JPS61103927A - シリコ−ンポリイミド前駆体の製法 - Google Patents

シリコ−ンポリイミド前駆体の製法

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JPS61103927A JP59227272A JP22727284A JPS61103927A JP S61103927 A JPS61103927 A JP S61103927A JP 59227272 A JP59227272 A JP 59227272A JP 22727284 A JP22727284 A JP 22727284A JP S61103927 A JPS61103927 A JP S61103927A
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沓沢 吉也
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 する。                      
 i〔従来の技術〕 特公昭43−27439は、シリコン系ジアミンと二酸
無水物から合成されるポリイミドを開示している。しか
るに電子分野に於ける保護材料、絶縁材料等の用途とし
てはこのようなシリコン系ポリイミドは焼成後の塗膜の
強度・硬さ等の面で不十分である。一方シリコンクエハ
ー等との接着性の面からその分子内にシリコンを含有す
るポリイミドも合成されているが、それらはジアミン成
分の過半量を芳香族ジアミンに置換えてシリコン系ジア
ミンを用いたポリイミドである( U8Pへ74(1,
305、特開昭57−143327)。しかるにこのよ
うなポリイミドは焼成後の塗膜の強度、硬さ等は十分で
あるが、ノリコンウェハーあるいはガラス等との接着性
は未だ十分とは言えない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような現状に鑑みシリコンウェハーやガラス等に対
して抜群の密着性を有するとともに、焼成後の強度、硬
さ等の面でも改良された塗膜を与える化合物の製法を提
供することを本発明の主な目的とする。さらに詳しくは
液晶配向剤・半導体の表面保護膜、絶縁膜などに用いる
のに適した、適当な溶媒に可溶で溶液にしたとき良好な
作業性を与え、かつ良好な塗膜形成能を与え、シリコン
ウェハーやガラス等との接着性がよく、塗膜の焼成後の
強度及び硬さ(二すぐれたシリコンポリイミド前駆体を
与える製造法を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は下記一般式(1)で表わされるテトラカルボン
酸二無水物の1種又は2種以上の混合物Aモル、一般式
(2)で表わされアミン価より計算した分子量にして数
平均分子1400〜a、oooのシリコーンジアミンの
1種又は2種以上の混合物Bモル及び一般式(3)で表
わされるアミノシリコン化合物の1種又は2種以上の混
合物であってmの平均が1.5以上であるものCモルか
らなる混合物であって各成分の混合比を大略式(4)が
成立し、また式(5)が成立する範囲に保った混合物を
反応させることにより一般式(6)で表わされるシリコ
ーンポリイミド前駆体を製造する方法を要旨とするもの
である。
ただしR1は4価あ炭素環式芳香族基を表わし、R2、
R3及びR6は同一または異なる炭素数1〜6のアルキ
ル基、フェニル基又は炭素数7〜12のアルキル置換フ
ェニル基であり B4及びR5は同一または異なる−(
CH2)3−1−(CH2)、−ζ〉−(CH2)、司
ヘコ  またはシコ  であり(ただしここに3は1〜
4の整数で表わす。)、Xはアルコキン基、アセトキン
基、ノ10ゲン又は水酸基であり、mは1〜3の整数で
ある。lは1〜30程度のものを得ることができる。 
  □本発明1二使用される一般式(1)で表わされる
テ□トラカルボン酸二無水物として次の化合物を挙げる
ことができる。
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、212′・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、
3・3′・4・4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物、2・3・3′・4′−ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸二無水物1,2・2′・−3・3′−ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3・4−ジ
カルボキシフェニル)−エーテルニ無水物、ビス(3・
4−ジカルボキシフェニル)−スルホンニ無水物、1・
2・5・6−ナフタリンテトラカルボン酸二無水物、2
