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JPS5813088B2 - Method for producing siloxane-modified polyimide precursor - Google Patents
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JPS5813088B2 - Method for producing siloxane-modified polyimide precursor - Google Patents

Method for producing siloxane-modified polyimide precursor

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Publication number
JPS5813088B2
JPS5813088B2 JP56029241A JP2924181A JPS5813088B2 JP S5813088 B2 JPS5813088 B2 JP S5813088B2 JP 56029241 A JP56029241 A JP 56029241A JP 2924181 A JP2924181 A JP 2924181A JP S5813088 B2 JPS5813088 B2 JP S5813088B2
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JP
Japan
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siloxane
polyimide precursor
modified polyimide
solution
intrinsic viscosity
Prior art date
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Application number
JP56029241A
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JPS57143328A (en
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一雅 五十嵐
勝彦 山口
和夫 伊香
和幸 三木
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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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)
  • Silicon Polymers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は芳香族テトラカルボン酸二無水物と重合反応
させるジアミノ化合物の一部としてジアミノシロキサン
を用いるシロキサン変性ポリイミド前駆体の製造法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a siloxane-modified polyimide precursor using diaminosiloxane as part of a diamino compound polymerized with an aromatic tetracarboxylic dianhydride.

従来、半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜は、CVD
(Chemical Vapor Depositio
n)法などにより、二酸化珪素の使用が検討されてきた
が、薄肉の二酸化珪素膜はクラックが発生しやすい、ピ
ンホールが多数存在するなどの欠点があることから、半
導体への応用がおくれている。
Conventionally, surface protection films and interlayer insulating films of semiconductor devices have been formed by CVD.
(Chemical Vapor Depositio
The use of silicon dioxide has been considered using methods such as n), but its application to semiconductors has been delayed due to drawbacks such as the tendency for thin silicon dioxide films to crack and the presence of many pinholes. There is.

近年、この分野に上記の二酸化珪素膜に代わる新規材料
として、耐熱性高分子とくにポリイミドが注目されてい
る。
In recent years, heat-resistant polymers, particularly polyimide, have been attracting attention in this field as a new material to replace the above-mentioned silicon dioxide film.

すなわち、この耐熱性高分子はワイヤボンデイングに耐
えうる充分な耐熱性を有し、また卓越した電気絶縁性、
低応力歪、機械的強度など多くのすぐれた利点を有し、
厚膜とした場合でもクラツクが生じない、ピンホールが
僅少に抑えられるなどの点で注目を集めている有機材料
である一方、ダイオードのジャンクション保護膜は、従
来、シリコンゴム、シリコンフェスなどが用いられ、半
導体素子のp−N接合面(ジャンクション)を保護する
機能をもたせているが、一般にシリコン化合物は水に対
して本質的に透過性であり半導体を総合的に評価した場
合、耐湿性という面で信頼性の低下はさけられなかった
In other words, this heat-resistant polymer has sufficient heat resistance to withstand wire bonding, and also has excellent electrical insulation properties.
It has many excellent advantages such as low stress strain and mechanical strength.
Organic materials are attracting attention because they do not cause cracks even when made into thick films, and pinholes are suppressed to a small extent.However, silicone rubber, silicone face, etc. have traditionally been used as junction protection films for diodes. It has the function of protecting the p-N junction of semiconductor elements, but silicon compounds are generally essentially permeable to water, and when semiconductors are comprehensively evaluated, they have the function of protecting the p-N junction of semiconductor devices. A decline in reliability was unavoidable.

このジャンクション保護膜にも、近年、ポリマー自体が
耐湿特性にすぐれるポリイミドなどの耐熱性高分子が応
用されるようになってきた。
In recent years, heat-resistant polymers such as polyimide, which themselves have excellent moisture resistance, have been used for this junction protective film.

このように、ポリイミドを中心とした耐熱性高分子が各
種半導体処理用保護膜あるいは絶縁膜として検討される
ようになってきたが、この種の耐熱性高分子にはシリコ
ンウエハ、ガラスなどの素地表面との密着性に劣り接着
しにくいという欠点があり、これがため半導体素子など
の信頼性がいまひとつ満足できるものとはいえなかった
In this way, heat-resistant polymers, mainly polyimide, are being considered as protective films or insulating films for various semiconductor processing, but these types of heat-resistant polymers can be used on substrates such as silicon wafers and glass. It has the disadvantage of poor adhesion to the surface and is difficult to adhere to, and as a result, the reliability of semiconductor devices and the like has not been satisfactory.

このことから、上記耐熱性高分子の密着性を改善するた
めの提案が種々なされており、そのひとつに、ポリイミ
ドに関し、芳香族テトラカルボン酸二無水物とジアミノ
化合物との重合反応によりポリイミド前駆体を合成する
際に、上記のジアミノ化合物としてジアミノシロキサン
を使用する方法がある。
For this reason, various proposals have been made to improve the adhesion of the above-mentioned heat-resistant polymers, and one of them is to create a polyimide precursor using a polymerization reaction between an aromatic tetracarboxylic dianhydride and a diamino compound. When synthesizing, there is a method of using diaminosiloxane as the above diamino compound.

この方法は、分子骨格中にジアミノシロキサンから誘導
されるSi−O−Si結合を導入して、この結合部分に
よりシリコンウエハ、ガラスなどの珪素含有材の珪素原
子との間に化学的結合の手を持たせ、これを珪素含有材
への接着現象の活性点として密着性の向上を図らんとす
るものである。
This method introduces Si-O-Si bonds derived from diaminosiloxane into the molecular skeleton, and these bonding parts form chemical bonds with silicon atoms in silicon-containing materials such as silicon wafers and glass. The purpose is to improve adhesion by using these as active sites for adhesion to silicon-containing materials.

ところが、上記の提案法では、ジアミノシロキサンをジ
アミノ化合物中かなりの割合であるいはジアミノ化合物
のすべてとして使用しているため、密着性の向上を図る
ことができたとしてもポリイミド膜の耐湿特性を大きく
損なう問題がある。
However, in the above proposed method, diaminosiloxane is used in a considerable proportion of the diamino compound or as all of the diamino compound, so even if the adhesion can be improved, the moisture resistance properties of the polyimide film will be significantly impaired. There's a problem.

また、ジアミノシロキサンの過剰使用はポリイミド本来
のi性、電気絶縁性、機械的強度などの面でも必らずし
も好ましいものとはいえなかった。
Further, excessive use of diaminosiloxane was not necessarily preferable in terms of polyimide's inherent i-property, electrical insulation properties, mechanical strength, etc.

