Bayangkan anda sedang memandu dan menikmati pemandangan apabila tiba-tiba, hujan lebat bertukar menjadi ribut hujan lebat. Walaupun pengelap cermin depan berfungsi pada kelajuan penuh, keterlihatan terus berkurangan. Anda berhenti, berharap ribut akan segera berlalu.
Semasa anda menunggu, anda pasti kagum dengannyaketahanankereta anda. Ia telah menahan keadaan cuaca yang tidak terkira banyaknya, daripada panas terik kepada sejuk, dan masih berprestasi cemerlang. Apa yang membuatkan ia begitu berdaya tahan?
Jawapannya terletak pada proses yang dipanggil teknologi filem tebal. Teknologi inovatif ini menciptalitar elektronikyang boleh menahan persekitaran yang keras dengan melapiskan bahan konduktif dan rintangan pada asubstrat.
Komponen filem tebal seperti pahlawan kecil, melindungi alam sekitar mereka. Mereka boleh menahan suhu yang melampau, kelembapan yang tinggi, dan juga kejutan fizikal dan getaran, menjadikannya digunakan secara meluas dalam bidang yang menuntut seperti automotif, aeroangkasa, danaplikasi perindustrian.
Pengenalan kepada Teknologi Filem Tebal
Definisi dan Gambaran Keseluruhan
Teknologi filem tebal adalah proses yang digunakan dalam pembuatan litar elektronik. Ia melibatkan mendepositkan lapisan bahan pada substrat, seperti seramik, kaca atau logam, untuk membentuk komponen elektronik. Ketebalan lapisan ini biasanya berkisar antara 10 hingga 100 mikrometer. Berbanding dengan teknologi filem nipis, teknologi filem tebal mempunyai lapisan bahan yang lebih tebal, memberikan kekuatan dan ketahanan mekanikal yang lebih tinggi.
Definisi Asas
Teknologi filem tebal melibatkan penyimpanan konduktif, penebat dan rintanganbahanke substrat menggunakan kaedah sepertipercetakan skrindan semburan. Bahan-bahan ini kemudiannya disinter disuhu tinggis untuk memastikan lekatan yang kuat. Thepensinteranproses biasanya berlaku pada suhu antara 850°C dan 950°C, memastikan lekatan yang baik dan kestabilan lapisan bahan.
Perkembangan Sejarah
Asal dan Evolusi
Teknologi filem tebal berasal pada awal abad ke-20 dengan perkembangan pesat industri elektronik, didorong oleh keperluan untuk komponen elektronik berprestasi tinggi dan boleh dipercayai. Ia pertama kali digunakan dalam industri radio dan televisyen, di mana peranti awal memerlukan komponen elektronik yang tepat dan boleh dipercayai. Jurutera membangunkan kaedah untuk mendepositkan lapisan tebal bahan ke substrat untuk membentuk litar elektronik, menandakan permulaan teknologi filem tebal.
Pada tahun 1950-an, teknologi filem tebal mula digunakan dalam aplikasi industri, terutamanya untuk pembuatan perintang dan litar elektronik mudah. Dengan perkembangan industri semikonduktor pada tahun 1960-an dan 1970-an, teknologi filem tebal semakin digunakan dalam pembuatan litar yang lebih kompleks. Dalam tempoh ini, proses pensinteran suhu tinggi telah diperkenalkan untuk meningkatkan lekatan dan kestabilan bahan, memperluaskan aplikasi proses filem tebal dalampembuatan elektronik.
Menjelang 1980-an, teknologi filem tebal telah berkembang dan mendapat populariti, terutamanya dalam pembuatanlitar hibriddan papan litar berbilang lapisan. Pada masa ini, pelbagai bahan dan aplikasi untuk proses filem tebal berkembang dengan ketara. Dari tahun 1990-an hingga sekarang, teknologi filem tebal telah digunakan secara meluas dalam pengeluaran penderia, peranti perubatan,elektronik automotif, dan elektronik kuasa. Teknologi filem tebal moden terus bertambah baik, menggabungkan bahan dan proses termaju untuk mengukuhkan lagi peranannya dalam pembuatan elektronik.
