JP2001240650A - ポリイミド系絶縁膜用組成物、絶縁膜および絶縁膜の形成法 - Google Patents
ポリイミド系絶縁膜用組成物、絶縁膜および絶縁膜の形成法Info
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Abstract
る)および印刷性が良好で、絶縁膜(硬化膜)が耐溶剤
性、耐熱性と柔軟性という相反する特性を併せ持つポリ
イミド系絶縁膜用組成物、その絶縁膜および絶縁膜の形
成法を提供することである。 【解決手段】 (a)テトラカルボン酸成分と、一般式
(1) H2N−R1−[Si(R2)2−O−]n1−Si(R2)2−R1−NH2 (1) で示されるジアミノポリシロキサン45〜90モル%、
極性基を有する芳香族ジアミン0.5〜40モル%及び
複数のベンゼン環を有する芳香族ジアミン0〜50モル
%からなるジアミン成分とから得られる有機溶媒可溶性
のポリイミドシロキサン100重量部、(b)多価イソシ
アネ−ト2〜40重量部及び(c)有機溶媒からなること
を特徴とするポリイミド系絶縁膜用組成物を提供する。
Description
縁膜用組成物、絶縁膜および絶縁膜の形成法に関し、さ
らに詳しくは可溶性ポリイミドシロキサン及び多価イソ
シアネ−ト(多価イソシアネ−ト化合物)を含有してな
るポリイミド系絶縁膜用組成物、絶縁膜および絶縁膜の
形成法に係わるものである。この発明のポリイミド系絶
縁膜用組成物は、貯蔵安定性(比較的低粘度が長期間ほ
ぼ一定に保たれる)および印刷性が良好で、硬化膜が良
好な密着性および耐溶剤性を有している。また、この発
明の絶縁膜(硬化膜)は、好適には基材との密着性、耐
屈曲性、電気特性を有するとともに耐熱・耐湿性(PC
T)を有しており、電気絶縁保護膜として利用できる。
は、例えばその溶液組成物をシリコンウエハ−、フレキ
シブル配線基板などに塗布し、乾燥・硬化して保護膜を
形成した場合に、実質的にカ−ルを引き起こすことがな
く、又その保護膜が優れた耐屈曲性、耐熱性を有すると
共に、基板への密着性を有し、シランカップリング剤な
どの密着促進剤で予め基板の前処理をする必要がないの
で、優れた保護膜を形成することができる。
などを電気絶縁性の保護膜として利用することは、例え
ば、固体素子への絶縁膜、半導体集積回路、フレキシブ
ル配線板などの絶縁膜の用途において知られている。エ
ポキシ樹脂は耐メッキ性および基板との良好な密着性を
有しているためエポキシダムなどに使用されているが、
反面、前述の絶縁膜として使用した場合に、熱硬化によ
って形成される絶縁膜が剛直であり、柔軟性が小さく、
屈曲性に劣るという問題があった。
媒に溶解し難いために、芳香族ポリイミドの前駆体(芳
香族ポリアミック酸)の溶液として使用して、塗布膜を
形成し、次いで乾燥とイミド化とを高温で長時間加熱処
理することによって芳香族ポリイミドの保護膜を形成す
る必要があり、保護すべき電気または電子部材自体が熱
劣化するという問題があった。
ドは、例えば、特公昭57−41491号公報に記載さ
れているようにビフェニルテトラカルボン酸成分とジア
ミン化合物とを有機極性溶媒中で重合及びイミド化した
芳香族ポリイミドが知られているが、そのポリイミド
は、シリコンウエハ−、ガラス板、フレキシブル基板な
どとの密着性(接着性)が充分でなかったので予め基板
などを密着促進剤で処理しておく必要があった。
蔵安定性(比較的低粘度が一定に保たれる)および印刷
性が良好で、絶縁膜(硬化膜)が耐溶剤性、耐熱性と柔
軟性という相反する特性を併せ持つポリイミド系絶縁膜
用組成物、その絶縁膜および絶縁膜の形成法を提供する
ことである。
(a)テトラカルボン酸成分と、一般式(1) H2N−R1−[Si(R2)2−O−]n1−Si(R2)2−R1−NH2 (1) (但し、式中のR1は2価の炭化水素基又はフェニル基
を示し、R2は独立に炭素数1〜3のアルキル基または
フェニル基を示し、n1は3〜30の整数を示す。)で示
されるジアミノポリシロキサン45〜90モル%、極性
基を有する芳香族ジアミン0.5〜40モル%及び複数
のベンゼン環を有する芳香族ジアミン0〜50モル%か
らなるジアミン成分とから得られる有機溶媒可溶性のポ
リイミドシロキサン100重量部、(b)多価イソシアネ
−ト2〜40重量部及び(c)有機溶媒からなることを特
徴とするポリイミド系絶縁膜用組成物に関する。
縁膜用組成物を基材に塗布後、加熱処理して得られるポ
リイミド系絶縁膜に関する。さらに、この発明は、前記
のポリイミド系絶縁膜用組成物を基材に塗布後、50〜
200℃で、好適には120〜160℃で加熱処理する
ポリイミド系絶縁膜の形成法に関する。
独立に直接結合、CH2、C(CH3)2、C(C
F3)2、O、BzまたはSO2を示し、r1はCOOHま
たはOHを示し、n2は1又は2であり、n3は0、1また
は2、好ましくは1である。)で示されるものである前
記のポリイミド系絶縁膜用組成物。
(3) H2N−[BzX]n4Y[XBz]n4−NH2(3) (但し、式中のBzはベンゼン環を示し、XおよびYは
独立に直接結合、Bz、CH2、C(CH3)2、Oまた
はSO2を示し、n4は1またはは2である。)で示さ
