KR20090065586A - Positive photosensitive polyimides and the composition thereof - Google Patents

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Abstract

A positive-type photosensitive polyimide resin composition containing polyimide resin is provided to show excellent electrical insulation, solubility in an alkali aqueous solution as well as physical properties and low shrinkage. A polyimide resin has a repeat unit represented by the formula 1. The number-average molecular weight of the polyimide resin is 2,000-800,000. In the formula 1, l and m are independently integers of 0 to 200; n is an integer of 10 to 200; W is tetravalent organic group having tetracarboxylic acid and its derivative; X is divalent organic group insoluble in an aqueous solution comprising diamine; Y is divalent organic group containing carboxylic acid soluble in the aqueous solution comprising diamine; and Z is o-nitrobenzyl derivative represented by the formula 2.

Description

포지형 감광성 폴리이미드 수지 및 이의 조성물{Positive photosensitive polyimides and the composition thereof}Positive photosensitive polyimide resin and composition thereof

본 발명은 광조사에 의해 알칼리 수용액에 대한 용해도가 증가하여 패턴 형성이 가능한 포지형 감광성 폴리이미드 수지 및 이의 제조 방법과 이로부터 얻어지는 포지형 감광성 폴리이미드 수지 조성물에 관한 것이며, 상세하게는 니트로벤질 유도체로 이루어진 감광성 기를 포함하는 폴리이미드 수지 및 이의 제조 방법, 이를 사용한 조성물에 관한 것이다. 이 감광성 폴리이미드 수지 조성물은 전기, 전자 디바이스 특히 반도체 장치나 디스플레이 장치 등의 표면보호막, 층간절연막, 페시베이션막, 전극보호층, 포지티브형 포토레지스트 및 보호막 형성용으로 바람직하다.   The present invention relates to a positive photosensitive polyimide resin and a method for preparing the same, and a positive photosensitive polyimide resin composition obtained therefrom, which has a solubility in an aqueous alkali solution due to light irradiation, thereby forming a pattern, and specifically, a nitrobenzyl derivative It relates to a polyimide resin comprising a photosensitive group consisting of, a method for producing the same, and a composition using the same. This photosensitive polyimide resin composition is suitable for forming surface protection films, interlayer insulating films, passivation films, electrode protective layers, positive photoresists and protective films of electrical and electronic devices, in particular, semiconductor devices and display devices.

근년, 각종 전자 부품의 소형 경량화나 고밀도화가 요구되고 있으며 이에 수반하여 패턴을 형성하는 제반 기술의 발달과 그 재료에 관한 요구도 더욱더 고도화 되어, 종래의 요구보다 더 플렉시블 성을 유지하면서, 납땜 내열성, 무전해 금도금 내성, 기판 밀착성, 내약품성 등이 우수한 성능을 함께 가지는 패턴 형성이 가능한 내열 절연 재료가 요구되고 있으며, 이에 따라 이를 해결하기 위한 여러가지 특정 제안이 이루어지고 있다. 그 중 보호막 형성용으로 사용되었던 감광성 폴리이미드의 발명에 대한 많은 제안들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 종래 감광성 폴리이미드계 재료로서는 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산을 이용한 재료, 예를 들면 폴리아믹산의 카르복실기에 감광기를 에스테르 결합에 의해 도입한 것(일본특허공개(소)49-115541호 공보), 폴리아믹산과 감광기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 재료(일본특허공개(소)54-145794호 공보) 등이 제안되어 있다. 하지만 이와 같은 제안들로서는 근년 개선 요구가 강한 감도, 현상성, 플렉서빌리티 등의 점에서 충분히 만족시키는 제품을 만들어 내는 데까지 이르지 못한다. 특히 상기한 기술들의 경우 자외선 조사에 의한 가교 반응을 기반으로 하고 있어서 네가형 감광성 폴리이미드를 제조할 수 있으나, 전자산업에서는 불량률을 극소화 시키기 위한 방법으로서 광조사 부분이 용해도를 갖는 포지형 감광성 폴리이미드 기술을 요구하고 있다. 이러한 포지형 감광성 폴리이미드의 기술로는 (일본 특공(소)64-60630호 공보, 미국 특허 제4,395,482호)와 같은 제안이 알려져 있으나, 전구체인 폴리아믹산 상태의 수지를 사용하므로 패턴 형성 후 열이미드화 과정을 거치면 분자 구조의 변화 및 일부 이탈기의 제거로부터 야기되는 부피 수축 문제가 있어왔다. 이러한 부피 수축은 또한 필름의 잔류 응력으로 남아 최종적으로는 계면 접착력의 열화가 문제되고 있다. 또한 이들 발명에서는 패턴화된 피막을 형성한 후, 목적으로 하는 폴리이미드 피막을 얻기 위해 300℃를 초과하는 고온에서의 이미드화 처리가 필수적이고, 이 고온에 견디기 위해 바탕 기재가 제약되거나, 배선의 구리를 산화시키는 문제를 가지고 있었다. 상기 문제가 발생하지 않도록 하기 위해, 이미 이미드화된 용제 가용 성 수지를 이용한 감광성 폴리이미드도 제안되었지만 (M. Ueda and T. Nakayama, Macromolecules, 29, 6427, 1996) 현상 시의 잔막성이 불충분하다는 등의 이유로 해상력의 향상이 어려워, 요구되는 특성을 모두 충족하는 재료가 되지는 못하였다.   In recent years, miniaturization and compactness of various electronic components have been required, and along with this, the development of various technologies for forming patterns and the demand for materials thereof have become more advanced, and the soldering heat resistance, There is a need for a heat-resistant insulating material capable of forming a pattern having excellent performances such as electroless gold plating resistance, substrate adhesion, chemical resistance, and the like, and various specific proposals have been made to solve this problem. Among them, many proposals have been made for the invention of the photosensitive polyimide used for forming the protective film. For example, as a conventional photosensitive polyimide-based material, a photosensitive group is introduced by ester bonding to a material using a polyamic acid, which is a precursor of polyimide, for example, a carboxyl group of a polyamic acid (Japanese Patent Laid-Open No. 49-115541) And a material containing an amine compound having a polyamic acid and a photosensitive group (Japanese Patent Laid-Open No. 54-145794) and the like have been proposed. These proposals, however, do not lead to the improvement of products in recent years in terms of strong sensitivity, developability, and flexibility. Particularly, in the case of the above-described techniques, the negative photosensitive polyimide can be manufactured because it is based on the crosslinking reaction by ultraviolet irradiation. However, in the electronic industry, the photosensitive polyimide having a solubility in the light irradiation part as a method for minimizing the defect rate. It requires technology. As a technique of such a photosensitive polyimide, proposals such as (Japanese Patent Publication No. 64-60630 and U.S. Patent No. 4,395,482) are known, but since a resin of a polyamic acid state, which is a precursor, is used, heat is reduced after pattern formation. There has been a problem of volumetric shrinkage resulting from changes in molecular structure and removal of some leaving groups through the process of midmization. This volume shrinkage also remains a residual stress of the film, and ultimately the degradation of interfacial adhesion is a problem. Moreover, in these inventions, after forming a patterned film, the imidation process at high temperature exceeding 300 degreeC is essential in order to obtain the target polyimide film, and a base base material is restrict | limited in order to withstand this high temperature, Had a problem of oxidizing copper. In order to avoid this problem, photosensitive polyimides using already imidized solvent soluble resins have also been proposed (M. Ueda and T. Nakayama, Macromolecules, 29, 6427, 1996). For this reason, it is difficult to improve the resolution, and it has not been a material that satisfies all the required properties.

이에 본 발명은 포지형의 감광성을 가지며, 용제에 대한 가용성이 있으면서도 합성이 쉽고 감광기의 치환률 조정이 용이한 폴리이미드 수지의 합성법을 제안하고 이를 통해 현상성, 잔막률, 해상도 등이 우수하고 최종 형성된 필름의 밀착성, 내열성, 절연성, 플렉시빌리티 등의 점에서 충분히 만족할 수 있는 성능을 가진 감광성 폴리이미드 수지 조성물을 개발하려고 하는 것이다.Accordingly, the present invention proposes a method of synthesizing polyimide resin having a positive photosensitive property, having solubility in a solvent, easy to synthesize, and easy to adjust the substitution rate of the photoreceptor, and thus excellent in developability, residual film ratio, resolution, and the like. It is going to develop the photosensitive polyimide resin composition which has the performance which can fully satisfy | fill in terms of adhesiveness, heat resistance, insulation, flexibility, etc. of a finally formed film.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 하기 화학식 1로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위, 니트로벤젠 유도체 기를 포함한 감광기가 도입된 1종 이상의 반복단위를 동시에 포함하는 감광성을 가지는 폴리이미드 수지를 제조하며 이를 포함하는 감광성 폴리이미드 수지 조성물을 제조함으로써 첫째, 간편한 합성법으로 기존의 복잡한 합성 단계를 개선하며 둘째, 막 감소율이 낮은 감광성 폴리이미드 수지를 제조하고 마지막으로 우수한 패선 형성의 발현 및 우수한 색 투명성을 가진 폴리이미드 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.   The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, at least one repeating unit containing no soluble in the aqueous solution represented by the formula (1), and carboxylic acid soluble in the aqueous solution, By preparing a photosensitive polyimide resin composition comprising a photosensitive polyimide resin simultaneously containing at least one repeating unit introduced with a photosensitive group including a nitrobenzene derivative group, by first preparing a photosensitive polyimide resin composition to improve the existing complex synthesis step by a simple synthesis method And secondly, to prepare a photosensitive polyimide resin having a low film reduction rate, and finally to provide a polyimide resin composition having good patterning appearance and excellent color transparency.

본 발명에 따른 포지티브형 감광성 폴리이미드 수지 조성물을 이용하면, 해상성, 절연성, 열충격성, 밀착성 등이 우수하고, 해결하고자 하는 과제에서 제시되었던 현상시의 잔막성이 충분하고 300℃ 이상의 열처리 과정이 없어 고온에서의 공정성에 대한 문제점 또한 해결하였다. 특히 기존의 폴리아믹산을 이용한 감광성 폴리이미드 개발에서 문제시 되었던 고온의 이미드화 반응시 발생하는 필름 수축현상이 현저히 개선되었다.   By using the positive photosensitive polyimide resin composition according to the present invention, it is excellent in resolution, insulation, thermal shock resistance, adhesiveness, etc., and sufficient residual film during development proposed in the problem to be solved, It also solved the problem of fairness at high temperature. In particular, the film shrinkage phenomenon that occurs during the high temperature imidization reaction, which was a problem in the development of photosensitive polyimide using the existing polyamic acid has been significantly improved.

