液态金属在电子热控中的应用进展与挑战

摘要:液态金属作为当下科学和工业前沿的璀璨明珠,不仅是实际应用中不可或缺的重要组成部分,更是一个充满未知奇迹的探索领域。其独特的物理性质使得它在电子热控方面备受瞩目。文中剖析了热控应用中至关重要的典型液态金属的物理参数和性能,深入挖掘了液态金属在电子热控中的应用场景,介绍了它作为热界面材料、相变储能材料和循环工质的现状和研究进展,并进一步阐述了液态金属在电子热控应用中面临的主要技术挑战,提出了应对这些技术挑战的技术途径,指出了液态金属未来的研究方向。

印刷薄膜晶体管材料与器件技术研究进展

摘要:聚焦溶液印刷工艺制备薄膜晶体管(TFT)技术,综述了近年来印刷TFT 材料与器件研究成果。TFT 是平板显示器件的核心共有技术,决定了平板显示器的显示效果与显示质量。从TFT 器件中的材料及工艺出发,分别介绍可印刷的导电材料、半导体材料和绝缘层材料,以及印刷制备TFT 技术的发展现状。要实现印刷TFT 技术的商业应用,还面临着诸如可印刷的高性能墨水材料开发、高均匀性薄膜印刷沉积工艺、较低的接触电阻、印刷TFT 集成制备技术,以及如何实现印刷TFT 在偏压、光辐照、温度等条件下的长期稳定性等问题。提出了随着新材料的进一步开发和印刷技术的发展,印刷技术将为实现低成本制造TFT 提供一条有前景的途径。

无助焊剂甲酸回流技术在铜柱凸点回流焊中的应用

摘要:摩尔定律放缓,先进制程逼近物理极限,先进封装朝连接密集化、堆叠多样化和功能系统化方向发展,这一趋势使得铜柱凸点互连可靠性更具挑战性。回流焊是形成铜柱凸点的关键工艺,回流后凸点质量对于互连可靠性至关重要。对传统助焊剂回流用于铜柱凸点回流焊的劣势进行了简要阐述,综述了甲酸回流技术用于铜柱凸点回流焊的可行性,重点从还原效果、焊料润湿性、清洁性方面进行评述。概述了甲酸回流技术的原理和工艺流程,总结了其相较于助焊剂回流技术在产品质量、成本等方面的优势,并介绍了当下处于研究阶段的2 种新型无助焊剂回流技术,展望了回流技术的未来发展趋势。

面向“十五五”的半导体装备的挑战与机遇

摘要:面向“十五五”,我国半导体装备产业面临技术封锁与供应链脱钩的双重挑战,需从“追赶替代”转向“路径创新”,突破对国际技术体系的依赖。文章分析了三大核心需求:支撑自立自强(突破先进制程装备与零部件瓶颈)、构建中国特色创新生态(探索GAA、3D集成等新技术路径)、推动智能化升级(融合AI与数字化技术)。同时,提出以“再全球化”策略应对逆全球化,通过内循环与国际双循环协同,重塑全球半导体产业链。当前,国产装备在成熟制程取得突破,但高端领域仍被美国、日本、欧洲垄断,且面临低水平重复竞争、供应链“卡脖子”等问题。建议通过系统性科技攻关、上下游协同创新,避免内卷,聚焦非对称技术优势,实现从自主可控到自立自强的跨越。

电喷印刷柔性传感器

摘要:柔性传感器因其在弯折、扭曲、拉伸等大变形条件下具有稳定的传感性能,所以在软体机器人、可穿戴电子和生物医疗等领域具有潜在的应用前景,受到了国内外研究者的广泛关注。与传统光刻技术相比,印刷技术制造作为增材制造,具有绿色、低成本和可大面积制造的优势,被广泛应用于柔性电子器件制备。其中,电流体动力喷墨打印(电喷印) 技术因其具有多种功能材料的兼容性,被认为最有可能替代传统的光刻技术,实现柔性传感器高分辨率和跨规模制造。近年来,电喷印技术在微型化柔性传感器制造领域显示出广泛的应用潜力。本综述重点介绍了电喷印刷柔性传感器的工艺、材料和应用的最新研究进展。首先,详细介绍了电流体动力喷墨打印技术的工作原理,总结了用于电喷印的各种功能性墨水材料,然后,介绍了电喷印刷中墨水和柔性基底间表界面调控的问题。随后,综述了电喷印方法在柔性压力传感器、柔性气体传感器和柔性电化学传感器等柔性传感器制造的应用进展。最后,总结讨论了下一代电喷印刷技术在柔性传感器领域的机遇与挑战。

交叉纳米图形转移压印制备晶圆级金属超表面

摘要:目的开发一种金属超表面高通量制备方法。方法电子束曝光法制备硅基原始模具并通过热压印复制多个IPS子模具,制备PET-IPS 复合工作模具并利用多次交叉式纳米压印高效率制备出晶圆级硅基超表面模具。在此基础上,基于相对黏附力控制,通过复制模具、热蒸发、压印等步骤将高精度金属超表面结构转移至目标基底。通过模具形貌表征与金属超表面结构转移率测试等实验,分析制备技术的模具结构深度均一性以及金属纳米结构转移完整性。结果经过多次剂量对照,在0.7μC/cm2 剂量下曝光出3mm×30mm的硅原始模具,其最小微纳结构尺寸为100nm,尺寸误差在4%以下,具有良好的一致性。通过交叉纳米图形转移压印技术实现4英寸晶圆级金属超表面制备,与传统步进重复式纳米压印相比,该技术将超表面纳米图案制备效率提升了7.6倍,4英寸硅基超表面模具深度差异在7%以下,金属超表面结构转移率接近100%。结论交叉纳米图形转移压印技术可有效提高晶圆级金属超表面制备效率并降低制备成本,在光学成像、光通信、传感等领域具有广阔的应用前景。

