JP5129107B2 - ポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および金属−ポリイミド複合体 - Google Patents
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Description
(式中、X1、X2は、式(1)、式(2)で表される4価の芳香族基であり、Y1、Y2は、エーテル、−S−、C1〜4の飽和、不飽和アルキレン基、カルボニル基、スルホニル基または、フェニル基である。Z1〜Z3は2価の芳香族基または脂肪族基を表し、それぞれ独立であり、同じであっても異なっていてもよい。また、R1〜R9は、C1〜C4のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、水酸基、−SO2H、−OPh、−SCH3、−SPh、であり、n=0,1,2である。)
(式中、X3は、式(5)で表される4価の芳香族基である。X4は、式(6)で表される2価の芳香族基である。)
ポリアミド酸の付加重合後に添加する(以後「外添」ともいう。)オキサゾール環含有芳香族ジアミンは、3つの炭素と酸素、窒素原子から構成されるオキサゾール環を含有する芳香族ジアミンであればよい。耐熱性の観点からオキサゾール環中に芳香環を含むベンゾオキサゾール環を含有する芳香族ジアミンであることが好ましい。例えば、式(1)、式(2)、式(3)に示すような構造式中に2個のオキサゾール環を有するジアミン、式(4)に示すような構造式中に1個のオキサゾール環を有するジアミンを使用することが好ましい。式中、X1、X2は、式(1)、式(2)で表される4価の芳香族基であり、Y1、Y2は、エーテル、−S−、C1〜4の飽和、不飽和アルキレン基、カルボニル基、スルホニル基または、フェニル基である。Z1〜Z3は2価の芳香族基または脂肪族基を表し、それぞれ独立であり、同じであっても異なっていてもよい。また、R1〜R9は、C1〜C4のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、水酸基、−SO2H、−OPh、−SCH3、−SPh、であり、n=0,1,2である。
0.5重量%のポリアミド酸ワニス組成物を、オストワルド粘度計を用いて30℃で測定した。
得られた銅−ポリイミド複合体を長さ50mm、幅3mm、厚み25μmに切出し、塩化第2鉄水溶液(鶴見曹達社製)に浸漬し、銅箔層をエッチング処理し水洗を行った。得られたポリイミドフィルムを105℃にて熱風乾燥機にて乾燥させた後、熱分析装置(TMA-50、株式会社島津製作所製)を用いて引っ張りモード、5g荷重、試料長15mm、昇温速度10℃/min、N2雰囲気下にて測定を行い、接線の交点からTgを求め、また50℃〜200℃の線熱膨張率を算出した。
上記と同様にして銅−ポリイミド複合体を長さ150mm、幅10mm、厚み25μmに切出し、幅10mmの中央部の幅1.5mmをビニールテープにてマスキングし、塩化第2鉄水溶液(鶴見曹達社製)に浸漬し、銅箔層をエッチング処理し水洗を行った。その後、ビニールテープを除去し、得られたフレキシブル基板を105℃にて熱風乾燥機にて乾燥させた後、幅3mmの銅箔をポリイミド層から剥離し、その応力を測定した。剥離角度を90°、剥離速度を50mm/分とした。
縦3cm×横6cmの銅−ポリイミド複合体を切り出し、中央部の2.5cm×2.5cmをビニールテープにてマスキングし、塩化第2鉄水溶液(鶴見曹達社製)に浸漬し、銅箔層をエッチング処理し水洗を行った。その後、ビニールテープを除去し、得られた銅−ポリイミド複合体を105℃にて熱風乾燥機にて乾燥させた後、300℃に設定したハンダ浴中に試料を、銅箔光沢面側をハンダ浴に接触するように1分静置した際の外観変化による評価を行った。
上記と同様にして縦3cm×横6cmの銅−ポリイミド複合体を切り出し、中央部の2.5cm×2.5cmをビニールテープにてマスキングし、塩化第2鉄水溶液(鶴見曹達社製)に浸漬し、銅箔層をエッチング処理し水洗を行った。その後、ビニールテープを除去し、得られた試料を煮沸水中にて2時間浸漬し、その後室温にて水中に浸漬し取出し、表面に付着する水をふき取り、すみやかに、280℃、1分静置した際の外観変化による評価を行った。
アルバック理工株式会社製熱機械分析装置(TM−9400)及び湿度雰囲気調整装置(HC−1)を用いて、幅3mm、長さ20mm(チャック間長さ15mm)、厚み20μm〜25μm、のフィルムを23℃、荷重5gにて湿度30%RHから70%RHに変化させた際の試験片の伸びから30%RH〜70%RHにおける平均値としてポリイミドフィルムの湿度膨張係数を求めた。
株式会社オリエンテック製RTG−1210型引張試験装置を用い、試験長50mm、試験速度50mm/分にて3mm×50mmのポリイミドフィルムを引き伸ばし、弾性率は、ポリエステルイミドフィルムの引張伸度0.4%〜1.0%間における応力の傾きより算出した。(50mmの試料が100mmに伸びた時点で破断した場合に「引張破断伸度が100%」と表記する。)
