JPS5829821A - 感光性ポリイミド樹脂及びその製造方法 - Google Patents

感光性ポリイミド樹脂及びその製造方法

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JPS5829821A
JPS5829821A JP12776481A JP12776481A JPS5829821A JP S5829821 A JPS5829821 A JP S5829821A JP 12776481 A JP12776481 A JP 12776481A JP 12776481 A JP12776481 A JP 12776481A JP S5829821 A JPS5829821 A JP S5829821A
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group
residue
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formula
aromatic
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JP12776481A
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Shigeo Sugihara
杉原 茂雄
Haruyori Tanaka
啓順 田中
Akira Iwazawa
岩沢 晃
Katsuhide Onose
小野瀬 勝秀
Masao Morita
雅夫 森田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本弛明祉耐熱性、電気絶縁性及び加工性に優れた新風な
感光aW*及びその製造方法に関する。
従来、各種の感光性樹脂が161発されているが、それ
らの持つ作用は光照射によって硬化又は分解する作用だ
けでToす、感光性の他に優れた熱的性質あるいは電気
的性質を合わせて有す心ものは無い。
ところが近年、電子am界においては、電子部品に使用
される有機材料あるいは素子加工のための有機材料とし
て感光性樹脂を用いることによって、黴1化、精轡化あ
るいは製造工楊の簡略化を図りたいとする要求がとみに
高まってきておシ、これに対処できる性能を有する感光
性樹脂の開発が望オれている。この要求を満足する感光
性樹脂と[7ては、単に感光性を有するだけでは不十分
であり、それに加えて耐熱性及び電気絶縁性更には加工
性及び機械的性質勢に優れた特性を合わせ持ち、一種の
構造材料として耐え得る性質を有するものでなければな
らない。
この状況に鑑みて、100〜200℃の耐熱性を有する
高分子材料に感光性を付与しようとする試みがあるが、
感光性及び加工性の低さあるいは耐熱性の不足から上記
の要求を十分満足するものは未だ見出されていない。
又、一般に、ポリイミド樹脂は、その最終構造において
ほとんど有機溶媒に不溶性であるために、感光性を付与
することが不可能であったばかりでなく、加工性にも劣
っていた。そのため感光性ポリイミドの製造に当たって
は、芳香族テトラカルボン酸二無水物と感光基金有する
シアi)化合物とを極性有機溶媒中で反応させることに
よって、溶媒可譲性の前躯体であるボリアばド酸溶液を
合威し、これを用いて必要な加工工穢を終えた後、熱処
理によって初めてポリインドw麟とするのが通常の方法
であった。
しかし、この方法によれば、成形、加工後の熱処履工楊
が必要であることのほか、熱処理によって電子部品ある
いは他の有機材料の劣化が避けられないこと、熱処理に
よる感光性樹脂自身の体積収縮のため、内部応力の発生
及び寸法精度の低下等の欠点が避けられないこと、更に
は感光性ポリアミド酸の製造に蟲って感光性ジアミノ化
合物の蛛存安定性が愚く、且つ感光性基による立体障害
のため^分子量のものが得られ―く、フィルム形成能が
十分でないという欠点があった。
本発明はこのような現状を4慮してなされたものであり
、その目的は、これらの欠点を解決し、感光性、耐離性
、電気絶縁性及び加工性に優れ、且つ製造性に優れた感
光性ポリイミド樹脂及びその製造方法を提供することで
ある。
本発明につき概説すれば、本発明の感光性ポリイミド樹
脂(#11誉目の発明)は、一般式(式中、鳥は四価の
芳香族炭化水lLL12島は族基又は芳香族基を示し、
Xは−COO−1−CONH−又は−COOCH2CH
CIEII O−の結合鎖を示(2、H mは正の整数、n#io又は正の整数を水す。)で表わ
されることを特徴とし、本発明の感光性ポリイミド樹脂
の製造77法(結2番目の妬qi4)は、一般式: %式% (式中、RIFi囮価の芳香族炭化水嵩残基を示ねで表
わされるテトラカルボ/l!11二無水物(Iりと4.
