JPH03121128A - Amphoteric polyimide precursor and mono-molecular thin film thereof - Google Patents

Amphoteric polyimide precursor and mono-molecular thin film thereof

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JPH03121128A
JPH03121128A JP25936289A JP25936289A JPH03121128A JP H03121128 A JPH03121128 A JP H03121128A JP 25936289 A JP25936289 A JP 25936289A JP 25936289 A JP25936289 A JP 25936289A JP H03121128 A JPH03121128 A JP H03121128A
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JP
Japan
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group
film
formula
thin film
precursor
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Application number
JP25936289A
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Japanese (ja)
Inventor
Makoto Murata
誠 村田
Masakazu Kamikita
正和 上北
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the title precursor which can form a lowly defective thin film by the LB method and, when heated, can give an ultrathin film having good heat resistance and electrical properties and excellent chemical resistance and mechanical properties by using specified repeating units as the principal components. CONSTITUTION:An amphoteric polyimide precursor mainly consisting of repeating units of formula I wherein R<1> is a tetravalent group having at least two carbon atoms; R<2> is a group of formula II; and R<3>, R<4>, R<5> and R<6> are each an aliphatic, alicyclic, or aromatic (or combined) 1-3C (halogen-, nitro-, amino-, cyano-, methoxy or acetoxy-substituted) monovalent group or H, and at least one of them is a 12-30C group. When the Langmuir-Blodgett method (LB method) is applied to this precursor, a lowly defective thin film can be formed, and when the obtained LB film is heated, an ultrathin polyimide film having a thickness <=10000Angstrom and very good heat resistance and electrical properties, being lowly defective and having good chemical resistance and mechanical properties can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 主髪上互肌里立国 本発明はポリイミド単分子薄膜、さらに詳しくはラング
ミュア・プロジェット(以下、LB法という)で製膜し
うるように修飾された両性ポリイミド前駆体およびその
製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a polyimide monomolecular thin film, more specifically an amphoteric polyimide precursor modified to be able to be formed by Langmuir-Prodgett (hereinafter referred to as LB method). and its manufacturing method.

の  ・      しよ゛と る  占すでに193
0年代、炭素数16〜22ぐらいの脂肪酸が水面上に単
分子膜をつくり、それを基買上に累積しうろことがラン
グミュアとプロジェットにより見出されているが、この
累積膜の応用について検討が行われはじめたのは最近の
ことである。しかし直鎖飽和脂肪酸のラングミュア・プ
ロジェット膜(以下、LB膜という)は、実際に応用す
るには耐熱性や機械的強度が充分でなく、そのままでは
使用しえないという問題がある。
The fortune is already 193
In the 1900s, Langmuir and Prodgett discovered that fatty acids with about 16 to 22 carbon atoms formed a monomolecular film on the water surface and accumulated it on the surface of the water.The application of this cumulative film was studied. It has only recently begun to be carried out. However, Langmuir-Prodgett membranes (hereinafter referred to as LB membranes) made of straight-chain saturated fatty acids have a problem in that they do not have sufficient heat resistance or mechanical strength for practical applications, and cannot be used as they are.

これらの問題を改善するものとして、たとえばω−トリ
コセン酸、ω−へブタデセン酸あるいはα−オクタデシ
ルアクリル酸などの不飽和脂肪酸や、ステアリン酸ビニ
ルやオクタデシルアクリレートなどの不飽和の脂肪酸エ
ステルなどから形成した膜を重合させた膜が研究されて
いるが、耐熱性などが充分とはいえない。
To improve these problems, for example, unsaturated fatty acids such as ω-tricosenoic acid, ω-hebutadecenoic acid, or α-octadecyl acrylic acid, or unsaturated fatty acid esters such as vinyl stearate and octadecyl acrylate, etc. Polymerized membranes are being researched, but their heat resistance is not sufficient.

一方、耐熱性フィルムとしてポリイミドフィルムがある
が、スピンコードなどの方法による場合には、膜厚がせ
いぜい1000Å以上、通常は1μm以上のものしかえ
られず、1000人未満の膜厚のピンホールのない耐熱
性薄膜を作製するのは非常に困難である。
On the other hand, there is a polyimide film as a heat-resistant film, but when using methods such as spin cord, it is possible to obtain a film with a thickness of at most 1000 Å or more, usually 1 μm or more, and a film with a thickness of less than 1000 Å without pinholes. It is extremely difficult to produce heat-resistant thin films.

本発明者らは耐熱性や接着力などの機械的特性や耐薬品
性などが改善された耐熱性の超薄膜材料を提供しうる材
料を特開昭62−129317に提案した。
The present inventors proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 129317/1982 a material that can provide a heat-resistant ultra-thin film material with improved mechanical properties such as heat resistance and adhesive strength, and chemical resistance.

しかし、製膜方法によっては、欠陥のないポリイミド薄
膜を作製するのが難しいことがあった。
However, depending on the film forming method, it may be difficult to produce a defect-free polyimide thin film.

