JP5642961B2 - 新規なポリイミド前駆体組成物及びその利用 - Google Patents
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Description
また、本願発明にかかるポリイミド前駆体組成物では、上記(a)ジオール化合物は、少なくとも下記一般式(4)で示されるポリカーボネートジオールを含むことが好ましい。
また、本願発明にかかるポリイミド前駆体組成物では、上記(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーは、更に側鎖にもカルボキシル基を含有することが好ましい。
本願発明のポリイミド前駆体組成物は、少なくとも(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーと、(B)ジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物とを含有する。本願発明のポリイミド前駆体組成物とは、上記(A)及び(B)を含有するものであるが、(A)と(B)とが混合物であって、(A)と(B)とが共有結合を形成していないものをいう。つまり、一般的にポリイミド前駆体組成物とは、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミノ化合物とが一部アミド結合で共有結合したポリマーを含む組成物を示すが、本願発明の上記ポリイミド前駆体組成物は上記(A)及び(B)が共有結合を形成していないものを示す。このように共有結合を形成していないポリイミド前駆体組成物とすることで、上記(A)及び(B)を溶解した溶液の濃度を高めることが可能となり、これを貯蔵する場合の溶液の粘度の経時的変化(分子量変化)を生じにくくすることが可能となる。
本願発明で用いられる末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーとは、末端に少なくとも1つのカルボン酸を有し、内部にはウレタン構造を有し、イミド環が閉環している、数平均分子量がポリエチレングリコール換算で3万以下、より好ましくは2万以下のオリゴマーである。
で示される、ウレタン結合を有する繰り返し単位を少なくとも1つ有しており、且つ、下記一般式(6)
で示される、少なくとも2つのイミド結合、及び末端に少なくとも1つのカルボキシル基を有する構造を有する化合物である。
で示されるジオール化合物と、(b)下記一般式(2)
で示されるジイソシアネート化合物とを反応させ末端イソシアネート化合物を合成し、次いで(c)下記一般式(3)
で示されるテトラカルボン酸二無水物を反応させて末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマーを合成し、更に(d)(水及び/または1級アルコール)を反応させることにより得られる。
本願発明で用いられる(a)ジオール化合物とは、一般式(1)で示される、分子内に2つの水酸基を有する分岐状又は直鎖状の化合物である。(a)ジオール化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等のアルキレンジオール、ジメチロールプロピオン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸)、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)、2,3-ジヒドロキシ安息香酸、2,4-ジヒドロキシ安息香酸、2,5-ジヒドロキシ安息香酸、2,6-ジヒドロキシ安息香酸、3,4-ジヒドロキシ安息香酸、3,5-ジヒドロキシ安息香酸等のカルボキシル基含有ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、テトラメチレングリコールとネオペンチルグリコールとのランダム共重合体等のポリオキシアルキレンジオール、多価アルコールと多塩基酸とを反応させて得られるポリエステルジオール、カーボネート骨格を有するポリカーボネートジオール、γ−ブチルラクトン、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類を開環付加反応させて得られるポリカプロラクトンジオール、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
で示されるポリカーボネートジオールを用いることが特に好ましい。これにより、得られる硬化膜の耐熱性、柔軟性、耐水性、耐薬品性、高温高湿下での電気絶縁信頼性をさらに向上させることができる点で好ましい。
本願発明で用いられる(b)ジイソシアネート化合物とは、一般式(2)で示される、分子内に2つのイソシアネート基を有する化合物である。
本願発明で用いられる(a)ジオール化合物と(b)ジイソシアネート化合物とを反応させて得られる末端イソシアネート化合物の合成方法は、ジオール化合物とジイソシアネート化合物との配合量を、水酸基数とイソシアネート基数との比率が、イソシアネート基/水酸基=1以上2.10以下、より好ましくは1.10以上2.10以下、さらに好ましくは1.90以上2.10以下になるように無溶媒あるいは有機溶媒中で反応させることで得られる。
本願発明で用いられる末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマーは、上記のようにして得られた末端イソシアネート化合物に、次いでテトラカルボン酸二無水物を反応させることにより得ることができる。この時、末端イソシアネート化合物とテトラカルボン酸二無水物との配合量は、イソシアネート基数と酸二無水物基数の比率が、酸二無水物基/イソシアネート基=2.10以下であることが好ましく、1.10以上2.10以下であることがより好ましく、1.90以上2.10以下であることがさらに好ましい。また、末端イソシアネート化合物とテトラカルボン酸二無水物との反応には、上記末端イソシアネート化合物の合成時に使用した溶媒をそのまま使用してもよいし、更に追加して上記の溶媒を加えることもできる。
本願発明において末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマーの合成に用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、例えば3,3’,4,4’―ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’―オキシジフタル酸二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3´,4,4´−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’―ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’―ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4―ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物等のテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。
末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマーの製造方法における、末端イソシアネート化合物とテトラカルボン酸二無水物の反応方法としては種々の方法が挙げられる。その代表的な方法を下記に例記する。但し、末端にテトラカルボン酸二無水物を配する方法であればどのような方法を用いてもよい。
