CN101657482A - 新型聚酰亚胺前体组合物及其利用 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种不使用硅氧烷二胺,可在低温(250℃以下)下固化,并且为虽然是高浓度、但是具有低粘度的低温固化型的聚酰亚胺前体组合物溶液。另外,还提供由该溶液制得的各物性良好的感光性树脂组合物、感光性树脂薄膜、热固化性树脂组合物、聚酰亚胺绝缘膜、以及附绝缘膜的印刷电路板。本发明的聚酰亚胺前体组合物至少含有:(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物;以及(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物。
Description
技术领域
本申请发明涉及可用作电子/电气绝缘材料的低温固化型聚酰亚胺前体组合物及热固化性树脂组合物、以及、可用作电子/电气绝缘材料并可在碱性水溶液中进行显影的低温固化型感光性树脂组合物、由其制得的固化膜、绝缘膜和附绝缘膜的印刷电路板。
背景技术
聚酰亚胺树脂由于其良好的耐热性、电绝缘性、耐化学性和机械特性而应用在电子/电气领域。例如,可用于形成半导体器件用绝缘膜或保护涂剂、挠曲性电路基板、集成电路等的表面保护材料或基材树脂、以及微电路的层间绝缘膜或保护膜。在将聚酰亚胺树脂用于基板配线的涂敷材料时,一直采用了覆盖膜(coverlay film)、液状覆盖涂层墨(covercoat ink)等方式,上述覆盖膜是在聚酰亚胺膜等的成型体上涂敷粘合剂而得到的,上述覆盖涂层墨由聚酰亚胺树脂等构成。
上述覆盖涂层墨所使用的聚酰亚胺树脂溶液大致分为两种溶液,一种是作为聚酰亚胺树脂前体溶液的聚酰胺酸溶液,另一种是将可溶性聚酰亚胺溶于有机溶剂中所得到的聚酰亚胺溶液。但是,上述聚酰胺酸溶液和聚酰亚胺溶液均为高聚物的高分子溶液,由于溶质的分子量较高,其在溶剂中的溶解度较小。所以,难以实现较高的溶质浓度。因此,例如,在形成涂敷膜时,需要使溶剂大量挥发,从而导致生产率降低。另外,如果使用聚酰亚胺树脂前体溶液,那么,在涂膜成型后,需要在超过300℃的温度条件下对上述涂膜进行酰亚胺化处理。所以,例如,在聚酰亚胺树脂前体溶液用于挠曲性基板等的保护膜或成型体的粘合剂时,就会发生配线材料难以承受高温等问题。基于上述,就要求开发一种能够在不发生配线劣化的温度条件(250℃以下)下固化的树脂。
为解决上述问题,有人就聚酰亚胺树脂溶液技术提出了通过溶解芳香族四羧酸或芳香族四羧酸的二酯类衍生物和二胺获取高浓度、低粘度聚酰亚胺前体溶液的技术方案(例如,参照专利文献1至4)。
另外,还有人提出了通过溶解四羧酸或四羧酸二酯和二胺获取高浓度、低粘度聚酰亚胺前体溶液的技术方案,其中,上述四羧酸包含其结构中具有酰胺键的结构单位(例如,参照专利文献5至7)。
另外,还有人提出了利用末端半酯化酰亚胺硅氧烷低聚物获取感光性树脂组合物或等离子腐蚀抗蚀剂的技术方案(例如,参照专利文献8至11)。
专利文献1:日本国专利申请公开公报“特开平11-209609号”,1999年8月3日公开;
专利文献2:日本国专利申请公开公报“特开平11-217502号”,1999年8月10日公开;
专利文献3:日本国专利申请公开公报“特开2000-319389号”,2000年11月21日公开;
专利文献4:日本国专利申请公开公报“特开2000-319391号”,2000年11月21日公开;
专利文献5:日本国专利申请公开公报“特开2001-31764号”,2001年2月6日公开;
专利文献6:日本国专利申请公开公报“特开2001-163974号”,2001年6月19日公开;
专利文献7:日本国专利申请公开公报“特开2000-234023号”,2000年8月29日公开;
专利文献8:日本国专利申请公开公报“特开2000-212446号”,2000年8月2日公开;
专利文献9:日本国专利申请公开公报“特开2001-89656号”,2001年4月3日公开;
专利文献10:日本国专利申请公开公报“特开2001-125273号”,2001年5月11日公开;
专利文献11:日本国专利申请公开公报“特开2001-215702号”,2001年8月10日公开。
发明内容
上述专利文献提出了各种用于实现高浓度聚酰亚胺溶液的方法。根据上述专利文献1至4,通过溶解芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二酯类衍生物和二胺获取聚酰亚胺前体溶液,但是,这种溶液的酰亚胺化温度非常高,因此,难以实现低温固化型的聚酰亚胺前体溶液。根据上述专利文献5至7,通过溶解四羧酸或四羧酸二酯和二胺获取聚酰亚胺前体溶液,其中,上述四羧酸包含其结构中具有酰胺键的结构单位,但是,因为酰胺键容易断裂,所以,聚酰亚胺前体溶液的稳定性较差。因此,尤其在调制高浓度溶液的情况下,上述酰胺键断裂将导致溶液粘度发生经时变化。另外,在将由其中包含上述专利文献8至11所述的末端半酯化酰亚胺硅氧烷低聚物的树脂组合物形成的固化膜用作电路基板材料的情况下,硅氧烷二胺含有的杂质由固化膜中渗出,这将诱发半导体的动作缺陷。并且,在将由其中包含末端半酯化的硅氧烷二胺低聚物的树脂组合物形成的固化膜用作电路基板材料的情况下,由于固化膜表面的浸润性较差,所以,固化膜与各种密封剂之间的黏着性能很差。
本申请发明是鉴于上述问题而进行开发的,其目的在于提供低温固化型的聚酰亚胺前体组合物、由其制得的各物性良好的感光性树脂组合物、感光性树脂薄膜、热固化性树脂组合物、热固化性树脂膜、聚酰亚胺绝缘膜以及带有绝缘膜的印刷配线基板,其中,上述聚酰亚胺前体组合物末使用硅氧烷二胺,可在250℃以下的低温条件下进行固化,更优选在200℃以下的低温条件下进行固化,并且,可由该聚酰亚胺前体组合物调制出高浓度、低粘度的聚酰亚胺前体组合物溶液。
为了解决上述问题,本专利申请的发明人经研究发现:可由包含末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、以及二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的组合物获取不使用硅氧烷二胺,并且能够在低温条件下进行固化的各物性良好的聚酰亚胺固化膜。即,聚酰亚胺前体组合物溶液包含(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物以及(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物,在进行溶液调制时,溶质以高浓度溶解在溶剂中,但是所得到的溶液可实现低粘度,并且,可由该溶液获得各物性良好的聚酰亚胺固化膜。本专利申请的发明人根据上述发现完成了本申请发明。本申请发明可通过下述具有新型结构的聚酰亚胺前体组合物解决上述问题。
即,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物的特征在于,至少包含:(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物;以及(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物。
本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物是四羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物是通过下述方式获得的,即,至少使(a)由下述通式(1)表示的二醇化合物和(b)由下述通式(2)表示的二异氰酸酯化合物发生反应而合成末端异氰酸酯化合物,接着,使该末端异氰酸酯化合物和(c)由下述通式(3)表示的四羧酸二酐发生反应而合成末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,然后,使该末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物和(d)(水和/或伯醇)发生反应而获得上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,
[化1]
其中,R表示2价有机基,l表示1~20的整数,
[化2]
O=C=N-X-N=C=O ……通式(2)
其中,X表示2价有机基,
[化3]
其中,Y表示4价有机基。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:上述(a)二醇化合物至少含有由下述通式(4)表示的聚碳酸二醇酯,
[化4]
其中,多个R1分别独立地表示2价有机基,m表示1~20的整数。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在侧链也含有羧基。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是,至少含有:上述聚酰亚胺前体组合物;(C)感光性树脂;以及(D)光聚合引发剂。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:在上述感光性树脂组合物中,(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂、(D)光聚合引发剂的配比为:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物与(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~200重量份的(C)感光性树脂,0.1~50重量份的(D)光聚合引发剂。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:还含有(E)热固化性树脂。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是,上述(E)热固化性树脂的配比为:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂与(D)光聚合引发剂的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的上述(E)热固化性树脂。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是:上述聚酰亚胺前体组合物;以及(E)热固化性树脂。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物优选的是,上述(E)热固化性树脂的配比为:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物与(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的上述(E)热固化性树脂。
另外,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物溶液是在有机溶剂中溶解上述聚酰亚胺前体组合物、上述感光性树脂组合物、或者、上述热固化性树脂组合物所得到的聚酰亚胺前体组合物溶液。
另外,本申请发明的树脂膜是在基材表面上涂敷上述聚酰亚胺前体组合物溶液并进行干燥处理后所得到的树脂薄膜。
另外,本申请发明的绝缘膜是将上述树脂膜固化后所得到的绝缘膜。
另外,在本申请发明的带有绝缘膜的印刷配线基板中,印刷配线基板被上述绝缘膜所覆盖。
如上所述,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物至少包含(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物以及(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物。所以,将本申请发明的聚酰亚胺前体组合物在有机溶剂中溶解,可得到高浓度、低粘度的聚酰亚胺前体组合物溶液。并且,由本申请发明的聚酰亚胺前体组合物制备的聚酰亚胺固化膜在涂膜黏着性、耐环境试验稳定性、耐化学性、挠曲性和涂膜润湿性方面表现优良,具有良好的物性。因此,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物可用于各种电路基板的保护膜等,能够取得良好的技术效果。另外,其中含有本申请发明的聚酰亚胺前体组合物的感光性树脂组合物和热固化性树脂组合物由于未使用硅氧烷二胺而能够在低温条件下进行固化,因此,在配线基板上涂敷成型时,可取得各种良好的特性。
具体实施方式
以下,按照(I)聚酰亚胺前体组合物、(II)感光性树脂组合物、(III)热固化性树脂组合物、(IV)聚酰亚胺前体组合物溶液、(V)聚酰亚胺前体组合物的使用方法这样的顺序,对本申请发明进行详细说明。
(I)聚酰亚胺前体组合物
本申请发明的聚酰亚胺前体组合物至少包含(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物以及(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物。本申请发明的聚酰亚胺前体组合物意指:包含上述(A)和(B),但(A)和(B)为混合形态,二者并未形成共价键合。即,聚酰亚胺前体组合物一般表示其中包含聚合物的组合物,在该聚合物中,例如,四羧酸二酐和二氨基化合物的一部分通过酰胺键进行共价键合。但是,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物表示上述(A)和(B)未形成共价键合的组合物。根据这种未形成共价键合的组合物,能够提高经溶解上述(A)和(B)所得的溶液的浓度,并且,在储藏上述溶液时不易发生溶液粘度的经时变化(分子量变化)。
(I-1)(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物(Urethane ImideOligomer Having Terminal Carboxylic Acid Group)
本申请发明中使用的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物是指下述低聚物,即:末端具有至少一个羧酸单元,内部具有氨基甲酸酯结构(urethane structure),酰亚胺成闭环状态,以聚乙二醇换算的数均分子量为3万以下、进一步优选2万以下。
具体而言,在本申请发明中,(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在其主链结构中不含硅氧烷键,并且具有至少一个由下述通式(5)表示的含氨基甲酸酯键(urethane bond)的重复单元,并且,是由下述通式(6)表示的具有至少两个酰亚胺键且在末端具有至少一个羧基。
[化5]
其中,R、X分别独立地表示2价有机基,n表示1以上的整数。
[化6]
其中,多个R2分别独立地表示2价有机基,多个R3分别独立地表示氢原子或烷基,Y分别独立地表示4价有机基,p表示0以上的整数。
另外,关于本申请发明的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的数均分子量,按聚乙二醇换算,优选为3万以下,进一步优选2万以下,特别优选15,000以下。将数均分子量控制在上述范围内进行反应,能够提高末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在有机溶剂中的溶解度,因此,末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的数均分子量优选上述范围。
另外,本申请发明的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物由于其结构中不含硅氧烷键,所以,用本申请发明的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物制备的固化膜具有良好的表面润湿性,还能够和各种密封剂实现良好的密合。并且,结构中的键为酰亚胺键而非酰胺键,具有良好的储藏稳定性。因此,在调制并储藏聚酰亚胺前体组合物溶液时能够防止溶液粘度发生经时变化。
关于本申请发明的(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,如果具有上述结构,就无需对其进行特别的限定。但更优选下述,即,至少使(a)由下述通式(1)表示的二醇化合物和(b)由下述通式(2)表示的二异氰酸酯化合物发生反应而合成末端异氰酸酯化合物,接着,使该末端异氰酸酯化合物和(c)由下述通式(3)表示的四羧酸二酐发生反应而合成末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,然后,使该末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物和(d)(水和/或伯醇)发生反应而获得上述(A)末端羧基氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,
[化7]
其中,R表示2价有机基,1表示1~20的整数,
[化8]
O=C=N-X-N=C=O ……通式(2)
其中,X表示2价有机基,
[化9]
其中,Y表示4价有机基。
[(a)二醇化合物]
本申请发明中使用的(a)二醇化合物是通式(1)表示的支链结构或直链结构的化合物,该化合物的分子内具有两个羟基。(a)二醇化合物如果具有上述结构,就无需进行特别的限定,例如,可以列举出下述化合物,下述化合物可单独使用,或者,组合其中两种以上使用,即:乙二醇、二甘醇、丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,4-环己烷二醇、1,4-环己烷二甲醇等的亚烷基二醇;二羟甲基丙酸(2,2-双(羟甲基)丙酸)、二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)、2,3-羟基苯甲酸、2,4-羟基苯甲酸、2,5-羟基苯甲酸、2,6-羟基苯甲酸、3,4-羟基苯甲酸、3,5-羟基苯甲酸等的含羧基二醇;聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、丁二醇和新戊二醇的无规共聚物等的丙烯醇聚醚二醇;多元醇与多元酸进行反应所得到的聚酯二醇;具有碳酸盐结构的聚碳酸二醇酯;由γ-丁内酯、ε-己内酯和δ-戊内酯等内酯类进行开环聚合反应所得到的聚己内酯二醇;双酚A;双酚A的环氧乙烷加合物;双酚A的环氧丙烷加合物;氢化双酚A;氢化双酚A的环氧乙烷加合物;氢化双酚A的环氧丙烷加合物等。
作为(a)二醇化合物,尤其优选使用由下述通式(4)表示的聚碳酸二醇酯,
[化10]