占  ゛ るための 本発明はポリアミック酸単位に特別なジアミン成分を用
いることによってなされたものであり、一般式(1): (式中、R′は少なくとも2個の炭素原子を含有する4
価の基、R2は (R3、R4、R5およびR6は脂肪族、環状脂肪族あ
るいは芳香族(これらが相互に組合わされていてもよい
)の炭素数1〜30の1価の基(これらの基がハロゲン
原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ基、ア
セトキシ基で置換されていてもよい)または水素原子で
あり、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1個は
炭素数12〜30、好ましくは14〜22の基である。
The present invention has been made by using a special diamine component in the polyamic acid unit, and has the general formula (1): (wherein R' is 4 containing at least 2 carbon atoms).
The valent group, R2 is (R3, R4, R5 and R6 are aliphatic, cycloaliphatic or aromatic (these may be combined with each other) monovalent groups having 1 to 30 carbon atoms (these The group may be substituted with a halogen atom, a nitro group, an amino group, a cyano group, a methoxy group, an acetoxy group) or a hydrogen atom, and at least one of R3, R4, R5 and R6 has 12 to 30 carbon atoms. , preferably 14 to 22 groups.

〕で表わされる繰返し単位を有する両性ポリイミド前駆
体及び該前駆体をラングミュア・プロジェット法により
基板上に形成した単分子膜あるいは累積膜に関する。
The present invention relates to an amphoteric polyimide precursor having a repeating unit represented by the following formula, and a monomolecular film or a cumulative film formed of the precursor on a substrate by the Langmuir-Prodgett method.

11桝 本発明の両性ポリイミド前駆体は、一般式(1):%式
%) で表わされる繰返し単位を有する数平均分子量が2.0
00〜300,000 、好ましくは10.000〜1
50,000のものである。数平均分子量が2.000
〜300.000の範囲をはずれると、膜を作製したと
きの強度が低すぎたり、粘度が高すぎて膜の作製がうま
くいきに(くなるなどの傾同が生ずる。
The amphoteric polyimide precursor of the present invention has a repeating unit represented by the general formula (1): % formula %) and has a number average molecular weight of 2.0.
00-300,000, preferably 10,000-1
50,000. Number average molecular weight is 2.000
If it is out of the range of ~300.000, the strength of the film produced will be too low or the viscosity will be too high, resulting in a tendency for the film to not be produced successfully.

一般式(1)におけるR1は少なくとも2個の炭素原子
を含有する、好ましくは5〜20個の炭素原子を含有す
る4価の基であり、芳香族の基であってもよく、脂肪族
の基であってもよく、環状脂肪族の基であってもよく、
これらの基が組合わさった基であってもよ(、さらには
これらの基が脂肪族、環状脂肪族あるいは芳香族(これ
らが相互に組合わさっていてもよい)の炭素数1〜30
の1価の基の(これらの基がハロゲン原子、ニトロ基、
アミノ基、シアノ基、メトキシ基、アセトキシ基などの
基で置換されていてもよい)あるいは該基が一〇−1−
COO−、−NHCO−1−CO−1−s−、−css
−NHO2−1−C8−などに結合した基で置換され誘
導体となった基であってもよい。しかし、R1が少なく
とも6個の炭素数を有するベンゼノイド不飽和によって
特徴づけられた基である場合には、耐熱性、耐薬品性お
よび機械的特性などの点から好ましい。
R1 in general formula (1) is a tetravalent group containing at least 2 carbon atoms, preferably 5 to 20 carbon atoms, and may be an aromatic group, or an aliphatic group. It may be a group or a cycloaliphatic group,
These groups may be a combination of these groups (and furthermore, these groups may be aliphatic, cycloaliphatic, or aromatic (these may be combined with each other) and have 1 to 30 carbon atoms.
(These groups are halogen atoms, nitro groups,
may be substituted with a group such as an amino group, a cyano group, a methoxy group, or an acetoxy group) or the group
COO-, -NHCO-1-CO-1-s-, -css
It may also be a group substituted with a group bonded to -NHO2-1-C8- or the like to become a derivative. However, it is preferable from the viewpoint of heat resistance, chemical resistance, mechanical properties, etc. when R1 is a group characterized by benzenoid unsaturation having at least 6 carbon atoms.

前記のごときR1の具体例としては、たとえば、(以下
余白) などがあげられる。
Specific examples of R1 as described above include (hereinafter referred to as blank space).

本明細書にいうベンゼノイド不飽和とは、炭素環式化合
物の構造に関してキノイド構造と対比して用いられる術
語で、普通の芳香族化合物に含まれる炭素環と同じ形の
構造をいう。
The term "benzenoid unsaturation" as used herein is a term used in contrast to a quinoid structure regarding the structure of a carbocyclic compound, and refers to a structure having the same shape as a carbocyclic ring contained in ordinary aromatic compounds.

接合する手の位置には特に限定はないが、4個の結合手
の各2個づつがR1を構成する隣接する2個の炭素原子
に存在する場合は、両性ポリイミド前駆体を用いて形成
した膜などをポリイミド化する際に5員環を形成しやす
く、イミド化しやすいため好ましい。
There is no particular limitation on the position of the joining hands, but if two of each of the four bonding hands are present on two adjacent carbon atoms constituting R1, it is formed using an amphoteric polyimide precursor. It is preferable because it is easy to form a 5-membered ring when polyimidizing a film or the like, and it is easy to imidize.