본 발명에 따른 포지티브형 감광성 폴리이미드 수지 및 이의 제조 방법과 이로부터 얻어지는 포지형 감광성 폴리이미드 수지 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.    The positive photosensitive polyimide resin according to the present invention, a manufacturing method thereof, and a positive photosensitive polyimide resin composition obtained therefrom will be described in detail as follows.

(A) 본 발명은 화학식 1로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위, 니트로벤젠 유도체 기를 포함한 감광기가 도입된 1종 이상의 반복단위를 동시에 포함하는 감광성을 가지는 폴리이미드 수지에 관한 것이다.(A) The present invention relates to one or more repeating units having no solubility in an aqueous solution represented by the formula (1), at least one repeating unit containing a carboxylic acid soluble in an aqueous solution, and a photosensitive group including a nitrobenzene derivative group. The present invention relates to a polyimide resin having photosensitivity including at least one repeating unit.

Figure 112007090821641-PAT00001
Figure 112007090821641-PAT00001

(식 중, 반복단위 l, m은 각각 0 이상 200 이하의 정수이며, n은 10 이상 200 이하의 정수이고, W는 테트라카르복실산 및 그 유도체를 구성하는 4 가 유기기를 나타내고, X는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기이고, Y는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기이며, Z는 화학식 2로 표시되는 오쏘-니트로벤질 유도체이다.)In the formula, the repeating units l and m are each an integer of 0 or more and 200 or less, n is an integer of 10 or more and 200 or less, W represents a tetravalent organic group constituting tetracarboxylic acid and its derivatives, and X is a diamine. Is a divalent organic group that is not soluble in the aqueous solution constituting the compound, Y is a divalent organic group containing carboxylic acid soluble in the aqueous solution constituting the diamine, Z is an ortho-nitrobenzyl derivative represented by the formula (2) .)

Figure 112007090821641-PAT00002
Figure 112007090821641-PAT00002

(식 중, R1과 R2는 각각 탄소수 1 ~ 12의 알킬기 혹은 수소 중에서 선택되어진 하나이고, R3와 R4는 각각 수소 혹은 탄소수 0 ~ 4의 알킬기 또는 알콕시기, 할로겐기로 나타내어진다.)(In the formula, R1 and R2 are each selected from an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or hydrogen, and R3 and R4 are each represented by hydrogen or an alkyl group having 0 to 4 carbon atoms, or an alkoxy group or a halogen group.)

(B) 또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조하기 위하여 하기 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대하여 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위를 동시에 포함하는 용해성 폴리이미드 수지를 제조한 후 수지 내에 존재하는 카르복시산 기의 10 내지 100 몰%를 하기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질 기를 가지는 화합물과 반응시켜 상기 폴리이미드의 카르복시기의 수소 원자 중 적어도 일부를 오쏘-니트로벤질 유도체의 에스테르 기로 치환하는 공정을 포함하는 폴리이 미드 수지의 제조 방법에 관한 것이다.(B) The present invention also comprises at least one repeating unit having no solubility in an aqueous solution represented by the following formula (3) and a carboxylic acid soluble in an aqueous solution in order to produce the photosensitive polyimide resin represented by the formula (1) After preparing a soluble polyimide resin containing at least one repeating unit simultaneously, 10 to 100 mol% of the carboxylic acid groups present in the resin is reacted with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by the following formula (4) It relates to a method for producing a polyimide resin comprising the step of replacing at least some of the hydrogen atoms of the carboxyl groups with ester groups of ortho-nitrobenzyl derivatives.

Figure 112007090821641-PAT00003
Figure 112007090821641-PAT00003

(식 중, 반복단위 l은 0 이상 200 이하의 정수이고, m은 10 이상 400 이하의 정수이며, W는 테트라카르복실산 및 그 유도체를 구성하는 4 가 유기기를 나타내고, X는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기이고, Y는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기이다.)(Wherein repeating unit l is an integer of 0 or more and 200 or less, m is an integer of 10 or more and 400 or less, W represents a tetravalent organic group constituting tetracarboxylic acid and its derivatives, and X constitutes diamine). It is a divalent organic group which is not soluble in aqueous solution, and Y is a divalent organic group containing carboxylic acid which is soluble in the aqueous solution which comprises a diamine.)

Figure 112007090821641-PAT00004
Figure 112007090821641-PAT00004

(식 중, R1과 R2는 각각 탄소수 1 ~ 12의 알킬기 혹은 수소 중에서 선택되어진 하나이고, R3와 R4는 각각 수소 혹은 탄소수 0 ~ 4의 알킬기 또는 알콕시, 할로겐 기이며, Q는 할로겐족, 수산기 혹은 카르복시 기와 반응하여 에스테르 기를 형성할 수 있는 작용기이다.)(Wherein R1 and R2 are each selected from an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or hydrogen, and R3 and R4 are each hydrogen or an alkyl group having 0 to 4 carbon atoms or an alkoxy or halogen group, and Q is a halogen group, a hydroxyl group or a carboxy) Is a functional group capable of reacting with a group to form an ester group.)

(C) 또한 본 발명은 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 유기용매에 녹이고, 그밖에 수지 용액의 물성을 조절하기 위한 첨가제를 포함하여 제조된 포지티브형 감광성 폴리이미드 수지 조성물에 관한 것이다.(C) The present invention also relates to a positive photosensitive polyimide resin composition prepared by dissolving a photosensitive polyimide resin represented by the formula (1) in an organic solvent and other additives for controlling physical properties of the resin solution.

이하에 본 발명을 보다 상세히 설명한다.The present invention is described in more detail below.

본 발명은 상기 화학식 1를 구성하는 성분 중 반복단위 l, m은 각각 0 이상 200 이하의 정수이며, n은 10 이상 200 이하의 정수로서, W는 테트라카르복실산 및 그 유도체를 구성하는 4 가 유기기를 나타내고, X는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기이고, Y는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기이며, Z는 화학식 2로 표시되는 오쏘-니트로벤질 유도체이면 특별히 한정되지는 않는다.In the present invention, the repeating units l and m of the components constituting the general formula (1) are each an integer of 0 or more and 200 or less, n is an integer of 10 or more and 200 or less, W is a tetravalent constituting tetracarboxylic acid and its derivatives. An organic group, X is a divalent organic group having no solubility in the aqueous solution constituting the diamine, Y is a divalent organic group containing a carboxylic acid soluble in the aqueous solution constituting the diamine, Z is represented by the formula (2) The ortho-nitrobenzyl derivative is not particularly limited.

