JP2004107411A - ポリイミドおよびポリイミドフィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量を50ppm未満にする。
【選択図】なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明はポリイミドおよびポリイミドフィルムに関するものであり、更に詳しくは主として半導体や実装基板用途に適したポリイミドおよびポリイミドフィルムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリイミドは、耐熱性や絶縁性に優れ、半導体や実装回路基板用途に幅広く使用されているが、表面の接着性が乏しいことが問題となっている。このような問題を解決するために、フイルム状のポリイミドをコロナ放電処理、プラズマ処理、サンドブラスト処理、ケミカルエッチング処理などの表面改質技術が検討されている。例えば、特開昭61−141532号公報には、芳香族ポリイミドフイルムのを低温プラズマ処理により改質する技術が提案されている。また、特開平1−138242号公報には、少なくとも20モル%以上の希ガス類元素を含有する、100〜1000Torrのガス雰囲気下において、高分子フイルムを支持する誘電体を被覆した電極とこれと対向するやはり誘電体で被覆した電極との間に印加された高電圧によって形成される放電によって、耐熱性フイルムを処理する方法が開示されている。
【0003】
しかしながら、これらの方法で表面の接着性は改善されるものの、依然として接着性は乏しいままである。とりわけ接着剤を介して銅箔と貼り合わせて実装基板用銅張り板にする場合、銅をパターン加工して配線状にした際に接着性不足から配線が脱落するという問題を有している。この問題は配線の微細化が進むにつれて顕著となり、深刻な問題となりつつある。
【0004】
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀といった元素は本来ポリイミドに存在するものではないが、ポリイミド製造の原料などに含まれていたり、製造設備内に存在しているものが何らかの原因で製品中に入り込んでしまう場合がある。これらの元素は一度混入すると除去することが難しく、ポリイミドの性質を変えてしまう危険がある。とりわけポリイミドの表面の性質に大きく左右し、接着性に悪影響を及ぼし、結果としてポリイミドの接着性を低下させている。更に、これらの元素はポリイミド以外の物質にも悪影響を及ぼす危険を有しており、ポリイミド中にこれらの元素が存在すると、結果としてこのようなポリイミドを使った製品の性能を低下させる問題を有していた。従来のポリイミドでは、原料合成の際の触媒としてカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀といった元素を含有した化合物を用いたり、またポリイミドの製造設備のオーブンや金属ロールなどにカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀といった元素がごく微量含まれていたりすることがあり、そのために結果としてカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀といった元素の合計の含有量が50ppm以上となっていた。
【0005】
【特許文献1】特開昭61−141532号公報
【特許文献2】特開平1−138242号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかるポリイミドの接着性不足を解決し、接着性に優れたポリイミドおよびポリイミドフィルムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリイミドは前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【0008】
すなわち、、カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを特徴とするポリイミドである。
【0009】
また、本発明のポリイミドフィルムは前記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
【0010】
すなわち、カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを特徴とするポリイミドフィルムである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の特徴は、カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀といった元素の含有量を把握し、これらの元素の混入を防ぐことにある。そのため、カドミウム、クロム、スズ、鉛の4種類の元素の有無を以下の方法を用いて調べている。
(1)硝酸及び硫酸により加熱分解する。
(2)ICP発光分光分析法を用いて含有量を測定する。
【0012】
また、水銀に関しては、以下の方法を用いて有無を調べている。
(1)硝酸及び硫酸により加熱分解する。
(2)還元気化−原子吸光法を用いて含有量を測定する。
【0013】
このような分析で原料の選別を行うことにより、カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量を50ppm未満に制御することが可能となる。選別の方法としては、例えば原料を各種クロマトグラフィー精製処理する方法などが挙げられるが、これらに限定されない。
【0014】
更に、これら5種類の元素単独の含有量が10ppm未満であることがより好ましい。すなわち、カドミウム元素の含有量が10ppm未満、クロム元素の含有量が10ppm未満、スズ元素の含有量が10ppm未満、鉛元素の含有量が10ppm未満、水銀元素の含有量が10ppm未満であることがより好ましい。より好ましくは、カドミウム元素の含有量が5ppm未満、クロム元素の含有量が5ppm未満、スズ元素の含有量が5ppm未満、鉛元素の含有量が5ppm未満、水銀元素の含有量が5ppm未満である。とりわけカドミウムと水銀は微量でも存在するとその影響が大きいので、カドミウム元素の含有量は1ppm未満、水銀の含有量は0.01ppm未満で最も好ましい。
【0015】
本発明におけるポリイミドとしては特に限定されないが、好ましくは以下の酸二無水物とジアミンとから合成されるポリイミドである。
(1)酸二無水物
ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−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、2,3,6,7−ナフタレンジカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、ピリジン−2,3,5,6−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、1,4,5,8−デカヒドロナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,8−ジメチル−1,2,5,6−ヘキサヒドロナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロ−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,7−ジクロロ−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−テトラクロロ−1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,8,9,10−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等。
(2)ジアミン
