电子行业深度报告：先进封装助力产业升级，材料端多品类受益
（报告出品方/作者：开源证券，罗通、刘天文）
1、 互连工艺升级是先进封装的关键，材料升级是互连工艺升 级的基础
先进封装技术路径多元化，技术持续创新迭代，在市场需求的推动下，传统封 装不断创新、演变，出现了各种新型的封装结构。随着封装技术进步和下游市场对 于产品小型化需求增长，SiP（系统级封装）和 PoP（Package on package，叠成封装 技术）奠定了先进封装时代的开始，以实现更高的集成密度。2D IC 封装技术（如倒 装芯片 Flip-Chip、晶圆级封装 WLP）和 3D IC 封装技术（如硅通孔，TSV）的出现， 进一步缩短了芯片之间的互连距离。近年来，先进封装的发展势头迅捷，如台积电 的 InFO（集成扇出）和 CoWoS（Chip On Wafer On Substrate）、日月光的 FOCoS（基 板上扇出芯片）、Amkor 的 SLIM（无硅集成模块）和 SWIFT（硅晶圆集成扇出技术） 等。 先进封装主要技术平台包括：倒装（FC）、晶圆级封装（WLP）、2.5D、3D 封装 等。支持这些平台技术的主要互连工艺包括凸块（Bumping）、重布线（RDL）、硅 通孔（TSV）、混合键合等，互连工艺升级是先进封装的关键。
1.1、 凸块（Bumping）：多种先进封装形式的基础工艺
凸块（bumping）为先进的晶圆级工艺技术之一，将晶圆切割成单个芯片之前， 在基板上形成由各种金属制成的“凸块”或“球”。晶圆凸块为倒装芯片或板级半导 体封装的重要组成部分，已成为当今消费电子产品互连技术的标准。凸块在管芯和 衬底之间提供比引线键合更短的路径，以改善倒装芯片封装的电气、机械和热性能。 倒装芯片互连可减少信号传播延迟，提供更好的带宽，并缓解功率分配的限制。 不同类型的凸块材料，其互连方法有所不同。凸块按照材料成分来区分，主要 包括以铜柱凸块（Cu Pillar）、金凸块（Au Bump）、镍凸块（Ni Bump）、铟凸块（In Bump）等为代表的单质金属凸块和以锡基焊料为代表的焊料凸块（Solder Bump）及 聚合物凸块等。凸块互连相关技术包括材料选择、尺寸设计、凸块制造、互连工艺 及可靠性和测试等。不同的凸块材料，其加工制造方法各不相同，对应的互连方法和互连工艺中的焊（黏）接温度也不尽相同。
晶圆凸块技术制作过程复杂，需要清洗、溅镀、曝光、显影、电镀去胶、蚀刻 和良品测试等环节，其对应材料需求为清洗液、靶材、电镀液、光刻胶、显影液、 蚀刻液等。具体工艺如下： 首先，采用溅射或其他物理气相沉积的方式在圆片表面沉积一层钛或钛钨作为 阻挡层，再沉积一层铜或其他金属作为后面电镀所需的种子层。在沉积金属前，圆 片先进入溅射机台的预清洁腔体，用氩气等离子去除焊盘金属表面的氧化层。 其次，在圆片表面旋涂一定厚度的光刻胶，并运用光刻曝光工艺，以改变其在 显影液中的溶解度。光刻胶与显影液充分反应后，得到设计所需的光刻图形。 再则，圆片进入电镀机，通过合理控制电镀电流、电镀时间、电镀液液流、电 镀液温度等，得到一定厚度的金属层作为 UBM（Under Bump Metallization，凸点下 金属化层）。在有机溶液中浸泡后，圆片表面的光刻胶被去除；再用相应的腐蚀液去 除圆片表面 UBM 以外区域的溅射种子层和阻挡层。 最后，在植球工序中，需要用两块开有圆孔的金属薄板作为掩模板，位置与圆 片表面 UBM 的位置相对应。在植球前，先用第 1 块金属掩模板将助焊剂印刷到 UBM 表面；再用第 2 块金属掩模板将预成型的锡球印刷到 UBM 上；最后，圆片经过回 流炉使锡球在高温下熔化，熔化的锡球与 UBM 在界面上生成金属间化合物，冷却 后锡球与 UBM 形成良好的结合。 采用电镀的方式也可以得到焊球凸块，即在电镀 UBM 完成后，接着电镀焊料； 去除光刻胶和腐蚀溅射金属后，经过回流，得到焊球凸块。电镀方式也是铜柱凸块 和金凸块加工的常用方法。
电子器件向更轻薄、更微型和更高性能进步，促使凸块尺寸减小，精细间距愈 发重要。凸块间距（Bump Pitch）越小，意味着凸点密度增大，封装集成度越高，难 度越来越大。行业内凸点间距正在朝着 20μm 推进，而实际上巨头已经实现了小于 10μm 的凸点间距。如果凸点间距超过 20μm，在内部互连的技术上采用基于热压 键合（TCB）的微凸块连接技术。面向未来，混合键合（HB）铜对铜连接技术可以 实现更小的凸点间距（10μm 以下）和更高的凸点密度（10000 个/mm2），并带动带 宽和功耗双提升。随着高密度芯片需求的不断扩大带来倒装需求的增长，Bumping 的需求将不断提升，相关材料需求也将不断提升。
1.2、 重布线层（RDL）：芯片电气延伸与互连的桥梁
RDL（Re-Distribution Layer，重布线层）为先进封装的关键互连工艺之一，可 将多个芯片集成到单个封装中。在介电层顶部创建图案化金属层的过程，将 IC 的输 入/输出（I/O）重新分配到新位置。新位置通常位于芯片边缘，可以使用标准表面贴 装技术（SMT）将 IC 连接到印刷电路板（PCB）。RDL 技术使设计人员能够以紧凑 且高效的方式放置芯片，从而减少器件的整体占地面积。
晶圆级金属重布线制程在 IC 上涂布一层绝缘保护层，再以曝光显影的方式定义 新的导线图案，然后利用电镀技术制作新的金属线路，以连接原来的芯片引脚和新 的凸点，达到芯片引脚重新分布的目的。重布线层的金属线路以电镀铜材料为主， 根据需要也可以在铜线路上镀镍金或者镍钯金材料，相关核心材料包括光刻胶、电 镀液、靶材、刻蚀液等。
重布线层（RDL）在延伸和互连 XY 平面方面发挥关键作用。在扇入晶圆级封 装（FIWLP）和扇出晶圆级封装（FOWLP）等先进封装中，RDL 为核心关键工艺。 使得封装厂能够在扇出封装技术方面与晶圆代工厂展开竞争。通过 RDL，IO Pad 可 以制成 FIWLP 或 FOWLP 中不同类型的晶圆级封装。在 FIWLP 中，凸块全部生长 在芯片上，芯片和焊盘之间的连接主要依靠 RDL 的金属线。封装后，IC 的尺寸几乎 与芯片面积相同。在 FOWLP 中，凸块可以生长在芯片外，封装后的 IC 比芯片面积 大（1.2 倍）。 以 2.5D 先进封装的代表台积电的 InFO 为例，InFO 在载体上使用一个或多个裸 芯片，然后将其嵌入到模塑料的重构晶圆中。并在晶圆上制造 RDL 互连和介电层， 这是“芯片优先”的工艺流程。单芯片 InFO 提供高凸点数量，RDL 线从芯片区域 向外延伸，形成“扇出”拓扑。
1.3、 硅通孔（TSV）：立体集成工艺的核心关键
TSV（Through Silicon Via，硅通孔）技术主要用于立体封装，在芯片的垂直方 向上提供电气扩展和互连的功能。通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂 直导通孔，实现芯片之间互连的最新技术。与传统 Wire Bonding 的芯片堆叠技术不 同，TSV 技术能够使芯片在 3D 堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大幅改善芯 片运行速度，降低功耗。因此，TSV 技术曾被称为继 Wire Bonding、TAB 和 Flip Chip之后的第 4 代封装技术。
通过 TSV 技术将多层平面型芯片进行堆叠互连，减小芯片面积，大大缩短整体 互连线的长度，互连线长度的缩短能有效降低驱动信号所需的功耗。TSV 技术可以 集成到制造工艺的不同阶段，主要分为 Via-first、Via-middle、Via-last 三种方案。 TSV（Via-First）方案：在晶圆制造完成之前生成 TSV，可以在 Fab 厂前端金 属互连之前进行，实现 Core-to-Core 的连接。该方案目前在微处理器等高性能器件领 域应用较多，主要作为系统级芯片（System on a Chip，SoC）的替代方案。Via-first 也可以在 CMOS 完成之后在晶圆厂进行 TSV 的制作，然后再完成后端的封装。 TSV（Via-Middle）方案：通常在 FEOL 步骤完成后，制作硅通孔（TSV），其 中包括许多高温工艺。并在执行多层金属布线 BEOL 处理之前，完成片内互连工艺。 TSV（Via-Last）方案：将 TSV 放在封装生产阶段，该方案的明显优势是可以 不改变现有集成电路生产和设计流程。目前，部分厂商已开始在高端的 Flash 和 DRAM 领域采用 Via-Last 方案，即在芯片的周边进行打孔，然后进行芯片或晶圆的 堆叠。
