原创 共创国潮芯生态的 芯片揭秘 2023-10-12 17:04 发表于上海

本期话题：

00:52 半导体中不起眼的“螺丝钉”材料

04:45 新能源汽车中的PPO材料有何标准？

09:30 PPO材料如何实现“以塑代钢”？

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半导体中不起眼的“螺丝钉”材料

幻实（主播）：本期我们邀请到一家做材料的公司。半导体材料有很多种，而这家公司从事的材料方向还是第一次出现在芯片揭秘。下面请来自山西诺芮澜新材料有限公司的总经理陈子豪先生给大家介绍一下你们是做什么方向的材料。

陈子豪（嘉宾）：

大家好。诺芮澜位于山西芮城，主要是做高分子复合材料的研发、设计和生产，以PPO聚苯醚材料为主，聚苯醚材料是高性能的工程塑胶，可应用于光伏、新能源、汽车、电子电器等领域。

PPO塑料应用（图源：网络）

半导体也是我们主攻的领域。半导体生产中像晶圆加工、封装测试环节会用到很多塑料。而我们做的是在包装储存和运送环节，主要担当保护、承载和传送的包装材料角色，虽然塑料在半导体材料中不是很亮眼，但我认为它也是不可或缺的螺丝钉角色。

幻实（主播）：

可能很多人谈及的半导体材料大部分用于生产环节。我想向您请教一下，在芯片行业用的塑料和生活中常见的塑料有什么不同？它的难点在哪里？

陈子豪（嘉宾）：我们做的塑料归类为工程塑胶，它的耐热性、耐酸碱性，耐腐蚀性非常好。我们做的产品至少耐温150度以上，不易变形，收缩成型后非常稳定。另外，它的尺寸稳定性、抗静电性表现也很优秀，因为运送中产生的静电会给芯片带来致命性的破坏。而这些特性主要取决于PPO（PPE）的结构，因为聚二甲基苯醚中含有大量苯环结构，所以耐热性、刚性强度均优，也因为化学结构没有极性且对称，所以不易吸水，加之PPO是非晶性(无定型)材料，纵合上述，PPO是一种耐热不易变形、耐潜变性能佳、不易吸水、尺寸稳定好的塑料。因此，特别适用在IC tray的材料使用上。

晶圆切出来后很脆弱，上面集成了很多电路，包装材料就要有一定的机械强度，不是一般塑料可以胜任的，所以我们要通过改性工艺来提升属性甚至赋予它一些新的性质，这就是我们改性厂的价值所在。

PPO在半导体的包装材有它的优势，尤其在IC托盘，基本上90%都是用的PPO材料。放封装好的芯片可以放上去测试它的稳定性，不同封装形式有不同的托盘。还有一个作用就是作为转运载体送至客户端。

山西诺芮澜新材料有限公司陈子豪做客芯片揭秘

幻实（主播）：塑料具备机械强度会怎么样？

陈子豪（嘉宾）：机械强度分很多种，半导体包装运输中主要涉及韧性和刚性，比如在韧性方面，我们主要看冲击强度，即试样在冲击载荷的作用下折断或折裂时，单位截面积所吸收的能量。另外刚性，在我们的产品IC TRAY上有着重要体现，越不容易形变的材料刚性就越强。我们的产品主要注重这两个方面的强度。

诺芮澜陈子豪（左）和芯片揭秘曹幻实（右）

幻实（主播）：贵公司在半导体行业做多久了，现在有什么成果？

陈子豪（嘉宾）：塑料改性是我们的基础业务，我们也为下游各领域提供服务，其中我们为半导体领域客户服务就有七年之久。我们的客户涉及中国台湾的日月光和大陆的一些大型封测厂。

从原料到最终的加工成型，我们能提供一条龙的服务，成本也相对较低。我们先设计产品的结构，再去选择材料，最后加工赋予所需要的功能。

另外，我们可以为满足客户不同的应用需求，在特性、数量、结构甚至是外观进行定制，如果客户除了对产品内在有需求，还对外观有定制化要求，比如闪烁的金属色或者大理石纹，我们也可以满足。

新能源汽车中的PPO材料有何标准？

幻实（主播）：我认为除了半导体领域，PPO在其他方向的应用会更多，能给我们介绍PPO有哪些其他领域的具体应用吗？

（数据来源：华经产业研究院）

陈子豪（嘉宾）：

半导体只是我们其中一部分，PPO的几个应用目前最红火的是新能源动力电池，新能源动力电池强调防火，还需要高机械强度，而PPO材料在这方面就有优势。

幻实（主播）：能问一下它的防火等级有多大？比如说电池已经烧起来了，是这个材料是不会轻易燃烧，还是有一定程度的防护？

陈子豪（嘉宾）：阻燃等级对于不同的材质有不同的规范，在塑料里面，尤其是涉及电器设备方面 ，较常以美国保险协会制定的UL-94规范为判断标准，这是塑胶业通用的规范，当然还有其他像漏电起痕CTI、灼热丝测试GWIT 等新能源动力电池的塑料材料需要达到V0等级。大致是火焰接触待测试片后10s离开，待测试片不能燃烧或在规定时间内自熄，且无熔体滴落引燃底下棉织物，如此反复测试、观察和判断。