前記ごときR1の好ましい具体例としては、たとえば p−キノイド ベンゼノイド不飽和 R1の4個の結合手、すなわち一般式(1)で表わされ
る繰返し単位において (前記式中の11710 およびR11 はいずれも炭素数1 〜30のアルキル基またはアリール基)〕 CH3−C−C)13 R2は、 2価の基である であるが、 その10〜20%程度であれば次のよ うな2価の基を混合して用いてもよい。
Preferred specific examples of R1 as described above include, for example, in the four bonds of p-quinoid benzenoid unsaturated R1, that is, in the repeating unit represented by general formula (1) (11710 and R11 in the above formula are both carbon (number 1 to 30 alkyl group or aryl group)] CH3-C-C)13 R2 is a divalent group, but if it is about 10 to 20%, the following divalent group can be used. They may be used in combination.

〔式中、 R9は− (CHz) r  〜。[During the ceremony, R9 is- (CHz) r  〜.

CH。CH.

CF。C.F.

−(CH2)7〜1゜ CI、+ (CHI) a  CH(CHz) zCH。-(CH2)7~1° CI,+ (CHI) a CH (CHz) zCH.

CH。CH.

−(cut)IOCH(CH3)− Hff0 (CHz)s  CH(CHz)z (CHz)s  0 −(CHz)*  0 (CHz)i などがあげられる。-(cut)IOCH(CH3)- Hff0 (CHz)s CH(CHz)z (CHz)s 0 -(CHz) * 0 (CHz)i etc.

一般式(1)におけるR3、R4、R3XR&は脂肪族
、環状脂肪族、芳香族(それらが相互に組合わさってい
てもよい)の炭素数1〜30、好ましくは1〜22の1
価の基(それらの基がハロゲン原子、ニトロ基、アミノ
基、シアノ基、メトキシ基、アセトキシ基などで置換さ
れ、誘導体となっていてもよい)または水素原子である
In the general formula (1), R3, R4, R3
A valent group (these groups may be substituted with a halogen atom, a nitro group, an amino group, a cyano group, a methoxy group, an acetoxy group, etc. to form a derivative) or a hydrogen atom.

なお一般式(1)においてR3、R4、R5およびR&
はいずれも一般式(4): %式%) (式中、R1,RZは前記と同じ)で表わされるポリア
ミック酸単位に疎水性を付与し、安定な凝縮膜をうるた
めに導入される基であり、R3、R4、R5、R6のう
ち少なくとも1個、好ましくは2個が炭素原子数12〜
30、好ましくは14〜22の前記の基であることが、
水面上に安定な凝縮膜が形成され、それがLB法により
基板上に累積されるために必要である。
In general formula (1), R3, R4, R5 and R&
Both are groups introduced in order to impart hydrophobicity to the polyamic acid unit represented by the general formula (4): (% formula %) (in the formula, R1 and RZ are the same as above) and to obtain a stable condensed film. and at least one, preferably two of R3, R4, R5, and R6 have 12 to 12 carbon atoms.
30, preferably 14 to 22 of the above groups,
A stable condensed film is formed on the water surface, which is necessary for accumulation on the substrate by the LB method.

前記ごときR3、R4、R5、R6の具体例としては、
たとえば CHs(cH2す「了、  (CTo) zC)I(C
Hzすt了、) (以上のnはいずれも12〜30、好ましくは16〜2
2)などがあげられる。本発明の両性ポリイミド前駆体
がLB法で製膜できるためには、前記の基はCH3(C
H,すn−1−であられされる直鎖アルキル基であるが
、性能的にもコスト的にももっとも望ましい。前述のご
ときハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メ
トキシ基、アセトキシ基などは必須ではないが、フッ素
原子を導入すると疎水性が水素原子とくらべて飛躍的に
改善されるので、フッ素原子を含むものを使用するのは
好ましい。
Specific examples of R3, R4, R5, and R6 as described above include:
For example, CHs(cH2su', (CTo) zC) I(C
(N is 12 to 30, preferably 16 to 2)
2) etc. In order for the amphoteric polyimide precursor of the present invention to be formed into a film by the LB method, the above group must be CH3 (C
A straight chain alkyl group represented by H, sn-1- is the most desirable in terms of performance and cost. Although the aforementioned halogen atoms, nitro groups, amino groups, cyano groups, methoxy groups, acetoxy groups, etc. are not essential, introducing fluorine atoms dramatically improves hydrophobicity compared to hydrogen atoms, so fluorine atoms It is preferable to use one containing

R3、R4、R3,R6のうちの2個の水素原子の場合
の本発明の両性ポリイミド前駆体の繰返し単位の具体例
としては、一般式(2): %式%) (式中、R1、pt、 R3、R4は前記と同じ、ただ
しR1およびR4は炭素数12〜30の基である)で表
わされる繰返し単位や、一般式(3): 式(3)で表わされるものである場合には、製造が容易
である、コスト的にも安価であるなどの点から好ましい
Specific examples of the repeating unit of the amphoteric polyimide precursor of the present invention in the case of two hydrogen atoms among R3, R4, R3, and R6 include general formula (2): % formula %) (wherein, R1, pt, R3, R4 are the same as above, except that R1 and R4 are groups having 12 to 30 carbon atoms), or general formula (3): When the repeating unit is represented by formula (3), is preferable because it is easy to manufacture and inexpensive.

