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

  • 非对称结构电磁屏蔽材料的研究进展

    王思敏;修慧娟;尹鼎文;樊莎;吴敏哲;

    电子设备和通信技术的普及在给人们生产生活带来便利的同时,不可避免地也会引起电磁干扰问题。电磁干扰不仅危害人体健康,还对高精密的电子设备及信息安全造成威胁。电磁屏蔽材料是电磁防护的主要途径,优良的材料结构设计和完善的导电网络结构可使电磁屏蔽材料获得高屏蔽效能。目前,基于非对称的结构设计是制备以吸收损耗为主高屏蔽效能电磁屏蔽材料的有效方法。本文对现阶段国内外具有高屏蔽效能的非对称结构电磁屏蔽材料的结构设计、分类特点、研究现状及应用效果进行了系统的综述,尤其对高吸收、低反射电磁屏蔽材料的非对称结构研究进展进行了重点论述,并对该领域未来的发展作出了展望。

    2023年11期 v.42;No.381 1277-1288页 [查看摘要][在线阅读][下载 2591K]
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  • 微电子键合用复合微球制备技术与性能研究进展

    张宁;王秀峰;

    多层多元复合微球具有硬度高、导电导热性好、可靠性高等优异性能,是解决三维高密度微电子产品在长期服役条件下互连可靠性问题的一类关键电子材料,其制备技术主要包括合金偏析(气体雾化技术、均匀液滴喷射技术、落管技术)和化学电镀。复合微球通常为多层多元核壳结构,核的主要成分为Cu、Al等高硬度、高熔点金属,用于提高微球稳定性;壳可为多层,主要成分为Sn、Sn-Ag、Sn-In、Sn-Bi、Sn-Ag-Cu等锡基合金,起键合作用。详细介绍了近年来微电子封装领域键合用核壳结构复合微球制备技术与性能研究进展,分析了复合微球应用中出现的问题,展望了复合微球制备技术的发展前景。

    2023年11期 v.42;No.381 1289-1301页 [查看摘要][在线阅读][下载 2547K]
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研究与试制

  • Sm~(2+)掺杂AlN纳米线的制备、光致发光及磁性分析

    杨莉;张玲;王秋实;

    采用直流电弧放电法,以Al和Sm_2O_3的混合粉体与氮气直接反应,成功制备出Sm~(2+)掺杂AlN纳米线。通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、能量色散光谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对纳米线的组成和形貌进行了分析。结果显示,纳米线的直径为50~200 nm, Sm~(2+)离子以二价形式成功掺入AlN晶格而不改变AlN晶格结构。Sm~(2+)掺杂AlN纳米线表现出与Sm~(2+)离子4f能级的跃迁相对应的发射峰和室温铁磁性,表明其在光电子和自旋电子微/纳米器件领域具有潜在的应用价值。

    2023年11期 v.42;No.381 1302-1307页 [查看摘要][在线阅读][下载 1910K]
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  • Gd、Ti共掺杂铁酸铋陶瓷中尺寸效应对电学性能的影响

    薛飞;田娅晖;郭芳芳;邱岚;汪炜军;刘美莲;

    分别采用传统固相法和放电等离子烧结法制备了Bi_(0.8)Gd_(0.2)Fe_(0.95)Ti_(0.05)O_3(BGFT)陶瓷,对其结构、微观形貌、介电性能、弛豫特性、阻抗谱及储能性能进行了深入分析。结果表明:采用放电等离子烧结制备出了BGFT纳米陶瓷,平均晶粒尺寸约为120 nm;传统工艺制备出了粗晶BGFT陶瓷,平均晶粒尺寸约为2μm。相比粗晶BGFT陶瓷,BGFT纳米陶瓷呈现明显的弛豫特性,具有更高的相对介电常数(约282)和更低的介电损耗(0.018)。阻抗谱拟合结果显示,粗晶BGFT陶瓷和BGFT纳米陶瓷的主导缺陷均为氧空位。由于晶粒尺寸的降低,BGFT纳米陶瓷在晶界处出现弛豫铁电相,储能特性显著提升(储能密度为105 mJ/cm~3,储能效率为80.2%),并且具有很高的温度稳定性。