TSV 主要有三大应用领域，分别是 2.5D 中介转接层（Interposer）封装、三维集 成电路（3D IC）封装和三维圆片级芯片尺寸（3D WLCSP）封装。对应 TSV 生产流 程，会涉及到深孔刻蚀、PVD、CVD、铜填充、微凸点及电镀、清洗、减薄、键合 等二十余种工艺，其中深孔刻蚀气体、电镀液、靶材、CMP 研磨材料等材料最为关 键。 （1）2.5D 中介转接层封装：细线条布线中介转接层针对的是 FPGA、CPU 等高性能的应用，其特征是正面有多层细节距再布线层和细节距微凸点，主流 TSV 深 宽比达到 10:1，厚度约为 100m。TSMC 的 CoWoS（Chip on Wafer on Substrate，晶 圆级封装）采用的 2.5D TSV 技术。CoWoS 技术把芯片安装到硅转接板上，并使用 硅转接板上的高密度走线进行互连。
（2）3D IC 封装：应用方向主要是存储类产品，其原因是存储类产品引脚密度 小，版图布局规律，芯片功率密度小等。通过 TSV 通孔实现三维集成，可以增加存 储容量，降低功耗，增加带宽，减小延迟，实现小型化。 （3）3D WLCSP：主要应用于图像、指纹、滤波器、加速度计等传感器封装领 域。其特点是采用 Via Last 工艺，TSV 深宽比较小（1:1~3:1），孔径较大出于对成本 的考虑，目前图像传感器封装大多采取低深宽比的 TSV 结构。
TSV 工艺中临时键合/解键合、铜电镀成本占比最高。根据《A Cost Model Analysis Comparing Via-Middle and Via-Last TSV Processes》论文数据，在 Via-Middle 的 TSV 工艺制造成本中，临时键合/解键合与铜电镀成本占比均为 17%，背面通孔显示（主 要包括背面减薄和抛光、刻蚀、CVD、CMP 等）和背面 RDL（主要包括 PVD、光 刻、电镀等）成本占比约为 15%左右，其他关键工艺包括刻蚀、CVD、铜阻挡层 PVD 等。而 Via-Last 的 TSV 工艺中，铜电镀成本占比 18%，临时键合/解键合与铜阻挡层 PVD 成本占比均为 17%，背面 RDL（主要包括 PVD、光刻、电镀等）成本占比约为16%，其他核心工艺与 Via-Middle 方案类似。
1.4、 混合键合：缩小 Bump pitch 间距，扩大互连带宽
混合键合（Hybrid Bonding）是通过铜—铜金属键合和二氧化硅—二氧化硅介 质层键合实现无凸点永久键合的芯片三维堆叠高密度互连技术。据《先进封装的发 展与机遇》论文数据，混合键合技术可实现极小间距的芯片焊盘互连，每平方毫米 可互连的芯片焊盘数为 104~106 个，可以提供更高的互连密度、更小更简单的电路、 更大的带宽、更小的电容和更低的功耗。
混合键合工艺提供更高互连密度，逐渐取代传统焊接工艺。与传统 C4 焊点和微 凸点连接技术相比，混合键合技术主要优点有：①实现芯片之间无凸点互连，微凸 点的取消将进一步降低芯片之间通道的寄生电感和信号延时；②实现芯片之间超细 间距的互连，比微凸点提高 10 倍以上，超细间距的互连将增加布线有效使用面积， 大幅增加通道数量，简化 I/O 端口电路；③实现超薄芯片制备，通过芯片减薄可使芯 片厚度和重量大幅降低，并且可进一步提升系统中芯片的互连带宽；④实现键合可 靠性的提高，铜—铜触点间以分子尺度融合，取消了焊料连接，二氧化硅—二氧化硅以分子共价键键合取消了底填材料，极大提高了界面键合强度，增强了芯片的环 境适应性。
混合键合工艺主要包含 D2W（Die-to-Wafer）和 W2W（Wafer-to-Wafer）两类 键合。根据 EVG 报告《Bonding Technologies for the Next Generation Integration Schemes》（发布于 2021 年 6 月 10 日）数据，Wafer-to-Wafer 的工艺更加成熟，但 需要每个芯片尺寸相同，且整体良率较低。下游应用端，在背光 CIS 及存储领域 3D NAND 等领域均已实现量产。而 D2W 下游应用前景更广，但产品仍处于研发及量 产爬坡阶段。
混合键合的关键工艺步骤包括电镀（电化学沉积、ECD）、CMP、等离子体活 化、对准、键合、分离和退火，对应材料主要为电镀液、靶材、CMP 研磨材料等。 W2W（Wafer-to-Wafer，晶圆到晶圆键合）是指将两片晶圆高精度对准、接合， 实现两片晶圆之间功能模块集成的工艺。晶圆级键合设备可用于存储器堆叠、3D 片 上系统(SoC)、背照式 CMOS 图像传感器堆叠以及芯片分区等多个领域，是目前混合 键合中能够进行大量生产的技术。
D2W（Die to Wafer，芯片到晶圆）是指将单个芯片逐个键合到目标晶圆上的过 程。模具尺寸越大，使用 D2W 堆叠越有利，成本效益越高。D2W 通常是混合键合 的主要选择，因为它支持不同的芯片尺寸、不同的晶圆类型和已知的良好芯片，而 W2W 通常只支持相同节点的芯片。
2、 先进封装带动半导体材料新需求，多品类有望受益
2.1、 PSPI 光刻胶
光敏聚酰亚胺光刻胶是一种复合材料，包含溶剂、PSPI 树脂（可光敏或非光敏）、 光引发剂、添加剂，故其光敏性可能源自 PSPI 树脂本身或与其混合的添加剂。各成 分分开来看，PSPI 使用的树脂可以是聚酰亚胺或其前体如聚酰胺酸（PAA），其使用 的催化剂一般包括光敏剂、增感剂、光活性催化剂及其他催化剂。
类似于传统光刻胶，光敏聚酰亚胺可分为正性和负性两种类型。正性 PSPI 在紫 外光照射后可溶解于显影剂，而负性 PSPI 在光照后交联变得不溶。正性 PSPI 相较 于负性 PSPI 在光刻时容易去除曝光区域，减少污染引起的错误，并提供高分辨率的 图案，是未来 PSPI 的发展趋势。根据感光原理以及合成工艺不同，可将正负性 PSPI 进一步细分为若干类型。
光敏聚酰亚胺（PSPI）是先进封装工艺中的核心耗材。在集成电路中，PSPI 通常作为缓冲层、钝化层或用于多层互连结构的平坦化层，其主要功能是保护集成 电路的特定区域不受外力影响。同时，伴随光刻技术的发展和芯片布线及封装技术 的创新，现代封装技术要求单个半导体芯片能够连接至其他芯片的输入输出通路， 这就需要在封装阶段进行精密的再布线（RDL）工作。在这些金属导线与芯片单元 之间，PSPI 被视作最常用的绝缘介质材料，不仅为封装提供必要的电气、机械和热 性能，还能实现高分辨率的图案化，是 RDL 过程中的关键材料。因此特性，PSPI光刻胶在先进封装工艺中普遍应用，是一种核心耗材，有望充分受益于先进封装行 业的发展。
集成电路用 PSPI 光刻胶市场空间保持稳定增长。根据艾森股份 2023 年 12 月 25 日投资者关系记录中援引中国电子材料行业协会的数据，2021 年中国集成电路晶 圆制造用 PSPI 市场规模 7.12 亿元，预计到 2025 年中国集成电路晶圆制造用 PSPI 市场规模将增长至 9.67 亿元，2021-2025 年均复合增速为 7.95%，整体空间较大且保 持较快增长。
全球 PSPI 市场被外商高度垄断，国产替代需求迫切。我国 PSPI 光刻胶布局较 为落后，目前全球主要的 PSPI 生产厂商包括 Toray、HD Microsystems、Asahi Kasei、 Fujifilm Electronic Materials、中国台湾长兴材料、SK Materials 等，上述前四家厂商 市占率合计达到 93%，呈现出高度垄断的市场竞争格局，国产替代需求迫切。
我国 PSPI 前景广阔未来可期。随着《中国制造 2025》政策的推动，我国在工 业、机械、电子等多个领域正逐步实现国产化替代，伴随着行业整体景气度的提升， 国内从事 PSPI 生产的企业数量呈现出持续增长的态势，研究深度亦在不断加深。目 前，多家企业已经掌握了 PSPI 产品的生产技术，并开始批量生产，逐渐融入下游客 户的供应链体系。从国内企业近期的发展来看，PSPI 产品在过去两年内实现了从无 到有的关键突破。随着下游应用的不断扩大以及企业对量产工艺掌握度的提高，PSPI 在我国未来的技术进步与市场拓展中，势必展现出更加广阔的发展前景。
2.2、 深孔刻蚀类电子特气
