JP2002206056A - 感光性ポリイミド樹脂組成物およびその製造方法 - Google Patents
感光性ポリイミド樹脂組成物およびその製造方法Info
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Abstract
優れた低反り性を有する塗膜を実現できる溶剤可溶なポ
ジ型の感光性ポリイミド樹脂組成物およびその製造方法
提供する。 【解決手段】 この感光性ポリイミド樹脂組成物は、一
般式 【化1】 (式中R1とR3は二価の有機基を示し、R2とR4は四価
の有機基を示す。)で表され、ジアミンと酸二無水物を
一方が一種以上で他方が二種以上を反応させてなり、ポ
リスチレン換算の重量平均分子量が2万〜20万の多成
分系ブロック共重合ポリイミド樹脂100重量部と、ジ
アゾナフトキノンスルホン酸エステル1〜50重量部
と、シリカ生成成分としてテトラエトキシシラン等のト
リあるいはテトラアルコキシシラン基を有する化合物5
〜200重量部と、水5〜200重量部とを含む。
Description
形成できるポジ型の感光性ポリイミド樹脂組成物および
その製造方法に関し、特に、各構成成分の本来の特性を
十分に発揮でき、優れた低反り性を有する塗膜を実現で
きる溶剤可溶なポジ型の感光性ポリイミド樹脂組成物お
よびその製造方法に関する。
的特性および機械特性を有することから、従来より配線
層間絶縁膜やソルダーレジスト等の材料として多くの検
討がなされている。また、溶剤可溶性を有するポリイミ
ド樹脂は、低線膨張係数性を発現するのが困難であるた
め、銅箔等の異種材料との複合時に線膨張係数差により
熱応力が発生することから、その問題を解決するため、
ポリイミド樹脂について様々な検討が行われている。
成物の製造方法として、例えば、特開平10−1583
97号公報に示されるものがある。
法では、まず、ジアミンと酸二無水物を加えて攪拌溶解
してポリイミド前駆体(ポリアミド酸)を生成する。こ
のポリアミド酸を化学処理あるいは熱処理してイミド閉
環することにより付加重合性基を導入した感光性ポリイ
ミド樹脂が製造される。ジアミンとして所定の量の4,
4’−ジアミノベンズアニリド、3,4’−ジアミノベ
ンズアニリド、4,3’−ジアミノベンズアニリド等を
使用しているので、低熱膨張性を発揮することができ
る。
ポリイミド樹脂組成物の製造方法によれば、ポリアミド
酸を経由する2段重縮合法であるため、生成された高分
子量のポリアミド酸が熱に対して不安定であり、熱によ
って生成された水によつて加水分解が助長されて分子鎖
の切断が起こり、イミド化の段階で再縮合してランダム
共重合性を示し、各構成成分の特性よりも劣った特性に
なるという間題がある。また、低熱膨張性が十分でない
ため、線膨張係数が銅等の無機材料と比較してまだ大き
く、銅、アルミニウム、ステンレス等の材料上に塗布、
乾燥した際、反りが発生するという間題がある。さら
に、ポリイミド前駆体への光照射により硬化し溶剤に不
溶となるネガ型であるため、現像時にその硬化膜が膨潤
しパターン形成時の解像性が悪くなるという欠点があ
る。
来の特性を十分に発揮でき、優れた低反り性を有する塗
膜を実現できる溶剤可溶なポジ型の感光性ポリイミド樹
脂組成物およびその製造方法を提供することにある。
成するため、一般式
の有機基を示す。)で表され、ジアミンと酸二無水物を
一方が一種以上で他方が二種以上を反応させてなり、ポ
リスチレン換算の重量平均分子量が2万〜20万の多成
分系ブロック共重合ポリイミド樹脂100重量部と、ジ
アゾナフトキノンスルホン酸エステル1〜50重量部
と、シリカ生成成分としてテトラエトキシシラン等のト
リあるいはテトラアルコキシシラン基を有する化合物5
〜200重量部と、水5〜200重量部とを含むことを
特徴とする感光性ポリイミド樹脂組成物を提供する。上
記構成によれば、ポリイミド樹脂はポジ型のブロック共
重合であるので、各構成成分の本来の特性を十分に発揮
でき、解像度が高い。また、ジアミンと酸二無水物を共
重合させて重量平均分子量(ポリスチレン換算)が2万
〜20万の範囲にあり、ポリイミドの樹脂100重量部
に、シリカ生成成分としてテトラエトキシシラン等のト
リあるいはテトラアルコキシシラン基を有する化合物5
〜200重量部、および水5〜200重量部を加えるこ