上記の方法により得ることができる末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマーに、水、及び/又は、1級アルコールを反応させることで末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーを得ることができる。なお、1級アルコールとしては特に限定されるものではないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等を好適に用いることができる。
本願発明で(B)成分として用いられるジアミノ化合物とは、アミノ基を2つ以上有する化合物である。好ましくは、一般式(7)
で示される芳香族ジアミンである。
(a)(A)成分のテトラカルボン酸二無水物のモル量、
(b)(A)成分の末端イソシアネート化合物のモル量、
(c)(B)成分のジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物のモル量
とした場合に、(a)/((b)+(c))が0.80以上1.20以下になるように配合されていることが好ましい。
本願発明のポリイミド前駆体組成物の利用の一例としては、感光性樹脂組成物を挙げることができる。したがって、本願発明には、上記ポリイミド前駆体組成物を用いた感光性樹脂組成物も含まれる。以下、本願発明にかかる感光性樹脂組成物について詳述する。なお、本願発明のポリイミド前駆体組成物の利用の例はこれに限られるものではないことは言うまでもない。
本願発明における(C)感光性樹脂とは、光重合開始剤により化学結合が形成される樹脂である。その中でも分子内に不飽和二重結合を少なくとも1つ有する樹脂であることが好ましい。さらには、上記不飽和二重結合は、アクリル基(CH2=CH−基)、メタアクリロイル基(CH=C(CH3)−基)もしくはビニル基(−CH=CH−基)であることが好ましい。
(D)光重合開始剤としては、例えば、ミヒラ−ズケトン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’,4’’−トリス(ジメチルアミノ)トリフェニルメタン、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ジイミダゾール、アセトフェノン、ベンゾイン、2−メチルベンゾイン、ベンゾインメチルエ−テル、ベンゾインエチルエ−テル、ベンゾインイソプロピルエ−テル、ベンゾインイソブチルエ−テル、2−t−ブチルアントラキノン、1,2−ベンゾ−9,10−アントラキノン、メチルアントラキノン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジアセチルベンジル、ベンジルジメチルケタ−ル、ベンジルジエチルケタ−ル、2(2’−フリルエチリデン)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2[2’(5’’−メチルフリル)エチリデン]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2,6−ジ(p−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノン、4,4’−ジアジドカルコン、ジ(テトラアルキルアンモニウム)−4,4’−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルフォネ−ト、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−ケトン、ビス(n5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、1,2−オクタノンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、ヨード二ウム,(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]−ヘキサフルオロフォスフェート(1−)、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−エチルヘキシル−4−ジメチルアミノベンゾエート、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシオム)などが挙げられる。上記光重合開始剤は適宜選択することが望ましく、1種以上を混合させて用いることが望ましい。
本願発明の感光性樹脂組成物に用いられる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、ブロックイソシアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスアリルナジイミド樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ヒドロシリル硬化樹脂、アリル硬化樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂;高分子鎖の側鎖または末端にアリル基、ビニル基、アルコキシシリル基、ヒドロシリル基、等の反応性基を有する側鎖反応性基型熱硬化性高分子等を用いることができる。上記熱硬化性成分、すなわち、(E)熱硬化性樹脂は、1種又は2種以上を適宜組み合わせて用いればよい。
本願発明の感光性樹脂組成物には、さらに必要に応じて充填剤、接着助剤、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、着色剤、重合禁止剤等の各種添加剤を加えることができる。上記充填剤としては、シリカ、マイカ、タルク、硫酸バリウム、ワラストナイト、炭酸カルシウムなどの微細な無機充填剤、微細な有機ポリマ−充填剤を含有させてもよい。また、上記消泡剤としては、例えば、シリコン系化合物、アクリル系化合物等を含有させることができる。また、上記レベリング剤としては、例えば、シリコン系化合物、アクリル系化合物等を含有させることができる。また、上記難燃剤としては、例えば、リン酸エステル系化合物、含ハロゲン系化合物、金属水酸化物、有機リン系化合物等を含有させることができる。また、上記着色剤としては、例えば、フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、カーボンブラック、酸化チタン等を含有させることができる。また、上記接着助剤(密着性付与剤ともいう。)としては、シランカップリング剤、トリアゾール系化合物、テトラゾール系化合物、トリアジン系化合物等を含有させることができる。また、上記重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等を含有させることができる。上記各種添加剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。また、それぞれの含有量は適宜選定することが望ましい。
本願発明の感光性樹脂組成物は、上記各成分(A)〜(D)又は(A)〜(E)と、必要に応じて上記他の成分とを均一に混合して得られる。上記各成分を均一に混合する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば3本ロール、ビーズミル装置等の一般的な混練装置を用いて混合すればよい。また、溶液の粘度が低い場合には、一般的な攪拌装置を用いて混合してもよい。
本願発明のポリイミド前駆体組成物の利用の他の一例としては、熱硬化性樹脂組成物を挙げることができる。したがって、本願発明には、上記ポリイミド前駆体組成物を用いた熱硬化性樹脂組成物も含まれる。なお、本願発明のポリイミド前駆体組成物の利用の例はこれに限られるものではないことは言うまでもない。
本願発明の熱硬化性樹脂組成物は、上記各成分(A)、(B)及び(E)並びに必要に応じて他の成分を均一に混合して得られる。上記各成分を均一に混合する方法としては、例えば3本ロール、ビーズミル装置等の一般的な混練装置を用いて混合すればよい。また、溶液の粘度が低い場合には、一般的な攪拌装置を用いて混合してもよい。