在集成电路芯片制造中，蚀刻是一项核心技术，也是 IC 芯片制造中的关键环节。 该工艺通过有序去除或改变特定材料层，对电路图案进行精密的加工与雕刻，是实 现芯片构造的必要步骤。蚀刻技术分为湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻两种形式，其 中干法蚀刻是以气体为主要媒体的刻蚀方法，晶圆不需要液体化学品或冲洗，其所 用气体称为蚀刻气体，这类气体常以氟化物为主。
含氟蚀刻气体种类众多，各自具备不同性能特点。含氟蚀刻剂品种主要包括四 氟化碳、六氟丁二烯、六氟乙烷、八氟环丁烷、三氟甲烷、六氟化硫等，根据其化 学式原子构成不同其性能特点及应用之处也不尽相同。例如四氟化碳可以提供很高 的蚀刻速率，但对多晶硅的选择比很低；三氟甲烷、二氟甲烷除了作为主蚀刻剂外， 还可用作其它主蚀刻剂的辅助气，调节氟/碳比。
先进封装中，TSV 工艺对蚀刻气体需求增加。在 TSV 工艺通孔环节中，Bosch 刻蚀技术因其良好的刻蚀速率均匀性以及高深宽比刻蚀能力被广泛应用。Bosch 刻蚀 分为刻蚀和钝化两个循环周期，在刻蚀周期，通过 SF6 与 Si 的短暂接触完成一次纵 向刻蚀；在钝化周期，C4F8 在等离子体中形成氟化碳类高分子聚合物，沉积在 Si 表 面上以形成一层钝化膜，防止 SF6 与 Si 继续反应。由此可以看出，TSV 工艺对蚀刻 气体的性能提出了新的挑战。
全球刻蚀气体市场规模稳健增长。根据 QYResearch 预测，2029 年全球刻蚀气 体市场规模将从 2022 年 7.85 亿美元增长至 14.26 亿美元，2022 至 2029 年年均复合 增长率达到 8.6%。后续随着半导体先进封装产业不断发展，有望带动蚀刻气体需求 持续上升。
蚀刻气体产业呈现出高度集中的特点。全球高纯蚀刻气体市场主要集中在中日 韩及欧美各地区，行业的核心企业包括 Linde 和 SK Materials 等，这两家公司合计占 据了全球市场约 24%的份额。全球领先的公司除上述两家以外，还包括 Kanto Denka Kogyo、ADEKA、中船派瑞特气、Merck (Versum Materials)、Showa Denko、Nippon Sanso、Hyosung、Air Liquide 等。在全球市场中，排名前十位的企业共同占有约 71% 的市场份额。
国内企业在刻蚀气体国产替代方面取得了一系列突破。近年来随着中国半导体 产业的快速发展以及政府对半导体自主可控的强调，国内企业开始加大在电子特气 研发和生产方面的投入，以实现对高端电子特气的国产替代。例如华特气体、中船 特气、金宏气体等在电子刻蚀气体领域均取得了关键的技术突破，并开始逐步替代 进口产品。
2.3、 电镀液
电镀工艺广泛应用于芯片制造和封装，电镀液是核心原材料。前端制造过程的 电镀是指在芯片制造和封装过程中，将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面形成金 属互连的工艺；后端封装的电镀是指在芯片封装过程中，在三维硅通孔、重布线、 凸块工艺中进行金属化薄膜沉积的过程。电镀液作为电镀工艺的核心原材料，主要 由加速剂、抑制剂及整平剂组成，通过不同组分相互作用，能够实现从下到上的填 充效果以及改善镀层晶粒、外观及平整度。
晶圆制造方面，随着制程越来越先进，芯片铜互连成为主流技术。芯片铜互连 的制造工艺是在晶圆的沟槽上采用电镀的方法沉积、填充铜金属的工艺，铜互连工 艺具有更低的电阻率、抗电迁移性，能够满足芯片尺寸更小、功能更强大、能耗更 低的技术性能要求。
先进封装方面，凸块电镀、再分布线、硅通孔（TSV）电镀等是超越摩尔定律 的关键。为了进一步提高集成电路性能，需要缩短晶圆间、晶圆与印刷电路板间连 线距离，因此超越摩尔技术变得越来越重要，三维硅通孔、重布线、凸块工艺等先 进封装工艺也因此开始大规模使用。而这三种封装工艺都需要进行金属化薄膜沉积， 这将显著拉动相关电镀液的需求，如铜、镍、锡、银、金电镀液等。
需求方面，预计 2029 年全球电镀液销售额将达 12.03 亿美元，我国将达 3.52 亿 美元。随着先进逻辑器件节点带来的互连层的增加，先进封装对重新布线层和铜柱 结构应用的增加，以及广泛运用铜互连技术的半导体器件整体增长，带动了电镀液 及其添加剂市场的增长。根据 QYResearch 统计数据，2022 年全球高纯电镀液市场 规模为 5.87 亿美元，同比+11.89%，预计 2029 年将增长至 12.03 亿美元，2022-2029 年均复合增速将达到 10.79%。我国 2022 年高纯电镀液的市场规模为 1.69 亿美元， 2021 年电镀液及配套试剂需求量为 2.15 万吨。预计 2029 年市场规模将增长至 3.52 亿美元，2022-2029 年均复合增速将达到 11.05%，全球市场份额占比也将增长至 29.23%。
需求结构方面，铜电镀液占比最高达 65.13%。从产品类型和技术的角度来看， 铜电镀液占据行业主流，2022 年需求占比达 65.13%，其次为锡电镀液和金电镀液， 占比分别为 11.90%和 5.45%。QYResearch 预计，2023-2029 年各类型电镀液将保持 相对稳定的格局，市场份额比重变化不大。从产品下游应用的角度考虑，半导体用 高纯电镀液占据绝大多数市场份额，2022 年需求占比达 81.53%。其次为太阳能用高 纯电镀液，2022 年需求占比为 7.01%。
从供给端来看，电镀液市场份额依旧被国外企业占据，我国产业升级迫切。目 前全球主要电镀液生产商为 Umicore、MacDermid、TANAKA、Japan Pure Chemical 和 BASF 等，根据 QYResearch 统计，2022 年五大厂商市场销售额合计达到 4.08 亿 美元，占全球高纯度电镀液市场规模的 69.49%，行业依旧呈现寡头垄断格局。我国 方面，目前国内企业生产的电镀液下游应用依旧以传统封装为主，晶圆制造和先进 封装依旧被外国企业所占据，因此我国电镀液产业升级需求迫切。
中国电镀液行业的竞争格局正在经历由依赖进口向国产化转变的重要阶段。国 内企业积极投身于电镀液的研发和生产，以实现对关键技术和高端产品的国产替代。 目前以上海新阳为代表的厂商正不断开发新一代电镀产品并逐步开发市场进行客户 导入，以抓住未来先进封装领域带来的巨大机遇。
2.4、 靶材
靶材为薄膜制备技术中的关键原材料。在超大规模集成电路的制造过程中，溅 射工艺作为物理气相沉积（PVD）技术的一种重要方式被广泛应用于电子薄膜材料 的制备中。该技术通过利用离子源生成的离子，在高真空环境下经过加速后形成高 速离子束流对固体表面进行轰击。此过程中，离子与固体表面原子之间发生动能交 换，导致固体表面原子脱离并在基底上沉积形成薄膜。作为溅射过程中被轰击的固 体即为用于沉积薄膜的原材料，称之为溅射靶材。
溅射靶材的种类繁多，即便是相同类型的溅射靶材，亦存在多种规格。根据不 同的分类标准，溅射靶材可以被划分为若干类别。例如根据化学成分划分，靶材可 以分为金属靶材、合金靶材以及陶瓷化合物靶材，而合金靶材具有不同于单一金属 材料的物理和化学特性，如改进的机械强度、耐腐蚀性或特定的电磁特性等。
靶材终端应用以平面显示、半导体集成电路领域为主，包含针对各类市场需求 利用封装好的元器件制成面向最终用户的产品，如汽车电子设备、智能手机、平板 电脑以及家庭电器等消费电子产品。此外，靶材在终端应用也包括太阳能电池的制 备、光学薄膜的镀覆、工具的性能改善及高端装饰品的制作等方面，应用技术涉及 领域广泛，展现出多样化的特点。 在半导体领域中，靶材主要用于晶圆的制造和封装过程。在半导体靶材溅射镀 膜后，需要将镀膜硅片切割并进行芯片封装，该步骤涉及将电路通过导线与外部接 口连接，以实现与其他电子组件的互连。封装过程不仅保护了芯片，也将其与外部 环境隔离，避免空气中的污染物侵蚀芯片电路，从而保障了其导电性能。
半导体芯片行业是金属溅射靶材的主要应用领域之一，也是对靶材的成分、组 织和性能要求最高的领域。信息技术的迅猛发展推动了集成电路集成度的持续提升 以及电路中单元器件尺寸的逐渐缩小，这对溅射靶材的需求产生了直接影响。在集 成电路的每个单元器件中，无论是衬底、绝缘层、介质层、导电层还是保护层，溅 射镀膜工艺均扮演了不可或缺的角色，由此可以看出溅射靶材是集成电路制备过程 中的关键原材料。用于集成电路领域镀膜的靶材主要涵盖铝、钛、铜、钽、钨钛等 多种材料，这些靶材通常要求具有极高的纯度，一般达到 5N（99.999%）或更高。
