电子信息材料的新进展

  电子信息材料是现代信息产业最重要的基础支撑之一。从电子信息材料的功能属性和应用来分,电子信息材料可以分为微电子材料、光电材料与器件以及电子元器件三大类。电子信息产品和技术的不断发展和升级换代,对以3C为核心应用的电子信息材料的发展也提出了更多更高的要求,本文简述了目前世界电子信息材料发展最新特点和趋势。
  塑料化和柔性化使产品创新
  有机电子材料(塑料电子)是近年来电子信息材料最重要的发展方向之一。1977年,MacDiarmid等三位研究人员发现将反式聚乙炔简单地暴露于卤素蒸汽中之后,其导电率可得到惊人的提高,塑料电子的研究也因此揭开大幕。相比于传统的硅基半导体材料,塑料电子材料可以实现更大面积的制造,具有更薄、更轻及柔性化的特征,并可以实现相对更简单的制造工艺和更低的生产成本。
  有机半导体在照明、平面显示、太阳能电池、晶体管、传感器、印刷、电容、PCB制造、光刻、人工肌肉及微型电机等电子产品领域都有相当广阔的应用前景。塑料电子材料也因此成为目前世界各国优先支持的研发领域,并且获得了相当多的研发成果。
  在众多塑料电子材料的开发当中,已经实现量产的OLED平面显示器是塑料电子材料的一个典型应用。这种显示技术使用有机薄膜半导体材料发光,其一个神奇特点就是可以实现卷曲显示。尽管有机TFT和塑料芯片目前还没有实现商品化,但从IBM、飞利浦、英飞凌等大公司已经研制出的原型产品来看,塑料半导体早晚将成为取代硅基芯片的新一代半导体材料。未来的塑料芯片将会大量地用于手机、计算机及电视机等电子产品当中。
  由于塑料容易加工成薄膜并且具有良好的延展特性,因此塑料电子材料的出现,必然导致全柔性电子产品的出现,从而满足现代电子产品轻薄、便携及易于设计的需求。目前,在PCB、平面显示、太阳能电池等领域,使用塑料作为柔性基板材料的技术已经接近商品化,计算机等电子产品可以像报纸一样卷折起来,放在口袋中已经不是什么遥远的梦想。
  便携产品带动材料轻薄化
  3C电子产品市场一直保持快速增长的一个很重要原因就是产品不断朝更轻更薄的方向发展,笔记本、手机以及时下年轻人很流行的MP3播放器就是这类电子产品的代表。这种电子产品推动着相应的电子材料向轻量化、薄膜化和器件的片式化方向发展。
  在轻量化方面,除了前面介绍的塑料电子材料可以满足部分电子产品的轻薄化要求外,镁合金、钛合金和一些工程塑料合金等在3C电子产品的壳中使用的比重逐渐升高。
  在薄膜化及器件片式化方面,太阳能电池、锂离子电池、电容、电阻及LED等电子元器件一直在朝这个方向发展。可以贴在衣服上的太阳能电池、聚合物锂离子电池、薄膜电容器和各类片式元器件等在电子产品的瘦身方面已经起到越来越重要的作用。
  绿色环保化是挑战
  纳米化和量子化是材料革命
  电子材料的纳米化有两个方向,一是指传统的硅基半导体材料继续朝纳米级的半导体技术方向发展,例如,Intel耗资30亿美元的45纳米工艺先进半导体工厂已经动工建设,将于2007年下半年开始投产。二是对传统电子功能材料,如电子陶瓷、磁性材料及电池材料等通过纳米加工或纳米表面改型,从而使其性能更优异,或产生新功能。例如,采用纳米改性技术的锂离子电池电极材料可以极大提高电池容量和产品的循环寿命。
  具有低维量子结构的硅基半导体和化合物半导体材料是新一代微电子、光电子器件和电路的基础,可能引发新的技术革命。世界各发达国家都给予高度重视。目前,低维量子结构已成为整个半导体科学技术及相关学科范围中最活跃、投入最多、成果最丰、进展最快的领域之一。
  电子产品市场的繁荣也带来电子垃圾污染的问题。电子产品中铅、六价铬、镉及汞等物质会对人类造成危害,并对自然环境形成污染,因此,减少电子产品的污染已经成为各国需要迫切解决的问题。而从源头上遏制有害物质的使用无疑是最佳的方法。欧美的ROHS指令已经规定,自2006年7月1日起,所有在欧盟市场上出售的电子电气设备必须禁止使用铅、水银(汞)、镉、六价铬等重金属,以及聚溴二苯醚(PBDE)和聚溴联苯(PBB)等阻燃剂。因此,开发诸如无汞无镉电池、无铅焊料等绿色环保电子材料已经成为电子材料行业必须面对的挑战。

微信扫描二维码咨询