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研究生:林和泰
論文名稱:奈米級聚亞醯胺薄膜之研製
指導教授:楊長謀
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:奈米聚亞醯胺薄膜針孔
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本論文利用真空蒸鍍聚合 (Vapor Deposition Polymerization, VDP) 法,製備奈米級聚亞醯胺(Polyimide, PI)薄膜,並探求無針孔(Pinhole Free)薄膜的膜厚極限。
藉由量測hexafluoroiopropylidene-2,2-biphthalic anhydride(6FD A)、4,4’-oxydianiline(ODA)及naphtalene-1,4,5,8-tereacarboxylic acid dianhydride(NTCDA)的單體薄膜密度,及單體隨溫度變化之沉積速率,可得單體在化學計量為1時的共蒸鍍條件;所研製薄膜為6FDA-ODA及NTCDA-ODA兩種。
改變製程條件,如單體對、導電基材、及單體沉積速率,均可有效影響薄膜無針孔良率(Pinhole Free Yield),並製備出膜厚90Å,且完全無針孔的聚亞醯胺薄膜;而當膜厚為70 Å時,無針孔良率為89%;膜厚為40Å時,良率為34%;膜厚降至30Å時,仍有11%的良率。

壹、緒論…………………………………………………………….. 1
貳、文獻回顧……………………………………………………….. 3
2-1、聚亞醯胺………………………………………………… 3
2-2、奈米級高分子薄膜………………………………………. 4
2-2-1、研製方法回顧…………………………………… 5
2-2-2、奈米級高分子薄膜的應用……………………… 7
2-2-3、奈米級聚亞醯胺薄膜…………………………… 8
2-3、真空蒸鍍聚合法………………………….……………… 9
2-3-1、無溶劑氣相聚合發展情形……………………… 9
2-3-2、真空蒸鍍聚合聚亞醯胺薄膜………………….. 10
2-3-3、真空蒸鍍聚合薄膜結構之研究……………….. 12
2-3-4、製程參數對薄膜結構之影響…………………. 13
2-3-4a、蒸鍍速率…………………………….. 13
2-3-4b、單體化學計量比…………………….. 13
2-3-4c、基材溫度……………………………... 14
2-3-5、介電性質研究………………………………….. 15
2-4、薄膜針孔量測…………………………………………... 16
參、原理及方法……………………………………………………. 19
3-1、真空蒸鍍聚合…………………………………………... 19
3-2、超薄膜針孔量測………………………………………... 20
肆、實驗……………………………………………………………. 22
4-1、藥品…………………………………………………….… 22
4-2、基材清洗………………………………………………… 22
4-3、石英震盪膜厚計校正…………………………………… 23
4-4、單體沉積速率之測定…………………………………… 23
4-5、單體薄膜密度量測…………...…………………………. 24
4-6、共蒸鍍薄膜亞醯胺化條件測定…………………………. 24
4-7、表面形態觀察……………………………………………. 25
4-8、薄膜無針孔良率量測……………………………………. 25
伍、結果與討論………………………………………………...…… 27
5-1、最佳共蒸鍍條件…………………………………..…….. 27
5-1-1、石英振盪膜厚計校正…………………………… 27
5-1-2、單體薄膜密度量測……………………………… 28
5-1-3、單體的蒸鍍速率………………………………… 28
5-1-4、最佳共蒸鍍條件………………………………… 29
5-2、共蒸鍍薄膜亞醯胺化條件探討…………………………. 29
5-3、擋板遮蔽性探討………………………………………….. 31
5-4、單體對對聚亞醯胺薄膜無針孔良率的影響…………….. 32
5-5、基材對聚亞醯胺薄膜無針孔良率的影響……………….. 33
5-6、單體沉積速率對聚亞醯胺薄膜無針孔良率的影響…….. 35
陸、結論…………………………………………………...………… 38
柒、參考資料………………………………………………………... 40
表目錄
表一、蒸鍍分子的密度、分子量及膜厚計校正…………………... 46
表二、單體最佳共蒸鍍溫度及總沉積速率………………………... 47
圖目錄
圖一、真空蒸鍍聚合設備及單體蒸發示意圖……………………….. 48
圖二、量測薄膜針孔特性結構示意圖……………………………….. 49
圖三、針孔對三層結構I-V特性之影響…………………………….. 50
圖四、蒸鍍分子結構示意圖…………………………………………. 51
圖五、6FDA、ODA及NTCDA單體之沉積速率隨鍍源溫度變化
情形……………………………………………………………. 52
圖六、NTCDA-ODA在不同溫度熱處理之FTIR光譜……………... 53
圖七、NTCDA-ODA之對照強度隨溫度變化情形…………………. 54
圖八、NTCDA-ODA亞醯胺化程度隨溫度變化之情形……………. 55
圖九、6FDA-ODA及NTCDA-ODA無針孔良率隨厚度之變化
情形……………………………………………………………. 56
圖十、NTCDA-ODA及6FDA-ODA聚醯胺酸薄膜之FTIR光譜… 57
圖十一、NTCDA-ODA介電強度隨厚度分佈情形…………………. 58
圖十二、6FDA-ODA介電強度隨厚度分佈情形……………………. 59
圖十三、基材電極對6FDA-ODA無針孔良率之影響……………… 60
圖十四、(a)鋁膜之原子力顥微鏡( AFM )影像…………………..... 61
圖十四、(b)ITO玻璃之原子力顥微鏡( AFM )影像……….……... 62
圖十五、在沉積速率4.2 Å/sec時,PAA及PI在不同蒸鍍時間之
無針孔良率變化情形………………………………………. 63
圖十六、在沉積速率1.4 Å/sec時,PAA及PI在不同蒸鍍時間之
無針孔良率變化情形………………………………………. 64
圖十七、沉積速率對PAA無針孔良率變化情形…………………… 65
圖十八、沉積速率對PI無針孔良率變化情形……………………… 66

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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