JPWO2004035689A1 - ピロメリット酸ジ無水物を含むブロック共重合ポリイミド溶液組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
PMDAと芳香族ジアミンよりなるポリイミドは、一般に溶媒に難溶である。これを溶剤可溶化させ、四成分系以上のブロック共重合体を製造する。PMDAと或る種の芳香族ジアミンとを1:2〜1.5モル比で反応させると溶剤可溶のオリゴマーを生成する。これに更に酸ジ無水物と芳香族ジアミンを加え、4成分以上の溶媒可溶ブロック共重合体が生成する。PMDAと共に添加する芳香族ジアミンのモル比は1:2〜1.5である。PMDAを含む多数の溶剤可溶のブロック共重合体が製造できる。二成分系触媒の存在下に、PMDA、BTDA、DATを含有する四成分以上のブロック共重合ポリイミドが遂次反応によって製造される。この結果、多数の原料が安価に入手できる各種のポリイミドの製造が可能となった。経済性のよい直接イミド化法を採用して、PMDA−BTDA−DATを含むポリイミドは高性能)、多量生産、低価格となり、今後、広く利用できる。
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、ピロメリット酸ジ無水物を含む溶剤可溶のポリイミド、又はピロメリット酸ジ無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物及びジアミノトルエンを含む溶剤可溶ポリイミドに関するもので、極性溶媒中、酸触媒の作用で重縮合し、特に逐次重合反応によって四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の組成物及びその製造方法に関する。
本発明は、ピロメリット酸ジ無水物を含む溶剤可溶のポリイミド、又はピロメリット酸ジ無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物及びジアミノトルエンを含む溶剤可溶ポリイミドに関するもので、極性溶媒中、酸触媒の作用で重縮合し、特に逐次重合反応によって四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の組成物及びその製造方法に関する。
ポリイミドは高温に長時間耐えられる材料として知られ、電気絶縁性、機械的強度、耐薬品性にすぐれていて、宇宙航空産業を初めとして、電気、電子機器の部品として広く利用されている。特に、今日の半導体産業では不可欠の材料である。
今日、各種のポリイミドが知られているが、最初に市販されたポリイミドとして、ピロメリット酸ジ無水物(以後PMDAという)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(以後DADEという)から構成されたポリイミドは、著名である。
芳香族ポリイミドは一般に溶媒に難溶であり、PMDAを原料とするポリイミドは特に溶媒に対する溶解性が小さいことが知られている。従って、従来のポリイミドの合成方法は、極性溶媒、例えばN−メチルピロリドンやN,N−ジメチルアセトアミド中で低温でPMDAとDADEとを反応させて、高分子量、高粘度の重縮合体であるポリアミック酸(ポリイミド前駆体)を合成し、これを250〜350℃に加熱して脱水、閉環反応によってポリイミドにするのが一般的である(参考文献;Polyimide;D.Wilson,H.D.Steinberger,P.M.Morgenrother;Blackie(New York)1990)。
ポリアミック酸は溶液中で熱に不安定であり、水によって容易に分解する。このため、保存安定性が悪く、冷凍保存する必要がある。ポリアミック酸は極性溶媒中で、分子間交換反応が速く、他の成分を加えて改質を試みてもランダム共重合体となって改質の効果は小さい。ポリアミック酸は、室温でも変化するため、GPCによる分子量の測定は再現性がない。従って、分子量測定の代わりに、固有粘度測定によってポリアミック酸の確認が行われている。
溶媒に可溶なポリイミドは、ポリアミック酸を経由しないで、溶液中で直接イミド化反応によって製造することができる。酸触媒として硫酸やP−トルエンスルホン酸等を用いて160〜200℃に加熱してイミド化をする。反応終了後、酸触媒はポリイミド溶液中に残存するため、ポリマー製品の劣化要因となる。従って、ポリイミドを沈殿して、分離し再溶解することによって触媒とポリイミドと触媒の分離が必要となる。
本発明の方法では、ラクトンの平衡を利用した酸−塩基触媒を用いて、脱水−イミド化反応を促進する。
米国特許第5502143号明細書に記載されている、γ−バレロラクトンとピリジン及び/又はN−メチルモルホリンの二成分系触媒を用いることができる。イミド比が進むと水が生成し、その水がラクトンの平衡に関与して、酸−塩基となり触媒作用を示す。
イミド化反応によって生成する水は、極性溶媒と共存するトルエン又はキシレンと共沸によって系外に除かれる。反応が完結すると、溶液中の水が除去されて、酸−塩基はγ−バレロラクトンとピリジンになり、水がトルエン又はキシレンと共沸によって系外に除かれ、高純度のポリイミド溶液がえられる。
今日、各種のポリイミドが知られているが、最初に市販されたポリイミドとして、ピロメリット酸ジ無水物(以後PMDAという)と4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(以後DADEという)から構成されたポリイミドは、著名である。
芳香族ポリイミドは一般に溶媒に難溶であり、PMDAを原料とするポリイミドは特に溶媒に対する溶解性が小さいことが知られている。従って、従来のポリイミドの合成方法は、極性溶媒、例えばN−メチルピロリドンやN,N−ジメチルアセトアミド中で低温でPMDAとDADEとを反応させて、高分子量、高粘度の重縮合体であるポリアミック酸(ポリイミド前駆体)を合成し、これを250〜350℃に加熱して脱水、閉環反応によってポリイミドにするのが一般的である(参考文献;Polyimide;D.Wilson,H.D.Steinberger,P.M.Morgenrother;Blackie(New York)1990)。
ポリアミック酸は溶液中で熱に不安定であり、水によって容易に分解する。このため、保存安定性が悪く、冷凍保存する必要がある。ポリアミック酸は極性溶媒中で、分子間交換反応が速く、他の成分を加えて改質を試みてもランダム共重合体となって改質の効果は小さい。ポリアミック酸は、室温でも変化するため、GPCによる分子量の測定は再現性がない。従って、分子量測定の代わりに、固有粘度測定によってポリアミック酸の確認が行われている。
溶媒に可溶なポリイミドは、ポリアミック酸を経由しないで、溶液中で直接イミド化反応によって製造することができる。酸触媒として硫酸やP−トルエンスルホン酸等を用いて160〜200℃に加熱してイミド化をする。反応終了後、酸触媒はポリイミド溶液中に残存するため、ポリマー製品の劣化要因となる。従って、ポリイミドを沈殿して、分離し再溶解することによって触媒とポリイミドと触媒の分離が必要となる。
本発明の方法では、ラクトンの平衡を利用した酸−塩基触媒を用いて、脱水−イミド化反応を促進する。
米国特許第5502143号明細書に記載されている、γ−バレロラクトンとピリジン及び/又はN−メチルモルホリンの二成分系触媒を用いることができる。イミド比が進むと水が生成し、その水がラクトンの平衡に関与して、酸−塩基となり触媒作用を示す。
イミド化反応によって生成する水は、極性溶媒と共存するトルエン又はキシレンと共沸によって系外に除かれる。反応が完結すると、溶液中の水が除去されて、酸−塩基はγ−バレロラクトンとピリジンになり、水がトルエン又はキシレンと共沸によって系外に除かれ、高純度のポリイミド溶液がえられる。
PMDAを含むポリイミドは一般に溶媒に難溶である。本発明では、これを溶剤可溶化させ、4成分以上の溶媒可溶ブロック共重合体を生成させることを課題としている。
溶媒可溶のポリイミドは逐次反応を利用して多成分系のブロック共重合ポリイミド溶液にすることができる。
溶媒可溶のポリイミドは逐次反応を利用して多成分系のブロック共重合ポリイミド溶液にすることができる。
本発明はピロメリット酸ジ無水物(以後、PMDAという)を含む四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の組成物及びその製造法に関する。
本発明のもう一つの発明は、ピロメリット酸ジ無水物、ヘンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(以後、BTDAという)及びジアミノトルエン(以後、DATという)を含むブロック共重合ポリイミド溶液組成物及びその製造方法に関する。
本発明のもう一つの発明は、ピロメリット酸ジ無水物、ヘンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(以後、BTDAという)及びジアミノトルエン(以後、DATという)を含むブロック共重合ポリイミド溶液組成物及びその製造方法に関する。
N−メチルポロリドンやN,N−ジメチルアセトアミド等の極性溶媒に溶解するポリイミドが知られている。酸ジ無水物及び芳香族ジアミンの特性、組成、組合せによってポリイミドの溶解性が違う。
ポリイミドの溶剤可溶性について検討する。脂肪族ポリイミドは、芳香族ポリイミドより溶解し易く、含フッ素ポリイミドも溶剤に可溶し易いことが知られている。
酸ジ無水物を含むポリイミドの溶解性の小さくなる順は、次のとおりである。
BCD>6FDA>>BTDA>BPDA>>PMDA
(BCD:ビシクロ(2,2,2)−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸ジ無水物、
6FDA:2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、
BTDA:3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物、
BPDA:3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物)
この順にこれらの酸ジ無水物を含むポリイミドの溶解性は減少する。
特にPMDAを含むポリイミドは溶解性が小さい。
酸ジ無水物の違いによる芳香族ポリイミドの溶解性を示すPMDAを含有する。ポリイミドが、最も難溶性である。PMDAとBTDAの組合せによるポリイミドは或種のジアミンと適当な組成でポリイミドを合成することによって、比較的多くの溶剤可溶性ブロックポリイミドにすることができる。
文献「最新ポリイミド」今井淑夫、横田力男編、NTS(2002)143−153頁によれば、ポリイミドの溶解性に対する指針として、密度汎関数法(DFT)による分子軌道法によって計算されたモデル分子の記載がある。DFT法で計算した酸ジ無水物の電子受容の序列、DFT法で計算したジアミンの電子供与性の序列が計算されている。
