聚醯亞胺（Polyimide）具備其他材料無法取代的優點，除了高達 380˚C的耐熱性外，其耐化學藥品性、耐候性、耐輻射、機械性質及優異的電氣性質更是難有其他材料可以匹敵，為電子、電機兩大應用的上游重要關鍵原物料，電子產業以 3C產品為主，廣泛應用於半導體封裝、液晶顯示器、通訊等相關產業。電機應用則以航太、電機、機械、汽車等各種產業之絕緣材料（Insulation）應用為主，其產值也不斷的增加中。隨著當今電子產品的運算速度提升、產品尺寸縮小及功耗降低等高功能的方向需求驅使下，將面臨最直接的產業變化及最大的產業衝擊，為因應此需求，除了生產設備不斷升級外，開發高密度體積化封裝材料更是刻不容緩。
感光性聚醯亞胺樹脂簡介
聚醯亞胺應用於半導體元件的製程中，往往需要利用微影成像技術（Micro Lithography）來製作線路圖形，如果賦予聚醯亞胺感光性，使其同時具有光阻及絕緣保護材料的特性，則可以簡化製程，是相當熱門的尖端材料。圖三為非感光性與感光性聚醯亞胺應用於半導體製程的比較，圖四為聚醯亞胺樹脂賦予感光性能之機制說明。非感光性負型製程以往十分普遍，但是製程複雜，包括上光阻、曝光、顯影、蝕刻、去光阻等步驟，而且以聯胺（Hydrazine）等高反應性、有毒性的有機鹼做為蝕刻液，是其主要缺點。
圖三、非感光性與感光性聚醯亞胺應用於半導體製程的比較
非感光性正型製程可以用鹼性水溶液同時做為正型光阻顯影劑與聚醯亞胺蝕刻液，是目前最常用的方法。負型感光性聚醯亞胺因已具有負型光阻的特性，所以不需要光阻，可以有效的簡化製程、提高良率且具 Cost Down 等優勢，所以這種製程的應用廠商正逐漸增加。正型感光性製程使用具有正型光阻特性的聚醯亞胺，也不需要光阻與相關製程步驟，而且可以用鹼性水溶液進行蝕刻，可以確保安全性，同時這種製程也適合製作更小的通孔（Through Hole），是未來極具發展潛力的製程。
圖四、聚醯亞胺樹脂賦予感光性能之機制說明
隨著市場上高密度構裝技術的需求，日本 Toray（東麗）及 JSR Micro公司具備生產低溫硬化交聯聚醯亞胺的關鍵技術，但仍存在分子量過低導致機械性質不足（抗拉伸強度小於100 MPa）、耐熱性（<300˚C）及介電常數不佳等問題，主要是因為低溫感光樹脂必須添加高劑量的交聯劑與光酸產生劑，使得整體物化性下降，因此，如何持續開發更高性能及更低溫聚醯亞胺樹脂，是目前國際大廠高度關注且爭相努力的目標（圖五）。以下分別探討 Toray、LG Chem.、Samsung Electronics公司之低溫型 PSP分子/作用機制之關係。
(1) Toray公司 PSPI 分子/作用機制（US 20110284855A1），如圖六。
(3) Samsung Electronics公司正型 PSPI （US 7157204）分子/作用機制，如圖七；負型 PSPI （US 2012135251），如圖八。
工研院與碁達科技共同開發
低溫環化聚亞醯胺材料工研院與碁達科技共同合作開發之低溫硬化聚醯亞胺材料設計，構想為在 PI 的主體結構中導入感光基，賦予其感光性，使 PI 兼具絕緣層及光阻的特性，此材料為負型 PSPI，對於提升製程良率及降低成本都有助益。由於一般 PI 無法溶解於有機溶劑中，欲增加 PI 之溶解度，本研究也導入……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文。
作者：陳威宏、金志龍、蔡正國、陳彥銘/工研院材料所；蔡永基/碁達科技股份有限公司
本文節錄自「工業材料雜誌333期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=17095