5.6又は7−モツプき〕−1,5,S−トリメチル−
1−〔2’(又は3′〕−カルボキシ−4′−アミンJ
フェニルインダンを礁法有*S厳中で反応させ、続いて
この反応物と一般式:する一価の驕肪族基又は芳香族基
を示し、Y及び−Brよりなる群から選dれたlliの
基を示す。)で表わされる化合物を反応させ、次いで脱
水閉場させるととによシ、一般式二(式中、R1及び−
は上記一般式(M)及び(釦におするものと同じ意味を
有し、Xは−COO−、リイiド樹脂を製造することを
特徴とし、又、本発明の感光性ボリイ2ド樹脂の製造方
法(gs番目の発明)は、一般式= (式中、烏は四価の芳香族炭化水嵩残基tar<す。)
で表わされるテトラカルボン酸二無水物(1)と4.5
.4又は7−モ/7i/ −1,s、S −)リメチル
−1−〔2’(又は3′)−カルlキシ−4′−アきノ
丁フェニルインダンと一般式;(式中、島は三価の脂肪
*残基又は芳香族残基を示す。)で表わされるシア2ノ
化合物(v)とを極性有機#媒中で反応させ、続いてこ
の反応物と一般式: する−価の腫肪族基又は芳香族基を示し、Y示す。)で
表わされる化合物を反応させ、次いで脱水閉jjl″:
5せることにより、一般式:(式中、R1、R,及び島
は上記一般式(II)、(V)及び(1!l)における
ものと同じ意味を有し、Xは−coo−1−C0NH−
又は−COOCH,CHC山O−のH 結合鎖を示し、m及びnは正の整数を示す。)で表わさ
れる感光性ポリイミド**を製造することを特徴とする
ものである。
本発!1よる感光性ポリイミド樹脂は、耐熱性樹脂の最
^峰と言われるポリイミド樹脂を感光化したばかりでな
く、最IS段階の化学構造においても有機m諜に可#1
性であるため、加工性保存安定性に優れておシ、該感光
性ポリイミド樹脂から有機溶媒を除去するだけで直ちに
耐熱性樹脂となる特徴を有する。それ故、成形線1′後
に熱処履を行う必要がなく、その結果ethの体積釈麟
もない。更に、皺感光性IIIji1は分子間相互作用
が弱いため側鎖に位置する感光基の退動が婆蟲であり、
そのため高い感f、性を示す。
しかも、光反応生成物は架橋ポリイミド構造を有するた
め良好な耐熱性、電気絶縁性、機械的強度及び寸法安定
性を示し、構造材料とし、て十分耐え得る物性を有【7
ている。
又、本発−による感光性ポリイミドIIIIjIの製造
方法については、カルボキシル基を有するジアミノ化合
物を芳香族テトクカルM :y @二無水物と反応させ
ることによって^分子量の故地性ポリアミド酸とし、次
にこれと感光性化合物とを反応させた稜、脱水#1mを
行うことによって目的物を得るため、フィルムル威簡に
優れ友^分子量の感光性樹脂が得られるはかりでなく、
製造中のjIgl故応へ4く、反応原料の保存安定性が
極めて優れているという利点を有している。
本発明において、前記一般式(I)、及び(II)中の
四価の芳香族炭化水嵩残基R,とは、単埠式炭化水嵩基
、多環式炭化水素基又はそれらが直接又#′i結合手を
介して結合した炭化水素基あるいはそれらの核を換炭化
水嵩基の残基をいう。このような基本骨格を有する化合
物としては、例エハヘンゼン、ナフタレン、ビフェニル
、ベンゾフェノン、ジフェニルメタン、ジフェニルエー
テル、ジフェニルスルホン、2.2−ジフェニルプロパ
ン、2.2’−ジフェニルフルオロプロパン及びチオフ
ェン等を挙げることができる、2又、#配一般式(1)
、(V)及び(’1i1)中の三−の脂肪1に残基又は
芳香族残基島を骨格に有する化合物としては、例えばベ
ンゼン、ナフタレン、ビフェニル、ジフェニルメタン、
ジフェニルエーテル、ジフェニルスルホン、ジフェニル
スルフィト、2.2−ジフェニルプロパン、n−ヘキサ
