纳米电路范文

纳米电路范文（精选5篇）

纳米电路 第1篇

目前, 美国斯坦福和南加州大学开发出一种设计碳纳米管线路的方法, 应用独特的“缺陷-免疫”模式, 生产出一种以碳纳米管为基础的全晶片数字电路, 即使在许多纳米管发生扭曲偏向的情况下, 整个线路仍能工作。同时, 他们还能清除线路中的非必要元素。该方法不牺牲纳米管能效, 并能与现有的制造方法和设施兼容, 易实现商业化应用。

碳纳米管在能效方面比传统的硅基线路高10倍。但目前还无法造出具有完美直线型的纳米管, 而扭曲错位的纳米管会导致线路出错, 甚至功能紊乱;也无法生产出完全一致的半导体纳米管, 如果线路中出现了金属碳纳米管, 会导致短路、漏电、脆弱易受干扰。

石墨烯纳米电路技术获得新进展 第2篇

纳米电路的研究人员之所以对于石墨烯的研究颇具热忱, 是因为与硅相比, 电子在石墨烯内移动时会受到更小的阻力, 而硅晶体管的尺寸也已经接近了相关物理定律的极限。虽然石墨烯纳米电子学可比硅基电子学速度更快且消耗更少的能量, 但此前无人知晓如何制造可扩展或可重复的石墨烯纳米结构。

研究小组测试了2种氧化石墨烯, 一种由碳化硅制成, 另一种则由石墨粉构成。研究人员使用了热化学纳米光刻技术以提升纳米量级的石墨烯的温度, 从而设计出类似石墨烯的纳米电路。当温度达到130摄氏度时, 氧化石墨烯变得更具传导性, 并能从绝缘物质转变为更具传导性的纳米线等石墨烯类似物质。这些性能都是该技术颇具成效的标志。

乔治亚理工学院物理系副教授爱丽莎雷多谈道:“研究表明, 通过使用原子力显微镜的尖端局部加热绝缘的氧化石墨烯, 我们可将纳米线的大小降至12纳米, 并能将它的电子特性调谐至4个传导量级以上。实验过程中也并未出现尖端磨损或是石墨烯样本损坏的情况。”

伊利诺伊大学香槟分校机械科学和工程系的副教授威廉金也认为新技术有三大优势:一是整个过程只需一步完成, 单纯通过纳米加热就可将绝缘氧化石墨烯转化为功能性导电材料;二是此技术可适用于多种类型的石墨烯;三是新技术效率极高, 可在极短时间内合成纳米结构, 对纳米电路的制造十分有益。

纳米电路 第3篇

近年来, 随着电子产品向高频化、数字化、便携化和多功能化迅速发展, 要求PCB产品的类型由表面安装技术 (SMT) 向芯片级封装 (CSP) 的方向发展, HDI/BUM (高密度互连/积层法多层板) 板将成为PCB的主导产品, PCB制造技术将走向高精度化。这对PCB工业中所使用的材料性能提出了更加苛刻的要求。在未来几年, 随着纳米材料与纳米技术的发展, 纳米复合材料与纳米加工技术等将在PCB领域得到进一步应用[3], 这些技术的应用对PCB产业的发展将产生巨大的推动作用。

1 纳米材料与技术在PCB工业中的应用

1.1 纳米技术在PCB基材中的应用

研制开发新的电路板基材是提高PCB产品, 乃至电子产品市场竞争力的关键。目前, 纳米技术已在PCB及其基材生产中发挥重要作用, 大大提高了电路板的加工性能和产品质量。纳米技术在PCB基材中的应用主要有两大方面。一是对传统的PCB基材-覆铜板 (简称CCL) 材料进行改性;另一方面就是利用纳米技术研发具有新特性的CCL材料。目前, 纳米材料与纳米技术在PCB基材中的应用主要体现在以下几个方面。

(1) 提高力学性能

由于纳米粒子的特殊效应, 将其引入到一些树脂体系能够获得性能更加优异的PCB基材, 例如:纳米陶瓷基板、纳米环氧基板及聚酰亚胺基板等, 使它们比常规材料在强度、硬度、韧性以及综合力学性能等方面更加优异。研究表明[1], 纳米粘土可以改善环氧树脂 (EP) 的力学性能, 当粘土含量在2%～3%时, 材料冲击强度比未改性的EP提高约50%。材料模量随粘土的加入量线形上升, 而抗弯强度也随粘土加入在起始阶段略有提高, 在2%时达到最大值。同时其抗拉强度、耐折性也有明显的改善, 热膨胀系数降低, 尺寸稳定性更好。Zhang L D等[2]研究表明, 含α-Al2O3的环氧树脂复合材料的模量明显增加, 当粒径为27nm, α-Al2O3添加量为1%～5% (质量比) 时, EP的玻璃化转变温度 (Tg) 明显提高, 模量达最大值。

