JP2987820B2 - ポリイミド多層膜及びその製造方法 - Google Patents
ポリイミド多層膜及びその製造方法Info
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Description
なるポリイミドの多層膜及びその製造方法、特に電子部
品、電子・光部品、光部品に用いるポリイミドの多層膜
及びその製造方法と、該製造方法において有用なポリア
ミド酸溶液に関する。
宙・航空分野を中心に多く用いられてきている。最近で
は半導体プロセス温度に耐え得るなどの優れた耐熱性の
特徴を利用し、電子部品の層間絶縁膜、多層配線板材料
などにも利用されている。これらのポリイミドには信号
の高速化の観点から低誘電率化が求められている。また
電子・光部品、光部品における光導波路としてもポリイ
ミドは期待され始めており、このポリイミドには光伝送
損失が小さいことすなわち透明性が要求されている。こ
のような低誘電率、透明性を有するポリイミドが最近種
々開発されている。例えばサムペ ジャーナル( SAMPE
JOURNAL )7月/8月号(1985)の第28頁にはい
くつかの透明性ポリイミドの例が報告されている。これ
らの透明性ポリイミドの一つの特徴として溶媒に可溶で
あることが述べられている。また本発明者らは特願平1
−201170号明細書で低誘電率で透明なフッ素化ポ
リイミドを明らかにしている。これらのポリイミドの多
くは溶媒に可溶である。
イミドを層間絶縁膜、光導波路として用いる場合は多層
構造にすることがしばしば要求される。すなわちポリイ
ミド膜の上層に少なくとももう一層ポリイミド膜を形成
する必要がある。しかしながらこれらの低誘電率、透明
性ポリイミドは溶媒に可溶であるという性質があるた
め、多層にするのが困難であり、これらを多層化したも
のは実現されていない。
ポリイミドを多層にすることは不可能であった。本発明
は低誘電率、透明性に優れた可溶性ポリイミドの多層膜
及びその製造方法、更にそれに有用なポリアミド酸溶液
を提供することを目的とする。
発明の第1の発明は光部品用ポリイミド多層膜に関する
発明であって、有機溶媒に可溶なポリイミド膜の上層に
ポリイミド膜が形成されているポリイミド多層膜におい
て、有機溶媒に可溶なポリイミド膜の少なくとも一つ
が、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’
−ジアミノビフェニルが合成原料として含まれているポ
リイミド、ポリイミド共重合体、又はポリイミド混合物
であることを特徴とする。本発明の第2の発明は光部品
用ポリイミド多層膜の製造方法に関する発明であって、
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジ
アミノビフェニルが合成原料として含まれているポリイ
ミド、ポリイミド共重合体、又はポリイミド混合物であ
る有機溶媒に可溶なポリイミド膜の上層にこのポリイミ
ドを溶解しない有機溶媒に溶かしたポリアミド酸溶液を
塗布し、キュアすることを特徴とする。本発明の第3の
発明はポリアミド酸溶液に関する発明であって、特定の
有機溶媒に可溶なポリイミドにおける前駆体のポリアミ
ド酸を、該ポリイミドを溶解しない有機溶媒に溶解して
なるポリアミド酸溶液において、該ポリイミドが、2,
2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミ
ノビフェニルが合成原料として含まれているポリイミ
ド、ポリイミド共重合体、又はポリイミド混合物である
ことを特徴とする。
め、可溶性ポリイミド及びその前駆体であるポリアミド
酸の種々の溶媒に対する溶解性について検討した結果、
ポリイミドとポリアミド酸では溶解性に差があることを
つきとめ、更にポリイミドを溶解せず、その前駆体であ
るポリアミド酸を溶解する溶媒が存在することを見出
し、本発明を完成するに至った。
は、すべての可溶性ポリイミドが使用できる。例えば以
下に示すテトラカルボン酸又はその誘導体とジアミンか
ら製造されるポリイミド、ポリイミド共重合体、及びポ
リイミド混合物の中で溶媒に可溶なものが挙げられる。
ただし、本発明においては、該有機溶媒に可溶なポリイ
ミドのうちの少なくとも一つはそのジアミン成分が、
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジ
アミノビフェニルを含有していることを特徴とする。
の酸無水物、酸塩化物、エステル化物等としては次のよ
うなものが挙げられる。ここではテトラカルボン酸とし
ての例を挙げる。
ジ(トリフルオロメチル)ピロメリット酸、ジ(ヘプタ
