JP2001031764A - ポリイミド前駆体溶液及びその製造方法、それから得られる塗膜及びその製造方法 - Google Patents
ポリイミド前駆体溶液及びその製造方法、それから得られる塗膜及びその製造方法Info
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Abstract
液及びその製造方法、その溶液から得られる良好な物性
を有するポリイミド塗膜及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 特定のカルボン酸と特定のジアミンとか
らなる塩を溶質として含有するポリイミド前駆体溶液。
溶媒中で特定のテトラカルボン酸二無水物1モルに対し
て0〜0.95モルの特定のジアミンを反応させ、つい
で水又はアルコールと反応させてカルボン酸を得た後、
このカルボン酸1モルに対して特定のジアミン0.95
〜1.05モルを加えるポリイミド前駆体溶液の製造方
法。前記ポリイミド前駆体溶液から得られるポリイミド
塗膜。前記ポリイミド前駆体溶液を基材上に塗工し、加
熱イミド化するポリイミド塗膜の製造方法。
Description
溶液及びその製造方法、さらにはポリイミド前駆体溶液
から得られるポリイミド塗膜及びその製造方法に関する
ものである。
の応用に有用なものであり、半導体デバイス上への絶縁
フィルムや保護コーティングとして用いられている。特
に全芳香族ポリイミドは、その優れた耐熱性、機械的特
性、電気的特性から、フレキシブル回路基板や集積回路
等において高密度化、多機能化等に大きく貢献してい
る。このように、微細な回路の層間絶縁膜や保護膜を形
成させる場合、従来よりポリイミド前駆体の溶液が用い
られてきた。このようなポリイミド前駆体溶液として、
下記一般式に示すポリアミド酸の溶液が知られている。
族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応さ
せることにより製造されるもので、例えば特公昭36−
10999号公報、特開昭62−275165号公報、
特開昭64−5057号公報、特公平2−38149号
公報、特公平2−38150号公報、特開平1−299
871号公報、特開昭58−122920号公報、特公
平1−34454号公報、特開昭58−185624号
公報、Journal of Polymer Science,Macromolecular Re
views Vol.11 P.199 (1976) 、米国特許第423852
8号明細書、特公平3−4588号公報、特公平7−3
0247号公報、特開平7−41556号公報、特開平
7−62095号公報、特開平7−133349号公
報、特開平7−149896号公報、特開平6−207
014号公報、特公平7−17870号公報、特公平7
−17871号公報、IBM Technical Disclosure Bulle
tinVol.20 No.6 P.2041 (1977)等に開示されているよ
うに、溶媒として非プロトン性極性溶媒を用いるもの
や、特開平6−1915号公報に開示されているように
水溶性エーテル系化合物、水溶性アルコール系化合物、
水溶性ケトン系化合物及び水から選ばれる混合溶媒を用
いるものなど、種々の溶液が知られている。
としてのポリイミド前駆体としてはポリアミド酸以外に
も種々のポリマーが知られている。例えば、Macuromole
cules Vol.22 P.4477 (1989)やPolyimides and Other H
igh Temperature Polymers.P.45 (1991)には、下記一般
式からなるポリアミド酸エステルが開示されており、
は、下記一般式からなるポリアミド酸トリメチルシリル
エステルが開示されており、
8 P.29 (1970) 、Journal of PolymerScience Part B V
ol.8 P.559 (1970) 、日本化学会誌 Vol.1972 P.1992、
Journal of Polymer Science Polymer Chemistry Editi
on Vol.13 P.365 (1975)には、下記式からなるポリアミ
ド酸ビス(ジエチルアミド)が開示されている。
も高重合度のポリマーの溶液である。これらポリマー溶
液からポリイミド塗膜を得る際は、一般的にはこのポリ
マー溶液を銅、ガラス等の基材上にコーティングし、加
熱することにより溶媒の除去及びイミド化を行いポリイ
ミド塗膜を得る。
液をコーティングする場合には、その重合度が高いの
で、溶液の粘度を塗工可能とするためには、溶質濃度を
低くしなければならないという問題があった。また、生
産性を高めるために、溶質濃度を高めると溶液の粘度が
高くなり、塗工できなくなってしまうという問題もあ
り、またたとえ塗工できたとしても、機械的、熱的特性
に優れた塗膜やフィルムが得られないという問題点あっ
た。さらに、ポリマー溶液は長期の保存に耐え難く、そ
の重合度を維持しつつ長期間保存することは極めて困難
であった。
明の課題は、高濃度かつ低粘度のポリイミド前駆体溶液
及びその製造方法、それから得られる良好な物性を有す
るポリイミド塗膜及びその製造方法を提供することにあ
る。
解決すべく鋭意研究した結果、特定のモノマーを組み合
わせれば、重合体でなくともそれらモノマーを含む溶液
から、良好な物性を有するポリイミド塗膜が得られるこ
とを見い出した。すなわち、後述する一般式(1)に示
すカルボン酸と一般式(2)に示すジアミンとからなる
モノマーの塩を含有するポリイミド前駆体溶液は、モノ
マーの塩を高濃度で溶解しているにもかかわらず、低粘
度を示し、しかも、この溶液からは高強度のポリイミド
塗膜が得られるとの知見を得、これらの知見に基づい
て、本発明に到達したものである。かかる知見は、従
来、ポリイミド前駆体溶液を構成するポリイミド前駆体
が高重合度のものしか知られていなかったことに鑑みれ
ば全く驚くべき知見である。
一般式(1)に示すカルボン酸と下記一般式(2)に示
すジアミンとからなる塩が溶媒中に溶解していることを
特徴とするポリイミド前駆体溶液である。
を含む4価の芳香族残基を示し、4つのカルボニル基は
この残基中異なった炭素原子に直接連結しており、4つ
のうちの2つずつは対をなし、炭素6員環内の隣接する
炭素原子に結合しており、R’は少なくとも1つの炭素
6員環を含む2価の芳香族残基を示し、R''は水素又は
炭素数7以下の1価の有機基を示し、R''' は少なくと
も1つの炭素6員環を含む2価の芳香族残基を示し、n
は1〜20の整数を示す。〕
トラカルボン酸二無水物と一般式(4)に示すジアミン
を、一般式(3)に示すテトラカルボン酸二無水物1モ
ルに対して、一般式(4)に示すジアミン0.1〜0.
