JP6790756B2 - Polyimide, polyimide precursor, and polyimide film - Google Patents
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Description
本発明は、高耐熱性を有し、更に低吸水性で、かつ、優れた誘電特性を併せ有するポリイミド、そしてそのポリイミドが得られるポリイミド前駆体、及びそれらを用いて得られたポリイミドフィルムに関する。 The present invention relates to a polyimide having high heat resistance, low water absorption, and excellent dielectric properties, a polyimide precursor from which the polyimide can be obtained, and a polyimide film obtained by using them.
ポリイミドは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、電気特性、寸法安定性等に優れていることから、電気・電子デバイス分野、半導体分野、航空宇宙分野等の分野で広く使用されている。 Polyimide is widely used in fields such as electrical / electronic device fields, semiconductor fields, and aerospace fields because it is excellent in heat resistance, chemical resistance, mechanical strength, electrical characteristics, dimensional stability, and the like.
近年、高度情報化社会の進展に伴い、電子機器の高機能化、高性能化、小型化が求められている。大容量情報の伝送・処理に向けては、プリント基板の電気的信頼性の確保とともに、高周波特性に優れた材料がより必要とされている。具体的には、高周波化に伴い、伝播速度の向上、伝送損失の低減、電装密度の向上等が必要とされている。これら特性のなかで、伝播速度の向上、伝送損失の低減においては、材料自体の誘電率、誘電正接の低減、並びに、水分の低減が大きく寄与している。このような背景から高周波域に適用するために低誘電率、低誘電正接、低吸水性を特徴とした液晶ポリマーが用いられている。しかしながら、液晶ポリマーは、誘電特性に優れているものの、耐熱性や金属箔との接着性に改善の余地がある。一方、耐熱性や金属接着性等の特長を有するポリイミドを用いた材料は誘電率や誘電正接、吸水率が高いことが知られている。以上のように電気・電子デバイス分野、半導体分野でポリイミドを使用する際には、吸水性や誘電特性の改善が大きな課題と考えられていた。 In recent years, with the development of an advanced information society, there is a demand for higher functionality, higher performance, and smaller size of electronic devices. For the transmission and processing of large-capacity information, there is a need for materials with excellent high-frequency characteristics as well as ensuring the electrical reliability of printed circuit boards. Specifically, as the frequency increases, it is required to improve the propagation speed, reduce the transmission loss, improve the electrical density, and the like. Among these characteristics, the dielectric constant of the material itself, the reduction of the dielectric loss tangent, and the reduction of water content contribute significantly to the improvement of the propagation speed and the reduction of the transmission loss. Against this background, liquid crystal polymers characterized by low dielectric constant, low dielectric loss tangent, and low water absorption have been used for application in the high frequency range. However, although the liquid crystal polymer has excellent dielectric properties, there is room for improvement in heat resistance and adhesiveness to the metal foil. On the other hand, it is known that a material using polyimide having features such as heat resistance and metal adhesiveness has a high dielectric constant, dielectric loss tangent, and water absorption. As described above, when polyimide is used in the fields of electrical / electronic devices and semiconductors, improvement of water absorption and dielectric properties has been considered to be a major issue.
ポリイミドにおいて、吸水性を下げる方法としては、親水性の官能基量を減らすことが提案されている。また、誘電特性に関しても、極性の官能基量を減らすことや分子構造の対称性を高めることが提案されている。以上のことから、低吸水性や優れた誘電特性を発現させる方法として、イミド基濃度を下げることや対称性のよい化合物を使用することが用いられている。 As a method for reducing water absorption in polyimide, it has been proposed to reduce the amount of hydrophilic functional groups. Also, regarding the dielectric properties, it has been proposed to reduce the amount of polar functional groups and to increase the symmetry of the molecular structure. From the above, as a method for exhibiting low water absorption and excellent dielectric properties, it is used to reduce the imide group concentration or to use a compound having good symmetry.
特許文献1〜3においては、ジアミン成分として、複数個の芳香族環を有する化合物であるジアミノ−p−ターフェニル及びジアミノ−p−クォーターフェニルを用いたポリイミドが開示されている。 Patent Documents 1 to 3 disclose polyimides using diamino-p-terphenyl and diamino-p-quarterphenyl, which are compounds having a plurality of aromatic rings, as diamine components.
特許文献1に記載の技術は、半導体素子の表面に低透湿性のポリイミド膜を使用することで、半導体装置の耐湿性の優れた半導体装置を提案されている。特許文献2及び3に記載の技術は、耐熱性に優れ、カールが発生しないフレキシブル印刷配線板用基板を提案されている。しかしこれらの特許には、ポリイミドの吸水性及び誘電特性を同時に向上させる手段については提案されていない。 The technique described in Patent Document 1 proposes a semiconductor device having excellent moisture resistance of a semiconductor device by using a polyimide film having low moisture permeability on the surface of the semiconductor element. The techniques described in Patent Documents 2 and 3 have proposed a substrate for a flexible printed wiring board which is excellent in heat resistance and does not generate curl. However, these patents do not propose means for simultaneously improving the water absorption and dielectric properties of polyimide.
本発明は、より低吸水性で、かつ、誘電特性、耐熱性、耐薬品性、及び寸法安定性に優れたポリイミド、そしてそのポリイミドが得られるポリイミド前駆体、及びそれらを用いて得られたポリイミドフィルムを提供することを目的とする。 The present invention describes a polyimide having lower water absorption and excellent dielectric properties, heat resistance, chemical resistance, and dimensional stability, a polyimide precursor from which the polyimide can be obtained, and a polyimide obtained by using them. The purpose is to provide a film.
本発明は、以下の事項に関する。 The present invention relates to the following matters.
1.一般式(1)で表される繰り返し単位を有し、飽和吸水率が1.5質量%以下、周波数10GHzの誘電正接が0.0045以下であることを特徴とするポリイミド。
2.一般式(2)のXが直接結合である前記1に記載のポリイミド。 2. The polyimide according to 1 above, wherein X in the general formula (2) is a direct bond.
3.前記一般式(1)の基Aとして、一般式(2)で表される構造を50〜100モル%の範囲で含み、基Bとして、一般式(3)で表される構造を50〜100モル%の範囲で含む前記1、2のいずれか1項に記載のポリイミド。 3. 3. As the group A of the general formula (1), the structure represented by the general formula (2) is contained in the range of 50 to 100 mol%, and as the group B, the structure represented by the general formula (3) is 50 to 100. The polyimide according to any one of 1 and 2 above, which is contained in the range of mol%.
4.一般式(4)で表される構造単位を有し、前記1ないし3に一つに記載のポリイミドの製造に用いられるポリイミド前駆体。
5.前記1ないし3のいずれか一つに記載のポリイミド、又は前記4に記載のポリイミド前駆体を用いて得られたワニス。 5. A varnish obtained by using the polyimide according to any one of 1 to 3 or the polyimide precursor according to 4.
6.前記1ないし3のいずれか一つに記載のポリイミド、又は前記4に記載のポリイミド前駆体を用いて得られたポリイミドフィルム。 6. A polyimide film obtained by using the polyimide according to any one of 1 to 3 or the polyimide precursor according to 4.
本発明によれば、高耐熱性を有し、更に低吸水性で、かつ、優れた誘電特性を併せ有するポリイミド、そしてそのポリイミドが得られるポリイミド前駆体、及びそれらを用いて得られたポリイミドフィルムが提供される。 According to the present invention, a polyimide having high heat resistance, low water absorption, and excellent dielectric properties, a polyimide precursor from which the polyimide can be obtained, and a polyimide film obtained by using them. Is provided.
本発明のポリイミドに用いられるその好ましい実施形態に基づき説明する。本発明のポリイミドは、一般式(1)で表される繰り返し単位を含んで構成されている。一般式(1)中の基Aで表される成分は、一般式(2)を含む構造を有し、基Bで表される成分は、一般式(3)を含む構造を有する。そして本発明のポリイミドはその飽和吸水率が1.5質量%以下であり、周波数10GHzの誘電正接が0.0045以下である。 It will be described based on the preferred embodiment used for the polyimide of the present invention. The polyimide of the present invention is composed of a repeating unit represented by the general formula (1). The component represented by the group A in the general formula (1) has a structure including the general formula (2), and the component represented by the group B has a structure including the general formula (3). The polyimide of the present invention has a saturated water absorption rate of 1.5% by mass or less and a dielectric loss tangent at a frequency of 10 GHz of 0.0045 or less.
基Aは、テトラカルボン酸から4つのCOOH基を除いた残基(すなわち、テトラカルボン酸二無水物から2つのカルボン酸無水物基(CO)2Oを除いた残基)である。基Bはジアミンから2つのNH2基を除いた成分である。以下、ポリイミドに使用されるテトラカルボン酸及び二無水物をテトラカルボン酸成分、ジアミン類をジアミン成分という。一般式(1)及び一般式(4)中の基A及び基Bは、それぞれテトラカルボン酸成分、ジアミン成分に由来して、ポリイミド及びポリイミド前駆体中に含まれるものである。 Group A is a residue obtained by removing four COOH groups from a tetracarboxylic acid (i.e., from the tetracarboxylic acid dianhydride two carboxylic acid anhydride groups (CO) residues obtained by removing 2 O). Group B is a component obtained by removing two NH 2 groups from diamine. Hereinafter, the tetracarboxylic acid and dianhydride used for polyimide will be referred to as a tetracarboxylic acid component, and diamines will be referred to as a diamine component. The groups A and B in the general formula (1) and the general formula (4) are derived from the tetracarboxylic acid component and the diamine component, respectively, and are contained in the polyimide and the polyimide precursor.