PMDAは電子受容性が高い。芳香族ジアミンの電子供与性、立体的嵩高さ、立体歪の考案が溶解性ポリイミドの選択に有用である。
ポリイミドの製造に使用できる溶媒としては、N−メチルピロリドン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、スルホランが挙げられる。これらに溶解するポリイミドの量は、10重量%以上、好ましくは15〜25重量%である。
上記、極性溶媒に炭化水素、例えばトルエン又はキシレンを添加する。
反応中に生成する水を炭化水素と共沸によって、系外に除きながらイミド化反応を促進する。
1モルのPMDAと2モルの芳香族ジアミンとを15重量%、N−メチルピロリドン溶液(以下、NMPという)中に添加して、酸触媒の存在下、170〜180℃又は、170〜175℃に加熱してイミドオリゴマーにした。イミドオリゴマーが沈殿した場合のジアミンを次に示すものから選択することができる。
例示1
1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、3,5−ジアミノ−安息香酸、2,4−ジアミノ−1−メチル−S−トリアジン、4,4’−ジアミノ−3.3’ジメチルビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメトキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−ジフェニルスルホン、1,5−ジアミノナフタリン、2,4−ジアミノ−フェノール、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシ−ビフェニル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−ジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノ−ジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンズアミド、ビス(4−アミノフェノキシ)−1,4−ベンゼン、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、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)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メタン、及び4,4’−[1,4−フェニレン−ビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン。
1モルのPMDAと2モルの芳香族ジアミンをNMP中、15重量%となるように加え、酸触媒の存在下、170〜175℃に加熱した。生成したポリイミドオリゴマーが溶液中に溶解する芳香族ジアミンを、次に示す。
例示2
2,4−ジアミノトルエン、ビス−(3−アミノフェノキシ)−1,3−ベンゼン、ビス[(3−アミノフェノキシ)−1,4−フェニル]スルホン、3,3’−ジアミノ−ジフェニル−スルホン、2,2−ビス[3−アミノ−4−フェノキシフェニル]−ヘキサフルオロプロパン、ビス[3−アミノ−4−フェノキシフェニル]スルホン、9,9−ビス(4−アミノ−フェニル)フルオレン、3,5−ジアミノ−安息香酸、及び4,4’−ジアミノ−3,3’−ジオキシカルボニル−ジフェニルメタン。
例示1の化合物はPMDAとの反応により難溶性ポリイミドを生成する。例示2は、可溶性ポリイミドを生成するジアミン成分を示す。
これらを参照してPMDAを含有する溶解性ブロック共重合ポリイミドの製造方法を検討した。
第一の方法を次に示す。
PMDA1モルに対し、第一段階の反応として、例示2に示す芳香族ジアミン(B1)を1.5〜2モル加え、酸触媒の存在下160〜180℃に過熱して、両末端ジアミンのオリゴマーを生成する。
PMDA + B −→ B(PMDA−B)m 主にm=1又は2.
第二段階反応として、他の酸ジ無水物(A)と他のジアミンB2及び/又はB3を反応させて、ブロック共重合ポリイミド溶液を得る。
B(PMDA−B)m+2A+B2 → −B(PMDA−B)n(A+B2)A−B(PMDA−B)m+3A+B2+B3 → B(PMDA+B)m(A−B2)(A−B3)A−
この時、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である。
第二段階に用いる酸ジ無水物として、6FDA、BTDA、BPDA、3,4−ジカルボキシフェニルスルホン無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸無水物等を用いることができる。
本発明で使用する、第二段階に用いられる芳香族ジアミンは例示1及び例示2のジアミンの中から選ぶことができる。
他のブロック共重合ポリイミドの製法を示す。第一段階の反応としてPMDA以外の酸ジ無水物(A2)と芳香族ジアミン(B2)とを反応させる。A2とB2のモル比は2:1である。両末端酸ジ無水物のオリゴマーを生成する。
A2+B2 −→ A2(B2−A2)m m=1又は2
A2として、6FDA、BTDA、BPDA、3,4−ジカルボキシフェニルスルホン無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸無水物等からなる群から選択される酸ジ無水物を使用でき、B2は例示1及び例示2の中から選ぶことができる。
第二段階の反応として、PMDAと芳香族ジアミン(B4)を加える。B4は例示1及び例示2の中から選ぶことができる。但し、B4/PMDAのモル比は2〜1.5/1.0である。
A2(B2−A2)m+PMDA+2B4−→[A2(B2−A2)m(PMDA−B4)B4]−
A2(B2−A2)m+2PMDA+3B4−→[A2(B2−A2)m(PMDA−B4)2B4]−
全芳香酸族酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である。
他のブロック共重合ポリイミドのさらなる製法を示す。
第一段階の反応では、PMDA(1モル)に対しジアミノトルエン(DAT)(2〜1.5モル)とを加えて両末端ジアミンのオリゴマーを生成する。
PMDA+DAT−−→DAT(PMDA−DAT)m m=1又は2。
第二段階反応では、BTDAと他のジアミン(B1、B2)を加えてイミド化反応を行う。
DAT(PMDA−DAT)m+2BTDA+B1−−→−DAT(PMDA−DAT)m(BTDA−B1)BTDA−
DAT(PMDA−DAT)m+3BTDA+B1+B2−−→−DAT(PMDA−DAT)(BTDA−B1)(BTDA−B2)−BTDA−
全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1.00〜0.95、B1、B2は例示1及び例示2から選ぶことができる。
他の合成方法としては、第一段階の反応として、BTDAとDATを使用できる。
2BTDA+DAT−−→(BTDA−DAT)BTDA
両末端酸ジ無水物のオリゴマーを生成する。
第二段階では、PMDAとジアミンB3を加えてイミド化反応を行う。
PMDAに対するジアミンB3のモル比は1:1.5〜2.0である。
BTDA(DAT−BTDA)+PMDA+2B3−−→BTDA(DAT−BTDA)(B3−PMDA)B3−
BTDA(DAT−BTDA+2PMDA+3B3)−−→−BTDA(DAT−PMDA)2B3−
全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である。
(2BTDA+DAT)のDATの代りに用いられる芳香族ジアミンを、下記に示す。
例示3
4,4−ジアミノジフェニルスルフィド、
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、
9,9−ビス(4−アミノフェノキシ)フルオレン、
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、
2,4−ジアミノフェノール。
第二段階にPMDAと共に使用される芳香族ジアミンは例示1及び例示2の中から選ぶことができる。
PMDAを含むブロック共重合ポリイミド溶液及びPMDA、BTDA、DATを含むブロック共重合ポリイミド溶液は、室温で安定であり、水の添加でも容易に分解しない。従ってGPCによる分子量及び分子量分布の測定が行われ10%以内の精度でポリイミドの再現が容易である。
これらのブロック共重合ポリイミド溶液は、その組織、種類によって特徴のあるポリイミドを生成する。ポリイミドフィルム、絶縁用ワニス、電着ポリイミド、感光性ポリイミド、封止剤、接着剤等々である。原料が安価に且容易に入手でき、製品コストの安価なポリイミドを提供する。
オルト位にアミノ基とヒドロキシ基とをもつ芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸ジ無水物の縮合生成物はヒドロキシポリイミド基のみによって構成されない。この場合、分子内にイミド基成分とベンゾオキサゾール基成分とを含有する重縮合物が生成する。
イミド基とベンゾオキサゾール基をもつ縮合物は、ポジ型フォトレジストとして有効である。ベンゾオキサゾール基は光酸発生剤の存在下に光照射し、アルカリ現像によって容易に分解してポジ型の画像を形成する。
互いにオルト位にアミノ基とフェノール性水酸基をもつ芳香族ジアミンとしては、1−ヒドロキシ−2,4−ジアミノベンゼン、1−ヒドロキシ−2,5−ジアミノベンゼン、3,3’−ジヒドロキシベンチジン、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノ−ジフェニルエーテル、1,4−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)スルフィド、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンを挙げることができる。この芳香族ジアミンは単独でも2種以上を組合せて用いることができる。
イミド基とベンゾオキサゾール基を含む重縮合物を流延し90℃に加熱してフィルムとする。このフィルムを300〜350℃に熱処理するとベンゾオキサゾール基はイミド基に変換し全芳香族ポリイミドになる。
ポジ型画像の形成プロセスについてのべる。
PMDAと3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシ−ジフェニルスルホンとを酸触媒の存在下、NMP溶液中160〜200℃に加熱すると、分子内にイミド基とベンゾオキサゾール基とを含む重縮合物が生成する。
I.