また、本願発明にかかるポリイミド前駆体組成物、感光性樹脂組成物、又は、熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解して得られるポリイミド前駆体組成物溶液も本願発明に含まれる。上記ポリイミド前駆体組成物、上記感光性樹脂組成物、及び、上記熱硬化性樹脂組成物は、種々の有機溶剤に溶解性が高く、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、フェノール、o−、m−またはp−クレゾール、キシレノール、ハロゲン化フェノール、カテコールなどのフェノール系溶媒、あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトン、メチルモノグライム(1,2-ジメトキシエタン)、メチルジグライム(ビス(2-メトキシエテル)エーテル)、メチルトリグライム(1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン)、メチルテトラグライム(ビス[2-(2-メトキシエトキシエチル)]エーテル)、エチルモノグライム(1,2-ジエトキシエタン)、エチルジグライム(ビス(2-エトキシエチル)エーテル)、ブチルジグライム(ビス(2-ブトキシエチル)エーテル)等の対称グリコールジエーテル類、γ―ブチロラクトンやN−メチル−2−ピロリドン、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、n―プロピルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(別名、カルビトールアセテート、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル))、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、1,3―ブチレングリコールジアセテート等のアセテート類や、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、1,3―ジオキソラン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールものエチルエーテル等のエーテル類の溶剤を用いることができる。尚、上記溶媒としては、必要に応じて低沸点のヘキサン、アセトン、トルエン、キシレン等も併用するこができる。
本願発明のポリイミド前駆体組成物、感光性樹脂組成物、若しくは、熱硬化性樹脂組成物を直接に用いて、又は、上記ポリイミド前駆体組成物溶液を調製した後に、以下のようにして硬化膜又はパターンを形成することができる。先ず、上記ポリイミド前駆体組成物、感光性樹脂組成物、又は、熱硬化性樹脂組成物を基板に塗布する。或いは上記ポリイミド前駆体組成物溶液を基板に塗布し、乾燥して有機溶媒を除去する。基板への塗布はスクリ−ン印刷、カ−テンロ−ル、リバ−スロ−ル、スプレーコーティング、スピンナーを利用した回転塗布等により行うことができる。塗布膜(好ましくは厚み:5〜100μm、特に10〜100μm)の乾燥は120℃以下、好ましくは40〜100℃で行う。
<末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーの合成>
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを40.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)と、
ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)とをメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。
この溶液を5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Aと称する。
上記得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を室温まで冷却し、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを11.69g(0.040モル)投入して室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物溶液を得た。この溶液の溶質濃度は52%、溶液の粘度は23℃で250ポイズであった。
ポリイミド前駆体組成物溶液の貯蔵安定性を確認する為に、ポリイミド前駆体組成物溶液を、20℃に保った部屋の中で、10mlのスクリュー管で密封した状態で1ヶ月間放置し、1ヶ月後の粘度を測定した。そのときの粘度が23℃で250ポイズであり、粘度変化が無く室温で長期間保存可能であることが明らかになった。
上記ポリイミド前駆体組成物溶液を、ベーカー式アプリケーターを用いて、膜厚75μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製:商品名75NPI)に最終乾燥厚みが25μmになるように流延・塗布し、80℃で20分乾燥して、ベースとなるポリイミドフィルム上に本願発明の樹脂フィルムを形成した。得られた樹脂フィルムを、空気雰囲気下160℃で90分加熱してイミド化を行い、硬化膜とし、ベースとなるポリイミドフィルム上に硬化膜が形成されたポリイミドフィルム積層体を得た。
得られた硬化膜について、以下の項目につき評価を行った。評価結果を表1に記載する。
得られた硬化膜の接着強度をJIS K5400に従って碁盤目テープ法で評価した。
碁盤目テープ法で剥がれの無いものを○、
升目の半分以上が残存している場合を△、
升目の残存量が半分未満のものを×とした。
硬化膜のイミド化が充分でないと、環境試験装置内での安定性が低下する。そのため、硬化膜の環境試験装置内での安定性を測定した。環境試験装置として、エスペック株式会社製恒温高湿器 型式:PR−1Kを用いて85℃/85%RH 1000時間試験後のポリイミドフィルム上に形成された硬化膜の状態で判断した。
硬化膜のポリイミド樹脂が変化無いものを〇、
硬化膜のポリイミド樹脂が一部溶解しているものを△、
硬化膜のポリイミド樹脂が完全に溶解しているもの×とした。
硬化膜表面の耐薬品性の評価を行った。評価方法は下記評価項目1〜3の評価条件でポリイミドフィルム積層体を浸漬した後に硬化膜表面の状態を観察して評価を行った。
評価項目1:25℃のイソプロパノール中に10分浸漬した後、風乾した。
評価項目2:25℃の2Nの塩酸溶液中に10分間浸漬した後、純水で洗浄して風乾燥した。
評価項目3:25℃の2Nの水酸化ナトリウム溶液中に10分間浸漬した後、純水で洗浄して風乾した。
硬化膜のポリイミド樹脂が変化無いものを〇、
硬化膜のポリイミド樹脂が一部溶解しているものを△、
硬化膜のポリイミド樹脂が完全に溶解しているもの×とした。
25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面にポリイミド樹脂溶液を最終フィルム厚みが25μmになるように塗布して、80℃で20分、160℃で90分乾燥してポリイミドフィルム積層体を得た。本ポリイミドフィルム積層体を30mm×10mmの短冊に切り出して、15mmのところで180°に10回折り曲げて塗膜を目視で確認してクラックの確認を行った。
○:硬化膜にクラックが無いもの
△:硬化膜に若干クラックがあるもの
×:硬化膜にクラックがあるもの。
JIS K6768測定方法に準拠して上記<ポリイミドフィルム上への硬化膜の作製>で作製した硬化膜の濡れ性を測定した。
<末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーの合成>
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを50.0g(0.050モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液に5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Bと称する。