以下に、ポリイミド前駆体及びポリイミドに使用される原料を説明するとともに、ポリイミド前駆体及びポリイミドの製造方法を説明する。 The polyimide precursor and the raw materials used for the polyimide will be described below, and the method for producing the polyimide precursor and the polyimide will be described.
一般式(2)中のXは直接結合を表すか、又は連結基を表す。Xが連結基である場合、該連結基としては例えばO、S、SO2、C(CF3)2又はC6H4等が挙げられる。一般式(2)で表されるテトラカルボン酸成分の具体例としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(s−BPDA)、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(a−BPDA)、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(i−BPDA)、オキシジフタル酸二無水物、ジフェニルスルホン−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルフィド二無水物、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、m−ターフェニル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、p−ターフェニル−3,4,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。 X in the general formula (2) represents a direct bond or a linking group. When X is a linking group, examples of the linking group include O, S, SO 2 , C (CF 3 ) 2 and C 6 H 4 . Specific examples of the tetracarboxylic acid component represented by the general formula (2) are 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (s-BPDA), 2,3,3', 4 '-Biphenyltetracarboxylic dianhydride (a-BPDA), 2,2', 3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (i-BPDA), oxydiphthalic acid dianhydride, diphenylsulfone-3,4 , 3', 4'-tetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfide dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1, 3,3,3-Hexafluoropropane dianhydride, m-terphenyl-3,4,3', 4'-tetracarboxylic dianhydride, p-terphenyl-3,4,3', 4'- Examples include tetracarboxylic dianhydride.
テトラカルボン酸成分は、一般式(2)を単独で使用してもよく、また、複数種を組み合わせて使用することもできる。 As the tetracarboxylic acid component, the general formula (2) may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
本発明で使用することができる他のテトラカルボン酸成分としては、芳香族系及び脂肪族系のものが使用できる。芳香族系のテトラカルボン酸成分の具体例としては、ピロメリット酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、p−ビフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル二無水物、2,2−ビス[(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、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(2,2−ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物等を挙げることができる。 As other tetracarboxylic acid components that can be used in the present invention, aromatic and aliphatic ones can be used. Specific examples of aromatic tetracarboxylic acid components include pyromellitic dianhydride, 2,3,3', 4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3', 4,4'-benzophenone. Tetetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, p-phenylene bis (trimeritic acid mono) (Esteric dianhydride), p-biphenylenebis (trimellitic acid monoesteric dianhydride), 1,3-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4- Dicarboxyphenoxy) benzene dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxyphenoxy) biphenyl dianhydride, 2,2-bis [(3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 4,4'-(2,2-hexafluoroisopropyridene) diphthalic acid dianhydride An anhydride and the like can be mentioned.
脂肪族系のテトラカルボン酸成分の具体例としては、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン−1,2,4,5−テトラカルボン酸二無水物、[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−2,3,3’,4’−テトラカルボン酸二無水物、[1,1’−ビ(シクロヘキサン)]−2,2’,3,3’−テトラカルボン酸二無水物、4,4’−メチレンビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、4,4’−(プロパン−2,2−ジイル)ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、4,4’−オキシビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、4,4’−チオビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、4,4’−スルホニルビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、4,4’−(ジメチルシランジイル)ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、4,4’−(テトラフルオロプロパン−2,2−ジイル)ビス(シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸二無水物)、オクタヒドロペンタレン−1,3,4,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、6−(カルボキシメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5−トリカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタ−5−エン−2,3,7,8−テトラカルボン酸二無水物、ノルボルナン−2−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−2’’−ノルボルナン5,5’’,6,6’’−テトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。 Specific examples of the aliphatic tetracarboxylic acid component include 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid dianhydride, cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic acid dianhydride, [1, 1'-bi (cyclohexane)]-3,3', 4,4'-tetracarboxylic acid dianhydride, [1,1'-bi (cyclohexane)]-2,3,3', 4'-tetracarboxylic Acid dianhydride, [1,1'-bi (cyclohexane)]-2,2', 3,3'-tetracarboxylic acid dianhydride, 4,4'-methylenebis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride) (Anhydrous), 4,4'-(propane-2,2-diyl) bis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride), 4,4'-oxybis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride) , 4,4'-thiobis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride), 4,4'-sulfonylbis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride), 4,4'-( Dimethylsilanediyl) bis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride), 4,4'-(tetrafluoropropane-2,2-diyl) bis (cyclohexane-1,2-dicarboxylic acid dianhydride), Octahydropentalene-1,3,4,6-tetracarboxylic acid dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride, 6- (carboxymethyl ) Bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5-tricarboxylic acid dianhydride, bicyclo [2.2.2] octane-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride, bicyclo [2.2.2] 2.2.2] Octa-5-ene-2,3,7,8-tetracarboxylic acid dianhydride, norbornan-2-spiro-α-cyclopentanone-α'-spiro-2''-norbornane 5 , 5'', 6,6''-tetracarboxylic acid dianhydride and the like can be mentioned.
一般式(3)の具体例としては、2,2’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニル、2,3’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニル、2,4’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニル、3,3’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニル、3,4’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニル、4,4’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニルが挙げられる。 Specific examples of the general formula (3) include 2,2'''-diamino-p-quarterphenyl, 2,3'''-diamino-p-quarterphenyl, 2,4'''-diamino-p-. Examples thereof include quarter phenyl, 3,3'''-diamino-p-quarter phenyl, 3,4'''-diamino-p-quarter phenyl, and 4,4'''-diamino-p-quarter phenyl.
ジアミン成分は、一般式(3)を単独で使用してもよく、また、複数種を組み合わせて使用することもできる。 As the diamine component, the general formula (3) may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
本発明で使用することができる他のジアミン成分としては、芳香族系及び脂肪族系のものが挙げられる。芳香族系のジアミン成分の具体例としては、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,4−ビス(β−アミノ−第三ブチル)トルエン、ビス−p−(1,1−ジメチル−5−アミノ−ペンチル)ベンゼン、1−イソプロピル−2,4−m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、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、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、1,5−ジアミノナフタレン、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、3,3’−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルプロパン、ビス(4−アミノ−3−カルボキシフェニル)メタン、ビス(p−β−アミノ−t-ブチルフェニル)エーテル、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ビス(p−β−メチル−6−アミノフェニル)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、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル等を挙げることができる。 Other diamine components that can be used in the present invention include aromatic and aliphatic ones. Specific examples of the aromatic diamine component include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,4-bis (β-amino-tertiary butyl) toluene, and bis-p- ( 1,1-dimethyl-5-amino-pentyl) benzene, 1-isopropyl-2,4-m-phenylenediamine, m-xylylene diamine, p-xylylene diamine, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4 '-Diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-dichlorobenzidine, 4,4'-diaminodiphenylsulfide, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 1,5-diaminonaphthalene, 3,3' -Dimethyl-4,4'-biphenyldiamine, benzidine, 3,3'-dimethylbenzidine, 3,3'-dimethoxybenzidine, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylpropane, bis (4) -Amino-3-carboxyphenyl) methane, bis (p-β-amino-t-butylphenyl) ether, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene , Bis (p-β-methyl-6-aminophenyl) benzene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 4, Examples thereof include 4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl and the like.
脂肪族系のジアミン成分の具体例としては、1,4−ジアミノブタン、1,3−ジアミノペンタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン(ヘキサメチレンジアミン)、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン等の炭素数4〜10の脂肪族ジアミンが挙げられる。 Specific examples of the aliphatic diamine component include 1,4-diaminobutane, 1,3-diaminopentane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane (hexamethylenediamine), and 1,7-diamino. Examples thereof include aliphatic diamines having 4 to 10 carbon atoms such as heptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane and 1,10-diaminodecane.
本発明のポリイミド前駆体は、本発明のポリイミドを与える原料となるものであり、一般式(4)で表される。一般式(4)において基Aは、化学構造中に一般式(5)の化学構造を有する4価の基である。基Bは、化学構造中に一般式(6)の化学構造を有する2価の基である。一般式(5)及び一般式(6)の化学構造は、先に述べた一般式(2)及び一般式(3)の化学構造と同じである。したがって、一般式(5)及び一般式(6)の化学構造に関しては、一般式(2)及び一般式(3)の化学構造に関する説明が同様に適用される。また、一般式(4)のR1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数3〜9のアルキルシリル基である。R1は、後述する製造方法によって、その官能基の種類及び官能基の導入率を変化させることができる。 The polyimide precursor of the present invention is a raw material for giving the polyimide of the present invention, and is represented by the general formula (4). In the general formula (4), the group A is a tetravalent group having the chemical structure of the general formula (5) in the chemical structure. Group B is a divalent group having the chemical structure of the general formula (6) in its chemical structure. The chemical structures of the general formulas (5) and (6) are the same as the chemical structures of the general formulas (2) and (3) described above. Therefore, with respect to the chemical structures of the general formulas (5) and (6), the description of the chemical structures of the general formulas (2) and (3) is similarly applied. Further, R 1 of the general formula (4) is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkylsilyl group having 3 to 9 carbon atoms. The type of functional group and the introduction rate of the functional group of R 1 can be changed by the production method described later.
R1が水素原子である場合、ポリイミドの製造が容易である傾向がある。一方、R1が炭素数1〜6、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基である場合、ポリイミド前駆体の保存安定性に優れる傾向がある。この場合、R1はメチル基又はエチル基であることがより好ましい。 When R 1 is a hydrogen atom, the polyimide tends to be easily produced. On the other hand, when R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms, the storage stability of the polyimide precursor tends to be excellent. In this case, R 1 is more preferably a methyl group or an ethyl group.
