光敏樹脂又稱“光刻膠”，是一種在受光線（紫外線）照射時其自身特性會發(fā)生變化的材料。光刻膠具有分辨率高、微加工以及在短時間內(nèi)形成耐蝕刻薄膜能力等特征。

這種材料廣泛應用于印刷電路板布線、電子零部件制造和印刷制版等領域。在其他示例中，短時間固化型紫外線粘合劑用于更廣泛的領域（例如，電子產(chǎn)品和光學電子產(chǎn)品以及醫(yī)學領域、玻璃制品和建筑）。

在開發(fā)新的光敏樹脂時，固化反應熱是必須評估的特性之一。包括曝光波長、照射強度和反應溫度在內(nèi)的光固化期間，條件會改變耐蝕刻薄膜的形成。因此，在嘗試形成最佳耐蝕刻薄膜時，必須考慮各種固化條件。

通過使用差示掃描量熱儀（DSC）和具有光化學反應量熱儀（PDC）的紫外線照射裝置，可以實時測量受UV（紫外線）照射時的固化反應熱。

光化學反應量熱儀（PDC）如何工作？

PDC與DSC結合使用，并通過光導裝置，使用來自UV光源的紫外光照射樣品。通過安裝光照射附件，從護套上方插入光導裝置，可以經(jīng)由石英蓋，使用光照射樣品和參比樣品。

可通過使用冷卻裝置、電子冷卻裝置或自動液氮冷卻裝置中的任意一種，防止照射光的熱量引起的溫度升高，并且可以在等溫條件下測量溫度。

圖1：光化學反應量熱儀

PDC提供哪些現(xiàn)象的信息？

當改變曝光波長、照射強度或照射時間時，PDC可以測量固化反應中的熱量和固化速度。例如，照射強度為1、2、10、20、100和500mW/cm ²時的照射測量結果如圖1所示。隨著照射強度的增加，放熱量也有增大的趨勢，可知固化反應量增加。放熱峰的反應開始至峰頂所需時間也更短，可知固化反應的速度更快了。

圖1：照射強度差異

使用PDC的優(yōu)勢？

? 高輸出紫外線光源

          ?  照射強度最高500mW/cm²

          ? 照射強度易于調(diào)節(jié)

          ? 與正常分析相同的儀器蓋

          ? 相似的操作流程和提高再現(xiàn)性

      ? 波長選擇濾波器

          ? 254, 313, 365, 405, 和 436 波長

          ? 易于更換的濾波器

? 可使用通用DSC – 不執(zhí)行光照時易于拆卸。

使用PDC的測量示例

對于印刷電路板蝕刻中使用的1mg干膜光刻膠，使用PDC的測量結果如下所示。為研究固化引起的熱值差異，在不同照射光波長、照射強度和固化反應溫度條件下執(zhí)行測量。光源是汞/氙燈，照射光波長選自于波長濾波器。

不同照射強度的DSC測量結果如圖2所示。照射波長為365nm。在測量開始后一分鐘開始照射，使用四種照射強度：1、5、10和50mW/cm²。照射后，光固化反應立即產(chǎn)生放熱，約6分鐘后，反應結束。通常，照射強度越高，反應的能量越高。該原理同樣適用于照射強度較低時，在此情況下，不能完全進行固化反應，聚合度降低。

圖2：干膜在不同照射強度下的DSC曲線     照射波長：365nm  測量溫度：25 ℃

通過峰面積積分軟件，為圖2中的測量結果創(chuàng)建圖3所示的積分曲線?？偯娣e在縱軸上設定為100%，并顯示每個時間段的峰值百分比。結果表明，照射強度越高，積分曲線的初始上升幅度越大，固化反應速率越快。

圖3：熱值積分曲線 照射波長：365nm 測量溫度：25 ℃

不同照射波長的DSC測量結果如圖4所示。照射強度為5mW/cm²，照射波長選自五臺干涉濾波器。根據(jù)這些結果，當照射波長為365或405nm時，該測量樣品的峰值特別大，這表明波長對反應速率具有大影響。該示例表明，在測量照射固化時，必須謹慎選擇照射波長。

圖4：不同照射波長下的干膜DSC曲線 照射強度：5mW/cm² 測量溫度：25 ℃

在不同溫度下執(zhí)行的DSC測量結果如圖5所示。結果表明，較高測量溫度會增大熱流，并提高聚合反應速率。

圖5：4種不同測量溫度下的干膜DSC曲線 照射強度：5mW/cm² 照射波長：365nm

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