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有這么一款不起眼的(甲基)丙烯酸型脂環(huán)族環(huán)氧單體,年銷量不足200t,卻連續(xù)被工業(yè)和信息化部《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2019年版)》、《重點新材料首批次應用示范指導目錄(2021年版)》列入亟待解決的“卡脖子”材料范疇,原因就在于它是目前全球ArF光刻膠產(chǎn)業(yè)鏈使用最廣泛的單體之一。
光刻膠又稱光致抗蝕劑(photoresist), 是利用光化學反應進行圖形轉(zhuǎn)移的媒體,它是一類品種繁多、性能各異,應用極為廣泛的精細化學品。光刻膠主要應用于電子工業(yè)中集成電路和半導體分立器件的細微加工過程中,它利用光化學反應,經(jīng)曝光、顯影將所需要的微細圖形從掩膜版(mask)轉(zhuǎn)移至待加工的基片上,然后進行刻蝕、擴散、離子注入、金屬化等工藝。因此,光刻膠是電子工業(yè)中的關(guān)鍵性基礎化工材料。
電子工業(yè)的發(fā)展與光刻膠的發(fā)展密切相關(guān),如果不能掌握半導體光刻膠的核心技術(shù),即使在光刻機上取得突破,我國集成電路產(chǎn)業(yè)也仍然受到限制。目前日、韓、美企業(yè)占據(jù)半導體光刻膠全球市場90%以上份額,主要廠商包括日本的JSR、東京應化、富士電子、信越化學和住友化學,美國的陶氏化學等,國內(nèi)光刻膠近年來雖有所突破,但在高端市場尤其是ArF光刻膠領域卻只能孜孜以求力爭突破。由于絕大多數(shù)核心原材料生產(chǎn)工藝都掌握在外國企業(yè)手中,這一壁壘也導致國內(nèi)廠商很難開發(fā)出高規(guī)格的產(chǎn)品。
泰特爾新材料跟光刻膠結(jié)緣可以追溯到2015年底,當時有國外某知名光刻膠企業(yè)提出“市場上有一款丙烯酸酯型的脂環(huán)族環(huán)氧單體,在他們的光刻膠配方體系中占比較大,但該產(chǎn)品全球只有日本一家企業(yè)能批量供應,他們可能隨時面臨斷貨風險,希望泰特爾能借助在脂環(huán)族環(huán)氧領域的技術(shù)積累幫其提供該品類產(chǎn)品”。面對這一新的市場機遇,泰特爾新材料成立了光刻膠單體特別項目組(內(nèi)部項目代碼PR-001),由總經(jīng)理掛帥,技術(shù)負責人擔任項目經(jīng)理,抽調(diào)工藝開發(fā)、研發(fā)分析、工藝技術(shù)、工程技術(shù)、生產(chǎn)發(fā)展、供應鏈等各路精兵強組成項目組,進行聯(lián)合攻關(guān)。
項目組團隊合影
根據(jù)項目“兩年小試產(chǎn)品過線,兩年中試產(chǎn)品過線,三年量產(chǎn)產(chǎn)品過線”的總體進度要求,工藝開發(fā)團隊600多個日夜里在實驗室進行各類小試試驗1000多次,先后解決了產(chǎn)品工藝路線選擇、原輔材料及中間體指標、催化劑篩選、阻聚劑篩選、精餾過程產(chǎn)品聚合、產(chǎn)品發(fā)黃、聚合物等雜質(zhì)結(jié)構(gòu)分析(關(guān)鍵雜質(zhì)<0.1%;聚合物要求未檢出)、阻聚劑超標、粘度超標(≤15cps)、金屬離子超標(12種金屬離子含量要求≤50ppb)等技術(shù)難題,并最終于2017年提供五個批次的實驗室擴試樣品給客戶并于2018年年初通過了客戶的實驗室小線測試。
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工藝開發(fā)團隊在摸索精餾參數(shù) |
研發(fā)分析團隊在評價產(chǎn)品質(zhì)量 |
