JP2009155640A - はんだ耐熱性の高い接着性ポリイミド - Google Patents

はんだ耐熱性の高い接着性ポリイミド Download PDF

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Abstract

【課題】保存安定性及び吸湿時の半田耐熱性に優れ、かつ吸湿膨張係数が低い接着性ポリイミドを提供すること。
【解決手段】本発明の接着性ポリイミドは、イミド化合物のオリゴマー、芳香族ジアミン、及びテトラカルボン酸二無水物を成分に含む溶剤可溶のブロックポリイミド化合物を含有する接着性ポリイミドであって、該イミド化合物のオリゴマーがビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)及び3,5−ジアミノ安息香酸(B)を成分に含み、前記(B)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して9.9重量%以下であり、重量平均分子量が80000以上であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子部品やフレキシブルプリント基板の形成に有用な接着性ポリイミドに関する。
近年、電子機器の小型化・軽量化は著しく、限られた容積内に高密度に半導体チップなどを積層するために、銅箔と芳香族ポリイミドをポリイミド系接着剤で接合した電子回路用フレキシブル基板が使用されている。また、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットパネルディスプレイの分野においても、表示素子を駆動するためのICチップを上記のようなフレキシブル基板上に搭載し、表示素子背面に折り曲げて組み込むことが行われている。これらの用途においては、半導体チップをフレキシブル基板に搭載する場合、具体的には、金−錫接合や鉛フリーはんだ接合を用いる場合などにおいては、高温処理が必要であり、接合時に基板の膨れ等がないことが要求される。
接着性ポリイミドはガラス転移温度が非熱可塑性ポリイミドに比べて一般的に低いため、その耐熱性を向上する手段として、ビスマレイミドを添加する方法などが開示されている(特許文献1)。特にポリイミド化合物は吸湿しやすいことから、吸湿時の耐熱性を評価することは重要とされている。また、非熱可塑性ポリイミドフィルムに接着性ポリイミドを塗布してポリイミド積層体を作製した後に、金属と加熱圧着により接合する場合、吸湿膨張係数が小さい非熱可塑性ポリイミドフィルムを用いることが開示されている(特許文献2)。これは、近年の高密度化による要求から、ポリイミド積層体の吸湿による寸法変化率を下げることが重要となってきたためである。そのため、ポリイミドフィルムに積層される接着性ポリイミドにも吸湿膨張係数が小さいことが必要とされている。
吸湿時のはんだ耐熱性を改善する手段としてOH基あるいはCOOH基を含有するジアミン化合物を用いたポリアミド酸共重合体が(特許文献3)、耐熱性を改善する手段としてCOOH基を含有するジアミン化合物を用いた溶剤可溶のブロックポリイミド化合物が(特許文献4)開示されている。COOH基の導入は銅あるいはポリイミドとの接着性を高める手段として有用であり、吸湿時の耐熱性も向上することができる。しかしながら、遊離性のプロトンを有するため、ポリアミド酸共重合体として用いる場合は保存安定性の面から、作製後速やかにカプトンなどのベースフィルムに塗工することが望まれる。また、ポリアミド酸は時間の経過とともに分子鎖の切断反応と再結合反応が頻繁に繰り返されて再平衡化することが知られている(非特許文献1)。このため、共重合体、特にブロック共重合体では、保存による物性変化が懸念される。一方、溶剤可溶のポリイミド化合物とした場合でも、COOH基が吸湿しやすいことから、接着性ポリイミドの吸湿膨張係数をより一層抑制することが望まれている。
また、接着性ポリイミドを用いた銅張積層板はロールラミネーターなどを用いて連続的に製造される(特許文献4)。そのため、短時間で銅などの金属箔と接着することが必要となる。特に耐熱性を向上させるために、ポリイミド化合物の過剰量存在するアミン末端の半分以下を熱反応性のジカルボン酸無水物で封止する手法が開示されている(特許文献5、6)。無水マレイン酸誘導体は他のジカルボン酸無水物に比べ比較的低温で反応することが知られている(非特許文献2)。しかしながら、無水マレイン酸誘導体を溶剤可溶のポリイミド化合物に用いる場合、保存時の重量平均分子量が大きく増大する可能性があり、分子量増大の抑制が望まれる。
特開平7−118625号公報 特開平10−130594号公報 特開2002−363284号公報 特許第3664255号公報 特開平11−49880号公報 特開2001−323067号公報 日本ポリイミド研究会編 最新ポリイミド〜基礎と応用〜 p.12 日本ポリイミド研究会編 最新ポリイミド〜基礎と応用〜 p.258
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、保存安定性及び吸湿時のはんだ耐熱性に優れ、かつ吸湿膨張係数が低い接着性ポリイミドを提供することを目的とする。さらに、本発明は、短時間で接着された時においても、吸湿時のはんだ耐熱性及び保存安定性に優れた接着性ポリイミドを提供することを目的とする。
本発明の接着性ポリイミドは、イミド化合物のオリゴマー、芳香族ジアミン、及びテトラカルボン酸二無水物を成分に含む溶剤可溶のブロックポリイミド化合物を含有する接着性ポリイミドであって、該イミド化合物のオリゴマーがビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)及び3,5−ジアミノ安息香酸(B)を成分に含み、前記(B)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して9.9重量%以下であり、重量平均分子量が80000以上であることを特徴とする。
本発明の接着性ポリイミドにおいては、前記(A)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して24.0重量%以下であることが好ましい。この場合においては、前記(A)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して18.0重量%以下であることが好ましい。
本発明の接着性ポリイミドにおいては、前記テトラカルボン酸二無水物が3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、前記芳香族ジアミンが1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むことが好ましい。
本発明の接着性ポリイミドは、ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)及び3,5−ジアミノ安息香酸(B)を成分に含むオリゴマー並びに、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物並びに、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを成分に含む溶剤可溶のブロックポリイミド化合物を含有する接着性ポリイミドであって、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して前記3,5−ジアミノ安息香酸の成分量が9.9重量%以下であり、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して前記ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物の成分量が24.0重量%以下であり、重量平均分子量が80000以上であることを特徴とする。
本発明の接着性ポリイミドにおいては、前記(B)/(A)のモル比が2/3以上であることが好ましい。
本発明の接着性ポリイミドにおいては、前記(B)/(A)のモル比が2/3未満であり、かつ前記3,5−ジアミノ安息香酸の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して5.0重量%以下であることが好ましい。