    2023年11期 v.42;No.381 1308-1314+1319页 [查看摘要][在线阅读][下载 2754K]
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  • 铬锰掺杂对氧化铝陶瓷沿面闪络特性的影响

    温奕超;唐斌;张树人;

    针对绝缘材料在高电压绝缘系统中易发生沿面闪络现象的问题,设计了一种通过体掺杂来提高氧化铝陶瓷闪络电压的方案。以95%Al_2O_3陶瓷为基料,掺杂不同含量的Cr_2O_3-MnCO_3,在1510~1590℃的烧结温度下制备铬锰掺杂的氧化铝陶瓷,并研究了铬锰掺杂对该绝缘陶瓷烧结性能和真空绝缘性能的影响。结果表明,Cr_2O_3-MnCO_3的掺入促进了氧化铝陶瓷的烧结,新生成的MnAl_2O_4能降低陶瓷整体的电阻率,同时Cr~+的掺入降低了陶瓷整体的二次电子发射系数。在保持95%氧化铝陶瓷绝缘性能的前提下,Cr_2O_3-MnCO_3的掺入能有效提高陶瓷的沿面闪络电压,其中老练电压可达109 kV。

    2023年11期 v.42;No.381 1315-1319页 [查看摘要][在线阅读][下载 1437K]
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  • 含ZnO的TiO_2压敏器件的失效分析

    陈赟;周军连;贾豪;胡永达;

    氧化锌掺杂的氧化钛压敏陶瓷器件经烧结后,观察到器件表面发生氧化锌析出和氧化锌晶须的形成,导致器件功能失效。经过深入分析,这一问题的根本原因在于烧结炉壁表面沉积的碳颗粒脱落并附着在陶瓷器件表面,形成了一处还原性气氛。这一还原性气氛对氧化锌产生了影响,将其还原为液态锌,随后液态锌上浮到陶瓷器件表面,再次氧化,形成氧化锌的暗斑。随着液态锌的蒸发,它重新氧化,并在氧化锌晶核上有序生长,最终形成了氧化锌晶须。这一结果有助于深化对含氧化锌压敏陶瓷器件的失效行为理解。

    2023年11期 v.42;No.381 1320-1323页 [查看摘要][在线阅读][下载 2216K]
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  • 具有多段分裂栅的屏蔽栅沟槽型MOSFET特性研究

    李嘉楠;冯全源;陈晓培;

    为了能够有效调制屏蔽栅沟槽型(Shielded Gate Trench, SGT)MOSFET器件阻断状态下的电场分布,改善器件的电荷耦合效应,从而提高器件击穿电压(BV)和特征导通电阻(R_(on, sp))之间的折衷关系,研究提出了一种具有多段分裂栅的SGT MOSFET结构。该结构是将传统的SGT MOSFET沟槽中的屏蔽栅分裂成三部分,最上层的屏蔽栅接源极,中间和最下层的屏蔽栅为浮空,分别命名为UFG和LFG。新结构器件在阻断状态下可以在n型漂移区引入两个额外的电场峰值,使得电场分布更加均匀。Sentaurus TCAD软件仿真结果显示,在元胞参数相同的条件下,相较传统SGT MOSFET,具有双段浮空栅(DSFSGT)MOSFET的BV和优值(Figure of Merit, FOM)分别提高了37.7%和66.7%,BV达到了173.6 V,FOM达到了177.3 V~2/(mΩ·mm~2);相较单段浮空栅(SFSGT) MOSFET,BV和优值分别提高了10.7%和19.8%。

    2023年11期 v.42;No.381 1324-1328页 [查看摘要][在线阅读][下载 1686K]
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  • 腐蚀箔隧道孔侧壁电流密度对锥度的影响

    闫小宇;何凤荣;陈锦雄;罗向军;邓利松;

