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支撐高性能電子的核心材料:聚醯亞胺(PI)類型及特性解析 | 三建產業資訊

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支撐高性能電子的核心材料:聚醯亞胺(PI)類型及特性解析

支撐高性能電子的核心材料:聚醯亞胺(PI)類型及特性解析

聚醯亞胺(Polyimide,簡稱 PI)是一種具備卓越耐熱性、機械強度與電氣絕緣特性的高分子材料,廣泛應用於半導體、微電子封裝、印刷電路板及高溫絕緣領域。隨著先進封裝與高速通訊技術的快速發展,PI 已成為關鍵功能性材料。

聚醯亞胺的三大類型

  1. 縮合型聚醯亞胺(Condensation Type)
    此類型擁有最高的耐熱性能,適合長時間高溫環境。其製程以聚醯胺酸(Polyamic Acid)為前驅物,經高溫醯亞胺化反應而成。因熔融溫度高於分解溫度,必須透過溶液塗佈與精準熱處理加工。成熟製程確保材料在印刷電路板、電線電纜及半導體保護層等領域的高可靠性應用。

  2. 加成型聚醯亞胺(Addition Type)
    硬化過程中不產生揮發性副產物,具備優良的加工穩定性和成品一致性,常用於複合材料預浸樹脂與結構性黏著劑,適合要求嚴苛的製程環境。

  3. 改質型聚醯亞胺(Modified PI)
    通過分子結構調整,例如添加含矽基團或感光基團,提升附著性、韌性及賦予光敏特性。感光性聚醯亞胺(PSPI)可直接透過光刻形成微細圖形,廣泛應用於先進封裝如 RDL、Fan-Out 和 TSV。

聚醯亞胺的特性

  • 製程彈性:PI 前驅物可用旋轉塗佈製成膜厚0.1至100微米,支援濕蝕刻與乾蝕刻加工,便於圖形化製程整合。

  • 熱穩定性:能在 250–300°C 長期穩定使用,耐熱溫度最高可達 500°C,適應高溫封裝及製程需求。

  • 機械強度與附著性:具高強度與柔韌性,且與多種基材黏著力優異,有效抵抗熱循環與機械應力。

  • 化學穩定性:對有機溶劑、強酸鹼具高度阻抗,保護元件免受製程化學品侵蝕。

  • 尺寸穩定性:低熱膨脹係數,確保精密微電子製程的尺寸控制。

  • 低介電常數:本體介電常數約 3–4,通過結構改良可降至低於 3,有效降低高速訊號延遲與串擾。

聚醯亞胺應用趨勢

隨著人工智慧(AI)、高效能運算(HPC)及高速通訊技術的推動,電子產品對材料的性能要求日益嚴格。聚醯亞胺憑藉其優異的熱穩定性與介電性能,成為先進封裝(如 Fan-Out、RDL)、晶片互連及高頻高速訊號應用的首選材料。其感光型改質技術更進一步簡化製程,提升製造效率與可靠度。