半導(dǎo)體領(lǐng)域聚四氟乙烯的應(yīng)用與開發(fā)

孟章富 張國(guó)佩（山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博 256401）

1 半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)

1.1 半導(dǎo)體概述

半導(dǎo)體在現(xiàn)今社會(huì)應(yīng)用非常廣泛，其發(fā)展與創(chuàng)新逐漸推動(dòng)著社會(huì)信息技術(shù)與多領(lǐng)域的發(fā)展。半導(dǎo)體是一種應(yīng)用范圍較廣的電子材料，其導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，能夠被用于制作半導(dǎo)體器件與集成電路的電子材料。半導(dǎo)體分類多樣，依據(jù)半導(dǎo)體材料的化學(xué)成分，大體可將其分為元素半導(dǎo)體、無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體、有機(jī)化合物半導(dǎo)體與非晶態(tài)半導(dǎo)體，這幾類半導(dǎo)體都有著不同的性能，由于半導(dǎo)體領(lǐng)域是一個(gè)擁有極其廣泛知識(shí)的領(lǐng)域，隨著技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體分類、性能等都在不斷的變化發(fā)展之中。但是，半導(dǎo)體的制造工藝有一定的特殊性，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體制造工藝的要求也逐漸增高，尤其是對(duì)其固片表面質(zhì)量把關(guān)逐漸嚴(yán)格，半導(dǎo)體制造工藝每一道工序都密切影響著其成品的質(zhì)量、安全性與可靠性，因此，在未來(lái)的半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，需要我們把更多的注意力集中于解決這類技術(shù)層面。

1.2 半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

半導(dǎo)體作為一種電子材料，在現(xiàn)如今社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。現(xiàn)今社會(huì)是以能源、材料、信息技術(shù)為依托的社會(huì)，半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)極大的改變了傳統(tǒng)的發(fā)展方式，不僅使得社會(huì)生產(chǎn)成本降低，而且提高了社會(huì)生產(chǎn)力與生產(chǎn)效率，同時(shí)也促進(jìn)社會(huì)多個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。具體來(lái)講，我們當(dāng)今社會(huì)中工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通、航空、信息、通訊等多領(lǐng)域都離不開半導(dǎo)體技術(shù)。例如，我們最為熟悉的通訊方面，小到通訊設(shè)備（手機(jī)、電腦等），大到通訊技術(shù)（5G技術(shù)）都離不開半導(dǎo)體技術(shù)。因此，半導(dǎo)體技術(shù)在我們社會(huì)中應(yīng)用非常廣泛，每一個(gè)領(lǐng)域都需要借助這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)自身的發(fā)展。

1.3 半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展前景

半導(dǎo)體技術(shù)推動(dòng)半導(dǎo)體領(lǐng)域逐漸發(fā)展，尤其是隨著5G 信息技術(shù)、光電應(yīng)用等的發(fā)展，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也有了蓬勃的發(fā)展前景。有研究指出未來(lái)第三代半導(dǎo)體核心技術(shù)將集中于三大領(lǐng)域：晶體材料制備技術(shù)與設(shè)備；電力電子器件技術(shù)；第三代半導(dǎo)體照明技術(shù)。在社會(huì)政策以及市場(chǎng)需求背景下，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將會(huì)得到更好的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)也逐漸加大對(duì)半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展的投入，并且逐漸把目光投向先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域，以求加大半導(dǎo)體產(chǎn)品的自給率。因此，這種良好的發(fā)展前景以及需求也為半導(dǎo)體領(lǐng)域提供了新的機(jī)遇，尋找新途徑實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新成為了焦點(diǎn)。

