JP2022172834A - Polyimide resin, polyimide composition, cured film of polyimide composition and manufacturing method thereof, insulator film, protective film and electronic component - Google Patents

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一幸 菅原
Kazuyuki Sugawara
要 高田
Yo Takada
滉大 岡田
Kodai Okada
晃弘 関口
Akihiro Sekiguchi
将徳 澤田
Masanori Sawada
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Abstract

To provide a polyimide resin capable of producing a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus and a low linear thermal expansion coefficient, while having a lower speed in remelting properties of a coating film, and also to provide a polyimide composition including the polyimide resin, a cured film of the polyimide composition and a manufacturing method thereof, an insulator film and a protective film using the cured film of the polyimide composition, and an electronic component including these.SOLUTION: A polyimide resin is obtained by polymerizing: (1) 2,2'-bis(trifluoromethyl) benzidine; (2) 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride; (3) pyromellitic acid anhydride; and (4) a compound below.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ポリイミド樹脂、ポリイミド組成物、ポリイミド組成物の硬化膜及びその製造方法、絶縁膜、保護膜、並びに、電子部品に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polyimide resin, a polyimide composition, a cured film of the polyimide composition and a method for producing the same, an insulating film, a protective film, and an electronic component.

近年、電子デバイスは小型化、薄型化、軽量化が急激に進行し、これに伴い半導体装置も高集積化及び小型化が進んでいる。このような小型化、高集積化に対応する半導体装置として、ウエハレベルパッケージング(WLP)、インターポーザーを使用した2.5次元集積回路(2.5D IC)、ウエハを薄くし得られたダイを積層してシリコン貫通電極(TSV)によって接続した3次元集積回路(3D IC)等の開発が進んでいる。 In recent years, electronic devices have rapidly become smaller, thinner, and lighter, and along with this, semiconductor devices have also become highly integrated and miniaturized. Wafer level packaging (WLP), 2.5-dimensional integrated circuits (2.5D IC) using an interposer, and die obtained by thinning the wafer are examples of semiconductor devices that respond to such miniaturization and high integration. is being developed, such as a three-dimensional integrated circuit (3D IC) in which these are stacked and connected by a through-silicon via (TSV).

従来、電子部品の絶縁材料、半導体装置のパッシベーション膜、表面保護膜、層間絶縁膜等には、優れた耐熱性、電気絶縁性、及び機械特性を併せ持つポリイミド樹脂が用いられている。ポリイミド樹脂は、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとの縮合反応により得られたポリアミド酸を脱水閉環反応させて得られる樹脂である。
しかしながら、従来のポリイミドは、硬化温度が高く、硬化後の収縮が大きいという欠点を有している。硬化後の収縮が大きいと、ポリイミドの硬化膜は残留応力が大きくなり、そのためシリコンウエハ等半導体基板の湾曲を引き起こす。例えば3次元集積回路に用いられる次世代のチップ構成では、垂直に集積するための要件を満たすために、最先端の用途においてシリコンウエハを20μm等と薄くする必要がある。この薄いウエハは極端に脆く、使用されるパッケージング材料における過剰な残留応力は非常に有害なものとなる。従って、先端的なウェハレベルパッケージ等の新しい半導体パッケージ技術に必要なパッケージング材料には、硬化温度が低いこと及び硬化後の収縮が小さいことが重要な要件である。
BACKGROUND ART Conventionally, polyimide resins, which have excellent heat resistance, electrical insulation and mechanical properties, have been used as insulating materials for electronic parts, passivation films, surface protective films, interlayer insulating films, etc. for semiconductor devices. A polyimide resin is a resin obtained by a dehydration ring closure reaction of a polyamic acid obtained by a condensation reaction of a tetracarboxylic dianhydride and a diamine.
However, conventional polyimides have the drawbacks of high curing temperature and large shrinkage after curing. If the shrinkage after curing is large, the cured film of polyimide has a large residual stress, which causes bending of a semiconductor substrate such as a silicon wafer. For example, next generation chip configurations used for 3D integrated circuits will require silicon wafers as thin as 20 μm in state-of-the-art applications to meet the requirements for vertical integration. This thin wafer is extremely fragile and excessive residual stress in the packaging materials used can be very detrimental. Therefore, low cure temperatures and low post-cure shrinkage are key requirements for packaging materials required for new semiconductor packaging technologies such as advanced wafer level packaging.

新しい半導体パッケージ技術に必要なパッケージング材料に求められる、低温硬化性、低線熱膨張係数、環境及び半導体にやさしい溶媒に可溶等の要件を満たすポリイミドとして、特許文献1には、インダン骨格を持つジアミンを用いたポリイミドが開示されている。 Patent Document 1 describes an indane skeleton as a polyimide that satisfies the requirements for packaging materials required for new semiconductor packaging technology, such as low-temperature curing, low coefficient of linear thermal expansion, and solubility in solvents that are friendly to the environment and semiconductors. A polyimide is disclosed using a diamine having a

一方で、特許文献2には、無水トリメリット酸クロリドと2,2’,3,3’5,5’-ヘキサメチル-ビフェニル-4,4’-ジオールとを反応させて得られたテトラカルボン酸二無水物と、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンとを反応させたポリイミド、及び当該ポリイミドを用いたポリイミド組成物の硬化膜が記載されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a tetracarboxylic acid obtained by reacting trimellitic anhydride chloride with 2,2′,3,3′5,5′-hexamethyl-biphenyl-4,4′-diol. A polyimide obtained by reacting a dianhydride with 2,2′-bis(trifluoromethyl)benzidine and a cured film of a polyimide composition using the polyimide are disclosed.

特許第6467433号公報Japanese Patent No. 6467433 特許第6165153号公報Japanese Patent No. 6165153

特許文献1のポリイミドは、低温硬化性、低線熱膨張係数、環境及び半導体にやさしい溶媒に可溶等の要件を満たすポリイミドと記載されている。しかしながら、特許文献1のポリイミドでは、線熱膨張係数が46ppm/℃又は47ppm/℃と、半導体基板との線熱膨張係数の差が未だ大きいため、線熱膨張係数がより低いポリイミドが求められている。
また、新しい半導体パッケージ技術に必要なパッケージング材料には、低温硬化性、低線熱膨張係数、溶媒可溶性などに加えて、消費電力を抑えるために低誘電性(低比誘電率、低誘電正接)、再配線層の強度を確保するために高弾性率が更に求められる。
The polyimide of Patent Document 1 is described as a polyimide that satisfies requirements such as low-temperature curability, low coefficient of linear thermal expansion, and solubility in solvents that are friendly to the environment and semiconductors. However, the polyimide of Patent Document 1 has a coefficient of linear thermal expansion of 46 ppm/° C. or 47 ppm/° C., which is still a large difference from that of the semiconductor substrate. there is
In addition to low-temperature curability, low linear thermal expansion coefficient, solvent solubility, etc., the packaging materials required for new semiconductor packaging technology must also have low dielectric properties (low dielectric constant, low dielectric loss tangent, etc.) to reduce power consumption. ), and a high elastic modulus is further required to ensure the strength of the rewiring layer.

特許文献2のポリイミドは、ガラス基板に代替する基板を得ることを目的として、優れた透明性を有し、高い耐熱性及び低い線熱膨張係数を併せ持ち、低吸湿性溶媒による溶媒加工性(優れた溶解性と製膜性)を示す、と記載されている。しかしながら、特許文献2に記載されているポリイミドでは、後述する比較例に示したように、塗膜(乾燥膜)の再溶解性の速度が遅いという問題がある。製造工程においては、一度乾燥したポリイミド組成物の固形分が再度洗浄溶剤に容易に溶解する、再溶解性の速度が速いものが求められている。一般的に、ポリイミドを低分子量化すれば塗膜の再溶解性の速度は速くなるが、その場合には機械特性(弾性率)が低下してしまい、塗膜の再溶解性の速度と弾性率はトレードオフの関係にある。 The polyimide of Patent Document 2 has excellent transparency, high heat resistance and a low coefficient of linear thermal expansion, and solvent processability with a low hygroscopic solvent (excellent It is described that it exhibits excellent solubility and film-forming properties). However, the polyimide described in Patent Document 2 has a problem that the re-dissolving rate of the coating film (dry film) is slow, as shown in the comparative example described later. In the production process, there is a demand for a polyimide composition having a fast re-dissolving speed, in which the solid content of the once-dried polyimide composition is easily dissolved again in the washing solvent. In general, lowering the molecular weight of the polyimide increases the resolubility of the coating film, but in that case, the mechanical properties (elastic modulus) decrease, and the resolubility speed and elasticity of the coating film decrease. The rate has a trade-off relationship.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂、当該ポリイミド樹脂を含むポリイミド組成物、ポリイミド組成物の硬化膜及びその製造方法、並びに、前記ポリイミド組成物の硬化膜を用いた絶縁膜及び保護膜、これらを含む電子部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of forming a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion, while regenerating the coating film. A polyimide resin having a high solubility rate, a polyimide composition containing the polyimide resin, a cured film of the polyimide composition and a method for producing the same, and an insulating film and a protective film using the cured film of the polyimide composition, including these The purpose is to provide electronic components.

本発明は、下記式(1)で表される構成単位を全構成単位の40モル%以上70モル%未満、及び下記式(2)で表される構成単位を全構成単位の10モル%超過60モル%以下含む、ポリイミド樹脂を提供する。 In the present invention, the structural unit represented by the following formula (1) is 40 mol% or more and less than 70 mol% of all structural units, and the structural unit represented by the following formula (2) is more than 10 mol% of all structural units. Provided is a polyimide resin containing 60 mol % or less.

Figure 2022172834000001
Figure 2022172834000001

本発明に係るポリイミド樹脂においては、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂とする点から、ゲル浸透クロマトグラフィーのポリスチレン換算による重量平均分子量が150,000以上であってよい。 In the polyimide resin according to the present invention, a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion can be formed, while the re-dissolving speed of the coating film is fast. From the point of view of resin, the weight average molecular weight by polystyrene conversion of gel permeation chromatography may be 150,000 or more.

本発明に係るポリイミド樹脂においては、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂とする点から、さらに、下記式(3)で表される構成単位を全構成単位の20モル%以下含んでもよい。 In the polyimide resin according to the present invention, a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion can be formed, while the re-dissolving speed of the coating film is fast. From the viewpoint of forming a resin, it may further contain a structural unit represented by the following formula (3) in an amount of 20 mol % or less of all structural units.

Figure 2022172834000002
Figure 2022172834000002

また本発明は、前記本発明に係るポリイミド樹脂と、有機溶媒を含有する、ポリイミド組成物を提供する。 The present invention also provides a polyimide composition containing the polyimide resin according to the present invention and an organic solvent.

また本発明は、ポリイミド組成物の好ましい実施形態の1つとして、更に、優れた密着性を備えた硬化膜を形成可能な点から、前記本発明に係るポリイミド樹脂と、1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物と、有機溶媒を含有する、ポリイミド組成物(以下、前記エポキシ化合物を含有するポリイミド組成物を「実施形態Aのポリイミド組成物」ということがある)を提供する。 Further, the present invention, as one of the preferred embodiments of the polyimide composition, further, from the point of being able to form a cured film with excellent adhesion, the polyimide resin according to the present invention, three in one molecule A polyimide composition containing an epoxy compound having the above epoxy group and having a glycidylamine moiety and an organic solvent (hereinafter, the polyimide composition containing the epoxy compound is referred to as "polyimide composition of Embodiment A" (sometimes).

本発明に係る実施形態Aのポリイミド組成物においては、密着性を向上する点から、下記一般式(A)で表される化合物を更に含有してもよい。 The polyimide composition of Embodiment A according to the present invention may further contain a compound represented by the following general formula (A) from the viewpoint of improving adhesion.

Figure 2022172834000003
(式(A)中、Rは、グリシジル基、(メタ)アクリロイル基、酸無水物基、ヒドロキシ基、トリアジン基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種を含む1価の基を表し、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1~5のアルキル基であり、nは1~10の整数であり、mは1~3の整数である。)
Figure 2022172834000003
(In the formula (A), R a is a monovalent group containing at least one selected from the group consisting of a glycidyl group, a (meth)acryloyl group, an acid anhydride group, a hydroxy group, a triazine group, and an amino group. and R b and R c are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 3.)

また、本発明は、前記本発明に係るポリイミド組成物を基板上に塗布し、乾燥することにより塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を加熱することにより、硬化膜を形成する工程を有する、ポリイミド組成物の硬化膜の製造方法を提供する。
Further, the present invention includes a step of applying the polyimide composition according to the present invention on a substrate and drying to form a coating film;
Provided is a method for producing a cured film of a polyimide composition, comprising the step of forming a cured film by heating the coating film.

前記本発明に係るポリイミド組成物の硬化膜の製造方法においては、前記塗膜を加熱する温度が、150℃以上240℃以下であってよい。 In the method for producing a cured film of a polyimide composition according to the present invention, the temperature for heating the coating film may be 150° C. or higher and 240° C. or lower.

また、本発明は、前記本発明に係るポリイミド組成物を硬化した、ポリイミド組成物の硬化膜を提供する。 The present invention also provides a cured film of a polyimide composition obtained by curing the polyimide composition according to the present invention.

前記ポリイミド組成物の硬化膜においては、スプリットシリンダー共振器を使用した10GHzにおける測定において、誘電率が3.60以下、誘電正接が0.020以下であってよい。
また、前記ポリイミド組成物の硬化膜においては、100℃~150℃における線熱膨張係数が30ppm/℃以下であってよい。
また、前記ポリイミド組成物の硬化膜においては、25℃における引張弾性率が4.5GPa以上であってよい。
The cured film of the polyimide composition may have a dielectric constant of 3.60 or less and a dielectric loss tangent of 0.020 or less when measured at 10 GHz using a split cylinder resonator.
The cured film of the polyimide composition may have a coefficient of linear thermal expansion of 30 ppm/°C or less at 100°C to 150°C.
Further, the cured film of the polyimide composition may have a tensile modulus of 4.5 GPa or more at 25°C.

また、本発明は、前記本発明に係る実施形態Aのポリイミド組成物の硬化膜であって、窒化ケイ素基板に対する密着性は、JIS K 5400-8.5に準拠した碁盤目試験法で剥離しない碁盤目の数が全体の80%以上である、ポリイミド組成物の硬化膜を提供する。 Further, the present invention is a cured film of the polyimide composition of Embodiment A according to the present invention, and the adhesion to the silicon nitride substrate is not peeled off by a cross-cut test method in accordance with JIS K 5400-8.5. Provided is a cured film of a polyimide composition in which the number of grids is 80% or more of the whole.

本発明は、前記本発明に係るポリイミド組成物の硬化膜を用いて作製された絶縁膜を提供する。
また、本発明は、前記本発明に係るポリイミド組成物の硬化膜を用いて作製された保護膜を提供する。
また、本発明は、前記本発明に係る絶縁膜又は前記本発明に係る保護膜を含む、電子部品を提供する。
The present invention provides an insulating film produced using the cured film of the polyimide composition according to the present invention.
The present invention also provides a protective film produced using the cured film of the polyimide composition according to the present invention.
The present invention also provides an electronic component including the insulating film according to the present invention or the protective film according to the present invention.

本発明によれば、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂、当該ポリイミド樹脂を含むポリイミド組成物、ポリイミド組成物の硬化膜及びその製造方法、並びに、前記ポリイミド組成物の硬化膜を用いた絶縁膜及び保護膜、これらを含む電子部品を提供することができる。
また、本発明によれば、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、低線熱膨張係数、及び優れた密着性を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド組成物、ポリイミド組成物の硬化膜及びその製造方法、並びに、前記ポリイミド組成物の硬化膜を用いた絶縁膜及び保護膜、これらを含む電子部品を提供することができる。
According to the present invention, a polyimide resin capable of forming a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion, and having a high rate of re-dissolution of the coating film, It is possible to provide a polyimide composition containing a polyimide resin, a cured film of the polyimide composition and a method for producing the same, an insulating film and a protective film using the cured film of the polyimide composition, and an electronic component including these.
In addition, according to the present invention, it is possible to form a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, a low coefficient of linear thermal expansion, and excellent adhesion, while resolving the coating film. It is possible to provide a polyimide composition having a high speed, a cured film of the polyimide composition, a method for producing the same, an insulating film and a protective film using the cured film of the polyimide composition, and an electronic part including these.

図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品である多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure, which is an electronic component according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明に係るポリイミド樹脂、ポリイミド組成物、ポリイミド組成物の硬化膜及びその製造方法、絶縁膜、保護膜、並びに、電子部品について詳細に説明する。
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
また、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある場合がある。
また、本明細書において(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタアクリルの各々を表し、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイル及びメタアクリロイルの各々を表す。
また、本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
Hereinafter, the polyimide resin, the polyimide composition, the cured film of the polyimide composition, the production method thereof, the insulating film, the protective film, and the electronic component according to the present invention will be described in detail.
In addition, the terms such as "parallel", "perpendicular", "same" and the like, length and angle values, etc. that specify shapes and geometric conditions and their degrees used in this specification are strictly It shall be interpreted to include the extent to which similar functions can be expected without being bound by the meaning.
In addition, in the drawings attached to this specification, for convenience of illustration and ease of understanding, the scale and the ratio of vertical and horizontal dimensions may be changed and exaggerated from those of the real thing.
Moreover, in this specification, (meth)acryl represents each of acrylic and methacryl, and (meth)acryloyl represents each of acryloyl and methacryloyl.
Further, in this specification, the term "to" indicating a numerical range is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits.

I.ポリイミド樹脂
本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂は、下記式(1)で表される構成単位を全構成単位の40モル%以上70モル%未満、及び下記式(2)で表される構成単位を全構成単位の10モル%超過60モル%以下含む、ポリイミド樹脂である。
I. Polyimide resin The polyimide resin, which is one embodiment of the present invention, has a structural unit represented by the following formula (1) in 40 mol% or more and less than 70 mol% of all structural units, and a structure represented by the following formula (2) It is a polyimide resin containing more than 10 mol % and 60 mol % or less of all structural units.