2Lセパラブルフラスコ中に、ポリリン酸1000g、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル200mmol(和歌山精化工業社製)を入れ、窒素雰囲気下にて150℃、2時間攪拌を行った。その後p−アミノ安息香酸400mmol(和光純薬工業社製)を加え、200℃にて5時間反応させた。反応液を室温まで放令後、精製水中に滴下し、得られた黄緑色析出物をろ過により分取した後、125℃で真空乾燥させ、粗結晶を得た。その後、粗結晶をN−メチル−2−ピロリドンに100℃付近で溶解させ、室温まで放冷した溶液をろ過し、不溶成分を除去した後、得られたろ液に3質量%炭酸ナトリウム水溶液を滴下し、固体を析出させた。析出した固体を、ろ過により分取し、精製水で2〜3回洗浄した後、125℃にて真空乾燥させ、下記式(8)で表されるオキサゾール構造含有ジアミン(以下、OXAと称する)を得た。
3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニルの代わりに、2,4−ジアミノフェノール二塩酸塩(和光純薬工業社製 商品名アミドール)を用い、2,4−ジアミノフェノール二塩酸塩とp−アミノ安息香酸の仕込みモル比を当量にした以外は、合成例1と同様にして、ポリリン酸中にて脱水閉環反応及び分離・精製を行い、下記式(9)で表されるオキサゾール構造含有ジアミン(以下、BOXAと称する)を得た。
3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニルの代わりに、2,4−ジアミノフェノール二塩酸塩(和光純薬工業社製 商品名アミドール)、p−アミノ安息香酸の代わりに、テレフタル酸(和光純薬工業社製)を用いた以外は、合成例1と同様にして、ポリリン酸中にて脱水閉環反応及び分離・精製を行い、下記式(10)で表されるオキサゾール構造含有ジアミン(以下、PBOXAと称する)を得た。
3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニルの代わりに、2,4−ジアミノフェノール二塩酸塩(和光純薬工業社製 商品名アミドール)、p−アミノ安息香酸の代わりに、4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル(東京化成工業社製)を用いた以外は、合成例1と同様にして、ポリリン酸中にて脱水閉環反応及び分離・精製を行い、下記式(11)で表されるオキサゾール構造含有ジアミン(以下、BODEと称する)を得た。
<ポリアミド酸ワニス組成物、イミド化およびポリイミドフィルム特性の評価>
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中にモノマー骨格中にエステル基を含有する4−アミノフェニル−4’−アミノベンゾエート(以下APABと称する)47.5mmol、4、4’−ジアミノジフェニルエーテル(以下ODAと称する)2.5mmol、N−メチル−2−ピロリドン191mL(脱水)(和光純薬工業社製)(以下NMPと称する)に溶解した後、この溶液にモノマー骨格中にエステル基を含有するp−メチルフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物(以下MTAHQと称する)の粉末50mmolを徐々に加えた。30分後、溶液粘度が急激に増加した。更に80℃で4時間撹拌し、均一で透明かつ粘稠なエステル基を有するポリアミド酸溶液(ワニス)を得た。このポリアミド酸溶液中に、オキサゾール構造含有ジアミン(OXA)を樹脂固形分に対して6質量部となるように外添し、溶解させポリアミド酸ワニス組成物を得た。得られたポリアミド酸ワニス組成物は室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。NMP中、30℃、0.5質量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリアミド酸ワニス組成物の固有粘度は、0.72dL/gであった。
オキサゾール構造含有ジアミンとして、OXAの代わりに表1に示すように、それぞれBOXA、PBOXA、BODEを樹脂固形分に対して6質量部となるように外添し、実施例1と同様の操作を繰り返すことにより、ポリアミド酸ワニス組成物およびポリイミド樹脂ならびに銅−ポリイミド複合体を得た。