其中,多个R1分别独立地表示2价有机基,m表示1~20的整数。这样,能够进一步提高所制备的固化膜的耐热性、柔软性、耐水性、耐化学性以及高温高湿条件下的电绝缘可靠性。因此,优选使用上述聚碳酸二醇酯。
具体而言,上述聚碳酸二醇酯例如可以采用市场上销售的下述产品,即:日本旭化成化学株式会社生产,产品名称“PCDL”T-4671、T-4672、T-4691、T-4692、T-5650J、T-5651、T-5652、T-6001、T-6002;日本大赛璐化学工业株式会社生产,产品名称“聚己内酯CD”CD205、CD205PL、CD205HL、CD210、CD210PL、CD210HL、CD220、CD220PL、CD220HL;日本可乐丽株式会社生产,产品名称“可乐丽伯瓦尔”C1015N、C1050、C1065N、C1090、C2015N、C2065N、C2090;日本聚氨酯工业株式会社生产,产品名称“NIPPOLLAN”981、980R、982R。上述产品可单独使用,或者,组合其中两种以上使用。上述聚碳酸二醇酯的数均分子量,按聚苯乙烯换算,优选为500~5000,进一步750~2500,特别优选1000~2000。将上述聚碳酸二醇酯的数均分子量控制在上述范围内,能够提高所制备的固化膜的柔软性和耐化学性,因此,数均分子量优选上述范围。如果数均分子量不足500,所制得的固化膜的柔软度可能会降低。如果数均分子量大于等于5000,末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在溶剂中的溶解度可能会降低。
更为优选的是:可通过组合上述聚碳酸二醇酯和上述含羧基二醇,使末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的侧链也含有羧基。这样,可增加末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的主链分支点而降低结晶性,从而提高末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在溶剂中的溶解度。
[(b)二异氰酸酯化合物]
本申请发明中使用的(b)二异氰酸酯化合物是通式(2)表示的化合物,该化合物的分子内具有两个羟基。
作为上述(b)二异氰酸酯化合物,例如,可以列举出下述化合物,下述化合物可单独使用,或者,组合其中两种以上使用,即:二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯、3,2’-或3,3’-或4,2’-或4,3’-或5,2’-或5,3’-或6,2’-或6,3’-二甲基二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯、3,2’-或3,3’-或4,2’-或4,3’-或5,2’-或5,3’-或6,2’-或6,3’-二乙基二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯、3,2’-或3,3’-或4,2’-或4,3’-或5,2’-或5,3’-或6,2’-或6,3’-二甲氧基二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-3,3’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-3,4’-二异氰酸酯、二苯醚-4,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二苯砜-4,4’-二异氰酸酯、亚苄基-2,4-二异氰酸酯、亚苄基-2,6-二异氰酸酯、m-苯二亚甲基二异氰酸酯、p-苯二亚甲基二异氰酸酯、萘-2,6-二异氰酸酯、4,4’-[2,2-双(4-苯氧基苯基)丙烷]二异氰酸酯等的芳香族二异氰酸酯化合物;氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯等的脂环族二异氰酸酯化合物;六亚甲基二异氰酸酯、三甲基环己二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯等的脂肪族二异氰酸酯化合物。通过使用上述化合物,能够提高所制备的固化膜的耐热性,因此,上述(b)二异氰酸酯化合物优选上述化合物。也可以使用通过链端封结剂保持稳定状态的化合物,其中,上述链端封结剂是防止化合物发生经时变化所需的药剂。作为上述链端封结剂,可以列举出乙醇、苯醚、肟等,但并没有特别限定。
(b)二异氰酸酯化合物进一步优选使用二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-3,3’-二异氰酸酯、二苯基甲烷-3,4’-二异氰酸酯、亚苄基-2,4-二异氰酸酯、亚苄基-2,6-二异氰酸酯和降冰片烯二异氰酸酯。由此能够提高所制备的固化膜的耐热性和耐水性,所以优选之。
另外,为了提高感光性树脂的显影性能,(b)二异氰酸酯化合物适合使用亚苄基-2,6-二异氰酸酯(tolylene-2,6-diisocyanate)、亚苄基-2,4-二异氰酸酯(tolylene-2,4-diisocyanate)和1,6-六亚甲基二异氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate)。
[末端异氰酸酯化合物的合成方法]
在本申请发明中,末端异氰酸酯化合物的合成方法为:对(a)二醇化合物和(b)二异氰酸酯化合物的配比进行设定,并使其在无溶剂系统或有机溶剂系统中发生反应从而得到上述末端异氰酸酯化合物,其中,羟基与异氰酸酯基之间的数量比例,即,异氰酸酯基/羟基,大于等于1且小于等于2.10,优选大于等于1.10且小于等于2.10,进一步优选大于等于1.90且小于等于2.10。
如果要使用的(a)二醇化合物为两种以上,那么,可以将两种以上的(a)二醇化合物混合后,使(a)二醇化合物的混合物与(b)二异氰酸酯化合物发生反应,也可以使每一种(a)二醇化合物分别与(b)二异氰酸酯化合物发生反应。也可以为:在(a)二醇化合物与(b)二异氰酸酯化合物发生反应后得到末端异氰酸酯化合物,使该末端异氰酸酯化合物进一步与其他(a)二醇化合物发生反应,然后,使其进一步与(b)二异氰酸酯化合物发生反应。另外,如果要使用的(b)二异氰酸酯化合物为两种以上,也与上述相同。这样,能够制备出所期望的末端异氰酸酯化合物。
关于(a)与(b)的反应温度,优选设定为40℃~160℃,进一步优选设定为60℃~150℃。如果反应温度低于40℃,就会使得反应时间过长。如果反应时间高于160℃,在反应过程中发生三维反应,容易导致凝胶化反应。可根据配料规模和要采用的反应条件适当选择反应时间。另外,可以根据需要在金属或半金属化合物等催化剂存在下发生反应,其中,上述金属或半金属化合物为叔胺类、碱性金属、碱土金属、锡、锌、钛、钴等。
上述反应也可以在无溶剂系统中进行。但是,为了对反应实施控制,优选在有机溶剂系统中进行上述反应。作为上述有机溶剂,例如,可以列举出:二甲基亚砜、二乙基亚砜等的亚砜类溶剂;二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺等的甲酰胺类溶剂;二甲基乙酰胺、二乙基乙酰胺等的乙酰胺类溶剂;N-甲基-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮等的吡咯烷酮类溶剂;苯酚、邻甲酚、间甲酚或对甲酚、二甲酚、卤化苯酚、儿茶酚等的苯酚类溶剂;或者,六甲磷酰三胺、γ-丁内酯等。并且,可根据需要将上述有机极性溶剂和二甲苯或甲苯等的芳烃组合在一起使用。
另外,还可以使用下述溶剂:甲基乙二醇二甲醚(1,2-二甲氧基乙烷)、甲基二甘醇二甲醚(双(2-甲氧基乙脂)乙醚)、甲基二氧二醇二甲醚(1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷)、甲基四乙二醇二甲醚(双(2-(2-甲氧乙基氧乙脂)乙醚)、乙基乙二醇二甲醚(1,2-二乙氧基乙烷)、乙基二甘醇二甲醚(双(2-乙氧基乙脂)乙醚)、丁基二甘醇二甲醚(双(2-丁氧基乙脂)乙醚)等的对称二醇二醚类溶剂;乙酸甲醋、乙酸乙醋、乙酸异丙醋、乙酸丙醋、乙酸丁醋、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯(别名:卡必醇醋酸酯;2-(2-丁氧基乙氧基)乙基醋酸酯(2-(2-butoxyethoxy)ethyl)acetate))、二乙二醇丁醚醋酸酯、3-甲氧基乙酸丁醋、乙二醇单甲醚乙酸醋、乙二醇乙醚乙酸醋、二丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸等的醋酸类溶剂;二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇n-丙醚、二丙二醇n-丙醚、丙二醇n-丁醚、二丙二醇n-丁醚、三二醇n-丙醚、丙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、羟乙基丁基醚、乙二醇一甲醚、二乙二醇单丁醚和乙二醇单乙醚等的乙醚类溶剂。其中,因为对称二醇二醚类(symmetric glycol diethers)溶剂不易产生副反应,所以优选之。
反应时的溶剂用量优选设定为:使得反应溶液中的溶质重量浓度即溶液浓度大于等于5重量百分比且小于等于90重量百分比。进一步优选设定为:使得反应溶液中的溶质重量浓度大于等于10重量百分比且小于等于80重量百分比。如果溶液浓度小于5重量百分比,难以发生聚合反应,反应速度降低,并且,难以获得所需结构的物质,所以,对此不予考虑。
另外,通过上述反应制备的末端异氰酸酯化合物在合成结束后,还可以用醇类、内酰胺类、肟类等的链端封结剂封结树脂末端的异氰酸酯基。
[末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成方法]
关于本申请发明所使用的末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,可在如上所述制备出末端异氰酸酯化合物后,接着使该末端异氰酸酯化合物和四羧酸二酐发生反应从而合成上述末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物。在这种情况下,末端异氰酸酯化合物和四羧酸二酐的配比优选设定为:使得异氰酸酯基与酸二酐基之间的数量比例、即,酸二酐基/异氰酸酯基小于等于2.10,更优选大于等于1.10且小于等于2.10,进一步优选大于等于1.90且小于等于2.10。另外,在末端异氰酸酯化合物和四羧酸二酐的反应中可直接使用上述在合成末端异氰酸酯化合物时使用的溶剂,也可以进一步追加使用上述溶剂。
[四羧酸二酐]
作为在本申请发明中合成末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物时使用的四羧酸二酐,例如,可以采用:3,3’,4,4’-苯甲酮四羧酸二酐、均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-氧化二苯二甲酸二酐、2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐、2,2-双(4-羟基苯)二苄基丙烷-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、2,3,3’,4-联苯四羧酸二酐和5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐。
作为在本申请发明中合成末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物时使用的四羧酸二酐,优选:2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐、3,3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐和3,3’,4,4’-氧化二苯二甲酸二酐(3,3’,4,4’-oxydiphthalic dianhydride)。这样,能够所制备的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在有机溶剂中的溶解度,并且,还能够增强所制备的固化膜的耐化学性,所以,优选之。
另外,考虑到与聚酰亚胺前体组合物中或感光性树脂组合物中或热固化性树脂组合物中其他材料之间的互溶性,上述四羧酸二酐进一步优选使用2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐或5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐。
将本申请发明中使用的上述四羧酸二酐的用量范围设定为下述,即:假设用于制备上述末端异氰酸酯化合物的多羟基化合物(具体而言,为二醇化合物)的用量为1mol,在这种情况下,上述四羧酸二酐的用量范围为1.50mol~2.50mol,该用量范围有利于在末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的两个末端含有羧基,所以优选该用量范围。另外,上述四羧酸二酐的用量范围进一步优选1.90mol~2.10mol。这样,能够减少在反应中不起作用的四羧酸二酐,所以优选上述范围。
[末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的制备方法]
作为末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的制备方法中的、末端异氰酸酯化合物与四羧酸二酐的反应方法,可以列举出各种方法。以下,举例说明其中具有代表性的反应方法。关于本申请发明中的反应方法,并不对其进行特别限定,只要能够末端含有四羧酸二酐即可。
方法1:在有机溶剂中分散或溶解四羧酸二酐而得到四羧酸二酐溶液,将末端异氰酸酯化合物逐渐添加到上述溶液中。这时的反应温度优选为100℃~300℃,进一步优选为140℃~250℃。优选的是:在加热到上述温度后添加末端异氰酸酯化合物,同时发生反应以进行酰亚胺化处理。另外,也可以采用这样的方法,即:在低温条件下使末端异氰酸酯化合物和四羧酸二酐完全溶解后,将溶液加热到高温以进行酰亚胺化处理。
方法2:在有机溶剂中分散或溶解四羧酸二酐而得到四羧酸二酐溶液,将末端异氰酸酯化合物逐渐添加到上述溶液中以使其溶解。在被加热到100℃~250℃的真空减压干燥机中对均匀溶解的溶液进行加热及干燥处理,同时进行抽真空处理,由此进行酰亚胺化处理。
[末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成]
通过上述方法制备的末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物经与水和/或伯醇发生反应后可制得末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物。另外,对上述伯醇不作特别限定,例如,可以采用甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。
关于末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物与水和/或伯醇之间的反应方法,优选:在上述酸二酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物中,以四羧酸二酐摩尔量的2.0倍~300倍的配比添加水和/或伯醇,上述配比进一步优选四羧酸二酐摩尔量的2.0倍~200倍,并进行开环处理,其中,该四羧酸二酐是在制备上述末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物时使用的四羧酸二酐。上述反应也可以在无溶剂系统中进行。但优选在有机溶剂系统中进行上述反应。作为上述有机溶剂,例如,可以使用:二甲基亚砜、二乙基亚砜等的亚砜类溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺等的甲酰胺类溶剂;N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺等的乙酰胺类溶剂;N-甲基-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮等的吡咯烷酮类溶剂;苯酚、邻甲酚、间甲酚或对甲酚、二甲酚、卤化苯酚、儿茶酚等的苯酚类溶剂;或者,六甲磷酰三胺;γ-丁内酯;甲基乙二醇二甲醚(1,2-二甲氧基乙烷)、甲基二甘醇二甲醚(双(2-甲氧基乙脂)乙醚)、甲基二氧二醇二甲醚(1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷)、甲基四乙二醇二甲醚(双(2-(2-甲氧乙基氧乙脂)乙醚)、乙基乙二醇二甲醚(1,2-二乙氧基乙烷)、乙基二甘醇二甲醚(双(2-乙氧基乙脂)乙醚)、丁基二甘醇二甲醚(双(2-丁氧基乙脂)乙醚)等的对称二醇二醚类溶剂;乙酸甲醋、乙酸乙醋、乙酸异丙醋、乙酸丙醋、乙酸丁醋、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯(别名:卡必醇醋酸酯;2-(2-丁氧基乙氧基)乙基醋酸酯)、二乙二醇丁醚醋酸酯、3-甲氧基乙酸丁醋、乙二醇单甲醚乙酸醋、乙二醇乙醚乙酸醋、二丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸等的醋酸类溶剂;二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇n-丙醚、二丙二醇n-丙醚、丙二醇n-丁醚、二丙二醇n-丁醚、三二醇n-丙醚、丙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、1,3-戊烷、羟乙基丁基醚、乙二醇一甲醚、二乙二醇单丁醚和乙二醇单乙醚等的乙醚类溶剂。另外,根据需要,还可以一并使用低沸点的乙烷、丙酮、甲苯、二甲苯等。在上述有机溶剂中,低聚物在对称二醇二醚类溶剂中的溶解度特别高,因此特别优选之。
在上述反应中,对加热温度范围进行控制以确保所添加的水和/或伯醇不会逃逸至反应系统之外,加热温度范围优选20℃~150℃,其上限进一步优选为120℃以下。在上述加热温度范围内进行加热能够促进反应,所以优选之。另外,水和/或伯醇优选较多的添加量。但是,如果其添加量过多,将导致其他添加树脂的溶解度降低。因此,优选在反应后清除未反应物。反应后清除未反应物时的温度优选在所添加的水和/或伯醇的沸点以上。以该温度进行加热能确保将未反应物清除出反应系统。
