JP2008297231A - Hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, precursor of the same, positive type photosensitive resin composition by using them and their cured materials - Google Patents

Hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, precursor of the same, positive type photosensitive resin composition by using them and their cured materials Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polybenzoxazole imide film useful as a protecting film of a semiconductor element and plastic substrate plate for a display by using a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide having a high transmission at an i-line (365 nm), or its precursor. <P>SOLUTION: This polybenzoxazole imide film is formed by performing pattern exposure and alkali development of the film of a positive type photosensitive resin composition containing a diazonaphthoquinone-based photosensitizer in the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide containing a recurring unit expressed by general formula (4) [wherein, A is a tetravalent aromatic group; and B is a divalent aromatic or aliphatic group] or its precursor, and then heating. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高いi線(365nm)透過率を有するヒドロキシアミド基含有透明ポリイミド又はその前駆体中に、ジアゾナフトキノン系感光剤を含有して成るポジ型感光性樹脂組成物、並びに該ポジ型感光性樹脂組成物のパターン露光後、アルカリ現像・洗浄・加熱脱水環化反応工程を経て得られる、半導体素子の保護膜及びフレキシブル液晶ディスプレー(LCD)用プラスチックとして有用なポリベンゾオキサゾールイミド、並びに該ポリベンゾオキサゾールイミドの微細パターンの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a positive photosensitive resin composition comprising a diazonaphthoquinone photosensitizer in a hydroxyamide group-containing transparent polyimide having high i-line (365 nm) transmittance or a precursor thereof, and the positive photosensitive resin. Polybenzoxazole imide useful as a protective film for semiconductor elements and plastics for flexible liquid crystal displays (LCDs), which is obtained through an alkali development / washing / heat dehydration cyclization reaction step after pattern exposure of the conductive resin composition, The present invention relates to a method for producing a fine pattern of benzoxazole imide.

近年電子機器における耐熱絶縁材料として、ポリイミドの重要性が益々高まっている。ポリイミドは優れた耐熱性のみならず、耐薬品性、耐放射線性、電気絶縁性、優れた機械的性質などの特性を併せ持つことから、フレキシブルプリント配線回路(FPC)用基板、テープオートメーションボンディング(TAB)用基材、チップオンフィルム(COF)用基材、半導体素子の保護膜、集積回路の層間絶縁膜等、様々な用途に現在広く利用されている。   In recent years, the importance of polyimide as a heat-resistant insulating material in electronic devices has been increasing. Polyimide has not only excellent heat resistance, but also chemical resistance, radiation resistance, electrical insulation, and excellent mechanical properties, so it can be used for flexible printed circuit (FPC) substrates, tape automation bonding (TAB). ) Base materials, chip-on-film (COF) base materials, protective films for semiconductor elements, interlayer insulating films for integrated circuits, and the like.

ポリイミドは、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物を、N−メチル−2−ピロリドン等の溶媒中、無触媒で等モル重付加反応させて溶媒可溶性の前駆体(ポリアミド酸)を重合し、この溶液(ワニス)を溶液キャスト製膜・乾燥・加熱脱水閉環反応(イミド化反応)することで容易に製造することができる。製造工程の簡便さに加え、膜純度が極めて高いことから、電気特性の低下を招く恐れのある残留ハロゲンや金属イオン等を嫌う半導体用途に適している。また、入手可能な様々なモノマーを用いて物性改良を行いやすく、近年益々多様化する要求特性に対応しやすいという点においても有利である。   Polyimide is obtained by polymerizing a solvent-soluble precursor (polyamic acid) by subjecting diamine and tetracarboxylic dianhydride to a non-catalytic equimolar polyaddition reaction in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. (Varnish) can be easily produced by solution casting film formation, drying, and heat dehydration cyclization (imidation reaction). In addition to the simplicity of the manufacturing process, since the film purity is extremely high, it is suitable for semiconductor applications that hate residual halogens, metal ions, and the like that may cause a decrease in electrical characteristics. Further, it is advantageous in that it is easy to improve physical properties using various available monomers, and it is easy to cope with demand characteristics that are increasingly diversified in recent years.

半導体チップ表面の保護コーティング材料として、エポキシ樹脂等の封止材の硬化収縮からのチップの保護、ハンダリフロー工程における熱衝撃および封止材料の急激な熱膨張ストレスからのチップの保護、チップ上に無機パッシベーション膜を形成した場合におけるそのクラックの防止、封止材中の無機充填剤に含まれる微量なウランやトリウムからのα線遮蔽によるソフトエラー防止、多層配線回路の層間絶縁、平坦化による配線の断線防止等を目的として、現在、耐熱性のポリイミドが使用されている。   As a protective coating material on the surface of a semiconductor chip, the chip is protected from curing shrinkage of a sealing material such as an epoxy resin, the chip is protected from thermal shock and rapid thermal expansion stress of the sealing material in the solder reflow process, on the chip Prevention of cracks when forming an inorganic passivation film, prevention of soft errors due to α-ray shielding from trace amounts of uranium and thorium contained in the inorganic filler in the sealing material, interlayer insulation of multilayer wiring circuits, wiring by flattening Currently, heat-resistant polyimide is used for the purpose of preventing wire breakage.

保護コーティング材は、ボンディングパッド部にプラズマエッチングやアルカリエッチングによりビアホール形成等の微細加工が施される。プラズマエッチング等の乾式法では一般に解像度に優れているが、設備面でコストがかかるため、アルカリ水溶液等を用いた湿式エッチングがより簡便である。   The protective coating material is subjected to fine processing such as via hole formation by plasma etching or alkali etching on the bonding pad portion. A dry method such as plasma etching is generally excellent in resolution, but is expensive in terms of equipment, so that wet etching using an alkaline aqueous solution or the like is simpler.

従来、ポリイミド膜の微細加工は、ポリイミド膜上にフォトレジスト層を形成し、現像により露出した部分をヒドラジンや強アルカリでエッチングすることにより行われていたが、ポリイミドあるいはその前駆体自身に感光性能を付与した感光性ポリイミドを用いることで、ポリイミドの微細加工工程が大幅に短縮され、半導体製造速度と歩留率を飛躍的に高めることが可能となる。   Conventionally, microfabrication of a polyimide film has been performed by forming a photoresist layer on the polyimide film and etching the exposed portion with hydrazine or strong alkali, but the polyimide or its precursor itself has photosensitive performance. By using the photosensitive polyimide to which is added, the microfabrication process of polyimide is greatly shortened, and it becomes possible to dramatically increase the semiconductor manufacturing speed and the yield rate.

この目的のため、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸膜中にジアゾナフトキノン系感光剤を分散させたアルカリ現像可能なポジ型感光性ポリイミドが検討されている。しかしながら、ポリアミド酸中のカルボキシル基はpKa値が4〜5と低く、半導体製造工程において現像液として通常使用されているテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に対するポリアミド酸のアルカリ溶解性が元々高すぎるため、露光部と未露光部との間の十分な溶解度差が得られにくく、高解像度の微細加工には適さないといった問題が指摘されている。   For this purpose, a positive photosensitive polyimide capable of alkali development in which a diazonaphthoquinone photosensitizer is dispersed in a polyamic acid film as a polyimide precursor has been studied. However, the carboxyl group in the polyamic acid has a low pKa value of 4 to 5, and the alkali solubility of the polyamic acid in the aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) that is usually used as a developing solution in the semiconductor manufacturing process is originally too high. For this reason, it has been pointed out that a sufficient solubility difference between the exposed part and the unexposed part is difficult to obtain and is not suitable for high-resolution fine processing.

近年、高解像度化およびパターン形状の精密制御の観点から、上記のようにアルカリ現像に不向きなポリイミド前駆体の代わりに、適度なpKa値(10程度)を有するフェノール性ヒドロキシ基含有ポリベンゾオキサゾール前駆体を用いてこれとジアゾナフトキノン系感光剤(以下DNQと称する)を組み合わせたポジ型感光性ポリベンゾオキサゾールシステムが注目されている。   In recent years, from the viewpoint of high resolution and precise control of pattern shape, a phenolic hydroxy group-containing polybenzoxazole precursor having an appropriate pKa value (about 10) instead of a polyimide precursor unsuitable for alkali development as described above A positive photosensitive polybenzoxazole system in which a diazonaphthoquinone photosensitizer (hereinafter referred to as DNQ) is combined using a photocatalyst has attracted attention.

ポリベンゾオキサゾール前駆体であるポリヒドロキシアミド(以下PHAと称する)の熱閉環反応により得られるポリベンゾオキサゾール(以下PBOと称する)は、ポリイミドと同等な耐熱性を有するのに加え、ポリイミドより優れた低吸水性を有しているという点で、半導体保護コーティング材料として非常に優れた材料である。   Polybenzoxazole (hereinafter referred to as PBO) obtained by thermal ring-closing reaction of polyhydroxyamide (hereinafter referred to as PHA), which is a polybenzoxazole precursor, is superior to polyimide in addition to having heat resistance equivalent to that of polyimide. It is a material excellent as a semiconductor protective coating material in that it has low water absorption.

しかしながら、PBO前駆体であるPHAの製造工程は、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸系ほど単純ではない。ポリアミド酸系では、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)等のアミド系溶媒中、テトラカルボン酸二無水物とジアミンの等モル重付加反応により、無触媒・室温で極めて容易に高重合体が得られるのに対して、PHA系ではジカルボン酸をまず活性アシルとし、これをビス(o−アミノフェノール)と加熱条件で重縮合し、更にPHAの単離・生成工程を必要とするため重合工程がより煩雑である。   However, the production process of PHA, which is a PBO precursor, is not as simple as the polyamic acid system, which is a polyimide precursor. In the polyamic acid system, a high polymer can be obtained very easily without catalyst and at room temperature by an equimolar polyaddition reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine in an amide solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). On the other hand, in the PHA system, the dicarboxylic acid is first converted into an active acyl, which is polycondensed with bis (o-aminophenol) under heating conditions, and further, a PHA isolation / generation process is required. Is more complicated.

更に、ビス(o−アミノフェノール)は、工業的に入手可能なものとして、事実上3,3’−ジヒドロキシベンジジン(HAB)か、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(BAHF)に限られており、モノマーの選択範囲の広いポリイミド系とは対照的に、益々多様化する半導体用材料の要求特性に対して対応しにくいのが現状である。   In addition, bis (o-aminophenol) is commercially available as 3,3′-dihydroxybenzidine (HAB) or 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexa In contrast to polyimides, which are limited to fluoropropane (BAHF) and have a wide selection range of monomers, it is difficult to meet the increasingly demanding characteristics of semiconductor materials.

また、PBO前駆体であるPHAは、多くの場合、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸よりも溶媒に対する溶解性が低い。これは、ポリアミド酸が、溶媒和に有利なカルボキシル基を側鎖に有し、且つ重合過程で生ずる主鎖のアミド結合がパラ/メタランダム連鎖になるため、溶媒に溶けやすい構造であるのに対して、PHA系では、側鎖が溶媒和に不利なヒドロキシ基であり、更にアミド結合がランダム連鎖にはならないためである。   Moreover, in many cases, PHA which is a PBO precursor has lower solubility in a solvent than polyamic acid which is a polyimide precursor. This is because the polyamic acid has a carboxyl group that is advantageous for solvation in the side chain, and the amide bond of the main chain generated in the polymerization process becomes a para / metarandom chain, so it is easily soluble in the solvent. On the other hand, in the PHA system, the side chain is a hydroxy group that is disadvantageous for solvation, and the amide bond does not become a random chain.

上記のように、感光性ポリイミド系と感光性PBO系では一長一短があるが、もしポリイミド系の利点である重合工程の容易さ及び物性改善のしやすさ(入手可能なモノマーの多様さ)と、PBO系の利点である高解像度加工のしやすさを共に有する耐熱材料があれば、上記産業分野において極めて有益な材料を提供しうるが、そのような感光性耐熱材料は殆ど知られていないのが現状である。   As described above, there are advantages and disadvantages between the photosensitive polyimide system and the photosensitive PBO system, but the ease of the polymerization process and the ease of improving physical properties (various available monomers), which are the advantages of the polyimide system, If there is a heat-resistant material having both high-resolution processing ease, which is an advantage of the PBO system, it can provide an extremely useful material in the industrial field, but such a photosensitive heat-resistant material is hardly known. Is the current situation.

例えば、下記式(6)で表される反復単位を含有するフェノール性ヒドロキシ基含有ポリイミドとDNQを組み合わせた感光性樹脂組成物を用いることにより、鮮明なポジ型パターンを形成可能であることが知られている(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。
(式(6)中、Xは4価の芳香族基である。)
For example, it is known that a clear positive pattern can be formed by using a photosensitive resin composition in which a phenolic hydroxy group-containing polyimide containing a repeating unit represented by the following formula (6) is combined with DNQ. (For example, see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
(In formula (6), X is a tetravalent aromatic group.)

式(6)で表される反復単位を含有するフェノール性ヒドロキシ基含有ポリイミドは、ビス(o−アミノフェノール)をジアミン成分として用いて、テトラカルボン酸二無水物との等モル重付加反応を行うことにより、まず水酸基(OH基)含有ポリアミド酸を重合し、次いで、これを熱イミド化反応させて製造される。しかしながら、通常のPBO前駆体と異なり、アルカリ現像によるポジ型パターン形成後、これを加熱処理してもフェノール性OH基は消滅せずに残存することになる。バッファーコート膜等の半導体用途では、集積回路の永久保護膜として長期にわたって使用されるため、フェノール性OH基の存在が引き金となるイオンマイグレーション、吸水率の増加等の問題の他、予期せぬ様々な不具合を生じる恐れがある。   The phenolic hydroxy group-containing polyimide containing a repeating unit represented by the formula (6) performs equimolar polyaddition reaction with tetracarboxylic dianhydride using bis (o-aminophenol) as a diamine component. Thus, a hydroxyl group (OH group) -containing polyamic acid is first polymerized and then subjected to a thermal imidization reaction. However, unlike a normal PBO precursor, after forming a positive pattern by alkali development, the phenolic OH group remains without being extinguished even when heat-treated. In semiconductor applications such as buffer coat films, it is used for a long time as a permanent protective film for integrated circuits. Therefore, in addition to problems such as ion migration triggered by the presence of phenolic OH groups and an increase in water absorption, various unexpected functions May cause serious problems.

下記式(7)で表されるテトラカルボン酸二無水物を用いて、下記式(8)で表される反復単位を含有するポリイミド前駆体を重合し、得られたポリイミド前駆体又は該ポリイミド前駆体をイミド化した下記式(9)で表される反復単位を含有する化合物を、DNQと組み合わせた感光性樹脂組成物を用いて、ポジ型パターンを形成する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
(式(8)及び式(9)中、Rは2価の芳香族基を表す。)
Using a tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (7), a polyimide precursor containing a repeating unit represented by the following formula (8) is polymerized, and the obtained polyimide precursor or the polyimide precursor is obtained. A technique for forming a positive pattern using a photosensitive resin composition in which a compound containing a repeating unit represented by the following formula (9) obtained by imidizing a body is combined with DNQ is disclosed (for example, Patent Document 1).
(In formula (8) and formula (9), R represents a divalent aromatic group.)

しかしながら、上記式(7)で表されるヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物においては、アミド結合を介して結合している電子供与性のビス(o−アミノフェノール)残基と電子吸引性のトリメリット酸無水物残基とが共に芳香族基であることに基づいて生じる分子内電荷移動相互作用に加え、フェノール性OH基の部分的な酸化により着色しやすいため、これを用いて得られるポリイミド前駆体およびポリイミドのキャストフィルムは、しばしば著しく着色し、i線が殆ど透過しないといった好ましくない結果をもたらす。   However, in the hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride represented by the above formula (7), an electron donating bis (o-aminophenol) residue bonded through an amide bond and an electron withdrawing property In addition to the intramolecular charge transfer interaction that occurs based on the fact that both of the trimellitic anhydride residues are aromatic groups, it is easy to color due to partial oxidation of the phenolic OH group, so it can be obtained using this The resulting polyimide precursors and polyimide cast films are often highly colored, leading to undesirable results such that little i-line is transmitted.

仮に、ビス(o−アミノフェノール)上に強力な電子吸引基を導入した場合、上記ヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物の分子内電荷移動相互作用による着色をある程度抑制することが原理的には可能であるが、BAHF以外のビス(o−アミノフェノール)を用いて得られた着色の少ないヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物は知られていない。   If a strong electron-withdrawing group is introduced onto bis (o-aminophenol), in principle, coloring due to intramolecular charge transfer interaction of the hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride is suppressed to some extent in principle. However, a low-colored hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride obtained using bis (o-aminophenol) other than BAHF is not known.

上記ヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物の分子構造を修飾して分子内電荷移動相互作用を抑制することが可能であれば、感光性樹脂組成物とした際の感度の向上(i線露光時の照射時間の短縮)が期待される。   If the molecular structure of the hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride can be modified to suppress the intramolecular charge transfer interaction, the sensitivity of the photosensitive resin composition can be improved (i-line exposure (Reduction of irradiation time) is expected.

ポリイミド前駆体やポリベンゾオキサゾール前駆体とDNQを組み合わせたポジ型感光性樹脂組成物を半導体素子のバッファーコート膜用材料として適用する場合、アルカリ現像によるポジ型パターン形成後、通常、高温での加熱硬化(熱環化)する工程が行われる。特にポリベンゾオキサゾール前駆体系では、熱環化反応の完結に通常300℃又はそれ以上の高温処理を必要とするため、半導体素子保護の観点から、これらの系をバッファーコート膜へ適用することが困難となる場合がある。そのため、より低温で熱環化反応可能なポリベンゾオキサゾール系の研究が盛んに行われている。   When applying a positive photosensitive resin composition combining a polyimide precursor or polybenzoxazole precursor and DNQ as a material for a buffer coating film of a semiconductor element, it is usually heated at a high temperature after forming a positive pattern by alkali development. A step of curing (thermal cyclization) is performed. In particular, polybenzoxazole precursor systems generally require high-temperature treatment at 300 ° C. or higher to complete the thermal cyclization reaction, so it is difficult to apply these systems to buffer coating films from the viewpoint of protecting semiconductor devices. It may become. Therefore, researches on polybenzoxazoles that can be thermally cyclized at lower temperatures have been actively conducted.

ポリベンゾオキサゾール前駆体の熱環化反応が酸触媒によって大幅に低温化することが報告されている(例えば、非特許文献3参照)。しなしながら、未露光領域では加熱環化工程後も酸触媒が残留し、これが半導体素子に深刻な悪影響を及ぼす恐れがあるため、この技術をポリベンゾオキサゾール前駆体系に適用して環化反応を低温化することは困難である。   It has been reported that the thermal cyclization reaction of a polybenzoxazole precursor is significantly reduced in temperature by an acid catalyst (see, for example, Non-Patent Document 3). However, the acid catalyst remains in the unexposed areas even after the thermal cyclization process, which may have a serious adverse effect on the semiconductor device. Therefore, this technology is applied to the polybenzoxazole precursor system to perform the cyclization reaction. It is difficult to lower the temperature.

また、上記ヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるヒドロキシアミド基含有ポリイミド前駆体またはヒドロキシアミド基含有ポリイミド系においても、パターン形成後の熱環化工程をより低温で行うことができれば、上記産業分野に有益な材料を提供し得るが、そのような材料は知られていない。   Further, in the hydroxyamide group-containing polyimide precursor or hydroxyamide group-containing polyimide system obtained from the hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride and diamine, the thermal cyclization step after pattern formation can be performed at a lower temperature. If possible, useful materials can be provided in the industrial field, but such materials are not known.

