Silan fungsional biasanya memiliki rumus umum Y-R-SiX₃, dengan Y adalah gugus fungsi organik (misalnya amino, epoksi, vinil, atau metakriloksi), yang memberikan reaktivitas atau kompatibilitas dengan polimer dan resin organik. SiX₃ adalah gugus yang dapat terhidrolisis (misalnya, metoksi, etoksi, atau klorida), yang memungkinkannya membentuk ikatan kovalen siloksan (Si-O-Si) yang kuat dengan permukaan anorganik (misalnya, kaca, logam, dan wafer silikon).
Fungsi intinya adalah untuk membangun "jembatan molekuler" yang kuat antara material dengan sifat berbeda, sehingga memecahkan serangkaian masalah utama seperti adhesi antarmuka, tegangan, korosi, isolasi/konduksi, dll.
Aplikasi utamanya dalam elektronik dan optoelektronik:
Satu. Pengemasan dan Manufaktur Semikonduktor
Ini adalah salah satu aplikasi inti silan fungsional dan sangat penting untuk keandalan chip.
Lampirkan Mati:
Aplikasi: Perekat die-attach (biasanya resin epoksi) diperlukan untuk menempelkan chip silikon ke rangka atau substrat timah.
Tujuan: Menambahkan aminosilan (seperti APTES) atau epoksisilan sebagai bahan penghubung secara signifikan meningkatkan kekuatan ikatan antara resin epoksi dan bagian belakang chip (lapisan SiO₂ anorganik) dan rangka timah (logam, seperti tembaga atau perak). Hal ini secara efektif mencegah retak dan delaminasi antarmuka yang disebabkan oleh ketidakcocokan koefisien ekspansi termal selama siklus termal, sehingga meningkatkan keandalan paket.
Senyawa Cetakan Epoksi (EMC):
Aplikasi: Senyawa cetakan epoksi yang digunakan untuk merangkum dan melindungi chip.
Tujuan: Juga ditambahkan sebagai bahan penghubung, aminosilan atau epoksisilan memperkuat ikatan antar muka antara resin epoksi dan pengisi (bahan anorganik, seperti bubuk bulat silika leburan). Hal ini tidak hanya meningkatkan kekuatan mekanik material tetapi juga secara signifikan mengurangi penyerapan kelembapan, mencegah "efek popcorn" dan meminimalkan korosi dan korsleting yang disebabkan oleh intrusi kelembapan.
Isi kurang:
Aplikasi: Digunakan dalam paket flip-chip dan BGA (ball grid array) untuk mengisi celah antara chip dan media.
Kegunaan: Epoxysilane adalah komponen kunci. Ini berikatan dengan lapisan pasivasi SiO₂ chip dan permukaan bantalan substrat, serta matriks resin epoksi, membentuk penyangga tegangan yang kuat. Ini menyerap dan mendistribusikan tekanan termal dan mekanis, melindungi sambungan solder yang halus dan mencegah patah karena kelelahan.
Perawatan Permukaan dalam Pembuatan Wafer:
Aplikasi: Melakukan proses tingkat-wafer seperti bonding/debonding sementara dan fotolitografi.
Tujuan: Silan khusus (seperti promotor adhesi) digunakan untuk memodifikasi permukaan wafer, meningkatkan daya rekat photoresist ke permukaan wafer dan mencegah distorsi pola. Silan tertentu juga dapat digunakan untuk mengubah hidrofobisitas atau hidrofilisitas permukaan wafer.
Dua. Pembuatan Papan Sirkuit Cetak (PCB).
Bahan Substrat (CCL):
Aplikasi: Saat membuat laminasi berlapis tembaga-(seperti FR-4), kain serat kaca perlu diresapi dengan resin epoksi.
Tujuan: Setelah ditenun, kain serat kaca diolah dengan aminosilane atau vinylsilane. Silan ini bertindak sebagai "zat pengolah", menciptakan ikatan kimia yang kuat antara serat kaca (anorganik) dan resin (organik), secara signifikan meningkatkan sifat mekanik laminasi (kekuatan lentur dan ketangguhan) dan keandalan listrik (ketahanan terhadap CAF/filamen anodik konduktif).
Masker Solder:
Aplikasi: Tinta diterapkan pada permukaan PCB untuk perlindungan dan isolasi.
Tujuan: Penambahan bahan penghubung silan meningkatkan daya rekat tinta ke berbagai substrat (tembaga, serat kaca, dan resin substrat), memastikan bahwa lapisan masker solder tidak menggelembung atau terkelupas selama pemrosesan selanjutnya (seperti perataan dan perakitan udara panas).
Tiga. Teknologi Tampilan
Ikatan Polarisasi:
Aplikasi: Memasang polarizer ke substrat kaca (LCD) atau panel OLED.
