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电子化学概述

发布时间:2009-02-14 阅读: 10296

电子化学品.一般是指为电子工业配套的专用化学品,主要包括集成电路和分立器件用化学品、印制电路板配套用化学品、表面组装用化学品和显示器件用化学品等。目前电子化学品的品种已达上万种,它具有质量要求高、用量少、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点。
我国历来十分重视电子化学品的研制、开发和生产,现在的产品已能部分满足我国信息产业的生产需求。现将2类比较重要的电子化学品的现状简要介绍如下:
1.1囊成电瘩用的电子化学品关键的有4类,(1)是超净高纯试剂。BV一Ⅲ级试剂已达到国外semi—c7质量标准,适合于0.8~1.2微米工艺(1M一4M值),已形成500t/a规模的生产能力,MOS级试剂已开发生产20多个品种,年产量超过4 000t;(2)是光刻胶。目前每年生产100 t左右,其中紫外线负皎已国产化.紫外线正胶可满足2微米的工艺要求,辐皎和电子束胶可提供少量产品;(3)是特种电子气体。目前少量由国内生产,30多个品种主要由美国、法国和日本等国家的公司提供;(4)是环氧模塑料。目前国内已有3 000t/a的生产能力,可满足0.8微米工艺要求,现在正在研制0.35 m工艺要求的封装材料。
1.2印刷电路板(PCB)配套用的电子化学品
印制电路板配套用的化学品主要也分4类:
(1)基板用化学品,包括基体树脂和增强材料,基体树脂主要是酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂和聚酰亚胺树脂等。用作基体的酚醛树脂.目前国内年产量为5 000t左右,用量最大的是环氧树脂,国内生产厂家较多,其中年生产能力超过1万t的有3家,目前总的年生产能力在5万t左右,只能部分满足基板生产的要求,大部分仍需进口。1999年.进口环氧树脂已超过5万te增强材料中,用量最大的是电子级玻璃纤维布,目前国内已有十多家企业建立了无碱池窑生产线,1999年.生产具有代表性的7628布已选1000万m左右。
(2)线路成像用光致抗蚀剂和网印油墨。光致抗蚀剂是制造印制电路板电路图形的关键材料,目前主要用液态光致抗蚀剂(Liquid photo—resist)和干膜抗蚀剂(dry film resist)2大类,其中干膜抗蚀剂的用量最大,在各种抗蚀剂中占90%以上。现在国内有7~8家企业生产干膜抗蚀剂,年产干膜抗蚀剂100万心左右.远远不能满足国内PCB制造的需求,大部分靠进口。1999年,我国干膜抗蚀剂的使用量约1 500万平方米。液态抗蚀剂有4种类型,即自然干燥型、加热固化型,uvf紫外光)固化型和感光成像型,前3种类型的抗蚀剂是用丝网印刷的方法制作电路图形,主要适用于线宽在200 btm以上的单面印制电路板的生产,后一种是用光致成像的光刻工艺制作电路图形,适用于制作精细、高密度双面和多层印制电路板,现在国内有7~8个厂家生产各种类型的抗蚀剂,年产量在1 500 t左右,还不能满足国内PCB制造的需求,尤其是液态感光成像光致抗蚀剂,1999年的用量接近200 t,主要靠进口。PCB用网印油墨,主要产品有阻焊剂、字符油墨和导电油墨等.国内也有7~8个厂家生产这类油墨,目前国产网印油墨只能满足中、低档需求,高档产品用液态感光成像阻焊剂等,大部分靠进口。1999年,国内使用的各种阻焊剂1 500 t左右,其中,感光成像阻焊剂需求增长最快。

 