ン、n−オクタン、2.5−ジメチルヘキサン、キシレ
ン、ジシクロヘキシルメタン、シクロへキサン及びピペ
ラジ/等を挙げることができる。
不飽和ケトン基という)を有する一価のMiI肪族基又
は芳香族1烏としては、例えは次のものを關 (但し、鳥は水嵩、シアノ基、)・ロゲン、アルキル基
又はアルコキシ基t yr< tch )又、前記一般
式(’ I )におけるmとnの共慮合比L[I:nは
、 10(1! 0乃至100 ; 100の範−内と
することが適轟であり、この比が100 : 100以
下になると樹脂の溶解性が著しく低下して望ましくなh
o 本!i&倒の前記一般式(夏)で表わされる感光性ポリ
イミド*Mt−1、(1)式中nがOの場合には、al
e−毅t、(M>で表わされるテトラカルボン酸二無水
物と4.5.4又は7−モツアミノー1. S、 S−
トリメチル−1−[2’(又は5′)−カルボキシ−4
′−72ノ〕フエニルインダンヲ、(2)式中nが正の
整数の場合には、上記三者に更に前記一般式(V)で表
わされるジアミノ化合物を加えて極性有機#1#L中で
重縮合反応させ、得られ走ポリアンド績に前記一般式(
1111)で表わされる化合物を反応させ、次いで無水
酢酸−ピリジン勢の脱水剤を用いて脱水閉場させること
により製造することができる。
上記重縮合反応は、0〜40℃の温度で1〜24時閏行
うことが適轟であり、父、上記ポリアミド酸と一般式(
Ml)で表わされる化合物との反応は、50〜150℃
の@度で2〜24時間行うことが適轟である。前者の反
応を0℃以下の温度で行うと反応速度が遅く、40、℃
以上の場合1Cは得られる重合体の分子量が低下する傾
向にある。又、後者の反応を50℃以下の温度で行うと
反応適度が遅く、150℃以上の場合には重合性感光基
が熱により重合反応を起して望ましくない。高い反応温
度においてポリアミド酸が閉場反応を起すことがあるが
、本発明の感光性ボリイ建ド樹脂は、ポリイミド構造で
あるにかかわらずJlIJlllk]滴性であるため一
向差支えない。
この反応における他性鳴am厳としては、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、ヘキサメチルホスホアミド、N−メチルピロリドン
、ジメチルスルホキシド、ピリジン、アセトフェノン、
m−クレゾ一ル、ジオキサン、テトラヒドロフラン及び
ポリリン酸尋を挙けることができ、父、これらO#媒中
に塩化リチウム等のキレート剤を適宜加え−Cもよい。
本発明の感光性ボリイオド樹脂の嬉atよ、そのままで
も使用可能であるが、この反応溶液を水、アルコール、
アセトン、ベンゼン、トルエンlびシクロヘキサン等の
単−又IIi轟合非溶媒中に注いでポリマーをet澱さ
せ、P別、乾燥後、ikmする躊謀に#1mさせて*i
i濃度を調節しても良い。
本発明の感光性ポリイミド11tirの溶液は、そのま
までも使用可能であるが、十分硬化するまでに相轟量の
光エネルギーの照射を必要とするため、増感剤と組み合
わせて用いることが実用的に望ましい。
増感剤としては、光照射によってラジカルを発生する化
合物若しくはα、β−不飽和ケトン基に効率的にエネル
ギー移動を行う化合物が望ましく、ペンジインイソプロ
ビルエルチル等のベンゾイン系化合物、アゾビスインブ
チロニトリル等のアゾ化金物、メチレンブルーとp−)
ルエンスルフイン駿ナトリウム等の色素レドックス系化
合物、ジベンゾチアゾイルジスルフィド勢otii黄化
合物、過酸化ベンゾイル等の有機過酸化物、トリブロモ
アセトフェノン蝉の有機ハロゲン化物、ミヒラーケトン
等の芳香族カルボニル化合物、アント2セン勢の芳香族
膨化水嵩、2,4.6− トリニトロアニリン等の芳香
族ニトロ化4NllL  1.2−ベンゾアントラキノ