Tujuan: Menambahkan epoksisilan atau akriloksilan ke perekat (biasanya perekat sensitif tekanan-akrilik (PSA)) secara signifikan meningkatkan daya rekat pada permukaan kaca yang sangat-halus, mencegah tepi terangkat dan terkelupas, serta memastikan keseragaman tampilan dan keandalan-jangka panjang.
Enkapsulan:
Aplikasi: Perangkat OLED dan quantum dot, khususnya, sangat sensitif terhadap kelembapan dan oksigen, sehingga memerlukan enkapsulan berperforma tinggi untuk perlindungan.
Tujuan: Penggunaan silan fungsional dalam enkapsulan (seperti sistem epoksi atau silikon) meningkatkan daya rekat pada film penutup kaca atau film penghalang, membentuk lapisan enkapsulasi yang padat,-bebas cacat, dan memperpanjang umur perangkat secara signifikan.
Lapisan anti-pantulan/anti-silau (Lapisan AR/AG):
Aplikasi: Diterapkan pada permukaan layar tampilan untuk mengurangi pantulan dan silau. Fungsi: Cairan pelapis sering kali mengandung komponen silan, yang tidak hanya dapat berikatan dengan baik dengan substrat kaca, namun juga memberikan titik jangkar bagi nanopartikel (seperti SiO₂) dalam lapisan, sehingga membentuk film fungsional yang kuat dan-tahan aus.
EMPAT. Fotovoltaik (Sel Surya)
Film Perekat EVA/POE:
Aplikasi: Bahan enkapsulasi laminasi untuk modul sel surya, digunakan untuk merekatkan sel, kaca, dan lembaran belakang.
Tujuan: Vinyl silan atau amino silan ditambahkan sebagai pengikat silang dan bahan penggandeng. Mereka berpartisipasi dalam reaksi pengikatan silang kimia resin EVA, membentuk struktur jaringan-dimensi. Mereka juga secara signifikan meningkatkan kekuatan ikatan antara EVA, kaca, dan lembaran belakang (fluoropolimer), mencegah delaminasi dan memastikan masa pakai modul lebih dari 25 tahun.
Lembar belakang:
Aplikasi: Melindungi film komposit-lapisan di bagian belakang modul.
Tujuan: Saat membuat film komposit yang terdiri dari lapisan inti (misalnya PET) dan lapisan tahan cuaca-berfluorinasi, bahan penghubung silan digunakan untuk merawat antarmuka guna mencegah delaminasi antar lapisan.
Pasta Perak dan Aluminium:
Aplikasi: Digunakan untuk mencetak elektroda pada sel surya.
Tujuan: Menambahkan sedikit silan akan meningkatkan dispersi bubuk logam dalam bahan organik dan meningkatkan daya rekat antara elektroda dan wafer silikon setelah sintering, sehingga mengurangi resistansi seri.
LIMA. Cahaya-Dioda Pemancar Cahaya (LED)
Perekat Enkapsulasi Fosfor:
Aplikasi: Mendispersikan bubuk fosfor (anorganik) dalam silikon atau resin epoksi dan melapisinya pada chip LED untuk mencapai konversi cahaya putih.
Tujuan: Perawatan permukaan bubuk fosfor (biasanya bahan garnet seperti YAG:Ce) menggunakan aminosilan dan bahan lainnya dapat: Meningkatkan keseragaman dispersi fosfor dalam koloid dan mencegah sedimentasi dan aglomerasi. Meningkatkan ikatan antar muka antara fosfor dan koloid organik, mengurangi hamburan cahaya dan meningkatkan efisiensi cahaya dan kualitas keluaran. Mengurangi tegangan antarmuka yang disebabkan oleh perbedaan koefisien ekspansi termal, mencegah retak koloid dan penurunan kinerja.
Silan fungsional memainkan peran penting dalam bidang elektronik dan optoelektronik.
Nilai inti mereka terletak pada:
Meningkatkan adhesi antar muka: Mengatasi tantangan ikatan antara bahan yang berbeda (organik dan anorganik).
Meningkatkan sifat mekanik: Meningkatkan kekuatan material komposit dan mengurangi tekanan internal.
Meningkatkan ketahanan lingkungan: Ketahanan terhadap kelembapan dan korosi, meningkatkan keandalan{0}}jangka panjang.
Mengoptimalkan kinerja listrik: Memastikan isolasi atau meningkatkan antarmuka konduktif. Fungsionalisasi: Digunakan dalam pembuatan berbagai pelapis fungsional.
Meskipun penggunaannya kecil, namun merupakan bahan utama untuk mencapai perangkat elektronik-berperforma tinggi dan-keandalan tinggi. Ketika perangkat elektronik berevolusi menuju kinerja yang lebih tinggi, ukuran yang lebih kecil, dan fleksibilitas yang lebih besar, persyaratan untuk bahan antarmuka menjadi semakin ketat, dan pentingnya silan fungsional akan terus berkembang.
