JPH0641303A - ポリイミド樹脂 - Google Patents

ポリイミド樹脂

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JPH0641303A
JPH0641303A JP21541792A JP21541792A JPH0641303A JP H0641303 A JPH0641303 A JP H0641303A JP 21541792 A JP21541792 A JP 21541792A JP 21541792 A JP21541792 A JP 21541792A JP H0641303 A JPH0641303 A JP H0641303A
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JP
Japan
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bis
polyimide resin
aminophenyl
diamine compound
diamine
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Pending
Application number
JP21541792A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Onishi
龍也 大西
Yasuko Imagawa
康子 今川
Kenichiro Hanamura
賢一郎 花村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Chemical Corp
Original Assignee
Toshiba Chemical Corp
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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 (A)芳香族テトラカルボン酸と(B)ジア
ミン化合物とを縮合した構造のポリイミド樹脂であっ
て、前記(B)ジアミン化合物の一部として 3,3′,5,
5′−テトラエチル-4,4′−ジアミノジフェニルメタン
のようにアミノ基に対する環オルソ位にアルキル基又は
アルコキシル基を有するジアミン化合物を、全ジアミン
成分に対して 5〜50 mol%の割合に含むことを特徴とす
るポリイミド樹脂である。 【効果】 本発明のポリイミド樹脂は、溶解性、加工性
に優れたものであり、半導体素子の保護膜や多層配線の
層間絶縁膜、FPC用基板として好適なものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子等電子部品
の保護膜形成材料等に用いる耐熱性、加工性に優れたポ
リイミド樹脂に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリイミド樹脂は優れた耐熱性、絶縁
性、塗膜の平坦性を有するため、半導体素子の保護膜、
多層配線の層間絶縁膜、メモリ素子のα線シールド膜、
フレキシブル回路基板等として広く使用されている。
【0003】例えば、半導体素子の保護膜としてポリイ
ミド樹脂を素子表面に塗布した場合には、必要に応じて
ボンディングパッド部分等を、アルカリ系エッチング液
や有機溶剤を用い、あるいはドライシステムとなるイオ
ンスパッタ、酸素プラズマ等の方法によりエッチング加
工する必要がある。ところが、ポリイミド樹脂保護膜の
厚さが特に数十μm といった厚膜であるとき、完全イミ
ド化を行った後にエッチング加工するには溶解性に乏し
く、生産性が上がらず現実的でないため、ポリイミド樹
脂の前駆体であるポリアミック酸樹脂の段階で加工を行
っていた。
【0004】そのように、ポリイミド樹脂は樹脂の構造
上から溶解性が悪く、特に有機溶剤に対する溶解性に乏
しく、加工が難しいという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解消するためになされたもので、加工性に優れ、かつ
従来のポリイミド樹脂と同様に優れた耐熱性、絶縁性、
塗膜の平坦性をも保持したポリイミド樹脂を提供しよう
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成しようと鋭意研究を重ね、ポリマーについて種
々の化学構造を検討した結果、後述する構成のポリイミ
ド樹脂が、上記の目的を達成できることを見いだし、本
発明を完成したものである。
【0007】即ち、本発明は、(A)芳香族テトラカル
ボン酸と(B)ジアミン化合物とを縮合した構造のポリ
イミド樹脂であって、前記(B)ジアミン化合物の一部
として次の一般式(1)および(2)
【0008】
【化2】 (但し、式中Xは、CH2 、O、SO2 、C(CH3
2 、C(CF3 2 又はSで示される2 価の基を、
1 、R2 、R3 、R4 はいずれも、CH3 、C
2 5 、OCH3 又はOC2 5 で示される1 価の基
を、R5 は、ベンゼン環又はシクロヘキサン環を、それ
ぞれ表し、R1 〜R4 はいずれもR5 のアミノ基に対し