Kepentingan dan Aplikasi
Bidang Aplikasi Utama dan Kepentingan Teknologi Filem Tebal
Teknologi filem tebal memegang kedudukan penting dalam pembuatan elektronik moden kerana bidang aplikasinya yang luas dan kepentingannya yang penting. Pertama, teknologi filem tebal digunakan secara meluas dalam pembuatan litar elektronik, terutamanya dalam pengeluaran papan litar bercetak (PCB) dan litar hibrid. Sifat konduktif yang sangat baik dan kestabilan terma menjadikan litar filem tebal sesuai untuk aplikasi frekuensi tinggi dan berkuasa tinggi.
Kedua, teknologi filem tebal memainkan peranan penting dalam pembuatan sensor. Pelbagai jenis penderia, seperti penderia tekanan, penderia suhu dan penderia gas, bergantung pada teknologi filem tebal untuk ketepatan tinggi dankebolehpercayaan. Sebagai contoh, penderia tekanan filem tebal menukar perubahan tekanan kepada isyarat elektrik dengan mendepositkan bahan perintang ke substrat.
Selain itu, teknologi filem tebal digunakan secara meluas dalam elektronik automotif, peranti perubatan dan peranti elektronik kuasa. Dalam elektronik automotif, teknologi filem tebal digunakan untuk mengeluarkan komponen utama seperti unit kawalan enjin (ECU), sistem brek anti kunci (ABS), dan sistem kawalan beg udara, yang terkenal dengan rintangan suhu tinggi dan ketahanan getaran. Dalam peranti perubatan, teknologi filem tebal digunakan untuk menghasilkan elektrokardiograf, peralatan ultrasound dan pemantau glukosa darah, di mana kebolehpercayaan dan ketepatan yang tinggi adalah kritikal.
Secara keseluruhan, teknologi filem tebal memainkan peranan yang tidak boleh ditukar ganti dalam pembuatan elektronik moden kerana kebolehpercayaan, ketepatan dan serba boleh yang tinggi. Aplikasinya dalam pelbagai bidang utama bukan sahaja meningkatkan prestasi dan kualiti produk tetapi juga memacu kemajuan dan inovasi teknologi yang berterusan.
Bahan yang Digunakan dalam Teknologi Filem Tebal
1. Bahan Konduktif
Bahan konduktif yang biasa digunakan dalam teknologi filem tebal termasuk emas, perak, platinum, paladium dan tembaga. Bahan-bahan ini digunakan secara meluas kerana kekonduksian yang sangat baik dan rintangan kakisan. Sebagai contoh, emas dan perak, yang terkenal dengan kekonduksian tinggi, sesuai untuk litar frekuensi tinggi dan kuasa tinggi. Platinum dan paladium, dengan kestabilan kimia yang baik, sering digunakan dalam litar suhu tinggi dan tahan kakisan. Walaupun kuprum adalah kos efektif, ia mudah teroksida, memerlukan rawatan permukaan untuk meningkatkan ketahanannya.
2. Bahan Rintangan dan Dielektrik
Bahan rintangan dan dielektrik juga penting dalam teknologi filem tebal. Bahan rintangan biasa termasuk rutenium oksida (RuO₂) dan ruthenium-titanium oksida (RuTiO₂), yang memberikan nilai rintangan yang stabil dan tepat serta digunakan secara meluas dalam pembuatan perintang ketepatan. Bahan dielektrik, biasanya kaca atau seramik, seperti alumina (Al₂O₃) dan barium titanate (BaTiO₃), menawarkan sifat penebat dan pemalar dielektrik yang sangat baik, digunakan dalam pembuatan kapasitor dan lapisan pengasingan untuk memastikan penebat elektrik dan kestabilan litar.