上記得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を室温まで冷却し、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを11.69g(0.040モル)投入して室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物溶液を得た。この溶液の溶質濃度は52%、溶液の粘度は23℃で210ポイズであった。
ポリイミド前駆体組成物溶液の貯蔵安定性を確認する為に、ポリイミド前駆体組成物溶液を、20℃に保った部屋の中で、10mlのスクリュー管で密封した状態で1ヶ月間放置し、1ヶ月後の粘度を測定した。そのときの粘度が23℃で210ポイズであり、粘度変化が無く室温で長期間保存可能であることが明らかになった。
<末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーの合成>
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを90.0g(0.050モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)をメチルトリグライム(90.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液に5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Cと称する。
上記得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を室温まで冷却し、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを11.69g(0.040モル)投入して室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物溶液を得た。この溶液の溶質濃度は52%、溶液の粘度は23℃で280ポイズであった。
ポリイミド前駆体組成物溶液の貯蔵安定性を確認する為に、ポリイミド前駆体組成物溶液を、20℃に保った部屋の中で、10mlのスクリュー管で密封した状態で1ヶ月間放置し、1ヶ月後の粘度を測定した。そのときの粘度が23℃で280ポイズであり、粘度変化が無く室温で長期間保存可能であることが明らかになった。
<末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーの合成>
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを72.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)と、ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)とをメチルトリグライム(82.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液に5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Dと称する。
上記得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を室温まで冷却し、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを11.69g(0.040モル)投入して、室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物溶液を得た。この溶液の溶質濃度は51%、溶液の粘度は23℃で240ポイズであった。
ポリイミド前駆体組成物溶液の貯蔵安定性を確認する為に、ポリイミド前駆体組成物溶液を、20℃に保った部屋の中で、10mlのスクリュー管で密封した状態で1ヶ月間放置し、1ヶ月後の粘度を測定した。そのときの粘度が23℃で240ポイズであり、粘度変化が無く室温で長期間保存可能であることが明らかになった。
<末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーの合成>
実施例1で、末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマーの合成反応後に投入する水(0.400モル)をメタノール(0.400モル、12.8g)に変更し、ハーフエステル化して、末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を得た。
上記得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を室温まで冷却し、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンを11.69g(0.040モル)投入して室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物溶液を得た。この溶液の溶質濃度は52%、溶液の粘度は23℃で260ポイズであった。
ポリイミド前駆体組成物溶液の貯蔵安定性を確認する為に、ポリイミド前駆体組成物溶液を、20℃に保った部屋の中で、10mlのスクリュー管で密封した状態で1ヶ月間放置し、1ヶ月後の粘度を測定した。そのときの粘度が23℃で260ポイズであり、粘度変化が無く室温で長期間保存可能であることが明らかになった。
<ポリイミド前駆体組成物溶液の調製>
実施例1で得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を室温まで冷却し、イソシアネート化合物(三井化学ポリウレタン株式会社製:商品名タケネート B−815N)46.03g(0.040モル)投入して室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物用液を得た。この溶液の溶質濃度は52%、溶液の粘度は23℃で200ポイズであった。
ポリイミド前駆体組成物溶液の貯蔵安定性を確認する為に、20℃に保った部屋の中で、10mlのスクリュー管で密封した状態で1ヶ月間放置し、1ヶ月後の粘度を測定した。そのときの粘度が23℃で200ポイズであり、粘度変化が無く室温で長期間保存可能であることが明らかになった。
ヘキサメチレンジアミン2.73g(23.5mmol)をジメチルアセトアミド24.0gに溶解し、これに3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物3.78g(11.75mmol)を30分間にわたり徐々に加え、ポリアミド結合を有するオリゴマーを得た。1時間均一攪拌した後、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸3.02g(9.40mmol)を加え1時間撹拌を続けたところ、粘調な溶液が得られた(溶質濃度28重量%)。得られた溶液の粘度を測定したところ、3100ポイズであった。
2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物200g(0.384mol)を1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン183gに分散し、80℃に保った。これにシリコンジアミン(シロキサンジアミン)(信越化学社製:商品名KF8010、分子量830、下記一般式(17)のシリコンジアミン、