一般式(1)〜(3)で示される繰返し単位を有する本
発明の両性ポリイミド前駆体の具体例としては、たとえ
ば (式中、R1、Rt、R5、R6は前記と同じ、ただL
R’およびR”Cよ炭素数12〜300基)で表わされ
る繰返し単位などがあげられる0本発明の両性ポリイミ
ド前駆体の繰返し単位が一般式(2)や一般(式中のR
″、R4の具体例としては、CHs (CHz) + 
+−5CH3(Cut) + x−1CHs (CHt
) + sCHff(CHg)+−5CH3(CHt)
+−5CH3(CHt)t+CFs (CHz) t 
s−など、戸、R6の具体例としては、CHs−1CH
s (CHt) z−2CHs(CHz)sCHs (
CHg) s−など)、 (以下余白) などがあげられる。式中の→は異性を表わす。
Specific examples of the amphoteric polyimide precursor of the present invention having repeating units represented by general formulas (1) to (3) include (wherein R1, Rt, R5, and R6 are the same as above, only L
The repeating units of the amphoteric polyimide precursor of the present invention include general formula (2) and general (R in the formula
″, a specific example of R4 is CHs (CHz) +
+-5CH3 (Cut) + x-1CHs (CHt
) + sCHff(CHg)+-5CH3(CHt)
+-5CH3(CHt)t+CFs(CHz)t
As a specific example of door, R6, such as s-, CHs-1CH
s (CHt) z-2CHs (CHz) sCHs (
CHg) s-, etc.), (hereinafter referred to as margin), etc. → in the formula represents isomerism.

異性とは、たとえば一般式: (式中のR1、R4の具体例としては、CHs(CHz
)+−5CH3(C)b)+5−1CHs (CHz)
 + 5−CHs(CHz)+−5CHff(CHz)
+*−1Cfl*((Jlt)z+−CF2 (CHz
) Is−など) に基づき説明すると、上式は および (式中のR55R&の具体例としては、CHs(CHt
)+−5CH3(CL)+5−5CHx (CHz) 
l5CB!(CL)tt−1CHs(CTo) +*−
1CIlz(CHz)z+−1Ch(CHよ)3.−な
ど)などの繰返し単位を含むもの02つの弐を2つの式
で表わしたものであり、このような場合に異性を表わす
→が用いられる。
Isomerism means, for example, the general formula: (Specific examples of R1 and R4 in the formula include CHs(CHz
)+-5CH3(C)b)+5-1CHs (CHz)
+5-CHs(CHz)+-5CHff(CHz)
+*-1Cfl*((Jlt)z+-CF2 (CHz
) Is- etc.) The above formula is and (As a specific example of R55R& in the formula, CHs(CHt
)+-5CH3(CL)+5-5CHx (CHz)
l5CB! (CL)tt-1CHs(CTo) ++-
1CIlz(CHz)z+-1Ch(CH)3. -, etc.) 0 and 2 are expressed by two formulas, and in such cases, → is used to represent isomerism.

本明細書における異性は、(a)式、(b)式で表わさ
れる部分が単独で含有されている場合、(a)式、(b
)式で表わされる部分が共存する場合のいずれの場合を
も表わす。
In the present specification, isomerism means that when a moiety represented by formula (a) or formula (b) is contained alone,
) represents any case where the parts expressed by the formula coexist.

一般式(1)で表わされる繰返し単位をもつ両性ポリイ
ミド前駆体は、単一の繰返し単位からなっていてもよ(
、異なった繰返し単位からなる共重合体であってもよい
The amphoteric polyimide precursor having a repeating unit represented by general formula (1) may consist of a single repeating unit (
, a copolymer consisting of different repeating units.

一般式(1)において、RI、、 R6の少なくとも1
つが先に説明したR1−R6のそれぞれの具体例から選
ばれた少なくとも2種の基にすることによって種々の共
重合体が提供される。
In general formula (1), at least one of RI, R6
Various copolymers are provided by using at least two groups selected from the specific examples of R1 to R6 described above.

(式中、x、yは比率を表わし、0<x<1.0<y<
l、x+y=1である)で表わされる。
(In the formula, x and y represent the ratio, 0<x<1.0<y<
l, x+y=1).

さらにR2として 02種が選ばれると、両性ポリイミド前駆体の繰返し単
位は一般式: : %式%) で表わされる。以上の例はほんの一例である。また、R
3、R4、R8SR&についても多数の例をあげうるが
、繰返し単位として記載すると、たとえば(以下余白) 「−一−ヒー二 一 \ / \ / / \ \ / \ / などである。
Further, when type 02 is selected as R2, the repeating unit of the amphoteric polyimide precursor is represented by the general formula: :%Formula%). The above examples are just a few examples. Also, R
Many examples can be given for 3, R4, and R8SR&, but when written as a repeating unit, for example (in the margin below) "-1-He21\ / \ / / \\ / \ / etc.