95モルの割合で反応させて、一般式(5)に示すカル
ボン酸二無水物を生成させ、水又は任意のアルコールを
加えて末端の酸無水物基を開環させて一般式(1)に示
すカルボン酸を得た後、この一般式(1)に示すカルボ
ン酸1モルに対し、一般式(2)に示すジアミン0.9
5〜1.05モルを加えることを特徴とするポリイミド
前駆体溶液の製造方法である。
を含む4価の芳香族残基を示し、4つのカルボニル基は
この残基中異なった炭素原子に直接連結しており、4つ
のうちの2つずつは対をなし、炭素6員環内の隣接する
炭素原子に結合しており、R’は少なくとも1つの炭素
6員環を含む2価の芳香族残基を示し、R''は水素又は
炭素数7以下の1価の有機基を示し、R''' は少なくと
も1つの炭素6員環を含む2価の芳香族残基を示し、n
は1〜20の整数を示す。〕第3に、前記ポリイミド前
駆体溶液から得られるポリイミド塗膜である。第4に、
前記ポリイミド前駆体溶液を基材上に塗工し、加熱して
イミド化することを特徴とするポリイミド塗膜の製造方
法である。
る。まず、本発明で用いる用語について説明する。 (1)ポリイミド ポリマー鎖の繰り返し単位の80モル%以上がイミド構
造を有する有機ポリマーをいう。そして、この有機ポリ
マーは耐熱性を示す。 (2)ポリイミド前駆体 加熱又は、化学的作用により閉環してポリイミドとなる
有機化合物をいう。ここで、閉環とはイミド環構造が形
成されることをいう。 (3)ポリイミド前駆体溶液 ポリイミド前駆体が溶媒に溶解しているものである。こ
こで溶媒とは、25℃で液状の化合物をいう。
(B型粘度計)を用い、20℃における回転粘度を測定
したものである。 (5)溶質濃度 溶液中に占めるポリイミド前駆体の重量割合を百分率で
表した数値である。 (6)ポリイミド塗膜 例えば銅、アルミニウム、ガラス等の基材上に形成され
たポリイミドの膜をいう。これらポリイミド塗膜のなか
で基材と密着したまま使用されるものをポリイミド被覆
物といい、基材から剥離して使用されるものをポリイミ
ドフィルムという。
ポリイミド前駆体溶液は、一般式(1)に示すカルボン
酸と一般式(2)に示すジアミンとからなる塩が溶質と
して溶媒中に溶解している。一般式(1)において、R
は少なくとも1つの炭素6員環を含む4価の芳香族残基
を示し、4つのカルボニル基はこの残基中異なった炭素
原子に直接連結しており、4つのうちの2つずつは対を
なし、炭素6員環内の隣接する炭素原子に結合してお
り、R' は少なくとも1つの炭素6員環を含む2価の芳
香族残基を示し、R''は水素又は炭素数7以下の有機基
を示し、この1価の有機基は後述するアルコールに起因
する基が挙げられる。また、nは1〜20の整数を示
す。Rの具体例としては次のようなものが挙げられ、R
としては次に挙げるものが単独のみならず、2種類以上
から構成されていてもよい。
い。
2価の芳香族残基を示す。R’の具体例としては次のよ
うなものが挙げられ、R' としては次に挙げるものが単
独のみならず、2種類以上から構成されていてもよい。
しい。
R''' は少なくとも1つの炭素6員環を含む2価の芳香
族残基を示し、R''' の具体例としては前記R' として
挙げたものが用いられ、一般式(1)に示すカルボン酸
と一般式(2)に示すジアミンとからなる塩において、
R' 及びR''' として同一のもの、あるいは異なったも
のが用いられてもよい。R''' の好ましいものも、R'
の好ましいものとして挙げたものが好ましい。
(1)に示すカルボン酸と一般式(2)に示すジアミン
からなる塩を溶かす溶媒であればいかなる溶媒も用いる
ことができ、例えば、非プロトン性極性化合物、エーテ
ル系化合物、水溶性アルコール系化合物、非水溶性アル
コール系化合物、ケトン系化合物等が挙げられる。
ては、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルム
アミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
ホキシド、ヘキサメチルフォスフォラアミド等が挙げら
れ、エーテル系化合物としては、2−メトキシエタノー
ル、2−エトキシエタノール、2−(メトキシメトキ
シ)エトキシエタノール、2−イソプロポキシエタノー
ル、2−ブトキシエタノール、テトラヒドロフルフリル
アルコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコ
ールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエ
チルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテ
ル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコール
モノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、1−
メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロ
パノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリ
コールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモ
ノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチ
ルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2
−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙
げられ、水溶性アルコール系化合物としては、メタノー
