CN104965389A - 一种用于柔性基板的fpd/tp正性光刻胶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，该光刻胶的组成及含量(质量百分比)为重氮萘醌磺酸酯5~30%，线性酚醛树脂30~90%，长链烷基酚2~30%，有机硅酯类偶联剂0.01~10%，环氧大豆油酸丁酯0.01~10%，纳米补强剂（纳米炭黑）5~50%，三聚氰胺树脂5~30%，丙二醇但甲醚醋酸酯50~90%。该正性光刻胶具有良好的粘附性，又有传统正性酚醛光刻胶的各项技术性能(涂布性，分辨率，感光性等)可以很好的应用在分辨率要求较高(5um)左右的FPD/TP的生产上，应用前景十分良好。

Description

一种用于柔性基板的FPD/TP正性光刻胶

技术领域

本发明涉及一种光刻胶，尤其涉及一种应用于柔性基板的FPD/TP的正性光刻胶。

背景技术

光刻胶又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂(见光谱增感染料)和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光化学反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。

光刻胶的技术复杂，品种较多。根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。利用这种性能，将光刻胶作涂层，就能在硅片表面刻蚀所需的电路图形。基于感光树脂的化学结构，光刻胶可以分为三种类型。

光聚合型

采用烯类单体，在光作用下生成自由基，自由基再进一步引发单体聚合，最后生成聚合物，具有形成正像的特点。

光分解型

采用含有叠氮醌类化合物的材料，经光照后，会发生光分解反应，由油溶性变为水溶性，可以制成正性胶。

光交联型

采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料，在光的作用下，其分子中的双键被打开，并使链与链之间发生交联，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，这是一种典型的负性光刻胶。

传统的FPD/TP使用普通硬质基板(玻璃基板)作为基材的，然后在基板上镀膜，蚀刻线路，得到所需的电极等图形。目前主要使用以酚醛树脂为主要成膜材料的正性光刻胶。

由于科技的发展，出现了以柔性材料(例如PET膜)为基材的，柔性FPD/TP，再用常规的正性光刻胶(酚醛树脂为成膜材料)，去通过涂胶，曝光，显影，蚀刻等工艺生产所需图形，会出现胶膜开裂，所得的电极图形容易断裂，缺损等不良。由于酚醛树脂特性是，耐化学性好，耐高温，不易变形，刚性强等特点，所以作为光刻胶的成膜树脂用在传统硬质基板(玻璃基板)上，效果比较好，但是由于酚醛树脂本身刚性比较强，成膜后弯曲变形时容易发生脆裂，所以不适应在柔性材料上涂布成膜。

因此，寻求可以避免以上现有的技术缺陷，既使光刻胶具有一定的韧性满足对基材良好的粘附性，不发生脆裂，又有传统正性光刻的涂布，曝光，显影，蚀刻，剥离等各项技术性能，已经成为开发适合柔性基板正性光刻胶的瓶颈。

现有适合柔性基板的正性光刻胶，主要是以亚克力树脂为主要成膜材料。由于亚克力树脂光刻胶，耐化学性能较差，分辨率相对较低(大约在60u左右)，所以对于精度稍高的FPD/TP就不太适应了。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶。本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述光刻的组成及含量(质量百分比)为，

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(A)为重氮萘醌磺酸酯，作为光刻胶中的增感剂。

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(B)线性酚醛树脂，甲酚与甲醛在酸催化剂作用下缩聚而成的热塑性聚合物，分子量：Mn：1000～1100；Mw：5000～6000。软化点：140～160。

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(C)为长链烷基酚。分子中的碳原子在10`20之间的烷基酚的混合物。

进一步地，一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(D)成分为有机硅酯类偶联剂，主要是用来增加胶膜与基板间的粘附性。

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(E)成分为环氧大豆油酸丁酯，用来作为增塑剂。

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(F)为纳米炭黑作为补强填料，增加胶膜的抗冲击强度和韧性。

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(G)为三聚氰胺树脂，是柔性树脂，起到软化胶膜的作用。

进一步地，以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其中所述成分(H)成分为丙二醇但甲醚醋酸酯，作为光刻胶的溶剂。

以上所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶的用途，其中所述正性光刻胶用于分辨率比较高的FPD/TP生产中。本发明的有益效果主要体现在：该光刻胶具有较高的分辨率而且又具有一定的韧性，适合柔性FPD/TP生产的需要。且简单易生产，应用范围比较广。

