CN117806123A - 一种化学增幅型负性光敏聚酰亚胺组合物及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学增幅型负性光敏聚酰亚胺组合物及其应用。本发明提供的组合物由包括如下重量份的原料制得：低分子量聚酰亚胺树脂100份、交联剂3～30份、产酸剂5～20份、扩链剂2～20份、阻聚剂0.1～10份、助粘剂0～40份。本发明先通过氨基保护剂和透明单体获得低分子量聚酰亚胺树脂，再利用扩链剂获得高分子树脂，从而提高了聚酰亚胺树脂组合物的工艺性能，由其制得的聚酰亚胺薄膜具有良好的韧性，能够作为涂层胶用于半导体芯片的封装。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种化学增幅型负性光敏聚酰亚胺组合物及其应用。
背景技术
光敏聚酰亚胺(PSPI)广泛应用在先进封装、微机电系统和有机发光二极管(OLED)显示等新兴领域。在基础研究、应用研究以及产业化方面，PSPI的进展都引起了广泛关注。光敏聚酰亚胺作为一种实用的可自图案化薄膜材料显示出越来越突出的重要性。
由于光敏聚酰亚胺具有优异的热稳定性、中等的介电常数和在宽频率范围和高击穿电压下的低损耗，被广泛应用于缓冲涂层、钝化层和绝缘层。现有光敏聚酰亚胺树脂的分子量较高，相应韧性也得到提高，但其透光性差且显影溶解较慢，造成工艺性能下降，而降低其分子量又会导致光敏聚酰亚胺光刻胶薄膜的断裂伸长率降低，薄膜易破裂。同时现有研究表明，选用低分子量的透明单体结构作为聚合原料，例如含砜基、含氟基团，虽然可提高光敏聚酰亚胺树脂材料的透光性和显影溶解速率，但由于基团产生空间位阻，抑制分子内和分子间电荷转移络合物CTC的产生，所以难以获得较高的力学性能。为了获得兼具较优的力学性能和良好的透光性和显影溶解速率，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种化学增幅型负性光敏聚酰亚胺组合物及其应用，通过透明单体、氨基保护剂和扩链剂的使用，使所制得的聚酰亚胺树脂组合物兼具较优的力学性能和良好的透光性和显影溶解速率，从而提高其工艺性能，可作为涂层胶用于半导体芯片的封装。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种负性光敏聚酰亚胺组合物，由包括如下重量份的原料制得：低分子量聚酰亚胺树脂100份、交联剂3～30份、产酸剂5～20份，扩链剂2～20份、阻聚剂0.1～10份、助粘剂0～40份。
优选地，所述负性光敏聚酰亚胺组合物，以重量份计，包括如下组分：聚酰亚胺树脂100份、交联剂20-24份、产酸剂10-12份，扩链剂5份、阻聚剂0.2份。进一步优选地，所述负性光敏聚酰亚胺组合物还包括助粘剂30份。
所述低分子量聚酰亚胺树脂的重均分子量Mw范围为5000~15000，优选为7789~9347g/mol。
所述低分子量聚酰亚胺树脂由二酐类化合物与二胺类化合物聚合后加入氨基保护剂制得。
所述二酐类化合物为四酸二酐类化合物。所述四酸二酐类化合物为2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)丙烷二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、2,2-双(4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基)丙烷二酐、4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐和4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐和1,2,4,5-苯四羧酸二酐中的一种或多种。
所述二胺类化合物为芳香族二胺化合物或/或脂族二胺化合物，优选芳香族二胺化合物。
所述芳香族二胺化合物为对苯二胺(英文简称PDA)、4,4-二胺基二苯醚(英文简称4,4-ODA)、3,4-二胺基二苯醚(英文简称3,4-ODA)、1,4-双(4-氨基苯氧基)-苯(英文简称1,3,4-APB)、1,4-双(4-氨基苯氧基)-苯(英文简称1,4,4-APB)、2，2-双(4-氨基苯基)丙烷(英文简称APP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基)]丙烷(英文简称BAPP)、2,2-双(4-氨基苯基)六氟丙烷(英文简称6F-APP)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基)]六氟丙烷(英文简称6F-BAPP)、2,2'-双(三氟甲基)二氨基联苯（TFMB）、1,3-双(3-氨丙基)四甲基二硅氧烷、1,3-双(3-氨丙基)四苯基二硅氧烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)四甲基二硅氧烷和1,3-双(4-氨基苯氧基)四甲基二硅氧烷中的一种或多种。
所述氨基保护剂为二碳酸二叔丁酯( Diboc)和/或苄氧基碳酰氯。