前記のごとき本発明の両性ポリイミド前駆体は、−iに
N、N−ジメチルアセトアミド、N、N−ジメチルホル
ムアミド、N、N−ジエチルホルムアミド、ヘキサメチ
ルホスホルアミドなどの有機極性溶剤に溶、上記有機極
性溶剤とクロロホルムなどの通常の有機溶剤などの混合
溶剤に溶、通常の有機溶剤、たトエハベンゼル、エーテ
ル、クロロホルム、アセトン、メタノールなどに難溶〜
不溶で、赤外([R)吸収スペクトル分析でアミド、カ
ルボン酸(場合によってはカルボン酸エステル)および
長鎖アルキル基の特徴的な吸収が観察される。耐熱性が
よいように選ばれた両性ポリイミド前駆体は熱分析の結
果にも特徴があり、約200°Cで重量の急激な減少が
はじまり、約400°Cで完結する。重量の減少が完結
したのちは、IR吸収スペクトル分析でのアミド、カル
ボン酸(場合によってはカルボン酸エステル)および長
鎖アルキル基の吸収が消失し、イミド環の吸収があられ
れる。
The amphoteric polyimide precursor of the present invention as described above can be prepared by dissolving -i in an organic polar solvent such as N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, hexamethylphosphoramide, etc. Soluble in mixed solvents such as organic polar solvents and ordinary organic solvents such as chloroform, and poorly soluble in ordinary organic solvents such as benzene, ether, chloroform, acetone, methanol, etc.
It is insoluble and characteristic absorptions of amides, carboxylic acids (and in some cases carboxylic esters) and long-chain alkyl groups are observed in infrared ([R) absorption spectroscopy. The amphoteric polyimide precursor, which was selected for its good heat resistance, has characteristics in the results of thermal analysis: a rapid weight loss begins at about 200°C and is completed at about 400°C. After the weight reduction is completed, the absorption of amide, carboxylic acid (carboxylic acid ester in some cases), and long-chain alkyl group disappears in IR absorption spectrum analysis, and the absorption of imide ring disappears.

前記説明においては、本発明の前駆体の繰返し単位はす
べて一般式(1)で表わされる繰返し単位である場合に
ついて説明したが、繰返し単位のうちの30%以下の範
囲であれば、一般式(5):〔式中、R1、R2は前記
と同じ、Rは炭素数1−11の1価の脂肪族、環状脂肪
族、芳香族(これらが相互に組合わさっていてもよい)
の基、これらの基がハロゲン原子、ニトロ基、アミノ基
、シアノ基、メトキシ基、アセトキシ基などで置換され
た基または水素原子であり、4個のRは同じでもよく異
なっていてもよい〕で表わされる繰返し単位が含まれて
いてもよい。
In the above description, the case where all the repeating units of the precursor of the present invention are repeating units represented by the general formula (1) was explained, but if it is within 30% of the repeating units, the general formula ( 5): [wherein R1 and R2 are the same as above, R is a monovalent aliphatic group having 1 to 11 carbon atoms, a cycloaliphatic group, or an aromatic group (these may be combined with each other)
A group in which these groups are substituted with a halogen atom, a nitro group, an amino group, a cyano group, a methoxy group, an acetoxy group, etc., or a hydrogen atom, and the four R's may be the same or different.] It may contain a repeating unit represented by .

つぎに本発明の前駆体を用いたLB膜について説明する
Next, an LB film using the precursor of the present invention will be explained.

本発明の前駆体を用いたLB膜の製法としては、該前駆
体を水面上に展開し、一定の表面圧で圧縮して単分子膜
を形成し、その膜を基板上にうつしとる方法であるLB
法のほか、水平付着法、回転円筒法などの方法(新実験
化学講座 第18巻界面とコロイド、498〜508頁
)などがあげられ、通常行われている方法であれば特に
限定されることなく使用しうる。
A method for producing an LB film using the precursor of the present invention is to spread the precursor on a water surface, compress it with a constant surface pressure to form a monomolecular film, and transfer the film onto a substrate. A certain LB
In addition to the method, methods such as the horizontal adhesion method and the rotating cylinder method (New Experimental Chemistry Course, Vol. 18, Interfaces and Colloids, pp. 498-508) can be cited, but there are no particular limitations as long as they are commonly used methods. It can be used without

一般にLB膜を形成させる物質を水面上に展開する際に
、水には溶けないで気相中に蒸発してしまうベンゼン、
クロロホルムなどの溶媒が使用されるが、本発明の前駆
体の場合には、溶解度をあげるために有機極性溶媒を併
用するのが望ましい。
Generally, when a substance that forms an LB film is spread on the water surface, benzene, which does not dissolve in water and evaporates into the gas phase,
A solvent such as chloroform is used, but in the case of the precursor of the present invention, it is desirable to use an organic polar solvent in combination to increase solubility.

このような有機極性溶媒としては、たとえばN、 N−
ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド
、N、N−ジエチルホルムアミド、N、N−ジエチルア
セトアミド、N、N−ジメチルメトキシアセトアミド、
ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、
ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルホスホルア
ミド、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレ
ンスルホンなどがあげられる。
Examples of such organic polar solvents include N, N-
Dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylformamide, N,N-diethylacetamide, N,N-dimethylmethoxyacetamide,
dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone,
Examples include pyridine, dimethylsulfone, hexamethylphosphoramide, tetramethylenesulfone, and dimethyltetramethylenesulfone.

