В области поиска электронных материалов и технической оценки,«Какова молекулярная массафенольная смола электронного класса?» — частый вопрос, на который легко ответить неправильно.Точный ответ:не существует единого стандарта молекулярной массы, охватывающего все электронные приложения.Уровень молекулярной массы должен быть связан с ролью смолы в конечном продукте.ширина распределения и постоянство от партии к партии часто имеют большее инженерное значение, чем само среднее значение.Смешение одного набора показателей молекулярной массы для ламинирования с медным покрытием (CCL), герметизации полупроводников и фоторезиста является распространенным источником ошибки при выборе марки.
1. Окна молекулярной массы различаются в зависимости от применения.
1.1 Системы эпоксидного ламинирования CCL – отвердитель, средний Mw, MWD ≤ ~2,4
При эпоксидном ламинировании CCL фенольный новолак действует какотвердитель, а не как структурная матрица. В качестве конкретного примера,коммерчески доступный линейный новолачный бисфенол-А (BPAN) имеет молекулярную массу GPC 800–2800 с молекулярно-массовым распределением (MWD) 1,2–2,4.; это спецификация поставщика, а не общеотраслевой стандарт [1]. Инженерная логика этого окна такова: при пропитке лаком смола должна достаточно смачивать и проникать в стеклоткань, а отвержденный ламинат должен соответствовать требованиям термонадежности бессвинцовой пайки.Если низкомолекулярный хвост слишком велик, ламинат может рано выйти из строя при испытаниях в скороварке (PCT); сужение MWD является вероятным путем повышения надежности PCT.
1.2 Герметизация полупроводников – отвердитель, низкая молекулярная масса, узкое распределение.
Уровни инкапсуляции попадают в заметно более низкое окно.США 2008/0097010 А1сообщает, что фенольные новолачные (фенол- или крезол-новолачные) отвердители для герметизирующих композиций предпочтительно содержатMw 400–600, индекс полидисперсности (PDI) ≤ 1,4, температура размягчения 60–70 °C.. В том же патенте далее говорится, чтониже Mw 400 ухудшаются характеристики коробления и отверждения; выше Mw 600 вязкость повышается; и PDI выше 1,4 указывает на расширенное распределение с потенциально неблагоприятным поведением вязкости.[2]. Другими словами, комбинация «низкая молекулярная масса + узкое распределение» при инкапсуляции обеспечивает текучесть и одновременно подавляет коробление – цель, которая отличается от акцента на термостойкости ламинирования CCL.
1.3 Фоторезист - пленкообразующая основа, на порядок выше Mw
Новолачные смолы для позитивных фоторезистов g-/i-line служатпленкообразующая смола, принципиально другая роль. Рецензируемая литература сообщает, чтодля обычных новолачных фоторезистов g-/i-line DNQ Mn ≈ 1500–2500, Mw ≈ 3500–12 000 и PDI ≈ 1,5–3 обычно используются в качестве диапазона, сбалансированного по характеристикам.[3]. За пределами среднего значения,Работа IBM над почти монодисперсными новолаками продемонстрировала, что ширина распределения молекулярной массы сама по себе, а не просто среднее значение Mw, напрямую влияет на поведение при растворении, контрастность, остаток и фотоскорость в резистах i-линии.: смолы, фракционированные до MWD ≈ 1,0, демонстрируют преувеличенные и легко контролируемые эффекты молекулярной массы, что позволяет создать прототип резиста, сочетающий разрешение 0,35 мкм с высокой скоростью фотосъемки [4].Поэтому используются более узкие распределения там, где доминируют разрешение и контроль ширины линии, но не существует универсального порога PDI, применимого ко всем платформам резистов.
Таким образом, под этикеткой «фенольная смола электронного качества» диапазон молекулярных масс варьируется от нескольких сотен до более десяти тысяч, в зависимости от того, служит ли смола отвердителем ламинирования, отвердителем инкапсуляции или основной цепью фоторезиста, образующей пленку.