更に、R1が炭素数3〜9のアルキルシリル基である場合、ポリイミド前駆体の溶解性が優れる傾向がある。この場合、R1はトリメチルシリル基又はt−ブチルジメチルシリル基であることがより好ましい。 Further, when R 1 is an alkylsilyl group having 3 to 9 carbon atoms, the solubility of the polyimide precursor tends to be excellent. In this case, R 1 is more preferably a trimethylsilyl group or a t-butyldimethylsilyl group.
官能基の導入率は、特に限定されないが、アルキル基又はアルキルシリル基を導入する場合、R1はそれぞれ、25%以上、好ましくは50%以上、より好ましくは75%以上をアルキル基又はアルキルシリル基にすることができる。本発明のポリイミド前駆体は、R1が取る化学構造によって、1)ポリアミド酸(R1が水素原子)、2)ポリアミド酸エステル(R1の少なくとも一部がアルキル基)、3)4)ポリアミド酸シリルエステル(R1の少なくとも一部がアルキルシリル基)に分類することができる。そして、本発明のポリイミド前駆体は、この分類ごとに、以下の製造方法により容易に製造することができる。尤も本発明のポリイミド前駆体の製造方法は、以下の製造方法に限定されるものではない Introduction rate of functional groups is not particularly limited, when introducing an alkyl group or an alkylsilyl group, each R 1 is 25% or more, preferably 50% or more, more preferably an alkyl group or an alkylsilyl 75% or more Can be the basis. Polyimide precursors of the present invention, the chemical structure wherein R 1 is taken, 1) a polyamic acid (R 1 is a hydrogen atom), 2) a polyamic acid ester (at least some alkyl groups of R 1), 3) 4) Polyamide It can be classified as an acid silyl ester (at least a part of R 1 is an alkylsilyl group). The polyimide precursor of the present invention can be easily produced by the following production methods for each of these categories. However, the method for producing the polyimide precursor of the present invention is not limited to the following production methods.
1)ポリアミド酸
本発明のポリイミド前駆体は、溶媒中でテトラカルボン酸成分としてのテトラカルボン酸二無水物とジアミン成分とを略等モル、好ましくはテトラカルボン酸成分に対するジアミン成分のモル比[ジアミン成分のモル数/テトラカルボン酸成分のモル数]が好ましくは0.90〜1.10、より好ましくは0.95〜1.05の割合で、例えば120℃以下の比較的低温度でイミド化を抑制しながら反応することによって、ポリイミド前駆体溶液組成物として好適に得ることができる。
1) Polyimide The polyimide precursor of the present invention contains approximately equimolar tetracarboxylic dianhydride as a tetracarboxylic dian component and a diamine component in a solvent, preferably the molar ratio of the diamine component to the tetracarboxylic acid component [diamine]. The number of moles of the component / the number of moles of the tetracarboxylic acid component] is preferably at a ratio of 0.99 to 1.10, more preferably 0.95 to 1.05, for example, imidization at a relatively low temperature of 120 ° C. or lower. By reacting while suppressing the above, a polyimide precursor solution composition can be suitably obtained.
より具体的には、有機溶媒にジアミンを溶解し、この溶液を撹拌しながら、該溶液中にテトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、好ましくは0〜120℃、更に好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間撹拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。前記製造方法においてジアミン及びテトラカルボン酸二無水物の添加を上述した順序で行うことは、ポリイミド前駆体の分子量が向上しやすい観点から好ましい。また、前記製造方法においてジアミンとテトラカルボン酸二無水物との添加順序を逆にすることも可能であり、その場合には析出物が低減する観点から好ましい。 More specifically, the diamine is dissolved in an organic solvent, and the tetracarboxylic dianhydride is gradually added to the solution while stirring the solution, preferably 0 to 120 ° C., more preferably 5 to 80 ° C. A polyimide precursor can be obtained by stirring in the temperature range of 1 to 72 hours. When the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced. It is preferable to add the diamine and the tetracarboxylic dianhydride in the above-mentioned order in the above-mentioned production method from the viewpoint that the molecular weight of the polyimide precursor is easily improved. It is also possible to reverse the order of addition of the diamine and the tetracarboxylic dianhydride in the above production method, which is preferable from the viewpoint of reducing the precipitate.
テトラカルボン酸成分とジアミン成分のモル比がジアミン成分過剰である場合には、必要に応じて、ジアミン成分の過剰モル数に略相当する量のカルボン酸誘導体を添加し、テトラカルボン酸成分とジアミン成分のモル比を略当量に近づけることができる。ここでのカルボン酸誘導体としては、実質的にポリイミド前駆体溶液の粘度を増加させない、つまり実質的に分子鎖延長に関与しないテトラカルボン酸、又は末端停止剤として機能するトリカルボン酸とその無水物、ジカルボン酸とその無水物等が好適である。 When the molar ratio of the tetracarboxylic acid component to the diamine component is excessive, a carboxylic acid derivative in an amount substantially corresponding to the excess molar number of the diamine component is added as necessary, and the tetracarboxylic acid component and the diamine are added. The molar ratio of the components can be brought close to the equivalent amount. The carboxylic acid derivative here is a tetracarboxylic acid that does not substantially increase the viscosity of the polyimide precursor solution, that is, does not substantially participate in the extension of the molecular chain, or a tricarboxylic acid and its anhydride that function as a terminal terminator. Dicarboxylic acids and their anhydrides are suitable.
2)ポリアミド酸エステル
テトラカルボン酸二無水物を任意のアルコールと反応させ、ジエステルジカルボン酸を得た後、塩素化試薬(チオニルクロライド、オキサリルクロライド等)と反応させ、ジエステルジカルボン酸クロライドを得る。このジエステルジカルボン酸クロライドとジアミンを好ましくは−20〜120℃、更に好ましくは−5〜80℃の範囲で1〜72時間撹拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。また、ジエステルジカルボン酸とジアミンを、リン系縮合剤や、カルボジイミド縮合剤等を用いて脱水縮合することでも、簡便にポリイミド前駆体が得られる。
2) Polyamic acid ester Tetracarboxylic acid dianhydride is reacted with an arbitrary alcohol to obtain a diester dicarboxylic acid, which is then reacted with a chlorination reagent (thionyl chloride, oxalyl chloride, etc.) to obtain a diester dicarboxylic acid chloride. A polyimide precursor can be obtained by stirring the diester dicarboxylic acid chloride and diamine preferably in the range of -20 to 120 ° C., more preferably -5 to 80 ° C. for 1 to 72 hours. When the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced. A polyimide precursor can also be easily obtained by dehydrating and condensing a diesterdicarboxylic acid and a diamine using a phosphorus-based condensing agent, a carbodiimide condensing agent, or the like.
この方法で得られるポリイミド前駆体は、安定なため、水やアルコール等の溶媒を加えて再沈殿等の精製を行うこともできる。 Since the polyimide precursor obtained by this method is stable, purification such as reprecipitation can be performed by adding a solvent such as water or alcohol.
3)ポリアミド酸シリルエステル(間接法)
あらかじめ、ジアミンとシリル化剤を反応させ、シリル化されたジアミンを得る。必要に応じて、蒸留等により、シリル化されたジアミンの精製を行う。そして、脱水された溶媒中にシリル化されたジアミンを溶解させておき、撹拌しながら、テトラカルボン酸二無水物を徐々に添加し、好ましくは0〜120℃、更に好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間撹拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。
3) Polyamic acid silyl ester (indirect method)
A diamine is reacted with a silylating agent in advance to obtain a silylated diamine. If necessary, the silylated diamine is purified by distillation or the like. Then, the silylated diamine is dissolved in the dehydrated solvent, and the tetracarboxylic dianhydride is gradually added while stirring, preferably at 0 to 120 ° C, more preferably 5 to 80 ° C. A polyimide precursor can be obtained by stirring in the range for 1 to 72 hours. When the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced.
ここで用いるシリル化剤として、塩素を含有しないシリル化剤を用いることは、シリル化されたジアミンを精製する必要がない観点から好適である。塩素原子を含まないシリル化剤としては、例えばN,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。フッ素原子を含まず低コストであることから、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。 As the silylating agent used here, it is preferable to use a silylating agent that does not contain chlorine from the viewpoint that it is not necessary to purify the silylated diamine. Examples of the chlorine atom-free silylating agent include N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, and hexamethyldisilazane. N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide and hexamethyldisilazane are particularly preferable because they do not contain a fluorine atom and are low in cost.
ジアミンのシリル化反応には、反応を促進するために、ピリジン、ピペリジン、トリエチルアミン等のアミン系触媒を用いることができる。この触媒はポリイミド前駆体の重合触媒として、そのまま使用することができる。 In the silylation reaction of diamine, an amine-based catalyst such as pyridine, piperidine, or triethylamine can be used to accelerate the reaction. This catalyst can be used as it is as a polymerization catalyst for the polyimide precursor.
4)ポリアミド酸シリルエステル(直接法)
上述の1)の方法で得られたポリアミド酸溶液とシリル化剤を混合し、好ましくは0〜120℃、更に好ましくは5〜80℃の範囲で1〜72時間撹拌することで、ポリイミド前駆体が得られる。80℃以上で反応させる場合、分子量が重合時の温度履歴に依存して変動し、また熱によりイミド化が進行することから、ポリイミド前駆体を安定して製造できなくなる可能性がある。
4) Polyamic acid silyl ester (direct method)
The polyimide precursor is obtained by mixing the polyamic acid solution obtained by the method 1) above with a silylating agent and stirring the mixture in a range of preferably 0 to 120 ° C, more preferably 5 to 80 ° C for 1 to 72 hours. Is obtained. When the reaction is carried out at 80 ° C. or higher, the molecular weight fluctuates depending on the temperature history at the time of polymerization, and imidization proceeds due to heat, so that the polyimide precursor may not be stably produced.