3. Bahan Substrat
Bahan substrat yang biasa digunakan dalam litar filem tebal termasuk seramik, kaca dan logam.Substrat seramikseperti alumina (Al₂O₃) dan aluminium nitrida (AlN) digemari kerana kekonduksian haba dan kekuatan mekanikal yang sangat baik, digunakan secara meluas dalam kuasa tinggi danlitar frekuensi tinggi. Substrat kaca, yang terkenal dengan sifat penebat dan pemprosesan yang baik, sering digunakan dalam pembuatan litar berkuasa rendah dan berbilang lapisan. Substrat logam seperti tembaga dan aluminium, dengan kekonduksian haba yang sangat baik, digunakan dalam litar yang memerlukan pelesapan haba yang tinggi.
Proses Pencetakan Filem Tebal
1. Cetakan Skrin
Percetakan skrin ialah kaedah memindahkan dakwat ke substrat melalui skrin. Dalam teknologi filem tebal, percetakan skrin memendapkan bahan konduktif, penebat dan rintangan pada substrat. Proses ini melibatkan mengawal kawasan pemendapan bahan melalui corak pada skrin. Kelebihan percetakan skrin termasuk kemudahan operasi, kos rendah dan kebolehsuaian, sesuai untuk mencetak pada pelbagai substrat dan pengeluaran besar-besaran.
2. Fotolitografi
Fotolitografi ialah proses pencetakan berketepatan tinggi yang memindahkan corak ke substrat menggunakan bahan dan topeng fotosensitif. Proses ini melibatkan salutan dengan bahan fotosensitif, pendedahan, perkembangan, dan etsa. Kelebihan fotolitografi termasuk mencapai resolusi tinggi dan corak halus, sesuai untuk pembuatan litar kompleks. Walau bagaimanapun, kerumitan dan kos tinggi peralatan dan proses fotolitografi menjadikannya kurang sesuai untuk pengeluaran berskala besar.
Pensinteran
1. Profil Suhu
Pensinteran ialah langkah kritikal dalam teknologi filem tebal, di mana suhu tinggi memastikan lapisan bahan bercetak melekat pada substrat. Kawalan suhu yang betul semasa pensinteran adalah penting, biasanya melibatkan tiga peringkat: pemanasan, penahanan dan penyejukan. Kawalan suhu yang betul memastikan lekatan dan kestabilan bahan, mengelakkan keretakan dan pengelupasan.
2. Peralatan dan Teknik
Peralatan pensinteran termasuk relau kotak, relau tali pinggang dan peralatan pensinteran laser. Relau kotak sesuai untuk pengeluaran berskala kecil, membenarkan kawalan suhu dan atmosfera yang tepat. Relau tali pinggang sesuai untuk pengeluaran berskala besar dengan kecekapan tinggi dan operasi berterusan. Peralatan pensinteran laser menggunakan pancaran laser untuk pemanasan setempat, sesuai untuk aplikasi pensinteran berketepatan tinggi dan setempat.
3. Kesan terhadap Sifat Bahan
Proses pensinteran memberi kesan ketara kepada sifat bahan. Pensinteran yang betul boleh meningkatkan kekuatan mekanikal, kekonduksian dan ketahanan. Suhu pensinteran yang berlebihan atau tidak mencukupi boleh merendahkan sifat bahan, menyebabkan pensinteran berlebihan dan ubah bentuk atau pensinteran tidak lengkap, menjejaskan sifat lekatan dan elektrik.
Aplikasi Teknologi Filem Tebal
Aplikasi dalam Medan Sensor
Teknologi filem tebal adalah penting dalam pembuatan penderia, digunakan dalam pelbagai penderia, termasuk penderia tekanan, penderia suhu, penderia gas dan penderia kelembapan. Prestasi elektrik yang sangat baik, kekuatan mekanikal, dan alam sekitarkebolehsuaianmenjadikan penderia filem tebal digunakan secara meluas dalam industri, automotif, perubatan dan elektronik pengguna.
Sebagai contoh, XIDIBEI'sXDB305danXDB306Tpenderia tekanan siri menggunakan teknologi ini. Dengan menggabungkan substrat seramik dan rangkaian perintang filem tebal dan menggunakan pensinteran suhu tinggi, bahan perintang mengikat kuat pada substrat, mencapai ukuran tekanan ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan tinggi. Penderia ini digunakan secara meluas dalam kawalan enjin automotif, kawalan proses industri dan peralatan perubatan, memberikan pengukuran tekanan dan maklum balas yang stabil.