本発明の接着性ポリイミドにおいては、酸二無水物がジアミンに対して97mol%以上、100mol%以下であり、一般式(1)で表される無水マレイン酸誘導体を該アミン末端に反応させてなることが好ましい。

Figure 2009155640
(式(1)中、R、RはH又はC〜Cのアルキル基又はフェニル基であり、同一であっても、異なっていてもよく、RとRがアルキル鎖でつながっていても良い)
本発明の積層体は、金属箔と、上記接着性ポリイミドを含む樹脂層と、を具備することを特徴とする。
本発明の積層体においては、積層体と、前記積層体の少なくとも一方の面上に形成された金属箔又はポリイミドフィルムと、を備えることが好ましい。
本発明により、吸湿時のはんだ耐熱性に優れ、吸湿膨張係数が低い接着性ポリイミドを得ることができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明は、3,5−ジアミノ安息香酸を成分に含む溶剤可溶のポリイミド化合物を含む接着性ポリイミドに関する。
ポリイミド化合物とは芳香族ジアミンとテトラカルボン酸二無水物との共重合体を指す。また、溶剤可溶とは、溶解した時に塗布材として使用可能な溶媒に室温〜100℃の温度範囲において1重量%以上溶解することを言う。また、接着性とは、得られたポリイミドを金属箔またはポリイミドフィルムに塗工した後、更に他の金属箔、ポリイミドフィルムまたは基板と加熱圧着により貼り合せることが可能であることを指す。なお、本発明に関する接着性ポリイミドを他のポリイミドフィルムに塗工した場合はポリイミド積層体として用いることができる。
本発明のポリイミド化合物は、イミド化合物のオリゴマー、芳香族ジアミン、及びテトラカルボン酸二無水物を成分に含む溶剤可溶のブロックポリイミド化合物を含有する接着性ポリイミドであって、該イミド化合物のオリゴマーがビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)及び3,5−ジアミノ安息香酸(B)を成分に含み、前記(B)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して9.9重量%以下であり、重量平均分子量が80000以上であることを特徴とする。
ポリイミド化合物が3,5−ジアミノ安息香酸を含む場合、吸湿時のはんだ耐熱性試験を行った際に銅箔の剥離による膨れ・変色を抑えることができる。また、3,5−ジアミノ安息香酸の成分の量を調整することにより、得られる接着性ポリイミドの23℃における吸湿膨張係数を40×10−6/%RH以下にすることが可能となる。特にビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物と3,5−ジアミノ安息香酸とを重合してイミド化合物のオリゴマーとし、イミド化合物のオリゴマーと芳香族ジアミン及びテトラカルボン酸二無水物とを重合してブロックポリイミド化合物とすることにより、得られる接着性ポリイミドの吸湿膨張係数をより一層、低下させることができる。23℃における接着性ポリイミドの吸湿膨張係数を42×10−6/%RH以下にすると、他のポリイミドフィルムと組み合わせた場合にポリイミド積層体の23℃における吸湿膨張係数が20×10−6/%RH以下となり、寸法安定性上の観点から好ましい。更には接着性ポリイミドの吸湿膨張係数は、組み合わせて用いられるポリイミドフィルムの吸湿膨張係数との観点から10×10−6/%RH〜42×10−6/%RHであることが更に好ましい。用いられる他の芳香族ジアミン、テトラカルボン酸二無水物の組み合わせ、ブロックポリイミド化合物のモノマー比率などにより、得られる接着性ポリイミドの吸湿膨張係数が異なるため、3,5−ジアミノ安息香酸の成分の量は特に限定されるものではないが、接着性ポリイミドの23℃における吸湿膨張係数が42×10−6/%RH以下であるためには、3,5−ジアミノ安息香酸の成分量はジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して0重量%超過、9.9重量%以下であることが好ましい。3,5−ジアミノ安息香酸(B)とビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)とのモル比(B)/(A)が2/3以上である場合、3,5−ジアミノ安息香酸の成分量はジアミンとテトラカルボン酸二無水物との総重量に対して9.9重量%以下、更に好ましくは4重量%以上、9.9重量%以下である。また、(B)/(A)のモル比が2/3未満である場合、3,5−ジアミノ安息香酸の成分量はジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して0重量%超過、5.0重量%以下であることが好ましい。なお、ここでいうジアミンとは、接着性ポリイミドに含まれる全てのジアミンを指し、3,5―ジアミノ安息香酸を含む。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物を含む場合、接着性ポリイミドを溶剤可溶とすることができ得る。フィルムの伸度の観点からビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物の成分量はジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して24.0重量%以下であることが好ましい。更に好ましくは、18.0重量%以下であることが好ましい。更には、ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物をジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して10重量%以上用いることが、溶剤可溶のポリイミド化合物を得るために好ましい。
本実施の形態の接着性ポリイミドの重量平均分子量は、接着性ポリイミドの伸度、及び吸湿時のはんだ耐熱性の観点から80000以上である。重量平均分子量が80000未満である場合、伸度の低下が大きくなる。更に好ましくは、重量平均分子量が80000以上、200000以下である。重量平均分子量が200000を超える場合、流動性が低下し、埋め込み不足によるはんだ耐熱性の低下がみられる。
本実施の形態において、オリゴマーからブロックポリイミド化合物を作製する場合、オリゴマーとは、3,5−ジアミノ安息香酸1分子以上と酸二無水物1分子以上がイミド結合により結合していることを示す。溶剤可溶性などの観点から重量平均分子量が2000以上であることが更に好ましい。
テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンの比率は、テトラカルボン酸二無水物がジアミンに対して90mol%以上、110mol%以下で反応させることが好ましい。更に接着性ポリイミドから成るフィルムの伸度等の観点から97mol%以上、100mol%以下であることが好ましい。
本実施の形態に用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、公知のものを使用することができる。例えば、ピロメリット酸、ベンゼンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸などの酸二無水物があげられる。更に、低吸湿性、耐熱性などの観点から、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、または3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸などの酸二無水物が好ましい。これらのテトラカルボン酸二無水物は溶剤可溶性、耐熱性の観点から適宜組み合わせて用いることができる。耐熱性の観点から、更に好ましくは3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の酸二無水物を用いることが好ましい。