とにより、優れた低反り性を有する塗膜を実現できる。
本発明においては、ポリイミド樹脂中に均一に分散され
たシラン化合物と水とが乾燥時の温度で反応することに
より、シリカが均一に分散したポリイミド塗膜が形成さ
れ、反りの小さい塗膜を実現できる。また、上記ポリイ
ミド樹脂100重量部にジアゾナフトキノンスルホン酸
エステル1〜50重量部、好ましくは10〜40重量部
を加えることにより、良好な感光性を有する。ジアゾナ
フトキノンスルホン酸エステルが1重量部未満になる
と、充分な感光性が得られず、逆に50重量部を超える
と、ポリイミドの特性に悪影響を与えるので好ましくな
い。
は、
般式中のR2とR4は、
モルと、上記式(2)で表されるジアミンbモルをアミ
ン成分、上記式(3)で表される酸二無水物cモルと、
上記式(4)〜(7)で表される酸二無水物dモルを酸
成分とし、かつ、0.1<a/(a+b)<0.7、お
よび0.1<c/(c+d)<1のモル比でアミン成分
と酸成分とを反応させ、イミド閉環せしめて有機溶剤に
可溶な構成としてもよい。これにより、ポリイミドが感
光性を発現する。0.1>a/(a+b)になると、充
分な感光性が得られず、逆にa/(a+b)>0.7に
なると、ポリイミドの感光性に悪影響を与えるので好ま
しくない。さらに0.1>c/(c+d)では、ポリイ
ミド自体の溶媒への溶解性が減少するため、製造が困難
となり好ましくない。
し、その特性を表に示す。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
lのセパラブル3つ口フラスコに、ビシクロ(2,2,
2)オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボ
ン酸二無水物(以下「BCD」という。)21.3g、
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(以下「p‐D
ADE」という。)40.0g、γ−バレロラクトン
1.2g、ピリジン1.9g、N−メチルピロリドン
(以下「NMP」という。)300g、およびトルエン
60gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌した
後、l80℃に昇温し、180rpmで1時間攪拌した
(工程イ)。
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
(以下「BPDA」という。)58.4g、3,3’−
ジヒドロキシベンジジン(以下「HOAB」という。)
20.0g、NMP220g、およびトルエン44.0
gを入れ、再び180℃に昇温し、5時間反応させた。
回転数は180rpmとし、反応が低下するに従い適宜
低下させた。なお、反応中に生成する水をシリコンコッ
クより取り除いた。この後、真空乾燥を行い反応液(ワ
ニス)を得た(工程ロ)。得られたポリイミド樹脂の赤
外吸収スペクトルを測定したところ、1715cm-1お
よび1785cm-1に典型的なイミドの吸収が認められ
た。
hr)に感光剤としてジアゾナフトキノンスルホン酸エ
ステル(NT−200:東洋合成工業製)を15phr
配合した(工程ハ)。
脂4.0gを溶解し、超純水0.2g、テトラエトキシ
シラン(以下「TEOS」という。)0.2gを溶解さ
せ、ポリイミド樹脂組成物を得た(工程ニ)。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
lのセパラブル3つ口フラスコに、BCD21.3g、
p−DADE29.8g、γ−バレロラクトン1.2
g、ピリジン1.9g、NMP300g、およびトルエ
ン60gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌した
後、l80℃に昇温し、180rpmで1時間攪拌した
(工程イ)。
A58.4g、HOAB30.3g、NMP240g、
およびトルエン48.0gを入れ、再び180℃に昇温
し、5時間反応させた。回転数は180rpmとし、反
応が低下するに従い適宜低下させた。なお、反応中に生
成する水をシリコンコックより取り除いた。この後、真
空乾燥を行い反応液(ワニス)を得た(工程ロ)。得ら