(I-1)(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物
在本申请发明中,用作(B)组分的二胺化合物是具有两个以上氨基的化合物,优选由下述通式(7)表示的芳香族二胺,
[化11]
H2N-R4-NH2 ……通式(7)
其中,R4表示2价有机基。
作为上述二胺化合物,具体而言,可以举出下述化合物:间苯二胺、邻苯二胺、对苯二胺、间氨基苄胺、对氨基苄胺、双(3-氨基苯基)硫醚、(3-氨基苯基)(4-氨基苯基)硫醚、双(4-氨基苯基)硫醚、双(3-氨基苯基)亚砜、(3-氨基苯基)(4-氨基苯基)亚砜、双(4-氨基苯基)亚砜、双(3-氨基苯基)砜、(3-氨基苯基)(4-氨基苯基)砜、双(4-氨基苯基)砜、3,4’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯醚、3,3’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]亚砜、双[4-(氨基苯氧基)苯基]亚砜、(4-氨基苯氧基苯基)(3-氨基苯氧基苯基)苯基]亚砜、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]亚砜、(4-氨基苯氧基苯基)(3-氨基苯氧基苯基)苯基]亚砜、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]硫醚、双[4-氨基苯氧基]苯基]硫醚、(4-氨基苯氧基苯基)(3-氨基苯氧基苯基)苯基]硫醚、3,3’-二氨基苯酰替苯胺、3,4’-二氨基苯酰替苯胺、4,4’-二氨基苯酰替苯胺、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]甲烷、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]甲烷、[4-(4-氨基苯氧基)][4-(3-氨基苯氧基)]甲烷、1,1-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1,1-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1,1-[4-(4-氨基苯氧基苯基)][4-(3-氨基苯氧基苯基)]乙烷、1,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]乙烷、1,2-[4-(4-氨基苯氧基苯基)][4-(3-氨基苯氧基苯基)]乙烷、2’2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2’2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-[4-(4-氨基苯氧基苯基)][4-(3-氨基苯氧基苯基)]丙烷、2,2-双[3-(3-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-[4-(4-氨基苯氧基苯基)][4-(3-氨基苯氧基苯基)]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、4,4’-双(3-氨基苯氧基)联苯、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]酮、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]酮、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]醚、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、聚四亚甲基氧化物双对氨基苯甲酸酯(polytetramethylene oxide di-P-aminobenzoate)、聚(1,4-丁二醇-3-甲基-1,4-丁二醇)醚双(4-氨基苯甲酸酯)、环丙烷-双(4-氨基苯甲酸酯)、对苯-双(4-氨基苯甲酸酯)、间苯-双(4-氨基苯甲酸酯)、双酚A-双(4-氨基苯甲酸酯)、2,4-二氨基苯甲酸、2,5-二氨基苯甲酸、3,5-二氨基苯甲酸、3,3’-二氨基-4,4’-联苯二甲酸、4,4’-二氨基-3,3’-联苯二甲酸、4,4’-二氨基-2,2’-联苯二甲酸、[双(4-氨基-2-羧基)苯基]甲烷、[双(4-氨基-3-羧基)苯基]甲烷、[双(3-氨基-4-羧基)苯基]甲烷、[双(3-氨基-5-羧基)苯基]甲烷、2,2-双[3-氨基-4-羧基苯基]丙烷、2,2-双[4-氨基-3-羧基苯基]丙烷、2,2-双[3-氨基-4-羧基苯基]六氟丙烷、2,2-双[4-氨基-3-羧基苯基]六氟丙烷、3,3’-二氨基-4,4’-二羧基联苯基醚、4,4’-二氨基-3,3’-二羧基联苯基醚、4,4’-二氨基-2,2’-二羧基联苯基醚、3,3’-二氨基-4,4’-联苯二甲酸砜、4,4’-二氨基-3,3’-联苯二甲酸砜、4,4’-二氨基-2,2’-联苯二甲酸砜、2,3-二氨基苯酚、2,4-二氨基苯酚、2,5-二氨基苯酚和3,5-二氨基苯酚等的二苯基苯酚化合物;3,3’-二氨基-4,4’-二羟基联苯、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基联苯、4,4’-二氨基-2,2’-二羟基联苯和4,4’-二氨基-2,2’5,5’-四羟基联苯等的羟基联苯化合物;3,3’-二氨基-4,4’-二羟基联苯甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基联苯甲烷和4,4’-二氨基-2,2’-二羟基联苯甲烷等的二羟基联苯甲烷化合物;2,2-双[3-氨基-4-羟基苯基]丙烷和2,2-双[4-氨基-3-羟基苯基]丙烷等的双[羟基苯基]丙烷化合物;2,2-双[3-氨基-4-羟基苯基]六氟丙烷和2,2-双[3-氨基-4-羟基苯基]六氟丙烷等的双[羟基苯基]六氟丙烷化合物;3,3’-二氨基-4,4’-二羟基二苯乙醚、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基二苯乙醚和4,4’-二氨基-2,2’-二羟基二苯乙醚等的羟基联苯乙烯化合物;3,3’-二氨基-4,4’-二羟基二苯砜、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基二苯砜和4,4’-二氨基-2,2’-二羟基二苯砜等的二羟基二苯砜化合物;3,3’-二氨基-4,4’-二羟基二苯硫醚、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基二苯硫醚和4,4’-二氨基-2,2’-二羟基二苯硫醚等的二羟基二苯硫醚化合物;3,3’-二氨基-4,4’-二羟基二苯亚砜、4,4’-二氨基-3,3’-二羟基二苯亚砜和4,4’-二氨基-2,2’-二羟基二苯亚砜等的二羟基二苯亚砜化合物;2,2-双[4-(4-氨基-3-羟基苯氧基)苯基]丙烷等的双[(羟基苯基)苯基]烷烃化合物;4,4’-双(4-氨基-3-羟基苯氧基)联苯等的双(羟基苯氧基)联苯化合物;2,2-双[4-(4-氨基-3-羟基苯氧基)苯基]砜等的双[(羟基苯氧基)苯基]砜化合物;4,4’-二氨基-3,3’-二羟基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-2,2’-二羟基二苯基甲烷、2,2-双[3-氨基-4-羟基苯基]丙烷和4,4’-双[4-氨基-3-羟基苯氧基]联苯等的双(羟基苯氧基)联苯化合物。上述各化合物可单独使用,或者,将其中两种以上组合进行使用。
在上述化合物中,间苯二胺、双(3-氨基苯基)砜、双(4-氨基苯基)砜、3,3’-二氨基二苯基甲烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]甲烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯和1,3-双(4-氨基苯氧基)苯等的芳香族二胺可尤其适用于本申请发明的聚酰亚胺前体组合物和感光性树脂组合物。使用上述芳香族二胺能够提高所制备的固化膜的耐热性,所以优选之。
另外,在本申请发明中,用作(B)组分的异氰酸酯化合物是具有两个以上异氰酸酯基的化合物。
作为上述异氰酸酯化合物,例如,可以使用下述化合物,下述化合物可单独使用,或者,组合其中两种以上使用,即:甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、聚合二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯和四甲基本二亚甲基二异氰酸酯等的芳香族二异氰酸酯化合物;氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯等的脂环族二异氰酸酯化合物;环己烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯等的脂肪族二异氰酸酯化合物。另外,也可以使用通过链端封结剂保持稳定状态的化合物,其中,上述链端封结剂是防止化合物发生经时变化所需的药剂。作为上述链端封结剂,可以列举出乙醇、苯醚、肟等。
另外,上述二胺化合物和上述异氰酸酯化合物可以分别单独用作上述(B)组分,也可以组合在一起用作上述(B)组分。
在本申请发明中,关于(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的配比,优选:对聚酰亚胺前体组合物的(A)组分和(B)组分进行调配,使得(a)/((b)+(c))大于等于0.80且小于等于1.20,其中,(a)表示(A)组分的四羧酸二酐的摩尔量,(b)表示(A)组分的末端异氰酸酯化合物的摩尔量,(c)表示(B)组分的二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的摩尔量。
将(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的配比控制在上述范围内,这样可使得聚酰亚胺前体组合物以及由此制备的感光性树脂组合物或热固化性树脂容易进行酰胺化反应,从而获得高分子量的聚酰亚胺树脂,所以能提高其耐热性。
(II)感光性树脂组合物
作为本申请发明的聚酰亚胺前体组合物的一个应用例,可以举出感光性树脂组合物。所以,本申请发明也包括由上述聚酰亚胺前体组合物制备的感光性树脂组合物。以下,详细说明本申请发明的感光性树脂组合物。当然,本申请发明的感光性树脂组合物的应用例并不限于此。
本申请发明的感光性树脂组合物至少含有上述聚酰亚胺前体组合物、(C)感光性树脂、(D)光聚合引发剂即可。另外,作为本申请发明的感光性树脂组合物中使用的聚酰亚胺前体组合物,并不存在特别限定,只要是上述聚酰亚胺前体组合物即可。
即,本申请发明的感光性树脂组合物至少含有(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂、(D)光聚合引发剂即可。
另外,在感光性树脂组合物中,(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物优选采用由聚碳酸二醇酯制备的末端四羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物。但是,本发明并不限于此。
另外,本申请发明的感光性树脂组合物除含有(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂、(D)光聚合引发剂之外,还可以进一步含有(E)热固化性树脂。
关于(A)组分和(B)组分,已经在上述(I)部分作出了阐述,所以省略其说明。以下,就(C)感光性树脂、(D)光聚合引发剂、(E)热固化性树脂及其他组分、以及(A)~(D)的混合方法或(A)~(E)的混合方法进行说明。
[(C)感光性树脂]
本申请发明的(C)感光性树脂是由光聚合引发剂形成化学键的树脂。其中优选在分子内至少含有一个不饱和双键的树脂。并且,上述不饱和双键优选丙烯酰基(acrylic group)(CH2=CH-基)、甲基丙烯酰基(metacryloyl group)(CH=C(CH3)-基)或乙烯基(vinyl group)(-CH=CH-基)。
上述(C)感光性树脂优选:双酚F改性(n=2~50)二丙烯酸酯、双酚A改性(n=2~50)二丙烯酸酯、双酚S改性(n=2~50)二丙烯酸酯、双酚F改性(n=2~50)二甲基丙烯酸酯、双酚A改性(n=2~50)二甲基丙烯酸酯、双酚S改性(n=2~50)二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸新戊二醇酯脂、二丙烯酸乙二醇酯、季戊四醇二丙烯酸酯、三丙烯酸甲酯丙烷、季戊四醇二丙烯酸酯、三丙烯酸甲酯丙烷、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇脂二甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸二甘醇酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯甲基酸酯、四羟甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、四甘醇二甲基丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、β-甲基丙烯酰乙氧基临苯二甲酸氢酯、β-甲基丙烯酰氧乙基甘草次酸琥珀酸氢酯、3-氯-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十八烷醇酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、苯氧基丙烯酸二甘醇酯、苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、β-丙烯酸氧乙基甘草次酸琥珀酸氢酯、丙烯酸十二酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、2-羟基-1,3-羟甲基丙烷、2,2-双[4(异丁烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4(异丁烯酰氧基二乙氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4(异丁烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇基二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、2,2-双[4(丙烯酰氧基二乙氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、2-羟基-1-丙烯酰氧基-3-羟甲基丙烷、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、双季戊四醇四丙烯酸酯、氧乙基一缩二丙二醇甲基丙烯酸酯、四甘醇丙烯酸酯、壬苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、壬苯氧基聚丙二醇丙烯酸酯、1-烯丙氧丙基-2-临苯二甲酸酯、异硬脂醇丙烯酸酯、聚氧乙烯醚丙烯酸酯、壬苯氧基甘醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸二酯、1,4-丁二醇酯甲基丙烯酸二酯、3-甲基-1,5-戊二醇甲基丙烯酸二酯、1,6-甲二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇甲基丙烯酸酯、2,4-二乙基-1,5-戊二醇甲基丙烯酸二酯、1,4-环己烷化二己醇化甲基丙烯酸二酯、二丙二醇二丙烯酸酯三环癸二甲醇二丙烯酸酯、2,2-氢化双[4-(丙烯酰氧基聚乙氧基)苯基]丙烷、2,2-氢化双[4-(丙烯酰氧基聚丙氧基)苯基]丙烷、2,4-二乙基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、异氰尿酸三(乙烷丙烯酸酯)、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、双季戊四醇聚丙烯酸酯、三异丙基异三聚氰酸酯、甲基丙烯酸酯、烯丙基缩水甘油醚、1,3,5-三丙烯酰基-六氢均三嗪、三烯丙基1,3,5-苯甲酸甲酯、三烯丙基胺、三烯丙酯、三烯丙基磷酸酯、二烯丙基二酰脲、二烯丙基胺、二烯丙基二甲基硅、二硫化二丙烯、二硫化醚、二硫化氰尿酸酯、间苯二甲酸二烯丙酯、对苯二甲酸二烯丙酯、1,3-二烯丙-异丙醇、二烯丙基马来酸酯、4,4’-异亚丙基二苯甲基丙烯酸二酯和4,4’-异亚丙基二苯丙烯酸二酯。但是,本发明并不限于此。在上述感光性树脂中,尤其优选在一个二丙烯酸酯分子或二甲基丙烯酸酯分子中含有2~50个EO(环氧乙烷)重复单元的感光性树脂,进一步优选在一个二丙烯酸酯分子或二甲基丙烯酸酯分子中含有2~40个EO重复单元的感光性树脂。通过使用其重复单元的范围为2~50的感光性树脂,可提高感光性树脂组合物在碱性水溶液等的水性显影液(water-based developingsolution)中的溶解度,从而能够缩短显影时间。并且,在上述感光性树脂经固化所得到的固化膜中不容易残留应力,例如,即使是在以聚酰亚胺树脂为基材的挠曲性印刷电路板上层叠固化膜的情况下,也能够防止印刷电路板发生卷边现象。
为了提高显影性,本发明尤其优选组合使用上述经EO改性的二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯、和具有三个以上丙烯酸基或甲基丙烯酸基的丙烯酸树脂,例如,可使用下述丙烯酸树脂,即:乙氧基化异氰尿酸EO改性三丙烯酸酯、乙氧基化异氰尿酸EO改性甲基三丙烯酸酯、乙氧基化三丙烯酸甲酯丙烷、乙氧基化三丙烯酸甲酯丙烷、乙氧基化三丙烯酸甲酯丙烷、三丙烯酸甲酯丙烷、丙氧基化三丙烯酸甲酯丙烷、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、丙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯、2,2,2-三丙烯酰基氧基甲基乙基丁二酸(2,2,2-trisacryloyloxymethylethylsuccinic acid)、2,2,2-三丙烯酰基氧基甲基乙基苯二甲酸、丙氧基化双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、丙氧基化双季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化异氰尿酸三丙烯酸酯、ε-己内酰胺改性三-(2-丙烯酰氧乙基)异氰酸酯、己内酰胺改性双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、
