光刻胶
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1959 年被发明以来就成为半导体工业***的工艺材料之一。随后光刻胶被改进运用到印制电路板的制造工艺,成为 PCB 生产的重要材料。
二十世纪 90 年代,光刻胶又被运用到平板显示的加工制作,对平板显示面板的大尺寸化、高精细化、彩色化起到了重要的推动作用。
在半导体制造业从微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级水平的过程中,光刻胶也起着举足轻重的作用。
总结来说,光刻胶产品种类多、***性强,需要长期技术积累,对企业研发人员素质、行业经验、技术储备等都具有极高要求,企业需要具备光化学、有机合成、高分子合成、精制提纯、微量分析、性能评价等技术,具有极高的技术壁垒。
光刻胶定义
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光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料,是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist,又翻译为抗蚀剂、光阻等。因为光刻胶的作用就是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶只是一种形象的说法,因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。
光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时,光刻胶材料本身的特性会发生改变,经过显影液显影后,曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面,这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上,而后续的刻蚀、沉积等工艺,就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上,后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。
光刻胶按其形成图形的极性可以分为:正性光刻胶和负性光刻胶。正胶指的是聚合物的长链分子因光照而截断成短链分子;负胶指的是聚合物的短链分子因光照而交链长链分子。 短链分子聚合物可以被显影液溶解掉,因此正胶的曝光部分被去掉,而负胶的曝光部分被保留。
光刻胶一般由4部分组成:树脂型聚合物(resin/polymer),溶剂(solvent),光活性物质(photoactive compound,PAC),添加剂(Additive)。 其中,树脂型聚合物是光刻胶的主体,它使光刻胶具有耐刻蚀性能;溶剂使光刻胶处于液体状态,便于涂覆;光活性物质是控制光刻胶对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光,并发生相应的化学反应;添加剂是用以改变光刻胶的某些特性,如控制胶的光吸收率/溶解度等。
正性光刻胶的操作工艺
(1)合成醛树脂。将原料混和甲醛送人不锈钢釜,加入适量草酸为催化剂,加热回流反应5~6h,然后减压蒸馏去除水及未反应的单体酚,得到醛树脂。(2)合成感光剂。在装有搅拌器的夹套反应罐中,先将三羟基二苯甲酮和215酰氯加至中搅拌下溶解,待完全溶解后,滴加有机碱溶液做催化剂,控制反应温度30~35℃,滴加完毕后,继续反应1h。将反应液冲至水中,感光剂析出,离心分离,干燥。(3)配胶。将合成的树脂、感光剂与溶剂及添加剂按一定比例混合配胶,然后调整胶的各项指标使之达到要求。后过滤分装,光刻胶首先经过板框式过滤器粗滤,然后转入超净间(100级)进行超净过滤,滤膜孔径0.2mm,经超净过滤的胶液分装即为成品。
光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料,是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist,又翻译为抗蚀剂、光阻等。广泛应用于集成电路(IC),封装(Packaging),微机电系统(MEMS),光电子器件光子器件(Optoelectronics/Photonics),平板显示器(LED,LCD,OLED),太阳能光伏(Solar PV)等领域。
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