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电子化学品材料有哪些?

发布时间:2017-06-27  浏览次数:1377

电子化学品(electronic chemicals),也称为电子化工材料,泛指专为电子工业配套的精细化工材料,即集成电路,电子元器件,印刷线路板,工业及消费类整机生产和包装用各种化学品及材料。电子化学品系化学、化工、材料科学、电子工程等多学科综合的综合学科领域。

电子化学品按照不同的应用领域,可以划分为十几大类产品。它们通常包括:微细加工的光刻胶,湿电子化学品,电子特种气体,电子封装材料,硅片的抛磨光材料,印刷线路板用电子化学品,电子塑封材料,无机电子化学品,混成电路用化学品,电容器用材料,稀土化合物材料,电器涂料,导电聚合物及其它电子电气用化学品,电池材料,平板显示产业配套电子化学品等。所涉及到的电子化学品的品种超过16000种,约占整个电子材料总品种数的65%。

1.通用湿电子化学品

通用湿电子化学品是指在集成电路,液晶显示器,太阳能电池,LED制造工艺中被大量使用的液体化学品。

类别

常见湿电子化学品

酸类

氢氟酸,硫酸,磷酸,盐酸,硝酸,乙酸,乙二酸

碱类

氢氧化铵,氢氧化钾,氢氧化钠

醇类

甲醇,乙醇,异丙醇

酮类

丙酮,丁酮,甲基异丁基酮

酯类

乙酸乙酯,乙酸丁酯,乙酸异戊酯

烃类

环己烷,甲苯,二甲苯

卤代烃类

三氯乙烷,三氯乙烯

其它

过氧化氢,氟化铵…

2.集成电路化学品

▎光刻胶

又称光致抗蚀剂,由感光树脂、增感剂和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后,在曝光区能很快地发生光反应,使得这种材料的物理性能,特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理,溶去可溶性部分,得到所需图像。

▎电子特种气体

半导体工业用的气体统称电子气体。按其门类可分为纯气,高纯气和半导体特殊材料气体三大类。特殊材料气体主要用于外延,掺杂和蚀刻工艺;高纯气体主要用作稀释气和运载气。电子气体是特种气体的一个重要分支。电子气体按纯度等级和使用场合,可分为电子级,LSI(大规模集成电路)级,VLSI(超大规模集成电路)级和ULSI(特大规模集成电路)级。

电子气体中的N,H,Ar和O气体被称为通用气体,在电子工业中主要用作稀释气和运载气;NF3,CF4,SF6及C3F6等气体主要用于等离子刻蚀工艺中的化学气相沉积室的刻蚀气体和清洗气体;硼烷(BH6),磷烷(PH3)和砷烷(AsH3)等气体主要用作气体掺杂剂。

电子气体的另一个分支是MO源材料,MO源材料是由有机物烷烃和Al,Sb, Cd, Ga, In, Te, Zn, Be, Bi, B, Fe, Mg, P, Hg, Se, Si, Sn, Ta, Ti, 和W等元素化合生成的金属有机化合物,它是先进的金属有机化学气相沉积(MOCVD),金属有机分子束外延生长(MOMBE)等技术生长半导体微结构材料的支撑材料。

▎封装材料

电子封装材料是指用于承载电子元器件及其相互联线,起机械支持,密封环境保护,散失电子元件的热量等作用,并具有良好电绝缘性的基体材料,是集成电路的密封体。

3.印刷电路板化学品

▎介电层

用来保持线路及各层之间的绝缘性,俗称为基材。

▎褪菲林液

褪菲林液的用途是将线路板面上盖住的菲林褪去,露出未经线路加工的铜面,用以在后续工艺刻蚀。

▎棕化液

棕化液是提高印制电路板多层印制电路内层铜面与聚合材料粘结力的处理液,提高多层板之间的接合力可以从两个因素着手:一是提高粘接面的比表面积,二是形成了一层有机金属转化膜。内层板经过棕化处理后,在铜表面形成一层均匀的蜂窝状的有机金属铜层,这种结构能增强与半固化树脂的结合力;同时在层压过程中,参与树脂固化是得交联反应,从而形成了化学键,进一步增强了与半固化树脂的结合力。棕化能防止铜进一步被腐蚀,保护铜线路,提高耐酸性,保证了PCB多层板的质量和性能。

▎防焊油墨

并非全部的铜面都要吃锡上零件,因此非吃锡的区域,会印一层隔绝铜面吃锡的物质(通常为环氧树脂),避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺,分为绿油、红油、蓝油。

4.显示器化学品

▎蚀刻液、显影液、剥离液

光刻是半导体制造工艺,微电子集成电路以及微纳制造工艺中的一种相当重要的方法,是图形化处理的一种主要工艺。光刻工艺一般需要经历湿法刻蚀,显影,剥离和清洗的步骤。

广义上来讲,刻蚀是通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称。而其中的湿法刻蚀就是利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除未被掩蔽材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的,这里的溶液就被称为刻蚀液。例如常用硝酸与氢氟酸和水(或醋酸)的混合溶液来刻蚀硅。