ここで用いるシリル化剤として、塩素を含有しないシリル化剤を用いることは、シリル化されたポリアミド酸又は得られたポリイミドを精製する必要がない観点から好適である。塩素原子を含まないシリル化剤としては、例えばN,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。フッ素原子を含まず低コストであることから、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ヘキサメチルジシラザンが特に好ましい。 As the silylating agent used here, it is preferable to use a silylating agent that does not contain chlorine from the viewpoint that it is not necessary to purify the silylated polyamic acid or the obtained polyimide. Examples of the chlorine atom-free silylating agent include N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, and hexamethyldisilazane. N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide and hexamethyldisilazane are particularly preferable because they do not contain a fluorine atom and are low in cost.
前記製造方法は、いずれも有機溶媒中で好適に行うことができるので、その結果として、本発明のポリイミド前駆体のワニスを容易に得ることができる。 Since all of the above-mentioned production methods can be preferably carried out in an organic solvent, as a result, the varnish of the polyimide precursor of the present invention can be easily obtained.
ポリイミド前駆体を調製する際に使用する溶媒は、例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性溶媒が好ましい。特にN,N−ジメチルアセトアミド及びN−メチル−2−ピロリドンが好ましい。尤も、原料モノマー成分及び生成するポリイミド前駆体が溶解すれば、どんな種類の溶媒であっても問題なく使用できるので、特にその構造は限定されない。溶媒として、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、m−クレゾール、p−クレゾール、3−クロロフェノール、4−クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシド等が好ましく採用される。更に、その他の一般的な有機溶媒、すなわちフェノール、o−クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、2−メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒等も使用できる。溶媒は、複数種を組み合わせて使用することもできる。 Solvents used in preparing the polyimide precursor are, for example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, dimethyl sulfoxide. Etc., an aprotic solvent is preferable. In particular, N, N-dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone are preferable. However, as long as the raw material monomer component and the generated polyimide precursor are dissolved, any kind of solvent can be used without any problem, so that the structure is not particularly limited. As the solvent, an amide solvent such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone , Cyclic ester solvents such as α-methyl-γ-butyrolactone, carbonate solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, glycol solvents such as triethylene glycol, m-cresol, p-cresol, 3-chlorophenol, 4-chlorophenol. Such as phenolic solvent, acetophenone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, dimethyl sulfoxide and the like are preferably adopted. In addition, other common organic solvents such as phenol, o-cresol, butyl acetate, ethyl acetate, isobutyl acetate, propylene glycol methyl acetate, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, 2-methylcellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, tetrahydrofuran. , Dimethoxyethane, diethoxyethane, dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, methylisobutylketone, diisobutylketone, cyclopentanone, cyclohexanone, methylethylketone, acetone, butanol, ethanol, xylene, toluene, chlorobenzene, tarpen, mineral spirit, petroleum A naphtha-based solvent or the like can also be used. A plurality of types of solvents can be used in combination.
テトラカルボン酸成分とジアミン成分とのモル比がジアミン成分過剰である場合、必要に応じて、ジアミン成分の過剰モル数に略相当する量のカルボン酸誘導体を添加し、テトラカルボン酸成分とジアミン成分のモル比を略当量に近づけることができる。ここでのカルボン酸誘導体としては、実質的にポリイミド前駆体溶液の粘度を増加させない、つまり実質的に分子鎖延長に関与しないテトラカルボン酸、又は末端停止剤として機能するトリカルボン酸とその無水物、ジカルボン酸とその無水物等が好適である。 When the molar ratio of the tetracarboxylic acid component to the diamine component is excessive, a carboxylic acid derivative in an amount substantially corresponding to the excess molar number of the diamine component is added as necessary, and the tetracarboxylic acid component and the diamine component are added. The molar ratio of can be brought close to the equivalent amount. The carboxylic acid derivative here is a tetracarboxylic acid that does not substantially increase the viscosity of the polyimide precursor solution, that is, does not substantially participate in the extension of the molecular chain, or a tricarboxylic acid and its anhydride that function as a terminal terminator. Dicarboxylic acids and their anhydrides are suitable.
ポリイミド前駆体の対数粘度は、特に限定されないが、30℃での濃度0.5g/dLのN,N−ジメチルアセトアミド溶液における対数粘度が好ましくは0.2dL/g以上、より好ましくは0.3dL/g以上、特に好ましくは0.4dL/g以上である。対数粘度を0.2dL/g以上とすることで、ポリイミド前駆体の分子量が高く、得られるポリイミドの機械強度や耐熱性に優れる。 The logarithmic viscosity of the polyimide precursor is not particularly limited, but the logarithmic viscosity in an N, N-dimethylacetamide solution having a concentration of 0.5 g / dL at 30 ° C. is preferably 0.2 dL / g or more, more preferably 0.3 dL. / G or more, particularly preferably 0.4 dL / g or more. By setting the logarithmic viscosity to 0.2 dL / g or more, the molecular weight of the polyimide precursor is high, and the mechanical strength and heat resistance of the obtained polyimide are excellent.
ポリイミド前駆体のワニスは、少なくとも本発明のポリイミド前駆体と溶媒とを含み、溶媒とテトラカルボン酸成分とジアミン成分との合計量に対して、テトラカルボン酸成分とジアミン成分との合計量が好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上の割合である。上限値に関しては、通常は好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。テトラカルボン酸成分とジアミン成分との合計濃度は、ポリイミド前駆体に起因する固形分濃度に近似される濃度であるが、この濃度が低すぎると、例えばポリイミドフィルムを製造する際に得られるポリイミドフィルムの膜厚の制御が難しくなることがある。 The varnish of the polyimide precursor contains at least the polyimide precursor of the present invention and the solvent, and the total amount of the tetracarboxylic acid component and the diamine component is preferable with respect to the total amount of the solvent, the tetracarboxylic acid component and the diamine component. Is 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and more preferably 7% by mass or more. The upper limit is usually preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less. The total concentration of the tetracarboxylic acid component and the diamine component is a concentration close to the solid content concentration due to the polyimide precursor, but if this concentration is too low, for example, a polyimide film obtained when producing a polyimide film is obtained. It may be difficult to control the film thickness.
ポリイミド前駆体のワニスの粘度(回転粘度)は、特に限定されないが、E型回転粘度計を用い、温度25℃、せん断速度20sec−1で測定した回転粘度が、0.01〜1000Pa・secが好ましく、0.1〜250Pa・secがより好ましい。ワニスには必要に応じてチキソ性を付与することもできる。前記範囲の粘度では、コーティングや製膜を行う際、ハンドリングしやすく、また、はじきが抑制され、レベリング性に優れるため、良好な被膜が得られる。 The viscosity (rotational viscosity) of the varnish of the polyimide precursor is not particularly limited, but the rotational viscosity measured at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 20 sec -1 using an E-type rotational viscometer is 0.01 to 1000 Pa · sec. It is preferably 0.1 to 250 Pa · sec, more preferably 0.1 to 250 Pa · sec. The varnish can also be given thixotropic properties as needed. With a viscosity in the above range, it is easy to handle when coating or forming a film, repelling is suppressed, and the leveling property is excellent, so that a good film can be obtained.
本発明のポリイミド前駆体のワニスは、必要に応じて、イミド化触媒、有機リン含有化合物、化学イミド化剤(環化触媒、脱水剤)、無機粒子、酸化防止剤、フィラー、染料、顔料、シランカップリング剤等のカップリング剤、プライマー、難燃材、消泡剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤(流動補助剤)、剥離剤等を添加することができる。 The polyimide precursor varnish of the present invention contains imidization catalysts, organic phosphorus-containing compounds, chemical imidizing agents (cyclization catalysts, dehydrating agents), inorganic particles, antioxidants, fillers, dyes, pigments, as required. Coupling agents such as silane coupling agents, primers, flame retardant materials, defoaming agents, leveling agents, polyimide control agents (fluid aids), release agents and the like can be added.
イミド化触媒としては、例えば置換又は非置換の含窒素複素環化合物、該含窒素複素環化合物のN−オキシド化合物、置換又は非置換のアミノ酸化合物、ヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素化合物又は芳香族複素環状化合物が挙げられる。特に1,2−ジメチルイミダゾール、N−メチルイミダゾール、N−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、5−メチルベンズイミダゾール等の低級アルキルイミダゾール、N−ベンジル−2−メチルイミダゾール等のベンズイミダゾール、イソキノリン、3,5−ジメチルピリジン、3,4−ジメチルピリジン、2,5−ジメチルピリジン、2,4−ジメチルピリジン、4−n−プロピルピリジン等の置換ピリジン等を好適に使用することができる。イミド化触媒の使用量は、ポリアミド酸のアミド酸単位に対して0.01〜2倍当量、特に0.02〜1倍当量程度であることが好ましい。イミド化触媒を使用することによって、得られるポリイミドフィルムの物性、特に伸びや端裂抵抗が向上することがある。 Examples of the imidization catalyst include a substituted or unsubstituted nitrogen-containing heterocyclic compound, an N-oxide compound of the nitrogen-containing heterocyclic compound, a substituted or unsubstituted amino acid compound, an aromatic hydrocarbon compound having a hydroxyl group, or an aromatic compound. Examples include heterocyclic compounds. In particular, lower alkyl imidazoles such as 1,2-dimethylimidazole, N-methylimidazole, N-benzyl-2-methylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 5-methylbenzimidazole, N-benzyl. Substituted pyridines such as benzimidazole such as -2-methylimidazole, isoquinoline, 3,5-dimethylpyridine, 3,4-dimethylpyridine, 2,5-dimethylpyridine, 2,4-dimethylpyridine and 4-n-propylpyridine Etc. can be preferably used. The amount of the imidization catalyst used is preferably 0.01 to 2 times equivalent, particularly about 0.02 to 1 times equivalent with respect to the amic acid unit of the polyamic acid. By using an imidization catalyst, the physical properties of the obtained polyimide film, particularly elongation and edge crack resistance, may be improved.
