DE4243463A1 - Abscheidung von Diaminodiphenyldisulfid (DAPS) auf Goldoberflächen und Herstellung von PMDA/DAPS-Polyimiden auf Goldoberflächen durch Gasphasenabscheidung - Google Patents

Abscheidung von Diaminodiphenyldisulfid (DAPS) auf Goldoberflächen und Herstellung von PMDA/DAPS-Polyimiden auf Goldoberflächen durch Gasphasenabscheidung

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Description

Die Erfindung betrifft ein neues Polyimid, dessen Her­ stellung, sowie die Herstellung von Multilagensystemen mit diesem Polyimid.
Polyimide finden aufgrund ihrer hohen thermischen Stabi­ lität, Reaktionsträgheit und Strahlungsbeständigkeit in einer Vielzahl von Gebieten technische Anwendung (Bessonov, Koton, Kudryavtsev, Laius: "Polyimides Thermally Stable Polymers", Plenum (1987), S. 79-125, 145-157, 272-298; K.L. Mittal: "Polyimides-Synthesis, Characterization and Applications", Plenum (1984), S. 715-1166). In vielen dieser Anwendungen treten die Polyimide als Teil von Verbundwerk­ stoffen (z. B. in der Mikroelektronik zusammen mit Metallen) in Erscheinung. In diesem Fall werden aufgrund der hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten polymerer Materialien enorme Anforderungen an die Adhäsion des Polyimids an die anderen Komponenten des Materialsystems gestellt.
Die Adhäsion von Polyimiden auf Metallen ist in vielen Fällen das Hauptproblem für die Lebensdauer solcher Verbund­ werkstoffe.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Polyimid darzustellen, das definierte koordinative Bindungen mit Metallsubstraten eingeht und deshalb sehr gute Adhäsions­ eigenschaften zeigt.
Überraschenderweise ist es möglich, aus Diaminodiphenyl­ disulfid (DAPS) und 1,2,5,5-Benzoltetracarbonsäuredianhydrid (PMDA) ein Polyimid zu erzeugen, das die Vorteile anderer Polyimide besitzt und zudem unter Bruch der Schwefel- Schwefel-Bindung eine koordinative Bindung mit Metallober­ flächen (z. B. Gold, Silber, Eisen etc.) eingeht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Polyimid der Formel (1):
in der n eine ganze Zahl zwischen 30 und 35 bedeutet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch der Einsatz des Polyimids der Formel (1) in verschiedenen Schicht­ systemen (Verbundwerkstoffen) bei denen die besonderen Adhäsionseigenschaften dieses Polyimids zum Tragen kommen.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyimids werden die Ausgangssubstanzen Diaminodiphenyldisulfid (DAPS) und 1,2,4,5-Benzoltetracarbonsäuredianhydrid (PMDA) aus ge­ trennten Verdampfern thermisch (100°-200°C) in die Gasphase gebracht. Nach Kondensation an der Substratoberfläche rea­ gieren sie miteinander zur Polyamidsäure. Die Imidisierung erfolgt durch anschließendes Heizen des Polyamidsäurefilms auf ungefähr 250°C. Das Verfahren verläuft analog zu dem, das man bei der Herstellung von Polyimidfilmen aus 4,4′-Oxy­ dianilin (ODA) und PMDA verwendet (J.R. Salem, F.O. Sequeda, J. Duran, M.Y. Lee, R.M. Yang; J. Vac. Sci. Tech­ nol. A4,3,369 (1986)).
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe nach Anspruch 2 und 3 wird das oben beschriebene Verfahren als Teilschritt in dem Herstellungsablauf des Gesamtsystems ver­ wendet.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffe nach Anspruch 2 wird das Metallsubstrat über einen längeren Zeit­ raum in eine Lösung des Diaminodimethyldisulfids getaucht. Unter Bruch der Schwefel-Schwefel-Bindung und Ausbildung einer koordinativen Bindung mit dem Metallsubstrat adsor­ biert dann eine Monolage des DAPS. Dampft man anschließend die Komponenten eines anderen Polyimids auf, so reagieren die Anhydridgruppen mit den Aminogruppen des DAPS zu Amid­ säuregruppen, die wiederum thermisch imidisiert werden kön­ nen.
Beispiel 1 Aufbringen eines stark gebundenen Polyimidfilms auf Gold durch Gasphasenabscheidung von PMDA und DAPS und an­ schließender Imidisierung
Hierbei wird das Goldsubstrat nach vorherigem Sputtern im Hochvakuum aus zwei Knudsenzellen mit PMDA und DAPS be­ dampft.
Der so aufgebrachte Film wird über mehrere Stunden auf 250°C geheizt und dadurch imidisiert.
Beispiel 2 Aufbringen einer DAPS-Monolage aus Ethanollösung auf einem Goldsubstrat und anschließendes Aufdampfen eines beliebigen Polyimidfilmes
Das saubere Goldsubstrat wird hierzu in eine millimolare Lösung aus DAPS in Ethanol (p.A.) eingetaucht und für 10 Stunden darin belassen. Unter Stickstoffatmosphäre wird diese Probe dann in reinem Ethanol gespült und in eine Vakuumkammer gebracht wo sie analog dem Beispiel 1 mit PMDA und ODA bedampft wird. Nach der analog Beispiel 1 erfolgten Imidisierung ist der PMDA/ODA-Film, der normalerweise nicht mit Gold reagiert, über die DAPS-Moleküle koordinativ an die Goldoberfläche gebunden.
Beispiel 3 Aufdampfen eines stark gebundenen Goldfilms auf ein PMDA/ DAPS-Polyimid
Durch Aufdampfen oder Aufsputtern von Gold auf die saubere PMDA/DAPS-Polyimidoberfläche erhält man koordinativ ge­ bundene Goldfilme oder Leiterbahnen auf einem Polyimid­ substrat. Die hohe Adhäsion wird ohne zusätzlichen Haftver­ mittler erreicht.
Mit Hilfe der Erfindung ist es erstmals möglich, auf einen Haftvermittler an der Polyimid/Edelmetallgrenzfläche zu ver­ zichten.