・3・6・7−ナフタリンテトラカルボン酸二無水物等
である。
一般式(2)で表わされるジアミンの具体例としては次
の化合物を挙げることができる。
これらのシリコーンジアミンのうちその数平均分子量が
400〜s、o o oの範囲のものである。(2)式
中nは、(2)式の化合物の数平均分子量がこの範囲と
なるようなものとして定まる。数平均分子量が400未
満のシリコーンジアミンから本発明の方法と同様のプロ
セスで合成されたシリコーンポリイミド前駆体を含むフ
ェスは粘度が小さく、十分な塗膜性を有しない。逆(二
数平均分子量がs、o o oを超えるものでは得られ
るシリコーンポリイミド前駆体の溶媒に対する溶解性が
低下し実用的ではない。
次に一般式(3)で表わされるアミノシリコン化合物と
してはその具体例として次の化合物を挙げることができ
る。
NHr−(CH2)3−8 i (OCH3)3NHz
−(CHz)s 5i(OCzHs)sNH2−(CH
,)、−8t (CH,)(OCR,)2NH2(CH
z)a 5i(CH3)(OC2H5)2NH2−(C
H2) 38 i (C2H5) (0n−03H7)
 2NH2−(CH2)4−8 i (OCH,)aN
H2−(CH2)4−8i (OC2H5)3NH2−
(CH2)4−81(CH2) COC2H5)2鳩(
ySi (QC)13 )s NI2−(CH2)4−8 i (QC2H5)3NH
2−(CH2) 4−8i (CH3) (OC2H5
)2翔(ys i (OCH3)3 NI(2(Σ8i(OC2H5)3 NH2(y8 i (CH3)(OCH3)2NH20
8i (CH3)(OC2H5)2        ”
NHz+Hz−8i (OCHs )aNH2−(CH
2)s −(CHs)z(QCzHs)NI2−(CH
2)、−8五(CH3)z (OCzHs )前記の原
料化合物は次に述べる様な溶媒中で反応させるのがよい
。反応溶媒の具体例としてはN−メチルピロリドン、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホンド、テトラメチル尿素、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、メチルホルムア
ミド、N−アセテルー2−ピロリドン、トルエン、キシ
レン、メテルセロンルフ、エチルセロソルブ、ブチルセ
ロソルブ、ジエチレングリコール七ツメチルエーテル、
ジエチレングリコールジメチルエーテルーンクロペンタ
ノン及びンクロへキナノン等の1種又は2種以上を挙げ
ることができ、これらを30〜100重量%含有する他
の溶媒との混合溶媒としてでも使用することができる。
次に反応条件について説明する。前記一般式(11で示
されるテトラカルボン酸二無水物は前記一般式(2)で
示されるシリコーンジアミン及び前記一般式(3)で示
されるアミノシリコン化合物と上記溶媒中で反応させる
前記式(4)に示したようにジアミンとアミノン 。
リコン化合物中のアミンの合計はテトラカルボン酸二無
水物中の二無水物と大略当量で反応させる。ここに大略
とは、Aが式(4)で表わされる量の±10%の範囲内
であればよいことを意味する。この場合アミノシリコン
化合物の添加量は前記一般式(5)に示したようにこれ
とジアミンとの合計モル数の10%以上である。10%
以下では十分に硬さと強度のある塗膜が得難≠治い。
前記一般式(1)、(2)及び(3)で表わされる原料
化合物は前記溶媒に溶解し、酸無水物とアミンの反応を
行ない、前記一般式(6)で示されるアミド酸化合物を
合成する。
反応温度は0〜60℃程度が好適であり、反応時間は0
.2〜6時間程度で比較的速やかi;反応は進行する。
反応時の原料化合物の濃度には特に制限はないが、混合
、かくはん、除熱及び経済性等を考慮すれば5〜60重
量%置型が現実的である。
このようにして合成されたシリコーンポリイミド前駆体
を含む反応生成液を電子材料用塗布液として使用する場
合(:は必要に応じて固体の吸着剤等を使用してイオン
性化合物を除去し、さらにIP以下のフィルターにより
微細な固体不純物を除去して使用することができる。塗
布液の濃度は必要とする塗膜の厚み(二より決められる
が、60%以下が好ましく、0.3〜25%の範囲が特
に現実的である。濃度は前述した溶媒又はそれ以外の溶
媒により稀釈することにより調整することができる。
賞、本発明°により得られたシリコ4リイミド前駆体は
、これを電子材料用塗布材として使用する場合には、該
塗布材中(二おいて、mの平均が1.5以上となるよう
にするのが好ましい。、このためには、シリコーンポリ
イミド前駆体の合成の際1ニ一般式(3)で表わされる
化合物のうち、m = 1の型のものを使用する場合に
はm = 2又は3のものを同時に用いて、mの平均が
1.5以上となるよう(=シておくか、mの平均が1.