由下述通式(8)表示的化合物(其中,a+b=6,n=12)、
[化12]
由下述通式(9)表示的化合物(其中,a+b=4,n=12)、
[化13]
由下述通式(10)表示的化合物(其中,a+b=4,n=4)、
[化14]
由下述通式(11)表示的化合物(其中,m=1,a=2,b=4,或者,m=1,a=3,b=3,或者,m=1,a=6,b=0,或者,m=2,a=6,b=0)、
[化15]
由下述通式(12)表示的化合物(其中,a+b+c=3.6)、
[化16]
由下述通式(13)表示的化合物、
[化17]
……通式(13)
以及由下述通式(14)表示的化合物(其中,m*a=3,a+b=3,“m*a”表示“m”和“a”的乘积。)。
[化18]
另外,还适合采用其分子结构中具有羟基和羰基的树脂,例如,2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、临苯二甲酸单羟基乙基丙烯酸酯、ω-羧基-聚己内酯单丙烯酸酯、丙烯酸二聚物、季戊四醇三丙烯酸酯以及季戊四醇四丙烯酸酯(pentaerysthritol tri-and tetra-acrylate)等。
此外,还可以使用环氧改性的丙烯酸(甲基丙烯酸)树脂、氨酯改性的丙烯酸(甲基丙烯酸)树脂、聚酯改性的丙烯酸(甲基丙烯酸)树脂等的感光性树脂。
可以使用一种感光性树脂。但优选组合使用两种以上的感光性树脂以提高光固化后的固化膜的耐热性。
[(D)光聚合引发剂]
作为(D)光聚合引发剂,可以列举出:米歇酮、4,4’-双(二乙胺基)苯甲酮、4,4’,4”-三(二甲胺基)三苯甲烷、2,2’-双(2-氯苯基)-4,4’,5,5’-四苯基-1,2’-二咪唑、苯乙酮、安息香胶、2-甲基安息香胶、安息香甲醚、安息香乙醚、苯偶姻异丙醚、安息香异丁醚、2-t-丁基蒽醌、1,2-苯并-9,10-蒽醌、甲基蒽醌、噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、2-异丙基噻吨酮、1-羟基环己基苯基酮、苄基双乙酰、苄基二甲基缩酮、苄基二乙基缩酮、2(2’-呋喃酮基乙缩醛)-4,6-双(三氯甲基)-S-三嗪、2[2’(5”-甲基呋喃酮基)缩醛]-4,6-双(三氯甲基)-S-三嗪、2(对甲氧苯基)-4,6-双(三氯甲基)-S-三嗪、2,6-二(对叠氮苯)-4-甲基环己酮、4,4’二叠氮基茜素兰黑、二(四烷基季铵)-4,4’-二叠氮基芪-2,2’-二磺酸盐、2,2-二甲氧基-1,2-二苯乙烷-1-酮、1-羟基-环乙基-苯基-酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-1-on)、1-[4-(2-羟氧乙基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙烷-1-酮、2-苯甲基-2-二甲氨基-1(4-甲硫基苯基)-丁烷-1、双(2,4,6-三甲氧基苯甲酸基)-苯膦、双(2,6-二甲氧基苯甲酸基)-2,4,4-甲基-苯膦、2,4,6-三甲氧基苯甲酸基-二苯基-氧化磷、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、双(n5-2,6-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟3-(1H-吡咯-1-基)苯基)钛、1,2-辛二酮、1-[4-(苯基硫)-,2-(O-苯基肟)]、碘羟基,(4-甲基苯基)[4-(2-甲基丙基)苯基]-六氟丙烷(1-)、乙基-4-二甲基氨基安息香酸盐、2-乙基己基-4-二甲基氨基安息香酸盐、乙酮(ethanone)、1-[9-乙基-6-(甲基苯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙酰基肟)等。可适当选择上述光聚合引发剂,也可混合其中1种以上使用。
在本申请发明的感光性树脂组合物中,(A)组分、(B)组分、(C)组分和(D)组分的配比优选下述为:将(A)组分与(B)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~200重量份的(C)组分,0.1~50重量份的(D)组分。
上述配比能够提高最终制备出的固化物或绝缘膜的各种特性(例如,电绝缘性)。
如果(C)感光性树脂的配比小于上述范围,感光性树脂组合物经光固化后得到的固化膜的耐热性就可能降低,并且,曝光、显影时的对比度可能变差。因此,将(C)感光性树脂的配比控制在上述范围内,就能够将曝光、显影时的分辨率控制在最佳范围。
如果(D)光聚合引发剂的配比小于上述范围,丙烯酸树脂在光照射时很难发生固化反应从而容易导致不能实现充分固化。另外,如果大于上述范围,光照射量调整比较困难,容易造成过曝光状态。因此,为了有效进行光固化反应,优选将(D)光聚合引发剂的配比控制在上述范围内。
[(E)热固化性树脂]
作为本申请发明的感光性树脂组合物中使用的热固化性树脂,可以使用:环氧树脂、异氰酸酯树脂、封端基异氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、双烯丙基双酰胺树脂、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、固化硅氢树脂(curable hydrosilyl resin)、固化烯丙基树脂、不饱和聚酯树脂等的热固化性树脂;以及在高分子链的侧链或末端具有烯丙基、乙烯基、烷氧基硅基、硅羟基等反应性基的侧链反应性基型热固化性高分子等。上述热固化性组分即(E)热固化性树脂可以适当组合其中1种或两种以上使用。
(E)热固化性树脂进一步优选使用其中的环氧树脂。由于含有环氧树脂成分,所以,感光性树脂组合物经固化后得到的固化膜因此具有耐热性,并且,能够与金属箔等的导体或电路基板粘合。
上述环氧树脂是在分子内至少具有2个环氧基的树脂,可以举出下列环氧树脂类,即:双酚A型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚A酚醛型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、环氧乙烷加成双酚A型环氧树脂、环氧丙烷双酚A型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、缩水甘油醚型环氧树脂、联苯型环氧树脂、线型酚醛型环氧树脂、烷基酚醛型环氧树脂、聚乙二醇型环氧树脂、环状脂肪族型环氧树脂、环戊二烯型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、甲酚醛型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、萘型环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、环氧改性聚硅氧烷等。可以仅使用上述环氧树脂中的一种,也可以按照任意比例组合使用其中两种以上的环氧树脂。
作为上述环氧树脂,可以举出下述环氧树脂,即:大日本油墨化学株式会社生产,萘型四官能环氧树脂,产品名称“EPICLON HP-4700”,环戊二烯型环氧树脂,产品名称“EPICLON HP-7200”,线型酚醛型环氧树脂,产品名称“EPICLON N-740”,高耐热性环氧树脂,产品名称“EPICLON EXA-7240”,甲酚醛型多官能环氧树脂,产品名称“EPICLON N-660”、“N-665”、“N-670”、“N-680”、“N-655-EXP”,线型酚醛型环氧树脂,产品名称“EPICLON N-740”,四苯基甲烷型环氧树脂,产品名称“EPICLON EtePE”,三苯基甲烷型环氧树脂,产品名称“EPICLON ETrPM”;日本环氧树脂株式会社生产,双酚A型环氧树脂,产品名称“EPICOAT 828”;东都化成株式会社生产,双酚F型环氧树脂,产品名称“YDF-170”等;日本环氧树脂株式会社生产,产品名称“EPICOAT 152”、“154”等;日本化药株式会社生产,产品名称“EPPN201”等;陶氏化学公司生产,线型酚醛型环氧树脂,产品名称“DEN-438”等;日本化药株式会社生产,o-甲酚醛型环氧树脂,产品名称“EOCN-125S”、“103S”、“104S”等;日本环氧树脂株式会社生产,产品名称“EPON1031S”等;CIBA公司生产,产品名称“Araldite0163”等;日本长濑化成株式会社生产,多官能环氧树脂,产品名称“DENACOL EX-611”、“EX-614”、“EX-614B”、“EX-622”、“EX-512”、“EX-521”、“EX421”、“EX-411”、“EX-321”等;日本环氧树脂株式会社生产,产品名称“EPICOAT 604”等;东都化成株式会社生产,产品名称“YH434”等;三菱瓦斯化学株式会社生产,产品名称“TETRAD-X”、“TERRAD-C”等;日本化药株式会社生产,产品名称“GAN”等;日本住友化学株式会社生产,氨基环氧树脂,产品名称“ELM-120”等;CIBA公司生产,含杂环环氧树脂,产品名称“AralditePT810”等;UCC公司生产,脂环族环氧树脂,产品名称“ERL 4234”、“4299”、“4221”、“4206”等。上述环氧树脂可以单独使用,也可以组合其中两种以上使用。
本申请发明的感光性树脂组合物中使用的热固化性树脂是在一个分子中只有一个环氧基的环氧化合物,例如,可以是N-丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、二溴苯基缩水甘油醚、二溴甲酚缩水甘油醚等。另外,可与3,4-环氧环己酯、甲基(3,4-环氧环己烷)羧酸酯等的脂环族环氧化合物组合在一起使用。
在上述环氧树脂中,在一个分子中具有两个以上环氧基的环氧树脂能够提高感光性树脂组合物的耐热性、耐溶剂性、耐化学性、耐湿性,所以,优选之。
作为上述感光性树脂的固化剂,下述化合物可与本申请发明的感光性树脂组合物一起使用,即:例如,线型酚醛型酚树脂、甲酚醛型酚树脂、萘型酚树脂等的酚树脂;氨基树脂;尿素树脂;三聚氰胺树脂;双氰胺;二腙化合物;咪唑;路易斯酸;布朗斯泰德酸盐(Broensted acidsalts);聚硫醇;异氰酸酯及封端基异氰酸酯化合物。
在本申请发明的感光性树脂组合物中,上述热固化性树脂的配比优选:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂与(D)光聚合引发剂的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的上述热固化性树脂。特别优选:含有1.0~50重量份的上述热固化性树脂。将上述热固化性树脂的配比控制上述范围内,能够提高感光性树脂组合物的固化膜的耐热性、耐化学性、电绝缘性,所以优选之。
在本申请发明的感光性树脂组合物中,可一起使用热固化树脂和固化促进剂。上述固化促进剂并无特别限定,例如,可以为:三苯基膦等的磷化氢系化合物;三级胺、叔胺、三甲基胺、四乙基胺等的胺系化合物;1,8-二淡双环[5,4,0]-7-十一烯四苯硼酸盐等的硼酸盐;咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-十一烷基咪唑、1-苯甲基-2-甲基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-异丙基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑等的咪唑类;2-甲基咪唑啉、2-乙基咪唑啉、2-异丙基咪唑啉、2-苯基咪唑啉、2-十一烷基咪唑啉、2,4-二甲基咪唑啉、2-苯基-4-甲基咪唑啉咪唑啉类;2,4-二胺-6-[2’-甲基咪唑啉基-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺-6-[2’-十七烷基咪唑-(1’)]-乙基-s-三嗪、2,4-二胺-6-[2’-乙基-4’-甲基咪唑啉基-(1’)]-乙基-s-三嗪等的吖嗪系咪唑类等。其中,为实现感光性树脂组合物的保存稳定性,进一步优选2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、2,4-二胺-6-[2’-十七烷基咪唑-(1’)]-乙基-s-三嗪等的咪唑类。
[其他组分]
根据需要,本申请发明的感光性树脂组合物中可进一步添加各种添加剂,例如,填充剂、辅助粘合剂、消泡剂、整平剂、阻燃剂、染色剂、聚合禁止剂等。上述填充剂可以包括硅、云母、滑石、硫酸钡、钙硅石、碳酸钙等微细的无机填充剂、微细的有机聚合物填充剂。上述消泡剂例如可以包括硅化合物、丙烯酸化合物等。上述整平剂例如可以包括硅化合物、丙烯酸化合物等。上述阻燃剂例如可以包括磷酸醚化合物、卤素化合物、金属氢氧化物、有机磷化合物等。上述染色剂例如可包括苯二甲蓝化合物、偶氮化合物、炭黑、氧化钛等。上述辅助粘合剂可以包括硅烷偶联剂、三唑化合物、四唑化合物、三嗪化合物等。上述聚合禁止剂例如可以包括对苯二酚、对苯二酚单甲醚等。上述各种添加剂可以单独使用,也可以组合使用。另外,优选适当选定各添加剂的含有量。
[(A)~(D)的混合方法或(A)~(E)的混合方法]
均匀混合上述各组分(A)~(D)或(A)~(E),根据需要进一步混合上述其他组分,可得到本申请发明的感光性树脂组合物。上述各组分均匀混合的方法并没有特别限定,例如,可通过三辊机、砂磨机等一般的混合装置进行混合即可。另外,如果溶液粘度较小,用一般搅拌装置较小混合即可。
(III)热固化性树脂组合物
作为本申请发明的聚酰亚胺前体组合物的另外一个应用例,可举出热固化性树脂组合物。所以,本申请发明也包括其中使用了上述聚酰亚胺前体组合物的热固化性树脂组合物。当然,本申请发明的聚酰亚胺前体组合物的应用例并不限于此。
本申请发明的热固化性树脂组合物至少含有上述聚酰亚胺前体组合物和(E)热固化性树脂即可。另外,作为本申请发明的热固化性树脂组合物所使用的聚酰亚胺前体组合物,并没有特别限定,只要是上述聚酰亚胺前体组合物即可。
即,本申请发明的感光性树脂组合物至少含有(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(E)热固化性树脂即可。
另外,在感光性树脂组合物中,(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物优选使用由聚碳酸二醇酯制备的末端四羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,但并不限于此。
另外,本申请发明的感光性树脂组合物除上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(E)热固化性树脂之外,还可以进一步含有其他组分。
关于(A)组分和(B)组分,在上述(I)已有阐述,在此省略其说明。另外,关于(E)热固化性树脂和其他组分,可适用上述(II)中列举的组分。
在本申请发明的热固化性树脂组合物中,(A)组分、(B)组分、(E)组分的配比优选:将(A)组分与(B)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的(E)组分。
根据上述配比,能够通过最终制备出的固化物或绝缘膜的各种特性(例如,电绝缘可靠性),所以优选之。
如果(E)热固化性树脂的配比超过上述范围,可能会影响聚酰亚胺前体的固化反应,从而导致难以获得足够的机械强度。因此,为了有效进行固化反应,优选在上述范围内较小调制。
[(A)、(B)、(E)的混合方法]
均匀混合上述各组分(A)、(B)、(E),并根据需要进一步混合其他组分,可得到本申请发明的热固化性树脂组合物。上述各组分均匀混合的方法并没有特别限定,例如,可通过三辊机、砂磨机等一般的混合装置进行混合即可。另外,如果溶液粘度较小,用一般搅拌装置较小混合即可。
(IV)聚酰亚胺前体组合物溶液
另外,在有机溶剂中溶解本申请发明的聚酰亚胺前体组合物、感光性树脂组合物或热固化性树脂组合物所得到的聚酰亚胺前体组合物溶液也包括在本申请发明中。上述聚酰亚胺前体组合物、上述感光性树脂组合物和上述热固化性树脂组合物在各种有机溶剂中的溶解度较高。例如,可使用下述溶剂:二甲基亚砜、二乙基亚砜等的亚砜类溶剂;N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二乙基甲酰胺等的甲酰胺类溶剂;N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺等的乙酰胺类溶剂;N-甲基-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮等的吡咯烷酮类溶剂;苯酚、邻甲酚、间甲酚或对甲酚、二甲酚、卤化苯酚、儿茶酚等的苯酚类溶剂;或者,六甲磷酰三胺、γ-丁内酯、甲基乙二醇二甲醚(1,2-二甲氧基乙烷)、甲基二甘醇二甲醚(双(2-甲氧基乙脂)乙醚)、甲基二氧二醇二甲醚(1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷)、甲基四乙二醇二甲醚(双(2-(2-甲氧乙基氧乙脂)乙醚)、乙基乙二醇二甲醚(1,2-二乙氧基乙烷)、乙基二甘醇二甲醚(双(2-乙氧基乙脂)乙醚)、丁基二甘醇二甲醚(双(2-丁氧基乙脂)乙醚)等的对称二醇二醚类溶剂;γ-丁内醋、N-甲基-2-吡咯烷酮、乙酸甲醋、乙酸乙醋、乙酸异丙醋、n-乙酸丙醋、乙酸丁醋、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯(别名:卡必醇醋酸酯;2-(2-丁氧基乙氧基)乙基醋酸酯)、二乙二醇丁醚醋酸酯、3-甲氧基乙酸丁醋、乙二醇单甲醚乙酸醋、乙二醇乙醚乙酸醋、二丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二乙酸酯、1,3-丁二醇二乙酸等的醋酸类溶剂;二丙二醇甲醚、三丙二醇甲醚、丙二醇n-丙醚、二丙二醇n-丙醚、丙二醇n-丁醚、二丙二醇n-丁醚、三二醇n-丙醚、丙二醇苯醚、二丙二醇二甲醚、1,3-戊烷、羟乙基丁基醚、乙二醇一甲醚、二乙二醇单丁醚和乙二醇单乙醚等的乙醚类溶剂。另外,作为上述溶剂,根据需要,还可以一并使用低沸点的乙烷、丙酮、甲苯、二甲苯等。
在上述有机溶剂中,上述聚酰亚胺前体组合物、感光性树脂组合物、热固化性树脂组合物在对称二醇二醚类溶剂中的溶解度特别高,因此特别优选对称二醇二醚类溶剂。