全球半导体靶材市场持续稳健增长，中国市场增速超过全球平均水平。2022 年 全球半导体用靶材市场的总值达到 18.43 亿美元，同比+8.73%，且在 2017 至 2022 年间年均复合增长率 CAGR 保持在 8.27%，表现出稳定的增长趋势。2022 年中国的 半导体材料市场总值为 21 亿元，预计 2023 年将达到 23.50 亿元，同比+11.90%，2018 至 2022 年间的年均复合增长率 CAGR 达到 8.78%，高于全球平均增速。
从国外市场来看，呈现出高度集中的竞争格局。溅射镀膜技术源自国外，对溅 射靶材的性能和专业应用提出了高标准要求。代表性企业如日矿金属、霍尼韦尔、 东曹、普莱克斯等厂商较早进入此领域，在全球溅射靶材市场中占据领先地位，掌 握约 80%市场份额。从国内市场来看，内外资企业呈现出五五开的竞争格局。国内 靶材市场中，外资企业占据 50%的市场份额，而以江丰电子、有研新材为主的内资 企业占据国内市场份额的 48%，打破了美日企业在该领域的长期垄断，对推动我国 实现国产替代具有重要意义。
国内靶材厂商已开始突破一系列技术壁垒，实现对部分关键靶材的国产化。国 内企业如江丰电子已能够生产出满足国内外半导体制造企业需求的多种靶材产品， 包括铜靶、钛靶、铝靶等，这些产品已被广泛应用于集成电路制造、平板显示生产 等领域。预计随着国内企业技术实力的进一步增强和市场竞争地位的提升，中国将 在全球半导体用靶材市场中占据更重要的位置。
2.5、 CMP 材料&临时键合胶
化学机械抛光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）是一种用于处理硅晶圆 或其他衬底材料的表面平坦化技术。CMP 设备包括抛光、清洗和传送三个模块。在 抛光过程中，抛光头将晶圆的待抛光面与粗糙的抛光垫接触，并通过让研磨液填充 在研磨垫的空隙中，使圆片在研磨头的带动下高速旋转，与研磨垫和研磨液中的研 磨颗粒相互作用，实现全局平坦化。由于当前集成电路元件采用多层立体布线，因 此集成电路制造的前道工艺需要进行多次循环，并且随着芯片尺寸的减小，对表面 平整度的要求也越来越高。在这个过程中，CMP 技术是实现晶圆表面平坦化的关键 工艺，也是推进集成电路制造中工艺节点升级的重要环节。
CMP 超越传统平面化技术，是目前几乎唯一的可以提供全局平面化的技术。 CMP 技术最早出现在 1965 年，当时提出了以二氧化硅为抛光浆料的 CMP 技术。在 此之前，半导体基片的抛光主要以机械抛光为主，采用诸如氧化镁、氧化锆等机械 抛光方法，得到的表面损伤极其严重。而运用 CMP 硅片平坦化技术能够极大的提高 抛光精度、抛光速率和抛光破坏深度等方面，而且加工方法简单，成本低廉，也是 目前几乎唯一能够实现全局平坦化的技术。
CMP 在硅片制造、前道工艺以及后道工艺中均有应用，其中集成电路制造是 CMP 工艺的主要应用场景。在硅片制造环节中，经过刻蚀、离子注入等工艺后，硅 片表面会出现不平整和多余的表面物质，通过 CMP 来实现硅片表面的平坦化。在集成电路制造过程中，CMP 主要用于多层立体布线中的平坦化，确保各层之间的良好 连接和信号传输。在封测环节中，CMP 工艺被广泛应用于先进封装领域，包括硅通 孔（TSV）技术、扇出（Fan-Out）技术、3DIC 等都将用到大量 CMP 工艺。
CMP 抛光步骤随着晶圆制造技术进步而不断增加，CMP 抛光材料用量也与晶 圆芯片制程变化高度相关。逻辑芯片方面，14 纳米以下逻辑芯片要求的 CMP 工艺 将达到 21 步，使用的抛光液将从 90 纳米的五六种抛光液增加到二十种以上，使用 种类和用量都迅速增长；7 纳米及以下逻辑芯片工艺中 CMP 抛光步骤将会达到 30 步及以上，使用的抛光液种类接近三十种。存储芯片方面，在由 2DNAND 向 3DNAND 发展的过程中，抛光步骤从 7 步提升到了 15 步，提升了两倍之多，并且 3DNAND 堆叠层数也会带动 CMP 抛光材料的需求。
先进封装的应用使 CMP 从晶圆制造前道工艺走向后道工艺。在封装领域，传 统的 2D 封装并不需要 CMP 工艺，但随着系统级封装等新的封装方式的发展，出现 了倒装、凸块、晶圆级封装、2.5D 封装和 3D 封装等先进封装技术。其中 TSV 技术 通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连，是实现芯片 之间互连的最新技术，也是继线键合（Wire Bonding）、TAB 和倒装芯片（FC）之后 的第四代封装技术。并且由于 TSV 技术中需要将 CMP 工艺用于 TSV 背面金属的露 出，为背面互连的加工做好准备，故将 CMP 从前道工艺带入到了后道工艺之中， 进一步加大了 CMP 抛光材料的需求。
在 CMP 材料中，抛光垫与抛光液市场份额占比总和超过 80%，价值最高。根 据 SEMI 统计，在晶圆制造材料中，CMP 抛光材料份额占比 7.1%。而 CMP 抛光材 料又包括抛光液、抛光垫、调节剂、清洗剂以及其他添加剂，其中抛光液和抛光垫 分别占据 CMP 材料 49%和 33%的市场份额。其次为调节剂和清洗液，主要用于去除 残留在晶圆表面的微尘颗粒、有机物、无机物、金属离子、氧化物等杂质。
2.5.1、 抛光垫
抛光垫是 CMP 实现平坦化的核心部件。抛光垫是一种柔软疏松的材料，一般 由聚氨酯、聚乙烯构成，其表面通常有许多小孔，可以容纳抛光液。抛光垫的作用 主要有存储和运输抛光液、排出抛光过程中产生的废物、去除机械负荷保证抛光的 平稳进行。抛光垫的参数指标，如材质硬度、弹性、压缩比等都起到重要作用，同 时，其表面结构和表面粗糙度可通过影响抛光液流动和分布，来影响抛光效率和平 坦性指标。
抛光垫品类丰富。抛光垫根据是否含有磨料可分为磨料抛光垫以及无磨料抛光 垫；根据基材可分为聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫和复合型抛光垫，其中聚氨酯抛 光垫为目前主流的抛光垫种类，它的聚合物对抛光面适应性好、种类多因而加工性 好、成本较低，但是聚氨酯垫片硬度高，适合粗抛；根据表面结构可分为平面型抛 光垫和网格型抛光垫。
全球 CMP 抛光液、抛光垫市场规模创新高。抛光垫方面，随着全球晶圆厂产 能不断提高以及先进制程工艺的快速发展，全球抛光垫市场增长速度可观。根据 TECHCET，2021 年全球 CMP 抛光材料市场规模达到 30 亿美元，其中抛光垫市场 规模达到 11.3 亿美元，2016-2021 年 CAGR 达到 11.69%。中国 CMP 抛光垫 2016-2021 年市场规模从 8.10 亿元增长到 13.13 亿元，CAGR 达到 10.15%，基本与全球增速保 持一致。
从竞争格局来看，全球抛光垫方面市场呈现寡头垄断的格局。美国陶氏杜邦市 占率达到 76%，其他依次为 Cabot（12%）、Fujibo（6%）、TWI（3%）等，基本为美 日企业所垄断。国内厂商以鼎龙股份为代表，在 CMP 抛光垫产品方面，公司是国内 唯一一家全面掌握 CMP 抛光垫全流程核心研发技术和生产工艺的 CMP 抛光垫供应 商，确立 CMP 抛光垫国产供应行业领先地位。
从抛光垫产品布局来看，海外厂商各有专攻。其中，Cabot 公司主要以聚氨酯类 抛光垫为主，可定制精确的硬度、孔径、可压缩性和凹槽图案；陶氏杜邦公司可以 提供全系列的可定制抛光垫产品，其最早推出的 IC1000 抛光垫已经成为抛光垫行业 的测试标准；Fujibo 以聚氨酯及无纺布类抛光垫及背垫为主。
2.5.2、 抛光液
抛光液是一种水溶性试剂，主要组成成分有研磨粒子、氧化剂和其他一些化学 试剂。磨料可以是二氧化硅、氧化铝或其他硬质材料；氧化剂可以是过氧化氢、高 锰酸钾或其他强氧化剂；其他化学试剂可以是表面活性剂、络合剂或其他化学物质。 其中磨料起到机械磨削的作用，是决定抛光液性能的关键原料。在抛光过程中，抛 光液与硅片表面材料产生化学反应，在其表面产生一层薄膜，后由抛光液中的研磨 粒子在按压和摩擦的作用下将其去除，最终实现抛光。
抛光液种类繁多，定制化产品居多，研磨粒子是关键。根据应用领域的不同， 大致分为硅抛光液、铜及铜阻挡层抛光液、钨抛光液、钴抛光液、层间介质层抛光 液、浅槽隔离层抛光液和 3D 封装硅通孔抛光液。在集成电路制造抛光的过程中，晶 圆厂会根据每一步晶圆芯片平坦度的加工要求，选择符合去除率和表面粗糙度等相 关指标要求的 CMP 抛光液，来提升其良率，因此研磨液中的研磨粒子是关键。