Penderia suhu filem tebal mengesan perubahan suhu melalui pekali suhu bahan rintangan filem tebal. Penderia ini menampilkan tindak balas pantas, ketepatan tinggi dan rintangan suhu tinggi, sesuai untuk pelbagai persekitaran suhu tinggi. Sebagai contoh, dalam sistem elektronik automotif, penderia suhu filem tebal memantau suhu enjin dan sistem ekzos, memastikan keselamatan kenderaan. Dalam automasi industri, penderia ini memantau perubahan suhu peralatan, mengelakkan terlalu panas dan kerosakan.
Teknologi filem tebal juga digunakan secara meluas dalam penderia gas dan penderia kelembapan. Penderia gas filem tebal menggunakan kepekaan bahan tertentu terhadap gas, membentuk penderia yang sangat sensitif dan terpilih melalui teknologi filem tebal. Penderia ini digunakan secara meluas dalam pemantauan alam sekitar, keselamatan industri, dan kawalan kualiti udara rumah. Penderia kelembapan filem tebal mengesan perubahan kelembapan menggunakan bahan rintangan filem tebal atau kapasitif, digunakan secara meluas dalam pemerhatian meteorologi, pemantauan persekitaran pertanian dan rumah pintar.
Inovasi dan penambahbaikan berterusan dalam teknologi filem tebal akan terus memainkan peranan penting dalam bidang penderia, memenuhi permintaan untuk penderia berprestasi tinggi merentas pelbagai industri.
Aplikasi dalam Bidang Lain
1. Industri Elektronik dan Semikonduktor
Teknologi filem tebal digunakan secara meluas dalam industri elektronik dan semikonduktor. Kekonduksian yang sangat baik dan kestabilan terma menjadikannya sesuai untuk pembuatan papan litar bercetak (PCB), litar hibrid dan papan litar berbilang lapisan. Dalam litar frekuensi tinggi dan kuasa tinggi, teknologi filem tebal memberikan prestasi elektrik yang boleh dipercayai dan kekuatan mekanikal, sesuai untuk pelbagai peranti elektronik dan modul semikonduktor. Selain itu, teknologi filem tebal digunakan untuk mengeluarkan perintang, kapasitor, dan komponen induktif, bahagian penting litar elektronik.
2. Peranti Perubatan
Teknologi filem tebal amat penting dalam peranti perubatan, memberikan ketepatan tinggi dan kebolehpercayaan untuk pelbagai elektronik perubatan kritikal. Sebagai contoh, penderia filem tebal digunakan secara meluas dalam pemantau tekanan darah, elektrokardiograf dan peralatan ultrasound, menawarkan pengukuran dan data diagnostik yang tepat. Selain itu, litar filem tebal digunakan dalam peranti perubatan boleh pakai dan peranti elektronik boleh implan, memastikan operasi yang stabil di dalam dan di luar badan. Rintangan kakisan dan biokompatibiliti teknologi filem tebal meningkatkan lagi nilainya dalam aplikasi perubatan.
3. Industri Automotif
Teknologi filem tebal digunakan secara meluas dalam pelbagai sistem kawalan elektronik automotif. Komponen utama seperti unit kawalan elektronik automotif (ECU), sistem brek antikunci (ABS) dan sistem kawalan beg udara bergantung pada teknologi filem tebal untuk rintangan suhu tinggi dan ketahanan getaran. Perintang dan penderia filem tebal memainkan peranan penting dalam pengurusan enjin, kawalan badan dan sistem keselamatan, memastikan operasi kenderaan dalam pelbagai keadaan. Selain itu, teknologi filem tebal digunakan dalam pembuatan komponen elektronik berprestasi tinggi dalam sistem pencahayaan dan audio automotif.
