TWI651362B - 感光性絕緣組成物 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種感光性絕緣組成物,包括多官能環氧樹脂、反應性內酯樹脂、光酸起始劑、改質劑以及溶劑,其中光酸起始劑包括三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽,改質劑包括密著劑及流平劑。

Description

感光性絕緣組成物
本發明是有關於一種感光性絕緣組成物,且特別是有關於一種使用不含有金屬離子的光酸起始劑之感光性絕緣組成物。
近年來,隨著電子產品輕薄短小的趨勢,電子零件也朝向小型化的方向發展,因此,具有高感光度與高深寬比的感光性絕緣材料成為目前在微機電製程及半導體封裝上需要使用的材料之一,主要用以形成層間絕緣膜或作為中空結構的永久材使用。
在習知的感光性絕緣材料中,大多使用含有金屬離子(例如銻離子)的光起始劑。當感光性絕緣材料作為半導體封裝的永久材使用時,若其中含有金屬離子,則可能影響後續製程。
基於上述,發展出一種使用不含有金屬離子的光酸起始劑之感光性絕緣組成物,作為半導體封裝的永久材使用,以更符合現今產業需求,為目前所需研究的重要課題。
本發明提供一種感光性絕緣組成物,其中使用不含有金屬離子的光酸起始劑,適用於作為半導體封裝的永久材。
本發明的感光性絕緣組成物包括多官能環氧樹脂、反應性內酯樹脂、光酸起始劑、改質劑以及溶劑,其中光酸起始劑包括三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽,改質劑包括密著劑及流平劑。
在本發明的一實施例中,光酸起始劑由以下化學結構式表示: 其中Ar為芳香基混合物。
在本發明的一實施例中,密著劑包括矽烷類偶合劑或鈦類偶合劑。
在本發明的一實施例中,流平劑包括含氟類化合物。
在本發明的一實施例中,溶劑包括丁酮與環戊酮。
在本發明的一實施例中,多官能環氧樹脂由以下化學結構式表示: 其中R’為H或(OCH 2CH)CH 2-,n’為0至30。
在本發明的一實施例中,反應性內酯樹脂由以下化學結構式表示: 其中R為C或脂肪族烴,n為0至1。
在本發明的一實施例中,以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,反應性內酯樹脂的含量為5重量份至20重量份,光酸起始劑的含量為0.1重量份至15重量份,密著劑的含量為0.1重量份至2重量份,流平劑的含量為0.1重量份至1重量份,溶劑的含量為0.1重量份至15重量份。
在本發明的一實施例中,以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,反應性內酯樹脂的含量為15重量份,光酸起始劑的含量為0.5重量份,密著劑的含量為1重量份,流平劑的含量為0.2重量份,溶劑的含量為0.5重量份。
在本發明的一實施例中,感光性絕緣組成物用於半導體材料或電子材料。
基於上述,本發明的感光性絕緣組成物包含三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽作為光酸起始劑,其中不含有金屬離子,因此,適用於作為半導體封裝的永久材,而不影響後續製程。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,作詳細說明如下。
在本文中,由「一數值至另一數值」表示的範圍,是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此,某一特定數值範圍的記載,涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍,如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
以下,將詳細描述本發明的實施例。然而,這些實施例為例示性,且本發明揭露不限於此。
本發明提出一種感光性絕緣組成物,可用於半導體材料或電子材料,包括多官能環氧樹脂、反應性內酯樹脂、光酸起始劑、改質劑以及溶劑,其中改質劑包括密著劑及流平劑。以下,將對上述各種組分進行詳細說明。 多官能環氧樹脂
在本實施例中,多官能環氧樹脂例如是SU-8樹脂,其可由以下化學結構式表示: 其中R’為H或(OCH 2CH)CH 2-,n’為0至30。
然而,本發明並不以此為限,亦可使用其他化學結構與SU-8樹脂相似者作為本發明的多官能環氧樹脂,由以下式(1)至式(6)表示: 式(1) 在式(1)中,R 1為C 1至C 6烷基,n為1至10; 式(2) 在式(2)中,R 1、R 2及R 3為H或C 1至C 4烷基,p為1至30; 式(3) 在式(3)中,R 4及R 5為H、C 1至C 4烷基或三氟甲基,n及m為1至30; 式(4) 在式(4)中,n為0.5至1; 式(5) 在式(5)中,l+m+n=2~60; 式(6) 在式(6)中,n為0.6至1。 反應性內酯樹脂
在本實施例中,以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,反應性內酯樹脂的含量例如是5重量份至20重量份,較佳例如是15重量份。更具體而言,反應性內酯樹脂的市售品例如是由陶氏化學(Dow Chemical Company)出產的Tone® 305,其可由以下化學結構式表示: 其中R為C或脂肪族烴,n為0至1。 光酸起始劑
在本實施例中,光酸起始劑可包括三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽(triarylsulfonium tetrakis(pentafluorophenyl)borate)。以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,光酸起始劑的含量例如是0.1重量份至15重量份,較佳例如是0.5重量份。更具體而言,光酸起始劑可由以下化學結構式表示: 其中Ar為芳香基混合物。
如上方化學結構式所示,作為本發明光酸起始劑的三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽不具有金屬離子,如此一來,本發明的感光性絕緣組成物可適用於作為半導體封裝的永久材,而不影響後續製程。 密著劑