5より小さいシリコーンポリイミド前駆体を使用する場
合には、mの平均が1.5より大きいシリコーンポリイ
ミド前駆体も同時に電子材料用塗布材中に存在させ、電
子材料塗布材全体としてmの平均が1.5以上となるよ
うζ:する。
〆 塗布液は常法に従い、スピンナー等によりシリコンウェ
ハー、ガラ、ス板等に均一(:塗布し、焼成により硬い
塗膜を形成することができる。  ・焼成条件は使用す
る溶媒、*膜の厚さ及びポリマーの種類等:二より多少
異なるが、100〜300tl:、1〜3時間程度で十
分である。
〔発明の効果〕
本発明の効果は、製造法:二於いては前記一般式(2)
で表わされるシリコーンジアミンの分子量を限定するこ
と(二より塗膜性の良好でかつ多くの溶媒に可溶なポリ
マーを含有する電子材料用塗布液の提供を可能にしたこ
とであり、また前記一般式(3)のアミノシリコン化合
物を前記式(4)及び(5)の範囲に保つこと(二より
、十分硬くて強度のある塗膜を与える塗布液の提供を可
能にしたことである。
本発明により得られた前駆体を用いた電子材料用塗布液
は、これを構成するシリコーンポリイミド前駆体がその
分子中(:けい素原子を多く含有するためシリコンウェ
ハー、ガラス板等に対しては抜群の接着性を有する塗膜
を与え、その実用的効果は大である。さら口本発明によ
り得られた前駆体を用いた電子材料用塗布液(二は前記
一般式(3)で表わされるアミノシリコン化合物がポリ
マー構成成分として存在するため1これ;が焼成時に分
子間縮合を起し三次元構造を有する塗膜を形成し、高分
子化すると考えられる。
そのため本発明により得られた前駆体を用いた電子材料
用塗布液は本来ならば柔らかい成分であるンロキナン成
分を多く含有するのに関らず、実用的に十分な硬さと強
度を有する塗膜を与える。また前記アミノシリコン化合
物の別の効果は前記一般式(1)及び(2)の化合物の
みから得られるポリイミド前駆体に比してより低温でか
つ短時間でイミド化が可能であることである。
上述したような多くの特徴は液晶配向剤1半導体の表面
保護膜、カラーフィルターの表面保護膜、多層配線層間
絶縁膜等の電子材料用塗布液として全て好ましい適性で
あるということができる。
〔実施例〕
実施例1 かくはん装置、滴下ロート、温度計および窒素置楔装置
を付したll!のフラスコを冷水中に固定した。フラ、
スコ内を窒素ガスにより置換した後、脱水精製した50
0−のンクロヘキチノン、27゜544 f (0,1
24モル)の3−アミノプロピルトリエトキシシラン及
び63.446f(o、o622モル)の数平均分子量
1,020の両末端(3−アミノプロピル)ポリジメチ
ルシロキサンを投入し、かくはんを続は溶解させた。2
7.1359 (0,124モル)の粉末状ピロメリッ
ト酸二無水物を滴下ロート:;投入し、これより徐々に
30分間かけて前記フラスコ内(二投入し・反応を続け
た。この間反応温度は5〜l゛O℃であった。さら;二
この温度ア2時間反応を続けた。その後昇温し、25〜
30℃で1時間反応させた。25℃での回転粘度が27
センチポイズである淡黄色の透明液である本発明のシリ
コーンポリイミド前駆体が得られた。
比較例1 4.295 t (0,0194モル)の3−アミノ′
 プロビルトリエトキンンランとl O9,599t(
0,00970モル)の数平均分子量11,300の両
末端(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサンと
を5.○〇−のンクロヘキサノンに混合溶解し、これに
4.231 ? (0,0194モル)のどロメリット
酸二無水物を、反応液を5〜10℃に保ちながら、30
分間で添加し・この温度で2時間、その後昇温し25〜
30’Cで1時間・反応を行なう他は実施例1と同様の
装置及び方法で反応を行なった。しかしフラスコ内には
ゴム状のポリマーが析出し、均一溶液は得られなかった
この例より原料の一般式(2)の成分の分子量が800
0より大きいものを使用すると溶媒不溶性のポリマーが