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル8.22g(41.1mmol)をN,N−ジメチルアセトアミド55.0gに溶解し、室温下で攪拌した。これにピロメリット酸二無水物11.9g(54.8mmol)を添加して、室温下で2時間攪拌した。メタノールを1.32g(41.1mmol)及びジメチルアミノエタノール0.066gを加えて、70℃湯浴上で2時間加熱攪拌した。室温まで冷却した後、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル2.74g(13.7mmol)を加え、更に1時間攪拌を続けたところ、均一な溶液が得られた。得られた溶液の粘度は23℃で18ポイズであった。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを40.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)と、ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)とをメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液に5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Aと称する。
ピロメリット酸二無水物 7.00g(32.1mmol)を1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン31.3gに分散して、水 2.31gを添加して、80℃で10時間攪拌して、ピロメリット酸溶液を得た。この溶液に、4,4−ジアミノジフェニルエーテル6.43g(32.1mmol)を添加して溶液を調製した。
2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物200g(0.384mol)を1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン183gに分散し、80℃に保った。これにシリコンジアミン(シロキサンジアミン)(信越化学社製:商品名KF8010、分子量830、一般式(7)のシリコンジアミン)を128g(0.154mol)投入し、30分間均一攪拌を行った。次いで、140℃に加熱して1時間攪拌を行い、反応を終了させた後、180℃に昇温させて3時間加熱還流を行った。室温まで冷却して、水を添加することなく、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホンを99.7g(0.230mol)投入して室温下で1時間均一攪拌を行いポリイミド前駆体組成物溶液を得た。この溶液の溶質濃度は70重量%、溶液の粘度は23℃で10000ポイズ以上の高粘度弾性体になった。この溶液を溶質濃度が20重量%になるように希釈しても、23℃で6000ポイズと非常に高粘度の溶液となり、物性値の評価できない溶液となった。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを40.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)と、
ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。
この溶液に5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Aと称する。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを50.0g(0.050モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流した。上記の反応溶液を中間体Bと称する。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%と混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを90.0g(0.050モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)をメチルトリグライム(90.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流した。上記の反応溶液を中間体Cと称する。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを72.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)と、ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(82.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流した。上記の反応溶液を中間体Dと称する。
合成例1で反応後に投入する水(0.400)をメタノール(0.400モル)に変更し、ハーフエステル化して、末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を得た。この合成樹脂を樹脂Eと略す。
<感光性樹脂組成物を含むポリイミド前駆体組成物溶液の調製>
合成例1〜2で得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液にジアミノ化合物、感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤を添加して感光性樹脂組成物を作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表3に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して下記評価を実施した。
上記感光性樹脂組成物を含むポリイミド前駆体組成物溶液を、ベーカー式アプリケーターを用いて、75μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製:商品名75NPI)に最終乾燥厚みが25μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分乾燥した後、50mm×50mmの面積のライン幅/スペース幅=100μm/100μmのネガ型フォトマスクを置いて窒素雰囲気下で紫外線を300mJ/cm2露光して感光させた。この感光フィルムに対し、1.0重量%の炭酸ナトリウム水溶液を30℃に加熱した溶液を用いて、1.0kgf/mm2の吐出圧でスプレー現像を行った。現像後、純粋で十分洗浄した後、170℃のオーブン中で60分加熱乾燥させて感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。
得られた硬化膜について、以下の項目につき評価を行った。評価結果を表4に記載する。
感光性樹脂組成物の感光性の評価は、上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目で得られた硬化膜の表面観察を行い判定した。
〇:ポリイミドフィルム表面にくっきりとしたライン幅/スペース幅=100/100μmの感光パターンが描けており、ライン部の剥離に伴うラインの揺れが発生しておらず、スペース部にも溶解残りが無いもの。
△:ポリイミドフィルム表面にくっきりとしたライン幅/スペース幅=100/100μmの感光パターンが描けており、ライン部に剥離に伴うラインの揺れが発生しているが、スペース部には溶解残りが無いもの。
×:ポリイミドフィルム表面にくっきりとしたライン幅/スペース幅=100/100μmの感光パターンが描けておらず、ライン部が剥離しており、しかも、スペース部には溶解残りが発生しているもの。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目で得られた感光性樹脂組成物の硬化膜の接着強度をJIS K5400に従って碁盤目テープ法で評価した。