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,4’−ジアミノジフェニルプロパン、3,3’−ジアミノジフェニルプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、ベンチジン、4,4’−ジアミノジフェニルサルファイド、3,4’−ジアミノジフェニルサルファイド、3,3’−ジアミノジフェニルサルファイド、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、2,6−ジアミノピリジン、ビス−(4−アミノフェニル)ジエチルシラン、3,3’−ジクロロベンチジン、ビス−(4−アミノフェニル)エチルホスフィノキサイド、ビス−(4−アミノフェニル)フェニルホスフィノキサイド、ビス−(4−アミノフェニル)−N−フェニルアミン、ビス−(4−アミノフェニル)−N−メチルアミン、1,5−ジアミノナフタレン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,4’−ジメチル−3’,4−ジアミノビフェニル3,3’−ジメトキシベンチジン、2,4−ビス(p−β−アミノ−t−ブチルフェニル)エーテル、ビス(p−β−アミノ−t−ブチルフェニル)エーテル、p−ビス(2−メチル−4−アミノペンチル)ベンゼン、p−ビス−(1,1−ジメチル−5−アミノペンチル)ベンゼン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,3−ジアミノアダマンタン、3,3’−ジアミノ−1,1’−ジアミノアダマンタン、3,3’−ジアミノメチル1,1’−ジアダマンタン、ビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4,4’−ジメチルヘプタメチレンジアミン、2,11−ジアミノドデカン、1,2−ビス(3−アミノプロポキシ)エタン、2,2−ジメチルプロピレンジアミン、3−メトキシヘキサエチレンジアミン、2,5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,12−ジアミノオクタデカン、2,5−ジアミノ−1,3,4−オキサジアゾール、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、N−(3−アミノフェニル)−4−アミノベンズアミド、4−アミノフェニル−3−アミノベンゾエート等。
【0016】
これらのポリイミドを合成する際に用いる溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N−メチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、ポリイミドを合成する際には、第三級アミン類に代表される各種触媒、有機カルボン酸無水物に代表される各種脱水剤などを適宜使用してもよい。
【0017】
本発明におけるポリイミドの形状については特に限定されないが、好ましくはフイルム状のものである。この場合、フイルム厚みとしては1〜200μm、より好ましくは5〜175μmである。フイルムは帯状の連続したものでもよく、適当な長さに裁断されたものでもよい。
【0018】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例で用いる原料は、各種クロマトグラフィー精製処理によりカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量を低減させたものを用いた。
分析例1(カドミウムの分析例)
ポリイミドを硫酸及び硝酸で加熱分解し、残渣を濾別した後に定容とした。この溶液について、ICP発光分光分析法によりカドミウムを測定し、ポリイミド中の含有量を求めた。なお、この方法はBS EN 1122 Method Aを参照した。ICP発光分光分析装置としては、セイコーインスツルメンツ製シーケンシャル型ICP発光分光分析装置SPS4000を用いた。
分析例2(クロム、スズ、鉛の分析例)
ポリイミドを硫酸及び硝酸で加熱分解し、残渣を濾別した後に定容とした。残渣は硫酸、硝酸及び過酸化水素水で加熱分解し、定容とした。これらの溶液についてICP発光分光分析法によりクロム、スズ及び鉛を測定し、ポリイミド中の含有量を求めた。ICP発光分光分析装置としては、セイコーインスツルメンツ製シーケンシャル型ICP発光分光分析装置SPS4000を用いた。
分析例3(水銀の分析例)
ポリイミドを硫酸及び硝酸で加熱分解した。分解液について還元−原子吸光法で水銀を測定し、ポリイミド中の含有量を求めた。なお、原子吸光分析装置としては、日本ジャーマル・アッシュ製AA−855を用いた。
【0019】
[実施例1]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを確認したピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを用い、ピロメリット酸二無水物218.1g(1mol)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は50ppm未満であり、カドミウム元素の含有量が10ppm未満、クロム元素の含有量が10ppm未満、スズ元素の含有量が10ppm未満、鉛元素の含有量が10ppm未満、水銀元素の含有量が10ppm未満であった。
【0020】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、デュポン(株)製“パイララックス”を用いて銅箔(三井金属鉱業(株)製電解銅箔3EC、厚さ35μm厚)とラミネートし、185℃×1時間で接着剤の硬化反応を行い、銅張り板を得た。得られた銅張り板から銅パターン幅が3mmとなるようにサンプルを切り出し、引張試験機(島津製作所(株)製S−100−C)により接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、良好な接着力を示した。
【0021】
【表1】
【0022】
[実施例2]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを確認した3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンとを用い、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物294.2g(1mol)とパラフェニレンジアミン108.1g(1mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は50ppm未満であり、カドミウム元素の含有量が10ppm未満、クロム元素の含有量が10ppm未満、スズ元素の含有量が10ppm未満、鉛元素の含有量が10ppm未満、水銀元素の含有量が10ppm未満であった。
【0023】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、良好な接着力を示した。
【0024】
[実施例3]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを確認したピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンを用い、ピロメリット酸二無水物109.1g(0.5mol)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物147.1g(0.5mol)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル100.1g(0.5mol)、パラフェニレンジアミン54.1g(0.5mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は50ppm未満であり、カドミウム元素の含有量が10ppm未満、クロム元素の含有量が10ppm未満、スズ元素の含有量が10ppm未満、鉛元素の含有量が10ppm未満、水銀元素の含有量が10ppm未満であった。
【0025】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、良好な接着力を示した。
【0026】
[実施例4]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを確認したピロメリット酸二無水物、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンを用い、ピロメリット酸二無水物218.1g(1mol)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル100.1g(0.5mol)、パラフェニレンジアミン54.1g(0.5mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は50ppm未満であり、カドミウム元素の含有量が10ppm未満、クロム元素の含有量が10ppm未満、スズ元素の含有量が10ppm未満、鉛元素の含有量が10ppm未満、水銀元素の含有量が10ppm未満であった。
【0027】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、良好な接着力を示した。
【0028】