密著劑之添加目的在於增加感光樹脂與基板的接著力。在本實施例中,以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,密著劑的含量例如是0.1重量份至2重量份,較佳例如是1重量份。更具體而言,密著劑可包括矽烷類偶合劑或鈦類偶合劑,例如是(3-環氧丙氧基丙基)三甲氧基矽烷,其市售品為日本信越化學工業株式會社所出產的KBM-403。
然而,本發明並不以此為限,亦可使用其他能夠增加感光樹脂與基板的接著力的密著劑,例如可使用乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4環氧環己基乙基)三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基)甲基二乙氧基矽烷、p-苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧丙基三甲氧基矽烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基矽烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三乙氧基矽烷、3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-氨丙基三乙氧基矽烷、N-苯基-3-氨丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(三乙氧基甲矽烷丙基)四硫化物或3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷。 流平劑
流平劑之添加目的在於降低感光樹脂軟烤後去濕(dewetting)的程度並提高成膜性。在本實施例中,以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,流平劑的含量例如是0.1重量份至1重量份,較佳例如是0.2重量份。更具體而言,流平劑可包括含氟類化合物,其市售品例如是3M公司所出產的FC-4430。 溶劑
溶劑之添加目的在於降低感光樹脂組成之黏度與提高成膜性,其為可溶解感光樹脂中成分組成之有機溶劑。更具體而言,溶劑主要可包括丁酮與環戊酮。在本實施例中,以多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,溶劑的含量例如是0.1重量份至15重量份,較佳例如是0.5重量份。
以下,藉由實驗例來詳細說明上述實施例的感光性絕緣組成物。然而,下述實驗例並非用以限制本發明。 實驗例
為了證明本發明所提出的感光性絕緣組成物具有良好的解析度及耐化性,以下特別作此實驗例。 製備實例
依據以下表1所列出的各組分含量比例(重量份)製成製備實例1、製備實例2及製備實例3的感光性絕緣組成物,其中光酸起始劑為不包括金屬離子的三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽,流平劑為3M公司所出產的FC-4430,密著劑為日本信越化學工業株式會社所出產的KBM-403。 1<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 製備實例1 </td><td> 製備實例2 </td><td> 製備實例3 </td></tr><tr><td> 多官能環氧樹脂SU-8 </td><td> 100 </td><td> 100 </td><td> 100 </td></tr><tr><td> 反應性內酯樹脂Tone® 305 </td><td> 5 </td><td> 10 </td><td> 15 </td></tr><tr><td> 光酸起始劑 </td><td> 0.5 </td><td> 0.5 </td><td> 0.5 </td></tr><tr><td> 流平劑 </td><td> 0.1 </td><td> 0.1 </td><td> 0.1 </td></tr><tr><td> 密著劑 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr></TBODY></TABLE>(單位:重量份)
針對製備實例1、製備實例2及製備實例3顯影後的結果,製備實例1反應交聯不完全,故在浸泡顯影劑時感光膜材全部被洗掉,製備實例2也有類似的情形,而製備實例3則呈現清楚的圖案,因此,在接下來的實驗中,添加15重量份的反應性內酯樹脂以製備感光性絕緣組成物。 感光性絕緣組成物的解析度及耐化性評估
依據以下表2所列出的各組分含量比例(重量份)製成實例1至實例5以及比較例1至比較例2的感光性絕緣組成物。實例1至實例5所添加的光酸起始劑C2為不包括金屬離子的三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽,比較例1至比較例2所添加的光酸起始劑C1為包括金屬離子(銻離子)的Cyracure-6974。
製備完成後,針對實例1至實例5以及比較例1至比較例2的感光性絕緣組成物,利用高倍率電子顯微鏡觀察以量測解析度。另一方面,將實例1至實例5以及比較例1至比較例2的感光性絕緣組成物分別浸泡於各種不同的化學溶劑中4小時,再以高倍率電子顯微鏡觀察以評估耐化性。解析度與耐化性的評估結果顯示在下方表2中。 <耐化性評估標準> O:以高倍率電子顯微鏡評估,圖案結構100%保持原樣。 X:以高倍率電子顯微鏡評估,圖案結構部分或全部變形或消失。 