碁盤目テープ法で剥がれの無いものを○、
升目の95%以上が残存している場合を△、
升目の残存量が80%未満のものを×とした。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面に感光性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを作製した。硬化膜積層フィルムを30mm×10mmの短冊に切り出して、15mmのところで180°に10回折り曲げて塗膜を目視で確認してクラックの確認を行った。
○:硬化膜にクラックが無いもの
△:硬化膜に若干クラックがあるもの
×:硬化膜にクラックがあるもの
(iv)耐湿絶縁性
フレキシブル銅貼り積層版(銅箔の厚み12μm、ポリイミドフィルムは株式会社カネカ製アピカル25NPI、ポリイミド系接着剤で銅箔を接着している)上にライン幅/スペース幅=100μm/100μmの櫛形パターンを作製し、10容量%の硫酸水溶液中に1分間浸漬した後、純水で洗浄し銅箔の表面処理を行った。その後、上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>方法と同様の方法で櫛形パターン上に感光性樹脂組成物の硬化膜を作製し試験片の調整を行った。85℃、85%RHの環境試験機中で試験片の両端子部分に60Vの直流電流を印加し、絶縁抵抗値の変化やマイグレーションの発生などを観察した。
○:試験開始後、500時間以上で10の6乗以上の抵抗値を示し、マイグレーション、デンドライトなどの発生が無いもの
×:試験開始後、500時間以上でマイグレーション、デンドライトなどの発生があるもの
(v)濡れ性
JIS K6768測定方法に準拠して上記ポリイミドフィルム上への塗膜の作製で作製した被膜の濡れ性を測定した。
感光性樹脂組成物を、ベーカー式アプリケーターを用いて、75μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製:商品名75NPI)に最終乾燥厚みが25μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分乾燥した後、50mm×50mmの面積のライン幅/スペース幅=100μm/100μmのネガ型フォトマスクを置いて窒素雰囲気下で紫外線を300mJ/cm2露光して感光させた。この感光フィルムに対し、1.0重量%の炭酸ナトリウム水溶液を30℃に加熱した溶液を用いて、1.0kgf/mm2の吐出圧でスプレー現像を行った。現像後、純粋で十分洗浄した後、170℃のオーブン中で60分加熱乾燥させて感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。
碁盤目テープ法で剥がれの無いものを○、
升目の95%以上が残存している場合を△、
升目の残存量が80%未満のものを×とした。
合成例3〜4で得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液にジアミノ化合物、感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤さらに、熱硬化性樹脂組成物として、エポキシ樹脂(クレゾールノボラック型の多官能エポキシ樹脂であるエピクロンN―665)を添加して感光性樹脂組成物を作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表3に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して実施例7〜8と同様の方法で評価を行った。評価結果を表4に示す。
合成例5で得られた末端をエステル化した末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液にジアミノ化合物、感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤を添加して感光性樹脂組成物を作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表3に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して実施例7〜8と同様の方法で評価を行った。評価結果を表4に示す。
合成例1で得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液にイソシアネート化合物、感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤を添加して感光性樹脂組成物を作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表3に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して実施例7〜8と同様の方法で評価を行った。評価結果を表4に示す。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを40.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)と、
ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。
この溶液を80℃に加熱して5時間加熱還流を行った。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを50.0g(0.050モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流を行った。この反応溶液に、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)16.2g(0.100モル)及びメチルトリグライム(16.2g)を仕込み、80℃で3時間加熱還流を行った。この溶液に、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1000モル)とメチルトリグライム(17.5g)とを仕込み80℃にて5時間加熱還流を行った。この溶液に、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物を26.4g(0.100モル)とメチルトリグライム(26.4g)を添加して180℃に加温して5時間反応させた。上記反応を行うことで末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマー溶液を得た。この溶液に純水7.2g(0.400モル)を投入して、80℃で5時間加熱還流して、末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を得た。この合成樹脂を樹脂Gと略す。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを90.0g(0.050モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)をメチルトリグライム(90.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流を行った。この反応溶液に、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)16.2g(0.100モル)及びメチルトリグライム(16.2g)を仕込み、80℃で3時間加熱還流を行った。この溶液に、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1000モル)とメチルトリグライム(17.5g)を仕込み80℃にて5時間加熱還流を行った。この溶液に、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物を26.4g(0.100モル)とメチルトリグライム(26.4g)を添加して180℃に加温して5時間反応させた。上記反応を行うことで末端酸無水物ウレタンイミドオリゴマー溶液を得た。この溶液に純水7.2g(0.400モル)を投入して、80℃で5時間加熱還流して、末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー溶液を得た。この合成樹脂を樹脂Hと略す。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを72.0g(0.040モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)と、ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)をメチルトリグライム(82.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流した。