さらに、前記提案法のなかには、ジアミノシロキサンを
過剰使用して合成されたポリイミド前駆体とジアミノシ
ロキサンを全く用いないでつまり分子内に珪素原子を含
まないジアミンを用いて合成されたポリイミド前駆体と
の混合物とする方法もあるが、この場合でも混合物中に
占める珪素含有量が犬であるため前述と同様の問題が生
じるばかりか、混合物であるが故に密着性ないし耐湿特
性さらにその他の一般特性がロット間でばらつきややく
、安定した性能が得られなかつた。
Furthermore, in the proposed method, a polyimide precursor synthesized using an excess of diaminosiloxane and a polyimide precursor synthesized without using diaminosiloxane at all, that is, using a diamine that does not contain a silicon atom in the molecule. There is also a method of using a mixture as a mixture, but even in this case, not only does the silicon content in the mixture cause the same problems as mentioned above, but also because it is a mixture, the adhesion, moisture resistance, and other general characteristics may vary depending on the lot. It was difficult to obtain stable performance due to the large variations between the two.

一方、この種のシロキサン変性ポリイミド前,駆体は、
耐熱性その他の一般特性上固有粘度の高い高分子量体と
されることが望まれるが、この場合従来のシロキサン未
変性のポリイミド前駆体におけると同様に、溶液粘度が
高くなり実用的な固形分濃度が得られない問題がある。
On the other hand, this type of siloxane-modified polyimide precursor is
It is desirable to use a polymer with high intrinsic viscosity due to heat resistance and other general properties, but in this case, as with conventional siloxane-unmodified polyimide precursors, the solution viscosity will be high and the solid content concentration will be lower than practical. There is a problem that I cannot get it.

たとえば、ポリイミド前駆体の合成時の仕込濃度は、一
般に経済的観点などから低くとも5〜15重量%程度と
されているのが普通であるが、このように低い仕込み濃
度としたときでも、スピンコート、デイソピングあるい
ははけ塗りなどに適した溶液粘度を得るためには、重合
反応ごさらに相当量希釈しなければならない。
For example, the feed concentration during the synthesis of polyimide precursors is generally set to be at least 5 to 15% by weight for economical reasons, but even with such a low feed concentration, spin In order to obtain a solution viscosity suitable for coating, desopping or brushing, a considerable amount of dilution must be made during the polymerization reaction.

そして、かかる希釈操作は、製造ロット間での溶液粘度
のバラツキや塗工作業を複雑とする原因となり、また固
形分濃度の著るしい低下によって、形成される塗膜にハ
ジキや偏肉現象を生じさせ、ポリイミド膜の性能に悪影
響をおよぼす結果となる。
Such a dilution operation causes variations in solution viscosity between production lots and complicates the coating process, and also causes repellency and uneven thickness in the formed coating film due to a significant decrease in solid content concentration. This results in an adverse effect on the performance of the polyimide film.

この発明は、上記の観点から、高濃度状態で塗工可能な
粘度を示し、しかも素地表面に対して密着性にすぐれか
つ耐湿特性良好なポリイミドを与え、またこのポリイミ
ドが本来の耐熱性、電気絶縁性、機械的強度などを具備
しうるようなシロキサン変性ポリイミド前駆体を得るた
めに、鋭意検討を重ねた結果、見い出されたものである
In view of the above, the present invention provides a polyimide that exhibits a viscosity that allows coating in a highly concentrated state, has excellent adhesion to the substrate surface, and has good moisture resistance. This discovery was made as a result of extensive research in order to obtain a siloxane-modified polyimide precursor that has insulation properties, mechanical strength, etc.

すなわち、この発明は、不活性溶媒中で、次の一般式; (RIは二価の有機基、R′は一価の有機基であり、n
は1〜1000の整数である) で表わされるジアミノシロキサンと分子内に珪素原子を
含まないジアミンとからなるジアミノ化合物を芳香族テ
トラカルボン酸二無水物と、上記ジアミノシロキサンが
ジアミノ化合物全体量の1〜4モル%となる割合で重合
反応させることにより、珪素含有量が0.5重量%以下
のシロキサン変性ポリイミド前駆体の溶液を得る第1の
工程と、この工程ご土記の溶液を40〜80℃で加熱熟
成して上記前駆体の固有粘度を低下させる第2の工程と
を含むことを特徴とする密着性および耐湿特性の良好な
ポリイミドに変換しうるシロキサン変性ポリイミト育J
駆体の製造法に係るものである。
That is, this invention provides the following general formula; (RI is a divalent organic group, R' is a monovalent organic group, and n
is an integer from 1 to 1000) A diamino compound consisting of a diamino siloxane represented by: A first step of obtaining a solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a silicon content of 0.5% by weight or less by carrying out a polymerization reaction at a ratio of ~4% by mole; a second step of reducing the intrinsic viscosity of the precursor by heating and aging at 80°C.
This relates to a method for producing a precursor.

このように、この発明においては、ポリイミドの密着性
を改善するために用いられるジアミノシロキサンは、前
記特定範囲が必要かつ充分なものであり、かかる使用害
拾にすると、ポリイミド前駆体中に占める湿熱分解や酸
ないしアルカリにより切断されやすいシロキサン結合部
分がごく僅かなものとなるために、ポリイミドの耐湿特
性を低下させることがなく、またポリイミド本来の耐熱
性、電気絶縁性、機械的強度などを損なう心配もないこ
とを見い出した。
As described above, in this invention, the diaminosiloxane used to improve the adhesion of polyimide is necessary and sufficient within the above specified range. Since the siloxane bonds that are easily broken by decomposition or acid or alkali are extremely small, the moisture resistance properties of polyimide are not reduced, and polyimide's inherent heat resistance, electrical insulation, mechanical strength, etc. are not impaired. I found out that there is nothing to worry about.

一方、ジアミノシロキサンを上記使用割合にして合成さ
れるシロキサン変性ポリイミド前駆体は、このままでは
従来の前駆体と同様に溶液粘度が高くなる欠点を有して
いる。
On the other hand, the siloxane-modified polyimide precursor synthesized using diaminosiloxane in the above-mentioned proportion has the same drawback as conventional precursors in that it has a high solution viscosity.

ところが、前記この発明により、重合反応どのポリイミ
ド前駆体溶液をさらに特定の温度下で加熱熟成すると、
前駆体の分子開裂ないし再配列によってその固有粘度が
低下し、そのご溶剤で希釈しなくとも塗布可能な溶液粘
度が得られること、およびこの方法で高濃度でかつ低粘
度の溶液としたときに、前記手段によって達成されたポ
リイミド膜としてのすぐれた密着性および耐湿特性はも
ちろんのこと、耐熱性、機械的強度、電気絶縁性などに
ほとんど悪影響をおよぼさないものであることを見い出
したものである。
However, according to the present invention, when the polyimide precursor solution in the polymerization reaction is further heated and aged at a specific temperature,
Molecular cleavage or rearrangement of the precursor lowers its intrinsic viscosity, resulting in a solution viscosity that can be coated without dilution with a solvent, and when this method is used to form a solution with high concentration and low viscosity. It has been discovered that, in addition to the excellent adhesion and moisture resistance properties of a polyimide film achieved by the above-mentioned means, it has almost no adverse effect on heat resistance, mechanical strength, electrical insulation, etc. It is.

