正型感光性的聚酰亚胺的涂料组合物制造技术

一种正型感光性的聚酰亚胺涂料组合物，包含一有机溶剂及溶于该有机溶剂中的（ａ）聚酰亚胺，其主链末端具有一酚基或羧基，（ｂ）具有酚基的化合物，及（ｃ）作为感光剂的醌叠氮磺酸盐，其中相对于每一百重量份的成份（ａ），成份（ｂ）的用量为１～５０重量份，及成份（ｃ）的用量为１～５０重量份。上述的正型感光性的聚酰亚胺可用碱性水溶液显影，其具有高感度、良好的分辨率、低的硬烤温度、高膜厚保持率及截面呈渐窄的图形，可用于显示器上的绝缘层及满足其特殊规格的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种正型感光性的聚酰亚胺涂料组合物，其可用于形成一显示器的绝缘层。
技术介绍
聚酰亚胺(polyimide，PI)由于具有优异的热安定性及良好的机械，电气及化学性质，被广泛地应用于半导体及显示器产业，例如IC芯片保护膜，芯片级封装(chip scale package，CSP)及显示器上的绝缘层(insulator)等。由于使用感光性的聚酰亚胺(PSPI)可简化制程、降低成本而且可提高产品优良率，所以使用PSPI已是一种趋势。正型感光性的聚酰亚胺的相关文献非常多，但大多为聚酰亚胺的前驱物如聚酰胺酸酯(polyamic acid ester)，如US 6329110、US 6291619、US 6232032及US 5858584等专利中所揭示。聚酰胺酸酯在显影后的图案为标准矩形，但显示器中绝缘层的需求为截面呈渐窄(tapered-angle at the cross section)的图形，且聚酰胺酸酯最后还需以350℃高温进行亚酰胺化(imidized)，与低于250℃的制程需求相冲突。因此以聚酰胺酸酯所制成的PSPI并不适用。另外有己亚酰胺化(imidized)的PSPI如US 6627377、US 5441845、US 5573886等专利所揭示，其硬烤温度虽然可以较低，但其普遍都是可溶型的PI，故其耐溶剂性都普遍较差，且需用高浓度的碱性显影液方能显影，故其实用性较4低。Masao Tomikawa等人于Journal of Photopolymer Science andTechnology，2002，15，205～208、US 6593043及US 6524764揭示在主链导入末端基为酚基的聚酰胺酸酯及加入具有酚基(phenolic hydroxyl group)的化合物当作交联剂(crosslinking agent)，可使图案有截面呈渐窄(tapered-angle at the cross section)的效果，但其聚酰胺酸酯的主结构在亚酰胺化(imidized)时仍是需要高温才能确保其亚酰胺化完全。在US6524764实施例6～13中有指出在聚酰胺酸酯转化为聚酰亚胺时会造成收缩(shrinkage)，故聚酰胺酸酯所组成的PSPI其膜厚保持率也较低(66％)，其合成步骤亦较复杂。
技术实现思路
本专利技术的一主要目的在于提出一种新型的正型感光性的聚酰亚胺涂料组合物，合成步骤简单，可用碱性水溶液在短时间内显影完成，具有高感度，良好的分辨率，低的硬烤温度，高膜厚保持率，且在硬化后其图案具有截面呈渐窄(tapered-angle at the cross section)的形状。本专利技术的涂料组合物在室温下具有良好的储存性。本专利技术的正型感光性的聚酰亚胺涂料组合物包含一有机溶剂及溶于该有机溶剂中的(a)聚酰亚胺，其主链末端具有一酚基(phenolic hydroxyl group)或羧基(carboxyl group)，(b)具有酚基(phenolic hydroxyl group)的化合物，及(c)作为感光剂的醌叠氮磺酸盐(quinonediazide sulfonate)，其中相对于每一百重量份的成份(a)，成份(b)的用量为1～50重量份，较佳的5～25重量份，及成份(c)的用量为1～50重量份，较佳的5～25重量份。较佳的5～25，该聚酰亚胺具有下列式(1)或(2)的结构 式(1)及(2)中n为10～600的整数，Ar1为四价有机基团，Ar2为二至四价有机基团，Ar3为二价芳基，R1为-OH基或COOH基。