有機リン含有化合物としては、例えば、モノカプロイルリン酸エステル、モノオクチルリン酸エステル、モノラウリルリン酸エステル、モノミリスチルリン酸エステル、モノセチルリン酸エステル、モノステアリルリン酸エステル、トリエチレングリコールモノトリデシルエーテルのモノリン酸エステル、テトラエチレングリコールモノラウリルエーテルのモノリン酸エステル、ジエチレングリコールモノステアリルエーテルのモノリン酸エステル、ジカプロイルリン酸エステル、ジオクチルリン酸エステル、ジカプリルリン酸エステル、ジラウリルリン酸エステル、ジミリスチルリン酸エステル、ジセチルリン酸エステル、ジステアリルリン酸エステル、テトラエチレングリコールモノネオペンチルエーテルのジリン酸エステル、トリエチレングリコールモノトリデシルエーテルのジリン酸エステル、テトラエチレングリコールモノラウリルエーテルのジリン酸エステル、ジエチレングリコールモノステアリルエーテルのジリン酸エステル等のリン酸エステルや、これらリン酸エステルのアミン塩が挙げられる。アミンとしてはアンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。 Examples of the organic phosphorus-containing compound include monocaproyl phosphate, monooctyl phosphate, monolauryl phosphate, monomyristyl phosphate, monocetyl phosphate, monostearyl phosphate, and triethylene glycol monotridecyl. Ether monophosphate, tetraethylene glycol monolauryl ether monophosphate, diethylene glycol monostearyl ether monophosphate, dicaproyl phosphate, dioctyl phosphate, dicapryl phosphate, dilauryl phosphate, dimyristyl phosphate, Disetyl phosphate, distearyl phosphate, tetraethylene glycol mononeopentyl ether diphosphate, triethylene glycol monotridecyl ether diphosphate, tetraethylene glycol monolauryl ether diphosphate, diethylene glycol monostearyl ether Examples thereof include phosphoric acid esters such as diphosphate ester and amine salts of these phosphoric acid esters. Ammonia, monomethylamine, monoethylamine, monopropylamine, monobutylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine And so on.
環化触媒としては、トリメチルアミン、トリエチレンジアミン等の脂肪族第3級アミン、ジメチルアニリン等の芳香族第3級アミン、及びイソキノリン、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン等の複素環第3級アミン等が挙げられる。 Examples of the cyclization catalyst include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine and triethylenediamine, aromatic tertiary amines such as dimethylaniline, and heterocyclic tertiary amines such as isoquinoline, pyridine, α-picoline and β-picoline. And so on.
脱水剤としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸等の脂肪族カルボン酸無水物、及び無水安息香酸等の芳香族カルボン酸無水物等が挙げられる。 Examples of the dehydrating agent include aliphatic carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride, propionic anhydride and butyric anhydride, and aromatic carboxylic acid anhydrides such as benzoic anhydride.
無機微粒子としては、微粒子状の二酸化チタン粉末、二酸化ケイ素(シリカ)粉末、酸化マグネシウム粉末、酸化アルミニウム(アルミナ)粉末、酸化亜鉛粉末等の無機酸化物粉末、微粒子状の窒化ケイ素粉末、窒化チタン粉末等の無機窒化物粉末、炭化ケイ素粉末等の無機炭化物粉末、及び微粒子状の炭酸カルシウム粉末、硫酸カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末等の無機塩粉末を挙げることができる。これらの無機微粒子は二種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの無機微粒子を均一に分散させる方法は特に限定されず、公知の方法を適用することができる。 Examples of the inorganic fine particles include fine-grained titanium dioxide powder, silicon dioxide (silica) powder, magnesium oxide powder, aluminum oxide (alumina) powder, zinc oxide powder and other inorganic oxide powder, fine-grained silicon nitride powder, and titanium nitride powder. Examples thereof include inorganic nitride powders such as silicon carbide powder, inorganic carbide powders such as silicon carbide powder, and inorganic salt powders such as fine-grained calcium carbonate powder, calcium sulfate powder, and barium sulfate powder. Two or more kinds of these inorganic fine particles may be used in combination. The method for uniformly dispersing these inorganic fine particles is not particularly limited, and a known method can be applied.
本発明のポリイミドは、本発明のポリイミド前駆体を得るために使用した、前記のテトラカルボン酸成分とジアミン成分とから得られるポリイミドである。この本発明のポリイミドは、前記のような本発明のポリイミド前駆体を脱水閉環反応(イミド化反応)することで好適に製造することができる。イミド化の方法は特に限定されず、公知の熱イミド化、又は化学イミド化の方法を好適に適用することができる。 The polyimide of the present invention is a polyimide obtained from the above-mentioned tetracarboxylic acid component and diamine component used for obtaining the polyimide precursor of the present invention. The polyimide of the present invention can be suitably produced by subjecting the polyimide precursor of the present invention as described above to a dehydration ring closure reaction (imidization reaction). The imidization method is not particularly limited, and a known thermal imidization or chemical imidization method can be preferably applied.
本発明において、ポリイミドの対数粘度は、特に限定されないが、30℃での濃度0.5g/dLのN,N−ジメチルアセトアミド溶液における対数粘度が好ましくは0.2dL/g以上、より好ましくは0.3dL/g以上、更に好ましくは0.4dL/g以上である。対数粘度を0.2dL/g以上とすることで、優れた機械強度や耐熱性を有するポリイミドを得ることができる。 In the present invention, the logarithmic viscosity of polyimide is not particularly limited, but the logarithmic viscosity in an N, N-dimethylacetamide solution having a concentration of 0.5 g / dL at 30 ° C. is preferably 0.2 dL / g or more, more preferably 0. .3 dL / g or more, more preferably 0.4 dL / g or more. By setting the logarithmic viscosity to 0.2 dL / g or more, a polyimide having excellent mechanical strength and heat resistance can be obtained.
本発明において、ポリイミドのワニスは、少なくとも本発明のポリイミドと溶媒とを含み、溶媒とポリイミドの合計量に対して、ポリイミドが3質量%以上、好ましくは5質量%以上、より好ましくは7質量%以上の割合であることが好適である。ポリイミドの濃度が低すぎると、例えばポリイミドフィルムを製造する際に得られるポリイミドフィルムの膜厚の制御が難しくなることがある。 In the present invention, the polyimide varnish contains at least the polyimide and the solvent of the present invention, and the polyimide is 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 7% by mass, based on the total amount of the solvent and the polyimide. The above ratio is preferable. If the concentration of polyimide is too low, it may be difficult to control the film thickness of the polyimide film obtained, for example, when producing a polyimide film.
本発明のポリイミドのワニスに用いる溶媒としては、ポリイミドが溶解すれば問題はなく、特にその構造は限定されない。溶媒としては、前記の本発明のポリイミド前駆体のワニスに用いる溶媒を同様に用いることができる。 The solvent used for the polyimide varnish of the present invention has no problem as long as the polyimide is dissolved, and its structure is not particularly limited. As the solvent, the solvent used for the varnish of the polyimide precursor of the present invention can be similarly used.
本発明において、ポリイミドのワニスの粘度(回転粘度)は、特に限定されないが、E型回転粘度計を用い、温度25℃、せん断速度20sec−1で測定した回転粘度が、0.01〜1000Pa・secが好ましく、0.1〜250Pa・secがより好ましい。また、必要に応じて、チキソ性を付与することもできる。前記範囲の粘度では、コーティングや製膜を行う際、ハンドリングしやすく、また、はじきが抑制され、レベリング性に優れるため、良好な被膜が得られる。 In the present invention, the viscosity (rotational viscosity) of the polyimide varnish is not particularly limited, but the rotational viscosity measured with an E-type rotational viscometer at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 20 sec -1 is 0.01 to 1000 Pa. sec is preferable, and 0.1 to 250 Pa · sec is more preferable. In addition, thixotropic properties can be imparted as needed. With a viscosity in the above range, it is easy to handle when coating or forming a film, repelling is suppressed, and the leveling property is excellent, so that a good film can be obtained.
本発明のポリイミドのワニスは、必要に応じて、酸化防止剤、フィラー、染料、顔料、シランカップリング剤等のカップリング剤、プライマー、難燃材、消泡剤、レベリング剤、レオロジーコントロール剤(流動補助剤)、剥離剤等を添加することができる。 The polyimide varnish of the present invention can be used as a coupling agent such as an antioxidant, a filler, a dye, a pigment, a silane coupling agent, a primer, a flame retardant, a defoaming agent, a leveling agent, and a rheology control agent, if necessary. Flow aid), release agent, etc. can be added.
本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド及び本発明のポリイミドは、フィルムにしたときの飽和吸水率が1.5質量%以下、好ましくは0.8質量%以下という、極めて低い飽和吸水率を有する。飽和吸水率を上述した値以下に設定するには、例えばポリイミドの原料として上述したものを用いたり、ポリイミドの製造方法として上述の方法を採用したりすればよい。飽和吸水率の測定方法は、後述する実施例において説明する。 The polyimide obtained from the polyimide precursor of the present invention and the polyimide of the present invention have an extremely low saturated water absorption rate of 1.5% by mass or less, preferably 0.8% by mass or less when formed into a film. .. In order to set the saturated water absorption rate to the above-mentioned value or less, for example, the above-mentioned raw material for polyimide may be used, or the above-mentioned method may be adopted as a method for producing polyimide. The method for measuring the saturated water absorption rate will be described in Examples described later.