生成することが明らかである。
比較例2 24.200 f (0,I C9モル)の3−アミノ
プロピルトリエトキシシラン及び40.743 f  
  。
(0,164モル)の1,3−ビス(3−アミノプロピ
ル) −1,1,3,3−テトラメテルジンロキナン(
分子量:24B)を500m1のブチルセロソルブに溶
解させ、これに47.682 P (0,219モル)
のどロメリット酸二無水物を、反応液を5〜10℃に保
ちながら、30分間で添加し、この温度で2時間、その
後昇温し、25〜30℃で1時間、反応を行なう他は実
施例1と同様の装置及び方法で反応を行なった。25℃
での回転粘度が10センチボイズである淡黄色の透明液
が得られた。
この例より原料の一般式(2)の成分の分子量が400
より小さいものを使用すると、回転粘度が小さ過ぎる(
塗p性が悪い)ポリマーが生成することが明らかである
実施例2 15.780 t (0,0713モル)の3−アミノ
プロピルトリエトキシシラン及び65.7519 (0
,107モル)の数平均分子量615の両末端(3−ア
ミノプロピル)ポリジメチルシロキサンを500−のブ
チルセロソルブに溶解させ、これに31.094 F 
(0,143モル)のどσメリット酸二無水物を、反応
液を3〜8℃に保ちながら、40分間で添加し、この温
度で4時間反応させる他は、実施例1と同様の装置及・
び方法で反応を行なった。25℃での回転粘度25セン
チポイズである淡黄色の透明液が得られた。
実施例3 13.56 Of (0,0636モル)のp−アミノ
ブエニルトリメトキンンラン及び39.096f(0,
0636モル)の数平均分子量615の両末端(3−ア
ミノプロピル)ポリジメチルノロキサンを500tdの
ンクロヘキサノンに溶解させ、これに30.727F(
0,0954モル)のベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物を・反応液を10〜15℃に保ちながら、30
分間で添加し、この温度で1時間、さらに45〜50℃
で1時間反応させる他は実施例1と同様の装置及び方法
で反応を行ない、均−液を得た。
この淡黄色の透明液は25℃での回転粘度22センチポ
イズであった。
実施例4 36.862 f (0,166モル)の3−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン及び51.197 t(0,
0832モル)の数平均分子量615の両末端(3−ア
ミノプロピル)ポリジメチルシロキチンを2.50−の
N−メチル−2−ピロリドン及び250−のメチルセロ
ソルブからなる混合溶媒に溶解させ、これに36.31
6 f(0,166モル)のどロメリット酸二無水物を
、反応液を3〜8℃に保ちながら、30分間で添加し、
この温度で2時間、さらに25〜3C)Cで1時間反応
させる他は実施例1と同様の装置及び方法で反応を行な
った。25℃での回転粘度18センチボイスである淡黄
色の透明液が得られた。
比較例3 64.8099 (0,105モル)の数平均分子量6
15の両末端(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロ
キチンを250−のN−メチル−2−ピロリドンと25
0−のメチルセロソルブからなる混合溶媒に溶解させ、
これに22.9B6f (0,105モル)のピロメリ
ット酸二無水物を、反応液を3〜8℃に保ちながら、3
0分間で添加し、この温度で2時間、さらに25〜30
℃で1時間反応させる他は実施例1と同様の装置及び方
法で反応を行なった。25℃での回転粘度19センチボ
イズである淡黄色の透明液が得られた。
実施例5 6.063 f (0,0317モル)の3−アミノプ
ロビルメチルジエトキンシラン及び65.527f (
0,0158モル)の数平均分子量4,200の両末端
(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキチンyi!
