Les silanes fonctionnels ont généralement la formule générale Y-R-SiX₃, où Y est un groupe fonctionnel organique (par exemple, amino, époxy, vinyle ou méthacryloxy), qui assure la réactivité ou la compatibilité avec les polymères et résines organiques. SiX₃ est un groupe hydrolysable (par exemple, méthoxy, éthoxy ou chlorure), lui permettant de former de fortes liaisons covalentes siloxane (Si-O-Si) avec des surfaces inorganiques (par exemple, verre, métal et plaquettes de silicium).
Sa fonction principale est de construire un « pont moléculaire » solide entre des matériaux de propriétés différentes, résolvant ainsi une série de problèmes clés tels que l'adhésion d'interface, les contraintes, la corrosion, l'isolation/conduction, etc.
Ses principales applications en électronique et optoélectronique :
Un. Emballage et fabrication de semi-conducteurs
Il s’agit de l’une des applications principales des silanes fonctionnels et elle est cruciale pour la fiabilité des puces.
Attacher la matrice :
Application : Un adhésif de fixation de matrice (généralement de la résine époxy) est nécessaire pour fixer les puces de silicium aux grilles de connexion ou aux substrats.
Objectif : L'ajout d'aminosilanes (tels que l'APTES) ou d'époxysilanes comme agents de couplage améliore considérablement la force de liaison entre la résine époxy et l'arrière de la puce (couche de SiO₂ inorganique) et la grille de connexion (métal, tel que le cuivre ou l'argent). Cela empêche efficacement les fissures interfaciales et le délaminage provoqués par une inadéquation des coefficients de dilatation thermique pendant le cycle thermique, améliorant ainsi la fiabilité du boîtier.
Composé de moulage époxy (EMC) :
Application : Composé de moulage époxy utilisé pour encapsuler et protéger les copeaux.
Objectif : Également ajoutés comme agents de couplage, les aminosilanes ou les époxysilanes renforcent la liaison interfaciale entre la résine époxy et la charge (matériau inorganique, tel que la poudre sphérique de silice fondue). Cela améliore non seulement la résistance mécanique du matériau, mais réduit également considérablement l'absorption d'humidité, empêchant ainsi « l'effet pop-corn » et minimisant la corrosion et les courts-circuits causés par l'intrusion d'humidité.
Sous-remplissage :
Application : utilisé dans les boîtiers flip-chip et BGA (ball grid array) pour combler l'espace entre la puce et le substrat.
Objectif : L'époxysilane est un composant clé. Il se lie à la fois à la couche de passivation SiO₂ de la puce et à la surface du tampon du substrat, ainsi qu'à la matrice de résine époxy, formant un puissant tampon de contrainte. Celui-ci absorbe et répartit les contraintes thermiques et mécaniques, protégeant les joints de soudure délicats et empêchant la rupture par fatigue.
Traitement de surface dans la fabrication de plaquettes :
Application : exécute des processus au niveau de la tranche-tels que le collage/décollage temporaire et la photolithographie.
Objectif : Des silanes spécialisés (tels que des promoteurs d'adhésion) sont utilisés pour modifier la surface de la tranche, améliorant ainsi l'adhérence de la résine photosensible à la surface de la tranche et empêchant la distorsion du motif. Certains silanes peuvent également être utilisés pour modifier le caractère hydrophobe ou hydrophile de la surface de la tranche.
Deux. Fabrication de cartes de circuits imprimés (PCB)
Matériau du substrat (CCL) :
Application : Lors de la fabrication de stratifiés cuivrés-(tels que FR-4), le tissu en fibre de verre doit être imprégné de résine époxy.
Objectif : Après le tissage, le tissu en fibre de verre est traité avec de l'aminosilane ou du vinylsilane. Ces silanes agissent comme des « agents de traitement », créant une forte liaison chimique entre la fibre de verre (inorganique) et la résine (organique), améliorant considérablement les propriétés mécaniques du stratifié (résistance à la flexion et ténacité) et la fiabilité électrique (résistance au CAF/filament anodique conducteur).
Masque de soudure :
Application : Une encre appliquée sur la surface du PCB pour la protection et l’isolation.
Objectif : L'ajout d'un agent de couplage silane améliore l'adhérence de l'encre sur divers substrats (cuivre, fibre de verre et résine de substrat), garantissant que la couche du masque de soudure ne forme pas de bulles ou ne se décolle pas lors du traitement ultérieur (tel que le nivellement et l'assemblage à l'air chaud).
Trois. Technologie d'affichage
Liaison du polariseur :
Application : Fixation de polariseurs sur des substrats en verre (LCD) ou des panneaux OLED.