또한 상기 디아민 중 반복단위 테트라카르복실산 및 그 유도체를 구성하는 4 가 유기기 W나, 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기 X, 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기 Y 등의 디아민 성분은 각각 단독 또는 복수 개여도 된다. 굳이 그 구체적 예를 들면 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기 Y의 디아민으로는 1,3-디아미노-4-카르복시벤젠, 1,3-디아미노-5-카르복시벤젠, 1,3-디아미노-4,6-디카르복시벤젠, 1,4-디아미노-2-카르복시벤젠, 1,4-디아미노-2,5-디카르복시벤젠, 비스(4-아미노-3-카르복시페닐)에테르, 비스(4-아미노-3,5-디카르복시페닐)에테르, 비스(4-아미노-3-카르복시페닐)술폰, 비스(4-아미노-3,5-디카르복시페닐)술폰, 4,4'-디아미노-3,3'-디카르복시비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디카르복시-5,5'-디메틸비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디카르복시-5,5'-디메톡시비페닐, 1,4-비스(4-아미노-3-카르복시페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노-3-카르복시페녹시)벤젠, 비스[4-(4-아미노-3-카르복시페녹시)페닐]술폰, 비스[4-(4-아미노-3-카르복시페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노-3-카르복시페녹시)페닐]헥사플루오로프로판 등의 카르복실기를 갖는 디아민을 들 수 있다. 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기 X로 표시되는 디아민으로는 1,3-디아미노-4-히드록시벤젠, 1,3-디아미노-5-히드록시벤젠, 1,3-디아미노-4,6-디히드록시벤젠, 1,4-디아미노-2-히드록시벤젠, 1,4-디아미노-2,5-디히드록시벤젠, 비스(3-아미노-4-히드록시페닐)에테르, 비스(4-아미노-3-히드록시페닐)에테르, 비스(4-아미노-3,5-디히드록시페닐)에테르, 비스(3-아미노-4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-아미노-3-히드록시페닐)메탄, 비스(4-아미노-3,5-디히드록시페닐)메탄, 비스(3-아미노-4-히드록시페닐)술폰, 비스(4-아미노-3-히드록시페닐)술폰, 비스(4-아미노-3,5-디히드록시페닐)술폰, 2,2-비스(3-아미노-4-히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노-3-히록시페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(4-아미노-3,5-디히드록시페닐)헥사플루오로프로판, 4,4'-디아미노-3,3'-디히드록시비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디히드록시-5,5'-디메틸비페닐, 4,4'-디아미노-3,3'-디히드록시-5,5'-디메톡시비페닐, 1,4-비스(3-아미노-4-히드록시페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노-4-히드록시페녹시)벤젠, 1,4-비스(4-아미노-3-히드록시페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노-3-히드록시페녹시)벤젠, 비스[4-(3-아미노-4-히드록시페녹시)페닐]술폰, 비스[4-(3-아미노-4-히드록시페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(3-아미노-4-히드록시페녹시)페닐]헥사플루오로프로판 등의 페놀성 수산기를 갖는 디아민, 1,3-디아미노-4-메르캅토벤젠, 1,3-디아미노-5-메르캅토벤젠, 1,4-디아미노-2-메르캅토벤젠, 비스(4-아미노-3-메르캅토페닐)에테르 2,2-비스(3-아미노-4-메르캅토페닐)헥사플루오로프로판 등의 티오페놀기를 갖는 디아민, 1,3-디아미노벤젠-4-술폰산, 1,3-디아미노벤젠-5-술폰산, 1,4-디아미노벤젠-2-술폰산, 비스(4-아미노벤젠-3-술폰산)에테르, 4,4'-디아미노비페닐)3,3'-디술폰산, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸비페닐-6,6'-디술폰산 등의 술폰산기를 갖는 디아민, 추가로 이들 기를 복수개 갖는 비스(4-아미노-3-카르복시-5-히드록시페닐)에테르, 비스(4-아미노-3-카르복시-5-히드록시페닐)메탄, 비스(4-아미노-3-카르복시-5-히드록시페닐)술폰, 2,2-비스(4-아미노-3-카르복시-5-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(4-아미노-3-카르복시-5-히드록시페닐)헥사플루오로프로판 등이나, 4,4-메틸렌-비스(2,6-에틸아닐린), 4,4'-메틸렌-비스(2-이소프로필-6-메틸아닐린), 4,4'-메틸렌-비스(2,6-디이소프로필아닐린), 비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]술폰, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(3-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]술폰, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]프로판, 2,2-비스[4-(4-아미노페녹시)페닐]헥사플루오로프로판 등을 들 수 있다. 또는 기판과의 접착력을 위하여 화학식 5와 같은 실 록산 함유 디아민 성분이 사용될 수 있다.In addition, the tetravalent organic group W which comprises the repeating unit tetracarboxylic acid and its derivative in the said diamine, the divalent organic group X which is not soluble with respect to the aqueous solution which comprises a diamine, and the carboxylic acid which is soluble in the aqueous solution which comprises a diamine. The diamine components, such as divalent organic group Y containing these, may be individual or multiple pieces, respectively. As a specific example, the diamine of the divalent organic group Y containing the carboxylic acid which is soluble in an aqueous solution, for example, 1,3-diamino-4-carboxybenzene, 1,3-diamino-5-carboxybenzene, 1 , 3-diamino-4,6-dicarboxybenzene, 1,4-diamino-2-carboxybenzene, 1,4-diamino-2,5-dicarboxybenzene, bis (4-amino-3-carboxy Phenyl) ether, bis (4-amino-3,5-dicarboxyphenyl) ether, bis (4-amino-3-carboxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3,5-dicarboxyphenyl) sulfone, 4 , 4'-diamino-3,3'-dicarboxybiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dicarboxy-5,5'-dimethylbiphenyl, 4,4'-diamino- 3,3'-dicarboxy-5,5'-dimethoxybiphenyl, 1,4-bis (4-amino-3-carboxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-3-carboxyphenoxy Benzene, bis [4- (4-amino-3-carboxyphenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-amino-3-carboxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-amino Diamine which has carboxyl groups, such as 3-carboxyphenoxy) phenyl] hexafluoro propane, is mentioned. The diamine represented by the divalent organic group X which is insoluble in an aqueous solution is 1,3-diamino-4-hydroxybenzene, 1,3-diamino-5-hydroxybenzene, 1,3-diamino- 4,6-dihydroxybenzene, 1,4-diamino-2-hydroxybenzene, 1,4-diamino-2,5-dihydroxybenzene, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) Ether, bis (4-amino-3-hydroxyphenyl) ether, bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) ether, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) methane, bis (4 -Amino-3-hydroxyphenyl) methane, bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) methane, bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3- Hydroxyphenyl) sulfone, bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis ( 4-amino-3-hydroxyphenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (4-amino-3,5-dihydroxyphenyl) hexafluoropropane, 4,4'-diamino-3,3 '-D Hydroxybiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxy-5,5'-dimethylbiphenyl, 4,4'-diamino-3,3'-dihydroxy-5, 5'-dimethoxybiphenyl, 1,4-bis (3-amino-4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (3-amino-4-hydroxyphenoxy) benzene, 1,4- Bis (4-amino-3-hydroxyphenoxy) benzene, 1,3-bis (4-amino-3-hydroxyphenoxy) benzene, bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) Phenyl] sulfone, bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-amino-4-hydroxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane Diamines having phenolic hydroxyl groups such as 1,3-diamino-4-mercaptobenzene, 1,3-diamino-5-mercaptobenzene, 1,4-diamino-2-mercaptobenzene, bis ( Diamine and 1,3-diaminobenzene-4-sulfonic acid having a thiophenol group such as 4-amino-3-mercaptophenyl) ether 2,2-bis (3-amino-4-mercaptophenyl) hexafluoropropane , 1,3-diaminobenzene-5-sulfonic acid, 1,4-dia Nobenzene-2-sulfonic acid, bis (4-aminobenzene-3-sulfonic acid) ether, 4,4'-diaminobiphenyl) 3,3'-disulfonic acid, 4,4'-diamino-3,3 ' Diamines having sulfonic acid groups such as -dimethylbiphenyl-6,6'-disulfonic acid, bis (4-amino-3-carboxy-5-hydroxyphenyl) ethers having a plurality of these groups, and bis (4-amino-3 -Carboxy-5-hydroxyphenyl) methane, bis (4-amino-3-carboxy-5-hydroxyphenyl) sulfone, 2,2-bis (4-amino-3-carboxy-5-hydroxyphenyl) propane , 2,2-bis (4-amino-3-carboxy-5-hydroxyphenyl) hexafluoropropane and the like, 4,4-methylene-bis (2,6-ethylaniline), 4,4'-methylene -Bis (2-isopropyl-6-methylaniline), 4,4'-methylene-bis (2,6-diisopropylaniline), bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2, 2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 4,4'-diamino-3,3 '-Dimethyldicyclohexyl Tan, 4,4'-diaminodiphenylether, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) Benzene, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy ) Phenyl] hexafluoropropane etc. are mentioned. Alternatively, a siloxane-containing diamine component such as Formula 5 may be used for adhesion to the substrate.

Figure 112007090821641-PAT00005
Figure 112007090821641-PAT00005

(식 중, p는 1 내지 10의 정수를 나타냄)(Wherein p represents an integer of 1 to 10)

또한 화학식 1 중, W를 구성하는 테트라카르복실산 및 그 유도체는 특별히 한정되지 않지만, 굳이 그 구체예를 들면, 1,2,4,5-벤젠테트라카르복실산, 3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실산, 3,3',4,4'-벤조페논테트라카르복실산, 비스(3,4-디카르복시페닐)에테르, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판, 비스 (3,4-디카르복시페닐)술폰과 같은 방향족 테트라카르복실산 및 이들의 이무수물 및 이들의 디카르복실산 디산 할로겐화물 등을 들 수 있다. 용해성 관점에서는 3,3'4,4'-비페닐테트라카르복실산, 3,3'4,4'-벤조페논테트라카르복실산, 2,2-비스(3,4-디카르복시페닐)헥사플루오로프로판, 비스(3,4-디카르복시페닐)술폰 등의 테트라카르복실산 및 이들의 이무수물 및 이들의 디카르복실산 디산 할로겐화물이 바람직하다.In addition, although the tetracarboxylic acid and its derivative which comprise W in General formula (1) are not specifically limited, For example, 1,2,4,5-benzene tetracarboxylic acid, 3,3 ', 4, 4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether, 2,2-bis (3,4-di Aromatic tetracarboxylic acids, such as carboxyphenyl) hexafluoro propane and bis (3, 4- dicarboxyphenyl) sulfone, these dianhydrides, and these dicarboxylic acid diacid halides, etc. are mentioned. From the viewpoint of solubility, 3,3'4,4'-biphenyltetracarboxylic acid, 3,3'4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexa Tetracarboxylic acids such as fluoropropane and bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone and their dianhydrides and their dicarboxylic acid diacid halides are preferred.

또한, 시클로부탄-1,2,3,4-테트라카르복실산, 3,4-디카르복시-1,2,3,4-테트라히드로-1-나프탈렌숙신산, 2,3,5-트리카르복시시클로펜틸아세트산, 비시클로(2,2,2)옥토-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실산, 테트라히드로푸란-2,3,4,5-테트라카르복실산과 같은 지환식 테트라카르복실산 및 이들의 이무수물 및 이들의 디카르복실산 디산 할로겐화물 등을 들 수 있다. 또한, 부탄테트라카르복실산과 같은 지방족 테트라카르복실산 및 이들의 이무수물 및 이들의 디카르복실산 디산 할로겐화물을 들 수도 있다. 또한, 이들 중 감광성 폴리이미드로서 충분한 감도를 얻고 고투명성의 폴리이미드수지를 얻기 위해서는 시클로부탄-1,2,3,4-테트라카르복실산 및 그 이무수물 및 그 디카르복실산 디산 할로겐화물 등이 바람직하다.Furthermore, cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid, 3,4-dicarboxy-1,2,3,4-tetrahydro-1-naphthalenesuccinic acid, 2,3,5-tricarboxycyclo Alicyclic such as pentyl acetic acid, bicyclo (2,2,2) octo-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic acid, tetrahydrofuran-2,3,4,5-tetracarboxylic acid Tetracarboxylic acid, these dianhydrides, and these dicarboxylic acid diacid halides; and the like. In addition, aliphatic tetracarboxylic acids such as butanetetracarboxylic acid, dianhydrides thereof, and dicarboxylic acid diacid halides thereof may also be mentioned. Among these, cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid, its dianhydride, its dicarboxylic acid diacid halide and the like are used to obtain sufficient sensitivity as the photosensitive polyimide and obtain a highly transparent polyimide resin. This is preferred.