フルオロプロピル)ピロメリット酸、ペンタフルオロエ
チルピロメリット酸、ビス{3,5−ジ(トリフルオロ
メチル)フェノキシ}ピロメリット酸、2,3,3′,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3′,4,
4′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、2,
3′,3,4′−テトラカルボキシジフェニルエーテ
ル、3,3′,4,4′−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、2,3,6,7−テトラカルボキシナフタレン、
1,4,5,7−テトラカルボキシナフタレン、1,
4,5,6−テトラカルボキシナフタレン、3,3′,
4,4′−テトラカルボキシジフェニルメタン、3,
3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニルスルホ
ン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プ
ロパン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、5,5′−ビス(トリフ
ルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキ
シビフェニル、2,2′,5,5′−テトラキス(トリ
フルオロメチル)−3,3′,4,4′−テトラカルボ
キシビフェニル、5,5′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−3,3′,4,4′−テトラカルボキシジフェニ
ルエーテル、5,5′−ビス(トリフルオロメチル)−
3,3′,4,4′−テトラカルボキシベンゾフェノ
ン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカルボキシフェノ
キシ}ベンゼン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカル
ボキシフェノキシ}(トリフルオロメチル)ベンゼン、
ビス(ジカルボキシフェノキシ)(トリフルオロメチ
ル)ベンゼン、ビス(ジカルボキシフェノキシ)ビス
(トリフルオロメチル)ベンゼン、ビス(ジカルボキシ
フェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベンゼ
ン、3,4,9,10−テトラカルボキシペリレン、
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、ブタンテトラカルボン酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、2,2−ビス{4−
(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}ヘキサ
フルオロプロパン、ビス{(トリフルオロメチル)ジカ
ルボキシフェノキシ}ビフェニル、ビス{(トリフルオ
ロメチル)ジカルボキシフェノキシ}ビス(トリフルオ
ロメチル)ビフェニル、ビス{(トリフルオロメチル)
ジカルボキシフェノキシ}ジフェニルエーテル、ビス
(ジカルボキシフェノキシ)ビス(トリフルオロメチ
ル)ビフェニルなどである。
られる。m−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノト
ルエン、2,4−ジアミノキシレン、2,4−ジアミノ
デュレン、4−(1H,1H,11H−エイコサフルオ
ロウンデカノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、4−
(1H,1H−パーフルオロ−1−ブタノキシ)−1,
3−ジアミノベンゼン、4−(1H,1H−パーフルオ
ロ−1−ヘプタノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
4−(1H,1H−パーフルオロ−1−オクタノキシ)
−1,3−ジアミノベンゼン、4−ペンタフルオロフェ
ノキシ−1,3−ジアミノベンゼン、4−(2,3,
5,6−テトラフルオロフェノキシ)−1,3−ジアミ
ノベンゼン、4−(4−フルオロフェノキシ)−1,3
−ジアミノベンゼン、4−(1H,1H,2H,2H−
パーフルオロ−1−ヘキサノキシ)−1,3−ジアミノ
ベンゼン、4−(1H,1H,2H,2H−パーフルオ
ロ−1−ドデカノキシ)−1,3−ジアミノベンゼン、
p−フェニレンジアミン、(2,5−)ジアミノトルエ
ン、2,3,5,6−テトラメチル−p−フェニレンジ