    采用电化学极化曲线测试、扫描电镜分析、密度泛函理论计算研究了侧壁电流密度对高压电解电容器铝箔锥度的影响。结果表明,侧壁电流密度和尖端电流密度的表达式相似,均与生长速率成正比,说明在直流腐蚀中两者本质上是相同的。侧壁电流对隧道结构有重要影响,虽然电流很小,但会导致明显的隧道锥度。因此,在隧道生长过程中降低侧壁电流密度可能是改善锥形结构的有效策略。磷酸添加实验证明,在盐酸-硫酸体系中引入适量磷酸后可以降低隧道孔的生长电流密度,进而改善蚀孔锥度问题。

    2023年11期 v.42;No.381 1329-1334页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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  • 导电聚合物钽电容器浪涌稳定性研究

    田东斌;姚立国;余德艳;

    导电聚合物钽电容器(PTCs)具有高体积效率、高可靠性、高稳定性、较宽的温度范围和良好的高频特性等特点,是高可靠功率电子电路中不可替代的关键电子元件。新一代电子电路的高电压、大电流和高频率作用于具有异常瞬变电流(ACC)特性的PTCs,导致PTCs的浪涌失效几率增大,失效模式复杂。通过研究分析PTCs中漏电流的成因,影响浪涌失效的主要是位移电流和直流漏电流。采用聚合前、后处理技术,电介质-聚合物界面粘结强度增强,表面缺陷被屏蔽,电介质劣化引起的ACC和漏电流得到遏制。通过500000μF的储能电容器施加浪涌电流和1.5倍额定电压浪涌测试,PTCs漏电流的稳定性得到显著提高,耐受浪涌冲击的能力增强。该研究成果对电子装备系统的安全运行提供有力支撑。

    2023年11期 v.42;No.381 1335-1339页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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  • 基于Adomian分解法的分数阶忆阻混沌电路分析及其FPGA实现

    张哲源;吴朝俊;张琦;杨宁宁;

    基于忆阻器的分数阶混沌系统相较于整数阶能更加准确地描述系统的动力学行为。首先采用一个三次光滑非线性忆阻器构建了基于忆阻器的混沌系统,通过李雅普诺夫指数、分岔图等方法分析了系统的动力学行为。其次将该系统推广到分数阶,获得了阶次q为0.9时,不同参数下的系统相图。通过分岔图对系统进行动力学行为分析,与相图对比发现所描述状态一致。最后基于Adomian分解法实现了该分数阶系统的FPGA硬件电路实验。实验结果与数值仿真结果一致,从而进一步验证了该忆阻混沌系统理论分析的正确性与可行性,为其在加密领域的应用积累了理论基础。

    2023年11期 v.42;No.381 1340-1347页 [查看摘要][在线阅读][下载 2777K]
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  • 电控液晶分子指向矢和电参数快速建模

    孙家霖;程光磊;高火涛;王晓峰;向艳杰;

    传统电控液晶分子指向矢和电参数建模采用Gauss-Seidel迭代法,选取最大误差收敛法进行计算。该方法适用范围广且计算精度高,但计算效率较低,在一些复杂模型和较高偏压的情况下难以满足建模要求。为解决上述问题,从迭代算法和收敛准则方面对传统方法进行改进。首先使用逐次超松弛迭代(Successive Over Relaxation, SOR)方法完成仿真;其次分别选取平均误差收敛法和均方根误差收敛法进行计算。结果表明:改进前后仿真结果精度误差很小,SOR方法计算时间为传统方法的30%~40%,平均误差收敛法与均方根误差收敛法计算时间为传统方法的70%~80%。改进后的建模方法能在保证计算精度的前提下,大幅提高计算效率,为电控液晶射频器件、雷达通信相控阵电参数快速高精度可视化建模及设计提供依据。

    2023年11期 v.42;No.381 1348-1354+1361页 [查看摘要][在线阅读][下载 2513K]
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  • 聚丙烯酸对氧化铈抛光液稳定性能的影响研究

    张国林;王胜利;罗翀;王辰伟;刘德正;