特開平11−100503号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-100503 “Journal of Applied Polymer Science”、1994年、53巻、1513−1524“Journal of Applied Polymer Science”, 1994, 53, 1513-1524. “High Performance Polymer”、2006年、18巻、603−615“High Performance Polymer”, 2006, 18, 603-615 “Polymer Journal”、2005年、37巻、517−521“Polymer Journal”, 2005, 37, 517-521

そこで、本発明の目的は、i線(365nm)において高い透過率を有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド又はその前駆体を提供することにある。また、本発明の他の目的は、該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド又はその前駆体中に、ジアゾナフトキノン系感光剤を含有して成るポジ型感光性樹脂組成物、並びに該ポジ型感光性樹脂組成物の膜をパターン露光した後、アルカリ現像・洗浄・加熱脱水環化反応工程を経て得られる、半導体素子の保護膜およびフレキシブルLCD用プラスチックとして有用なポリベンゾオキサゾールイミド膜、並びに該ポリベンゾオキサゾールイミド膜の微細パターンの製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide or a precursor thereof having high transmittance at i-line (365 nm). Another object of the present invention is to provide a positive photosensitive resin composition comprising a diazonaphthoquinone photosensitizer in the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide or a precursor thereof, and the positive photosensitive resin. A polybenzoxazole imide film useful as a protective film for a semiconductor device and a plastic for flexible LCD, which is obtained by subjecting a film of the resin composition to pattern exposure and then undergoing an alkali development / washing / heat dehydration cyclization reaction process, and the polybenzo The object is to provide a method for producing a fine pattern of an oxazoleimide film.

以上の問題を鑑み、鋭意研究を積み重ねた結果、下記式(3)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体または下記式(4)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド中に、ジアゾナフトキノン系感光剤を分散して得られるポジ型感光性樹脂組成物は優れた感光特性を示し、更にこれを270℃という、従来のポリベンゾオキサゾール前駆体系よりも低温で完全に熱環化することが可能であり、また、それによって得られる下記式(5)で表される反復単位を含有するポリベンゾオキサゾールイミドからなる膜は、250℃以上の高いガラス転移温度を有することから、半導体素子の集積回路の保護膜として有益な材料となることを見出し、本発明を完成するに至った。   In view of the above problems, as a result of intensive studies, a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor containing a repeating unit represented by the following formula (3) or a repeating unit represented by the following formula (4) A positive type photosensitive resin composition obtained by dispersing a diazonaphthoquinone photosensitizer in a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide contains excellent photosensitivity, and further exhibits this at 270 ° C. A film composed of polybenzoxazole imide containing a repeating unit represented by the following formula (5), which can be completely thermally cyclized at a lower temperature than the oxazole precursor system, is obtained at 250 ° C. Since it has the above high glass transition temperature, it discovered that it became a useful material as a protective film of the integrated circuit of a semiconductor element, and came to complete this invention.

即ち、本発明の要旨は以下に示すものである。   That is, the gist of the present invention is as follows.

1.下記一般式(1):
(式(1)中、Aは4価の芳香族基を表す。)で表されるヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物。
1. The following general formula (1):
(In formula (1), A represents a tetravalent aromatic group.) A hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by:

2.下記一般式(2):
(式(2)中、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表されるイミド基含有脂環式ジカルボン酸。
2. The following general formula (2):
(In formula (2), B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) An imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid represented by:

3.要旨1に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとの等モル重付加反応によって得られた、下記一般式(3):

(式(3)中、Aは4価の芳香族基を表し、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体。
3. The following general formula (3) obtained by equimolar polyaddition reaction of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride described in the summary 1 and a diamine:

(In formula (3), A represents a tetravalent aromatic group, and B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) A hydroxyamide group-containing alicyclic group containing a repeating unit represented by Polyimide precursor.

4.下記一般式(4):

(式(4)中、Aは4価の芳香族基を表し、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド。
4). The following general formula (4):

(In formula (4), A represents a tetravalent aromatic group and B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) A hydroxyamide group-containing alicyclic group containing a repeating unit represented by Polyimide.

5.下記一般式(5):
(式(5)中、Aは4価の芳香族基を表し、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される反復単位を含有するポリベンゾオキサゾールイミド。
5. The following general formula (5):
(In Formula (5), A represents a tetravalent aromatic group and B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) The polybenzoxazole imide containing the repeating unit represented by this.

6.要旨3に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を、加熱又は化学イミド化試薬を用いることにより、イミド化反応させることを特徴とする要旨4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製造方法。 6). The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide according to Summary 4, wherein the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor described in Summary 3 is subjected to an imidization reaction by heating or using a chemical imidization reagent. Manufacturing method.

7.要旨2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸又はその誘導体と、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体とを等モル重縮合反応させることを特徴とする要旨4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製造方法。 7). The amide group-containing alicyclic dicarboxylic acid or derivative thereof according to summary 2 is subjected to an equimolar polycondensation reaction with bis (o-aminophenol) or a derivative thereof. Manufacturing method of alicyclic polyimide.

8.要旨3に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体又は要旨4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを、加熱又は化学イミド化試薬を用いることにより、脱水閉環反応させることを特徴とする要旨5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドの製造方法。 8). The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor described in Summary 3 or the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide described in Summary 4 is subjected to a dehydration ring-closing reaction by heating or using a chemical imidization reagent. The manufacturing method of the polybenzoxazole imide of the summary 5.

9.要旨2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸又はその誘導体と、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体とを、縮合剤の存在下、高温にて一段階で等モル重縮合環化反応させることを特徴とする要旨5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドの製造方法。 9. The equimolar polycondensation cyclization reaction of the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid or derivative thereof according to summary 2 and bis (o-aminophenol) or derivative thereof in one step at high temperature in the presence of a condensing agent 6. A process for producing a polybenzoxazole imide according to item 5, wherein

10.要旨3に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体又は要旨4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド中に、ジアゾナフトキノン系感光剤を含有して成るポジ型感光性樹脂組成物。 10. A positive photosensitive resin composition comprising the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor described in Summary 3 or the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide described in Summary 4 containing a diazonaphthoquinone photosensitizer.

11.要旨10に記載のポジ型感光性樹脂組成物の膜をパターン露光及びアルカリ現像した後、加熱又は化学イミド化試薬を用いることにより、脱水閉環反応させることを特徴とする要旨5に記載のポリベンゾオキサゾールイミド膜の微細パターンの製造方法。 11. The polybenzoate according to summary 5, wherein the film of the positive photosensitive resin composition described in summary 10 is subjected to pattern exposure and alkali development, and then subjected to a dehydration ring-closing reaction by heating or using a chemical imidization reagent. A method for producing a fine pattern of an oxazoleimide film.

12.要旨5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドを含有してなる半導体素子の保護膜。 12 A protective film for a semiconductor device comprising the polybenzoxazole imide according to the fifth aspect.

13.要旨5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドを含有してなるディスプレー用プラスチック基板。 13. A plastic substrate for display comprising the polybenzoxazole imide according to the fifth aspect.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物は、ジアミンと高い重合反応性を示し、高重合度のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体および対応するポリイミドを与える。また、該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体および対応するポリイミド中に、ジアゾナフトキノン系感光剤を分散して得られる感光性樹脂組成物は、高解像度のポジ型パターン形成が可能であり、更に、従来のポリベンゾオキサゾール前駆体系より低温で加熱硬化(脱水環化反応)させることができる。更に、かようにして得られるポリベンゾオキサゾールイミド膜は、250℃以上の高ガラス転移温度を有することから、集積回路のバッファーコート膜として極めて有用である。   The hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride of the present invention exhibits high polymerization reactivity with a diamine, and gives a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor having a high polymerization degree and a corresponding polyimide. In addition, the photosensitive resin composition obtained by dispersing a diazonaphthoquinone photosensitizer in the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor and the corresponding polyimide can form a high-resolution positive pattern, Furthermore, it can be heat-cured (dehydration cyclization reaction) at a lower temperature than the conventional polybenzoxazole precursor system. Furthermore, since the polybenzoxazole imide film thus obtained has a high glass transition temperature of 250 ° C. or higher, it is extremely useful as a buffer coat film for integrated circuits.

<分子設計>
まず、上記式(4)で表される反復単位を含有する本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド及び上記式(3)で表される反復単位を含有するその前駆体を重合するために用いられるヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物モノマーについて説明する。本発明によれば、下記式(1)で表されるヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を使用することで、上記要求特性を満たす感光材料を得ることができる。
(式(1)中、Aは4価の芳香族基を表す。)
<Molecular design>
First, in order to polymerize the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention containing the repeating unit represented by the above formula (4) and its precursor containing the repeating unit represented by the above formula (3). The hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride monomer used will be described. According to the present invention, a photosensitive material satisfying the above required characteristics can be obtained by using a hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (1).
(In formula (1), A represents a tetravalent aromatic group.)

本発明によれば、上記ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物は、トリメリット酸無水物(以下TMAと称する)又はその誘導体を用いる代わりに、核水素化トリメリット酸(以下H−TMAと称する)又はその誘導体を用い、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体と反応させて容易に製造することができる。H−TMAを使用することで分子内電荷移動相互作用を完全に妨げ、TMAを用いた場合とは対称的に殆ど無着色の該ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を製造することができる。このヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を用いることでジアミンとの反応により実質的に無色透明なヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドおよびその前駆体を得ることができる。これらを用いて作製したフィルム(膜)の特徴は、通常使用される照射光源である高圧水銀の輝線、即ちi線(365nm)において、極めて高い光透過率を有することである。膜を構成する樹脂の光透過率が低いと、照射紫外線が膜中に分散している感光剤に効率的に吸収されず、パターン形成に必要な紫外線照射時間の著しい増加(感度の低下)を招く恐れがあるが、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドおよびその前駆体ではそのような問題はない。   According to the present invention, the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is obtained by using nuclear hydrogenated trimellitic acid (hereinafter H) instead of trimellitic anhydride (hereinafter referred to as TMA) or a derivative thereof. -TMA) or a derivative thereof, and can be easily produced by reacting with bis (o-aminophenol) or a derivative thereof. By using H-TMA, the intramolecular charge transfer interaction is completely prevented, and the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is almost uncolored in contrast to the case of using TMA. be able to. By using this hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride, a substantially colorless and transparent hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide and its precursor can be obtained by reaction with diamine. A characteristic of a film (film) produced using these is that it has an extremely high light transmittance in the bright line of high-pressure mercury, i.e., i-line (365 nm), which is a commonly used irradiation light source. If the light transmittance of the resin that composes the film is low, the irradiated ultraviolet rays are not efficiently absorbed by the photosensitive agent dispersed in the film, and the ultraviolet irradiation time required for pattern formation is significantly increased (decrease in sensitivity). However, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention and its precursor do not have such a problem.

また、上記式(4)で表される反復単位を含有する本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、下記式(2)で表される本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸又はその誘導体と、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体との等モル重縮合反応により製造することもできる。
(式(2)中、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)
Moreover, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention containing the repeating unit represented by the above formula (4) is an imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid of the present invention represented by the following formula (2): It can also be produced by equimolar polycondensation reaction between the derivative and bis (o-aminophenol) or its derivative.
(In formula (2), B represents a divalent aromatic group or aliphatic group.)

上記イミド基含有脂環式ジカルボン酸は、H−TMAとジアミンから容易に製造することができる。式(2)中、Bはジアミン残基であり、2価の芳香族基または脂肪族基を表す。上記イミド基含有脂環式ジカルボン酸の製造時に使用するジアミン成分が、脂肪族又は芳香族であることに関わりなく、実質的に無着色の該ジカルボン酸を得ることができる。これは、式(2)中のBがたとえ芳香族基であっても、イミド基がシクロヘキサン環上に結合していることで、分子内電荷移動相互作用が完全に妨害されるためである。更に、上記イミド基含有脂環式ジカルボン酸又はその誘導体と、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体との等モル重縮合反応により得られる本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、極めて高い透明性を示す。   The imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid can be easily produced from H-TMA and diamine. In formula (2), B is a diamine residue and represents a divalent aromatic group or an aliphatic group. Regardless of whether the diamine component used in the production of the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid is aliphatic or aromatic, the substantially uncolored dicarboxylic acid can be obtained. This is because even if B in the formula (2) is an aromatic group, the intramolecular charge transfer interaction is completely hindered by the imide group bonded to the cyclohexane ring. Furthermore, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention obtained by an equimolar polycondensation reaction of the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid or its derivative with bis (o-aminophenol) or its derivative is extremely High transparency.

本発明の特徴は、上記式(3)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を溶液中、温和な条件で加熱処理することで、ヒドロキシアミド基に影響を与えることなく(環化させずに)、熱イミド化のみ行うことで、上記式(4)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを製造することができ、更には、例えばポジ型パターン形成後に、イミド化温度より高温で熱処理することでヒドロキシアミド基をベンゾオキサゾール環へ完全に変換することができるという点にある。このように最終的にはフェノール性OH基を完全に消失させることができるため、半導体素子の保護膜として適用した際に、イオンマイグレーションや吸水が原因となって引き起こされる予期せぬ深刻な問題を回避することができる。   A feature of the present invention is that a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor containing a repeating unit represented by the above formula (3) is heated in a solution under mild conditions, thereby affecting the hydroxyamide group. By performing only thermal imidization without giving (without cyclization), a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide containing a repeating unit represented by the above formula (4) can be produced. For example, after forming the positive pattern, the hydroxyamide group can be completely converted into a benzoxazole ring by heat treatment at a temperature higher than the imidization temperature. In this way, the phenolic OH group can be completely eliminated in the end, so that when it is applied as a protective film of a semiconductor element, unexpected serious problems caused by ion migration and water absorption are caused. It can be avoided.

本発明のもう一つの特徴は、通常のポリベンゾオキサゾール前駆体系よりも低い熱処理温度で熱環化(オキサゾール環形成)が可能である点である。このような「低温環化」は、式(4)で表される反復単位を含有する本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドにおいて、ビス(o−アミノフェノール)残基とアミド基を介して結合しているカルボン酸残基が芳香族ではなく脂環族であることに基づいている。   Another feature of the present invention is that thermal cyclization (oxazole ring formation) is possible at a heat treatment temperature lower than that of an ordinary polybenzoxazole precursor system. Such “cold cyclization” is performed through the bis (o-aminophenol) residue and the amide group in the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention containing the repeating unit represented by the formula (4). This is based on the fact that the bonded carboxylic acid residues are not aromatic but alicyclic.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドとDNQを組み合わせ、溶液キャスト法により感光性樹脂組成物膜を作製する場合、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)やN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶媒に対して高い溶解性且つワニスの安定性(ゲル化等を引き起こさないこと)を有する必要がある。一般に、芳香族ポリイミドはイミド基同士の強い分子間力に由来して溶媒溶解性に乏しいが、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、嵩高い核水素化トリメリットイミド基の存在によりイミド基間分子間相互作用が通常より弱められ、結果として高い溶媒溶解性を保持している。   When the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is combined with DNQ to produce a photosensitive resin composition film by a solution casting method, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide is N, N-dimethylformamide (DMF). And N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and the like must have high solubility and varnish stability (no gelation or the like). In general, aromatic polyimide is poor in solvent solubility due to strong intermolecular force between imide groups, but the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is due to the presence of bulky nuclear hydrogenated trimellitimide groups. Intermolecular interactions between imide groups are weaker than usual, and as a result, high solvent solubility is maintained.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのもう一つの特徴は、その骨格中にフェノール性OH基に加え、イミド基を含んでいるため、アルカリ水溶液に対する溶解性が適度に制御されている点にある。従って高解像度のポジ型パターン形成に有利である。   Another feature of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is that the skeleton contains an imide group in addition to the phenolic OH group, so that the solubility in an alkaline aqueous solution is appropriately controlled. It is in. Therefore, it is advantageous for forming a high-resolution positive pattern.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを熱環化して得られるポリベンゾオキサゾールイミドは、実質的に無色透明で、溶液加工性(厚膜形成能)が高く、高いガラス転移温度を有するため、フレキシブルディスプレー用プラスチック基板への適用が可能である。核水素化トリメリットイミド基の存在は溶媒溶解性を保持しながら、適度な分子間力を有するため、上記用途において要求されるガスバリヤー性の改善も期待される。   The polybenzoxazole imide obtained by thermal cyclization of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is substantially colorless and transparent, has high solution processability (thick film forming ability), and has a high glass transition temperature. Application to plastic substrates for flexible displays is possible. Since the presence of the nuclear hydrogenated trimellitimide group has an appropriate intermolecular force while maintaining solvent solubility, improvement of the gas barrier property required in the above applications is also expected.

<ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法>
該ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の製造方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。具体的にはその原料であるビス(o−アミノフェノール)と核水素化トリメリット酸無水物(H−TMA)の誘導体を用いてアミド化反応を行う。この際適用できる方法として、ビス(o−アミノフェノール)のアミノ基とH−TMAのカルボキシル基を高温で直接脱水反応させるか、亜燐酸トリフェニル/ピリジンやジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤を用いてアミド化する方法、H−TMAのカルボキシル基を酸ハライドに変換し、これとビス(o−アミノフェノール)とを脱酸剤(塩基)の存在下で反応させる方法(酸ハライド法)等が挙げられる。上述の方法の中でも酸ハライド法が経済性、反応性の点で好ましく適用できる。
<Method for producing hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride>
The manufacturing method of this hydroxyamide group containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is not specifically limited, A well-known method is applicable. Specifically, an amidation reaction is performed using a derivative of bis (o-aminophenol) and nuclear hydrogenated trimellitic anhydride (H-TMA) which are raw materials. As an applicable method at this time, the amino group of bis (o-aminophenol) and the carboxyl group of H-TMA are directly dehydrated at a high temperature, or an amide using a condensing agent such as triphenyl phosphite / pyridine or dicyclohexylcarbodiimide. And a method of converting a carboxyl group of H-TMA into an acid halide and reacting this with bis (o-aminophenol) in the presence of a deoxidizer (base) (acid halide method). . Among the above-mentioned methods, the acid halide method can be preferably applied in terms of economy and reactivity.

酸ハライド法を適用する場合、核水素化トリメリット酸無水物クロリドが好適に用いられる。これとビス(o−アミノフェノール)を反応させる際に、反応の選択性を高める意味でシリル化剤を用いることもできる。即ち、ビス(o−アミノフェノール)中のヒドロキシル基への反応(エステル化反応)を避けるため、ビス(o−アミノフェノール)中のアミノ基およびヒドロキシル基の両方をシリル化剤を用いてシリル化することで、シリル化ヒドロキシル基は反応性を失い、アミド化反応を選択的に行うことができる。通常、−20〜0℃のような低温で反応を行うことで実質的にアミド化反応を選択的に行うことができる。また、リチウムクロライドのような塩を添加することもアミド化反応を優先的に行うために有効な方法の1つである。   When applying the acid halide method, nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride is preferably used. When this is reacted with bis (o-aminophenol), a silylating agent can also be used in order to increase the selectivity of the reaction. That is, in order to avoid reaction (esterification reaction) with hydroxyl groups in bis (o-aminophenol), both amino groups and hydroxyl groups in bis (o-aminophenol) are silylated using a silylating agent. By doing so, the silylated hydroxyl group loses the reactivity, and the amidation reaction can be selectively performed. Usually, the amidation reaction can be substantially selectively carried out by carrying out the reaction at a low temperature such as −20 to 0 ° C. In addition, addition of a salt such as lithium chloride is one of effective methods for preferentially carrying out the amidation reaction.

次に、該ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の酸ハライド法による合成方法について具体的に説明するが、特に限定されるものではない。まず核水素化トリメリット酸を酸無水物とし、次いで酸クロリドに変換して核水素化トリメリット酸無水物クロリドを合成する。   Next, a method for synthesizing the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride by the acid halide method will be specifically described, but it is not particularly limited. First, nuclear hydrogenated trimellitic acid is converted to acid anhydride, and then converted to acid chloride to synthesize nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride.