この発明において一般式(1)で示されるジアミノシロ
キサンは、式中の2個のRIおよび各R′がそれぞれ同
一もしくは異なるものであってもよく、従来公知のもの
が広く包含される。
In the diaminosiloxane represented by the general formula (1) in the present invention, two RIs and each R' in the formula may be the same or different, and a wide variety of conventionally known diaminosiloxanes are included.

その代表的なものを例示すると以下の如くである。Typical examples are as follows.

この発明において用いられる分子内に珪素原子を含まな
いジアミン(以下、単に珪素不含ジアミンと称する)は
、次の一般式(2); (R2は珪素原子を含まない二価の有機基であるで表わ
される芳香族ジアミン、脂肪族ジアミンおよび脂環族ジ
アミンが含まれ、式中のR2は前記一般式(1)中のR
Iと同一であっても異なるものであってもよい。
The diamine that does not contain a silicon atom in its molecule (hereinafter simply referred to as a silicon-free diamine) used in this invention has the following general formula (2); (R2 is a divalent organic group that does not contain a silicon atom) It includes aromatic diamines, aliphatic diamines, and alicyclic diamines represented by the formula, in which R2 is R in the general formula (1).
It may be the same as or different from I.

とくに好適なのは芳香族ジアミンであるが、その代表例
を示すと、たとえばメタフエニレンジアミン、パラフエ
ニレンジアミン、44′−ジアミノジフエニルメタン、
4・4−ジアミノジフエニルエーテル、2・2′−ビス
(4−7ミノフエニル)プロパン、3・3′−ジアミノ
ジフェニルスルホン、4・4′−ジアミノジフエニルス
ルホン、4・4′−ジアミノジフエニルスルフィド、ベ
ンジジン、ペンジジン−3・3′−ジカルボン酸ペンジ
ジン−3・3′−ジスルホン酸、ペンジジン−3−モノ
カルボン酸、ペンジジンー3−モノスルホン酸、3・3
′−ジメトキシ−ベンジジン、パラービス(4−アミノ
フエノキシ)ベンゼン、メタービス(4−アミノフエノ
キシ)ベンゼン、メタキシリレンジアミン、パラキシリ
レンジアミンなどが挙げられる。
Particularly preferred are aromatic diamines, representative examples of which include metaphenylenediamine, paraphenylenediamine, 44'-diaminodiphenylmethane,
4,4-diaminodiphenyl ether, 2,2'-bis(4-7minophenyl)propane, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl Sulfide, benzidine, penzidine-3,3'-dicarboxylic acid, penzidine-3,3'-disulfonic acid, penzidine-3-monocarboxylic acid, penzidine-3-monosulfonic acid, 3,3
'-dimethoxy-benzidine, parabis(4-aminophenoxy)benzene, metabis(4-aminophenoxy)benzene, metaxylylene diamine, paraxylylene diamine, and the like.

この発明において上記のジアミノシロキザンと珪素不含
ジアミンとからなるジアミノ化合物と重合反応させる芳
香族テトラカルボン酸二無水物は、次の一般式(3); (Arは四価の有機基である) で表わされるものであり、その代表的なものを例示する
と、たとえばピロメリット酸二無水物、3・3′・4・
4′−ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、3・
3′・4・4′−ビフエニルテトラカルボン酸二無水物
、2・3・3′・4′−ビフエニルテトラカルボン酸二
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・2・5・6−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、2・2−ビス(3・4−ジカルボキシフ
エニル)プロパンニ無水物、ビス(3・4−ジヵルボキ
シフエニル)スルホンニ無水物、3・4・9・10−ペ
リレンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3・4−ジカ
ルボキシフエニル)エーテルニ無水物、2・2′−ビス
(2・3−ジカルボキシフエニル)プロパンニ無水物、
1・1′−ビス(2・3一ジカルボキシフエニル)エタ
ンニ無水物、ベンゼン−1・2・3・4−テトラカルボ
ン酸二無水物、2・3・6・7−アントラセンテトラカ
ルボン酸二無水物、1・2・7・8−フエナントレンテ
トラカルボン酸二無水物などがある。
In this invention, the aromatic tetracarboxylic dianhydride polymerized with the diamino compound consisting of the above diaminosiloxane and silicon-free diamine has the following general formula (3); (Ar is a tetravalent organic group) ), and representative examples include pyromellitic dianhydride, 3, 3', 4,
4'-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3.
3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3',4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(3,4-dicarboxyphenyl)propani Anhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfone dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)ether dianhydride , 2,2'-bis(2,3-dicarboxyphenyl)propanihydride,
1,1'-bis(2,3-dicarboxyphenyl)ethane dianhydride, benzene-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride Examples include anhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, and the like.

この発明にとくに好適な芳香族テトラカルボン酸二無水
物は、3・3′・4・4′−ビフエニルテトラカルボン
酸二無水物である。
A particularly suitable aromatic tetracarboxylic dianhydride for this invention is 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride.

この二無水物を使用すると、高温高湿雰囲気下、たとえ
ば121℃、2気圧のプレッシャークツカーテスト(以
下、単にPCTと略す)による電気特性がもつともすぐ
れた、つまり耐湿特性の極めて良好なポリイミドが得ら
れ、保護膜ないし絶縁膜としての性能を大きく向上させ
ることができる。
When this dianhydride is used, it is possible to produce polyimide with excellent electrical properties in a high-temperature, high-humidity atmosphere, such as a pressure Kutzker test (hereinafter simply referred to as PCT) at 121°C and 2 atm, that is, extremely good moisture resistance. Thus, the performance as a protective film or an insulating film can be greatly improved.

もちろん、他の二無水物を使用する場合でも耐湿特性の
向上を図りうるが、パツシベーション膜などとして応用
する場合その膜厚を厚くするのが望ましい。
Of course, the moisture resistance can be improved by using other dianhydrides, but it is desirable to increase the thickness of the film when it is used as a passivation film.

この発明の第1の工程においては、上記のジアミノシロ
キサンと珪素不含ジアミンとを同時に芳香族テトラカル
ボン酸二無水物と重合反応させることが必要で、たとえ
ば両ジアミノ化合物を別々に重合させてのち混合する方
式では、密着性および耐湿特性のばらつきを生じ、品質
の安定化を図りえない。
In the first step of the present invention, it is necessary to simultaneously polymerize the diaminosiloxane and the silicon-free diamine with the aromatic tetracarboxylic dianhydride; for example, after polymerizing both diamino compounds separately, The mixing method causes variations in adhesion and moisture resistance, making it impossible to stabilize quality.

この重合反応に用いられるジアミノシロキサンは、すで
に述べたように、ジアミノ化合物全体量の1〜4モル%
、好適には3〜35モル%であり、また得られるシロキ
サン変性ポリイミド前駆体中に含まれてくる珪素含有量
が0.5重量%以下となるように、その使用量を設定し
なければならない。
As mentioned above, the diaminosiloxane used in this polymerization reaction is 1 to 4 mol% of the total amount of diamino compounds.
, is preferably 3 to 35 mol%, and the amount used must be set so that the silicon content contained in the obtained siloxane-modified polyimide precursor is 0.5% by weight or less. .