アミン、(2,5−)ジアミノベンゾトリフルオライ
ド、ビス(トリフルオロメチル)フェニレンジアミン、
ジアミノテトラ(トリフルオロメチル)ベンゼン、ジア
ミノ(ペンタフルオロエチル)ベンゼン、2,5−ジア
ミノ(パーフルオロヘキシル)ベンゼン、2,5−ジア
ミノ(パーフルオロブチル)ベンゼン、ベンジジン、
2,2′−ジメチルベンジジン、3,3′−ジメチルベ
ンジジン、3,3′−ジメトキシベンジジン、2,2′
−ジメトキシベンジジン、3,3′,5,5′−テトラ
メチルベンジジン、3,3′−ジアセチルベンジジン、
2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジ
アミノビフェニル、3,3′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4′−ジアミノビフェニル、オクタフルオロ
ベンジジン、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、4,4′−ジア
ミノジフェニルスルホン、2,2−ビス(p−アミノフ
ェニル)プロパン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジ
アミノジフェニルエーテル、3,3′−ジメチル−4,
4′−ジアミノジフェニルメタン、1,2−ビス(アニ
リノ)エタン、2,2−ビス(p−アミノフェニル)ヘ
キサフルオロプロパン、1,3−ビス(アニリノ)ヘキ
サフルオロプロパン、1,4−ビス(アニリノ)オクタ
フルオロブタン、1,5−ビス(アニリノ)デカフルオ
ロペンタン、1,7−ビス(アニリノ)テトラデカフル
オロヘプタン、2,2′−ビス(トリフルオロメチル)
−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,3′−
ビス(トリフルオロメチル)−4,4′−ジアミノジフ
ェニルエーテル、3,3′,5,5′−テトラキス(ト
リフルオロメチル)−4,4′−ジアミノジフェニルエ
ーテル、3,3′−ビス(トリフルオロメチル)−4,
4′−ジアミノベンゾフェノン、4,4′′−ジアミノ
−p−テルフェニル、1,4−ビス(p−アミノフェニ
ル)ベンゼン、p−ビス(4−アミノ−2−トリフルオ
ロメチルフェノキシ)ベンゼン、ビス(アミノフェノキ
シ)ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、ビス(アミ
ノフェノキシ)テトラキス(トリフルオロメチル)ベン
ゼン、4,4′′′−ジアミノ−p−クオーターフェニ
ル、4,4′−ビス(p−アミノフェノキシ)ビフェニ
ル、2,2−ビス{4−(p−アミノフェノキシ)フェ
ニル}プロパン、4,4′−ビス(3−アミノフェノキ
シフェニル)ジフェニルスルホン、2,2−ビス{4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロプ
ロパン、2,2−ビス{4−(3−アミノフェノキシ)
フェニル}ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス{4
−(2−アミノフェノキシ)フェニル}ヘキサフルオロ
プロパン、2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキ
シ)−3,5−ジメチルフェニル}ヘキサフルオロプロ
パン、2,2−ビス{4−(4−アミノフェノキシ)−
3,5−ジトリフルオロメチルフェニル}ヘキサフルオ
ロプロパン、4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフ
ルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、4,4′−ビス
(4−アミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)ビ
フェニル、4,4′−ビス(4−アミノ−2−トリフル
オロメチルフェノキシ)ジフェニルスルホン、4,4′
−ビス(3−アミノ−5−トリフルオロメチルフェノキ
シ)ジフェニルスルホン、2,2−ビス{4−(4−ア
ミノ−3−トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル}
ヘキサフルオロプロパン、ビス{(トリフルオロメチ
ル)アミノフェノキシ}ビフェニル、ビス〔{(トリフ
ルオロメチル)アミノフェノキシ}フェニル〕ヘキサフ
ルオロプロパン、ジアミノアントラキノン、1,5−ジ
アミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、ビス