Figure 2022172834000004
Figure 2022172834000004

本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂は、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速い。
本発明の前記式(1)の構成単位は、主鎖にエステル結合を介して2面角が捻れたパラビフェニレン基を含む特定の構造のテトラカルボン酸残基と、トリフルオロメチル基により2面角が捻れたパラビフェニレン基を含む特定の構造のジアミン残基とを含有している。2面角が捻れたパラビフェニレン基を構成単位に2つ含むことから、主鎖構造は直線的で剛直になるため、前記式(1)の構成単位が多いポリイミド樹脂は、溶剤溶解性を有していても、塗膜の再溶解性の速度が遅かった。
それに対して、本発明のポリイミド樹脂においては、特定量の前記式(1)の構成単位と、特定量の前記式(2)の構成単位とを組み合わせる。前記式(2)の構成単位は、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物残基を有することから、主鎖が大きく折れ曲がる構造を取り得る。そのため、特定量の前記式(1)の構成単位に特定量の前記式(2)の構成単位を組み合わせると、ポリイミド樹脂において分子間力を適度に弱める効果があり、高弾性率を達成できる高分子量であっても塗膜の再溶解性の速度が速くなると推定される。また、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物残基はカルボニル基により屈曲する方向が固定されているため、ヘキサフルオロプロパン基で連結されている場合と異なり、ポリイミド樹脂の機械特性を低下させ難く、維持乃至むしろ向上することができると推定される。
また、2面角が捻れたパラビフェニレン基を構成単位に多く含む、直線的で剛直な主鎖構造に、一部適量の屈曲成分を含むことから、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能であると考えられる。
本発明のポリイミド樹脂は、塗膜の再溶解性の速度が速いことから、製造工程中、塗布装置の洗浄性が良好になるため、洗浄効率が向上して作業効率の向上に寄与する。また、比較的安全な洗浄溶媒の選択が可能となるため、作業者の負荷低減にも寄与する。
また、本発明のポリイミド樹脂は、可溶性ポリイミド樹脂であって、硬化温度が低く、150℃以上240℃以下の硬化温度を採用することが可能である。
The polyimide resin, which is one embodiment of the present invention, can form a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low linear thermal expansion coefficient, while the redissolution rate of the coating film is fast.
The structural unit of the formula (1) of the present invention is a tetracarboxylic acid residue having a specific structure containing a parabiphenylene group with a twisted dihedral angle via an ester bond in the main chain, and a trifluoromethyl group. It contains a diamine residue with a specific structure including a para-biphenylene group with twisted corners. Since the structural unit contains two parabiphenylene groups with twisted dihedral angles, the main chain structure is linear and rigid, so the polyimide resin having many structural units of the formula (1) has solvent solubility. Even with this, the rate of redissolution of the coating was slow.
In contrast, in the polyimide resin of the present invention, a specific amount of the structural unit of formula (1) and a specific amount of the structural unit of formula (2) are combined. Since the structural unit of formula (2) has a 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride residue, it can have a structure in which the main chain is largely bent. Therefore, when a specific amount of the structural unit of the formula (1) is combined with a specific amount of the structural unit of the formula (2), there is an effect of moderately weakening the intermolecular force in the polyimide resin, and a high elastic modulus can be achieved. Even the molecular weight is presumed to speed up the resolubility of the coating. In addition, since the bending direction of the 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride residue is fixed by the carbonyl group, unlike the case where it is linked by a hexafluoropropane group, the polyimide resin It is presumed that it is difficult to reduce the mechanical properties of the material, and that it can be maintained or even improved.
In addition, the straight and rigid main chain structure containing a large number of parabiphenylene groups with twisted dihedral angles in the structural units contains an appropriate amount of bending component, so it has a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, and a high elastic modulus. , and a cured film with a low coefficient of linear thermal expansion.
Since the polyimide resin of the present invention has a high rate of re-dissolving of the coating film, the coating apparatus can be washed well during the manufacturing process, and the washing efficiency is improved, contributing to the improvement of the work efficiency. In addition, since it becomes possible to select a relatively safe cleaning solvent, it contributes to reducing the burden on workers.
Moreover, the polyimide resin of the present invention is a soluble polyimide resin and has a low curing temperature, and a curing temperature of 150° C. or more and 240° C. or less can be employed.

以下、本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂について、詳細に説明する。
なお、テトラカルボン酸残基とは、テトラカルボン酸から、4つのカルボキシル基を除いた残基をいい、テトラカルボン酸二無水物から酸二無水物構造を除いた残基と同じ構造を表し、テトラカルボン酸二無水物残基であってもよい。
また、ジアミン残基とは、ジアミンから2つのアミノ基を除いた残基をいう。
Hereinafter, the polyimide resin which is one embodiment of the present invention will be described in detail.
The tetracarboxylic acid residue refers to a residue obtained by removing four carboxyl groups from a tetracarboxylic acid, and has the same structure as a residue obtained by removing an acid dianhydride structure from a tetracarboxylic dianhydride, It may be a tetracarboxylic dianhydride residue.
A diamine residue refers to a residue obtained by removing two amino groups from a diamine.

本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂において、前記式(1)で表される構成単位は、下記式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物と、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンとを反応させて得ることができる。 In the polyimide resin which is one embodiment of the present invention, the structural unit represented by the formula (1) is a tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (1-1) and 2,2'-bis It can be obtained by reacting with (trifluoromethyl)benzidine.

Figure 2022172834000005
Figure 2022172834000005

本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂において、前記式(1)で表される構成単位は、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミドとする点から、全構成単位の40モル%以上70モル%未満である。前記式(1)で表される構成単位は、塗膜の再溶解性の点から、全構成単位の45モル%以上であってよく、50モル%以上であってよく、55モル%以上であってもよい。一方で、前記式(1)で表される構成単位は、低線熱膨張係数の点から、全構成単位の65モル%以下であってよく、60モル%以下であってもよい。 In the polyimide resin which is one embodiment of the present invention, the structural unit represented by the formula (1) forms a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion. Although it is possible, it is 40 mol % or more and less than 70 mol % of the total structural units in order to obtain a polyimide having a high re-dissolving rate of the coating film. The structural unit represented by the formula (1) may be 45 mol% or more, 50 mol% or more, or 55 mol% or more of the total structural units from the viewpoint of resolubility of the coating film. There may be. On the other hand, the structural unit represented by the above formula (1) may be 65 mol % or less, or 60 mol % or less, of the total structural units from the viewpoint of a low coefficient of linear thermal expansion.

また、本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂において、前記式(2)で表される構成単位は、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンとを反応させて得ることができる。
本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂において、前記式(2)で表される構成単位は、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミドとする点から、全構成単位の10モル%超過60モル%以下である。前記式(2)で表される構成単位は、低線熱膨張係数の点から、全構成単位の15モル%以上であってよく、20モル%以上であってよく、30モル%以上であってもよい。一方で、前記式(2)で表される構成単位は、塗膜の再溶解性の点から、全構成単位の55モル%以下であってよく、50モル%以下であってもよく、45モル%以下であってもよい。
Further, in the polyimide resin which is one embodiment of the present invention, the structural unit represented by the formula (2) is 3,3',4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride and 2,2'- It can be obtained by reacting with bis(trifluoromethyl)benzidine.
In the polyimide resin which is one embodiment of the present invention, the structural unit represented by the formula (2) forms a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion. Although it is possible, it is more than 10 mol % and 60 mol % or less of all structural units from the viewpoint of obtaining a polyimide having a high re-dissolving speed of the coating film. The structural unit represented by the formula (2) may be 15 mol% or more, 20 mol% or more, or 30 mol% or more of the total structural units from the viewpoint of a low linear thermal expansion coefficient. may On the other hand, the structural unit represented by the formula (2) may be 55 mol% or less, or 50 mol% or less, of the total structural units from the viewpoint of resolubility of the coating film. It may be mol % or less.

本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂においては、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミドとする点から、前記式(1)で表される構成単位及び前記式(2)で表される構成単位の合計が、全構成単位の75モル%以上であってよく、80モル%以上であってよく、85モル%以上であってよい。 In the polyimide resin which is one embodiment of the present invention, a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion can be formed, while the resolubility of the coating film From the viewpoint of making a polyimide with a high speed, the total of the structural units represented by the formula (1) and the structural units represented by the formula (2) may be 75 mol% or more of all structural units. It may be mol % or more, and may be 85 mol % or more.

本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂においては、前記式(1)で表される構成単位及び前記式(2)で表される構成単位を前記特定量で含み、本発明の効果が損なわれない限り、前記式(1)で表される構成単位及び前記式(2)で表される構成単位とは異なる、他のポリイミド構成単位を含有していても良い。当該他のポリイミド構成単位は、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミドとする点から、全構成単位の25モル%以下であってよく、20モル%以下であってよく、15モル%以上であってよい。 In the polyimide resin which is one embodiment of the present invention, the structural unit represented by the formula (1) and the structural unit represented by the formula (2) are included in the specific amount, and the effects of the present invention are impaired. Unless otherwise specified, other polyimide structural units different from the structural units represented by the formula (1) and the structural units represented by the formula (2) may be contained. The other polyimide structural unit is a polyimide that can form a cured film with a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion, and has a fast re-dissolving speed of the coating film. In view of the above, it may be 25 mol % or less, 20 mol % or less, or 15 mol % or more of all structural units.

他のポリイミド構成単位を形成するために、前記式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物及び3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と併用し、共重合成分として用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、芳香族環を有するテトラカルボン酸二無水物、及び、脂肪族環を有するテトラカルボン酸二無水物の少なくとも1種が挙げられる。 In order to form other polyimide structural units, combined with the tetracarboxylic dianhydride and 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride represented by the formula (1-1), The tetracarboxylic dianhydride used as a copolymerization component includes at least one of a tetracarboxylic dianhydride having an aromatic ring and a tetracarboxylic dianhydride having an aliphatic ring.

芳香族環を有するテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,3-ビス〔(3,4-ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、1,4-ビス〔(3,4-ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、2,2-ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、2,2-ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’-ビス〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’-ビス〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4-〔4-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4-〔3-(1,2-ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、3,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、3,3’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、3,4’-オキシジフタル酸無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
脂肪族環を有するテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、シクロヘキサ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、ジシクロヘキサン-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、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、1,1’-ビシクロヘキサン-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
これらは単独でも、2種以上を混合して用いることもできる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride having an aromatic ring include pyromellitic dianhydride, 2,2',3,3'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4' -biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis ( 3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, 1,1-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, bis(2,3-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, bis(3 ,4-dicarboxyphenyl)methane dianhydride, 1,3-bis[(3,4-dicarboxy)benzoyl]benzene dianhydride, 1,4-bis[(3,4-dicarboxy)benzoyl]benzene dianhydride, 2,2-bis{4-[4-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}propane dianhydride, 2,2-bis{4-[3-(1,2-dicarboxy ) phenoxy]phenyl}propane dianhydride, bis{4-[4-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}ketone dianhydride, bis{4-[3-(1,2-dicarboxy)phenoxy ] phenyl} ketone dianhydride, 4,4′-bis[4-(1,2-dicarboxy)phenoxy]biphenyl dianhydride, 4,4′-bis[3-(1,2-dicarboxy)phenoxy ] biphenyl dianhydride, bis{4-[4-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}ketone dianhydride, bis{4-[3-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}ketone dianhydride, bis{4-[4-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}sulfone dianhydride, bis{4-[3-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}sulfone dianhydride bis{4-[4-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}sulfide dianhydride, bis{4-[3-(1,2-dicarboxy)phenoxy]phenyl}sulfide dianhydride, 4,4′-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride, 3,4′-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride, 3,3′-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride, 4, 4' -oxydiphthalic anhydride, 3,4'-oxydiphthalic anhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1, 2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3 ,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, and the like.
Examples of the tetracarboxylic dianhydride having an aliphatic ring include cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, dicyclohexane-3,4,3′,4′-tetracarboxylic dianhydride, anhydride, cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo[2.2.2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 1,1′-bicyclohexane-3, 3',4,4'-tetracarboxylic dianhydride and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.

他のポリイミド構成単位を形成するために共重合成分として用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、ポリイミド樹脂の優れた機械特性の点から、中でも、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、及びシクロブタンテトラカルボン酸二無水物の少なくとも1種が好適に用いられ、弾性率の向上と低線熱膨張係数の点から、中でもピロメリット酸二無水物が好適に用いられる。 As the tetracarboxylic dianhydride used as a copolymerization component to form other polyimide structural units, pyromellitic dianhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and At least one kind of cyclobutanetetracarboxylic dianhydride is preferably used, and pyromellitic dianhydride is particularly preferably used from the viewpoint of improvement in elastic modulus and low coefficient of linear thermal expansion.

また、他のポリイミド構成単位を形成するために、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンと併用し、共重合成分として用いられるジアミンとしては、芳香族環を有するジアミン、及び、脂肪族環を有するジアミンの少なくとも1種が挙げられる。
芳香族環を有するジアミンとしては、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、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、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、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。
脂肪族環を有するジアミンとしては、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。
これらは単独でも、2種以上を混合して用いることもできる。
Further, in order to form other polyimide structural units, 2,2'-bis (trifluoromethyl) benzidine is used in combination, and the diamine used as a copolymerization component includes a diamine having an aromatic ring, and an aliphatic At least one diamine having a ring is included.
Diamines having an aromatic ring include, 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'-diaminodiphenyl 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, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, benzidine , 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, o-tolidine, m-tolidine, 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-amino phenoxy)phenyl)sulfone, 2,2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)propane, 2,2-bis(4-(4-aminophenoxy)phenyl)hexafluoropropane, 2,2-bis( 4-aminophenyl)hexafluoropropane, p-terphenylenediamine and the like.
Diamines having an aliphatic ring include 4,4′-methylenebis(cyclohexylamine), isophoronediamine, trans-1,4-diaminocyclohexane, cis-1,4-diaminocyclohexane, 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-diaminoadamantane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)propane, 2,2-bis(4-aminocyclohexyl)hexafluoropropane and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.

他のポリイミド構成単位を形成するために共重合成分として用いられるジアミンとしてはポリイミドの優れた機械特性の点から、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、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、及びp-ターフェニレンジアミンの少なくとも1種であってよい。 As the diamine used as a copolymerization component to form other polyimide structural units, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5- of diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, 2,4-diaminodurene, benzidine, 3,3′-dihydroxybenzidine, 3,3′-dimethoxybenzidine, o-tolidine, m-tolidine, and p-terphenylenediamine At least one may be used.

本発明のポリイミド樹脂は、中でも、更に下記式(3)で表される構成単位を全構成単位の20モル%以下含むことが、弾性率の向上と低線熱膨張係数の点から好ましい。
下記式(3)で表される構成単位を含む場合、下記式(3)で表される構成単位は、全構成単位の3モル%以上であってよく、5モル%以上であってよく、全構成単位の17モル%以下であってよい。
The polyimide resin of the present invention preferably further contains 20 mol % or less of structural units represented by the following formula (3), from the viewpoint of improving the elastic modulus and achieving a low coefficient of linear thermal expansion.
When a structural unit represented by the following formula (3) is included, the structural unit represented by the following formula (3) may be 3 mol% or more of the total structural units, and may be 5 mol% or more, It may be 17 mol % or less of all structural units.

Figure 2022172834000006
Figure 2022172834000006

前記式(3)で表される構成単位は、ピロメリット酸二無水物と、2,2-ビス(トリフルオロメチル)-4,4-ジアミノビフェニルとを反応させて得ることができる。 The structural unit represented by the formula (3) can be obtained by reacting pyromellitic dianhydride with 2,2-bis(trifluoromethyl)-4,4-diaminobiphenyl.

また、本発明のポリイミド樹脂は、前記式(1)で表される構成単位と、前記式(2)で表される構成単位と、前記式(3)で表される構成単位との合計が、ポリイミド樹脂の全構成単位の90モル%以上であってよく、95モル%以上であってよく、98モル%以上であってよく、100モル%であってもよい。 In the polyimide resin of the present invention, the total of the structural units represented by the formula (1), the structural units represented by the formula (2), and the structural units represented by the formula (3) is , may be 90 mol % or more, 95 mol % or more, 98 mol % or more, or 100 mol % of the total structural units of the polyimide resin.

また、本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂は、本発明の効果が損なわれない限り、その一部に前記ポリイミド構成単位とは異なる構造を有していても良い。
本発明のポリイミド樹脂は、前記ポリイミド構成単位の合計が、ポリイミド樹脂の全構成単位の90モル%以上であってよく、95モル%以上であってよく、98モル%以上であってよく、100モル%であってよい。
前記ポリイミド構成単位とは異なる構造としては、例えば、テトラカルボン酸成分が完全にイミド化されずに一部にポリアミド酸構造を有する構成単位、トリメリット酸無水物のようなトリカルボン酸残基を含むポリアミドイミド構成単位、ポリアミド構成単位等が挙げられる。
Moreover, the polyimide resin which is one embodiment of the present invention may partially have a structure different from the polyimide constitutional unit as long as the effects of the present invention are not impaired.
In the polyimide resin of the present invention, the total of the polyimide structural units may be 90 mol% or more, may be 95 mol% or more, may be 98 mol% or more, and may be 100 It can be mole %.
Structures different from the polyimide structural units include, for example, structural units in which the tetracarboxylic acid component is not completely imidized and has a polyamic acid structure in part, and tricarboxylic acid residues such as trimellitic anhydride. Examples include polyamideimide structural units and polyamide structural units.

