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印制电子:让智能产品更聪明

2018/12/27 17:05
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在智能手机为王的时代,如何让它们在更薄更娇小的同时,“大脑”也足够聪明,拥有更多的功能,这是很多人的期待,也是相关工艺前进中的瓶颈。

如今,这一问题已在电子科技大学教授张怀武手中逐渐被攻克。多年来,张怀武带领团队致力于“印制电子”项目的研究,以攻克包括智能手机在内的电子信息产品的瓶颈问题。

 

现在,中国已经成为继美国、日本之后,第三个在全球掌握“高密度互连混合集成印制电路”和“印制复合电子材料与集成埋置器件”核心技术的国家。在此过程中,中国高端四代印制电子产业从无到有、从弱变强,并使中国“智造”占领了相当比例的国际市场份额。

 

科学问题亟待解决

哪里有电子信息,哪里就一定有印制电路板。中国是印制电路生产大国,然而,我国的印制电路产品大多没有知识产权、技术含量低、简单加工型产品居多。“技术含量高、高附加值的尖端产品均被国外的印制电路厂商垄断。”张怀武说。

 

现代电子装备的高度集成化、小型化、轻便化、多功能化,要求印制电路板向高密度、高可靠性、高导热、抗电磁干扰的第四代板方向发展。以智能手机为例,要使其身材更娇小、“才思”更敏捷、“大脑”更聪明,就需要它体内的构造更精细化。张怀武表示,印制电子是解决这一问题的关键,也是目前全世界相关领域最前沿的技术手段。

 

从“印制电路”向“印制电子”的跨越是国际里程碑性的科学问题,而第四代高密度集成印制电路则是现代印制电子的代表,它对集成度、内埋器件、导热散热等相关材料和技术提出了严苛的挑战。

 

然而,这一关键技术却长期为美国和日本所垄断,中国相关产业也因为技术落后而受制于人。

十年打破国外技术封锁

张怀武团队以电子薄膜与集成器件国家重点实验室为根基,长期致力于第四代高密度集成印制电路相关技术研究。

在高密度互联混合集成印制电路技术项目立项后,张怀武负责项目总体规划和设计。在一次次实验的基础上,他带领团队在国际上第一次研制出复合双性能材料,提出了薄膜磁路、电路闭合理论模型,实现了带磁芯电感、天线、EMI器件和电容、电阻的表面印镀,彻底地解决了四代电路板单位面积提高线、器件密度的技术指标。

 

何为是该团队的另一员猛将。他与同事突破了印制板任意层互联的技术瓶颈,并在国际上首次建立了精细线路制作流体力学理论模型,实现了美国IPC协会公布的全球最高水平线宽/线距,解决了印制电路高密度化布线的难题。

 

这一系列创新性成果,标志着我国掌握了高密度互联混合集成印制电路的核心技术,甚至在诸多指标上超过了日本和美国的最高水平。

“这项技术我们已经做了十年了。”张怀武说,团队从最基本的印制电子理论、高导热有机材料等做起,逐步深入到元器件、电路、散热导热、电磁干扰、封装系统等,一步一个台阶,终于走出了一条自主创新道路。

 

助推国内产业升级

张怀武等人具有独立知识产权的系列成果,为实现印制电子的产业化打下了坚实的基础。但他们并没有等待一切条件具备之后才着手对接市场,而是在研制过程中就与相关企业展开战略合作。

 

早在2002年,团队就主动将产业战线前移至广东,零距离开展校企合作,将技术积累与企业“真刀真枪”的生产结合起来,先后与珠海方正、珠海元盛等企业合作,从而拉开了中国“高密度互联混合集成印制电路技术”产业化的序幕。

 

与珠海方正的合作就颇有代表性。从100多微米的线宽,一直到如今的25微米的线宽,双方合作建成了我国第一个技术水平最高、设备最好的高密度互联混合集成印制电路生产平台,完全可与美国和日本的企业比肩。从2011年1月到2013年12月,珠海方正通过生产系列印制电路板产品,累计新增产值32亿元,产生了良好的经济效益和社会效益。

 

“建立各级产学研研发平台,才能可持续发展,”回顾产学研合作经历,何为感慨说,“在合作中才能实现双赢,关起门来做学问并非不可,但不利于项目的可持续发展。