较佳的，Ar3为 或 较佳的，Ar1为 较佳的，其中Ar2为 或 其中m为1～20的整数，及X1为-O-，-S-，-C(CF3)2-，-C(CH3)2--CH2-，-SO2-，-NHCO-， 或 其中m为1～20的整数，Z为H或甲基。较佳的，该成份(b)的具有酚基(phenolic hydroxyl group)化合物具有下列结构 或 其中R3至R9为H、-OH基、C1～C20烷基或C4～C20环脂基，及z为0～5的整数。更佳的，该成份(b)为 或 较佳的，该成份(c)的感光剂具有下列结构 或 其中D为氢， 或 且D不全为氢。较佳的，该成份(a)，(b)及(c)的重量和占该组合物全部重量的5～50％。较佳的，该有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮、γ-丁内酯、或乳酸乙酯(ethyl lactate)。实施方式聚酰亚胺的合成步骤为将适量的二胺单体与二酸酐单体溶于一合适的有机溶剂例如N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)中，并于0～4℃下剧烈搅拌4小时，再加入封端剂(endcapped agent)例如一具有酚基或羧基的初级胺后搅拌4小时，加入二甲苯(xylene)并加热至180℃使其回流，约3小时后将其冷却，得到主链末端具有一酚基或羧基的聚酰亚胺(PI)溶液。本专利技术的感光性的聚酰亚胺(PSPI)溶液的配制为取适量的PI溶液，加入酚基(phenolic hydroxyl group)交联剂及感光剂，其中可加入NMP、γ-丁内酯(γ-butyrolactone，GBL)、或乳酸乙酯(ethyl lactate)等溶剂将PSPI溶液稀释至所需浓度，以备使用。使用本专利技术的PSPI溶液的微影制程如下(i)将PSPI溶液利用旋转涂布或其它方式涂布于适当的基材上；(ii)预烤；(iii)曝光；(iv)显影；及(v)硬烤，所得到的图案为聚酰亚胺。在上述步骤(i)中，将此正型PSPI溶液涂布于一适当基材上，而上述基材例如为一硅基材、玻璃或ITO玻璃。而上述涂布的方法如旋转涂布法(spin coating)、滚轮涂布法(roller coating)、网版涂布法(screen coating)、淋幕涂布法(curtain coating)、浸镀法(dipcoating)及喷洒涂布法(spray coating)，但并不局限于上述涂布方法。在本专利技术较佳实施例中，经涂布所形成的薄膜先在70～120℃下预烤(prebake)数分钟以蒸除其中的溶剂。接着将上述经涂布的基材于一光罩下经由光化射线曝光，上述的光化射线例如为X光射线、电子束射线、紫外光射线、可见光射线或其它可作为光化射线的光源等。曝光后上述经涂布的基材随后借助一碱性水性显影剂显影，来洗去该薄膜的被曝光部份而得到一光阻图形。上述的碱性水性显影剂包含一碱性水溶液，例如为无机碱(氢氧化钾、氢氧化钠)、一级胺(乙胺)、二级胺(二乙胺)、三级胺(三乙胺)、或四级铵盐(四甲基氢氧化铵(tetramethylammoniumhydroxide))的水溶液，其中以含有四甲基氢氧化铵的水溶液为较佳。显影可借助浸泡、喷洒或覆液或使用其它已知显影方法而完成。上述经显影后的光阻图形随后经由去离子水清洗后，及在180～400℃下执行硬烤程序(post-cure)将剩余的溶剂赶干，即得到具有截面呈渐窄的聚酰亚胺图形。膜厚保持率(Film residual rate)的计算如下式膜厚保持率(％)＝本专利技术可借助下列实施例被进一步了解，这些实施例仅用于说明，而非用于限制本专利技术范围。药品二(无水-偏苯三酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正型感光性的聚酰亚胺涂料组合物，包含一有机溶剂及溶于该有机溶剂中的（ａ）聚酰亚胺，其主链末端具有一酚基或羧基，（ｂ）具有酚基的化合物，及（ｃ）作为感光剂的醌叠氮磺酸盐，其中相对于每一百重量份的成份（ａ），成份（ｂ）的用量为１～５０重量份，及成份（ｃ）的用量为１～５０重量份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志龙，金进兴，吕常兴，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]