ル、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノー
ル、tert−ブチルアルコール、エチレングリコー
ル、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオ
ール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、2,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、2−ブテン−1,4−ジオール、2−メチル−2,
4−ペンタンジオール、1,2,6−ヘキサントリオー
ル、ジアセトンアルコール等が挙げられ、非水溶性アル
コール系化合物としてはベンジルアルコール等が挙げら
れ、ケトン系化合物としては、1,5,5−トリメチル
−3−シクロヘキサノン等が挙げられる。さらに、その
他の溶媒としてγ―ブチロラクトン等が挙げられ、上記
各化合物を単独、もしくは二種以上を混合して用いるこ
とができる。
媒としてN−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジエチレン
グリコールモノメチルエーテルが挙げられ、混合溶媒と
して、N−メチルピロリドンとジエチレングリコールモ
ノメチルエーテル、N−メチルピロリドンとメタノー
ル、N−メチルピロリドンと2―メトキシエタノール等
の組み合わせが挙げられる。
リイミド前駆体の濃度は、30重量%以上が好ましい。
35重量%以上がより好ましく、40重量%以上がさら
に好ましい。濃度が30重量%未満では生産性への寄与
が小さく好ましくない。また、ポリイミド前駆体溶液の
粘度は、100ポイズ以下が好ましく、85ポイズ以下
がより好ましく、60ポイズ以下がさらに好ましい。粘
度が100ポイズを超えると含浸等の用途に用いた際、
生産性が低下するので好ましくない。
法で製造することができるが、例えば、一般式(1)に
示すカルボン酸の溶液に一般式(2)に示すジアミンを
添加することにより得られ、一般式(1)に示すカルボ
ン酸の溶液を合成する際には、モノマー及び溶媒の混合
順序はどんな順序にしてもよい。また、一般式(2)に
示すジアミンを添加する方法は、前記カルボン酸の溶液
に撹拌下、固体のままか、もしくは溶液にして添加す
る。
るための好ましい製造方法を、溶媒として非プロトン性
極性化合物を用いた場合について述べる。非プロトン性
極性化合物中で、一般式(3)に示すテトラカルボン酸
二無水物と一般式(4)に示すジアミンを反応させ、下
記一般式(5)に示すカルボン酸二無水物を生成させ
る。このときの反応温度は、−30℃〜70℃が好まし
く、−20℃〜40℃がより好ましい。ついで、この反
応溶液に水又はアルコールを加え反応させ、一般式
(1)に示すカルボン酸を生成させ、この溶液を得る。
このときの反応温度は、0〜80℃が好ましく、20〜
70℃がより好ましい。また、この際、必要に応じてジ
メチルアミノエタノールなどを触媒として用いてもよ
い。さらに、この一般式(1)に示すカルボン酸の溶液
に一般式(2)に示すジアミンを添加することにより、
本発明のポリイミド前駆体溶液を得ることができる。
生成させるための一般式(3)に示すテトラカルボン酸
二無水物と一般式(4)に示すジアミンとの割合は、テ
トラカルボン酸二無水物1モルに対してジアミン0.1
〜0.95モルが好ましく、より好ましくは0.45〜
0.9モルである。テトラカルボン酸二無水物1モルに
対してジアミンが0.1モル未満でも、0.95モルを
超えても、一般式(5)で示されるカルボン酸二無水物
が得にくくなる。また、カルボン酸二無水物の無水物基
と反応させる水又はアルコールの添加量は、末端の酸無
水物基と同モル量又は多少過剰量が好ましい。
すものが挙げられる。中でも好ましくは、メチルアルコ
ール及びエチルアルコールが用いられ、一般式(1)の
R''は各々メチル基及びエチル基となる。
加量は前記のようにして得られた一般式(1)に示すカ
ルボン酸1モルに対して、一般式(2)に示すジアミン
0.95〜1.05モル、より好ましくは0.97〜
1.03モルである。一般式(2)に示すジアミンの添
加割合が、0.95〜1.05モルの範囲外では目的と
する塩が得られにくくなる傾向にある。このときの温度
は、−30℃〜120℃が好ましく、−20℃〜80℃
がより好ましい。
は、必要に応じて例えば、有機シラン、顔料、導電性の
カーボンブラック及び金属粒子のような充填剤、摩滅
剤、誘電体、潤滑剤等の他公知の添加物を本発明の効果
を損なわない範囲で添加することができる。また、他の
重合体や例えば水不溶性のエーテル類、アルコール類、
ケトン類、エステル、ハロゲン化炭化水素類、炭化水素
類等の溶媒を本発明の効果を損なわない範囲で添加する
ことができる。
ド塗膜を得るには、ポリイミド前駆体溶液を基材上に塗
工し、加熱してイミド化する。イミド化温度は、200
℃以上、好ましくは250℃以上、より好ましくは30
0℃以上で、5分間以上、好ましくは30分間以上加熱
することが好ましい。ポリイミド前駆体溶液からポリイ
ミドフィルムを成形するには、スリット状ノズルから押
し出したり、バーコーター等により基材上に塗工し、乾
燥して溶媒を除去した後、これをイミド化した後、基材
上から剥離することにより製造することができる。ポリ
イミド被覆物を得るには、ポリイミド前駆体溶液を従来
公知のスピンコート法、スプレイコート法、浸漬法等の
方法により基材上に塗工し、乾燥して溶媒を除去した
後、イミド化する。
液、それから得られるフィルム及び被覆物は、例えば、
耐熱絶縁テープ、耐熱粘着テープ、高密度磁気記録ベー
ス、コンデンサー、FPC(フレキシブルプリント基
板)用のフィルム等の製造に用いられる。また、例え
ば、フッ素樹脂やグラファイト等を充填した摺動部材、
