低溫固化負性光敏聚酰亞胺
將可光交聯(lián)的聚酰胺酯(pc-PAE)樹脂、光交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和作為固化催化劑的芳香雜環(huán)堿以及其它添加劑溶解在有機溶劑中，制備了低溫固化的負性光敏聚酰亞胺(n-LTPI)粘性溶液。其中，pc-PAE樹脂是由芳香族二酰氯和2-乙氧基甲基丙烯酸二酯、芳香族二胺在非質(zhì)子溶劑中縮聚而成。在將n-LTPI旋涂在硅晶片表面上、軟烘烤、暴露于UV光并顯影之后，使用2%咪唑(IMZ)作為固化催化劑的n-LTPI產(chǎn)生了高質(zhì)量的光圖案，在5μm膜厚度下具有5μm的線通孔分辨率。在氮氣中于230℃/2小時熱固化的光圖案化聚合物膜顯示出由原位FT-IR光譜測定的100%的酰亞胺化度(ID)。熱固化聚合物膜表現(xiàn)出良好的綜合機械和熱性能，包括機械性能，其拉伸強度高達189.0MPa，拉伸模量為3.7GP，斷裂伸長率為59.2%，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為282.0℃，顯示出在先進微電子封裝應(yīng)用中的巨大潛力。
關(guān)鍵詞:光敏聚酰亞胺；低溫亞胺化；光圖案化；機械性能
光敏聚酰亞胺(PSPI)由于其優(yōu)異的綜合性能，包括良好的光圖案化性能、高強度和韌性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和耐化學性等，在微電子制造和先進封裝中被廣泛用作多層結(jié)構(gòu)的鈍化層或?qū)娱g電介質(zhì)。PSPIs根據(jù)光刻性能可分為負性和正性，根據(jù)前驅(qū)體可分為聚酰胺酸(PAA)型和聚酰胺酯(PAE)型。**個實用的負性PSPI(n-PSPI)由Rubner在1976年報道，是通過將聚合物主鏈上帶有丙烯酰基的PAE和光包溶解在有機溶劑中制備的，其顯示了長期的儲存穩(wěn)定性和良好的光敏性。從那以后，n-PSPI性能的改進取得了很大進展。*近，先進的封裝技術(shù)，如扇出晶圓級封裝(FO-WLP)、2.5/3D集成和封裝，要求n-PSPI可以在較低的溫度(<250℃)下熱固化。然而，PAE轉(zhuǎn)化為聚酰亞胺的傳統(tǒng)熱亞胺化必須在更高的溫度下完成(300–350°C)。
pc-PAE樹脂的合成
。將溶液加熱至50°C并攪拌6小時。然后，使用冰浴將反應(yīng)混合物冷卻至0–10°C，并使用加料漏斗緩慢加入43.60g(0.36mol)SOCl2。2小時后移除冰浴，然后在室溫下攪拌4小時。將溶液冷卻至10℃以下，然后加入36.06g(0.18mol)ODA和280gNMP。將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌10小時。將所得粘性聚合物溶液倒入去離子水(5L)中，用細流稀釋，得到絲狀樹脂。收集沉淀物并在50℃真空干燥24小時，得到pc-PAE樹脂。收率:122.9g(86.0%)。
低溫固化光敏聚酰亞胺的制備
n-LTPI的光圖案化
將n-LTPI粘性溶液以3000rpm/30s的速度旋涂在12英寸的硅片上，然后在涂布機/顯影劑上以110℃/4分鐘的速度軟烘烤。在i-line步進機上以600mJ/cm2曝光后，晶片上的光圖案用環(huán)戊酮顯影。光圖案化的聚合物涂層在無氧烘箱(O2<100ppm)中在230℃下熱固化2小時。通過浸泡在氫氟酸的稀溶液中，將用于機械和熱性能測試的10μm厚的熱固化聚酰亞胺膜從晶片上分離。
方案一.光交聯(lián)聚酰胺酯的合成。
光圖案化性能
將n-LTPI溶液以1500–3000rpm的速度旋涂在12英寸的硅晶片上，形成9–10μm厚的涂層，然后以110°C/4分鐘的速度軟烤。在涂布機/顯影劑軌道上(圖3a)。在步進器上以300–800mJ/cm2的紫外線(I線)曝光，并用環(huán)戊酮顯影后，獲得了光圖案化的聚合物涂層(圖3b，C)，然后在無氧烘箱中以230°C/2h的溫度熱固化(O2<100ppm)，得到厚度為3–10μm的熱固化聚酰亞胺薄膜。n-LTPI顯示了高質(zhì)量的光圖案化性能，分辨率為5-10μm，膜厚為5-10μm(表1)。顯影后的膜保留率為85%~92%。雜芳基的引入對n-LTPI的光刻沒有負面影響。其中，n-LTPI與DMP和IMZ的分離度明顯提高，膜保留率下降。結(jié)果表明，DMP和IMZ的加入提高了n-LTPI的溶解度，在可接受的范圍內(nèi)。
通過將可光交聯(lián)的聚(酰胺酯)(pc-PAE)樹脂、光引發(fā)劑、光交聯(lián)劑和作為固化催化劑的雜芳族堿以及其它添加劑溶解在有機溶劑中，制備了低溫可固化的負性光敏聚酰亞胺。pc-PAE樹脂由芳香族二酰氯和2-乙氧基甲基丙烯酸二酯、芳香族二胺在非質(zhì)子溶劑中縮聚而成。添加咪唑(IMZ)作為固化催化劑的n-LTPI粘性溶液，在5-10m的薄膜厚度下，產(chǎn)生高質(zhì)量的線和通孔分辨率為5-8m的光圖案。在氮氣中于230℃/2小時下熱固化的光圖案化聚合物膜(n-LTPI-IMZ-2.0)顯示出良好的綜合機械和熱性能，包括拉伸強度高達189.0MPa、拉伸模量為3.7GPa和斷裂伸長率為59.2%的機械性能，以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為282.0℃，CTE為48.3ppm/℃，T5為426.3℃，介電常數(shù)(10GHz)為2.8，介電損耗因子(10GHz)為0.0056，顯示出在先進微電子封裝中應(yīng)用的巨大潛力。
上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學儀器及其零配件的高科技企業(yè)，公司2005年成立在上海閔行零號灣創(chuàng)業(yè)園區(qū)，專業(yè)的光電鍍膜公司，技術(shù)背景依托中國科學院，卷柔產(chǎn)品主要涉及光學儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監(jiān)控等光學鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。
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