てオルソ位に置換されている。)で示されるジアミン化
合物を、全ジアミン成分に対して 5〜50 mol%の割合に
含むことを特徴とするポリイミド樹脂である。
【0009】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】本発明における(A)芳香族テトラカルボ
ン酸としては、芳香族テトラカルボン酸およびその無水
物、またはその低級アルキルエステルが使用できる。具
体的な化合物として例えば、 3,3′,4,4′−ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸、 2,3,3′,4′−ベンゾフェノン
テトラカルボン酸、ピロメリット酸、1,2,3,4-ベンゼン
テトラカルボン酸、 3,3′,4,4′−ビフェニルテトラカ
ルボン酸、 2,3,3′,4′−ビフェニルテトラカルボン
酸、 3,3′,4,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸、 2,3,3′,4′−ジフェニルエーテルテトラカルボン
酸、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)プロパン、
2,2-ビス(2,3-ジカルボキシフェニル)プロパン、ビス
(3,4-ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3-ジカ
ルボキシフェニル)メタン、1,1-ビス(2,3-ジカルボキ
シフェニル)エタン、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェ
ニル)ヘキサフルオロプロパン、 3,3′,4,4′−ジフェ
ニルスルホンテトラカルボン酸、 2,3,3′,4′−ジフェ
ニルスルホンテトラカルボン酸、2,3,6,7-ナフタレンテ
トラカルボン酸、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン
酸、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸、 3,4,9,10-
テトラカルボキシペリレン、2,2-ビス[4-(3,4-ジカル
ボキシフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-
(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフル
オロプロパン等と、その無水物又は低級アルキルエステ
ル等が挙げられ、これらは単独又は混合して使用するこ
とができる。
【0011】本発明における(B)ジアミン化合物とし
ては、前記一般式(1)および(2)で示されるジアミ
ンが使用される。具体的な化合物としては、例えば、
3,3′−ジメチル-5,5′−ジエチル-4,4′−ジアミノジ
フェニルメタン、 3,3′,5,5′−テトラエチル-4,4′−
ジアミノジフェニルメタン、 3,3′−ジメチル-4,4′−
ジアミノジシクロヘキシルメタン、 3,3′−ジエトキシ
-4,4′−ジアミノジフェニルメタン、 3,3′−ジメトキ
シ-4,4′−ジアミノジフェニルメタン、 3,3′−ジエチ
ル-4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、 3,3′−ジメ
トキシ-4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、 3,3′−
ジメチル-4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、 3,3′
−ジエチル-4,4′−ジアミノジフェニルスルホン、 3,
3′−ジメトキシ-4,4′−ジアミノジフェニルスルホ
ン、 3,3′−ジエトキシ-4,4′−ジアミノジフェニルス
ルホン、 3,3′−ジメチル-4,4′−ジアミノジフェニル
プロパン、 3,3′−ジエチル-4,4′−ジアミノジフェニ
ルプロパン、 3,3′−ジメトキシ-4,4′−ジアミノジフ
ェニルプロパン、 3,3′−ジエトキシ-4,4′−ジアミノ
ジフェニルプロパン、 3,3′−ジメチル-4,4′−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、3,3′−ジエチル-4,4′−ジ
アミノジフェニルスルフィド、 3,3′−ジメトキシ-4,
4′−ジアミノジフェニルスルフィド、 3,3′−ジエト
キシ-4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、 4,4′−
ジメチル-5,5′−ジアミノジフェニルヘキサフルオロプ
ロパン等が挙げられ、これらは単独又は混合して用いる
ことができる。これらのジアミン化合物は全ジアミン成
分の 5〜50mol %の割合で含むものである。 5mol %未
満では溶解性の向上に効果なく、また50mol %を超える
と耐熱性および耐湿性の低下がおこり好ましくない。
【0012】前記一般式(1)および(2)で示される
ジアミン化合物以外のジアミン成分を併用することがで
きる。具体的な化合物として、例えば、m-フェニレンジ
アミン、p-フェニレンジアミン、1,3-ビス(4-アミノフ
ェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロ
パン、1,2-ビス(4-アミノフェニル)エタン、1,1-ビス
(4-アミノフェニル)エタン、 4,4′−ジアミノジフェ
ニルメタン、 2,2′−ジアミノジエチルスルフィド、
2,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、ビス(4-アミ
ノフェニル)スルフィド、ビス(3-アミノフェニル)ス
ルホン、ビス(4-アミノフェニル)スルホン、 4,4′−
ジアミノジベンジルスルホキシド、ビス(3-アミノフェ
ニル)エーテル、ビス(4-アミノフェニル)エーテル、
ビス(4-アミノフェニル)ジエチルシラン、ビス(4-ア
ミノフェニル)ジフェニルシラン、ビス(4-アミノフェ
ニル)エチルホスフィンオキシド、ビス(4-アミノフェ
ニル)フェニルホスフィンオキシド、ビス(4-アミノフ
ェニル)−N−フェニルアミン、ビス(4-アミノフェニ
ル)−N−メチルアミン、1,2-ジアミノナフタレン、1,
4-ジアミノナフタレン、1,5-ジアミノナフタレン、1,6-
ジアミノナフタレン、1,7-ジアミノナフタレン、1,8-ジ
アミノナフタレン、2,3-ジアミノナフタレン、2,6-ジア
ミノナフタレン、1,4-ジアミノ−2-メチルナフタレン、
1,5-ジアミノ−2-メチルナフタレン、1,3-ジアミノ-2−
フェニルナフタレン、 4,4′−ジアミノビフェニル、
3,3′−ジアミノビフェニル、 3,3′−ジクロロ-4,4′
−ジアミノビフェニル、 3,3′−ジメチル-4,4′−ジア
ミノビフェニル、 3,4′−ジメチル-4,4′−ジアミノビ
フェニル、 3,3′−ジメトキシ-4,4′−ジアミノビフェ
ニル、 4,4′−ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニ
ル、2,4-ジアミノトルエン、2,5-ジアミノトルエン、2,
6-ジアミノトルエン、1,3-ジアミノ-2,5−ジクロロベン
ゼン、1,4-ジアミノ-2,5−ジクロロベンゼン、1-メトキ
シ−2,4-ジアミノベンゼン、1,4-ジアミノ-2−メトキシ
-5−メチルベンゼン、1,4-ジアミノ-2,3,5,6−テトラメ
チルベンゼン、1,4-ビス(2-メトキシ-4−アミノペンチ
ル)ベンゼン、1,4-ビス(1,1-ジメチル-5−アミノペン
チル)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベン
ゼン、o-キシレンジアミン、m-キシレンジアミン、p-キ
シレンジアミン、 3,3′−ジアミノベンゾフェノン、
4,4′−ジアミノベンゾフェノン、2,6-ジアミノピリジ
ン、3,5-ジアミノピリジン、1,3-ジアミノアダマンタ
ン、 3,3′−ジアミノ-1,1,1′−ジアダマンタン、N−
(3-アミノフェニル)−4-アミノベンズアミド、4-アミ
ノフェニル-3−アミノベンゾエート、 2.2−ビス(4-ア
ミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-
アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2-(3-アミ
ノフェニル)−2-(4-アミノフェニル)ヘキサフロオロ
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-(2-クロロ
-4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロ
パン、1,1-ビス(4-アミノフェニル)−1-フェニル−2,
2,2-トリフルオロエタン、1,1-ビス[4-(4-アミノフェ
ノキシ)フェニル]−1-フェニル−2,2,2-トリフルオロ
エタン、1,4-ビス(3-アミノフェニル)ブタ−1-エン-3
−イン、1,3-ビス(3-アミノフェニル)ヘキサフルオロ
プロパン、1,3-ビス(3-アミノフェニル)デカフルオロ
ペンタン等が挙げられ、これらは単独又は 2種以上混合
して前述した一般式(1)および(2)で示されるジア
ミン化合物と併用することができる。
【0013】本発明のポリイミド樹脂は、前述した
(A)芳香族テトラカルボン酸成分と(B)ジアミン化
合物とを反応させて得られるが、それら酸成分およびジ
アミン成分がブロック或いはランダムに含有されていて
よい。
【0014】本発明のポリイミド樹脂の重合度は、前駆
体であるポリアミック酸樹脂 0.5g/N−メチル−2-ピ
ロリドン100ml の濃度溶液を調整し、その30℃における
対数粘度が 0.2〜 4.0の範囲、より好ましくは 0.3〜
2.0の範囲とするのがよい。ポリアミック酸樹脂は、略
等モルの酸成分とジアミン成分とを有機溶媒中で30℃以
下、好ましくは20℃以下の反応温度下に 3〜12時間付加
重合反応させて得る。この重合反応における有機溶媒と
して、例えばジメチルスルホキシド、N,N′−ジメチ
ルホルムアミド、N,N′−ジエチルホルムアミド、
N,N′−ジメチルアセトアミド、N,N′−ジエチル
アセトアミド、N−メチル−2-ピロリドン、ヘキサメチ
レンホスホアミド等が挙げられ、これらは単独又は 2種
