半导体封装材料PI原料迎来突破：氯代邻二甲苯成功分离

近日，山东鲁晶化工科技有限公司开发出氯代邻二甲苯，率先实现3-氯邻二甲苯、4-氯邻二甲苯高纯分离，既开拓了酮酐(BTDA)型PI新合成原料路线，又为创新氯代苯酐-联苯型PI新合成路线奠定了原料基础，PI作为半导体封装材料实现了品种优化与性能升级，逐步打破依赖日美进口的“卡脖子”局面。

3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐简称酮酐(BTDA)，BTDA结构里的二苯甲酮羰基具备紫外光敏特性，天然适配负性光敏聚酰亚胺（PSPI），用于半导体晶圆钝化层、再布线层 RDL、临时键合膜、缓冲涂层，热稳定性优异、热固化后残膜热稳定性好，吸收晶圆高温工艺应力，保护芯片钝化层。主链酮羰基带来优异的对 Cu、Al、Si 晶圆附着力强，成为日本半导体厂商选择酮酐 PI的关键，BTDA 共聚 PI 清漆，用于多层 PCB、FPC 的覆盖涂层优势明显。

国内酮酐生产主要有高温高压氧化法，以邻二甲苯和乙醛做原料，反应转化率低，且有异构体生成，分离较为困难，氧化法，以邻二甲苯和双(三氯甲基)碳酸酯为原料合成，但是，所用原料的双(三氯甲基)碳酸酯成本较高，所用无水路易斯酸催化剂循环利用率低，大量二氧化锰废固，且在氧化过程中会停留在氧化不完全的状态。与国内路线不同的是国际知名公司采用邻二甲苯与四氯化碳羰基缩合路线，一步搭建二苯甲酮骨架，中间体异构体更少，金属离子控制优异，但是，四氯化碳属于消耗臭氧层物质，全球严格管控，产生大量含铝废盐，总收率受限。

以3-氯邻二甲苯、4-氯邻二甲苯为原料合成酮酐能自由调控成不同的高纯度异构体，而且能根据应用需要，调控成高纯度3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐（s-BTDA）、2,3,3',4'- 二苯甲酮四甲酸二酐（a-BTDA）、2,2',3,3'- 二苯甲酮四甲酸二酐（iso-BTDA）三种异构体，但是，由于氯邻二甲苯里的3-氯邻二甲苯、4-氯邻二甲苯沸点接近，精馏分离能耗高、成本极高，全球量产少。山东鲁晶化工经过两年多的持续攻关，通过优化流程设计，开发新型离子液，拉宽3-氯邻二甲苯、4-氯邻二甲苯沸点区间，成功实现低成本分离，离子液循环使用，没有任何三废产生，生产过程绿色环保。

AI算力爆发，驱动半导体封装升级，TGV（玻璃通孔）、重分布层 (RDL)等先进封装材料依赖美日进口，日本近期开发的液体光敏绝缘材料、超薄晶圆高耐热临时键合材料、清漆、取向剂等新一代材料都是联苯型PI，3-氯邻二甲苯、4-氯邻二甲苯成功高纯分离，创新了氯代苯酐-联苯型PI新合成路线，而且用氯代邻二甲苯合成的不对称结构的联苯二酐2,3,3',4'‑联苯四甲酸二酐、2,2′,3,3′-联苯四酸二酐，反应收率更高，产物纯度更高。

据了解，3-氯邻二甲苯、4-氯邻二甲苯为原料还可以合成光电材料中间体 1-二碘代硼基-3-氯-4,5-二甲、脂环族二羧酸二酯化合物、新型麻醉剂、氯氟醚菌唑杀菌剂等新产品。