嵌段聚酰亚胺和嵌段聚酰胺酸酰亚胺、以及其用图_4

文档序号:9421885阅读:来源:国知局
。将N-甲 基-2-吡咯烷酮作为溶剂时的所述酰亚胺寡聚物溶液(浓度为0. 5g/dl)在35°C时的对数 粘度优选为〇. 〇ldl/g~3. 0dl/g,更优选为0. 02dl/g~2. 0dl/g。
[0140]
[0141] 此外,若将式(2A)所表示的酰胺酸寡聚物的末端设为酸酐末端、或将式(2B)所表 示的酰亚胺寡聚物的末端设为胺末端,则在加热酰亚胺化反应中容易凝胶化。虽然凝胶化 的原因并不明确,但推断其原因在于:过剩的胺部分、酸酐结构形成酰亚胺键以外的剩余的 键,形成交联结构。
[0142] 式(2A')所表示的酰胺酸寡聚物可通过式(3)所表示的1,4-环己烷二胺与式(4) 所表示的四羧酸二酐的加聚反应而获得。此处,进行加聚反应的式(3)的二胺与式(4)的四 羧酸二酐的摩尔比率(式(4)的四羧酸二酐/式(3)的二胺)优选为0? 5以上且小于1. 0, 更优选为〇. 7以上且小于1。这是为了获得分子量被适当地控制的胺末端酰胺酸寡聚物。
[0143]
[0144] 式(3)所表示的1,4-环己烷二胺包含式(3-1)所表示的反式体和式(3-2)所表 示的顺式体。优选为供于反应的1,4-环己烷二胺中的反式体:顺式体=10:0~5:5。若 提高反式体的比率,则当将所获得的聚酰亚胺进行膜化时,容易形成具有自我支撑性的膜, 月旲形成性提尚。
[0145]
[0146] 式(4)中的R为与上述式(1A)中的R同样地定义的四价基团。
[0147] 式(2B')所表示的酰亚胺寡聚物可通过式(5)所表示的二胺与式(6)所表示的四 羧酸二酐的脱水缩合反应和酰亚胺化反应而获得。此处,进行脱水缩合反应的式(5)的二 胺与式(6)的四羧酸二酐的摩尔比率(式(5)的二胺/式(6)的四羧酸二酐)优选为0? 5 以上且小于1. 0,更优选为0. 7以上且小于1。这是为了获得分子量被适当地控制的酸酐末 端的酰亚胺寡聚物。
[0148]
[0149] 二胺与四羧酸二酐的加聚反应或脱水缩合反应优选在反应溶剂中进行。反应溶 剂可为非质子性极性溶剂或水溶性醇系溶剂等,优选为非质子性极性溶剂。非质子性极 性溶剂的例子包括:N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、1,3-二甲 基-2-咪唑烷酮、二甲基亚砜、六甲基磷酰胺等;作为醚系化合物的2-甲氧基乙醇、2-乙氧 基乙醇、2-(甲氧基甲氧基)乙氧基乙醇、2-异丙氧基乙醇、2- 丁氧基乙醇、四氢糠醇、二乙 二醇、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、三乙二醇、三乙二醇单乙醚、四 乙二醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇、二丙二醇、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单乙 醚、三丙二醇单甲醚、聚乙二醇、聚丙二醇、四氢呋喃、二烷、1,2-二甲氧基乙烷、二乙二 醇二甲醚、二乙二醇二乙醚等。水溶性醇系溶剂的例子包括:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、 叔丁醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3- 丁二醇、1,4- 丁二醇、2, 3- 丁二醇、1,5-戊 二醇、2- 丁烯-1,4-二醇、2-甲基-2, 4-戊二醇、1,2, 6-己三醇、二丙酮醇等。
[0150] 加聚反应或脱水缩合反应的溶剂可单独使用这些溶剂、或将两种以上混合使用。 其中,溶剂的优选例包括:N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,3-二甲基-2-咪唑烷 酮、或这些的组合。
[0151] 将由式(2A)构成的酰胺酸寡聚物(优选为式(2A')表示)与由式(2B)构成的酰 亚胺寡聚物(优选为式(2B')表示)在非质子性极性溶剂中混合,获得嵌段聚酰胺酸酰亚 胺。非质子性极性溶剂只要使由式(2B)构成的酰亚胺寡聚物溶解即可,并无特别限定,例 如可为N-甲基-2-吡咯烷酮等。混合方法例如有利用三一马达、均匀混合器、行星式混合 器、均质机、高粘度材料搅拌脱泡混合器等进行的混合,也可一边在l〇°C~150°C的范围内 加温一边进行混炼。
