处于生长-溶解的动态平衡,在升温和保温阶段为扇贝状形貌,在冷却阶段为屋顶状形貌。冷热循环引起的热应力促使择优取向的Cu_6Sn_5晶粒发生旋转,其<0001>晶向倾向朝着Cu化学势减小的方向旋转以获得最大Cu扩散能力。而且在多次回流过程中,Cu_6Sn_5层厚度由于其取向的改变出现先增加后减小再增加的趋势。随着回流次数的增加,Cu/Sn3Ag/(001)Cu接头的断裂模式会由韧性断裂转变为脆性断裂,导致接头剪切强度下降。

    2022年11期 v.41;No.369 1228-1235页 [查看摘要][在线阅读][下载 2423K]
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  • 钼缓冲层对SiC功率器件封装可靠性的影响

    刘洋志;卢盛辉;吴丽娟;宋宣廷;李良良;

    采用有限元分析方法,对有无钼缓冲层的两种封装结构进行了热循环和稳态热机械可靠性对比研究。结果表明,在封装中加入钼缓冲层后对芯片的金属化层的影响较小,但使碳化硅芯片的等效应力降低了60.2%,芯片焊料层的等效应力降低了46.28%,同时芯片焊料层的疲劳寿命增加了约1380倍。进一步用响应面法(RSM)分析了钼缓冲层的尺寸对封装中各组件的应力和应变的影响,结果表明,钼缓冲层的直径接近芯片的对角线长度时,寿命最佳;增加缓冲层厚度可提升缓冲效果,但会降低底座焊料层寿命;钼缓冲层最优厚度为0.5~0.7 mm,对应的芯片焊料层寿命为2058771~1867470次循环,底座焊料层寿命为1026~1049次循环,分别为无钼缓冲层结构的2983~2706倍和1.49~1.52倍。在相同热功耗下,芯片焊料层应力和底座焊料层应力仍分别降低83.6%~85.1%和17.2%~15.1%。

    2022年11期 v.41;No.369 1236-1244页 [查看摘要][在线阅读][下载 1737K]
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技术与应用

  • 导电电极对电阻浆料阻值的影响

    鹿宁;陈向红;王妮;党丽萍;殷美;

    为了研究集成电路中导电电极和电阻宽度对厚膜电阻浆料阻值的影响,以低阻(R-8210,阻值为1Ω)、中阻(R-8213,阻值为1 kΩ)、高阻(R-8216,阻值为1 MΩ)三种厚膜电阻浆料为研究对象,通过丝网印刷和高温烧结技术在氧化铝基片上制备了电阻和导体薄膜,采用扫描电子显微镜(SEM)和直流电阻电桥对薄膜的形貌和阻值进行测试。结果表明:当金导体浆料作为电极时,随着电阻长度的增加,电阻浆料阻值变化较小;当银钯导体和银导体作为电极时,随着电阻长度的增加,电阻浆料阻值变化明显。在相同导电电极下,电阻浆料为R-8210时,电阻宽度越大电阻浆料的阻值变化越大;电阻浆料为R-8213和R-8216时,电阻宽度对电阻浆料阻值的影响较小。

    2022年11期 v.41;No.369 1245-1250页 [查看摘要][在线阅读][下载 1364K]
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