单组分双波段电致变色材料及器件的研究进展

摘要:双波段电致变色器件可以选择性调控可见光和近红外波段透过率,在最大限度利用自然光照的同时有效阻隔太阳辐射热,从而显著降低建筑在照明和空调系统的能耗。相较于传统复合型电致变色材料,单组分双波段电致变色材料因其制备工艺简单和优异的电致变色性能,使其在建筑节能窗和汽车天幕领域展现出巨大的应用前景,也成为了电致变色领域的研究热点。最近开发了各种具有高电致变色性能的单组分双波段电致变色材料,为双波段电致变色应用的发展做出了重大贡献。本文系统地介绍和讨论了单组分双波段电致变色材料及器件的最新研究进展,并对该领域当前面临的关键科学问题与主要技术挑战进行了深入分析,最后对未来发展方向提出了建设性展望。

氧化镓射频功率器件研究进展

摘要:超宽禁带半导体材料氧化镓(β-Ga2O3)具备高临界击穿场强、高电子饱和速率等特性,同时具有熔体法生长的大尺寸单晶衬底,有望在未来电网、轨道交通、雷达通信等高压大功率领域得到广泛应用。虽然基于氧化镓材料的电子器件在国际上已经取得了快速发展,然而受限于氧化镓材料迁移率低、热导率差的原因,氧化镓基射频器件的研究相对滞后。本文首先剖析了高压射频功率器件的发展需求,包括更高的功率量级、更小更轻便的设备、更高效的系统。随后,从击穿场强、饱和速率、晶圆制造和热管理四个方面阐述了氧化镓材料适合做高压大功率射频器件的原因。接着,综述了国际上有关氧化镓基射频功率器件研究的相关进展,主要讨论了同、异质衬底金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),以及异质结场效应晶体管(HFET)三种类型的器件结构。最后,总结了目前氧化镓射频功率器件性能提升的两大挑战是热扩散能力差和电子迁移率低,并对未来该领域的研究方向进行了展望和建议,例如高导热衬底的异质集成、表面钝化技术研究、器件在极端环境下的可靠性问题等,为相关领域的研究人员提供参考。

光敏聚酰亚胺:低温固化设计策略

摘要:扇出型晶圆级封装(FOWLP)由于在成本、尺寸、输入/输出密度等方面有更优化的解决方案而备受关注。随着封装厚度的薄型化,作为其中再布线层介电材料的光敏聚酰亚胺也面临着新的要求: 更低介电常数、更低热膨胀系数、更低残余应力、更低固化温度等。FOWLP面临的问题主要是晶圆翘曲,减少封装工艺热预算可有效降低封装中金属材料与介电材料之间因热力学性质差异所导致的应力集中。由此,光敏聚酰亚胺需首要解决的即是传统体系在固化温度方面的限制(>300℃) 。本文从聚酰亚胺合成过程角度综述了近些年来在降低光敏聚酰亚胺固化温度方面的研究进展及发展现状,介绍了基于聚酰胺酸、聚异酰亚胺、可溶性聚酰亚胺低温固化体系的优劣势,最后展望了低温固化体系的进一步发展趋势。

液晶高分子聚合物的类型、加工、应用综述

摘要:液晶高分子(LCP),简单可分为溶致LCP、热致LCP,其在一定条件下以液晶相存在,有独特的分子取向,兼容高分子、液晶特性。LCP具有高耐热、高模量、低熔融粘度、极小的热膨胀系数、低介电损耗、高机械强度等优异的力学性能、介电性能、光学性能,可广泛应用于高频高速电子通讯、生物医用、复合材料等领域。与聚乙烯、聚丙烯等通用塑性聚合物相比,LCP成型工艺还不够完善,尚有许多问题亟需解决,如填料填充、加工温度、相容性等因素如何影响挤出成型产品性能,理论模型、循环加工次数、相容性等如何影响注塑成型产品性能,拉伸比、加热参数等如何影响纤维产品力学性能。此外,LCP在具体领域应用也存在较多问题,如印制电路板(PCB)加工、表面处理等如何对通信领域的信号产生影响,加工条件、自增强纤维化能力等如何对复合材料性能产生影响,以及生物医学、光学、记忆材料、导热等领域应用的可行性如何等。大量研究结果表明,LCP含量、剪切速率、加工温度、无机填料含量等因素对LCP挤出制品的模量、电阻率、相容性等有影响,增强材料类型、熔融粘度、LCP含量等因素能明显提高LCP复合材料的力学性能。通信领域,LCP在30~110GHz的介电损耗角正切(Df)小于0.0048,进一步优化LCP的PCB加工参数、表面处理,制备的天线具有宽带宽、高效连接等优异性能;生物医用领域,LCP可作为抗原检测、传感器、神经网络的有效组件;复合材料领域,引入LCP、调节加工参数,可使复合材料的力学性能大幅提升。此外,LCP在记忆、光学、导热方面也有较多应用探索。本文对LCP分类进行了介绍,对LCP的挤出工艺、注塑工艺、纺丝工艺进行了说明,对LCP在通讯、生物医用、复合材料等领域进行了综述,并展望了该材料的发展前景。