Yano K等[3]发现:含2%云母的聚酰亚胺 (PI) 杂化物的热膨胀系数 (CTFE) 下降约60%, 材料的尺寸稳定性显著提高。Liang K等[4]制备了含多面体低聚倍半硅氧烷 (POSS) 的氰酸酯纳米复合材料。结果发现, 少量POSS加入可以使复合材料的储能模量、弯曲强度和弯曲模量得到明显提高。

(2) 提高基板的耐热性

Fang Z P等[5]制备了氨功能化的多壁碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料, 研究发现经过处理的碳纳米管能使环氧树脂的玻璃化温度提高14.5℃, 失重20%和50%时的温度分别提高了54℃和31℃。金国呈等[6]认为蒙脱土的加入使储能模量和玻璃化转变温度明显提高, 当蒙脱土质量分数为5%时, 达到149.9℃, 比纯环氧树脂的134.8℃, 提高了15.1℃。鹿海军[7]通过动态热力学性能分析认为, 储能模量在玻璃态没有明显改善, 但在玻璃化转变区具有一定的提高, 由209.6℃提高到214.9℃, 提高近5.3℃。

Zhang J等[8]研究发现, 将含八氨基苯基POSS引入到单一的双马来酰亚胺 (BMI) 树脂中, 能使BMI固化物的玻璃化转变温度和热分解温度得到明显提高。当POSS含量达到15%时, 玻璃化转变温度升高36℃。同时, POSS的加入还可以提高树脂的阻燃性能。

(3) 改善PCB基板介电性能和电磁屏蔽性能

电子产品高频化要求PCB基板材料必须具有更低的介电常数。纳米材料的使用, 使这一课题的研究具有更大的发展空间。采用纳米材料对聚酰亚胺等PCB用基体树脂等进行改性, 可以明显改善基体材料的介电性能。Lee等[9]以含双键的POSS作为模板剂制备多相纳米孔洞PI薄膜。当POSS的含量达到10%时, PI的介电常数可降至2.25, 孔洞尺寸分布在20～40nm。含POSS的PI薄膜还具有优异的热稳定性和良好的机械强度。Huang等[10]制备了含八氨基苯基POSS的PI纳米复合材料, 材料的介电常数可调, 最低可达到2.29, 且热性能、热膨胀系数、硬度以及吸湿性均得到明显的改善。Wei K H等[11,12]成功的利用POSS纳米粒子, 以末端接枝法、侧链接枝法和共聚合方法有效的降低了聚酰亚胺介电常数 (约为2.3～2.8) , 并且此类含POSS的PI杂化材料仍具有较好的热稳定性和力学性能。

使用纳米材料也可以改善PCB的电磁屏蔽性能。在PCB表面或基板中加入含纳米金属的粘接片或由纳米金属制成的金属基PCB, 可以使其具有电磁屏蔽功能, 将减少噪声和提高信号比。如:TiO2、Cr2O3、Fe2O3、ZnO等粉体掺到基体树脂中有良好的静电屏蔽性能。

(4) 提高材料的阻燃性

目前, 纳米阻燃技术已成为获得绿色阻燃PCB基材的主要途径之一。在日本、德国及台湾已有无卤无磷化纳米阻燃环氧树脂的专利申请[13]。采用溶胶-凝胶法可制备环氧树脂/SiO2纳米复合材料, 随着SiO2用量的增加, 复合材料的有限氧指数增加, 但SiO2用量达到一定程度之后, 有限氧指数增加并不明显。当Si含量达到10.02%时, 环氧树脂的氧指数由19.8上升到31[14]。

台湾工研院化工所在2000年起进行了纳米技术在热固性高分子材料中应用的专题研究, 采用溶胶-凝胶法 (sol-gel) 成功开发了无卤无磷化阻燃环氧树脂组成体系, 其阻燃性可达到VL94-V0级阻燃标准。它可以应用于绿色型PCB基材中, 也可在电子封装树脂材料中采用。该项技术已转让给台湾的南亚集团用于产业化生产[15]。