所述聚合反应使用的有机溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1,4-丁内酯、β-丙内酯、丙酮、甲乙酮、环己酮、乙酸乙酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、四氢呋喃、二氧六环、乳酸乙酯、乙二醇二乙醚、乙二醇单甲醚和乙二醇二甲醚中的一种或多种。
所述低分子量聚酰亚胺树脂的合成步骤如下：
（1）在氮气保护条件下，二酐类化合物与乙醇在溶剂中混合，在吡啶催化下，搅拌过夜，生成芳香族二酸二乙酯；再加入氯化亚砜，反应生成二酰氯二乙酯；
（2）将二胺类化合物溶于溶剂中，搅拌得到均相透明溶液；将步骤（1）制得的二酰氯二乙酯滴加至冰浴后的均相透明溶液中进行反应，得到反应液；
（3）向步骤（2）得到的反应液中加入氨基保护剂，反应得到所述低分子量聚酰亚胺树脂。
所述扩链剂为二酐类化合物。
所述二酐类化合物为四酸二酐类化合物。所述四酸二酐类化合物为2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)丙烷二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4,4 '-双(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、2,2-双(4-(2,3-二羧基苯氧基)苯基)丙烷二酐、4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯醚二酐；4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐、4,4 '-双(2,3-二羧基苯氧基)二苯砜二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯基-2,2-丙烷二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯醚二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯硫醚二酐、4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯甲酮二酐和4-(2,3-二羧基苯氧基)-4 '-(3,4-二羧基苯氧基)二苯砜二酐和1,2,4,5-苯四羧酸二酐中的一种或多种。
所述交联剂为TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisP-MZ、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、BisRS-26X、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、DML-MTrisPC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F、MX-270、MX-280、MX-750LM、2,6-二甲氧基甲基-4-叔丁基苯酚、2,6-二甲氧基甲基-对甲酚、2,6-二乙酰氧基甲基-对甲酚、萘酚、四羟基苯酚、没食子酸甲酯、双酚A、双酚E、亚甲基双酚、酚醛清漆树脂、甘油丙氧杂酸、聚氧乙基甘油醚、丙氧化季戊四醇、三季戊四醇、二(三羟甲基丙烷)、1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷、1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷和2-丙烯酸-(2-羟基-1,3-亚丙基)二[氧基(2-羟基-3,1-亚丙基)]酯中的一种或多种。
示例性地，本发明实施例中使用的交联剂为4-[2-[4-羟基-3,5-双(羟甲基)苯基]丙-2-基]-2,6-双(羟甲基)苯酚。
所述产酸剂为重氮萘醌类化合物、碘鎓盐类化合物和锍盐类化合物中的一种或多种。
所述重氮萘醌类化合物选自1,2-重氮萘醌-5-磺酰基化合物和/或1,2-重氮萘醌-4-磺酰基化合物。
所述碘鎓盐类化合物选自双(4-叔丁苯基)碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓六氟砷酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、4-异丙基-4 '-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸盐、二苯基碘嗡-三氟甲烷磺酸盐、二苯基碘硝酸盐、[4-(三氟甲基)苯基](2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、[3-(三氟甲基)苯基](2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、[(4-三氟甲基)苯基](2,4,6-三甲氧基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐、苯基(2,4,6-三甲氧基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐、苯基[3-(三氟甲基)苯基]碘鎓三氟甲烷磺酸盐、(4-硝基苯基)(苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、(4-甲苯基)(2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、(3-甲苯基)(2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、(2-甲苯基)(2,4,6-三甲基苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、4-异丙基-4'-2甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸盐、[4-[(2-羟基十四烷基)氧基]苯基]苯基碘六氟锑酸盐、(5-氟-2-硝基苯基)(2,4,6-三甲氧基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐、二苯基碘鎓六氟磷酸盐、二苯基碘鎓六氟砷酸盐、(3,5-二氯苯基)(2,4,6-三甲氧基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐、(3-溴苯基)(均三甲苯基)碘鎓三氟甲磺酸盐、[4-(溴甲基)苯基](2,4,6-三甲氧基苯基)碘鎓对甲苯磺酸盐、双(2,4,6-三甲基吡啶)碘鎓六氟磷酸盐和4,4 '-二甲苯基碘六氟磷酸盐中的一种或多种。
所述锍盐类化合物选自1,3-苯并二硫代吡咯四氟化硼盐、环丙基二苯基锍四氟硼酸盐、二甲基(甲硫代)锍四氟硼酸盐、二苯基(甲基)锍四氟硼酸盐、(二氟甲基)双(2,5-二甲基苯基)锍四氟硼酸盐、2-[4-(3-乙氧基-2-羟基丙氧基)苯氨基甲酰]乙基二甲基硫对甲苯磺酸盐、4-羟苯基二甲基锍甲磺酸盐、三苯基锍四氟硼酸盐、三(4-甲苯基)锍六氟磷酸盐、三(4-甲苯基)锍三氟甲烷磺酸盐和三乙基锍双(三氟甲基磺酰)亚胺中的一种或多种。
示例性地，本发明实施例中使用的产酸剂为PAG 103和/或二苯基碘硝酸盐。
所述阻聚剂为N-亚硝基二苯基胺。
所述助粘剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基甲基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-（三乙氧基甲硅烷基）丙基琥珀酸酐、N-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)琥柏酰亚胺、N-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酰胺酸、二苯甲酮-3,3'-双(N-[3-三乙氧基甲硅烷基]丙基酰胺)-4,4'-二羧酸和苯-1,4-双(N-[3-三乙氧基甲硅烷基]丙基酰胺)-2,5-二羧酸中的一种或多种。
示例性地，本发明实施例中使用的助粘剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
第二方面，一种涂层胶，使用所述负性光敏聚酰亚胺组合物制得。
所述涂层胶为光刻胶。
第三方面，所述的涂层胶在先进封装、微机电系统或有机发光二极管显示领域中的应用。
本发明取得的有益效果如下：
本发明先通过保护氨基得到低分子量透明结构的聚酰亚胺树脂，再扩链得到高分子量聚酰亚胺树脂，解决了现有聚酰亚胺薄膜存在的工艺性能（透光性和显影溶解速率）和韧性（力学性能）难以兼具的问题。具体来讲，本发明利用二碳酸二叔丁酯（DIBOC）进行氨基保护，通过透明结构单体聚合得到低分子量聚酰亚胺树脂，有利于提高树脂在显影液中的溶解速率，提高工艺性能，并保持透光性；同时利用扩链剂进行链延伸反应，反应过程中二碳酸二叔丁酯自动去保护，留下的胺基在160~170℃左右与扩链剂进行扩链反应，得到更高分子量的聚酰亚胺树脂，提高材料的断裂伸长率，获得良好的力学性能。该材料可作为涂层胶用于半导体芯片的封装，具有更好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的试剂、材料、仪器等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
合成例1
步骤如下：
（1）在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的250ml三口圆底烧瓶中，加入0.085mol(25.01g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)、0.17mol(7.83g)乙醇(EtOH)、0.085mol(6.72g)吡啶和150g N-甲基吡咯烷酮(NMP)，室温(25℃)搅拌10h澄清后关闭搅拌过夜，生成相应的芳香族二酸二乙酯。将上述产物与0.17mol(20.22g)SOCl2在0-10℃反应2h，室温反应4h，生成相应的二酰氯二乙酯。