ガラス繊維や炭素繊維で強化した構造部材、小型コイル
のボビン、スリーブ、端末絶縁用チューブ等の成形材や
成形品の製造に用いられる。また、パワートランジスタ
ーの絶縁スペーサ、磁気ヘッドスペーサ、パワーリレー
のスペーサ、トランスのスペーサ等の積層材の製造に用
いられる。また、電線・ケーブル絶縁被膜用、太陽電
池、低温貯蔵タンク、宇宙断熱材、集積回路、スロット
ライナー等のエナメルコーティング材の製造に用いられ
る。また、限外ろ過膜、逆浸透膜、ガス分離膜の製造に
用いられる。また、耐熱性を有する糸、織物、不織布等
の製造にも用いられる。
が本発明はこれらの実施例により限定されるものではな
い。
ol)をN,N−ジメチルアセトアミド55.0gに溶
解し、室温下で攪拌した。これにピロメリット酸二無水
物11.6(53.2mmol)を1分間で加え、室温
下2時間攪拌した。メタノール2.56g(79.9m
mol)及びジメチルアミノエタノール0.13gを加
え、70℃湯浴上で2時間攪拌し、下記式に示すカルボ
ン酸を得た。
エーテル5.33g(26.6mmol)を加え、さら
に1時間撹拌を続けたところ、均一な黄橙色透明溶液が
得られた(溶質濃度30重量%)。この溶液の粘度を測
定したところ、2.33ポイズであった。この溶液をフ
ィルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に50μm
の厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥した
後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行っ
た。得られた塗膜をガラス板上から剥離したところ、ポ
リイミドフィルムが得られた。このポリイミドフィルム
の厚みは、13.6μmであり、引っ張り強度は9.3
kg/mm2 であった。
ol)をN,N−ジメチルアセトアミド55.0gに溶
解し、室温下で攪拌した。これにピロメリット酸二無水
物11.9(54.8mmol)を1分間で加え、室温
下2時間攪拌した。メタノール1.32g(41.1m
mol)及びジメチルアミノエタノール0.066gを
加え、70℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却し
た後、ジアミノジフェニルエーテル2.74g(13.
7mmol)を加え、さらに1時間撹拌を続けたとこ
ろ、均一な黄橙色透明溶液が得られた(溶質濃度30重
量%)。この溶液の粘度を測定したところ、21.4ポ
イズであった。この溶液をフィルムアプリケーターを用
いて、ガラス板上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲
気下80℃で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃
で5時間加熱イミド化を行った。得られた塗膜をガラス
板上から剥離したところ、ポリイミドフィルムが得られ
た。このポリイミドフィルムの厚みは、13.8μmで
あり、引っ張り強度は10.2kg/mm2 であった。
l)をN,N−ジメチルアセトアミド150gに溶解
し、室温下で攪拌した。これにピロメリット酸二無水物
33.1(152mmol)を1分間で加え、室温下2
時間攪拌した。メタノール1.46g(45.6mmo
l)及びジメチルアミノエタノール0.073gを加
え、70℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却した
後、ジアミノジフェニルエーテル3.04g(15.2
mmol)を加え、さらに1時間撹拌を続けたところ、
均一な黄橙色透明溶液が得られた(溶質濃度30重量
%)。この溶液の粘度を測定したところ、78.0ポイ
ズであった。この溶液をフィルムアプリケーターを用い
て、ガラス板上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気
下80℃で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で
5時間加熱イミド化を行った。得られた塗膜をガラス板
上から剥離したところ、ポリイミドフィルムが得られ
た。このポリイミドフィルムの厚みは、14.0μmで
あり、引っ張り強度は13.8kg/mm2 であった。
N,N−メチルピロリドンを使用する以外は、実施例1
と同様の仕込み条件で行い、均一な黄橙色透明なポリイ
ミド前駆体溶液を得た(溶質濃度30重量%)。この溶
液の粘度を測定したところ、10.3ポイズであった。
この溶液をフィルムアプリケーターを用いて、ガラス板
上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5
時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イ
ミド化を行った。得られた塗膜をガラス板上から剥離し
たところ、ポリイミドフィルムが得られた。このポリイ
ミドフィルムの厚みは、14.0μmであり、引っ張り
強度は10.1kg/mm2であった。
mol)をN,N−ジメチルアセトアミド78.05g
に溶解し、室温に保った。これにピロメリット酸二無水
物17.45g(80.0mmol)を2時間にわたり
徐々に加え、さらに6時間攪拌したところ、溶液はゲル
化した。(溶質濃度30重量%)。
ol)をN,N−ジメチルアセトアミド241.8gに
溶解し、室温下で攪拌した。これに3,3’,4,4’
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下BPDA
と略す)58.7g(199.8mmol)を1分間で
加え、室温下2時間攪拌した。メタノール9.6g(2
99.7mmol)及びジメチルアミノエタノール0.