{2−〔(アミノフェノキシ)フェニル〕ヘキサフルオ
ロイソプロピル}ベンゼンなどである。
リイミド層としては特に限定されることなくすべてのポ
リイミドが使用できる。
ては、例えば次の方法が使用できる。シリコン、石英、
ポリイミドなどの基板の上に、可溶性ポリイミド又はそ
の前駆体であるポリアミド酸を溶媒に溶かした溶液をス
ピンコートなどの方法により塗布し、所定の温度条件で
キュアを行い、可溶性ポリイミド膜を得る。次に一層目
の可溶性ポリイミドを溶解しない溶媒をあらかじめ、試
験管試験で明らかにしておき、二層目を形成しようとす
るポリイミドの前駆体であるポリアミド酸をその溶媒に
溶かし、ポリアミド酸溶液を得る。このポリアミド酸溶
液を可溶性ポリイミドで形成されている一層目の上にス
ピンコートなどの方法により塗布後、キュアし二層目を
得る。必要があれば同様にして、三層目以上の多層膜を
形成する。
性ポリイミドを溶解しない溶媒に溶かしたポリアミド酸
を使用するところに特徴があり、その他の製造方法に関
する点は一般のポリイミド多層膜の製造方法が使用でき
る。
ては、例えば次の方法が使用できる。例えば有機溶媒に
可溶なポリイミドの合成原料であるジアミンと酸二無水
物をこのポリイミドを溶解せずその前駆体であるポリア
ミド酸を溶解する有機溶媒中で、通常の方法で重合する
ことで製造することができる。また上記有機溶媒で重合
度が上がらない場合は、通常のアミド系溶媒などで高分
子量のポリアミド酸を合成した後、再沈殿法などでポリ
アミド酸を単離した後このポリイミドを溶解せずその前
駆体であるポリアミド酸を溶解する有機溶媒に溶解して
目的とするポリアミド酸溶液を得ることができる。
詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。
ェハ上にジアミンとして2,2′−ビス(トリフルオロ
メチル)−4,4′−ジアミノビフェニル、酸無水物と
して2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−
ヘキサフルオロプロパン二無水物を用いて製造した可溶
性ポリイミドの前駆体のポリアミド酸の15wt%N,N
−ジメチルアセトアミド(DMAc)溶液を加熱後の膜
厚が10μmになるようにスピンコート法により塗布し
た後最高温度350℃で熱処理をした。このようにして
1層目の可溶性ポリイミド膜を作製した。この可溶性ポ
リイミド及びその前駆体であるポリアミド酸の小片を種
々の溶媒が入った試験管に入れ、溶解性を試験した。そ
の結果を表1に示す。
ンはポリイミドを溶かさず、ポリアミド酸を溶かすこと
が判った。そこで次にこの可溶性ポリイミドの前駆体で
あるポリアミド酸の15%n−ヘキシルアルコール溶液
を調製し、加熱後の膜厚が10μmになるようにスピン
コート法により塗布した後最高温度350℃で熱処理を
した。その結果膜厚20μmの可溶性ポリイミドの二層
膜を形成することができた。二層膜の断面を走査型電子
顕微鏡で観察した結果、両層の界面が溶媒に侵されるこ
となく形成していることを確認した。
あるポリアミド酸溶液の溶媒をn−ヘキシルアルコール
からメチルイソブチルケトンに置き換えて、実施例1と
同様に行い、膜厚20μmの可溶性ポリイミドの二層膜
を形成することができた。
ポリアミド酸及び第2層のポリイミドの前駆体のポリア
ミド酸として2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4′−ジアミノビフェニルと表2に記した酸無水物
から製造されるポリアミド酸を用いて、実施例1と同様
に行い、膜厚20μmの可溶性ポリイミドの二層膜を形
成することができた。
ェニル)−ヘキサフルオロプロパン二無水物を8.88g
(20.0mmol) と2,2′−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4′−ジアミノビフェニルを6.40g、及び
DMAcを100g加えた。この混合物を窒素雰囲気
下、室温で三日間かくはんし、ポリアミド酸のDMAc
溶液を得た。このものをアルミニウム板上にスピンコー
ティングし、窒素雰囲気下で70℃で2時間、160℃
で1時間、250℃で30分間、更に350℃で1時間
加熱キュアした。このアルミニウム板を10%HCl水
溶液に浸し、アルミニウム板を溶解してポリイミドフィ
ルムが得られた。またポリアミド酸のDMAc溶液を水
中に滴下し、析出した白色ポリマー状固体をろ過後乾燥
し、ポリアミド酸を得た。この可溶性ポリイミド及びそ
の前駆体であるポリアミド酸の小片を種々の溶媒が入っ
た試験管に入れ、溶解性を試験した。その結果を表1に
示す。アルコール系溶媒、メチルイソブチルケトンはポ
