含聚酰亚胺的膜层及蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法
【专利摘要】本发明提出一种含聚酰亚胺的膜层及一种蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法。该用于碱性蚀刻的含聚酰亚胺的膜层可包含：20-50重量份的无机氧化物粒子；以及50-80重量份的聚酰亚胺。
【专利说明】含聚酰亚胺的膜层及蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及一种含聚酰亚胺的膜层，且特别是涉及一种用于碱性蚀刻的含聚酰亚胺的膜层。
【【背景技术】】
[0002]聚酰亚胺(Polyimide5PI)是抗热性高、机械性质佳、光学性质优良且介电常数低的材料，因此已广为应用在软性印刷电路板(FPC)、电子封装、光波导管(OpticalWaveguide)、液晶显示器(LCD)的配向膜和微流道元件(Microfluidic Device)等领域中。在应用上，聚酰亚胺大都需要利用图案定义技术来加以图案化，来形成所需的图案结构以供利用。
[0003]然而聚酰亚胺的图案化，需要使用特殊制程条件才可将其蚀刻。举例来说，聚酰亚胺需以用激光加工技术来进行图案化，当激光透过遮罩直接射击聚酰亚胺层，可移除部分的聚酰亚胺层，来完成聚酰亚胺图案结构。然而，激光加工技术进行聚酰亚胺的图案化时，需要多次击发激光，因此不仅制程耗时，更会耗费大量的激光能量，成本高昂。此外，受限于激光光束的大小与光学衍射极限，激光加工技术无法制作图案尺寸太小，例如纳米尺度的聚酰亚胺图案结构。
[0004]此外，若利用传统微影技术来图案化聚酰亚胺层时，由于聚酰亚胺材料需要在高温度及高浓度的强碱溶液下才可蚀刻，因此在操作上有些许不便。
[0005]因此，业界需要一种新颖的聚酰亚胺层图形化的方法，以简化及加快聚酰亚胺层的图案化。
【
【发明内容】
】
[0006]本发明提出一种含聚酰亚胺的膜层，其中该含聚酰亚胺的膜层可包含:20-50重量份的无机氧化物粒子；以及50-80重量份的聚酰亚胺。
[0007]本发明亦提供一种蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，包含:制备含聚酰亚胺的组合物；将该含聚酰亚胺的组合物涂布于基材上；经干燥后，该含聚酰亚胺的组合物在该基材上形成膜层；以及，利用碱性溶液对该膜层进行蚀刻，其中该含聚酰亚胺的组合物包含:20-50重量份的无机氧化物粒子；以及，50-80重量份的聚酰亚胺，其中将该无机氧化物粒子与该聚酰亚胺分散于溶剂中。
[0008]为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下:
【【专利附图】
【附图说明】】
[0009]图1为剖面图，用以说明本发明一实施例所述的用于碱性蚀刻的含聚酰亚胺的膜层。
[0010]图2显示本发明一 实施例所述的蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法。[0011]【主要附图标记说明】
[0012]10~基材；
[0013]12~聚酰亚胺；
[0014]14~二氧化硅粒子；
[0015]20-含聚酰亚胺的膜层；以及
[0016]21、22、23、24~步骤。
【【具体实施方式】】
[0017]本发明公开一种含聚酰亚胺的膜层，以及蚀刻该含聚酰亚胺的膜层的方法。根据本发明一实施例，该含聚酰亚胺的膜层可为一种用于碱性蚀刻的含聚酰亚胺的膜层。根据本发明一实施例，该含聚酰亚胺的膜层包含:20-50重量份的无机氧化物粒子；以及50-80重量份的聚酰亚胺。该无机氧化物粒子可为氧化硅无机粒子、氧化铝无机粒子或上述的混合，且该无机氧化物粒子尺寸可介于l_600nm、例如l_300nm、l_200nm、或l-100nm。该用于碱性蚀刻的含聚酰亚胺的膜层的制造方式可包含:制备含聚酰亚胺的组合物，其中该含聚酰亚胺的组合物包含:20-50重量份的无机氧化物粒子；以及50-80重量份的聚酰亚胺，其中将该无机氧化物粒子与该聚酰亚胺分散于溶剂中，而该溶剂可例如为环酮溶剂、酰胺溶剂、苯酚溶剂或上述的混合。该含聚酰亚胺的组合物的固含量可介于10-40wt%之间，且该含聚酰亚胺的组合物的粘度大于lOOOcps。接着，将该含聚酰亚胺的组合物涂布于基材10上，形成涂层，其中该基材并无限定，可为任何的基板(例如玻璃基板、塑胶基板、或软性铜箔基)、或是任何的膜层(例如高分子层、导电层、或是无机介电层)。最后，对该涂层进行干燥制程，以形成膜层20，请参照图 1。该膜层20包含无机氧化物粒子(例如二氧化硅例子)12，分散于聚酰亚胺14内。