合成例6で反応後に投入する水(0.400モル)をメタノール12.8g(0.400モル)に変更し、ハーフエステル化した。この合成樹脂を樹脂Jと略す。
合成例6〜10で得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーにジアミノ化合物、感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤及び熱硬化性樹脂を添加して感光性樹脂組成物を作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表5に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。この混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して上記実施例7〜12と同様の評価を実施した。評価結果を表6に示す。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを15.0g(0.015モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1000、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1000)と、
ポリカーボネートジオールを10.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5651、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が1000)と、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)8.1g(0.050モル)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。
この溶液を5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Eと称する。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリアルキレンジオールを27.0g(0.015モル)(旭化成株式会社製:商品名PTXG1800、下記一般式(15)で表されるポリアルキレンジオール、平均分子量が1800)と、ポリカーボネートジオールを20.0g(0.010モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が2000)と、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)8.1g(0.050モル)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流した。上記の反応溶液を中間体Fと称する。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、トリレンジイソシアネート(トリレン−2,4−ジイソシアネート 80%とトリレン−2,6−ジイソシアネート 20%との混合物)を17.5g(0.1003モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリカーボネートジオールを50.0g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が2000)と、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)8.1g(0.050モル)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流した。上記の反応溶液を中間体Gと称する。
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(17.5g)を仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネートを20.7g(0.1004モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリカーボネートジオールを50.0g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、下記一般式(16)で表されるポリカーボネートジオール、平均分子量が2000)と、ジメチロールブタン酸(2,2-ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸)8.1g(0.050モル)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間加熱還流を行った。上記の反応溶液を中間体Hと称する。
合成例11で反応後に投入する水(0.400モル)をメタノール12.8g(0.400モル)に変更し、ハーフエステル化した。この合成樹脂を樹脂Oと略す。
合成例11〜15で得られた末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーにジアミノ化合物、感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤及び熱硬化性樹脂を添加して感光性樹脂組成物を作製した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表7に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成樹脂溶液等に含まれる溶剤等も含めた全溶剤量である。この混合溶液を脱泡装置で溶液中の泡を完全に脱泡して上記実施例7〜12と同様の評価を実施した。評価結果を表8に示す。
容量2000mlのガラス製フラスコに、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物 176.09g(598.5ミリモル)、メチルトリグライム254.26gを仕込み、窒素雰囲気下、180℃で加熱攪拌した。α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(信越化学社製、KF8010、平均分子量830)250.25g(301.5ミリモル)、メチルトリグライム100gを加えて180℃で60分間均一攪拌を行った。さらに、この反応溶液にビス(3−カルボキシ,4−アミノフェニル)メタン42.51g(148.5ミリモル)およびメチルトリグライム100gを加え、180℃で6時間加熱攪拌を行った。この溶液をハーフエステル化物溶液とする。