ベンゼン、クロロホルムなどと有機極性溶剤とを併用す
る場合には、水面上へ展開するとベンゼン、クロロホル
ムなどは気相中に蒸発し、有機種性溶媒は大量の水に溶
解すると考えられる。
When benzene, chloroform, etc. are used in combination with an organic polar solvent, it is thought that when developed on the water surface, the benzene, chloroform, etc. will evaporate into the gas phase, and the organic solvent will dissolve in a large amount of water.

本発明の前駆体を水面上に展開する際に使用する溶液の
濃度には特に限定はないが、通常2〜5XIO−’M程
度が用いられる。
The concentration of the solution used when spreading the precursor of the present invention on the water surface is not particularly limited, but usually about 2 to 5XIO-'M is used.

本発明の前駆体を用いたLB膜を形成する基板には特に
限定はなく、形成されたLB膜の用途に応じて選択すれ
ばよいが、LB膜を加熱してポリイミドにして用いる場
合には耐熱性が良好であることが必要である。
The substrate on which the LB film using the precursor of the present invention is formed is not particularly limited, and may be selected depending on the purpose of the formed LB film, but when the LB film is heated and used as a polyimide, It is necessary to have good heat resistance.

前記のごとき基板の具体例としては、ガラス、アルミナ
、石英などのような無機の基板のほか金属製やプラスチ
ック製の基板、さらにはSt、GaAs、ZnSのよう
な■族、I−V族、■−■族などの半導体、P b T
 t Os 、B a T i O3、LiNb0. 
、LiTa0.のような強誘電体製の基板あるいは磁性
体基板などがあげられる。これらの基板は通常行われる
ような表面処理を施して用いてもよいことはもちろんの
ことである。
Specific examples of the above-mentioned substrates include inorganic substrates such as glass, alumina, and quartz, as well as metal and plastic substrates, as well as group Ⅰ, IV group, such as St, GaAs, and ZnS. ■-■ group semiconductors, P b T
t Os , B a T i O3, LiNb0.
, LiTa0. Examples include ferroelectric substrates and magnetic substrates such as . Of course, these substrates may be used after being subjected to a commonly used surface treatment.

本発明の前駆体を用いるとLB法で基板上に欠陥の少な
い、耐熱性の良好な薄膜を形成することができ、さらに
この薄膜を部分的にあるいは完全にイミド化させること
によって、さらに耐熱性の優れた薄膜をうることができ
る。
By using the precursor of the present invention, it is possible to form a thin film with few defects and good heat resistance on a substrate by the LB method, and by partially or completely imidizing this thin film, it is possible to further improve the heat resistance. An excellent thin film can be obtained.

イミド化の方法については特に限定はないが、200〜
400°C近辺の温度で加熱するのが一般的であり、レ
ーザー光などを用いて行ってもよい。
There is no particular limitation on the imidization method, but 200~
Heating is generally performed at a temperature of around 400°C, and may be performed using laser light or the like.

もちろんポリアミック酸のイミド化の際に使用される無
水酢酸やピリジンを使ってもよいし、またそれらと熱反
応とを併用してもよい、たとえば−般式(2)で表わさ
れる繰返し単位の場合には、なる反応がおこり、また一
般式(3)で表わされる繰返し単位の場合には、・ なる反応がおこってポリイミド化物となる。もちろん一
般式(4)で表わされるポリアミック酸単位の場合にも
8.0が生成してポリイミド化物となるが、この場合に
はLB膜用としての材料とはなりえない。
Of course, acetic anhydride and pyridine used in the imidization of polyamic acid may be used, or they may be used in combination with thermal reaction. For example, in the case of the repeating unit represented by the general formula (2) In the case of the repeating unit represented by the general formula (3), the following reaction occurs to form a polyimide. Of course, in the case of the polyamic acid unit represented by the general formula (4), 8.0 is also produced and becomes a polyimide, but in this case it cannot be used as a material for an LB film.

本発明の前駆体は通常のLB膜より耐熱性、耐薬品性が
改善されているので、本発明の前駆体のLB膜をそのま
まデバイスなどの用途に使用することができる。
Since the precursor of the present invention has improved heat resistance and chemical resistance than ordinary LB films, the LB film of the present invention can be used as it is for applications such as devices.