れるものである前記のポリイミド系絶縁膜用組成物。
(0.5g/100ml)が0.05〜3である前記の
ポリイミド系絶縁膜用組成物。4)さらに(d)微細フィ
ラ−を含有する前記のポリイミド系絶縁膜用組成物。
5)各成分が、(a)ポリイミドシロキサン100重量部
に対して、(b)多価イソシアネ−ト2〜40重量部、(c)
溶媒50〜200重量部および(d)微細フィラ−20〜
150重量部からなる前記のポリイミド系絶縁膜用組成
物。
は、例えばテトラカルボン酸成分と、ジアミノポリシロ
キサン45〜90モル%、極性基を有する芳香族ジアミ
ン0.5〜40モル%及び複数のベンゼン環を有する芳
香族ジアミンの少なくとも1種0〜50モル%からなる
ジアミン成分とを反応させてポリアミック酸としさらに
イミド化することによって得ることができる。あるい
は、アミック酸とする工程を省略して比較的高温で一段
でイミド化してもよい。前記の芳香族テトラカルボン酸
成分とジアミンとの反応は、ランダム、ブロックあるい
は2種以上のホモ反応後の混合(場合により更に再結合
反応)のいずれにより行ってもよい。また、前記のポリ
イミドシロキサン反応生成物は溶液から単離することな
くそのまま使用することもできる。
成分中の、ジアミン成分中のジアミノポリシロキサン成
分の割合が45〜90モル%、極性基を有する芳香族ジ
アミン成分の割合が0.5〜40モル%、及び複数のベ
ンゼン環を有する芳香族ジアミン成分の割合が0〜50
モル%であることが必要である。いずれかの成分が多す
ぎたり、少な過ぎたりしてこれらの範囲をはずれると、
保護膜の曲率半径が小さくなり耐屈曲性が低下したり、
密着性あるいは耐熱性が低下したり、耐湿性が低下する
ので好ましくない。
3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン
酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカ
ルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノ
ンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボ
キシフェニル)エ−テル二無水物、ピロメリット酸二無
水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二
無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸
二無水物、1,2,4,5−ナフタレンテトラカルボン
酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボ
ン酸二無水物、2,2−ビス(2,5−ジカルボキシフ
ェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジ
カルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物な
どの芳香族テトラカルボン酸二無水物や、シクロペンタ
ンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカ
ルボン酸二無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボ
ン酸二無水物などの脂環族系のテトラカルボン酸二無水
物が挙げられる。
単独で使用してもよくあるいは2種以上を組み合わせて
使用してもよい。特に、高濃度のポリイミドシロキサン
を得るために溶媒への溶解性が高く、得られるイミド絶
縁膜の耐熱性も高いテトラカルボン酸二無水物として、
2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無
水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)エ−テル二無水物などが好ましい。
ノポリシロキサンは、一般式(1) H2N−R1−[Si(R2)2−O−]n1−Si(R2)2−R1−NH2 (1) (但し、式中のR1は2価の炭化水素基又はフェニル基
を示し、R2は独立に炭素数1〜3のアルキル基または
フェニル基を示し、n1は3〜30の整数を示す。)で示
される化合物、好ましくは前記式中R1およびR2が炭素
数2−6、特に炭素数3−5の複数のメチレン基または
フェニレン基であるものが好ましい。また、前記式にお
いてn1が4〜30、特に4〜20であることが好まし
い。ジアミノポリシロキサンが混合物である場合には、
アミノ当量から計算される平均値のn1が3〜30の範囲
内であることが好ましい。
物の例としてはα,ω−ビス(2−アミノエチル) ポリ
ジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピ
ル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(4−アミ
ノフェニル) ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス
(4−アミノ−3−メチルフェニル) ポリジメチルシロ
キサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル) ポリジフ
ェニルシロキサン、α,ω−ビス(4−アミノブチル)
ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
ては、一般式(2) H2N−Bz(r1)n2Y[XBz(r1)n2]n3−NH2 (2) (但し、式中のBzはベンゼン環を示し、XおよびYは
独立に直接結合、CH2、C(CH3)2、C(C
F3)2、O、BzまたはSO2を示し、r1はCOOHま
たはOHを示し、n2は1又は2であり、n3は0、1また
は2、好ましくは1である。)で示されるものが挙げら
れる。
物としては、2,4−ジアミノフェノ−ルなどのジアミ
ノフェノ−ル化合物類、3,3’−ジアミノ,4,4’
−ジハイドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ,
3,3’−ジハイドロキシビフェニル、4,4’−ジア
ミノ,2,2’−ジハイドロキシビフェニル、4,4’
−ジアミノ,2,2’,5,5’−テトラハイドロキシ
ビフェニルなどのヒドロキシビフェニル化合物類、3,
3’−ジアミノ,4,4’−ジハイドロキシジフェニル
メタン、4,4’−ジアミノ,3,3’−ジハイドロキ
シジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ,2,2’−
ジハイドロキシジフェニルメタン、2,2−ビス〔3−
アミノ,4−ハイドロキシフェニル〕プロパン、2,2
−ビス〔4−アミノ,3−ハイドロキシフェニル〕プロ
パン、2,2−ビス〔3−アミノ,4−ハイドロキシフ
ェニル〕ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミ
ノ,2,2’,5,5’−テトラハイドロキシジフェニ
ルメタンなどのヒドロキシジフェニルアルカン化合物
類、3,3’−ジアミノ,4,4’−ジハイドロキシジ
フェニルエ−テル、4,4’−ジアミノ,3,3’−ジ
ハイドロキシジフェニルエ−テル、4,4’−ジアミ
ノ,2,2’−ジハイドロキシジフェニルエ−テル、
4,4’−ジアミノ,2,2’,5,5’−テトラハイ
ドロキシジフェニルエ−テルなどのヒドロキシジフェニ
ルエ−テル化合物類、3,3’−ジアミノ,4,4’−
ジハイドロキシジフェニルスルホン、4,4’−ジアミ
ノ,3,3’−ジハイドロキシジフェニルスルホン、
4,4’−ジアミノ,2,2’−ジハイドロキシジフェ
ニルスルホン、4,4’−ジアミノ、2,2’,5,
5’−テトラハイドロキシジフェニルスルホンなどのヒ
ドロキシジフェニルスルホン化合物類、2,2−ビス
〔4−(4−アミノ,3−ハイドロキシフェノキシ)フ
ェニル〕プロパンなどのビス(ハイドロキシフェニキシ
フェニル)アルカン化合物類、4,4’−ビス(4−ア
ミノ,3−ハイドロキシフェノキシ)ビフェニルなどの
ビス(ハイドロキシフェノキシ)ビフェニル化合物類、
2,2−ビス〔4−(4−アミノ,3−ハイドロキシフ
ェノキシ)フェニル〕スルホンなどのビス(ハイドロキ
シフェニキシフェニル)スルホン化合物類などのOH基
を有するジアミン化合物を挙げることができる。
体例としては、3,5−ジアミノ安息香酸、2,4−ジ
アミノ安息香酸などのベンゼンカルボン酸類、3,3’
−ジアミノ,4,4’−ジカルボキシビフェニル、4,
4’−ジアミノ,3,3’−ジカルボキシビフェニル、
4,4’−ジアミノ,2,2’−ジカルボキシビフェニ
ル、4,4’−ジアミノ,2,2’,5,5’−テトラ
カルボキシビフェニルなどのカルボキシビフェニル化合
物類、3,3’−ジアミノ,4,4’−ジカルボキシジ
フェニルメタン、4,4’−ジアミノ,3,3’−ジカ
ルボキシジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ,2,
2’−ジカルボキシジフェニルメタン、2,2−ビス
〔3−アミノ,4,−カルボキシフェニル〕プロパン、
2,2−ビス〔4−アミノ,3−カルボキシフェニル〕
プロパン、2,2−ビス〔3−アミノ,4−カルボキシ
フェニル〕ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミ
ノ,2,2’,5,5’−テトラカルボキシビフェニル
などのカルボキシジフェニルアルカン化合物類、3,
3’−ジアミノ,4,4’−ジカルボキシジフェニルエ
−テル、4,4’−ジアミノ,3,3’−ジカルボキシ
ジフェニルエ−テル、4,4’−ジアミノ,2,2’−
ジカルボキシジフェニルエ−テル、4,4’−ジアミ
ノ,2,2’,5,5’−テトラカルボキシジフェニル
エ−テルなどのカルボキシジフェニルエ−テル化合物
類、3,3’−ジアミノ,4,4’−ジカルボキシジフ
ェニルスルホン、4,4’−ジアミノ,3,3’−ジカ
ルボキシジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ,
2,2’,5,5’−テトラカルボキシジフェニルスル
ホンなどのカルボキシジフェニルスルホン化合物類、
2,2−ビス〔4−(4−アミノ,3−カルボキシフェ