[0018]本发明所述的聚酰亚胺可为不含氟的聚酰亚胺，其合成方式可为典型的缩聚反应(polycondensation)。首先，将二 胺(diamine)和二酸酐(dianhydride)单体在极性溶剂中反应，形成聚酰亚胺的前驱物(precursor)聚酰胺酸(poly (amicacid)，PAA),然后再以高温法(300~40(TC )或化学法进行酰亚胺化(imidization)反应，使其脱水闭环转化成为聚酰亚胺。举例来说，该二胺(diamine)可例如但不限于间苯二胺(m-phenylenediamine, m-PDA)、对苯二胺(p-phenylenediamine, p-PDA)、4，4’- 二胺基二 苯醚(4，4’-oxydianiline, 4，4’-0DA)，3，4’- 二胺基二苯醚(3，4，-oxydianiline, 3，4，-0DA)、1，4-双(4-氨苯氧基)苯(I, 4-bis (4-aminophenoxy)benzene, 1，4-APB)、1，3_ 双(4-氛苯氧基)苯(1，3_bis(4-aminophenoxy)benzene, 1，3-APB)、1，2_ 双(4-氛苯氧基)苯(1，2_bis(4-aminophenoxy)benzene, 1，2-APB)、1，3-双(3-氛苯氧基)苯(1，3_bis(3-aminophenoxy)benzene, APB-133)、2，5-双(4-氛苯氧基)甲苯)(2，5_bis (4-aminophenoxy) toluene)、双(4-[4-氨基苯氧基]苯基)醚(Bis (4-[4-aminophenoxy]phenyl) ether、BAPE)、4，4’- 二(4-氨基苯氧基)联苯(4，4’-bis[4_aminophenoxy]biphenyl、BAPB)、2，2’-双[4-(4-氨基苯氧基)]苯基丙烷(2, 2-bis [4- (4-aminophenoxy) Jphenyl propane、BAPP)、4，4，-双(4-氨基苯氧基)苯讽(bis- (4- (4-aminophenoxy) phenyl sulfone、BAP S)、2，2’_ 双(三氟甲基)~4, 4’ - 二氨基联苯(2, 2’ -bis (trif luoromethyI) 4, 4’ _diaminobiphenyl、TFMB)、1,4-苯二胺(1，4-diaminobenzene、PF1D)、或上述的混合；该二酸酐(dianhydride)可例如但不限于苯均四酸二酐(pyromellitic dianhydride、PMDA)、4，4’ -六氟异亚丙基二苯二甲酸二酐(4，4’ -(Hexafluoroisopropylidene)-diphthalic anhydride、6FDA)、4，4’ -氧联二苯二甲酸二酐(4，4’-oxydiphthalic anhydride、0DPA)，、1，3_ 双(4_ 氨基苯氧基)苯(1，3_bis (4-aminophenoxy) benzene、R0DA)、4，4’- 二苯二甲酸二酐(4，4’-Biphthalicdianhydride>BPDA)、4，4’ -双酌'A 二酐(4，4’ -bisphenol Adianhydride>BPADA)、对苯二酌.二酞酸酐(hydroquinnone diphtalic anhydride、HQDA)、或上述的混合。 [0019]该蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，请参照图2，包含以下步骤:首先，制备含聚酰亚胺的组合物(步骤21)，其中该含聚酰亚胺的组合物包含20-50重量份的无机氧化物粒子；以及50-80重量份的聚酰亚胺，其中该无机氧化物粒子与该聚酰亚胺分散于溶剂中。接着，将该含聚酰亚胺的组合物涂布于基材上，形成涂层(步骤22)，其中该基材并无限定，可为任何的基板(例如玻璃基板、塑胶基板、或软性铜箔基)、或是任何的膜层(例如高分子层、导电层、或是无机介电层)。