48gを加え、70℃湯浴上で2時間攪拌し、下記式に
示すカルボン酸を得た。
エーテル20.0g(99.9mmol)を加え、さら
に1時間撹拌を続けたところ、均一な黄橙色透明溶液が
得られた(溶質濃度30重量%)。この溶液の粘度を測
定したところ、1.2ポイズであった。この溶液をフィ
ルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に50μmの
厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥した
後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行っ
た。得られた塗膜をガラス板上から剥離したところ、ポ
リイミドフィルムが得られた。このポリイミドフィルム
の厚みは、12.0μmであり、引っ張り強度は13.
1kg/mm2 であった。
mol)をN,N−ジメチルアセトアミド238.0g
の混合物に溶解し、室温下で攪拌した。これにBPDA
58.8g(199.8mmol)を1分間で加え、室
温下2時間攪拌した。メタノール4.8g(149.9
mmol)及びジメチルアミノエタノール0.24gを
加え、70℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却し
た後、ジアミノジフェニルエーテル10.8g(54.
0mmol)を加え、さらに1時間撹拌を続けたとこ
ろ、均一な黄橙色透明溶液が得られた(溶質濃度30重
量%)。この溶液の粘度を測定したところ、14.4ポ
イズであった。この溶液をフィルムアプリケーターを用
いて、ガラス板上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲
気下80℃で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃
で5時間加熱イミド化を行った。得られた塗膜をガラス
板上から剥離したところ、ポリイミドフィルムが得られ
た。このポリイミドフィルムの厚みは、13.0μmで
あり、引っ張り強度は13.9kg/mm2 であった。
mol)をN,N−ジメチルアセトアミド232.7g
に溶解し、室温下で攪拌した。これにBPDA58.8
g(199.8mmol)を1分間で加え、室温下2時
間攪拌した。メタノール1.9g(159.9mmo
l)及びジメチルアミノエタノール0.096gを加
え、70℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却した
後、ジアミノジフェニルエーテル4.0g(20.0m
mol)を加え、さらに1時間撹拌を続けたところ、均
一な黄橙色透明溶液が得られた(溶質濃度30重量
%)。この溶液の粘度を測定したところ、31.0ポイ
ズであった。この溶液をフィルムアプリケーターを用い
て、ガラス板上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気
下80℃で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で
5時間加熱イミド化を行った。得られた塗膜をガラス板
上から剥離したところ、ポリイミドフィルムが得られ
た。このポリイミドフィルムの厚みは、13.2μmで
あり、引っ張り強度は13.5kg/mm2 であった。
mol)をN,N−ジメチルアセトアミド149.4g
に溶解し、室温下で攪拌した。これにBPDA58.8
g(199.8mmol)を1分間で加え、室温下2時
間攪拌した。メタノール4.8g(149.9mmo
l)及びジメチルアミノエタノール0.24gを加え、
70℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却した後、
ジアミノジフェニルエーテル10.8g(54.0mm
ol)を加え、さらに1時間撹拌を続けたところ、均一
な黄橙色透明溶液が得られた(溶質濃度40重量%)。
この溶液の粘度を測定したところ、41.2ポイズであ
った。この溶液をフィルムアプリケーターを用いて、ガ
ラス板上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80
℃で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間
加熱イミド化を行った。得られた塗膜をガラス板上から
剥離したところ、ポリイミドフィルムが得られた。この
ポリイミドフィルムの厚みは、20.5μmであり、引
っ張り強度は13.5kg/mm2 であった。
N,N−メチルピロリドンを使用する以外は、実施例5
と同様の仕込み条件で行い、均一な黄橙色透明なポリイ
ミド前駆体溶液を得た(溶質濃度30重量%)。この溶
液の粘度を測定したところ、5ポイズであった。この溶
液をフィルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に5
0μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾
燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化
を行った。得られた塗膜をガラス板上から剥離したとこ
ろ、ポリイミドフィルムが得られた。このポリイミドフ
ィルムの厚みは、13.0μmであり、引っ張り強度は
13.5kg/mm2 であった。
ol)をN,N−ジメチルアセトアミド92.2gに溶
解し、室温に保った。これにBPDA23.5g(8
0.0mmol)を2時間にわたり徐々に加え、さらに
6時間撹拌を続けたところ、溶液はゲル化した。(溶質
濃度30重量%)
l)をN,N−ジメチルアセトアミド198.6gに溶
解し、室温下で攪拌した。これにBPDA58.7g