これらの量的関係を満足しなければ、密着性と耐湿特性
との両立が難しくなる。
Unless these quantitative relationships are satisfied, it becomes difficult to achieve both adhesion and moisture resistance.

このジアミノシロキサンと珪素不含ジアミンとからなる
ジアミノ化合物の芳香族テトラカルボン酸二無水物に対
する使用割合は、通常等モルとされるが、必要に応じて
一方を多少多くしても差し支えない。
The ratio of the diamino compound consisting of diaminosiloxane and silicon-free diamine to the aromatic tetracarboxylic dianhydride is usually equimolar, but one may be slightly increased if necessary.

重合反応は、従来公知の方法に準じて行なえばよく、不
活性溶媒の存在下、一般に窒素ガス気流中で重合発熱を
勘案して通常40℃以下、とくに好適には30℃以下に
制限しながら所定の重合度が得られるまで反応させれば
よい。
The polymerization reaction may be carried out according to conventionally known methods, generally in the presence of an inert solvent and in a stream of nitrogen gas, taking into account the polymerization heat generated, while limiting the temperature to usually 40° C. or lower, particularly preferably 30° C. or lower. The reaction may be carried out until a predetermined degree of polymerization is obtained.

なお、半導体素子表面の保護膜あるいは絶縁膜としての
ポリイミドは、イオン性不純物に汚染されることをさけ
なければならない。
Note that polyimide used as a protective film or an insulating film on the surface of a semiconductor element must be prevented from being contaminated with ionic impurities.

Na+、K+、Ca++などのカチオン性不純物、Cl
−などのアニオン性不純物などからの汚染を受けないよ
うに注意しなければならず、特にNa+イオンはポリイ
ミド保護膜あるいは絶縁膜の電気將性に悪影響を及ぼす
Cationic impurities such as Na+, K+, Ca++, Cl
Care must be taken to avoid contamination from anionic impurities such as -, and in particular Na+ ions have a negative effect on the electrical properties of the polyimide protective film or insulating film.

そのため重合に際しては原料モノマー、溶媒ともに周知
の方法により充分精製した後、使用すべきである。
Therefore, during polymerization, both the raw material monomer and the solvent should be sufficiently purified by well-known methods before use.

例えばNa+イオンで5PPm以下、好適には1ppm
以下であることが望ましい。
For example, Na+ ion is 5PPm or less, preferably 1ppm.
The following is desirable.

このような重合反応に用いられる不活性溶媒としては、
たとえばN−メチル−2−ピロリドン、N・N′−ジメ
チルアセトアミド、N・N′−ジメチルホルムアミド、
N・N′−ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホ
ルアミドなどの高極性塩基性溶媒が用いられる。
Inert solvents used in such polymerization reactions include:
For example, N-methyl-2-pyrrolidone, N.N'-dimethylacetamide, N.N'-dimethylformamide,
Highly polar basic solvents such as N.N'-dimethylsulfoxide and hexamethylphosphoramide are used.

この種の溶媒はいずれも吸湿性が大きく、吸湿された水
は重合時の分子量の低下、貯蔵安定性の低下の原因とな
るので使用に先だって脱水剤で充分に脱水しておくのが
よい。
All of these types of solvents are highly hygroscopic, and absorbed water causes a decrease in molecular weight during polymerization and a decrease in storage stability, so it is best to thoroughly dehydrate with a dehydrating agent before use.

またこれ宴 ンゾニトリル、ベンゼン、フェノールの如き汎用溶媒を
併用することもできる。
Further, general-purpose solvents such as benzonitrile, benzene, and phenol can also be used in combination.

しかしその使用量は生成ポリイミド前駆体の溶解度を低
下させない範囲にすべきである。
However, the amount used should be within a range that does not reduce the solubility of the polyimide precursor produced.

上記方法で合成されるシロキサン変性ポリイミド前駆体
の重合度は、反応物の固有粘度〔η〕を調べることによ
って簡単に検知できるものであるが、この固有粘度が1
.3〜3.0となるまでの高重合度とされていることが
望ましい。
The degree of polymerization of the siloxane-modified polyimide precursor synthesized by the above method can be easily detected by examining the intrinsic viscosity [η] of the reactant.
.. It is desirable that the degree of polymerization is as high as 3 to 3.0.

これより低くなるようでは、耐熱性その他の一般特性に
好結果が得られないからである。
This is because if it is lower than this, good results will not be obtained in terms of heat resistance and other general properties.

この明細書に記載される固有粘度〔η〕とは、溶媒とし
てN−メチル−2−ピロリドンを使用し、測定温度30
±0.01℃(恒温槽)で次式にしたがって算出した値
を意味するものである。
The intrinsic viscosity [η] described in this specification is measured using N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and at a measurement temperature of 30
It means the value calculated according to the following formula at ±0.01°C (constant temperature bath).

t;ウベローデ粘度計で迎淀されるポリマー溶液の落下
時間 t0;上記同様に測定される溶媒の落下時間C;ポリマ
ー濃度(0.5重量%とする)この発明の第2の工程に
おいては、上記第1の工程に引き続き同一反応容器内で
窒素気流中、40〜80℃、好適には50〜60℃まで
昇温して加熱熟成を行なうものであり、この加熱熟成に
よって第1の工程で得た高重合度のシロキサン変性ポリ
イミド前駆体に適度な分子開裂ないし再配列を生じさせ
て、低分子量化するものである。
t; Falling time t0 of the polymer solution collected by the Ubbelohde viscometer; Falling time C of the solvent measured in the same manner as above; Polymer concentration (assumed to be 0.5% by weight) In the second step of this invention, Following the first step, heat aging is carried out in the same reaction vessel in a nitrogen stream by raising the temperature to 40 to 80°C, preferably 50 to 60°C. The obtained siloxane-modified polyimide precursor having a high degree of polymerization is subjected to appropriate molecular cleavage or rearrangement to reduce the molecular weight.

低分子量化の度合は、溶液粘度とポリイミド特性との関
係によって決められるものであり、一般には固有粘度が
0.3〜0.7となるようにするのが好ましい。
The degree of molecular weight reduction is determined by the relationship between solution viscosity and polyimide properties, and it is generally preferable to set the intrinsic viscosity to 0.3 to 0.7.

目安として、溶液濃度25重量%で溶液粘度が1000
〜20000センチポイズ程度である。
As a guide, the solution viscosity is 1000 at a solution concentration of 25% by weight.
~20,000 centipoise.

