JPH11199555A - 樹脂原料用酸無水物およびその開環反応物 - Google Patents

樹脂原料用酸無水物およびその開環反応物

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JPH11199555A
JPH11199555A JP80198A JP80198A JPH11199555A JP H11199555 A JPH11199555 A JP H11199555A JP 80198 A JP80198 A JP 80198A JP 80198 A JP80198 A JP 80198A JP H11199555 A JPH11199555 A JP H11199555A
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ring
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真佐夫 富川
Tomoyuki Yoshida
智之 吉田
Masaya Asano
昌也 浅野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱処理後の吸水率が低い、ポリイミド、ポリア
ミド樹脂の原料となる新規なフェノール性水酸基含有酸
無水物を提供する。 【解決手段】次の一般式(1)で表されることを特徴と
する樹脂原料用酸無水物およびその開環反応物。 【化1】 (式中、R1、R3は少なくとも2個以上の炭素原子を有
する3価の有機基、R2は少なくとも2個以上の炭素原
子を有する3価から6価の有機基、mは1から4までの
整数を示す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、半導体素子の表
面保護膜、層間絶縁膜など、耐熱性接着剤、耐熱性機械
部品などに適した新規なポリイミド、ポリアミド樹脂の
原料、エポキシ樹脂の原料である硬化剤となる樹脂原料
用酸無水物およびその開環反応物に関する。
【0002】
【従来の技術】酸無水物類は、ポリイミド樹脂、ポリア
ミド樹脂などの耐熱性樹脂の原料、エポキシ樹脂の原料
である硬化剤などとして重要である。しかしながら、こ
れらの酸無水物類により高度な機能を持たせるためにフ
ェノール性水酸基などの導入が要求されていた(例え
ば、特公平1−46862号公報)。特にジアミンとテ
トラカルボン酸二無水物よりなるポリイミドにおいては
アルカリ水溶液で現像できるものが要求され、特にフェ
ノール性水酸基を有した酸無水物類が要求されていた
が、未だ提供されていなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
を解決せしめ、新規のフェノール性水酸基を有した酸無
水物を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に本発明は、次の一般式(1)で表されることを特徴と
する樹脂原料用酸無水物およびその開環反応物から構成
される。
【0005】
【化2】 (式中、R1、R3は少なくとも2個以上の炭素原子を有
する3価の有機基、R2は少なくとも2個以上の炭素原
子を有する3価から6価の有機基、mは1から4までの
整数を示す。) 次に構成からなる。一般式(1)で表されることを特徴
とする酸無水物。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において上記式(1)で表
される酸無水物はフェノール性水酸基を有した酸無水物
である。上記式(1)中、R1、R2、R3はアミド結合
で結合されている。
【0007】上記式(1)中、R1、R3は少なくとも2
個以上の炭素原子を有する3価の有機基を示し、好まし
くは炭素数2から30までの3価の有機基を示してい
る。R1、R3は3つのカルボキシル基を有した化合物か
ら由来する基とすることができる。R1、R3の好ましい
具体例としては、トリメリット酸に由来するベンゼン残
基、トリメシン酸に由来するベンゼン残基、ナフタレン
トリカルボン酸に由来するナフタレン残基、ピリジント
リカルボン酸に由来するピリジン残基、ピリミジントリ
カルボン酸に由来するピリミジン残基、アントラセント
リカルボン酸に由来するアントラセン残基などの芳香族
性基、シクロヘキサントリカルボン酸残基などに由来す
る脂肪族含有基、あるいはこれらのアルキル基置換、パ
ーフルオロアルキル基置換、ハロゲン原子置換物を挙げ
ることができる。これらのうち、特に好ましいものは芳
香族性基である。
【0008】上記式(1)中、R2は少なくとも2個以
上の炭素原子を有する3価から6価の有機基を示し、好
ましくは炭素数2から30までの3から6価の有機基を
