引言
DVS-BCB（二乙烯基硅氧烷-双苯并环丁烯，Divinylsiloxane-bis-benzocyclobutene）是一种重要的有机硅改性苯并环丁烯单体，其化学结构由两个苯并环丁烯基团通过二乙烯基硅氧烷桥连构成。作为高性能聚合物的前驱体，DVS-BCB 通过热开环聚合反应形成低介电常数（low-k）聚合物，具有优异的介电性能（介电常数约 2.65 @ 1 kHz-20 GHz）、低吸湿率（<0.2% @ 25°C, 81% RH）、高热稳定性（玻璃化转变温度 Tg > 350°C）和良好的机械平整度。这些特性使其在微电子、光电子、微机电系统（MEMS）等领域具有广泛应用前景[^1][^2]。
DVS-BCB 单体的研发始于 20 世纪 90 年代初，由美国 Dow Chemical 公司（现为 DuPont 的一部分）率先开发，用于满足半导体行业对低介电常数材料的需求。随着 5G/6G 通信、硅光子和先进封装技术的快速发展，DVS-BCB 的研究和商业化进程显著加速。本文将从国内外研发、生产和商业化应用的角度进行综述，为从业者提供参考。
DVS-BCB的研发历史与进展
国外研发进展
DVS-BCB 单体的研发始于1990年代初，美国 Dow Chemical 公司通过引入硅氧烷桥连基团，合成 DVS-bis-BCB 单体，以改善传统苯并环丁烯（BCB）聚合物的柔韧性和加工性能。合成工艺通常涉及苯并环丁烯前体（如 4-溴苯并环丁烯）与二乙烯基二氯硅烷的偶联反应，采用钯催化或格氏试剂法[^3]。1991 年，Hammett 等人在《Chemical Reviews》中讨论了苯并环丁烯的取代基常数和共振参数，为 DVS-BCB 的分子设计奠定了理论基础[^4]。
进入 21 世纪，国外研究聚焦于 DVS-BCB 的改性和应用优化。2004 年，AVS 会议报告指出，DVS-BCB 作为旋涂低-k材料的先驱，可在 250°C 下 1 小时固化，形成无挥发性副产物的聚合物网络[^8]。2012 年，IntechOpen的综述《Recent Progress in Benzocyclobutene Related Polymers》总结了 DVS-BCB 在聚乙烯基-BCB 和硅氧烷改性材料中的进展，强调其在微电子介电层中的应用[^4]。
2024 年，Wiley 在线图书馆发表的《Research Progress and Applications of Benzocyclobutene‐Based Polymers》详细探讨了 BCB 环开环的三种方式（热、光和催化），指出 DVS-BCB 在高频应用中的潜力，如通过与硅倍半氧烷（POSS）复合，实现介电常数 Dk < 2.5 的超低值[^2]。2023 年，ACS Omega 期刊报道的《Phosphorus-Containing Flame-Retardant Benzocyclobutene Polymers》介绍了含磷阻燃 DVS-BCB 聚合物，显示出低总热释放（THR）和优异热稳定性（Td5 > 445°C）[^9]。2024 年，Wiley 报道了低温固化（<200°C）光图案化 DVS-BCB 单体，扩展了其在柔性电子中的应用[^6]。2025年4月，ACS Omega 报道的全烃低介电损耗 BCB 树脂与商业 DVS-BCB 相比，显示出更优的光敏性能，无需热聚合[^0]。在美国，DuPont 公司主导了 DVS-BCB 的商业研发，其 CYCLOTENE™ 系列产品基于 DVS-BCB 单体，开发出 3000（非光敏）、4000（光敏）和 5000（厚膜光敏）系列[^13]。2021 年，MDPI 期刊报道了使用商业 DVS-BCB 实现高密度图案阵列键合的无空洞工艺，键合压力为 0.6 N/mm²，真空条件 0.03 Torr[^5]。日本和欧洲的研究也很活跃，如日本 Mirai 公司的 Kikkawa 团队在 2004 年探讨了 DVS-BCB 在微电子中的应用[^8]。
国内研发进展
中国对 DVS-BCB 的研发起步较晚，但近年来快速发展，主要集中在高校和科研机构。2014 年，中国聚合物科学杂志报道了基于氟化单体的低介电 BCB 聚合物，显示出优异的介电性能[^7]。2021年，ResearchGate上的研究展示了 DVS-BCB 键合的制造工艺，优化了硅光子器件的异质集成[^10]。2023 年，ScienceDirect 发表的《Highly heat-resistant polymers with good dielectric properties》报道了基于白藜芦醇的生物基 DVS-BCB 材料，具有高热稳定性和低介电损耗[^7]。
中国专利局数据显示，2011 年专利 CN102093408B 公开了苯并环丁烯取代的聚硅氧烷低-k材料[^15]。2008 年专利 CN101226786B 描述了低介电常数复合材料的制备，包括 DVS-bis-BCB 与二氧化钛的复合[^11]。北京大学和清华大学等机构在硅光子领域开展了 DVS-BCB 研究，2021 年 PMC 报道了使用 DVS-BCB 实现高密度键合工艺[^5]。
2024年，ScienceDirect 的《All-hydrocarbon benzocyclobutene resin》报道了中国团队开发的低 Dk、高分辨率光成像树脂，适用于高精度光刻工艺[^1]。国家重点基础研究发展计划（973 计划）支持了相关项目，如 2022 年国家贸易壁垒报告中提及的中国在先进材料领域的进展[^12]。国内研究还聚焦于阻燃改性，2023 年 ACS 报道的含磷 BCB 化合物显示热稳定性 Td5 > 445°C[^9]。
DVS-BCB 单体的生产现状
国外生产与供应商
DVS-BCB 单体的商业生产主要由美国 DuPont 公司主导，其前身 Dow Chemical 于 1990 年代实现规模化生产。DuPont 的 CYCLOTENE™ 系列产品以 DVS-BCB 为原料，通过旋涂和固化工艺生产[^13]。北美分销商 Kayaku Advanced Materials 提供 CYCLOTENE™ 3022、4022 等型号，粘度范围 14-1950 cSt[^13]。欧洲分销商 Microresist Technology 也提供类似产品。