4. Tenaga Boleh Diperbaharui
Teknologi filem tebal semakin digunakan dalam sistem tenaga boleh diperbaharui. Kekonduksian yang sangat baik dan kestabilan haba menjadikannya komponen penting bagi sel suria, sistem penukaran tenaga angin dan peranti storan tenaga. Dalam sel suria, teknologi filem tebal digunakan untuk mengeluarkan lapisan konduktif dan elektrod yang cekap, meningkatkan kecekapan penukaran fotoelektrik. Dalam sistem penukaran tenaga angin dan peranti storan tenaga, litar dan penderia filem tebal mencapai pemantauan dan pengurusan tenaga berketepatan tinggi, meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan sistem.
Kelebihan Teknologi Filem Tebal
1. Kebolehpercayaan dan Ketahanan yang Tinggi
Litar filem tebal disukai secara meluas kerana kebolehpercayaan dan ketahanannya yang tinggi. Teknologi filem tebal memastikan kekuatan mekanikal dan prestasi elektrik yang sangat baik dengan mensinter bahan konduktif, penebat dan rintangan ke substrat. Litar ini boleh beroperasi secara stabil dalam persekitaran yang keras, tahan terhadap suhu tinggi, kelembapan dan kakisan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi kebolehpercayaan tinggi seperti elektronik automotif, kawalan industri dan peranti perubatan.
2. Keberkesanan Kos
Teknologi filem tebal menawarkan kelebihan kos yang ketara. Berbanding dengan proses pembuatan berketepatan tinggi yang lain, teknologi filem tebal mempunyai kos bahan dan proses yang lebih rendah. Pencetakan skrin dan proses pensinteran suhu tinggi agak mudah, dengan pelaburan peralatan dan kos penyelenggaraan yang lebih rendah. Selain itu, teknologi filem tebal sesuai untuk pengeluaran besar-besaran, dengan kecekapan pengeluaran yang tinggi, seterusnya mengurangkan kos pengeluaran seunit.
3. Penyesuaian dan Fleksibiliti
Teknologi filem tebal menyediakan tahap penyesuaian dan fleksibiliti yang tinggi. Sifat elektrik dan mekanikal yang berbeza boleh dicapai dengan melaraskan corak percetakan skrin dan formulasi bahan. Teknologi filem tebal boleh mencetak pada pelbagai substrat, memenuhi keperluan aplikasi yang pelbagai. Fleksibiliti ini membolehkan teknologi filem tebal memenuhi keperluan pelanggan tertentu, memperoleh kelebihan daya saing dalam pasaran.
Cabaran Teknologi Filem Tebal
1. Isu Alam Sekitar
Teknologi filem tebal menghadapi beberapa cabaran alam sekitar dalam pengeluaran dan aplikasi. Contohnya, suhu tinggi dan gas buangan yang terhasil semasa pensinteran boleh menyebabkan pencemaran alam sekitar. Selain itu, sesetengah bahan filem tebal mengandungi logam berat dan bahan berbahaya yang lain, memerlukan langkah perlindungan alam sekitar khas semasa pembuatan dan pelupusan untuk meminimumkan kesan alam sekitar.
2. Had Teknikal
Teknologi filem tebal mempunyai beberapa batasan teknikal. Ketepatan corak litar filem tebal agak rendah disebabkan oleh had resolusi percetakan skrin, menjadikannya tidak sesuai untuk pembuatan litar berketepatan ultra tinggi dan kecil. Selain itu, pilihan bahan dan kawalan proses pensinteran secara langsung memberi kesan kepada prestasi litar, memerlukan pengimbangan dan pengoptimuman yang teliti semasa reka bentuk dan pembuatan.
3. Persaingan Pasaran
Teknologi filem tebal menghadapi persaingan pasaran daripada teknologi pembuatan termaju yang lain. Teknologi filem nipis dan elektronik bercetak menawarkan ketepatan yang lebih tinggi dan saiz yang lebih kecil dalam sesetengah aplikasi, secara beransur-ansur menceroboh bahagian pasaran teknologi filem tebal. Untuk mengekalkan kelebihan dalam pasaran yang kompetitif, teknologi filem tebal mesti terus berinovasi dan menambah baik untuk meningkatkan prestasi dan skop aplikasinya.
