2023 Le guide complet des résines photosensibles

Réponse rapide : Le choix du photoinitiateur est généralement dicté par la compatibilité avec la lampe, la profondeur de durcissement, le jaunissement et la performance finale du film sur le substrat réel. Le meilleur package est rarement le grade unique le moins cher.

For negative photoresist development, Photoinitiateur OXE-02 is a useful product reference when evaluating cure speed and imaging performance under UV exposure.

La résine photosensible, également appelée photorésine, est un liquide mixte sensible à la lumière. Elle se compose d'un photo-initiateur, d'une résine photorésistante, d'un monomère, d'un solvant et d'autres additifs. La résine photosensible est une sorte de support de transfert graphique, qui peut être utilisé pour transférer le graphique de la version du masque sur le substrat avec une solubilité différente après réaction à la lumière. Actuellement, la résine photosensible est largement utilisée dans la fabrication de lignes graphiques fines dans l'industrie de l'information optoélectronique. C'est l'un des matériaux clés dans le domaine de la fabrication électronique.
En fonction de la longueur d'onde de la lumière, la résine photosensible peut être divisée en résine photosensible ultraviolette (300-450 nm), résine photosensible ultraviolette profonde (160-280 nm), résine photosensible ultraviolette extrême (EUV, 13,5 nm), résine photosensible à faisceau d'électrons, résine photosensible à faisceau d'ions, résine photosensible à rayons X, etc. D'une manière générale, plus la longueur d'onde est courte, meilleure est la résolution du traitement avec la même méthode.
En fonction des différentes applications, les résines photosensibles peuvent être divisées en résines photosensibles pour les circuits imprimés (PCB), les écrans à cristaux liquides (LCD), les semi-conducteurs et d'autres applications. Les barrières techniques des photorésines pour circuits imprimés sont relativement faibles par rapport aux deux autres catégories, tandis que les photorésines pour semi-conducteurs représentent le niveau technologique le plus avancé des photorésines.
En fonction de leur structure chimique, les résines photosensibles peuvent être divisées en photopolymères, photolytiques, photoréticulées et chimiquement exagérées. Les photorésines photopolymériques utilisent des monomères alcènes pour générer des radicaux libres sous l'action de la lumière, ce qui déclenche la polymérisation des monomères et génère finalement des polymères. Les résines photosensibles photolytiques utilisent des diazoquinones (DQN) comme photorécepteurs, qui peuvent être transformés en résines photosensibles positives par réaction photolytique après illumination ; les résines photosensibles réticulées utilisent du laurate de polyvinyle comme matériaux photosensibles, qui peuvent être transformés en résines photosensibles négatives en formant une structure de maille insoluble sous l'action de la lumière et en résistant à la corrosion. Après l'utilisation de sources de lumière ultraviolette profonde (DUV) dans la lithographie de circuits intégrés semi-conducteurs, la technologie d'amplification chimique (CAR) est progressivement devenue le courant dominant des applications industrielles. Dans la technologie CAR, la résine est un polyéthylène protégé par des groupes chimiques et donc difficile à dissoudre. Les résines photosensibles à amplification chimique utilisent des photoacides (PAG) comme photoinitiateurs. Lorsque la résine est exposée, un acide est produit par le PAG dans la zone exposée. Cet acide agit comme un catalyseur pendant le processus de cuisson post-chauffe et élimine les groupes protecteurs de la résine, rendant celle-ci facilement soluble. Les photorésines amplifiées chimiquement sont 10 fois plus rapides que les photorésines DQN et présentent une bonne sensibilité optique aux sources de lumière UV profonde, un contraste élevé et une haute résolution.
La résine photosensible est un matériau important pour la fabrication des circuits intégrés : la qualité et les performances de la résine photosensible sont un facteur clé qui affecte les performances, le rendement et la fiabilité des circuits intégrés. Le coût du processus de photolithographie représente environ 35% de l'ensemble du processus de fabrication des puces, et prend environ 40-50% du temps de l'ensemble du processus de fabrication des puces, le coût de la résine photosensible représente environ 4% du coût total des matériaux de fabrication des circuits intégrés, le marché est donc énorme. Selon l'institution tierce Wisdom Research Consulting, la taille du marché mondial de la résine photosensible devrait atteindre près de $9 milliards en 2019, avec un TCAC d'environ 5,4% depuis 2010 jusqu'à ce jour. Le marché devrait continuer à croître à un taux annuel moyen de 5% au cours des trois prochaines années, et la taille du marché mondial des résines photosensibles dépassera 10 milliards de dollars d'ici 2022. L'industrie des résines photosensibles se heurte à des barrières industrielles très élevées, de sorte qu'il s'agit d'une situation d'oligopole à l'échelle mondiale. L'industrie de la résine photosensible a été monopolisée par des entreprises professionnelles japonaises et américaines pendant de nombreuses années. À l'heure actuelle, les cinq premiers fabricants occupent 87% du marché mondial des résines photosensibles, et l'industrie est très concentrée. Parmi eux, la part de marché combinée de Japan JSR, Tokyo E&C, Japan Shin-Etsu et Fuji Electronic Materials atteint 72%. La technologie de base des résines photosensibles haute résolution pour semi-conducteurs KrF et ArF est essentiellement monopolisée par des sociétés japonaises et américaines, et la plupart des produits proviennent de sociétés japonaises et américaines, telles que DuPont, JSR Corporation, Shin-Etsu Chemical, Tokyo Chemical Industry, Fujifilm et Korea Dongjin. Sur l'ensemble du marché des résines photosensibles, le Japon est le lieu de rassemblement géant de l'industrie des résines photosensibles. À l'heure actuelle, la Chine continentale est très dépendante des pays étrangers pour les matériaux électroniques, en particulier les résines photosensibles. Il s'agit donc d'une tendance inévitable pour remplacer la production nationale de matériaux semi-conducteurs.