先に述べたようにえられるポリイミド薄膜は、耐熱性、
耐薬品性に優れ、機械的特性も良好で、そのうえ100
0Å以下という非常に薄い膜であり、望む・なら5〜1
000人にもしうる。それゆえ、ICやLSIなどの絶
縁膜のみならず、キャパシター、MIS、MIMなどの
構造をもつ種々の電気電子素子中の絶縁層などとしてエ
レクトロニクス分野に使用することができ、電界効果ト
ランジスタ、光電変換素子、受光素子、発光素子、光検
出素子、熱電子トランジスタなどに使用しうる。JJ(
ジョセフソン ジャンクション)への応用も考えられる
。そのほかウニイブガイド用クラツド材、光学回路成分
などとしても利用可能であり、保護用などを含めたコー
ティング材料としても好適に使用しうる。またエネルギ
ー変換や物質分離などの分野にも使用しうる。
The polyimide thin film obtained as mentioned above has heat resistance,
Excellent chemical resistance, good mechanical properties, and 100%
It is a very thin film of 0 Å or less, and if desired, 5 to 1
It can be up to 000 people. Therefore, it can be used in the electronics field not only as an insulating film for ICs and LSIs, but also as an insulating layer in various electrical and electronic devices with structures such as capacitors, MIS, and MIM, and for field effect transistors, photoelectric conversion, etc. It can be used for elements, light receiving elements, light emitting elements, photodetecting elements, thermionic transistors, etc. JJ(
Josephson Junction). In addition, it can be used as a cladding material for unibu guides, an optical circuit component, etc., and can also be suitably used as a coating material, including for protection purposes. It can also be used in fields such as energy conversion and material separation.

つぎに本発明の前駆体およびその製法を実施例にもとづ
き説明する。
Next, the precursor of the present invention and its manufacturing method will be explained based on Examples.

実施例1 ピロメリット酸二無水物2.18g(0,01モル)と
ステアリルアルコール5.40g(0,02モル)とを
フラスコ中、乾燥窒素流通下、約100°Cで3時間反
応させ、エタノールで再結精製した。
Example 1 2.18 g (0.01 mol) of pyromellitic dianhydride and 5.40 g (0.02 mol) of stearyl alcohol were reacted in a flask at about 100°C under dry nitrogen flow for 3 hours, It was purified by reconsolidation with ethanol.

えられたハーフエステル2.28g(3ミリモル)にチ
オニルクロライド6dを加え、約70”C,1時間アシ
ル化した。そののち過剰のチオニルクロライドを留去し
た。
Thionyl chloride 6d was added to 2.28 g (3 mmol) of the obtained half ester and acylated at about 70"C for 1 hour. Thereafter, excess thionyl chloride was distilled off.

生成した酸クロライドをヘキサメチルホスホルアミド4
0ccに溶解し、これにジメチルアセトアミド20cc
に溶かした2、2°−ビス(4−アミノフェノキシフェ
ニル)プロパン1.23g(3ミリモル)を0〜5°C
で滴下し、滴下後約1時間反応させたのち、さらに室温
40°Cで1時間づつ反応継続した。反応液を蒸留水2
50 cc中に注いで反応生成物を析出させた。析出物
を濾過し、約40°Cで減圧乾燥させて約3gの淡黄色
粉末をえた。
The generated acid chloride was converted into hexamethylphosphoramide 4
Dissolve in 0 cc and add 20 cc of dimethylacetamide to this.
1.23 g (3 mmol) of 2,2°-bis(4-aminophenoxyphenyl)propane dissolved in
After dropping, the mixture was reacted for about 1 hour, and then the reaction was continued for 1 hour at a room temperature of 40°C. Pour the reaction solution into distilled water 2
The reaction product was precipitated by pouring into 50 cc. The precipitate was filtered and dried under reduced pressure at about 40°C to obtain about 3 g of pale yellow powder.

えられた粉末についてIRスペクトル分析、NMR分析
、GPC法による分子量測定を行い、目的のポリイミド
前駆体であることを確認した。
The obtained powder was subjected to molecular weight measurement by IR spectrum analysis, NMR analysis, and GPC method, and was confirmed to be the desired polyimide precursor.

(IRスペクトル分析) KBrディスク法で測定した分析結果を第1図に示す。(IR spectrum analysis) The analysis results measured by the KBr disk method are shown in FIG.

チャートにはエステル、アミド■吸収帯、■吸収帯、■
吸収帯、アルキル鎖およびエーテルの特徴的な吸収があ
る。
The chart shows ester, amide ■absorption band, ■absorption band, ■
There are absorption bands, characteristic absorptions of alkyl chains and ethers.

(GPC法による分子量測定) N、N−ジメチルアセトアミド溶媒で測定した数平均分
子量は、ポリスチレン換算で約so、 oooであった
(Molecular weight measurement by GPC method) The number average molecular weight measured using N,N-dimethylacetamide solvent was about so, ooo in terms of polystyrene.

実施例2 実施例1の生成物55.1■を蒸留したクロロホルム/
ジメチルアセトアミド=8/2 (容量比)の混合液に
溶解して25m1の溶液にしたLB膜用展開液を調製し
た。
Example 2 Chloroform/distilled product of Example 1 55.1
A developing solution for LB membrane was prepared by dissolving it in a mixed solution of dimethylacetamide = 8/2 (volume ratio) to make a 25 ml solution.

えられた展開液を用いて再蒸留水上、20°Cで表面圧
πと繰返し単位(unit)当りの面積との関係を測定
したところ、第2図に示す結果かえられた。約105人
”/unitから表面圧はたちあがり、良好な凝縮膜を
形成した。極限面積は72人”/unitであり、崩壊
圧力も4Qdyne/ cmと高分子膜としては非常に
高い値を示した。
Using the obtained developing solution, the relationship between the surface pressure π and the area per repeating unit (unit) was measured at 20° C. over double-distilled water, and the results shown in FIG. 2 were obtained. The surface pressure rose from about 105 people"/unit, forming a good condensed film. The ultimate area was 72 people"/unit, and the collapse pressure was 4Qdyne/cm, which is a very high value for a polymer membrane. .