ノキシ)フェニル〕プロパンなどのビス(カルボキシフ
ェノキシフェニル)アルカン化合物類、4,4’−ビス
(4−アミノ,3−カルボキシフェノキシ)ビフェニル
などのビス(カルボキシフェノキシ)ビフェニル化合物
類、2,2−ビス〔4−(4−アミノ,3−カルボキシ
フェノキシ)フェニル〕スルホンなどのビス(カルボキ
シフェノキシフェニル)スルホン化合物類などのCOO
H基を有するジアミン化合物を挙げることができる。
アミンとしては、一般式(3) H2N−[BzX]n4Y[XBz]n4−NH2(3) (但し、式中のBzはベンゼン環を示し、XおよびYは
独立に直接結合、Bz、CH2、C(CH3)2、Oまた
はSO2を示し、n4は1またはは2である。)で示さ
れるものが挙げられる。
アミンの具体例としては、4,4’−ジアミノジフェニ
ルエ−テル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、
4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、o−トリジン
などのベンゼン環を2個有する芳香族ジアミン、1,4
−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビ
ス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス
(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4
−アミノフェニル)ベンゼンなどのベンゼン環を3個有
する芳香族ジアミン、あるいはビス[4−(4−アミノ
フェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,4
−ビス(4−アミノフェニル)ビフェニルなどのベンゼ
ン環を4個有する芳香族ジアミンなどが挙げられる。
サンは、各成分を有機溶媒中、各成分の反応割合をジア
ミン全量に対してテトラカルボン酸二無水物がほぼ当量
となる量、好適にはジアミン1モルに対してテトラカル
ボン酸二無水物が1.00〜1.2モル程度のモル比に
して反応させることによって得ることができる。テトラ
カルボン酸二無水物の割合が前記よりも多くなるとポリ
イミド系絶縁組成物の粘度が小さくなり過ぎ印刷性が低
下するので好ましくない。また、ポリイミドシロキサン
としては、高分子量のものからオリゴマ−といわれるも
のも使用できるが、対数粘度(0.5g/100ml)
が0.05〜3のものが好ましい。
1.05程度より多くて未反応無水環が形成される場合
には、そのまま使用してもよいがエステル化剤で開環ハ
−フエステル化してもよい。エステル化剤であるアルコ
−ル類の使用量は、過剰なジ酸無水物の1.1〜20倍
当量、特に1.5〜5倍当量であることが好ましい。ア
ルコ−ル類の割合が少ないと、未反応の無水環が残り貯
蔵安定性が劣るものとなり、あまり過剰のアルコ−ル類
は貧溶媒となり固形分濃度が低下し印刷などによる塗膜
形成が容易でなくなるので好ましくない。また、エステ
ル化剤であるアルコ−ル類を含む反応物はそのまま用い
てもよいし、過剰のアルコ−ル類を加熱や減圧下留去し
使用することもできる。
窒素系溶媒、例えばN,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホル
ムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチル
−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリ
ジノン、N−メチルカプロラクタムなど、含硫黄原子溶
媒、例えばジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシ
ド、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ヘキサメチ
ルスルホルアミドなど、含酸素溶媒、例えばフェノ−ル
系溶媒、例えばクレゾ−ル、フェノ−ル、キシレノ−ル
など、ジグライム系溶媒例えばジエチレングリコ−ルジ
メチルエ−テル(ジグライム)、トリエチレングリコ−
ルジメチルエ−テル(トリグライム)、テトラグライム
など、アセトン、エチレングリコール、ジオキサン、テ
トラヒドロフランなどを挙げることができる。好適に
は、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルス
ルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジエチルアセトアミド、γ−ブチロラクト
ン、トリエチレングリコ−ルジメチルエ−テル、ジエチ
レングリコ−ルジメチルエ−テルなどを使用することが
できる。また必要に応じてベンゼン、トルエン、キシレ
ンなどの芳香族炭化水素系溶媒やソルベントナフサ、ベ
ンゾニトリルなど他の有機溶媒を併用してもよい。
(a)前記有機溶媒可溶性のポリイミドシロキサン100
重量部に対して、(b)多価イソシアネ−ト2〜40重量
部、好適には5〜40重量部および(c)有機溶媒からな
り、特に、(a)有機溶媒可溶性のポリイミドシロキサン