上記固有粘度があまりに低くなりすぎると、最終段階で
の皮膜形成能に劣ってくるし、また半導体に適用したと
きの絶縁特性、耐熱性その他の諸特性が損なわれる。
If the above-mentioned intrinsic viscosity becomes too low, the film forming ability in the final stage will be poor, and the insulation properties, heat resistance and other properties will be impaired when applied to semiconductors.

加熱熟成温度をとくに40〜80℃に設定した理由は、
80℃を越える温度、とくに100℃以上になると架橋
反応が進行しゲル化の危険があるためであり、また40
℃より低くなると熟成の効果が充分に得られず、熟成時
間も長くなって作業性を損なうためである。
The reason why the heat aging temperature was set at 40 to 80℃ is as follows.
This is because if the temperature exceeds 80°C, especially above 100°C, the crosslinking reaction will proceed and there is a risk of gelation.
This is because if the temperature is lower than ℃, the effect of ripening will not be sufficiently obtained, and the ripening time will become longer, impairing workability.

このようにして得られる最終生成物としてのシロキサン
変性ポリイミド前駆体は、その重合度が低下していると
いっても、飽くまでもつぎの一般式(4)にて示される
ように、珪素不含ジアミンとジアミノシロキサンがアミ
ド結合を介して芳香族テトラカルボン酸二無水物へ付加
した結合単位が、ランダムであるポリマー構造を有する
ものであり、このポリイミド前駆体の分子鎖にシロキサ
ン結合がごく僅か組み込まれた構造を有することを特徴
としている。
Even though the siloxane-modified polyimide precursor as the final product obtained in this way has a lower degree of polymerization, it is still a silicon-free diamine as shown in the following general formula (4). The bonding units of diaminosiloxane and aromatic tetracarboxylic dianhydride added to aromatic tetracarboxylic dianhydride via amide bonds have a random polymer structure, and very few siloxane bonds are incorporated into the molecular chain of this polyimide precursor. It is characterized by having a structure.

(RI、R2、R′、nおよびArは前記のとおりlお
よびmはともに正の整数で、m/l+m=0.01〜0
.04である) (RI、R2、R′Ar、n、lおよびmは前記のとお
りである) かかるシロキサン変性ポリイミド前駆体は、その溶液粘
度が低く、たとえば第1の工程での仕込み濃度を20〜
25重量%ないしそれ以上としたときでも第2の工程ご
にあえて希釈しなくとも、スピンコート、ディッピング
あるいははけ塗りなどに適した粘度を有している。
(RI, R2, R', n and Ar are both positive integers, m/l+m=0.01 to 0, as described above.
.. 04) (RI, R2, R'Ar, n, l, and m are as described above) Such a siloxane-modified polyimide precursor has a low solution viscosity, and for example, the charging concentration in the first step is ~
Even when the amount is 25% by weight or more, it has a viscosity suitable for spin coating, dipping, brushing, etc. without diluting it in each second step.

一方、これを上記塗工法によりシリコンウエハの如き被
着体に塗工したのち、高温加熱処理して、脱水、環化す
ることにより、シリコンウエハ、ガラスなどに対してす
ぐれた密着性を示す前記の一般式(5)で示される如き
ポリイミドに変換でき、またこのポリイミドは耐湿特性
に非常にすぐれているとともに、その本来の良好な耐熱
性、耐薬品性、機械的特性および卓越した電気絶縁性を
具備している。
On the other hand, by coating this on an adherend such as a silicon wafer using the above coating method, and then subjecting it to high temperature heat treatment, dehydration, and cyclization, it exhibits excellent adhesion to silicon wafers, glass, etc. This polyimide can be converted into a polyimide as shown by the general formula (5), and this polyimide has excellent moisture resistance, as well as its inherent good heat resistance, chemical resistance, mechanical properties, and excellent electrical insulation properties. Equipped with:

したがって、この発明法によって得られるシロキサン変
性ポリイミド前駆体は、半導体素子の表面保護膜や層間
絶縁膜、ダイオードのジャンクション保護膜など従来公
知の各種用途に広く応用できる利点がある。
Therefore, the siloxane-modified polyimide precursor obtained by the method of this invention has the advantage of being widely applicable to various conventionally known uses such as surface protective films and interlayer insulating films for semiconductor devices, and junction protective films for diodes.

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。
EXAMPLES Below, examples of the present invention will be described in more detail.

実施例1 攪拌装置、冷却管、温度計および窒素置換装置を付した
500mlのフラスコを水浴上に固定した。
Example 1 A 500 ml flask equipped with a stirrer, condenser, thermometer and nitrogen purge device was fixed on a water bath.

水素化カルシウムで一昼夜乾燥しさらに窒素置換ご蒸留
したN・N′−ジメチルホルムアミド148.71gを
上記フラスコ中に加え、窒素を流し込み、以下の方法で
第1の工程を実施した。
148.71 g of N·N'-dimethylformamide, which had been dried over calcium hydride for one day and distilled under nitrogen purging, was added to the flask, nitrogen was flushed, and the first step was carried out in the following manner.

まづ、1mlのマイクロシリンジによりビス(3−アミ
ノプロピル)テトラメチルジシロキサン;H2N℃CH
2+−3Si(CH3)2−0−Si(CH3)2(C
H2)3NH20.87g(0.0035モル)、つい
で4・4′−ジアミノジフエニルエーテル19.3g(
0.0965モル)を仕込み、溶解するまで攪拌した。
First, bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane; H2N℃CH using a 1ml microsyringe.
2+-3Si(CH3)2-0-Si(CH3)2(C
H2) 20.87 g (0.0035 mol) of 3NH, then 19.3 g of 4,4'-diaminodiphenyl ether (
0.0965 mol) and stirred until dissolved.

そのご、3・3′・4・4′−ビフエニルテトラカルボ
ン酸二無水物29.4g(0.1モル)を徐々に添加し
た。
Thereafter, 29.4 g (0.1 mol) of 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride was gradually added.

反応系を30℃以下となるように保持しながら透明粘稠
溶液となるまで攪拌した。
The reaction system was stirred while maintaining the temperature below 30° C. until a transparent viscous solution was obtained.

このようにして得られたシロキサン変性ポリイミド前駆
体の25重量%溶液は、25℃BH型粘度計で測定され
る粘度(以下同様;が測定上限(2000000センチ
ポイズ)以上であり、前駆体の固有粘度は1.67、珪
素含有量は0.397重量%であった。
The 25% by weight solution of the siloxane-modified polyimide precursor thus obtained has a viscosity measured with a BH type viscometer at 25°C (the same applies hereinafter), which is at least the measurement upper limit (2,000,000 centipoise), and an intrinsic viscosity of the precursor. was 1.67, and the silicon content was 0.397% by weight.