（2）在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的500ml四口圆底烧瓶中，加入0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)和94g NMP，搅拌使其溶解形成均相透明溶液；采用冰浴将反应液温度冷却至10℃以下，将上述制备的二酰氯二乙酯滴加入六氟甲基联苯二胺(TFDB)的NMP溶液中，滴加时间0.5h；然后，在室温下反应10h；
（3）向步骤（2）得到的反应液中再加入6.55g(0.03mol)氨基保护剂二碳基二叔丁酯DIBOC，继续搅拌1h。
将反应液倒入5L去离子水中，析出固体、过滤、真空干燥，得到初级聚酰胺酸酯树脂(A-1)。将其再溶解于四氢呋喃中形成溶液，通过阴离子和阳离子树脂吸附，除去残余金属或非金属离子，得到高纯度聚酰亚胺树脂固体（又称聚合物A1）。Mw:7789g/mol。
合成例2
使用0.085mol(27.39g)3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐(BTDA)代替本发明树脂合成例1中的0.085mol(25.01g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)，除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A2）。Mw:9031g/mol。
合成例3
使用0.0425mol(18.88g)2,2-双(3,4-二羧基)六氟丙烷四酸二酐(6FDA)代替本发明树脂合成例1中的0.0425mol(12.50g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)；
使用0.1mol(43.25g)双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜(BAPS)代替本发明树脂合成例1中的0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)；
除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A3）。Mw:8804g/mol。
合成例4
使用0.0425mol(18.88g)2,2-双(3,4-二羧基)六氟丙烷四酸二酐(6FDA)代替本发明树脂合成例1中的0.0425mol(12.50g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)；
使用0.1mol(43.25g)双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜(M-PAPS)代替本发明树脂合成例1中的0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)；
除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A4）。Mw:8345g/mol。
合成例5
使用0.1mol(42.83g)1,4-双(2-三氟甲基4-氨基苯氧基)苯(6FAPB)代替本发明树脂合成例1中的0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)；除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A5）。Mw:8499g/mol。
合成例6
使用0.0425mol(9.27g)均苯四甲酸二酐(PMDA)代替本发明树脂合成例1中的0.0425mol(12.50g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)；除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A6）。Mw:8339g/mol。
合成例7
使用0.0425mol(13.18g)4,4′-联苯醚四甲酸二酐(ODPA)代替本发明树脂合成例1中的0.0425mol(12.50g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)；
使用0.1mol(51.85g)2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷代替本发明树脂合成例1中的0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)；
除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A7）。Mw:9347g/mol。
合成例8