Claims (7)

1. Polyimid der Formel (1): in der n eine ganze Zahl zwischen 30 und 35 bedeutet.
2. Multilagensystem nach (2) wobei Polyimid (1) das in Formel (1) beschriebene ist und Polyimid (2) ein beliebiges Polyimid der Formel (3) ist in der n eine ganze Zahl zwischen 30 und 35 bedeutet, mit den aromatischen Gruppen R1 und R11 (Polyimid (1) kann bei entsprechender Präparation eine Dicke von nur einer Monolage besitzen.
3. Multilagensystem nach (4) wobei Polyimid (1) das in Formel (1) beschriebene ist.
4. Verfahren zur Herstellung von Polyimidfilmen nach An­ spruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Polyimid zugrundeliegende Polyamidsäure durch Reaktion der Komponenten aus Gasphase auf ein Substrat aufge­ bracht wird.
5. Verfahren zur Herstellung von Polyimidfilmen nach An­ spruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Polyimid zugrundeliegende Polyamidsäure durch Spin­ coating aus Lösung auf ein Substrat aufgebracht wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Polyimidmultilagen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diamino­ diphenyldisulfidanteil von Polyimid (1) selbstorgani­ sierend aus Lösung auf einer Metallsubstratoberfläche abgeschieden wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Polyimidmultilagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallanteil im Vakuum aufgedampft wird.
DE19924243463 1992-09-01 1992-12-22 Abscheidung von Diaminodiphenyldisulfid (DAPS) auf Goldoberflächen und Herstellung von PMDA/DAPS-Polyimiden auf Goldoberflächen durch Gasphasenabscheidung Withdrawn DE4243463A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019068182A1 (fr) * 2017-10-02 2019-04-11 HYDRO-QUéBEC Polymères et composés soufrés et leur utilisation dans les cellules électrochimiques
CN110183657A (zh) * 2019-06-18 2019-08-30 京东方科技集团股份有限公司 一种含二硫键的聚酰亚胺的合成方法及oled显示装置

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