Inovasi dalam Teknologi Filem Tebal
1. Bahan Nano
Bahan nano telah meningkatkan prestasi dengan ketara dalam teknologi filem tebal. Nanozarah mempunyai kawasan permukaan yang lebih besar dan sifat fizikal dan kimia yang lebih baik, meningkatkan kekonduksian, kepekaan, dan kebolehpercayaan litar filem tebal dengan ketara. Contohnya, menggunakan bahan nano seperti nano-perak dan nano-emas dalam litar filem tebal mencapai kekonduksian yang lebih tinggi dan corak yang lebih halus, memenuhi keperluan peranti elektronik berprestasi tinggi.
2. Teknologi Percetakan Termaju
Teknologi percetakan lanjutan, seperti pencetakan inkjet dan tulisan langsung laser, membawa kemungkinan baharu kepada teknologi filem tebal. Teknologi ini mencapai resolusi yang lebih tinggi dan corak yang lebih halus, membantu meningkatkan ketepatan dan penyepaduan litar. Selain itu, teknologi percetakan termaju mengurangkan sisa bahan dan kos pengeluaran, meningkatkan kecekapan pengeluaran.
3. Integrasi dengan Teknologi Lain
Menggabungkan teknologi filem tebal dengan teknologi lain adalah hala tuju penting untuk pembangunan masa hadapan. Contohnya, menyepadukan teknologi filem tebal dengan elektronik fleksibel membolehkan pembuatan peranti elektronik yang fleksibel dan boleh pakai. Teknologi filem tebal juga boleh digabungkan dengan teknologi sistem mikroelektromekanikal (MEMS) untuk menghasilkan penderia dan penggerak berketepatan tinggi dan kepekaan tinggi. Aplikasi bersepadu ini akan mengembangkan lagi bidang aplikasi dan ruang pasaran teknologi filem tebal.
Trend Masa Depan Teknologi Filem Tebal
1. Pertumbuhan dalam Aplikasi IoT
Perkembangan pesat Internet Perkara (IoT) membawa peluang pertumbuhan baharu untuk teknologi filem tebal. Dengan lonjakan dalam peranti IoT, permintaan untuk penderia ketepatan tinggi, kebolehpercayaan tinggi dan kos rendah meningkat dengan ketara. Teknologi filem tebal, dengan prestasi cemerlang dan aplikasi fleksibel, memenuhi keperluan penderia peranti IoT. Contohnya, penderia filem tebal memainkan peranan penting dalam aplikasi IoT seperti rumah pintar, automasi industri dan pemantauan alam sekitar. Perkembangan teknologi filem tebal akan menggalakkan lagi pengecilan dan kecerdasan peranti IoT.
2. Kemajuan dalam Sains Bahan
Kemajuan dalam sains bahan memberikan momentum baharu untuk pembangunan teknologi filem tebal. Membangunkan bahan konduktif baharu, bahan semikonduktor dan bahan penebat terus meningkatkan prestasi litar filem tebal. Sebagai contoh, pengenalan bahan nano dengan ketara meningkatkan kekonduksian dan kepekaan litar filem tebal. Selain itu, penggunaan substrat fleksibel dan bahan konduktif lutsinar membolehkan penggunaan meluas teknologi filem tebal dalam elektronik fleksibel dan peranti elektronik lutsinar. Kemajuan dalam sains bahan ini akan membuka kunci potensi besar teknologi filem tebal dalam aplikasi baru muncul.
3. Peluang Pasaran Baru Muncul
Teknologi filem tebal mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam pasaran baru muncul seperti teknologi boleh pakai dan tekstil pintar. Peranti boleh pakai seperti jam tangan pintar, monitor kesihatan dan penjejak kecergasan memerlukan komponen elektronik yang ringan, tahan lama dan berprestasi tinggi, yang boleh disediakan oleh teknologi filem tebal. Selain itu, tekstil pintar menyepadukan komponen elektronik ke dalam fabrik, mencapai pemantauan kesihatan, penderiaan alam sekitar dan fungsi interaktif, di mana teknologi filem tebal mempunyai kelebihan yang ketara. Memandangkan pasaran baru muncul ini terus berkembang, teknologi filem tebal akan mengalami peluang pembangunan baharu.
Masa siaran: Jun-13-2024