在有机溶剂中溶解本申请发明的聚酰亚胺前体组合物所得到的聚酰亚胺前体组合物溶液中,各组分的配比优选:将(A)组分与(B)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~100重量份的有机溶剂。
在有机溶剂中溶解本申请发明的感光性树脂组合物所得到的聚酰亚胺前体组合物溶液中,各组分的配比优选:将(A)组分、(B)组分、(C)组分与(D)组分(根据需要进一步包括(E)组分)的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~100重量份的有机溶剂。
在有机溶剂中溶解本申请发明的热固性树脂组合物所得到的聚酰亚胺前体组合物溶液中,各组分的配比优选:将(A)组分、(B)组分与(E)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~100重量份的有机溶剂。
在上述范围内调制聚酰亚胺前体组合物溶液,能够减小干燥后的缩膜率,所以优选之。
(V)聚酰亚胺前体组合物的使用方法
直接使用本申请发明的聚酰亚胺前体组合物、感光性树脂组合物或热固化性树脂组合物,或者,调制出上述聚酰亚胺前体组合物溶液后,如下所述形成固化膜或图案。首先,在基板上涂敷上述聚酰亚胺前体组合物、感光性树脂组合物或热固化性树脂组合物。或者,在基板上涂敷上述聚酰亚胺前体组合物溶液,通过干燥处理以除去有机溶剂。上述基板涂敷是通过丝网印刷法、帘幕滚涂法(curtain rolling)、反向滚涂法(reverse rolling)、喷涂法或旋转涂敷法来实施的,其中,上述旋转涂敷法使用了转子装置。以120℃以下的温度对涂敷膜(优选厚度为5μm~100μm,尤其优选10μm~100μm)实施干燥处理,优选以40℃~100℃的温度对涂敷膜实施干燥处理。
在使用感光性树脂组合物的情况下,在减小干燥处理后,在干燥涂敷膜上设置负性光掩模,并照射紫外光、可见光、电子束等活性光。接着,用显影液并通过各种方式对未曝光部分进行清洗从而得到凸纹图案,上述各种方式例如为淋洗、搅拌、浸渍或超声波等。另外,由于显影装置的喷雾压力、流速以及腐蚀液温度的不同,图案曝光所需的时间也会发生不同,因此,优选找出最佳的装置条件。
上述显影液优选使用碱性水溶液。这种显影液中可以含有甲醇、乙醇、n-丙醇、异丙醇、N-甲基-2-吡咯烷酮等水溶性有机溶剂。作为可获得上述碱性水溶液的碱性化合物,例如,可举出碱金属、碱土金属或铵离子的氢氧化物或碳酸盐、碳酸氢盐、胺化合物等。具体而言,可举出:氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、氢氧化四丙铵、氢氧化四异丙铵、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、三异丙胺等。当然,如果能够使水溶液呈盐基性,也可以使用上述之外的化合物。本申请发明的感光性树脂组合物的显影工序中可适用碱性化合物的浓度优选为0.01~20重量%,尤其优选0.02~10重量%。显影液的温度取决于感光性树脂组合物的组分或碱性显影液的组分,一般优选0℃~80℃,更优选10℃~60℃。
从上述显影工序形成的凸纹图案中用冲洗液除去不需要的残留部分。作为冲洗液,例如,可以举出水、酸性水溶液等。
在基板上涂敷上述聚酰亚胺前体组合物或热固化性树脂组合物或其中含有上述组合物的上述聚酰亚胺前体组合物溶液并进行干燥处理而得到膜,然后进行加热处理;或者,在基板上涂敷感光性树脂组合物或其中含有该组合物的上述聚酰亚胺前体组合物溶液并通过曝光、显影处理而得到凸纹图案,然后进行加热处理。通过加热处理,将末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物以及二胺化合物和/或异氰酸酯化合物酰胺化,由此得到耐热性良好的固化膜。固化膜的厚度根据配线厚度等因素来确定,但优选2μm~50μm左右。在这种情况下,为防止不因最终固化温度而使配线等发生氧化、防止配线与基材之间的黏着性劣化,优选在低温加热条件下进行酰亚胺化。
在上述情况下,酰亚胺化温度优选100℃~250℃,进一步优选120℃~200℃,尤其优选130℃~190℃。当最终加热温度为高温时,配线将会发生氧化,因此,最终加热温度不宜为高温。
由本申请发明的聚酰亚胺前体组合物、感光性树脂组合物或热固化性树脂组合物制备的固化膜具有良好的耐热性、电气性能和机械性能以及优异的柔软性。
另外,例如,由感光性树脂组合物制备的绝缘膜的膜厚形成为适宜的厚度,约为2μm~50μm,根据这种膜厚,在光固化后的分辨率至少为10μm,尤其为10μm~1000μm左右。因此,由感光性树脂组合物制备的绝缘膜特别适合用作高密度挠曲性基板的绝缘材料。并且,还可用作光固化型的各种配线覆盖保护剂、感光性耐热性粘合剂、电线、电缆绝缘覆膜等。
另外,例如,由热固化性树脂组合物制备的绝缘膜形成为适宜的厚度,约为2μm~50μm,根据这种膜厚,能够实现良好的电绝缘可靠性、耐湿性和挠曲性。因此,由热固化性树脂组合物制备的绝缘膜特别适合用作对挠曲性程度要求较高的挠曲性基板的绝缘材料。并且,还可用作热固化型的各种配线覆盖保护剂、耐热性粘合剂、电线、电缆绝缘覆膜等。
另外,根据本发明,通过在基材表面涂敷上述聚酰亚胺前体组合物溶液并进行干燥处理所得到的树脂膜也能实现与上述同一的绝缘材料。
(实施例)
以下,通过实施例来具体阐述本申请发明。但是,本申请发明并不限于此。
[实施例1]
<末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成>
在氮气加压的分液瓶(separable flask)中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(tolylene diisocyanate)(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯80%与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯20%的混合物),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(polyalkylene diol)(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)40.0g(0.040mol)和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)10.0g(0.010mol)所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体A”。
[化19]
其中,t1、t2表示1以上的整数,
[化20]
其中,q、r、s表示1以上的整数。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)52.0g(0.100mol)和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体A并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
将上述所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液冷却,使其温度与室温一致,向其中投入1,3-双(3-氨基苯氧基)苯11.69g(0.040mol),在室温条件下均匀搅拌一个小时,从而得到聚酰亚胺前体组合物溶液。该溶液的溶质浓度为52%,溶液粘度为23℃下250泊。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性评价>
为了评价聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将聚酰亚胺前体组合物溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下250泊,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
<在聚酰亚胺膜上形成固化膜>
通过流延法并借助于贝克涂敷器将上述聚酰亚胺前体组合物溶液涂敷在膜厚为75μm的聚酰亚胺膜(株式会社钟化生产,产品名称“75NPI”)上,在80℃温度条件下干燥20分钟后,在基材聚酰亚胺膜上形成本申请发明的最终干燥厚度为25μm的树脂膜。在空气气氛中,在160℃温度条件下将上述所得到的树脂膜干燥90分钟以使其进行酰亚胺化而形成固化膜,从而制成在基材聚酰亚胺膜形成有固化膜的聚酰亚胺膜叠层体。
<固化膜评价>
按照下述项目对上述制备的固化膜进行评价。评价结果如表1所述。
(i)固化膜的黏着性
根据JIS K5400,通过“棋盘格带法”(cross-cut tape method)对所述制备的固化膜的粘合强度进行评价。在“棋盘格带法”评价中未剥落的固化膜由“○”来表示,格子存留一半以上的固化膜由“△”来表示,格子的存留量不足一半的固化膜由“×”来表示。
(ii)固化膜的耐环境试验稳定性
如果固化膜未充分进行酰亚胺化,在环境试验装置内的稳定性就会降低。因此,对固化膜在环境试验装置内的稳定性进行了测定。环境试验装置采用爱思佩克公司生产的恒温高湿器,型号为PR-1K。在85℃/85%RH条件下对聚酰亚胺膜上形成的固化膜进行1000小时试验后,对该固化膜的耐环境试验稳定性进行了测定。
如果固化膜的聚酰亚胺树脂未发生变化,就以“○”来表示;
如果固化膜的聚酰亚胺树脂发生了部分溶解,就以“△”来表示;
如果固化膜的聚酰亚胺树脂被全部溶解,就以“×”来表示。
(iii)固化膜的耐化学性
对固化膜表面的耐化学性进行了评价。评价方法为:按照下述评价项目1至3的评价条件,将聚酰亚胺膜叠层体浸渍后,对固化膜表面的状态进行观察并评价。
评价项目1:将聚酰亚胺膜叠层体在25℃的异丙醇中浸渍10分钟后风干;
评价项目2:将聚酰亚胺膜叠层体在25℃的2N的盐酸溶液中浸渍10分钟后,以纯水清洗并风干;
评价项目3:将聚酰亚胺膜叠层体在25℃的2N的氢氧化钠溶液中浸渍10分钟后,以纯水清洗并风干;
如果固化膜的聚酰亚胺树脂未发生变化,就以“○”来表示;
如果固化膜的聚酰亚胺树脂发生了部分溶解,就以“△”来表示;
如果固化膜的聚酰亚胺树脂被全部溶解,就以“×”来表示。
(vi)固化膜的挠曲性评价
将聚酰亚胺树脂溶液涂敷在膜厚为25μm的聚酰亚胺膜(株式会社钟化生产,产品名称“Apical 25NPI”)上,在80℃温度条件下干燥20分钟,并在160℃温度条件下干燥90分钟后,制备出其中形成有最终干燥厚度为25μm的树脂膜的聚酰亚胺膜叠层体。将所制备的聚酰亚胺膜叠层体切割为30mm×10mm的长方形,在15mm位置折弯180度并反复折弯10次后,以目测方式确认是否出现了裂纹。
如果固化膜未出现裂纹,就以“○”来表示;
如果固化膜出现了细微的裂纹,就以“△”来表示;
如果固化膜出现了裂纹,就以“×”来表示。
(v)润湿性
根据JIS K6768测定法对上述<在聚酰亚胺膜上形成固化膜>部分中制备的固化膜的润湿性进行了测定。
[表1]
[实施例2]
<末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成>
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)(17.5g(0.1003mol)),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(50.0g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体B”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体B并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
将上述所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液冷却,使其温度与室温一致,向其中投入1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(11.69g(0.040mol)),在室温条件下均匀搅拌一个小时,从而得到聚酰亚胺前体组合物溶液。该溶液的溶质浓度为52%,溶液粘度为23℃下210泊。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性评价>
为了评价聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将聚酰亚胺前体组合物溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下210泊,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
然后,通过与上述实施例1同样的方法对由聚酰亚胺前体组合物制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表1所述。
[实施例3]
<末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成>
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)(17.5g(0.1003mol)),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(90.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(90.0g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体C”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体C并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
将上述所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液冷却,使其温度与室温一致,向其中投入1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(11.69g(0.040mol)),在室温条件下均匀搅拌一个小时,从而得到聚酰亚胺前体组合物溶液。该溶液的溶质浓度为52%,溶液粘度为23℃下280泊。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性评价>
为了评价聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将聚酰亚胺前体组合物溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下280泊,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
然后,通过与上述实施例1同样的方法对由聚酰亚胺前体组合物制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表1所述。
[实施例4]
<末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成>
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(82.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(72.0g(0.040mol))和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体D”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐(5-(2,5-dioxotetrahydro-3-furanyl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride)(26.4g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(26.4g),将混合物加热到80℃以使5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体D并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
将上述所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液冷却,使其温度与室温一致,向其中投入1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(11.69g(0.040mol)),在室温条件下均匀搅拌一个小时,从而得到聚酰亚胺前体组合物溶液。该溶液的溶质浓度为51%,溶液粘度为23℃下240泊。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性评价>
为了评价聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将聚酰亚胺前体组合物溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下240泊,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
然后,通过与上述实施例1同样的方法对由聚酰亚胺前体组合物制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表1所述。
[实施例5]
<末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物的合成>
将实施例1中在末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物合成反应后添加的水(0.400mol)变更为甲醇(0.400mol,12.8g),使其进行半酯化,由此得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
将上述所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液冷却,使其温度与室温一致,向其中投入1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(11.69g(0.040mol)),在室温条件下均匀搅拌一个小时,从而得到聚酰亚胺前体组合物溶液。该溶液的溶质浓度为52%,溶液粘度为23℃下260泊。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性评价>