2 聚四氟乙烯的應(yīng)用價(jià)值研究

2.1 聚四氟乙烯的性能

聚四氟乙烯是一種重要的有機(jī)氟材料，其獨(dú)特的化學(xué)性能使得自身具備多種優(yōu)異性，從而被廣泛應(yīng)用于多種生產(chǎn)領(lǐng)域以及我們?nèi)粘Ｉ?。具體來(lái)講，聚四氟乙烯的耐高溫性能較強(qiáng)，可以在-150℃～250℃之間長(zhǎng)期使用，不容易造成損壞；化學(xué)穩(wěn)定性較為優(yōu)越，不會(huì)受到任何酸、堿及其他有機(jī)溶劑的溶蝕；卓越的電絕緣性也使得其成為良好的絕緣材料；除此之外，聚四氟乙烯還具有良好的防粘性、潤(rùn)滑性、耐大氣老化性以及不燃性。聚四氟乙烯的這些性能使得其應(yīng)用范圍非常廣泛。在本文所研究的半導(dǎo)體領(lǐng)域其也發(fā)揮著不可替代的作用。

2.2 聚四氟乙烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用的重要性

半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體材料的需求較大，上文中介紹了半導(dǎo)體材料的特殊性，其在制造過(guò)程中對(duì)制造工藝有極高的要求，而聚四氟乙烯的應(yīng)用能夠在一定程度上滿足這類需求。另外，半導(dǎo)體領(lǐng)域包括多種，例如，5G信息技術(shù)、通訊設(shè)備等。這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開聚四氟乙烯的應(yīng)用，而且聚四氟乙烯自身的性能能夠在實(shí)際應(yīng)用中解決許多問(wèn)題，較好地改善一些技術(shù)難題?？傮w上講，半導(dǎo)體領(lǐng)域在現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展中越來(lái)越受到重視，其對(duì)半導(dǎo)體材料的需求。以及自身產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都極大影響著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及生產(chǎn)力的發(fā)展，研究聚四氟乙烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用也就顯得更加重要。

3 聚四氟乙烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域的運(yùn)用與開發(fā)

3.1 聚四氟乙烯在半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1.1 避免清洗用劑對(duì)半導(dǎo)體部件的污染

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體材料的制造工藝也提出更高的要求。半導(dǎo)體材料制造過(guò)程中防止污染以及部件清洗都是非常重要的，因此，通過(guò)聚四氟乙烯材料能夠很好地解決這類問(wèn)題。例如，在硅片制造過(guò)程中通常會(huì)使用去離子水以及其他化學(xué)品，這類用品容易造成部件污染等問(wèn)題，因此，使用高純度聚四氟乙烯制作的管道等能夠使得這類清洗劑通過(guò)管道進(jìn)行部件清洗，在很大程度上避免污染。另外，由于聚四氟乙烯具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，不會(huì)受到酸、堿及其他有機(jī)溶劑的溶蝕，利用這一特性制成的各種容器與儲(chǔ)存瓶能夠儲(chǔ)存與運(yùn)輸半導(dǎo)體制造過(guò)程中所需的化學(xué)用品，保證這類化學(xué)品的純度，從而避免流體對(duì)部件的污染。

3.1.2 制成工具部件，保證成品的質(zhì)量

半導(dǎo)體材料制造過(guò)程中，某些工具部件可以采用聚四氟乙烯材料來(lái)進(jìn)行加工制作，既能夠?qū)崿F(xiàn)部件成品的抗污染性，也能夠保證成品的質(zhì)量。對(duì)清潔性要求較高的部分半導(dǎo)體部件，選用聚四氟乙烯材料進(jìn)行制造，能夠最大程度避免流體對(duì)部件的污染與侵蝕。聚四氟乙烯耐高溫，耐大氣老化，因此也可利用這些性能制作部件，替代性能較差的部分材料?？傮w來(lái)講，通過(guò)聚四氟乙烯材料制造半導(dǎo)體部件都是利用聚四氟乙烯的性能來(lái)實(shí)現(xiàn)，在半導(dǎo)體部件制造或者研發(fā)過(guò)程中均可以嘗試采用聚四氟乙烯代替其他材料，實(shí)現(xiàn)部件在特定環(huán)境條件下的使用，延長(zhǎng)部件使用周期。

