실리콘 전자 반도체 산업의 개혁이란 무엇인가요?

Semiconductor materials are at the heart of modern electronics, and as technology continues to advance, so do the performance requirements for semiconductor materials. Moore’s Law is facing the physical limit of the challenge today, the semiconductor industry is experiencing a full range of changes from material innovation to packaging technology. What is the reform of silicone electronics semiconductor industry?

실리콘 재료는 그 독특한 물리화학적 특성으로 인해 반도체 분야에서 점차 넓은 응용 가능성을 보여주고 있으며, 포장재, 포토레지스트 보조제, 유기 광전자 소자 등에 응용됨에 따라 반도체 소자의 설계 및 제조 패러다임을 재편하고 있습니다. 칩 포장부터 플렉서블 전자제품에 이르기까지, 5G 기지국에서 양자 컴퓨터에 이르기까지, 유기실리콘 고분자 재료는 연간 12% 이상의 시장 성장률로 반도체 기술의 경계를 넓혀가고 있습니다.

실리콘이 전자 반도체 산업에 응용되는 다음 다섯 가지 측면:

• 실리콘 소재의 특성은 무엇인가요?
• 실리콘의 장점은 무엇인가요?
• 실리콘의 반도체 분야 적용 사례는 무엇인가요?
• 반도체 적용에서 실리콘이 직면한 과제는 무엇인가요?
• 실리콘의 성능을 어떻게 향상시킬 수 있나요?

1. 실리콘 소재의 특징은 무엇인가요?

(1) 분자 구조적 장점

실리콘(폴리실록산)의 주사슬은 실리콘-산소 결합으로 이루어져 있으며, 결합 에너지는 452 kJ/mol로 높아 기존 탄소 사슬 고분자(C-C 결합 에너지 348 kJ/mol)보다 열적 안정성이 뛰어납니다. 측사슬 메틸기의 공간 장애 효과로 인해 유리전이온도(Tg)가 -120℃로 매우 낮습니다.℃, 그리고 그 탄성 계수는 -50℃ 에서 250℃, 까지의 범위에서 안정적이며, 넓은 온도 범위에서 작동하는 반도체 장치의 요구 사항에 완벽하게 부합합니다.

(2) 유전 특성의 돌파구

페닐과 같은 기능성 그룹의 도입을 통해 실리콘의 유전 상수는 2.3-3.2(1MHz) 사이로 조절 가능하며, 손실각 탄젠트는 0.001 미만입니다.

(3) 열 관리 혁신

나노미터 질화붕소 도핑 기술은 실리콘 열 인터페이스 재료(TIM)의 열전도율이 8W/mK를 돌파하게 합니다.

2. 실리콘의 장점은 무엇인가요?

실리콘 재료는 반도체 장치에 다각적 보호 기능을 제공하며, 주로 다음과 같은 영역에서 작동합니다:

(1) 전기 절연 보호

Silicone materials have excellent electrical insulation properties, and can effectively prevent the semiconductor device in the high voltage and high current conditions of the electrical breakdown phenomenon. Its high dielectric strength and volume resistivity can protect the chip terminal passivation layer and the device’s internal electric field concentration location of the insulation.

(2) 고온 및 저온 보호

실리콘 재료는 극한 온도에서도 안정적인 성능을 유지할 수 있으며, 장기 사용 온도 범위는 일반적으로 -50 ℃ 에서 220 ℃. 도 사이입니다. 이러한 내열 특성으로 인해 반도체 소자는 고온 또는 저온 환경에서도 정상적으로 작동할 수 있으며, 온도 변화로 인한 열 응력 손상을 피할 수 있습니다.

(3) 방습, 방진 및 내식성

실리콘 재료는 우수한 소수성 및 방수 성능을 갖추어 습기와 먼지가 패키지 내부로 침투하는 것을 효과적으로 방지함으로써 반도체 소자가 환경적 영향을 받지 않도록 보호합니다. 또한 내화학성으로 일반적인 화학 물질의 침식을 견디어 소자의 수명을 연장시킵니다.

(4) 충격 흡수 및 충격 보호

실리콘 소재는 연질로 우수한 내충격성과 충격 흡수 능력을 보유하고 있습니다. 낮은 응력 특성으로 인해, 포장 공정에서 칩에 가해지는 압력을 감소시켜 칩이 기계적 손상으로부터 보호받을 수 있도록 합니다.

(5) 부산물 생성 없음

경화 과정에서, 실리콘 겔(특히 성형 실리콘 겔)은 부산물을 생성하지 않아, 부산물로 인한 기포 및 수축 문제를 방지합니다. 이는 고정밀 포장에서 상당한 장점을 제공하며 포장의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

(6) 강한 접착력

실리콘 소재는 다양한 재료(금속, 플라스틱, 세라믹 등)에 대해 우수한 접착력과 낮은 점도를 보여주며, 포장 재료와 칩, 기판 사이의 견고한 연결을 보장하여 포장체의 전반적인 안정성을 향상시킵니다.

(7) 자가 회복

실리콘 소재는 자가 회복 특성을 가지고 있어, 기계적 응력이나 열 응력으로 인한 손상이 일정 정도 복구될 수 있습니다. 이 특성은 반도체 장치의 신뢰성과 수명을 더욱 향상시키는 데 도움이 됩니다.

(8) 투명도 및 광학적 특성

실리콘 소재는 우수한 투명도를 가지고 있어 LED 포장과 같이 광학적 특성이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 높은 투과율과 굴절률은 광전자 장치의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

(9) 환경 친화성

실리콘 소재는 생산 및 사용 과정에서 환경 친화적이며, 현대 전자 제조의 환경 보호 요구사항에 부합합니다.