II.光酸発生剤を加えて、ブリベークした後、レジスト膜を通して光照射するとオキサゾール基は容易に励起される。
III.アルカリ現像するとベンゾオキサゾール基は分解してポジ型画像を形成する。
以下、いくつかの実施例をあげて、本発明を詳しく説明する。なお、種々の酸ジ無水物、芳香族ジアミンの組合せによって、種々の特性ある重縮合物が得られるから、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
ポリイミドの溶剤可溶性について検討する。脂肪族ポリイミドは、芳香族ポリイミドより溶解し易く、含フッ素ポリイミドも溶剤に可溶し易いことが知られている。
酸ジ無水物を含むポリイミドの溶解性の小さくなる順は、次のとおりである。
BCD>6FDA>>BTDA>BPDA>>PMDA
(BCD:ビシクロ(2,2,2)−オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸ジ無水物、
6FDA:2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、
BTDA:3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物、
BPDA:3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物)
この順にこれらの酸ジ無水物を含むポリイミドの溶解性は減少する。
特にPMDAを含むポリイミドは溶解性が小さい。
酸ジ無水物の違いによる芳香族ポリイミドの溶解性を示すPMDAを含有する。ポリイミドが、最も難溶性である。PMDAとBTDAの組合せによるポリイミドは或種のジアミンと適当な組成でポリイミドを合成することによって、比較的多くの溶剤可溶性ブロックポリイミドにすることができる。
文献「最新ポリイミド」今井淑夫、横田力男編、NTS(2002)143−153頁によれば、ポリイミドの溶解性に対する指針として、密度汎関数法(DFT)による分子軌道法によって計算されたモデル分子の記載がある。DFT法で計算した酸ジ無水物の電子受容の序列、DFT法で計算したジアミンの電子供与性の序列が計算されている。
PMDAは電子受容性が高い。芳香族ジアミンの電子供与性、立体的嵩高さ、立体歪の考案が溶解性ポリイミドの選択に有用である。
ポリイミドの製造に使用できる溶媒としては、N−メチルピロリドン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、スルホランが挙げられる。これらに溶解するポリイミドの量は、10重量%以上、好ましくは15〜25重量%である。
上記、極性溶媒に炭化水素、例えばトルエン又はキシレンを添加する。
反応中に生成する水を炭化水素と共沸によって、系外に除きながらイミド化反応を促進する。
1モルのPMDAと2モルの芳香族ジアミンとを15重量%、N−メチルピロリドン溶液(以下、NMPという)中に添加して、酸触媒の存在下、170〜180℃又は、170〜175℃に加熱してイミドオリゴマーにした。イミドオリゴマーが沈殿した場合のジアミンを次に示すものから選択することができる。
例示1
1,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジアミノベンゼン、3,5−ジアミノ−安息香酸、2,4−ジアミノ−1−メチル−S−トリアジン、4,4’−ジアミノ−3.3’ジメチルビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメトキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−ジフェニルスルホン、1,5−ジアミノナフタリン、2,4−ジアミノ−フェノール、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシ−ビフェニル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−ジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノ−ジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノベンズアミド、ビス(4−アミノフェノキシ)−1,4−ベンゼン、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、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)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メタン、及び4,4’−[1,4−フェニレン−ビス(1−メチルエチリデン)]ビスアニリン。
1モルのPMDAと2モルの芳香族ジアミンをNMP中、15重量%となるように加え、酸触媒の存在下、170〜175℃に加熱した。生成したポリイミドオリゴマーが溶液中に溶解する芳香族ジアミンを、次に示す。
例示2
2,4−ジアミノトルエン、ビス−(3−アミノフェノキシ)−1,3−ベンゼン、ビス[(3−アミノフェノキシ)−1,4−フェニル]スルホン、3,3’−ジアミノ−ジフェニル−スルホン、2,2−ビス[3−アミノ−4−フェノキシフェニル]−ヘキサフルオロプロパン、ビス[3−アミノ−4−フェノキシフェニル]スルホン、9,9−ビス(4−アミノ−フェニル)フルオレン、3,5−ジアミノ−安息香酸、及び4,4’−ジアミノ−3,3’−ジオキシカルボニル−ジフェニルメタン。
例示1の化合物はPMDAとの反応により難溶性ポリイミドを生成する。例示2は、可溶性ポリイミドを生成するジアミン成分を示す。
これらを参照してPMDAを含有する溶解性ブロック共重合ポリイミドの製造方法を検討した。
第一の方法を次に示す。
PMDA1モルに対し、第一段階の反応として、例示2に示す芳香族ジアミン(B1)を1.5〜2モル加え、酸触媒の存在下160〜180℃に過熱して、両末端ジアミンのオリゴマーを生成する。
PMDA + B −→ B(PMDA−B)m 主にm=1又は2.
第二段階反応として、他の酸ジ無水物(A)と他のジアミンB2及び/又はB3を反応させて、ブロック共重合ポリイミド溶液を得る。
B(PMDA−B)m+2A+B2 → −B(PMDA−B)n(A+B2)A−B(PMDA−B)m+3A+B2+B3 → B(PMDA+B)m(A−B2)(A−B3)A−
この時、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である。
第二段階に用いる酸ジ無水物として、6FDA、BTDA、BPDA、3,4−ジカルボキシフェニルスルホン無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸無水物等を用いることができる。
本発明で使用する、第二段階に用いられる芳香族ジアミンは例示1及び例示2のジアミンの中から選ぶことができる。
他のブロック共重合ポリイミドの製法を示す。第一段階の反応としてPMDA以外の酸ジ無水物(A2)と芳香族ジアミン(B2)とを反応させる。A2とB2のモル比は2:1である。両末端酸ジ無水物のオリゴマーを生成する。
A2+B2 −→ A2(B2−A2)m m=1又は2
A2として、6FDA、BTDA、BPDA、3,4−ジカルボキシフェニルスルホン無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸無水物等からなる群から選択される酸ジ無水物を使用でき、B2は例示1及び例示2の中から選ぶことができる。
第二段階の反応として、PMDAと芳香族ジアミン(B4)を加える。B4は例示1及び例示2の中から選ぶことができる。但し、B4/PMDAのモル比は2〜1.5/1.0である。
A2(B2−A2)m+PMDA+2B4−→[A2(B2−A2)m(PMDA−B4)B4]−
A2(B2−A2)m+2PMDA+3B4−→[A2(B2−A2)m(PMDA−B4)2B4]−
全芳香酸族酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である。
他のブロック共重合ポリイミドのさらなる製法を示す。
第一段階の反応では、PMDA(1モル)に対しジアミノトルエン(DAT)(2〜1.5モル)とを加えて両末端ジアミンのオリゴマーを生成する。
PMDA+DAT−−→DAT(PMDA−DAT)m m=1又は2。
第二段階反応では、BTDAと他のジアミン(B1、B2)を加えてイミド化反応を行う。
DAT(PMDA−DAT)m+2BTDA+B1−−→−DAT(PMDA−DAT)m(BTDA−B1)BTDA−
DAT(PMDA−DAT)m+3BTDA+B1+B2−−→−DAT(PMDA−DAT)(BTDA−B1)(BTDA−B2)−BTDA−
全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1.00〜0.95、B1、B2は例示1及び例示2から選ぶことができる。
他の合成方法としては、第一段階の反応として、BTDAとDATを使用できる。
2BTDA+DAT−−→(BTDA−DAT)BTDA
両末端酸ジ無水物のオリゴマーを生成する。
第二段階では、PMDAとジアミンB3を加えてイミド化反応を行う。
PMDAに対するジアミンB3のモル比は1:1.5〜2.0である。
BTDA(DAT−BTDA)+PMDA+2B3−−→BTDA(DAT−BTDA)(B3−PMDA)B3−
BTDA(DAT−BTDA+2PMDA+3B3)−−→−BTDA(DAT−PMDA)2B3−
全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である。
(2BTDA+DAT)のDATの代りに用いられる芳香族ジアミンを、下記に示す。
例示3
4,4−ジアミノジフェニルスルフィド、
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、
9,9−ビス(4−アミノフェノキシ)フルオレン、
1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、
2,4−ジアミノフェノール。
第二段階にPMDAと共に使用される芳香族ジアミンは例示1及び例示2の中から選ぶことができる。
PMDAを含むブロック共重合ポリイミド溶液及びPMDA、BTDA、DATを含むブロック共重合ポリイミド溶液は、室温で安定であり、水の添加でも容易に分解しない。従ってGPCによる分子量及び分子量分布の測定が行われ10%以内の精度でポリイミドの再現が容易である。
これらのブロック共重合ポリイミド溶液は、その組織、種類によって特徴のあるポリイミドを生成する。ポリイミドフィルム、絶縁用ワニス、電着ポリイミド、感光性ポリイミド、封止剤、接着剤等々である。原料が安価に且容易に入手でき、製品コストの安価なポリイミドを提供する。
オルト位にアミノ基とヒドロキシ基とをもつ芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸ジ無水物の縮合生成物はヒドロキシポリイミド基のみによって構成されない。この場合、分子内にイミド基成分とベンゾオキサゾール基成分とを含有する重縮合物が生成する。
イミド基とベンゾオキサゾール基をもつ縮合物は、ポジ型フォトレジストとして有効である。ベンゾオキサゾール基は光酸発生剤の存在下に光照射し、アルカリ現像によって容易に分解してポジ型の画像を形成する。
互いにオルト位にアミノ基とフェノール性水酸基をもつ芳香族ジアミンとしては、1−ヒドロキシ−2,4−ジアミノベンゼン、1−ヒドロキシ−2,5−ジアミノベンゼン、3,3’−ジヒドロキシベンチジン、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノ−ジフェニルエーテル、1,4−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)スルフィド、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,2’−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンを挙げることができる。この芳香族ジアミンは単独でも2種以上を組合せて用いることができる。
イミド基とベンゾオキサゾール基を含む重縮合物を流延し90℃に加熱してフィルムとする。このフィルムを300〜350℃に熱処理するとベンゾオキサゾール基はイミド基に変換し全芳香族ポリイミドになる。
ポジ型画像の形成プロセスについてのべる。
PMDAと3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシ−ジフェニルスルホンとを酸触媒の存在下、NMP溶液中160〜200℃に加熱すると、分子内にイミド基とベンゾオキサゾール基とを含む重縮合物が生成する。
I.