2<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> 實例1 </td><td> 實例2 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 實例5 </td><td> 比較例1 </td><td> 比較例2 </td></tr><tr><td> 多官能環氧樹脂SU-8(g) </td><td> 100 </td><td> 100 </td><td> 100 </td><td> 100 </td><td> 100 </td><td> 100 </td><td> 100 </td></tr><tr><td> 反應性內酯樹脂Tone® 305(g) </td><td> 15 </td><td> 15 </td><td> 15 </td><td> 15 </td><td> 15 </td><td> 15 </td><td> 15 </td></tr><tr><td> 光酸起始劑 </td><td> C1 </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> </td><td> 0.5 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> C2 </td><td> 0.5 </td><td> 1 </td><td> 2 </td><td> 3 </td><td> 5 </td><td> </td><td> </td></tr><tr><td> 密著劑 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td><td> 1 </td></tr><tr><td> 流平劑 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td><td> 0.2 </td></tr><tr><td> 溶劑(環戊酮) </td><td> 0.5 </td><td> 1 </td><td> 2 </td><td> 3 </td><td> 5 </td><td> 0 </td><td> 0 </td></tr><tr><td> 曝光量(mj/cm<sup>2</sup>) </td><td> 800 </td><td> 550 </td><td> 275 </td><td> 225 </td><td> 150 </td><td> 500 </td><td> 450 </td></tr><tr><td> 解析度(μm) </td><td> 15 </td><td> 9 </td><td> 6 </td><td> 6 </td><td> 7 </td><td> 20 </td><td> 15 </td></tr><tr><td> 耐化性測試 </td><td> 5% HCl </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td></tr><tr><td> 5% H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub></td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td></tr><tr><td> 5% NaOH </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td></tr><tr><td> IPA </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td></tr><tr><td> NMP </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td></tr><tr><td> ACE </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td><td> O </td></tr><tr><td> (單位:重量份) </td></tr><tr height="0"><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></TBODY></TABLE>
如上方表2所示,實例3及實例4為本發明的感光性絕緣組成物,具有良好的解析度(6 μm),更優於使用含有金屬離子之光起始劑的比較例1至比較例2。另一方面,將實例1至實例5分別浸泡於酸鹼化學溶劑4小時後,以高倍率電子顯微鏡觀察,圖案結構100%保持原樣,因此,本發明的感光性絕緣組成物具有良好的耐化性。
綜上所述,本發明提供一種感光性絕緣組成物,使用三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽作為光酸起始劑,其中不含有金屬離子,因此,相較於習知使用含有金屬離子的光起始劑之感光性絕緣材料,本發明的感光性絕緣組成物更佳地適用於作為半導體封裝的永久材,而不影響後續製程。並且,本發明的感光性絕緣組成物具有良好的解析度及耐化性。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
無。

Claims (8)

  1. 一種感光性絕緣組成物,包括:多官能環氧樹脂;反應性內酯樹脂;光酸起始劑,包括三芳香基鋶肆(五氟苯基)硼酸鹽;改質劑,包括密著劑及流平劑;以及溶劑,其中以所述多官能環氧樹脂的總量為100重量份計,所述反應性內酯樹脂的含量為15重量份,所述光酸起始劑的含量為0.1重量份至15重量份,所述密著劑的含量為0.1重量份至2重量份,所述流平劑的含量為0.1重量份至1重量份,所述溶劑的含量為0.1重量份至15重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,所述光酸起始劑由以下化學結構式表示:其中Ar為芳香基混合物。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,其中所述密著劑包括矽烷類偶合劑或鈦類偶合劑。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,其中所述流平劑包括含氟類化合物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,其中所述溶劑包括丁酮與環戊酮。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,其中所述多官能環氧樹脂由以下化學結構式表示:其中R’為H或(OCH2CH)CH2-,n’為0至30。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,其中所述反應性內酯樹脂由以下化學結構式表示:其中R為C或脂肪族烴,n為0至1。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的感光性絕緣組成物,其中所述感光性絕緣組成物用於半導體材料或電子材料。
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