3.2 聚四氟乙烯在5G領(lǐng)域的應(yīng)用

3.2.1 聚四氟乙烯高頻覆銅板在5G領(lǐng)域的運(yùn)用

印刷電路板是通訊基站中較為重要的部分，隨著5G 信息時(shí)代的來(lái)臨，其在5G 基站中的使用非常廣泛。印刷電路板能夠連接5G 基站的天線陣子，5G 基站中濾波器等元器件也需要單獨(dú)的印刷電路板進(jìn)行連接，而且5G 基站的集中單元與分布單元也需要使用印刷電路板。這類需求的出現(xiàn)使得印刷電路板制造技術(shù)也需要?jiǎng)?chuàng)新，作為印刷電路板的核心基材——覆銅板，對(duì)印刷電路板起著互聯(lián)導(dǎo)通、支撐與絕緣的作用。5G領(lǐng)域?qū)Ω哳l覆銅板的要求是低介電常數(shù)與低介電損耗因子，且5G領(lǐng)域有自身的特點(diǎn)（微波及毫米波應(yīng)用）對(duì)覆銅板要求更高。聚四氟乙烯樹脂是目前介電常數(shù)最低的高分子材料，其介電性能與介電損耗能夠滿足5G 領(lǐng)域通訊基站的要求，因此聚四氟乙烯高頻覆電板的生產(chǎn)研發(fā)與加工逐漸成為5G領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

3.2.2 聚四氟乙烯在射頻電纜中的運(yùn)用

射頻電纜在5G 領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛，聚四氟乙烯的性能使得其在射頻電纜中的能夠發(fā)揮重要作用。聚四氟乙烯電絕緣性強(qiáng)，且能夠在較寬的溫度范圍使用，具有較低的介電常數(shù)與介電損耗。另外，聚四氟乙烯通過(guò)單向或者雙向拉伸可進(jìn)一步制作成為膨體聚四氟乙烯材料，使得其介電常數(shù)進(jìn)一步得到降低。這類優(yōu)異性能使得聚四氟乙烯更適用于制作低衰減的數(shù)據(jù)傳輸電纜，因此，聚四氟乙烯射頻電纜在5G基站天線系統(tǒng)中得到廣泛。例如，在基站天線系統(tǒng)的饋電網(wǎng)絡(luò)中，采用聚四氟乙烯絕緣同軸電纜連接移相器、功分器等重要組件，能夠更好地發(fā)揮作用。除此之外，5G基站擁有更高的電磁波信號(hào)頻率，采用聚四氟乙烯半柔同軸電纜能夠更好滿足這種要求。

3.2.3 聚四氟乙烯在5G領(lǐng)域的其他運(yùn)用

在現(xiàn)有的生產(chǎn)及應(yīng)用中，聚四氟乙烯還被用來(lái)制作雷達(dá)天線板，這類雷達(dá)天線板中采用陶瓷板與聚四氟乙烯材料。陶瓷板具有良好的抗干擾與抗雷擊能力，陶瓷板外圍利用聚四氟乙烯材料制作成塑料板，起到耐磨損與抗腐蝕性的作用。這種發(fā)明也促進(jìn)5G領(lǐng)域更好地發(fā)展。聚四氟乙烯在5G領(lǐng)域除了可用于制作高頻覆銅板、射線電纜、雷達(dá)天線板之外，其絕緣、耐高溫等優(yōu)越性能仍然在5G領(lǐng)域的各種連接器中運(yùn)用廣泛。未來(lái)在5G 信息技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展過(guò)程中，聚四氟乙烯材料定能夠發(fā)揮更大的作用。