II.光酸発生剤を加えて、ブリベークした後、レジスト膜を通して光照射するとオキサゾール基は容易に励起される。
III.アルカリ現像するとベンゾオキサゾール基は分解してポジ型画像を形成する。
以下、いくつかの実施例をあげて、本発明を詳しく説明する。なお、種々の酸ジ無水物、芳香族ジアミンの組合せによって、種々の特性ある重縮合物が得られるから、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
ステンレススチール製の碇型攪拌器をとりつけたガラス製のセパラブル3ツ口フラスコに、水分分離トラップを備えた玉付冷却管をとりつけた。窒素ガスを通じながら、上記フラスコをシリコンオイル浴につけて加熱、攪拌した。
ピロメリット酸ジ無水物(以後、PMDAという)17.45g(80ミリモル)、2,4−ジアミノトルエン(以下DATという)14.66g(120ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、N−メチルピロリドン(以後、NMPという)212g、トルエン30gを3ツ口フラスコに加え、窒素を通じながらシリコン浴温度180℃、180r.p.m.で1時間、加熱、攪拌した。水−トルエン留分20mlを除く。1時間、空冷、攪拌した。ついで、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル8.01g(40ミリモル)ついで3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物23.54g(80ミリモル)を加える。ついでNMP100g、トルエン10gを加える。室温で30分間攪拌後、反応容器をシリコンオイル浴につけて、窒素を通じながら180℃、180rpmで加熱、攪拌した。3時間反応して20重量%のポリイミド溶液を得た。
反応液の一部をガラス板上に塗布して、赤外線オーブン中90℃で加熱、乾燥すると強いフィルムが得られた。
反応液の一部をジメチルホルムアミドで希釈して、高速液体クロマトグラフィー(東ソー製品)で分子量及び分子量分布を測定した。ポリスチレン換算の分子量は最多分子量(M)52,000、数平均分子量(Mn)23,400、重量平均分子量Mz365,800であり、Mw/Mn=3.12、Mz/Mn15.7で単一の曲線である。島津製作所製の熱分析装置TGA−50及び示査走査熱量計(DSC)の熱分析を行った。熱分解開始温度Tm528℃、5%減量温度504℃であり、DSCによるTgは不明であった。
ピロメリット酸ジ無水物(以後、PMDAという)17.45g(80ミリモル)、2,4−ジアミノトルエン(以下DATという)14.66g(120ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、N−メチルピロリドン(以後、NMPという)212g、トルエン30gを3ツ口フラスコに加え、窒素を通じながらシリコン浴温度180℃、180r.p.m.で1時間、加熱、攪拌した。水−トルエン留分20mlを除く。1時間、空冷、攪拌した。ついで、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル8.01g(40ミリモル)ついで3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物23.54g(80ミリモル)を加える。ついでNMP100g、トルエン10gを加える。室温で30分間攪拌後、反応容器をシリコンオイル浴につけて、窒素を通じながら180℃、180rpmで加熱、攪拌した。3時間反応して20重量%のポリイミド溶液を得た。
反応液の一部をガラス板上に塗布して、赤外線オーブン中90℃で加熱、乾燥すると強いフィルムが得られた。
反応液の一部をジメチルホルムアミドで希釈して、高速液体クロマトグラフィー(東ソー製品)で分子量及び分子量分布を測定した。ポリスチレン換算の分子量は最多分子量(M)52,000、数平均分子量(Mn)23,400、重量平均分子量Mz365,800であり、Mw/Mn=3.12、Mz/Mn15.7で単一の曲線である。島津製作所製の熱分析装置TGA−50及び示査走査熱量計(DSC)の熱分析を行った。熱分解開始温度Tm528℃、5%減量温度504℃であり、DSCによるTgは不明であった。
実施例1と同様に操作して重縮合溶液を作成した。
PMDA5.46g(25ミリモル)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン17.43g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP20g、トルエン30gを仕込む。シリコン浴温度で180℃、180rpm、1時間加熱した。シリコン浴を除き反応液を空冷、1時間後、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12.97g(25ミリモル)、2,2−ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン9.11g(25ミリモル)を加え、ついで2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物33.32g(75ミリモル)NMP100g、トルエン10gを加える。シリコンオイルバスで加熱し、180℃、160rpm、4時間攪拌し反応した。25重量%のポリイミド溶液を加えた。反応液をとりガラス板上に流延し、90℃に乾燥して強いフィルムを得た。
GPCによる分子量、分子量分布を測定した。
M92,700、Mn32,800、Mw101,800、Mz207,900
Mw/Mn=3.15、 Mz/Mn=6.44であった。
熱分析を行った。Tm 518℃であり、5%減量の温度は459℃、DSCによるTg値は不明であった。
irスペクトルの測定により(イミド結合による吸収)1780m−1、(カルボニル基の吸収)1720m−1、(オキサゾール基の吸収)1645m−2認められる。
PMDA5.46g(25ミリモル)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン17.43g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP20g、トルエン30gを仕込む。シリコン浴温度で180℃、180rpm、1時間加熱した。シリコン浴を除き反応液を空冷、1時間後、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12.97g(25ミリモル)、2,2−ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン9.11g(25ミリモル)を加え、ついで2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物33.32g(75ミリモル)NMP100g、トルエン10gを加える。シリコンオイルバスで加熱し、180℃、160rpm、4時間攪拌し反応した。25重量%のポリイミド溶液を加えた。反応液をとりガラス板上に流延し、90℃に乾燥して強いフィルムを得た。
GPCによる分子量、分子量分布を測定した。
M92,700、Mn32,800、Mw101,800、Mz207,900
Mw/Mn=3.15、 Mz/Mn=6.44であった。
熱分析を行った。Tm 518℃であり、5%減量の温度は459℃、DSCによるTg値は不明であった。
irスペクトルの測定により(イミド結合による吸収)1780m−1、(カルボニル基の吸収)1720m−1、(オキサゾール基の吸収)1645m−2認められる。
実施例1と同様に操作して重縮合溶液を作成した。
PMDA8.73g(40ミリモル)、DAT9.78g(80ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP148g、トルエン30gを仕込む。
180℃、160rpmで1時間反応後、反応液を空冷する。1時間後、3,3’−ジメチルベンチジン8.50g(40ミリモル)、ついで3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物23.0g(80ミリモル)を加え、NMP100g、トルエン10gを加えた。
45分間室温にて160rpmで攪拌後、シリコン浴につけて180℃、160rpmで3時間反応した。20%重量のポリイミド溶液を得た。
反応液の一部をとりキャストに乾燥すると強いフィルムを得た。
GPCによる分子量測定を行った。
M 45,100、Mn22,600、Mw55,800、Mz104,300
Mw/Mn=2.47 Mz/Mw=4.62であった。
熱分析測定を行った。
熱分解開始温度 Tm=528℃であった。
DSCによる測定で Tgは確認できなかった。
PMDA8.73g(40ミリモル)、DAT9.78g(80ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP148g、トルエン30gを仕込む。
180℃、160rpmで1時間反応後、反応液を空冷する。1時間後、3,3’−ジメチルベンチジン8.50g(40ミリモル)、ついで3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物23.0g(80ミリモル)を加え、NMP100g、トルエン10gを加えた。
45分間室温にて160rpmで攪拌後、シリコン浴につけて180℃、160rpmで3時間反応した。20%重量のポリイミド溶液を得た。
反応液の一部をとりキャストに乾燥すると強いフィルムを得た。
GPCによる分子量測定を行った。
M 45,100、Mn22,600、Mw55,800、Mz104,300
Mw/Mn=2.47 Mz/Mw=4.62であった。
熱分析測定を行った。
熱分解開始温度 Tm=528℃であった。
DSCによる測定で Tgは確認できなかった。
実施例1と同様にして重縮合物を合成した。
PMDA5.46g(25ミリモル)1,3−(ビス−アミノフェノキシ)ベンゼン14.60g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP150g、トルエン30gを仕込む。180℃、160rpmで1時間反応し、反応液を1時間、空冷後、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)4,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)ついで3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物22.70g(75ミリモル)NMP129g、トルエン10gを加えた。室温で35分間攪拌して175℃、165rpmに攪拌した。3時間30分間加熱攪拌した。15%重量のポリイミド溶液をえた。反応液の一部をとりガラス板上にぬり90℃1時間加熱して強いフィルムをえた。GPCによる分子量の測定を行った。
M 42,000、Mn 15,700、Mw 33,500、Mz 46,400、Mw/Mn=2.14、Mz/Mn=2.96であった。
熱分析を行った。熱分解開始温度 Tm=534℃、5%減量の温度544℃ DSCの測定によるガラス転位温度 Tg=219℃、及び318℃(溶融)であった。
PMDA5.46g(25ミリモル)1,3−(ビス−アミノフェノキシ)ベンゼン14.60g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP150g、トルエン30gを仕込む。180℃、160rpmで1時間反応し、反応液を1時間、空冷後、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)4,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)ついで3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物22.70g(75ミリモル)NMP129g、トルエン10gを加えた。室温で35分間攪拌して175℃、165rpmに攪拌した。3時間30分間加熱攪拌した。15%重量のポリイミド溶液をえた。反応液の一部をとりガラス板上にぬり90℃1時間加熱して強いフィルムをえた。GPCによる分子量の測定を行った。
M 42,000、Mn 15,700、Mw 33,500、Mz 46,400、Mw/Mn=2.14、Mz/Mn=2.96であった。
熱分析を行った。熱分解開始温度 Tm=534℃、5%減量の温度544℃ DSCの測定によるガラス転位温度 Tg=219℃、及び318℃(溶融)であった。
