混成碳黑、及包含其的涂布组合物与遮光材料的制作方法_2

文档序号:8429929阅读:来源:国知局
crylate)、甲基丙稀酸十八烧醋(octadecyl methacrylate)、丙稀酸-(2-乙基己) 醋(2-ethylhexyl acrylate)、氨基甲酸醋丙稀酸醋(urethane acrylate)、环氧丙稀酸醋 (epoxy acrylate)、或丙稀酸十三烷基醋(tridecyl acrylate)。
[0014] 制备上述具有网状交联高分子膜的混成碳黑的方法,可包括碳黑微细化处理及合 成混成碳黑。
[0015] 碳黑微细化处理的方法包括配制碳黑分散液,并选用研磨方法来达成,研磨方式 可包括球磨、砂磨、高速冲击式粉碎机等。在本发明一种实施方式中,使用纳米研磨法进行 碳黑微细化处理,以得到具有特定质量分维(Dm)及表面分维(Ds)的碳黑核心。
[0016] 举例来说,该碳黑微细化处理的方法可具有以下步骤:首先,取裸碳黑材料,以四 氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)清洗数次并烘干,可除去碳黑表面的污物。接着,配制碳黑 /第一表面活性剂/水的分散液(固含量9~15wt% ),进行控温搅拌(50~100rpm/20~ 30min),之后再将所得的分散液倒入纳米研磨机的研磨槽中进行纳米研磨微细化处理。研 磨珠可选用小于或等于0. 1mm的陶瓷研磨珠(如高密度、高硬度、高稳定、耐磨耗的球形 氧化锆珠)、钢材研磨珠(如火碳钢材质制成的球形铸钢球、铬钢研磨珠以及轴承钢硬化 处理的研磨珠),研磨温度可为15~25°C。研磨速度一开始可先以低转速研磨(500~ 1500rpm),然后逐步调高转速(1500~2500rpm),直到粒径不再发生剧烈变动为止。微细 化的碳黑水溶液经过离心分离,并以甲醇清洗数次后,通过减压干燥形成碳黑粉末,以便 后续合成混成碳黑使用。上述研磨珠的粒径若过大,则研磨后的碳黑粒径无法有效降低 与均匀分布。上述研磨速度若过快,则,表面活性剂在碳黑表面润湿会失效,导致过磨现 象;相反的,研磨速度若过慢,则碳黑间碰撞力道不足,降低研磨效果。上述第一表面活 性剂作为分散剂,主要是提供碳黑粉体在水相中的分散与稳定,使得吸附于碳黑上的单体 系统能在稳定的微胞中聚合成一个网状交联高分子膜。该第一表面活性剂的种类没有特 别限制,阴离子型、阳离子型、非离子型以及高分子型表面活性剂均可,例如十二烷基硫酸 钠(SDS)。此外,可进一步添加第二表面活性剂(与第一表面活性剂不同,可例如为疏水性 (hydrophobe)表面活性剂),用来抑制聚合反应过程中表面活性剂/单体组成物/碳黑微 胞发生奥斯瓦尔德熟化(Ostwald ripening)现象,以避免最后所得的碳黑粒径严重不均 匀。该第二表面活性剂并没有特别限制,只要能与上述的第一表面活性剂相容即可,例如 十六條(hexadecane) 〇
[0017] 上述合成混成碳黑的方式,在一种实施方式中,先配制碳黑分散液,亦即在具有表 面活性剂的水溶液中添加已经过微细化处理的碳黑,其粒径可介于80-150nm之间。若粒 径过大,则稳定性不足,所配制的黑色光致抗蚀剂液的光学密度低下,降低遮蔽效果;相反 的,若粒径过小,则所配制的黑色光致抗蚀剂液粘度上升,影响后续涂布制程参数设计。微 细化碳黑/表面活性剂/水的比例可为1. 0-1. 5 :0. 2-0. 4 :6-10,经过搅拌后,使之形成稳 定分散的碳黑分散液。接者,将烯属不饱和单体、多官能基单体、及起始剂一起装入另一容 器,待搅拌成均一相单体液体后,可以一次或逐滴添加分式将单体液体添加入碳黑分散液 中。值得注意的是,此时仍需持续搅拌一段时间(约30-40分钟),以便单体能溶入碳黑微 胞内并吸附于碳黑表面。最后进行聚合反应。聚合反应方式可依起始剂种类调整,起始剂 可包括热起始剂或光起始剂,以热起始剂为例,聚合反应系在氮气下升温至热起始剂热裂 解温度65-70°C以上开始进行聚合反应,在反应的最后一段时间,可以再升温至更高的温度 75-85°C以便将未反应的单体反应完全,反应时间可为2-20小时。若反应温度过高,则起始 剂一开始即热裂解,容易引发单体/碳黑微胞间的跨区反应;相反的,若反应温度过低,则 起始剂无法完全热裂解。需注意的是,热起始剂产生热裂解后的成份必须不能使网状交联 高分子膜充电,以避免所得的混成碳黑失去绝缘特性。