상기 화학식 1의 감광성 폴리이미드 수지의 제조를 위해서는 다음과 같은 방법이 사용될 수 있다. 즉, 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대하여 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위 X와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위 Y를 동시에 포함하는 용해성 폴리이미드 수지를 공지의 방법에 의해 제조한 후 수지 내에 존재하는 카르복시산 기의 10 내지 100 몰%를 상기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물과 반응시켜 상기 폴리이미드의 카르복시기의 수소 원자 중 적어도 일부를 오쏘-니트로벤질 유도체의 에스테르 기로 치환하는 방법을 통해 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조한다. 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대하여 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위 X와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위 Y를 동시에 포함하는 용해성 폴리이미드 수지를 제조하는 방법으로서는 다음과 같은 예를 들 수 있지만 이것이 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 있는 폴리이미드 수지를 제조하는 방법을 한정하는 것은 아니다. 예를 들면 테트라카르복실산 이무수물과 디아민의 반응에서 폴리이미드 전구체를 합성하고 탈수 폐환하는 방법을 들 수 있다. 테트라카르복실산 이무수물과 디아민의 반응온도는 -20 ℃ ∼ 150 ℃, 바람직하게는 -5 ℃ ∼ 100 ℃ 의 임의 온도를 선택할 수 있다. 이때 사용가능한 용매로는 N,N-디메틸포름아미드(이하 DMF), N,N-디메틸아세토아미드(이하 DMAC), N,N-디메틸메톡시아세토아미드, N-메틸-2-피롤리돈(이하 NMP), 1,3-디메틸-2-이미다졸리논, 카프로락탐, N-메틸카프로락탐, 디메틸설폭시드, 디메틸설폰, 설포란, 테트라메틸 요소, 헥사메틸포스포르아미드, 페놀, 크레졸, 크실레놀, 클로로페놀, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 글라임, 디글라임, 트리글라임 등을 들 수 있지만, 이 중 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드 등의 극성 용매의 사용이 바람직하다. 또한, 폴리이미드 전구체를 폴리이미드로 전화하기 위해서는 폴리이미드 전구체를 용액 상태로 150 ℃ ∼ 250 ℃ 에서 가열하면 되고, 탈수 폐환으로 생성된 물을 제거하기 위해 톨루엔, 또는 자일렌 등을 첨가하여 공비 탈수하는 것 등도 가능하다. 또한, 폴리이미드 전구체를 폴리이미드로 전화하는 더욱 간편한 방법으로서 촉매 이미드화가 있다. 이 경우는 폴리이미드 전구체 용액에 무수아세트산과 트리에틸아민, 피리딘, 이소퀴놀린, 이미다졸 등의 3 차 아민을 첨가하고, 0 ℃ ∼ 250 ℃ 의 임의 온도에서 화학적 이미드화를 실시할 수 있다.For preparing the photosensitive polyimide resin of Chemical Formula 1, the following method may be used. That is, a soluble polyimide resin simultaneously containing at least one repeating unit X having no solubility in an aqueous solution represented by the formula (3) and at least one repeating unit Y containing a carboxylic acid having solubility in an aqueous solution is used in a known method. 10 to 100 mol% of the carboxylic acid groups present in the resin after the reaction is reacted with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by Formula 4 to at least a part of the hydrogen atoms of the carboxyl group of the polyimide to form an ortho-nitrobenzyl derivative. A photosensitive polyimide resin represented by Chemical Formula 1 is prepared by a method of substituting with an ester group of. A method for producing a soluble polyimide resin simultaneously comprising at least one repeating unit X having no solubility in an aqueous solution represented by the formula (3) and at least one repeating unit Y containing a carboxylic acid having solubility in an aqueous solution is as follows. Although the same example is mentioned, this does not limit the method of manufacturing the polyimide resin which is soluble in the aqueous solution represented by General formula (3). For example, the method of synthesize | combining a polyimide precursor by reaction of tetracarboxylic dianhydride and diamine, and dehydrating ring closure is mentioned. The reaction temperature of tetracarboxylic dianhydride and diamine can select arbitrary temperature of -20 degreeC-150 degreeC, Preferably -5 degreeC-100 degreeC. At this time, as a solvent, N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF), N, N-dimethylacetoamide (hereinafter referred to as DMAC), N, N-dimethylmethoxyacetoamide, and N-methyl-2-pyrrolidone ( NMP), 1,3-dimethyl-2-imidazolinone, caprolactam, N-methylcaprolactam, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, sulfolane, tetramethyl urea, hexamethylphosphoramide, phenol, cresol, Xylenol, chlorophenol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glyme, diglyme, triglyme, and the like, but among these, polar solvents such as N-methylpyrrolidone and dimethylacetamide Use is preferred. In order to convert the polyimide precursor into a polyimide, the polyimide precursor may be heated in a solution state at 150 ° C. to 250 ° C., and azeotropic dehydration is performed by adding toluene, xylene, or the like in order to remove water generated by the dehydration ring closure. It is also possible to. In addition, catalyst imidization is a simpler method of converting polyimide precursors into polyimides. In this case, tertiary amines, such as acetic anhydride, triethylamine, pyridine, isoquinoline, and imidazole, are added to a polyimide precursor solution, and chemical imidation can be performed at arbitrary temperature of 0 degreeC-250 degreeC.

이와 같은 방법으로 제조된 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 있는 폴리이미드 수지는 수지 내에 존재하는 카르복시산 기의 10 내지 100 몰%를 상기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물과 반응시켜 상기 폴리이미드의 카르복시기의 수소 원자 중 적어도 일부를 오쏘-니트로벤질 유도체의 에스테르 기로 치환하는 방법을 통해 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조한다. 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 있는 폴리이미드 수지에 존재하는 카르복시산 기의 10 내지 100 몰%를 상기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물과 반응시키는 방법으로서는 상기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물 중 Q로 표시되는 화학 작용기의 종류에 따라 다르지만 아래 예를 들어 설명한 경우로서 그 방법이 한정되는 것은 아니다. 즉 Q가 할로겐인 경우는 화학식 3으로 표시된 폴리이미드 수지와 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물을 원하는 치환량의 비가 얻어지도록 섞어준 후 촉매로서 3차 아민을 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물에 대하여 10 내지 200 몰% 가하여 10 내지 150 ℃에서 1 내지 48시간 동안 반응시켜 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조할 수 있다. 이때 사용할 수 있는 3차 아민으로서는 트리메틸아민, 트리에틸아민 등과 같이 탄소가 1 내지 10개로 이루어진 알킬기로 이루어진 3차아민, 1,8-디아자바이사이클로(5,4,0)운데-7-센 등과 같은 고리화 알킬 3차 아민 등이 사용될 수 있으며, 카르복시 기와 할로겐화 알길 기 사이에서 에스테르 기를 제조하는데에 사용되는 촉매이면 상관없지만 바람직하게는 트리에틸아민이나 1,8-디자즈바이사이클로 (5,4,0)운데-7-센)과 같은 3차 아민이 효율적으로 사용될 수 있다. 또한 Q가 수산기인 경우에는 화학식 3으로 표 시되는 수용액에 대해 용해성이 있는 폴리이미드 수지의 카르복시 기를 카르복시 산 할로겐화물 기로 변환시킬 수 있는 싸이오닐클로라이드나 삼할로겐화인 등을 사용하여 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 있는 폴리이미드 수지의 카르복시 기로 변환한 후 이를 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물와 원하는 치환량의 비가 얻어지도록 섞어준 후 0 내지 150 ℃에서 1 내지 48 시간 동안 반응시켜 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조할 수 있다. 이때 발생되는 할로겐산을 중화하기 위하여 피리딘, 트리에틸 아민과 같은 염기를 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물에 대해 10 내지 200 몰% 사용할 수 있다. The polyimide resin soluble in the aqueous solution represented by the formula (3) prepared in this way is reacted with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by the formula (4) by 10 to 100 mol% of the carboxylic acid groups present in the resin A photosensitive polyimide resin represented by Chemical Formula 1 is prepared by substituting at least a portion of the hydrogen atoms of the carboxyl groups of the polyimide with ester groups of ortho-nitrobenzyl derivatives. As a method for reacting 10 to 100 mol% of the carboxylic acid groups present in the polyimide resin soluble in the aqueous solution represented by the formula (3) with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by the formula (4) Although it depends on the kind of chemical functional group represented by Q among the compounds which have an ortho-nitrobenzyl group, the method is not limited as a case where it demonstrated by the following example. That is, when Q is halogen, the polyimide resin represented by the formula (3) and the compound having the ortho-nitrobenzyl group represented by the formula (4) are mixed to obtain a desired substitution ratio, and then the tertiary amine as the catalyst is the ortho- represented by the formula (4). 10 to 200 mol% of the compound having a nitrobenzyl group may be added, and reacted at 10 to 150 ° C. for 1 to 48 hours to prepare a photosensitive polyimide resin represented by Chemical Formula 1. At this time, the tertiary amines that can be used include tertiary amines consisting of alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms such as trimethylamine and triethylamine, 1,8-diazabicyclo (5,4,0) unde-7-cene, and the like. The same cycloalkyl tertiary amine may be used, and may be any catalyst used for preparing ester groups between carboxyl and halogenated alkyls, but preferably triethylamine or 1,8-diazabicyclo (5,4). Tertiary amines such as (0) unde-7-cene) can be used efficiently. In addition, when Q is a hydroxyl group, the carboxyl group of the polyimide resin soluble in the aqueous solution represented by the formula (3) is represented by the formula (3) by using a thionyl chloride or phosphorus trihalide which can convert the carboxyl group into a carboxylic acid halide group. After converting to a carboxy group of a polyimide resin soluble in an aqueous solution and mixed with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by the formula (4) to obtain the ratio of the desired substitution amount and reacted for 1 to 48 hours at 0 to 150 ℃ The photosensitive polyimide resin shown by 1 can be manufactured. In order to neutralize the generated halogen acid, a base such as pyridine and triethyl amine may be used in an amount of 10 to 200 mol% based on the compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by Formula 4.

상기와 같은 방법을 통해 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대해 용해성이 있는 폴리이미드 수지로부터 수지 내에 존재하는 카르복시산 기의 10 내지 100 몰%를 상기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물과 반응시켜 상기 폴리이미드의 카르복시기의 수소 원자 중 적어도 일부를 오쏘-니트로벤질 유도체의 에스테르 기로 치환함으로써 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조할 수 있지만 이 방법이 화학식 3의 용해성 폴리이미드로부터 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드를 얻는 방법으로서 한정되는 것은 아니다.By the above method, 10 to 100 mol% of the carboxylic acid groups present in the resin are reacted with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by Formula 4 from a polyimide resin soluble in an aqueous solution represented by Formula 3 through the above method. The photosensitive polyimide resin represented by Formula 1 can be prepared by substituting at least a part of the hydrogen atoms of the carboxyl group of the polyimide with an ester group of an ortho-nitrobenzyl derivative, but this method is represented by Formula 1 from the soluble polyimide of Formula 3 It is not limited as a method of obtaining the photosensitive polyimide which becomes.