つぎに、第2の製造工程として、水浴を取り去って湯浴
に換え、同一の反応容器を55±5℃に加熱攪拌し、窒
素気流中6時間加熱熟成したのち、さらに引き続き28
時間、計34時間加熱熟成することにより、固有粘度が
0.42、溶液粘度が4400センチポイズとなるまで
低分子量化した。
Next, in the second production step, the water bath was removed and replaced with a hot water bath, the same reaction vessel was heated to 55±5°C with stirring, heated and aged in a nitrogen stream for 6 hours, and then continued for 28 hours.
By heating and aging for a total of 34 hours, the molecular weight was reduced until the intrinsic viscosity was 0.42 and the solution viscosity was 4400 centipoise.

この前駆体溶液をシリコンウエハ上にスピンコートし、
熱風乾燥機中150℃で1時間、200℃で1時間、2
50℃で6時間加熱処理して、強じんなポリイミド皮膜
を形成した。
Spin coat this precursor solution onto a silicon wafer,
1 hour at 150℃ in a hot air dryer, 1 hour at 200℃, 2
A tough polyimide film was formed by heat treatment at 50°C for 6 hours.

このポリイミド皮膜の赤外吸収スペクトルは、1780
cm−1および1720cm−1にイミド基形成にもと
づく>C=0の吸収が認められた。
The infrared absorption spectrum of this polyimide film is 1780
Absorption >C=0 due to imide group formation was observed at cm-1 and 1720 cm-1.

なお、上記スピンコートは、3500r.p.mの回転
数で前駆体溶液を2〜3g滴下する方法で行なった。
In addition, the above-mentioned spin coating was performed at 3500 rpm. p. This was carried out by dropping 2 to 3 g of the precursor solution at a rotational speed of m.

実施例2 精製N・N−ジメチルホルムアミドの使用量を125.
91gとし、芳香族テトラカルボン酸二無水物としてピ
ロメリット酸二無水物21.8g(0.1モル)を使用
した以外は、実施例1と同様に重合反応(第1の工程)
を行なって、珪素含有量が0.469重量%、固有粘度
が1.65、溶液粘度が2000000センチポイズ以
上の高分子量のシロキサン変性ポリイミド前駆体の25
重量%溶液を得た。
Example 2 The amount of purified N·N-dimethylformamide used was 125.
Polymerization reaction (first step) was carried out in the same manner as in Example 1, except that 21.8 g (0.1 mol) of pyromellitic dianhydride was used as the aromatic tetracarboxylic dianhydride.
25 of a high molecular weight siloxane-modified polyimide precursor having a silicon content of 0.469% by weight, an intrinsic viscosity of 1.65, and a solution viscosity of 2,000,000 centipoise or more.
A weight percent solution was obtained.

つぎに、第2の工程として、上記の前駆体溶液を実施例
1の場合と同様にして55±5℃で24時間加熱熟成す
ることにより、固有粘度0.38、溶液粘度2200セ
ンチポイズとなるまで低分子量化した。
Next, as a second step, the above precursor solution was heated and aged at 55±5°C for 24 hours in the same manner as in Example 1 until the intrinsic viscosity was 0.38 and the solution viscosity was 2200 centipoise. The molecular weight has been reduced.

この前駆体溶液をシリコンウエハ上に実施例1と同様に
スピンコートし、熱風乾燥機中で150℃で1時間、2
00℃で1時間、300℃で1時間加熱処理して強じん
なポリイミド皮膜を形成した。
This precursor solution was spin-coated onto a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and dried in a hot air dryer at 150°C for 1 hour.
A tough polyimide film was formed by heat treatment at 00°C for 1 hour and at 300°C for 1 hour.

実施例3 精製N・N′−ジメチルホルムアミドの使用量を156
.53gとし、芳香族テトラカルボン酸二無水物として
3・1・4・4′−ベンゾフエノンテトラカルボン酸二
無水物32.2g(0.1モル)を、珪素不含ジアミン
として4・4′−ジアミノジフエニルメタン19.10
7g(0.0965モル)を使用した以外は、本実施例
1と同様にして重合反応(第1の工程)を行なって、珪
素含有量が0.377重量%固有粘度が1.38で、溶
液粘度が1700000センチポイズの高分子量のシロ
キサン変性ポリイミド前駆体の25重量%溶液を得た。
Example 3 The amount of purified N・N'-dimethylformamide used was 156
.. 53g, 32.2g (0.1 mol) of 3,1,4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride as aromatic tetracarboxylic dianhydride, and 4,4' as silicon-free diamine. -diaminodiphenylmethane 19.10
The polymerization reaction (first step) was carried out in the same manner as in Example 1, except that 7 g (0.0965 mol) was used, and the silicon content was 0.377% by weight, and the intrinsic viscosity was 1.38. A 25% by weight solution of a high molecular weight siloxane-modified polyimide precursor having a solution viscosity of 1,700,000 centipoise was obtained.

つぎに、第2の工程として、上記の前駆体溶液を、実施
例1の場合と同様にして、55±5℃で15時間加熱熟
成することにより、固有粘度0.45で、溶液粘度23
00センチポイズとなるまで低分子量化した。
Next, as a second step, the above precursor solution was heated and aged at 55±5°C for 15 hours in the same manner as in Example 1, so that the intrinsic viscosity was 0.45 and the solution viscosity was 23.
The molecular weight was reduced to 0.00 centipoise.

この前駆体溶液をシリコンウエハ上に実施例1と同様に
スピンコートしたのち加熱処理したポリイミド皮膜を形
成した。
This precursor solution was spin-coated onto a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then heat-treated to form a polyimide film.

この皮膜は、6ケ月経過ごの引張抗張力が初期値の40
%に低下したが、保護膜ないし絶縁膜としては充分に使
用できる程度の強じん性であった。
The tensile strength of this film after 6 months was 40% of the initial value.
%, but it was strong enough to be used as a protective film or an insulating film.

比較例 1 精製N・N′−ジメチルホルムアミドの使用量を148
.27g、4・4′−ジアミノジフエニルエーテルの使
用量を19.9g(0.0995モル)、ビス(3−ア
ミノプロピル)テトラメチルジシロキサンの使用量を0
.1243g(0.0005モル)とした以外は、実施
例1と同様にして重合反応(第1の工程)を行なって、
珪素含有量が0.057重量%、固有粘度が2.37で
、溶液粘度が2000000センチポイズの高分子量の
シロキサン変性ポリイミド前駆体の25重量%溶液を得
た。
Comparative Example 1 The amount of purified N・N'-dimethylformamide used was 148
.. 27g, the amount of 4,4'-diaminodiphenyl ether used was 19.9g (0.0995 mol), and the amount of bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane used was 0.
.. A polymerization reaction (first step) was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount was 1243 g (0.0005 mol),
A 25% by weight solution of a high molecular weight siloxane-modified polyimide precursor having a silicon content of 0.057% by weight, an intrinsic viscosity of 2.37, and a solution viscosity of 2,000,000 centipoise was obtained.

つぎに、第2の工程として、上記の前駆体溶液を実施例
1と同様の操作で加熱熟成することにより、固有粘度が
0.41、溶液粘度が2700センチポイズとなるまで
低分子量化した。
Next, as a second step, the precursor solution was heated and aged in the same manner as in Example 1 to lower the molecular weight until the intrinsic viscosity was 0.41 and the solution viscosity was 2700 centipoise.

