光敏聚酰亚胺、光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种光敏聚酰亚胺、光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，所述光敏聚酰亚胺的制备方法，包括(1)将第一二胺和第二二胺溶于有机溶剂中，得到二胺有机溶液；(2)将四羧酸二酐单体溶于有机溶剂中，得到二酐有机溶液；(3)在氮气保护下，将二酐有机溶液加入到二胺有机溶液中，搅拌反应，然后滴加三乙胺和乙酸酐的混合物，继续搅拌反应，反应结束后，得到聚合物溶液；(4)将聚合物溶于乙醇中，析出的固体用乙醇洗涤，干燥。本发明专利技术制备的光敏聚酰亚胺能够使聚酰亚胺图案的留膜率在98％以上，灵敏度值在300mJ/cm2以下，图案分辨率小于4μm，透光率在92％以上，同时，该聚酰亚胺薄膜的力学性能好，且可在碱性溶液中显影。且可在碱性溶液中显影。

【技术实现步骤摘要】
光敏聚酰亚胺、光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于光敏树脂材料
，具体为光敏聚酰亚胺、光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着柔性电子、微电子封装、生物化学传感器和通信技术(5G)向轻薄化、微型化、高频化发展，要求器件的基板材料具有可挠性、耐热性能好、介电常数低、抗电迁移能力强、金属镀层布线电阻率低等特性。光敏聚酰亚胺优异的热稳定性、力学稳定性和化学稳定性以及良好的电气绝缘性和感光性能，使其适用于光学器件、光电子器件、微电子器件及相应的器件加工工艺，可作为射线屏蔽材料、牺牲层材料、绝缘介质材料、等高分子功能材料用于半导体制造过程的芯片表面钝化层膜，多层金属链接结构的层间绝缘膜，塑封电路的应力缓冲膜等，可取代现代工艺所用的非光敏聚酰亚胺材料，加快微电子制造业及平面光电显示技术的发展。
[0003]从目前国内外研究报道的文献以及市面上所供应的微电子用光敏聚酰亚胺材料的性能与结构上来看，光敏性聚酰亚胺树脂包括添加光敏助剂型和本征型两种类型，在大多数光敏聚酰亚胺体系中，为了能得到设计图案需要加入一些对紫外光敏感的小分子助剂如光引发剂、光致产酸剂等，实际上由于只有部分助剂在曝光显影过程中被消耗掉，造成大量的小分子残留在体系中，这些小分子会影响最终图案薄膜的电，热和机械性能等。而本征型光敏聚酰亚胺树脂的光交联作用主要是通过二苯甲酮基团与邻近脂肪烷基团的光交联反应完成的。在紫外光照下，二苯酮基可夺取邻位烷基的质子，发生自耦合反应生成交联网状结构，使交联区域与未交联区域产生较大的溶解差异，利用溶剂溶解除去未曝光区域未交联的树脂后，从而得到由交联树脂形成的特定立体图案结构。
[0004]本征型光敏聚酰亚胺树脂中未添加光敏助剂，靠聚合物主链中官能团之间的相互光交联反应，即可得到特定的立体图案结构，因此具有许多优点：包括固化温度低，图案化质量高，膜保留率高，以及膜的力学性能优良等。
[0005]CN110028669A公开了一种负性光敏性聚酰胺酸酯树脂、树脂组合物、其制备方法及应用，属于功能高分子材料领域。所述负性光敏性聚酰胺酸酯树脂由脂环式四羧酸二酐、不饱和双键醇类化合物、以及含有醚基、酯基或氟的芳香族二胺和分子量调节剂制备而成。包括该负性光敏性聚酰胺酸酯树脂的树脂组合物经曝光、显影、热固化后，得到的聚酰亚胺薄膜。该专利技术的光敏聚酰亚胺虽然力学性能和电学性能得到改善，但其分辨率较为一般。
[0006]CN107531903A公开了一种聚酰胺酸组合物及聚酰亚胺组合物，聚酰胺酸组合物，其通过使用包含2,3,6,7
‑
萘四甲酸二酐的四羧酸化合物与包含95
‑
75％摩尔的对苯二胺以及5
‑
25％摩尔的邻联甲苯胺或2,2'
‑
双(三氟甲基)联苯胺的二胺化合物聚合而得到的聚酰胺酸。此方法能够使得聚酰亚胺组合物具有低热膨胀率、高耐热性并且聚酰胺酸清漆的溶解性优良。
[0007]目前，现有的本征型光敏聚酰亚胺的透光率大多在85％左右，且灵敏度较低。因
此，亟需研发一种高分辨率和高灵敏度，且透明性好的光敏聚酰亚胺，使其满足先进微电子制造与封装及平面光电显示等产业需求。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种光敏聚酰亚胺、光敏聚酰亚胺薄膜及其制备方法和应用，其制备的光敏聚酰亚胺能够使聚酰亚胺图案的留膜率在98％以上，灵敏度值在300mJ/cm2以下，图案分辨率小于4μm，透光率在92％以上，同时，该聚酰亚胺薄膜的力学性能好，且可在碱性溶液中显影。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种光敏聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)将第一二胺和第二二胺溶于有机溶剂中，得到二胺有机溶液；