実施例1と同様に操作して重縮合物を得た。
PMDA5.46g(25ミリモル)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)、フルオレン17.43g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)ついでNMP150g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間攪拌し、窒素を流しながら、加熱、攪拌した。180℃、165rpm、1時間反応後、空冷し、1時間後、4,4’−ジメチルベンチジン5.31g(25ミリモル)、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物14.72g(50ミリモル)、NMP78g、トルエン10gを仕込む。室温で30分間攪拌する。不溶物があるので180℃のオイルバスに10分間つけると全部溶解する。30分間攪拌後、175℃、160rpmで3時間15分間加熱攪拌した。
15%重量のポリイミド溶液を得た。液をキャストして乾燥すると、うすい黄色の強いフィルムを得た。
GPCによる分子量の測定を行った。
M64,300、Mn27,200、Mw68,300、Mz120,900、Mw/Mn=2.51、Mz/Mn=4.46であった。
熱分析を行った。熱分解開始温度Tm 531℃、5%減量の温度は537℃であり、DSCによるTgの測定は正確な値が得られなかった。
PMDA5.46g(25ミリモル)、9,9−ビス(4−アミノフェニル)、フルオレン17.43g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)ついでNMP150g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間攪拌し、窒素を流しながら、加熱、攪拌した。180℃、165rpm、1時間反応後、空冷し、1時間後、4,4’−ジメチルベンチジン5.31g(25ミリモル)、3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物14.72g(50ミリモル)、NMP78g、トルエン10gを仕込む。室温で30分間攪拌する。不溶物があるので180℃のオイルバスに10分間つけると全部溶解する。30分間攪拌後、175℃、160rpmで3時間15分間加熱攪拌した。
15%重量のポリイミド溶液を得た。液をキャストして乾燥すると、うすい黄色の強いフィルムを得た。
GPCによる分子量の測定を行った。
M64,300、Mn27,200、Mw68,300、Mz120,900、Mw/Mn=2.51、Mz/Mn=4.46であった。
熱分析を行った。熱分解開始温度Tm 531℃、5%減量の温度は537℃であり、DSCによるTgの測定は正確な値が得られなかった。
実施例1と同様に操作して重縮合体溶液を得た。
PMDA5.46g(25ミリモル)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン21.63g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)NMP150g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間攪拌後、180℃、160rpmで1時間反応した。1時間空冷後、3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物16.12g(50ミリモル)、2,2−ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン9.16g(25ミリモル)、NMP68g、トルエン10gを加えて、30分間室温で攪拌した。ついで170℃、165rpmで3時間15分間加熱、攪拌し、19%濃度のポリイミド溶液をえた。うすい黄色の強いフィルムになる。
GPCによる分子量を測定: M99,900、Mn20,500、Mw223,900、Mz703,500、Mw/Mn=10.91、Mz/Mn=34.2gであった。
熱分析を行った。熱分解開始温度 Tm=531℃、5%減量時の温度は430℃であった。DSCを測定し、ガラス転位温度229℃、275〜360℃であった。
PMDA5.46g(25ミリモル)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン21.63g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)NMP150g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間攪拌後、180℃、160rpmで1時間反応した。1時間空冷後、3,4,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物16.12g(50ミリモル)、2,2−ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン9.16g(25ミリモル)、NMP68g、トルエン10gを加えて、30分間室温で攪拌した。ついで170℃、165rpmで3時間15分間加熱、攪拌し、19%濃度のポリイミド溶液をえた。うすい黄色の強いフィルムになる。
GPCによる分子量を測定: M99,900、Mn20,500、Mw223,900、Mz703,500、Mw/Mn=10.91、Mz/Mn=34.2gであった。
熱分析を行った。熱分解開始温度 Tm=531℃、5%減量時の温度は430℃であった。DSCを測定し、ガラス転位温度229℃、275〜360℃であった。
実施例1と同様に操作してポリイミド溶液を合成した。
3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物14.72g(50ミリモル)、ジアミノトルエン3.05g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを仕込む。窒素気流中室温で1時間攪拌後、180℃、170rpm1時間加熱攪拌した。1時間空冷後、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)、ビス[3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]スルホン7.01g(25ミリモル)、PMDA5.46g(25ミリモル)を加えついでNMP34g、トルエン10gを加える。30分間室温で攪拌後、180℃、170rpmで2時間加熱攪拌して、20%濃度のポリイミド溶液をえた。黄色の強いフィルム特性を示す。
GPCにより分子量を測定した。M55,800、Mn23,200、Mw71,200、Mz282,300
Mw/Mn=3.07 Mz/Mn=12.19
熱分析を行った。熱分解温度 Tm=421℃とTm=568℃により
5%減量時403℃であった。
DSCを測定した。ガラス転位温度 Tg=278℃
irスペクトルの測定で1780m−1(イミド結合)、1720m−(COの吸収)、1645m−1(ベンゾオキサゾールの吸収)が示された。
3,4,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物14.72g(50ミリモル)、ジアミノトルエン3.05g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを仕込む。窒素気流中室温で1時間攪拌後、180℃、170rpm1時間加熱攪拌した。1時間空冷後、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)、ビス[3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]スルホン7.01g(25ミリモル)、PMDA5.46g(25ミリモル)を加えついでNMP34g、トルエン10gを加える。30分間室温で攪拌後、180℃、170rpmで2時間加熱攪拌して、20%濃度のポリイミド溶液をえた。黄色の強いフィルム特性を示す。
GPCにより分子量を測定した。M55,800、Mn23,200、Mw71,200、Mz282,300
Mw/Mn=3.07 Mz/Mn=12.19
熱分析を行った。熱分解温度 Tm=421℃とTm=568℃により
5%減量時403℃であった。
DSCを測定した。ガラス転位温度 Tg=278℃
irスペクトルの測定で1780m−1(イミド結合)、1720m−(COの吸収)、1645m−1(ベンゾオキサゾールの吸収)が示された。
光照射による画像の形成について:
実施例2のNMP中に溶解したポリイミド溶液を25重量%から15重量%にNMPで希釈した。1ミクロン細孔のろ過膜を用いてろ過した溶液20g(ポリイミド含量3g)に光酸発生剤(2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸のエステル)0.6gを暗室で加えて、均一な溶液にした。この溶液を直径5cmのシリコンウエハーの表面にスピンコート法で塗布した。5秒(停止)−20秒(200r.p.m.)−5秒(停止)−30秒(1700r.p.m.)−5秒停止の条件でスピンコートし、ついで赤外線加熱炉中で、90℃、10分間熱処理した(プリベイク)、プリベイク後の膜厚は4.5ミクロンであった。この感光性塗布膜の上に、ポジ型フォトマスク用テストパターン(10、15、20、−−−100ミクロン)のスルーホール及びラインアンドスペースパターンを置き、2Kw高圧水銀灯照射装置(オーク製作所製品:JP200G)を用いて、画像がえられる露光量で照射した。
(イ)440mJ/cm2照射した後、塗布膜を、NMP40g、アミノエタノール40g、水40gの混合液(以後、Ao液という。)中に35℃、7秒間浸漬した後、脱イオン水で水洗し、赤外線乾燥器中で90℃で30分間、180℃で30分間乾燥した後、解像度を観察した。塗膜の厚みは4ミクロンであった。ラインアンドスペースの10ミクロンのシャープなポジ型画像が観察された。
(ロ)400mJ/cm2で照射した後、塗布膜を5%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)液に室温で10秒間浸漬し、脱イオン水で水洗した後、90℃、30分間、ついで180℃、30分間乾燥して、10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を得た。
実施例2のNMP中に溶解したポリイミド溶液を25重量%から15重量%にNMPで希釈した。1ミクロン細孔のろ過膜を用いてろ過した溶液20g(ポリイミド含量3g)に光酸発生剤(2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸のエステル)0.6gを暗室で加えて、均一な溶液にした。この溶液を直径5cmのシリコンウエハーの表面にスピンコート法で塗布した。5秒(停止)−20秒(200r.p.m.)−5秒(停止)−30秒(1700r.p.m.)−5秒停止の条件でスピンコートし、ついで赤外線加熱炉中で、90℃、10分間熱処理した(プリベイク)、プリベイク後の膜厚は4.5ミクロンであった。この感光性塗布膜の上に、ポジ型フォトマスク用テストパターン(10、15、20、−−−100ミクロン)のスルーホール及びラインアンドスペースパターンを置き、2Kw高圧水銀灯照射装置(オーク製作所製品:JP200G)を用いて、画像がえられる露光量で照射した。
(イ)440mJ/cm2照射した後、塗布膜を、NMP40g、アミノエタノール40g、水40gの混合液(以後、Ao液という。)中に35℃、7秒間浸漬した後、脱イオン水で水洗し、赤外線乾燥器中で90℃で30分間、180℃で30分間乾燥した後、解像度を観察した。塗膜の厚みは4ミクロンであった。ラインアンドスペースの10ミクロンのシャープなポジ型画像が観察された。
(ロ)400mJ/cm2で照射した後、塗布膜を5%TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)液に室温で10秒間浸漬し、脱イオン水で水洗した後、90℃、30分間、ついで180℃、30分間乾燥して、10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を得た。
実施例8と同様に操作して、ポジ型画像を形成した。