Objectif : L'ajout d'époxysilanes ou d'acryloxysilanes aux adhésifs (généralement des adhésifs acryliques-sensibles à la pression (PSA)) améliore considérablement l'adhérence aux surfaces en verre ultra-lisses, empêchant le soulèvement et le pelage des bords, et garantissant l'uniformité de l'affichage et la fiabilité à long-terme.
Encapsulant :
Application : Les appareils OLED et à points quantiques, en particulier, sont extrêmement sensibles à l'humidité et à l'oxygène, ce qui nécessite des encapsulants-hautes performances pour leur protection.
Objectif : L'utilisation de silanes fonctionnels dans les encapsulants (tels que les systèmes époxy ou silicone) améliore l'adhérence aux films de couverture en verre ou aux films barrières, formant une couche d'encapsulation dense et sans défauts-et prolongeant considérablement la durée de vie de l'appareil.
Revêtement anti-reflet/anti-revêtement (AR/AG Coating) :
Application : appliqué aux surfaces d’écran d’affichage pour réduire les reflets et l’éblouissement. Fonction : Le liquide de revêtement contient souvent des composants silanes, qui peuvent non seulement bien adhérer au substrat en verre, mais également fournir des points d'ancrage pour les nanoparticules (telles que SiO₂) dans le revêtement, formant un film fonctionnel solide et résistant à l'usure.
QUATRE. Photovoltaïque (cellule solaire)
Film adhésif EVA/POE :
Application : Matériau d'encapsulation de stratification pour modules de cellules solaires, utilisé pour lier les cellules, le verre et les feuilles de fond.
Objectif : Des vinylsilanes ou des aminosilanes sont ajoutés comme agents de réticulation et agents de couplage. Ils participent à la réaction chimique de réticulation de la résine EVA, formant une structure de réseau tridimensionnelle-. Ils améliorent également considérablement la force de liaison entre l'EVA, le verre et la feuille arrière (fluoropolymère), empêchant ainsi le délaminage et garantissant une durée de vie du module de plus de 25 ans.
Feuille de fond :
Application : Protège le film composite multi-couche à l'arrière du module.
Objectif : lors de la fabrication de films composites composés d'une couche centrale (par exemple, PET) et d'une couche fluorée résistante aux intempéries-, des agents de couplage silane sont utilisés pour traiter l'interface afin d'éviter le délaminage entre les couches.
Pâtes d'argent et d'aluminium :
Application : Utilisé pour imprimer des électrodes sur des cellules solaires.
Objectif : L'ajout d'une petite quantité de silane améliore la dispersion de la poudre métallique dans le véhicule organique et améliore l'adhésion entre l'électrode et la plaquette de silicium après frittage, réduisant ainsi la résistance en série.
CINQ. -Diodes électroluminescentes (DEL)
Adhésif d’encapsulation au phosphore :
Application : disperse la poudre de phosphore (inorganique) dans du silicone ou de la résine époxy et l'applique sur des puces LED pour obtenir une conversion de lumière blanche.
Objectif : Le traitement de surface de la poudre de phosphore (généralement des matériaux de grenat tels que YAG:Ce) à l'aide d'aminosilanes et d'autres agents peut : Améliorer l'uniformité de la dispersion du phosphore dans le colloïde et empêcher la sédimentation et l'agglomération. Améliorez la liaison interfaciale entre le phosphore et le colloïde organique, réduisant ainsi la diffusion de la lumière et améliorant l'efficacité lumineuse et la qualité de sortie. Réduit les contraintes interfaciales causées par les différences de coefficients de dilatation thermique, empêchant ainsi la fissuration des colloïdes et la dégradation des performances.
Les silanes fonctionnels jouent un rôle crucial dans les domaines de l'électronique et de l'optoélectronique.
Leur valeur fondamentale réside dans :
Améliorer l'adhésion interfaciale : résoudre les problèmes de liaison entre des matériaux différents (organiques et inorganiques).
Amélioration des propriétés mécaniques : amélioration de la résistance des matériaux composites et réduction des contraintes internes.
Amélioration de la résistance à l'environnement : résistance à l'humidité et à la corrosion, améliorant la fiabilité à long terme.
Optimiser les performances électriques : Assurer l’isolation ou améliorer les interfaces conductrices. Fonctionnalisation : Utilisé dans la préparation de divers revêtements fonctionnels.
Bien que leur utilisation soit limitée, ils constituent des matériaux essentiels pour obtenir des appareils électroniques à haute -performance et haute-fiabilité. À mesure que les appareils électroniques évoluent vers des performances plus élevées, une taille plus petite et une plus grande flexibilité, les exigences en matière de matériaux d'interface deviennent de plus en plus strictes et l'importance des silanes fonctionnels continuera de croître.