本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド及び本発明のポリイミドは極めて優れた誘電特性を有するものである。詳細には、本発明のポリイミド前駆体から得られるポリイミド及び本発明のポリイミドは、フィルムにしたときの周波数10GHzの誘電正接が0.0045以下であり、好ましくは0.0040以下であり、より好ましくは0.0038以下である。 The polyimide obtained from the polyimide precursor of the present invention and the polyimide of the present invention have extremely excellent dielectric properties. Specifically, the polyimide obtained from the polyimide precursor of the present invention and the polyimide of the present invention have a dielectric loss tangent of 0.0045 or less, preferably 0.0040 or less, more preferably 0.0040 or less when formed into a film. Is 0.0038 or less.
上述の誘電正接を上述した範囲内に設定するには、例えばポリイミドの原料として上述したものを用いたり、ポリイミドの製造方法として上述の方法を採用したりすればよい。また、誘電正接の測定方法は、後述する実施例において説明する。 In order to set the above-mentioned dielectric loss tangent within the above-mentioned range, for example, the above-mentioned one may be used as a raw material for polyimide, or the above-mentioned method may be adopted as a method for producing polyimide. Further, the method for measuring the dielectric loss tangent will be described in Examples described later.
本発明のポリイミドからなるフィルムは、用途にもよるが、フィルムの厚みとしては、好ましくは1〜250μm、より好ましくは1〜150μm、更に好ましくは1〜125μm、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを複数含む場合は、ランダム共重合していても、ブロック共重合していてもよい。 The film made of the polyimide of the present invention has a thickness of preferably 1 to 250 μm, more preferably 1 to 150 μm, still more preferably 1 to 125 μm, and having a tetracarboxylic acid component and a diamine component, although it depends on the application. When a plurality of them are included, they may be random copolymerized or block copolymerized.
次に本発明のポリイミド前駆体を用いた、ポリイミドフィルム/基材積層体、及びポリイミドフィルムの製造方法の一例について述べる。尤も以下の方法に限定されるものではない。 Next, an example of a polyimide film / base material laminate and a method for producing a polyimide film using the polyimide precursor of the present invention will be described. However, the method is not limited to the following.
例えばセラミック(ガラス、シリコン、アルミナ)、金属(銅、アルミニウム、ステンレス)、耐熱プラスチックフィルム(ポリイミド)等の基材に、本発明のポリイミド前駆体のワニスを流延し、真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中で、熱風又は赤外線を用いて、好ましくは20〜180℃、更に好ましくは20〜150℃の温度範囲で乾燥する。次いで、得られたポリイミド前駆体フィルムを基材上で、又はポリイミド前駆体フィルムを基材上から剥離し、そのフィルムの端部を固定した状態で、真空中、窒素等の不活性ガス中、あるいは空気中で、熱風又は赤外線を用い、好ましくは200〜600℃、より好ましくは250〜550℃程度の温度で加熱イミド化することでポリイミドフィルム/基材積層体、又はポリイミドフィルムを製造することができる。得られるポリイミドフィルムが酸化劣化するのを防ぐため、加熱イミド化は、真空中、あるいは不活性ガス中で行うことが望ましい。加熱イミド化の温度が高すぎなければ空気中で行っても差し支えない。 For example, the varnish of the polyimide precursor of the present invention is cast on a base material such as ceramic (glass, silicon, alumina), metal (copper, aluminum, stainless steel), heat-resistant plastic film (polyimide), and in vacuum, nitrogen, etc. It is dried in an inert gas or in air using hot air or infrared rays, preferably in a temperature range of 20 to 180 ° C, more preferably 20 to 150 ° C. Next, the obtained polyimide precursor film was peeled off from the substrate or the polyimide precursor film was peeled off from the substrate, and the end portion of the film was fixed in a vacuum or in an inert gas such as nitrogen. Alternatively, a polyimide film / substrate laminate or a polyimide film can be produced by heating imidizing in air at a temperature of preferably 200 to 600 ° C., more preferably 250 to 550 ° C. using hot air or infrared rays. Can be done. In order to prevent the obtained polyimide film from being oxidatively deteriorated, it is desirable that the heating imidization is carried out in vacuum or in an inert gas. If the temperature of heating imidization is not too high, it may be performed in air.
また、ポリイミド前駆体のイミド化反応は、前記のような加熱処理による加熱イミド化に代えて、ポリイミド前駆体をピリジンやトリエチルアミン等の3級アミン存在下、無水酢酸等の脱水環化試薬を含有する溶液に浸漬する等の化学的処理によって行うことも可能である。また、これらの脱水環化試薬をあらかじめ、ポリイミド前駆体のワニス中に投入・撹拌し、それを基材上に流延・乾燥することで、部分的にイミド化したポリイミド前駆体を作製することもでき、これを更に前記のような加熱処理することで、ポリイミドフィルム/基材積層体、又はポリイミドフィルムを得ることができる。また、ポリイミドの表面に機能層や熱融着層を有してもよい。 Further, in the imidization reaction of the polyimide precursor, instead of the heat imidization by the heat treatment as described above, the polyimide precursor contains a dehydration cyclization reagent such as anhydrous acetic acid in the presence of a tertiary amine such as pyridine or triethylamine. It is also possible to carry out by chemical treatment such as immersing in a solution. Further, these dehydration cyclization reagents are put into the varnish of the polyimide precursor in advance and stirred, and then cast and dried on the substrate to prepare a partially imidized polyimide precursor. It can also be obtained, and by further heat-treating it as described above, a polyimide film / substrate laminate or a polyimide film can be obtained. Further, a functional layer or a heat-sealing layer may be provided on the surface of the polyimide.
このようにして得られたポリイミドフィルム/基材積層体、及びポリイミドフィルムは、その片面又は両面に導電性層を形成することによって、フレキシブルな導電性基板を得ることができる。 The polyimide film / base material laminate thus obtained and the polyimide film can obtain a flexible conductive substrate by forming a conductive layer on one side or both sides thereof.
フレキシブルな導電性基板は、例えば次の方法によって得ることができる。すなわち、第一の方法として、ポリイミドフィルム/基材積層体を基材からポリイミドフィルムを剥離せずに、そのポリイミドフィルム表面に、スパッタ、蒸着、印刷等によって、導電性物質(金属又は金属酸化物、導電性有機物、導電性炭素等)の導電性層を形成させ、導電性層/ポリイミドフィルム/基材の導電性積層体を製造する。その後必要に応じて、基材より導電性層/ポリイミドフィルム積層体を剥離することによって、導電性層/ポリイミドフィルム積層体、導電性層/ポリイミドフィルム積層体/導電性層からなるフレキシブルな導電性基板を得ることができる。 The flexible conductive substrate can be obtained by, for example, the following method. That is, as a first method, a conductive substance (metal or metal oxide) is subjected to sputtering, vapor deposition, printing or the like on the surface of the polyimide film without peeling the polyimide film from the base material of the polyimide film / base material laminate. , Conductive organic material, conductive carbon, etc.) to form a conductive layer / polyimide film / base material conductive laminate. After that, if necessary, the conductive layer / polyimide film laminate is peeled off from the base material to form a flexible conductive layer / polyimide film laminate and a conductive layer / polyimide film laminate / conductive layer. A substrate can be obtained.
第二の方法として、ポリイミドフィルム/基材積層体の基材からポリイミドフィルムを剥離して、ポリイミドフィルムを得、そのポリイミドフィルム表面に、導電性物質(金属又は金属酸化物、導電性有機物、導電性炭素等)の導電層を、第一の方法と同様にして形成させ、導電性層/ポリイミドフィルム積層体からなるフレキシブルな導電性基板を得ることができる。 As a second method, the polyimide film is peeled off from the base material of the polyimide film / base material laminate to obtain a polyimide film, and a conductive substance (metal or metal oxide, conductive organic substance, conductive) is formed on the surface of the polyimide film. A conductive layer made of (sexual carbon, etc.) can be formed in the same manner as in the first method to obtain a flexible conductive substrate made of a conductive layer / polyimide film laminate.
第一の方法及び第二の方法において、必要に応じて、ポリイミドフィルムの表面に導電性層を形成する前に、スパッタ、蒸着やゲル−ゾル法等によって、水蒸気、酸素等のガスバリヤ層、光調整層等の無機層を形成しても構わない。 In the first method and the second method, if necessary, before forming a conductive layer on the surface of the polyimide film, a gas barrier layer such as water vapor or oxygen, light by sputtering, vapor deposition, a gel-sol method, or the like. An inorganic layer such as an adjusting layer may be formed.
また、導電性層は、フォトリソグラフィ法や各種印刷法、インクジェット法等の方法によって、回路が好適に形成される。 Further, the conductive layer is preferably formed with a circuit by a method such as a photolithography method, various printing methods, or an inkjet method.
このようにして得られたポリイミドフィルムは、高耐熱性を有し、更に低吸水性で、かつ、優れた誘電特性を併せ有するので、高周波特性に優れた材料がより必要とされている電気・電子デバイス分野、半導体分野の配線基板材料として好適に用いられる。 The polyimide film thus obtained has high heat resistance, low water absorption, and excellent dielectric properties, so that a material having excellent high frequency characteristics is more required. It is suitably used as a wiring board material in the fields of electronic devices and semiconductors.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「%」は「質量%」を意味する。また、以下の実施例及び比較例において用いた略語の意味は以下のとおりである。
s−BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
ODPA:オキシジフタル酸二無水物
PMDA:ピロメリット酸二無水物
DAQP:4,4’’’−ジアミノ−p−クォーターフェニル
ODA:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル
DATP:4,4’’−ジアミノターフェニル
ADA:9,10−ビス(4−アミノフェニル)アントラセン
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples. Unless otherwise specified, "%" means "mass%". The meanings of the abbreviations used in the following examples and comparative examples are as follows.
s-BPDA: 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride ODPA: oxydiphthalic acid dianhydride PMDA: pyromellitic dianhydride DAQP: 4,4'''-diamino-p-quarter Phenyl ODA: 4,4'-diaminodiphenyl ether DATP: 4,4''-diaminoterphenyl ADA: 9,10-bis (4-aminophenyl) anthracene
以下の各例において評価は次の方法で行った。 In each of the following examples, the evaluation was performed by the following method.