(199.8mmol)を1分間で加え、室温下2時間
攪拌した。メタノール9.6g(299.7mmol)
及びジメチルアミノエタノール0.48gを加え、70
℃湯浴上で2時間攪拌し、下記式に示すカルボン酸を得
た。
ミン10.8g(99.9mmol)を加え、さらに1
時間撹拌を続けたところ、均一な黒緑色透明溶液が得ら
れた(溶質濃度30重量%)。この溶液の粘度を測定し
たところ、1.9ポイズであった。この溶液をフィルム
アプリケーターを用いて、ガラス板上に50μmの厚み
で流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥した後、窒
素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行った。得
られた塗膜をガラス板上から剥離したところ、ポリイミ
ドフィルムが得られた。このポリイミドフィルムの厚み
は、12.3μmであり、引っ張り強度は28.7kg
/mm2 であった。
l)をN,N−ジメチルアセトアミド194.2gに溶
解し、室温下で攪拌した。これにBPDA58.8g
(199.8mmol)を1分間で加え、室温下2時間
攪拌した。メタノール4.8g(149.9mmol)
及びジメチルアミノエタノール0.24gを加え、70
℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却した後、パラ
フェニレンジアミン5.8g(54.0mmol)を加
え、さらに1時間撹拌を続けたところ、均一な黒緑色透
明溶液が得られた(溶質濃度30重量%)。この溶液の
粘度を測定したところ、6.3ポイズであった。この溶
液をフィルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に5
0μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾
燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化
を行った。得られた塗膜をガラス板上から剥離したとこ
ろ、ポリイミドフィルムが得られた。このポリイミドフ
ィルムの厚みは、12.8μmであり、引っ張り強度は
27.9kg/mm2 であった。
l)をN,N−ジメチルアセトアミド189.9gに溶
解し、室温下で攪拌した。これにBPDA58.8g
(199.8mmol)を1分間で加え、室温下2時間
攪拌した。メタノール1.9g(59.9mmol)及
びジメチルアミノエタノール0.095gを加え、70
℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却した後、パラ
フェニレンジアミン2.2g(20.0mmol)を加
え、さらに1時間撹拌を続けたところ、均一な黒緑色透
明溶液が得られた(溶質濃度30重量%)。この溶液の
粘度を測定したところ、12.7ポイズであった。この
溶液をフィルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に
50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間
乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド
化を行った。得られた塗膜をガラス板上から剥離したと
ころ、ポリイミドフィルムが得られた。このポリイミド
フィルムの厚みは、12.9μmであり、引っ張り強度
は27.5kg/mm2 であった。
N,N−メチルピロリドンを使用する以外は、実施例1
1と同様の仕込み条件で行い、均一な黒緑色透明なポリ
イミド前駆体溶液を得た(溶質濃度30重量%)。この
溶液の粘度を測定したところ、26.5ポイズであっ
た。この溶液をフィルムアプリケーターを用いて、ガラ
ス板上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃
で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間加
熱イミド化を行った。得られた塗膜をガラス板上から剥
離したところ、ポリイミドフィルムが得られた。このポ
リイミドフィルムの厚みは、13.0μmであり、引っ
張り強度は28.0kg/mm 2 であった。
をN,N−ジメチルアセトアミド75.1gに溶解し、
室温に保った。これにBPDA23.5g(80.0m
mol)を2時間にわたり徐々に加え、さらに6時間撹
拌を続けたところ、溶液はゲル化した。(溶質濃度30
重量%)
mol)を、N,N−ジメチルアセトアミド250gの
混合物に溶解し、室温下で攪拌した。これに4,4’−
オキシジフタル酸二無水物62.3g(200.8mm
ol)を1分間で加え、室温下2時間攪拌した。メタノ
ール9.6g(300mmol)及びジメチルアミノエ
タノール0.48gを加え、70℃湯浴上で2時間攪拌
し、下記式に示すカルボン酸を得た。
アニリン20.1g(100.0mmol)を加え、さ
らに1時間撹拌を続けたところ、均一な黒茶色透明溶液
が得られた(溶質濃度30重量%)。この溶液の粘度を
測定したところ、1.2ポイズであった。この溶液をフ
ィルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に50μm
の厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥した
後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行っ
た。得られた塗膜をガラス板上から剥離したところ、ポ
リイミドフィルムが得られた。このポリイミドフィルム
の厚みは、13.0μmであり、引っ張り強度は14.