本実施の形態に用いられる他の芳香族ジアミンとしては、公知のものを使用することができる。例えば、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−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フィド、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−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、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォキシド、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、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、ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、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−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(3−(3−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)プロパンなどがあげられる。これらの芳香族ジアミンは溶剤可溶性、耐熱性、低吸湿膨張係数の観点から適宜組み合わせて用いることができる。溶剤可溶性の観点から、分子中にエチレン結合、イソプロピレン結合、エーテル結合、スルホニル結合等の屈曲性の結合を有する芳香族ジアミンを用いることが好ましい。耐熱性の観点から、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)ベンゼンなどが好ましい。特に耐熱性及び屈曲性の点から1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを用いることが好ましい。
本実施の形態では、短時間で銅などの金属箔と接着する場合、無水マレイン酸誘導体を接着性ポリイミドのアミン末端に反応させることが好ましい。本実施の形態で用いることのできる無水マレイン酸誘導体は、一般式(1)で表され、式(1)中、R及びRはH又はC〜Cのアルキル基又はフェニル基でありR及びRは同一であっても、異なっていても良い。また、RとRがアルキル鎖でつながっていても良い。無水マレイン酸誘導体の例としては、無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、2,3−ジメチルマレイン酸無水物、1−フェニルマレイン酸無水物などが挙げられる。価格や反応性の観点から更に好ましくは、R、RともにHである無水マレイン酸が用いられる。
本実施の形態に用いることのできる無水マレイン酸誘導体の量は特に限定されるものではないが、好ましくは上記のテトラカルボン酸二無水物とジアミンを用いて分子中に残るアミン末端量に対し80モル%以上120モル%以下である。より好ましくは、90モル%以上110モル%以下である。一般的にアミン末端量に対して無水マレイン酸は等モル量に近いことが好ましい。
無水マレイン酸誘導体をアミン末端に反応させてなるとは、無水マレイン酸誘導体とアミン末端がイミド結合を介して結合していることを示す。ただし、反応系中の微量の水により、開裂して一部がアミド結合となっている場合も含まれる。
溶剤可溶のポリイミド化合物を得る方法としては、例えば、特開平11−263839号公報や特開2001−261824号公報に記載された方法などの公知慣用の方法が適用できる。また、溶剤可溶のブロックポリイミド化合物の一般的な製法は、米国特許5,502,143号明細書に記載されている。
本実施の形態においては、オリゴマーを有機溶剤中で生成した後、その溶液にジアミン及びテトラカルボン酸二無水物を加える方法、オリゴマーをアルコールなどで析出させて精製・乾燥した後に、再度有機溶剤に溶解させてジアミン及びテトラカルボン酸二無水物を加える方法のいずれをもとることが可能である。
テトラカルボン酸二無水物とジアミンのイミド化の方法としては、ポリアミド酸溶液を加熱処理して脱水する熱的方法、脱水剤を用いて脱水する化学的方法のいずれもとることができる。
加熱処理して脱水する熱的方法としては、ポリアミド酸溶液中にピリジン、γ−バレロラクトン及びトルエンを加えて共沸により、トルエンと共に水を除く方法などが挙げられる。脱水剤を用いて脱水する化学的方法としては、ポリアミド酸溶液中に脱水剤を加えて室温以上、100℃以下の温度で反応する方法などが挙げられる。脱水剤としては、例えば、無水酢酸等などの脂肪族酸無水物、及び芳香族酸無水物等を用いることができる。
本実施の形態において、イミド化の際に他の触媒を用いてもよい。触媒としては、トリエチルアミン等などの脂肪族第3級アミン類、ジメチルアニリン等などの芳香族第3級アミン類、ピリジン、イソキノリン等などの複素環第3級アミン類等などが挙げられる。
重合に用いられる有機溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、キシレノール、γ−ブチロラクトンなどの有機極性溶剤を挙げることができる。これら有機極性溶剤は単独で用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
前記の方法で重合されたポリイミド化合物は、有機極性溶剤に溶解したポリイミド接着液として用いられる。特にN−メチル−2−ピロリドンを含む有機極性溶剤中に30%以下の濃度で溶解することが好ましい。
本実施の形態に係るワニスから得られる接着性ポリイミドのガラス転移温度は、TMAで測定した場合に183℃以上であることが好ましい。フレキシブルプリント配線板では、配線との接続にはんだが一般的に使用される。共晶はんだの融点は183℃であり、接着性ポリイミドのガラス転移温度はそれ以上であることが好ましい。はんだの融点より10℃以上高いことがより好ましく、接着性ポリイミドのガラス転移温度は200℃以上であることがより好ましい。生産性の観点から200℃以上、300℃以下であることが更に好ましい。
本実施の形態の接着性ポリイミドは、前記のポリイミド接着液を金属箔またはポリイミドフィルム上に塗布し・乾燥して用いることができる。
金属箔としては例えば銅箔、ステンレス板、アルミ板、ニッケル板等が挙げられる。電子部品やフレキシブルプリント基板として特に好ましくは銅箔が用いられる。
ポリイミドフィルムとしては、市販のポリイミドフィルムを用いることができる。例えば、ユーピレックス(登録商標)S、ユーピレックス(登録商標)SGA、ユーピレックス(登録商標)SN(宇部興産株式会社製、商品名)、カプトン(登録商標)H、カプトン(登録商標)V、カプトン(登録商標)EN(東レ・デュポン株式会社製、商品名)、アピカル(登録商標)AH、アピカル(登録商標)NPI、アピカル(登録商標)NPP、アピカル(登録商標)HP、アピカル(登録商標)FP(株式会社カネカ製、商品名)などがあげられ、ポリイミドフィルムの片面もしくは両面にポリイミド接着液を塗布・乾燥して用いることができる。
本実施の形態で使用される、乾燥後の接着性ポリイミド表面をエタノールアミンとN−メチル−2−ピロリドンあるいはN,N−ジメチルホルムアミドの混合液で処理することは、ポリイミドフィルムと銅箔の接着性を改善する上で有用である。
前記のポリイミド接着液は上記の金属箔またはポリイミドフィルムに塗布後、溶剤乾燥の点から150℃以上で加熱乾燥されることが好ましく、150℃以上、400℃以下で加熱乾燥されることが更に好ましい。乾燥後のポリイミド接着剤の塗布厚は30ミクロン以下であることが好ましい。
本実施の形態の接着性ポリイミドは、上記の方法で塗布・乾燥した後に、前記の他の金属箔またはポリイミドフィルムと加熱圧着してポリイミド金属積層体として用いることができる。通常、加熱圧着の温度は150−400℃、接着の時間は60分以下である。更に好ましくは、生産性の観点から、接着の時間は10分以下である。
本実施の形態に係る接着性ポリイミドは、金属箔またはポリイミドフィルムとの接着に用いることができ、これにより耐熱性の高い電子部品やフレキシブルプリント基板を実現することが可能となる。
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例における物性評価は、次にようにして行った。
