导读：发泡材料和发泡技术在半导体和触摸屏领域的应用，虽然听起来专业，但其实它们在你日常使用的电子设备背后发挥着重要作用。这些“轻盈”的技术，是实现电子产品高性能、高可靠性的“隐形功臣”。下面我来为你梳理一下它们的应用和特点。

🔧 发泡技术在半导体行业的应用

半导体制造对环境、材料和工艺的要求极为苛刻，发泡材料和技术在此领域中的应用主要体现在以下几个方面：

晶圆与芯片的运输和存储保护：半导体晶圆和芯片极其脆弱，对静电、震动和化学污染物非常敏感。传统的抗静电PU泡棉可能释放挥发性有机化合物（VOC） 或氯离子，污染晶圆，影响良率。因此，行业趋势是采用高纯度、低析出、抗静电的发泡材料，例如：

氮气发泡的PE（聚乙烯）或交联聚烯烃泡沫：采用物理发泡（如氮气）替代化学发泡，几乎不产生VOC等化学残留。这类材料具有均匀永久的抗静电性能，能安全地包裹和分隔晶圆，防止运输和存储过程中的物理损伤和静电放电（ESD）损害。许多先进的晶圆厂已在8英寸和12英寸晶圆盒中使用这类缓冲垫片。

塑料泡沫模块晶圆载体：内部泡沫和外部泡沫均由防静电IXPE导电泡沫制成。顶部塑料外壳由聚碳酸酯制成，而底部塑料外壳则由ABS制成。图源：Mtixtl

EPE珍珠棉：添加碳系导电剂后可制成防静电版本（表面电阻≤10^6Ω），用于芯片、电路板的运输，防止静电击穿。

图源：网络

半导体制造过程中的关键材料：

化学机械抛光（CMP）垫：目前世界上唯一能兼顾表面全局和局部平坦化的技术，使芯片制造商能够继续缩小电路面积并扩展光刻工具的性能。每个晶圆的生产，都需要对晶片进行多次CMP抛光才得以实现——最多需要反复128次。抛光垫的性能直接影响芯片的平整度和良率。传统的抛光垫制造可能使用高温膨胀球作为发泡剂，但可能存在金属颗粒残留隐患。目前最好的CMP工艺是用化学（液体）和机械（垫子）结合起来的方式。在抛光这个工艺中，最重要的两种材料是抛光液和抛光垫。

CMP示意图 图源：SKC

图源：鼎龙股份

化学机械抛光垫系统适应性很强，旨在通过物理和化学抛光半导体晶片的表面来增加半导体的集成度。主要作用是存储、传输抛光液，对硅片提供一定压力并对其表面进行机械摩擦，是决定表面质量的重要辅料，最大限度地强调几何精度和表面质量。

图源：CMC Materials

CMP抛光垫要求具有良好的耐腐蚀性、亲水性以及机械力学特性。聚合物抛光垫是CMP抛光垫的主流类型之一。聚合物抛光垫的主要成分是发泡体固化聚氨酯。聚氨酯抛光垫具有抗撕裂强度高、耐磨性强、耐酸碱腐蚀性优异的特点，是最常用的抛光垫材料之一。即便如此，抛光垫的寿命也极低，通常45-75小时，因此属于高性能抛光耗材。

在抛光过程中，刚性发泡聚氨酯抛光垫表面微孔（机械特性和多孔吸水特性）可以软化和使抛光垫表面粗糙化，并且能够将磨料颗粒保持在抛光液中。主要型号有 IC1000、IC1400、IC2000、SUBAIV等，其中IC1000和SUBAIV是用得最广的。

杜邦IC1000标准抛光垫 ，由多微孔渗水性好的聚氨脂材料组成，表面有许多空球体微孔封闭单元结构。这些微孔能起到收集加工去除物、传送抛光液以及保证化学腐蚀等作用。虽然IC1000配方保持不变，但产品的质量和一致性在过去20多年中不断提高。图源：Pureon

抛光垫的几何形状和表面经过优化，具有高去除率和优异的表面光洁度，应用在各种精密抛光进程中：预抛光、精细抛光、超精细抛光、超精加工、化学机械抛光。

集成电路CMP用抛光垫 图源：湖北鼎龙控股股份有限公司

临时键合与解键合（Temporary Bonding/ Debonding）：在晶圆减薄等先进封装工艺中，需要将器件晶圆临时键合到载体基板上。一种创新的技术是在粘合构件的器件粘合膜中掺入“气体发泡剂”（如重氮甲烷）。在后续紫外光照射（特定波长）时，发泡剂分解产生氮气形成微孔隙，这些孔隙降低了粘附力，从而更容易地将载体基板从极薄的器件晶圆上分离，且分离后载体基板和粘合构件是彼此粘附的，减少了操作步骤和潜在损伤风险。

洁净室与设备防静电：半导体生产线对静电控制要求极高。发泡材料也用于制造防静电工作椅的座面、防静电地垫或桌垫等，通常采用PU发泡面层与导电材料复合，表面电阻控制在10^6~10^9Ω，以防止静电积聚损伤敏感器件。