具体实施方式

本发明的光刻胶中，重氮萘醌磺酸酯作为增感剂，并且质量百分比含量较佳在5～30％。当重氮萘醌磺酸酯质量百分比含量低于5％或高于30％，光刻胶的感光性能不是很理想，容易出现曝光不足或曝光过量，导致显影后的图形不太理想。

其中，线性酚醛树脂，甲酚与甲醛在酸催化剂作用下缩聚而成的热塑性聚合物，分子量：Mn：1000～1100；Mw：5000～6000。软化点：140～160。分子量过高或过低，都会影响光刻胶成膜后在稀碱中的碱溶速率

长链烷基酚，分子中的碳原子在10`20之间的烷基酚的混合物。由于分子中的碳链较长，在胶膜中起到一定的柔韧性作用。有机硅酯类偶联剂，主要是用来增加胶膜与基板间的粘附性，环氧大豆油酸丁酯，用来作为增塑剂。纳米炭黑作为补强填料，增加胶膜的抗冲击强度和韧性。三聚氰胺树脂，是柔性树脂，起到软化胶膜的作用。丙二醇但甲醚醋酸酯，作为光刻胶的溶剂。

样品制备： 

先将酚醛树脂溶解在PGMEA中，形成酚醛树脂溶液，然后依次加入长链烷基酚，有机硅酯类偶联剂，环氧大豆油酸丁酯，纳米炭黑，三聚氰胺树脂，加热，搅拌，直到形成一定粘度的溶液。加热的温度控制 在60℃～145℃。加热时间在0.5～2小时之间。然后冷却至室温，在加入重氮萘醌磺酸酯，常温搅拌，直至完全溶解。

然后对溶液进行粘度测试，并加入一定量的溶剂来调试粘度。直到达到所规定的粘度要求。这样就制成所需的光刻胶的样品。

光刻胶测试： 

涂布测试

将所得的光刻胶样品，通过刮涂货辊涂的方式涂布到带有铜膜PET基膜上。然后经过100℃，90s烘烤，确保光刻胶溶剂基本挥发干净，形成一层厚度均匀的胶膜。通过反复调试涂布参数，确保胶膜在6u以下。然后再把涂有光刻胶PET膜(烘烤后)，蜷曲在直接2.5英寸的卷芯上。放置24小时以后再打开，观察胶膜是否开裂。

曝光显影测试 

把烘烤后的PET基膜(涂有光刻胶的)，放在曝光机内，通过测试掩膜板进行曝光(曝光能量在50～250mj/cm2)，然后在稀碱溶液(2.38％TMAH水溶液)中，浸泡显影20～60s。然后在纯水中进行漂洗，然后在干净的空气或氮气下吹干。观察图形是否正常，特别检查是否有断线或开裂现象。

蚀刻测试

把显影后的PET基膜，放入蚀刻液(酸液)中进行腐蚀，通畅的时间为180s左右，确保没有光刻胶保护的铜膜全部被腐蚀掉，有光刻胶保护的铜，基本没有被腐蚀，然后进行漂洗，检查是否有断线或开裂。

剥离测试

把蚀刻后的PET基膜，放入专用的正胶剥离液(碱液)中进行去胶，通畅的时间为200s左右，确保光刻胶膜全部被溶解掉，然后进行漂洗，检查是否有光刻胶的残留。

通过测试，按照本方案制得的光刻胶，完全满足柔性FPD/TP的生产工艺需求。

本发明的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶使用方法和使用工艺条件和传统的酚醛树脂光刻胶相当，可以很容易的在不改变现有工艺条件的基础上进行使用。特别适合柔性FPD/TP生产，应用前景十分良好。

本发明尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述剥离液的组成及含量(质量百分比)为，

2.根据权利要求1所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述成分(C)为，为长链烷基酚。分子中的碳原子在10`20之间的烷基酚的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述成分(D)为有机硅酯类偶联剂，主要是用来增加胶膜与基板间的粘附性。

4.根据权利要求1所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述成分(E)成分为环氧大豆油酸丁酯，用来作为增塑剂。

5.根据权利要求1所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述成分(F)为纳米颗粒材料(例如炭黑)作为补强填料，增加胶膜的抗冲击强度和韧性。

6.根据权利要求1所述的一种适合柔性FPD/TP的正性光刻胶，其特征在于：所述成分(G)为柔性树脂(例如三聚氰胺树脂)，起到软化胶膜的作用。