(1)吸湿膨張係数
得られた固形分18重量%のポリイミド接着液をN−メチル−2−ピロリドンとγ−ブチロラクトンの混合液(重量比10:7)で固形分12重量%まで希釈した。これを、銅をスパッタしたシリコンウェハ上にスピンコーターを用いて塗布し、空気下100℃で20分乾燥した。更に窒素下で150℃10分、続いて180℃10分、続いて260℃30分、続いて325℃30分間乾燥した。接着性ポリイミドの厚みは10ミクロンであった。接着性ポリイミドのついたシリコンウェハ表面を3mm幅でダイシングした後、塩化第二鉄水溶液に1晩浸漬し、遊離した接着性ポリイミドフィルムを十分に水洗した後、105℃で1時間乾燥した。アルバック理工株式会社製熱機械分析装置(TM−9400)及び湿度雰囲気調整装置(HC−1)を用いて23℃、荷重5g、チャック間長さ15mmにて湿度10%RH〜80%RHに変化させた際の寸法変化を測定し、ポリイミドフィルムの吸湿膨張係数を算出した。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は、下記(4)で作成したポリイミド積層体を用いて測定した。
(2)ガラス転移温度
上記(1)において得られたフィルムを株式会社島津製作所製熱機械分析装置(TMA−50)を用いて、昇温速度10℃/min、荷重5gにて350℃まで昇温した際の、幅3mm、チャック間長さ15mmのフィルムの寸法変化を測定し、急激に寸法が変化する変曲点から求めた。
(3)伸度
上記(1)において得られたフィルムをORIENTEC社製 TENSILON/UTM−II−20を用い、試料幅3mm、チャック間距離40mm、掃引速度40mm/minで測定し、10点サンプルを測定した時の最大の値をMax%とした。
(4)長時間の接着における280℃での吸湿はんだ耐熱試験
得られた固形分18%のポリイミド接着液をN−メチル−2−ピロリドンとγ−ブチロラクトンの混合液(重量比10:7)で固形分10重量%まで希釈した。この接着液を80℃に保温された平滑なプレートに保持されたポリイミドフィルム(商品名カプトン(登録商標)100EN、東レ・デュポン株式会社製)上に、R.D.Specialties製の#34ワイヤーロッドを用いて塗布した。10分放置後、空気循環式の乾燥炉で120℃10分乾燥させ、更に空気下にて150℃10分、続いて180℃10分、続いて260℃30分間乾燥してポリイミド積層体を得た。接着性ポリイミドの厚みは5ミクロンであった。得られたポリイミド積層体の接着性ポリイミド層と厚さ18ミクロンの銅箔(商品名F3−WS 古河サーキットフォイル株式会社製)の粗化面とを合わせ、真空プレス機にて真空下325℃にて50kg/cmで30分間プレスを行うことで銅箔−樹脂積層体を得た。得られた銅箔−樹脂積層体を3cm角に切だし、2.5cm角のマスキングテープを銅箔面の中央に貼ったのち、塩化第二鉄水溶液に浸漬してマスキングテープが貼られていない部分の銅箔をエッチング除去した。十分に水洗した後マスキングテープを剥がし、熱風乾燥機を用いて105℃60分間乾燥してはんだ耐熱試験片を得た。この試験片を精製水に浸漬して100℃120分間処理した後、280℃のはんだ浴に銅箔面を下にして1分間浮かべた。1分後に試験片をはんだ浴から取り除き、樹脂側の面での変色を観察した。
(5)短時間の接着における280℃での吸湿はんだ耐熱試験
(4)において、真空プレス機での条件を真空下昇温速度7℃/min、305℃にて50kg/cmで5分間プレスを行うこと以外は同様に操作を行った。
(6)粘度測定
東機株式会社製 RE80型粘度計に、コーンローター(1°34’×R24)を取り付け、温度23℃で測定した。カップ内には液を1.2mL入れた。
(7)重量平均分子量の測定
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定した。溶離液はN,N−ジメチルホルムアミドに臭化リチウムと燐酸リチウムを溶解した液を用いた。カラムは東ソー株式会社製TSK−GEL SUPER HM−Mを2本連結し、日本分光株式会社製液体クロマトグラフィーシステムを用い、40℃で流量0.5mL/minでUV検出器(波長270nm)を用いて測定を行い、ポリスチレン標準サンプルから作成した検量線を用いて重量平均分子量を算出した。サンプリングは重合反応の冷却開始1時間後に行った。
[実施例1]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物18.61g(75ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン180gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物22.07g(75ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.23g(100ミリモル)、トルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は9.8重量%であった。次いで180℃(浴温)で4時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は31×10−6/%RH、ガラス転移温度は231℃、伸度は24%、重量平均分子量は120000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
[実施例2]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物18.61g(75ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン180gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物22.07g(75ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.68g(101.53ミリモル)、無水フタル酸0.45g(3.03ミリモル)、トルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は9.8重量%、過剰となるアミノ末端量は3.06ミリモルであった。次いで180℃(浴温)で2時間反応、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、フィルムの吸湿膨張係数は30×10−6/%RH、伸度は12%、重量平均分子量は98000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであった。短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において5割程度の変色が認められたが、長時間の接着においては良好な結果を得た。
[実施例3]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物18.61g(75ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン180gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物22.07g(75ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.68g(101.53ミリモル)、トルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は9.8重量%、過剰となるアミノ末端量は3.06ミリモルであった。次いで180℃(浴温)で2時間反応、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、フィルムの吸湿膨張係数は31×10−6/%RH、伸度は122%、重量平均分子量は180000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであった。短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験においても良好な結果を得た。