또한 본 발명은 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 유기용매에 녹이고, 그 밖에 수지 용액의 물성을 조절하기 위한 첨가제를 포함하여 제조된 포지티브형 감광성 폴리이미드 수지 조성물에 관한 것으로 다음에 본 발명의 감광성 수지 조성물에 대해 보다 자세히 설명한다.The present invention also relates to a positive photosensitive polyimide resin composition prepared by dissolving a photosensitive polyimide resin represented by Chemical Formula 1 in an organic solvent and additionally including an additive for controlling physical properties of a resin solution. The photosensitive resin composition is explained in more detail.

우선 본 발명에 사용가능한 극성 용매의 예로는 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 아세토니트릴, 디클림, γ-부티로락톤, 페놀, 시클로헥사논 등이 있으며, 이 중 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)과 γ-부티로락톤이 특히 바람직하다.First, examples of the polar solvent that can be used in the present invention include N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), acetonitrile, diclim, γ Butyrolactone, phenol, cyclohexanone and the like, among which N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and γ-butyrolactone are particularly preferred.

본 발명의 감광성 폴리이미드 수지 조성물은 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지 성분 외에도 증감제, 접착조제, 레벨링제 등의 기타 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 또한 이와 함께 유기 용제에 용해성이 있는 공지의 폴리이미드 수지나 폴리아믹산 수지를 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지와 혼합하여 사용할 수도 있다.The photosensitive polyimide resin composition of the present invention may further contain other additives such as a sensitizer, an adhesion aid, and a leveling agent, in addition to the photosensitive polyimide resin component represented by Chemical Formula 1. Moreover, the well-known polyimide resin and polyamic acid resin which are soluble in an organic solvent can also be mixed with the photosensitive polyimide resin represented by General formula (1), and can also be used together.

전체 조성물에서 고형분 함량 즉, (A)용해성 폴리이미드, (B) 혼합하여 사용되는 유기 용제에 용해성이 있는 공지의 폴리이미드 수지나 폴리아믹산 수지, (C) 기타 첨가제의 함량의 합은 형성하고자 하는 필름의 두께에 따라 결정되는데, 일반적으로 전체 감광성 폴리이미드 전구체 조성물의 0.1 ~ 60 중량%인 것이 바람직하다. 고형분의 함량이 60 중량%를 초과하면 높은 점도로 인하여 스핀 코팅 등의 공정에 어려움이 있다.The sum of the contents of the solid content in the total composition, that is, a known polyimide resin, a polyamic acid resin, and (C) other additives, which are soluble in (A) soluble polyimide and (B) an organic solvent used by mixing Depending on the thickness of the film, it is generally preferred to be from 0.1 to 60% by weight of the total photosensitive polyimide precursor composition. When the content of solids exceeds 60% by weight, there is a difficulty in processes such as spin coating due to the high viscosity.

본 발명의 감광성 폴리이미드 수지조성물은 포지티브형으로, 현상액으로서 알칼리 수용액을 사용한다. 이는 유기용매보다 환경친화적이고 경제적이다. 상기 알칼리 현상액의 예로서는, 수산화나트륨, 수산화탄산나트륨, 수산화탄산수소 나트륨, 수산화칼륨, 수산화탄산칼륨 등의 수산화 금속염의 수용액, 테트라메틸암모늄 하이드록사이드, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드 등의 수산화 4급 암모늄의 수용액 또 는 암모니아, 에틸아민, 프로필아민,디에틸아민, 트리에틸아민 등의 아민계 수용액을 들 수 있다. 이 중에서 일반적으로 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 수용액이 가장 많이 사용된다.The photosensitive polyimide resin composition of this invention is positive type, and uses aqueous alkali solution as a developing solution. It is more environmentally friendly and economical than organic solvents. Examples of the alkali developer include aqueous solutions of metal hydroxides such as sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and potassium carbonate, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide and the like of quaternary ammonium hydroxides. Amine type aqueous solution, such as aqueous solution or ammonia, ethylamine, propylamine, diethylamine, and triethylamine, is mentioned. Among them, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution is most commonly used.

본 발명의 감광성 수지 조성물을 이용하면 유리, 실리콘웨이퍼 등의 기판 상에 패턴화된 내열성 폴리이미드막을 용이하게 형성할 수 있다. 이때, 수지 조성물을 코팅하는 방법으로는 스핀 코팅(spin coating), 바 코팅(bar coating), 스크린 프린팅(screen printing) 등을 이용할 수 있다.By using the photosensitive resin composition of this invention, the heat resistant polyimide film patterned on the board | substrates, such as glass and a silicon wafer, can be formed easily. In this case, as a method of coating the resin composition, spin coating, bar coating, screen printing, or the like may be used.

코팅되는 막의 두께는 약 0.1~200㎛인 것이 바람직하며, 막의 두께가 두꺼울 수록 해상도가 저하된다. 코팅 후에는, 50~150℃에서 2~15분 정도 전가열(prebaking)하여 용매를 휘발시켜 전가열막(prebaked film)을 형성한다. 다음으로 가공하고자 하는 패턴이 형성된 포토마스크를 이용하여 자외선을 조사한다. 조사시 노광량은 20~4,000 mJ/㎠ 이 바람직하다. 이러한 일련의 공정에 의해 노광부에 존재하는 오쏘니트로벤질 에스테르 기는 분해되어 노광시 산을 발생시키며, 그 결과 상기한 알카리 현상액에서 현상할 때, 노광부의 용해속도가 비노광부와 비교하여 현저히 증가하므로, 현상액에 의해 쉽게 제거되어 원하는 패턴을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 패턴을 증류수 또는 알콜류로 세정하고 건조과정을 거치면 최종적으로 폴리이미드 패턴만이 기판상에 남게 된다. 이 경우 얻어진 패턴은 이미 이미드화가 완결된 상태이므로 추가의 이미드화를 위한 공정이 필요하지 않지만, 만일 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지와 함께 다른 가용성 폴리아믹산 수지를 혼합하여 사용하였다면 이에 적절한 열처리 과정과 같은 이미드화 과정을 필요로 할 수도 있 다. 열처리는 진공 또는 질소기류하에서 최고온도를 100 ℃에서 450 ℃사이의 특정값으로 하여 0.5 ~ 5 시간동안 단계적으로 혹은 연속적으로 수행된다. 상기 열처리단계에서 용해억제제의 치환기들은 열분해된 후 휘발되어 제거되고, 폴리아믹산은 이미드화됨과 동시에, 용해성 폴리이미드와 폴리아믹산 각각의 분자쇄 말단의 반응성 말단봉쇄기들 사이에 가교반응이 일어나, 분자량이 초기보다 높은 폴리이미드로 전환된다.It is preferable that the thickness of the film to be coated is about 0.1 to 200 μm, and the thicker the film, the lower the resolution. After coating, the solvent is evaporated by prebaking at 50 to 150 ° C. for 2 to 15 minutes to form a prebaked film. Next, ultraviolet rays are irradiated using a photomask on which a pattern to be processed is formed. As for the exposure amount at the time of irradiation, 20-4,000 mJ / cm <2> is preferable. By such a series of processes, the orthonitrobenzyl ester group present in the exposed portion is decomposed to generate an acid upon exposure. As a result, when developing in the above-mentioned alkali developer, the dissolution rate of the exposed portion is significantly increased compared to the non-exposed portion, It is easily removed by the developer to form a desired pattern. The pattern thus formed is washed with distilled water or alcohol and dried to leave only the polyimide pattern on the substrate. In this case, since the obtained pattern has already been imidized, no further imidation step is necessary, but if another soluble polyamic acid resin is mixed with the photosensitive polyimide resin represented by Formula 1, appropriate heat treatment It may require an imidization process such as the process. The heat treatment is carried out stepwise or continuously for 0.5 to 5 hours under vacuum or nitrogen stream, with a maximum temperature specified between 100 ° C and 450 ° C. In the heat treatment step, the substituents of the dissolution inhibitor are pyrolyzed and removed, and the polyamic acid is imidized, and at the same time, a crosslinking reaction occurs between the reactive terminal blockers at the molecular chain ends of each of the soluble polyimide and the polyamic acid. This is converted to a polyimide higher than the initial.

일반적으로, 감광성 수지의 해상력은 형성된 패턴의 선폭(w)에 대한 두께(d) 의 비율인 종횡비(aspect ratio: d/w)로 표현되는데, 본 발명의 감광성 폴리이미드 수지 조성물을 사용하면 종횡비 3.0 수준의 고해상력까지 구현할 수 있다. 즉, 필름두께 15 ㎛에서 선폭 5㎛의 패턴까지 제조할 수 있다. In general, the resolution of the photosensitive resin is expressed as an aspect ratio (d / w), which is a ratio of the thickness (d) to the line width (w) of the formed pattern, and using the photosensitive polyimide resin composition of the present invention, an aspect ratio of 3.0 Achieve high levels of resolution. That is, it can manufacture from the film thickness of 15 micrometers to the pattern of the line width of 5 micrometers.

이에 따라, 기재에 대한 밀착력이 우수하고, 전기 특성도 양호한 막을 형성할 수 있다. 상기 막은 전기, 전자부품, 반도체 소자 등의 보호막, 커버레이 필름에 바람직하게 사용된다.Thereby, the film | membrane which is excellent in the adhesive force with respect to a base material, and also has favorable electrical property can be formed. The said film is used suitably for protective films and coverlay films, such as electrical and electronic components, and a semiconductor element.

이하에서 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나, 이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but these Examples are for explaining the present invention and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.

