微纳加工 | 聚酰亚胺（PI）薄膜的应用领域

什么是聚酰亚胺（PI）

聚酰亚胺（英语：Polyimide，PI）是一类具有酰亚胺重复单元的聚合物，具有适用温度广、耐化学腐蚀、高强度等优点。根据重复单元的化学结构，聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种。根据热性质，可分为热塑性和热固性聚酰亚胺。

热固性聚酰亚胺具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和机械性能，通常为橘黄色。石墨或玻璃纤维增强的聚酰亚胺的抗弯强度可达到345 MPa,抗弯模量达到20GPa.热固性聚酰亚胺蠕变很小，有较高的拉伸强度。聚酰亚胺的使用温度范围覆盖较广，从零下一百余度到两三百度。

聚酰亚胺化学性质稳定。聚酰亚胺不需要加入阻燃剂就可以阻止燃烧。一般的聚酰亚胺都抗化学溶剂如烃类、酯类、醚类、醇类和氟氯烷。它们也抗弱酸但不推荐在较强的碱和无机酸环境中使用。某些聚酰亚胺如CP1和CORIN XLS是可溶于溶剂，这一性质有助于发展他们在喷涂和低温交联上的应用。

聚酰亚胺（PI）薄膜是聚酰亚胺最早的商品之一。PI 膜的下游应用广泛，产品需求大。具体包括绝缘材料领域、半导体及微电子工业领域、电子标签领域、非晶硅太阳能电池领域、FCCL领域等。

从技术的角度看，PI薄膜的种类较多，常见的有4种：黑色PI膜、棕黄色PI膜、透明PI膜和耐电晕PI膜。其中，后三种主要以化学亚胺法制备，也是高端市场主要的应用品种。4种PI膜的性能参数的要求不同，所生产的制备方式就不同，与之相对应的技术水平难度也不同。

电工级PI膜因要求较低国内已能大规模生产且性能与国外产品没有明显差别；电子级PI膜是随着FCCL的发展而产生的，是PI膜最大的应用领域，其除了要保持电工类PI膜优良的物理力学性能外，对薄膜的热膨胀系数，面内各向同性（厚度均匀性）提出了更严格的要求。

PI膜在电子元件和半导体工业领域的应用

• 光刻胶：某些聚酰亚胺可以用作光刻胶。有负性胶和正性胶，分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜，可大大简化加工工序。

• 在微电子器件中的应用：用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响，还可以对a-粒子起屏蔽作用，减少或消除器件的软误差（soft error）。半导体工业使用聚酰亚胺作高温黏合剂，在生产数字化半导体材料和MEMS系统的芯片时，由于聚酰亚胺层具有良好的机械延展性和拉伸强度，有助于提高聚酰亚胺层以及聚酰亚胺层与上面沉积的金属层之间的粘合。聚酰亚胺的高温和化学稳定性则起到了将金属层和各种外界环境隔离的作用。

• 液晶显示用的取向排列剂：聚酰亚胺在TN-LCD、SHN-LCD、TFT-CD及未来的铁电液晶显示器的取向剂材料方面都占有十分重要的地位。

• 电-光材料：用作无源或有源波导材料光学开关材料等，含氟的聚酰亚胺在通讯波长范围内为透明，以聚酰亚胺作为发色团的基体可提高材料的稳定性。

• 湿敏材料：利用其吸湿线性膨胀的原理可以用来制作湿度传感器。