[実施例4]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物13.96g(56.25ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸5.71g(37.50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン180gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物27.58g(93.75ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン32.89g(112.50ミリモル)、トルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は7.1重量%であった。次いで180℃(浴温)で4時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は28×10−6/%RH、ガラス転移温度は223℃、伸度は145%、重量平均分子量は129000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は18×10−6/%RHであり長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
[実施例5]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン36.54g(125ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は4.6重量%であった。次いで180℃(浴温)で3時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は31×10−6/%RH、ガラス転移温度は223℃、伸度は141%、重量平均分子量は93000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
[実施例6]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン36.54g(125ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は4.6重量%であった。次いで180℃(浴温)で4.5時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液をN−メチル−2−ピロリドンのみで希釈したこと、及び吸湿膨張係数とガラス転移温度測定に用いたフィルムの乾燥を260℃30分で止めたこと以外は上記の方法に従い評価した。260℃で乾燥したフィルムの吸湿膨張係数は38×10−6/%RH、ガラス転移温度は230℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は131000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
12重量%のポリイミド接着液の保存安定性を測定した。7℃での冷蔵保管において7日目で2180mPa・s、118日目で2220mPa・s、149日目で2200mPa・sと、接着液の粘度低下は見られなかった。
[実施例7]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン36.54g(125ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は4.6重量%であった。次いで180℃(浴温)で5時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液をN−メチル−2−ピロリドンのみで希釈したこと、及び吸湿膨張係数とガラス転移温度測定に用いたフィルムの乾燥を260℃30分で止めたこと以外は上記の方法に従い評価した。260℃で乾燥したフィルムの吸湿膨張係数は36×10−6/%RH、ガラス転移温度は230℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は142000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
[実施例8]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン37.62g(128.69ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で5時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は4.6重量%であった。次いで180℃(浴温)で5時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は31×10−6/%RH、ガラス転移温度は224℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は82000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験においても良好な結果を得た。室温で3ヶ月の保存後に分子量を測定したところ、重量平均分子量は198000であった。
[実施例9]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物18.61g(75ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン180gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物22.07g(75ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン30.50g(104.32ミリモル)、トルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は9.7重量%であった。次いで180℃(浴温)で1時間反応した。放冷後、更に無水マレイン酸0.85g(8.64ミリモル)、トルエン5gを加え、180℃にてトルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は231℃であり、フィルムの吸湿膨張係数は30×10−6/%RH、伸度は37%、重量平均分子量は126000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。また、長時間の接着においても良好な結果を得た。
[実施例10]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物13.96g(56.25ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸5.71g(37.50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン180gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物27.58g(93.75ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン34.15g(116.82ミリモル)、トルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は7.0重量%であった。次いで180℃(浴温)で1時間反応した。放冷後、更に無水マレイン酸0.85g(8.64ミリモル)、トルエン5gを加え、180℃にてトルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は223℃、伸度は108%、重量平均分子量は170000であり、フィルムの吸湿膨張係数は29×10−6/%RHであった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は18×10−6/%RHであった。短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められず、長時間の接着においても良好な結果を得た。