ステンレススチール製の碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに、パラフェニレンジアミン(精工化学社製)220mmol(以下PPDと略す)、ODA55mmolを窒素ガス雰囲気下で固形分濃度15質量%となるように、NMP694mlに50〜80℃にて溶解し、80℃に保持した。その後、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(三菱化学社製)(以下BPDAと略す)278mmolをフラスコに除々に加え、80℃〜100℃に保持しながら4時間撹拌した。このポリアミド酸溶液中に、オキサゾール構造含有ジアミン(OXA)を樹脂固形分に対して6質量部となるように外添して溶解させポリアミド酸ワニス組成物を得た。得られたポリアミド酸ワニス組成物は室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。NMP中、30℃、0.5質量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリアミド酸ワニス組成物の固有粘度は、1.7dL/gであった。
オキサゾール構造含有ジアミンとして、OXAの代わりにBOXAを樹脂固形分に対して6質量部となるように外添する以外は、実施例5と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
12μm厚の銅箔としてF2−WS箔(古河サーキットフォイル社製)の代わりに、NA−DFF箔(三井金属社製、Rz=0.6μm)を用いた以外は、実施例5と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中に、式(12)で表されるジアミン(以下、BPIPとする)6.42mmol、式(13)で表されるジアミン(以下、APABとする)6.42mmolを窒素ガス雰囲気下で固形分濃度15質量%となるように、NMP61mlに50〜80℃にて溶解し、80℃に保持した。その後、式(14)に表される酸二無水物(以下、TABPとする)13.38mmolをフラスコに除々に加え、80℃に保持しながら4時間撹拌した。このポリアミド酸溶液中に、OXAを樹脂固形分に対して3質量部となるように外添して溶解させポリアミド酸ワニス組成物を得た。得られたポリアミド酸ワニス組成物は室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。NMP中、30℃、0.5質量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリアミド酸ワニス組成物の固有粘度は、1.2dL/gであった。
オキサゾール構造含有ジアミンとして、OXAの代わりにBODEを樹脂固形分に対して3質量部となるように外添した以外は、実施例8と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
12μm厚の銅箔としてF2−WS箔(古河サーキットフォイル社製)の代わり、NA−DFF箔(三井金属社製、Rz=0.6μm)を用いた以外は、実施例8と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
12μm厚の銅箔としてF2−WS箔(古河サーキットフォイル社製)の代わり、NA−DFF箔(三井金属社製、Rz=0.6μm)を用いた以外は、実施例9と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中にモノマー骨格中にエステル基を含有するAPAB47.5mmol、ODA2.5mmol、NMP191mL(脱水)に溶解した後、この溶液にモノマー骨格中にエステル基を含有するMTAHQの粉末50mmolを徐々に加えた。30分後、溶液粘度が急激に増加した。更に80℃で4時間撹拌し、均一で透明かつ粘稠なエステル基を有するポリアミド酸溶液を得た。得られたポリアミド酸溶液は室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。NMP中、30℃、0.5重量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリアミド酸溶液の固有粘度は、0.72dL/gであった。
比較例1で得られたポリアミド酸溶液に、2−エチル−4−メチル−イミダゾール(四国化成社製 製品名2E4MZ)を樹脂固形分に対して6質量部になるように添加したポリアミド酸ワニス組成物を得た。以後、比較例1と同様の操作を繰り返すことによりポリイミド樹脂ならびに銅−ポリイミド複合体を得た。
ステンレススチール製の碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに、PPD220mmol、ODA55mmolを窒素ガス雰囲気下で固形分濃度15重量%となるように、NMP694mlに50℃〜80℃にて溶解し、80℃に保持した。その後、BPDA278mmolをフラスコに除々に加え、80℃〜100℃に保持しながら4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液を得た。得られたポリアミド酸溶液は室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。NMP中、30℃、0.5重量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリアミド酸溶液の固有粘度は、1.7dL/gであった。