[実施例5]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が25ppm未満であることを確認したピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを用い、ピロメリット酸二無水物218.1g(1mol)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は25ppm未満であり、カドミウム元素の含有量が5ppm未満、クロム元素の含有量が5ppm未満、スズ元素の含有量が5ppm未満、鉛元素の含有量が5ppm未満、水銀元素の含有量が1ppm未満であった。
【0029】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、良好な接着力を示した。
[実施例6]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が20ppm未満であることを確認したピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンを用い、ピロメリット酸二無水物109.1g(0.5mol)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物147.1g(0.5mol)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル100.1g(0.5mol)、パラフェニレンジアミン54.1g(0.5mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は20ppm未満であり、カドミウム元素の含有量が5ppm未満、クロム元素の含有量が1ppm未満、スズ元素の含有量が5ppm未満、鉛元素の含有量が5ppm未満、水銀元素の含有量が0.01ppm未満であった。
【0030】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、良好な接着力を示した。
【0031】
[比較例1]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が約60ppmであるピロメリット酸二無水物と4,4’−ジアミノジフェニルエーテルとを用い、ピロメリット酸二無水物218.1g(1mol)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は115ppmであり、カドミウム元素の含有量が12ppm、クロム元素の含有量が26ppm、スズ元素の含有量が33ppm、鉛元素の含有量が33ppm、水銀元素の含有量が11ppmであった。
【0032】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、接着力は実用レベルではなかった。
【0033】
[比較例2]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が約60ppmである3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とパラフェニレンジアミンとを用い、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物294.2g(1mol)とパラフェニレンジアミン108.1g(1mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は110ppmであり、カドミウム元素の含有量が12ppm、クロム元素の含有量が24ppm、スズ元素の含有量が31ppm、鉛元素の含有量が32ppm、水銀元素の含有量が11ppmであった。
【0034】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、接着力は実用レベルではなかった。
【0035】
[比較例3]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が約60ppmであるピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンを用い、ピロメリット酸二無水物109.1g(0.5mol)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物147.1g(0.5mol)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル100.1g(0.5mol)、パラフェニレンジアミン54.1g(0.5mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は120ppmであり、カドミウム元素の含有量が13ppm、クロム元素の含有量が26ppm、スズ元素の含有量が33ppm、鉛元素の含有量が36ppm、水銀元素の含有量が12ppmであった。
【0036】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、接着力は実用レベルではなかった。
【0037】
[比較例4]
カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が約60ppmであるピロメリット酸二無水物、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、パラフェニレンジアミンを用い、ピロメリット酸二無水物218.1g(1mol)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル100.1g(0.5mol)、パラフェニレンジアミン54.1g(0.5mol)とからポリイミドを合成した。得られたポリイミド中のカドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量は120ppmであり、カドミウム元素の含有量が13ppm、クロム元素の含有量が26ppm、スズ元素の含有量が33ppm、鉛元素の含有量が36ppm、水銀元素の含有量が12ppmであった。
【0038】
このポリイミドを25μm厚のフイルム状に成型し、実施例1と同様にして接着力試験を行った。結果は表1に示す通りであり、接着力は実用レベルではなかった。
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のポリイミドは、カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の含有量が極めて少ないため、接着性に優れたポリイミドとなりうる。
Claims (12)
- カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを特徴とするポリイミド。
- カドミウム元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項1記載のポリイミド。
- クロム元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項1記載のポリイミド。
- スズ元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項1記載のポリイミド。
- 鉛元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項1記載のポリイミド。
- 水銀元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項1記載のポリイミド。
- カドミウム、クロム、スズ、鉛、水銀の5種類の元素の合計の含有量が50ppm未満であることを特徴とするポリイミドフィルム。
- カドミウム元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項7記載のポリイミドフィルム。
- クロム元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項7記載のポリイミドフィルム。
- スズ元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項7記載のポリイミドフィルム。
- 鉛元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項7記載のポリイミドフィルム。
- 水銀元素の含有量が10ppm未満であることを特徴とする請求項7記載のポリイミドフィルム。
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