(3)电镀用化学品。除主要用于镀铜工艺外.在镀镰、锡、金及其他贵金属的电镀工艺中也要使用,因为一般电镀工艺较直接金属化电镀工艺具有应用方便、成本低、导电性及产品可靠性高的特点,因此,在目前及将来的一段时期内仍将是普遍使用的电镀方法。常用的电镀化学品有Na2S202、Na2S04、NaOH、H2SO4、CuSO4、HN03、HCI和甲醛等,这些产品国内均能供应,有些特殊性能要求的电镀添加剂需要国外进口。
(4)用于显影、蚀刻、黑化、除胶、清洗、保护、助焊等工艺的其他化学品。如Na2S04、FeCl2、HCI、CuCl2、H2SO4、H02、Na0H、KMn04、保护涂料、消泡剂、粘合剂和助焊剂等,目前国内有7~8家公司及科研单位生产这些产品。1999年,国内电镀用化学品及显影、蚀刻等其他化学品的市场规模已超过1亿元,而且需求增长很快。
2发展前量
2.1几类有发展潜力的新型电子化学品
2.1.1新型光致抗蚀荆微电子工业的核心技术是微细加工技术,它是微电子工业的灵魂。微细加工技术,主要是指用光刻的方法进行加工的技术。光致抗蚀剂是进行微细加工用的关键基础材料之一,微细加工的尺寸不同,所用的抗蚀剂也不同。一般加工0.5微米以上线宽的工艺采用紫外线抗蚀剂。加工0.5以下线宽的工艺则要用激光和辐射线抗蚀剂,应是近期研究开发的重点。早在几年前,美国林肯实验室和IMB公司就开始合作研制激光抗蚀剂,现在他们台作研制的甲基丙烯酸酯三元共聚物作为193nm激光抗蚀剂已开始用作193 nm光系统的标准测试。Ben实验室正在研制的正型和负型激光抗蚀剂可望用于248 nm和193 nm激光光刻技术中。还有近年来开发的以硅材料为基础的微电子机械系统(MEMS),业内人士认为它可能成为21世纪的一项革命性技术,其中耐酸型光致抗蚀剂和耐强碱型光致抗蚀剂是其重要的加工用新材料,因此有广阔的发展前景。另外,据日本科学家预测,在2020年之前可能实现微米电子学中单原子存储技术的突破,因此,微米技术加工工艺所用的抗蚀剂也将是重要的发展领域.

 


2.1.2新型电子塑封材料
随着电子封装技术的不断更新,相适应的电子封装材料也不断开发出来.现已成为一项新兴产业,其中,电子塑料封装用材料发展更快。业内人士认为,它是实现电子产品小型化、轻型化和低成本化的一类关键配套材料。因此,引起了人们的浓厚兴趣。目前采用的电子塑料封装材料中,环氧娄塑封料用量最大,其次是有机硅类。现在环氧塑封料世界年产量已超过10万t.成为当代电子塑封料的主流。近年来,随着集成电路的集成度越来越高,布线日益精细化,芯片尺寸大型化、封装密度迅速提高。因而环氧塑封料也需要不断改进,关键是提高耐热性、耐湿性,应具有高纯度、低应力、低线膨胀系数、低α射线和更高的玻璃化转变温度等特性,才能适应未来电子封装的要求。为此首先要开发生产高品质的原材料,如邻甲酚线型酚醛环氧埘脂的水解氯含量就降至45×10-6以下,钠离子和氯离子的台量也要降至1×10-6左右;还要研制、开发、生产新型环氧树脂,如二苯基型环氧树脂、双环戌二烯型低牯度环氧树脂和萘系耐热环氧树脂等;同时,也要开发、生产高纯度球型二氧化硅等关键填料。另外,改性聚酰亚胺和液晶聚合物等也有望成为重要的电子塑封材料。
2.1.3彩色等离子体平扳显示屏(PDP)专用光刻系列装料彩色PDP是近年来开发的有巨大发展潜力的一种平板显示器。
它与阴极射线管fCRT)和液晶等显示器相比有许多突出的优点:(1)亮度高;(2)分辩率高;(3)易于实现大屏幕化;(4)可靠性高;(5)显示速度快;(6)可在严酷的环境中使用(如震动、冲击、严寒和高温等),它在未来军用和民用领域中均有广阔的发展前景。
彩色PDP的核心部分是由电极、障壁和荧光粉点阵等若干细小的单元组成。这些单元制作得越精细,分辩率越高,象素点就越多,图象就越清晰,贮存的信息量也就越多。因此,如何制作更加精细的单元是开发大屏幕、高清晰彩色PDP的关键所在。最初,这些单元部是用传统的丝网印刷的方法制作的,优点是工艺成熟,易于实现工业化生产;缺点是制作的线条较粗,不能实现精细、高密度单元的制作。近年来,国内外研究机构借鉴生产微电子器件的光刻工艺,成功地制作出非常精细的单元。可以预见,光划工艺将成为未来制造高清晰度彩色PDP的关键技术,因此,开发、生产彩色PDP专用光刻系列浆料,如导电光刻银浆料、台三基色荧光粉光刻浆料、障壁光刻浆料和黑浆料等,将有广阔的发展前景。

