电子科大十年磨剑  “印制电子”赶日超美

中国“印制电路”跻身世界前列

（电子科技大学 新闻中心）

继2011年荣获教育部科技进步一等奖，2013年教育部自然科学一等奖之后，电子科大的“印制电子”项目成果又赢得了2014年国家科技进步奖二等奖。1月9日，当张怀武教授代表团队领奖归来时，他捧回的不仅仅是一个奖项，而是中国“印制电子”从量的“大国”跻身于质的“强国”的一个见证。

张怀武是电子科大微电子与固体电子学院院长，也是“电子信息材料与印制电子”科研团队的“舵手”。早在10多年前，团队就潜心于“印制电子”中印制材料、印制器件、印制工艺的研究。从最基本的材料、器件、设计、工艺、系统的研制到精深的基础理论和高端的热传导与电磁干扰技术研究，团队瞄准“高密度互联混合集成印制电路技术”的热点和难点问题，创造了多项奇迹。

如今，中国已经成为继美国、日本之后，世界第三个掌握“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。更令人鼓舞的是，核心技术的国产化，推动了中国高端四代“印制电路”产业的从无到有、从弱变强，并使“中国智造”占领了相当的国际市场份额。

受制于人  技术瓶颈亟待突破

从“印制电路”向“印制电子”的跨越是国际里程碑性科学问题。第四代高密度集成印制电路就是现代印制电子的代表。“如果说集成电路是一级封装，所有的电子信息整机产品如：计算机、电视机、手机等为三级封装，那么印制电路就是二级封装。起到承上启下的至关重要作用，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，但不是强国。我国的印制电路产品大多没有知识产权、低技术含量、低端、低附加值、简单加工型产品居多。而技术含量高、高附加值得尖端产品均被国外的印制电路场商垄断。但是，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。

以使用十分普遍的“智能手机”为例，手机的“身材”要更加娇小、“才思”更加敏捷、“大脑”更加聪明，乃至变成更加高大上的“艺术品”，就越需要它体内的构造迭代多层、表镀内埋、大量快速发展。“印制电子”是解决这一问题的关键，也是目前全世界最前沿的技术首段。

然而，“印制电子”的发展面临一系列公认的技术难题，尤其是第四代“印制电路”对集成度、内埋器件、导热散热、电磁干扰等方面的更高要求，对相关的材料和技术提出了严苛的挑战。为了在单位面积中印制并集成更多的线路，更多的器件与芯片，第四代“印制电路”别出心裁地把元器件埋藏在超薄的电路板里层，在表面印制电阻、电感、电容、磁芯天线等。但导热问题、电磁干扰问题，以及不同材料界面问题、埋制方法、表镀技术、封装技术等难题接踵而至。

在张怀武教授团队取得突破之前，世界上只有美国和日本破解了这些难题，掌握了第四代“印制电路”部分相关技术，并长期处于垄断地位。中国的相关产业也因为技术的落后而受制于人，就连最常见、最普通的“智能手机”，也因为高密度集成四代“印制电路”的瓶颈而“望洋兴叹”。

“苹果”公司的iPhone系列等“洋手机”在国内掀起抢购狂潮，不仅让中国的产业界心焦，也让渴盼成功研制“中国芯”的学者和专家着急。手机尚且如此，航空航天、高端装备等方面对高水平高密度集成四代“印制电路”的渴求，更是让科研工作者担忧。

直面国家重大亟需，正视如此技术差距，“求实求真，大气大为”的电子科大人深感肩头的重任。作为“中国民族电子工业摇篮”，电子科技大学以服务国家、地方经济建设和国防建设为己任，为中国的电子科学与技术以及电子工业的发展做出了杰出贡献。如今，在高密度集成四代“印制电路”这一重要领域，电子科大人必须有大动作、大作为。

十年磨剑  打破国外技术封锁

以“电子薄膜与集成器件国家重点实验室”为根基，张怀武团队十分关心并一直致力于第四代高密度集成“印制电路”相关技术研究。10多年前，团队就默默潜心于“印制电子”相关技术的研发，在柔性基表面印镀磁电薄膜与微型器件技术、层内埋置复合双性能材料与组合器件技术、电子聚合物材料与高导热系数复合材料技术，电子油墨材料与印制工艺技术、电磁干扰与集成密度的相容性理论、散热与导热理论模型等方面取得进展，解决了“3D集成与内层盲孔互联设计模型”、“表镀内埋器件模型”、“散热与内层导热理论”、“传到与辐射电磁干扰理论”等重大基础理论问题，为四代“印制电路”的研制积累了深厚的科研基础。

“高密度互联混合集成印制电路技术”项目立项以后，张怀武负责项目的总体规划和设计，并与团队部分成员专注于“表面印镀与埋置型元器件材料与理论”“内埋置器件散热导热理论模型”的研究。经过深入探索，他在国际上第一次研制出复合双性能材料，通过无界面材料实现超薄内埋滤波器系列，提出薄膜磁路、电路闭合理论模型，实现带磁芯电感、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，也为解决高密度电路导热、抗电磁干扰提出有效途径。并创新性地解决了长期以来国际上无法解决的印制电路封装中芯片引脚之间信号互相干扰的难题。

何为教授是团队的另一员猛将。他带领团队部分成员突破了印制板任意层互联的技术瓶颈，并使印制电路孔的金属化质量、层间对准度、板厚均匀性等指标优于在印制电路领域全球排名第一的日本Ibiden公司。他还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（国际电子工业联接协会）公布的全球最高水平线宽/线距，达到了25微米的高密度精细线路制作，解决了印制电路高密度化布线的难题。

一系列创新性成果，不仅使我国掌握了“高密度互联混合集成印制电路”的核心技术，打破了国外的技术垄断，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、印制高导热有机材料、内埋元器件复合材料、表镀薄膜材料等做起，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。

据了解，团队围绕该项目取得了丰硕的研究成果，获得授权发明专利21项，其他授权知识产权24项；发表论文50篇，其中SCI论文30篇，EI级核心刊物20篇；制定行业技术标准两项，并出版了一部专著。

对接市场  推动国内产业升级

具有独立知识产权的系列成果，为实现“印制电路”的产业化打下了坚实的基础。但是，团队并没有等待一切条件具备之后才着手对接市场，而是在研制的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“真刀实枪”的生产结合起来，先后与珠海方正、珠海元盛、博敏电子等企业合作，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。

2008年1月，学校与珠海元盛、珠海方正及珠海市科学技术局共建的“电子薄膜与集成器件国家重点实验室珠海分实验室”正式挂牌运行。以此为“根据地”，各级研发平台陆续建立。

“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，何为感慨地说：“在合作中才能实现双赢，关起门来做学问并非不可，但并不利于项目的可持续发展。”

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，团队与珠海方正紧密合作，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。

在此过程中，珠海方正作为项目的第二完成单位，发明了“印制基板埋盲孔对准方法”、“印制电路、埋嵌元器件通孔和埋盲孔电镀方法”、“机械钻槽孔加工方法”等，提高了生产效率、实现了规模化生产。其优质产品不仅满足了国内需求，还远销欧美等发达国家。

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，新增净利润3亿元，出口创汇14742万美元。该技术还通过多种合作方式，辐射到博敏、四川深北电路、四川海英电子等20多家企业，产生了良好的经济效益和社会效益。