核水素化トリメリット酸無水物の製造方法は、公知公用の方法を採用することができ、特に限定されない。核水素化トリメリット酸無水物の製造方法の具体例としては、トリメリット酸、又はトリメリット酸無水物を水素化する事で得ることができる。あるいは、トリメリット酸のエステル化物を核水素化し、その後エステル部分を加水分解、分子内脱水して酸無水物化する事でも製造することができる。具体的には、例えば米国特許出願公開第5412108号明細書においてトリメリット酸無水物を核水素化することにより製造できることが開示されている。該米国出願公開明細書においては、核水素化に使用可能な水素化触媒として、Rh金属がある特定の担体に担持されたRh触媒を用いることが有利であるとされているが、この他にもPd,Ru,Ni,Ptなどの芳香核を水素化できる金属を使用した触媒であれば特に制限なく使用することができる。これら金属触媒は、担体に担持されていても、金属単独で使用することも可能であり、さらにはこれら金属に必要に応じて他の成分を添加して用いてもよい。   The manufacturing method of a nuclear hydrogenated trimellitic anhydride can employ | adopt a publicly known method, and is not specifically limited. As a specific example of the method for producing nuclear hydrogenated trimellitic anhydride, it can be obtained by hydrogenating trimellitic acid or trimellitic anhydride. Alternatively, the esterified product of trimellitic acid can be nucleohydrogenated, and then the ester portion can be hydrolyzed and dehydrated in the molecule to obtain an acid anhydride. Specifically, for example, it is disclosed in US Patent Application Publication No. 5412108 that it can be produced by nuclear hydrogenation of trimellitic anhydride. In the published US application, it is considered advantageous to use an Rh catalyst supported on a specific carrier as a hydrogenation catalyst that can be used for nuclear hydrogenation. In addition, any catalyst that uses a metal capable of hydrogenating aromatic nuclei such as Pd, Ru, Ni, and Pt can be used without particular limitation. These metal catalysts may be supported on a support or used alone, and further, other components may be added to these metals as required.

核水素化反応を行うと、通常、シクロヘキサン環上の3つの置換基については4種の立体異性体(光学異性体も含めれば8種)の混合物となる。これらの立体異性体については、このまま混合物のまま次の反応に使用しても良いし、再結晶化などの精製を行うことによって単一、もしくは特定の異性体の濃度を高めてから使用しても良い。また、特定の異性体を選択的に得る方法としては、例えば、米国特許出願公開第5412108号明細書に記載の方法などを用いると3つの置換基がすべてシスに制御された生成物を主成分として得ることができる。この場合、すべてシスの異性体の純度は、通常90%以上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上である。   When the nuclear hydrogenation reaction is carried out, usually, the three substituents on the cyclohexane ring are a mixture of four stereoisomers (eight including the optical isomers). These stereoisomers may be used in the next reaction as they are as a mixture, or may be used after increasing the concentration of a single or specific isomer by performing purification such as recrystallization. Also good. In addition, as a method for selectively obtaining a specific isomer, for example, when a method described in US Pat. No. 5,412,108 is used, a product in which all three substituents are controlled to be cis is used as a main component. Can be obtained as In this case, the purity of all cis isomers is usually 90% or more, preferably 95% or more, and more preferably 98% or more.

核水素化反応後、水素化触媒の金属が一部溶出することがあるが、用途によっては溶出した金属を除去することが望ましい。溶出した金属は例えば、ゼータ電位フィルターやイオン交換樹脂などを通すことによって除去もしくは減少させることが可能である。こうして得られた水素化トリメリット酸中に含まれる金属量は、通常は1000ppm以下、好ましくは100ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下である。   After the nuclear hydrogenation reaction, some of the metal of the hydrogenation catalyst may elute, but depending on the application, it is desirable to remove the eluted metal. The eluted metal can be removed or reduced by, for example, passing through a zeta potential filter or an ion exchange resin. The amount of metal contained in the hydrogenated trimellitic acid thus obtained is usually 1000 ppm or less, preferably 100 ppm or less, more preferably 10 ppm or less.

トリメリット酸の核水素化反応後の生成物において、一部又はすべての1,2−ジカルボン酸無水物環部分が開環して1,2−ジカルボン酸となった場合には、減圧下加熱処理をすることにより1,2−ジカルボン酸部分を酸無水物環に変換しても良い。その際採用される温度は、下限が50℃以上、好ましくは120℃以上であり、上限が250℃以下、好ましくは200℃以下である。その際採用される減圧度は、下限の制限はなく、上限は0.1MPa、好ましくは0.05MPaである。   In the product after the nuclear hydrogenation reaction of trimellitic acid, when a part or all of the 1,2-dicarboxylic anhydride ring part is opened to become 1,2-dicarboxylic acid, heat under reduced pressure. The 1,2-dicarboxylic acid moiety may be converted to an acid anhydride ring by treatment. In this case, the lower limit of the temperature employed is 50 ° C. or higher, preferably 120 ° C. or higher, and the upper limit is 250 ° C. or lower, preferably 200 ° C. or lower. There is no lower limit on the degree of decompression employed at that time, and the upper limit is 0.1 MPa, preferably 0.05 MPa.

1,2−ジカルボン酸部分を酸無水物環に変換する方法としては、上記した減圧下に加熱する方法の他に有機酸の酸無水物と処理する方法も採用することができる。その際に使用される有機酸の酸無水物としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水マレイン酸、無水フタル酸などが挙げられるが、過剰に使用した際の除去の容易さから無水酢酸が好適に用いられる。その際採用される温度は、下限が30℃、好ましくは50℃、上限が200℃、好ましくは150℃である。このようにして得られる酸無水物環を持つ化合物の割合は、核水素化トリメリット酸及びその酸無水物の合計中、通常95モル%以上、好ましくは98モル%以上、さらに好ましくは99モル%以上である。   As a method of converting the 1,2-dicarboxylic acid moiety into an acid anhydride ring, a method of treating with an acid anhydride of an organic acid can be employed in addition to the method of heating under reduced pressure as described above. Examples of the acid anhydride of the organic acid used in this case include acetic anhydride, propionic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, etc., but acetic anhydride is preferred because of easy removal when used in excess. Used for. In this case, the lower limit is 30 ° C., preferably 50 ° C., and the upper limit is 200 ° C., preferably 150 ° C. The ratio of the compound having an acid anhydride ring thus obtained is usually 95 mol% or more, preferably 98 mol% or more, more preferably 99 mol in the total of the nuclear hydrogenated trimellitic acid and its acid anhydride. % Or more.

次に、核水素化トリメリット酸無水物を酸クロリドに変換する。その合成法としては、カルボン酸から対応する酸クロリドを合成する通常の方法を用いることができる。具体的な例としては、塩化チオニルを用いる方法、オキザリルクロリドを用いる方法、三塩化リンを用いる方法、安息香酸クロリドなどの他の酸クロリドを使用する方法などが挙げられる。中でも過剰に使用した塩素化試剤の留去のしやすさの点から塩化チオニルを用いるのが好ましい。   Next, the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride is converted to acid chloride. As the synthesis method, a usual method for synthesizing a corresponding acid chloride from a carboxylic acid can be used. Specific examples include a method using thionyl chloride, a method using oxalyl chloride, a method using phosphorus trichloride, a method using another acid chloride such as benzoic acid chloride, and the like. Of these, thionyl chloride is preferably used from the viewpoint of easiness of distilling off the excessively used chlorination reagent.

塩化チオニルを用いて核水素化トリメリット酸無水物クロリドを製造する方法としては、例えば、特開2004−203792号公報に開示された方法が知られている。また、塩素化剤を用いて核水素化トリメリット酸無水物を塩素化する際、N,N−ジメチルホルムアミドやピリジン等の触媒を用いることもできるが、これらを用いなくても反応に大きな支障はない。触媒の存在により、得られた塩素化物がかえって著しく着色する場合があるので、その場合はこれら触媒を使用しないで製造する方が好ましい。   As a method for producing nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride using thionyl chloride, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-203792 is known. In addition, when chlorinating nuclear hydrogenated trimellitic anhydride using a chlorinating agent, a catalyst such as N, N-dimethylformamide or pyridine can be used, but the reaction is greatly hindered without using these. There is no. The obtained chlorinated product may be remarkably colored due to the presence of the catalyst. In that case, it is preferable to produce without using these catalysts.

使用する塩素化試剤の量は、反応等量、もしくは過剰量が採用されるが、通常下限が1モル等量以上、好ましくは5モル等量以上、さらに好ましくは10モル等量以上である。一方、上限は特に制限はないものの、経済的な観点から100モル等量以下、好ましくは50モル等量以下の量が使用される。反応は室温でも行えるが、通常加熱して行う。採用される温度は、下限が30℃、好ましくは50℃、上限は使用する塩素化試剤の還流温度である。   The amount of the chlorination reagent used is a reaction equivalent or an excess amount, but the lower limit is usually 1 mol equivalent or more, preferably 5 mol equivalent or more, more preferably 10 mol equivalent or more. On the other hand, although the upper limit is not particularly limited, an amount of 100 mole equivalent or less, preferably 50 mole equivalent or less is used from an economical viewpoint. Although the reaction can be carried out at room temperature, it is usually carried out by heating. As for the temperature employed, the lower limit is 30 ° C., preferably 50 ° C., and the upper limit is the reflux temperature of the chlorination reagent used.

反応後は、過剰に使用した塩素化試剤を除去する。除去の方法は特に制限されず、蒸留、抽出などが適用できる。蒸留により留去する場合には、より効率をあげるために塩素化試剤と共沸組成物を形成する溶媒を添加して留去してもよい。例えば、塩化チオニルを留去する場合には、ベンゼンやトルエンを添加して共沸留去させることができる。得られた酸塩素化物はヘキサンやシクロヘキサン等の無極性溶媒を用いて再結晶することでより純度を高めることができるが、そのような精製操作を行わなくても通常十分高純度なものが得られるので、場合によってはそのまま次の反応工程に使用しても差し支えない。   After the reaction, the excessively used chlorination reagent is removed. The removal method is not particularly limited, and distillation, extraction, and the like can be applied. In the case of distilling off by distillation, a solvent that forms an azeotropic composition with the chlorination reagent may be added and distilled off in order to increase the efficiency. For example, when distilling off thionyl chloride, benzene or toluene can be added and distilled off azeotropically. The obtained acid chlorinated product can be further purified by recrystallization using a non-polar solvent such as hexane or cyclohexane, but usually it is sufficiently pure even without such purification operation. In some cases, it can be used as it is in the next reaction step.

また、核水素化トリメリット酸無水物クロリドを製造する方法としては、上記したトリメリット酸の水素化で得られた1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸の1,2−ジカルボン酸部分を一度酸無水物環としてから残りのカルボン酸を酸クロリド化する方法の他に、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸に直接塩素化剤を作用させて、酸クロリド化と酸無水物化を同時に行うこともできる。その際は、上記した酸クロリド化の際の塩素化試剤の使用量を変える以外は上記した反応条件をそのまま適用できる。塩素化剤の使用量は、通常下限が2モル等量以上、好ましくは5モル等量以上、さらに好ましくは10モル等量以上である。一方、上限は特に制限はないものの、経済的な観点から100モル等量以下、好ましくは50モル等量以下の量が使用される。   In addition, as a method for producing nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride, 1,2-dicarboxylic acid portion of 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid obtained by hydrogenation of trimellitic acid described above is once acidified. In addition to the method in which the remaining carboxylic acid is converted to acid chloride after forming an anhydride ring, acid chlorideation and acid anhydride conversion may be performed simultaneously by directly acting a chlorinating agent on 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid. it can. In that case, the above-described reaction conditions can be applied as they are except that the amount of the chlorination reagent used in the acid chloride is changed. The lower limit of the amount of the chlorinating agent used is usually 2 molar equivalents or more, preferably 5 molar equivalents or more, and more preferably 10 molar equivalents or more. On the other hand, although the upper limit is not particularly limited, an amount of 100 mole equivalent or less, preferably 50 mole equivalent or less is used from an economical viewpoint.

核水素化トリメリット酸無水物、ないし1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸に塩素化剤を作用させて核水素化トリメリット酸無水物クロリドを製造する際に、溶媒を用いて実施してもよい。その際使用できる溶媒は、使用する塩素化剤および生成物である核水素化トリメリット酸無水物クロリドが溶解し、塩素化剤が反応しない溶媒であれば制限なく使用できる。使用可能な溶媒の例としては、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水素溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、モノ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メチルエーテルなどのエーテル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、ガンマブチロラクトンなどのエステル系溶媒、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミド系溶媒、等があげられる。中でも、溶解性、安定性の点からトルエンや、ヘプタン、テトラヒドロフランが好ましい。これら溶媒は単独で用いてもよいし、任意の複数の溶媒を混合して使用してもよい。溶媒の使用量は、基質である核水素化トリメリット酸無水物、ないし1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸の質量濃度として、通常下限が5質量%、好ましくは10質量%であり、上限が50質量%、好ましくは40質量%である。   When producing nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride by reacting nuclear hydrogenated trimellitic anhydride or 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid with a chlorinating agent, it may be carried out using a solvent. Good. The solvent which can be used in this case can be used without limitation as long as it is a solvent in which the chlorinating agent used and the product, the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride, dissolve and the chlorinating agent does not react. Examples of usable solvents include aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane and heptane, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran, monoethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and acetone. Ketone solvents such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and gamma butyrolactone, amide solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone. Of these, toluene, heptane, and tetrahydrofuran are preferable in terms of solubility and stability. These solvents may be used alone or in combination with a plurality of arbitrary solvents. The amount of the solvent used is usually 5% by mass, preferably 10% by mass, and the upper limit of the mass concentration of the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride or 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid as the substrate. 50% by mass, preferably 40% by mass.

このようにして必要に応じて精製を行って得られる核水素化トリメリット酸無水物クロリドの純度は、通常90%以上、好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上である。主な不純物としては、酸無水環が開環したトリカルボン酸の複数のカルボキシル基が酸クロリド化を受けて生成するジ酸クロリド体、トリ酸クロリド体(立体異性体を含む)、触媒としてジメチルホルムアミドを使用した場合はこの分解物や、核水素化トリメリット酸のジメチルアミド体などがあるが、これらの存在量は少ない方が好ましく、通常は、5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下である。   The purity of the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride obtained by performing purification as necessary in this manner is usually 90% or more, preferably 95% or more, and more preferably 98% or more. Major impurities include diacid chlorides and triacid chlorides (including stereoisomers) produced by acid chloride conversion of multiple carboxyl groups of tricarboxylic acid with an acid anhydride ring opened, and dimethylformamide as a catalyst. Is used, there is a decomposition product thereof, a dimethylamide form of nuclear hydrogenated trimellitic acid, etc., but these are preferably present in a small amount, usually 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. More preferably, it is 1 mass% or less.

次に、上記のようにして得られた核水素化トリメリット酸無水物クロリドとビス(o−アミノフェノール)により、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を製造する方法について具体的に説明するが、これに限定されるものではない。まず、核水素化トリメリット酸無水物クロリド(Amol)を溶媒に溶解し、セプタムキャップで密栓する。この溶液を、ビス(o−アミノフェノール)(0.5×Amol)および適当量の脱酸剤を同一溶媒に溶解したものに、シリンジまたは滴下ロートにてゆっくりと滴下する。滴下終了後、反応混合物を1〜24時間撹拌する。合成に用いた溶媒に対する目的物の溶解度が高い場合には、反応混合物からまず生成した塩酸塩を濾別し、濾液をエバポレーターで溶媒留去し、20〜100℃で24時間真空乾燥して粉末状の粗生成物を得る。目的物の溶解度が低い場合には、目的物を濾別する。脱酸剤としてピリジンを用いた場合はピリジンの塩酸塩との混合物として析出するのでこれを大量の水で洗浄して塩酸塩のみ溶解除去する。次に一部洗浄工程で一部加水分解を受けた粗生成物を20〜100℃で真空乾燥する。このようにして得られた粗生成物を適当な溶媒で再結晶、洗浄、真空乾燥工程を経て重合に供することのできる高純度の該ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物が得られる。   Next, the method for producing the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride of the present invention using the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride and bis (o-aminophenol) obtained as described above. Is described in detail, but is not limited thereto. First, nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride (Amol) is dissolved in a solvent and sealed with a septum cap. This solution is slowly added dropwise to a solution of bis (o-aminophenol) (0.5 × Amol) and an appropriate amount of a deoxidizing agent dissolved in the same solvent using a syringe or a dropping funnel. After completion of the dropwise addition, the reaction mixture is stirred for 1 to 24 hours. When the target compound is highly soluble in the solvent used in the synthesis, first the hydrochloride formed is filtered off from the reaction mixture, the filtrate is evaporated using an evaporator, and dried in a vacuum at 20-100 ° C. for 24 hours to obtain a powder. A crude product is obtained. If the solubility of the target product is low, the target product is filtered off. When pyridine is used as the deoxidizer, it precipitates as a mixture with pyridine hydrochloride, and is washed with a large amount of water to dissolve and remove only the hydrochloride. Next, the crude product partially hydrolyzed in the partial washing step is vacuum-dried at 20 to 100 ° C. The crude product thus obtained is recrystallized with an appropriate solvent, washed, and subjected to vacuum drying to obtain a highly pure hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride. It is done.

この反応の際に用いられるビス(o−アミノフェノール)は特に限定されず、目的に応じて選択することができる。使用可能な(o−アミノフェノール)としては、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,6−ジアミノレゾルシノール、2,5−ジアミノハイドロキノン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルメタン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン等が例として挙げられる。   The bis (o-aminophenol) used in this reaction is not particularly limited and can be selected according to the purpose. Usable (o-aminophenol) is 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenylsulfone, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxybiphenylsulfone, 3,3′-diamino. -4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxydiphenyl ether, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,6-diaminoresorcinol, 2,5-diaminohydroquinone, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenylmethane, 4,4 ′ -Diamino-3,3'-dihydroxybiphenylmethane, 2,2-bis (3-amino-4 Hydroxyphenyl) - propane as an example.

この反応の際、使用可能な溶媒としては、特に限定されないが、アセトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ピコリン、ピリジン、クロロホルム、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ヘキサメチルホスホルアミド(HMPA)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、γ-ブチロラクトン(GBL)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン−ビス(2−メトキシエチル)エーテル等の非プロトン性溶媒、およびフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール等のプロトン性溶媒が挙げられる。またこれらの溶媒を単独でも、2種類以上混合して用いてもよい。反応試薬の溶解性、留去のしやすさの観点からアセトン、テトラヒドロフランおよび1,4−ジオキサンが好適に用いられる。   In this reaction, usable solvent is not particularly limited, but acetone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, picoline, pyridine, chloroform, toluene, xylene, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, N-methyl. -2-pyrrolidone (NMP), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide (DMF), hexamethylphosphoramide (HMPA), dimethyl sulfoxide (DMSO), aprotic solvents such as γ-butyrolactone (GBL), 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2-methoxyethyl) ether, and phenol, o-cresol, m- Cresol, p-cresol, o-chloroph Examples include protic solvents such as enol, m-chlorophenol, and p-chlorophenol. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Acetone, tetrahydrofuran and 1,4-dioxane are preferably used from the viewpoint of solubility of the reaction reagent and easiness of distillation.

かようなアミド化反応は、−20〜30℃で行われるが、反応選択性を高めて副生成物を抑制するという観点から−20〜0℃で冷却しながら行うことが望ましい。反応温度が30℃よりも高いと一部エステル化等の副反応が起こり、収率が低下する恐れがあり、好ましくない。   Such an amidation reaction is carried out at -20 to 30 ° C, but it is desirable to carry out the reaction while cooling at -20 to 0 ° C from the viewpoint of enhancing the reaction selectivity and suppressing by-products. When the reaction temperature is higher than 30 ° C., side reactions such as esterification partially occur and the yield may be lowered, which is not preferable.

上記ヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物を得る反応は、溶質濃度が5〜50質量%の範囲で行われる。原料の溶解性、副反応の制御、沈殿の濾過工程を考慮して、好ましくは10〜40質量%の範囲で行われる。   The reaction for obtaining the hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride is carried out in a solute concentration range of 5 to 50% by mass. In consideration of solubility of raw materials, side reaction control, and filtration step of precipitation, it is preferably performed in the range of 10 to 40% by mass.

反応に用いる脱酸剤としては、特に限定されないが、プロピレンオキサイド等のエポキシ化合物、ピリジン、トリエチルアミン、N,N−ジメチルアニリン等の有機3級アミン類、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム等の無機塩基が用いられる。反応により塩酸塩が生じず単離工程が簡略化されるという観点からプロピレンオキサイドが好適に用いられる。   Although it does not specifically limit as a deoxidizer used for reaction, Inorganic bases, such as epoxy compounds, such as a propylene oxide, organic tertiary amines, such as a pyridine, a triethylamine, N, N- dimethylaniline, potassium carbonate, and sodium hydroxide. Used. Propylene oxide is preferably used from the viewpoint that the reaction does not produce hydrochloride and simplifies the isolation process.