過線的好消息傳來,項目組成員深受鼓舞,于是一鼓作氣組織了該產(chǎn)品的百公斤級中試,在歷時接近兩年的時間里先后解決了中試過程中的各種放大問題,引入了共沸精餾、膜分離技術(shù)等實現(xiàn)了實驗室小試產(chǎn)品的各種技術(shù)指標,并于2019年順利通過該客戶中試大樣的測試。借助中試階段的扎實基礎,2021年在江蘇泰興基地順利實現(xiàn)了產(chǎn)品的穩(wěn)定輸出并通過客戶的產(chǎn)線驗證,2022年在山東東營基地也順利實現(xiàn)了該品類產(chǎn)品的試生產(chǎn),現(xiàn)正在陸續(xù)送樣進行客戶的驗證。
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中試生產(chǎn)人員調(diào)解設備參數(shù) |
技術(shù)支持工程師模擬下游應用 |
該項目的實施不僅豐富了泰特爾新材料的產(chǎn)品種類,還進一步錘煉了公司的項目團隊,積累了大量的技術(shù)成果和技術(shù)訣竅,先后獲得發(fā)明專利授權(quán)3項,實用新型專利8項,成功申請省/市級重大科技成果轉(zhuǎn)化成果轉(zhuǎn)化資助項目1項。
TTA15和TTA16是泰特爾在半導體光刻膠領域最先投入的兩支產(chǎn)品,由于光刻膠中最關(guān)鍵的樹脂材料通常都是各廠商自主合成,因此產(chǎn)品的核心競爭力高度相關(guān)于上游原材料的豐富程度以及合成技術(shù)高低,因此突破上游原料是打破國外廠商材料封鎖的第一步。相較于近似品種,脂環(huán)族環(huán)氧材料TTA15和TTA16在顯著提升耐熱老化性能的同時,還提供了優(yōu)異的反應活性,是合成材料關(guān)鍵性能突破的重要補充,也填補了這類原材料國產(chǎn)化的空白。
泰特爾新材料將繼續(xù)著力于光刻膠開發(fā)中重要脂環(huán)族環(huán)氧類原材料的國產(chǎn)化落地,持續(xù)為中國集成電路產(chǎn)業(yè)的崛起做力所能及的貢獻。
關(guān)于泰特爾
泰特爾新材料自成立之日起就定位高端環(huán)氧,致力于成為新材料行業(yè)具有國際一流品牌和完美解決方案的提供者,經(jīng)過十幾年的發(fā)展,公司成功打破國外企業(yè)對所在領域的技術(shù)封鎖,實現(xiàn)了多種脂環(huán)族環(huán)氧單體的國產(chǎn)化替代,并擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系。公司目前擁有六十余項專利。這些產(chǎn)品除完全滿足國內(nèi)外傳統(tǒng)下游行業(yè)的需求外,在諸如“光固化涂料/油墨、復合材料、膠粘劑、電子電氣絕緣、半導體封裝材料、3D打印增材制造”等領域得到廣泛應用。
公司現(xiàn)擁有一支由新材料領域的長期從事研發(fā)、技術(shù)應用的專業(yè)人士及科技管理型人才組成的高素質(zhì)管理隊伍。公司現(xiàn)有環(huán)氧樹脂工程技術(shù)中心、應用技術(shù)服務中心,配備有小試實驗室、安全實驗室、公斤級擴試實驗室、中試轉(zhuǎn)化裝置等完整的技術(shù)鏈條。公司在“國際化、科技化、綠色化”的經(jīng)營理念的指導下,以精確與專業(yè)管理、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)作為公司發(fā)展的精神動力和行動綱領,通過組織驅(qū)動、技術(shù)驅(qū)動、成本和質(zhì)量驅(qū)動提高核心競爭力,服務于客戶、競爭和變化的企業(yè)目標,努力為客戶創(chuàng)造最大價值。為了完善企業(yè)社會責任,公司對環(huán)境保護極為重視,推進清潔生產(chǎn),通過了ISO14001環(huán)境管理體系認證;公司一貫堅持“安全第一,預防為主,綜合治理,全員參與,持續(xù)改進”的安全生產(chǎn)方針,通過了OHSAS18001職業(yè)健康安全管理體系認證和安全生產(chǎn)標準化認定。
多年來,公司不斷加大新產(chǎn)品、新技術(shù)開發(fā),致力于打造化工新材料應用的中國標桿,立足于引導中國需求和推動國內(nèi)環(huán)氧樹脂的產(chǎn)業(yè)升級。