Сводная таблица
| Роль приложения | Типичное окно Mw | Типичная цель PDI | Доминирующий режим отказа, если он указан неправильно | Тип источника |
|---|---|---|---|---|
| Отвердитель для ламинирования CCL | 800–2800 (ГПХ) | 1,2–2,4 (спецификация класса) | Ранний отказ ПКТ, плохое смачивание/проникновение | Спецификация класса поставщика [1] |
| Отвердитель для инкапсуляции | 400–600 (предпочтительно) | ≤ 1,4 (предпочтительно) | Коробление (<400), повышение вязкости (>600) | Патентное раскрытие [2] |
| Фоторезистная пленкообразующая смола(g-/i-линия DNQ) | 3500–12 000 (1500–2500 млн) | ≈ 1,5–3 (типичный диапазон) | Потеря контраста/разрешения, остатки | Рецензируемая литература [3][4] |
2. Контроль распределения имеет большую ценность при выборе поставщиков, чем интервальное заявление.
Для покупателей заявление поставщика о том, что «продукты доступны в концентрации 500–5000 г/моль», само по себе не является значимым обязательством по обеспечению качества.Что на самом деле определяет выход линии, так это степень перекрытия кривых ГПХ от партии к партии.Слишком широкий MWD означает, что система одновременно содержит избыток компонентов с низкой молекулярной массой (летучие, более высокая усадка при отверждении) и хвост с высокой молекулярной массой (ограниченное течение), что проявляется в виде пустот и неравномерного потока смолы при ламинировании, а также в виде коробления или плохого заполнения при инкапсуляции.Упомянутый выше патент на инкапсуляцию устанавливает PDI ≤ 1,4 в качестве предпочтительного условия именно потому, что контроль распределения имеет приоритет над оценкой одного среднего значения.При оценке поставщика требуйтеданные ГПХ по Mn, Mw и PDI на партиюи проверяйте перекрытие исторических кривых распределения партий, а не проверяйте только номинальный интервал.
Предостережение относительно сопоставимости применимо ко всем цифрам из перекрестных источников в этой статье:сообщаемые значения Mw зависят от системы растворителей ГПХ и основы калибровки (например, методы, эквивалентные полистиролу, или абсолютные методы).Окна в разделе 1 не следует интерполировать друг относительно друга, как если бы они измерялись по одному общему масштабу.[6]
3. Характеристики чистоты должны проверяться параллельно с молекулярной массой.
Молекулярный вес не является единственным критериемфенольная смола электронного класса. Остаточный свободный фенол, свободный формальдегид и содержание экстрагируемых ионов в равной степени обеспечивают надежность.МПК-4101является основной спецификацией для жестких и многослойных базовых материалов печатных плат, охватывающей квалификационные и эксплуатационные требования к системам базовых материалов [5].Граница должна быть четко обозначена: IPC-4101 определяет свойства и квалификацию на уровне ламината (например, Tg, прочность на отслаивание, стойкость к CAF); он не устанавливает напрямую пределы содержания свободных фенолов или ионов металлов в самом сырьевом материале смолы.Эти спецификации чистоты являются независимыми элементами контроля со стороны поставщика. Например, в одной линейке продуктов фенольной смолы электронного класса указаноостаточный фенол < 200 частей на миллион, отсутствие свободного формальдегида, металлические элементы на уровне частей на миллиард и общее количество галогенов < 1 частей на миллион., вместе с сильно перекрывающимися распределениями молекулярной массы от партии к партии [7].Спецификация закупок должна устанавливать параметры молекулярной массы и пределы содержания свободных мономеров/ионов на одном и том же уровне контроля, а не рассматривать последние как «дополнения».
4. Практические рекомендации по принятию решений о закупках
При проверке или заменефенольная смола электронного класса, первыйОпределите функциональную роль в конечном продукте: отвердитель для ламинирования CCL, отвердитель герметизирующего состава или фоторезистивная пленкообразующая смола.Окно молекулярной массы и мишень PDI существенно различаются в зависимости от этих ролей; обсуждение вопроса «подходит ли молекулярная масса» вне контекста применения не имеет инженерного смысла. Второй,использовать кривые распределения GPC в качестве основы для выпуска партий и сравнения поставщикови требуют данных проверки процесса в соответствии с целевым применением (например, минимальная вязкость расплава, время гелеобразования, степень пустотности ламинирования или проверка коробления инкапсуляции), а не отдельный сертификат молекулярной массы. Третий,одновременно проверять содержание свободного фенола, формальдегида и экстрагируемых ионов, подтверждая, что характеристики чистоты контролируются на том же уровне, что и характеристики молекулярной массы.