使用0.0425mol(18.88g)2,2-双(3,4-二羧基)六氟丙烷四酸二酐(6FDA)代替本发明树脂合成例1中的0.0425mol(12.50g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)；
使用0.1mol(21.04g)4,4-二氨基二环己基甲烷代替本发明树脂合成例1中的0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)；
除此之外，按照本发明树脂合成例1中的方法进行反应，得到高纯度聚酰亚胺前驱体树脂固体（又称聚合物A8）。Mw:8041g/mol。
以下合称对比例未添加氨基保护剂。
合成对比例1
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的250ml三口圆底烧瓶中，加入0.1mol(29.42g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)、0.2mol(9.21g)乙醇(EtOH)、0.1mol(7.91g)吡啶和150g N-甲基吡咯烷酮(NMP)，室温(25℃)搅拌10h澄清后关闭搅拌过夜，生成相应的芳香族二酸二乙酯。将上述产物与0.2mol(23.79g)SOCl2在0-10℃反应2h，室温反应4h，生成相应的二酰氯二乙酯。
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的500ml四口圆底烧瓶中，加入0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)和94g NMP，搅拌使其溶解形成均相透明溶液；采用冰浴将反应液温度冷却至10℃以下，将上述制备的二酰氯二乙酯滴加入六氟甲基联苯二胺(TFDB)的NMP溶液中，滴加时间0.5h；然后，在室温下反应10h。
将反应液倒入5L去离子水中，析出固体、过滤、真空干燥，得到初级聚酰胺酸酯树脂(B-1)。将其再溶解于四氢呋喃中形成溶液，通过阴离子和阳离子树脂吸附，除去残余金属或非金属离子，得到高纯度聚酰亚胺树脂固体（又称聚合物B1）。Mw:28123g/mol。
合成对比例2
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的250ml三口圆底烧瓶中，加入0.1mol(29.42g)3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)、0.2mol(9.21g)乙醇(EtOH)、0.1mol(7.91g)吡啶和150g N-甲基吡咯烷酮(NMP)，室温(25℃)搅拌10h澄清后关闭搅拌过夜，生成相应的芳香族二酸二乙酯。将上述产物与0.2mol(23.79g)SOCl2在0-10℃反应2h，室温反应4h，生成相应的二酰氯二乙酯。
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的500ml四口圆底烧瓶中，加入0.1mol(32.02g)六氟甲基联苯二胺(TFDB)和52g NMP，搅拌使其溶解形成均相透明溶液；采用冰浴将反应液温度冷却至10℃以下，将上述制备的二酰氯二乙酯滴加入六氟甲基联苯二胺(TFDB)的NMP溶液中，滴加时间0.5h；然后，在室温下反应10h。
将反应液倒入5L去离子水中，析出固体、过滤、真空干燥，得到初级聚酰胺酸酯树脂(B-2)。将其再溶解于四氢呋喃中形成溶液，通过阴离子和阳离子树脂吸附，除去残余金属或非金属离子，得到高纯度聚酰亚胺树脂固体（又称聚合物B2）。Mw:52331/mol。
合成对比例3
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的250ml三口圆底烧瓶中，加入0.1mol(21.81g)均苯四甲酸二酐(PMDA)、0.2mol(9.21g)乙醇(EtOH)、0.1mol(7.91g)吡啶和150g N-甲基吡咯烷酮(NMP)，室温(25℃)搅拌10h澄清后关闭搅拌过夜，生成相应的芳香族二酸二乙酯。将上述产物与0.2mol(23.79g)SOCl2在0-10℃反应2h，室温反应4h，生成相应的二酰氯二乙酯。
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的500ml四口圆底烧瓶中，加入0.1mol(10.81g)对苯二胺(PDA)和94g NMP，搅拌使其溶解形成均相透明溶液；采用冰浴将反应液温度冷却至10℃以下，将上述制备的二酰氯二乙酯滴加入六氟甲基联苯二胺(TFDB)的NMP溶液中，滴加时间0.5h；然后，在室温下反应10h。
将反应液倒入5L去离子水中，析出固体、过滤、真空干燥，得到初级聚酰胺酸酯树脂(B-3)。将其再溶解于四氢呋喃中形成溶液，通过阴离子和阳离子树脂吸附，除去残余金属或非金属离子，得到高纯度聚酰亚胺树脂固体（又称聚合物B3）。Mw:31857g/mol。
合成对比例4
