低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramics，LTCC）技术是最具潜力的三维立体封装技术之一，随着其导体浆料由金浆料向银、铜浆料发展，为防止基板内导线在烧成后因氧化或电迁移失效，化学镀镍钯金已成为LTCC基板制造中的重要步骤。为减轻化学镀工艺中酸、碱、水溶液对LTCC材料的侵蚀，确保器件的可靠性，低成本、高可靠的LTCC基板材料必须具备优异的耐化学腐蚀能力。基于化学镀工艺背景，本文对LTCC基板材料在酸碱环境中的腐蚀问题展开综述，分析LTCC基板材料的典型腐蚀行为与失效案例，并揭示其共性规律，系统总结LTCC用烧结助剂玻璃在不同酸碱腐蚀环境下成分-结构-耐蚀性之间的内在关联，进一步探讨了可化学镀LTCC基板材料用烧结助剂玻璃材料的设计思路，为低成本、高可靠LTCC材料的开发提供了理论支撑。

针对500kW级电磁推进系统对脉冲电源在能量密度、转换效率及输出稳定性方面的高需求，本研究设计了一种基于超级电容与薄膜电容混合储能的电磁推进脉冲电源。该电源利用超级电容组进行能量存储，依靠薄膜电容组完成大功率瞬时放电，通过放电拓扑结构保障电能向负载模块的高效稳定传输，并结合三级保护机制保障系统放电过程的安全性与可靠性。实验结果表明，该电源样机的能量密度为18.3Wh/kg，转换效率为91.74%，脉冲电流过冲量控制在5.00%以内，各项指标均满足500kW级电磁推进系统的技术需求。本研究设计的脉冲电源解决了现有中功率电磁推进脉冲电源存在的能量密度低、转换效率差及负载适配性不足等问题。

针对3D叠层封装芯片因功耗增加导致的热失效风险，提出了一种基于热阻矩阵的结温预测方法，以支持芯片热设计与热管理。选取某型DDR3叠层芯片为研究对象，设计了一种基于热阻矩阵的3D叠层芯片结温预测方法，通过建模仿真替代传统实验测量方法获取热特性参数。在分析3D叠层芯片结构的基础上，基于Icepak软件构建3D叠层芯片的仿真模型，结合JESD51-2标准搭建仿真用热测试环境，通过仿真手段拟合3D叠层芯片的热阻矩阵。依据拟合得到的热阻矩阵预测不同条件下各层芯片的结温，最后将预测结果与仿真结果进行对比，其误差均小于1%。研究对3D叠层芯片的结温预测工作以及热设计、热管理工作提供思路和参考。

双向拉伸聚丙烯（BOPP）具有极高的能量转换效率和超高的功率密度，但低介电常数制约了其储能性能，极大限制了BOPP电容器在能源存储、智能制造和航天航空等领域的进一步应用。采用氧等离子体处理工艺进行表面改性，显著提升了BOPP薄膜表面的含氧基团数量和亲水性。系统探究了等离子体处理时间对表面改性BOPP薄膜电性能的影响。结果表明：随着等离子体处理时间延长，薄膜相对介电常数由2.20提升至2.37；当处理时间为5min时，薄膜的击穿强度提升至785.7MV·m^-1，放电能量密度提升至6.78J·cm^-3。该工作为高储能性能电介质薄膜的研制提供了新思路。

为解决传统元器件质量管理方法在海量数据处理与分析中的局限性问题，建立智能化质量监测机制以提升质量态势评估的准确率与可靠性。基于全寿命周期多源数据，构建了融合质量监测与故障预测的双模型框架，采用超参数优化机器学习算法，集成出厂检验、使用过程质量保证及质量问题信息等6维度特征数据，构建质量态势评估模型；设计了基于BP神经网络的故障预测模型，实现元器件质量状态的动态预警。在JZC-084系列电磁继电器与J599F26D系列低频连接器实验中，故障预测误差低于0.1%，质量态势评估准确率达95.1%，优于技术指标要求；随机森林分类模型验证显示，平均精确率、召回率与F1-score分别达到83.6%，81.2%与78.3%。该方法通过实时监测与多源数据协同分析，显著提升质量决策科学性，促进跨部门质量信息共享，未来可通过模型参数优化进一步扩展应用场景。

