高分子材料丨半導(dǎo)體制造中PI特種工程塑料扮演了哪些角色？

前言

當(dāng)今科技發(fā)展日新月異，科技的進(jìn)步離不開微電子技術(shù)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

近些年來，人工智能（AI）、汽車、通訊設(shè)備、消費電子等眾多行業(yè)對芯片的需求逐年升高，據(jù)統(tǒng)計，2015-2023年間，中國集成電路產(chǎn)量呈波動上升趨勢，2021年產(chǎn)量最高，達(dá)到3594.3億塊，2023年產(chǎn)量為3514.4億塊，同比增長6.9%，2024年呈現(xiàn)繼續(xù)上升趨勢。這一現(xiàn)象直接導(dǎo)致全球范圍內(nèi)芯片缺貨漲價的態(tài)勢愈發(fā)嚴(yán)重。芯片制造涉及到包括系統(tǒng)電路設(shè)計、器件物理、工藝技術(shù)、材料制備、自動測試以及封裝、組裝等一系列專門的技術(shù)，以及固體物理、熱力學(xué)、統(tǒng)計物理學(xué)、材料科學(xué)、量子力學(xué)、電子線路、信號處理、計算機(jī)輔助設(shè)計、測試與加工等多個學(xué)科領(lǐng)域。

芯片制造是微電子學(xué)中的各項工藝技術(shù)的具體實踐，作為一項極其復(fù)雜且精細(xì)的工藝，芯片的制造質(zhì)量和效率，與特種材料及相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量和性能密不可分，行業(yè)認(rèn)為沒有聚酰亞胺就不會有今天的微電子技術(shù)，因此特種工程塑料聚酰亞胺在其中往往備受矚目。

苛刻的環(huán)境

半導(dǎo)體制造過程之中，對于污染的控制是關(guān)鍵所在。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子元件的尺寸也隨之越來越小、結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，這使得他們對雜質(zhì)的耐受性也大幅度降低。因此，半導(dǎo)體生產(chǎn)需要無塵清潔、高溫、高腐蝕性化學(xué)品等極端條件下進(jìn)行。

塑料材料的應(yīng)用貫穿了半導(dǎo)體制造的整個流程，從晶圓的制備、光刻、刻蝕、離子注入到封裝測試和包裝等各個環(huán)節(jié)，都發(fā)揮著重要的作用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，對這些塑料材料的性能要求也在不斷提高。

主要應(yīng)用

在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié)，化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）是其中關(guān)鍵一項。在 CMP 過程中，CMP 固定環(huán)起著不可或缺的作用，它負(fù)責(zé)穩(wěn)固地固定硅片和晶圓。為了保障晶圓表面的完好，避免刮傷和污染，所選材料必須性能卓越。

除PPS和PEEK常用于制作CMP固定環(huán)，具有耐高溫、耐化學(xué)腐蝕、優(yōu)異的機(jī)械性能和耐磨性等特性的PI材料也是適合用于制作CMP固定環(huán)的要求。PI制成的CMP固定環(huán)耐磨性比PEEK制品進(jìn)一步提升，使用壽命延長更久，有助于減少故障停機(jī)時間，提高晶圓產(chǎn)能。

晶圓的運輸和儲存也大量使用到塑料材料，例如晶圓承載盒、晶圓傳送盒、晶舟等。在運送晶圓的過程中容器難免和晶圓接觸，所以在耐溫、優(yōu)良的機(jī)械加工性能、尺寸穩(wěn)定、堅固耐用、防靜電、低釋氣、低析出等特性。PI材料的各項優(yōu)異性能也是晶圓載具的不二之選。

在晶圓的封裝和測試階段，為進(jìn)行電性能測試、故障檢測、效率檢測等多種檢測類型，半導(dǎo)體封裝測試插座的存在也是必不可少，其需要具有良好的導(dǎo)電性、尺寸穩(wěn)定性、耐高溫以及良好的機(jī)械加工性能。PEEK、PAI、PI、PEI、PPS等是常用的材料，其中PI制成的測試座除以上特性外，在高溫下析出率最低，能最大程度上保障晶圓在測試過程中的優(yōu)良狀態(tài)。

總結(jié)

PI特種工程塑料的各項優(yōu)異的物理性能，使其在電子電氣、汽車、半導(dǎo)體、航天航空等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣，如今國產(chǎn)PI在市場中的比重也越來越大，黃山金石木塑料科技有限公司是一家從事研發(fā)、生產(chǎn)和銷售高性能聚酰亞胺數(shù)值的國家高新技術(shù)企業(yè)，致力于為客戶提供一體化技術(shù)解決方案和定制化需求。

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