〔飽和吸水率〕
ポリイミドフィルムを加熱真空乾燥下で恒量になるまで乾燥させて乾燥時のフィルム質量Cを測定する。その後、23℃で24時間純水に浸漬させた後に引き上げ、ポリイミドフィルムに付着した水を拭き取った後、湿潤時のフィルム質量Dを測定する。飽和吸水率(%)は、以下の式により算出した。
飽和吸水率(質量%)=[(D−C)/C]×100
[Saturated water absorption rate]
The polyimide film is dried under heating and vacuum drying until it reaches a constant weight, and the film mass C at the time of drying is measured. Then, the film is immersed in pure water at 23 ° C. for 24 hours, pulled up, the water adhering to the polyimide film is wiped off, and then the film mass D at the time of wetting is measured. The saturated water absorption rate (%) was calculated by the following formula.
Saturated water absorption rate (mass%) = [(DC) / C] x 100
〔比誘電率及び誘電正接〕
ポリイミドフィルムを22±1℃、60±5%RHの環境に72時間以上常態調整した後、円筒空胴共振器法(周波数:10GHz)にて測定した。
[Relative permittivity and dielectric loss tangent]
The polyimide film was normally adjusted to an environment of 22 ± 1 ° C. and 60 ± 5% RH for 72 hours or more, and then measured by a cylindrical cavity resonator method (frequency: 10 GHz).
〔イミド基濃度〕
ポリイミドフィルムのイミド基濃度(質量%)は、以下の式により算出した。
イミド基濃度(質量%)=[(イミド基の分子量×ポリイミドを構成する単位ユニットあたりのイミド基の数)/(ポリイミドを構成する単位ユニットあたりの分子量)]×100
[Imide group concentration]
The imide group concentration (mass%) of the polyimide film was calculated by the following formula.
Imide group concentration (% by mass) = [(Molecular weight of imide group x number of imide groups per unit unit constituting polyimide) / (molecular weight per unit unit constituting polyimide)] x 100
〔引張弾性率、破断点応力及び破断点伸度〕
ポリイミドフィルムをIEC−540(S)規格のダンベル形状に打ち抜いて試験片(幅:4mm)とし、ORIENTEC社製TENSILONを用いて、チャック間長30mm、引張速度2mm/分で、初期の引張弾性率、破断点応力、破断点伸度を測定した。
[Tension modulus, breaking point stress and breaking point elongation]
A polyimide film is punched into a dumbbell shape of IEC-540 (S) standard to make a test piece (width: 4 mm), and using ORIENTEC's TENSILON, the chuck distance is 30 mm, the tensile speed is 2 mm / min, and the initial tensile elastic modulus. , Break point stress and break point elongation were measured.
一般式(3)のジアミンの合成方法として、主に、2つの方法が知られている。米国特許第4079082号明細書では、クォーターフェニルのジニトロ化を行い、ニトロ基の還元反応を行い、ジアミンを得ている。Color.Technol.2007,123,p.34−38ではビフェニルのハロゲン化、続くニトロ化を行い、ウルマンカップリング反応によりジニトロ化合物を得た後、ニトロ基の還元反応によりジアミンを得ている。国際公開第2007/104361号明細書では、アミノ基を有する芳香族ホウ素化合物とビスハロゲン化芳香族化合物とのスズキカップリング反応によりジアミンが得られている。本実施例で用いたDAQPは、スズキカップリング法で合成されているが、どの合成方法であっても本発明の効果に影響するものではない。 Two main methods are known as methods for synthesizing the diamine of the general formula (3). In U.S. Pat. No. 4,709,082, quarter-phenyl is dinitrated and the nitro group is reduced to obtain a diamine. Color. Technol. 2007,123, p. In 34-38, biphenyl was halogenated and subsequently nitrated to obtain a dinitro compound by the Ulmann coupling reaction, and then a diamine was obtained by a reduction reaction of the nitro group. According to International Publication No. 2007/104361, a diamine is obtained by a Suzuki coupling reaction between an aromatic boron compound having an amino group and a bishalogenated aromatic compound. The DAQP used in this example is synthesized by the Suzuki coupling method, but any synthesis method does not affect the effect of the present invention.
以下に、DAQPの具体的な合成方法を説明する。
DAQPは2つの工程より合成される。第一の工程では4,4’−ジブロモ−1,1’−ビフェニルとtert−ブチル(4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル)カルバメートとのスズキカップリング反応によりジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメートを合成した。第二の工程では第一の工程で取得したジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメートの脱保護反応を行い、DAQPを合成した。以下、参考例1として第一の工程としてジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメートの合成手順、参考例2としてDAQPの合成手順を示した。
A specific method for synthesizing DAQP will be described below.
DAQP is synthesized by two steps. In the first step, 4,4'-dibromo-1,1'-biphenyl and tert-butyl (4- (4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl) phenyl) ) Di-tert-butyl [1,1': 4', 1'' ,: 4'', 1'''-quarterphenyl] -4,4'''-diyldi by Suzuki coupling reaction with carbamate Carbamate was synthesized. In the second step, di-tert-butyl [1,1': 4', 1'',: 4'', 1'''-quarterphenyl] -4,4'''' obtained in the first step -The deprotection reaction of diyldicarbamate was carried out to synthesize DAQP. Hereinafter, as reference example 1, as the first step, di-tert-butyl [1,1': 4', 1'',: 4'', 1'''-quarterphenyl] -4,4'''- The procedure for synthesizing diyldicarbamate and the procedure for synthesizing DAQP as Reference Example 2 are shown.
〔参考例1 ジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメートの合成〕
10Lの四つ口フラスコにアルゴン雰囲気下で4,4’−ジブロモ−1,1’−ビフェニル123.9g(397mmol)、tert−ブチル(4−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)フェニル)カルバメート266.2g(833mmol)を添加し、N,N−ジメチルホルムアミド5942mLに溶かし、アルゴンで溶液をバブリングした。その溶液に炭酸ナトリウム126.1g(1.19mol)を含む水溶液1485mLを加えて、アルゴンでバブリングした。次にPd(PPh3)4 14g(0.011mmol)を添加し、100℃で20時間撹拌した。この反応溶液をろ過してろ物をTHFとイオン交換水で洗浄して、真空下で加熱乾燥し、灰色固体としてジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメート186.1gを得た(取得収率87%)。
[Reference Example 1 Synthesis of di-tert-butyl [1,1': 4', 1'',: 4'', 1'''-quarterphenyl] -4,4'''-diyldicarbamate]
In a 10 L four-necked flask, under an argon atmosphere, 12,4'-dibromo-1,1'-biphenyl 123.9 g (397 mmol), tert-butyl (4- (4,4,5,5-tetramethyl-1) , 3,2-Dioxaborolan-2-yl) phenyl) carbamate 266.2 g (833 mmol) was added, dissolved in 5942 mL of N, N-dimethylformamide and the solution was bubbled with argon. To the solution was added 1485 mL of an aqueous solution containing 126.1 g (1.19 mol) of sodium carbonate, and bubbling with argon. Then added Pd (PPh 3) 4 14g ( 0.011mmol), and stirred at 100 ° C. 20 hours. The reaction solution is filtered, the filtrate is washed with THF and ion-exchanged water, dried by heating under vacuum, and di-tert-butyl [1,1': 4', 1'' ,: 4'as a gray solid. ', 1'''-Quarterphenyl] -4,4'''-Diyldicarbamate 186.1 g was obtained (acquisition yield 87%).
ジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメートの物性値は以下であった。
1H−NMR(DMSO−d6,σ(ppm)); 1.50(s,2H),7.53−7.68(m,8H),7.71−7.83(m,8H),9.47(s,2H)
ESI−MS(m/z); 537(M+1)
The physical property values of di-tert-butyl [1,1': 4', 1'',: 4'', 1'''-quarterphenyl] -4,4'''-diyldicarbamate were as follows. ..
1 1 H-NMR (DMSO-d6 , σ (ppm)); 1.50 (s, 2H), 7.53-7.68 (m, 8H), 7.71-7.83 (m, 8H), 9.47 (s, 2H)
ESI-MS (m / z); 537 (M + 1)
〔参考例2 DAQPの合成〕
5Lの四つ口フラスコにアルゴン雰囲気下でジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメート196.4g(365mmol)をジクロロメタン1510mLに懸濁させて、トリフルオロ酢酸1269mL(7.47mol)を添加し、室温で20時間撹拌した。反応終了後の溶液に2mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液10.4Lを加えて、析出した固体のろ過を行った。ろ物をイオン交換水で洗浄し、続いてTHF、ジクロロメタンで洗浄した。得られた固体を真空下で加熱乾燥し、灰色固体としてDAQPの粗体86.0gを得た。続いて、同様にして得られたDAQP粗体180gの昇華精製を行うことで、淡黄色固体として1H−NMR純度99%以上でDAQP134gを得た(ジ−tert−ブチル[1,1’:4’,1’’,:4’’,1’’’−クォーターフェニル]−4,4’’’−ジイルジカルバメート基準の取得収率52%)。
[Reference Example 2 Synthesis of DAQP]
Di-tert-butyl [1,1': 4', 1'' ,: 4'', 1'''-quarterphenyl] -4,4'''-in a 5 L four-necked flask under an argon atmosphere 196.4 g (365 mmol) of diyldicarbamate was suspended in 1510 mL of dichloromethane, 1269 mL (7.47 mol) of trifluoroacetic acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 20 hours. 10.4 L of a 2 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to the solution after completion of the reaction, and the precipitated solid was filtered. The filter was washed with ion-exchanged water, followed by THF and dichloromethane. The obtained solid was heated and dried under vacuum to obtain 86.0 g of a crude DAQP as a gray solid. Subsequently, 180 g of the DAQP crude obtained in the same manner was sublimated and purified to obtain 134 g of DAQP as a pale yellow solid with a purity of 99% or more of 1H-NMR (di-tert-butyl [1,1': 4). ', 1'' ,: 4'', 1'''-quarter phenyl] -4,4'''-diyl dicarbamate standard acquisition yield 52%).
