感光高分子材料

2019-06-05 13:44

摘要:

感光高分子材料

在感光高分子材料的实际应用中,需要材料满足全部要求的性能的情况很多,因此,在研制感光高分子材料时,首先将材料的各种性能进行综合比较,从而选出最适宜的性能是很必要的。例如,在集成电路和印刷电路板的制作全过程中,感光高分子材料的使用工程分为几个阶段,因此为了满足应用要求,可以分别使用不同类型的感光高分子材料。由此可见,进行各种材料的性能评价,对于材料制造者来说,应以研制具有广泛用途的新型感光材料为方针;而对于使用者来说,应设计合理的工艺,选择适当的材料以及采用最合理的使用条件。关键词:感光度、解象力、信噪比、显影性 性能评价

在感光高分子材料的各种性能中,对材料的涂层特性,一般都以专用的过程来进行实际的性能评价。因此,评价方法并不固定。感光高分子材料的基本性能是图象特性。利用材料的化学结构和组成与材料性能间的关系进行材料设计是很重要的。 1、感光度、分光感光度

感光度(S)定义为:S=R/E。其中E为照射光能,R为变化量。研制者以碳弧灯为光源,用照量计测定照射曝光量,然后用生成膜的染料完全着色点和完全未着色点的中点求出变化量。在这点的照射光能(E)由光栅刻度求出。算出未增感的聚肉桂酸乙烯的感光度为2.2 x 10'B(烛光.米.秒)_,为了数值处理方便常将上述感光度值乘以10’

而把2.2定为感光度值。以后,以此为基准,报道了各种感光高分子材料(包括添加增感剂的)的感光度。现在,上述感光度值己没有多少意义了。因为,光源、曝光、显影处理等存在着在同等条件下进行比较的问题;现在可用于感光高分子材料的光源种类很多(灯的种类、单色光的利用等)。另外,为了在同一条件下确定合适的曝光量并作出特性曲线,光栅刻度还是非常便利的方法。但直接地作为感光度基准使用时,还有很多方面需要考虑。后来,关于感光度的评价基准提出了下几点:

a.剩膜收率为最大收率二分之一的时间为曝光时间。 b.将感光基团的量子收率和吸收光量子数的乘积规定为量子感光度。

c.将一定的图形曝光、显影后,图形百分之百成膜所需要的最小曝光量的俄数。

d.根据特性曲线(剩膜厚一曝光量)得到一定膜厚(如0. 51}m)所必需能量的倒数。

e.用吸收光谱追踪感光基团的反应,达到完全反应时所需要的曝光量等。

现在普遍使用的方法是,利用剩膜收率(%)一曝光量(logE m,T\特性曲线上引起最小变化所必需的曝光量和光源以及波长一起来作为评价基准。

近几年来,照射光源的种类不断增加,有碳弧灯,氮灯、水银灯、卤素灯、激光或电子射线、X射线等。用户可根据用途来选用。为了

研制新型材料和便于用户选用光源,分光感光度也是很重要的。要测定各单色光的感光度,就必须有可以进行分光照射钓装置。东京工业试验所(现为化学技术研‘究所)研制了用于银盐照相的装置,使用小 ,孔法对数棱镜,或者每分光一定时间阶段地改变光量的波段分光法。但这些方法都依赖于光源的光强,为了定量地求出不同波长条件下的感光度,必须对光源强度进行矫正。最近,化学技术研究所和日本分光工业社(株)共同开发了能以1mJ单位,200^800nm扫描的定能量一照射型分光感光度测定装置。由于分光感光度和特性曲线的重要性,这种装置受到了极大的重视。 3.解象力

解象力可用1mm中可以分辨再现的线条数目来表示(条/毫米)。通常,用谱线宽度和等间隔排列线条构成解象力试验图形。试验图形照相曝光后,可根据显影显微镜求出可分辨临界值。因为分辨力与基板种类、膜厚、显影等条件有关,因此提供数据时,应将这些条件注明。

感光高分子材料最重要的利用技术是为了达到高解象力要求的微型理想图象。目前,材料组成(分子量和分子量分布)、曝光、显影等特性分析方面的研究非常活跃。 4. S/N比(信噪比)

照射光(S)与所形成图象的噪音(N)之比定义为信/噪比。这个比值是与图象均一性、解象力以及感光度有关的因子。在银盐照相体系中,由于化学增感而引起放大率增高的情况下,S/N比尤其重要。感

光高分子材料最常见的问题是放大率小、感光度低,但也不能忽略由投影曝光法引起的高感光度化的情况下,S/N比对材料的折射率(光的散射)和吸收率的影响。评价法是利用显微镜观察直线的边缘部分。 5.显影性

显影性与显影液的组成、显影条件以及其它图象特性具有极大关系。显影性的评价是用其它特性(如感光度和解象力)相对于再现性和稳定性来表示的。 6.空气的影响

空气、温度以及湿度对感光高分子材料的各种性能有影响,最终表现为保存性的问题。曝光时氧的存在对于图象特性的影响尤为重要。感光基处于三重项状态和自由基状态时,在膜表面的反应受到氧的阻碍,造成感光度降低。尤其是在投影曝光的情况下,据报道,感光度下降非常显著。无论是对于新材料的分子设计还是材料的利用,对于氧浓度一膜厚、感光度以及解象力等的性能评价都是很重要的。 以上将与图象特性有关的性能评价基础和评价方法进行了阐述。 结束语

自从聚肉桂酸乙烯感光高分子材料问世以来,感光高分子材料已经历了三十年的发展过程。目前关于感光高分子材料的重要性已是无可置疑的了,但是作为合理的性能评价技术的基础实质上还未确立。学术杂志论文以及制造者的数据都是根据不同的测定方法及条件而变化的。各制造者都根据各自独立的性能评价试验和化学分析数据(根撂GPC分子量分布、IR, NMR, UV等光谱b树脂含量、粘度等)进

行质量管理。因此,为了开发使用者所希望的,更有利于高度利用、扩大用途以及高质量的感光高分子材料,目前已到了该考虑进一步研究性能评价技术从而达到统一评价基准的时候了。


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