[実施例11]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン37.62g(128.68ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを加え、窒素ガスを通じながら室温で時間反応した。過剰量のアミン末端のモル量は7.36ミリモルとなった。次いで180℃(浴温)で2時間反応した。冷却後、更に無水マレイン酸0.36g(3.68ミリモルを加え、トルエンと水の共沸物を除きながら1時間反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は226℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は98000、フィルムの吸湿膨張係数は31×10−6/%RHであった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであった。また短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験においてわずかにゴミの付着した部分以外は、変色・膨れは認められなかった。また、長時間の接着においても良好な結果を得た。室温で3ヶ月の保存後に分子量を測定したところ、重量平均分子量は157000まで増加していた。
[実施例12]
添加する無水マレイン酸の重量を0.72g(7.36ミリモル)とした以外は実施例11と同様の操作を行った。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は226℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は103000、フィルムの吸湿膨張係数は30×10−6/%RHであった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいて変色は認められなかった。また、長時間の接着においても良好な結果を得た。室温で3ヶ月の保存後に分子量を測定したところ、重量平均分子量は120000であった。
[実施例13]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン37.17g(127.13ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。過剰量のアミン末端のモル量は4.26ミリモルとなった。次いで180℃(浴温)で2時間反応した。冷却後、更に無水マレイン酸0.42g(4.26ミリモル)を加え、トルエンと水の共沸物を除きながら1時間反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は226℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は136000、フィルムの吸湿膨張係数は29×10−6/%RHであった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は18×10−6/%RHであり、短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいてわずかにゴミの付着した部分以外での変色・膨れは認められなかった。また、長時間の接着においても良好な結果を得た。
[実施例14]
2リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物24.82g(100ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン3.0g(30ミリモル)、ピリジン3.6g(40ミリモル)、γ−ブチロラクトン160gとトルエン50gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.84g(200ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン73.35g(250.90ミリモル)、γ−ブチロラクトン200gとトルエン20gを加え、窒素ガスを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。過剰量のアミン末端のモル量は1.80ミリモルとなった。次いで180℃(浴温)で2時間反応した。冷却後、更に無水マレイン酸0.19g(1.90ミリモル)を加え、トルエンと水の共沸物を除きながら1時間反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は226℃、伸度は150%以上、重量平均分子量は159000で、フィルムの吸湿膨張係数は28×10−6/%RHであった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は18×10−6/%RHであり、また短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいてわずかにゴミの付着した部分以外での変色・膨れはわずかに認められたのみであった。また、長時間の接着においても良好な結果を得た。
[実施例15]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物14.89g(60ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸4.56g(30ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン50gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1.5時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。放冷後、この反応液中に、γ−ブチロラクトン142.11g、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物26.48g(90ミリモル)、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン49.26g(120ミリモル)、トルエン20gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は4.8重量%であった。次いで180℃(浴温)で3時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分15重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、260℃の乾燥で止めた接着性ポリイミドの吸湿膨張係数は42×10−6/%RH、ガラス転移温度は274℃であった。また、325℃で乾燥した接着性ポリイミドの伸度は88%であった。重量平均分子量は105000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は20×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
[比較例1]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物24.82g(100ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物14.71g(50ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.23g(100ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。次いで180℃(浴温)で2時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は54×10−6/%RH、ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は21×10−6/%RH、ガラス転移温度は256℃、伸度は53%、重量平均分子量は140000であった。長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいて変色は認められなかったが、短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいて9割近くの変色が認められた。