この発明には、少なくとも(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー、(B)ジアミノ化合物、(C)感光性樹脂、及び(D)光重合開始剤を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物が含まれる。
下記一般式(3)で示されるテトラカルボン酸二無水物とを、
モル比で末端イソシアネート化合物のモル数/テトラカルボン酸二無水物のモル数≦0.80となるように反応させた後に、水(H2O)及び/もしくは、1級アルコール(R3−OH)を反応して得られる下記一般式(19)の構造を有する末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーであってもよい。
更に上記(B)ジアミノ化合物は、下記一般式(7)で示される芳香族ジアミンであってもよい。
更に上記(C)感光性樹脂は、分子内に不飽和二重結合を少なくとも1つ有する感光性樹脂組成物であってもよい。
(a)(A)成分の酸二無水物のモル量、
(b)(A)成分の末端イソシアネート化合物のモル量、
(c)(B)成分のジアミンのモル量
とした場合に、(a)/((b)+(c))が0.80以上1.20以下になるように配合されていることが好ましい。
またこの発明には、少なくとも(A)側鎖と末端にカルボン酸基を有する下記一般式(20)に示される末端カルボン酸化合物と、(B)ジアミノ化合物、(C)感光性樹脂、(D)光重合開始剤を含有する感光性樹脂組成物が含まれる。
更に、上記感光性樹脂組成物は、(E)熱硬化性樹脂を含有していてもよい。
(a)下記一般式(1)で示されるポリオールと、
(b)下記一般式(21)で示されるイソシアネート、
(c)下記一般式(22)で示されるジヒドロキシカルボン酸化合物及び、
(d)下記一般式(23)で示されるイソシアネートを反応して得られる、
(e)下記一般式(24)で示される末端イソシアネート化合物と、
(f)下記一般式(3)で示されるテトラカルボン酸二無水物および、
(g)水及び/もしくはアルコールを、
反応して得られる感光性樹脂組成物であってもよい。
更に、上記(C)感光性樹脂は、分子内に不飽和二重結合を少なくとも1つ有する感光性樹脂組成物であることが好ましい。
(1)(A)成分の合成に使用した(f)テトラカルボン酸のモル数
(2)(B)成分のモル数
とした場合に、モル比(2)/((1)/2))が0.50以上1.00以下になるように配合することが好ましい。
(A)成分と(B)成分を合計した固形分100重量部に対して、(C)成分が、10〜200重量部、(D)成分が、0.1〜50重量部となるように配合されていることが好ましい。
工程1:一般式(1)のポリオール(より具体的にはジオール化合物)と一般式(21)で示されるイソシアネートを反応させる。上記のポリカーボネートジオール類とジイソシアネート類の配合量を、水酸基数とイソシアネート基数の比率が、イソシアネート基/水酸基=1.90以上2.10以下になるように無溶媒あるいは有機溶媒中で反応させ、中間物質Aを得る。
この末端カルボン酸無水物を水もしくはアルコールで開環することで末端カルボン酸化合物を得ることができる。
及び/もしくは、
下記一般式(27)で示されるポリアルキレンジオールであってもよい。
更に、上記ポリアルキレンジオールの製品名としては、旭化成(株)製の商品名PTXG1000、PTXG1500、PTXG1800、FAS PTMG−1000、FAS PTMG−1800、FAS PTMG−2000が挙げられる。
Claims (15)
- 少なくとも(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーと、(B)ジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物とを含有するポリイミド前駆体組成物であって、
当該(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーは、主鎖骨格中にシロキサン結合を有さず、下記一般式(5)
で示される、少なくとも2つのイミド結合、及び末端に少なくとも1つのカルボキシル基を有する構造を有する、数平均分子量がポリエチレングリコール換算で3万以下の化合物であることを特徴とするポリイミド前駆体組成物。 - 上記(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーは末端テトラカルボン酸ウレタンイミドオリゴマーであることを特徴とする請求項1記載のポリイミド前駆体組成物。
- 上記(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーは、更に側鎖にもカルボキシル基を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体組成物。
- 少なくとも請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体組成物と、(C)感光性樹脂と、(D)光重合開始剤とを含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
- 上記感光性樹脂組成物における(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー、(B)ジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物、(C)感光性樹脂および(D)光重合開始剤は、(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマーと(B)ジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物とを合計した固形分100重量部に対して、(C)感光性樹脂が10〜200重量部、(D)光重合開始剤が、0.1〜50重量部となるように配合されていることを特徴とする請求項6記載の感光性樹脂組成物。
- 更に(E)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする請求項6または7記載の感光性樹脂組成物。
- 上記(E)熱硬化性樹脂の配合割合が、(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー、(B)ジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物、(C)感光性樹脂および(D)光重合開始剤を合計した固形分100重量部に対して、0.5〜100重量部となるように配合されていることを特徴とする請求項8記載の感光性樹脂組成物。
- 少なくとも請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体組成物と、(E)熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
- 上記(E)熱硬化性樹脂の配合割合が、(A)末端カルボン酸ウレタンイミドオリゴマー、(B)ジアミノ化合物及び/又はイソシアネート化合物を合計した固形分100重量部に対して、0.5〜100重量部となるように配合されていることを特徴とする請求項10記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリイミド前駆体組成物、請求項6〜9のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物、または請求項10若しくは11記載の熱硬化性樹脂組成物を有機溶剤に溶解して得られるポリイミド前駆体組成物溶液。
- 請求項12記載のポリイミド前駆体組成物溶液を基材表面に塗布した後、乾燥して得られた樹脂フィルム。
- 請求項13記載の樹脂フィルムを硬化させて得られる絶縁膜。
- 請求項14記載の絶縁膜をプリント配線板に被覆した絶縁膜付きプリント配線板。
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