れたポリイミド樹脂の赤外吸収スペクトルを測定したと
ころ、1715cm-1および1785cm-1に典型的な
イミドの吸収が認められた。
光剤としてジアゾナフトキノンスルホン酸エステル(N
T−200:東洋合成工業製)を15phr配合した
(工程ハ)。
脂4.0gを溶解し、超純水0.2g、TEOS0.2
gを溶解させ、ポリイミド樹脂組成物を得た(工程
ニ)。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
lのセパラブル3つ口フラスコに、BCD42.6g、
p−DADE20.0g、γ−バレロラクトン1.2
g、ピリジン1.9g、NMP300g、およびトルエ
ン60gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌した
後、l80℃に昇温し、180rpmで1時間攪拌した
(工程イ)。
A29.2g、HOAB40.0g、NMP212g、
およびトルエン44.0gを入れ、再び180℃に昇温
し、5時間反応させた。回転数は180rpmとし、反
応が低下するに従い適宜低下させた。なお、反応中に生
成する水をシリコンコックより取り除いた。この後、真
空乾燥を行い反応液(ワニス)を得た(工程ロ)。得ら
れたポリイミドの赤外吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、1715cm-1および1785cm-1に典型的なイ
ミドの吸収が認められた。
光剤としてジアゾナフトキノンスルホン酸エステル(N
T−200:東洋合成工業製)を15phr配合した
(工程ハ)。
脂4.0gを溶解し、超純水0.2g、TEOS0.2
gを溶解させ、ポリイミド樹脂組成物を得た(工程
ニ)。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
lのセパラブル3つ口フラスコに、BCD42.6g、
p‐DADE30.3g、γ−バレロラクトン1.2
g、ピリジン1.9g、NMP300g、およびトルエ
ン60gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌した
後、l80℃に昇温し、180rpmで1時間攪拌した
(工程イ)。
A29.2g、HOAB29.9gにNMP212g、
およびトルエン44.0gを入れ、再び180℃に昇温
し、5時間反応させた。回転数は180rpmとし、反
応が低下するに従い適宜低下させた。なお、反応中に生
成する水をシリコンコックより取り除いた。この後、真
空乾燥を行い反応液(ワニス)を得た(工程ロ)。得ら
れたポリイミド樹脂の赤外吸収スペクトルを測定したと
ころ、1715cm-1および1785cm-1に典型的な
イミドの吸収が認められた。
光剤としてジアゾナフトキノンスルホン酸エステル(N
T−200:東洋合成工業製)を15phr配合した
(工程ハ)。
脂4.0gを溶解し、超純水0.2g、TEOS0.2
gを溶解させ、ポリイミド樹脂組成物を得た(工程
ニ)。
イ、ロ、ハを行い、工程ニを行っていないものを比較例
1とする。
イ、ロ、ハを行い、工程ニを行っていないものを比較例
2とする。
イ、ロ、ハを行い、工程ニを行っていないものを比較例
3とする。
イ、ロ、ハを行い、工程ニを行っていないものを比較例
4とする。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
1のセパラブル3つ口フラスコに、BCD42.6g、
p−DADE40.0g、γ−バレロラクトン1.2
g、ピリジン1.9g、NMP320g、およびトルエ
ン64.0gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌
した後、180℃に昇温し、5時間攪拌反応させた。回
転数は180rpmとし、反応が低下するに従い適宜低
下させた。なお、反応中に生成する水をシリコンコック
より取り除いた。この後、真空乾燥を行い反応液(ワニ
ス)を得た。得られたポリイミド樹脂の赤外吸収スペク
トルを測定したところ、1715cm-1および1785
cm-1に典型的なイミドの吸収が認められた。
光剤としてジアゾナフトキノンスルホン酸エステル(N
T‐200:東洋合成工業製)を15phrを配合して
