1. 引言
光敏聚酰亚胺（Photosensitive Polyimide, PSPI）是一类兼具优异耐热性、力学性能和介电性能的高分子功能材料，尤其因其自身具备光敏性，可在紫外光照射下直接实现图案化，极大简化了传统光刻工艺中的涂胶、刻蚀、去胶等步骤，因此在集成电路、晶圆级封装、微电子器件等领域具有重要应用。根据曝光显影后图案的性质，PSPI可分为正性光敏聚酰亚胺（p-PSPI）和负性光敏聚酰亚胺（n-PSPI）。随着半导体技术向高集成度、小型化、低功耗方向发展，对PSPI材料的性能提出了更高要求，如更高分辨率、更低固化温度、更低介电常数和更低热膨胀系数等。
本报告基于《正性光敏型聚酰亚胺的研究和应用进展》与《负性光敏聚酰亚胺的种类及研究进展》两篇文献，系统梳理p-PSPI与n-PSPI的分类、制备方法、性能调控策略、商业化现状，并分析我国在该领域与国外先进水平的差距及未来发展趋势。
2. 正性光敏聚酰亚胺（p-PSPI）
2.1 分类与制备方法
p-PSPI根据感光机制可分为两大类：
自增感型：在PI主链或侧链中直接引入光敏基团（如邻硝基苄基），无需外加光敏剂即可实现光刻。
外加光敏剂型：目前商业化主流，包括：
PI前体/正性光敏剂型：以聚酰胺酸（PAA）或聚酰胺酸酯（PAE）为前体，加入叠氮萘醌（DNQ）或1,4-二氢吡啶（DHP）类光敏剂。
反应显影制图型：利用DNQ在曝光后生成亲水化合物，促进PI开环溶解。
化学增幅型：引入光致产酸剂，通过催化链式反应提高光敏性和分辨率。
2.2 性能调控方法
分辨率：通过缩短曝光波长（如i线、g线向深紫外发展）、提高数值孔径、采用化学增幅技术实现。
灵敏度与对比度：通过调控光敏剂结构（如DNQ类PAC的疏水性组合）、调整主链亲疏水平衡（引入—OH、含氟基团等）实现。
力学性能：引入柔性链段（—O—、—CH₂—等）增韧，但常以牺牲热稳定性为代价。
热稳定性：通过提高交联度、引入刚性结构、共聚短链二胺等方式降低热膨胀系数（CTE）。
3. 负性光敏聚酰亚胺（n-PSPI）
3.1 分类与特点
n-PSPI根据结构与合成工艺分为四类：
| 酯型PSPI | |||
| 离子型PSPI | |||
| 化学增幅型PSPI | |||
| 自增感型PSPI |
3.2 性能改性方法
为满足高集成度封装需求，n-PSPI需具备：
低热膨胀系数（CTE）：
无机填料改性（SiO₂、BN等）
引入刚性结构单体
多元共混/共聚
低介电常数：
引入含氟结构（如—CF₃）
构建纳米孔洞结构（如POSS、热致孔）
引入大体积基团（如三苯甲烷）
低温固化：
引入柔性链段（醚键、脂肪链）
添加固化催化剂（喹啉、吡啶等）
使用聚异酰亚胺（PII）作为前驱体
4. 低温固化型PSPI的研究进展
传统PSPI固化温度常高于300°C，易导致晶圆翘曲、残余应力大等问题。低温固化型PSPI（固化温度≤250°C，理想≤200°C）成为研究热点：
实现途径：
分子链中引入柔性结构
添加亚胺化催化剂（如喹啉、苯并咪唑）
采用PII前驱体
典型产品：
日本东丽“Photoneece LT”系列（170–200°C固化）
东芝CT4112系列（≤200°C固化）
5. 商业化进展与国内外差距
5.1 国际领先企业
日本东丽（Toray）：推出“Photoneece”系列，涵盖n-PSPI与p-PSPI，技术领先。
HD Microsystems（日立–杜邦合资）：HD系列广泛用于集成电路缓冲层与钝化层。
美、日、韩企业几乎垄断高端市场。
5.2 国内发展现状
国内已涌现一批企业（如北京科华、苏州晶瑞、上海羽辰等），具备一定自主生产能力，但与国际先进水平仍有显著差距：
单体合成技术落后
产品纯度与一致性不足
价格缺乏竞争力
规模化供应能力弱
产品信息不透明，认证周期长
高端市场依赖进口
6. 总结与展望
光敏聚酰亚胺作为关键电子化学品，在半导体封装、光刻图形化等领域具有不可替代的作用。未来发展趋势包括：
更高分辨率与对比度：推动化学增幅型、极紫外（EUV）兼容PSPI研发。
更低固化温度：发展催化剂体系与PII前驱体技术。
更低介电常数与CTE：通过分子设计与复合改性实现。
国产化突破：需加强基础研究、工艺优化与产业链协同，提升产品竞争力与市场占有率。