全球 CMP 抛光液市场规模稳健增长。根据 TECHCET，2022 年全球抛光液市场 规模达到 20 亿美元，同比+5.82%，预计 2021-2025 年复合增长率为 6%。2023 年国 内CMP抛光液市场规模预计将达到23亿元，预计2023-2028年复合增长率达到15%， 显著高于全球市场复合增速，主要得益于中国晶圆产能的快速增长。
从竞争格局来看，全球市场产品集中度较高，主要由美日企业所长期垄断，2020 年占据超过 65%的市场份额。其中 Cabot 微电子占比第一，达到 36%，其他依次为 Hitachi（15%）、Fujimi（11%）、Versum（10%）。国内厂商则以安集科技为代表，逐 步突破国外垄断奋起直追，2020 年占据全球抛光液市场 2%的份额，2021 年占据国 内 30.8%的市场份额。
国内抛光材料龙头已实现大部分 CMP 抛光产品的国产替代。随着中国半导体 产业的快速发展，对 CMP 抛光材料的需求也不断增加。目前，中国已经有一批具有 一定规模和实力的 CMP 抛光液企业，如鼎龙股份、安集科技等，在成熟制程领域已 经实现了 CMP 材料的国产替代，并在先进制程领域也取得了一定的突破。
2.5.3、 临时键合胶
临时键合技术被广泛应用于半导体先进封装中，临时键合胶是核心材料。临时 键合/解键合作为超薄晶圆减薄、拿持的核心技术，通过将器件晶圆固定在承载晶圆 上，可为超薄器件晶圆提供足够的机械支撑，保证器件晶圆能够顺利安全地完成后 续工艺制程，如光刻、刻蚀、钝化、溅射、电镀和回流焊等。在先进封装制程快速 发展的当下，临时键合/解键合技术已经得到大力发展并广泛运用到了晶圆级封装 (WLP)领域，如 PoP 层叠封装、扇出型封装、eWLB、硅通孔(TSV)、2.5D/3D 封装等。 随着先进封装的快速发展，临时键合的关键材料临时键合胶的需求也有望快速提升， 市场增量空间可观。
全球临时键合胶市场预计将稳步发展。随着信息技术的迅速发展，对于更加先 进的半导体封装技术的需求也在增加，这直接推动了对临时键合胶市场的需求增长。 根据 QYResearch 数据显示，2022 年全球 TBA 市场规模为 13 亿元，预计 2029 年将 达到 23 亿元，自 2022 年至 2029 年年均复合增长率 CAGR 为 8.2%，呈现出稳健增 长态势。
全球临时键合胶市场外资高度垄断。全球临时键合胶市场的主要参与者包括 3M、 Daxin Materials、Brewer Science、AI Technology、YINCAE Advanced Materials、Micro Materials、Promerus 和 Daetec 等，前三大厂商占据全球约 40%市场份额。鉴于我国 大陆地区临时键合胶行业起步时间较晚，目前实现规模化量产的企业数量较少，基 本处于海外垄断的竞争格局。
国内企业加快临时键合胶布局。临时键合胶市场长期以外资龙头企业 3M、达兴 材料所垄断，近些年国内上市公司以鼎龙股份、飞凯材料为主正加紧临时键合胶的 产品开发与客户验证导入工作，对推动临时键合胶实现国产替代具有重要意义。
2.6、 环氧塑封料&硅/铝微粉
2.6.1、 环氧塑封料
环氧塑封料以其优异的保护性能和电气特性，成为电子封装领域不可或缺的材 料。环氧树脂模塑料（Epoxy Molding Compound，EMC）是一种用于封装半导体的 热固性化学材质，其基础成分为环氧树脂，采用高性能酚醛树脂作为固化剂，并融 合了硅微粉等填充材料及多种助剂制备而成。其核心作用在于防护半导体芯片免受 外部环境因素（如水分、温差、污染物等）的侵扰，并提供综合性能如导热、电绝 缘、抗湿性、耐压力以及支撑等。
针对不同的下游封装技术、应用领域及性能需求，环氧塑封料可细分为基础类、 高性能类、先进封装类以及其他特定应用类。基础型环氧塑封料主要适用于 TO、 DIP 等传统封装方式，广泛应用于消费电子产品和家庭电器等领域；而高性能型环 氧塑封料则多用于 SOD、SOT、SOP 等封装形式，其特点为极低的应力水平、优异 的粘接能力和卓越的电性能或高度可靠性，这类产品的主要应用领域包括消费电子、 汽车电子和新能源等。
随着半导体芯片向更高的集成度和功能多样化发展，环氧塑封料制造厂商需不 断开发新产品来满足下游客户日益增长的复杂性能需求。尤其是随着 2.5、3D、HBM 堆叠层数的增加，对环氧塑封综合性能要求更高。因此，针对不同世代的封装技术， 必须定制开发特定的产品配方，这一过程涉及到精细的原材料选择与配比调整。生 产过程中的关键工艺参数，如加料顺序、混合温度、混炼时间以及搅拌速度等，对 于不同的产品线均有所区别，导致各类环氧塑封料在物理化学性质、加工特性及最 终应用效能等方面各异，业界称之为“一代封装，一代材料”。
伴随着信息技术的持续进步以及电子产品的发展，全球半导体市场正在稳步扩 展，从而带动环氧塑封料的需求逐年攀升。根据 QYResearch 调研团队发布的《2023-2029 年全球半导体用环氧塑封料市场研究报告》，预计至 2029 年，全球半导 体用环氧塑封料的市场规模将从 2022 年的 20.97 亿元增长至 31.70 亿元，期间复合 年增长率 CAGR 为 4.7%。
国内包封材料市场与环氧塑封料市场同步发展。封装用材料，尤其是包封材料， 构成了芯片封装的关键组成部分，在传统与先进封装技术中皆扮演着相当重要的角 色。截至 2022 年，中国的包封材料市场规模已达到 77.2 亿元，过去五年的复合年增 长率 CAGR 保持在 5.8%，在此范畴内，环氧塑封料占包封材料的市场份额超过了 90%。进一步细分来看，传统封装用环氧塑封料占据整个环氧塑封料市场的 93%。
全球半导体用环氧塑封料市场以外资企业为主。依据 QYResearch 头部企业研究 中心分析，全球在半导体领域中使用的环氧塑封料的主要生产商包括住友电木 （Sumitomo Bakelite）、昭和电工（Showa Denko）、松下（Panasonic）、京瓷（Kyocera）、 信越化学（Shin-Etsu Chemical）、长春集团（Chang Chun Group）、KCC、三星 SDI （Samsung SDI）、永泽化学（Nagase ChemteX Corporation）以及华为新材料（Hysol Huawei Electronics）等。2022 年上述前十大头部企业在全球环氧塑封料市场中共同 占据了约 63%的份额。
国内环氧塑封料厂商立足传统封装，积极布局先进封装领域。在中高端半导体 封装材料市场长期受到外资企业控制的现状下，国内生产商从传统封装领域出发， 逐渐扩展其市场份额，并且积极向先进封装技术领域进军，促进了高端产品向产业 化方向的发展。在传统封装技术方面，国内企业在高性能产品领域的市场占有率持 续增长，已经在长电科技、华天科技等主流封装企业中，实现了对部分进口产品的 替代。在先进封装技术方面，领先的国内企业的产品已经得到了长电科技和通富微 电等知名客户的认可，并已开始小规模生产和销售；同时，其它相关产品也正在逐 步通过客户评估验证，预期将逐渐步入产业化阶段。
2.6.2、 硅微粉/铝微粉
硅微粉是一类用途广泛的无机非金属材料。硅微粉作为一种精细加工的二氧化 硅粉末材料，其制备过程包括以结晶石英或熔融石英作为起始原料，并通过研磨、 精密分级和杂质去除等一系列工艺步骤。该材料因具备高温耐受性、卓越的绝缘特 性、低热膨胀系数及良好的热导性，而被视为一种高性能的无机非金属功能性填充 剂。硅微粉在众多应用领域都有广泛的用途，包括但不限于覆铜板、环氧塑封料、 电工绝缘材料、粘合剂、陶瓷和涂料制造等。
硅微粉产品作为一类卓越的先进无机非金属矿物功能性填料，表现出一系列杰 出的物理属性，包括高耐温性、卓越的电绝缘能力、低线性膨胀系数、优良的热导 性以及低介电常数和低介电损耗。这些特性能够显著提升下游产品的相关物理性能， 如增强散热效果、减少膨胀系数和增强机械强度。因此，在覆铜板、环氧塑封料、 电工绝缘材料、胶粘剂等关键应用领域，硅微粉依托其多项突出的性能，充当着关 键的功能填料角色。
硅微粉是环氧塑封材料中无机填料的首选材料。环氧塑封料通常由 60-90%的填 充材料、不超过 18%的环氧树脂、不超过 9%的固化剂以及大约 3%的其他添加剂 构成。目前所使用的无机填充物几乎全是硅微粉，其含量可能高达 90%。硅微粉在 作为填充物时，降低了塑封料的热膨胀系数，提高了热传导能力，降低了介电常数， 并且因其环保和阻燃特性、减少内部应力、防潮作用以及增强塑封料强度而被广泛 使用，同时有助于降低封装成本。