为了评价聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将聚酰亚胺前体组合物溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下260泊,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
然后,通过与上述实施例1同样的方法对由聚酰亚胺前体组合物制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表1所述。
[实施例6]
<聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
将上述实施例1中获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液冷却,使其温度与室温一致,向其中投入异氰酸酯化合物(三井化学聚氨酯株式会社生产,产品名称“Takenate B-815N”)(46.03g(0.040mol)),在室温条件下均匀搅拌一个小时,从而得到聚酰亚胺前体组合物溶液。该溶液的溶质浓度为52%,溶液粘度为23℃下200泊。
<聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性评价>
为了评价聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将聚酰亚胺前体组合物溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下200泊,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
然后,通过与上述实施例1同样的方法对由聚酰亚胺前体组合物制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表1所述。
[比较例1]
在二甲替乙酰胺(24.0g)中溶解己撑二胺(hexamethylenediamine)(2.73g(23.5mmol)),然后,用30分钟时间向上述溶液中缓慢添加3,3’,4,4’-苯甲酮四羧酸二酐(3,3’,4,4’-benzophenone tetracarboxylicdianhydride)(3.78g(11.75mmol)),从而获得其中具有聚酰胺键的低聚物。均匀搅拌1个小时后,进一步添加3,3’,4,4’-苯甲酮四羧酸(3.02g(9.40mmol))并持续搅拌1个小时,从而获得粘稠的溶液(溶质浓度为28重量%)。经测定,上述制备的溶液的粘度为3100泊。
为了确认聚酰亚胺前体组合物溶液的储藏稳定性,将上述溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下300泊,由于粘度变化较大,所以,其储藏稳定性很差。
通过与上述实施例1同样的方法,对由本比较例中的上述溶液制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表2所述。
[表2]
[比较例2]
在1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷(183g)中分散2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(200g(0.384mol)),将温度保持在80℃。并向其中添加二胺化硅(硅氧烷二胺)(日本信越化学公司生产,产品名称“KF8010”,分子量为830,由下述通式(17)表示的二胺化硅)(128g(0.154mol)),并均匀搅拌30分钟。
[化21]
……通式(17)
其中,R1、R2表示甲基,n=3,m=6~11。
接着,加热到140℃并搅拌1小时,反应结束后,升温到180℃并进行3小时的加热回流。在反应结束后,进行冷却使温度与室温一致,并添加甲醇(49.3g(1.54mol))。均匀搅拌30分钟后,加热到80℃并进行3小时的加热回流。这样,就获得了其末端羧基被半酯化的酰亚胺溶液。接着,将该溶液冷却使其温度与室温一致,然后,添加双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜(99.7g(0.230mol)),并在室温下均匀搅拌1小时,由此获得聚酰亚胺前体组合物溶液。所获得的溶液的溶质浓度为70重量%,溶液粘度为23℃下120泊。
为了确认所获得的溶液的储藏稳定性,将该溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下120泊,所以,可在室温环境下长时间保存而不会发生粘度变化。
通过与上述实施例1同样的方法,对由本比较例中的上述溶液制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表2所述。
由表2可知:本比较例中获得的固化膜耐环境试验稳定性较差,耐溶剂性和耐碱性较差。
[比较例3]
在N,N-二甲替乙酰胺(55.0g)中溶解4,4’-二氨基二苯醚(8.22g(41.1mmol)),在室温下搅拌。然后,进一步添加均苯四酸二酐(11.9g(54.8mmol)),并在室温下搅拌2小时。然后,进一步添加甲醇(1.32g(41.1mmol))和二甲基乙醇胺(0.066g),利用70℃水浴进行加热并搅拌2小时。待其温度冷却至室温后,进一步添加4,4’-二氨基二苯醚(2.74g(13.7mmol)),并持续搅拌1小时,由此获得均匀的溶液。所获得的溶液的粘度为23℃下18泊。
为了确认所获得的溶液的储藏稳定性,将该溶液密封在10ml的螺旋管内,并在20℃的室温环境下放置一个月时间,然后对其粘度进行了测定,可知:粘度为23℃下50泊,所以,在室温环境下的储藏稳定性较差。
通过与上述实施例1同样的方法,对由本比较例中的上述溶液制备的固化膜进行了评价。其评价结果如表2所述。
[比较例4]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)(17.5g(0.1003mol)),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(40.0g(0.040mol))和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体A”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体A并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。
通过与上述实施例1同样的方法,对由上述末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液制备的固化膜进行了评价,评价结果如表2所述。其中,上述末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中不含有二胺化合物和/或异氰酸酯化合物
[比较例5]
在1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷(31.3g)中分散均苯四酸二酐(7.00g(32.1mmol)),进一步添加水(2.31g),并在80℃温度条件下搅拌10小时,从而得到均苯四酸溶液。在该溶液中添加4,4’-二氨基二苯醚(6.43g(32.1mmol)),进行溶液调制。
试图通过与上述实施例1同样的评价方法并利用上述溶液进行膜化处理,但是,由于聚酰亚胺膜表面固化,因此未能形成膜状。
[比较例6]
在1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷(183g)中分散2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(200g(0.384mol)),将温度保持在80℃。并向其中添加二胺化硅(硅氧烷二胺)(日本信越化学公司生产,产品名称“KF8010”,分子量为830,由通式(7)表示的二胺化硅)(128g(0.154mol)),并均匀搅拌30分钟。接着,加热到140℃并搅拌1小时,反应结束后,升温到180℃并进行3小时的加热回流。进行冷却使温度与室温一致,不添加水。然后,添加双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜(99.7g(0.230mol)),并在室温下均匀搅拌1小时,由此获得聚酰亚胺前体组合物溶液。所获得的溶液的溶质浓度为70重量%,溶液粘度为23℃下10000泊,属于高粘度的弹性体。即使对上述溶液进行稀释使其溶质浓度达到20重量%,但所获得的溶液粘度仍然非常高,为23℃下6000泊,因此,难以对其物性值评价。
[合成例1]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(40.0g(0.040mol))和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体A”。
[化22]
其中,t1、t2表示1以上的整数,
[化23]
……通式(16)
其中,q、r、s表示1以上的整数。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体A并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂A”。
[合成例2]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)(17.5g(0.1003mol)),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(50.0g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体B”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体B并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂B”。
[合成例3]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)(17.5g(0.1003mol)),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(90.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(90.0g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体C”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体C并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂C”。
[合成例4]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(82.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(72.0g(0.040mol))和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体D”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐(26.4g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(26.4g),将混合物加热到80℃以使5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体D并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂D”。
[合成例5]
将实施例1中在末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物合成反应后添加的水(0.400mol)变更为甲醇(0.400mol,12.8g),使其进行半酯化,由此得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂E”。
[实施例7、8]
<含感光性树脂组合物的聚酰亚胺前体组合物溶液的调制>
在上述合成例1、2所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中添加二胺化合物、感光性树脂、光聚合引发剂、有机溶剂而制备出感光性树脂组合物。在表3中记载了各构成原料的树脂固态成分的配比和原料种类。表中所记载的溶剂1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷的溶剂量是包括上述合成树脂溶液等中所含有的溶剂等在内的全部溶剂量。在脱泡装置中对混合溶液实施脱泡处理,将该溶液完全脱泡后进行了下述评价。
[表3]
单位:重量份
<1>中村化学公司生产,产品名称“NK ESTER A-9300”(Tris(2-acryloxyethyl)Isocyanulate)
<2>中村化学公司生产,双酚A EO改性二丙烯酸酯分子量:1684
<3>CIBA公司生产光聚合引发剂
<4>日本AEROSIL株式会社生产二氧化硅粒子
<5>大日本油墨株式会社生产,甲酚醛型多官能环氧树脂的产品名称
<6>大八化学工业株式会社生产磷酸醚类阻燃剂的名称
<7>三井化学聚氨酯株式会社生产异氰酸酯化合物的产品名称
<在聚酰亚胺膜上形成涂膜>
通过流延法并借助于贝克涂敷器将其中含有上述感光性树脂组合物的聚酰亚胺前体组合物溶液涂敷在膜厚为75μm的聚酰亚胺膜(株式会社钟化生产,产品名称“75NPI”)上,使涂敷面积为100mm×100mm,并且,最终干燥厚度为25μm。在80℃温度条件下干燥20分钟后,放置其面积为50mm×50mm、线宽/线距=100μm/100μm的负性光掩模,并在氮气氛中以300mJ/cm2的强度照射紫外线,使其感光。将1.0重量%的碳酸钠水溶液加热到30℃并利用该溶液以1.0kgf/mm2的喷压对通过上述制备的感光膜进行喷涂显影。显影后,通过充分清洗后,在170℃的烤炉中加热干燥60分钟后,制备出感光性树脂组合物的固化膜。
<固化膜评价>
按照下述项目对上述制备的固化膜进行评价。评价结果如表4所述。
[表4]
实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 比较例7 | |
感光性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
密合性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
挠曲性评价 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
耐湿绝缘性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
钎焊耐热性 | - | - | ○ | ○ | - | - | - |
润湿性(mN/m) | 38 | 38 | 38 | 36 | 38 | 38 | 30以下 |
(i)感光性评价
通过对上述<在聚酰亚胺膜上形成涂膜>项目中制备的固化膜进行表面观察来实施感光性树脂组合物的感光性评价。
○:在聚酰亚胺膜的表面形成有清晰的感光图案,线宽/线距=100μm/100μm;在进行线剥离时不会发生线松动现象,并且,在线与线之间未残留溶解物。
△:在聚酰亚胺膜的表面形成有清晰的感光图案,线宽/线距=100μm/100μm;在进行线剥离时发生线松动现象,但是,在线与线之间未残留溶解物。
×:在聚酰亚胺膜的表面未形成清晰的线宽/线距=100μm/100μm的感光图案;在进行线剥离时发生线松动现象,并且,在线与线之间残留溶解物。
(ii)固化膜的黏着性
根据JIS K5400,通过“棋盘格带法”对上述<在聚酰亚胺膜上形成涂膜>项目中制备的感光性树脂组合物的固化膜的粘合强度进行了评价。
在“棋盘格带法”评价中未剥落的固化膜由“○”来表示,格子存留95%以上的固化膜由“△”来表示,格子的存留量不足80%的固化膜由“×”来表示。
(iii)固化膜的挠曲性评价
通过与上述<在聚酰亚胺膜上形成涂膜>项目同样的方法,在膜厚为25μm的聚酰亚胺膜(株式会社钟化生产,产品名称“Apical 25NPI”)上形成感光性树脂组合物的固化膜叠层膜。将所制备的固化膜叠层膜切割为30mm×10mm的长方形,在15mm位置折弯180度并反复折弯10次后,以目测方式确认是否出现了裂纹。
○:固化膜未出现裂纹;
△:固化膜出现了细微的裂纹;
×:固化膜出现了裂纹。
(iv)耐湿绝缘性
在挠曲性覆铜箔层压板(铜箔厚度为12μm,聚酰亚胺膜为株式会社钟化生产,产品名称“Apical 25NPI”,由聚酰亚胺类粘合剂对铜箔进行粘合)上形成线宽/线距=100μm/100μm的梳形图案,在10容量%的水溶液中浸渍1分钟后以纯水进行清洗从而对铜箔进行表面处理。然后,通过与上述<在聚酰亚胺膜上形成涂膜>项目同样的方法,在梳形图案上形成感光性树脂组合物的固化膜并对试验片进行调整。利用环境试验机,在85℃/85%RH条件下,对试验片的两端部分施加60V的直流电流,并观察绝缘电阻值变化以及迁移变化情况等。
○:在试验开始后,106以上的电阻值维持500小时以上,未发生迁移或枝状物等。
×:在试验开始后,在500小时以上的期间内未发生迁移或枝状物等。
(v)固化膜的润湿性
根据JIS K6768测定法对上述<在聚酰亚胺膜上形成固化膜>中制备的覆膜的润湿性进行了测定。
(vi)钎焊耐热性
通过流延法并借助于贝克涂敷器将感光性树脂组合物涂敷在膜厚为75μm的聚酰亚胺膜(株式会社钟化生产,产品名称“75NPI”)上,使涂敷面积为100mm×100mm,并且,最终干燥厚度为25μm。在80℃温度条件下干燥20分钟后,放置其面积为50mm×50mm、线宽/线距=100μm/100μm的负性光掩模,并在氮气氛中以300mJ/cm2的强度照射紫外线,使其感光。将1.0重量%的碳酸钠水溶液加热到30℃并利用该溶液以1.0kgf/mm2的喷压对通过上述制备的感光膜进行喷涂显影。显影后,用纯水充分清洗后,在170℃的烤炉中加热干燥60分钟后,制备出感光性树脂组合物的固化膜。