(실시예 1)(Example 1)

화학식 3으로 표시되는 가용성 폴리이미드를 제조하는 방법으로서 우선 100 ml의 둥근 플라스크에 질소를 충진하면서 1,3-디아미노-4-카르복시벤젠 1 mmol을 넣고 N-메틸-2-피롤리돈(이하 NMP)를 가하여 녹인다. 디아민이 완전히 녹은후 4,4'-(헥사플루오로이소프로필리덴)디프탈산 이무수물을 1 mmol 첨가하여 24 시간 동안 얼음수조 안에서 반응시켜 폴리아믹산을 합성하였다. 용매의 사용량은 반응이 진행되는 정도이면 특히 제한되지 않지만, 고형분 농도가 통상 20 중량%를 초과하지 않는 정도의 양을 사용하는 것이 바람직하다. 20 중량%를 초과하면, 점도가 높게 되어 취급이 어렵게 되는 경우가 있다. 반응은 통상 상온에서 20 시간, 바람직하게는 24 시간에 걸쳐 수행된다. 다음에 이 폴리아믹산 용액에 6 mmol의 피리딘과 6 mmol의 아세틱 이무수물을 가하고 물 중탕으로 60 ℃를 유지하면서 6 시간 이상, 바람직하게는 12 시간 이상 반응시켜 화학적 이미드화를 진행하였다. 이 용액을 상온으로 식힌 후 물과 메탄올을 이용하여 수 회 재침전하고 생성된 침전물을 여과 후 메탄올로 세척하고 24 시간 이상 진공 건조하여 옅은 황색의 폴리이미드 고체를 얻었다. 이것의 IR 스펙트럼 분석을 행한 결과, 폴리아믹산으로부터 유래하는 흡수는 관측되지 않고, 1780 cm-1 및 1720 cm-1에서 이미드기에 기초한 흡수가 관측되며, 1H-NMR 스펙트럼 분석에 있어서 카르복시기로부터 유래하는 11~12 ppm의 피크가 관측되며, 하기 화학식 6을 반복 단위로 하는 수지라는 것을 알 수 있었다. 또한, 겔 침투 크로마토그래피(GPC)분석 결과, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량(Mn)은 49200이었다.As a method for preparing a soluble polyimide represented by the formula (3), 1 mmol of 1,3-diamino-4-carboxybenzene is added to a 100 ml round flask while nitrogen is filled, and N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) is dissolved. After the diamine was completely dissolved, 1 mmol of 4,4 '-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic dianhydride was added and reacted in an ice bath for 24 hours to synthesize polyamic acid. The amount of the solvent is not particularly limited as long as the reaction proceeds, but it is preferable to use an amount such that the solid content concentration does not usually exceed 20% by weight. When it exceeds 20 weight%, a viscosity may become high and handling may become difficult. The reaction is usually carried out at room temperature over 20 hours, preferably 24 hours. Next, 6 mmol of pyridine and 6 mmol of acetic dianhydride were added to the polyamic acid solution, and the reaction was carried out for at least 6 hours, preferably at least 12 hours, at 60 ° C. in a water bath for chemical imidization. The solution was cooled to room temperature, reprecipitated several times with water and methanol, and the resulting precipitate was filtered, washed with methanol, and dried under vacuum for 24 hours to obtain a pale yellow polyimide solid. As a result of this IR spectral analysis, no absorption derived from the polyamic acid was observed, but absorption based on the imide group was observed at 1780 cm-1 and 1720 cm-1, and derived from the carboxy group in the 1 H-NMR spectrum analysis. A peak of 11 to 12 ppm was observed, and it was found that the resin represented by the following formula (6) as a repeating unit. Also, as a result of gel permeation chromatography (GPC) analysis, the number average molecular weight (Mn) in terms of polystyrene was 49200.

Figure 112007090821641-PAT00006
Figure 112007090821641-PAT00006

(실시예 2)(Example 2)

실시예 1에 한정하지 않고 화학식 3으로 표시되는 용해성 폴리이미드를 만들 수 있는 이무수물을 사용한다면 어떤 이무수물 및 그 이무수물의 공중합체도 가능하나 바람직하게는 3,3',4,4'-바이페닐테트라카복실릭 이무수물(a) 혹은 디페닐설폰 이무수물(b)를 사용하여 실시예 1과 같은 조건으로 합성될 수 있다. 또한 디아민으로는 화학식 3의 내용에서 설명한 것처럼 수용액에 대하여 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위 X와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위 Y를 동시에 포함하는 용해성 폴리이미드 수지를 제조할 수 있으면 어느 경우라도 가능하나 바람직하게는 1,3-디아미노-4-카르복시벤젠과 3,3`-오쏘디페닐 디아민을 사용하여 화학식 7(a)와 7(b)로 표시되는 공중합체를 합성하였다. 합성 조건은 실시예 1에서 제시된 방법과 동일하게 실시하였다. 이 용액 (a), (b)를 상온으로 식힌 후 물과 메탄올을 이용하여 수 회 재침전하고 생성된 침전물을 여과 후 메탄올로 세척하고 24 시간 이상 진공 건조하여 옅은 황색의 폴리이미드 고체를 얻 었다. 이것의 IR 스펙트럼 분석을 행한 결과, 폴리아믹산으로부터 유래하는 흡수는 관측되지 않고, 1780 cm-1 및 1720 cm-1에서 이미드기에 기초한 흡수가 관측되며, 1H-NMR 스펙트럼 분석에 있어서 카르복시기로부터 유래하는 11~12 ppm의 피크가 관측되었고 각 피크의 적분값을 계산한 결과 하기 화학식 7로 표시되는 분자구조에서 d는 약 0.64, e는 약 0.36, f는 약 0.69, g는 약 0.31임을 알 수 있었으며, 하기 화학식 7을 반복 단위로 하는 수지(a),(b)라는 것을 알 수 있었다. 또한, 겔 침투 크로마토그래피(GPC)분석 결과, 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량(Mn)은 각각 52400(a), 49500(b)이었다.Any dianhydride and a copolymer of the dianhydride may be used as long as it is not limited to Example 1 and can use a dianhydride capable of producing a soluble polyimide represented by the formula (3), but preferably 3,3 ', 4,4'- It can be synthesized under the same conditions as in Example 1 using phenyltetracarboxylic dianhydride (a) or diphenylsulfone dianhydride (b). As the diamine, as described in the formula (3), a soluble polyimide resin simultaneously containing at least one repeating unit X having no solubility in an aqueous solution and at least one repeating unit Y having a carboxylic acid having solubility in an aqueous solution is used. If it can be prepared, it can be any case, but it is preferable to use the 1,3-diamino-4-carboxybenzene and 3,3`- ortho-diphenyl diamine, and the air represented by the formulas (a) and (b) The coalescence was synthesized. Synthesis conditions were carried out in the same manner as in Example 1. The solutions (a) and (b) were cooled to room temperature, and then reprecipitated several times with water and methanol. The resulting precipitate was filtered, washed with methanol, and dried under vacuum for 24 hours to obtain a pale yellow polyimide solid. As a result of this IR spectral analysis, no absorption derived from the polyamic acid was observed, but absorption based on the imide group was observed at 1780 cm-1 and 1720 cm-1, and derived from the carboxy group in the 1 H-NMR spectrum analysis. 11 to 12 ppm of peaks were observed, and the result of calculating the integral of each peak showed that d is about 0.64, e is about 0.36, f is about 0.69, and g is about 0.31. It turned out that it is resin (a), (b) which makes following formula (7) a repeating unit. In addition, as a result of gel permeation chromatography (GPC) analysis, the number average molecular weight (Mn) of polystyrene conversion was 52400 (a) and 49500 (b), respectively.

Figure 112007090821641-PAT00007
Figure 112007090821641-PAT00007

다음에, 상기와 같이 하여 얻어진 화학식 3으로 표시되는 가용성 폴리이미드 수지와 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤젠 기를 가지는 화합물을 반응시키는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of reacting the soluble polyimide resin represented by the formula (3) obtained as described above with the compound having an ortho-nitrobenzene group represented by the formula (4) will be described.

(실시예 3~19)(Examples 3 to 19)

실시예 1 에서 합성된 용해성 폴리이미드를 100 ml 둥근 플라스크에 넣은 후 상기 제시되었었던 유기용매 중 바람직하게는 N,N-디메틸포름아미드를 넣고 용해시켜 10 중량% 이상이며 20 중량%를 초과하지 않는 농도의 용액으로 만든다. 이와 같이 하여 얻어진 갈색 용액을 실온(25 ℃)까지 냉각한 후After dissolving the soluble polyimide synthesized in Example 1 into a 100 ml round flask, N, N-dimethylformamide is preferably dissolved in an organic solvent as described above, and is not less than 10% by weight and not more than 20% by weight. Make a solution of concentration. After cooling the brown solution thus obtained to room temperature (25 ℃)

(A) 이와 같이 하여 얻어진 갈색 용액에 화학식 4에서 제시된 분자들 중 Q가 할로겐족인 경우 제시된 분자와 폴리이미드용액과 원하는 치환량을 섞어준 후 촉매로 1:1 몰당량의 200 %양의 3차아민(예를들어 1,8-디자즈바이사이클로 (5,4,0)운데-7-센)을 사용하여 질소 분위기 하, 60 ℃에서 24 시간 이상 반응시켜 감광성 폴리이미드를 합성하였다. 이 용액을 상온으로 식힌 후 물과 메탄올을 이용하여 수 회 재침전하고 생성된 침전물을 여과 후 메탄올로 세척하고 48 시간 이상 진공 건조하여 감광성 폴리이미드 고체를 얻었다.   (A) In the case where Q is a halogen group among the molecules shown in Formula 4, the brown solution thus obtained is mixed with the proposed molecule, the polyimide solution, and the desired substitution amount, and then used as a catalyst, in a molar amount of 200% of 200% of 1: 1 molar equivalent. Photosensitive polyimide was synthesize | combined by making it react at 60 degreeC or more for 24 hours using nitrogen (for example, 1,8-designers bicyclo (5,4,0) unde-7-cene). The solution was cooled to room temperature, reprecipitated several times with water and methanol, and the resulting precipitate was filtered, washed with methanol, and dried under vacuum for 48 hours to obtain a photosensitive polyimide solid.

