半導體領域聚四氟乙烯的應用與開發

孟章富 張國佩（山東東岳高分子材料有限公司，山東 淄博 256401）

1 半導體領域發展態勢

1.1 半導體概述

半導體在現今社會應用非常廣泛，其發展與創新逐漸推動著社會信息技術與多領域的發展。半導體是一種應用范圍較廣的電子材料，其導電性介于導體與絕緣體之間，能夠被用于制作半導體器件與集成電路的電子材料。半導體分類多樣，依據半導體材料的化學成分，大體可將其分為元素半導體、無機化合物半導體、有機化合物半導體與非晶態半導體，這幾類半導體都有著不同的性能，由于半導體領域是一個擁有極其廣泛知識的領域，隨著技術的發展，半導體分類、性能等都在不斷的變化發展之中。但是，半導體的制造工藝有一定的特殊性，隨著半導體產業與技術的不斷發展，對半導體制造工藝的要求也逐漸增高，尤其是對其固片表面質量把關逐漸嚴格，半導體制造工藝每一道工序都密切影響著其成品的質量、安全性與可靠性，因此，在未來的半導體技術發展過程中，需要我們把更多的注意力集中于解決這類技術層面。

1.2 半導體技術的應用領域

半導體作為一種電子材料，在現如今社會發展中發揮著重要的作用。現今社會是以能源、材料、信息技術為依托的社會，半導體材料的出現極大的改變了傳統的發展方式，不僅使得社會生產成本降低，而且提高了社會生產力與生產效率，同時也促進社會多個領域的發展。具體來講，我們當今社會中工業、農業、商業、交通、航空、信息、通訊等多領域都離不開半導體技術。例如，我們最為熟悉的通訊方面，小到通訊設備（手機、電腦等），大到通訊技術（5G技術）都離不開半導體技術。因此，半導體技術在我們社會中應用非常廣泛，每一個領域都需要借助這一技術實現自身的發展。

1.3 半導體領域發展前景

半導體技術推動半導體領域逐漸發展，尤其是隨著5G 信息技術、光電應用等的發展，第三代半導體產業也有了蓬勃的發展前景。有研究指出未來第三代半導體核心技術將集中于三大領域：晶體材料制備技術與設備；電力電子器件技術；第三代半導體照明技術。在社會政策以及市場需求背景下，第三代半導體產業將會得到更好的發展機遇。我國也逐漸加大對半導體領域發展的投入，并且逐漸把目光投向先進技術領域，以求加大半導體產品的自給率。因此，這種良好的發展前景以及需求也為半導體領域提供了新的機遇，尋找新途徑實現技術創新成為了焦點。

2 聚四氟乙烯的應用價值研究

2.1 聚四氟乙烯的性能

聚四氟乙烯是一種重要的有機氟材料，其獨特的化學性能使得自身具備多種優異性，從而被廣泛應用于多種生產領域以及我們日常生活。具體來講，聚四氟乙烯的耐高溫性能較強，可以在-150℃～250℃之間長期使用，不容易造成損壞；化學穩定性較為優越，不會受到任何酸、堿及其他有機溶劑的溶蝕；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用范圍非常廣泛。在本文所研究的半導體領域其也發揮著不可替代的作用。

2.2 聚四氟乙烯在半導體領域應用的重要性

半導體領域對半導體材料的需求較大，上文中介紹了半導體材料的特殊性，其在制造過程中對制造工藝有極高的要求，而聚四氟乙烯的應用能夠在一定程度上滿足這類需求。另外，半導體領域包括多種，例如，5G信息技術、通訊設備等。這些產業的發展離不開聚四氟乙烯的應用，而且聚四氟乙烯自身的性能能夠在實際應用中解決許多問題，較好地改善一些技術難題。總體上講，半導體領域在現今社會發展中越來越受到重視，其對半導體材料的需求。以及自身產業的發展都極大影響著社會經濟以及生產力的發展，研究聚四氟乙烯在半導體領域的應用也就顯得更加重要。

3 聚四氟乙烯在半導體領域的運用與開發

3.1 聚四氟乙烯在半導體材料制備領域的應用

3.1.1 避免清洗用劑對半導體部件的污染

隨著半導體技術的不斷發展，對半導體材料的制造工藝也提出更高的要求。半導體材料制造過程中防止污染以及部件清洗都是非常重要的，因此，通過聚四氟乙烯材料能夠很好地解決這類問題。例如，在硅片制造過程中通常會使用去離子水以及其他化學品，這類用品容易造成部件污染等問題，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管道進行部件清洗，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穩定性，不會受到酸、堿及其他有機溶劑的溶蝕，利用這一特性制成的各種容器與儲存瓶能夠儲存與運輸半導體制造過程中所需的化學用品，保證這類化學品的純度，從而避免流體對部件的污染。

3.1.2 制成工具部件，保證成品的質量

半導體材料制造過程中，某些工具部件可以采用聚四氟乙烯材料來進行加工制作，既能夠實現部件成品的抗污染性，也能夠保證成品的質量。對清潔性要求較高的部分半導體部件，選用聚四氟乙烯材料進行制造，能夠最大程度避免流體對部件的污染與侵蝕。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。總體來講，通過聚四氟乙烯材料制造半導體部件都是利用聚四氟乙烯的性能來實現，在半導體部件制造或者研發過程中均可以嘗試采用聚四氟乙烯代替其他材料，實現部件在特定環境條件下的使用，延長部件使用周期。