    针对在浅沟槽隔离(STI)化学机械抛光(CMP)过程中,氧化铈抛光液稳定性差、易团聚等问题,研究了pH值和聚丙烯酸(PAA)对氧化铈磨料稳定性的影响。结果表明,在pH值为4.5的条件下,氧化铈磨料中加入质量分数0.1%的PAA后,Zeta电位值为-40.68 mV。使用紫外可见分光光度计测试的吸光度值为0.448,验证了0.1%PAA对氧化铈磨料分散性最佳。其次,通过PAA与PVA、PVP对氧化铈磨料分散稳定性能和抛光结果的对比,发现氧化铈磨料中加入0.1%PAA稳定性可以维持到24 h,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察氧化铈粒径分布均匀未发生团聚现象;使用添加PAA的氧化铈抛光液在CMP后可以明显提高SiO_2/Si_3N_4的去除速率选择比。研究结果表明,一定浓度的PAA有助于在氧化铈颗粒之间形成空间位阻效应,提高了氧化铈抛光液的稳定性,对STI CMP抛光液的应用具有重要意义。

    2023年11期 v.42;No.381 1355-1361页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K]
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  • 钌基阻挡层铜膜CMP中E1310P的缓蚀机理研究

    孙纪元;周建伟;罗翀;王辰伟;李丁杰;

    为了控制钌(Ru)基阻挡层铜膜(Cu)化学机械平坦化(CMP)的平坦化效果和表面质量,使用一种绿色无毒的阴离子表面活性剂异构十三醇聚氧乙烯醚磷酸酯(E1310P)作为抛光液的缓蚀剂。研究了E1310P对Cu/Ru去除速率(RR)、静态腐蚀速率(SER)和表面质量的影响。去除速率和静态腐蚀速率显示:E1310P能控制Cu和Ru的去除速率,同时能保持较高的Cu/Ru去除速率选择比。表面质量结果显示:E1310P的加入对表面粗糙度、碟形坑和蚀坑都有良好的控制效果。通过电化学实验和X射线光电子能谱分析其缓蚀机理:随着E1310P浓度提高,E1310P通过物理化学混合吸附的方式吸附于Cu表面,隔离Cu和抛光液的接触,抑制Cu的化学反应,从而实现对Cu的缓蚀效果。

    2023年11期 v.42;No.381 1362-1369+1383页 [查看摘要][在线阅读][下载 2405K]
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  • 工艺参数对阻挡层CMP后互连线厚度一致性的影响

    王海英;王辰伟;刘玉岭;赵红东;

    为了有效控制铜互连阻挡层化学机械平坦化(CMP)后互连线厚度(THK),优化其一致性,研究了抛光液流量、边缘压力及抛光时间等工艺参数对铜(Cu)、介质(TEOS)去除速率,以及对图形片CMP后THK一致性的影响。采用无氧化剂H_2O_2、无缓蚀剂BTA的弱碱性抛光液对阻挡层材料进行抛光实验,实验结果表明:采用抛光液流量为250 mL/min,抛光压力P_1/P_2/P_3/P_4/P_5为33.37/13.72/13.24/12.55/11.58 kPa,抛光时间为40 s+20 s的拆分抛光工艺条件下CMP时,得到THK为224.9 nm,片内非均匀性(With-In Wafer Non-Uniformity, WIWNU)为0.92%,极差(Range)为7.82 nm,满足工业生产要求,基于实验结果,还发现此工艺条件下的铜表面形貌更优(表面粗糙度S_q=1.71 nm),对提高CMP后的平整度及可靠性具有重要意义。

    2023年11期 v.42;No.381 1370-1376页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K]
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  • 振动载荷加载下功率模块的响应与疲劳寿命预测

    孙培奇;张金萍;陈航;薛治伦;