100重量部に対して、(b)多価イソシアネ−ト2〜4
0重量部、特に5〜40重量部、(c)有機溶媒50〜2
00重量部および(d)微細フィラ−20〜150重量部
からなるものが好適である。そしてこの粘度は10〜6
00ポイズであるものが好適である。
−トとしては、1分子中にイソシアネ−ト基を2個以上
有するものであればどのようなものでもよい。例えば、
このような多価イソシアネ−トとして、脂肪族、脂環族
または芳香族のジイソシアネ−ト等があり、例えば1,4
−テトラメチレンジイソシアネ−ト、 1,5−ペンタメ
チレンジイソシアネ−ト、 1,6−ヘキサメチレンジイ
ソシアネ−ト、 2,2,4−トリメチル−1,6−へキサ
メチレンジイソシアネ−ト、リジンジイソシアネ−ト、
3−イソシアネ−トメチル−3,5,5−トリメチルシクロ
ヘキシルイソシアネ−ト(イソホロンジイソシアネ−
ト)、1,3−ビス(イソシアネ−トメチル)−シクロ
ヘキサン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシア
ネ−ト、トリレンジイソシアネ−ト、 4,4’−ジフェ
ニルメタンジイソシアネ−ト、1,5−ナフタレンジイ
ソシアネ−ト、トリジンジイソシアネ−ト、キシリレン
ジイソシアネ−ト等を挙げることが出来る。
族、脂環族または芳香族の多価イソシアネ−トから誘導
されるもの、例えばイソシアヌレ−ト変性多価イソシア
ネ−ト、ビュレット変性多価イソシアネ−ト、ウレタン
変性多価イソシアネ−ト等であってもよい。また、本発
明に用いる多価イソシアネ−トは、好適には多価イソシ
アネ−トのイシシアネ−ト基をブロック剤でブロックし
たブロック多価イソシアネ−トが好適に使用される。
コ−ル系、フェノ−ル系、活性メチレン系、メルカプタ
ン系、酸アミド系、酸イミド系、イミダゾ−ル系、尿素
系、オキシム系、アミン系、イミド系化合物、ピリジン
系化合物等があり、これらを単独あるいは、混合して使
用してもよい。具体的なブロック化剤としては、アルコ
−ル系としてメタノ−ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、
ブタノ−ル、2エチルヘキサノ−ル、メチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブ、メチルカルピト−ル、ベンジル
アルコ−ル、シクロヘキサノ−ル等、フェノ−ル系とし
て、フェノ−ル、クレゾ−ル、エチルフェノ−ル、ブチ
ルフェノ−ル、ノニルフェノ−ル、ジノニルフェノ−
ル、スチレン化フェノ−ル、ヒドロキシ安息香酸エステ
ル等、活性メチレン系として、マロン酸ジメチル、マロ
ン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、
アセチルアセトン等、メルカプタン系として、ブチルメ
ルカプタン、 ドデシルメルカプタン等、酸アミド系と
して、アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタ
ム、δ−バレロラクタム、γ−プチロラクタム等、酸イ
ミド系として、コハク酸イミド、マレイン酸イミド、イ
ミダゾ−ル系として、イミダゾ−ル、2−メチルイミダ
ゾ−ル、尿素系として、尿素、チオ尿素、エチレン尿素
等、オキシム系として、ホルムアルドオキシム、アセト
アルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオ
キシム、シクロヘキサノンオキシム等、アミン系とし
て、ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等、イ
ミン系として、エチレンイミン、ポリエチレンイミン
等、重亜硫酸塩として、重亜硫酸ソ−ダ等、ピリジン系
として、2−ヒドロキシピリジン、2−ヒドロキシキノリ
ン等が挙げられる。
[商品名BN−P17、4,4’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネ−ト ブッロク化体]、同社のエラストロン
[BN−04、BN−08、BN−44、BN−45:
ウレタン変性多価イソシアネートブッロク化体1分子当
たり3〜5官能。いずれも水エマルジョン品で乾燥単離
後使用可能]などを好適に使用することができる。
使用量は、ポリイミドシロキサン100重量部に対し
て、2〜40重量部、好ましくは5〜40重量部であ
る。多価イソシアネ−トの使用量が前記範囲外である
と、ポリイミド系絶縁組成物を加熱処理して得られる絶
縁膜の他の部材、特にIC封止樹脂との密着性が低下し
たり耐溶剤性が悪くなるとか、あるいは耐熱性が悪化す
る。また、多価イソシアネ−トブロック化体のブロック
化剤を除く解離触媒、例えばジブチル錫ジラウレ−トな
どを添加してもよい。解離触媒の量は多価イソシアネ−
トブロック化体100重量部に対して0〜25重量部程
度が好ましい。
の反応に使用した有機溶媒を使用することができるが、
好適には、含窒素系溶媒、例えばN,N−ジメチルアセ
トアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジ
メチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、
N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−
イミダゾリジノン、N−メチルカプロラクタムなど、含
硫黄原子溶媒、例えばジメチルスルホキシド、ジエチル
スルホキシド、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、
ヘキサメチルスルホルアミドなど、含酸素溶媒、例えば
フェノ−ル系溶媒、例えばクレゾ−ル、フェノ−ル、キ
シレノ−ルなど、ジグライム系溶媒例えばジエチレング
リコ−ルジメチルエ−テル(ジグライム)、トリエチレ
ングリコ−ルジメチルエ−テル(トリグライム)、テト
ラグライムなど、アセトン、エチレングリコール、ジオ
キサン、テトラヒドロフランなどを挙げることができ
る。特に、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメ
チルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセ
トアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、γ−ブチロ
ラクトン、トリエチレングリコ−ルジメチルエ−テル、
ジエチレングリコ−ルジメチルエ−テルなどを好適に使
用することができる。
ることが好ましい。微細フィラ−としては、どのような
大きさ、形態のものでもよいが、平均粒子径が0.00
1〜15μm、特に0.005〜10μmのものが好ま
しい。この範囲外のものを使用すると得られる塗膜が屈
曲したときに亀裂が発生したり、折り曲げ部が白化した
りするので好ましくない。微細フィラ−としては、例え
ばアエロジル、タルク、マイカ、硫酸バリウムなどの微
細無機フィラ−や架橋NBR微粒子などの微細有機フィ
ラ−が挙げられる。また、この発明においては有機着色
顔料、無機着色顔料を所定量、例えばポリイミドシロキ
サン100重量部に対して、0〜100重量部程度使用
することが好ましい。
は、好適にはポリイミドシロキサン100重量部に対し
て、微細フィラ−合計で20〜150重量部、特に40
〜125重量部である。使用量が、余り多すぎたり、余
り少なすぎると塗膜の折り曲げによりクラックが発生し
たり、半田耐熱性、銅箔変色性が悪くなるので上記範囲
が必要である。また、アエロジルとタルク、マイカある
いは硫酸バリウムの少なくとも1種とを組み合わせて使
用する場合、アエロジルをポリイミドシロキサン100
重量部に対して1〜50重量部、特に5〜40重量部、
タルク、マイカあるいは硫酸バリウムの少なくとも1種
をポリイミドシロキサン100重量部に対して、10〜
130重量部使用することが好ましい。
物は、ポリイミドシロキサン−、多価イソシアネ−ト、
微細フィラ−および有機溶媒の所定量を均一に、攪拌・
混合することによって容易に得ることができる。混合す
る際、高沸点溶媒中で混合し、ポリイミドシロキサンの
溶液組成物にすることができる。溶媒に混合させて溶液
組成物にするにあたっては、ポリイミドシロキサンの反
応溶液をそのままでも、又その反応溶液を適当な有機溶
媒で希釈したものを使用してもよい。有機溶媒として
は、沸点140℃以上で210℃以下のものを使用する
ことが好ましい。特に沸点180℃以上、特に200℃
以上である有機溶媒(例えばメチルトリグライムなど)
を使用すると、溶媒の蒸発による散逸が極めて減少する
ので、又その印刷インクを使用してスクリ−ン印刷など
で印刷を支障なく好適に行うことができるので最適であ
る。有機溶媒は、ポリイミドシロキサン100重量部に
対して60〜200重量程度使用する。上記ポリイミド
系絶縁膜用溶液組成物は、室温で溶液粘度が100〜6
00ポイズであることが作業性や溶液物性、その保護膜
特性上などから適当である。
物は、例えば絶縁性フィルムとその上に導体で形成され
たパタ−ンを有する電子部品のパタ−ン面に、乾燥膜の
厚さが10〜60μm程度となるようにスクリ−ン印刷
などによって印刷して塗布した後、50〜120℃程度
の温度で5〜60分間程度、ついで120〜200℃程
度、好適には120〜160℃で5〜120分間程度の
2段階で加熱し乾燥して、好適には弾性率が0.1〜2
0kgf/mm2 の絶縁膜を形成することが好ましい。
この発明のポリイミド系絶縁膜用溶液組成物は、導電性
金属および絶縁材の各種部材との密着性が良好であり、
低温圧着が可能でしかも耐熱性の接着剤として使用する
こともできる。
は、貯蔵安定性および印刷可能で、加熱乾燥した硬化膜
が低弾性率(好適には100kgf/mm2以下、特に
1〜100kgf/mm2)を有し良好な密着性、耐溶
剤性、耐屈曲性、電気特性を有するとともに耐熱・耐湿
性(PCT)を有しており、良好な電気絶縁保護膜を与
えることができる。
ミドフィルムなどの絶縁フィルム)は勿論IC封資止樹
脂との密着性、耐屈曲性、耐熱性、電気特性と共に良好
な耐湿性、耐溶剤性(例えば、メチルエチルケトン、ア
セトン、イソプロパノ−ル)を有しているため、コ−ト
材として保護膜として優れているのである。この絶縁膜