使上述涂敷膜以涂敷有感光性树脂组合物的固化膜的面接触金属熔化浴的方式漂浮在金属熔化浴中,并在10秒钟后将其取出,其中,在金属熔化浴中焊料在260℃温度条件下完全熔解。执行三次上述操作,并根据JIS K5400,通过“棋盘格带法”对固化膜的粘合强度进行了评价。
在“棋盘格带法”评价中未剥落的固化膜由“○”来表示,格子存留95%以上的固化膜由“△”来表示,格子的存留量不足80%的固化膜由“×”来表示。
[实施例9、10]
在合成例3、4所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中添加二胺化合物、感光性树脂、光聚合引发剂、有机溶剂以及作为热固化性树脂组合物的环氧树脂(甲酚醛型多官能环氧树脂“EPICLONN-665”)而制备出感光性树脂组合物。在表3中记载了各构成原料的树脂固态成分的配比和原料种类。另外,表中所记载的溶剂1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷的溶剂量是包括上述合成树脂溶液等中所含有的溶剂等在内的全部溶剂量。在脱泡装置中对混合溶液实施脱泡处理,将该溶液完全脱泡后通过浴上述实施例7、8同样的方法进行了评价。评价结果如表4所示。
[实施例11]
在合成例5所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中添加二胺化合物、感光性树脂、光聚合引发剂、有机溶剂而制备出感光性树脂组合物。在表3中记载了各构成原料的树脂固态成分的配比和原料种类。另外,表中所记载的溶剂1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷的溶剂量是包括上述合成树脂溶液等中所含有的溶剂等在内的全部溶剂量。在脱泡装置中对混合溶液实施脱泡处理,将该溶液完全脱泡后通过浴上述实施例7、8同样的方法进行了评价。评价结果如表4所示。
[实施例12]
在合成例1所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中添加异氰酸酯化合物、感光性树脂、光聚合引发剂、有机溶剂而制备出感光性树脂组合物。在表3中记载了各构成原料的树脂固态成分的配比和原料种类。另外,表中所记载的溶剂1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷的溶剂量是包括上述合成树脂溶液等中所含有的溶剂等在内的全部溶剂量。在脱泡装置中对混合溶液实施脱泡处理,将该溶液完全脱泡后通过浴上述实施例7、8同样的方法进行了评价。评价结果如表4所示。
[合成例6]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(40.0g(0.040mol))和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))所得到的溶液。将上述溶液加热到80℃后实施5小时的加热回流。
[化24]
……通式(15)
其中,t1、t2表示1以上的整数,
[化25]
其中,q、r、s表示1以上的整数。
向上述反应溶液中加入二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(16.2g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(16.2g),在80℃的温度条件下进行3个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入17.5g(0.1000mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)和甲基三甘醇二甲醚(17.5g),在80℃的温度条件下进行5个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐(26.4g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(26.4g),加热到180℃后使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂F”。
[合成例7]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(50.0g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。向上述反应溶液中加入二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(16.2g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(16.2g),在80℃的温度条件下进行3个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入17.5g(0.1000mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)和甲基三甘醇二甲醚(17.5g),在80℃的温度条件下进行5个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入5-(2,5-二氧代四氢-3-吠喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐(26.4g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(26.4g),加热到180℃后使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂G”。
[合成例8]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(90.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(90.0g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。向上述反应溶液中加入二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(16.2g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(16.2g),在80℃的温度条件下进行3个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入17.5g(0.1000mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)和甲基三甘醇二甲醚(17.5g),在80℃的温度条件下进行5个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入5-(2,5-二氧代四氢-3-呋喃)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐(26.4g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(26.4g),加热到180℃后使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂H”。
[合成例9]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(82.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(72.0g(0.040mol))和聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,甲均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。
向上述反应溶液中加入二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(16.2g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(16.2g),在80℃的温度条件下进行3个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入17.5g(0.1000mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%)和甲基三甘醇二甲醚(17.5g),在80℃的温度条件下进行5个小时的加热回流。然后,在该溶液中进一步投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),加热到180℃后使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.2g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂I”。
[合成例10]
将合成例6中反应后添加的水(0.400mol)变更为甲醇(0.400mol,12.8g),使其进行半酯化,由此得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂J”。
[实施例13至17]
在上述合成例6至10所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中添加二胺化合物、感光性树脂、光聚合引发剂、有机溶剂和热固化性树脂而制备出感光性树脂组合物。在表5中记载了各构成原料的树脂固态成分的配比和原料种类。另外,表中所记载的溶剂1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷的溶剂量是包括上述合成树脂溶液等中所含有的溶剂等在内的全部溶剂量。在脱泡装置中对混合溶液实施脱泡处理,将该溶液完全脱泡后实施了与上述实施例7至12同样的评价。评价结果见表6。
[表5]
单位:重量份
<1>新中村化学公司生产,产品名称“NK ESTER A-9300”(Tris(2-acryloxyethyl)Isocyanulate)
<2>新中村化学公司生产,双酚A EO改性二丙烯酸酯分子量:1684
<3>CIBA公司生产光聚合引发剂
<4>日本AEROSIL株式会社生产二氧化硅粒子
<5>大日本油墨株式会社生产,甲酚醛型多官能环氧树脂的产品名称
<6>日本大八化学工业株式会社生产磷酸醚类阻燃剂的名称
[表6]
评价项目 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | 实施例17 | 比较例7 |
感光性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
密合性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
挠曲性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
耐湿绝缘性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
润湿性(mN/m) | 36 | 38 | 38 | 38 | 38 | 30以下 |
[合成例11]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1000”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1000)(15.0g(0.015mol))、聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5651”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为1000)(10.0g(0.010mol))、以及二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(8.1g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体E”。
[化26]
其中,t1、t2表示1以上的整数,
[化27]
其中,q、r、s表示1以上的整数。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体E并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.20g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂K”。
[合成例12]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚烷基二醇(旭化成株式会社生产,产品名称“PTXG1800”,由下述通式(15)表示的聚烷基二醇,平均分子量为1800)(27.0g(0.015mol))、聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5652”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为2000)(20.0g(0.010mol))和二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(8.1g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体F”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体F并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.2g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂L”。
[合成例13]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入17.5g(0.1003mol)甲苯二异氰酸酯(甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合物,甲代亚苯基-2,4-二异氰酸酯与甲代亚苯基-2,6-二异氰酸酯的混合比例分别为80%和20%),将混合物加热到80℃以溶解甲苯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDLT5652”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为2000)(50.0g(0.025mol))和二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(8.1g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体G”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体G并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.2g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂M”。
[合成例14]
在氮气加压的分液瓶中投入甲基三甘醇二甲醚(17.5g)作为聚合用溶剂,然后,进一步投入20.7g(0.1004mol)降冰片烯二异氰酸酯,将混合物加热到80℃以溶解降冰片烯二异氰酸酯。用一个小时的时间向上述溶液中添加下述溶液,即:在甲基三甘醇二甲醚(50.0g)中溶解聚碳酸二醇酯(旭化成株式会社生产,产品名称“PCDL T5652”,由下述通式(16)表示的聚碳酸二醇酯,平均分子量为2000)(50.0g(0.025mol))和二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)(8.1g(0.050mol))所得到的溶液。对上述溶液实施5小时的加热回流。将上述反应溶液称之为“中间体H”。
向上述反应所使用的反应装置之外的其他反应装置中投入2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐(以下,简称为“BPRDA”)(52.0g(0.100mol))和甲基三甘醇二甲醚(52.0g),将混合物加热到80℃以使2,2-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]丙二酐分散在甲基三甘醇二甲醚中。
用1个小时的时间在上述溶液中添加上述中间体H并使其反应。在添加后加热到180℃并使其反应5个小时。通过上述反应,获得末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。在该溶液中加入纯水7.2g(0.400mol),在80℃温度条件下实施5小时的加热回流,从而得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂N”。
[合成例15]
将合成例11中反应后添加的水(0.400mol)变更为甲醇(0.400mol,12.8g),使其进行半酯化,由此得到末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液。将该合成树脂简称为“树脂O”。
[实施例18至22]
在上述合成例11至15所获得的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物溶液中添加二胺化合物、感光性树脂、光聚合引发剂、有机溶剂和热固化性树脂而制备出感光性树脂组合物。在表7中记载了各构成原料的树脂固态成分的配比和原料种类。另外,表中所记载的溶剂1,2-双(2-甲氧基乙氧基)乙烷的溶剂量是包括上述合成树脂溶液等中所含有的溶剂等在内的全部溶剂量。在脱泡装置中对混合溶液实施脱泡处理,将该溶液完全脱泡后实施了与上述实施例7至12同样的评价。评价结果见表8。
[表7]
单位:重量份
<1>新中村化学公司生产,产品名称“NK ESTER A-9300”(乙氧基异三聚氰酸酯)
<2>新中村化学公司生产,双酚A EO改性二丙烯酸酯分子量:1684
<3>CIBA公司生产光聚合引发剂
<4>日本AEROSIL株式会社生产二氧化硅粒子
<5>大日本油墨株式会社生产,甲酚醛型多官能环氧树脂的产品名称
<6>日本大八化学工业株式会社生产磷酸醚类阻燃剂的名称
[表8]