1kg/mm2 であった。
mol)をN,N−ジメチルアセトアミド250gのに
溶解し、室温下で攪拌した。これに4,4’−オキシジ
フタル酸二無水物63.7g(205.3mmol)を
1分間で加え、室温下2時間攪拌した。メタノール4.
9g(154.0mmol)及びジメチルアミノエタノ
ール0.25gを加え、70℃湯浴上で2時間攪拌し
た。室温まで冷却した後、3,4’−オキシジアニリン
10.3g(51.3mmol)を加え、さらに1時間
撹拌を続けたところ、均一な黒茶色透明溶液が得られた
(溶質濃度30重量%)。この溶液の粘度を測定したと
ころ、14.4ポイズであった。この溶液をフィルムア
プリケーターを用いて、ガラス板上に50μmの厚みで
流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥した後、窒素
雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行った。得ら
れた塗膜をガラス板上から剥離したところ、ポリイミド
フィルムが得られた。このポリイミドフィルムの厚み
は、15.0μmであり、引っ張り強度は14.8kg
/mm2 であった。
mol)をN,N−ジメチルアセトアミド250gの混
合物に溶解し、室温下で攪拌した。これに4,4’−オ
キシジフタル酸二無水物64.5(208.0mmo
l)を1分間で加え、室温下2時間攪拌した。メタノー
ル2.0g(62.4mmol)及びジメチルアミノエ
タノール0.100gを加え、70℃湯浴上で2時間攪
拌した。室温まで冷却した後、3,4’−オキシジアニ
リン4.2g(20.8mmol)を加え、さらに1時
間撹拌を続けたところ、均一な黒茶色透明溶液が得られ
た(溶質濃度30重量%)。この溶液の粘度を測定した
ところ、31.0ポイズであった。この溶液をフィルム
アプリケーターを用いて、ガラス板上に50μmの厚み
で流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥した後、窒
素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行った。得
られた塗膜をガラス板上から剥離したところ、ポリイミ
ドフィルムが得られた。このポリイミドフィルムの厚み
は、16μmであり、引っ張り強度は15.0kg/m
m2 であった。
N,N−メチルピロリドンを使用する以外は、実施例1
4と同様の仕込み条件で行い、均一な黒茶色透明なポリ
イミド前駆体溶液を得た(溶質濃度30重量%)。この
溶液の粘度を測定したところ、5.5ポイズであった。
この溶液をフィルムアプリケーターを用いて、ガラス板
上に50μmの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5
時間乾燥した後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イ
ミド化を行った。得られた塗膜をガラス板上から剥離し
たところ、ポリイミドフィルムが得られた。このポリイ
ミドフィルムの厚みは、14.0μmであり、引っ張り
強度は14.2kg/mm2であった。
ol)をN,N−ジメチルアセトアミド95.2gに溶
解し、室温に保った。これに4,4’−オキシジフタル
酸二無水物24.8g(80.0mmol)を2時間に
わたり徐々に加え、さらに6時間撹拌を続けたところ、
溶液はゲル化した。(溶質濃度30重量%)
l)をN,N−ジメチルアセトアミド250gの混合物
に溶解し、室温下で攪拌した。これにBPDA73.2
g(248.8mmol)を1分間で加え、室温下2時
間攪拌した。メタノール6.0g(186.6mmo
l)及びジメチルアミノエタノール0.299gを加
え、70℃湯浴上で2時間攪拌した。室温まで冷却した
後、ジアミノジフェニルエーテル12.5g(62.2
mmol)を加え、さらに1時間撹拌を続けたところ、
均一な赤褐色透明溶液が得られた(溶質濃度30重量
%、パラフェニレンジアミンとジアミノジフェニルエー
テルの仕込みモル比は、75:25)。この溶液の粘度
を測定したところ、7.5ポイズであった。この溶液を
フィルムアプリケーターを用いて、ガラス板上に50μ
mの厚みで流延し、窒素雰囲気下80℃で5時間乾燥し
た後、窒素雰囲気下300℃で5時間加熱イミド化を行
った。得られた塗膜をガラス板上から剥離したところ、
ポリイミドフィルムが得られた。このポリイミドフィル
ムの厚みは、14.5μmであり、引っ張り強度は1
8.2kg/mm2 であった。
l)ならびにジアミノジフェニルエーテル11.5g
(57.2mmol)を、N,N−ジメチルアセトアミ
ド250gに溶解し、室温下で攪拌した。これにBPD
A74.8g(254.2mmol)を1分間で加え、
室温下2時間攪拌した。メタノール2.44g(76.