1.2 纳米材料在PCB工业环保中的应用

据报道[16,17], 纳米粒子对消除无机物污染具有明显效果。纳米粒子能对水中的重金属离子通过光电子产生很强的还原能力, 如:废水中的Cr6+具有较强的致癌性, 其毒性是Cr3+的100倍, 在pH=2.5的酸性体系中, 纳米TiO2具有明显的光催化还原作用, 光照1h后, 有85%的Cr6+被还原为Cr3+。另外纳米粒子也可以对污水中非金属离子进行氧化或还原而减小污染。Frank等以TiO2为光催化剂处理含CN- 废水的研究发现, 首先CN- 被光催化氧化为OCN-, 再进一步反应生成CO2、N2和NO-3。

废气废水的处理已经成为PCB制程的一个不可或缺的环节, 是评价一个企业绿色生产程度的重要指标。如果采用纳米材料与技术对其废气废水进行处理, 将会大大提高PCB生产的绿色化和环境保护的经济性。

1.3 纳米技术在表面涂覆中的应用[18]

目前, 绝大多数的PCB可焊性表面涂 (镀) 覆层, 如:化学Ni/Au、化学镀锡、化学镀银和有机可焊性保护剂 (OSP) 等, 虽然可满足无铅焊接的要求与条件, 但它们的表面涂覆厚度都在300nm以上。最新开发的有机金属/银 (OM/Ag) 纳米级络合物可作为PCB可焊性表面涂覆 (镀) 层。它具有更薄的厚度 (50nm, 仅为最薄的化学镀银的l/6左右) , 可用于无铅焊接条件。同时, OM/Ag纳米级可焊表面涂覆层在抗老化、抗变 (退) 色和可焊性等方面有更好的性能。

1.4 纳米金属导电油墨在PCB中的应用[19]

纳米金属导电油墨作为喷墨打印加成法制造电路板的关键材料之一, 已受到业内广泛关注。目前, 纳米银导电油墨, 因具有烧结温度低、导电性能好等优点, 近年来成为全球电子油墨行业的研发热点之一。

从目前应用与技术水平来看, 粒径20nm以下的纳米银油墨虽已成功商品化, 但还未大规模用于生产电子产品。此外, 随着PCB其他印制方式的逐步开发, 如胶印印制、凹板印制、柔板印制、卷对卷印制等, 未来纳米银油墨还需满足这些工艺要求。如, PChem Associates公司开发了柔板印制用的纳米银油墨。根据全球的产品动态以及印制电子需求来看, 开发粒径更小、布线精度更高、生产成本更低、与工艺及材料匹配性更好的纳米银油墨显得尤为重要。

1.5 纳米材料在PCB工业其它方面的应用

纳米结构合金具有高强度耐磨等诸多优异特性, 非常适于制PCB用的钻头。如:用WC纳米棒强化的新概念硬质合金既具有纳米材料的特性, 又有纤维材料的特性, 能够实现高耐磨性、高韧性、高热传导率的“三高”特性完美结合, 是新一代PCB微钻的理想材料[20]。由无机纳米材料改性尼龙制成的PCB用刷辊, 吸水率极低, 强度高, 经久耐磨, 价格低廉, 有利于降低PCB生产成本和提高PCB产品品质[21]。

纳米材料具有较大的比表面积, 对紫外光具有强吸收作用, 可以利用该特性制备抗紫外线的PCB板材, 如用纳米级TiO2、Fe2O3、Al2O3与环氧树脂等复合即可得到相应的PCB基材。利用纳米材料的自洁能力, 对提高线路板的相关品质也具有重要意义。

2 结语

纳米电路 第4篇

应用领域:微米或纳米集成电路的设计与仿真;微纳米电路封装的信号完整性的分析与仿真。

合作方式:技术专让

技术合作

项目负责人简介:李尔平, 于1992年获英国谢非尔德大学电子与信息工程学博士, 现任职为新加坡国家计算科学研究院微纳电子与光电子研究中心主任。李博士曾获多项国际大奖, 现为IEEE Fellow, 美国电磁科学院院士, 长江学者特聘讲座教授。研究领域为微纳电子及其封装技术的研究等离子光电子 (Plasmonics) 和纳米光电子技术的研究。

纳米电路 第5篇

2014年7月, 北京市重大科技成果转化和产业化项目“基于纳米材料的绿色印刷电路制备技术产业化”顺利通过专家组验收, 标志着北京市纳米银导电墨水和基于纳米材料绿色印刷电路的RFID射频标签天线实现产业化, 对于推动我国纳米绿色印刷电路产业发展具有重要意义。

纳米材料绿色印刷电路制备技术, 是将纳米导电材料直接在纸或膜表面印刷形成电路。该技术可取代传统的电路蚀刻工艺, 具有工艺简单、成本低、基材丰富、易回收利用等特点, 应用该技术制备的RFID电子标签可广泛应用于智能交通票卡、物联网、食品安全防伪等领域。