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的250ml三口圆底烧瓶中，加入0.1mol(21.81g)均苯四甲酸二酐(PMDA)、0.2mol(9.21g)乙醇(EtOH)、0.1mol(7.91g)吡啶和150g N-甲基吡咯烷酮(NMP)，室温(25℃)搅拌10h澄清后关闭搅拌过夜，生成相应的芳香族二酸二乙酯。将上述产物与0.2mol(23.79g)SOCl2在0-10℃反应2h，室温反应4h，生成相应的二酰氯二乙酯。
在一个装有机械搅拌器、温度计和氮气保护装置的500ml四口圆底烧瓶中，加入0.1mol(20.02g)4,4’-二氨基二苯醚(ODA)和94g NMP，搅拌使其溶解形成均相透明溶液；采用冰浴将反应液温度冷却至10℃以下，将上述制备的二酰氯二乙酯滴加入六氟甲基联苯二胺(TFDB)的NMP溶液中，滴加时间0.5h；然后，在室温下反应10h。
将反应液倒入5L去离子水中，析出固体、过滤、真空干燥，得到初级聚酰胺酸酯树脂(B-4)。将其再溶解于四氢呋喃中形成溶液，通过阴离子和阳离子树脂吸附，除去残余金属或非金属离子，得到高纯度聚酰亚胺树脂固体（又称聚合物B4）。Mw:30125g/mol。
实施例1
在配有黄光灯的超净间内，称取10g固体树脂A1，溶解于30g NMP溶剂中形成均相溶液；然后，依次加入1g产酸剂 PAG 103、0.02g阻聚剂N-亚硝基二苯基胺、2g交联剂4-[2-[4-羟基-3,5-双(羟甲基)苯基]丙-2-基]-2,6-双(羟甲基)苯酚、0.2g扩链剂BPDA、0.7g抑制剂二苯基碘硝酸盐、3g助粘剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌6h，形成负型CA-PSPI光刻胶溶液，固体含量25±2%，室温下粘度3500 mPa.s。
将上述负型CA-PSPI光刻胶溶液通过旋涂在硅晶圆表面上，形成厚度为3μm的液态胶膜；在60-150℃烘烤2-3min后形成固态胶膜，在其表面放置掩膜板，采用紫外灯(i和g线)曝光；然后在100-170℃烘烤1-3min；采用环戊酮显影液显影20s，喷洒去离子水去除残留显影液和反应残留物，提高转速到3000rpm将晶圆甩干，形成立体光刻图形。在氮气保护的鼓风烘箱中加热固化(230℃1h)，得到在硅晶圆表面由聚酰亚胺固化薄膜形成的立体光刻图形。
实施例2
与实施例1的区别在于：将实施例1中0.2g扩链剂BPDA增加至0.4g。
实施例3
与实施例1的区别在于：将实施例1中0.2g扩链剂BPDA增加至0.6g。
实施例4
与实施例1的区别在于：将实施例1中0.2g扩链剂BPDA增加至0.8g。
实施例5
与实施例1的区别在于：将实施例1中0.2g扩链剂BPDA增加至1.0g。
实施例6
使用10g A2替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施例7
使用10g A3替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施例8
使用10g A4替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施例9
使用10g A5替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施例10
使用10g A6替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施例11
使用10g A7替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施例12
使用10g A8替换实施例2中A1，其余同实施例2。
实施对比例1
在配有黄光灯的超净间内，称取10g固体树脂B1，溶解于30g NMP溶剂中形成均相溶液；然后，依次加入1g产酸剂 PAG 103、0.02g阻聚剂N-亚硝基二苯基胺、2g交联剂4-[2-[4-羟基-3,5-双(羟甲基)苯基]丙-2-基]-2,6-双(羟甲基)苯酚、0.7g抑制剂二苯基碘硝酸盐、3g助粘剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷，在室温下搅拌6h，形成负型CA-PSPI光刻胶溶液，固体含量25±2%，室温下粘度3500 mPa.s。
将上述负型CA-PSPI光刻胶溶液通过旋涂在硅晶圆表面上，形成厚度为3μm的液态胶膜；在60-150℃烘烤2-3min后形成固态胶膜，在其表面放置掩膜板，采用紫外灯(i和g线)曝光；然后在100-170℃烘烤1-3min；采用环戊酮显影液显影20s，喷洒去离子水去除残留显影液和反应残留物，提高转速到3000rpm将晶圆甩干，形成立体光刻图形。在氮气保护的鼓风烘箱中加热固化(230℃1h)，得到在硅晶圆表面由聚酰亚胺固化薄膜形成的立体光刻图形。
实施对比例2
使用10g B2替换对比例1中B1，其余与实施对比例1相同。
实施对比例3
使用10g B3替换对比例1中B1，其余与实施对比例1相同。
实施对比例4
使用10g B4替换对比例1中B1，其余与实施对比例1相同。
效果验证
