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光致抗蚀剂用阳极电泳树脂的合成及其应用研究

何江川  
【摘要】:随着微电子工业的迅猛发展,印制电路板(PCB板)用光致抗蚀剂得到了越来越多的关注和研究。阳极电沉积光致抗蚀剂结合了水性紫外光(UV)固化技术的优势和阳极电沉积工艺的特点,前景广阔。本文合成了光敏水性聚氨酯,并对其在阳极电沉积光致抗蚀剂和阳极电沉积涂料上的应用进行了研究。另外,还合成了光敏丙烯酸共聚物并考察了其在阳极电沉积光致抗蚀剂上应用。本文开展了如下几个方面工作: 1、以异佛尓酮二异氰酸酯(IPDI)为二异氰酸酯单体、聚碳酸酯二元醇(PCD)或者聚四氢呋喃二元醇(PTMG)为二元醇单体、二羟甲基丙酸(DMPA)为功能单体、甲基丙烯酸-?-羟乙酯(HEMA)作为封端单体,采用线性缩聚合成了光敏水性聚氨酯W-PCD和W-PTMG。考察了不同催化剂DBTDL的用量下的反应过程,并利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱仪(GPC)研究了其结构和基本性能,热重分析(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)研究了其热稳定性和玻璃化转变温度。结果显示:合成了目标产物,光敏水性聚氨酯的数均分子量为5.20×103~11.5×103g/mol,W-PTMG系列呈现了两步热分解,Tg随相分离程度的不同而略有变化。以不同中合度配制阳极电泳乳液,用粒度分析仪考察了乳液粒径,不同条件下的粒径分布在50nm~500nm之间。同时探索了阳极电沉积成膜过程并对固化膜的相关性能进行了测试,研究了W-PCD和W-PTMG在阳极电沉积光致抗蚀剂和阳极电沉积涂料中的应用。结果表明:W-PCD和W-PTMG作为光致抗蚀剂的性能不能达到应用要求,而作为光固化电泳涂料则能够得到综合性能较好的固化膜。 2、采用自由基溶液共聚合成了羧基丙烯酸酯共聚物,聚(丙烯酸异辛酯-co-苯乙烯-co-丙烯酸)(PESA),利用共聚物分子链上的羧基和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)上的环氧基团进行反应,得到了光敏丙烯酸共聚物G-PESA,用FTIR、1H-NMR、GPC、DSC和TGA对树脂结构和性能进行了研究。结果表明:合成了目标产物G-PESA,其分子量为2.44×104~3.89×104g/mol,玻璃化转变温度(Tg)为27.1~49.0℃,热分解温度(Td)为421~429℃。以不同中合度配制了阳极电泳乳液,用透射电镜(TEM)和粒度分析仪分别考察了乳液的分散情况和粒径大小,不同条件下的乳液粒径在10~400nm之间。采用循环伏安法(CV)和控制电位电解法(CPE)探索阳极电沉积成膜过程,同时以G-PESA为基体树脂制备阳极电沉积光致抗蚀剂,曝光显影后使用扫描电镜(SEM)观察图像,分辨率最低可达到40μm,各项性能可以满足印制电路板(PCB)用光致抗蚀剂的要求。


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