ン勢のキノン化合物、1,9−ベンゾアントロン岬のア
ントロン化合物、2.7− ジニトロフルオレン尋のフ
ルオレン系化合物、4−ブロモ−1,8−フタロイルナ
フタレン等のフタロイルナフタレン系化合物及び5−ニ
トロアセナフテン勢のrセナフテン系化合物等を単独又
は2種以上混合し5て用いてもよく、その添加量は樹脂
量に対し−(0,02〜201it−とすることが望ま
しい。
本発明の感光性ポリイミド*mは、父、芳香族テトラゾ
化合物、芳香族ビスアジド化合物又は多′iI能性ビニ
ル化合物等の光架橋剤と組み合わせて用いることができ
る。この場合は、光架橋剤が本発明の感光性ポリイミド
1lIt&と光架橋反応を起こし、反応生成物内に含有
され九構造を作る。
本発明の感光性ボリイ2ド樹脂又はそれを母体とする感
光性ポリイミドw細組酸物は、liI記の腫合反応用有
機―謀めるいは本質的に鹸解する適轟な#1媒又はそれ
らの混合物を用いてワニス状1iillvLとし、これ
を浸漬法、スプレー法、ローラーコーター模あるいはス
ピンナー塗布−によって対象物のll1iiKIk布し
、乾燥することによって強靭な被膜を形成する。
このようにして形成されえ被膜を、光照射によって硬化
若しくは画像形成するための光源としては水銀ランプが
適している。感光性ポリイミド樹脂被膜を全問硬化させ
るためには、水銀ランプからの光を企画に照射すればよ
く、選択的に画像形成を行うためには、被膜上にパター
ンiスク装置き、その上から水fsクランプ光を照射す
れば良い。このように、紫外〜可視光線で露光した後、
前記の有機溶織あるいは有機祷謀と前記非11厳の風合
溶媒を用いて未露光部の樹Mを溶出することにより、連
光−のみ硬化、鵜存するパターンが得られる。
次に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
によりなんら限定されるものではない。
実施例を 撹拌棒と温度計のついた1tSつロフラスコtこ、6−
アミノ−1,5,3−トリメチル−1〜(2′−カルボ
キシ−4′−ア才))フェニルインダン31.042 
(0,1モル)とジメチルアセトアミド300mgを加
え、均−溶液とした。水浴で反応液を0℃に保ちながら
、ここにピロメリット鍍二無水物2L81y (0,1
モル)を徐々pc加え、0℃で4時間攪拌した。次に、
グリシジルメタクリレ−) 42.62 (0,4iモ
ル)とペンクルジメチルア2ン910q(6,7ミリモ
ル)を加え、60℃に保ったまま20時間攪拌を続けた
。これに無水酢酸107sd  (1モル)とピリジン
40d(0,5モル)を加え、50℃で4時間反応させ
た。こV反応液をトルエン6ノ中に注いでメタクリルエ
ステル化したポリイミドを沈澱させ、次にメタノールで
洗浄した後真空転繰を行い、定量的hc生成物を得た。
このボリイiド樹@ sl、71 (o、osモル)と
メチレンブルー119及びp−トルエンスルフィン酸ナ
トリウム25qをジメチルホルムア2ド15〇−中に癖
かしてワニスS*とし、ガラス板にスピンナーで塗布し
、50℃で10分間転燥した。この試料板上にパターン
マスクフィルムを書着させ、超高圧水銀灯の光を1.a
;r/−だけ照射した後、テトラヒドロ7ランとメタノ
ールの風合溶媒(体積比2;1)で1AfI11シたと
ころ露光部の硬化したネガ朦の凹凸ノくターンを得九。
この硬化樹脂の耐熱性を熱重量分析で一定したところ、
空気中10℃/minの昇温適度で540℃まで重量減
少が見られなかった。
実施例1 11拌411トiif計のついた1tSつ口7ラスコに
、6−アiノー1.5.5−トリメチル−1−(2’−
力ルボキシ−4′−アミノ)フェニルインダン24.8
2 (0,0gモル)と3,5−ジアミノ安息香酸5.