海内外硅微粉市场规模不断增长，发展空间广阔。根据 Mordor Intelligence 数据 显示，全球硅微粉市场在 2021 年的规模约为 39.6 亿美元，预测至 2027 年将达到 53.3 亿美元，年均复合增长率 CAGR 为 5.1%。同时，新思界产业研究中心发布的研究报 告指出，中国在 2021 年的硅微粉市场规模约为 24.6 亿元，预计到 2025 年市场规模 将增至 55 亿元，年复合增长率 CAGR 高达 22.3%。
日本企业在球形硅微粉领域的市场份额超过 70%，表现出明显的市场主导地位。 在全球范围内，硅微粉的生产与供应主要集中于日本、美国和中国的企业。特别是 在高端硅微粉，尤其是球形硅微粉的制造与应用领域，日本企业凭借早期的市场进 入优势和技术障碍，稳固其行业领先地位。电化株式会社、日本龙森公司和日本新 日铁公司这三大企业共占全球球形硅微粉市场约 70%的份额，日本雅都玛公司更是 垄断了 1 微米以下的球形硅微粉市场。
球形氧化铝是一种通过特定工艺处理后，形成球状颗粒的氧化铝材料。它具备 了高度的均一性、流动性以及特定的物理和化学稳定性。由于其球形结构，这种材 料在提高填充物分散性和降低粘结剂用量方面表现优异，同时也能增强最终产品的 机械强度和热稳定性。球形氧化铝因此被广泛应用于高温耐火材料、陶瓷、研磨材 料、涂料、塑料及橡胶增强填充等多个领域，特别是在先进陶瓷和电子封装材料中， 球形氧化铝由于其优异的性能而成为了一种重要的工业材料。
角形氧化铝和球形氧化铝的主要区别在于其物理特性以及技术难度，这些差异 直接影响它们在各自应用场景中的表现。角形氧化铝，由于其具有较尖锐的边缘和 角度，通常用于磨料、研磨和抛光材料，以及某些特定的耐火材料中，生产技术难 度一般。相比之下，技术难度较高的球形氧化铝因其球状的形态，具有更好的流动 性和填充性，能够在材料中均匀分布，减少空隙，从而提高材料的密度和均一性。 在先进封装领域中，球形氧化铝可作为填充材料，增强封装材料的热导性、机械强 度和电绝缘性能，同时保持较低的热膨胀系数，确保电子器件在热循环过程中的可 靠性和稳定性。
海内外球形氧化铝市场规模预计将保持高速增长。依据高工产业研究院的统计 数据，预计从 2022 年至 2025 年，全球球形氧化铝导热材料市场的年均复合增长率 CAGR 将达到 28.2%，并且市场规模在 2025 年将达到 54 亿元。在中国市场，2022 年球形氧化铝导热粉体的市场规模达到 7.5 亿元，同比+41.5%。中国在全球球形氧 化铝导热粉体市场中的份额逐年增加，2022 年达到了 29.3%。预计到 2025 年，中国 球形氧化铝导热粉体的市场规模将增至 21 亿元，届时在全球市场中的份额预计将升 至 38.9%。
海内外球形氧化铝导热粉体市场的竞争环境较为稳定，主导企业集中在中日两 国。依据高工产业研究院的数据，2022 年日本电气化学、百图股份在全球球形氧化 铝导热粉体市场中分别约占有 23%、15%的市场份额，占据全球前二。同样根据高 工产业研究院的数据，2022 年中国球形氧化铝导热粉体的总出货量达到 2.75 万吨， 百图股份在中国市场的份额达到 36%，位居行业领先地位。行业前三家企业的总出 货量占比达到 65%，表明市场集中度较高。
国内厂商大力开发，微粉国产替代进程加速。近些年国内厂商打破之前高纯度 硅微粉市场在很大程度上依赖于进口的垄断状态，尤其是在要求严格的电子封装材 料领域。国内头部厂商如联瑞新材、百图股份等推出多种 Low-α 硅微粉以及球形氧 化铝产品，积极推动客户送样验证以及后续产能扩充，对推动国产化替代具有重要 意义。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站
PPS、PAI、PEEK、PTFE、PSU、PI工程塑料的特性工艺及应用详解
1 材料概述
之前有介绍过 【全网最干】PE、PP、PVC、PS、PC、PF、EP、ABS、PA、PMMA材料的特性工艺及应用详解, 本文将补充一些具有独特的物理、化学和机械特性的工程塑料，分别是POM、PPO、PBT、PET、PPS、PAI、PEEK、PTFE、PSU、PES、PI等，它们因特性不同而有着不同的应用：
POM （聚甲醛）: 具有高硬度、高强度和优异的耐磨性，适用于制造精密零件和齿轮。PPO （聚苯醚）: 具有良好的电绝缘性、耐水性和尺寸稳定性，常用于电气和电子行业。PBT （聚对苯二甲酸丁二醇酯）: 具有高强度、耐热性和优良的电绝缘性，适用于汽车部件和电子电器部件。PET （聚对苯二甲酸乙二醇酯）: 以其高透明度、良好的力学性能和耐化学性而广泛用于包装材料和电子电器。PPS （聚苯硫醚）: 耐高温、耐化学腐蚀、高强度，常用于高性能工程塑料领域。PAI （聚酰胺-酰亚胺）: 具有高温下的优异性能和耐化学性，适用于航空航天和电子电器。PEEK （聚醚醚酮）: 耐高温、耐化学腐蚀、耐辐射，广泛应用于高性能工程塑料领域。PTFE （聚四氟乙烯）: 极佳的耐化学腐蚀性、非粘性、低摩擦系数，常用于不粘锅涂层和密封件。PSU （聚砜）: 透明、耐高温、耐化学腐蚀、耐水解，常用于医疗器械和食品加工设备。PI （聚酰亚胺）: 耐高温、高强度、耐化学腐蚀，常用于高性能领域，如航空航天。这些工程塑料因其卓越的性能，在工业和消费品领域有着广泛的应用。
2 POM
聚甲醛（Polyoxymethylene，简称POM）是一种具有优异综合性能的工程塑料，常用于制造各种精密零件。以下是对POM材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
高强度和刚性 ：POM具有很高的硬度和刚度，使其成为理想的结构材料。耐疲劳性和耐磨损性 ：能够承受长期的重复负载而不发生疲劳破坏，适合用于传动部件。耐化学性 ：对多数无机酸、碱、醇等有良好的化学稳定性。热稳定性 ：均聚甲醛的热变形温度较高，共聚甲醛在高温下有较好的耐蠕变性。绝缘性 ：在较宽的温度范围内保持良好的电绝缘性能。自润滑性 ：在干摩擦条件下具有较低的摩擦系数，适合用于制造轴承等。加工性 ：可通过注塑、挤出等工艺制成复杂形状的零件。尺寸稳定性 ：加工后的零件尺寸稳定，表面光滑。加工工艺
POM材料的加工工艺主要包括注塑成型、挤出成型等。注塑成型是最常见的加工方法，适合生产形状复杂、尺寸精密的零件。挤出成型用于生产管材、棒材等型材。POM材料在加工前通常需要干燥处理，以避免水解或产生气泡。加工温度和模具设计需要严格控制，以保证产品质量。应用领域
汽车行业 ：用于制造汽车零部件，如齿轮、轴承、窗升降机装置等。电子电器 ：用于制造电气绝缘材料、精密零件等。机械制造 ：用于制造各种机械零件，如齿轮、滑轮、凸轮、导轨等。日用品 ：用于制造各种轻量级、高硬度的日用品，如水龙头、洗衣机滑轮等。POM材料因其优异的物理性能和化学稳定性，在工业应用中非常广泛。然而，其不耐酸和较大的成型收缩率等特性需要在使用过程中予以注意。
3 PPO
聚苯醚（Polyphenylene Oxide，简称PPO）是一种综合性能优良的热塑性工程塑料，具有一系列优异的特性和广泛的应用领域。以下是对PPO材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
高强度和刚性 ：PPO具有很高的力学强度和刚性，即使在高温下也保持良好性能。耐热性 ：PPO具有较高的热变形温度，一般在190℃左右，长期使用温度可达120℃。电绝缘性 ：PPO的介电常数和介质损耗角正切值低，具有优异的电绝缘性能。耐水性和耐化学性 ：PPO对水和多数化学物质具有良好的稳定性，吸水率低。尺寸稳定性 ：PPO在不同环境条件下具有很好的尺寸稳定性。自熄性 ：PPO具有自熄能力，适合用于需要阻燃特性的应用。加工性 ：PPO的熔体粘度较高，加工难度大，通常需要通过改性提高加工性能。加工工艺
PPO的加工通常需要采用特殊的工艺，如合金化和共混改性，以降低其熔体粘度，提高加工性能。常见的改性方法包括化学改性（如共聚、嵌段、接枝和网化等）和物理改性（如共混、填充、增强和微发泡等）。改性后的PPO（如MPPO，Modified Polyphenylene Oxide）可以通过注塑、挤出、成型等工艺进行加工。应用领域
电子电气行业 ：由于其优异的电绝缘性和耐热性，PPO广泛应用于电子电气部件，如线圈骨架、管座、控制轴等。汽车行业 ：PPO用于制造汽车仪表盘、防护杠等部件，特别是与尼龙（PA）合金化的PPO材料，用于外装饰部件。家用电器 ：PPO用于制造家用电器的外壳和内部结构件，如微波炉、洗衣机等。办公自动化设备 ：用于制造办公设备如打印机、复印机的部件。医疗器械 ：PPO的耐水解性和耐化学性使其适用于医疗器械，如热水槽和排风机混合填料阀。化工耐腐蚀设备 ：改性PPO用于制造耐腐蚀的化工设备。PPO材料因其卓越的性能，在工业应用中非常广泛。然而，由于其加工难度较大，通常需要通过改性来提高其加工性能，以满足不同应用的需求。