评价项目 | 实施例18 | 实施例19 | 实施例20 | 实施例21 | 实施例22 | 比较例7 |
感光性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
密合性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
挠曲性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
耐湿绝缘性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
钎焊耐热性 | - | - | ○ | ○ | - | - |
润湿性(mN/m) | 38 | 38 | 38 | 36 | 38 | 30以下 |
(比较例7)
在容量2000ml的玻璃烧瓶中投入3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(176.09g(598.5mmol))和甲基三甘醇二甲醚(methyl triglyme)(254.26g),在氮气氛中180℃温度条件下进行加热搅拌。进一步添加α,ω-双(3-氨基丙基)聚二甲基硅氧烷(α,ω-bis(3-aminopropyl)polydimethyl siloxane)(日本信越化学公司生产,产品名称“KF8010”,平均分子量为830)(250.25g(301.5mmol))和甲基三甘醇二甲醚(100g),并在180℃温度条件下均匀搅拌60分钟。然后,在上述反应溶液中添加双(3-羧基,4-氨基苯基)甲烷(42.51g(148.5mmol))和甲基三甘醇二甲醚(100g),并在180℃温度条件下加热搅拌6个小时。将该溶液称为半酯化溶液。
向上述反应装置之外的其他玻璃容器、即容量500ml的遮光的玻璃容器中投入三(2-丙烯酰氧乙基)异氰酸酯(东亚合成化学公司生产,产品名称“m-315”)(126.9g(300mmol))和甲基三甘醇二甲醚(120g),在氮气氛中,在室温条件下实施搅拌溶解。然后,进一步添加α,ω-双(3-氨基丙基)聚二甲基硅氧烷(日本信越化学公司生产,产品名称“KF8010”,平均分子量为830)(83.0g(100mmol))和二甘醇二甲醚(52.9g),搅拌2个小时后,制备出在二氨基聚硅氧烷的两个末端分别具有1个三(2-丙烯酰氧乙基)异氰酸酯(tris(2-acryloyloxyethyl)isocyanurate)的感光性单体的反应液。将该溶液称为感光性单体溶液。
接着,在上述半酯化溶液(50g)中添加2-羟乙基异丁烯酸酯(1.25g)和感光性单体溶液(15.39g),并且,进一步添加IRGACURE907(CIBA公司生产)(2.57g)、2,4-二乙基噻吨酮(日本化药公司生产,产品名称为“DETX”)(0.51g)、p-二甲基氨基安息香酸乙醚(日本化药公司生产,产品名称为“EDMAB”)(1.02g)、硅类消泡剂(道康宁公司生产,产品名称为“DB-100”)(0.13g)、AEROSIL(平均粒径0.01μm)(2.56g)、云母(平均粒径1.8μm)(5.19g)作为光聚合引发剂,在室温条件(25℃)下搅拌2个小时后,放置1个小时,之后,用三辊机进行均匀混合,从而获得感光性酰亚胺硅氧烷低聚物组合物。
将上述感光性酰亚胺硅氧烷低聚物组合物(50g)、环氧树脂(日本环氧树脂株式会社生产,产品名称“EPICOAT 152)(3.2g)、2-乙基-4-甲基咪唑(0.32g)混合在一起,并在室温条件下搅拌而获得组合物。
通过与上述实施例7同样的方法对上述组合物进行物性值评价。其评价结果见表4、6、8。
本发明包括感光性树脂组合物,该感光性树脂组合物的特征在于,至少含有:(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂和(D)光聚合引发剂。
上述感光性树脂组合物可以进一步含有(E)热固化性树脂。
并且,上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物是通过下述方式获得的具有下述通式(19)所示的结构的末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,即,使下述通式(18)所示的末端异氰酸酯化合物和下述通式(3)所示的四羧酸二酐按照末端异氰酸酯化合物的摩尔数/四羧酸二酐的摩尔数≤0.80的配比发生反应,然后,与水(H2O)和/或伯醇(R3-OH)发生反应从而获得上述末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物。
[化28]
其中,R1表示聚碳酸酯结构和/或聚亚烷基结构,多个X1分别独立地表示2价有机基,l、m表示1~20的整数。
[化29]
其中,Y表示4价有机基。
[化30]
其中,R1表示聚碳酸酯结构和/或聚亚烷基结构,多个X1分别独立地表示2价有机基,R2表示4价有机基,R3表示氢或烷基,l、m表示1~20的整数,n表示0以上的整数。
并且,上述(B)二胺化合物可以是下述通式(7)所示的芳香族二胺。
[化31]
H2N-R4-NH2 ……通式(7)
其中,R4表示2价有机基。
并且,上述(C)感光性树脂可以是在分子内至少含有一个不饱和双键的感光性树脂组合物。
另外,上述(E)热固化性树脂可以是环氧树脂。
并且,在上述感光性树脂组合物中,(A)组分和(B)组分的配比优选使得(a)/((b)+(c))大于等于0.80且小于等于1.20,其中,(a)表示(A)组分的四羧酸二酐的摩尔量,(b)表示(A)组分的末端异氰酸酯化合物的摩尔量,(c)表示(B)组分的二胺的摩尔量。
另外,在上述感光性树脂组合物中,(A)组分、(B)组分、(C)组分、(D)组分的配比优选为:将(A)组分与(B)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~200重量份的(C)组分以及0.1~50重量份的(D)组分。
另外,上述(E)热固化性树脂的配比优选:将(A)组分、(B)组分、(C)组分、(D)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的(E)组分。
另外,本发明包括感光性树脂组合物溶液,该溶液是通过将上述感光性树脂组合物溶解在有机溶剂中而制备的溶液。
另外,本发明包括固化膜,该固化膜是通过将上述感光性树脂组合物固化而制备的膜。
另外,本发明包括由上述感光性树脂组合物制备的绝缘膜。
另外,本发明包括附绝缘膜的印刷电路板,其中,印刷电路板被上述感光性树脂组合物所覆盖。
另外,本发明包括其中至少含有(A)在侧链和末端具有羧基的由下述通式(20)所示的末端羧酸化合物、(B)二胺化合物、(C)感光性树脂、(D)光聚合引发剂。
[化32]
其中,R表示聚碳酸酯结构和/或聚亚烷基结构,多个X1、X3分别独立地表示2价有机基,X2表示其中至少含有一个羧基的有机基,R1表示氢或烷基,Y表示4价有机基,l、m、n表示1~20的整数,O表示0~20的整数,p表示1~3的整数。
并且,羧酸感光性树脂组合物可以包含(E)热固化性树脂。
并且,上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物可以是通过下述方式制备的感光性树脂组合物,即:使(a)由下述通式(1)所示的多元醇、(b)由下述通式(21)所示的异氰酸酯、(c)由下述通式(22)所示的二羟基羧酸化合物与(d)由下述通式(23)所示的异氰酸酯发生反应而获得(e)由下述通式(24)所示的末端异氰酸酯化合物,进一步使上述(e)末端异氰酸酯化合物、(f)由下述通式(3)所示的四羧酸二酐与水和/或醇发生反应而获得感光性树脂组合物。
[化33]
……通式(1)
R表示聚碳酸酯结构和/或聚亚烷基结构,l表示1~20的整数。
[化34]
O=C=N-X1-N=C=O ……通式(21)
其中,X1表示2价有机基。
[化35]
……通式(22)
其中,X2表示有机基,p表示1~3的整数。
[化36]
O=C=N-X3-N=C=O ……通式(23)
其中,X3表示2价有机基。
[化37]
其中,R表示聚碳酸酯结构和/或聚亚烷基结构,多个X1、X3分别独立地表示2价有机基,X2表示其中至少含有一个羧基的有机基,l、m、n表示1~20的整数,p表示1~3的整数。
[化38]
其中,Y表示4价有机基。
并且,上述(B)二胺化合物可以是由下述通式(7)所示的芳香族二胺。
[化39]
H2N-R4-NH2 ……通式(7)
R4表示2价有机基。
并且,上述(C)感光性树脂优选在分子内至少含有一个不饱和双键的感光性树脂组合物。
并且,上述(E)热固化性树脂优选环氧树脂。
并且,在上述感光性树脂组合物中,(B)组分的配比优选:使摩尔比(2)/((1)/2)大于等于0.50且小于等于1.00,其中,(1)表示在合成(A)组分使用的(f)四羧酸二酐的摩尔数,(2)表示(B)组分的摩尔数。
并且,在上述感光性树脂组合物中,(A)组分、(B)组分、(C)组分、(D)组分的配比优选:将(A)组分与(B)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~200重量份的(C)组分以及0.1~50重量份的(D)组分。
并且,上述(E)热固化性树脂的配比优选:将(A)组分、(B)组分、(C)组分、(D)组分的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的(E)组分。
并且,本发明包括将上述感光性树脂组合物溶解在有机溶剂中而制备的感光性树脂组合物溶液。
并且,本发明包括将上述感光性树脂组合物固化而制备的固化物。
并且,本发明包括由上述感光性树脂组合物制备的绝缘膜。
并且,本发明包括附绝缘膜的印刷电路板,其中,印刷电路板被上述感光性树脂组合物所覆盖。
由上述通式(20)表示的末端羧酸化合物的合成方法为:使上述通式(24)表示的末端异氰酸酯化合物、上述四羧酸二酐和水或醇发生反应而获得上述末端羧酸化合物。
由上述通式(24)表示的末端异氰酸酯化合物的制备方法为:使多元醇、异氰酸酯和二羟基羧酸化合物发生反应而获得上述末端异氰酸酯化合物。
作为由上述通式(22)表示的二羟基羧酸化合物,例如,可采用二羟甲基丙酸(2,2-双(羟甲基)丙酸)、二羟甲基丁酸(2,2-双(羟甲基)丁酸)、2,3-羟基苯甲酸、2,4-羟基苯甲酸、2,5-羟基苯甲酸、2,6-羟基苯甲酸、3,4-羟基苯甲酸、3,5-羟基苯甲酸。使用上述二羟基羧酸化合物,能够控制分子结构中的羧基量,所以优选之。
关于本发明的由通式(24)表示的末端异氰酸酯化合物的合成方法,首先,
步骤1:使通式(1)表示的多元醇(具体为多元醇化合物)与通式(21)表示的异氰酸酯发生反应。对上述聚碳酸二醇酯类和二异氰酸酯类的配比进行设定,使其在无溶剂系统或有机溶剂系统中发生反应从而得到中间物质A,其中,羟基与异氰酸酯基之间的数量比例,即,异氰酸酯基/羟基,大于等于1.90且小于等于2.10。
步骤2:使上述步骤1中制备的中间物质A与上述通式(22)表示的二羟基羧酸化合物发生反应。对中间物质A和上述通式(22)表示的二羟基羧酸化合物的配比进行设定,使其在无溶剂系统或有机溶剂系统中发生反应从而得到中间物质B,其中,中间物质A的异氰酸酯基与二羟基羧酸化合物的羟基之间的数量比例,即,异氰酸酯基/羟基,大于等于1.90且小于等于2.10。
步骤3:使上述步骤2中制备的中间物质B与上述通式(23)表示的异氰酸酯发生反应。对中间物质B和上述通式(23)表示的异氰酸酯的配比进行设定,使其在无溶剂系统或有机溶剂系统中发生反应从而得到和上述通式(24)表示的末端异氰酸酯化合物,其中,中间物质B的羟基与异氰酸酯的异氰酸酯基之间的数量比例,即,异氰酸酯基/羟基,大于等于1.90且小于等于2.10。
接着,使上述制备的末端异氰酸酯化合物与四羧酸二酐发生反应而获得由下述通式(25)表示的、在侧链具有羧基的末端羧酸酐。
[化40]
其中,R表示聚碳酸酯结构和/或聚亚烷基结构,多个X1、X3分别独立地表示2价有机基,X2表示其中至少含有一个羧基的有机基,l、m、n表示1~20的整数,O表示0~20的整数,p表示1~3的整数。
在水或醇中对上述末端羧酸酐进行开环处理,从而获得末端羧酸酐。
另外,末端具有羧基的末端羧酸酐与水或醇发生反应而获得其侧链和末端具有羧基的末端羧酸酐。上述醇优选具有亚烷基的醇。例如,可以优选采用甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等。另外,在与水反应的情况下,即使加热固化感光性树脂组合物时的固化温度较低,也能够很容易充分进行反应,所以,优选与水进行反应。另外,末端羧酸酐与水或醇发生反应时的温度优选150℃以下,特别优选120℃以下。
反应方法可以采用多种方法。特别优选在含有水和/或醇的有机溶剂溶液中对侧链具有羧基的末端羧酸酐进行加热、回流处理的方法。
在上述情况下参与反应的水和/或醇的添加量的摩尔量优选大于等于在制备本申请发明末端羧酸酐时使用的四羧酸二酐的摩尔量。特别优选大于等于所使用的四羧酸二酐的摩尔量的1.5倍,这样,能够有效地进行上述反应。
上述通式(1)表示的多元醇(具体而言,为二元醇)可以是由下述通式(26)表示的具有碳酸盐结构的聚碳酸二醇酯和/或由下述通式(27)表示的聚亚烷基二醇。
[化41]
……通式(26)
其中,Z表示选自-CH2-、-CH2C(CH3)2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-的一种以上的基,q、s表示1~30的整数,r表示1以上的整数。
[化42]
其中,W表示选自下述通式组(1)的一种以上的有机基,
[化43]
其中,t1、t2表示1以上的整数。
另外,作为上述聚亚烷基二醇(polyalkylene diol),例如,可以举出旭化成株式会社的产品,产品名称为PTXG1000、PTXG1500、PTGX1800、FAS PTMG-1000、FAS PTMG-1800、FAS PTMG-2000等。
本申请发明特别优选:在利用碱性水溶液进行显影时,将聚亚烷基二醇用作必要组分。
Claims (15)
1.一种聚酰亚胺前体组合物,其特征在于,至少含有:
(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物;以及
(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物。
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺前体组合物,其特征在于:
上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物是四羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺前体组合物,其特征在于:
上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物是通过下述方式获得的,即,至少使(a)由下述通式(1)表示的二醇化合物和(b)由下述通式(2)表示的二异氰酸酯化合物发生反应而合成末端异氰酸酯化合物,接着,使该末端异氰酸酯化合物和(c)由下述通式(3)表示的四羧酸二酐发生反应而合成末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,然后,使该末端酸酐氨基甲酸酯酰亚胺低聚物和(d)(水和/或伯醇)发生反应而获得上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物,
[化1]
其中,R表示2价有机基,l表示1~20的整数,
[化2]
O=C=N-X-N=C=O ……通式(2)
其中,X表示2价有机基,
[化3]
其中,Y表示4价有机基。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的聚酰亚胺前体组合物,其特征在于:
上述(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物在侧链也含有羧基。
6.一种感光性树脂组合物,其特征在于,至少含有:
权利要求1至5中的任意一项所述的聚酰亚胺前体组合物;
(C)感光性树脂;以及
(D)光聚合引发剂。
7.根据权利要求6所述的感光性树脂组合物,其特征在于,
在上述感光性树脂组合物中,(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂、以及(D)光聚合引发剂的配比为:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物与(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的固态成分的总和设为100重量份时,含有10~200重量份的(C)感光性树脂、0.1~50重量份的(D)光聚合引发剂。
8.根据权利要求6或7所述的感光性树脂组合物,其特征在于:
还含有(E)热固化性树脂。
9.根据权利要求8所述的感光性树脂组合物,其特征在于,
上述(E)热固化性树脂的配比为:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物、(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物、(C)感光性树脂以及(D)光聚合引发剂的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的上述(E)热固化性树脂。
10.一种热固化性树脂组合物,其特征在于,至少含有:
权利要求1至5中的任意一项所述的聚酰亚胺前体组合物;以及
(E)热固化性树脂。
11.根据权利要求10所述的热固化性树脂组合物,其特征在于,
上述(E)热固化性树脂的配比为:将(A)末端羧酸氨基甲酸酯酰亚胺低聚物与(B)二胺化合物和/或异氰酸酯化合物的固态成分的总和设为100重量份时,含有0.5~100重量份的上述(E)热固化性树脂。
12.一种聚酰亚胺前体组合物溶液,其特征在于:
是在有机溶剂中溶解权利要求1至5中的任意一项所述的聚酰亚胺前体组合物、权利要求6至9中的任意一项所述的感光性树脂组合物、或者、权利要求10或11所述的热固化性树脂组合物所得到的聚酰亚胺前体组合物溶液。
13.一种树脂薄膜,其特征在于:
是在基材表面上涂敷权利要求12所述的聚酰亚胺前体组合物溶液并进行干燥处理后所得到的树脂薄膜。
14.一种绝缘膜,其特征在于:
是将权利要求13所述的树脂薄膜固化后所得到的绝缘膜。
15.一种附绝缘膜的印刷电路板,其特征在于:
印刷电路板被权利要求14所述的绝缘膜所覆盖。
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