(10) 맞춤형 가능성

실리콘 소재는 공식과 공정을 조정하여 점도, 경화 시간, 열전도성 등을 조절함으로써 다양한 패키징 요구사항을 충족하도록 조정될 수 있습니다. 이러한 맞춤형 가능성은 다양한 복잡한 반도체 패키징 공정에 적용할 수 있게 합니다.

2. 반도체 전자 분야에서의 실리콘 응용?

2.1 반도체 패키징에서의 실리콘

(1) 패키징 소재: 전자 등급 실리콘 실런트는 우수한 전기 절연성, 내열성 및 기계적 안정성을 가지며, 반도체 패키징 및 기타 전자 어셈블리에 널리 사용됩니다. 예를 들어 IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 패키징에서 실리콘 실런트 접착제는 절연, 진동 방지, 빠른 경화 공정 및 수분, 공기와 같은 외부 부식성 매체로부터의 차단을 제공하여 전자 시스템 내 IGBT 칩을 보호합니다.

XJY-8205 MQ 수지 는 테트라알콕시실란(Q 단위)과 트리메틸알콕시실란(M 단위)의 공동 가수분해 산물입니다. 포장 소재의 강화 재료로 사용될 수 있으며, 항진동 및 절연 효과가 있습니다.

(2) 포토레지스트 보조 소재: 반도체 제조 포토리소그래피 공정에서 실리콘은 Si-BARC(실리콘 기반 반사 방지 코팅) 소재로 사용되며, Si 기판과 포토레지스트 사이의 표면에 등각 코팅으로 코팅되어 포토레지스트 하단 표면의 빛 반사를 줄여 노광 공정 중 대부분의 에너지가 포토레지스트에 흡수되도록 하여 포토리소그래피 공정의 정확도와 광학적 특성을 향상시킵니다.

2.2 유기 태양광 장치에서의 실리콘

(1) 유기 태양전지: 실리콘 소재는 박막으로 제작될 수 있으며, 그 반도체 특성을 활용하여 전자 장비에서 유기 태양전지를 생산할 수 있습니다. 이 전지는 낮은 비용, 가벼운 무게, 유연성 등의 장점이 있어 대면적 태양광 발전 시스템에 적용하기 적합합니다.

(2) 유기 LED: 실리콘 소재는 유기 LED에서도 중요한 응용이 있습니다. 실리콘의 구조와 특성을 최적화함으로써 유기 LED의 발광 효율과 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

(3) 유기 박막 트랜지스터: 유기실리콘 박막 트랜지스터는 유연 디스플레이 및 투명 전자 장치 제조에 사용될 수 있습니다. 기존의 실리콘 기반 트랜지스터와 비교하여 실리콘 박막 트랜지스터는 더 나은 유연성과 투명성을 가지고 있어 미래의 얇고 가볍고 구부릴 수 있는 전자 제품 수요를 충족합니다.

2.3 기타 반도체에서의 실리콘

(1) 광학 센서: 실리콘 소재는 광학 센서 제조에도 사용됩니다. 그 우수한 광학적 특성과 안정성은 고정밀 광학 센서 제조에 사용될 수 있게 합니다.

(2) LCD 디스플레이 백라이트 유닛: LCD 디스플레이 백라이트 유닛 제조에서 실리콘은 반사층 및 광 확산층 소재로 사용되어 디스플레이의 밝기와 균일성을 향상시킬 수 있습니다.

XJY-801 폴리메틸실세스퀴옥산 (구형 실리콘 수지 분말)은 고급 투명 PC 램프 및 등기구, 램프셰이드, 라이트박스, 평판 LCD 광 확산판 등에 널리 사용될 수 있습니다. 이는 유기 및 무기 특성을 모두 가진 초미세 구형 분말 소재로서, 3차원 네트워크 구형 형태를 가지며 우수한 광학적 특성, 분산성, 윤활성, 내열성 및 탁월한 실크 감촉을 가지고 있습니다.

3. 반도체 응용 분야에서 실리콘이 직면한 과제는 무엇인가요?

(1) 성능 안정성: 실리콘 소재는 많은 장점이 있지만, 고온, 고습 등의 극한 환경에서 성능 안정성은 여전히 더욱 개선되어야 합니다.

(2) 소재 순도: 반도체 응용은 높은 수준의 소재 순도를 요구하며, 실리콘 소재의 순도 제어에는 어려움이 있습니다.

4. 실리콘의 성능을 어떻게 향상시킬 수 있나요?

실리콘 기술은 그 물리적 특성으로 인해 반도체 분야에서 넓은 응용 전망을 보여줍니다. 패키징 소재부터 유기 광전자 소자에 이르기까지, 실리콘의 응용은 반도체 산업 및 전자 부품(휴대전화)의 발전에 새로운 아이디어와 방법을 제공합니다. 어떻게 제품의 경쟁력을 향상시킬까요?

XJY Silicones는 중국을 선도하는 실리콘 MQ 수지 및 VMQ 실리콘 제조업체 중 하나로, 30년 이상의 실리콘 산업 연구 개발 및 제조 경험과 15개 이상의 관련 특허 및 기술 지원을 보유하고 있습니다. 당사의 실리콘 원료 제품은 전자 실리콘 분야의 요구를 충족할 수 있으며, 다양화된 맞춤형 솔루션 제공을 지원합니다.