本発明のポリイミド樹脂は、例えば下記の方法によって、原料組成の比率を確認し、各残基の含有割合(モル%)を求めることができる。
まず、水酸化ナトリウムを2.0g、水を25mL、メタノールを25mLを混合した水酸化ナトリウム溶液を準備し、当該水酸化ナトリウム溶液10mLに対して、ポリイミド樹脂200mgを溶解させる。前記溶液を耐圧容器中で250℃で1時間加熱することによって、ポリイミド樹脂の解重合を促進させる。得られた溶液をクロロホルムと水で抽出し、分解物(原料モノマー)を分離する。原料組成の比率はガスクロマトグラフィー(アジレント・テクノロジー社製のHP6890/HP5973)により測定(カラムは「InertCap 5MS/Sil(30m×250μm×0.25μm、ジーエルサイエンス社製」を使用、測定条件は50℃で5min保持、その後10℃/minで320℃まで昇温して3min保持)する。各原料の組成比率については、ガスクロマトグラフィーの面積比から算出することができる。
ポリイミド樹脂中の各残基の含有割合(モル%)は、樹脂製造時には原料の仕込み比から求めることもできる。また、ポリイミド樹脂の構造は、NMR、各種質量分析、元素分析、XPS/ESCA及びTOF-SIMS等を用いて求めることができる。
For the polyimide resin of the present invention, the ratio of the raw material composition can be confirmed, for example, by the following method, and the content ratio (mol%) of each residue can be obtained.
First, a sodium hydroxide solution is prepared by mixing 2.0 g of sodium hydroxide, 25 mL of water, and 25 mL of methanol, and 200 mg of polyimide resin is dissolved in 10 mL of the sodium hydroxide solution. Depolymerization of the polyimide resin is accelerated by heating the solution at 250° C. for 1 hour in a pressure vessel. The resulting solution is extracted with chloroform and water to separate the decomposition product (raw material monomer). The ratio of the raw material composition is measured by gas chromatography (HP6890/HP5973 manufactured by Agilent Technologies) (the column is "InertCap 5MS/Sil (30m × 250 µm × 0.25 µm, manufactured by GL Sciences)", the measurement conditions are 50 C. for 5 minutes, then heated at 10.degree. C./min to 320.degree.
The content ratio (mol%) of each residue in the polyimide resin can also be obtained from the charging ratio of raw materials at the time of resin production. Also, the structure of the polyimide resin can be determined using NMR, various mass spectrometry, elemental analysis, XPS/ESCA, TOF-SIMS, and the like.

本発明の1実施形態であるポリイミド樹脂の製造方法としては特に限定されないが、例えば、前記式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物及び3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と、必要に応じて芳香族環又は脂肪族環を有するテトラカルボン酸二無水物とを含む2種以上のテトラカルボン酸二無水物と、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンと必要に応じて芳香族環又は脂肪族環を有するジアミンとを含む1種又は2種以上のジアミンとを反応させることにより、ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)を得る工程と、得られた前記ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)をイミド化する工程を経て製造することができる。 Although not particularly limited as a method for producing a polyimide resin which is one embodiment of the present invention, for example, the tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (1-1) and 3,3',4,4'- Two or more tetracarboxylic dianhydrides including benzophenonetetracarboxylic dianhydride and optionally a tetracarboxylic dianhydride having an aromatic ring or an aliphatic ring, and 2,2′-bis( A step of obtaining a polyimide precursor (polyamic acid) by reacting one or more diamines including a diamine having an aromatic ring or an aliphatic ring with a trifluoromethyl)benzidine and, if necessary, It can be produced through a step of imidating the obtained polyimide precursor (polyamic acid).

前記一般式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物は、2,2’,3,3’5,5’-ヘキサメチル-ビフェニル-4,4’-ジオールとトリメリット酸類とを用いて公知のエステル化反応により得ることができる。前記トリメリット酸類としては、無水トリメリット酸、無水トリメリット酸ハライド等が挙げられる。前記一般式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物の合成方法は、特許第6165153号を適宜参照することができる。
必要に応じて用いられる芳香族環又は脂肪族環を有するテトラカルボン酸二無水物、及び、芳香族環又は脂肪族環を有するジアミンとしてはそれぞれ、前述のテトラカルボン酸二無水物、及び前述のジアミンを適宜選択して用いればよい。必要に応じて用いられる芳香族環又は脂肪族環を有するテトラカルボン酸二無水物、及び、芳香族環又は脂肪族環を有するジアミンを製造するための方法としては特に限定されず、公知の製造方法を適宜採用することができ、市販品を適宜用いても良い。
The tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (1-1) includes 2,2′,3,3′5,5′-hexamethyl-biphenyl-4,4′-diol and trimellitic acids. can be obtained by a known esterification reaction using Examples of the trimellitic acids include trimellitic anhydride and trimellitic anhydride halide. Japanese Patent No. 6165153 can be appropriately referred to for the method for synthesizing the tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (1-1).
As the tetracarboxylic dianhydride having an aromatic ring or an aliphatic ring and the diamine having an aromatic ring or an aliphatic ring, which are used as necessary, the tetracarboxylic dianhydride described above and the A diamine may be appropriately selected and used. A method for producing a tetracarboxylic dianhydride having an aromatic ring or an aliphatic ring and a diamine having an aromatic ring or an aliphatic ring, which are used as necessary, is not particularly limited, and known production A method can be appropriately adopted, and a commercially available product may be used as appropriate.

前記ポリイミド前駆体は、前記テトラカルボン酸二無水物と、前記ジアミンとを、溶剤中で反応させて得られる。ポリイミド前駆体の合成に用いる溶剤としては、上述のテトラカルボン酸二無水物及びジアミンを溶解可能であれば特に制限はなく、例えば非プロトン性極性溶剤等を用い得る。本発明においては、中でも、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の窒素原子を含む有機溶剤;γ-ブチロラクトン等を用いることが好ましい。なお、有機溶剤とは、炭素原子を含む溶剤である。 The polyimide precursor is obtained by reacting the tetracarboxylic dianhydride and the diamine in a solvent. The solvent used for synthesizing the polyimide precursor is not particularly limited as long as it can dissolve the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride and diamine, and for example, an aprotic polar solvent can be used. In the present invention, organic solvents containing nitrogen atoms such as N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; γ-butyrolactone and the like are preferably used. In addition, an organic solvent is a solvent containing a carbon atom.

重合反応の手順は、公知の方法を適宜選択して用いることができる。
例えば、窒素置換による低湿度環境において、反応容器中、先ず、ジアミンを重合溶媒に溶解し、この溶液にジアミンと実質的に等モルの酸二無水物を徐々に添加し、メカニカルスターラー等を用い、温度0~100℃の範囲、好ましくは20~60℃で0.5~150時間好ましくは1~48時間攪拌することが挙げられる。この際モノマー濃度は、通常、5~50質量%の範囲、好ましくは10~40質量%の範囲が挙げられる。
As the polymerization reaction procedure, a known method can be appropriately selected and used.
For example, in a low-humidity environment by nitrogen substitution, first, diamine is dissolved in a polymerization solvent in a reaction vessel, and an acid dianhydride substantially equimolar to the diamine is gradually added to the solution, and a mechanical stirrer or the like is used. , a temperature in the range of 0 to 100° C., preferably 20 to 60° C., for 0.5 to 150 hours, preferably 1 to 48 hours. At this time, the monomer concentration is usually in the range of 5 to 50 mass %, preferably in the range of 10 to 40 mass %.

前記ポリイミド前駆体溶液は、少なくとも2種のテトラカルボン酸二無水物を組み合わせて調製されるが、ジアミンが溶解した重合溶媒に少なくとも2種の酸二無水物を一度に添加し、ポリアミド酸を合成してもよいし、少なくとも2種の酸二無水物を適切なモル比で段階を踏んで反応液に添加し、ある程度、各原料が高分子鎖へ組み込まれるシーケンスをコントロールしてもよい。
たとえば、ジアミンが溶解された反応液に、一般式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物を投入し反応させることで、一般式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物とジアミンが反応したアミド酸を合成し、そこへ、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物と、必要に応じて芳香族環又は脂肪族環を有するテトラカルボン酸二無水物とを投入し、必要に応じて更にジアミンを加えてポリアミド酸を重合しても良い。この方法で重合すると、一般式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物が1つのジアミンを介して、連結した形でポリアミド酸の中に導入される。
このような方法でポリアミド酸を重合することは、主鎖にエステル結合を介して2面角がねじれたパラビフェニレン基を含む特定の構造のテトラカルボン酸残基の位置関係がある程度特定され、且つゲル浸透クロマトグラフィーのポリスチレン換算による重量平均分子量が150,000以上となりやすく、弾性率及び低線熱膨張係数が優れた硬化膜を得易い点から好ましい。
The polyimide precursor solution is prepared by combining at least two tetracarboxylic dianhydrides, and at least two dianhydrides are added at once to a polymerization solvent in which diamine is dissolved to synthesize polyamic acid. Alternatively, at least two kinds of acid dianhydrides may be added step by step in an appropriate molar ratio to the reaction solution to control the sequence in which each raw material is incorporated into the polymer chain to some extent.
For example, by adding a tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (1-1) to a reaction solution in which a diamine is dissolved and reacting, the tetracarboxylic acid represented by the general formula (1-1) An amic acid is synthesized by reacting a dianhydride and a diamine, and 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride and, if necessary, a tetracarboxylic acid having an aromatic ring or an aliphatic ring are added thereto. A carboxylic acid dianhydride may be added, and if necessary, a diamine may be further added to polymerize the polyamic acid. When polymerized by this method, the tetracarboxylic dianhydride represented by the general formula (1-1) is introduced into the polyamic acid in a linked form via one diamine.
Polymerizing polyamic acid by such a method involves specifying to some extent the positional relationship of tetracarboxylic acid residues of a specific structure containing a parabiphenylene group with a twisted dihedral angle via an ester bond in the main chain, and It is preferable because the weight average molecular weight by gel permeation chromatography in terms of polystyrene is easily 150,000 or more, and a cured film excellent in elastic modulus and low coefficient of linear thermal expansion is easily obtained.

前記ポリイミド前駆体溶液(ポリアミド酸溶液)中のジアミンのモル数をa、テトラカルボン酸二無水物のモル数をbとしたとき、b/aは0.9以上1.1以下であってよく、0.95以上1.05以下であってよい。塗膜の再溶解性及びゲル浸透クロマトグラフィーのポリスチレン換算による重量平均分子量の点からは、0.98以上1.01以下であってよく、0.99以上1.00未満であってよい。このような範囲とすることにより得られるポリアミド酸の分子量(重合度)を適度に調整することができ、また末端の官能基を調整することができる。 When the number of moles of diamine in the polyimide precursor solution (polyamic acid solution) is a and the number of moles of tetracarboxylic dianhydride is b, b/a may be 0.9 or more and 1.1 or less. , 0.95 or more and 1.05 or less. In terms of the re-solubility of the coating film and the polystyrene equivalent weight average molecular weight of gel permeation chromatography, it may be 0.98 or more and 1.01 or less, and may be 0.99 or more and less than 1.00. The molecular weight (degree of polymerization) of the polyamic acid to be obtained can be appropriately adjusted by adjusting the amount within such a range, and the terminal functional groups can be adjusted.

ゲル浸透クロマトグラフィーのポリスチレン換算による重量平均分子量が150,000以上であるポリイミドを調製するためには、前記ポリイミド前駆体の調製において、ジアミンを溶解させた反応液に酸二無水物を段階的に添加し、所望の分子量範囲に達することをゲル浸透クロマトグラフィーで測定しながら反応を行うことが好ましい。 In order to prepare a polyimide having a weight average molecular weight of 150,000 or more by gel permeation chromatography in terms of polystyrene, in the preparation of the polyimide precursor, an acid dianhydride is added stepwise to a reaction solution in which diamine is dissolved. It is preferable to carry out the reaction while adding and measuring by gel permeation chromatography to reach the desired molecular weight range.

前記ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)は、ポリイミドの優れた機械特性の点から、重量平均分子量が、150,000以上であってよく、180,000以上であってよく、200,000以上であってよい。一方で、塗膜の再溶解性の点から、前記ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)は、重量平均分子量が、1,000,000以下であってよく、500,000以下であってよく、400,000以下であってよい。
ポリイミド前駆体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定できる。
The polyimide precursor (polyamic acid) may have a weight-average molecular weight of 150,000 or more, 180,000 or more, or 200,000 or more from the viewpoint of excellent mechanical properties of polyimide. good. On the other hand, from the viewpoint of resolubility of the coating film, the polyimide precursor (polyamic acid) may have a weight average molecular weight of 1,000,000 or less, 500,000 or less, and 400, 000 or less.
The weight average molecular weight of polyimide precursors can be measured by gel permeation chromatography (GPC).

イミド化するために用いられるポリイミド前駆体(ポリアミド酸)としては、合成反応により得られたポリイミド前駆体溶液をそのまま用いても良いし、ポリイミド前駆体溶液の溶剤を乾燥させ、別の溶剤に溶解して用いても良い。 As the polyimide precursor (polyamic acid) used for imidization, the polyimide precursor solution obtained by the synthesis reaction may be used as it is, or the solvent of the polyimide precursor solution may be dried and dissolved in another solvent. You can use it as

ポリイミド前駆体をイミド化する方法としては、加熱により脱水閉環反応を行う加熱イミド化と、化学イミド化剤(脱水閉環剤)を用いて脱水閉環反応を行う化学イミド化が挙げられる。中でも、加熱に伴うポリアミド酸の解重合による分子量の変化を避ける点から、化学イミド化を用いることが好ましい。
化学イミド化を行う場合は、化学イミド化剤としてピリジンやβ-ピコリン酸等のアミン、ジシクロヘキシルカルボジイミドなどのカルボジイミド、無水酢酸等の酸無水物等、公知の化合物を用いても良い。酸無水物としては無水酢酸に限らず、プロピオン酸無水物、n-酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物等が挙げられるが特に限定されない。また、その際にピリジンやβ-ピコリン酸等の3級アミンを併用してもよい。ただし、これらアミン類は、硬化膜中に残存すると特性に悪影響を与える可能性があるため、ポリイミド前駆体からポリイミドへと反応させた反応液を、再沈殿などにより精製し、ポリイミド以外の化学イミド化剤成分をそれぞれ、ポリイミド全重量の100ppm以下まで除去してもよい。
Methods for imidizing the polyimide precursor include thermal imidization in which a dehydration ring-closing reaction is performed by heating, and chemical imidization in which a dehydration ring-closing reaction is performed using a chemical imidization agent (dehydration ring-closing agent). Among them, it is preferable to use chemical imidization from the viewpoint of avoiding a change in molecular weight due to depolymerization of polyamic acid due to heating.
When chemical imidization is performed, known compounds such as amines such as pyridine and β-picolinic acid, carbodiimides such as dicyclohexylcarbodiimide, and acid anhydrides such as acetic anhydride may be used as chemical imidizing agents. The acid anhydride is not limited to acetic anhydride, and includes propionic anhydride, n-butyric anhydride, benzoic anhydride, trifluoroacetic anhydride and the like, but is not particularly limited. At that time, tertiary amines such as pyridine and β-picolinic acid may be used together. However, if these amines remain in the cured film, they may adversely affect the properties of the cured film. Each of the modifier components may be removed to 100 ppm or less of the total polyimide weight.

ポリイミド前駆体の化学イミド化を行う反応液に用いられる有機溶剤としては、前記ポリイミド前駆体が溶解可能であれば特に制限はない。例えば、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等の窒素原子を含む有機溶剤;γ-ブチロラクトン等を用いることができる。 The organic solvent used in the reaction liquid for chemical imidization of the polyimide precursor is not particularly limited as long as it can dissolve the polyimide precursor. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoramide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc. containing a nitrogen atom Organic solvent; γ-butyrolactone and the like can be used.

ポリイミドは、その分子鎖の末端が、カルボキシ基末端、アミノ基末端であり得るが、当該末端が末端封止剤により封止されていてもよい。末端封止剤としては、公知の末端封止剤を適宜選択して用いることができ、例えば、モノアミン類、モノカルボン酸類、酸無水物、モノ酸クロリド化合物、及びモノ活性エステル化合物等が挙げられる。
ポリイミドの調製時に化学イミド化で酸無水物を用いる場合には、アミノ基末端に対して酸無水物が反応し得る。本発明の一実施形態のポリイミドは、アミノ基末端のポリイミド前駆体を調製後に、化学イミド化すると同時にアミノ基末端に酸無水物が反応した、末端にアミド結合を有するものであってよく、末端にアセトアミド基を有するものであってよい。
本発明の一実施形態のポリイミドは、エポキシ化合物などの添加剤と反応することで密着性を向上させる点から、その分子鎖の末端の10%以上がアミド基を有してよく、末端の40%以上がアミド基を有してよく、末端の70%以上がアミド基を有してよい。
Polyimide may have a carboxy group terminal or an amino group terminal at its molecular chain terminal, and the terminal may be blocked with a terminal blocking agent. As the terminal blocking agent, a known terminal blocking agent can be appropriately selected and used, and examples thereof include monoamines, monocarboxylic acids, acid anhydrides, monoacid chloride compounds, and monoactive ester compounds. .
If an acid anhydride is used for chemical imidization during polyimide preparation, the acid anhydride can react with the terminal amino group. The polyimide of one embodiment of the present invention may have an amide bond at the end, which is obtained by chemically imidizing an amino group-terminated polyimide precursor and reacting an acid anhydride with the amino group terminal at the same time. may have an acetamide group.
The polyimide of one embodiment of the present invention may have amide groups at 10% or more of the ends of its molecular chains, and 40 % or more may have amide groups, and 70% or more of the terminals may have amide groups.

ポリイミドへと反応させた反応液を再沈殿する方法としては、一般的には、大量の貧溶媒中へ、反応液を撹拌しながら滴下する方法が挙げられる。不純物をより低減し易い点から、反応液を再沈殿する方法としては、ポリイミドへと反応させた反応液を必要に応じて適切な濃度まで希釈後、反応液へ、ポリイミドの貧溶媒を徐々に加えてポリイミドを析出させる方法が好ましい。
ポリイミドを析出させるために前記貧溶媒を滴下するときの、前記反応液(ポリイミド溶液)の固形分濃度は、収率の点及び不純物を効率良く除去する点から、0.1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、1質量%以上10質量%以下であることがより好ましい。
ポリイミドの析出に適した、前記ポリイミド溶液の固形分濃度とするために、適宜ポリイミドの良溶媒を用いて希釈してもよい。
なお、ポリイミドの良溶媒は、目安として、ポリイミドの溶解度が25℃で20g/100g以上である溶媒の中から適宜選択して用いることができる。
また、ポリイミドの貧溶媒は、目安として、ポリイミドの溶解度が25℃で20g/100g未満の溶媒の中から適宜選択して用いることができる。
As a method of reprecipitating the reaction solution that has been reacted to form the polyimide, a method of dropping the reaction solution into a large amount of poor solvent while stirring is generally used. From the point of easily reducing impurities, as a method of reprecipitating the reaction solution, after diluting the reaction solution reacted to polyimide to an appropriate concentration as necessary, a poor solvent for polyimide is gradually added to the reaction solution. In addition, a method of depositing polyimide is preferred.
When the poor solvent is dropped to precipitate polyimide, the solid content concentration of the reaction solution (polyimide solution) is 0.1% by mass or more and 30% by mass from the viewpoint of yield and efficient removal of impurities. % or less, more preferably 1% by mass or more and 10% by mass or less.
In order to make the solid content concentration of the polyimide solution suitable for deposition of polyimide, it may be diluted with a good solvent for polyimide as appropriate.
As a guideline, the good solvent for polyimide can be appropriately selected from among solvents in which the solubility of polyimide is 20 g/100 g or more at 25°C.
As a guideline, the poor solvent for polyimide can be appropriately selected from solvents in which the solubility of polyimide is less than 20 g/100 g at 25°C.