[0152] 所获得的嵌段聚酰胺酸酰亚胺可通过进行酰亚胺化而转换成嵌段聚酰亚胺。酰亚 胺化的方法虽然无特别限定,但只要进行热酰亚胺化或化学酰亚胺化即可。进行酰亚胺化 例如有以下的方法,但并无特别限定。当然,如上所述,也可将清漆制成涂膜,并对其进行酰 亚胺化。
[0153] (1)将溶剂中的嵌段聚酰胺酸酰亚胺加热至100°C~400°C来进行酰亚胺化的方 法(热酰亚胺化)
[0154] (2)利用乙酸酐等酰亚胺化剂对溶剂中的嵌段聚酰胺酸酰亚胺进行化学酰亚胺化 的方法(化学酰亚胺化)
[0155] (3)在存在催化剂的条件下或不存在催化剂的条件下,在共沸脱水用溶剂的存在 下对溶剂中的嵌段聚酰胺酸酰亚胺进行酰亚胺化的方法(共沸脱水闭环法)
[0156] 4.本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺的用途
[0157] 本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺可制成清漆或干膜而优选地用作层间绝缘膜用材 料、特别是电路基板的层间绝缘膜用材料。
[0158] 电路基板包括:基板、经图案化的包含本发明的嵌段聚酰亚胺的层、和经图案化的 导体层。经图案化的包含本发明的嵌段聚酰亚胺的层由包含本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺 的清漆或干膜而获得,成为电路基板的层间绝缘层、覆盖绝缘层。电路基板可为HDD用悬挂 基板、多层印刷配线板、半导体封装基板等。
[0159] 基板可为金属基板或内层用电路基板。金属基板的材质可为铜、铜合金、不锈钢 等。内层用电路基板可为具有电路图案的树脂基板(玻璃环氧基板、聚酰亚胺基板、聚酯基 板等)。
[0160] 经图案化的包含本发明的嵌段聚酰亚胺的层的厚度也取决于用途,但优选为 1 y m~100 y m,更优选为5 y m~50 y m程度。
[0161] 包含配线电路图案的导体层的材质可为铜、铜合金、铟锡氧化物(IT0)、石墨烯、有 机导电体等。导体层例如可通过非电解镀敷等来形成。
[0162] 这样的电路基板可使用包含本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺的清漆或干膜来制作。 其中,从可使制造工艺简易化的角度考虑,优选使用具有感光性的包含本发明的嵌段聚酰 胺酸酰亚胺的清漆或干膜(所述感光性树脂组合物)来制作。
[0163] 即,电路基板可经过如下工序来制造:1)获得包含基板与含有所述感光性树脂组 合物的层的叠层体的工序,所述感光性树脂组合物含有本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺;2) 在含有感光性树脂组合物的层上配置具有图案的光掩模的工序;3)在隔着光掩模对含有 感光性树脂组合物的层进行曝光后,利用碱性水溶液进行显影处理,对含有感光性树脂组 合物的层进行图案化的工序;以及4)对经图案化的含有感光性树脂组合物的层进行加热, 对该树脂组合物中含有的嵌段聚酰胺酸酰亚胺进行酰亚胺化的工序。
[0164] 在1)的工序中,获得包含基板与含有感光性树脂组合物的层的叠层体,所述感光 性树脂组合物含有本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺。
[0165] 例如当要获得HDD用悬挂基板的层间绝缘层时,基板只要准备不锈钢箱等金属基 板即可。当要获得半导体封装基板的层间绝缘层(积层材料)时,只要准备内层用电路基 板即可。
[0166] 叠层体可以通过将嵌段聚酰胺酸酰亚胺清漆涂布在基板上后使其干燥而获得,也 可以通过对基板与含有嵌段聚酰胺酸酰亚胺的干膜进行真空层压而获得。例如可一边在 80°C~120°C对基板进行加热,一边进行真空层压。
[0167] 在2)的工序中,在叠层体的含有感光性树脂组合物的层上配置具有图案的光掩 模。光掩模的图案的最小宽度(线间隔)可为10 ym以下,优选为1 ym以下,更优选为 0? 5 y m以下。
[0168] 在3)的工序中,在隔着光掩模对含有感光性树脂组合物的层进行曝光后,利用碱 性水溶液进行显影处理,对含有感光性树脂组合物的层进行图案化。
[0169] 曝光光为电子束、X射线、紫外线(包含i射线)、可见光线(包含g射线)等,优 选为紫外线或可见光线。光源可为高压水银灯、超高压水银灯、低压水银灯、卤素灯等。曝 光量可设为100mJ/cm 2~5000mJ/cm2程度。
[0170] 用于显影处理的碱性水溶液可为氢氧化四甲基铵(TMAH)的水溶液、碳酸钠水溶 液等。碱浓度可设为1重量%~10重量%的范围。