4g(0,02モル)及びN−メチルピロリドン500
−を加え均一溶液とl−た。水浴で反応液を0℃に保ち
ながら、ここにベンゾフェノンテトラカルボン駿二無水
物52.21(0,1モル)を徐々に加え、0℃で4時
間攪拌した。次に、4−ヒドロキシベンザルアセトフェ
ノン22.5y(o、 1 モル)トペンジルトリメチ
ルアンモニウムヒドロキシド6.51 (−0,0fモ
ル)を加え、120℃に保ったまま200時間反応せた
。これに無水酢酸<a、y−(1モル)とピリジン40
m(0,5モル)を加え、50℃で4時間反応させた。
この反応液をトルエン31中に注いでベンザルアセトフ
ェノン残基を絢鎖に有するポリイ建ドを沈澱さぜ、次に
メタノールで洗浄した後、^9!I、鎌を行い、定量的
に生成物を得友。
このポリイミド1tjllls−5rをジメチルアセド
アイド100−中に爵かしてワニス溶液とし、その後は
実施v41と岡橡にして露光を行ったところ、4.2J
/−の紫外線jll覚とジメチルアセトアンドとメタノ
ールの混合[1(体積比3暑1)によるm像によって露
光部の硬化したネガ型パターンを得た。この硬化#J!
脂の耐熱性を熱鳳量分析で絢定したところ、空気中、1
0℃/m1nO昇温遭度で550℃普で重量減少が見ら
れなかった。
実施例五 撹拌棒とff1度針のついた115つロフラスコに、6
−アiノー1.5.3− )ジメチル−1−(2’−カ
ルボキシ−4′−アミノ)フェニルインダン24、 B
y (0,08%ル)と5.5−ジアンノ安息香酸s、
 a、 (0,02モル)及びポリリン酸250−を加
え、均−NI波とした。ここにピロメリット酸ニー水物
21.By(C1,1モル)を加え、激しく攪拌し7な
がら、80℃で4時間反応させた。室温まで冷却してか
らこれに4−アミノジベンザルアセトン30.0f(0
,12モル)を加え、再び激しく攪拌しながら170℃
で2時間反志させ友。室温まで冷却してから、これを5
tの氷水中に注ぎ、沈毅したポリマーを水とメタノール
で洗浄した後、真空IIL線を行い、ジベンザルアセト
ン残基を側鎖に有するポリイミドを定量的に得た。
このポリイミド樹脂15.0gとミヒラー・り−トン0
.5fをジメチルホルムアきドラ00−中に溶かしてワ
ニス溶液とし、その發は実施例2と同様にして露光と現
像を行つ九ところ、3.5 J /−の紫外線篇光と現
像によって露光部の硬化したネガ型パターンを得た。こ
の硬化樹脂の耐熱性を熱菖量分析で鋤定したところ、9
気中、10℃/winの昇温速度で550℃壕で重量減
少が見られなかった。
応用例 !J!施例慣例1.2Sで得られた各ポリインド樹脂1
0fと2.6−ジ(4′−アジドベンザル)シクロヘキ
サノン1.Ofをジメチルホルムアミド80−に加えて
5種のワニスS*とした。各溶液をガラス板上にスピン
ナーでm布し、50℃で15分間乾燥した。この試料板
上にパターンマスクフィルムを密着させ、超^圧水銀灯
の光をそれぞれ1.OJ/aj、2.5 J /aJ、
1.8 J’ /ajだけ照射した後、ジメチルアセト
アミドとメタノールの温合溶lll1(体積比3:1)
で未露光部を洗い出して、露光部のみ硬化したイガ型の
凹凸パターンを得た。硬化樹脂の耐熱性を鵬腫量分析で
測定したところ、空気中、10℃/minの昇温適度で
それぞれ550℃、540℃、550℃まで重量減少が
見られなかった。
以上説明したように、本発明による感光性ポリイミドJ
I41/iIは、有機1媒に可涛性であるため加工性に
