传统聚酰亚胺(PI)材料的固化温度通常需要 300-350℃,这对设备、能耗和材料兼容性提出了严苛要求。而低温固化 PSPI(光敏聚酰亚胺)通过引入可光交联聚酰胺酯(pc-PAE)树脂和咪唑(IMZ)催化剂,将固化温度大幅降至230℃以下。

全球市场由日本东丽(Toray)、美国HDM等垄断,国内企业长期依赖进口,面临技术封锁与供应链风险。2023年全球PSPI市场规模约21亿元,预计2030年达120亿元,国产化率不足5%.

不过近期,明士新材料低温固化PSPI量产突破,性能上该材料固化温度降至250℃以下,分辨率达0.1μm,介电常数≤3.0(1MHz),满足28nm以下先进制程需求。

并且已应用于HBM3存储芯片封装、3D IC集成,支持板级封装方案,获国内头部封测厂验证。2025年Q1完成中试线建设,规划年产能5000吨,成本较进口产品低30%。

艾森股份的国内首条正性PSPI量产线落地,产品分辨率达3μm,通过中芯国际、长电科技认证,2024年获得晶圆厂首笔订单,打破东丽、HDM在正性材料领域的垄断。同时布局低温交联型PSPI,适用于2.5D/3D封装的TSV通孔绝缘层,2025年产能规划500吨/年。

此外,湖北鼎龙基于OLED显示用PSPI技术,开发半导体级低温固化配方,重点突破边缘光刻清晰度问题。并与长江存储联合开发3D NAND堆叠封装方案,目标2026年实现小批量供货。

常州强力新材聚焦光刻胶配套材料,开发低吸湿性PSPI前驱体,适配晶圆级封装,深圳瑞华泰通过PI薄膜改性技术,提升低温固化PSPI的耐热稳定性,Tg≥320℃。

国产低温PSPI渗透提速

从全球竞争格局看,2023 年全球PSPI市场规模约38亿元,东丽(34%)、HDM(28%)、富士胶片(15%)占据77%份额,主要供应高端芯片封装。

而中国市场规模为13亿元,国产化率不足15%,但在低温型领域快速提升,2024年明士新材料、艾森股份合计市占率达8%,预计2025年突破20%。

不过在一些核心领域中,国产PSPI正在快速渗透,例如在Fan-Out WLP中,低温PSPI作为 RDL 层材料,已应用于联发科5G芯片封装;在 Chiplet芯粒互连中,艾森股份PSPI实现2μm线宽,支撑2.5D集成。

显示领域中,京东方、TCL 采用明士新材料PSPI作为OLED像素定义层(PDL),在6.7英寸柔性屏上实现100nm级像素隔离,良率达98.5%。

功率器件中,斯达半导、士兰微使用强力新材PSPI作为IGBT绝缘层,耐受175℃高温长期运行,可靠性提升30%。

不过目前国产低温PSPI仍然遇到一些瓶颈,在规模化上,国际龙头单厂产能超2000吨/年,国内企业平均产能不足200吨,需加快吉瓦级产线建设。

而关键单体(如ODPA二酐)仍依赖进口,国产化率仅60%,需完善从“单体-树脂-胶液”的全链条布局。

小结

低温固化PSPI的国产替代不仅是材料技术的突破,更是半导体封装产业链自主化的关键一环。随着明士新材料、艾森股份等企业进入批量供应阶段,叠加政策扶持和下游需求爆发,国产低温PSPI有望在3-5年内实现从验证导入到规模应用的跨越,打破美日垄断格局,为中国先进封装、柔性电子等领域提供低温高效”的本土解决方案。未来,随着分辨率、耐温性等性能持续优化,低温固化PSPI将成为支撑国产芯片的重要材料基石。

文章来自:电子发烧友

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作者 yinhua

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