    针对功率模块焊料层在振动载荷加载下的可靠性问题,建立了三组分别采用SAC305、Sn63Pb37、Ag3.5Sn96.5材料芯片焊料层的功率模块模型,使用振动分析仪、加速度传感器等验证模型的合理性。并利用有限元仿真软件对不同模型进行模态分析、谐响应分析以及随机振动分析。选择基于高斯分布的Steinberg模型和Manson经验高周疲劳关系式,结合线性疲劳损伤累积准则,对三组不同材料芯片焊料层功率模块进行振动疲劳寿命预测。结果表明,在一阶固有频率和五阶固有频率处,不同材料功率模块均易出现共振现象。焊料层的材料对固有频率无影响,施加激励的方向对焊料层承受应力的大小有重要影响。三种材料SAC305、Sn63Pb37、Ag3.5Sn96.5焊料层的振动疲劳寿命分别为8.97×10~5 h, 6.39×10~5 h, 1.98×10~4 h。

    2023年11期 v.42;No.381 1377-1383页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
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  • 面向无线供电的共口径可调磁通信耦合结构

    邓红梅;向乾尹;马红波;杜娟;魏清新;谢孟;

    面向磁耦合无线电力传输及其载波通信同时传输场景,设计了适应耦合间距变化和通信频带重构需求的新型可调磁通信耦合结构。采用DD型通信线圈天线和圆形传能线圈天线共口径放置方式实现通信与传能通道的隔离,其中通信线圈直径为10 cm,传能线圈直径为20 cm,耦合间距为30~40 mm。进一步通过LC带阻滤波器,增强对传能泄漏信号的抑制,提升传能效率,降低传能对通信的干扰。基于谐振网络理论,设计了具有可调谐通带和可调阻抗匹配的滤波天线一体化磁通信耦合结构,通过变容二极管实现对该磁通信耦合结构的动态调控。在无线供电场景下的测量表明,当耦合间距变化时,阻抗匹配可调控,回波损耗优于20 dB。中心频率可在33~45 MHz调谐,-3 dB带宽为2.5~3 MHz,磁耦合通道插入损耗小于6 dB。

    2023年11期 v.42;No.381 1384-1390页 [查看摘要][在线阅读][下载 2527K]
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  • 一种宽带高增益圆极化超表面天线

    傅世强;杨鑫;徐之遐;

    提出了一种基于超表面的宽带高增益圆极化天线。首先,采用改进的平面螺旋天线作为馈源,螺旋臂宽先增大后减小,既紧密缠绕又缩短了臂长,提升了圆极化性能的同时,缩减了天线的尺寸;然后,设计了一种宽带单层的超材料单元结构,其相位调控范围可达360°,通过周期性排布将其组成反射超表面;最后,将馈源放置在反射面的焦点处,实现高增益天线整体设计。实验结果表明,所提出的天线最高增益可达23.2 dBic, 3 dB增益带宽为44%(4.8~7.5 GHz),该频段内阻抗匹配良好(驻波比小于1.5)且满足圆极化特性(轴比小于3 dB),实测结果与仿真结果一致性较好。该天线方向性图稳定,实现了电磁能量的聚集。

    2023年11期 v.42;No.381 1391-1395页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K]
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  • 一种应用于EEPROM的快速升压电荷泵设计

    洪国华;卓启越;葛优;邹望辉;

    设计了一种能快速升压的片上电荷泵电路。当电荷泵用于为EEPROM存储单元提供擦除及写入操作需要的高压时,其升压速度是重要的设计指标之一。研究发现,使用NPN晶体管代替传统Dickson电荷泵中的NMOS管组成升压链路后,能够提高电荷泵的升压速度和输出电压,且NPN晶体管能够用三阱CMOS工艺制作,不需要更复杂的BiCMOS工艺。基于0.18μm三阱CMOS工艺设计了电荷泵系统,包括时钟产生电路和12级采用NPN晶体管的Dickson电荷泵,其中时钟产生电路产生的两相不交叠时钟用于驱动电荷泵,避免电荷在泵电容间反向流通,同时增加预充管进一步提高升压速度。仿真结果显示,在5 V电源电压下,电荷泵的输出电压仅需2.06μs就能达到16 V,比传统的12级Dickson电荷泵快了2.51μs,实现了快速升压的目的。

    2023年11期 v.42;No.381 1396-1401页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
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