测试上述实施例1-12及实施对比例1-4所得产品的性能，结果如下表。
由表1可知，相比实施对比例1-4，实施例1-12制得的聚酰亚胺树脂薄膜在显影液中显影时间更短，说明显影溶解速率更快，固化温度更低，工艺性能得到提高；同时断裂伸长率较高，说明韧性得到显著提高，而且拉伸强度也保持现有水平及更高的水平；具有较低的最小分辨率，说明其具有良好的透光性；此外，还保持良好的粘附性。由此说明，本发明利用透明单体、氨基保护剂和扩链剂能够获得工艺性能高、韧性好的高分子聚酰亚胺薄膜。
对比实施例1~5可知，随着扩链剂份数的增加，树脂的显影时间也随之延长，力学性能随之下降，说明扩链剂的添加量为0.4份适宜。
对比实施例6~12可知，选用不同透明单体合成的树脂结构，均可获得良好的性能结果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种负性光敏聚酰亚胺组合物，由包括如下重量份的原料制得：低分子量聚酰亚胺树脂100份、交联剂3～30份、产酸剂5～20份、扩链剂2～20份、阻聚剂0.1～10份、助粘剂0～40份。
2.根据权利要求1所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述低分子量聚酰亚胺树脂的重均分子量Mw范围为5000~15000。
3.根据权利要求1所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述低分子量聚酰亚胺树脂由二酐类化合物与二胺类化合物聚合后加入氨基保护剂制备得到。
4.根据权利要求3所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述二酐类化合物为四酸二酐类化合物；
所述二胺类化合物为芳香族二胺化合物和/或脂族二胺化合物；
所述氨基保护剂为二碳酸二叔丁酯和/或苄氧基碳酰氯。
5.根据权利要求1所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述扩链剂为二酐类化合物。
6.根据权利要求1所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述交联剂为TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisP-MZ、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、BisRS-26X、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、DML-MTrisPC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F、MX-270、MX-280、MX-750LM、2,6-二甲氧基甲基-4-叔丁基苯酚、2,6-二甲氧基甲基-对甲酚、2,6-二乙酰氧基甲基-对甲酚、萘酚、四羟基苯酚、没食子酸甲酯、双酚A、双酚E、亚甲基双酚、酚醛清漆树脂、甘油丙氧杂酸、聚氧乙基甘油醚、丙氧化季戊四醇、三季戊四醇、二(三羟甲基丙烷)、1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷、1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷和2-丙烯酸-(2-羟基-1,3-亚丙基)二[氧基(2-羟基-3,1-亚丙基)]酯中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述产酸剂为重氮萘醌类化合物、碘鎓盐类化合物和锍盐类化合物中的一种或多种；
所述阻聚剂为N-亚硝基二苯基胺。
8.根据权利要求1所述的负性光敏聚酰亚胺组合物，其特征在于：所述助粘剂为γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基二甲氧基甲基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-异氰酸酯基三甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-（三乙氧基甲硅烷基）丙基琥珀酸酐、N-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)琥柏酰亚胺、N-(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)邻苯二甲酰胺酸、二苯甲酮-3,3'-双(N-[3-三乙氧基甲硅烷基]丙基酰胺)-4,4'-二羧酸和苯-1,4-双(N-[3-三乙氧基甲硅烷基]丙基酰胺)-2,5-二羧酸中的一种或多种。
9.一种涂层胶，使用权利要求1-8任一项所述负性光敏聚酰亚胺组合物制得。
10.权利要求9所述的涂层胶在先进封装、微机电系统或有机发光二极管显示领域中的应用。
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