接着，对该涂层进行干燥制程(进行高温闭环)，以在该基材上形成膜层(步骤23)。最后，利用碱性溶液对该膜层进行蚀刻(步骤24)。根据本发明的某些实施例，该含聚酰亚胺的组合物的固含量介于10-40wt%之间，且该含聚酰亚胺的组合物的粘度大于lOOOcps。此外，该碱性溶液可包含水、醇胺、以及碱金属氢氧化物，其中该碱金属氢氧化物包含氢氧化钾、或氢氧化钠；该醇胺与碱金属氢氧化物的重量比介于1:4至4:1之间，且该醇胺与碱金属氢氧化物的总重占该碱性溶液的20-30wt%。举例来说，该醇胺可例如为乙醇胺、或异丙醇胺。
[0020]为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例及比较实施例，来说明本发明所述的含聚酰亚胺的膜层、以及蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法。
[0021]聚酰亚胺溶液的制备
[0022]制备例I
[0023]在室温下，将40.88g(0.204mol) 4, 4’ - 二氨基二苯醚(4，4’ -Oxydianiline, 0DA)加入403.55g的二甲基乙酰胺(DMAc)中，于室温下搅拌，待其完全溶解后，将60g 的(0.204mol)联苯四羧酸二酐(3，3' , 4, 4' -Biphenyltetracarboxylicdianhydride, BPDA)分三批次加入，每次间隔30分钟，待BPDA全部加入后，于室温下搅拌，此时反应会放热且可得粘稠液体，持续搅拌至少8小时，可得金黄色粘稠液体，加入168.1gDMAc (二甲基乙酰胺)稀释，使得整体固含量为15wt%。得到的聚酰亚胺产物具有下式的重
复单元:
[0024]
【权利要求】
1.一种含聚酰亚胺的膜层，包含: 20-50重量份的无机氧化物粒子；以及 50-80重量份的聚酰亚胺。
2.如权利要求1所述的含聚酰亚胺的膜层，其中该无机氧化物粒子的尺寸为l-600nm。
3.如权利要求1所述的含聚酰亚胺的膜层，其中该无机氧化物粒子的尺寸为l-100nm。
4.如权利要求1所述的含聚酰亚胺的膜层，其中无机氧化物粒子包含氧化硅无机粒子、氧化铝无机粒子或上述的混合。
5.如权利要求1所述的含聚酰亚胺的膜层，其中该含聚酰亚胺的膜层的雾度小于10。
6.一种蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，包含: 制备含聚酰亚胺的组合物，其中该含聚酰亚胺的组合物包含: 20-50重量份的无机氧化物粒子；以及 50-80重量份的聚酰亚胺，其中将该无机氧化物粒子与该聚酰亚胺分散于溶剂中； 将该含聚酰亚胺的组合物涂布于基材上； 经干燥后，该含聚酰亚胺的组合物在该基材上形成膜层；以及 利用碱性溶液对该膜层进行蚀刻。
7.如权利要求6所述的蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，其中该含聚酰亚胺的组合物的固含量为10-40wt%。
8.如权利要求6所述的蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，其中该含聚酰亚胺的组合物的粘度大于lOOOcps。
9.如权利要求6所述的蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，其中该碱性溶液包含水、醇胺、以及碱金属氢氧化物。
10.如权利要求9所述的蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，其中该醇胺与碱金属氢氧化物的重量比为1:4至4:1。
11.如权利要求9所述的蚀刻含聚酰亚胺的膜层的方法，其中该醇胺与碱金属氢氧化物的总重占该碱性溶液的20-30wt%。
【文档编号】C08L79/08GK103571189SQ201210315755
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月30日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】林志成, 吕奇明 申请人:财团法人工业技术研究院