例えば、ポリイミドへと反応させた反応液に、ポリイミドの良溶媒である有機溶剤を加え均一になるまで撹拌して反応液を希釈し、次にt-ブタノール、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、2-ブタノール、シクロヘキサノール、t-アミルアルコール等のアルコール系有機溶剤を徐々に加えてポリイミドを析出させ、白色スラリーを得て、当該スラリーをろ過してポリイミドを得る。前記アルコール系有機溶剤としては、中でも、ポリイミドの安定性に優れる点から、2級又は3級アルコールであってよい。 For example, an organic solvent, which is a good solvent for polyimide, is added to the reaction solution reacted to form polyimide, and the reaction solution is diluted by stirring until uniform, followed by t-butanol, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 2- An alcohol-based organic solvent such as butanol, cyclohexanol, or t-amyl alcohol is gradually added to precipitate polyimide to obtain a white slurry, which is filtered to obtain polyimide. The alcohol-based organic solvent may be a secondary or tertiary alcohol from the viewpoint of excellent stability of the polyimide.

上記のように再沈殿させて得られたポリイミドは、残留溶剤を除くために有機溶剤を用いた洗浄工程を繰り返すことが好ましい。
例えば、再沈殿させて得られたポリイミドを洗浄用有機溶剤中で洗浄し、その後ろ過する、という洗浄工程を繰り返し、真空乾燥機を用いて100℃~120℃で乾燥し、ポリイミドを得る。
洗浄用有機溶剤としては、再沈殿させて得られたポリイミドに含まれる残留溶剤と相溶性が高く、ポリイミドの貧溶媒であって、且つ、真空乾燥機を用いて100℃~120℃で乾燥すれば全て揮発することが可能なように沸点が真空乾燥機の乾燥温度未満の有機溶剤から選択する。
例えば、残留溶剤が、ポリイミド前駆体を調製する際に用いられるN,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等の場合、イソプロピルアルコール、メタノール等が洗浄用有機溶剤として好適に用いられる。洗浄用有機溶剤としては、1種又は2種以上用いることができる。
The polyimide obtained by reprecipitation as described above is preferably washed repeatedly with an organic solvent in order to remove the residual solvent.
For example, the polyimide obtained by reprecipitation is washed in an organic solvent for washing, followed by filtration, which is repeated, and dried at 100° C. to 120° C. using a vacuum dryer to obtain polyimide.
The organic solvent for washing has high compatibility with the residual solvent contained in the polyimide obtained by reprecipitation, is a poor solvent for the polyimide, and can be dried at 100° C. to 120° C. using a vacuum dryer. Organic solvents with boiling points below the drying temperature of the vacuum dryer are selected so that they can all volatilize.
For example, when the residual solvent is N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, etc., which are used in preparing the polyimide precursor, isopropyl alcohol, methanol, etc. are suitably used as organic solvents for washing. As the cleaning organic solvent, one or two or more can be used.

このようにして得られる本発明のポリイミド樹脂は、ゲル浸透クロマトグラフィーのポリスチレン換算による重量平均分子量が、下限値として好ましくは150,000以上であり、より好ましくは180,000以上、より更に好ましくは200,000以上であり、上限値として好ましくは1,000,000以下であり、より好ましくは500,000以下、より更に好ましくは400,000以下である。
前記ポリイミド樹脂の重量平均分子量が前記下限値以上であると、弾性率が向上し、線熱膨張係数が低下した硬化膜を得やすい点から好ましい。一方、前記上限値以下であると、合成、組成物調製、塗膜形成時に高粘度化が抑制され、塗膜や硬化膜を形成しやすくなる点から好ましい。
ポリイミド樹脂の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定できる。具体的には、ポリイミド樹脂を0.5質量%の濃度のN-メチルピロリドン(NMP)溶液とし、その溶液をシリンジフィルター(孔径:0.45μm)に通じて濾過させ、展開溶媒は、10mmol%LiBr-NMP溶液を用い、東ソー製GPC装置(HLC-8120、使用カラム:SHODEX製GPC LF-804)を用い、サンプル打ち込み量50μL、溶媒流量0.4mL/分、37℃の条件で測定を行う。重量平均分子量は、サンプルと同濃度のポリスチレン標準サンプルを基準に求める。
Polyimide resin of the present invention thus obtained, the weight average molecular weight by polystyrene conversion of gel permeation chromatography, as a lower limit is preferably 150,000 or more, more preferably 180,000 or more, still more preferably It is 200,000 or more, and the upper limit is preferably 1,000,000 or less, more preferably 500,000 or less, and still more preferably 400,000 or less.
When the weight-average molecular weight of the polyimide resin is at least the lower limit, it is preferable because the elastic modulus is improved and a cured film with a reduced coefficient of linear thermal expansion is easily obtained. On the other hand, when it is not more than the above upper limit, it is preferable from the viewpoint that increase in viscosity is suppressed during synthesis, composition preparation, and coating film formation, and it becomes easy to form a coating film or a cured film.
The weight average molecular weight of the polyimide resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC). Specifically, the polyimide resin is made into an N-methylpyrrolidone (NMP) solution with a concentration of 0.5% by mass, the solution is filtered through a syringe filter (pore size: 0.45 μm), and the developing solvent is 10 mmol%. Using a LiBr-NMP solution, using a Tosoh GPC device (HLC-8120, column used: SHODEX GPC LF-804), sample injection amount 50 μL, solvent flow rate 0.4 mL / min, 37 ° C. Perform measurement. . The weight average molecular weight is determined based on a polystyrene standard sample having the same concentration as the sample.

また、本発明のポリイミド樹脂は単独の硬化膜が、後述のポリイミド組成物の硬化膜で記載するのと同様の、線熱膨張係数、誘電率、誘電正接、引張弾性率を有するものであることが好ましい。 In addition, a single cured film of the polyimide resin of the present invention has the same linear thermal expansion coefficient, dielectric constant, dielectric loss tangent, and tensile elastic modulus as described in the cured film of the polyimide composition described later. is preferred.

また、本発明のポリイミド樹脂は、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂である。本発明のポリイミド樹脂は、例えば、ポリイミドをシクロペンタノン又はN,N-ジメチルアセトアミドに溶解したポリイミド樹脂の10質量%溶液(ポリイミド組成物)に、幅20mm、長さ50mm、厚さ0.5mmのガラス片を、長辺を垂直にして25mm差し入れた後に引き抜き、ガラス表面に付着したポリイミド組成物を局所排気装置内で25℃、15時間風乾して塗膜(風乾フィルム)を作成し、当該塗膜から20mm×20mmの試験片を切り出し、20mLのシクロペンタノンが入ったガラスバイアルに投入後、マグネティックスターラーで100rpmで撹拌し、塗膜が完全に溶解するまでの時間を計測した時に、溶解時間を30分以下、更に15分以下とすることができる。 Further, the polyimide resin of the present invention is a polyimide resin having a high rate of resolubility of the coating film. The polyimide resin of the present invention is, for example, a 10% by mass solution (polyimide composition) of a polyimide resin in which polyimide is dissolved in cyclopentanone or N,N-dimethylacetamide, a width of 20 mm, a length of 50 mm and a thickness of 0.5 mm. After inserting the glass piece of 25 mm with the long side vertical, it is pulled out, and the polyimide composition attached to the glass surface is air-dried at 25 ° C. for 15 hours in a local exhaust device to create a coating film (air-dried film). Cut out a 20 mm × 20 mm test piece from the coating film, put it in a glass vial containing 20 mL of cyclopentanone, stir at 100 rpm with a magnetic stirrer, and measure the time until the coating film completely dissolves. The time can be 30 minutes or less, or even 15 minutes or less.

本発明のポリイミド樹脂は、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂である。
従って、本発明のポリイミド樹脂は、例えば、半導体電子部品または半導体装置において、具体的には、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁膜などの用途に好適に用いることができる。
また、本発明のポリイミド樹脂は、上述のような用途以外にも、例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置等の画像表示装置用部材や、タッチパネル用部材、フレキシブルプリント基板、表面保護膜や基板材料等の太陽電池パネル用部材、光導波路用部材、その他半導体関連部材等に適用することもできる。
The polyimide resin of the present invention is a polyimide resin that can form a cured film having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low linear thermal expansion coefficient, and has a fast re-dissolving speed of the coating film. be.
Therefore, the polyimide resin of the present invention can be used, for example, in semiconductor electronic components or semiconductor devices, specifically as a passivation film for semiconductors, a surface protection film for semiconductor elements, an interlayer insulation film, and an interlayer insulation film for multilayer wiring for high-density mounting. , the insulating film of an organic electroluminescence device, and the like.
In addition to the above applications, the polyimide resin of the present invention can be used, for example, as a member for an image display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device, a member for a touch panel, a flexible printed circuit board, a surface protective film or a substrate. It can also be applied to solar cell panel members such as materials, optical waveguide members, other semiconductor-related members, and the like.

II.ポリイミド組成物
本発明のポリイミド組成物は、前記本発明のポリイミド樹脂と、有機溶剤とを含有する。
本発明のポリイミド組成物は、本発明の効果が損なわれない限り、更にその他の成分を含有していても良い。
II. Polyimide Composition The polyimide composition of the present invention contains the polyimide resin of the present invention and an organic solvent.
The polyimide composition of the present invention may further contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明のポリイミド組成物に含まれる、ポリイミド樹脂は、前述の本発明のポリイミド樹脂と同様であって良いので、ここでの説明を省略する。
ポリイミド組成物に含まれる有機溶剤は、前述の本発明のポリイミド樹脂を溶解可能であり、組成物中の各成分とは反応せず、これらを溶解もしくは分散可能な有機溶剤であれば特に制限はなく、例えば非プロトン性極性溶剤等を用い得る。
The polyimide resin contained in the polyimide composition of the present invention may be the same as the above-described polyimide resin of the present invention, so the description thereof is omitted here.
The organic solvent contained in the polyimide composition can dissolve the polyimide resin of the present invention described above, does not react with each component in the composition, and is not particularly limited as long as it is an organic solvent capable of dissolving or dispersing them. Instead, for example, an aprotic polar solvent or the like can be used.

有機溶剤としては、例えば、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-ブチロラクトン、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶媒、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系溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグリコール系溶媒、フェノール、m-クレゾール、p-クレゾール、o-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、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、その他汎用溶媒として、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、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、クロロホルム、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が挙げられ、これらを2種類以上混合して用いてもよい。
本発明のポリイミド組成物に含まれる有機溶剤としては、中でも、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン等の窒素原子を含む有機溶剤;γ-ブチロラクトン、シクロペンタノン、テトラヒドロフラン等を用いることが好ましい。
Examples of organic solvents include ester solvents such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, butyl acetate, ethyl acetate, and isobutyl acetate. , Ethylene carbonate, carbonate solvents such as propylene carbonate, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol, glycol solvents such as triethylene glycol dimethyl ether, phenol, m-cresol, p-cresol, o-cresol, 3-chlorophenol, 4- Phenolic solvents such as chlorophenol, ketone solvents such as cyclopentanone, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, diisobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, and dibutyl ether system solvents and other general-purpose solvents such as acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, chloroform, butanol, ethanol, xylene,
Toluene, chlorobenzene, turpentine, mineral spirits, petroleum naphtha-based solvents, etc., may be mentioned, and two or more of these may be used in combination.
Among the organic solvents contained in the polyimide composition of the present invention, N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexamethylphosphoramide, 1,3 - organic solvents containing nitrogen atoms such as dimethyl-2-imidazolidinone; γ-butyrolactone, cyclopentanone, tetrahydrofuran and the like are preferably used.

本発明のポリイミド組成物において、有機溶剤の含有量は、使用目的や加工条件に応じて、例えば後述する粘度になるような範囲で適宜設定すればよく、特に限定されない。有機溶剤の含有量は、該有機溶剤を含むポリイミド組成物の全量に対して、通常、好ましくは70質量%~95質量%、より好ましくは75質量%~90質量%の範囲内である。 In the polyimide composition of the present invention, the content of the organic solvent is not particularly limited, and may be set as appropriate depending on the purpose of use and processing conditions, for example, within a range that provides the viscosity described later. The content of the organic solvent is usually in the range of preferably 70% by mass to 95% by mass, more preferably 75% by mass to 90% by mass, based on the total amount of the polyimide composition containing the organic solvent.

また本発明は、ポリイミド組成物の好ましい実施形態の1つとして、前記本発明のポリイミド樹脂と、1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物と、有機溶剤とを含有する、ポリイミド組成物(実施形態Aのポリイミド組成物)を提供する。
当該実施形態Aのポリイミド組成物は、前記本発明のポリイミド樹脂に加えて、1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物を含むことにより、無機化合物や金属に対しても密着性が向上したポリイミド組成物の硬化膜を形成することができる。1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物は、アミン部位を有することにより、前記本発明のポリイミド樹脂と相溶性、あるいは本発明に用いられる有機溶剤への溶解性にも優れ、また加熱時の反応性や非加熱時の安定性(ポリイミド組成物としての貯蔵安定性)に優れており、且つ、ポリイミド樹脂の末端のアミノ基、カルボキシ基、アセトアミド基等とエポキシ基が反応し得るものである。ポリイミド樹脂の末端に前記エポキシ化合物が結合すること等により、エポキシ化合物のエポキシ基が開環して水酸基が多く発生し、本発明のポリイミド樹脂の持つ特性、すなわち低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を活かしながら、無機化合物や金属に対しても密着性が向上したポリイミド組成物の硬化膜を形成することができると推定される。
また、当該実施形態Aのポリイミド組成物は、ポリイミド樹脂の末端に前記エポキシ化合物が結合すること等により、ポリイミド樹脂単独よりもさらに引張弾性率等の機械特性を向上し得る。
The present invention also provides, as one preferred embodiment of a polyimide composition, the polyimide resin of the present invention, an epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety, and an organic and a solvent.
The polyimide composition of the embodiment A contains, in addition to the polyimide resin of the present invention, an epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety, thereby forming an inorganic compound or A cured film of the polyimide composition having improved adhesion to metal can be formed. An epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine site has an amine site, so that it is compatible with the polyimide resin of the present invention, or to the organic solvent used in the present invention. Also excellent in solubility, reactivity during heating and stability during non-heating (storage stability as a polyimide composition), and the terminal amino group, carboxy group, and acetamide group of the polyimide resin etc. and the epoxy group can react. By bonding the epoxy compound to the end of the polyimide resin, the epoxy group of the epoxy compound is ring-opened and many hydroxyl groups are generated, and the characteristics of the polyimide resin of the present invention, that is, low dielectric loss tangent, high elastic modulus, and It is presumed that a cured film of a polyimide composition having improved adhesion to inorganic compounds and metals can be formed while taking advantage of its low coefficient of linear thermal expansion.
In addition, the polyimide composition of Embodiment A can further improve mechanical properties such as tensile elastic modulus as compared with the polyimide resin alone, because the epoxy compound is bonded to the terminal of the polyimide resin.

1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物としては、例えば、飽和または不飽和の脂肪族化合物や脂環式化合物、芳香族化合物、複素環式化合物またはこれらの組み合わせであって、2つ以上のアミノ基、または1つ以上のアミノ基と1つ以上の水酸基を有する化合物から誘導された、グリシジルアミン部位を有し、グリシジルエーテル部位を更に有していてもよいエポキシ化合物等が挙げられる。 Epoxy compounds having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety include, for example, saturated or unsaturated aliphatic compounds, alicyclic compounds, aromatic compounds, heterocyclic compounds, or Combinations thereof having a glycidyl amine moiety and further having a glycidyl ether moiety derived from compounds having two or more amino groups, or one or more amino groups and one or more hydroxyl groups. and epoxy compounds that may be used.

具体的には例えば、メタキシリレンジアミンやパラキシリレンジアミン等のキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物、ジアミノジフェニルメタンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物、パラアミノフェノールから誘導されたグリシジルアミン部位とグリシジルエーテル部位を有するエポキシ化合物、4-アミノ-3-メチルフェノールから誘導されたグリシジルアミン部位とグリシジルエーテル部位を有するエポキシ化合物等が挙げられる。 Specifically, for example, an epoxy compound having a glycidylamine moiety derived from xylylenediamine such as meta-xylylenediamine and para-xylylenediamine, and a glycidylamine moiety derived from 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane. epoxy compound having a glycidylamine moiety derived from diaminodiphenylmethane, epoxy compound having a glycidylamine moiety derived from para-aminophenol and a glycidyl ether moiety, glycidylamine derived from 4-amino-3-methylphenol and an epoxy compound having a site and a glycidyl ether site.

より具体的には例えば、N,N,N’,N’-テトラグリシジルメタキシリレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4-(4-アミノフェニル)-p-ジイソピルベンゼン、1,1,2,2-(テトラグリシジルオキシフェニル)エタン、1,1,2,2-テトラビス(ヒドロキシフェニル)エタンテトラグリシジルエーテル、テトラグリシジル-1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、N-[2-メチル-4-(オキシラニルメトキシ)フェニル]-N-(オキシラニルメチル)オキシランメタンアミン等が挙げられる。
中でも、下記化学式(I)で表される骨格構造を分子内に含むエポキシ化合物がより好ましい。
More specifically, for example, N,N,N',N'-tetraglycidylmetaxylylenediamine, N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, N,N,N ',N'-tetraglycidyl-4,4-(4-aminophenyl)-p-diisopropylbenzene, 1,1,2,2-(tetraglycidyloxyphenyl)ethane, 1,1,2,2- Tetrabis(hydroxyphenyl)ethane tetraglycidyl ether, tetraglycidyl-1,3-bisaminomethylcyclohexane, N-[2-methyl-4-(oxiranylmethoxy)phenyl]-N-(oxiranylmethyl)oxiranemethane Amine etc. are mentioned.
Among them, an epoxy compound containing a skeleton structure represented by the following chemical formula (I) in the molecule is more preferable.