DAQPの物性値は以下であった。
1H−NMR(DMSO−d6,σ(ppm)); 5.27(s,4H),6.67(d,J=8.5Hz,4H),7.42(d,J=8.5Hz,4H),7.63(d,J=8.5Hz,2H),7.69(d,J=8.5Hz,2H)
DI−MS(m/z); 337(M+1)
The physical property values of DAQP were as follows.
1 1 H-NMR (DMSO-d6, σ (ppm)); 5.27 (s, 4H), 6.67 (d, J = 8.5Hz, 4H), 7.42 (d, J = 8.5Hz) , 4H), 7.63 (d, J = 8.5Hz, 2H), 7.69 (d, J = 8.5Hz, 2H)
DI-MS (m / z); 337 (M + 1)
〔実施例1〕
6.1g(20.8mmol)のs−BPDAを重合槽に入れた後、有機溶媒であるN−メチルピロリドンを、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とテトラカルボン酸成分の総和)が10%となるよう加え、窒素雰囲気下、25℃で撹拌した。この溶液に、7g(20.8mmol)のDAQPを徐々に加え、撹拌を行うことで、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液(ポリアミド酸溶液)Eを得た。得られたポリイミド前駆体溶液Eをガラス板上に薄膜状にキャストし、490℃まで加熱してイミド化を進めることにより、厚みが25μmのポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムの機械特性は、引張弾性率6.5GPa、破断点応力387MPa、破断点伸度39%であった。
[Example 1]
After 6.1 g (20.8 mmol) of s-BPDA is placed in the polymerization tank, N-methylpyrrolidone, which is an organic solvent, is added to make the total mass of the charged monomers (total of diamine component and tetracarboxylic acid component) 10%. The mixture was added and stirred at 25 ° C. under a nitrogen atmosphere. 7 g (20.8 mmol) of DAQP was gradually added to this solution, and the mixture was stirred to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution (polyamic acid solution) E. The obtained polyimide precursor solution E was cast into a thin film on a glass plate and heated to 490 ° C. to proceed with imidization to obtain a polyimide film having a thickness of 25 μm. The mechanical properties of the obtained film were a tensile elastic modulus of 6.5 GPa, a breaking point stress of 387 MPa, and a breaking point elongation of 39%.
〔実施例2〕
9.5g(28.3mmol)のDAQP及び1g(5.0mmol)のODAを重合槽に入れた後、N−メチルピロリドン:ジメチルアセトアミド=1:1(質量比)の混合有機溶媒を、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とテトラカルボン酸成分の総和)が13%となるよう加え、窒素雰囲気下、25℃で撹拌した。この溶液に、9.8g(33.3mmol)のs−BPDAを徐々に加え、撹拌を行うことで、均一で粘稠なポリイミド前駆体溶液Fを得た。得られたポリイミド前駆体溶液Fをガラス板上に薄膜状にキャストし、490℃まで加熱してイミド化を進めることにより、厚みが25μmのポリイミドフィルムを得た。
[Example 2]
After placing 9.5 g (28.3 mmol) of DAQP and 1 g (5.0 mmol) of ODA in a polymerization tank, a mixed organic solvent of N-methylpyrrolidone: dimethylacetamide = 1: 1 (mass ratio) was added as a monomer. The total mass (total of diamine component and tetracarboxylic acid component) was added so as to be 13%, and the mixture was stirred at 25 ° C. under a nitrogen atmosphere. 9.8 g (33.3 mmol) of s-BPDA was gradually added to this solution, and the mixture was stirred to obtain a uniform and viscous polyimide precursor solution F. The obtained polyimide precursor solution F was cast into a thin film on a glass plate and heated to 490 ° C. to proceed with imidization to obtain a polyimide film having a thickness of 25 μm.
〔実施例3〕
本実施例では、実施例2で用いたs−BPDAに代えてODPAを用いた。これ以外は実施例2と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
[Example 3]
In this example, ODPA was used instead of s-BPDA used in Example 2. A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 2 except for this.
〔比較例1〕
本比較例では、実施例1で用いたs−BPDAに代えてPMDAを用いた。これ以外は実施例1と同様にして反応を行った。しかし溶液がゲル化して、均一なポリイミド前駆体溶液を得ることができなかった。
[Comparative Example 1]
In this comparative example, PMDA was used instead of s-BPDA used in Example 1. The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except for this. However, the solution gelled and a uniform polyimide precursor solution could not be obtained.
〔比較例2〕
本比較例では、実施例1で用いたDAQPに代えてDATPを用いた。また、N−メチルピロリドンに代えてジメチルアセトアミドを用いた。ジメチルアセトアミドは、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とテトラカルボン酸成分の総和)が18%となるよう加えた。これら以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムの機械特性は、引張弾性率7.1GPa、破断点応力342MPa、破断点伸度24%であった。
[Comparative Example 2]
In this comparative example, DATP was used instead of DAQP used in Example 1. In addition, dimethylacetamide was used instead of N-methylpyrrolidone. Dimethylacetamide was added so that the total mass of the charged monomers (total of diamine component and tetracarboxylic acid component) was 18%. A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except for these. The mechanical properties of the obtained film were a tensile elastic modulus of 7.1 GPa, a breaking point stress of 342 MPa, and a breaking point elongation of 24%.
〔比較例3〕
本比較例では、実施例1で用いたDAQPに代えてADAを用いた。また、N−メチルピロリドンに代えてジメチルアセトアミドを用いた。ジメチルアセトアミドは、仕込みモノマー総質量(ジアミン成分とテトラカルボン酸成分の総和)が10%となるよう加えた。これら以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムを得た。得られたフィルムの機械特性は、引張弾性率5.2GPa、破断点応力246MPa、破断点伸度14%であった。
[Comparative Example 3]
In this comparative example, ADA was used instead of the DAQP used in Example 1. In addition, dimethylacetamide was used instead of N-methylpyrrolidone. Dimethylacetamide was added so that the total mass of the charged monomers (the sum of the diamine component and the tetracarboxylic acid component) was 10%. A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except for these. The mechanical properties of the obtained film were a tensile elastic modulus of 5.2 GPa, a breaking point stress of 246 MPa, and a breaking point elongation of 14%.
〔比較例4〕
本比較例では、実施例2で用いたs−BPDAに代えてPMDAを用いた。これ以外は実施例2と同様にしてポリイミドフィルムを得た。
[Comparative Example 4]
In this comparative example, PMDA was used instead of s-BPDA used in Example 2. A polyimide film was obtained in the same manner as in Example 2 except for this.
表1に示す結果から明らかなとおり、各実施例で得られたポリイミドフィルムは、比較例で得られたポリイミドフィルムに比べ飽和吸水率が低く、比誘電率及び誘電正接の値が小さく、優れた誘電特性を示すことが判る。本発明のポリイミドフィルムは、高周波特性に優れた材料がより必要とされている電気・電子デバイス分野、半導体分野の配線基板材料として好適に用いることができる。 As is clear from the results shown in Table 1, the polyimide films obtained in each example had a lower saturated water absorption rate and smaller relative permittivity and dielectric loss tangent values than the polyimide films obtained in the comparative examples, and were excellent. It can be seen that it exhibits dielectric properties. The polyimide film of the present invention can be suitably used as a wiring board material in the fields of electrical and electronic devices and semiconductors, where a material having excellent high frequency characteristics is required more.
Claims (6)
式中、基Aは、化学構造中に一般式(2)の化学構造を有する4価の基であり、基Bは、化学構造中に一般式(3)の化学構造を有する2価の基である。
式中、Xは、直接結合を表すか、又はO、S、SO2 若しくはC(CF 3 ) 2 を表す。
In the formula, the group A is a tetravalent group having the chemical structure of the general formula (2) in the chemical structure, and the group B is a divalent group having the chemical structure of the general formula (3) in the chemical structure. Is.
Wherein, X represents either a direct bond, or O, S, an SO 2 or C (CF 3) 2.
式中、基Aは、化学構造中に一般式(5)の化学構造を有する4価の基であり、基Bは、化学構造中に一般式(6)の化学構造を有する2価の基であり、R1はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数3〜9のアルキルシリル基である。
式中、Xは、直接結合を表すか、又はO、S、SO2 若しくはC(CF 3 ) 2 を表す。
In the formula, the group A is a tetravalent group having the chemical structure of the general formula (5) in the chemical structure, and the group B is a divalent group having the chemical structure of the general formula (6) in the chemical structure. R 1 is an independent hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkylsilyl group having 3 to 9 carbon atoms, respectively.
Wherein, X represents either a direct bond, or O, S, an SO 2 or C (CF 3) 2.
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