実施例6のポリイミド化した溶液(20重量%)20gをとり、これにアニソール2gを加えて、1ミクロンの細孔のろ過膜でろ過した。これに光酸発生剤(2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸のエステル)0.2gを暗室で加え、均一液とした。シリコンウエハー上にスピンコートして膜を作り、90℃で10分間熱処理して、5.33ミクロンの膜を得た。
(イ)350mJ/cm2で光照射した後、Ao液中に10秒間浸漬し、水洗後、90℃、30分間、180℃、30分間乾燥した。3.56ミクロンの膜厚であった。10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を認めた。
(ロ)350mJ/cm2光照射した後、5%TMAH液に15秒浸漬した後、90℃、30分、ついで180℃、30分間乾燥して3.57ミクロンの膜を得た。10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を観察した。
実施例6のポリイミド化した溶液(20重量%)20gをとり、これにアニソール2gを加えて、1ミクロンの細孔のろ過膜でろ過した。これに光酸発生剤(2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンと1,2−ナフトキノン−2−ジアジド−5−スルホン酸のエステル)0.2gを暗室で加え、均一液とした。シリコンウエハー上にスピンコートして膜を作り、90℃で10分間熱処理して、5.33ミクロンの膜を得た。
(イ)350mJ/cm2で光照射した後、Ao液中に10秒間浸漬し、水洗後、90℃、30分間、180℃、30分間乾燥した。3.56ミクロンの膜厚であった。10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を認めた。
(ロ)350mJ/cm2光照射した後、5%TMAH液に15秒浸漬した後、90℃、30分、ついで180℃、30分間乾燥して3.57ミクロンの膜を得た。10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を観察した。
実施例8と同様に処理してポジ型画像を形成した実施例7のポリイミド溶液(20%重量)をNMPを用い+て15重量%に希釈した。この液20gに、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンの1,2−ナフトキノン−2−ジアミド−5−スルホン酸エステル0.6を加えて溶解した。この液をシリコンウエハー(5cm径)上にスピンコートした。〔スピンコートの条件:5秒(停止)−20秒(200r.p.m.)−5秒(停止)−30秒(3000r.p.m.)−5秒(停止)〕。90℃、10分間加熱して5.07ミクロンの膜を形成した。
(イ)500mJ/cm2の光照射した後、照射膜をAo液に1分間浸漬し、ついで水洗、ついで90℃、30分間、180℃、3分間加熱した。この膜は10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を観察した。
(ロ)500mJ/cm2の光照射した後、5%、TMAH液に3分間浸漬した。水洗後、90℃、30分間及び180℃、30分間加熱乾燥した10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を確認した。
(イ)500mJ/cm2の光照射した後、照射膜をAo液に1分間浸漬し、ついで水洗、ついで90℃、30分間、180℃、3分間加熱した。この膜は10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を観察した。
(ロ)500mJ/cm2の光照射した後、5%、TMAH液に3分間浸漬した。水洗後、90℃、30分間及び180℃、30分間加熱乾燥した10ミクロンのラインアンドスペースのシャープなポジ型画像を確認した。
ステンレススチール製の碇型攪拌器をとりつけたガラス製のセパラブル3つ口フラスコに、水分分離トラップを備えた玉付冷却管を取りつけた。窒素ガスを通じながら、上記フラスコをシリコンオイル液につけて加熱、攪拌した。
ピロメリット酸ジ無水物(以下PMDAという)10.91g(50ミリモル)、2,4−ジアミノトルエン(以後DATという)9.17g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、N−メチルピロリドン(以後NMPという)100g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間160r.p.mで攪拌後、180℃、156r.p.mで1時間加熱、攪拌する。トルエン−水15mlを除く。1時間空冷、攪拌後、3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(以後BTDAという)16.12g、3,3′−ジメチルベンチジン5.31g(25ミリモル)を添加し更にNMP90g、トルエン10gを加え30分間室温で攪拌した後、180℃、156r.p.mで2時間30分間加熱、攪拌する。20重量%のポリイミド溶液を得る。
反応液の一部をとりガラス板にキャストして、赤外線オーブン中90℃、1時間、180℃、1時間加熱すると黄褐色のフィルムを得た。
この溶液の一部をとり、ジメチルホルムアミドで稀釈して、高速液体クロマトグラフィー(東ソー製品)で分子量及び分子量分布を測定した。
ポリスチレン換算の分子量は、最多分子量(M)34.200、数平均分子量(Mn)15.800、重量平均分子量(Mw)57.000、Z平均分子量(Mz)259.000、Mw/Mn=3.60、Mz/Mn=16.38であった。
島津製作所製熱合折装置TGA−50及び示差走査熱量計(DSC)による熱分析を行った、熱分解開始温度Tmは509℃であった。DSCによるガラス転位温度Tgは明確でなかった。
ピロメリット酸ジ無水物(以下PMDAという)10.91g(50ミリモル)、2,4−ジアミノトルエン(以後DATという)9.17g(25ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、N−メチルピロリドン(以後NMPという)100g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間160r.p.mで攪拌後、180℃、156r.p.mで1時間加熱、攪拌する。トルエン−水15mlを除く。1時間空冷、攪拌後、3,4,3′,4′−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(以後BTDAという)16.12g、3,3′−ジメチルベンチジン5.31g(25ミリモル)を添加し更にNMP90g、トルエン10gを加え30分間室温で攪拌した後、180℃、156r.p.mで2時間30分間加熱、攪拌する。20重量%のポリイミド溶液を得る。
反応液の一部をとりガラス板にキャストして、赤外線オーブン中90℃、1時間、180℃、1時間加熱すると黄褐色のフィルムを得た。
この溶液の一部をとり、ジメチルホルムアミドで稀釈して、高速液体クロマトグラフィー(東ソー製品)で分子量及び分子量分布を測定した。
ポリスチレン換算の分子量は、最多分子量(M)34.200、数平均分子量(Mn)15.800、重量平均分子量(Mw)57.000、Z平均分子量(Mz)259.000、Mw/Mn=3.60、Mz/Mn=16.38であった。
島津製作所製熱合折装置TGA−50及び示差走査熱量計(DSC)による熱分析を行った、熱分解開始温度Tmは509℃であった。DSCによるガラス転位温度Tgは明確でなかった。
実施例11と同様に操作して、重縮合物の溶液を得た。
PMDA5.40g(25ミリモル)、DAT6.11g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(1.0ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを実施例1と同様に、ガラス製3つ口フラスコに仕込む。
1時間室温で160r.p.mで攪拌後、シリコンオイル液につけて180℃、160r.p.mで1時間加熱、攪拌した。空冷して、150r.p.mに攪拌する。トルエン−水20gを除く、室温でゆっくり攪拌しながら3,5−ジアミノ安息香酸3.81g(25ミリモル)、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン10.82g(25ミリモル)の粉末を加え、ついでBTDA24.17g(75ミリモル)を加える。NMP150g、トルエン10gを加える。室温で160r.p.mに1時間攪拌後180℃、160r.p.mで4時間加熱、攪拌して20重量%のポリイミドを含有する溶液を得た。
GPCによるスチレン換算の分子量を測定した、M48.400、Mn20.000、Mw99.600、Mz310.700、Mw/Mn=4.97、Mz/Mn=15.51であった。
熱分析を行った。分解開始温度Tm525℃、5%減量する温度は325℃であった。
DSCによるガラス転位温度Tgは不明確であった。
PMDA5.40g(25ミリモル)、DAT6.11g(50ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(1.0ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを実施例1と同様に、ガラス製3つ口フラスコに仕込む。
1時間室温で160r.p.mで攪拌後、シリコンオイル液につけて180℃、160r.p.mで1時間加熱、攪拌した。空冷して、150r.p.mに攪拌する。トルエン−水20gを除く、室温でゆっくり攪拌しながら3,5−ジアミノ安息香酸3.81g(25ミリモル)、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン10.82g(25ミリモル)の粉末を加え、ついでBTDA24.17g(75ミリモル)を加える。NMP150g、トルエン10gを加える。室温で160r.p.mに1時間攪拌後180℃、160r.p.mで4時間加熱、攪拌して20重量%のポリイミドを含有する溶液を得た。
GPCによるスチレン換算の分子量を測定した、M48.400、Mn20.000、Mw99.600、Mz310.700、Mw/Mn=4.97、Mz/Mn=15.51であった。
熱分析を行った。分解開始温度Tm525℃、5%減量する温度は325℃であった。
DSCによるガラス転位温度Tgは不明確であった。
実施例11と同様に操作した。
PMDA10.91g(50ミリモル)、DAT9.17g(75ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)ついでNMP100g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間150r.p.m攪拌後165℃、180r.p.mで1時間加熱、攪拌した。トルエン−水20mlを除く空冷後30分間150r.p.mまで攪拌し、3.4′−ジアミノフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)、2.2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、10.27g(25ミリモル)を加え、ついてBTDA24.17g(75ミリモル)、NMP124g、トルエン10gを加える。室温で30分間攪拌し、165℃、180r.p.m5時間加熱、攪拌した。20重量%のポリイミド溶液を得た。
GPCによって分子量を測定した。M52.000、Mn22.000、Mw81.200、Mz211.000、Mw/Mn=3.69、Mz/Mn=9.57。
熱分析を行った。熱分解開始温度Tm484℃、5%減量の温度は478℃であった。
DSCによるガラス転位温度Tgは302℃であった。
PMDA10.91g(50ミリモル)、DAT9.17g(75ミリモル)、γ−バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)ついでNMP100g、トルエン30gを仕込む。室温で1時間150r.p.m攪拌後165℃、180r.p.mで1時間加熱、攪拌した。トルエン−水20mlを除く空冷後30分間150r.p.mまで攪拌し、3.4′−ジアミノフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)、2.2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、10.27g(25ミリモル)を加え、ついてBTDA24.17g(75ミリモル)、NMP124g、トルエン10gを加える。室温で30分間攪拌し、165℃、180r.p.m5時間加熱、攪拌した。20重量%のポリイミド溶液を得た。