この前駆体溶液をシリコンウエハ上に実施例1と同様に
スピンコートしたのち加熱処理してポリイミド皮膜を形
成した。
This precursor solution was spin-coated onto a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then heat-treated to form a polyimide film.

比較例 2 精製N・N′−ジメチルホルムアミドの使用量を149
.22g、4・4′−ジアミノフエニルエーテルの使用
量を18.6g(0:093モル)、ビス(3−アミノ
プロピル)テトラメチルジシロキサンの使用量を1.7
395g(0.007モル)とした以外は、実施例1と
同様にして重合反応(第1の工程)を行なって、珪素含
有量が0.791重量%、固有粘度が0.80で、溶液
粘度が50000センチポイズのシロキサン変性ポリイ
ミド前駆体の25重量%溶液を得た。
Comparative Example 2 The amount of purified N・N'-dimethylformamide used was 149
.. 22g, the amount of 4,4'-diaminophenyl ether used was 18.6g (0:093 mol), and the amount of bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane used was 1.7g.
The polymerization reaction (first step) was carried out in the same manner as in Example 1, except that the amount was 395 g (0.007 mol). A 25% by weight solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a viscosity of 50,000 centipoise was obtained.

つぎに、第2の工程として、上記の前駆体溶液を実施例
1と同様の操作で加熱熟成することにより、固有粘度が
0.45、溶液粘度が5100センチポイズとなるまで
低分子量化した。
Next, as a second step, the above precursor solution was heated and aged in the same manner as in Example 1 to lower the molecular weight until the intrinsic viscosity was 0.45 and the solution viscosity was 5100 centipoise.

この前駆体溶液をシリコンウエハ上に実施例1と同様に
ヌピンコートしたのち加熱処理してポリイミド皮膜を形
成した。
This precursor solution was coated on a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then heated to form a polyimide film.

比較例 3 ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン
と4・4′−ジアミノジフエニルエーテルとを実施例2
と同じ割合で別々にピロメリット酸二無水物と重合反応
させたのち、両者を混合してポリイミド前駆体混合物の
25重量%溶液を得た。
Comparative Example 3 Bis(3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane and 4,4'-diaminodiphenyl ether were prepared in Example 2.
After carrying out a polymerization reaction with pyromellitic dianhydride separately in the same proportion as , the two were mixed to obtain a 25% by weight solution of a polyimide precursor mixture.

ジアミノシロキサンから得たポリイミド前駆体の固有粘
度は0.63、珪素不含ジアミンから得たポリイミド前
駆体の固有粘度は2.00であった。
The intrinsic viscosity of the polyimide precursor obtained from diaminosiloxane was 0.63, and the intrinsic viscosity of the polyimide precursor obtained from silicon-free diamine was 2.00.

またポリイミド前駆体混合物中の珪素含有量は0.46
9重量%で、溶液粘度は測定上限(2000000セン
チポイズ)以上であった。
Also, the silicon content in the polyimide precursor mixture is 0.46
At 9% by weight, the solution viscosity was above the measurement upper limit (2,000,000 centipoise).

つぎに、上記溶液を、さらに実施例1と同様の操作で加
熱熟成することにより、固有粘度が0.53、溶液粘度
が4100センチポイズとなるまで低分子量化した。
Next, the above solution was further heated and aged in the same manner as in Example 1 to lower the molecular weight until the intrinsic viscosity was 0.53 and the solution viscosity was 4100 centipoise.

この前駆体溶液を実施例2と同様にスピンコートしたの
ち、さらに同様に加熱処理してポリイミド皮膜を形成し
た。
This precursor solution was spin-coated in the same manner as in Example 2, and then heat-treated in the same manner to form a polyimide film.

比較例 4 精製N・N′−ジメチルホルムアミドの使用量を99.
27gとし、芳香族テトラカルボン酸二無水物としてピ
ロメリット酸二無水物を21.8g(0.1モル)、珪
素不含ジアミンとしてパラーフエニレンジアミンを10
.42f(0.0965モル)、ジアミノシロキサンと
してビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキ
サンを0.87g(0.0035モル)使用した以外は
、実施例1と同様にして重合反応(第1の工程)を行な
って、珪素含有量が0.594重量%、固有粘度が1.
58で、溶液粘度が1800000センチポイズのシロ
キサン変性ポリイミド前駆体の25重量%溶液を得た。
Comparative Example 4 The amount of purified N·N'-dimethylformamide used was 99.9%.
27 g, 21.8 g (0.1 mol) of pyromellitic dianhydride as the aromatic tetracarboxylic dianhydride, and 10 g of paraphenylene diamine as the silicon-free diamine.
.. Polymerization reaction (first Step) was carried out to obtain a silicon content of 0.594% by weight and an intrinsic viscosity of 1.
58, a 25% by weight solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a solution viscosity of 1,800,000 centipoise was obtained.

つぎに、第2の工程として、上記の前駆体溶液を実施例
1と同様の操作で加熱熟成することにより、固有粘度が
0.39、溶液粘度が1900センチポイズとなるまで
低分子量化した。
Next, as a second step, the above precursor solution was heated and aged in the same manner as in Example 1 to lower the molecular weight until the intrinsic viscosity was 0.39 and the solution viscosity was 1900 centipoise.

この前駆体溶液をシリコンウエハ上に実施例1と同様に
スピンコートしたのち、さらに加熱処理してポリイミド
皮膜を形成した。
This precursor solution was spin-coated onto a silicon wafer in the same manner as in Example 1, and then further heat-treated to form a polyimide film.

つぎに、上記実施例1〜3および比較例1〜4で得られ
たポリイミド皮膜の同一環境条件下での密着性および電
気絶縁性につき試験した。
Next, the polyimide films obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 were tested for adhesion and electrical insulation under the same environmental conditions.

また、ポリイミド皮膜を形成する際のスピンコートによ
る塗布性(塗膜の状態)を目視にて観察した。
Furthermore, the coatability (state of the coating film) by spin coating when forming the polyimide film was visually observed.

これらの結果は、次の表に示されるとおりであった。These results were as shown in the following table.

なお、実施例1〜3におけるAとは、各実施例の結果で
あり、Bとは参考のために各実施例において第2の工程
を省略し、第1の工程で得た高分子量、高粘度のシロキ
サン変性ポリイミド前駆体溶液を塗布可能な程度にまで
溶媒で希釈してポリイミド皮膜を形成したときの試験結
果である。
Note that A in Examples 1 to 3 is the result of each example, and B is the high molecular weight and high molecular weight obtained in the first step, with the second step omitted in each example for reference. These are test results when a polyimide film was formed by diluting a viscous siloxane-modified polyimide precursor solution with a solvent to the extent that it could be coated.