 

Un itinéraire de sélection pratique pour les projets liés aux photoinitiateurs

Lorsque les acheteurs techniques ou les formulateurs évaluent des photoinitiateurs, le cadre de décision le plus utile concerne généralement la qualité de la polymérisation associée à l'adéquation à l'application : quel paquet polymérise de manière fiable, maintient une apparence acceptable et fonctionne toujours sous la lampe, l'épaisseur du film et les conditions du substrat du processus réel.

• Associez d'abord le paquet à la lampe : Les lampes à mercure, les LED UV et les systèmes de lumière visible peuvent classer de la même manière des photoinitiateurs très différents.
• Vérifier la polymérisation en profondeur et la polymérisation de surface séparément : un film sec en apparence peut être faible en dessous.
• Équilibrer le jaunissement avec la réactivité : La voie de polymérisation profonde la plus forte n'est pas toujours le meilleur choix commercial si la couleur ou le risque de migration deviennent inacceptables.
• Utilisez la formule finale comme référence : La charge de pigment, le paquet de monomère et l'épaisseur du film peuvent tous modifier le classement apparent du même initiateur.

Références de produits recommandées

• CHLUMINIT TPO-L: Une référence solide à faible jaunissement pour les systèmes UV orientés LED.
• CHLUMINIT 819: Utile lorsqu'une formulation nécessite une absorption plus forte et un soutien à une cure plus profonde.
• CHLUMINIT 184: Un critère de référence classique pour le durcissement rapide des surfaces par radicaux libres dans de nombreux systèmes UV.

FAQ pour les acheteurs et les formulateurs

Pourquoi les mélanges de photoinitiateurs sont-ils si courants ?
Parce qu'un produit peut contrôler le jaunissement ou bien s'adapter à la lampe, tandis qu'un autre améliore la profondeur de durcissement ou les performances en vitesse de ligne, l'ensemble complet est souvent plus performant que n'importe quel grade individuel.

Une polymérisation incomplète doit-elle toujours être résolue en ajoutant plus d'initiateur ?
Pas automatiquement. La limitation réelle peut être la lampe, l'épaisseur du film, la teinte du pigment, ou le reste du système réactif plutôt qu'un simple sous-dosage.