以上混合して使用することができる。
【0015】このポリアミック酸樹脂は、塗布乾燥した
後 150〜400 ℃好ましくは 180〜350 ℃で熱硬化させ
て、耐熱性の優れたポリイミド樹脂の硬化物が得られ
た。このポリイミド樹脂は、半導体の保護膜、多層配線
の層間絶縁膜等の絶縁膜や、フレキシブル回路基板の絶
縁材料として使用することができ、特に耐熱性や電気特
性を必要とする分野に好適なものである。
【0016】
【作用】本発明のポリイミド樹脂は、ジアミン成分の一
部として特定のジアミン化合物を用いることによって、
溶解性を向上させることができた。即ち、アミノ基に対
する環オルソ位にアルキル基又はアルコキシル基を有す
るジアミン化合物を特定量用いることによって溶解性を
向上させ、さらに従来のポリイミド樹脂の優れた耐熱
性、絶縁性、塗膜平坦性をそのまま保持させ信頼性の高
いものとすることができた。
【0017】
【実施例】次に本発明を実施例によって説明するが、本
発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。
【0018】実施例 攪拌機、冷却器および窒素導入管を設けたフラスコに
3,3′,5,5′−テトラエチル-4,4′−ジアミノジフェニ
ルメタンを9.30 g(0.030 mol )と、ビス(4-アミノフ
ェニル)エーテル14.00g( 0.070 mol)と、N−メチル
−2-ピロリドン218gを投入し溶解した。この溶液に、室
温で乾燥窒素雰囲気下にてピロメリット酸二無水物21.3
6g( 0.098 mol)を溶液温度の上昇に注意しながら分割
して加え、室温で12時間攪拌してポリアミック酸樹脂溶
液を得た。このポリアミック酸樹脂溶液の一部をメタノ
ールで再沈殿し、得られたポリアミック酸樹脂粉末をN
−メチル−2-ピロリドンで溶解し0.5g/100ml 濃度と
し、30℃で対数粘度を測定したところ 0.93 dl/g であ
った。
【0019】比較例 攪拌機、冷却器および窒素導入管を設けたフラスコに、
4,4′−ジアミノジフェニルメタンを 5.94g(0.030 mo
l )と、ビス(4-アミノフェニル)エーテル14.00g(
0.070 mol)と、N−メチル−2-ピロリドン218gを投入
溶解した。この溶液に、室温で乾燥窒素雰囲気下にてピ
ロメリット酸二無水物21.36g( 0.098 mol)を溶液温度
の上昇に注意しながら加え、室温で10時間攪拌してポリ
アミック酸樹脂溶液を得た。このポリアミック酸樹脂溶
液の一部をメタノールで再沈殿し、得られたポリアミッ
ク酸樹脂粉末をN−メチル−2-ピロリドンで溶解し0.5g
/100ml 濃度とし、30℃で対数粘度を測定したところ
1.01 dl/g であった。
【0020】実施例および比較例で得たポリアミック酸
樹脂溶液をガラス板に塗布し、100℃で30分間、200 ℃
で30分間加熱して樹脂膜を得た。その後、窒素雰囲気下
で 250℃で30分間、300 ℃で30分間加熱処理してポリイ
ミド樹脂の硬化物を得た。これらの硬化物について、加
熱減量温度、吸水率、体積抵抗率、溶解性を試験したの
でその結果を表1に示した。本発明はいずれの特性にお
いても優れており、本発明の効果を確認することができ
た。
【0021】
【表1】 *1 :硬化物を窒素雰囲気中で 1分間に10℃の割合で昇
温させて、 5%重量減少した時の温度を測定した。 *2 :硬化物を30分間煮沸したときの重量変化を測定し
た。 *3 :硬化温度 130℃と 300℃のものについて、それぞ
れ厚さ20μm のフイルムを作成し、フイルムが完全に溶
解するまでの時間を測定した。 *4 :ヒドラジンとエチレンジアミンの 7:3 混合液。
【0022】
【発明の効果】以上の説明および表1から明らかなよう
に、本発明のポリイミド樹脂は、加工性に優れ、かつ従
来の優れた耐熱性、絶縁性、平坦性をも特性バランスよ
く保持したものであり、半導体素子の保護膜や多層配線
の層間絶縁膜、FPC用基板用として好適なものであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)芳香族テトラカルボン酸と(B)
    ジアミン化合物とを縮合した構造のポリイミド樹脂であ
    って、前記(B)ジアミン化合物の一部として次の一般
    式(1)および(2) 【化1】 (但し、式中Xは、CH2 、O、SO2 、C(CH3
    2 、C(CF3 2 又はSで示される2 価の基を、
    1 、R2 、R3 、R4 はいずれも、CH3 、C
    2 5 、OCH3 又はOC2 5 で示される1 価の基
    を、R5 は、ベンゼン環又はシクロヘキサン環を、それ
    ぞれ表し、R1 〜R4 はいずれもR5 のアミノ基に対し
    てオルソ位に置換されている。)で示されるジアミン化
    合物を、全ジアミン成分に対して 5〜50 mol%の割合に
    含むことを特徴とするポリイミド樹脂。
JP21541792A 1992-07-21 1992-07-21 ポリイミド樹脂 Pending JPH0641303A (ja)

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