ポジ型感光性樹脂組成物を作製した。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
1のセパラブル3つ口フラスコに、BCD42.6g、
HOAB40.0g、γ−バレロラクトン1.2g、ピ
リジン1.9g、NMP320g、およびトルエン6
4.0gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌した
後、180℃に昇温し、5時間攪拌反応させた。回転数
は180rpmとし、反応が低下するに従い適宜低下さ
せた。なお、反応中に生成する水をシリコンコックより
取り除いた。この後、真空乾燥を行い反応液(ワニス)
を得た。得られたポリイミド樹脂の赤外吸収スペクトル
を測定したところ、1715cm-1および1785cm
-1に典型的なイミドの吸収が認められた。
光剤としてジアゾナフトキノンスルホン酸エステル(N
T‐200:東洋合成工業製)を15phrを配合して
ポジ型感光性樹脂組成物を作製した。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
1のセパラブル3つ口フラスコに、BCD58.4g、
p−DADE40.0g、γ−バレロラクトン1.2
g、ピリジン1.9g、NMP380g、およびトルエ
ン76.0gを入れ、常温で窒素雰囲気中で10分攪拌
した後、180℃に昇温し、5時間攪拌反応させた。回
転数は180rpmとし、反応が低下するに従い適宜低
下させた。なお、反応中に生成する水をシリコンコック
より取り除いた。この後、フラスコ内に溶剤に不溶の沈
殿が析出したため、膜を形成することは不可であった。
を備えた玉付冷却管と攪拌器とを取り付けた1000m
lのセパラブル3つ口フラスコに、BPDA58.4
g、HOAB40.0g、γ−バレロラクトン1.2
g、ピリジン1.9g、NMP320g、およびトルエ
ン64.0gを入れ、常温で窒素雰囲気中でl0分攪拌
した後、180℃に昇温し、5時間攪拌反応させた。回
転数は180rpmとし、反応が低下するに従い適宜低
下させた。なお、反応中に生成する水をシリコンコック
より取り除いた。この後、フラスコ内に溶剤に不溶の沈
殿が析出したため、膜を形成すことは不可であった。
た組成物の特性を示す。
性を示す。
性を示す。
よびUV―8020型検出器を使用し、ポリスチレン換
算により数平均分子量、重量平均分子量の測定を行っ
た。
塗布したソルダーレジストを反射法により測定した。
ポリイミド樹脂組成物を塗布し、110℃で30分間乾
燥した後、280℃で30分間乾燥して25μm厚のシ
リカ微分散ポリイミド膜を形成し、平滑なガラス板上に
おいて、底面から基材の最高点までの距離を評価した。
し、110℃で30分間乾燥した後、280℃で30分
間乾燥することで形成したシリカ微分散ポリイミドフィ
ルムを、以下の方法により特性を評価した。 (4)ガラス転移点(Tg) セイコー電子工業(株)製熱機械的分析装置TMA12
0を使用し、作製フィルムに円筒石英プローブを用い8
g荷重をかけ、昇温速度10℃/min、r.t.〜3
00℃までのTg測定を行った。
0を使用し、4×20mm長に切り揃えたフィルムを引
張用石英プローブを用い、引張り5g、昇温速度10℃
/minで室温〜300℃温度域まで測定し、熱膨張係
数を求めた。
ィー計測制御(株)製動的粘弾性測定装置DVA−20
0を用い、周波数10Hz、昇温速度3℃/min、測
定範囲室温から300℃まで貯蔵弾性率を測定した。
G/DTA320を使用し、作製樹脂10mgをプラチ
ナ製サンプルパンに入れ、空気中、100ml/min
流量で、昇温速度10℃/minでr.t.〜800℃
まで熱分析し、重量が5%減少する温度(T5%)を熱分
解温度として求めた。
塗布したソルダーレジストを反射法により測定した。
この試験片を150℃±3℃の乾燥器に入れて30分乾
燥する。次いでデシケータ中で常温まで冷却後、秤量瓶
に入れ、密栓し乾燥状態の重量を測定する。この測定し
た重量をW1とする。次に試験片を23℃の純水に1昼
夜(24h)浸す。その後試験片を取出し、1分以内に
すばやくベンコットで付着水を拭き取り、秤量瓶に入れ
密栓し、吸水後の重量を測定する。この測定した重量を
W2とする。次式に従い、吸水率を算出し、2点の平均