4 PBT
聚对苯二甲酸丁二醇酯（Polybutylene Terephthalate，简称PBT）是一种热塑性工程塑料，以其优异的物理性能和化学性能被广泛应用于多个领域。以下是对PBT材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
机械性能 ：PBT具有较高的拉伸强度、抗弯强度和硬度，同时具有良好的耐磨性和耐疲劳性。耐热性 ：PBT的热变形温度可达180℃以上，适合在高温环境下使用。耐化学性 ：能够抵抗酸、碱、油脂等化学介质的侵蚀。电性能和绝缘性能 ：具有较高的表面电阻和体积电阻，有效阻止电流流动，保障电气设备的安全稳定运行。加工性能 ：PBT具有较好的流动性和成型性，适合通过吹塑、注塑等工艺制成各种形状的制品。表面性能 ：表面光滑，色泽良好，易于涂装和印刷。吸湿性低 ：对电气及尺寸稳定性影响极小。加工工艺
PBT的加工工艺主要包括注塑成型、挤出成型、吹塑成型等。PBT的流动性好，易于充模，适合注射加工复杂结构的电器零件。PBT可以通过添加玻璃纤维等进行增强改性，以提高其机械性能和耐热性。阻燃改性可以通过添加溴化物、Sb2O3、磷化物及氯化物等阻燃剂实现。应用领域
汽车领域 ：用于制造点火线圈、马达外壳、连接器、雨刮器、后视镜、门把手、车灯、新能源汽车的充电枪等。家电手机 ：用于制造黑晶炉面盖、电熨斗、手机后壳等。电子电气 ：用于制造电磁阀轴、高压连接器、线圈骨架、断路器等电子连接器和电气部件。光缆 ：PBT纯树脂用于光纤护套领域，因其优良的力学性能和电绝缘性。照明用具 ：作为LED灯散热器等照明材料，具有良好散热性和耐老化性。PBT材料因其综合性能优良，在工业应用中非常广泛。然而，其分子结构中的酯键使其在某些化学环境下稳定性较差，需要在使用过程中予以注意。通过改性，PBT的性能可以得到进一步提升，以满足不同应用的需求。
5 PET
聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethylene Terephthalate，简称PET），也称为聚酯，是一种广受欢迎的热塑性塑料，以其优异的性能和广泛的应用领域而闻名。以下是对PET材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
透明度和光泽度 ：PET材料具有良好的透明度和光泽，使其成为透明包装材料的理想选择。机械性能 ：PET具有较高的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，同时也有着良好的耐磨性和耐疲劳性。化学稳定性 ：PET对大多数有机溶剂和酸碱性物质都有着较好的抵抗能力。电绝缘性能 ：PET具有良好的电绝缘性能，其介电常数和介电损耗较低。耐热性 ：PET的长期使用温度可达120℃，具有较高的热变形温度。耐寒性 ：PET能承受低至-60°C的温度。防水性 ：PET遇水不变形，适合用于液体容器。环保性 ：PET是一种可回收再利用的材料。加工工艺
PET可以通过多种工艺进行加工，包括注塑、挤出、吹塑、涂覆、焊接、封接、机加工和真空镀膜等。注塑成型是PET常用的加工方法，适合生产形状复杂、尺寸精密的制品。挤出成型用于生产管材、棒材、薄膜和纤维等。吹塑成型用于生产中空容器，如饮料瓶。增强PET通过添加玻璃纤维等进行增强，以提高其机械性能和耐热性。应用领域
食品包装 ：PET被广泛用于食品和饮料的包装，如塑料瓶、盘子和鸡蛋盒等。合成纤维 ：PET是合成纤维（聚酯纤维）的主要原料，用于制作衣物、窗帘、地毯等。工程塑料 ：PET在工业领域作为高性能塑料使用，适用于电子设备零部件、汽车零部件等。容器 ：PET瓶由于轻巧、不易破损等优点，被广泛用于饮料包装。薄膜和磁带 ：PET也用于制造工业用薄膜和磁带等。PET材料因其综合性能优良，在工业和日常生活中有着广泛的应用。然而，其在某些化学环境下稳定性较差，需要在使用过程中予以注意。通过改性，PET的性能可以得到进一步提升，以满足不同应用的需求。
6 PPS
聚苯硫醚（Polyphenylene Sulfide，简称PPS）是一种半结晶型高性能工程塑料，以其出色的热稳定性、机械性能、耐化学性及尺寸稳定性而著称。以下是对PPS材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
热稳定性 ：PPS能在宽广的温度范围内保持其物理性能，长期工作温度可达220°C，热变形温度高达260°C。耐化学性 ：PPS对多数酸、碱、盐、有机溶剂具有很好的耐受性，不易受腐蚀。阻燃性 ：PPS具有固有的阻燃性能，无需添加任何阻燃剂即可达到UL 94 V-0等级。导热性 ：PPS的导热性高于PEEK，但低于PE和PTFE。尺寸稳定性 ：PPS具有低线性热膨胀系数，使其在高温下仍保持尺寸稳定。机械性能 ：PPS具有良好的抗拉强度、抗压强度、硬度和冲击强度。电性能 ：PPS具有高电阻率和低介电常数，能在高温高湿条件下保持良好的电性能。耐水解性 ：PPS不吸水，因此具有稳定的化学性能。加工工艺
PPS可以通过注塑、挤出、模压、喷涂等方法成型加工。注塑成型时，PPS的熔融粘度较低，可以填充长而薄的截面，成型温度一般控制在280～360°C。挤出成型主要采用排气式挤塑机，加热器温度300～340°C。模压成型需要将PPS粉末与填料混合后，在高温下熔融并冷却成型。喷涂成型通常采用静电粉末喷涂，适用于金属工件的表面处理。应用领域
汽车工业 ：用于制造发动机部件、传感器、卤素灯座等。电子电气 ：用于制造绝缘体、电路板、连接器等。化工加工 ：用于制造耐腐蚀的阀门、泵和管配件。工业设备 ：用于制造齿轮、轴承和耐磨损部件。石油天然气 ：用于制造井下设备、密封件和连接器。电气部件 ：用于制造绝缘体、线圈型材、开关部件。纺织工业 ：用于制造印染设备的零件。PPS材料因其卓越的性能，在许多高端应用领域中被认为是性价比较高的材料。然而，PPS在未改性状态下可能较脆、热变形温度较低，限制了其应用范围。通过添加无机填料、纤维增强或合金化等改性手段，可以显著提高PPS的力学性能和综合性能，从而扩大其应用领域。
7 PAI
聚酰胺酰亚胺（Polyamide Imide，简称PAI）是一种高性能工程塑料，以其卓越的耐热性、耐化学性、机械强度和尺寸稳定性而著称。以下是对PAI材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
耐热性 ：PAI在高温环境下表现出优秀的机械性能和尺寸稳定性，空气中允许工作温度非常高，在250℃温度范围内具有最佳尺寸稳定性。耐化学性 ：PAI对多数酸、碱、有机溶剂具有很好的耐受性，不易受腐蚀。耐磨和摩擦性能 ：PAI具有优秀的耐磨性能和低摩擦系数，适合用于制造轴承和滑动部件。抗紫外线和辐射性能 ：PAI具有良好的抗紫外线和高能辐射性能，适用于辐射环境。低可燃性 ：PAI具有固有的阻燃特性。高强度和高绝缘性 ：PAI兼具高强度和优异的电绝缘性能。自润滑性 ：PAI具有自润滑特性，适用于减少摩擦和磨损的应用。热膨胀系数小 ：PAI的热膨胀系数低，有助于保持零件在温度变化下的尺寸稳定性。加工工艺
PAI可以通过注射成型、挤出成型、模压成型等方法加工。注塑成型时，PAI的熔融粘度较高，需要特殊的螺杆设计和高背压。模具温度对PAI的结晶度和最终性能有显著影响，通常需要控制模具温度在204—218℃。PAI是吸湿性树脂，成型前需要在121℃下预干燥24小时以去除水分。为了获得高性能的PAI制品，通常需要进行二次固化过程，这可以提高制品的拉伸强度和热变性温度。应用领域
航空航天 ：用于制造航空器部件、喷气发动机供燃系统零件等。汽车工业 ：用于制造高性能的汽车零部件，如止推垫圈、止推轴承等。电子和半导体工业 ：用于制造芯片组、插座、杯体焊接支座等。化工行业 ：用于制造耐腐蚀的阀门、泵和管配件。石油钻探 ：用于制造能承受高温和化学腐蚀的钻探设备。机械零件 ：用于制造无润滑轴承、密封、轴承隔离环和往复式压缩机零件。PAI材料因其独特的性能组合，在高性能工程塑料领域占有重要地位。然而，PAI的高成本和加工难度限制了其在某些应用中的广泛使用。通过材料改性和加工技术的进步，PAI的应用范围有望进一步扩大。