GPCによって分子量を測定した。M52.000、Mn22.000、Mw81.200、Mz211.000、Mw/Mn=3.69、Mz/Mn=9.57。
熱分析を行った。熱分解開始温度Tm484℃、5%減量の温度は478℃であった。
DSCによるガラス転位温度Tgは302℃であった。
実施例11と同様に操作し、18重量%のポリイミド溶液を得た。
BTDA32.23g(100ミリモル)、DAT6.11g(50ミリモル)、バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン3.2g(30ミリモル)、NMP140g、トルエン30gを加え、室温で1時間攪拌後、180℃160r.p.mで1時間加熱、攪拌した。室温に30分間攪拌して、DAT6.11g(50ミリモル)、3.4′−ジアミノジフェニルエーテル10.01g(50ミリモル)を加え、ついでPMDA10.91g(50ミリモル)、NMP150g、トルエン10gを加えた。室温で1時間攪拌した後、180℃、160r.p.mで1時間30分間加熱、攪拌した。
GPCによる分子量を測定した。M32.000、Mn13.800、Mw86.400、Mz57.800、Mw/Mn=6.27、Mz/Mn=41.9であった。
反応時間が1時間30分で短いとフィルム特性が少し悪い。従って強いフィルムにするためには3時間以上の加熱が必要である。
BTDA32.23g(100ミリモル)、DAT6.11g(50ミリモル)、バレロラクトン1.5g(15ミリモル)、ピリジン3.2g(30ミリモル)、NMP140g、トルエン30gを加え、室温で1時間攪拌後、180℃160r.p.mで1時間加熱、攪拌した。室温に30分間攪拌して、DAT6.11g(50ミリモル)、3.4′−ジアミノジフェニルエーテル10.01g(50ミリモル)を加え、ついでPMDA10.91g(50ミリモル)、NMP150g、トルエン10gを加えた。室温で1時間攪拌した後、180℃、160r.p.mで1時間30分間加熱、攪拌した。
GPCによる分子量を測定した。M32.000、Mn13.800、Mw86.400、Mz57.800、Mw/Mn=6.27、Mz/Mn=41.9であった。
反応時間が1時間30分で短いとフィルム特性が少し悪い。従って強いフィルムにするためには3時間以上の加熱が必要である。
実施例11と同様に操作して、20重量%のブロックポリイミド溶液を得た。
BTDA16.12g(50ミリモル)、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン10.82g(25ミリモル)、バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを仕込み、室温で30分間150r.p.mで攪拌する。ついで175℃、160r.p.mで1時間加熱、攪拌する。空冷後30分間攪拌して、130r.p.mに攪拌しながら、DAT9.17g(75ミリモル)ついでPMDA10.91g(50ミリモル)を加え、NMP74g、トルエン10gを加えた。1時間室温にて攪拌した後、180℃、155r.p.mで2時間30分間加熱、攪拌した。
GPCによる分子量の測定によると、M39.300、Mn18.700、Mw86.200、Mz352.000、Mw/Mn=4.62、Mz/Mn=19.1である。
熱分析を行った。分解開始温度は506℃であった。
DSCによるTgの値は明確でなかった。
BTDA16.12g(50ミリモル)、ビス〔4−(3−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン10.82g(25ミリモル)、バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを仕込み、室温で30分間150r.p.mで攪拌する。ついで175℃、160r.p.mで1時間加熱、攪拌する。空冷後30分間攪拌して、130r.p.mに攪拌しながら、DAT9.17g(75ミリモル)ついでPMDA10.91g(50ミリモル)を加え、NMP74g、トルエン10gを加えた。1時間室温にて攪拌した後、180℃、155r.p.mで2時間30分間加熱、攪拌した。
GPCによる分子量の測定によると、M39.300、Mn18.700、Mw86.200、Mz352.000、Mw/Mn=4.62、Mz/Mn=19.1である。
熱分析を行った。分解開始温度は506℃であった。
DSCによるTgの値は明確でなかった。
実施例11と同様に操作した。
BTDA16.12g(50ミリモル)、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン10.27g(25ミリモル)、バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを仕込み、1時間155r.p.mで室温に攪拌、溶解する。ついで175℃、155r.p.mで1時間加熱、攪拌し、室温にて30分間攪拌する。攪拌(120r.p.m)しながらDAT3.06g(25ミリモル)、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)を加え、ついでPMDA5.46g(25ミリモル)、NMP115g、トルエン10gを加える。室温で30分間攪拌、溶解した後、175℃、155r.p.mで4時間加熱、攪拌した。このポリイミド溶液は、17重量%である。この一部をとり、ガラス板上に浸延し、90℃、1時間180℃、1時間加熱して強いフィルムを得た。
GPCによる分子量を測定、M45.100、Mn19.100、Mw128.100、Mz579.000、Mw/Mn=6.70、Mz/Mn=30.3。
DSCによるガラス転位温度Tgは223℃であった。
BTDA16.12g(50ミリモル)、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン10.27g(25ミリモル)、バレロラクトン1.0g(10ミリモル)、ピリジン1.6g(20ミリモル)、NMP100g、トルエン30gを仕込み、1時間155r.p.mで室温に攪拌、溶解する。ついで175℃、155r.p.mで1時間加熱、攪拌し、室温にて30分間攪拌する。攪拌(120r.p.m)しながらDAT3.06g(25ミリモル)、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル5.01g(25ミリモル)を加え、ついでPMDA5.46g(25ミリモル)、NMP115g、トルエン10gを加える。室温で30分間攪拌、溶解した後、175℃、155r.p.mで4時間加熱、攪拌した。このポリイミド溶液は、17重量%である。この一部をとり、ガラス板上に浸延し、90℃、1時間180℃、1時間加熱して強いフィルムを得た。
GPCによる分子量を測定、M45.100、Mn19.100、Mw128.100、Mz579.000、Mw/Mn=6.70、Mz/Mn=30.3。
DSCによるガラス転位温度Tgは223℃であった。
PMDAを含むポリイミドは一般に、溶媒に難溶である。
PMDA(1モル)に或る種のジアミン(2〜1.5モル)で反応させると、15%重量液中可溶のオリゴーマーをうる。この結果をふまえて、二成分系酸触媒を用いて、逐次重合反応を行って、4成分以上の溶剤可溶のブロック共重合ポリイミドがえられる。PMDAを含む多数の溶剤可溶ポリイミドが合成される。オルト位にアミノ基とフェノール基をもつ芳香族ジアミンとテトラカルボン酸ジ無水物の縮合物はポジ型フォトレジストとして有用である。この化合物はポリイミドでなくベンゾオキサゾール基とポリイミド基を分子内にもつ縮合体である。
PMDA(1モル)に或る種のジアミン(2〜1.5モル)で反応させると、15%重量液中可溶のオリゴーマーをうる。この結果をふまえて、二成分系酸触媒を用いて、逐次重合反応を行って、4成分以上の溶剤可溶のブロック共重合ポリイミドがえられる。PMDAを含む多数の溶剤可溶ポリイミドが合成される。オルト位にアミノ基とフェノール基をもつ芳香族ジアミンとテトラカルボン酸ジ無水物の縮合物はポジ型フォトレジストとして有用である。この化合物はポリイミドでなくベンゾオキサゾール基とポリイミド基を分子内にもつ縮合体である。
Claims (23)
- (a)ピロメリット酸ジ無水物(1モル)及び、ジアミノトルエン(1.5〜2モル)の反応生成物である両末端ジアミンのオリゴマーに、ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物と芳香族ジアミンとを反応させて得られる、ピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のブロック共重合ポリイミド、ここで、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、及び
(b)炭化水素を含む極性溶媒、
からなる、フィルム、感光性ポリイミド、フィルム絶縁ワニス、フォトレジスト、電着用ポリイミド、印刷用ワニス、封止剤又は接着剤として使用するブロック共重合ポリイミド組成物。 - (a)ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物(2モル)及び、芳香族ジアミン(1〜1.5モル)の反応生成物である両末端酸ジ無水物のオリゴマーに、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンとを反応させて得られる、ピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のブロック共重合ポリイミド、ここで、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンのモル比は1:1.5〜2であり、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、及び
(b)炭化水素を含む極性溶媒、
からなる、フィルム、感光性ポリイミド、フィルム絶縁ワニス、フォトレジスト、電着用ポリイミド、印刷用ワニス、封止剤又は接着剤として使用するブロック共重合ポリイミド組成物。 - (a)ピロメリット酸ジ無水物(1モル)及び、ジアミノトルエン(1.5〜2モル)と反応生成物である両末端ジアミンのオリゴマーに、ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物とオルト位に水酸基とアミノ基をを有する芳香族ジアミンとを反応させて得られる、ピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のピロメリット酸ジ無水物を含む、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物、ここで、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、及び
(b)炭化水素を含む極性溶媒、
からなる、フィルム、感光性ポリイミド、フィルム絶縁ワニス、フォトレジスト、電着用ポリイミド、印刷用ワニス、封止剤又は接着剤として使用するピロメリット酸ジ無水物を含む、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物組成物。 - (a)ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物(2モル)及び、オルト位に水酸基とアミノ基をを有する芳香族ジアミン(1〜1.5モル)の反応生成物である両末端酸ジ無水物のオリゴマーに、ピロメリット酸ジ無水物と(オルト位に水酸基とアミノ基をを有する芳香族ジアミンとを反応させて得られる、ピロメリット酸ジ無水物を含む、四成分以上の、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物、ここで、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンのモル比は1:1.5〜2であり、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、及び
(b)炭化水素を含む極性溶媒、
からなる、フィルム、感光性ポリイミド、フィルム絶縁ワニス、フォトレジスト、電着用ポリイミド、印刷用ワニス、封止剤又は接着剤として使用する、ピロメリット酸ジ無水物を含む、四成分以上の、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物組成物。 - ピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の製造法において、