 


2.1.4印制电路板用新型基板材料一BT树脂
现在,通常用的印制电路板用基板材料是酚醛类、环氧类及其改性树脂.它能满足一般的使用要求。随着电子元器件和封装技术(MCM、CSP、COB等)的不断发展,现代电子系统要求信号传播速度越来越快,电子元器件的体积越来越小,因此,对基板的耐热性、耐湿性、尺寸稳定性及电气特性等要求越来越高,迫切需要开发高性能树脂作为基板材料。近年来国内外研究表明,由双马来酰亚胺与氰酸酯树惜合成的BT树脂具备了上述综台性能:
(1)耐热性好,玻璃化转变温度(Tg)最高可达310℃,在220℃温度时,耐热可达2万h;
(2)电气性能好,介电常数低(e<3.5,IMHZ),介质损耗因数小(tgδ≤2×10-3~5×10-3。IMHZ),而且温度和频率对介电常数和舟质损耗的影响很小;
(3)热瞄胀系数小,与制造集成电路的单晶硅近似(10×10-6~50×10-6℃),内应力低,湿热尺寸稳定性好;(4)吸水率低,温热条件下绝缘性优良;(5)应变能释放速度大,耐射线和高能辐的能力强;(6)有良好的成型加工性。它不但适用于制作高速数字及高频用高级印制电路板的基板材料,也适于用作高性能透波结构材料和航空航天用高性能结构复台材料的基体树脂,目前已被诸如摩托罗拉等世界著名电子产品制造厂家认可,并已大量采用,用量增加很快,预计有巨大的市场空间。
2.1.5印制电路板(PCB)用新型光致抗蚀剂
光致抗蚀剂是制作印制电路板精细电路图形的基础材料。随着电子工业,尤其是通讯和计算机工业的丑猛发展,对电子元器件的设计越来越趋向采用精细、超高密度及高脚致封装技术,促使印制电路板向高密度、多层化和低价格的方向发展。原来采用的光致抗蚀剂,例如应用最广泛的干膜抗蚀剂,由于其本身固有的局限性,已经不能完全满足现代PCB的性能要求。比如其分辨能力,虽然有资料报道干膜抗蚀剂的极限分辨率可接近1密耳(25p.m),但在实际生产线上,只能做到3~4密耳。而现代电子技术的发展,已要求PCB的线宽/线距为2密耳/2密耳,甚至更细的线宽/线距。因此,迫切需要有新型的光致抗蚀剂把分辨能力提高到更高的水平,尤其是多层板的内层的制造。
另一方面,PCB价格方面的竞争也几乎到了白热化的程度,迫使PCB制造商不得不考虑在确保PCB质量和性能的前提下,要千方百计降低PCB的制造成本。为此,新—代液态光致抗蚀剂应运而生,如液态感光成像光致抗蚀剂和电沉积液态光致抗蚀剂(ED抗蚀剂)等正进行系列化研究开发,部分已用在生产线上。采用这些新型光致抗蚀剂容易得}Ⅱ高的分辨率。比如,用通常的非准直光源和标准显影装置,显影后可得到50微米的分辨率,若采用准直光源.只要保证相应的清洁环境和底图条件,其分辨能力可以达到25微米。在随后的外层或内层的蚀刻过程中,同干膜抗蚀剂相比,液态光致抗蚀剂可给出优异的蚀刻效果,成品率高,成本也可降低较多,因此,未来液态光致抗蚀剂将有相当的增长空间,预计到2005年国内市场年需求将超过1 500t。

 