(B) 또는 화학식 4에서 제시된 분자들 중 Q가 수산기인 경우에는 먼저 합성예 1 또는 2에서 합성된 용해성 폴리이미드를 플라스크에 넣고 이 고분자에 포함된 카르복실 기에 대하여 싸이오닐 클로라이드를 동일 몰% 사용하여 상온에서 24시간 이상 교반하고 감압증류하여 미반응의 싸이오닐 클로라이드를 제거함으로써 카르복실산 염화물이 치환된 폴리이미드를 먼저 제조하고 여기에 상기 제시되었었던 유기용매 중 바람직하게는 N,N-디메틸포름아미드를 넣고 용해시켜 10 중량% 이상이며 20%를 초과하지 않는 농도의 용액으로 제조한 다음, 제시된 분자를 원하는 치환량이 되도록 섞어준 후 촉매로 화학식 4로 표시된 분자에 대해서 100 몰% 양의 아민(예를들어 피리딘)을 가하고, 질소 분위기 하, 60℃에서 24시간 이상 반응시켜 감광성 폴리이미드를 합성하였다. 이 용액을 상온으로 식힌 후 물과 메탄올을 이용하여 수 회 재침전하고 생성된 침전물을 여과 후 메탄올로 세척하고 24시간 이상 진공 건조하여 감광성 폴리이미드 고체를 얻었다.  When Q is a hydroxyl group among the molecules represented by (B) or (4), first, the soluble polyimide synthesized in Synthesis Example 1 or 2 is placed in a flask, and the same mole% of thionyl chloride is used for the carboxyl groups included in the polymer. By stirring at room temperature for at least 24 hours and distilling under reduced pressure to remove unreacted thionyl chloride, thereby preparing a polyimide substituted with carboxylic acid chloride first and preferably N, N-dimethyl in the above-mentioned organic solvent. The solution was prepared by dissolving formamide in a solution having a concentration of at least 10% by weight and not exceeding 20%, and then mixing the presented molecules to a desired amount of substitution, and then catalyzing 100 mol% of the amine with respect to the molecule represented by the formula (4) by a catalyst. (For example, pyridine) is added and reacted at 60 DEG C for at least 24 hours in a nitrogen atmosphere to synthesize photosensitive polyimide. The. The solution was cooled to room temperature, reprecipitated several times with water and methanol, and the resulting precipitate was filtered, washed with methanol, and dried under vacuum for at least 24 hours to obtain a photosensitive polyimide solid.

(C) 화학식 4에서 제시된 분자들 중 Q가 에폭시인 경우 우선 상기 제시되었었던 유기용매 중 바람직하게는 N,N-디메틸포름아미드를 넣고 용해시킨다. 이어서 여러 종류의 약 베이스 중 바람직하게는 소듐카보네이트를 촉매로 하여 에폭시의 개환 반응을 유도한 후 60 ℃의 질소 분위기 하에서 24 시간 이상 반응시켜 감광성 폴리이미드를 합성하였다. 이 용액을 상온으로 식힌 후 물과 메탄올을 이용하여 수 회 재침전하고 생성된 침전물을 여과 후 메탄올로 세척하고 48 시간 이상 진공 건조하여 감광성 폴리이미드 고체를 얻었다.  (C) When Q is epoxy among the molecules shown in Formula 4, N, N-dimethylformamide is preferably dissolved in an organic solvent. The photosensitive polyimide was synthesized by inducing a ring-opening reaction of epoxy using sodium carbonate as a catalyst, and then reacting for 24 hours or more under a nitrogen atmosphere at 60 ° C. The solution was cooled to room temperature, reprecipitated several times with water and methanol, and the resulting precipitate was filtered, washed with methanol, and dried under vacuum for 48 hours to obtain a photosensitive polyimide solid.

실시예 3 ~ 19에 사용한 가용성 폴리이미드는 화학식 3을 만족하는 가용성 폴리이미드이면 아무 제한없이 사용될 수 있지만 여기서는 실시예 1에서 제조된 가용성 폴리이미드를 예를 들어 설명한다. 감광기는 화학식 4에서 제시된 유기물 중 17개를 선택하여 합성하였다. 감광기의 치환량은 10 ~ 100 몰% 이면 되지만 아래 실시예 3 ~ 19에서는 40 ~ 60 몰%를 선택하여 합성하였다.  The soluble polyimide used in Examples 3 to 19 can be used without limitation as long as it is a soluble polyimide that satisfies the formula (3). Here, the soluble polyimide prepared in Example 1 will be described. The photoreceptor was synthesized by selecting 17 of the organic compounds represented by the formula (4). Substitution amount of the photoreceptor may be 10 to 100 mol%, but in Examples 3 to 19 below, 40 to 60 mol% was selected and synthesized.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 3~19에서 얻어지는 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지의 감광특성과 비교하기 위한 목적으로 오쏘-니트로벤젠 기의 함유량이 특히 낮은 감광성 폴리이미드를 제조하기 위하여 브로모메틸 니트로벤젠을 9 몰%(0.027 g) 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 감광성 폴리이미드 수지를 합성하였다. 9 moles of bromomethyl nitrobenzene in order to prepare a photosensitive polyimide having a particularly low content of ortho-nitrobenzene groups for the purpose of comparing with the photosensitive properties of the photosensitive polyimide resin represented by Formula 1 obtained in Examples 3 to 19 A photosensitive polyimide resin was synthesized in the same manner as in Example 3 except that% (0.027 g) was used.

이상 실시예 3 ~ 19에서 제조된 감광성 폴리이미드와 비교예 1에서 제조된 감광성 폴리이미드의 상세한 합성 조건을 아래 표 1에 기술하였다.Detailed synthesis conditions of the photosensitive polyimide prepared in Examples 3 to 19 and the photosensitive polyimide prepared in Comparative Example 1 are described in Table 1 below.

구분division Q의 Q's 구조rescue 화학식6Formula 6 (g)(g) 화학식4Formula 4 (g)(g) 화학식4Formula 4 (명칭)(designation) 감광기의Photosensitive 몰비Molar ratio 분자량Molecular Weight 실시예3Example 3 AA 0.10.1 0.2120.212 클로로메틸Chloromethyl 니트로벤젠 Nitrobenzene 0.60.6 4720047200 실시예4Example 4 0.200 0.200 브로모메틸Bromomethyl 니트로벤젠 Nitrobenzene 0.520.52 6230062300 실시예5Example 5 0.230 0.230 브로모에틸Bromoethyl 니트로벤젠 Nitrobenzene 0.560.56 5200052000 실시예6Example 6 0.205 0.205 1-One- 브로모메틸Bromomethyl -4,5--4,5- 디메틸니트로벤젠Dimethylnitrobenzene 0.470.47 4800048000 실시예7Example 7 0.236 0.236 1-One- 브로모메틸Bromomethyl -4,5--4,5- 디메톡시니트로벤젠Dimethoxynitrobenzene 0.480.48 5160051600 실시예8Example 8 0.264 0.264 1-(1-1- (1- 브로메에틸Bromeethyl )-4,5-) -4,5- 디메톡시니트로벤젠Dimethoxynitrobenzene 0.510.51 6100061000 실시예9Example 9 BB 0.10.1 0.156 0.156 2-2- 니트로페닐메탄올Nitrophenylmethanol 0.570.57 5200052000 실시예10Example 10 0.137 0.137 1-(2-1- (2- 니트로페닐Nitrophenyl )에탄올)ethanol 0.460.46 4960049600 실시예11Example 11 0.142 0.142 4,5-4,5- 디메톡시니트로페닐메탄올Dimethoxynitrophenylmethanol 0.440.44 6200062000 실시예12Example 12 0.209 0.209 4,5-4,5- 디메틸니트로페닐메탄올Dimethylnitrophenylmethanol 0.550.55 6240062400 실시예13Example 13 0.203 0.203 1-(4,5-1- (4,5- 디메톡시니트로페닐Dimethoxynitrophenyl )에탄올)ethanol 0.50.5 5670056700 실시예14Example 14 CC 0.10.1 0.153 0.153 2-2- 니트로페닐옥시란Nitrophenyloxirane 0.520.52 5800058000 실시예15Example 15 0.157 0.157 2-2- 메틸methyl -2--2- 니트로페닐옥시란Nitrophenyloxirane 0.490.49 5940059400 실시예16Example 16 0.196 0.196 2-(4,5-2- (4,5- 디메틸니트로페닐Dimethylnitrophenyl )) 옥시란Oxirane 0.570.57 4250042500 실시예17Example 17 0.241 0.241 2-(4,5-2- (4,5- 디에틸니트로페닐Diethylnitrophenyl )) 옥시란Oxirane 0.610.61 6390063900 실시예18Example 18 0.181 0.181 2-(4,5-2- (4,5- 에틸니트로페닐Ethylnitrophenyl )-2-)-2- 메틸옥시란Methyloxirane 0.430.43 5930059300 실시예19Example 19 0.177 0.177 2-(4,5-2- (4,5- 디메톡시니트로페닐Dimethoxynitrophenyl )) 옥시란Oxirane 0.440.44 5140051400 비교예1Comparative Example 1 AA 0.10.1 0.027 0.027 브로모메틸Bromomethyl 니트로벤젠 Nitrobenzene 0.090.09 5800058000

(실시예 20 ~ 38)(Examples 20-38)

상기 실시예 3 ~ 19에서 얻어진 감광성 폴리이미드 수지의 감광성 실험은 감광성 폴리이미드 수지를 이용한 일반적인 패턴 형성 실험으로 실시예 20 ~ 38을 통하여 확인하였다. 즉 상기 실시예 3 ~ 19에서 제조된 감광성 폴리이미드 수지 100 중량%를 N,N-디메틸포름아미드 400 중량%에 용해하고, 테플론 제조의 0.2 미크론 필터로 정밀 여과를 행하여 실시예 20 ~ 36에서 사용할 감광성 수지 조성물을 얻었다. 또한, 비교예 1에서 제조된 감광성 오쏘-니트로벤젠 기의 함유량이 낮은 감광성 폴리이미드를 이용하여 같은 방법으로 제조함으로써 실시예 37에서 사용할 감광성 수지 조성물을 얻었으며, 감광성 작용기 오쏘-니트로벤젠 기가 없는 폴리이미드 수지를 이용하여 같은 방법으로 제조함으로써 실시예 38에서 사용할 폴리이미드 수지 조성물을 얻었다. 얻어진 조성물은 소다 라임 글라스 위에 전체면에 막 두께 20 미크론으로 각각 바코터를 이용하여 코팅하고 그 두께를 표 2 중에 기재하였다. 코팅 후 각 기판 1장에 대하여 용제를 제거하기 위해 100 ℃에서 2 분간 핫 플레이트 상에서 가열 건조시킨 후, 라인/스페이스 1 미크론 내지 20 미크론까지 1 미크론당 각 5개씩 설치된 석영제 마스크를 통해 노광 장치를 통해 파장 200 내지 700 nm의 광으로 노광을 실시하였다. 조사시 노광량은 3,000 mJ/㎠이 되도록 하였다. 조사 후 상기 도포 기판을 2.38 % 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액 중에 3 분간 침지하여 현상하였다. 이 때 해상한 최소 선폭을 표 2 중에 기재하였다. 또한, 현상 후의 막 두께도 합쳐서 기재하였다.The photosensitive experiment of the photosensitive polyimide resin obtained in Examples 3 to 19 was confirmed through Examples 20 to 38 as a general pattern formation experiment using the photosensitive polyimide resin. That is, 100 wt% of the photosensitive polyimide resin prepared in Examples 3 to 19 was dissolved in 400 wt% of N, N-dimethylformamide, and fine filtration was performed using a 0.2 micron filter manufactured by Teflon to be used in Examples 20 to 36. The photosensitive resin composition was obtained. In addition, the photosensitive resin composition to be used in Example 37 was obtained by using the photosensitive polyimide having a low content of photosensitive ortho-nitrobenzene group prepared in Comparative Example 1 to obtain a photosensitive functional group ortho-nitrobenzene group. The polyimide resin composition to be used in Example 38 was obtained by producing in the same manner using a mid resin. The obtained composition was coated on a soda lime glass with a bar coater on the whole surface with a film thickness of 20 microns, respectively, and the thickness thereof is shown in Table 2. After coating, the substrate was heated and dried on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes to remove the solvent for each substrate, and then the exposure apparatus was applied through a quartz mask installed 5 per micron each from 1 micron to 20 microns per line / space. The exposure was performed with light having a wavelength of 200 to 700 nm. The exposure amount at the time of irradiation was set to 3,000 mJ / cm <2>. After the irradiation, the coated substrate was developed by immersion for 3 minutes in a 2.38% aqueous tetramethylammonium hydroxide solution. The minimum line width resolved at this time is described in Table 2. In addition, the film thickness after image development was also described.