反応により生成した沈殿物は、脱酸剤としてピリジンを使用した場合、水溶性のピリジン塩酸塩を含んでいる。例えば溶媒としてテトラヒドロフランを用いた場合、ピリジン塩酸塩は殆どその溶媒に溶解しないため、反応溶液を濾過するだけで、塩酸塩をほぼ完全に分離することができる。通常、目的物の溶解度が高い場合、目的物は濾液中に溶解しているので、濾液から溶媒を留去し、適当な溶媒から再結晶するだけで高収率で十分高い純度の目的物が得られる。   The precipitate produced by the reaction contains water-soluble pyridine hydrochloride when pyridine is used as a deoxidizing agent. For example, when tetrahydrofuran is used as a solvent, since pyridine hydrochloride is hardly dissolved in the solvent, the hydrochloride can be separated almost completely only by filtering the reaction solution. Usually, when the solubility of the target product is high, the target product is dissolved in the filtrate, so that the target product with high yield and sufficiently high purity can be obtained simply by distilling off the solvent from the filtrate and recrystallization from an appropriate solvent. can get.

一般に用いられているテトラカルボン酸二無水物は、重合に使用する前に無水酢酸等の有機無水酸で処理するか、加熱真空乾燥処理して、空気中の水分を吸湿し、わずかに加水分解して開環した部分を完全に無水化する前処理がしばしば行われる。しかしながら、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の場合、無水酢酸で処理すると、反応条件によってはヒドロキシル基がアセチル化される恐れがあるため注意を要する。また高温で加熱するとヒドロキシアミド基のベンゾオキサゾール環への閉環反応だけでなく、ヒドロキシル基と酸無水物基との間の分子間エステル化反応等、好ましくない副反応が起こる恐れがあるため、100℃以上で加熱処理するべきではない。   Generally used tetracarboxylic dianhydride is treated with an organic acid anhydride such as acetic anhydride before use in polymerization, or heated and vacuum dried to absorb moisture in the air and slightly hydrolyze. Thus, a pretreatment for completely dehydrating the ring-opened portion is often performed. However, in the case of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to the present invention, if it is treated with acetic anhydride, the hydroxyl group may be acetylated depending on the reaction conditions. Further, when heated at a high temperature, there is a risk that undesirable side reactions such as an intermolecular esterification reaction between a hydroxyl group and an acid anhydride group may occur in addition to a cyclization reaction of a hydroxyamide group to a benzoxazole ring. It should not be heat treated above ℃.

<イミド基含有脂環式ジカルボン酸の製造方法>
次に、上記式(2)で表される本発明のイミド基含有ジカルボン酸の製造方法について説明するが、これに限定されるものではない。まず、ジアミンAmolを溶媒に溶解して得られた溶液にH−TMA粉末(A×2mol)を加えて室温で1〜24時間攪拌する。この段階では、H−TMA中の酸無水物基とジアミン中のアミノ基が反応してアミド酸基を含むジカルボン酸が生成している。このアミド酸基を閉環反応(イミド化)することで本発明のイミド基含有ジカルボン酸が得られる。上記反応混合物を130〜200℃、好ましくは150〜180℃で30分から5時間加熱還流することでイミド化することができる。また、上記反応溶液中に化学イミド化試薬を添加する方法も適用できる。
<Method for Producing Imido Group-Containing Alicyclic Dicarboxylic Acid>
Next, although the manufacturing method of the imide group containing dicarboxylic acid of this invention represented by the said Formula (2) is demonstrated, it is not limited to this. First, H-TMA powder (A × 2 mol) is added to a solution obtained by dissolving diamine Amol in a solvent and stirred at room temperature for 1 to 24 hours. At this stage, the acid anhydride group in H-TMA reacts with the amino group in diamine to produce a dicarboxylic acid containing an amic acid group. The amide group-containing dicarboxylic acid of the present invention is obtained by ring-closing reaction (imidization) of this amic acid group. The reaction mixture can be imidized by heating to reflux at 130 to 200 ° C, preferably 150 to 180 ° C for 30 minutes to 5 hours. Moreover, the method of adding a chemical imidation reagent in the said reaction solution is also applicable.

イミド化の際に用いられる化学イミド化試薬としては、無水酢酸で代表される有機酸無水物とピリジン等の塩基触媒との組み合せが挙げられる。上記のアミド酸基含有ジカルボン酸の溶液中にこの化学イミド化試薬を添加し、室温〜50℃で1〜24時間攪拌することで容易に目的のイミド基含有ジカルボン酸に変換することができる。   Examples of the chemical imidization reagent used for imidization include a combination of an organic acid anhydride typified by acetic anhydride and a base catalyst such as pyridine. This chemical imidation reagent is added to the above-mentioned solution of the amidic acid group-containing dicarboxylic acid, and can be easily converted to the desired imide group-containing dicarboxylic acid by stirring at room temperature to 50 ° C. for 1 to 24 hours.

上記反応の際に使用可能なジアミンとしては、特に限定されるものではなく、芳香族ジアミン、脂肪族ジアミン等が挙げられる。芳香族ジアミンとしては、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノキシレン、2,4−ジアミノデュレン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−メチレンビス(2−メチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−エチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジエチルアニリン)、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、2,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−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、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、ベンジジン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、o−トリジン、m−トリジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、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、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、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、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、p−ターフェニレンジアミン等が挙げられる。これら芳香族ジアミンを2種類以上併用することもできる。脂肪族ジアミンとしては、鎖状の脂肪族ジアミンや環状の脂肪族ジアミンが挙げられる。環状の脂肪族ジアミンとしては、例えば、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、シス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.0〕デカン、1,3−ジアミノアダマンタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。これら環状の脂肪族ジアミンを2種類以上併用することもできる。鎖状の脂肪族ジアミンとしては、例えば、1,3−プロパンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、1,5−ペンタメチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,9−ノナメチレンジアミン等が挙げられる。これら鎖状の脂肪族ジアミンを2種類以上併用することもできる。   The diamine that can be used in the above reaction is not particularly limited, and examples thereof include aromatic diamines and aliphatic diamines. Examples of aromatic diamines include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2,4-diaminodurene, 4,4 ′. -Diaminodiphenylmethane, 4,4'-methylenebis (2-methylaniline), 4,4'-methylenebis (2-ethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-dimethylaniline), 4,4'- Methylenebis (2,6-diethylaniline), 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 2,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminoben Phenone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzanilide, benzidine, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, o-tolidine, m-tolidine, 2,2′- Bis (trifluoromethyl) benzidine, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 4,4 '-Bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis (4- (3-aminophenoxy) phenyl) sulfone, bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) sulfone, 2,2-bis (4- (4- Aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane, , 2- bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, p- terphenyl-phenylenediamine, and the like. Two or more of these aromatic diamines can be used in combination. Examples of the aliphatic diamine include a chain aliphatic diamine and a cyclic aliphatic diamine. Examples of the cyclic aliphatic diamine include 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), isophoronediamine, trans-1,4-diaminocyclohexane, cis-1,4-diaminocyclohexane, 1,4-cyclohexanebis (methyl). Amine), 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 3,8-bis (aminomethyl) Examples include tricyclo [5.2.1.0] decane, 1,3-diaminoadamantane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) hexafluoropropane, and the like. . Two or more of these cyclic aliphatic diamines can be used in combination. Examples of chain aliphatic diamines include 1,3-propanediamine, 1,4-tetramethylenediamine, 1,5-pentamethylenediamine, 1,6-hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine and the like can be mentioned. Two or more of these chain aliphatic diamines can be used in combination.

上記反応の際に使用可能な溶媒は、原料であるジアミンおよびH−TMAを溶解すればよく、特に限定されないが、アセトン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ピコリン、ピリジン、クロロホルム、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、N−メチル−2−ピロリドン、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、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホキシド、γ-ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン−ビス(2−メトキシエチル)エーテル等の非プロトン性溶媒、およびフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール等のプロトン性溶媒が挙げられる。またこれらの溶媒を単独でも、2種類以上混合して用いてもよい。加熱還流によりイミド化を行う場合は沸点の高い溶媒、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、DMAc、NMP、m−クレゾール、ヘキサメチルホスホルアミド、ジメチルスルホオキシド等が好適に用いられる。   The solvent that can be used in the above reaction is not particularly limited as long as it dissolves the raw material diamine and H-TMA, but acetone, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, picoline, pyridine, chloroform, toluene, xylene, Dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, hexamethylphosphoramide, dimethylsulfoxide, γ- Aprotic solvents such as butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2-methoxyethyl) ether, and phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol , O-chlorophenol, m-chloro Protic solvents such as phenol and p-chlorophenol are exemplified. These solvents may be used alone or in combination of two or more. In the case of performing imidization by heating under reflux, a solvent having a high boiling point, for example, N, N-dimethylformamide (DMF), DMAc, NMP, m-cresol, hexamethylphosphoramide, dimethylsulfoxide and the like are preferably used.

上記のようにして得られたイミド基含有脂環式ジカルボン酸は、そのままでもビス(o−アミノフェノール)との重縮合反応に供することは可能であるが、適当な溶媒から再結晶することで更に高純度化することができる。   The imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid obtained as described above can be used for the polycondensation reaction with bis (o-aminophenol) as it is, but can be recrystallized from an appropriate solvent. Further, it can be highly purified.

<ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体の製造方法>
本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を製造する方法は、特に限定されず、公知の方法を適用することができる。具体的には以下の方法により製造される。まず、脱水した重合溶媒に1成分または多成分からなるジアミンを溶解し、これに本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を、単独又はこれと共重合成分として他のテトラカルボン酸二無水物と組み合わせて、粉末のまま徐々に添加し、メカニカルスターラーを用いて攪拌する。この際、ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の総量とジアミンの総量は実質的に等モルで仕込まれる。ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の粉末を添加する際には、該ヒドロキシアミド基含有脂環式カルボン酸二無水物の粉末をあらかじめ混合した後溶液に添加しても、順次添加しても差し支えない。
<Method for producing hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor>
The method for producing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor of the present invention is not particularly limited, and a known method can be applied. Specifically, it is manufactured by the following method. First, a diamine composed of one component or multiple components is dissolved in a dehydrated polymerization solvent, and the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride of the present invention is used alone or as a copolymerization component with other tetramers. Combined with carboxylic dianhydride, gradually add as powder and stir using a mechanical stirrer. At this time, the total amount of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride and the total amount of diamine are charged in substantially equimolar amounts. When the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride powder is added, the hydroxyamide group-containing alicyclic carboxylic dianhydride powder is mixed in advance and then added to the solution. It can be added.

以下、好ましい具体例について述べる。まずジアミンを重合溶媒に溶解し、これに上記ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を、単独又はこれと共重合成分として他のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物と組み合わせて、粉末のまま徐々に添加し、メカニカルスターラーを用い、0〜100℃、好ましくは5〜60℃で0.5〜100時間、好ましくは1〜50時間攪拌する。この際、溶液中の全モノマー濃度は、1〜50質量%、好ましくは5〜30質量%である。このモノマー濃度範囲で重合を行うことにより均一で高重合度のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体溶液を得ることができる。   Hereinafter, preferred specific examples will be described. First, diamine is dissolved in a polymerization solvent, and the above hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is used alone or as a copolymerization component with another hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride. In addition, the powder is gradually added as a powder and stirred at 0 to 100 ° C., preferably 5 to 60 ° C. for 0.5 to 100 hours, preferably 1 to 50 hours using a mechanical stirrer. Under the present circumstances, the total monomer density | concentration in a solution is 1-50 mass%, Preferably it is 5-30 mass%. By carrying out the polymerization in this monomer concentration range, a uniform and high polymerization degree hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor solution can be obtained.

上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体およびヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製膜性および基板との接着性、これらの熱硬化(環化)物であるポリベンゾオキサゾールイミドの膜靭性の観点から、該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体の重合度はできるだけ高いことが望ましいが、定性的に分子量の大きさを表す固有粘度値が0.2dL/g以上であれば、製膜性、接着性および膜靭性に支障はない。固有粘度値がこの値を下回ると製膜性や膜靭性が急激に低下し、上記産業分野に適用不可となる重大な問題を生じる恐れがある。上記モノマー濃度範囲よりも低濃度で重合を行うと、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体の重合度が十分高くならず、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドおよびポリベンゾオキサゾールイミド膜が脆弱になる恐れがあり、好ましくない。一方、この範囲より高濃度で重合を行うと、モノマーや生成するポリマーの溶解が不十分となり、重合が均一に進行しなくなる恐れがある。   Film forming properties of the above-mentioned hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor and hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, adhesion to the substrate, and film toughness of polybenzoxazole imide which is a thermosetting (cyclized) product thereof From the viewpoint, it is desirable that the degree of polymerization of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor is as high as possible. However, if the intrinsic viscosity value qualitatively representing the molecular weight is 0.2 dL / g or more, film formation There is no problem in the properties, adhesiveness and film toughness. If the intrinsic viscosity value is lower than this value, the film-forming property and film toughness are drastically lowered, which may cause a serious problem that cannot be applied to the industrial field. When polymerization is performed at a concentration lower than the above monomer concentration range, the degree of polymerization of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor is not sufficiently high, and the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide and the polybenzoxazole imide film are fragile. This is not preferable. On the other hand, when the polymerization is carried out at a concentration higher than this range, the monomer and the polymer to be produced are not sufficiently dissolved, and the polymerization may not proceed uniformly.

本発明においては、重合に使用する全テトラカルボン酸二無水物中、上記ヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物の含有率は、ポジ型パターン形成の観点から5〜100mol%の範囲であり、30〜100mol%の範囲が好ましく、50〜100mol%の範囲が更に好ましい。5mol%未満では、アルカリ水溶液、特にテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に対する溶解速度の著しい低下を招くか、または露光部と未露光部との間の溶解度差が制御不能となり、鮮明な微細パターンの形成が困難となる恐れがあり好ましくない。   In the present invention, the content of the hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride in all the tetracarboxylic dianhydrides used for polymerization is in the range of 5 to 100 mol% from the viewpoint of positive pattern formation, The range of 30-100 mol% is preferable, and the range of 50-100 mol% is still more preferable. If it is less than 5 mol%, the dissolution rate in an alkaline aqueous solution, particularly tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution will be significantly reduced, or the difference in solubility between the exposed and unexposed areas will become uncontrollable, resulting in a clear fine pattern. This is not preferable because it may be difficult to form.

上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合する際の反応性、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの溶媒溶解性、製膜性およびポリベンゾオキサゾールイミド膜の要求特性を損なわない範囲で、該ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物以外で部分的に使用可能なテトラカルボン酸二無水物としては、特に限定されないが、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、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルスルホンテトラ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)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ハイドロキノン−ビス(トリメリテートアンハイドライド)、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。共重合成分として、これらを単独あるいは2種類以上用いてもよい。   In the range where the reactivity when polymerizing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor, the solvent solubility of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, the film forming property and the required characteristics of the polybenzoxazole imide film are not impaired, The tetracarboxylic dianhydride that can be partially used other than the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride is not particularly limited, but pyromellitic dianhydride, 3, 3 ′, 4, 4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 3, 3 ′, 4,4′-biphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropanoic acid Water, 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propanoic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetra Carboxylic dianhydride, hydroquinone-bis (trimellitic anhydride), cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, etc. Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more as copolymerization components.

本発明に係るヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合する際の反応性、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの溶媒溶解性、製膜性およびポリベンゾオキサゾールイミド膜の要求特性を損なわない範囲で使用可能な芳香族ジアミンとしては、特に限定されないが、例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,5−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノキシレン、2,4−ジアミノデュレン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−メチレンビス(2−メチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−エチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルアニリン)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジエチルアニリン)、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、2,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−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、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、ベンジジン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、o−トリジン、m−トリジン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、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、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、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、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、p−ターフェニレンジアミン等が例として挙げられる。またこれらを2種類以上併用することもできる。   Reactivity when polymerizing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor according to the present invention, solvent solubility of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, film forming properties, and required characteristics of the polybenzoxazole imide film are not impaired. Although it does not specifically limit as aromatic diamine which can be used in the range, For example, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2 , 4-diaminodurene, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-methylenebis (2-methylaniline), 4,4′-methylenebis (2-ethylaniline), 4,4′-methylenebis (2,6 -Dimethylaniline), 4,4'-methylenebis (2,6-diethylaniline), 4,4'-diaminodi Phenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl ether, 2,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'- Diaminobenzophenone, 3,3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzanilide, benzidine, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, o-tolidine, m-tolidine, 2,2 ′ -Bis (trifluoromethyl) benzidine, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 4, 4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis (4- (3 Aminophenoxy) phenyl) sulfone, bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) sulfone, 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane, 2,2-bis (4- (4- Examples include aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, and p-terphenylenediamine. Two or more of these may be used in combination.

本発明に係るヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合する際の反応性、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの溶媒溶解性、製膜性およびポリベンゾオキサゾールイミド膜の要求特性を損なわない範囲で使用可能な環状の脂肪族ジアミンとしては、特に限定されないが、例えば、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、トランス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、シス−1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、3,8−ビス(アミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.0〕デカン、1,3−ジアミノアダマンタン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。また、これらを2種類以上併用することもできる。一方、本発明に係るヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合する際の反応性、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの溶媒溶解性、製膜性およびポリベンゾオキサゾールイミド膜の要求特性を損なわない範囲で使用可能な鎖状の脂肪族ジアミンとしては、特に限定されないが、例えば、1,3−プロパンジアミン、1,4−テトラメチレンジアミン、1,5−ペンタメチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,7−ヘプタメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,9−ノナメチレンジアミン等が挙げられる。また、これらを2種類以上併用することもできる。   Reactivity when polymerizing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor according to the present invention, solvent solubility of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, film forming properties, and required characteristics of the polybenzoxazole imide film are not impaired. Although it does not specifically limit as cyclic aliphatic diamine which can be used in the range, For example, 4,4'- methylenebis (cyclohexylamine), isophorone diamine, trans-1,4-diaminocyclohexane, cis-1,4-diamino Cyclohexane, 1,4-cyclohexanebis (methylamine), 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane 3,8-bis (aminomethyl) tricyclo [5.2.1.0] decane, 1,3-diaminoadamada Tan, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) hexafluoropropane, and the like. Two or more of these may be used in combination. On the other hand, the reactivity when polymerizing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor according to the present invention, the solvent solubility of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, the film forming property, and the required characteristics of the polybenzoxazole imide film Although it does not specifically limit as chain | strand-shaped aliphatic diamine which can be used in the range which does not impair, For example, 1, 3- propane diamine, 1, 4- tetramethylene diamine, 1, 5- pentamethylene diamine, 1, 6-, Hexamethylenediamine, 1,7-heptamethylenediamine, 1,8-octamethylenediamine, 1,9-nonamethylenediamine and the like can be mentioned. Two or more of these may be used in combination.

使用可能な重合溶媒としては、特に限定されないが、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−メチルピロリドン等のアミド溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−プチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m−クレゾール、p−クレゾール、3−クロロフェノール、4−クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどが好ましく採用される。さらに、その他の一般的な有機溶剤、即ちフェノール、o−クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、2−メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒なども添加して使用できる。   The polymerization solvent that can be used is not particularly limited, but amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, cyclic ester solvents such as γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-ptyrolactone, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycol solvents such as triethylene glycol, m-cresol, p-cresol, 3- Phenol solvents such as chlorophenol and 4-chlorophenol, acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide and the like are preferably employed. In addition, other common organic solvents such as phenol, o-cresol, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, tetrahydrofuran , Dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, terpene, mineral spirit, petroleum naphtha solvents, etc. Can also be used.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体は、重合溶液(ワニス)をそのまま又は適度に希釈して基板上に塗付・乾燥して得られるキャストフィルム、及びワニス中に感光剤等を添加・溶解しこれをキャスト製膜して得られる感光性樹脂組成物膜としての使用形態の他、ワニスを適度に希釈した後、大量の水やメタノール等の貧溶媒中に滴下・濾過・乾燥し、粉末として単離することもできる。   The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor of the present invention comprises a cast film obtained by coating or drying a polymerization solution (varnish) as it is or appropriately diluted on a substrate, and a photosensitive agent in the varnish. In addition to the usage form as a photosensitive resin composition film obtained by adding and dissolving and casting to form a film, after appropriately diluting the varnish, dripping, filtering and drying in a large amount of poor solvent such as water or methanol It can also be isolated as a powder.