示している。R2はフェノール性水酸基と2個のアミノ
基に結合している。R2の好ましい具体例としては、ビ
ス(アミノ−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロ
パンに由来する残基、ビス(アミノ−ヒドロキシフェニ
ル)プロパンに由来する残基、ジアミノヒドロキシピリ
ミジン、ジアミノフェノール、アミノ−ヒドロキシフェ
ニルビフェニルに由来する残基などの芳香族性残基を挙
げることができる。
【0009】上記式(1)で表される酸二無水物に水や
アルコール等を反応させることによって、テトラカルボ
ン酸、ジカルボン酸ジエステル等の開環反応物を得るこ
とができる。
【0010】本発明の酸無水物の合成方法について説明
する。
【0011】まずR2に相当するヒドロキシジアミン化
合物を溶解させた溶液に、トリエチルアミンなどの三級
アミン、プロピレンオキサイドのようなエポキシ化合
物、ジヒドロピランなどの不飽和環状エーテル、メタク
リル酸エチルのような不飽和結合含有化合物の存在下
に、R1、R3に相当するトリカルボン酸モノクロリド、
あるいはトリカルボン酸1無水物モノクロリドを滴下す
る。反応後の精製を容易にするため、エポキシ化合物、
不飽和環状エーテル化合物、不飽和結合含有化合物の存
在下に脱塩酸反応を行うことが好ましい。特に好ましく
はエポキシ化合物、不飽和環状エーテル化合物の存在下
に脱塩酸反応を行う。
【0012】これとは別に、ジシクロヘキシルカルボジ
イミド、N、N−カルボニルジイミダゾール、ポリリン
酸などの脱水縮合剤の存在下にR2に相当する成分のヒ
ドロキシジアミノ化合物とR1、R3に相当する成分であ
るトリカルボン酸、あるいはトリカルボン酸1無水物を
反応させる。このようにして、上記式(1)に相当する
酸無水物、あるいはテトラカルボン酸を得ることができ
る。このようにして得られた化合物は、無水酢酸や無水
酢酸にアニソール、トルエンなどの有機溶媒を混合した
もので再結晶、あるいは昇華、真空乾燥機で50から2
00℃で乾燥を行い、完全に酸無水物化することができ
る。
【0013】本発明の酸無水物およびその開環反応物
は、ポリイミド、ポリアミドの樹脂原料として使用する
ことができる。これらの原料の重合方法としては、例え
ば、低温中でテトラカルボン酸2無水物とジアミン化合
物を反応させる方法、テトラカルボン酸2無水物とアル
コールとによりジエステルを得、その後アミンと縮合剤
の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸2無水物
とアルコールとによりジエステルを得、その後残りのジ
カルボン酸を酸クロリド化しアミンと反応させる方法な
どを挙げることができる。
【0014】
【実施例】以下発明をより詳細に説明するために、実施
例で説明する。実施例中で使用する特性の測定方法は、
以下のとおりである。
【0015】赤外吸収スペクトルの測定:日本分光
(株)製フーリエ変換型赤外分光光度計を用いて、KB
r法にて測定した。
【0016】融点の測定:島津製作所製示差熱分析装置
(DSC−50)を用い、アルミのセル内に目的物を入
れ、窒素気流下、昇温速度20℃/分で室温より350
℃まで測定した。融点は、示差熱曲線の吸熱ピーク部分
とした。
【0017】吸水率の測定:ポリイミド前駆体を6イン
チシリコンウェハに最終膜厚が20μmとなるように大
日本スクリーン(株)社製のコーターデベロッパーSC
W−636を用いてスピンコートした。このウェハを1
00℃で5分SCW−636のホットプレートを用いて
ベークし、その後光洋リンドバーグ(株)社製イナート
オーブンINH−15を用いて、酸素濃度が20ppm
以下の条件で140℃で30分熱処理した後、1時間か
けて350℃に昇温し、350℃で1時間熱処理した。
この後、オーブン内の温度が100℃以下になったとこ
ろでオーブンより取り出した。このウェハの周辺をカミ
ソリの刃で傷を付けて、45%のフッ酸水溶液に3分浸
漬し、ポリイミド膜をウェハより剥がした。このポリイ
ミド膜をヤマト科学(株)社製イナートオーブンDT−
42を用いて、200℃で3時間乾燥処理した。乾燥処
理後、膜の重量を測定し、さらに水に24時間浸漬した
後の重量を測定し、その重量の差より吸水率を測定し
た。
【0018】実施例1(酸無水物(A)の合成) ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフ
ルオロプロパン18.3g(0.05モル)をアセトン
100ml、プロピレンオキシド17.4g(0.3モ
ル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここにトリメリ
