吳靜宜 / 工研院材化所
環氧樹脂廣泛應用於半導體與高頻通訊，而製程殘留的高含量ppm氯雜質，影響元件穩定性與壽命。在5G先進封裝對超低氯的苛刻要求下，台灣高階樹脂長期仰賴進口。因此，本研究開發低氯純化技術，利用雙鹼體系將含氯物質移除。此技術可將總氯含量降至<50 ppm，製程簡易且環境友善，可降低純化成本，並提升本土特化材料的產業競爭力。
【內文精選】
環氧樹脂因具有良好的機械強度、耐熱 性與附著力，被廣泛應用於電子與光電材料中。其中以雙酚A型環氧樹脂為市場主流，商業價值最高；雙酚F型則具備優異性能，於高階應用領域逐漸受到重視。然而，其製程常使用含氯的環氧氯丙烷作為原料，易導致最終產品中殘留高濃度游離氯與鍵結氯，總氯含量可高達數千ppm， 圖一為環氧樹脂的含氯種類的示意圖。
圖一、環氧樹脂含氯種類
氯離子是電子元件可靠性的重大威脅。在空氣中，特別是處於高溫、高濕及電場環境下，環氧樹脂中的有機結合氯可能部分轉化為氯離子，進而引發元件內部的電化學腐蝕，嚴重影響環氧樹脂的絕緣性與電氣穩定性與壽命。因應半導體與高頻通訊對電氣穩定性要求日益嚴苛，例如5G通訊、電動車電子設備與先進半導體封裝，業界已提升樹脂純度的要求，對低氯（總氯含量<100 ppm）環氧樹脂的需求正顯著增長。因為這種電化學遷移不僅會破壞層間絕緣，更會導致高頻訊號在傳輸過程中發生嚴重的相位偏差與介電損耗，這正是5G高頻通訊與AI高速運算基材必須跨越的門檻。
為因應氯離子對電子元件可靠性的挑戰，開發高效除氯技術已成為提升封裝產品質量的核心關鍵。傳統純化工藝如單一鹼洗、水洗或物理吸附，普遍存在除氯效率低、流程冗長且能耗過高等侷限，難以徹底去除結構穩定的有機結合氯。目前技術突破之核心，在於導入複合式純化工法：透過溶劑萃取固態樹脂顆粒、多段溶劑重結晶，並結合化學轉化（如雙鹼劑法），能精準捕捉殘餘氯離子並將其降至低氯水準。台灣雖為電子與半導體產業強國，電子級低氯樹脂仍高度依賴韓國、美國和日本進口，台灣產業鏈的轉型契機在於研發與應用的在地鏈結，以協助台灣切入低氯市場成為技術發展關鍵。因此，本研究即在開發有效降低總氯含量之純化技術。
低氯環氧樹脂市場
低氯環氧樹脂的市場目前正處於穩健成長階段，主要受到半導體產業擴張、電子產品微型化以及嚴格環保法規的驅動。全球低氯環氧樹脂市場預計在2026年達到約13.7億美元。預計到2035年，該市場規模將達到22億美元， 2026年至2035年的複合年增長率(CAGR)為6.4% ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》473期，更多資料請見下方附檔。