3mmol)及びジメチルアミノエタノール0.122
gを加え、70℃湯浴上で2時間攪拌し、下記に示すカ
ルボン酸を得た。(x:y=75:25モル%)
ミン2.1g(19.1mmol)ならびにジアミノジ
フェニルエーテル1.3g(6.4mmol)を加え、
さらに1時間撹拌を続けたところ、均一な赤褐色透明溶
液が得られた(溶質濃度30重量%、パラフェニレンジ
アミンとジアミノジフェニルエーテルの仕込みモル比
は、75:25)。この溶液の粘度を測定したところ、
21ポイズであった。この溶液をフィルムアプリケータ
ーを用いて、ガラス板上に50μmの厚みで流延し、窒
素雰囲気下80℃で5時間乾燥した後、窒素雰囲気下3
00℃で5時間加熱イミド化を行った。得られた塗膜を
ガラス板上から剥離したところ、ポリイミドフィルムが
得られた。このポリイミドフィルムの厚みは、14.0
μmであり、引っ張り強度は18.0kg/mm2 であ
った。
体溶液は、溶質が重合体ではなくモノマーの塩であり、
高濃度で溶解しているにもかかわらず、その溶液は低粘
度である。また、本発明のポリイミド前駆体溶液から得
られるポリイミド塗膜は良好な物性を有する。したがっ
て、本発明のポリイミド前駆体溶液は、大規模集積回路
等の層間絶縁膜や、保護膜の形成に用いられるスピンコ
ート法等において、優れた効果を奏するものである。ま
た、本発明のポリイミド前駆体溶液の製造方法によれば
前記のポリイミド前駆体溶液を容易に製造することがで
き、ポリイミド塗膜の製造方法によればポリイミド塗膜
を容易に製造することができる。
Claims (11)
- 【請求項1】 下記一般式(1)に示すカルボン酸と下
記一般式(2)に示すジアミンとからなる塩が溶質とし
て溶媒中に溶解していることを特徴とするポリイミド前
駆体溶液。 【化1】 〔式中、Rは少なくとも1つの炭素6員環を含む4価の
芳香族残基を示し、4つのカルボニル基はこの残基中異
なった炭素原子に直接連結しており、4つのうちの2つ
ずつは対をなし、炭素6員環内の隣接する炭素原子に結
合しており、R’は少なくとも1つの炭素6員環を含む
2価の芳香族残基を示し、R''は水素又は炭素数7以下
の1価の有機基を示し、R''' は少なくとも1つの炭素
6員環を含む2価の芳香族残基を示し、nは1〜20の
整数を示す。〕 - 【請求項2】 一般式(1)において、Rが次に挙げる
群より選ばれる少なくとも一つの芳香族残基であること
を特徴とする請求項1記載のポリイミド前駆体溶液。 【化2】 - 【請求項3】 一般式(1)及び一般式(2)におい
て、R' 及びR''' が次に挙げる群より選ばれる少なく
とも一つの芳香族残基であることを特徴とする請求項1
又は2記載のポリイミド前駆体溶液。 【化3】 - 【請求項4】 一般式(1)及び一般式(2)におい
て、R、R' 、R'''がそれぞれ次に示す芳香族残基で
あることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド前駆
体溶液。 【化4】 - 【請求項5】 一般式(1)及び一般式(2)におい
て、R、R’、R'''がそれぞれ次に示す芳香族残基で
あることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド前駆
体溶液。 【化5】 - 【請求項6】 一般式(1)及び一般式(2)におい
て、R、R’、R'''がそれぞれ次に示す芳香族残基で
あることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド前駆
体溶液。 【化6】 - 【請求項7】 一般式(1)及び一般式(2)におい
て、R、R’、R'''がそれぞれ次に示す芳香族残基で
あることを特徴とする請求項1に記載のポリイミド前駆
体溶液。 【化7】 - 【請求項8】 溶質濃度が30重量%以上であり、かつ
粘度が100ポイズ以下であることを特徴とする請求項
1〜7のいずれかに記載のポリイミド前駆体溶液。 - 【請求項9】 溶媒中で、一般式(3)に示すテトラカ
ルボン酸二無水物と一般式(4)に示すジアミンを、一
般式(3)に示すテトラカルボン酸二無水物1モルに対
して、一般式(4)に示すジアミン0.1〜0.95モ
ルの割合で反応させて、一般式(5)に示すカルボン酸
二無水物を生成させ、水又は任意のアルコールを加えて
末端の酸無水物基を開環させて一般式(1)に示すカル
ボン酸を得た後、この一般式(1)に示すカルボン酸1
モルに対し、一般式(2)に示すジアミン0.95〜
1.05モルを加えることを特徴とする請求項1記載の
ポリイミド前駆体溶液の製造方法。 【化8】 〔式中、Rは少なくとも1つの炭素6員環を含む4価の
芳香族残基を示し、4つのカルボニル基はこの残基中異
なった炭素原子に直接連結しており、4つのうちの2つ
ずつは対をなし、炭素6員環内の隣接する炭素原子に結
合しており、R’は少なくとも1つの炭素6員環を含む
2価の芳香族残基を示し、R''は水素又は炭素数7以下
の1価の有機基を示し、R''' は少なくとも1つの炭素
6員環を含む2価の芳香族残基を示し、nは1〜20の
整数を示す。〕 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載のポリ
イミド前駆体溶液から得られるポリイミド塗膜。 - 【請求項11】 請求項1〜9のいずれかに記載のポリ
イミド前駆体溶液を基材上に塗工し、加熱してイミド化
することを特徴とするポリイミド塗膜の製造方法。
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