防静电椅子（Anti-static chair）可分为：防静电皮革椅、防静电塑面椅、防静电靠背椅、防静电升降发泡椅等。主要采用PP注塑、防静电PU/PVC皮革、PU发泡材料制作而成，材料表面的电阻值10^6Ω以下或10^6至10^11Ω，防静电椅子面高强度高硬度、耐磨耐腐、耐冲击、耐酒精(限PVC)、抗裂变、散热透气、质感舒适、适合防静电要求之环境和百级净化室使用。靠背和坐垫采用改性聚氨酯闭孔发泡技术，防静电PU材料一体发泡成型。防静电椅子利用ESD座垫，靠背及金属配件等结构的配合，有效将防静电释放到地上，具有非常好的ESD静电泄放性能。图源：网络

🖥️ 发泡材料在触摸屏行业的应用

在触摸屏设备中，发泡材料因其独特的性能（如轻质、缓冲、可塑性强）而被用于多个方面，旨在提升用户体验和设备可靠性。

应用领域

主要功能

常用发泡材料类型举例

特性要求

缓冲与防护

减少冲击、震动，保护内部元件

EPE珍珠棉、EPP、PU

良好的能量分散效率、弹性恢复性

结构填充与支撑

填充空隙、支撑结构、隔热隔音

硬质聚氨酯泡沫塑料

一定的结构强度、填充性

触摸屏组件

作为触摸键的柔性支撑，减震降噪

EVA、EPE、EPP、PU、PE

硬度20-70度，密度15-50PPI，厚度2-30mm，高形变恢复率，光吸收率80-100%

缓冲与防护包装：触摸屏器件（尤其是大型或工业用触摸屏）在运输和安装过程中需要良好的保护。EPE（可发性聚乙烯，珍珠棉）、EPP（发泡聚丙烯）、PU（聚氨酯）泡棉等发泡材料被广泛用作缓冲内衬和防护包装。它们能有效吸收冲击能量，防止屏幕在物流过程中因碰撞、跌落而损坏。例如，EPE珍珠棉内衬的设计可以通过蜂窝状结构避免配件碰撞，其能量分散效率可提升40%，快递运输中震动传递衰减率≥75%。

EPP液晶面板 图源：网络

结构填充与支撑：在一些集成触摸屏的设备中，如带有触摸屏的一体化发泡透屏门或透明冰箱门体，发泡材料（如硬质聚氨酯泡沫塑料）会被注入到门体的空腔或狭长通道中进行填充。这不仅能提供结构支撑，还能起到隔热、隔音的作用，并确保设备的整体美观和功能性。这种并联式门体发泡结构发泡均匀、密度高。

触摸屏组件中的柔性支撑与减震：这是发泡材料在触摸屏应用中非常精巧的一环。在触摸屏组件的控制电路板和操作面板之间，需要设置触摸键来感应用户的触控操作。为了避免因设备震动（例如料理机工作时）导致触摸键产生噪音或误触，会采用发泡材料（如EVA、EPE、EPP、PU、PE等）作为触摸键的柔性支撑件。这些发泡材料制成的柔性支撑件能有效降低震动和噪音，同时保证触摸的灵敏度和手感。对其材料硬度、密度、厚度以及形变恢复率都有特定要求。

防水波纹解决方案 柔软型交联聚烯烃泡棉（IXPE）和聚氨酯泡棉（PU foam），具有优秀的弹性和缓冲性，适用于LCD/OLED缓冲，改善屏幕按压水波纹现象。主要功能：应力分散能力强，有效缓冲、减震。图源：祥源新材

💎 发泡材料的关键特性与行业趋势

为什么发泡材料和技术能在这两个高科技领域找到用武之地？归根结底是因为它们能提供以下关键特性：

高洁净度与低污染：尤其是半导体领域，对材料的析出物（VOC、离子） 控制极其严格。氮气物理发泡等工艺生产的高纯度泡棉是主流方向。

优异的缓冲与保护性能：通过灵活的结构设计（如蜂窝状、异形槽）和可调的物理性能（如硬度、密度），为精密器件提供全方位保护。

良好的抗静电性能：通过添加永久型抗静电剂或使用导电纤维，满足电子产品对ESD防护的苛刻要求。

可加工性与设计灵活性：发泡材料易于冲型、裁切、复合，支持模块化快拆设计，能适应各种复杂形状和结构需求。

环保与可持续性：许多发泡材料（如EPE）可回收再利用，生产过程中不使用有害发泡剂，符合环保法规（如欧盟RoHS、REACH）。

发展趋势：未来，随着半导体器件向更小制程、触摸屏向更灵活形态发展，对发泡材料提出了更高要求：更高纯度、更精细的泡孔结构控制、更智能的功能集成（如嵌入传感器）以及更环保的工艺和可回收性。

希望以上信息能帮助大家更好地了解发泡材料和发泡技术在半导体及触摸屏行业的应用，也欢迎大家出席10月28-29日在深圳举办的《国际发泡材料技术创新与应用高质量发展大会》现场交流探讨，互相学习，谢谢！

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