Техническая ценность молекулярной массы заключается не в интервале в таблице данных, а в том, может ли поставщик поставитьпроверяемые, воспроизводимые спецификации, установленные для уровня молекулярной массы, ширины распределения, постоянства партии и контроля чистоты.вокруг вашего конкретного окна процесса. Если вы оцениваете варианты фенольной смолы для конкретного электронного применения,Предоставление информации о целевых условиях технологического процесса и классе надежности является отправной точкой для эффективной рекомендации по марке.
5. Что НЕ утверждается в этой статье
- Это делаетнетутверждают, что любое значение молекулярной массы применимо ко всем применениям фенольных смол электронного качества.
- Это делаетнетутверждают, что PDI ≤ 1,4, или окно 3 500–12 000 МВт, является обязательной спецификацией для всей отрасли.Эти цифры взяты из предпочтительных условий конкретного патента и типичных диапазонов, указанных в литературе, для новолаков DNQ g-/i-линии соответственно.; Фактические целевые значения PDI и Mw должны быть установлены для конкретного приложения и окна процесса.
- Исследование IBM в области почти монодисперсных систем демонстрируетчувствительность характеристик резиста к ширине распределения, а не порог PDI для производственных смол.
- В нем не указаны соотношения рецептур, графики отверждения или технологические окна.
- Все приведенные здесь данные о молекулярной массе и чистоте действительны только при определенных условиях испытаний цитируемых источников ине следует экстраполировать на общие обещания о производительности; Значения GPC из разных источников не являются взаимозаменяемыми напрямую.
Ссылки
- Технические характеристики продукта для марок линейных формальдегидных новолаков бисфенола А (BPAN) (Mw 800–2800, GPC; MWD 1,2–2,4), технические данные поставщика опубликованы в отраслевой технической литературе China CCL. Цитируется какспецификация коммерческого класса, а не отраслевой стандарт.
- США 2008/0097010 А1,Композиция смолы для герметизации полупроводников и полупроводниковых устройств(предпочтителен фенольный отвердитель с молекулярной массой 400–600, PDI ≤ 1,4, температура размягчения 60–70 °C, с выявленным компромиссом между короблением и вязкостью).https://patents.google.com/patent/US20080097010A1/en
- «Синтез и отверждение тетракомпонентной фенольной смолы»,Материалы(MDPI) - сообщается, что Mn ≈ 1500–2500, Mw ≈ 3500–12 000 и дисперсность ≈ 1,5–3 обычно используются в качестве диапазона сбалансированных характеристик для обычных новолачных фоторезистивных смол g-/i-line DNQ.https://www.mdpi.com/1996-1944/19/20/4295
- Ито Х., Брейта Г. и др., «Эксплуатационные свойства почти монодисперсных новолачных смол»,Труды SPIE Vol. 2438(Микролитография, 1995); Отчет о публикациях IBM Research.https://research.ibm.com/publications/ Performance-properties-of-near-monodisperse-novolak-resins
- ИПК-4101Ф,Спецификация базовых материалов для жестких и многослойных печатных плат, Международная ассоциация электронной промышленности IPC. Область применения: свойства и процедуры квалификации на уровне ламината; не регулирует напрямую пределы содержания свободного фенола или ионов металлов в смоляном сырье. Оглавление:https://www.electronics.org/TOC/IPC-4101F-toc.pdf
- Гардзиелла А., Пилато Л.А. и Кноп А. (2000).Фенольные смолы: химия, применение, стандартизация, безопасность и экология(2-е изд.). Спрингер. (Цитируется по практике характеристики и стандартизации фенольных смол, включая зависимость от метода измерения молекулярной массы.)
- Группа Shengquan, «Фенолоальдегидная смола электронного качества», технические данные продукта: остаточный фенол < 200 частей на миллион, отсутствие свободного формальдегида, металлические элементы на уровне частей на миллиард, общее количество галогенов < 1 частей на миллион, сильно перекрывающиеся распределения молекулярной массы от партии к партии.https://www.shengquan.com/product/15.html
- Пилат, Л. (Ред.). (2010).Фенольные смолы: век прогресса. Спрингер. (Упоминается в связи с ролью фенольных новолаков в качестве отвердителей в CCL и электронных приложениях.)