本発明のヒドロキシアミド基含有ポリイミド前駆体の膜中には、感光剤の他、必要に応じて酸化安定剤、フィラー、シランカップリング剤、接着促進剤、湿熱安定化剤、光重合開始剤、増感剤、末端封止剤、架橋剤、難燃剤等の添加物を加えることができる。   In the film of the hydroxyamide group-containing polyimide precursor of the present invention, in addition to the photosensitive agent, if necessary, an oxidation stabilizer, a filler, a silane coupling agent, an adhesion promoter, a wet heat stabilizer, a photopolymerization initiator, Additives such as a sensitizer, a terminal blocking agent, a crosslinking agent, a flame retardant and the like can be added.

<ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製造方法>
本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、上記の方法で得られた上記式(3)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を、ヒドロキシアミド基に影響を与えず(残したまま)、イミド化反応のみを行うことで製造することができる。これは、ヒドロキシアミド基からベンゾオキサゾール環への熱環化反応に要する温度領域が、イミド化反応よりも十分(100℃以上)高いためである。
<Method for producing hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide>
The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is obtained by converting a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor containing a repeating unit represented by the above formula (3) obtained by the above method into a hydroxyamide group. It can be produced by carrying out only the imidization reaction without affecting (while remaining). This is because the temperature range required for the thermal cyclization reaction from the hydroxyamide group to the benzoxazole ring is sufficiently higher (100 ° C. or higher) than the imidization reaction.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの使用形態は、溶液(ワニス)、キャストフィルム、感光剤等を配合した感光性樹脂組成物膜の他、ワニスを適度に希釈後、大量の水やメタノール等の貧溶媒中に滴下・濾過・乾燥して得られる粉末である。   The use form of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention includes a photosensitive resin composition film in which a solution (varnish), a cast film, a photosensitizer and the like are blended, and after appropriately diluting the varnish, It is a powder obtained by dropping, filtering and drying in a poor solvent such as methanol.

まず、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニスおよび粉末の製造方法について説明する。重合反応により得られた上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体のワニスをそのままか、あるいは溶媒で適度に希釈した後、これを窒素雰囲気中で加熱・還流することで、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニスを容易に得ることができる。この際の還流温度は120〜220℃で、還流時間は10分〜12時間であり、より好ましくは150〜190℃で1〜5時間である。この際、還流温度が120℃を下回るとイミド化を完結するために著しく長時間を要するため、生産性の点で採用されない。また220℃を越えるとイミド化だけでなく、残すべきヒドロキシアミド基までもが環化し始め、更に生成物が着色しやすくなるため好ましくない。還流温度および時間を制御して、適度にヒドロキシアミド基を環化させ、フェノール性OH基の含有率を制御することも可能である。イミド化反応の副生成物である水を共沸留去するために、トルエンやキシレン等を添加しても差し支えない。また触媒としてγ−ピコリン等の塩基を添加することができる。   First, the manufacturing method of the varnish and powder of a hydroxyamide group containing alicyclic polyimide is demonstrated. The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor varnish obtained by the polymerization reaction is left as it is or after being appropriately diluted with a solvent, and then heated and refluxed in a nitrogen atmosphere to thereby produce the hydroxyamide of the present invention. A group-containing alicyclic polyimide varnish can be easily obtained. The reflux temperature at this time is 120 to 220 ° C., and the reflux time is 10 minutes to 12 hours, more preferably 150 to 190 ° C. for 1 to 5 hours. At this time, if the reflux temperature is lower than 120 ° C., it takes a very long time to complete imidization, so it is not adopted in terms of productivity. On the other hand, if it exceeds 220 ° C., not only imidation but also the remaining hydroxyamide group starts to cyclize, and the product is more likely to be colored, which is not preferable. It is also possible to control the reflux temperature and time to appropriately cyclize the hydroxyamide group and control the content of the phenolic OH group. To azeotropically distill off water, which is a by-product of the imidization reaction, toluene, xylene or the like may be added. Further, a base such as γ-picoline can be added as a catalyst.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体の重合に通常使用される各種重合溶媒に対して極めて高い溶解性を有するため、上記熱イミド化反応後に沈殿することはなく、均一なワニスが得られる。   Since the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention has extremely high solubility in various polymerization solvents usually used for polymerization of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor, the thermal imidization reaction There is no precipitation later, and a uniform varnish is obtained.

上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製膜性および基板との接着性、これらの熱硬化(環化)物であるポリベンゾオキサゾールイミドの膜靭性の観点から、該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの重合度はできるだけ高いことが望ましいが、固有粘度値が0.2dL/g以上であれば、製膜性、接着性及び膜靭性に支障はない。固有粘度値がこの値を下回ると製膜性や膜靭性が急激に低下し、上記産業分野に適用不可となる重大な問題を生じる恐れがある。   From the viewpoint of film-forming property of the above-mentioned hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide and adhesion to the substrate, and film toughness of polybenzoxazolimide which is a thermosetting (cyclized) product thereof, the hydroxyamide group-containing alicyclic type The degree of polymerization of the polyimide is preferably as high as possible, but if the intrinsic viscosity value is 0.2 dL / g or more, there is no problem in film forming property, adhesiveness, and film toughness. If the intrinsic viscosity value is lower than this value, the film-forming property and film toughness are drastically lowered, which may cause a serious problem that cannot be applied to the industrial field.

溶液中でのイミド化後、添加剤や副生成物および溶媒等を除去する目的で、上記のようにして得られたワニスを水やメタノール等の大量の貧溶媒中に滴下・濾過・乾燥し該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを粉末として単離することもできる。また、この粉末を上記の各種溶媒に再溶解して再度ワニスとすることもできる。   After imidization in the solution, the varnish obtained as described above is dropped, filtered and dried in a large amount of poor solvent such as water or methanol for the purpose of removing additives, by-products and solvents. The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide can also be isolated as a powder. Moreover, this powder can be redissolved in the above-mentioned various solvents to obtain a varnish again.

また、上記イミド化反応は、100℃を超える加熱処理に代えて、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体のワニス中に、必要に応じてピリジンやトリエチルアミン等の3級アミン触媒と共に、無水酢酸等の有機無水酸の化学イミド化試薬を添加し、室温〜100℃で10分〜24時間攪拌することによって行うことも可能である。この際、上記した化学イミド化試薬の添加量等の反応条件を調節することで、イミド化率を制御することもできる。しかしながら反応条件によっては該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体中のヒドロキシル基が無水酢酸と反応してアセチル化されるので、アセチル化を避けたい場合は化学イミド化より熱イミド化の方が好ましく採用されるが、ヒドロキシル基を部分的あるいは完全にアセチル化することを目的とする場合は、化学イミド化試薬の添加量等の反応条件を調節することでアセチル化率を制御することも可能である。   In addition, the imidization reaction may be carried out with acetic anhydride in combination with a tertiary amine catalyst such as pyridine or triethylamine in the varnish of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor instead of heat treatment exceeding 100 ° C. It is also possible to carry out by adding a chemical imidation reagent of organic anhydride such as from room temperature to 100 ° C. for 10 minutes to 24 hours. At this time, the imidation rate can also be controlled by adjusting the reaction conditions such as the amount of the chemical imidizing reagent added. However, depending on the reaction conditions, the hydroxyl group in the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor reacts with acetic anhydride and is acetylated. Therefore, if you want to avoid acetylation, thermal imidation is better than chemical imidization. Although it is preferably adopted, when the purpose is to acetylate the hydroxyl group partially or completely, the acetylation rate can be controlled by adjusting the reaction conditions such as the amount of chemical imidization reagent added. It is.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を含む酸二無水物成分と、ジアミン成分とを溶媒中高温で反応(ワンポット重合)させることにより、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を単離することなく、一段階で重合することができる。重合反応温度は120〜220℃で、還流時間は10分〜12時間であり、より好ましくは150〜190℃で1〜5時間である。この際、重合温度が120℃を下回ると重合を完結するために著しく長時間を要するため、生産性の点で採用されない。一方、220℃を超えると重合だけでなく、残すべきヒドロキシアミド基までもが環化し始め、更に生成物が着色しやすくなるため好ましくない。重合温度および時間を制御して、適度にヒドロキシアミド基を環化させ、フェノール性OH基の含有率を制御することも可能である。重合反応時の副生成物である水を共沸留去するために、トルエンやキシレン等を添加しても差し支えない。また触媒としてγ―ピコリン等の塩基を添加することができる。   The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is obtained by reacting an acid dianhydride component containing the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride of the present invention with a diamine component at a high temperature in a solvent (one-pot polymerization). ), The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor can be polymerized in one step without isolation. The polymerization reaction temperature is 120 to 220 ° C., and the reflux time is 10 minutes to 12 hours, more preferably 150 to 190 ° C. for 1 to 5 hours. At this time, if the polymerization temperature is lower than 120 ° C., it takes a very long time to complete the polymerization, and thus it is not adopted in terms of productivity. On the other hand, if it exceeds 220 ° C., not only polymerization but also the hydroxyamide group to be left begins to cyclize, and the product tends to be colored, which is not preferable. It is also possible to control the polymerization temperature and time to appropriately cyclize the hydroxyamide group and control the content of the phenolic OH group. To azeotropically distill off water, which is a by-product during the polymerization reaction, toluene, xylene or the like may be added. Further, a base such as γ-picoline can be added as a catalyst.

ワンポット重合に使用可能な溶媒は、特に限定さないが、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、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性溶媒が好適な例として挙げられるが、m-クレゾール等のフェノール系溶媒やNMP等のアミド系溶媒も使用可能である。ワンポット重合後、得られたワニスを水やメタノール等の大量の貧溶媒中に滴下・濾過しポリイミドを粉末として単離することができる。またその粉末を各種溶媒に再溶解してワニスとすることができる。   Solvents that can be used for one-pot polymerization are not particularly limited, but suitable examples include aprotic solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and dimethyl sulfoxide. Examples thereof include phenol solvents such as m-cresol and amide solvents such as NMP. After the one-pot polymerization, the resulting varnish can be dropped and filtered into a large amount of poor solvent such as water or methanol to isolate the polyimide as a powder. The powder can be redissolved in various solvents to form a varnish.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、上記のようにして製造する他、本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸とビス(o−アミノフェノール)をモノマー原料として製造することができる。以下に、その重合方法について具体的に説明するが、特に限定されるものではない。   In addition to producing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention as described above, the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid and bis (o-aminophenol) of the present invention can be produced as monomer raw materials. . The polymerization method will be specifically described below, but is not particularly limited.

本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸とビス(o−アミノフェノール)より本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを重合する場合、少なくともジカルボン酸成分を活性化して活性アシルに変換しておく必要がある。その方法として、1−ヒドロキシベンゾトリアゾールとジカルボン酸中のカルボキシル基をあらかじめ反応させてジエステル体として活性化する方法、該ジカルボン酸を酸ハライドに変換する方法、縮合剤の存在下で反応溶液中でカルボキシル基を活性化する方法等が例として挙げられる。この中では酸ハライド法がジカルボン酸の活性が最も高く、より高重合体を与えやすい。この観点から以下に酸ハライド法による重縮合反応について説明する。   When the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention is polymerized from the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid and bis (o-aminophenol) of the present invention, at least the dicarboxylic acid component is activated and converted to active acyl. It is necessary to keep. As the method, 1-hydroxybenzotriazole and a carboxyl group in dicarboxylic acid are reacted in advance to activate as a diester, a method of converting the dicarboxylic acid into an acid halide, and in a reaction solution in the presence of a condensing agent. An example is a method of activating a carboxyl group. Among these, the acid halide method has the highest activity of the dicarboxylic acid and tends to give a higher polymer. From this viewpoint, the polycondensation reaction by the acid halide method will be described below.

本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸を、酸ハライド、例えば酸クロリドに変換する方法としては、上記核水素化トリメリット酸無水物を酸クロリド化する際に用いる方法をそのまま適用することができる。即ちN,N−ジメチルホルムアミド等の触媒の存在下で塩化チオニルを用いて容易に酸クロリド化することができる。   As a method for converting the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid of the present invention into an acid halide, for example, acid chloride, the method used when acidifying the above nuclear hydrogenated trimellitic anhydride may be applied as it is. it can. That is, the acid chloride can be easily formed using thionyl chloride in the presence of a catalyst such as N, N-dimethylformamide.

上記イミド基含有脂環式ジカルボン酸を酸クロリドに変換しておけば、ビス(o−アミノフェノール)と等モル重縮合反応させることが可能であるが、酸クロリドとビス(o−アミノフェノール)中のアミノ基との反応の選択性を高める目的で、以下のような前処理を行なうことができる。まず、重合溶媒に溶解したビス(o−アミノフェノール)に対してピリジン等の酸受容剤の存在下、トリメチルシリルクロライド等のシリル化剤を滴下して、アミノ基およびヒドロキシル基両方をシリル化する。これによりアミノ基は高反応性になる一方、ヒドロキシル基の求核性は消失する。これにより本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの高重合体を容易に得ることができる。   If the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid is converted to an acid chloride, an equimolar polycondensation reaction with bis (o-aminophenol) can be carried out. However, acid chloride and bis (o-aminophenol) For the purpose of enhancing the selectivity of the reaction with the amino group therein, the following pretreatment can be performed. First, a silylating agent such as trimethylsilyl chloride is dropped into bis (o-aminophenol) dissolved in a polymerization solvent in the presence of an acid acceptor such as pyridine to silylate both the amino group and the hydroxyl group. This makes the amino group highly reactive while the nucleophilicity of the hydroxyl group disappears. Thereby, the high polymer of the hydroxyamide group containing alicyclic polyimide of this invention can be obtained easily.

上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドは、以下のような手順で重合する。ピリジン等の塩化水素補足剤およびリチウムクロライド等の無機塩類の存在下、シリル化したビス(o−アミノフェノール)溶液に対して等モルの該イミド基含有脂環式ジカルボン酸クロリドを反応液の温度が上がらない様に徐々に添加する。室温で24時間撹拌後、粘稠で均一な重合溶液が得られる。   The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide is polymerized by the following procedure. In the presence of a hydrogen chloride scavenger such as pyridine and an inorganic salt such as lithium chloride, an equimolar amount of the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid chloride is added to the silylated bis (o-aminophenol) solution. Gradually add so that does not rise. After stirring for 24 hours at room temperature, a viscous and homogeneous polymerization solution is obtained.

上記重縮合反応の際に使用可能なビス(o−アミノフェノール)成分としては、特に限定されないが、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,6−ジアミノレゾルシノール、2,5−ジアミノハイドロキノン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルメタン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン等が例としてあげられる。またこれらは単独でも、2種類以上併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a bis (o-aminophenol) component which can be used in the said polycondensation reaction, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl sulfone, 4,4'-diamino-3 , 3′-dihydroxybiphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxydiphenyl ether, 2,2-bis (3-amino-4- Hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,6-diaminoresorcinol, 2,5-diaminohydroquinone, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 3,3′-diamino -4,4'-dihydroxybiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxy Biphenyl methane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) - propane as an example. These may be used alone or in combination of two or more.

使用可能な重合溶媒として、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ―ブチロラクトンおよびこれらの混合溶媒が用いられる。上記した溶媒以外で使用可能な重合溶媒としては、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン-ビス(2−メトキシエチル)エーテル、テロラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ピコリン、ピリジン、アセトン、クロロホルム、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等の非プロトン性溶媒および、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール等のプロトン性溶媒が挙げられる。また、これらの溶媒は単独でも、2種類以上混合して用いてもよい。   As a usable polymerization solvent, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone and a mixed solvent thereof are used. Examples of polymerization solvents that can be used other than the solvents described above include N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2- Aprotic solvents such as (methoxyethyl) ether, terahydrofuran, 1,4-dioxane, picoline, pyridine, acetone, chloroform, toluene, xylene, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, phenol, o-cresol, Examples include protic solvents such as m-cresol, p-cresol, o-chlorophenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの重合反応性および要求特性を著しく損なわない範囲で、本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸以外に部分的に使用可能なジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,5−ジメチルテレフタル酸、2,3−ピリジンジカルボン酸、2,4−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、3,4−ピリジンジカルボン酸、3,5−ピリジンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,2’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、1,2−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジカルボン酸、1,8−アントラセンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等が例として挙げられる。また、これらを2種類以上併用することもできる。   Moreover, as a dicarboxylic acid component that can be partially used in addition to the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid of the present invention, the polymerization reactivity and required characteristics of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention are not significantly impaired. Terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 2,5-dimethylterephthalic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 2,2'-biphenyldicarboxylic acid, 4,4'-diphenylether dicarboxylic acid, 4,4'-diphenylmethanedicarboxylic acid Acid, 4,4′-diphenylsulfone dicarboxylic acid, 1,2-naphthalenedicarboxylic acid, 1, -Naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, 1,8-anthracene Dicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid Examples include acids and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid. Two or more of these may be used in combination.

ビス(o−アミノフェノール)のテトラシリル化体およびジカルボン酸ジクロリドから得られるシリル化ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの高粘度溶液を、適当に希釈し、大量の水中に沈澱、洗浄することにより、シリル化ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを単離することができる。また、水の代わりに塩酸水溶液又はメタノールを用いて沈澱させることにより、容易に脱シリル化して、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを粉末として単離することができる。   By appropriately diluting a high viscosity solution of a silylated hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide obtained from a tetrasilylated bis (o-aminophenol) and a dicarboxylic acid dichloride, and precipitating and washing in a large amount of water, Silylated hydroxyamide group-containing alicyclic polyimides can be isolated. Moreover, it can be easily desilylated by precipitation using aqueous hydrochloric acid or methanol instead of water, and the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention can be isolated as a powder.

次に、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのフィルムの製造方法について説明する。上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体のワニスを不溶性ポリイミドフィルム、ガラス、銅、アルミニウム、ステンレス、シリコン等の基板上に流延し、オーブン中40〜180℃、好ましくは50〜150℃で乾燥する。得られたヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体フィルムを基板上にて、真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中、180〜300℃、好ましくは200〜280℃で加熱することにより、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのフィルムを作製することができる。この際の加熱条件としてイミド化の閉環反応を十分に行なうという観点から180℃以上の温度、また、ヒドロキシアミド基の環化を抑えるという観点から300℃以下の温度が採用される。また、イミド化は真空中あるいは不活性ガス中で行うことが望ましいが、イミド化温度が高すぎなければ空気中で行っても差し支えない。   Next, the manufacturing method of the film of a hydroxyamide group containing alicyclic polyimide is demonstrated. The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor varnish is cast on a substrate such as an insoluble polyimide film, glass, copper, aluminum, stainless steel or silicon, and is heated at 40 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C in an oven. dry. The obtained hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor film is heated on a substrate in a vacuum, in an inert gas such as nitrogen, or in air at 180 to 300 ° C., preferably 200 to 280 ° C. Thereby, the film of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention can be produced. As a heating condition at this time, a temperature of 180 ° C. or higher is employed from the viewpoint of sufficiently performing the imidization ring-closing reaction, and a temperature of 300 ° C. or lower is employed from the viewpoint of suppressing cyclization of the hydroxyamide group. The imidization is preferably performed in vacuum or in an inert gas, but may be performed in air if the imidization temperature is not too high.

また、上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニスを上記基板上に流延・乾燥することで、該ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのフィルムを作製することができる。この際、乾燥する温度は、溶媒が完全に蒸発・除去されれば特に制限はなく、40〜300℃、好ましくは100〜280℃で乾燥される。   The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide varnish can be cast and dried on the substrate to produce a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film. At this time, the drying temperature is not particularly limited as long as the solvent is completely evaporated and removed, and is dried at 40 to 300 ° C., preferably 100 to 280 ° C.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド膜中には、感光剤の他、必要に応じて酸化安定剤、フィラー、シランカップリング剤、接着促進剤、湿熱安定化剤、光重合開始剤、増感剤、末端封止剤、架橋剤、難燃剤等の添加物を加えることができる。   In the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film of the present invention, in addition to the photosensitive agent, an oxidation stabilizer, a filler, a silane coupling agent, an adhesion promoter, a wet heat stabilizer, a photopolymerization initiator, if necessary. Additives such as a sensitizer, a terminal blocking agent, a crosslinking agent, a flame retardant and the like can be added.