を形成した後、通常はスズメッキし、バンプを形成後、
ICを接続し、エポキシ系封止剤で封止する。
説明する。各例において測定、評価は次の方法で行っ
た。
共に以下に示す。 a−BPDA:2,3,3’,4’−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物 s−BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物 DAPSi:α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリ
ジメチルシロキサン DABA:3,5−ジアミノ安息香酸 MBAA:ビス(3−カルボキシ,4−アミノフェニ
ル)メタン BAPP:2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕プロパン TG:トリグライム NMP:N−メチル−2−ピロリドン DMF:N,N−ジメチルホルムアミド
うにして行った。 (溶液組成物の評価) 粘度:E型粘度計(東京計器社製)、25℃、STロ−
タ−使用にて測定。 粘度安定性:貯蔵1日後の粘度に対する90日貯蔵後の
粘度比で示す。 印刷性:スクリ−ン印刷可能で形成された膜にピンホ−
ルがなく、端部の流れ出出しがない場合を○、スクリ−
ン印刷が不可能かまたは膜にピンホ−ルの発生がある
か、あるいは端部の流れ出しがある場合を×で表示。
脂組成物を30μm厚に塗布し硬化させ、この膜上にI
C封止樹脂を約1mm厚に塗布し硬化させ試験片とす
る。手で試験片を折り曲げ、封止樹脂のはがれ具合を観
察する。組成物硬化膜で凝集破壊を起こした場合を○、
組成物硬化膜の凝集破壊と界面剥離が共存する場合を
△、組成物硬化膜/封止樹脂界面剥離の場合を×で示し
た。 IC封止樹脂A:CEL−C−5020(日立化成工業
株式会社製) IC封止樹脂B:8151R(ナミックス株式会社製) IC封止樹脂C:8118(ナミックス株式会社製)
2によって測定した。 電気特性:表面抵抗および体積抵抗から評価した。 表面抵抗:JIS C−2103によって測定した。 体積抵抗:JIS C−2103によって測定した。 耐溶剤性:メチルエチルケトン(25℃)に2.5時間
浸漬後、膜表面に外観変化を生じない場合を○、膨潤や
剥離、溶解など膜に外観変化が生じた場合を×で示し
た。 耐熱性:半田耐熱性を260℃、10秒で評価した。異
常が生じない場合を○、ふくれなどの異常が生じた場合
を×で示した。 PCT:121℃、湿度100%、96時間後の試験片
にはがれ、ふくれ、変色などの発生有無によって判断し
た。 ○:良好 △:問題なし ×:不良
5.84g(0.2ミリモル)、メチルトリグライム
(TG)116gを仕込み、窒素雰囲気下、185℃で
加熱攪拌した。α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポ
リジメチルシロキサン(DAPSi、アミノ当量46
0、n=10)156.4g(0.17ミリモル)、T
G50gを加え、185℃で120分間加熱攪拌した。
さらにこの反応溶液にMBAA8.59g(0.03ミ
リモル)及びTG50gを加え、185℃で5時間加熱
攪拌した。 [各成分の割合]酸成分:a−BPDA100mol
%、ジアミン成分:DAPSi85mol%、BAPP
0mol%、MBAA15mol%、酸成分/ジアミン
成分=1.0であった。この反応液を25℃まで冷却し
た反応液は,固形分濃度50.3重量%、ηinh0.
173、溶液粘度35ポイズの溶液であった。
にTGを添加しポリイミドシロキサン濃度を50重量%
に調整した溶液に、ポリイミドシロキサン100重量部
に対してエラストロンBN−P17[第一工業製薬株式
会社製、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネ−ト
ブロック化体、ブロック化剤:オキシム系]11重量
部、解離触媒としてのジブチル錫ジラウレ−ト(DBT
DL)0重量部、展開溶剤としてのNMP40重量部、
硫酸バリウム(平均粒径:0.3μm)40重量部、タ
ルク(平均粒径:1.8μm)20重量、シリカ微粒子
(日本アエロジル株式会社製、アエロジル200)20
重量部、シリコン系消泡剤5重量部を仕込み、室温(2
5℃)で2時間攪拌した後、一晩放置し、その後三本ロ
−ルにより均一に混合して、ポリイミド系絶縁膜用溶液
組成物(溶液粘度:340ポイズ)を得た。この組成物
の種類、成分、性質を次に示す。
成物は、約5℃で80間放置しても、粘度変化は少なく
スクリ−ン印刷可能であった。この溶液組成物をスクリ
−ン印刷機を用いて銅箔上に印刷し、80℃で30分
間、更に160℃で60分間加熱乾燥して、厚み30μ
mの硬化膜を形成した。この硬化膜である絶縁膜につい
て評価した。また、別途に厚み90μmの絶縁フィルム
を作製し弾性率を測定した。この溶液組成物および絶縁
膜についての評価結果を次に示す。
て、均一のポリイミド絶縁膜用溶液組成物を得た。 ポリイミドシロキサン:100重量部 ジイソシアネ−トブロック化体(BN−P17):13
