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电子显微镜下的荧光微球

2018-06-12 15:18:49 来源: 互联网 编辑: 皮肤医生 浏览(3)人   

  微球,现代工业的基础材料,被国外企业垄断。仅微电子领域,中国每年就要进口价值几百亿元人民币的微球。

  电子显微镜下的荧光微球(图源:苏州工业园区官网)

  液晶屏的骨头,芯片的脚

  “2017年中国大陆的液晶面板出货量达到全球的33%,产业规模约千亿美元,位居全球第一。

  但这面板中的关键材料——间隔物微球,以及导电金球,全世界只有日本一两家公司可以提供。这些材料也像芯片一样,给人卡住了脖子。”国家“千人计划”专家、苏州纳微科技公司董事长江必旺博士说。

  手机屏幕里,每平方毫米要用一百个微球。“间隔物微球撑起了两块玻璃面板,相当于骨架。在两块玻璃面板的缝隙里,再灌进液晶。”江必旺说。

  “微球决定液晶屏的厚度和均匀性,因此所有球要大小一样。微球还得足够强韧、光滑,不含一点金属杂质。”江必旺说,否则会影响显示质量。

  除此以外,还有一种“光扩散微球”,大量涂抹在光扩散膜,用于液晶背光模组。

  中小尺寸液晶屏用的间隔物(图源:苏州工业园区官网)

  微球另一个重要的用途, 是芯片的引脚。电路常用焊锡连接,但现在的芯片太小,引脚小到看不清,导电金球就替代了焊锡。

  几微米直径的微球,混在绝缘胶里,构成“各向异性导电膜”。这层膜贴在芯片和主板之间,需要接脚的地方给予压力,小小金球就会在两者之间导电,这是现在微电子业标准的办法。中国从日本进口导电胶膜每年要花费上百亿元人民币。

  微球太小,筛分困难

  江必旺说,无论是间隔物微球,还是导电金球,粒径要非常精确和均匀。

  微球的材料是塑料或二氧化硅。制作微球,第一步,在反应液里,塑料或者硅烷变成液球,并且固化。“就好像油快速搅拌在水里,会分散成小球一样。”江必旺说。

  这种方法做出的微球有大有小,需要精密筛分。“用一般的筛子是做不到的,因为微球每隔0.2微米是一个规格。2微米和2.2微米的两种球,要分开是极其困难的。世界上只有日本的公司可以筛分这种微球,周期长达6个月。”江必旺说。

  筛分工艺是行业秘密,大概原理是利用大小球的浮力不同,下沉有快有慢,在液体中分离。

  生产导电金球,还得多几道工序:表面处理后,镀上一层金或者镍。100纳米厚的这层金属,必须薄厚均匀;球和球互不粘连。普通镀金工艺是行不通的。

  由于技术门槛极高,导电金球生产被日本的积水公司垄断。


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