微球,現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)材料,被國(guó)外企業(yè)壟斷。僅微電子領(lǐng)域,中國(guó)每年就要進(jìn)口價(jià)值幾百億元人民幣的微球。
電子顯微鏡下的熒光微球(圖源:蘇州工業(yè)園區(qū)官網(wǎng))
液晶屏的骨頭,芯片的腳
“2017年中國(guó)大陸的液晶面板出貨量達(dá)到全球的33%,產(chǎn)業(yè)規(guī)模約千億美元,位居全球第一。
但這面板中的關(guān)鍵材料——間隔物微球,以及導(dǎo)電金球,全世界只有日本一兩家公司可以提供。這些材料也像芯片一樣,給人卡住了脖子。”國(guó)家“千人計(jì)劃”專家、蘇州納微科技公司董事長(zhǎng)江必旺博士說(shuō)。
手機(jī)屏幕里,每平方毫米要用一百個(gè)微球?!伴g隔物微球撐起了兩塊玻璃面板,相當(dāng)于骨架。在兩塊玻璃面板的縫隙里,再灌進(jìn)液晶。”江必旺說(shuō)。
“微球決定液晶屏的厚度和均勻性,因此所有球要大小一樣。微球還得足夠強(qiáng)韌、光滑,不含一點(diǎn)金屬雜質(zhì)?!苯赝f(shuō),否則會(huì)影響顯示質(zhì)量。
除此以外,還有一種“光擴(kuò)散微球”,大量涂抹在光擴(kuò)散膜,用于液晶背光模組。
中小尺寸液晶屏用的間隔物(圖源:蘇州工業(yè)園區(qū)官網(wǎng))
微球另一個(gè)重要的用途, 是芯片的引腳。電路常用焊錫連接,但現(xiàn)在的芯片太小,引腳小到看不清,導(dǎo)電金球就替代了焊錫。
幾微米直徑的微球,混在絕緣膠里,構(gòu)成“各向異性導(dǎo)電膜”。這層膜貼在芯片和主板之間,需要接腳的地方給予壓力,小小金球就會(huì)在兩者之間導(dǎo)電,這是現(xiàn)在微電子業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的辦法。中國(guó)從日本進(jìn)口導(dǎo)電膠膜每年要花費(fèi)上百億元人民幣。
微球太小,篩分困難
江必旺說(shuō),無(wú)論是間隔物微球,還是導(dǎo)電金球,粒徑要非常精確和均勻。
微球的材料是塑料或二氧化硅。制作微球,第一步,在反應(yīng)液里,塑料或者硅烷變成液球,并且固化?!熬秃孟裼涂焖贁嚢柙谒铮瑫?huì)分散成小球一樣?!苯赝f(shuō)。
這種方法做出的微球有大有小,需要精密篩分?!坝靡话愕暮Y子是做不到的,因?yàn)槲⑶蛎扛?.2微米是一個(gè)規(guī)格。2微米和2.2微米的兩種球,要分開(kāi)是極其困難的。世界上只有日本的公司可以篩分這種微球,周期長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月?!苯赝f(shuō)。
篩分工藝是行業(yè)秘密,大概原理是利用大小球的浮力不同,下沉有快有慢,在液體中分離。
生產(chǎn)導(dǎo)電金球,還得多幾道工序:表面處理后,鍍上一層金或者鎳。100納米厚的這層金屬,必須薄厚均勻;球和球互不粘連。普通鍍金工藝是行不通的。
由于技術(shù)門(mén)檻極高,導(dǎo)電金球生產(chǎn)被日本的積水公司壟斷。