<ポリベンゾオキサゾールイミドの製造方法>
次に、上記式(5)で表される反復単位を含有する本発明のポリベンゾオキサゾールイミドの製造方法について説明する。その使用形態は、ワニス、キャストフィルム、感光剤等を配合した感光性樹脂組成物膜、成型体の他、ワニスを適度に希釈後、大量の水やメタノール等の貧溶媒中に滴下・濾過・乾燥して得られる粉末である。
<Method for producing polybenzoxazole imide>
Next, the manufacturing method of the polybenzoxazole imide of this invention containing the repeating unit represented by the said Formula (5) is demonstrated. The usage form is a photosensitive resin composition film containing a varnish, a cast film, a photosensitive agent, etc., and after appropriately diluting the varnish, dripping, filtering, and filtering into a large amount of poor solvent such as water or methanol. It is a powder obtained by drying.

まず、上記ポリベンゾオキサゾールイミドのフィルムの製造方法について説明する。1つの方法は、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を用いる方法である。即ち、上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体のワニスを、例えば、不溶性ポリイミドフィルム、ガラス、銅、アルミニウム、ステンレス、シリコン等の基板上に流延し、オーブン中40〜180℃、好ましくは50〜150℃で乾燥する。得られたヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体のフィルムを基板上で真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中、250〜400℃で、好ましくは270〜350℃で加熱することでイミド化とベンゾオキサゾール化が共に起こり本発明のポリベンゾオキサゾールイミドフィルムを製造することができる。この熱硬化(環化)工程は、真空中あるいは不活性ガス中で行うことが望ましいが、処理温度が高すぎなければ空気中で行っても差し支えない。   First, the manufacturing method of the said polybenzoxazole imide film is demonstrated. One method is a method using the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor of the present invention. That is, the varnish of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor is cast on, for example, an insoluble polyimide film, glass, copper, aluminum, stainless steel, silicon or the like, and is heated in an oven at 40 to 180 ° C., preferably Dry at 50-150 ° C. The resulting film of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor is heated on a substrate in vacuum, in an inert gas such as nitrogen, or in air at 250 to 400 ° C., preferably 270 to 350 ° C. Thus, imidization and benzoxazolation both occur, and the polybenzoxazole imide film of the present invention can be produced. This thermal curing (cyclization) step is desirably performed in a vacuum or in an inert gas, but may be performed in air if the treatment temperature is not too high.

もう1つの方法は、本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを用いる方法である。即ち、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニスを、例えば、上記の基板上に流延し、オーブン中40〜180℃、好ましくは50〜150℃で乾燥する。得られたヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのフィルムを基板上で真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中、250〜400℃で、好ましくは270〜350℃で加熱することでヒドロキシアミド基が完全にベンゾオキサゾール環へ変換され、ポリベンゾオキサゾールイミドのフィルムが得られる。この熱硬化(環化)工程は、真空中あるいは不活性ガス中で行うことが望ましいが、処理温度が高すぎなければ空気中で行っても差し支えない。   Another method is a method using the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention. That is, a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide varnish is cast on, for example, the above substrate and dried in an oven at 40 to 180 ° C, preferably 50 to 150 ° C. The resulting hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film is heated on a substrate in a vacuum, in an inert gas such as nitrogen, or in air at 250 to 400 ° C., preferably 270 to 350 ° C. The amide group is completely converted to a benzoxazole ring, and a polybenzoxazole imide film is obtained. This thermosetting (cyclization) step is desirably performed in vacuum or in an inert gas, but may be performed in air if the treatment temperature is not too high.

また、本発明のポリベンゾオキサゾールイミドは、上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドおよびその前駆体のワニスを、180〜250℃で加熱還流することによっても得ることができる。その際、該ポリベンゾオキサゾールイミドがその溶媒に可溶である場合は均一なワニスとして得られ、不溶である場合は、沈殿として得られる。ポリベンゾオキサゾールイミドの均一なワニスが得られる場合には、これを上記基板上に流延・乾燥することで、ポリベンゾオキサゾールイミドのフィルムを作製することもできる。この際、乾燥する温度は、溶媒が完全に蒸発・除去されれば特に制限はなく、40〜400℃、好ましくは100〜350℃で乾燥される。   The polybenzoxazole imide of the present invention can also be obtained by heating and refluxing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide and its precursor varnish at 180 to 250 ° C. At that time, when the polybenzoxazole imide is soluble in the solvent, it is obtained as a uniform varnish, and when it is insoluble, it is obtained as a precipitate. When a uniform varnish of polybenzoxazole imide is obtained, a polybenzoxazole imide film can be produced by casting and drying the varnish on the substrate. At this time, the drying temperature is not particularly limited as long as the solvent is completely evaporated and removed, and is dried at 40 to 400 ° C., preferably 100 to 350 ° C.

本発明のポリベンゾオキサゾールイミドは、縮合剤の存在下、上記式(2)で表される本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸とビス(o−アミノフェノール)の等モル重縮合反応(ワンポット重合)によっても製造することができる。以下にその重合方法について説明するがこれに限定されない。   The polybenzoxazole imide of the present invention is an equimolar polycondensation reaction between the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid of the present invention represented by the above formula (2) and bis (o-aminophenol) in the presence of a condensing agent ( It can also be produced by one-pot polymerization). Although the polymerization method is demonstrated below, it is not limited to this.

本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸と等モル量のビス(o−アミノフェノール)を反応容器中に入れ、重合溶媒を加える。撹拌機で撹拌しながら窒素雰囲気中、100℃から10℃ずつ最終温度まで段階的に昇温(各温度で10分間保持)し、最後に200〜230℃で10分〜2時間保持する。室温まで冷却した後、水中に沈殿させ、洗浄水が中性になるまで大量の水で洗浄後、更にメタノールで洗浄し、最後に100℃で真空乾燥して、上記ポリベンゾオキサゾールの白色沈殿を得る。   An imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid of the present invention and an equimolar amount of bis (o-aminophenol) are placed in a reaction vessel, and a polymerization solvent is added. While stirring with a stirrer, the temperature is raised stepwise from 100 ° C. to 10 ° C. in a nitrogen atmosphere (holding at each temperature for 10 minutes), and finally held at 200 to 230 ° C. for 10 minutes to 2 hours. After cooling to room temperature, it is precipitated in water, washed with a large amount of water until the washing water becomes neutral, then further washed with methanol, and finally vacuum dried at 100 ° C. to form a white precipitate of the polybenzoxazole. obtain.

重合時のモノマー濃度は、5〜30質量%、好ましくは7〜20質量%である。モノマー濃度が5質量%未満では、該ポリベンゾオキサゾールイミドの重合度が十分高くならない場合があり、30質量%を超えると、モノマーが十分溶解せず、均一な溶液が得られないことがある。   The monomer concentration at the time of polymerization is 5 to 30% by mass, preferably 7 to 20% by mass. When the monomer concentration is less than 5% by mass, the degree of polymerization of the polybenzoxazole imide may not be sufficiently high, and when it exceeds 30% by mass, the monomer may not be sufficiently dissolved and a uniform solution may not be obtained.

使用可能な重合溶媒及び縮合剤は、特に制限されないが、縮合剤を兼ねる重合溶媒として、ポリ燐酸又は五酸化燐−メタンスルホン酸が用いられ、特に、ポリ燐酸が好適に用いられる。   The polymerization solvent and condensing agent that can be used are not particularly limited, but polyphosphoric acid or phosphorus pentoxide-methanesulfonic acid is used as the polymerization solvent that also serves as the condensing agent, and polyphosphoric acid is particularly preferably used.

重合反応は、上記のように徐々に昇温して行うことが好ましく、急激に200℃に昇温するべきでない。さもなければ、本発明のイミド基含有脂環式ジカルボン酸における脂環構造が一部分解し、最終的に得られるポリベンゾオキサゾールが著しく着色し、更に重合度が十分高くならない恐れがある。また、重合温度は少なくとも200℃まで昇温することが好ましい。200℃未満の温度で重合反応を行うと、重合度が十分高くならない恐れがある。   The polymerization reaction is preferably performed by gradually increasing the temperature as described above, and should not be rapidly increased to 200 ° C. Otherwise, the alicyclic structure in the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid of the present invention is partially decomposed, and the finally obtained polybenzoxazole may be remarkably colored, and the degree of polymerization may not be sufficiently high. The polymerization temperature is preferably raised to at least 200 ° C. When the polymerization reaction is performed at a temperature lower than 200 ° C., the degree of polymerization may not be sufficiently high.

上記重縮合反応の際に使用可能なビス(o−アミノフェノール)成分としては、特に限定されないが、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,6−ジアミノレゾルシノール、2,5−ジアミノハイドロキノン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニルメタン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン等が例としてあげられる。またこれらは単独でも、2種類以上併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a bis (o-aminophenol) component which can be used in the said polycondensation reaction, 3,3'-diamino-4,4'-dihydroxybiphenyl sulfone, 4,4'-diamino-3 , 3′-dihydroxybiphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxydiphenyl ether, 4,4′-diamino-3,3′-dihydroxydiphenyl ether, 2,2-bis (3-amino-4- Hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,6-diaminoresorcinol, 2,5-diaminohydroquinone, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenyl, 3,3′-diamino -4,4'-dihydroxybiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxy Biphenyl methane, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) - propane as an example. These may be used alone or in combination of two or more.

また、本発明に係るポリベンゾオキザゾールイミドの重合反応性および要求特性を著しく損なわない範囲で部分的に使用可能なジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,5−ジメチルテレフタル酸、2,3−ピリジンジカルボン酸、2,4−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、2,6−ピリジンジカルボン酸、3,4−ピリジンジカルボン酸、3,5−ピリジンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、2,2’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、1,2−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,3−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、1,3−アダマンタンジカルボン酸、1,8−アントラセンジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸等が例として挙げられる。またこれらを2種類以上併用することもできる。   Further, dicarboxylic acids that can be partially used within a range that does not significantly impair the polymerization reactivity and required properties of the polybenzoxazole imide according to the present invention include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, and 2,5-dimethyl. Terephthalic acid, 2,3-pyridinedicarboxylic acid, 2,4-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 2,6-pyridinedicarboxylic acid, 3,4-pyridinedicarboxylic acid, 3,5-pyridinedicarboxylic acid 4,4′-biphenyldicarboxylic acid, 2,2′-biphenyldicarboxylic acid, 4,4′-diphenylether dicarboxylic acid, 4,4′-diphenylmethanedicarboxylic acid, 4,4′-diphenylsulfonedicarboxylic acid, 1,2 -Naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarbo Acid, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-adamantanedicarboxylic acid, 1,8-anthracenedicarboxylic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid Examples include glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, and the like. Two or more of these may be used in combination.

ポリ燐酸中、イミド基含有脂環式ジカルボン酸とビス(o−アミノフェノール)より一段階で重合される本発明のポリベンゾオキサゾールイミドにおいては、前駆体を経由しないため、上記のような高温脱水環化反応工程を必要とせず、得られるポリベンゾオキサゾールイミド膜が着色する心配がない。また、この一段階重合工程は、該ポリベンゾオキサゾールイミドの前駆体に相当する本発明のヒドロキシアミド基含有ポリイミドの重合に必要なジカルボン酸成分の活性化やビス(o−アミノフェノール)のシリル化のような煩雑な工程を含まない。   In the polybenzoxazole imide of the present invention, which is polymerized in one step from imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid and bis (o-aminophenol) in polyphosphoric acid, since it does not go through the precursor, high temperature dehydration as described above There is no need for a cyclization reaction step and there is no concern that the resulting polybenzoxazole imide film will be colored. In addition, this one-step polymerization step includes activation of the dicarboxylic acid component necessary for polymerization of the hydroxyamide group-containing polyimide of the present invention corresponding to the precursor of the polybenzoxazole imide and silylation of bis (o-aminophenol). Such a complicated process is not included.

本発明のポリベンゾオキサゾールイミドは、骨格中に嵩高い核水素化トリメリットイミド基を有するため、有機溶媒に対して高い溶解性を示す。該ポリベンゾオキサゾールイミドのワニスを不溶性ポリイミドフィルム、シリコン、銅、アルミニウム、ガラス等の基板上に流延し、温風乾燥器中50〜150℃範囲で10分〜数時間乾燥し、更に100〜350℃、好ましくは150℃〜300℃で熱処理することにより、透明で強靭なポリベンゾオキサゾールイミドフィルムを作製することができる。350℃を超える温度での熱処理においては、該ポリベンゾオキサゾールフィルムが著しく着色する恐れがある。フィルムの着色を抑制するために、熱処理を、真空中または窒素等の不活性ガス雰囲気中で行うことが望ましいが、あまり高温にしない限り、空気中で行っても重大な問題は生じない。   Since the polybenzoxazole imide of the present invention has a bulky nuclear hydrogenated trimellitimide group in the skeleton, it exhibits high solubility in an organic solvent. The polybenzoxazolimide varnish is cast on a substrate such as an insoluble polyimide film, silicon, copper, aluminum, glass, etc., and dried in a hot air dryer at 50 to 150 ° C. for 10 minutes to several hours, and further 100 to By heat-treating at 350 ° C., preferably 150 ° C. to 300 ° C., a transparent and tough polybenzoxazole imide film can be produced. In the heat treatment at a temperature exceeding 350 ° C., the polybenzoxazole film may be markedly colored. In order to suppress coloration of the film, it is desirable to perform the heat treatment in a vacuum or in an inert gas atmosphere such as nitrogen, but no serious problem arises even in air unless the temperature is too high.

上記ポリベンゾオキサゾールイミドをワニスとする際に用いる有機溶媒としては、特に限定されないが、使用可能な溶媒として、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、N−メチル−2−ピロリドン、γ―ブチロラクトンおよびこれらの混合溶媒が用いられる。上記した溶媒以外で使用可能な重合溶媒としては、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ジメトキシエタン−ビス(2−メトキシエチル)エーテル、テロラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ピコリン、ピリジン、アセトン、クロロホルム、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等の非プロトン性溶媒および、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール等のプロトン性溶媒が挙げられる。また、これらの溶媒は単独でも、2種類以上混合して用いてもよい。   The organic solvent used when the polybenzoxazole imide is used as a varnish is not particularly limited, but usable solvents include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, hexamethylphosphoramide, N- Methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone and a mixed solvent thereof are used. Polymerization solvents that can be used other than the above solvents include N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, 1,2-dimethoxyethane-bis (2- Aprotic solvents such as (methoxyethyl) ether, terahydrofuran, 1,4-dioxane, picoline, pyridine, acetone, chloroform, toluene, xylene, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, phenol, o-cresol, Examples include protic solvents such as m-cresol, p-cresol, o-chlorophenol, m-chlorophenol, p-chlorophenol. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

上記のようにして得られたポリベンゾオキサゾールイミドを、半導体素子の保護膜、例えば、半導体集積回路のバッファーコート膜や層間絶縁膜、及びディスプレー用プラスチック基板として適用するためには、耐熱性の指標であるガラス転移温度が200℃以上であることが好ましく、230℃以上であることがより好ましい。200℃を下回ると、実装時の熱工程においてフィルムの変形、発泡、接着不良など深刻な問題が生ずる恐れがある。また、膜靭性の指標として180°折曲簡易試験により、破断が認められなければ大きな支障はなく、更に、引張試験における破断伸びが5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。   In order to apply the polybenzoxazole imide obtained as described above as a protective film of a semiconductor element, for example, a buffer coat film or an interlayer insulating film of a semiconductor integrated circuit, and a plastic substrate for display, a heat resistance index The glass transition temperature is preferably 200 ° C. or higher, and more preferably 230 ° C. or higher. If the temperature is lower than 200 ° C., serious problems such as film deformation, foaming, and poor adhesion may occur in the thermal process during mounting. In addition, as a measure of film toughness, there is no major problem unless breakage is observed in the 180 ° bending simple test. Further, the elongation at break in the tensile test is preferably 5% or more, and preferably 10% or more. More preferred.

本発明のポリベンゾオキサゾールイミド膜中には、必要に応じて酸化安定剤、フィラー、シランカップリング剤、接着促進剤、湿熱安定化剤、架橋剤、末端封止剤、難燃剤等の添加物を加えることができる。   In the polybenzoxazole imide film of the present invention, additives such as an oxidation stabilizer, a filler, a silane coupling agent, an adhesion promoter, a wet heat stabilizer, a cross-linking agent, a terminal sealing agent, a flame retardant, etc. are added as necessary. Can be added.

<ポジ型感光性樹脂組成物の製造方法>
次に、本発明に係るポジ型感光性樹脂組成物の製造方法について説明するが、これに限定されるものではない。本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドまたはその前駆体のワニスに、ジアゾナフトキノン(DNQ)系感光剤を添加・溶解して、ポジ型感光性樹脂組成物を製造することができ、更に該ポジ型感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、40〜120℃、好ましくは60〜100℃で1分〜3時間温風乾燥して、ポジ型感光性樹脂組成物膜を得ることができる。なお、ポジ型感光性樹脂組成物膜の膜厚は、0.1〜20μmの範囲が好ましい。
<Method for producing positive photosensitive resin composition>
Next, although the manufacturing method of the positive photosensitive resin composition which concerns on this invention is demonstrated, it is not limited to this. A positive photosensitive resin composition can be produced by adding and dissolving a diazonaphthoquinone (DNQ) photosensitizer to the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide of the present invention or its precursor varnish. A positive photosensitive resin composition film can be obtained by applying a positive photosensitive resin composition on a substrate and drying it with warm air at 40 to 120 ° C., preferably 60 to 100 ° C. for 1 minute to 3 hours. . The film thickness of the positive photosensitive resin composition film is preferably in the range of 0.1 to 20 μm.

本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドまたはその前駆体は、アルカリ溶解性が適度に制御されていることが特徴である。ジアゾナフトキノン系感光剤を分散しない場合は、アルカリ可溶性であるが、溶解抑制作用を持つDNQ系感光剤含有することで、アルカリ不溶性となる。この感光性樹脂組成物膜にフォトマスクを介して紫外線を照射すると露光部におけるDNQ系感光剤が光反応によりアルカリ可溶なインデンカルボン酸に変化するので、露光部のみがアルカリ水溶液に可溶となる。これによって、ポジ型パターン形成が可能となる。   The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide or precursor thereof of the present invention is characterized in that alkali solubility is appropriately controlled. When the diazonaphthoquinone photosensitizer is not dispersed, it is alkali-soluble, but when it contains a DNQ photosensitizer having a dissolution inhibiting action, it becomes alkali-insoluble. When this photosensitive resin composition film is irradiated with ultraviolet rays through a photomask, the DNQ photosensitizer in the exposed area is changed to alkali-soluble indenecarboxylic acid by a photoreaction, so that only the exposed area is soluble in an alkaline aqueous solution. Become. As a result, a positive pattern can be formed.

DNQ系感光剤としては、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸、1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−4−スルホン酸の低分子ヒドロキシ化合物、例えば、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、2−及び4−メチル−フェノール、4,4’−ヒドロキシープロパンのエステル等を例として挙げられる。   Examples of the DNQ photosensitizer include 1,2-naphthoquinone-2-diazide-5-sulfonic acid and low molecular hydroxy compounds of 1,2-naphthoquinone-2-diazide-4-sulfonic acid, such as 2,3,4- Examples include trihydroxybenzophenone, 1,3,5-trihydroxybenzene, 2- and 4-methyl-phenol, esters of 4,4′-hydroxy-propane, and the like.

このポジ型感光性樹脂組成物膜中に分散するDNQ系感光剤の配合割合は、少なすぎる場合には、露光部と未露光部の溶解度差が小さすぎて、現像によりパターン形成不能となり、多すぎる場合には最終熱硬化物であるポリベンゾオキサゾールイミドの膜物性(ガラス転移温度、膜靭性、熱安定性等)に悪影響を及ぼす恐れがある他、加熱硬化工程時の膜減りが大きいといった問題が生じるので、DNQ系感光剤の含有量は、上記ポジ型感光性樹脂組成物中5〜40質量%であることが好ましく、10〜30質量%であることが更に好ましい。   When the mixing ratio of the DNQ photosensitizer dispersed in the positive photosensitive resin composition film is too small, the difference in solubility between the exposed area and the unexposed area is too small, and pattern formation cannot be performed by development. If it is too high, the film properties (glass transition temperature, film toughness, thermal stability, etc.) of polybenzoxazolimide, which is the final thermoset, may be adversely affected, and the film may be greatly reduced during the heat curing process. Therefore, the content of the DNQ photosensitizer is preferably 5 to 40% by mass, and more preferably 10 to 30% by mass in the positive photosensitive resin composition.