DVS-BCB 的合成工艺涉及苯并环丁烯的硅烷偶联反应，主要用于半导体行业。2016 年，Leibniz-Institut 报告了 DVS-bis-BCB 的固态聚合监测技术[^8]。
国内生产现状
中国 DVS-BCB 生产起步于 2010 年代，目前能实现商业化生产的厂家较少，产能不足，主要依赖进口 DVS-BCB 单体或相关产品。中国专利 CN1211002C 描述了增韧 BCB 聚合物的生产工艺，包括 DVS-BCB 与阻燃化合物的复合。尽管国家政策支持先进材料生产，但国内生产规模仍较小，难以满足快速增长的半导体和光电子市场需求[^14]。2024 年，PMC 报道的中国全烃 BCB 树脂生产工艺简化了 DVS-BCB 的热聚合需求，但整体产能仍需进一步提升以实现自主供给[^0]。
DVS-BCB 单体的商业化应用
国外商业化案例
DVS-BCB 在国外已实现大规模商业化，主要应用于微电子封装。DuPont 的 CYCLOTENE™ 5021 用于晶圆级封装（WLCSP），膜厚 15-30 μm，支持铜柱电镀和二次布线[^13]。在硅光子领域，2010 年 PMC 报道了使用 DVS-BCB 键合 InP/InGaAsP 与 Si，实现异质集成，用于光子集成电路（PIC）[^17]。Intel 和 Lumentum 公司采用 DVS-BCB 作为 PIC 的键合层。
在 MEMS 领域，Bosch 公司使用 DVS-BCB 作为介电层，支持微电机和传感器制造[^18]。2021 年 MDPI 报道了 DVS-BCB 在 3D IC 封装中的应用，通过无气泡键合工艺优化了质量[^5]。在高频应用中，2025 年 ACS 报道的低损耗 BCB 用于毫米波器件，如沟槽间隙波导（GGW）[^0]。生物医学领域，2018 年 GitHub 报告了 DVS-BCB 在生物集成光电子器件中的应用，如神经植入物[^16]。
国内商业化案例
中国 DVS-BCB 商业化主要集中在半导体和光电子行业。台积电（TSMC）中国工厂采用 DVS-BCB 在扇出型封装（FOWLP）中作为低-k介电材料[^5]。华为和中兴在 5G 设备中使用 DVS-BCB 低-k材料，提升高频信号传输效率。京东方（BOE）在柔性 OLED 显示器中应用 DVS-BCB 作为平面化层，提供低吸湿率和高平整度。
中国专利 CN1959605A 描述了 DVS-BCB 在计算机输入设备的潜在应用，但主要集中在电子封装[^11]。2021 年 ResearchGate 报道了中国团队的 DVS-BCB 键合工艺，用于光子器件制造[^10]。在医疗领域，2021 年 MDPI 报道了 DVS-BCB 在电容式湿度传感器中的应用，响应时间 <2 秒，灵敏度 0.15 pF/%RH[^5]。
未来展望
随着 6G 通信、量子计算和柔性电子的兴起，DVS-BCB 单体将向超低介电常数（Dk < 2.2）、生物兼容性和环保工艺方向发展。光敏型 DVS-BCB 配方的研发将推动高分辨率光刻工艺，满足高密度互连需求。国内应加强自主生产能力，减少对进口的依赖，通过与硅倍半氧烷等材料复合，开发超低损耗材料，抢占 6G 和太赫兹市场。根据市场分析，全球 BCB 树脂市场预计从 2024 年的 290 万美元增长到 2030 年的 920 万美元，复合年增长率（CAGR）为 20.9%[^19]。虽然 DVS-BCB 市场规模较小，但其在半导体、光通信和医疗电子领域的需求增长将推动市场扩张，预计到 2030 年可达数千万美元级别[^20]。
结语
DVS-BCB 单体作为高性能聚合物原料，在微电子、光电子、MEMS 和柔性电子领域展现了巨大潜力。国内外研发和商业化进程的加速表明，其在下一代技术中的重要性日益凸显。作为生产厂家，关注高频应用、环保工艺和生物兼容性将是未来发展的关键。
引用文献
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[^2]:Research Progress and Applications of Benzocyclobutene‐Based… – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/macp.202400338
[^3]:Benzocyclobutene-based polymers for microelectronics – https://pubsapp.acs.org/subscribe/archive/ci/31/i12/html/12so.html
[^4]: Recent Progress in Benzocyclobutene Related Polymers – https://www.intechopen.com/chapters/38937 [^5]: High-Density Patterned Array Bonding… – https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8588381/
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[^17]: III-Vs on silicon for optical communications… – https://www.semiconductor-today.com/news_items/backissues/semiconductor-today-september-2016.pdf
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[^19]: Benzocyclobutene (BCB) Resin Market – https://www.absolutereports.com/enquiry/request-sample/24742109
[^20]: Benzocyclobutene (BCB) Resin Market Size – https://www.360researchreports.com/enquiry/request-sample/24366161