Figure 2022172834000007
Figure 2022172834000007

本発明に用いられる1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物としては、中でも相溶性、溶解性の点から、メタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物、ジアミノジフェニルメタンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物、及び4-アミノ-3-メチルフェノールから誘導されたグリシジルアミン部位とグリシジルエーテル部位を有するエポキシ化合物からなる群から選択される1種以上を含有することが好ましく、メタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物、及び4-アミノ-3-メチルフェノールから誘導されたグリシジルアミン部位とグリシジルエーテル部位を有するエポキシ化合物からなる群から選択される1種以上を含有することがより好ましい。 As the epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety used in the present invention, glycidylamine derived from metaxylylenediamine is preferred from the viewpoint of compatibility and solubility. moieties, epoxy compounds having glycidylamine moieties derived from diaminodiphenylmethane, and epoxy compounds having glycidylamine moieties and glycidyl ether moieties derived from 4-amino-3-methylphenol. An epoxy compound having a glycidylamine moiety derived from metaxylylenediamine, and an epoxy having a glycidylamine moiety and a glycidyl ether moiety derived from 4-amino-3-methylphenol It is more preferable to contain one or more selected from the group consisting of compounds.

本発明に用いられるエポキシ化合物は、従来公知の製造方法で製造することができ、各種アルコール類、フェノール類およびアミン類とエピハロヒドリンの反応により得られる。例えば、メタキシリレンジアミンから誘導されたグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物は、メタキシリレンジアミンにエピクロルヒドリンを付加させることで得られる。 The epoxy compound used in the present invention can be produced by a conventionally known production method and obtained by reacting various alcohols, phenols and amines with epihalohydrin. For example, an epoxy compound having a glycidylamine moiety derived from metaxylylenediamine can be obtained by adding epichlorohydrin to metaxylylenediamine.

本発明に用いられる1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物としては、中でも相溶性、溶解性の点から、下記化学式(Ia)で表されるN,N,N’,N’-テトラグリシジルメタキシリレンジアミン、下記化学式(Ib)で表されるN,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、及び下記化学式(Ic)で表されるN-[2-メチル-4-(オキシラニルメトキシ)フェニル]-N-(オキシラニルメチル)オキシランメタンアミンからなる群から選択される1種以上であってよく、下記化学式(Ia)で表されるN,N,N’,N’-テトラグリシジルメタキシリレンジアミン及び下記化学式(Ic)で表されるN-[2-メチル-4-(オキシラニルメトキシ)フェニル]-N-(オキシラニルメチル)オキシランメタンアミンからなる群から選択される1種以上であってよく、下記化学式(Ia)で表されるN,N,N’,N’-テトラグリシジルメタキシリレンジアミンであってよい。
本発明に用いられるエポキシ化合物としては、市販品を適宜選択して用いてもよく、例えば、マクシーブM-100のポリエポキシ樹脂(三菱ガス化学製)、スミエポキシELM-434シリーズ、スミエポキシELM-100シリーズ(以上、住友化学製)等を用いることができる。
Among the epoxy compounds having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety used in the present invention, from the viewpoint of compatibility and solubility, N represented by the following chemical formula (Ia) , N,N′,N′-tetraglycidylmetaxylylenediamine, N,N,N′,N′-tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane represented by the following chemical formula (Ib), and the following chemical formula ( Ic) may be one or more selected from the group consisting of N-[2-methyl-4-(oxiranylmethoxy)phenyl]-N-(oxiranylmethyl)oxiranemethanamine, N,N,N',N'-tetraglycidylmetaxylylenediamine represented by the following chemical formula (Ia) and N-[2-methyl-4-(oxiranylmethoxy) represented by the following chemical formula (Ic) Phenyl]-N-(oxiranylmethyl)oxiranemethanamine, which may be one or more selected from the group consisting of N,N,N',N'-tetraglycidyl represented by the following chemical formula (Ia) It may be meta-xylylenediamine.
As the epoxy compound used in the present invention, commercially available products may be appropriately selected and used. (above, manufactured by Sumitomo Chemical) and the like can be used.

Figure 2022172834000008
Figure 2022172834000008

前記1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物としては、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物の含有量としては、所望の密着性及び所望の物性のバランスにより適宜選択すればよく、特に限定されないが、前記本発明のポリイミド樹脂100質量部に対して、例えば5質量部~35質量部であってよく、好ましくは10質量部~20質量部であってよい。
As the epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The content of the epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety may be appropriately selected depending on the balance between desired adhesion and desired physical properties, and is not particularly limited. For 100 parts by mass of the polyimide resin of the present invention, it may be, for example, 5 to 35 parts by mass, preferably 10 to 20 parts by mass.

当該実施形態Aのポリイミド組成物は、更に密着性を向上する点からシランカップリング剤を含有してもよい。シランカップリング剤としては、公知のシランカップリング剤を適宜選択して用いることができる。
当該実施形態Aのポリイミド組成物に用いられるシランカップリング剤としては、更に密着性を向上する点から、下記一般式(A)で表される化合物であってよい。
The polyimide composition of Embodiment A may further contain a silane coupling agent from the viewpoint of improving adhesion. As the silane coupling agent, a known silane coupling agent can be appropriately selected and used.
The silane coupling agent used in the polyimide composition of Embodiment A may be a compound represented by the following general formula (A) from the viewpoint of further improving adhesion.

Figure 2022172834000009
(式(A)中、Rは、グリシジル基、(メタ)アクリロイル基、酸無水物基、ヒドロキシ基、トリアジン基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種を含む1価の基を表し、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1~5のアルキル基であり、nは1~10の整数であり、mは1~3の整数である。)
Figure 2022172834000009
(In the formula (A), R a is a monovalent group containing at least one selected from the group consisting of a glycidyl group, a (meth)acryloyl group, an acid anhydride group, a hydroxy group, a triazine group, and an amino group. and R b and R c are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 3.)

及びRはそれぞれ独立に、炭素数1~3のアルキル基でよく、メチル基又はエチル基であってよい。
nは1~5であってよい。
R b and R c may each independently be an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and may be a methyl group or an ethyl group.
n may be 1-5.

下記一般式(A)で表される化合物としては、例えば、ヒドロキシメチルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、2-ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、2-ヒドロキシエチルトリエトキシシラン、3-ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、3-ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、4-ヒドロキシブチルトリメトキシシラン、4-ヒドロキシブチルトリエトキシシラン、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリメトキシシラン、2-グリシドキシエチルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、4-グリシドキシブチルトリメトキシシラン、4-グリシドキシブチルトリエトキシシラン、ビス(2-ヒドロキシメチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(2-ヒドロキシメチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス(2-グリシドキシメチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、ビス(2-ヒドロキシメチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドメチルトリメトキシシラン、ウレイドメチルトリエトキシシラン、2-ウレイドエチルトリメトキシシラン、2-ウレイドエチルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、4-ウレイドブチルトリメトキシシラン、4-ウレイドブチルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、及び下記式(a-1)で表される化合物等が挙げられる。下記式(a-1)で表される化合物としては、特開昭62-100462号公報を参照して調製することができる。 Examples of compounds represented by the following general formula (A) include hydroxymethyltrimethoxysilane, hydroxymethyltriethoxysilane, 2-hydroxyethyltrimethoxysilane, 2-hydroxyethyltriethoxysilane, and 3-hydroxypropyltrimethoxysilane. Silane, 3-hydroxypropyltriethoxysilane, 4-hydroxybutyltrimethoxysilane, 4-hydroxybutyltriethoxysilane, glycidoxymethyltrimethoxysilane, glycidoxymethyltriethoxysilane, 2-glycidoxyethyltrimethoxysilane Silane, 2-glycidoxyethyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 4-glycidoxybutyltrimethoxysilane, 4-glycidoxybutyltriethoxysilane Silane, bis(2-hydroxymethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, bis(2-hydroxymethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, bis(2-glycidoxymethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane Silane, bis(2-hydroxymethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, ureidomethyltrimethoxysilane, ureidomethyltriethoxysilane, 2-ureidoethyltrimethoxysilane, 2-ureidoethyltriethoxysilane, 3-ureidopropyl Trimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, 4-ureidobutyltrimethoxysilane, 4-ureidobutyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropylsuccinic anhydride, 3-(meth)acryloyloxypropyltrimethoxysilane , 3-(meth)acryloyloxypropyltriethoxysilane, 3-(meth)acryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, and compounds represented by the following formula (a-1). The compound represented by the following formula (a-1) can be prepared with reference to JP-A-62-100462.

Figure 2022172834000010
(式(a-1)中、Rは、-CHCH-S-、又は、-CHCH-NH-を表し、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1~5のアルキル基であり、nは1~10の整数であり、mは1~3の整数である。)
Figure 2022172834000010
(In formula (a-1), R d represents —CH 2 CH 2 —S— or —CH 2 CH 2 —NH—, and R b and R c each independently have 1 to 5 carbon atoms. is an alkyl group, n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 3.)

当該実施形態Aのポリイミド組成物に用いられるシランカップリング剤としては、前記一般式(A)で表される化合物において、Rは、グリシジル基、トリアジン基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種を含む1価の基を表すものであってよく、グリシジル基、及びトリアジン基からなる群から選択される少なくとも1種を含む1価の基を表すものであってよく、前記式(a-1)で表される化合物であってよい。 As the silane coupling agent used in the polyimide composition of Embodiment A, in the compound represented by the general formula (A), Ra is selected from the group consisting of a glycidyl group, a triazine group, and an amino group. may represent a monovalent group containing at least one of the above formula It may be a compound represented by (a-1).

前記シランカップリング剤としては、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記シランカップリング剤の含有量としては、所望の密着性及び所望の物性のバランスにより適宜選択すればよく、特に限定されないが、前記本発明のポリイミド樹脂100質量部に対して、例えば0.1質量部~10質量部であってよく、好ましくは0.5質量部~5質量部であってよい。
As said silane coupling agent, you may use individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
The content of the silane coupling agent may be appropriately selected depending on the balance of desired adhesion and desired physical properties, and is not particularly limited. It may be from 0.5 to 5 parts by mass, preferably from 0.5 to 5 parts by mass.

実施形態Aを含む本発明のポリイミド組成物には、上記成分以外にも、更に、感光性化合物、架橋剤、酸化防止剤、界面活性剤、レベリング剤、無機又は有機微粒子、防錆剤等を含有していてもよい。 In addition to the above components, the polyimide composition of the present invention including Embodiment A further contains a photosensitive compound, a cross-linking agent, an antioxidant, a surfactant, a leveling agent, inorganic or organic fine particles, an antirust agent, and the like. may contain.

ポリイミド組成物は、有機溶剤に、前述の本発明のポリイミド樹脂を溶解させ、更に必要に応じてその他の成分を溶解乃至分散させることにより、調製することができる。
ポリイミド組成物中のポリイミド樹脂の含有割合は、用途等に合わせて適宜選択されれば良く、特に限定されない。
後述する本発明のポリイミド組成物の硬化膜に用いられるポリイミド組成物は、ポリイミド樹脂の含有割合がポリイミド組成物の全量に対して、5質量%以上であってよく、10質量%以上であってよく、30質量%以下であってよく、25質量%以下であってよい。
The polyimide composition can be prepared by dissolving the above-mentioned polyimide resin of the present invention in an organic solvent and, if necessary, dissolving or dispersing other components.
The content of the polyimide resin in the polyimide composition is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the application.
The polyimide composition used for the cured film of the polyimide composition of the present invention described later may have a polyimide resin content of 5% by mass or more, or 10% by mass or more, relative to the total amount of the polyimide composition. It may be 30% by mass or less, and may be 25% by mass or less.

ポリイミド組成物の粘度は、用途等に合わせて適宜選択されれば良く、特に限定されない。
後述する本発明のポリイミド組成物の硬化膜の製造方法に用いられるポリイミド組成物は、回転粘度計により測定した25℃における粘度が好ましくは1000mPa・s以上、より好ましくは3000mPa・s以上であり、好ましくは50,000mPa・s以下、より好ましくは30,000mPa・s以下である。
ここでポリイミド組成物の粘度は、JIS K7117-1に記載の方法で、単一円筒型回転粘度計(例えば、東機産業株式会社製、TVB-10形粘度計)を用いて、25℃において測定することができる。
The viscosity of the polyimide composition is not particularly limited as long as it is appropriately selected according to the application.
The polyimide composition used in the method for producing a cured film of the polyimide composition of the present invention, which will be described later, has a viscosity at 25 ° C. measured by a rotational viscometer of preferably 1000 mPa s or more, more preferably 3000 mPa s or more, It is preferably 50,000 mPa·s or less, more preferably 30,000 mPa·s or less.
Here, the viscosity of the polyimide composition is determined by the method described in JIS K7117-1 using a single cylindrical rotational viscometer (for example, TVB-10 type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.) at 25 ° C. can be measured.

III.ポリイミド組成物の硬化膜
本発明は、前記本発明のポリイミド組成物を硬化した、ポリイミド組成物の硬化膜を提供する。
本発明に係るポリイミド組成物の硬化膜は、前記本発明のポリイミド組成物に含まれるポリイミド樹脂、その他の成分の固形分、及びそれらの反応生成物を含有するものである。
III. Cured Film of Polyimide Composition The present invention provides a cured film of a polyimide composition obtained by curing the polyimide composition of the present invention.
The cured film of the polyimide composition according to the present invention contains the polyimide resin contained in the polyimide composition of the present invention, the solid content of other components, and their reaction products.

本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、半導体パッケージング材料等に使用する際の電気信号ロス低減の点から、JIS R1641に準拠した10GHzの周波数における誘電率が、3.60以下であってよく、3.30以下であってよく、3.20以下であってよく、更に3.00以下であってよい。また、本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、半導体パッケージング材料等に使用する際の電気信号ロス低減の点から、JIS R1641に準拠した10GHzの周波数における誘電正接が、0.020以下であってよく、0.015以下であってよく、0.012以下であってよい。
前記ポリイミド組成物の硬化膜の誘電率及び誘電正接は、JIS R1641に準拠して、スプリットシリンダ法により、スプリットシリンダ共振器装置(CR-710、関東電子応用開発社製)を用いて、測定周波数を10GHzとして、測定することができる。
なお、測定に使用する試験片は、測定前処理として、110℃でオーブンにて30分乾燥した後に、23℃で湿度50%環境下の環境試験器(エスペック社製、SH-662)内で24時間コンディショニングを実施し、誘電率及び誘電正接測定は、環境試験器より試験片を取り出した後すぐに実施する。
The cured film of the polyimide composition of the present invention may have a dielectric constant of 3.60 or less at a frequency of 10 GHz in accordance with JIS R1641 from the viewpoint of reducing electrical signal loss when used as a semiconductor packaging material. , may be 3.30 or less, may be 3.20 or less, or may be 3.00 or less. In addition, the cured film of the polyimide composition of the present invention has a dielectric loss tangent at a frequency of 10 GHz conforming to JIS R1641 from the viewpoint of reducing electrical signal loss when used as a semiconductor packaging material, etc. is 0.020 or less. may be less than or equal to 0.015, and may be less than or equal to 0.012.
The dielectric constant and dielectric loss tangent of the cured film of the polyimide composition are measured according to JIS R1641 by the split cylinder method using a split cylinder resonator device (CR-710, manufactured by Kanto Electronics Applied Development Co., Ltd.). can be measured as 10 GHz.
In addition, the test piece used for measurement was dried in an oven at 110 ° C. for 30 minutes as a pre-measurement treatment, and then placed in an environmental tester (SH-662, manufactured by Espec Co., Ltd.) at 23 ° C. and a humidity of 50%. Conditioning is performed for 24 hours, and dielectric constant and dielectric loss tangent measurements are performed immediately after removing the test piece from the environmental tester.

本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、半導体パッケージング材料等に使用する際の寸法安定性などの点から、線熱膨張係数は、30ppm以下であってよく、27ppm以下であってよく、25ppm以下であってよく、20ppm以下であってよい。ここで本発明における線熱膨張係数は、熱機械分析装置(例えば熱機械分析装置(TMA-60)、島津製作所製)によって、荷重を9gとして、昇温速度を10℃/分で30℃~400℃まで昇温させたときのTMA曲線から計算することができる。線熱膨張係数は100~150℃の間の平均値として求める。 The cured film of the polyimide composition of the present invention has a coefficient of linear thermal expansion of 30 ppm or less, 27 ppm or less, and 25 ppm from the viewpoint of dimensional stability when used for semiconductor packaging materials and the like. or less, and may be 20 ppm or less. Here, the linear thermal expansion coefficient in the present invention is measured by a thermomechanical analyzer (for example, a thermomechanical analyzer (TMA-60) manufactured by Shimadzu Corporation) with a load of 9 g and a heating rate of 10 ° C./min to 30 ° C. It can be calculated from the TMA curve when the temperature is raised to 400°C. The coefficient of linear thermal expansion is obtained as an average value between 100 and 150°C.

本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、25℃における引張弾性率が、4.5GPa以上であってよく、5.0GPa以上であってよい。このように、25℃(室温)での引張弾性率が高いと、垂直に複数の半導体パッケージを集積するタイプの新しい半導体パッケージ等で利用する際のパッケージの物理的な安定性の点で有利である。一方で、前記引張弾性率は、脆性破壊の懸念の点から、10.0GPa以下であっても良い。
前記引張試験は、JIS K7127に準拠し、引張り試験機(例えば島津製作所製:オートグラフAG-X 1N、ロードセル:SBL-1KN)を用い、幅10mm×長さ150mmの試験片をポリイミド組成物の硬化膜から切り出して、25℃で、延伸速度50mm/分、つかみ具間距離は100mmとして実施することができる。応力-歪曲線の初期の勾配から引張弾性率を求めることができる。前記引張試験を実施する際のポリイミド組成物の硬化膜は厚みが35μm~55μmであってよい。
The cured film of the polyimide composition of the present invention may have a tensile modulus at 25° C. of 4.5 GPa or more, or 5.0 GPa or more. Thus, a high tensile modulus at 25° C. (room temperature) is advantageous in terms of physical stability of the package when used in new semiconductor packages of the type in which a plurality of semiconductor packages are vertically integrated. be. On the other hand, the tensile modulus of elasticity may be 10.0 GPa or less from the viewpoint of brittle fracture.
The tensile test conforms to JIS K7127, using a tensile tester (for example, manufactured by Shimadzu Corporation: Autograph AG-X 1N, load cell: SBL-1KN), a test piece of width 10 mm × length 150 mm of the polyimide composition. It can be cut out from the cured film and stretched at 25° C. at a stretching rate of 50 mm/min and a distance between grippers of 100 mm. The tensile modulus can be determined from the initial slope of the stress-strain curve. The thickness of the cured film of the polyimide composition when performing the tensile test may be 35 μm to 55 μm.