3.2 聚四氟乙烯在5G領域的應用

3.2.1 聚四氟乙烯高頻覆銅板在5G領域的運用

印刷電路板是通訊基站中較為重要的部分，隨著5G 信息時代的來臨，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的印刷電路板進行連接，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。這類需求的出現使得印刷電路板制造技術也需要創新，作為印刷電路板的核心基材——覆銅板，對印刷電路板起著互聯導通、支撐與絕緣的作用。5G領域對高頻覆銅板的要求是低介電常數與低介電損耗因子，且5G領域有自身的特點（微波及毫米波應用）對覆銅板要求更高。聚四氟乙烯樹脂是目前介電常數最低的高分子材料，其介電性能與介電損耗能夠滿足5G 領域通訊基站的要求，因此聚四氟乙烯高頻覆電板的生產研發與加工逐漸成為5G領域發展的關鍵技術。

3.2.2 聚四氟乙烯在射頻電纜中的運用

射頻電纜在5G 領域應用相當廣泛，聚四氟乙烯的性能使得其在射頻電纜中的能夠發揮重要作用。聚四氟乙烯電絕緣性強，且能夠在較寬的溫度范圍使用，具有較低的介電常數與介電損耗。另外，聚四氟乙烯通過單向或者雙向拉伸可進一步制作成為膨體聚四氟乙烯材料，使得其介電常數進一步得到降低。這類優異性能使得聚四氟乙烯更適用于制作低衰減的數據傳輸電纜，因此，聚四氟乙烯射頻電纜在5G基站天線系統中得到廣泛。例如，在基站天線系統的饋電網絡中，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，能夠更好地發揮作用。除此之外，5G基站擁有更高的電磁波信號頻率，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領域的其他運用

在現有的生產及應用中，聚四氟乙烯還被用來制作雷達天線板，這類雷達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。這種發明也促進5G領域更好地發展。聚四氟乙烯在5G領域除了可用于制作高頻覆銅板、射線電纜、雷達天線板之外，其絕緣、耐高溫等優越性能仍然在5G領域的各種連接器中運用廣泛。未來在5G 信息技術進一步發展過程中，聚四氟乙烯材料定能夠發揮更大的作用。

3.3 聚四氟乙烯在密封防腐領域的運用

3.3.1 聚四氟乙烯在靜密封領域的運用

靜密封形式在半導體領域的許多設備中應用較廣，目前靜密封領域所應用的聚四氟乙烯材料主要包括聚四氟乙烯共混復合材料與膨體聚四氟乙烯材料。采用聚四氟乙烯共混復合材料制成的密封制品具有較高的耐磨性與耐壓性，而且這類密封產品能夠更好的導熱以及抗蠕變，從而使得設備能夠在高溫、高壓等特殊工況條件下正常運作，克服以往存在的技術不足等問題。另外，聚四氟乙烯分散樹脂經過特定的工藝加工而成的膨體聚四氟乙烯也在靜密封領域發揮著重要作用。半導體領域一些設備的制造、組裝等都會涉及螺紋密封、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 聚四氟乙烯在動密封領域的運用

動密封主要是指設備運動組件之間的密封，與靜密封相比，其對密封的要求更高，而且對密封材料的性能也有較高的要求。動密封材料應當具有高致密性、合適的硬度與機械強度、保證良好的壓縮與回彈性，同時動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應用于動密封領域。采用聚四氟乙烯共混復合材料制作的成品具備良好的性能，能夠滿足半導體領域的密封需求。現實生產中也逐漸有許多產品應用于動密封領域，使得設備的質量得到提高。

3.4 聚四氟乙烯在其他領域的運用與開發前景

太陽能發電是一種較為清潔且可持續的能源技術，在現實工業、農業以及人們生活中應用非常普遍。現階段，在太陽能發電技術領域，聚四氟乙烯材料的運用相當廣泛，在某些部件的生產制造與連接密封過程中，聚四氟乙烯材料以其優越的性能發揮著重要的作用，起到耐溫、防腐蝕、密封性好的效果。然而，在實際的生產中，太陽能發電技術仍具有一定的不足。因此，針對這一技術難題，有研究發明制造了一種新型液滴發電機，使得太陽能能夠在雨天通過液滴進行發電，其主要工作原理是通過聚四氟乙烯薄膜材料，當雨滴撞擊該材料時，會產生并且累積電荷，實現雨滴的機械能轉化為電能，而且提高了發電的瞬時功率。

4 結語

本文結合半導體領域與聚四氟乙烯材料，以聚四氟乙烯這一材料的優越性著手，分析其在半導體領域的應用狀況，并且針對現有新型技術發明，對聚四氟乙烯在半導體領域的發展、運用前景進行展望，以期在未來半導體領域發展過程中能夠更好地開發、利用聚四氟乙烯材料，更大程度發揮聚四氟乙烯的價值，從而提高半導體技術水平。