また表面圧を25dyne/amに保って膜を水面上に
保持しても、2時間にわたって面積の減少がみとめられ
ない安定な膜であった。
Furthermore, even when the membrane was held on the water surface with a surface pressure of 25 dyne/am, the membrane remained stable with no decrease in area observed over 2 hours.

次に水面上の膜の表面圧を20″Cで25dyne/1
に保って累積速度10mm/lll1nでLB法でガラ
ス基板あるいはシリコン板上に60層累積させた。
Next, the surface pressure of the membrane on the water surface was set to 25 dyne/1 at 20"C.
60 layers were accumulated on a glass substrate or a silicon plate by the LB method at a cumulative speed of 10 mm/ll1n.

シリコン板上に形成された膜にFT−I R分析法によ
り分析すると、第1図と同じ吸収ピークをもつスペクト
ルかえられ、実施例1でえられた化合物の累積膜であり
、面積−時間曲線からY型膜であることが確認された。
When a film formed on a silicon plate was analyzed by FT-IR analysis, the spectrum was changed to have the same absorption peak as in Figure 1, and it was a cumulative film of the compound obtained in Example 1, and the area-time curve was It was confirmed that it was a Y-type film.

ジアミンとしてジアミノジフェニルエーテルを用いた累
積膜に比較してノマルスキー顕微鏡観察により欠陥の少
ない膜が観察された。
A film with fewer defects was observed by Nomarski microscopic observation compared to a cumulative film using diaminodiphenyl ether as the diamine.

さらに該累積膜を400°Cで1時間加熱することによ
って、α、β−不飽和5員環イミドが生成していること
が、FT−IR分析法の分析結果の1790CII−’
  1710cm−’のピークにより確認された。
Further, by heating the cumulative film at 400°C for 1 hour, α, β-unsaturated 5-membered ring imide was generated, as shown by the analysis results of 1790CII-' by FT-IR analysis.
It was confirmed by the peak at 1710 cm-'.

2jIB■果 本発明の前駆体を用いるとLB法により欠陥の少ない薄
膜を形成することができ、えられたLB膜を加熱するこ
とにより、耐熱性および電気特性がきわめて良好で、欠
陥が少なく耐薬品性、機械的特性のよい、しかも厚さ1
0000Å以下、要すれば5〜1000人のポリイミド
超薄膜かえられる。
2jIB ■ By using the precursor of the present invention, it is possible to form a thin film with few defects by the LB method, and by heating the obtained LB film, it is possible to form a thin film with very good heat resistance and electrical properties, and with few defects and durability. Good chemical properties and mechanical properties, and thickness 1
0,000 Å or less, if necessary, the ultra-thin polyimide film of 5 to 1,000 layers can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は実施例1においてえられた物質のIRスペクト
ル図であり、第2図は実施例2のLB膜展開液の表面圧
と繰返し単位当りの面積の関係を示すグラフである。
FIG. 1 is an IR spectrum diagram of the substance obtained in Example 1, and FIG. 2 is a graph showing the relationship between the surface pressure and area per repeating unit of the LB membrane developing solution of Example 2.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一般式(1)の繰返し単位を主としてもつ両性ポ
リイミド前駆体 ▲数式、化学式、表等があります▼(1) 〔式中、R^1は少なくとも2個の炭素原子を含有する
4価の基、R^2は ▲数式、化学式、表等があります▼ R^3、R^4、R^5およびR^6は脂肪族、環状脂
肪族あるいは芳香族(これらが相互に組合わさっていて
もよい)の炭素数1〜30の1価の基(これらの基がハ
ロゲン原子、ニトロ基、アミノ基、シアノ基、メトキシ
基、アセトキシ基で置換されていてもよい)または水素
原子であり、R^3、R^4、R^5およびR^6の少
なくとも1個は炭素数12〜30の基である。〕(2)
一般式(1)の繰返し単位を主としてもつ両性ポリイミ
ド前駆体をラングミュア・プロジェット法により基板上
に形成した単分子薄膜あるいは累積膜。
(1) Amphoteric polyimide precursor mainly having repeating units of general formula (1) ▲ Numerical formulas, chemical formulas, tables, etc. are available ▼ (1) [In the formula, R^1 is a tetravalent polyimide containing at least two carbon atoms. The group R^2 has ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ R^3, R^4, R^5 and R^6 are aliphatic, cycloaliphatic or aromatic (these are not combined with each other) (which may be substituted with a halogen atom, a nitro group, an amino group, a cyano group, a methoxy group, or an acetoxy group) or a hydrogen atom. , R^3, R^4, R^5 and R^6 are groups having 12 to 30 carbon atoms. ] (2)
A monomolecular thin film or a cumulative film formed on a substrate by the Langmuir-Prodgett method of an amphoteric polyimide precursor having mainly repeating units of general formula (1).
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