针对应用于无刷直流电机的栅极驱动器的上电干扰脉冲和dV/dt噪声等可靠性问题，设计了一款具备高可靠性、低功耗及抗dV/dt噪声能力的栅极驱动器。设计中，采用了高侧PMOS架构，并通过将栅极电压回馈至两组锁存器，确保了充足的死区时间。加入偏斜设计的SR锁存器，与前置逻辑组合过滤dV/dt噪声。在电平迁移电路中使用电流控制和电容耦合两种结构，实现了高侧到低侧的电压回馈的同时自适应调节输入脉宽；通过引入上电检测模块解决了在电源初始上电时产生的干扰脉冲，增强了鲁棒性，也降低了功耗。所设计的栅极驱动器基于0.25 μm工艺，供电电压为30～60V。在25 ℃典型工艺角下，通过多级缓冲器与驱动管的连接，确保了在驱动电流达到1A时，死区时间得到充分控制，从而实现最小死区时间，大约为12ns。

针对传统无运放带隙基准结构温度系数较高、电源抑制比（PSRR）性能较差，难以满足高精度应用需求的问题，设计了一种具有分段曲率补偿的高PSRR带隙基准电路。该电路采用电压自调节电路结构，通过负反馈环路抑制低频范围内电源纹波，增强输出电压的抗干扰能力。同时为了降低带隙基准的温漂系数，引入PTAT²电路产生补偿电流，对电路进行分段曲率补偿。提出的带隙基准电路采用SMIC 0.18 μm工艺进行设计，结果表明，在3.3V工作电压下，带隙基准输出电压为1.197V；在-45～125 ℃温度范围内，温度系数为5.38×10^-6/℃，低频下带隙基准源的PSRR为-103dB，电路的静态电流为14.8 μA。

随着触觉传感技术的不断发展，压电材料在触觉传感器中的应用引起了广泛关注。当前触觉传感器在复杂环境下面临着识别精度、响应灵敏度和稳定性低等挑战。为此，本研究利用聚偏二氟乙烯（Polyvinylidene Difluoride，PVDF）的压电特性将外部力信号转换为电信号来设计传感器，并利用单片机对触觉传感器收集到的数据进行读取和存储。同时，采用改进反向传播（Back Propagation，BP）神经网络与粒子群优化（Particle Swarm Optimization，PSO）策略相结合，提升信号识别与处理能力。通过多层PVDF结构设计，显著提高了传感器的灵敏度和响应精度。结果显示，分类性能（准确率98.54%，召回率98.13%，F1值97.42%）显著优于对比算法，且传感器在不同粗糙度和硬度物品的最高识别精度分别达到了95%和96%，最大均方根误差仅为0.032。综上所述，基于改进BP的PVDF压电薄膜触觉传感器设计，有效提高了触觉传感器在不同触觉刺激下的响应精度，具有较高的感知灵敏度和稳定性，进一步推动了智能机器人在精密操作和复杂任务中的应用。

超级电容器的低能量密度限制了其应用范围扩展。针对这一问题，本研究通过水热法在氧化石墨烯（GO）表面原位生长蒽基共价有机框架（DaTp-COF），制备了新型DaTp/rGO复合电极材料，并对其结构、形貌与电化学性能进行了系统表征。结果表明，DaTp/rGO复合电极具有独特的微孔-介孔-大孔多级孔结构，且结构中蒽基团的推拉电子效应会诱导希夫碱基团产生赝电容响应。得益于此，在0.5mol·L^-1硫酸电解液的三电极体系中，1A·g^-1电流密度下，DaTp/rGO电极的比容量达251F·g^-1，显著高于rGO电极材料。在离子液体电解液体系下，DaTp/rGO电极仅表现出双电层电容特性，但凭借其优异的多级孔结构，在1Ag^-1电流密度下其比容量仍高达158F·g^-1，10000次循环后容量保持率为78.82%。本研究利用原位生长法实现了DaTp-COF与rGO的协同效应，为高性能超级电容器电极材料研发提供了新思路，有助于超级电容器突破应用局限。

压电喷墨打印技术凭借其高精度、低噪声、材料适应性强等优势，广泛应用于3D打印、电子制造、生物医疗等领域。驱动电源是压电喷墨系统中重要的一部分。其输出的驱动脉冲波形施加在压电陶瓷上，决定着喷墨打印产品的质量。然而，现有的驱动电源存在输出驱动信号为单极性电压波形以及兼容性差等问题，难以满足不同型号压电喷头对驱动信号的个性化需求。为此设计了一个基于FPGA芯片的可调高压驱动电源电路，其中通过极性转换电路实现驱动波形极性的转变，通过运算放大器与三极管级联构成的二级放大电路实现电压的放大。同时编写控制代码并进行仿真，以验证该驱动电源的有效性。该驱动电源电路不仅实现了低压脉冲信号的生成与放大，还成功输出了双极梯形波，并具备放大倍数可调的功能。仿真结果表明，该驱动电源能够产生具有20 μs上升沿时间、±170V电压幅值和4.17kHz频率的可调双极脉冲信号。同时其在2nF负载条件下，可以驱动多个喷嘴共同工作。