2.1.6液态惠光成像阻焊剂
阻焊剂是制造PCB用化学品中比较关键的材料之一。自从60年代第1代双组份热固型阻焊剂问世之后,加速了PCB产业的发展。随后,为适应市场的需求变化.经过不断改进、更新.又开发了第2代光固化型(uv光固化)阻焊剂.井获得了广泛的应用。近年来,为了适应制造高密度PCB的需要,开发出第3代阻焊剂,即液态感光成像阻焊剂,它的主体预聚物的结构中.既有可进行光聚合的基团,也台有可进行热交联的基团,通过曝光、显影,可以得到套准精度很高的精细图形,再经加热交联,阻焊膜更加致密、光滑,其耐热性、绝缘性等物理、电气性能更好,是前2代阻焊剂所无法比拟的。因此.它剐一问世便得到咖制造厂家的普遍欢迎,使用量急剧增加,预计到2005年,中国国内市场年需求量将超过1000 t。随着人们对环境的要求愈来愈重视.第3代蔽态感光皮缘阻焊剂的结构又在不断改进,最初采用溶剂显影,现在已被释碱水溶液显影所取代,而且水基液态感光成像阻焊剂也已研制成功,在欧洲部分企业已开始试用。另外.为适应高精细表面安装工艺的需要,近年来开发的高性能可剥性阻焊剂(蓝胶)也日益引起PCB制造厂家的关注,用量增加很快。因此.随着高密度PCB产业在中国的迅速发展,液态感光成像阻碍剂等系列化产品将会有更加诱人的发最前景。
2.2市场需求预测
目前全球信鼠产业的市场规模已突破2万亿美元,我国的信息产业也在高速发展,据国家有关部门预测,“十五”期间我国信息产品制造业的年增长速度将超过20%,毫无疑问,电子用化学品的年均递增率也将超过20%。1999年,我国电子化学品的市场规模已超过100亿元。据国家有关部门预测.到2005年,我国微电子用光刻校将超过200t;超净高纯试剂.其中BV一Ⅲ级超过2000t,各种MOS试剂超过8 000t;环氧模塑料超过8 000 t。印制电路板用覆铜箔层压扳的产量将超过20万t。根据预测.到“十五”期末,我国的电子化学品市场规模将超过200亿元。可能成为化工行业中发展速度最快、并且最有活力的行业之一。
2.3我国电子化学品产业的发展思路
巨大的市场需求为发展我国的电子化学品产业提供了机遇。国内经过多年的研制、开发和生产,特别是近些年来通过技术改造和结构调整,我国的电子化学品产业已经具备了一定的发展基础,曾经为信息产业的发展作过一定的贡献,但与我国目前飞速发展的信息产业的要求相比,就显得较为薄弱,不太适应。与国外的先进水平相比,还有较大的差距。如产品的品种较少,缺少系列化;高品质的较少,中、低档的较多;企业的生产规模都比较小等,尤其是我国即将加人世贸组织,国外的电子化学品将会大量涌人国内市场,竞争加剧.必将会给国内企业造成暂时的困难。这就是电子化学品产业发展所面临的现实,机遇与挑战同在,优势与弱点共存。因此,在这种新的形势下,如何发展我国的电子化学品产业.笔者认为,一要充分认识面临的环境,要研究解决电子化学品产业发展的剖新机制等深层次问题;二要充分利用国内外两种资源和两个市场,尽快提高产品的技术水平和竞争能力;三要高起点引进技术.消化、吸收并不断创新。有条件的企业要联合大学和科研机构,建立研究开发中心.不断提高产品的档次和系列化水平.研究开发符合市场需求的新产品;四要充分利用国家对发展高新技术的优惠产业化政策.在优势互补、利益共享、风险共担和自觉自愿的原则下,通过改组、联合,组建若干国家级的电子化学品研究开发中心,承担一些重要电子化学品的研制和生产,这对于发展我国的信息产业和加速国防的现代化建设是极其重要的。全靠进口解决,是不现实的,也是危险的;五要在调查、研究的基础上,制订一个既是高瞻远瞩,又能切实可行的行业发展规划。

 


未来我国电子化学品产业的发展,除了应重视和强化发展面广量大的各种超净、高纯试剂和光刻胶以及塑封料以外,更要重视比较薄弱的电子用各种特种气体的开发和生产,几类有发展潜力的新型电子化学品也应关注.预计可能会有较大的发展空间。

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