比較例3で得られたポリアミド酸溶液に、2−エチル−4−メチル−イミダゾールを樹脂固形分に対して6質量部になるように添加したポリアミド酸ワニス組成物を得た。比較例3と同様の操作を繰り返すことによりポリイミド樹脂ならびに銅−ポリイミド複合体を得た。
ステンレススチール製の碇型撹拌器を取り付けた容量1000mlのガラス製のセパラブル3つ口フラスコに、パラフェニレンジアミン(精工化学社製)220mmol(以下PPDと略す)、ODA55mmolを窒素ガス雰囲気下で、NMP694mlに50〜80℃にて溶解し、80℃に保持した。その後、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(三菱化学社製)(以下BPDAと略す)278mmol、及びオキサゾール構造含有ジアミン(OXA)を全モノマー固形分に対して6質量部となるようにフラスコに除々に加え、80℃〜100℃に保持しながら4時間撹拌し、ポリアミド酸溶液を得た。以後、比較例4と同様の操作を繰り返すことによりポリイミド樹脂ならびに銅−ポリイミド複合体を得た。
12μm厚の銅箔としてF2−WS箔(古河サーキットフォイル社製)の代わりに、NA−DFF箔(三井金属社製、Rz=0.6μm)を用いた以外は、比較例3と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
よく乾燥した攪拌機付密閉反応容器中に、BPIP6.42mmol、APAB6.42mmolを窒素ガス雰囲気下で固形分濃度15質量%となるように、NMP61mlに50〜80℃にて溶解し、80℃に保持した。その後、TABP13.38mmolをフラスコに除々に加え、80℃に保持しながら4時間撹拌した。得られたポリアミド酸ワニスは室温および−20℃で一ヶ月間放置しても沈澱、ゲル化は全く起こらず、高い溶液貯蔵安定を示した。NMP中、30℃、0.5質量%の濃度でオストワルド粘度計にて測定したポリアミド酸ワニスの固有粘度は、1.2dL/gであった。
12μm厚の銅箔としてF2−WS箔(古河サーキットフォイル社製)の代わりに、NA−DFF箔(三井金属社製、Rz=0.6μm)を用いた以外は、比較例7と同様の操作を繰り返すことによりポリアミド酸ワニス組成物、ポリイミド樹脂および銅−ポリイミド複合体を得た。
Claims (8)
- ポリアミド酸溶液と、オキサゾール環含有芳香族ジアミンと、を含有することを特徴とするポリアミド酸ワニス組成物。
- 前記オキサゾール環含有芳香族ジアミンが、式(1)、式(2)、式(3)および式(4)のいずれか1種類以上で示されるオキサゾール環含有芳香族ジアミンであることを特徴とする請求項1に記載のポリアミド酸ワニス組成物。
(式中、X1、X2は、式(1)、式(2)で表される4価の芳香族基であり、Y1、Y2は、エーテル、−S−、C1〜4の飽和、不飽和アルキレン基、カルボニル基、スルホニル基または、フェニル基である。Z1〜Z3は2価の芳香族基または脂肪族基を表し、それぞれ独立であり、同じであっても異なっていてもよい。また、R1〜R9は、C1〜C4のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、水酸基、−SO2H、−OPh、−SCH3、−SPh、であり、n=0,1,2である。)
- ポリアミド酸100質量部と、オキサゾール環含有芳香族ジアミン0.01〜20質量部と、を含有することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のポリアミド酸ワニス組成物。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載のポリアミド酸ワニス組成物をイミド化して得られることを特徴とするポリイミド樹脂。
- 請求項1から請求項4のいずれかに記載のポリアミド酸ワニス組成物をイミド化して得られるポリイミド樹脂と、金属箔と、を備えることを特徴とする金属−ポリイミド複合体。
- 前記金属箔の十点平均粗さRzが0.7μm以下であることを特徴とする請求項6に記載の金属−ポリイミド複合体。
- ポリアミド酸と、オキサゾール環含有芳香族ジアミンと、を含有するポリアミド酸ワニス組成物の製造方法であって、前記ポリアミド酸が、芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとの重合体であり、前記ポリアミド酸を重合した後に前記オキサゾール環含有芳香族ジアミンを前記ポリアミド酸に添加することを特徴とするポリアミド酸ワニス組成物の製造方法。
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