本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、中でも特に実施形態Aのポリイミド組成物の硬化膜は、窒化ケイ素基板に対する密着性は、JIS K 5400-8.5に準拠した碁盤目試験法で剥離しない碁盤目の数が全体の80%以上であってよく、90%以上であってよく、100%であってもよい。
本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、中でも特に実施形態Aのポリイミド組成物の硬化膜は、銅基板に対する密着性は、JIS K 5400-8.5に準拠した碁盤目試験法で剥離しない碁盤目の数が全体の80%以上であってよく、90%以上であってよく、100%であってもよい。
The cured film of the polyimide composition of the present invention, especially the cured film of the polyimide composition of Embodiment A, has adhesion to a silicon nitride substrate, does not peel off in a cross-cut test method in accordance with JIS K 5400-8.5. The number of grids may be 80% or more of the whole, 90% or more, or 100%.
The cured film of the polyimide composition of the present invention, especially the cured film of the polyimide composition of Embodiment A, has adhesion to a copper substrate, which is a grid that does not peel off by a grid test method in accordance with JIS K 5400-8.5. The number of eyes may be 80% or more of the whole, 90% or more, or 100%.

本発明のポリイミド組成物の硬化膜の厚さは、用途により適宜選択されれば良く、特に限定されないが、1μm以上であればよく、20μm以上であってよく、30μm以上であってよく、40μm以上であってよい。一方、100μm以下であってよく、70μm以下であってよく、50μm以下であってよい。 The thickness of the cured film of the polyimide composition of the present invention may be appropriately selected depending on the application, and is not particularly limited. or more. On the other hand, it may be 100 μm or less, 70 μm or less, or 50 μm or less.

また、本発明のポリイミド組成物の硬化膜には、例えば、けん化処理、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線処理、火炎処理等の表面処理が施されていてもよい。 Moreover, the cured film of the polyimide composition of the present invention may be subjected to surface treatment such as saponification treatment, glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet treatment, and flame treatment.

[ポリイミド組成物の硬化膜の製造方法]
本発明のポリイミド組成物の硬化膜を製造する方法は、前記本発明のポリイミド組成物の硬化膜を製造できる方法であれば特に制限はない。
本発明のポリイミド組成物の硬化膜を製造する方法としては、
前記ポリイミド組成物を基板上に塗布し、乾燥することにより塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を加熱することにより、硬化膜を形成する工程を有する、ポリイミド組成物の硬化膜の製造方法が挙げられる。
[Method for producing cured film of polyimide composition]
The method for producing the cured film of the polyimide composition of the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of producing the cured film of the polyimide composition of the present invention.
As a method for producing a cured film of the polyimide composition of the present invention,
A step of applying the polyimide composition onto a substrate and drying to form a coating film;
Examples include a method for producing a cured film of a polyimide composition, which includes the step of forming a cured film by heating the coating film.

前記塗膜を形成する工程において、用いられる基板としては、特に制限はない。例えば基板としては、ガラス基板、Si基板(シリコンウエハ)等の半導体基板、TiO基板、SiO基板等の金属酸化物絶縁体基板、窒化ケイ素基板、銅基板、銅合金基板、及びこれらにポリイミドフィルム等の樹脂フィルムが積層された複合基板、これらの基板に回路の構成材料が配置されたもの等が挙げられる。 The substrate used in the step of forming the coating film is not particularly limited. Examples of substrates include glass substrates, semiconductor substrates such as Si substrates (silicon wafers), metal oxide insulator substrates such as TiO2 substrates and SiO2 substrates, silicon nitride substrates, copper substrates, copper alloy substrates, and polyimide substrates. Composite substrates in which resin films such as films are laminated, substrates in which circuit constituent materials are arranged on these substrates, and the like can be mentioned.

前記塗布手段は目的とする膜厚で塗布可能な方法であれば特に制限はなく、例えばスピンコータ、ダイコータ、コンマコータ、ロールコータ、グラビアコータ、カーテンコータ、スプレーコータ、リップコータ等の公知のものを用いることができる。 The coating means is not particularly limited as long as it can be coated with the desired film thickness. can be done.

ポリイミド組成物を基板に塗布した後は、乾燥することにより塗膜を形成する。乾燥温度としては、150℃未満の温度、好ましくは30℃以上140℃以下が挙げられる。 After coating the polyimide composition on the substrate, it is dried to form a coating film. The drying temperature includes a temperature of less than 150°C, preferably 30°C or more and 140°C or less.

乾燥時間は、ポリイミド組成物の塗膜の膜厚や、溶剤の種類、乾燥温度等に応じて適宜調整されれば良いが、通常5分~60分、好ましくは10分~40分であってよい。上限値を超える場合には、ポリイミド組成物の硬化膜の作製効率の面から好ましくない。一方、下限値を下回る場合には、急激な溶剤の乾燥によって、得られるポリイミド組成物の硬化膜の外観等に影響を与える恐れがある。 The drying time may be appropriately adjusted according to the film thickness of the coating film of the polyimide composition, the type of solvent, the drying temperature, etc., but is usually 5 minutes to 60 minutes, preferably 10 minutes to 40 minutes. good. When the upper limit is exceeded, it is not preferable from the viewpoint of the production efficiency of the cured film of the polyimide composition. On the other hand, if it is less than the lower limit, there is a risk that rapid drying of the solvent may affect the appearance of the resulting cured film of the polyimide composition.

溶剤の乾燥方法は、上記温度で溶剤の乾燥が可能であれば特に制限はなく、例えばオーブンや、乾燥炉、ホットプレート、赤外線加熱等を用いることが可能である。
溶剤の乾燥時の雰囲気は、大気下であっても、不活性ガス雰囲気下であってもよい。
The method for drying the solvent is not particularly limited as long as the solvent can be dried at the above temperature.
The atmosphere during drying of the solvent may be the air or an inert gas atmosphere.

前記塗膜を加熱することにより、硬化膜を形成する。
前記塗膜を加熱する温度は、硬化反応の促進および封止材などの他の半導体パッケージング材料等の耐熱性の点から、150℃以上240℃以下であってよく、170℃以上235℃以下であってよく、200℃以上230℃以下であってよい。
当該硬化膜を形成する際の加熱手段は、前述の乾燥と同様の加熱手段を用いることができる。
塗膜加熱時の雰囲気は、大気下であっても、不活性ガス雰囲気下であってもよい。
A cured film is formed by heating the coating film.
The temperature for heating the coating film may be 150° C. or higher and 240° C. or lower, and 170° C. or higher and 235° C. or lower from the viewpoint of promoting the curing reaction and heat resistance of other semiconductor packaging materials such as sealing materials. and may be 200° C. or more and 230° C. or less.
As a heating means for forming the cured film, the same heating means as for the drying described above can be used.
The atmosphere during heating of the coating film may be the air or an inert gas atmosphere.

加熱時間は、塗膜の膜厚により適宜調整すればよいが、通常10分~2時間、好ましくは30分~1時間であってよい。 The heating time may be appropriately adjusted depending on the film thickness of the coating film, and is usually 10 minutes to 2 hours, preferably 30 minutes to 1 hour.

なお、ポリイミド組成物に感光性成分が含まれる場合には、塗膜形成後にパターン露光を行い、適宜現像することによりパターン状の塗膜を形成し、当該パターン状の塗膜を加熱することにより、パターン状の硬化膜を形成してもよい。 In the case where the polyimide composition contains a photosensitive component, pattern exposure is performed after the formation of the coating film, and a patterned coating film is formed by appropriately developing the coating film, and the patterned coating film is heated. , a patterned cured film may be formed.

本発明のポリイミド組成物の硬化膜の用途は特に限定されるものではないが、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備え、更に高い密着性を有し得ることから、例えば、半導体電子部品または半導体装置において、具体的には、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁膜などの用途に好適に用いることができる。また、本発明のポリイミド組成物の硬化膜は、液晶表示装置、有機EL表示装置等の画像表示装置用部材や、タッチパネル用部材、フレキシブルプリント基板、表面保護膜や基板材料等の太陽電池パネル用部材、光導波路用部材、その他半導体関連部材等に適用することもできる。 Although the use of the cured film of the polyimide composition of the present invention is not particularly limited, it has a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion, and can have higher adhesion. Therefore, for example, in semiconductor electronic components or semiconductor devices, specifically, semiconductor passivation films, surface protective films of semiconductor elements, interlayer insulating films, interlayer insulating films of multilayer wiring for high-density mounting, organic electroluminescent elements It can be suitably used for applications such as insulating films. In addition, the cured film of the polyimide composition of the present invention is used for image display device members such as liquid crystal display devices and organic EL display devices, touch panel members, flexible printed circuit boards, surface protective films and substrate materials for solar cell panels. It can also be applied to members, optical waveguide members, other semiconductor-related members, and the like.

IV.絶縁膜、保護膜、及び電子部品 IV. Insulating films, protective films, and electronic components

本発明は、前記本発明に係るポリイミド組成物の硬化膜を用いてされた絶縁膜を提供する。
また、本発明は、前記本発明に係るポリイミド組成物の硬化膜を用いてされた保護膜を提供する。
また、本発明は、前記本発明に係る絶縁膜又は前記本発明に係る保護膜を含む、電子部品を提供する。
The present invention provides an insulating film formed using the cured film of the polyimide composition according to the present invention.
The present invention also provides a protective film formed using the cured film of the polyimide composition according to the present invention.
The present invention also provides an electronic component including the insulating film according to the present invention or the protective film according to the present invention.

絶縁膜乃至保護膜としては、絶縁膜と保護膜の機能を兼ね備えた膜であってもよく、例えば、再配線層の層間絶縁膜、パッシベーション膜、バッファーコート膜、表面保護膜等として用いることができる。 The insulating film or protective film may be a film having both functions of an insulating film and a protective film. can.

上記パッシベーション膜、バッファーコート膜、層間絶縁膜、及び表面保護膜等からなる群から選択される1種以上を用いて、信頼性の高い、半導体装置、多層配線板、各種電子デバイス等の電子部品などを製造することができる。 Highly reliable electronic components such as semiconductor devices, multilayer wiring boards, and various electronic devices using one or more selected from the group consisting of the passivation film, buffer coat film, interlayer insulating film, surface protective film, etc. etc. can be produced.

本発明の電子部品である半導体装置の製造工程の一例を、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る電子部品である多層配線構造の半導体装置の製造工程図である。
図1の(A)のように、回路素子を有するSi基板等の半導体基板1は、回路素子の所定部分を除いてシリコン酸化膜等の保護膜2などで被覆され、露出した回路素子上に第1導体層3が形成される。その後、前記半導体基板1上に層間絶縁膜4が形成される。
An example of the manufacturing process of the semiconductor device, which is the electronic component of the present invention, will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a semiconductor device having a multilayer wiring structure, which is an electronic component according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1A, a semiconductor substrate 1 such as a Si substrate having circuit elements is covered with a protective film 2 such as a silicon oxide film except for predetermined portions of the circuit elements. A first conductor layer 3 is formed. After that, an interlayer insulating film 4 is formed on the semiconductor substrate 1 .

次に、図1の(B)のように、感光樹脂層5が、層間絶縁膜4上に形成され、公知のフォトリソグラフィー技術によって所定部分の層間絶縁膜4が露出するように窓6Aが設けられる。 Next, as shown in FIG. 1B, a photosensitive resin layer 5 is formed on the interlayer insulating film 4, and a window 6A is provided by a known photolithographic technique so that a predetermined portion of the interlayer insulating film 4 is exposed. be done.

図1の(C)のように、窓6Aが露出した層間絶縁膜4は、適宜公知の方法により選択的にエッチングされ、窓6Bが設けられる。
次いで、窓6Bから露出した第1導体層3を腐食することなく、感光樹脂層5を腐食するようなエッチング溶液を用いて感光樹脂層5が除去される。
As shown in FIG. 1C, the interlayer insulating film 4 with the window 6A exposed is selectively etched by a suitable known method to provide a window 6B.
Next, the photosensitive resin layer 5 is removed using an etching solution that corrodes the photosensitive resin layer 5 without corroding the first conductor layer 3 exposed from the window 6B.

図1の(D)のように、さらに公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、第2導体層7を形成し、第1導体層3との電気的接続を行う。
3層以上の多層配線構造を形成する場合には、上述の工程を繰り返して行い、各層を形成することができる。
As shown in FIG. 1(D), a second conductor layer 7 is formed and electrically connected to the first conductor layer 3 using a known photolithography technique.
In the case of forming a multilayer wiring structure having three or more layers, the above steps can be repeated to form each layer.

次に、図1の(E)のように、前記本発明のポリイミド組成物を用いて、ポリイミド組成物の硬化膜を形成し、レーザー等により窓6Cを開口し、表面保護膜8を形成する。或いは、前記本発明のポリイミド組成物が感光性成分を含有し感光性組成物である場合には、ポリイミド組成物の塗膜を形成し、パターン露光により窓6Cを開口し、硬化膜を形成して、表面保護膜8を形成してもよい。表面保護膜8は、第2導体層7を外部からの応力、α線等から保護するものであり、得られる半導体装置は信頼性に優れる。
なお、前記例において、層間絶縁膜を本発明のポリイミド組成物を用いて形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 1E, the polyimide composition of the present invention is used to form a cured film of the polyimide composition, a window 6C is opened with a laser or the like, and a surface protection film 8 is formed. . Alternatively, when the polyimide composition of the present invention contains a photosensitive component and is a photosensitive composition, a coating film of the polyimide composition is formed, and the window 6C is opened by pattern exposure to form a cured film. The surface protection film 8 may be formed by The surface protection film 8 protects the second conductor layer 7 from external stress, α-rays, etc., and the resulting semiconductor device has excellent reliability.
In the above example, the interlayer insulating film may be formed using the polyimide composition of the present invention.

[評価方法]
以下、特に断りがない場合は、25℃で測定又は評価を行った。また、室温とは25℃である。
フィルムの試験片は、フィルムの中央部付近から切り出した。
[Evaluation method]
Hereinafter, measurement or evaluation was performed at 25° C. unless otherwise specified. Moreover, room temperature is 25 degreeC.
A specimen of the film was cut from near the center of the film.

<ポリイミドの重量平均分子量>
ポリイミドを、0.5質量%の濃度のN-メチルピロリドン(NMP)溶液とし、その溶液をシリンジフィルター(孔径:0.45μm)に通じて濾過させ、展開溶媒として、10mmol%LiBr-NMP溶液を用い、GPC装置(東ソー製、HLC-8120、検出器:示差屈折率(RID)検出器、使用カラム:SHODEX製GPC LF-804)を用い、サンプル打ち込み量50μL、溶媒流量0.4mL/分、カラム温度37℃、検出器温度37℃の条件で測定を行った。ポリイミドの重量平均分子量は、サンプルと同濃度のポリスチレン標準サンプル(重量平均分子量:364,700、204,000、103,500、44,360,27,500、13,030、6,300、3,070)を基準に測定した標準ポリスチレンに対する換算値とした。溶出時間を検量線と比較し、重量平均分子量を求めた。
<Weight average molecular weight of polyimide>
The polyimide was made into an N-methylpyrrolidone (NMP) solution with a concentration of 0.5% by mass, the solution was filtered through a syringe filter (pore size: 0.45 μm), and a 10 mmol% LiBr-NMP solution was used as a developing solvent. Using a GPC device (manufactured by Tosoh, HLC-8120, detector: differential refractive index (RID) detector, column used: GPC LF-804 manufactured by SHODEX), sample injection amount 50 μL, solvent flow rate 0.4 mL / min, Measurement was performed under the conditions of a column temperature of 37°C and a detector temperature of 37°C. The weight-average molecular weight of the polyimide was measured using a polystyrene standard sample with the same concentration as the sample (weight-average molecular weight: 364,700, 204,000, 103,500, 44,360, 27,500, 13,030, 6,300, 3, 070) was converted to standard polystyrene. The elution time was compared with the calibration curve to obtain the weight average molecular weight.

<ポリイミドのイミド化率の確認(H NMR)>
ポリイミド約10mgを、テトラメチルシラン(TMS)を0.03vol%添加した重水素化ジメチルスルホキシド0.75mLに溶解し、フーリエ変換核磁気共鳴装置(ブルカー製、AVANCE400)を用い、H核について積算回数256回の条件で測定を行った。化学シフトはTMSを基準(0ppm)とし、ポリアミド酸のカルボキシプロトン由来のシグナル(13ppm付近)およびアミドプロトン由来のシグナル(11ppm付近)を確認した。
<Confirmation of imidization rate of polyimide ( 1 H NMR)>
About 10 mg of polyimide was dissolved in 0.75 mL of deuterated dimethyl sulfoxide to which 0.03 vol% of tetramethylsilane (TMS) was added, and 1 H nuclei were integrated using a Fourier transform nuclear magnetic resonance spectrometer (AVANCE400, manufactured by Bruker). Measurement was performed under the condition of 256 times. TMS was used as a reference (0 ppm) for chemical shift, and a signal derived from carboxy proton (around 13 ppm) and a signal derived from amide proton (around 11 ppm) of polyamic acid were confirmed.