구분division 코팅 두께Coating thickness (( umum )) 현상 후 두께Thickness after development (( umum )) 해상성Resolution 실시예20Example 20 7.57.5 7.47.4 5미크론 라인5 micron line 실시예21Example 21 8.18.1 7.97.9 10미크론 라인10 micron line 실시예22Example 22 7.77.7 7.57.5 5미크론 라인5 micron line 실시예23Example 23 6.96.9 6.66.6 5미크론 라인5 micron line 실시예24Example 24 88 7.47.4 1미크론 라인1 micron line 실시예25Example 25 5.75.7 5.65.6 5미크론 라인5 micron line 실시예26Example 26 5.65.6 5.55.5 10미크론 라인10 micron line 실시예27Example 27 6.86.8 6.46.4 10미크론 라인10 micron line 실시예28Example 28 77 6.86.8 5미크론 라인5 micron line 실시예29Example 29 7.27.2 6.96.9 5미크론 라인5 micron line 실시예30Example 30 5.95.9 5.65.6 1미크론 라인1 micron line 실시예31Example 31 6.36.3 6.16.1 10미크론 라인10 micron line 실시예32Example 32 7.97.9 7.77.7 5미크론 라인5 micron line 실시예33Example 33 6.76.7 6.56.5 10미크론 라인10 micron line 실시예34Example 34 5.45.4 5.35.3 5미크론 라인5 micron line 실시예35Example 35 7.47.4 7.27.2 5미크론 라인5 micron line 실시예36Example 36 6.86.8 6.66.6 1미크론 라인1 micron line 실시예37Example 37 7.97.9 -- -- 실시예38Example 38 8.28.2 -- --

참고로 실시예 37의 경우는 패턴을 형성하지 않고 대부분 잔막으로 남았으며 실시예 38은 패턴을 형성하지 않고 대부분의 수지가 용해되었다.For reference, in Example 37, most of the residual film remained without forming a pattern, and in Example 38, most of the resin was dissolved without forming a pattern.

표 2의 현상 후의 막 두께로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 수지는 잔막성이 우수하다. 또한, 해상도도 높고, 감광성 재료로서 바람직하다. 또한, 본 발명의 수지의 열 경화막은 각종 기재에 양호한 접착성 및 양호한 전기 특성을 가지며, 회As can be seen from the film thickness after development in Table 2, the resin of the present invention is excellent in residual film properties. Moreover, the resolution is also high and it is preferable as a photosensitive material. In addition, the thermosetting film of the resin of the present invention has good adhesion and good electrical properties to various substrates,

로나 전자 부품의 보호막으로서 유용하다.It is useful as a protective film for furnaces or electronic components.

또한, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 고형물로서 얻으려는 경우는 예를 들어 다음과 같이 할 수 있다. 예를 들어, 반응액을 물, 메탄올 등의 빈 용매 중에 투입하거나, 물, 메탄올 등의 빈 용매를 반응 용액 중에 투입함으로써, 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 석출할 수 있다. 이 석출물을 여과, 세정함으로써, 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 단리하는 것이 가능하다.In addition, when obtaining the photosensitive polyimide resin represented by General formula (1) of this invention as a solid, it can be performed as follows, for example. For example, the photosensitive polyimide resin represented by the formula (1) can be precipitated by adding the reaction solution into an empty solvent such as water or methanol, or by adding an empty solvent such as water or methanol into the reaction solution. By filtering and washing this precipitate, it is possible to isolate the photosensitive polyimide resin represented by General formula (1).

Claims (5)

수 평균 분자량이 2,000 내지 800,000이고, 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 갖는 폴리이미드 수지. A polyimide resin having a number average molecular weight of 2,000 to 800,000 and having a repeating unit represented by the following formula (1). <화학식 1><Formula 1>
Figure 112007090821641-PAT00008
Figure 112007090821641-PAT00008
(식 중, 반복단위 l, m은 각각 0 이상 200 이하의 정수이며, n은 10 이상 200 이하의 정수이고, W는 테트라카르복실산 및 그 유도체를 구성하는 4 가 유기기를 나타내고, X는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기이고, Y는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기이며, Z는 화학식 2로 표시되는 오쏘-니트로벤질 유도체이다.)In the formula, the repeating units l and m are each an integer of 0 or more and 200 or less, n is an integer of 10 or more and 200 or less, W represents a tetravalent organic group constituting tetracarboxylic acid and its derivatives, and X is a diamine. Is a divalent organic group that is not soluble in the aqueous solution constituting the compound, Y is a divalent organic group containing carboxylic acid soluble in the aqueous solution constituting the diamine, Z is an ortho-nitrobenzyl derivative represented by the formula (2) .)
화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 제조하기 위하여 하기 화학식 3으로 표시되는 수용액에 대하여 용해성이 없는 1종 이상의 반복단위와, 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 1종 이상의 반복단위를 동시에 포함하는 용해성 폴리이미드 수지를 제조한 후 수지 내에 존재하는 카르복시산 기의 10 내지 100 몰%를 하기 화학식 4로 표시되는 오쏘-니트로벤질기를 가지는 화합물과 반응시 켜 상기 폴리이미드의 카르복시기의 수소 원자 중 적어도 일부를 오쏘-니트로벤질 유도체의 에스테르 기로 치환하는 공정을 포함하는 폴리이미드 수지의 제조 방법In order to produce the photosensitive polyimide resin represented by the formula (1), at least one repeating unit having no solubility in the aqueous solution represented by the following formula (3) and at least one repeating unit containing a carboxylic acid which is soluble in the aqueous solution at the same time After preparing a soluble polyimide resin to react 10 to 100 mol% of the carboxylic acid groups present in the resin with a compound having an ortho-nitrobenzyl group represented by the following formula (4) at least a part of the hydrogen atoms of the carboxy group of the polyimide Method for producing a polyimide resin comprising the step of substituting an ester group of an ortho-nitrobenzyl derivative [화학식 3][Formula 3]
Figure 112007090821641-PAT00009
Figure 112007090821641-PAT00009
(식 중, 반복단위 l은 0 이상 200 이하의 정수이고, m은 10 이상 400 이하의 정수이며, W는 테트라카르복실산 및 그 유도체를 구성하는 4 가 유기기를 나타내고, X는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 없는 2가 유기기이고, Y는 디아민을 구성하는 수용액에 대해 용해성이 있는 카르복시산을 포함하는 2가 유기기이다.)(Wherein repeating unit l is an integer of 0 or more and 200 or less, m is an integer of 10 or more and 400 or less, W represents a tetravalent organic group constituting tetracarboxylic acid and its derivatives, and X constitutes diamine). It is a divalent organic group which is not soluble in aqueous solution, and Y is a divalent organic group containing carboxylic acid which is soluble in the aqueous solution which comprises a diamine.) <화학식 4><Formula 4>
Figure 112007090821641-PAT00010
Figure 112007090821641-PAT00010
(식 중, R1과 R2는 각각 탄소수 1 ~ 12의 알킬기 혹은 수소 중에서 선택되어진 하나이고, R3와 R4는 각각 수소 혹은 탄소수 0 ~ 4의 알킬기 또는 알콕시, 할로겐 기 이다.)(Wherein R1 and R2 are each one selected from an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or hydrogen, and R3 and R4 are each hydrogen or an alkyl group having 0 to 4 carbon atoms, or an alkoxy or halogen group).
제 1 항에 기재한 화학식 1로 표시되는 감광성 폴리이미드 수지를 유기용매에 녹이고, 그밖에 수지 용액의 물성을 조절하기 위한 첨가제를 포함하여 제조된 포지티브형 감광성 폴리이미드 수지 조성물A positive photosensitive polyimide resin composition prepared by dissolving a photosensitive polyimide resin represented by Chemical Formula 1 according to claim 1 in an organic solvent and other additives for controlling physical properties of the resin solution. 제 3 항에 기재한 감광성 수지 조성물을 광분해 시켜 이루어진 경화물.Hardened | cured material formed by photolyzing the photosensitive resin composition of Claim 3. (i) 제 1 항 또는 제 2 항, 제 3 항에 기재된 폴리이미드 수지를 포함하는 층을 기판 상에 형성하는 공정,(i) forming a layer containing the polyimide resin according to claim 1 or 2 or 3 on a substrate; (ii) 상기 층을 소정의 패턴이 형성된 포토마스크를 통해 파장 200 내지 700 nm의 광으로 노광하는 공정,(ii) exposing the layer to light having a wavelength of 200 to 700 nm through a photomask having a predetermined pattern formed thereon; (iii) 노광된 층을 알칼리성 용액으로 용해하여 패턴화된 막을 얻는 공정을 포함하는, 패턴화된 막을 형성하는 방법.(iii) dissolving the exposed layer with an alkaline solution to obtain a patterned film.
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