8 PEEK
聚醚醚酮（Polyether Ether Ketone，简称PEEK）是一种高性能工程塑料，以其卓越的耐高温性、耐化学性、机械性能和电绝缘性而广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。以下是对PEEK材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
耐高温性 ：PEEK具有较高的玻璃化转变温度（Tg=143℃）和熔点（Tm=334℃），长期使用温度可达260℃，瞬时使用温度可达300℃。耐化学性 ：PEEK对多数酸、碱、有机溶剂和烃类化合物具有很好的耐受性，除浓硫酸外不溶于任何溶剂。自润滑性 ：PEEK具有优异的滑动特性，适合于低摩擦系数和耐磨耗用途的场合。阻燃性 ：PEEK具有自熄性，不加任何阻燃剂即可达到UL标准的94V-0级。易加工性 ：PEEK具有良好的高温流动性和高热分解温度，可通过多种加工方式成型。机械特性 ：PEEK具有良好的韧性和刚性，以及优异的耐疲劳性。电性能 ：PEEK具有高体积电阻率和表面电阻率，在宽广的温度范围内保持良好的绝缘性能。耐水解性 ：PEEK不受水和高压水蒸气的化学影响，即使在高温及高压蒸汽或水环境下也能保持良好的机械性能。加工工艺
PEEK的加工工艺包括注塑成型、挤出成型、模压成型及熔融纺丝等。注塑成型是PEEK应用中常见的一种成型方式，需要精确控制注射速度、压力和时间。由于PEEK的高熔点，模具和设备需要能够承受高温，通常模具温度需预热至150℃以上。PEEK是吸湿性树脂，成型前应在80-120℃下干燥6-12小时以去除水分。冷却速度对产品的尺寸精度和内应力有重要影响，需要适当控制。应用领域
航空航天 ：用于制造飞机零部件，如电缆夹头和护套，实现减重。汽车工业 ：用于制造发动机内罩、轴承、垫片、密封件等零部件。医疗领域 ：由于其生物相容性和耐消毒性，PEEK用于制造骨科植入物、假牙基台等。电子电气 ：用于制造集成电路板、焊锡无铅化等电子电器部件。核能行业 ：由于其耐辐射性，PEEK用于制造电缆包覆和电线绝缘系统。化工行业 ：用于制造耐腐蚀的泵体、阀门部件等。PEEK作为一种超高性能特种工程塑料，其合成方法和加工技术的进步使其在多个领域替代金属、合金、陶瓷等传统材料，展现出广泛的应用潜力。
9 PTFE
聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，简称PTFE），俗称“塑料王”，是一种具有特殊化学结构和优异性能的塑料材料。以下是对PTFE材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
耐高温性 ：PTFE具有极高的耐温性，可在-200°C至260°C的温度范围内长期工作。耐腐蚀性 ：对几乎所有化学物质都具有抵抗性，能与酸、碱、溶剂等多种化学物质相兼容。低摩擦系数 ：PTFE具有非常低的摩擦系数，使其成为优秀的润滑材料，具有良好的自润滑性。优异的绝缘性能 ：PTFE是一种优秀的绝缘材料，具有很高的介电强度和低介质损耗。耐氧化性 ：具有很好的耐氧化性，能够长期抵抗氧化分解。耐气候性 ：在大气环境中稳定，不受紫外线和臭氧影响。不粘性 ：具有固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。加工工艺
PTFE的加工工艺包括模压、推压、压延、柱塞挤出、螺杆挤出、等压成型、浸渍、层压、复合喷涂、二次成型、焊接、车削等。由于PTFE具有很高的熔体粘度，为非熔流材料，因此不能用常规热塑性塑料加工方法进行加工。超临界CO2辅助挤出成型是一种新型工艺，可以降低PTFE的成型温度，减少分解。应用领域
化工领域 ：由于PTFE的耐腐蚀性，广泛应用于化工设备、管道、阀门等。电子领域 ：PTFE的绝缘性能使其适用于电子元器件、线缆绝缘等。医疗领域 ：PTFE的生物相容性使其用于人工关节、血液透析等医疗器械。汽车工业 ：用于制造汽车的密封圈、轴承、阀门密封等部件。建筑领域 ：PTFE膜材料用于建筑物的顶蓬材料，具有自洁性、耐久性。防粘涂层 ：如不粘锅涂层、微波炉内胆等。过滤材料 ：利用PTFE膜的多孔性，用于气液分离、过滤膜等。PTFE以其卓越的耐高温性、化学稳定性、低摩擦系数和非粘性能力，在工业和商业领域中表现出色。随着技术的进步和需求的不断扩展，PTFE的应用前景仍然广阔。
10 PSU
聚砜（Polysulfone，简称PSU）是一种无定形的热塑性工程塑料，以其优异的耐热性、耐化学腐蚀性、电气性能和机械性能而广泛应用于多个领域。以下是对PSU材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
耐热性 ：PSU具有极高的耐热性，玻璃化转变温度高达190℃，长期使用温度范围在-100℃至+150℃之间。耐化学腐蚀性 ：PSU对大多数酸、碱、盐、醇、脂肪烃等化学物质具有良好的稳定性，不易被侵蚀。电气性能 ：PSU具有优异的电气性能，包括高绝缘性、低介电常数和低介电损耗等。机械性能 ：PSU具有较高的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，同时具有良好的耐疲劳性和耐磨性。光学性能 ：PSU透明度高，光学性能优良。生物相容性 ：PSU无毒无害，符合食品接触和医疗设备的卫生标准。易加工性 ：PSU熔融流动性好，易于注塑、挤出等加工方式。加工工艺
PSU可以通过注塑、挤出、热成型等方法加工成各种形状的制品。由于PSU的高熔点和熔体粘度，加工时可能需要特殊的工艺和设备。为了改善加工性能和提高某些物理性能，PSU常通过填充或增强进行改性。应用领域
电子电气设备工业 ：用于制造集成电路基板、线圈支架、接触器、电容器薄膜等。医疗器械领域 ：用于制造注射器、输液器、手术器械等，因其良好的生物相容性。汽车工业 ：用于制造发动机零部件、传动系统零部件等高性能零部件。航空航天领域 ：用于制造发动机零部件、高温密封件等关键部件。食品服务行业 ：用于制造微波炉餐具、食品加工机械等。PSU材料因其独特的性能组合，在高端制造业中发挥着重要作用。随着技术的发展和应用领域的拓宽，PSU材料在未来的发展中仍将扮演重要角色。
11 PI
聚酰亚胺（Polyimide，简称PI）是一类分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物，是工程塑料中耐热性最好的品种之一。以下是对PI材料特性、工艺及应用的详细介绍：
物理化学特性
耐热性 ：PI具有极高的耐热性，热分解温度可达500℃以上，某些品种甚至达到600℃。耐低温性 ：在极低温度下（如-269℃的液态氦中）不会变脆。机械性能 ：具有很高的抗张强度和弹性模量，突出的抗蠕变和尺寸稳定性。电绝缘性 ：在宽广的温度和频率范围内保持高介电强度和低介电损耗。化学稳定性 ：对多数有机溶剂稳定，耐油和有机溶剂，不耐强氧化剂和碱。自熄性 ：不易燃烧，发烟率低。耐辐射性 ：具有很高的耐辐照性能。生物相容性 ：无毒，可用来制造餐具和医用器具。加工工艺
PI材料可分为热固性和热塑性两种类型。热固性PI在固化后形成网络结构，具有更高的热稳定性和机械强度，但固化后无法重新熔化或重塑。热塑性PI可以加热塑形并在冷却后固定形状，具有更好的加工性能和可回收性。加工方法包括模压成型、注射成型、挤出成型等。应用领域
薄膜 ：用于电机的槽绝缘、电缆绕包材料，以及太阳能电池底板。涂料 ：作为绝缘漆用于电磁线或耐高温涂料。先进复合材料 ：用于航天、航空器及火箭零部件。纤维 ：作为先进复合材料的增强剂，高温介质过滤材料和防弹织物。泡沫塑料 ：用作耐高温隔热材料。工程塑料 ：用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。胶粘剂 ：用作高温结构胶。分离膜 ：用于气体分离，如氢/氮、氮/氧等。光刻胶 ：用于集成电路制造。微电子器件 ：用作介电层、缓冲层、保护层等。液晶显示 ：用作取向排列剂。电-光材料 ：用作无源或有源波导材料、光学开关材料等。PI因其卓越的性能，在航空航天、微电子、纳米、液晶、激光等领域有广泛的应用前景，被誉为“解决问题的能手”。随着技术的发展，PI的应用范围将进一步扩大。
文章来源：设计基石
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