<ポリイミドの塗膜の再溶解性の評価>
調製したポリイミド組成物に幅20mm、長さ50mm、厚さ0.5mmのガラス片を、長辺を垂直にして25mm差し入れた後に引き抜き、ガラス表面に付着したポリイミド組成物を局所排気装置内で25℃、15時間風乾して塗膜(風乾フィルム)を作成した。当該塗膜から20mm×20mmの試験片を切り出し、当該試験片を20mLのシクロペンタノンが入ったガラスバイアルに投入後、マグネティックスターラーで100rpmで撹拌し、塗膜が完全に溶解するまでの時間を計測した。
(評価基準)
〇:溶解時間が15分以下
△:溶解時間が15分超過30分以下
×:溶解時間が30分超過
<Evaluation of resolubility of polyimide coating>
A piece of glass having a width of 20 mm, a length of 50 mm and a thickness of 0.5 mm was inserted into the prepared polyimide composition for 25 mm with the long side vertical, and then pulled out. C. for 15 hours to form a coating film (air-dried film). A 20 mm x 20 mm test piece is cut out from the coating film, and the test piece is placed in a glass vial containing 20 mL of cyclopentanone, stirred at 100 rpm with a magnetic stirrer, and the time until the coating film is completely dissolved. Measured.
(Evaluation criteria)
○: Dissolution time is 15 minutes or less △: Dissolution time is over 15 minutes and 30 minutes or less ×: Dissolution time is over 30 minutes

<硬化膜の膜厚測定法>
100mm×100mmの大きさに切り出したポリイミド組成物の硬化膜の試験片の四隅と中央の計5点の膜厚を、デジタルリニアゲージ(株式会社尾崎製作所製、型式PDN12 デジタルゲージ)を用いて測定し、測定値の平均をポリイミド組成物の硬化膜の膜厚とした。
<Method for measuring film thickness of cured film>
The film thickness of a test piece of a cured film of a polyimide composition cut into a size of 100 mm × 100 mm is measured at a total of 5 points at the four corners and the center using a digital linear gauge (manufactured by Ozaki Seisakusho Co., Ltd., model PDN12 digital gauge). The average of the measured values was taken as the film thickness of the cured film of the polyimide composition.

<熱特性評価:線熱膨張係数>
5mm×10mmの大きさに切り出したポリイミド組成物の硬化膜の試験片を用いて、熱機械分析装置(TMA-60、島津製作所製)により、荷重を9gとして10℃/分で30℃~400℃まで昇温させたときのTMA曲線を求めた。
線熱膨張係数は、100~150℃の間の平均値として求めた。
<Thermal property evaluation: linear thermal expansion coefficient>
Using a test piece of a cured film of a polyimide composition cut into a size of 5 mm × 10 mm, a thermomechanical analyzer (TMA-60, manufactured by Shimadzu Corporation) was analyzed at a load of 9 g and a temperature of 30 ° C. to 400 ° C. at 10 ° C./min. A TMA curve was obtained when the temperature was raised to °C.
The coefficient of linear thermal expansion was obtained as an average value between 100 and 150°C.

<電気特性評価:誘電率、誘電正接>
70mm×70mmの大きさに切り出したポリイミド組成物の硬化膜の試験片を用いて、JIS R1641に準拠して、スプリットシリンダ法によりスプリットシリンダ共振器装置(CR-710、関東電子応用開発社製)によって、測定周波数を10GHzとし、誘電率及び誘電正接を測定した。
測定に使用する試験片は、測定前に、110℃でオーブンにて30分乾燥した後に、環境試験器SH-662(エスペック社製)内で23℃、湿度50%環境下で24時間コンディショニングを実施後、環境試験器より取り出してすぐに測定を実施した。
<Evaluation of electrical properties: permittivity, dielectric loss tangent>
Using a test piece of a cured film of a polyimide composition cut into a size of 70 mm × 70 mm, a split cylinder resonator device (CR-710, manufactured by Kanto Electronics Applied Development Co., Ltd.) was manufactured by the split cylinder method in accordance with JIS R1641. , the dielectric constant and dielectric loss tangent were measured at a measurement frequency of 10 GHz.
Before measurement, the test piece used for measurement was dried in an oven at 110 ° C. for 30 minutes, and then conditioned in an environmental tester SH-662 (manufactured by Espec Co., Ltd.) at 23 ° C. and a humidity of 50% for 24 hours. After the measurement, it was taken out from the environmental tester and immediately measured.

<機械特性評価(引張試験):引張弾性率>
引張試験は、JIS K7127に準拠し、幅10mm×長さ150mmの大きさに切り出したポリイミド組成物の硬化膜の試験片を用いて、引張り試験機(例えば島津製作所製:オートグラフAG-X 1N、ロードセル:SBL-1KN)により、25℃で、延伸速度50mm/分、つかみ具間距離は100mmとして実施した。
引張弾性率は、応力-歪曲線の初期の勾配から求めた。
<Mechanical property evaluation (tensile test): tensile modulus>
The tensile test conforms to JIS K7127, using a test piece of a cured film of a polyimide composition cut into a size of 10 mm in width × 150 mm in length, using a tensile tester (for example, manufactured by Shimadzu Corporation: Autograph AG-X 1N , load cell: SBL-1KN) at 25° C. with a drawing speed of 50 mm/min and a distance between grips of 100 mm.
Tensile modulus was determined from the initial slope of the stress-strain curve.

<密着力評価:碁盤目試験>
JIS K5400-8.5碁盤目試験に準拠して実施した。試験実施後、全100マス中、剥離せずに基板上に残った硬化膜の碁盤目(マス)の数(残マス数)を計測した。
窒化ケイ素基板としては、アシストナビ製SiN 100nm成膜Si基板を用い、銅基板としては、アシストナビ製Cu 100nm/Ti 50nm成膜Si基板を用いた。なお、基板をイソプロピルアルコールに浸漬し、5分間超音波洗浄を実施後、乾燥してからポリイミド組成物の硬化膜の製造に用いた。
<Evaluation of Adhesion: Cross-cut Test>
It was carried out according to JIS K5400-8.5 cross-cut test. After the test was conducted, the number of squares (number of remaining squares) of the cured film remaining on the substrate without being peeled off was measured among all 100 squares.
As the silicon nitride substrate, a SiN 100 nm film-formed Si substrate manufactured by Assist Navi was used, and as the copper substrate, a Cu 100 nm/Ti 50 nm film-formed Si substrate manufactured by Assist Navi was used. The substrate was immersed in isopropyl alcohol, subjected to ultrasonic cleaning for 5 minutes, dried, and then used to produce a cured film of the polyimide composition.

(実施例1)
(1)ポリイミド樹脂の合成
特許第6165153号公報の合成例1を参照して、下記化学式(1-1)で表されるテトラカルボン酸二無水物(TMPBP-TME)を合成した。
(Example 1)
(1) Synthesis of Polyimide Resin A tetracarboxylic dianhydride (TMPBP-TME) represented by the following chemical formula (1-1) was synthesized with reference to Synthesis Example 1 of Japanese Patent No. 6165153.

Figure 2022172834000011
Figure 2022172834000011

窒素雰囲気下で、500mLのセパラブルフラスコに、脱水されたN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)(300g)、及び、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)(20.79g、64.9mmol)を入れ、室温で撹拌してTFMBを溶解した。上記の溶液にTMPBP-TME(25.45g、41.1mmol)、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)(4.14g、12.9mmol)、ピロメリット酸無水物(PMDA)(2.24g、10.3mmol)を、数回に分けて投入後、室温で15時間撹拌し、ポリイミド前駆体(ポリアミド酸)が溶解したポリイミド前駆体溶液(固形分約15質量%)を得た。
得られたポリイミド前駆体溶液に無水酢酸25.50gとピリジン0.99gの混合溶液を室温でゆっくり滴下し、滴下終了後、更に15時間撹拌してポリイミド溶液(固形分約15質量%)を得た。
得られたポリイミド溶液をDMAcで固形分濃度約5質量%に希釈後、大量のイソプロピルアルコールに撹拌しながらゆっくりと滴下し、ポリイミドを沈澱させた。得られた沈殿物を濾過、イソプロピルアルコールでケーキ洗浄後、真空乾燥機を用いて110℃で8時間乾燥し、ポリイミド樹脂1を得た。
得られたポリイミド樹脂1についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
Dehydrated N,N-dimethylacetamide (DMAc) (300 g) and 2,2′-bis(trifluoromethyl)benzidine (TFMB) (20.79 g, 64.9 mmol) was added and stirred at room temperature to dissolve TFMB. To the above solution were added TMPBP-TME (25.45 g, 41.1 mmol), 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA) (4.14 g, 12.9 mmol), pyromellitic acid. Anhydride (PMDA) (2.24 g, 10.3 mmol) was added in several portions and then stirred at room temperature for 15 hours to obtain a polyimide precursor solution (solid content of about 15 mass %) was obtained.
A mixed solution of 25.50 g of acetic anhydride and 0.99 g of pyridine was slowly added dropwise to the obtained polyimide precursor solution at room temperature. rice field.
After diluting the resulting polyimide solution with DMAc to a solid concentration of about 5% by mass, the solution was slowly added dropwise to a large amount of isopropyl alcohol with stirring to precipitate polyimide. The resulting precipitate was filtered, the cake was washed with isopropyl alcohol, and dried at 110° C. for 8 hours using a vacuum dryer to obtain polyimide resin 1.
The obtained polyimide resin 1 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.

(2)ポリイミド組成物の調製
得られたポリイミド樹脂1に溶媒(DMAcと酢酸エチル(EA)の重量比が1:1の混合溶媒)を加え、室温で撹拌してポリイミドを溶解し、ポリイミド濃度が10質量%の均一溶液を調製した。この溶液を、400メッシュの金網を用いて加圧濾過して、ポリイミド組成物1を得た。
(2) Preparation of polyimide composition A solvent (a mixed solvent having a weight ratio of DMAc and ethyl acetate (EA) of 1:1) was added to the obtained polyimide resin 1, and the polyimide was dissolved by stirring at room temperature, and the polyimide concentration was A homogeneous solution containing 10% by weight of was prepared. This solution was subjected to pressure filtration using a 400-mesh wire mesh to obtain a polyimide composition 1.

(3)ポリイミド組成物の硬化膜の製造
得られたポリイミド組成物を、ガラス基板にポリイミドフィルム(宇部興産社製、UPILEX 125S)を貼り付けた基板上にスピンコートした。スピンコートの条件は最終的に得られるポリイミド組成物の硬化膜の膜厚が40~50μm程度になるように調整した。
ポリイミド組成物をスピンコート後、基板ごとホットプレート上で加熱して溶媒を乾燥した(40℃で8分加熱後、80℃で8分加熱後、130℃で8分加熱)。
乾燥後、基板ごとオーブンに投入し、大気下で230℃、1時間熱処理して室温まで放冷後、基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離した。
得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(3) Production of Cured Film of Polyimide Composition The resulting polyimide composition was spin-coated onto a glass substrate on which a polyimide film (UPILEX 125S, manufactured by Ube Industries, Ltd.) was adhered. The spin coating conditions were adjusted so that the film thickness of the finally obtained cured film of the polyimide composition was about 40 to 50 μm.
After the polyimide composition was spin-coated, the substrate was heated on a hot plate to dry the solvent (heated at 40° C. for 8 minutes, heated at 80° C. for 8 minutes, then heated at 130° C. for 8 minutes).
After drying, the substrate was placed in an oven, heat-treated at 230° C. for 1 hour in the air, cooled to room temperature, and then the cured film of the polyimide composition was peeled off from the substrate.
Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(実施例2)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを20.63g(64.4mmol)、TMPBP-TMEを24.85g(40.2mmol)、BTDAを6.16g(19.1mmol)、PMDAを0.97g(4.46mmol)に変更し、無水酢酸を26.31g、ピリジンを1.02g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、ポリイミド樹脂2を得た。得られたポリイミド樹脂2についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂2を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Example 2)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 20.63 g (64.4 mmol) of TFMB, 24.85 g (40.2 mmol) of TMPBP-TME, 6.16 g (19.1 mmol) of BTDA, and 0.97 g of PMDA (4.46 mmol), 26.31 g of acetic anhydride and 1.02 g of pyridine were used. The obtained polyimide resin 2 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that polyimide resin 2 was used instead of polyimide resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(実施例3)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを22.00g(68.7mmol)、TMPBP-TMEを18.96g(30.6mmol)、BTDAを10.96g(34.0mmol)、PMDAを0.74g(3.40mmol)に変更し、無水酢酸を28.06g、ピリジンを1.09g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、ポリイミド樹脂3を得た。得られたポリイミド樹脂3についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂3を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Example 3)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 22.00 g (68.7 mmol) of TFMB, 18.96 g (30.6 mmol) of TMPBP-TME, 10.96 g (34.0 mmol) of BTDA, and 0.74 g of PMDA (3.40 mmol), a polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 1, except that 28.06 g of acetic anhydride and 1.09 g of pyridine were used, and polyimide resin 3 was obtained. The obtained polyimide resin 3 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Polyimide Resin 3 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(実施例4)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを21.36g(66.7mmol)、TMPBP-TMEを22.87g(37.0mmol)、BTDAを6.38g(19.8mmol)、PMDAを2.02g(9.24mmol)に変更し、無水酢酸を27.24g、ピリジンを1.06g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、ポリイミド樹脂4を得た。得られたポリイミド樹脂4についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板に変更して実施例1と同様に窒化ケイ素基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。密着力評価は表2に示す。
(Example 4)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 21.36 g (66.7 mmol) of TFMB, 22.87 g (37.0 mmol) of TMPBP-TME, 6.38 g (19.8 mmol) of BTDA, and 2.02 g of PMDA (9.24 mmol), and 27.24 g of acetic anhydride and 1.06 g of pyridine were used to synthesize a polyimide resin and obtain polyimide resin 4 in the same manner as in Example 1. The obtained polyimide resin 4 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that polyimide resin 4 was used instead of polyimide resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.
In addition, for adhesion evaluation, the substrate was changed to a silicon nitride substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on the silicon nitride substrate in the same manner as in Example 1. The adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from the substrate. Table 2 shows adhesion evaluation.

(比較例1)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを18.18g(56.8mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを34.76g(56.2mmol)に変更し、無水酢酸を23.18g、ピリジンを0.90g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂1を得た。得られた比較ポリイミド樹脂1についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂1を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative example 1)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, TFMB was changed to 18.18 g (56.8 mmol), TMPBP-TME was changed to 34.76 g (56.2 mmol) as a tetracarboxylic dianhydride, and acetic anhydride was changed to 23.18 g. A polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 1, except that 0.90 g of pyridine was used, and a comparative polyimide resin 1 was obtained. The obtained comparative polyimide resin 1 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid had disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 1 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(比較例2)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを18.86g(58.9mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを32.46g(52.5mmol)及びPMDAを1.27g(5.83mmol)に変更し、無水酢酸を24.05g、ピリジンを0.93g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂2を得た。得られた比較ポリイミド樹脂2についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂2を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative example 2)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 18.86 g (58.9 mmol) of TFMB, 32.46 g (52.5 mmol) of TMPBP-TME as tetracarboxylic dianhydride and 1.27 g (5.83 mmol) of PMDA ), and 24.05 g of acetic anhydride and 0.93 g of pyridine were used, and a polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative polyimide resin 2. 1 H NMR measurement was performed on the obtained comparative polyimide resin 2, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 2 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(比較例3)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを18.86g(58.9mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを31.15g(50.4mmol)及びPMDAを1.22g(5.56mmol)に変更し、無水酢酸を24.05g、ピリジンを0.93g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂3を得た。得られた比較ポリイミド樹脂3についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂3を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 18.86 g (58.9 mmol) of TFMB, 31.15 g (50.4 mmol) of TMPBP-TME as tetracarboxylic dianhydride and 1.22 g (5.56 mmol) of PMDA ), and 24.05 g of acetic anhydride and 0.93 g of pyridine were used, and a polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative polyimide resin 3. The resulting comparative polyimide resin 3 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 3 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(比較例4)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを20.06g(62.6mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを31.43g(50.7mmol)及びPMDAを1.22g(5.63mmol)に変更し、無水酢酸を25.58g、ピリジンを0.99g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂4を得た。得られた比較ポリイミド樹脂4についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂4を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 20.06 g (62.6 mmol) of TFMB, 31.43 g (50.7 mmol) of TMPBP-TME as tetracarboxylic dianhydride and 1.22 g (5.63 mmol) of PMDA ), and 25.58 g of acetic anhydride and 0.99 g of pyridine were used, and a polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative polyimide resin 4. The obtained comparative polyimide resin 4 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 4 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(比較例5)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを19.75g(61.7mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを23.79g(38.4mmol)、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)を8.14g(18.3mmol)及びPMDAを0.93g(4.27mmol)に変更し、無水酢酸を25.19g、ピリジンを0.98g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂5を得た。得られた比較ポリイミド樹脂5についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂5を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 5)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 19.75 g (61.7 mmol) of TFMB, 23.79 g (38.4 mmol) of TMPBP-TME as a tetracarboxylic dianhydride, 4,4′-(hexafluoroisopropyl Changed to 8.14 g (18.3 mmol) of 6FDA and 0.93 g (4.27 mmol) of PMDA, 25.19 g of acetic anhydride, and 0.98 g of pyridine. A polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 1, except that the polyimide resin 5 was obtained. The obtained comparative polyimide resin 5 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that the signals derived from the carboxy protons and amide protons of the polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 5 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(比較例6)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを20.39g(63.7mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを17.54g(28.4mmol)、6FDAを14.00g(31.5mmol)及びPMDAを0.74g(3.40mmol)に変更し、無水酢酸を26.00g、ピリジンを1.01g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂6を得た。得られた比較ポリイミド樹脂6についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂6を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 6)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 20.39 g (63.7 mmol) of TFMB, 17.54 g (28.4 mmol) of TMPBP-TME as tetracarboxylic dianhydride, and 14.00 g (31.5 mmol) of 6FDA. ) and PMDA was changed to 0.74 g (3.40 mmol), acetic anhydride was changed to 26.00 g, and pyridine was changed to 1.01 g. Synthesize a polyimide resin in the same manner as in Example 1, A comparative polyimide resin 6 was obtained. 1 H NMR measurement was performed on the obtained comparative polyimide resin 6, and it was confirmed that the signals derived from the carboxy proton and amide proton of the polyamic acid disappeared, that is, the complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 6 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

(比較例7)
実施例1のポリイミド樹脂の合成において、TFMBを19.42g(60.6mmol)、テトラカルボン酸二無水物としてTMPBP-TMEを30.08g(48.6mmol)、BTDAを1.93g(6.00mmol)及びPMDAを1.18g(5.40mmol)に変更し、無水酢酸を24.77g、ピリジンを0.96g使用するように変更した以外は、実施例1と同様にしてポリイミド樹脂を合成し、比較ポリイミド樹脂7を得た。得られた比較ポリイミド樹脂7についてH NMR測定を行い、ポリアミド酸のカルボキシプロトンおよびアミドプロトン由来のシグナルが消失したことを確認、すなわち完全にイミド化が進行したことを確認した。
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりに比較ポリイミド樹脂7を用いた以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。得られたポリイミド組成物の硬化膜の評価結果を表1に示す。
(Comparative Example 7)
In the synthesis of the polyimide resin of Example 1, 19.42 g (60.6 mmol) of TFMB, 30.08 g (48.6 mmol) of TMPBP-TME as a tetracarboxylic dianhydride, and 1.93 g (6.00 mmol) of BTDA ) and PMDA was changed to 1.18 g (5.40 mmol), acetic anhydride was changed to 24.77 g, and pyridine was changed to 0.96 g. Synthesize a polyimide resin in the same manner as in Example 1, A comparative polyimide resin 7 was obtained. The obtained comparative polyimide resin 7 was subjected to 1 H NMR measurement, and it was confirmed that signals derived from carboxy protons and amide protons of polyamic acid disappeared, that is, complete imidization was confirmed.
A cured film of a polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that Comparative Polyimide Resin 7 was used instead of Polyimide Resin 1. Table 1 shows the evaluation results of the cured film of the obtained polyimide composition.