を持って結果とした。 吸水率=(W2−W1)×100/W1
℃、2atm、100%RHの環境下、24hrサイク
ルで信頼性評価を行った。
10mgをプラチナ製サンプルパンに入れ、昇温速度1
0℃/min、測定範囲常温から800℃まで示差熱重
量分析測定を行った。
を共重合させて重量平均分子量を5.1万〜6.2万と
し、上記式(1)で表されるジアミンaモルと、上記式
(2)で表されるジアミンbモルをアミン成分、上記式
(3)で表される酸二無水物cモルと、上記式(4)〜
(7)で表される酸二無水物dモルを酸成分とし、か
つ、a/(a+b)を0.33〜0.67、およびc/
(c+d)を0.33〜0.67のモル比でアミン成分
と酸成分とを反応させ、イミド閉環せしめて有機溶剤に
可溶な構成とすることにより、反り2mm以下のの低反
り性を発揮することができた。
ポリイミド樹脂はポジ型のブロック共重合であるので、
各構成成分の本来の特性を十分に発揮でき、解像度が高
い。また、ジアミンと酸二無水物を共重合させて重量平
均分子量(ポリスチレン換算)が2万〜20万の範囲に
あり、ポリイミドの樹脂100重量部に、シリカ生成成
分としてテトラエトキシシラン等のトリあるいはテトラ
アルコキシシラン基を有する化合物5〜200重量部、
および水5〜200重量部を加えることにより、その塗
膜は優れた低反り性を有することから、電子部品材料等
の永久絶縁膜やソルダーレジスト等の基材(銅、アルミ
ニウム、ステンレス、ポリイミドフィルム、半導体基板
等)上に塗布しても使用可能である。また、上記ポリイ
ミドの樹脂100重量部にジアゾナフトキノンスルホン
酸エステル1〜50重量部を加えることにより、良好な
感光性を有する。
Claims (4)
- 【請求項1】一般式 【化1】 (式中R1とR3は二価の有機基を示し、R2とR4は四価
の有機基を示す。)で表され、ジアミンと酸二無水物を
一方が一種以上で他方が二種以上を反応させてなり、ポ
リスチレン換算の重量平均分子量が2万〜20万の多成
分系ブロック共重合ポリイミド樹脂100重量部と、 ジアゾナフトキノンスルホン酸エステル1〜50重量部
と、 シリカ生成成分としてテトラエトキシシラン等のトリあ
るいはテトラアルコキシシラン基を有する化合物5〜2
00重量部と、 水5〜200重量部とを含むことを特徴とする感光性ポ
リイミド樹脂組成物。 - 【請求項2】前記一般式中のR1は、 【化2】 からなる群から選ばれた基であり、 前記一般式中のR3は、 【化3】 からなる群から選ばれた互いに異なる基であり、 前記一般式中のR2とR4は、 【化4】 からなる郡から選ばれる基であることを特徴とする請求
項1記載の感光性ポリイミド樹脂組成物。 - 【請求項3】前記式(1)で表されるジアミンaモル
と、前記式(2)で表されるジアミンbモルをアミン成
分、前記式(3)で表される酸二無水物cモルと、前記
式(4)〜(7)で表される酸二無水物dモルを酸成分
とし、かつ、0.1<a/(a+b)<0.7、および
0.1<c/(c+d)<1のモル比で前記アミン成分
と前記酸成分とを反応させ、イミド閉環せしめて有機溶
剤に可溶な構成とすることを特徴とする請求項2記載の
感光性ボリイミド樹脂組成物。 - 【請求項4】一般式 【化5】 (式中R1とR3は二価の有機基を示し、R2とR4は四価
の有機基を示す。)で表され、ジアミンと酸二無水物を
一方が一種以上で他方が二種以上を反応させてなり、ポ
リスチレン換算の重量平均分子量が2万〜20万の多成
分系ブロック共重合ポリイミド樹脂を形成し、 前記ポリイミド樹脂100重量部に、ジアゾナフトキノ
ンスルホン酸エステル1〜50重量部、シリカ生成成分
としてテトラエトキシシラン等のトリあるいはテトラア
ルコキシシラン基を有する化合物5〜200重量部、お
よび水5〜200重量部を加えることを特徴とする感光
性ポリイミド樹脂組成物の製造方法。
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JP2001001896A JP4438227B2 (ja) | 2001-01-09 | 2001-01-09 | 感光性ポリイミド樹脂組成物およびその製造方法 |
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