[0012](2)将四羧酸二酐单体溶于有机溶剂中，得到二酐有机溶液；
[0013](3)在氮气保护下，将步骤(2)得到的二酐有机溶液加入步骤(1)得到的二胺有机溶液中，搅拌反应，然后滴加三乙胺和乙酸酐的混合物，继续搅拌反应，反应结束后，得到聚合物溶液；
[0014](4)将步骤(3)得到的聚合物溶液溶于乙醇中，析出的固体用乙醇洗涤，干燥，得到所述光敏聚酰亚胺。
[0015]优选地，本专利技术步骤(1)中所述第一二胺和第二二胺的摩尔比为25:75。
[0016]优选地，本专利技术中的第一二胺为1,3
‑
双[4
‑
(3
‑
氨基苯氧基)苯甲酰基]苯，其结构式为：
[0017]优选地，本专利技术中的第二二胺为苯环结构上含有烷基、烷氧基或甲硫基的二胺。
[0018]进一步优选地，所述第二二胺为以下任一种：
[0019]第二二胺A，3,5
‑
双(4
‑
氨基
‑
3，5
‑
二甲基苯氧基)苯甲酸，其结构式为：
[0020][0021]第二二胺B，3,5
‑
双(4
‑
氨基
‑3‑
甲基苯氧基)苯甲酸，其结构式为：
[0022][0023]第二二胺C，3,5
‑
双(4
‑
氨基
‑3‑
甲氧基苯氧基)苯甲酸，其结构式为：
[0024][0025]第二二胺D，3,5
‑
双(4
‑
氨基
‑
3,5
‑
二甲氧基苯氧基)苯甲酸，其结构式为：
[0026][0027]本专利技术中所述第二二胺(第二二胺A
‑
D)由本领域常规的制备方法制备而成。
[0028]优选地，所述第二二胺A的制备方法为：
[0029]步骤一：在氮气保护下向装有分水器的三颈瓶中依次加入3,5
‑
二羟基苯甲酸、碳酸钾、5
‑
氟
‑
1,3
‑
二甲基
‑
2硝基苯和有机溶剂，室温下搅拌0.5
‑
1小时，然后加热至110
‑
140℃，并缓慢滴加甲苯，甲苯与反应过程中所产生的水形成共沸物溜出，待不再观察到有水分溜入到分水器中时，将反应温度升至140
‑
160℃并在此温度下继续反应10
‑
15小时。反应结束后，冷却至室温，将所得到的混合物倒入体积比为3：2的乙醇
‑
去离子水混合溶剂中，并将体系酸化至pH＝2
‑
3，得到淡黄色固体，将该固体用乙醇和去离子水清洗三次，然后用丙酮进行重结晶，最后，在50
‑
70℃真空下干燥至少10小时，制得3,5
‑
双(3,5
‑
二甲基|
‑4‑
硝基苯氧基)苯甲酸中间体。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光敏聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将第一二胺和第二二胺溶于有机溶剂中，得到二胺有机溶液；(2)将四羧酸二酐单体溶于有机溶剂中，得到二酐有机溶液；(3)在氮气保护下，将步骤(2)得到的二酐有机溶液加入步骤(1)得到的二胺有机溶液中，搅拌反应，然后滴加三乙胺和乙酸酐的混合物，继续搅拌反应，反应结束后，得到聚合物溶液；(4)将步骤(3)得到的聚合物溶液溶于乙醇中，析出的固体用乙醇洗涤，干燥，得到所述光敏聚酰亚胺。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述第一二胺和第二二胺的摩尔比为25:75。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一二胺为1,3
‑
双[4
‑
(3
‑
氨基苯氧基)苯甲酰基]苯。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二二胺为苯环结构上含有烷基、烷氧基或甲硫基的二胺。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，第二二胺为以下结构式的一种：4所述的制备方法，其特征在于，第二二胺为以下结构式的一种：6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述四羧酸二酐单体的加入量与步骤(1)中二胺的总摩尔量相等。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述四羧酸二酐单体为：3,3
′
,4,4
′‑
二苯酮四羧酸二酐。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述有机溶剂为：N,N
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡勇，赵海玲，
申请(专利权)人：深圳瑞华泰薄膜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：