Figure 2022172834000012
Figure 2022172834000012

[表1のまとめ]
本発明のポリイミド樹脂である実施例1~4のポリイミド樹脂はいずれも、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂であることが示された。
それに対して、特許文献2に記載されているポリイミド樹脂に相当する比較例1のポリイミド樹脂は、塗膜の再溶解性の速度が遅いポリイミド樹脂であった。
比較例1のポリイミド樹脂のカルボン酸二無水物成分の一部を剛直なPMDAに置き換えた比較例2のポリイミド樹脂は、比較例1と同様に、塗膜の再溶解性の速度が遅いポリイミド樹脂であった。
比較例2のポリイミド樹脂の分子量を約1/2に低減した比較例3のポリイミド樹脂は、塗膜の再溶解性の速度は上昇したものの、硬化膜の機械特性が悪化することが示された。
比較例2のポリイミド樹脂の分子量を約1/5に低減した比較例4のポリイミド樹脂は、硬化膜を形成したところ非常に脆い膜となり、自立膜を形成できないことが示された。
実施例2のBTDAの代わりに6FDAを用いた比較例5のポリイミド樹脂は、硬化膜の機械特性が大きく悪化し、線熱膨張係数も劣っていた。
実施例3のBTDAの代わりに6FDAを用いた比較例6のポリイミド樹脂も、硬化膜の機械特性が悪化した。
TMPBP-TMEの含有量が多い比較例7のポリイミド樹脂は、BTDA成分を含有していても、未だ塗膜の再溶解性の速度が遅いポリイミド樹脂であった。
[Summary of Table 1]
All of the polyimide resins of Examples 1 to 4, which are the polyimide resins of the present invention, can form cured films having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion. It was shown to be a polyimide resin with a fast film redissolution rate.
On the other hand, the polyimide resin of Comparative Example 1, which corresponds to the polyimide resin described in Patent Document 2, was a polyimide resin having a slow re-dissolving speed of the coating film.
The polyimide resin of Comparative Example 2, in which a part of the carboxylic acid dianhydride component of the polyimide resin of Comparative Example 1 is replaced with rigid PMDA, is, like Comparative Example 1, a polyimide resin having a slow rate of resolubility of the coating film. Met.
The polyimide resin of Comparative Example 3, in which the molecular weight of the polyimide resin of Comparative Example 2 was reduced to about 1/2, increased the resolubility rate of the coating film, but the mechanical properties of the cured film deteriorated. .
When the polyimide resin of Comparative Example 4, in which the molecular weight of the polyimide resin of Comparative Example 2 was reduced to about 1/5, formed a cured film, it became a very brittle film, indicating that a self-supporting film could not be formed.
The polyimide resin of Comparative Example 5, in which 6FDA was used in place of BTDA of Example 2, had greatly deteriorated mechanical properties of the cured film and had an inferior coefficient of linear thermal expansion.
The polyimide resin of Comparative Example 6, in which 6FDA was used instead of BTDA of Example 3, also deteriorated the mechanical properties of the cured film.
The polyimide resin of Comparative Example 7, which contained a large amount of TMPBP-TME, was a polyimide resin in which the re-dissolving rate of the coating film was still slow even though it contained the BTDA component.

(実施例5)
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用い、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(マクシーブM-100(MXV-M100)、前記化学式(Ia)で表されるN,N,N’,N’-テトラグリシジルメタキシリレンジアミン、三菱ガス化学製)をポリイミド樹脂100質量部に対して10質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 5)
In Example 1, polyimide resin 4 was used instead of polyimide resin 1, and an epoxy compound having four epoxy groups in one molecule and a glycidylamine site (Maxieve M-100 (MXV-M100 ), N,N,N',N'-Tetraglycidyl-meta-xylylenediamine represented by the chemical formula (Ia), manufactured by Mitsubishi Gas Chemical) was added in an amount of 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyimide resin. A polyimide composition was prepared in the same manner as in Example 1, and a cured film of the polyimide composition was produced.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

(実施例6)
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用い、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(スミエポキシELM-434(ELM-434)、前記化学式(Ib)で表されるN,N,N’,N’-テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、住友化学製)をポリイミド樹脂100質量部に対して10質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 6)
In Example 1, polyimide resin 4 was used instead of polyimide resin 1, and an epoxy compound having four epoxy groups in one molecule and a glycidylamine moiety (Sumiepoxy ELM-434 (ELM-434 ), N,N,N',N'-tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane represented by the chemical formula (Ib), manufactured by Sumitomo Chemical) was added in an amount of 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyimide resin. Except for this, a polyimide composition was prepared in the same manner as in Example 1, and a cured film of the polyimide composition was produced.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

(実施例7)
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用い、添加剤として、1分子中に3つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位とグリシジルエーテル部位を有するエポキシ化合物(スミエポキシELM-100(ELM-100)、前記化学式(Ic)で表されるN-[2-メチル-4-(オキシラニルメトキシ)フェニル]-N-(オキシラニルメチル)オキシランメタンアミン、住友化学製)をポリイミド樹脂100質量部に対して10質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(実施例8)
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用い、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(マクシーブM-100(MXV-M100)、三菱ガス化学製)をポリイミド樹脂100質量部に対して10質量部、及び3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(KBM-402、信越化学工業製)をポリイミド樹脂100質量部に対して1質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 7)
In Example 1, polyimide resin 4 was used in place of polyimide resin 1, and an epoxy compound (Sumiepoxy ELM-100 (ELM-100), N-[2-methyl-4-(oxiranylmethoxy)phenyl]-N-(oxiranylmethyl)oxiranemethanamine represented by the chemical formula (Ic), manufactured by Sumitomo Chemical) A polyimide composition was prepared and a cured film of the polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except that 10 parts by mass was added to 100 parts by mass of the polyimide resin.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.
(Example 8)
In Example 1, polyimide resin 4 was used instead of polyimide resin 1, and an epoxy compound having four epoxy groups in one molecule and a glycidylamine site (Maxieve M-100 (MXV-M100 ), manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) is 10 parts by mass per 100 parts by mass of the polyimide resin, and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (KBM-402, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is 1 per 100 parts by mass of the polyimide resin. A polyimide composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that parts by mass were added, and a cured film of the polyimide composition was produced.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

(実施例9)
実施例1において、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用い、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(マクシーブM-100(MXV-M100)、三菱ガス化学製)をポリイミド樹脂100質量部に対して10質量部、及び下記構造を有するシランカップリング剤(VD-5、四国化成製)をポリイミド樹脂100質量部に対して1質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 9)
In Example 1, polyimide resin 4 was used instead of polyimide resin 1, and an epoxy compound having four epoxy groups in one molecule and a glycidylamine site (Maxieve M-100 (MXV-M100 ), manufactured by Mitsubishi Gas Chemical) 10 parts by mass per 100 parts by mass of polyimide resin, and a silane coupling agent having the following structure (VD-5, manufactured by Shikoku Kasei) 1 part by mass per 100 parts by mass of polyimide resin A polyimide composition was prepared and a cured film of the polyimide composition was produced in the same manner as in Example 1, except for the addition.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

Figure 2022172834000013
Figure 2022172834000013

(実施例10)
実施例1において、溶媒として、DMAcとEAの1:1混合溶媒から、シクロペンタノン(CPN)に変更し、ポリイミド樹脂1の代わりにポリイミド樹脂4を用い、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(マクシーブM-100(MXV-M100)、三菱ガス化学製)をポリイミド樹脂100質量部に対して10質量部、及び前記シランカップリング剤(VD-5、四国化成製)をポリイミド樹脂100質量部に対して1質量部添加した以外は、実施例1と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 10)
In Example 1, the solvent was changed from a 1:1 mixed solvent of DMAc and EA to cyclopentanone (CPN), polyimide resin 4 was used instead of polyimide resin 1, and 4 per molecule was added as an additive. 10 parts by mass of an epoxy compound having one epoxy group and a glycidylamine moiety (Maxieve M-100 (MXV-M100), manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) per 100 parts by mass of the polyimide resin, and the silane coupling agent (VD-5, manufactured by Shikoku Kasei) except that 1 part by mass was added to 100 parts by mass of the polyimide resin, in the same manner as in Example 1 to prepare a polyimide composition and to produce a cured film of the polyimide composition. .
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

(実施例11)
実施例10において、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(マクシーブM-100(MXV-M100)、三菱ガス化学製)の代わりに、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(スミエポキシELM-434(ELM-434)、住友化学製)に変更した以外は、実施例10と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 11)
In Example 10, instead of an epoxy compound having four epoxy groups in one molecule and a glycidylamine moiety (Maxieve M-100 (MXV-M100), manufactured by Mitsubishi Gas Chemical) as an additive, 1 A polyimide composition was prepared in the same manner as in Example 10, except that an epoxy compound having four epoxy groups in the molecule and a glycidylamine moiety (Sumiepoxy ELM-434 (ELM-434), manufactured by Sumitomo Chemical) was changed. A product was prepared to produce a cured film of the polyimide composition.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

(実施例12)
実施例10において、添加剤として、1分子中に4つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物(マクシーブM-100(MXV-M100)、三菱ガス化学製)の代わりに、1分子中に3つのエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位とグリシジルエーテル部位を有するエポキシ化合物(スミエポキシELM-100(ELM-100)、住友化学製)に変更した以外は、実施例10と同様にして、ポリイミド組成物を調製し、ポリイミド組成物の硬化膜を製造した。
また、密着力評価用に、基板を窒化ケイ素基板及び銅基板に変更して実施例1と同様に各基板上にポリイミド組成物の硬化膜を製造した。なお、各基板からポリイミド組成物の硬化膜を剥離はせず、密着力評価を実施した。
(Example 12)
In Example 10, instead of an epoxy compound having four epoxy groups in one molecule and a glycidylamine moiety (Maxieve M-100 (MXV-M100), manufactured by Mitsubishi Gas Chemical) as an additive, 1 The procedure was the same as in Example 10, except that an epoxy compound (Sumiepoxy ELM-100 (ELM-100) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) having three epoxy groups in the molecule and having a glycidylamine moiety and a glycidyl ether moiety was used. Then, a polyimide composition was prepared, and a cured film of the polyimide composition was produced.
Also, for adhesion evaluation, the substrates were changed to a silicon nitride substrate and a copper substrate, and a cured film of the polyimide composition was produced on each substrate in the same manner as in Example 1. Adhesion was evaluated without removing the cured film of the polyimide composition from each substrate.

Figure 2022172834000014
Figure 2022172834000014

[表2のまとめ]
本発明のポリイミド組成物である実施例4~12のポリイミド組成物はいずれも、低誘電率、低誘電正接、高弾性率、及び低線熱膨張係数を備えた硬化膜を形成可能でありながら、塗膜の再溶解性の速度が速いポリイミド樹脂であることが示された。
また、本発明のポリイミド組成物において、1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物を更に含有する、実施形態Aのポリイミド組成物5~12は、無機化合物(SiN)や金属(Cu)に対する密着性が向上することが示された。
また、ポリイミド組成物8~12のように、実施形態Aのポリイミド組成物においてさらにシランカップリング剤を含有すると、金属(Cu)に対する密着性が向上することが示された。
[Summary of Table 2]
All of the polyimide compositions of Examples 4 to 12, which are the polyimide compositions of the present invention, can form cured films having a low dielectric constant, a low dielectric loss tangent, a high elastic modulus, and a low coefficient of linear thermal expansion. , was shown to be a polyimide resin with a fast re-dissolving rate of the coating film.
Further, in the polyimide composition of the present invention, having three or more epoxy groups in one molecule, and further containing an epoxy compound having a glycidylamine moiety, the polyimide compositions 5 to 12 of Embodiment A are inorganic It was shown that the adhesion to compounds (SiN) and metals (Cu) is improved.
In addition, like polyimide compositions 8 to 12, it was shown that when the polyimide composition of Embodiment A further contains a silane coupling agent, the adhesion to metal (Cu) is improved.

Claims (16)

下記式(1)で表される構成単位を全構成単位の40モル%以上70モル%未満、及び下記式(2)で表される構成単位を全構成単位の10モル%超過60モル%以下含む、ポリイミド樹脂。
Figure 2022172834000015
40 mol% or more and less than 70 mol% of all structural units represented by the following formula (1), and more than 10 mol% and 60 mol% or less of all structural units represented by the following formula (2): including polyimide resin.
Figure 2022172834000015
ゲル浸透クロマトグラフィーのポリスチレン換算による重量平均分子量が150,000以上である、請求項1に記載のポリイミド樹脂。 2. The polyimide resin according to claim 1, which has a weight average molecular weight of 150,000 or more as measured by gel permeation chromatography in terms of polystyrene. さらに、下記式(3)で表される構成単位を全構成単位の20モル%以下含む、請求項1又は2に記載のポリイミド樹脂。
Figure 2022172834000016
3. The polyimide resin according to claim 1, further comprising a structural unit represented by the following formula (3) in an amount of 20 mol % or less of all structural units.
Figure 2022172834000016
請求項1~3のいずれか1項に記載のポリイミド樹脂と、有機溶媒を含有する、ポリイミド組成物。 A polyimide composition comprising the polyimide resin according to any one of claims 1 to 3 and an organic solvent. 1分子中に3つ以上のエポキシ基を有し、且つグリシジルアミン部位を有するエポキシ化合物を更に含有する、請求項4に記載のポリイミド組成物。 5. The polyimide composition according to claim 4, further comprising an epoxy compound having three or more epoxy groups in one molecule and having a glycidylamine moiety. 下記一般式(A)で表される化合物を更に含有する、請求項5に記載のポリイミド組成物。
Figure 2022172834000017
(式(A)中、Rは、グリシジル基、(メタ)アクリロイル基、酸無水物基、ヒドロキシ基、トリアジン基、及びアミノ基からなる群から選択される少なくとも1種を含む1価の基を表し、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1~5のアルキル基であり、nは1~10の整数であり、mは1~3の整数である。)
The polyimide composition according to claim 5, further comprising a compound represented by the following general formula (A).
Figure 2022172834000017
(In the formula (A), R a is a monovalent group containing at least one selected from the group consisting of a glycidyl group, a (meth)acryloyl group, an acid anhydride group, a hydroxy group, a triazine group, and an amino group. and R b and R c are each independently an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, n is an integer of 1 to 10, and m is an integer of 1 to 3.)
請求項4~6のいずれか1項に記載のポリイミド組成物を基板上に塗布し、乾燥することにより塗膜を形成する工程と、
前記塗膜を加熱することにより、硬化膜を形成する工程を有する、ポリイミド組成物の硬化膜の製造方法。
A step of applying the polyimide composition according to any one of claims 4 to 6 on a substrate and drying to form a coating film;
A method for producing a cured film of a polyimide composition, comprising the step of forming a cured film by heating the coating film.
前記塗膜を加熱する温度が、150℃以上240℃以下である、請求項7に記載のポリイミド組成物の硬化膜の製造方法。 The method for producing a cured film of a polyimide composition according to claim 7, wherein the coating film is heated at a temperature of 150°C or higher and 240°C or lower. 請求項4~6のいずれか1項に記載のポリイミド組成物を硬化した、ポリイミド組成物の硬化膜。 A cured film of a polyimide composition obtained by curing the polyimide composition according to any one of claims 4 to 6. スプリットシリンダー共振器を使用した10GHzにおける測定において、誘電率が3.60以下、誘電正接が0.020以下である、請求項9に記載のポリイミド組成物の硬化膜。 10. The cured film of the polyimide composition according to claim 9, which has a dielectric constant of 3.60 or less and a dielectric loss tangent of 0.020 or less when measured at 10 GHz using a split cylinder resonator. 100℃~150℃における線熱膨張係数が30ppm/℃以下である、請求項9又は10に記載のポリイミド組成物の硬化膜。 The cured film of the polyimide composition according to claim 9 or 10, which has a linear thermal expansion coefficient of 30 ppm/°C or less at 100°C to 150°C. 25℃における引張弾性率が4.5GPa以上である、請求項9~11のいずれか1項に記載のポリイミド組成物の硬化膜。 The cured film of the polyimide composition according to any one of claims 9 to 11, which has a tensile modulus of elasticity at 25°C of 4.5 GPa or more. 請求項5又は6に記載のポリイミド組成物を硬化したポリイミド組成物の硬化膜であって、窒化ケイ素基板に対する密着性は、JIS K 5400-8.5に準拠した碁盤目試験法で剥離しない碁盤目の数が全体の80%以上である、ポリイミド組成物の硬化膜。 A cured film of a polyimide composition obtained by curing the polyimide composition according to claim 5 or 6, wherein the adhesion to a silicon nitride substrate is a grid that does not peel off in a grid test method in accordance with JIS K 5400-8.5 A cured film of a polyimide composition having 80% or more of the total number of meshes. 請求項9~13に記載のポリイミド組成物の硬化膜を用いて作製された絶縁膜。 An insulating film produced using a cured film of the polyimide composition according to any one of claims 9 to 13. 請求項9~13に記載のポリイミド組成物の硬化膜を用いて作製された保護膜。 A protective film produced using a cured film of the polyimide composition according to any one of claims 9 to 13. 請求項14の絶縁膜又は請求項15の保護膜を含む、電子部品。 An electronic component comprising the insulating film according to claim 14 or the protective film according to claim 15.
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