[0171] 在4)的工序中,对经图案化的含有感光性树脂组合物的层进行加热,对该感光性 树脂组合物中含有的嵌段聚酰胺酸酰亚胺进行酰亚胺化,获得经图案化的含有嵌段聚酰亚 胺的层。酰亚胺化优选在减压下或非活性气体气氛下,以300°C~400°C程度加热数小时来 进行。
[0172] 如上所述,含有本发明的包含嵌段聚酰胺酸酰亚胺的感光性树脂组合物的层具有 良好的透明性。由此,可使i射线(365nm)、g射线(436nm)等曝光光良好地透过。进而,含 有本发明的包含嵌段聚酰胺酸酰亚胺的感光性树脂组合物的层具有对于碱性水溶性的适 度溶解性。因此,包含本发明的感光性树脂组合物的层可通过显影处理来进行对应于光掩 模图案的高精度图案化。
[0173] 另外,所获得的经图案化的含有本发明的嵌段聚酰亚胺的层具有低热膨胀系数 (低CTE)。因此,可减少所获得的电路基板的由热等所引起的翘曲。
[0174] 另外,当含有本发明的嵌段聚酰胺酸酰亚胺的清漆或干膜不具有感光性时,也可 通过以下的方法而获得经图案化的含有嵌段聚酰亚胺的层。即,也可以在含有本发明的嵌 段聚酰胺酸酰亚胺的层上形成经图案化的光致抗蚀剂后,利用碱性水溶液对含有嵌段聚酰 胺酸酰亚胺的层的未被光致抗蚀剂覆盖的部分进行蚀刻去除而进行图案化,然后将光掩模 去除,对所获得的含有嵌段聚酰胺酸酰亚胺的层进行加热而进行酰亚胺化,从而获得经图 案化的嵌段聚酰亚胺层。
[0175] 另外,含有本发明的嵌段聚酰亚胺的膜(聚酰亚胺膜)不仅成本低,而且可具有高 透明性和低热膨胀系数(尺寸稳定性)。因此,本发明的聚酰亚胺膜也可用作光学膜。
[0176] 光学膜的例子除了偏光板保护膜、相位差膜、防反射膜、电磁波屏蔽膜、透明导电 膜等光学膜以外,也包括可挠性显示器用基板、平板显示器用基板、无机?有机EL显示器用 基板、触控面板用基板、电子纸用基材等图像显示装置用途的面板用透明基板等。
[0177] 可用作图像显示装置用途的面板用透明基板的聚酰亚胺膜视需要可进一步叠层 有平滑层、硬涂层、阻气层、透明导电层等功能层、其他光学膜。
[0178] 当将本发明的聚酰亚胺膜用作图像显示装置的面板用透明基板时,该膜的玻璃化 温度、热膨胀系数和全光线透过率优选为与上述相同的范围。即,该膜的玻璃化温度优选为 260°C以上,热膨胀系数优选为30ppm/K以下,全光线透过率优选为80%以上。
[0179] 实施例
[0180] 以下,参照实施例来更详细地说明本发明。本发明的范围不由这些实施例来限定 地进行解释。
[0181] 1.原料寡聚物的合成
[0182] 1)酰胺酸寡聚物(式(2A)所表示的寡聚物)的合成
[0183] (合成例1)
[0184] 向具备温度计、搅拌机、氮气导入管的500mL的五口可分离式烧瓶中添加1,4-二 氨基环己烷(CHDA(反式比>99%),22. 6g,0. 198摩尔)和作为有机溶剂的N-甲基-2-吡 咯烷酮(NMP,371g),使其溶解,进行搅拌。将3,3',4,4' -联苯四羧酸二酐(BPDA,58.8g, 0. 200摩尔)直接以粉状投入其中,将所获得的溶液置于保持为90°C的油浴中1小时而使 其反应。溶液最初并不均匀,但伴随反应的进行而变化成接近无色的透明溶液,获得具有粘 性的酰胺酸寡聚物溶液。
[0185] (合成例2)
[0186] 将CHDA与BPDA的投料量设为CHDA/BPDA(重量:22. 8g/57. 7g,摩尔比 1. 00/0. 98),将NMP的投料量设为367g,除此以外,以与合成例1相同的方式合成酰胺酸寡 聚物。
[0187] (合成例3)
[0188]将CHDA与BPDA的投料量设为CHDA/BPDA(重量:22. 8g/57. lg,摩尔比 1. 00/0. 97),将NMP的投料量设为364g,除此以外,以与合成例1相同的方式合成酰胺酸寡 聚物。
[0189] (合成例4)
[0190] 将CHDA与BPDA的投料量设为CHDA/BPDA(重量:22. 8g/54. lg,摩尔比 1. 00/0. 92),将NMP的投料量设为351g,除此以外,以与合成例1相同的方式合成酰胺酸寡 聚物。
[0191] 2)酰亚胺寡聚物(式(2B)所表示的寡聚物)的合成
[0192] (合成例5)
[0193] 向具备温度计、搅拌机、氮气导入管的300mL的五口可分离式烧瓶中添加降冰片 烷二胺(NBDA,11.9g,0. 077摩尔)和作为有机溶剂的1,3_二甲基-2-咪唑烷酮(DMI, 124g),使其
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