重量部 解離触媒(DBTDL):0重量部 展開溶剤(NMP):26重量部 硫酸バリウム:40重量部 タルク:20重量部 シリカ微粒子(アエロジル200):20重量部 シリコン系消泡剤:5重量部 この溶液組成物および絶縁膜についての評価結果を次に
示す。
て、均一のポリイミド絶縁膜用溶液組成物を得た。 ポリイミドシロキサン:100重量部 ジイソシアネ−トブロック化体(BN−P17):11
重量部 解離触媒(DBTDL):2重量部 展開溶剤(NMP):40重量部 硫酸バリウム:40重量部 タルク:20重量部 シリカ微粒子(アエロジル200):20重量部 シリコン系消泡剤:5重量部 この溶液組成物および絶縁膜についての評価結果を次に
示す。
て、均一のポリイミド絶縁膜用溶液組成物を得た。 ポリイミドシロキサン:100重量部 ジイソシアネ−トブロック化体(BN−P17):12
重量部 解離触媒(DBTDL):1重量部 展開溶剤(DMF):75重量部 硫酸バリウム:0重量部 タルク:15重量部 架橋NBR微粒子(JSR社製、XER−91、平均粒
径0.07μm):25重量部 シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製、アエロジル
130):15重量部シリコン系消泡剤:6重量部 この溶液組成物および絶縁膜についての評価結果を次に
示す。
て、均一のポリイミド絶縁膜用溶液組成物を得た。 ポリイミドシロキサン:100重量部 エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製、エピコ
−ト157−S70):18重量部 硬化触媒(イミダゾ−ル):0.5重量部 展開溶剤(NMP):0重量部 硫酸バリウム:60重量部 タルク:20重量部 シリカ微粒子(日本アエロジル株式会社製、アエロジル
50):16重量部 この溶液組成物および絶縁膜についての評価結果を次に
示す。
好な電気特性および耐屈曲性を有する比較例1で得られ
た硬化膜と比べて、同等以上の電気特性(表面抵抗、体
積抵抗)および耐屈曲性を示した。
および絶縁膜は、以上のような構成を有しているため、
次のような効果を奏する。
は、貯蔵安定性(比較的低粘度が長期間ほぼ一定に保た
れる)および印刷性が良好で、硬化膜が良好な密着性お
よび耐溶剤性を有している。また、この発明の絶縁膜
(硬化膜)は、好適には基材との密着性、耐屈曲性、電
気特性を有するとともに耐熱・耐湿性(PCT)を有し
ており、電気絶縁保護膜として利用できる。
Claims (8)
- 【請求項1】(a)テトラカルボン酸成分と、一般式
(1) H2N−R1−[Si(R2)2−O−]n1−Si(R2)2−R1−NH2 (1) (但し、式中のR1は2価の炭化水素基又はフェニル基
を示し、R2は独立に炭素数1〜3のアルキル基または
フェニル基を示し、n1は3〜30の整数を示す。)で示
されるジアミノポリシロキサン45〜90モル%、極性
基を有する芳香族ジアミン0.5〜40モル%及び複数
のベンゼン環を有する芳香族ジアミン0〜50モル%か
らなるジアミン成分とから得られる有機溶媒可溶性のポ
リイミドシロキサン100重量部、(b)多価イソシアネ
−ト2〜40重量部及び(c)有機溶媒からなることを特
徴とするポリイミド系絶縁膜用組成物。 - 【請求項2】極性基を有する芳香族ジアミンが、一般式
(2) H2N−Bz(r1)n2Y[XBz(r1)n2]n3−NH2 (2) (但し、式中のBzはベンゼン環を示し、XおよびYは
独立に直接結合、CH2、C(CH3)2、C(C
F3)2、O、BzまたはSO2を示し、r1はCOOHま
たはOHを示し、n2は1又は2であり、n3は0、1また
は2、好ましくは1である。)で示されるものである請
求項1に記載のポリイミド系絶縁膜用組成物。 - 【請求項3】複数のベンゼン環を有する芳香族ジアミン
が、一般式(3) H2N−[BzX]n4Y[XBz]n4−NH2(3) (但し、式中のBzはベンゼン環を示し、XおよびYは
独立に直接結合、Bz、CH2、C(CH3)2、Oまた
はSO2を示し、n4は1またはは2である。)で示さ
れるものである請求項1に記載のポリイミド系絶縁膜用
組成物。 - 【請求項4】ポリイミドシロキサンの対数粘度(0.5
g/100ml)が0.05〜3である請求項1に記載
のポリイミド系絶縁膜用組成物。 - 【請求項5】さらに(d)微細フィラ−を含有する請求項
1に記載のポリイミド系絶縁膜用組成物。 - 【請求項6】各成分が(a)ポリイミドシロキサン100
重量部に対して、(b)多価イソシアネ−ト2〜40重量
部、(c)溶媒50〜200重量部および(d)微細フィラ−
20〜150重量部からなる請求項1記載のポリイミド
系絶縁膜用組成物。 - 【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載のポリイミ
ド系絶縁膜用組成物を基材に塗布後、加熱処理して得ら
れるポリイミド系絶縁膜。 - 【請求項8】請求項1〜6のいずれかに記載のポリイミ
ド系絶縁膜用組成物を基材に塗布後、50〜200℃
で、好適には120〜160℃で加熱処理するポリイミ
ド系絶縁膜の形成法。
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