[比較例2]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物24.82g(100ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸7.61g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。この反応液中に、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物14.71g(50ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン30.50g(104.32ミリモル)、γ−ブチロラクトン100gとトルエン10gを加え、窒素ガスを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。次いで180℃(浴温)で2時間反応させ、冷却後、更に5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物(無水ナジック酸)0.706g(4.30ミリモル)を加え、トルエンと水の共沸物を除きながら180℃で反応した。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分18重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は56×10−6/%RH、ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は22×10−6/%RH、ガラス転移温度は256℃、伸度は21%、重量平均分子量は65000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は56×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいて変色は認められなかったが、短時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験にいて2割近くの変色が認められた。
[比較例3]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックを取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.23g(100ミリモル)をN−メチル−2−ピロリドン345gに溶解した後、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.36g(99.8ミリモル)、を加え、窒素ガスを通じながら30℃(浴温)で8時間反応し、固形分14重量%の溶液を得た。このポリイミド前駆体はイミド化により溶剤に不溶となるため、このまま評価に用いた。吸湿膨張係数の評価は溶液を14重量%のままスピンコートして10ミクロンの接着性ポリイミドを得た以外は同様に行った。はんだ耐熱試験は14重量%の溶液をN−メチル−2−ピロリドンで固形分10重量%に希釈した以外は同様に行った。
得られた接着性ポリイミドを上記の方法に従い評価したところ、吸湿膨張係数は19×10−6/%RH、ガラス転移温度は210℃、伸度は150%以上であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は17×10−6/%RHであったが、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験においては30%程度の面積で変色が認められた。
[比較例4]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックを取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.23g(100ミリモル)をN−メチル−2−ピロリドン345gに溶解した後、無水フタル酸0.148g(0.999ミリモル)を加え5分間攪拌した。その後、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.27g(99.5ミリモル)を加え、窒素ガスを通じながら30℃(浴温)で8時間反応し、固形分14重量%の溶液を得た。このポリイミド前駆体はイミド化により溶剤に不溶となるため、このまま評価に用いた。吸湿膨張係数の評価は溶液を14重量%のままスピンコートして10ミクロンの接着性ポリイミドを得た以外は同様に行った。吸湿はんだ耐熱試験は14重量%の溶液をN−メチル−2−ピロリドンで固形分10重量%に希釈した以外は同様に行った。
得られた接着性ポリイミドを上記の方法に従い評価したところ、ガラス転移温度は206℃、吸湿膨張係数は18×10−6/%RH、ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は17×10−6/%RH、伸度は150%以上であった。長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験においては50%程度の面積で変色が認められた。
[比較例5]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.23g(100ミリモル)をN−メチル−2−ピロリドン345gに溶解した後、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.36g(99.8ミリモル)、無水マレイン酸0.04g(0.4ミリモル)を加え、室温で1時間攪拌した。その後、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.2g(14ミリモル)とトルエン30gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1時間反応し、トルエンと水の共沸物を除いたところ、沈殿が生じた。この沈殿はN−メチル−2−ピロリドンに不溶であった。
[比較例6]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン36.54g(125ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン191.73gとトルエン70gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で3時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は4.6重量%であった。得られた溶液を冷却後、N−メチル−2−ピロリドンを加え固形分15重量%のポリイミド接着液を得た。
得られたポリイミド接着液を上記の方法に従い評価したところ、260℃の乾燥で止めた接着性ポリイミドの吸湿膨張係数は37×10−6/%RH、ガラス転移温度は218℃、伸度は41%、重量平均分子量は63000であった。ポリイミド積層体の吸湿膨張係数は19×10−6/%RHであり、長時間の接着における280℃の吸湿はんだ耐熱試験において変色は認められなかった。
[比較例7]
1リッター容量の三つ口セパラブルフラスコにテフロン(登録商標)製のイカリ型攪拌器、窒素ガス導入管及びストップコックのついたトラップの上にジムロート冷却管をつけた還流冷却器を取り付け、窒素ガス気流中で反応させた。
ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物12.41g(50ミリモル)、3,5−ジアミノ安息香酸3.80g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン1.8g(20ミリモル)、γ−ブチロラクトン80gとトルエン50gを加えた。これに窒素ガスを通じながら180℃(浴温)で1.5時間反応した。トルエンと水の共沸物を除いた。放冷後、この反応液中に、γ−ブチロラクトン88.40g、N−メチル−2−ピロリドン234.26g、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.42g(100ミリモル)、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル26.54g(125ミリモル)、トルエン20gを加え、窒素ガスを通じながら室温で1時間反応した。3,5−ジアミノ安息香酸の成分量は5.3重量%であった。次いで180℃(浴温)で2時間、トルエンと水の共沸物を除きながら反応したところ、淡黄色の沈殿が析出した。さらにN−メチル−2−ピロリドンを加え固形分15重量%としたが、沈殿は溶解しなかった。
以上、実施例と比較例の結果をまとめて表1に示す。
Figure 2009155640
表1から分かるように、実施例1〜実施例15の接着性ポリイミドは、いずれも保存安定性及び吸湿時のはんだ耐熱性に優れ、かつ吸湿膨張係数が低いものであった。一方、比較例1,2の接着性ポリイミドは、吸収膨張係数が大きいものであり、比較例3,4は、吸湿時のはんだ耐熱性に劣るものであり、比較例5、7の接着性ポリイミドについてはフィルム化ができなかった。本発明の接着性ポリイミドは、吸湿性の高い3,5−ジアミノ安息香酸(B)をビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)とのオリゴマーとして含有することにより吸湿膨張係数を下げることを達成している。表1の実施例1と比較例1との対比から、3,5−ジアミノ安息香酸の成分量が近い場合においても、3,5−ジアミノ安息香酸(B)とビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)の成分量の比(B)/(A)を1未満で1に近づけることにより、ポリイミドフィルムの吸湿膨張係数を大きく下げることを達成している。また実施例7と比較例1の比較から、同じ(B)/(A)であっても、3,5−ジアミノ安息香酸の量を下げることにより、吸湿膨張係数を下げることが達成できる。実施例1〜実施例15の吸湿膨張係数を有する接着性ポリイミドを用いたポリイミド積層体の吸湿膨張係数と、3,5−ジアミノ安息香酸を含まない比較例3のポリイミド積層体の吸湿膨張係数は20x10−6未満とほぼ同等であるが、比較例3、4の吸湿はんだ試験の結果は明らかに劣る。これにより(B)と(A)をオリゴマーとして含有すること及び(B)の成分量を限定することにより、吸湿膨張係数を下げ、かつ吸湿時のはんだ耐熱性が高い接着性ポリイミドを得ると理解できる。更に、実施例9〜実施例14の接着性ポリイミドはマレイン酸末端を有しており、短時間の接着でも吸湿時のはんだ耐熱性が良好である。これは加熱圧着時にマレイン酸末端が架橋することにより、ポリイミドがより強固な結合を有することによる。また、(A)は高温において熱分解することが知られている。比較例2は吸湿膨張係数が高いことに加え、重量平均分子量が80000未満であるため伸度までもが低い結果となっている。これは比較例6においても同様であり、(A)の成分量を減らした場合でも伸度が低く、ポリイミドフィルムの伸度は分子量に依存することから、分子量が80000以上であることが必須である。また比較例6では、ガラス転移温度も低下していることから、(B)と(A)をオリゴマーとして含有することの重要性が理解される。比較例7では(A)、(B)の成分量が実施例5と同等ながら、溶解しなかった。このことから屈曲性の結合を有する芳香族ジアミンを用いることがより好ましいことが理解される。
本発明の接着性ポリイミド、及びこれを用いた金属ポリイミド積層体は、高密度配線形成性や電気特性における高信頼性を有し、フレキシブルプリント配線板やICパッケージ基板などの配線基材に好適である。

Claims (10)

  1. イミド化合物のオリゴマー、芳香族ジアミン、及びテトラカルボン酸二無水物を成分に含む溶剤可溶のブロックポリイミド化合物を含有する接着性ポリイミドであって、該イミド化合物のオリゴマーがビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)及び3,5−ジアミノ安息香酸(B)を成分に含み、前記(B)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して9.9重量%以下であり、重量平均分子量が80000以上であることを特徴とする接着性ポリイミド。
  2. 前記(A)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して24.0重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の接着性ポリイミド。
  3. 前記(A)の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して18.0重量%以下であることを特徴とする請求項2に記載の接着性ポリイミド。
  4. 前記テトラカルボン酸二無水物が3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含み、前記芳香族ジアミンが1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを含むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の接着性ポリイミド。
  5. ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物(A)及び3,5−ジアミノ安息香酸(B)を成分に含むオリゴマー並びに、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物並びに、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを成分に含む溶剤可溶のブロックポリイミド化合物を含有する接着性ポリイミドであって、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して前記3,5−ジアミノ安息香酸の成分量が9.9重量%以下であり、ジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して前記ビシクロ[2,2,2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物の成分量が24.0重量%以下であり、重量平均分子量が80000以上であることを特徴とする接着性ポリイミド。
  6. 前記(B)/(A)のモル比が2/3以上であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の接着性ポリイミド。
  7. 前記(B)/(A)のモル比が2/3未満であり、かつ前記3,5−ジアミノ安息香酸の成分量がジアミンとテトラカルボン酸二無水物の総重量に対して5.0重量%以下であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の接着性ポリイミド。
  8. 酸二無水物がジアミンに対して97mol%以上、100mol%以下であり、一般式(1)で表される無水マレイン酸誘導体を該アミン末端に反応させてなることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の接着性ポリイミド。
    Figure 2009155640
    (式(1)中、R、RはH又はC〜Cのアルキル基又はフェニル基であり、同一であっても、異なっていてもよく、RとRがアルキル鎖でつながっていても良い)
  9. 金属箔と、請求項1から請求項8のいずれかに記載の接着性ポリイミドを含む樹脂層と、を具備することを特徴とする積層体。
  10. 積層体と、前記積層体の少なくとも一方の面上に形成された金属箔又はポリイミドフィルムと、を備えたことを特徴とする請求項9に記載の積層体。
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