1500−のブチルセロソルブ(=溶解させ、これζ二
6.910r(0,0317−E−/lz)のどロメリ
ット酸二無水物を、反応液を3〜8℃に保ちながら、1
0分間で添加し、この温度  。
で2時間、さらに25〜30℃で1時間反応させる他は
実施例1と同様の装置及び方法で反応を行なった。25
℃での回転粘度36センチボイズの淡黄色透明液が得ら
れた。
実施例6 5.6329 (0,0314モル)の3−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン及び38,660 f(0,0
629モル)の数平均分子@615の両末端(3−アミ
ノプロピル)ポリジメチルシロキチンを500艷のブチ
ルセロソルブ(二溶解させ、これに17,139 f 
(0,0786モル)のどロメリット酸二無水物を反応
液を3〜8℃(:保ちながら20分間で添加し、この温
度で2時間、さらに25〜30℃で1時間反応させる他
は実施例1と同様の装置及び方法で反応を行なった。2
5℃での回転粘度30センチボイズの淡黄色透明液が得
られた。
参考例1 次のような塗布試験を行なった。
実施例及び比較例で得られた反応生成液を1μ毒のフィ
ルターでろ過した後スピンナーによりガラス板上に塗布
し、さらに150〜250℃で2時間焼成し、塗膜の状
況で観察した結果を第1表(−示す。
第  1  表 注)上記表において○、Δ及びXは次のことを表わす。
○:十分強度のある均一な塗膜を形成し、ガラスに対す
る接着は強固である。
Δ:均一な塗膜は形成するが、軟かく傷がつきやすい。
×:均一な塗膜を形成しない。
以上

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記一般式(1)で表わされるテトラカルボン酸
    二無水物の1種又は2種以上の混合物Aモル、一般式(
    2)で表わされ、アミン価により計算した分子量にして
    数平均分子量400〜8,000のシリコーンジアミン
    の1種又は2種以上の混合物Bモル、及び一般式(3)
    で表わされるアミノシリコン化合物の1種又は2種以上
    の混合物であつてmの平均が1.5以上であるものCモ
    ルからなる混合物であつて各成分の混合比を大略式(4
    )が成立し、また式(5)が成立する範囲に保つた混合
    物を、反応させることを特徴とする一般式(6)で表わ
    されるシリコーンポリイミド前駆体の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
    (1) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
    (2) NH_2−R^5−SiR^6_3_−_mX_m・・
    ・・・・・・・(3)2A=2B+C・・・・・・・・
    ・(4) 0.1≦C/(B+C)<1・・・・・・・・・(5)
    ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
    (6) ただし、R^1は4価の炭素環式芳香族基を表わし、R
    ^2、R^3及びR^6は同一または異なる炭素数1〜
    6のアルキル基、フエニル基又は炭素数7〜12のアル
    キル置換フエニル基であり、R^4及びR^5は同一ま
    たは異なる−(CH_2)_3−、▲数式、化学式、表
    等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼ま
    たは▲数式、化学式、表等があります▼であり(ただし
    こ こにsは1〜4の整数を表わす。)、Xはアルコキシ基
    、アセトキシ基、ハロゲン又は水酸基であり、mは1な
    いし3の整数である。
  2. (2)前記R^1が▲数式、化学式、表等があります▼
    、▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学
    式、表等があります▼で表わされる基であることを特徴
    とする第(1)項記載のシリコーンポリイミド前駆体の
    製造方法。
  3. (3)前記R^2、R^3及びR^6が同一または異な
    る−CH_3、−C_2H_5または▲数式、化学式、
    表等があります▼から選択される基であることを特徴と
    する特徴請求範囲第(1)項又は第(2)項記載のシリ
    コーンポリイミド前駆体の製造法法。
  4. (4)前記R^4及びR^5が同一または異なる−(−
    CH_2)_3−又は▲数式、化学式、表等があります
    ▼であることを特徴とする特徴請求範囲第(1)項ない
    し第(3)項のいずれかに記載のシリコーンポリイミド
    前駆体の製造方法。
  5. (5)前記反応を溶媒の存在下に行なうことを特徴とす
    る第(1)項ないし第(4)項のいずれかに記載のシリ
    コーンポリイミド前駆体の製造方法。
  6. (6)前記反応における、原料化合物の濃度を5〜60
    重量%とすることを特徴とする第(5)項に記載のシリ
    コーンポリイミド前駆体の製造方法。
  7. (7)前記反応を0〜60℃で行なうことを特徴とする
    第(1)項ないし第(6)項のいずれかに記載のシリコ
    ーンポリイミド前駆体の製造方法。
  8. (8)前記反応を0.2〜6時間行なうことを特徴とす
    る第(1)項ないし第(7)項のいずれかに記載のシリ
    コーンポリイミド前駆体の製造方法。
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