上記の表から明らかなように、この発明によって製造さ
れるシロキサン変性ポリイミド揃駆体の溶液によれば、
シリコンウエハ、ガラスなどの素子表面への塗布性にす
ぐれ、クラツク、ピンホールなど塗膜欠陥に起因する欠
点を克服でき、密着性、耐熱性、低応力性、機械的強度
にすぐれ、また耐湿特性にもすぐれるポリイミド皮膜を
形成でき、半導体素子の安定供給ならびに信頼性向上に
寄与するものであることが判る。
As is clear from the above table, according to the solution of the siloxane-modified polyimide precursor produced by the present invention,
It has excellent applicability to device surfaces such as silicon wafers and glass, can overcome defects caused by coating defects such as cracks and pinholes, and has excellent adhesion, heat resistance, low stress, mechanical strength, and moisture resistance. It can be seen that a polyimide film with excellent properties can be formed, contributing to stable supply of semiconductor devices and improved reliability.

またこの発明において芳香族テトラカルボン酸二無水物
として33′・4・4′−ビフエニルテトラカルボン酸
二無水物を用℃・た実施例1によればその効果がとくに
顕著となることも明らかである。
It is also clear that in Example 1, in which 33',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride was used as the aromatic tetracarboxylic dianhydride in this invention, the effect was particularly remarkable. It is.

一方、この発明とは異なり、重合反応ご加熱処理を行な
わないもの(各実施例のB)では、いずれも塗布性が悪
くなり、またジアミノシロキサンの使用量が少ないもの
(比較例1)や逆に使用量が多いもの(比較例2、4)
では、密着性を損なうか耐湿特性が悪くなり、さらにジ
アミノシロキンの使用量がこの発明の範囲内にあっても
ジアミノシロキサンと珪素不含ジアミンとを別々に芳香
族テトラカルボン酸二無水物と反応させる方法を採ると
(比較例3)、密着性や耐湿特性などに好結果が得られ
ないことも判る。
On the other hand, unlike this invention, in the case where heat treatment is not performed during the polymerization reaction (B in each example), the coating properties are poor, and in the case where the amount of diaminosiloxane used is small (comparative example 1), (Comparative Examples 2 and 4)
In this case, the adhesion may be impaired or the moisture resistance properties may be deteriorated, and furthermore, even if the amount of diaminosiloxane used is within the range of this invention, diaminosiloxane and silicon-free diamine must be separately mixed with aromatic tetracarboxylic dianhydride. It can also be seen that when the reaction method is adopted (Comparative Example 3), good results are not obtained in terms of adhesion, moisture resistance, etc.

なお、別の実験として、実施例1における第2の工程で
の加熱処理時間を6時間として固有粘度0.75、溶液
粘度30000センチポイズのシロキサン変性ポリイミ
ド前駆体をつくり、これを用いて前記同様にポリイミド
皮膜を形成したところ、スピンコート時の塗膜性状はあ
る程度改良されていたが、偏肉発生がややみられ実施例
1に較べて塗布性に劣っていた。
As another experiment, a siloxane-modified polyimide precursor having an intrinsic viscosity of 0.75 and a solution viscosity of 30,000 centipoise was prepared by changing the heat treatment time in the second step in Example 1 to 6 hours, and using this, the same procedure as above was performed. When a polyimide film was formed, the properties of the film during spin coating were improved to some extent, but some thickness unevenness was observed, and the coating properties were inferior to those of Example 1.

また、逆に加熱処理時間を60時間として固有粘度0.
28、溶液粘度600センチポイズのシロキサン変性ポ
リイミド前駆体をつくり、これを用いてポリイミド皮膜
を形成したところ、低分子量化が進みすぎているため皮
膜にミクロクラツクが発生し、絶縁破壊電圧が低下し、
半導体表面保護膜ないし絶縁膜としての性能を発揮させ
えなかった。
Conversely, when the heat treatment time was 60 hours, the intrinsic viscosity was 0.
28. When a siloxane-modified polyimide precursor with a solution viscosity of 600 centipoise was made and a polyimide film was formed using it, microcracks were generated in the film because the molecular weight was too low, and the dielectric breakdown voltage decreased.
The performance as a semiconductor surface protective film or an insulating film could not be demonstrated.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 不活性溶媒中で、次の一般式; (RIは二価の有機基、Rは一価の有機基であり、nは
1〜1000の整数である) で表わされるジアミノシロキサンと分子内に珪素原子を
含まないジアミンとからなるジアミノ化合物を芳香族テ
トラカルボン酸二無水物と、上記ジアミノシロキサンが
ジアミノ化合物全体量の1〜4モル%となる割合で重合
反応させることにより、珪素含有量が0.5重量%以下
のシロキサン変性ポリイミド前駆体の溶液を得る第1の
工程と、この工程ご上記の溶液を40〜80℃で加熱熟
成して上記前駆体の固有粘度を低下させる第2の工程と
を含むことを特徴とする密着性および耐湿特性の良好な
ポリイミドに変換しうるシロキサン変性ポリイミド前駆
体の製造法。 2 第1の工程でのシロキザン変性ポリイミド罰駆体の
固有粘度が1.3〜3.0の範囲にあり、かつ第2の工
程でのシロキサン変性ポリイミド前駆体の固有粘度が0
.3〜0.7の範囲にある特許請求の範囲第1項記載の
シロキサン変性ポリイミド前駆体の製造法。 3 芳香族テトラカルボン酸二無水物として、3・3′
・4・4′−ビフエニルテトラカルボl二無水物を使用
してなる特許請求の範囲第1項または第2項記載のシロ
キサン変性ポリイミド前駆体の製造法。
[Claims] 1 In an inert solvent, represented by the following general formula: (RI is a divalent organic group, R is a monovalent organic group, and n is an integer from 1 to 1000) Polymerizing a diamino compound consisting of diaminosiloxane and a diamine that does not contain a silicon atom in the molecule with an aromatic tetracarboxylic dianhydride in a proportion such that the diaminosiloxane accounts for 1 to 4 mol% of the total amount of the diamino compound. The first step is to obtain a solution of a siloxane-modified polyimide precursor having a silicon content of 0.5% by weight or less, and after this step, the above solution is heated and aged at 40 to 80°C to determine the intrinsic viscosity of the precursor. A method for producing a siloxane-modified polyimide precursor that can be converted into a polyimide with good adhesiveness and moisture resistance. 2 The intrinsic viscosity of the siloxane-modified polyimide precursor in the first step is in the range of 1.3 to 3.0, and the intrinsic viscosity of the siloxane-modified polyimide precursor in the second step is 0.
.. A method for producing a siloxane-modified polyimide precursor according to claim 1, wherein the siloxane-modified polyimide precursor has a molecular weight in the range of 3 to 0.7. 3 As aromatic tetracarboxylic dianhydride, 3.3'
- A method for producing a siloxane-modified polyimide precursor according to claim 1 or 2, which uses 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride.
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