上記ポジ型感光性樹脂組成物の製膜工程は、120℃以下で行うことが好ましい。この温度を超えるとDNQ系感光剤が熱分解し始める恐れがある。例えば60℃で製膜した場合、塗膜中に多量の溶媒が残留している。その場合、露光工程に先立ち80〜120℃で1〜30分間プリベイクして余分な溶媒を除去することは現像時の膜の膨潤や微細パターンの崩れを防止するのに有効である。また塗膜を1〜5分間水中に浸漬することによっても溶媒を抽出・除去できる。   The film forming step of the positive photosensitive resin composition is preferably performed at 120 ° C. or lower. If this temperature is exceeded, the DNQ photosensitizer may start to thermally decompose. For example, when a film is formed at 60 ° C., a large amount of solvent remains in the coating film. In that case, pre-baking at 80 to 120 ° C. for 1 to 30 minutes prior to the exposure step to remove excess solvent is effective in preventing the swelling of the film and the collapse of the fine pattern during development. The solvent can also be extracted and removed by immersing the coating film in water for 1 to 5 minutes.

上記ポジ型感光性樹脂組成物膜に、フォトマスクを介して高圧水銀灯のg線、h線、i線または混合線を室温で5秒〜1時間照射することによりパターン露光を行い、アルカリ水溶液にてアルカリ現像する。現像の際、使用可能なアルカリ水溶液としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、トリエチルアミン、エタノールアミン等の有機アルカリの他、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機アルカリが挙げられる。多くの電子機器では、残留金属が電気特性に悪影響を及ぼす恐れがあるため、有機アルカリが好適に用いられ、半導体プロセスで通常使用されているTMAH水溶液が好適に用いられる。   Pattern exposure is performed by irradiating the positive photosensitive resin composition film with g-line, h-line, i-line or mixed line of a high-pressure mercury lamp at room temperature for 5 seconds to 1 hour through a photomask to form an alkaline aqueous solution. Develop with alkali. In the development, usable alkaline aqueous solutions include, for example, organic alkalis such as tetramethylammonium hydroxide (TMAH), triethylamine, ethanolamine, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate and the like. An inorganic alkali is mentioned. In many electronic devices, residual metals may adversely affect electrical characteristics, so organic alkalis are preferably used, and TMAH aqueous solutions usually used in semiconductor processes are preferably used.

この際、TMAH水溶液の濃度は0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%、更に好ましくは通常使用される2.38質量%水溶液をそのまま用いて室温で10秒〜10分間現像し、更に純水でリンスすることにより鮮明なポジ型パターンを得ることができる。   At this time, the concentration of the TMAH aqueous solution is 0.05 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass, and more preferably, the normally used 2.38% by mass aqueous solution is used for 10 seconds to 10 minutes at room temperature. A clear positive pattern can be obtained by developing and rinsing with pure water.

現像液およびリンス液には必要に応じて、アルコール類やグリコール類等の水溶性溶媒を添加することができる。   A water-soluble solvent such as alcohols or glycols can be added to the developer and the rinsing liquid as necessary.

<ポリベンゾオキサゾールイミド膜の微細パターンの製造方法>
上記のようにして基板上に形成されたヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドまたはその前駆体を含有するポジ型感光性樹脂組成物膜の微細パターンを、空気中、窒素等の不活性ガス雰囲気中あるいは真空中250〜400℃、好ましくは270〜350℃で加熱することで、ポリベンゾオキサゾールイミド膜の鮮明なレリーフパターンが得られる。この際250℃を下回ると閉環反応が不完全となる恐れがあり好ましくなく、400℃を越えるとポリベンゾオキサゾールイミドが一部熱分解したり、溶融してパターン形状が崩れる恐れがあるため、好ましくない。また、加熱硬化工程は真空中あるいは不活性ガス中で行うことが望ましいが、処理温度が高すぎなければ空気中で行っても、差し支えない。
<Method for producing fine pattern of polybenzoxazole imide film>
The fine pattern of the positive photosensitive resin composition film containing the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide formed on the substrate as described above or a precursor thereof in an inert gas atmosphere such as air or nitrogen Or the clear relief pattern of a polybenzoxazole imide film | membrane is obtained by heating at 250-400 degreeC in a vacuum, Preferably it is 270-350 degreeC. In this case, if the temperature is lower than 250 ° C., the ring closure reaction may be incomplete, which is not preferable. If the temperature is higher than 400 ° C., the polybenzoxazole imide may partially be thermally decomposed or melted and the pattern shape may be lost. Absent. The heat curing step is desirably performed in a vacuum or in an inert gas, but may be performed in air if the treatment temperature is not too high.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これら実施例に限定されるものではない。なお、以下の例における物性値は、次の方法により測定した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, it is not limited to these Examples. The physical property values in the following examples were measured by the following methods.

<赤外線吸収スペクトル>
フーリエ変換赤外分光光度計(日本分光社製FT−IR5300又はFT−IR350)を用い、KBr法にてヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の赤外線吸収スペクトルを測定した。また、透過法にてヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドおよびポリベンゾオキサゾールイミド薄膜(膜厚約5μm)の赤外線吸収(FT−IR)スペクトルを測定した。
<Infrared absorption spectrum>
Using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR5300 or FT-IR350 manufactured by JASCO Corporation), the infrared absorption spectrum of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride was measured by the KBr method. Moreover, the infrared absorption (FT-IR) spectrum of the hydroxyamide group containing alicyclic polyimide and the polybenzoxazole imide thin film (film thickness of about 5 micrometers) was measured with the transmission method.

H−NMRスペクトル>
日本電子社製NMR分光光度計(ECP400)を用い、重水素化ジメチルスルホキシド中でヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物のプロトン核磁気共鳴(H−NMR)スペクトルを測定した。
<1 H-NMR spectrum>
A proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum of a hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride was measured in deuterated dimethyl sulfoxide using a JEOL NMR spectrophotometer (ECP400).

<示差走査熱量分析(融点および融解曲線)>
本発明で合成したモノマーの融点および融解曲線は、ブルカーエイエックス社製示差走査熱量分析(DSC)装置(DSC3100)を用いて、窒素雰囲気中、昇温速度5℃/分で測定した。融点が高く融解ピークがシャープであるほど、高純度であることを示す。
<Differential scanning calorimetry (melting point and melting curve)>
The melting point and melting curve of the monomer synthesized in the present invention were measured using a differential scanning calorimetry (DSC) apparatus (DSC3100) manufactured by Bruker Ax in a nitrogen atmosphere at a heating rate of 5 ° C./min. The higher the melting point and the sharper the melting peak, the higher the purity.

<固有粘度:ηinh(dL/g)>
NMP中、0.5質量%のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドまたはポリベンゾオキサゾールイミドの溶液を、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。
<Intrinsic viscosity: η inh (dL / g)>
A solution of 0.5% by mass of a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide or polybenzoxazole imide in NMP was measured at 30 ° C. using an Ostwald viscometer.

<ガラス転移温度:Tg(℃)>
ブルカーエイエックス社製熱機械分析装置(TMA4000)を用いて動的粘弾性測定により、周波数0.1Hz、昇温速度5℃/分における損失ピークからポリベンゾオキサゾールイミドフィルム(膜厚約20μm)のガラス転移温度を求めた。
<Glass transition temperature: Tg (° C.)>
Using a thermomechanical analyzer (TMA4000) manufactured by Bruker Ax, the polybenzoxazole imide film (film thickness: about 20 μm) was measured from a loss peak at a frequency of 0.1 Hz and a heating rate of 5 ° C./min by dynamic viscoelasticity measurement. The glass transition temperature was determined.

<線熱膨張係数:CTE(ppm/K)>
ブルカーエイエックス社製熱機械分析装置(TMA4000)を用いて、熱機械分析により、荷重0.5g/膜厚1μm、昇温速度5℃/分における試験片の伸びより、100〜200℃の範囲での平均値としてポリベンゾオキゾールイミドフィルム(膜厚約20μm)のフィルム面方向の線熱膨張係数を求めた。
<Linear thermal expansion coefficient: CTE (ppm / K)>
The range of 100 to 200 ° C. from the elongation of the test piece at a load of 0.5 g / film thickness of 1 μm and a heating rate of 5 ° C./min by thermomechanical analysis using a Bruker Ax thermomechanical analyzer (TMA4000). The linear thermal expansion coefficient in the film surface direction of a polybenzoxazole imide film (film thickness of about 20 μm) was determined as an average value at.

<5%重量減少温度:Td 5(℃)>
ブルカーエイエックス社製熱重量分析装置(TG−DTA2000)を用いて、窒素中または空気中、昇温速度10℃/分での昇温過程において、ポリベンゾオキサゾールイミドフィルムの初期重量が5%減少した時の温度を測定した。これらの値が高いほど、熱安定性が高いことを表す。
<5% weight loss temperature: T d 5 (° C.)>
Using a Bruker Ax thermogravimetric analyzer (TG-DTA2000), the initial weight of the polybenzoxazole imide film is reduced by 5% in the temperature rising process at 10 ° C./min in nitrogen or air. The temperature was measured. Higher values indicate higher thermal stability.

<誘電率:εcal
アタゴ社製アッベ屈折計(アッベ屈折計4T、ナトリウムランプ使用、波長589nm)を用いて、ポリベンゾオキサゾールイミドフィルム(20μm厚)のフィルム面に平行な方向(nin)と垂直な方向、即ち膜厚方向(nout)の屈折率を測定し、平均屈折率〔nav=(2nin+nout)/3〕に基づいて次式:εcal=1.1×nav により1MHzにおけるポリベンゾオキサゾールイミドフィルムの誘電率(εcal)を算出した。
<Dielectric constant: ε cal >
Using an Abbe refractometer (Abbe refractometer 4T, using a sodium lamp, wavelength 589 nm) manufactured by Atago Co., Ltd., a direction perpendicular to the direction (n in ) parallel to the film surface of the polybenzoxazole imide film (20 μm thickness), that is, a film the refractive index in the thickness direction (n out) is measured, the following equation based on the average refractive index [n av = (2n in + n out) / 3 ]: polybenzo in 1MHz by ε cal = 1.1 × n av 2 The dielectric constant (ε cal ) of the oxazole imide film was calculated.

<複屈折:Δn>
アタゴ社製アッベ屈折計(アッベ4T)を用いて、ポリイミド膜に平行な方向(nin)と垂直な方向(nout)の屈折率をアッベ屈折計(ナトリウムランプ使用、波長589nm)で測定し、これらの屈折率の差からポリベンゾオキサゾールイミドフィルムの複屈折(Δn=nin−nout)を求めた。
<Birefringence: Δn>
Using an Abbe refractometer (Abbe 4T) manufactured by Atago Co., Ltd., the refractive index in the direction (n in ) parallel to the polyimide film (n out ) was measured with an Abbe refractometer (using a sodium lamp, wavelength 589 nm). The birefringence (Δn = n in −n out ) of the polybenzoxazole imide film was determined from the difference in refractive index.

<吸水率:WA(%)>
50℃で24時間真空乾燥したポリベンゾオキゾールイミドフィルム(膜厚20〜30μm)を24℃の水に24時間浸漬した後、余分の水分をティッシュペーパーで拭き取り、重量増加分から吸水率(%)を求めた。
<Water absorption: W A (%)>
A polybenzoxazole imide film (film thickness: 20 to 30 μm) that has been vacuum-dried at 50 ° C. for 24 hours is immersed in water at 24 ° C. for 24 hours, and then excess water is wiped off with tissue paper. Asked.

<弾性率、破断強度および破断伸び>
東洋ボールドウィン社製引張試験機(テンシロンUTM−2)を用いて、ポリベンゾオキゾールイミドフィルム(膜厚約20μm)の試験片(3mm×30mm)について引張試験(延伸速度:8mm/分)を実施し、応力−歪曲線の初期の勾配から弾性率を、フィルムが破断した時の伸び率および応力からそれぞれ破断伸びEb(%)と破断強度を求めた。
<Elastic modulus, breaking strength and breaking elongation>
Using a tensile tester (Tensilon UTM-2) manufactured by Toyo Baldwin Co., Ltd., a tensile test (stretching speed: 8 mm / min) was performed on a test piece (3 mm × 30 mm) of a polybenzoxazole imide film (film thickness: about 20 μm). Then, the elastic modulus was obtained from the initial gradient of the stress-strain curve, and the elongation at break E b (%) and the breaking strength were obtained from the elongation rate and stress when the film was broken.

<光透過率:T%(%)>
日本分光社製紫外可視分光光度計(V−530)を用い、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドフィルム(膜厚約10μm)の可視・紫外線透過率を200nmから800nmの範囲で測定し、h線(405nm)とg線(435nm)における光透過率を求めた。
<Light transmittance: T% (%)>
Using a UV-visible spectrophotometer (V-530) manufactured by JASCO Corporation, the visible / ultraviolet transmittance of a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film (film thickness: about 10 μm) is measured in the range of 200 nm to 800 nm, and h-ray The light transmittance at (405 nm) and g-line (435 nm) was determined.

<ヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の合成>
(実施例1)
核水素化トリメリット酸無水物クロリド(44mmol)を、脱水済みのアセトンに溶解し、セプタムキャップでフラスコを密栓した。次に、別のフラスコに3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルスルホン(以下ABPSと称する)20mmolをとり、脱水アセトンに溶解し、これに脱酸剤としプロピレンオキシド4.2mL(60mmol)を加えた。この反応の際、全溶質濃度は15重量%であった。塩化ナトリウムを溶かした氷浴中で冷却しながらABPS溶液に核水素化トリメリット酸無水物クロリド溶液をシリンジでゆっくりと滴下した。滴下終了後、反応混合物を3時間撹拌した。エバポレーターでアセトンを留去して濃縮し、析出した沈殿物を濾別し、トルエンおよびヘキサンで過剰量の核水素化トリメリット酸無水物クロリドを溶解・除去した。これを80℃で12時間真空乾燥して収率52%で白色の生成物を得た。FT−IRスペクトル(図1)およびH−NMRスペクトル(図2)より、生成物は下記式(10)で表される目的のヒドロキシアミド基含有テトラカルボン酸二無水物であることが確認された。
<Synthesis of hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride>
Example 1
Nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride (44 mmol) was dissolved in dehydrated acetone, and the flask was sealed with a septum cap. Next, 20 mmol of 3,3′-diamino-4,4′-dihydroxybiphenylsulfone (hereinafter referred to as ABPS) is taken in another flask, dissolved in dehydrated acetone, and 4.2 mL of propylene oxide as a deoxidizer ( 60 mmol) was added. During this reaction, the total solute concentration was 15% by weight. While cooling in an ice bath in which sodium chloride was dissolved, the nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride solution was slowly added dropwise to the ABPS solution with a syringe. After completion of dropping, the reaction mixture was stirred for 3 hours. Acetone was distilled off with an evaporator and concentrated. The deposited precipitate was filtered off, and an excessive amount of nuclear hydrogenated trimellitic anhydride chloride was dissolved and removed with toluene and hexane. This was vacuum-dried at 80 ° C. for 12 hours to obtain a white product with a yield of 52%. From the FT-IR spectrum (FIG. 1) and the 1 H-NMR spectrum (FIG. 2), it was confirmed that the product was a target hydroxyamide group-containing tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (10). It was.

<イミド基含有脂環式ジカルボン酸の合成>
(実施例2)
トランス−1,4−シクロヘキサンジアミン20mmolをDMAc43mLに溶解して得られた溶液にH−TMA粉末40mmolを加え、室温で12時間攪拌して均一溶液を得た。この反応溶液に無水酢酸15.1mL(160mmol)とピリジン6.5mL(80mmol)の混合溶液をシリンジにて徐々に滴下し、室温で12時間攪拌した。エバポレーションで溶媒を留去して濃縮し、析出した白色固体を濾別して100℃で12時間真空乾燥し、収率78%で粗生成物を得た。これをメタノール/水(体積比:1/1)混合溶媒にて再結晶し、これを濾別して100℃で12時間真空乾燥して白色の生成物を得た(トータルの収率67%)。FT−IRスペクトル(図3)およびH−NMRスペクトル(図4)より、生成物は下記式(11)で表される目的のイミド基含有脂環式ジカルボン酸であることが確認された。また示差走査熱量曲線(図5)において273.5℃にシャープな吸熱ピーク(融点)が観測されたことから、極めて高純度であることが示された。
<Synthesis of Imido Group-Containing Alicyclic Dicarboxylic Acid>
(Example 2)
To a solution obtained by dissolving 20 mmol of trans-1,4-cyclohexanediamine in 43 mL of DMAc, 40 mmol of H-TMA powder was added and stirred at room temperature for 12 hours to obtain a uniform solution. To this reaction solution, a mixed solution of 15.1 mL (160 mmol) of acetic anhydride and 6.5 mL (80 mmol) of pyridine was gradually added dropwise with a syringe and stirred at room temperature for 12 hours. The solvent was removed by evaporation and the mixture was concentrated. The precipitated white solid was separated by filtration and vacuum dried at 100 ° C. for 12 hours to obtain a crude product with a yield of 78%. This was recrystallized with a mixed solvent of methanol / water (volume ratio: 1/1), filtered, and dried under vacuum at 100 ° C. for 12 hours to obtain a white product (total yield 67%). From the FT-IR spectrum (FIG. 3) and the 1 H-NMR spectrum (FIG. 4), it was confirmed that the product was the target imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid represented by the following formula (11). In addition, a sharp endothermic peak (melting point) was observed at 273.5 ° C. in the differential scanning calorimetry curve (FIG. 5), indicating extremely high purity.

(実施例3)
トランス−1,4−シクロヘキサンジアミンの代わりに、2,2−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)を用い、実施例2に記載の方法に従って、下記式(12)で表されるイミド基含有脂環式ジカルボン酸を合成した。FT−IRスペクトル及び1H−NMRスペクトルをそれぞれ図6及び図7に示す。
(Example 3)
In accordance with the method described in Example 2, using 2,2-bis (trifluoromethyl) benzidine (TFMB) instead of trans-1,4-cyclohexanediamine, containing an imide group represented by the following formula (12) An alicyclic dicarboxylic acid was synthesized. The FT-IR spectrum and 1 H-NMR spectrum are shown in FIGS. 6 and 7, respectively.

<ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体の重合、熱イミド化、熱環化、およびポリベンゾオキサゾールイミドの膜特性評価>
(実施例4)
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中に2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン(以下HFBAPPと称する)5mmolを入れ、モレキュラーシーブス4Aで十分に脱水したNMPに溶解した後、この溶液に上記式(10)で表される実施例1に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物粉末5mmolを加えた。重合反応は、全モノマー濃度が30質量%で開始した。室温で19時間撹拌し、透明且つ均一で粘稠なヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体(固有粘度0.30dL/g)のワニスを得た。このワニスを窒素雰囲気中、160℃で3時間還流してヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニスを得た。これを大量のメタノール中に滴下して粉末として単離した生成物のFT−IRスペクトルおよびH−NMRスペクトルより生成物はヒドロキシアミド基が閉環されることなくイミド化のみ完結しており、目的とするヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドであることが確認された。得られたヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの固有粘度は0.23dL/gであった。ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニス(溶媒:NMP、20重量%)は室温で20日間貯蔵しても沈澱、ゲル化は起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。このワニスをガラス基板に塗布、80℃で2時間乾燥して得られたヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドフィルム(膜厚約10μm)は、カットオフ波長311nm、i線(365nm)、h線(405nm)およびg線(435nm)に対する光透過率はそれぞれ73.9%、80.3%、82.1%と極めて高い透明性を示した。同様にしてヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド膜を基板上に製膜後、減圧下280℃で1時間ヒドロキシアミド基の閉環脱水反応を行い、膜厚約20μmのポリベンゾオキサゾールイミド膜を得た。このフィルムは180°折曲げ試験によっても破断せず、可撓性を示した。このフィルムについて動的粘弾性測定を行った結果、234℃にガラス転移点が観測された。また線熱膨張係数は64.7ppm/Kであった。平均屈折率より見積もった誘電率は2.82、複屈折Δnは0.0002、5%重量減少温度は窒素中で463℃、空気中で405℃と高い熱安定性を示した。表1にこれらの物性値をまとめた。ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド、及びポリベンゾオキサゾールイミド薄膜のFT−IRスペクトルをそれぞれ図8〜図10に示す。
<Polymerization of hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor, thermal imidization, thermal cyclization, and film property evaluation of polybenzoxazole imide>
Example 4
5 mmol of 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane (hereinafter referred to as HFBAPP) is placed in a well-closed sealed reaction vessel equipped with a stirrer and dissolved in NMP sufficiently dehydrated with Molecular Sieves 4A. Then, 5 mmol of hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride powder described in Example 1 represented by the above formula (10) was added to this solution. The polymerization reaction was started at a total monomer concentration of 30% by mass. The mixture was stirred at room temperature for 19 hours to obtain a transparent, uniform, and viscous hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor (inherent viscosity 0.30 dL / g) varnish. This varnish was refluxed at 160 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide varnish. From the FT-IR spectrum and 1 H-NMR spectrum of the product isolated as a powder by dripping it into a large amount of methanol, the product was completed only by imidation without the hydroxyamide group being closed. This was confirmed to be a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide. The intrinsic viscosity of the obtained hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide was 0.23 dL / g. The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide varnish (solvent: NMP, 20% by weight) did not precipitate or gel when stored at room temperature for 20 days, and showed high solution storage stability. A hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film (film thickness: about 10 μm) obtained by applying this varnish to a glass substrate and drying at 80 ° C. for 2 hours has a cutoff wavelength of 311 nm, i-line (365 nm), h-line ( 405 nm) and g-line (435 nm) showed very high transparency of 73.9%, 80.3%, and 82.1%, respectively. Similarly, after a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film was formed on a substrate, a hydroxyamide group ring-closing dehydration reaction was performed under reduced pressure at 280 ° C. for 1 hour to obtain a polybenzoxazole imide film having a thickness of about 20 μm. . This film did not break even in the 180 ° bending test and showed flexibility. As a result of dynamic viscoelasticity measurement of this film, a glass transition point was observed at 234 ° C. The linear thermal expansion coefficient was 64.7 ppm / K. The dielectric constant estimated from the average refractive index was 2.82, the birefringence Δn was 0.0002, and the 5% weight loss temperature was 463 ° C. in nitrogen and 405 ° C. in air. Table 1 summarizes these physical property values. FIGS. 8 to 10 show FT-IR spectra of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide, and the polybenzoxazole imide thin film, respectively.

(実施例5)
ジアミン成分としてHFBAPPの代わりに4,4’−オキシジアニリン(以下4,4’−ODAと称する)を用いた以外は実施例4に記載した方法に従って、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合、イミド化、製膜、熱環化を行ってポリベンゾオキサゾールイミド膜を作製した。ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体およびヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの固有粘度はそれぞれ0.30dL/g、0.24dL/gであった。得られたポリベンゾオキサゾールイミド膜は180°折曲げ試験によっても破断せず、可撓性を示した。ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドフィルムは、実施例4に記載のものと同様、高い透明性を示した。表1に物性値を示す。
(Example 5)
According to the method described in Example 4 except that 4,4′-oxydianiline (hereinafter referred to as 4,4′-ODA) was used instead of HFBAPP as the diamine component, a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor was used. Was subjected to polymerization, imidization, film formation, and thermal cyclization to produce a polybenzoxazole imide film. The intrinsic viscosities of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor and the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide were 0.30 dL / g and 0.24 dL / g, respectively. The obtained polybenzoxazole imide film was not broken even by a 180 ° bending test and showed flexibility. Similar to the one described in Example 4, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film exhibited high transparency. Table 1 shows physical property values.

(実施例6)
テトラカルボン酸二無水物成分として、本発明の式(10)で表されるヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を単独で用いる代わりに、これと3,3’、4,4’−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物(以下ODPAと称する)を共重合成分として使用し(ジアミン成分:4,4’−ODA)、実施例4に記載の方法に従ってヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合、イミド化、製膜、熱環化を行ってポリベンゾオキサゾールイミド膜を作製した。この場合、共重合組成、即ちヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物とODPAのモル比は50:50である。得られたポリベンゾオキサゾールイミド膜は180°折曲げ試験によっても破断せず、可撓性を示した。ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドフィルムは、実施例4に記載のものと同様、高い透明性を示した。表1に物性値を示す。
(Example 6)
Instead of using the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (10) of the present invention alone as the tetracarboxylic dianhydride component, this and 3,3 ′, 4,4 '-Biphenyl ether tetracarboxylic dianhydride (hereinafter referred to as ODPA) was used as a copolymerization component (diamine component: 4,4'-ODA), and a hydroxyamide group-containing alicyclic ring according to the method described in Example 4 A polyimide precursor was polymerized, imidized, formed into a film, and thermally cyclized to produce a polybenzoxazole imide film. In this case, the copolymer composition, that is, the molar ratio of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride and ODPA is 50:50. The obtained polybenzoxazole imide film was not broken even by a 180 ° bending test and showed flexibility. Similar to the one described in Example 4, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film exhibited high transparency. Table 1 shows physical property values.

(実施例7)
共重合成分として、ODPAの代わりに2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン酸二無水物(以下6FDAと称する)を用いた以外は実施例6(ジアミン成分:4,4’−ODA)に記載の方法に従って、ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を重合、イミド化、製膜、熱環化を行ってポリベンゾオキサゾールイミド膜を作製した。この場合、共重合組成、即ちヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物と6FDAのモル比は50:50である。得られたポリベンゾオキサゾールイミド膜は180°折曲げ試験によっても破断せず、可撓性を示した。ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドフィルムは、実施例4に記載のものと同様、高い透明性を示した。表1に物性値を示す。
(Example 7)
Example 6 (diamine component: 4) except that 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropanoic acid dianhydride (hereinafter referred to as 6FDA) was used as a copolymerization component instead of ODPA. , 4′-ODA), a polybenzoxazole imide film was prepared by polymerizing, imidizing, forming a film, and thermally cyclizing a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor. In this case, the copolymer composition, that is, the molar ratio of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride to 6FDA is 50:50. The obtained polybenzoxazole imide film was not broken even by a 180 ° bending test and showed flexibility. Similar to the one described in Example 4, the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide film exhibited high transparency. Table 1 shows physical property values.

(比較例1)
実施例1に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物の代わりに、類似化合物である上記式(7)で表されるテトラカルボン酸二無水物を用い、実施例3に記載の方法に従って、本発明の範囲外のヒドロキシアミド基含有ポリイミドを重合した。固有粘度は0.27dL/gであった。これを用いて実施例3に記載の方法に従ってフィルム(膜厚約10μm)を作製したが、極めて脆弱であった。またこのフィルムのi線、h線およびg線における光透過率はそれぞれ、0%、1.6%、37.0%と不十分であった。これは重合の際に本発明のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物を使用しなかったためである。
(Comparative Example 1)
As described in Example 3, instead of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride described in Example 1, a tetracarboxylic dianhydride represented by the above formula (7), which is a similar compound, was used. According to the method, a hydroxyamide group-containing polyimide outside the scope of the present invention was polymerized. Intrinsic viscosity was 0.27 dL / g. Using this, a film (film thickness of about 10 μm) was produced according to the method described in Example 3, but it was extremely fragile. Further, the light transmittances of the i-line, h-line and g-line of this film were insufficient, 0%, 1.6% and 37.0%, respectively. This is because the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride of the present invention was not used during the polymerization.

<ポリリン酸法によるポリベンゾオキサゾールイミドの重合、製膜、および膜物性評価>
(実施例8)
攪拌機付密閉反応容器中に、式(11)で表される実施例2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸10mmolおよびABPS10mmolを入れ、モノマー濃度が10質量%になるようにポリ燐酸を加えた。撹拌機で撹拌しながら窒素気流中、オイルバスにて100℃から10℃ずつ段階的に昇温(各温度で10分間保持)し、最後に200℃で10分時間保持した。反応終了後室温まで冷却し、水中に沈殿させ、洗浄水が中性になるまで大量の水で洗浄した。更にメタノールで洗浄し、最後に100℃で真空乾燥して、ポリベンゾオキサゾールイミドの白色沈殿を得た。N−メチル−2−ピロリドン(NMP)中、30℃で測定したポリベンゾオキサゾールイミドの固有粘度は1.25dL/gであり、高重合体であった。溶解性試験の結果、NMP以外にもDMAc、DMF、DMSO、GBL、HMPA、m−クレゾール等の様々な溶媒に高い溶解性を示した。次にこのポリベンゾオキサゾールイミドをDMAcに15質量%になるように溶解させ均一・透明な溶液を得た。この溶液をガラス基板上に流延し、80℃で1時間乾燥後、メタノールに浸漬後、更に真空中280℃で1時間熱処理し、透明で可撓性のポリベンゾオキサゾールイミドフィルムを得た。物性値を表2に示す。高いガラス転移温度、高い透明性、および高い膜靭性を同時に達成した。このポリベンゾオキサゾールイミド薄膜のFT−IRスペクトルを図11に示す。
<Polybenzoxazoleimide polymerization by polyphosphoric acid method, film formation, and evaluation of film properties>
(Example 8)
In a sealed reaction vessel equipped with a stirrer, 10 mmol of imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid described in Example 2 represented by formula (11) and 10 mmol of ABPS are added, and polyphosphoric acid is added so that the monomer concentration becomes 10% by mass. It was. While stirring with a stirrer, the temperature was raised stepwise from 100 ° C. to 10 ° C. in an oil bath (held at each temperature for 10 minutes), and finally held at 200 ° C. for 10 minutes. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, precipitated in water, and washed with a large amount of water until the washing water became neutral. Furthermore, it wash | cleaned with methanol and finally it vacuum-dried at 100 degreeC, and obtained the white precipitation of the polybenzoxazole imide. The intrinsic viscosity of polybenzoxazole imide measured at 30 ° C. in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was 1.25 dL / g, which was a high polymer. As a result of the solubility test, it showed high solubility in various solvents such as DMAc, DMF, DMSO, GBL, HMPA, and m-cresol in addition to NMP. Next, this polybenzoxazole imide was dissolved in DMAc so that it might become 15 mass%, and the uniform and transparent solution was obtained. This solution was cast on a glass substrate, dried at 80 ° C. for 1 hour, immersed in methanol, and further heat-treated at 280 ° C. for 1 hour in a vacuum to obtain a transparent and flexible polybenzoxazole imide film. Table 2 shows the physical property values. High glass transition temperature, high transparency, and high film toughness were achieved simultaneously. The FT-IR spectrum of this polybenzoxazole imide thin film is shown in FIG.

(実施例9)
ビス(o−アミノフェノール)成分としてABPSの代わりに2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(BAHF)を用いた以外は実施例7に記載した方法に従って、ポリベンゾオキサゾールイミドを重合、フィルムを作製して物性評価を行った。溶解性試験の結果、NMP以外にもDMAc、DMF、DMSO、GBL、HMPA、m−クレゾール、クロロホルム、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、シクロヘキサノン等の様々な溶媒に高い溶解性を示した。表2に固有粘度および物性値を示す。実施例8に記載のポリベンゾオキサゾールイミドと同様に優れた物性を示した。このポリベンゾオキサゾールイミド薄膜のFT−IRスペクトルを図12に示す。
Example 9
According to the method described in Example 7, except that 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane (BAHF) was used instead of ABPS as the bis (o-aminophenol) component, Oxazole imide was polymerized, a film was prepared, and physical properties were evaluated. As a result of the solubility test, it showed high solubility in various solvents such as DMAc, DMF, DMSO, GBL, HMPA, m-cresol, chloroform, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and cyclohexanone in addition to NMP. Table 2 shows the intrinsic viscosity and physical property values. Similar to the polybenzoxazole imide described in Example 8, excellent physical properties were exhibited. The FT-IR spectrum of this polybenzoxazole imide thin film is shown in FIG.

<ポジ型パターン形成>
(実施例10)
実施例4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのワニスにジアゾナフトキノン系感光剤として2,3,4−トリス(1−オキソ−2−ジアゾナフトキノン−5−スルフォキシ)ベンゾフェノン(東洋合成製、NT−200)を、上記ヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの実量に対して30質量%になるように添加し、溶解させた。これをシランカップリング剤で表面処理したガラス基板上に塗布し、60℃で2時間、熱風乾燥器中で乾燥させて、膜厚5μmのポジ型感光性樹脂組成物のフィルムを得た。これを100℃で10分間プリベイク後、フォトマスクを介し、落射式高圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング社製トスキュア251)の3線混合線(365nmでの照射光強度=約150mW/cm)を20秒間照射した。これを2−プロパノールを10質量%含む2.38重量%TMAH水溶液にて23℃で25秒間現像を行い、水でリンス後、60℃で数分乾燥し、線幅20μmの鮮明なレリーフパターンが得られた。また、熱環化反応後もパターンの崩れはみられなかった。
<Positive pattern formation>
(Example 10)
As a diazonaphthoquinone photosensitizer, 2,3,4-tris (1-oxo-2-diazonaphthoquinone-5-sulfoxy) benzophenone (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) was used as the diazonaphthoquinone photosensitive varnish of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide described in Example 4. NT-200) was added and dissolved so as to be 30% by mass based on the actual amount of the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide. This was apply | coated on the glass substrate surface-treated with the silane coupling agent, and it was made to dry in a hot air dryer at 60 degreeC for 2 hours, and the film of the positive photosensitive resin composition with a film thickness of 5 micrometers was obtained. This was pre-baked at 100 ° C. for 10 minutes, and then a 20-line mixed line (irradiation light intensity at 365 nm = about 150 mW / cm 2 ) of an epi-illumination type high-pressure mercury lamp (Toscure 251 manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co.) was passed through a photomask. Irradiated for 2 seconds. This was developed with a 2.38 wt% TMAH aqueous solution containing 10% by mass of 2-propanol at 23 ° C. for 25 seconds, rinsed with water, dried at 60 ° C. for several minutes, and a clear relief pattern with a line width of 20 μm was obtained. Obtained. Also, no pattern collapse was observed after the thermal cyclization reaction.

実施例1に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物のFT−IRスペクトル(KBr法)である。2 is an FT-IR spectrum (KBr method) of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride described in Example 1. FIG. 実施例1に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物のH−NMRスペクトルである。1 is a 1 H-NMR spectrum of a hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride described in Example 1. 実施例2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸のFT−IRスペクトル(KBr法)である。2 is an FT-IR spectrum (KBr method) of an imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid described in Example 2. 実施例2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸のH−NMRスペクトルである。2 is a 1 H-NMR spectrum of an imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid described in Example 2. 実施例2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸のDSC熱量曲線である。2 is a DSC calorimetric curve of an imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid described in Example 2. 実施例3に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸のFT−IRスペクトルである。3 is an FT-IR spectrum of an imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid described in Example 3. 実施例3に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸の1H−NMRスペクトルである。2 is a 1 H-NMR spectrum of an imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid described in Example 3. 実施例4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体のFT−IRスペクトルである。4 is an FT-IR spectrum of a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor described in Example 4. 実施例4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドのFT−IRスペクトルである。4 is an FT-IR spectrum of a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide described in Example 4. 実施例4に記載のポリベンゾオキサゾールイミド薄膜のFT−IRスペクトルである。4 is an FT-IR spectrum of the polybenzoxazole imide thin film described in Example 4. 実施例8に記載のポリベンゾオキサゾールイミド薄膜のFT−IRスペクトルである。4 is an FT-IR spectrum of the polybenzoxazole imide thin film described in Example 8. 実施例9に記載のポリベンゾオキサゾールイミド薄膜のFT−IRスペクトルである。4 is an FT-IR spectrum of the polybenzoxazole imide thin film described in Example 9.

Claims (13)

下記一般式(1):

(式(1)中、Aは4価の芳香族基を表す。)で表されるヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物。
The following general formula (1):

(In formula (1), A represents a tetravalent aromatic group.) A hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride represented by:
下記一般式(2):

(式(2)中、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表されるイミド基含有脂環式ジカルボン酸。
The following general formula (2):

(In formula (2), B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) An imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid represented by:
請求項1に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式テトラカルボン酸二無水物と、ジアミンとの等モル重付加反応によって得られた、下記一般式(3):

(式(3)中、Aは4価の芳香族基を表し、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体。
The following general formula (3) obtained by equimolar polyaddition reaction of the hydroxyamide group-containing alicyclic tetracarboxylic dianhydride according to claim 1 and diamine:

(In formula (3), A represents a tetravalent aromatic group, and B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) A hydroxyamide group-containing alicyclic group containing a repeating unit represented by Polyimide precursor.
下記一般式(4):

(式(4)中、Aは4価の芳香族基を表し、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される反復単位を含有するヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド。
The following general formula (4):

(In formula (4), A represents a tetravalent aromatic group and B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) A hydroxyamide group-containing alicyclic group containing a repeating unit represented by Polyimide.
下記一般式(5):

(式(5)中、Aは4価の芳香族基を表し、Bは2価の芳香族基又は脂肪族基を表す。)で表される反復単位を含有するポリベンゾオキサゾールイミド。
The following general formula (5):

(In Formula (5), A represents a tetravalent aromatic group and B represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) The polybenzoxazole imide containing the repeating unit represented by this.
請求項3に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体を、加熱又は化学イミド化試薬を用いることにより、イミド化反応させることを特徴とする請求項4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製造方法。   The hydroxyamide group-containing alicycle according to claim 4, wherein the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor according to claim 3 is subjected to an imidization reaction by heating or using a chemical imidization reagent. A method for producing a polyimide. 請求項2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸又はその誘導体と、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体とを等モル重縮合反応させることを特徴とする請求項4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドの製造方法。   5. The hydroxyamide according to claim 4, wherein the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid or derivative thereof according to claim 2 is subjected to equimolar polycondensation reaction with bis (o-aminophenol) or derivative thereof. A method for producing a group-containing alicyclic polyimide. 請求項3に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体又は請求項4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミドを、加熱又は化学イミド化試薬を用いることにより、脱水閉環反応させることを特徴とする請求項5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドの製造方法。   The hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor according to claim 3 or the hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide according to claim 4 is subjected to a dehydration ring-closing reaction by heating or using a chemical imidization reagent. The method for producing a polybenzoxazole imide according to claim 5, wherein 請求項2に記載のイミド基含有脂環式ジカルボン酸又はその誘導体と、ビス(o−アミノフェノール)又はその誘導体とを、縮合剤の存在下、高温にて一段階で等モル重縮合環化反応させることを特徴とする請求項5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドの製造方法。   The equimolar polycondensation cyclization of the imide group-containing alicyclic dicarboxylic acid or derivative thereof according to claim 2 and bis (o-aminophenol) or derivative thereof in one step at high temperature in the presence of a condensing agent. The method for producing a polybenzoxazole imide according to claim 5, which is reacted. 請求項3に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド前駆体又は請求項4に記載のヒドロキシアミド基含有脂環式ポリイミド中に、ジアゾナフトキノン系感光剤を含有して成るポジ型感光性樹脂組成物。   A positive-type photosensitive resin composition comprising a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide precursor according to claim 3 or a hydroxyamide group-containing alicyclic polyimide according to claim 4 containing a diazonaphthoquinone photosensitizer. object. 請求項10に記載のポジ型感光性樹脂組成物の膜をパターン露光及びアルカリ現像した後、加熱又は化学イミド化試薬を用いることにより、脱水閉環反応させることを特徴とする請求項5に記載のポリベンゾオキサゾールイミド膜の微細パターンの製造方法。   The film of the positive photosensitive resin composition according to claim 10 is subjected to pattern exposure and alkali development, and then subjected to a dehydration ring-closing reaction by heating or using a chemical imidization reagent. A method for producing a fine pattern of a polybenzoxazole imide film. 請求項5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドを含有してなる半導体素子の保護膜。   The protective film of the semiconductor element formed by containing the polybenzoxazole imide of Claim 5. 請求項5に記載のポリベンゾオキサゾールイミドを含有してなるディスプレー用プラスチック基板。   A plastic substrate for display comprising the polybenzoxazole imide according to claim 5.
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