優れ、又、扉エエI!終了後の高温加熱処理を必要とせ
すに耐熱性樹脂となる特徴を有している。父、その結果
、樹脂の体積収縮もなく、寸法安定性に優れるという利
点を有している。更に、光反応生成物は、架橋ポリイミ
ド構造を作るため、耐熱性のみならず、電気絶縁性、機
械的特性にも優れた特徴を鳴している。父、員皺畏域の
可視光に−まで感光する増感剤の作用によってポリイミ
ド自身の光吸収による反応性の低下を防ぎ、濃い着色フ
ィルムに固有の低反応性を十分補っている。更に、本発
明による感光性ポリイミド禰脂の製造方法によって、性
能のばらつきが少なく、フィルム廖戚総に優れた感光性
amが得られるという利点を有しでいる。
これらの数多くの%−を有す勾とこりから本発明の感光
性ポリイミド樹脂は電子型業界をごνけるプリント−路
製造用レジスト兼絶縁材料とし。
で、わるいFi手導体のam加工あるいは壱愼飴縁材料
として−めて有効である。
特許出願人 日本電信電貼公社 代 塩 入   中  本    太

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  一般式: (式中、R1は四価の芳香族炭化水嵩残基、R1は三価
    の脂肪族残基又は芳香族残基、RJ#−i鎖中又は環中
    KJ4−CH−基を有する一価01111族基又は芳香
    族基を示し、Xは一〇〇〇を示し、mは正の整数、nは
    0又は正の整数を示す、)で表わされることを特徴とす
    る感光性ボリイ建ド樹脂。 (2)一般式: (式中、氏は四価の芳香族炭化水嵩残基を示す、)で表
    わされるテトラカルlン酸二無水物(璽)と4.5.6
    又は7−モツアミノー1゜5.5−トリメチル−1−(
    2’(又は5′)−力ルlキシ−4’−7<ノ〕 フェ
    ニルインダンをii*有機溶媒中で反応させ、続いてこ
    の反応物と一般弐g 有する一価の脂肪族基又は芳香族基を示し、の基を示す
    。)で表わされる化金物を反応させ、次いで脱水閉環さ
    せることを特徴とする、一般式! (式中、R1及びR1は上記一般式(II)及び(it
    )におけるものと−じ意味を有し、Xは一〇〇〇−1−
    C0NH−又は−COOCH,CHC山0−の結合鎖H を示し、mは正の整数を示す。)で表わされる感光性ポ
    リインド樹脂の製造方法。 (31)一般式: (式中、Rtti四価の芳香族炭化水嵩残基を示す、)
    で表わされるテトラカルボン酸二無水物(1)と4.S
    、4又は7−モツアiノー1゜s、s−トリメチル−1
    −(2’(又は5′)−カルボキシ−4′−72ノ〕 
    フェニルインダンと一般式: (式中、烏は三価の脂肪族残基又は芳香族残基を示す。 )で表わされるジアミノ化合物ff)とを極性有機溶媒
    中で反応させ、続いてこの反応物と一般式: 有する一一の脂肪族基又は芳香族基を示り。 −Ct及び−Brよシなる詳から適dれた1稙の基を示
    す。)で表わさizる化合物を反応させ、次いで脱水閉
    環させることを%像とする、一般式; (式中、R1、R2及びRsは上記一般式(1)、(Y
    )及び(till)におけるものと同じ意味を有数を示
    す、)で貴わされる感光性ポリイミド樹脂の製造方法。
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