(a)ピロメリット酸ジ無水物(1モル)及び、ジアミノトルエン(1.5〜2モル)とを炭化水素を含む極性溶媒中で、160〜200℃、酸触媒の存在下で反応させ、両末端ジアミンのオリゴマーとする第一段階、
(b)反応生成物にピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物と芳香族ジアミンとを添加し、160〜200℃に加熱して反応させる第二段階、ここで、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、
を含むピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の製造方法。 - 前記ジアミノトルエンの代りに、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシフェニル)ベンゼン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、3,5−ジアミノ安息香酸、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,2−ビス[(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパンからなる群から選択される成分を使用する請求項5記載のブロック共重合ポリイミド溶液の製造法。
- ピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のブロックポリイミド溶液の製造方法において、
(a)ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物(2モル)及び芳香族ジアミン(1〜1.5モル)とを炭化水素を含む極性溶媒中で、160〜200℃、酸触媒の存在下で反応させ、両末端酸ジ無水物のオリゴマーとする第一段階、
(b)反応生成物にピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンとを添加して、160〜200℃に加熱する第二段階、ここで、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンのモル比は1:1.5〜2であり、全芳香族テトラカルボン酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、
を含むピロメリット酸ジ無水物を含む四成分以上のブロックポリイミド溶液の製造方法。 - 前記炭化水素は、トルエン、キシレン及びそれらの混合物からなる群から選択され、前記極性溶媒は、N−メチルピロリジン、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−メチルホルムアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、スルホラン及びそれらの混合物からなる群から選択され、前記炭化水素を含む極性溶媒に溶解するブロック共重合ポリイミドの量は10重量%以上、好ましくは15〜25重量%である請求項5又は7いずれか記載の製造方法。
- 前記酸触媒が、γ−バレロラクトンとピリジン又はメチルモルホリンとの二成分系触媒である請求項5又は7いずれか記載の製造方法。
- 前記ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物は、3,4,3’4’−ビフェニルテトラカルボン酸ジ無水物、3,4,3’4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、3,4−ジカルボキシフェニルスルホン無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸ジ無水物である請求項5記載の製造方法。
- ピロメリット酸ジ無水物を含む、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物の製造法において、
(a)ピロメリット酸ジ無水物(1モル)及び、ジアミノトルエン(1.5〜2モル)とを炭化水素を含む極性溶媒中で、160〜200℃、酸触媒の存在下で反応させ、両末端ジアミンのオリゴマーとする第一段階、
(b)反応生成物にピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物とオルト位に水酸基とアミノ基をを有する芳香族ジアミンとを添加し、160〜200℃に加熱して反応させる第二段階、ここで、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、
を含む、四成分以上の、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物の製造方法。 - ピロメリット酸ジ無水物を含む、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物の製造方法において、
(a)ピロメリット酸ジ無水物以外の酸ジ無水物(2モル)及び(オルト位に水酸基とアミノ基をを有する芳香族ジアミン(1〜1.5モル)とを炭化水素を含む極性溶媒中で、160〜200℃、酸触媒の存在下で反応させ、両末端酸ジ無水物のオリゴマーとする第一段階、
(b)反応生成物にピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンとを添加して、160〜200℃に加熱する第二段階、ここで、ピロメリット酸ジ無水物とオルト位に水酸基とアミノ基をを有する芳香族ジアミンのモル比は1:1.5〜2であり、全芳香族テトラカルボン酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1〜0.95である、
を含むピロメリット酸ジ無水物を含む、四成分以上の、ベンゾオキサゾール基とイミド基を有する重縮合物の製造方法。 - 前記オルト位に水酸基とアミノ基を有する芳香族ジアミンが、3,3’−ジヒドロキシベンチジン、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、1,4−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ベンゼン、2,2−ビス[3−アミノ−4−ヒドロオキシフェニル]プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4−ジアミノフェノール、2,5−ジアミノフェノール及び2,2−ビス[4−(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)]ヘキサフルオロプロパンからなる群から選択される請求11又は12いずれか記載の製造方法。
- (a)ピロメリット酸ジ無水物(1モル)とジアミノトルエン(1.5〜2モル)との反応生成物である両末端ジアミンのオリゴマーに、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物と芳香族ジアミンを反応して得られる、四成分以上のブロック共重合ポリイミド、ここで、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は、1:1.00〜0.95である、及び
(b)炭化水素を含む極性溶媒、
からなる、フィルム、感光性ポリイミド、絶縁ワニス、電着用ポリイミド、印刷用ワニス、封止剤、接着剤として使用するブロック共重合ポリイミド組成物。 - (a)ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(2モル)とジアミノトルエン(1〜1.5モル)との反応生成物である両末端酸ジ無水物のオリゴマーに、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンを反応して得られる、四成分以上のブロック共重合ポリイミド、ここで、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンのモル比は1:1.5〜2であり、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は、1:1.00〜0.95である、及び
(b)炭化水素を含む極性溶媒、
からなる、フィルム、感光性ポリイミド、絶縁ワニス、電着用ポリイミド、印刷用ワニス、封止剤、接着剤として使用するブロック共重合ポリイミド組成物。 - 四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の製造方法において、(a)ピロメリット酸ジ無水物(1モル)とジアミノトルエン(1.5〜2モル)とを炭化水素を含む極性溶媒中、160〜200℃、酸触媒の存在下に反応させ、両末端ジアミンのオリゴマーとする第一段階、
(b)反応生成物にでベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物と芳香族ジアミンを添加して160〜200℃に加熱して反応させる第二段階、ここで、全酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は、1:1.00〜0.95である、
からなる工程を含む前記ブロック共重合ポリイミド溶液の製造方法。 - 四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の製造方法において、
(a)ベンゾフェノンテトラカルボン酸ジ無水物(2モル)、ジアミノトルエン(1〜1.5モル)とを炭化水素を含む極性溶媒中、160〜200℃、酸触媒の存在下に反応させ、両末端酸ジ無水物のオリゴマーとし、
(b)反応生成物にピロメリット酸ジ無水物及び芳香族ジアミンを添加して160〜200℃に加熱して反応させ、ここで、ピロメリット酸ジ無水物と芳香族ジアミンのモル比は1:1.5〜2であり、全テトラカルボン酸ジ無水物と全芳香族ジアミンのモル比は1:1.0〜0.95である、
の工程を含む、四成分以上のブロック共重合ポリイミド溶液の製造方法。 - 前記ジアミノトルエンに代えて、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、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェノキシ)フルオレン、3,5−ジアミノ安息香族、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス〔3−アミノ−4−フェノキシフェニル〕ヘキサフルオロプロパン及びビス〔3−アミノ−4−フェノキシフェニル〕スルホンからなる群から選択される成分を使用する請求項16記載の製造方法。
- 前記ジアミノトルエンに代えて、4,4′−ジアミノジフェニルスルフィド、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、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、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、9,9−ビス(4−アミノフェノキシ)フルオレン、3,5−ジアミノ安息香族、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、2,2−ビス〔3−アミノ−4−フェノキシフェニル〕ヘキサフルオロプロパン及びビス〔3−アミノ−4−フェノキシフェニル〕スルホンからなる群から選択される成分を使用する請求項17記載の製造方法。
- 前記酸触媒が、γ−バレロラクトンをピリジン及び/又はN−メチルモルホリンからなる二成分触媒である請求項16記載の製造方法。
- 前記炭化水素は、トルエン及び/又はキシレンであり、前記極性溶媒は、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素及びスルエランからなる群から選択される成分の一つまたは二つを含む液である請求項16又は17記載の製造方法。
- 前記ブロック共重合ポリイミドは、前記溶液の全重量を基準として10重量%以上好ましくは15〜25重量%であることを特徴とする請求項21記載の製造方法。
- 前記極性溶媒が、N−メチルピロリドン、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、テトラメチル尿素、ジメチルスルホキシド、スルホランからなる群から選択される請求項14又は15いずれか記載の組成物。
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