リイミドを溶かさず、ポリアミド酸を溶かすことが判っ
た。そこで次にこの可溶性ポリイミドの前駆体であるポ
リアミド酸をn−ヘキシルアルコール溶液に溶かし、本
発明のポリアミド酸15wt%溶液を得た。
ミド膜上にこのポリアミド酸溶液を加熱後の膜厚が10
μmになるようにスピンコート法により塗布した後最高
温度350℃で熱処理をした。その結果膜厚20μmの
可溶性ポリイミドの二層膜が形成できた。二層膜の断面
を走査型電子顕微鏡で観察した結果、両層の界面が溶媒
に侵されることなく形成していることを確認した。
リアミド酸溶液の溶媒をn−ヘキシルアルコールからメ
チルイソブチルケトンに置き換えて、実施例11と同様
に行い、ポリアミド酸溶液を得た。また同様にして膜厚
20μmの可溶性ポリイミドの二層膜を形成することが
できた。
ミド酸として2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4′−ジアミノビフェニルと表3に記した酸無水物
から製造されるポリアミド酸を用いて、実施例11と同
様に行い、ポリアミド酸溶液を得た。また同様にして膜
厚20μmの可溶性ポリイミドの二層膜を形成すること
ができた。
ミド酸として2,2′−ビス(トリフルオロメチル)−
4,4′−ジアミノビフェニルと表3に記した酸無水物
から製造されるポリアミド酸を用いて、実施例12と同
様に行い、ポリアミド酸溶液を得た。また同様にして膜
厚20μmの可溶性ポリイミドの二層膜を形成すること
ができた。
に、実施例1で使用した可溶性ポリイミドの前駆体であ
るポリアミド酸の15%n−ヘキシルアルコール溶液を
加熱後の膜厚が10μmになるようにスピンコート法に
より塗布した後最高温度350℃で熱処理をした。その
結果膜厚30μmの可溶性ポリイミドの三層膜が形成で
きた。三層膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察した結
果、各層の界面が溶媒に侵されることなく形成している
ことを確認した。
あるポリアミド酸の15%n−ヘキシルアルコール溶液
の代りに可溶性ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸
の15%DMAc溶液を用い、実施例1又は11と同様
に多層膜の作製を試みた。しかし1層目の可溶性ポリイ
ミド膜が溶解し、多層膜は作製できなかった。
溶性ポリイミドの上層にポリイミド層を有する構造を持
つポリイミド多層膜が提供できる。本多層膜を用いて低
光損失埋め込み型ポリイミド光導波路、低誘電率ポリイ
ミド多層配線板などの製造が可能である。
Claims (4)
- 【請求項1】 有機溶媒に可溶なポリイミド膜の上層に
ポリイミド膜が形成されているポリイミド多層膜におい
て、有機溶媒に可溶なポリイミド膜の少なくとも一つ
が、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’
−ジアミノビフェニルが合成原料として含まれているポ
リイミド、ポリイミド共重合体、又はポリイミド混合物
であることを特徴とする光部品用ポリイミド多層膜。 - 【請求項2】 2,2’−ビス(トリフルオロメチル)
−4,4’−ジアミノビフェニルが合成原料として含ま
れているポリイミド、ポリイミド共重合体、又はポリイ
ミド混合物である、有機溶媒に可溶なポリイミド膜の上
層にこのポリイミドを溶解しない有機溶媒に溶かしたポ
リアミド酸溶液を塗布し、キュアすることを特徴とする
光部品用ポリイミド多層膜の製造方法。 - 【請求項3】 有機溶媒に溶かしたポリアミド酸溶液の
ポリアミド酸として、2,2’−ビス(トリフルオロメ
チル)−4,4’−ジアミノビフェニルが合成原料とし
て含まれているポリアミド酸、ポリアミド酸共重合体、
又はポリアミド酸混合物を使用することを特徴とする請
求項2に記載の光部品用ポリイミド多層膜の製造方法。 - 【請求項4】 特定の有機溶媒に可溶なポリイミドにお
ける前駆体のポリアミド酸を、該ポリイミドを溶解しな
い有機溶媒に溶解してなるポリアミド酸溶液において、
該ポリイミドが、2,2’−ビス(トリフルオロメチ
ル)−4,4’−ジアミノビフェニルが合成原料として
含まれているポリイミド、ポリイミド共重合体、又はポ
リイミド混合物であることを特徴とするポリアミド酸溶
液。
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JPH04235034A JPH04235034A (ja) | 1992-08-24 |
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