因此,需根据使用的单体搭配合适 的热起始剂。上述烯属不饱和单体与多官能基单体的摩尔比值介于10-100之间,若摩尔 比值过高则交联度不足,相反的,若摩尔比值过低则耐热性不足。上述烯属不饱和单体例 如苯乙稀(styrene)、甲基丙稀酸苯甲醋(benzyl methacrylate)、丙稀酸苯甲醋(benzyl acrylate)等。上述多官能基单体可具有两个以上可聚合的稀属不饱和键,例如二乙烯基苯 (divinyl benzene)、乙二醇二甲基丙稀酸醋(ethylene glycol dimethacrylate)、l, 4_ 丁 二醇二丙稀酸醋(1,4-butanediol diacrylate)、异戊四醇三丙稀酸醋(pentaerythritol triacrylate)、乙氧基化三甲基丙烷三丙稀酸醋(ethoxylated trimethylpropane triacrylate)、二异戊四醇五丙稀酸醋(dipentaerythritol pentaacrylate)、乙氧基化 异戊四醇四丙稀酸醋(ethoxylated pentaerythritol tertaacrylate)、异戊四醇四丙稀 酸醋(pentaerythritol tertaacrylate)、二异戊四醇六丙稀酸醋(dipentaerythritol hexaacrylate)等。上述热起始剂并没有特别限定,一般都使用偶氮二异丁腈(AIBN)即可。 上述表面活性剂的种类没有特别限制,阴离子型、阳离子型、非离子型以及高分子型表面活 性剂均可,一般使用高HLB (hydrophile-lipophile babance)值的十二烷基磺酸钠(SDS)。 最后,将合成好的混成碳黑分散液与适量甲醇混合后分批装入离心瓶中,并在离心机中进 行离心分离;接着将上层液取出,并重新填入新鲜甲醇与离心分离;此清洗步骤需要经过 重复数次,以使表面活性剂被清洗干净。最后将清洗完全的混成碳黑从离心瓶底部取出并 以减压浓缩干燥后,即可得到粉状的具有网状交联高分子壳膜的混成碳黑。上述网状交联 高分子膜与碳黑核心的重量比值介于5-30之间,若重量比值过高,则所形成的膜层具有较 低的光学密度;相反的,若重量比值过低,则碳黑表面遮蔽不足,所配制的黑色光致抗蚀剂 膜的表面阻抗值低。该网状交联高分子膜的膜厚与该碳黑核心的粒径比值介于0. 1-1.0之 间。
[0018] 上述实施方式中所述的单体液体可进一步加入疏水与短链型的烯属不饱和共聚 合单体。可以使用的疏水与短链型的烯属不饱和单体可为丙烯酸烷基酯类,例如丙烯酸 月桂醋(或称为丙稀酸十二烷基醋)(lauryl acrylate,简称LA)、丙稀酸甲醋(methyl acrylate)、丙稀酸乙醋(ethyl acrylate)、丙稀酸正丁醋(n-butyl acrylate)、甲基丙 稀酸甲醋(methyl methacrylate)、甲基丙稀酸乙醋(ethyl methacrylate)、甲基丙稀 酸正丁醋(n-butyl methacrylate)、甲基丙稀酸十八烧醋(octadecyl methacrylate)、 或丙稀酸-(2_乙基己)醋(2-ethylhexyl acrylate)、氨基甲酸醋丙稀酸醋(urethane acrylate)、环氧丙稀酸醋(epoxy acrylate)、丙稀酸十三烷基醋(tridecyl acrylate)。上 述稀属不饱和单体与疏水与短链型的稀属不饱和单体的摩尔比值可介于10-30之间,若摩 尔比值过高则所配制的黑色光致抗蚀剂液的粘度高,经涂布加工后的黑色光致抗蚀剂膜厚 高;相反的,若摩尔比值过低则所配制的黑色光致抗蚀剂液的粘度较低,利于形成较薄的黑 色光致抗蚀剂膜。
[0019] 根据本发明的实施方式,本发明进一步提供一种涂布组合物。该涂布组合物包含 溶剂;以及本发明所述的混成碳黑。该涂布组合物的固含量可为10-60wt%。在此,该涂布 组合物所使用的溶剂并没有限定,可为任何可使该混成碳黑分散于其中的溶剂,例如:丙二 醇甲酿醋酸醋(propylene glycol monomethyl ether acetate,简称PGMEA)、环己酮、丙二 醇、或丙二醇单甲基醚(propylene glycol methyl ether,简称P
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1