显影过程是将显影液喷淋到曝光后的产品表面,显影液会将被紫外光照射发生反应的感光光刻胶溶解掉,从产品表面去除,留下来未被紫外光照射的部分,使其留在产品表面。

剥离过程是将剥离液喷淋到刻蚀后的产品表面,剥离液会将未被紫外光照射的感光光阻溶解掉,留下被保护的部分,从而形成线路。

▎液晶材料

目前,各种形态的液晶材料基本上都用于开发液晶显示器,现在已开发出的有各种向列相液晶,聚合物分散液晶,双(多)稳态液晶,铁电液晶和反铁电液晶显示器等。

根据液晶形成的条件可分为热致液晶和溶致液晶;根据相态分类可以分为向列相,近晶相和手性相。溶致液晶是将某些有机物放在一定的溶剂中,由于溶剂破坏结晶晶格而形成的液晶,被称为溶致液晶。比如:简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂等。溶致液晶广泛存在于自然界、生物体中,和生命息息相关,但在显示中尚无应用。热致液晶是由于温度变化而出现的液晶相。低温下是晶体结构,高温时则变为液体,这里的温度用熔点(TM)和清亮点(TC)来表示。当处于熔点和清亮点的温度中间就以液晶形态存在。目前用于显示的液晶材料基本都是热致液晶。在热致液晶中,又根据液晶分子排列结构分为三大类:近晶相,向列相和胆甾相。

▎荧光粉

荧光粉多用于自发性显示器,其发光特性直接影响着显示器的性能。外部光通过玻璃面板和荧光屏反射进入人眼,从而使对比度降低,为防止外部光进入人眼,采取了各种方法来降低荧光屏对外部光的反射。现在广泛采用的方法是在荧光粉颗粒上附着颜料。荧光粉颗粒的粒径从几微米到十几个微米,颜料粒径要小于荧光粉粒径的1/10,附着量为荧光粉重量的0.2-0.3%,表面覆盖率约为20%,CRT制造中要经过400℃的工艺处理,因此颜料必须要稳定。能满足上述要求的红色颜料氧化铁,蓝色颜料是CoO·nAl2O3。

5.其它

▎稀土化合物

稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素 (铈组稀土),钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土元素(钇组稀土)。在稀土化合物中,以氧化物和复合氧化物的合成和应用最多,因为稀土与氧的亲和力很强。其次为卤化物和复合卤化物,因为它们是制备其他稀土化合物和稀土金属的原料。再次为硫化物,氮化物,硼化物和稀土配合物。

▎电容器用材料

电容器由两个金属极,中间夹有绝缘材料(介质)构成。由于绝缘材料的不同,所构成的电容器的种类也有所不同。按介质材料可分为:气体介质电容,液体介质电容,无机固体介质电容,有机固体介质电容和电解电容。

铝电解电容器,由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。它还需经直流电压处理,做正极的片上形成一层氧化物膜做介质。其特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适于电源滤波或低频电路中。钽铌电解电容器,由金属钽或者铌做正极,用稀硫酸等配液做负极,用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成,其特点是体积小容量大,性能稳定,寿命长,稳定性能好,适合用在要求较高的设备中。薄膜电容器,结构与纸质电容器相似,但是用聚酯,聚苯乙烯等低损耗塑材作介质。频率特性好,介电损耗小。瓷介电容器,是穿心式或支柱式结构瓷介电容器,安装螺丝即是一个电极。介电损耗小,有温度补偿作用,特别适于高频旁路。

▎导电聚合物

导电高分子是由具有共轭π键的高分子经化学或电化学“掺杂“使其由绝缘体转变为导体的一类高分子。通常导电高分子的结构特征是由有高分子链结构和与链非键合的一价阴离子(p型掺杂)或阳离子(n型掺杂)共同组成。因此,导电高分子不仅具有由于掺杂而带来的金属(高电导率)和半导体(p型和n型)的特征之外,还具有高分子的可分子设计结构化多样化,可加工和比重轻的特点。

▎封装用电子级树脂

常用的封装树脂主要有酚醛树脂(PF),环氧树脂(EP),聚酰亚胺树脂(PI),双马来酰亚胺树脂(BMI),苯并嗯嗪树脂(BOZ),氰酸酯树脂(CE)等。不同的材料其应用领域及用途也不尽相同。但就其综合性能分析,酚醛树脂的应用前景更为广阔。

酚醛树脂是世界上最早实现工业化的合成树脂,具有原料易得,价格低廉,生产工艺和设备简单等优点,其优良的力学性能,电绝缘性能,耐烧蚀性能等优点更为突出。在实际应用中,可以作为环氧模塑料的固化剂或与其它树脂(如聚酰亚胺树脂)共混而被广泛应用于电子封装材料。环氧树脂在电子封装材料中有着极其重要的作用,但也存在着抗冲击性,耐热性,耐湿热性差等缺点。

▎酚醛树脂

酚醛树脂也叫电木,又称电木粉。固体酚醛树脂为黄色、透明、无定形块状物质,因含有游离酚而呈微红色,实体的比重平均1.7左右,易溶于醇,不溶于水,对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗步骤而制成的树脂。因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性两类。酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能,广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业。酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因,酚醛树脂才被应用于一些高温领域。

综上,电子材料横跨电子信息与新材料两大国家鼓励发展行业,是战略新兴产业之一,是世界各国为发展电子工业而优先开发的关键材料之一,处于从基础化工材料到终端电子产品生产的产业链中间环节。它具有研制生产技术复杂,质量要求高,涵盖多个学科,更新换代快,产品附加值高,配套性、专用性强等特点。而预计在未来几年,中国将成为电子化学品行业增长潜力最大、增长速度最快的国家。我国作为全球最大的电子信息产业制造中心,对电子化学品有着旺盛的市场需求,虽然高性能产品仍依赖于进口,但随着我国经济水平的不断提升以及产业结构的进一步完善,电子化学品等技术附加值和经济附加值均较高的高新技术产品有望获得突飞猛进的发展。

(来源于新材料在线整理)




 
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