[發明專利]一種正性光敏聚酰亞胺樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 202010014566.5
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111333837B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海極紫科技有限公司
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;G03F7/039
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種新型正性光敏聚酰亞胺樹脂及其制備方法，其結構中帶有長的烷烴支鏈，支鏈末端是可以與堿顯影液相互作用的羧基基團。本發明公布的正性光敏聚酰亞胺樹脂制備工藝簡單，反應條件溫和，易放大生產。由于該樹脂在制備過程中已經完全亞胺化，所以光刻圖形后不需要高溫固化處理，而羧基定位在長的烷基支鏈末端更容易發生低溫固化。該光敏樹脂也無須低溫保存，由該聚酰亞胺樹脂所制備的光刻膠具有對環境友好、對比度高、固化溫度低等優點。

技術領域

本發明屬于聚酰亞胺光刻膠領域，闡述的是一種正性聚酰亞胺光敏樹脂及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺( Polyimide , 簡稱PI) 是一種具有優異的耐熱性、力學性能、電絕緣性能和化學穩定性的聚合物材料，是航天、半導體、光電子和微電子領域中最重要的電子化學品材料之一，被作為層間絕緣、表面鈍化、應力緩沖和射線屏蔽等材料而廣泛應用。相對于普通聚酰亞胺來說，光敏聚酰亞胺（PSPI）不需要借助其他光刻膠就能實現圖形的形成，不僅節約了材料成本，而且顯著縮短了工藝線路，提高產品良率。因此是電子和微電子領域的理想絕緣材料。

PSPI 按其配成光刻膠經光刻后所得圖形不同, 分為正性和負性兩種體系。正性PSPI ，所用光敏劑一般為光降解型, 所得光刻圖形與掩膜相同; 負性PSPI , 所用光敏劑一般為光交聯型, 所得光刻圖形與掩膜相反。目前，商業化正性光敏聚酰亞胺樹脂主要采用聚酰胺酸（PAA）前驅體，其優點是：單體來源較為廣泛，且可以在堿性溶液（2.38%四甲基氫氧化銨水溶液）顯影，對環境友好。然而，聚酰胺酸前驅體含有大量的親水基團，在堿性顯影液中的溶解速率極快，曝光區與非曝光區溶解速率差異較小，造成留膜率和對比度低，顯影工藝難以精確控制。后烘烤過程中，由前驅體聚酰胺酸( PAA) 轉化為PI 不僅需要高溫處理, 一般大于320℃，而且在這一過程中, PAA 要脫去水分子，容易引起膜收縮, 使膜與基片間產生應力，影響產品的信賴性。

本發明針對現有技術的不足之處，設計并合成了支鏈帶有羧基的聚酰亞胺樹脂，在合成過程中完成亞胺化，避免了前驅體PAA在應用過程中帶來的弊端，同時支鏈中的羧基保證光敏聚酰亞胺樹脂在堿性水溶液中正常顯影，形成高質量的圖形，也避免了曝光之后過高的后烘烤溫度。

發明內容

為了克服現有技術的缺陷，本發明公開了一種新型正性光敏聚酰亞胺樹脂及其制備方法，其特征在于聚酰亞胺的長支鏈中帶有可堿性水溶液顯影的酸性基團——羧基，所述正性光敏聚酰亞胺樹脂的化學結構式如下：

其中R為如下4種結構中的任意一種；其中N和M的值為0-15的整數，N和M的值可以相等也可以不等。

， ，

，

Ar₁是二酐單體的中間結構，Ar₂是二胺單體的中間結構，x = 0.1-1，n = 5-200。

上述Ar₁的結構包括但不限于以下5種：

式中，Ar₁= , , , ,。

上述Ar₂的結構包括但不限于以下5種：

Ar₂ = ，，，，。

進行聚合反應的實驗過程如下：

在氮氣的保護下，向干燥的三頸瓶中依次加入以R為中間結構的二胺單體，即支鏈含有羧基的二胺單體、不含羧基的共聚二胺單體、二酐單體和有機溶劑，室溫下攪拌2-12小時，然后，向反應瓶中緩慢滴加三乙胺和乙酸酐的混合物，并在室溫下繼續反應4-18小時。反應結束后，將所得到的高度粘稠的聚合物溶液緩慢倒入大量甲醇中，析出的固體用甲醇充分洗滌，放入真空烘箱中干燥5小時。