ット酸クロリド23.2g(0.11モル)をアセトン
150mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、
−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。溶液
をロータリーエバポレーターで100mlまで濃縮し、
溶液をトルエン2000mlに投入して、酸無水物
(A)を得た(収量22g、融点282℃)。また、酸
無水物(A)の赤外吸収スペクトルを図1に示す。酸無
水物(A)の構造を下記に示す。
【0019】
【化3】 次いで酸無水物(A)7.14g(0.01モル)をピ
リジン50mlに入れ、エタノール9.2g(0.2モ
ル)を加え、40℃で2時間攪拌し、酸無水物(A)の
開環反応物(A’)を得た。開環反応物(A’)の構造
を下記に示す。開環反応物(A’)は下記構造の化合物
の混合物として得られた。
【0020】
【化4】
【0021】実施例2(酸無水物(B)の合成) 3、3’−ジヒドロキシ−4、4’−ジアミノビフェニ
ル10.8g(0.05モル)をガンマブチロラクトン
250ml、プロピレンオキシド17.4g(0.3モ
ル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここにトリメリ
ット酸クロリド23.2g(0.11モル)をアセトン
100mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、
−5℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。出てき
た沈殿を濾過で集めて50℃で真空乾燥した。このもの
を無水酢酸にて再結晶し酸無水物(B)を得た(収量
22g、融点300℃以上)。また、酸無水物(B)の
赤外吸収スペクトルを図2に示す。酸無水物(B)の構
造を下記に示す。
【0022】
【化5】
【0023】実施例3(樹脂の合成) 500mlの4つ口フラスコに窒素導入管、温度計、攪
拌羽を取り付け、4、4’−ジアミノジフェニルエーテ
ル10.0g(0.05モル)をN−メチル−2−ピロ
リドン43gに25℃で溶解させた。ここに実施例1で
合成した酸無水物(A)35.7g(0.05モル)を
N−メチル−2−ピロリドン50gとともに加えた。2
5℃で1時間攪拌した後、50℃で4時間攪拌を続け
た。この後、加熱を止めて、ポリテトラフルオロエチレ
ン製のろ紙(住友電工(株)社製FP−500)でろ過
しポリイミド樹脂(A)を得た。このものの吸水率は
0.8%と小さく、良好な値であった。
【0024】比較例1 500mlの4つ口フラスコに窒素導入管、温度計、攪
拌羽を取り付け、2、4−ジアミノフェノール12.4
g(0.1モル)をN−メチル−2−ピロリドン100
gに25℃で溶解させた。ここに3、3’、4、4’−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.4g(0.
1モル)をN−メチル−2−ピロリドン10gとともに
加えた。25℃で1時間攪拌した後、50℃で4時間攪
拌を続けた。この後、加熱を止めて、ポリテトラフルオ
ロエチレン製のろ紙(住友電工(株)社製 FP−50
0)でろ過した。このものの吸水率は3%と大きな値で
あった。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、熱処理後の吸水率の小
さな新規なポリイミド、ポリアミド、エポキシ樹脂の原
料である硬化剤として有用なフェノール性水酸基含有酸
無水物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で合成した酸無水物(A)の赤外吸収
スペクトルのチャートを示す。
【図2】実施例2で合成した酸無水物(B)の赤外吸収
スペクトルのチャートを示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の一般式(1)で表されることを特徴と
    する樹脂原料用酸無水物。 【化1】 (式中、R1、R3は少なくとも2個以上の炭素原子を有
    する3価の有機基、R2は少なくとも2個以上の炭素原
    子を有する3価から6価の有機基、mは1から4までの
    整数を示す。)
  2. 【請求項2】請求項1記載の酸無水物を開環させた樹脂
    原料用酸無水物の開環反応物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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