新能源电池盖板和支架都可以选择PPO，也有其他材料，但PPO材料的综合性能是最完善的，它的介电强度、电气性质方面都有优势，所以它很受欢迎。

幻实（主播）：

您能再解释一下什么叫电气性质和介电强度吗？

陈子豪（嘉宾）：主要指介电常数Dk和介电耗损Df,就是在高频电磁波的环境之下，这个材料不会影响电磁波强度和传输速率。换句话说，物质Dk和Df越小，它作为绝缘体的质量越好,所以我们要针对客户的需求选择材料。而介电强度是材料抗高电压而不产生介电击穿能力的量度。

PPO是我们的拳头产品，它的优势很多，阻燃等级、机械强度、耐腐蚀性、耐水解性都很好。同时它还是一个涉水产品，不容易水解，具有耐蒸汽性，像水下无人机或水上摩托车这些跟水面接触很多的器械，其中很多的零配件都会用到PPO材料。

再补充一点，它的比重很小，在工程塑胶里它的比重是最低的，它会用到汽车方面，也是因为它轻量化的优势。

PPO的优势（图源：网络）

幻实（主播）：所以PPO能实现多种应用。传统燃油车特别扎实抗造，但是对于新能源汽车，自重越轻越好，可以多跑一点里程，所以对材料的轻量化要求很高。

陈子豪（嘉宾）：现在汽车工业里面用塑料的比例越来越高。我们可以说，衡量一个国家的工业水准，就看它汽车用塑料的比例，用的越高，代表它的工业化程度越高。

汽车应用塑胶原料的部件（图源：网络）

PPO材料如何实现“以塑代钢”？

幻实（主播）：陈总做这个方向多少年了？

陈子豪（嘉宾）：20年来我一直在做塑料方向。我们的工厂在山西，接近中国第一个合成厂--蓝星集团，塑料分很多种，划分领域也很多，因为地缘的关系，PPO是我们近期的主攻方向，当然其他的材料我们也可以做。

另外，PPO除了在应用上的优势之外，它还有一个很大的优势，就是回收效果很好。现在国家强调绿色发展，尽量少用塑胶， PPO回收3、4次后性质变化不大。无论是出于客户的成本考虑，还是地球的环境考虑都是有利的。

幻实（主播）：

这确实是用量非常大的场景。您是做工程塑料的，那食品级的塑料和工程塑料相比门槛或者技术难度会更高吗？家里用的塑料会进微波炉，它是否也需要具备耐高温的这种属性？

陈子豪（嘉宾）：

食品级的材料需要更严格和审慎的生产要求，做食品级的塑料，它的原料、添加剂等方面都要符合食品级标准，只要有一个环节没有达到食品级要求，做出来的产品就是不合格的。所以难度会比较高,且必须注意同样材料但各国检测方试或标准可能存在不同，这些都先必须了解的。

幻实（主播）：所以它有食品标准。那现在工业塑料的行业的发展的情况是怎么样的？能介绍一下现在产业的格局吗？

陈子豪（嘉宾）：只要是电子电器、汽车、航天航空产品上都会用到它，同时也会和一些无机材料或者金属做成复合产品，所以它会向多样化发展，我认为它的市场会越来越大。而且随着科技的发展，工程塑料分为所谓的特种工程塑料，就是高性能工程塑料，它的耐温更高，它会用到更宽广的领域。我们常常讲“以塑代钢”，说的就是这种情况。虽然塑料对造成地球负担，很多人提倡要减塑，但尤其在工业方面，大家还是离不开它，所以我们在生活中尽量使用可分解可回收的塑料。

幻实（主播）：它有不可替代性，您认为诺芮澜的产品特色是什么？您能分享一下贵司未来的发展规划吗？

陈子豪（嘉宾）：

我们早期就是以塑料起家，看到国内半导体的发展对PPO材料需求增加，所以希望能协同国内半导体行业发展。我们的市场端就在广东，并且设了两个成型厂，主要是生产半导体的包装材料。

我们也希望和中国需要工程塑料的产业一同成长，从材料到产品在一站式的研发生产，虽然立足在山西，但面向整个中国。我们就是专业专注一站式的服务，以生产改性材料为主。

幻实（主播）：

小小的塑料真是无处不在的。尤其是您提到的光伏太阳能，还有锂电池，这些都是当下最火爆的行业，塑料都有明确的应用场景。感谢陈总让我们了解到半导体中工业塑料的情况。

聚苯醚（简称PPO）是世界五大工程塑料之一，是一种热塑性通用工程塑料，是工程塑料合金中消费量最大的品种。PPO熔融流动性较差，常与其他塑料共混改性形成工程塑料合金（称为MPPO）使用，改性PPO树脂及组合物具有质轻、优异的耐高低温性、电绝缘性、耐蒸汽性、尺寸稳定性和抗蠕变性等特点，常应用于光伏、汽车、通信、电子电器、医疗器械等领域。

国内PPO产能发展落后于需求，据数据显示，2021年国产化率仅为30%。未来国产化是主要发展方向，市场空间广阔。PPO全球聚苯醚市场规模为74.8亿元，预计208年聚苯醚(PPO)市场规模将达到87.1亿元。新能源汽车的轻量化需求将进一步扩大改性PPO市场，作为比重最轻的工程塑料，将在汽车领域担任重要角色，而国内的聚苯醚制备技术仍需完善，技术落后让国内依赖进口PPO原材料，这也抑制下游工程塑料行业发展，塑料改性工厂也需要突破创新，让塑料材料向绿色环保发展。