[发明专利]聚酰亚胺的前驱物组合物及其应用

说明书

技术领域

本案是中国专利申请200610162485.X的分案申请。本发明涉及一种聚酰 亚胺(polyimide，简称PI)的前驱物组合物，本发明还关于该组合物于聚酰亚 胺的制备应用。

背景技术

聚酰亚胺由于具有优异的热安定性及良好的机械、电气及化学性质，一直 是高性能高分子材料的首选。此外，由于半导体在特性上的要求越来越高，而 传统无机材料有其应用上的极限及缺点，而聚酰亚胺的特性，在某些方面正可 以弥补传统无机材料其不足之处。因此，当杜邦公司的芳香族聚酰亚胺技术开 发之后，即受到广泛的注意，且发展出许多具多用途的聚酰亚胺。

在半导体工业上，聚酰亚胺被广泛应用于钝化膜、应力缓冲膜、α粒子遮 蔽膜、干式蚀刻防护罩、微机电和层间绝缘膜等方面，且正陆续开发出其他新 用途。其中，以作为保护集成电路元件的涂膜的应用为主，因聚酰亚胺材料可 通过集成电路元件可靠性的测试。而且，聚酰亚胺的应用不仅只于集成电路工 业，它在电子构装、漆包线、印刷电路板、感测元件、分离膜及结构材料上都 相当重要，扮演着关键性材料的角色。

一般以二阶段的聚合缩合反应方式以合成聚酰亚胺。其中，通常于第一阶 段将二胺单体溶于如N-甲基吡咯酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基甲酰 胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)的极性、非质子溶剂中，再加入近等摩尔的二酸 酐单体。其后，于低温或常温下进行缩合反应，形成聚酰亚胺前驱物 (precursor)，即，聚酰胺酸(poly(amic acid)；简称为PAA)。

接着，进行第二阶段，通过加热方式的酰亚胺化(thermal imidization) 或化学方式的酰亚胺化(chemical imidization)，进行缩合脱水环化反应，将 聚酰胺酸转变为聚酰亚胺。

目前制备聚酰亚胺的反应流程可简述如下：

于上述制备方法中，如第一阶段所得的聚酰胺酸分子量未达一定标准(即， 分子量过小)，于酰亚胺化后(imidization)，无法得到具良好物性的聚酰亚胺 膜。然而，若第一阶段所得聚酰胺酸的分子量过高，则其黏度便会太大，以致 于操作性变差，易于涂布时有流平性不良等缺点。举例言之，于进行旋转涂布 时，容易产生中凸与厚边等不易流平现象。此外，过高的聚酰胺酸分子量，将 于进行第二阶段的酰亚胺化时，因分子间的交互作用以及分子链键长的缩短， 产生极大内应力，致使所涂布的基材弯曲变形。因此，为免除前述问题，文献 上业已广泛探讨第二阶段酰亚胺化的升温梯度曲线与内应力关系，并研究出各 式降低内应力的方式。然而，前述流平性与内应力问题，究其原因，均来自第 一阶段所得聚酰胺酸分子量过高所致。换言之，若能妥善控制聚酰胺酸分子量， 便可提供具优良物性的聚酰亚胺膜。

此外，聚酰胺酸相当容易吸湿，进而使聚酰胺酸与水分子反应而降解，故 通常需要保存于-20℃低温冷藏，以降低高分子降解反应进行。

上述问题，多年来持续困扰着从事聚酰亚胺研究的人士。材料特性与操作 性，诚如鱼与熊掌一般，无法兼得。本发明即针对前述问题所为的研发成果， 通过特殊的合成方式，可于兼顾操作性的情形下，提供具所需物性的聚酰亚胺 膜，以符合业界的需求。

发明内容

本发明的一个目的，在于提供一种聚酰亚胺的前驱物组合物，其包含酰胺 酸低聚物与一末端具有一酯基(-C(O)OR)与一羧基(-C(O)OH)的二酸酐衍生物 反应所形成的化合物。

本发明的另一目的，是提供一种聚酰亚胺，其利用本发明聚酰亚胺的前驱 物组合物聚合而得。

在本发明的第一方面，提供了一种用以提供聚酰亚胺的前驱物组合物，其 包含

(a)具下式(1)的酰胺酸低聚物

以及

(b)具下式(2)的化合物

其中R各自独立为具1至14个碳原子的直链或支链烷基、酚基或乙烯系 不饱和基；

G及G₁可为相同或不同且各自独立为4价有机基团；

P为2价有机基团；及

m为1至100的整数；且

其中组份(a)与组份(b)的摩尔数比为0.8∶1至1.2∶1。

本发明的另一方面提供一种聚酰亚胺，其利用下列成分的组合物聚合而成：