3.3 聚四氟乙烯在密封防腐領(lǐng)域的運(yùn)用

3.3.1 聚四氟乙烯在靜密封領(lǐng)域的運(yùn)用

靜密封形式在半導(dǎo)體領(lǐng)域的許多設(shè)備中應(yīng)用較廣，目前靜密封領(lǐng)域所應(yīng)用的聚四氟乙烯材料主要包括聚四氟乙烯共混復(fù)合材料與膨體聚四氟乙烯材料。采用聚四氟乙烯共混復(fù)合材料制成的密封制品具有較高的耐磨性與耐壓性，而且這類密封產(chǎn)品能夠更好的導(dǎo)熱以及抗蠕變，從而使得設(shè)備能夠在高溫、高壓等特殊工況條件下正常運(yùn)作，克服以往存在的技術(shù)不足等問(wèn)題。另外，聚四氟乙烯分散樹脂經(jīng)過(guò)特定的工藝加工而成的膨體聚四氟乙烯也在靜密封領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。半導(dǎo)體領(lǐng)域一些設(shè)備的制造、組裝等都會(huì)涉及螺紋密封、接觸面密封、金屬纏繞墊密封件等，膨體聚四氟乙烯的耐高溫、防腐蝕、柔軟性好以及獨(dú)特的“冷流”形變性能能夠更好地滿足這類密封要求。

3.3.2 聚四氟乙烯在動(dòng)密封領(lǐng)域的運(yùn)用

動(dòng)密封主要是指設(shè)備運(yùn)動(dòng)組件之間的密封，與靜密封相比，其對(duì)密封的要求更高，而且對(duì)密封材料的性能也有較高的要求。動(dòng)密封材料應(yīng)當(dāng)具有高致密性、合適的硬度與機(jī)械強(qiáng)度、保證良好的壓縮與回彈性，同時(shí)動(dòng)密封材料也要具備與靜密封材料同樣的耐溫、耐磨、防腐蝕性。因此，聚四氟乙烯也被開發(fā)應(yīng)用于動(dòng)密封領(lǐng)域。采用聚四氟乙烯共混復(fù)合材料制作的成品具備良好的性能，能夠滿足半導(dǎo)體領(lǐng)域的密封需求?，F(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中也逐漸有許多產(chǎn)品應(yīng)用于動(dòng)密封領(lǐng)域，使得設(shè)備的質(zhì)量得到提高。

3.4 聚四氟乙烯在其他領(lǐng)域的運(yùn)用與開發(fā)前景

太陽(yáng)能發(fā)電是一種較為清潔且可持續(xù)的能源技術(shù)，在現(xiàn)實(shí)工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人們生活中應(yīng)用非常普遍?，F(xiàn)階段，在太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，聚四氟乙烯材料的運(yùn)用相當(dāng)廣泛，在某些部件的生產(chǎn)制造與連接密封過(guò)程中，聚四氟乙烯材料以其優(yōu)越的性能發(fā)揮著重要的作用，起到耐溫、防腐蝕、密封性好的效果。然而，在實(shí)際的生產(chǎn)中，太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)仍具有一定的不足。因此，針對(duì)這一技術(shù)難題，有研究發(fā)明制造了一種新型液滴發(fā)電機(jī)，使得太陽(yáng)能能夠在雨天通過(guò)液滴進(jìn)行發(fā)電，其主要工作原理是通過(guò)聚四氟乙烯薄膜材料，當(dāng)雨滴撞擊該材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生并且累積電荷，實(shí)現(xiàn)雨滴的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，而且提高了發(fā)電的瞬時(shí)功率。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合半導(dǎo)體領(lǐng)域與聚四氟乙烯材料，以聚四氟乙烯這一材料的優(yōu)越性著手，分析其在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用狀況，并且針對(duì)現(xiàn)有新型技術(shù)發(fā)明，對(duì)聚四氟乙烯在半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展、運(yùn)用前景進(jìn)行展望，以期在未來(lái)半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中能夠更好地開發(fā)、利用聚四氟乙烯材料，更大程度發(fā)揮聚四氟乙烯的價(jià)值，從而提高半導(dǎo)體技術(shù)水平。