[发明专利]聚酰亚胺前体及其应用

说明书

本发明涉及聚酰亚胺前体及其应用。本发明提供一种具有式(1)或(1’)的结构的酰胺酸酯低聚物：其中G、P、R、R_x、D、E及m如说明书中所定义。本发明还提供包含上述酰胺酸酯低聚物的聚酰亚胺前体组合物、及由上述组合物所制得的聚酰亚胺。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺(polyimide，简称PI)的前体，本发明还涉及该前体在制备聚酰亚胺中的应用。

背景技术

聚酰亚胺由于具有优异的热稳定性及良好的机械、电气及化学性质，一直是高性能高分子材料的首选。聚酰亚胺于集成电路工业、电子构装、漆包线、印刷电路板、感测组件、分离膜及结构材料等应用上都相当重要，并扮演着关键性材料的角色。

一般以二阶段缩聚反应方式合成聚酰亚胺。第一阶段将二胺单体溶于如N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亚砜(DMSO)的极性非质子性溶剂中，再加入等摩尔二酸酐单体。其后，于低温或常温下进行缩合反应，形成聚酰亚胺前体(precursor)，即，聚酰胺酸(poly(amic acid)；简称为PAA)。接着，第二阶段通过加热酰亚胺化(thermal imidization)或化学酰亚胺化(chemical imidization)，进行缩合脱水环化反应，将聚酰胺酸转变为聚酰亚胺。上述制备聚酰亚胺的反应流程可简述如下。

在上述制备方法中，若第一阶段所得到的聚酰胺酸分子量未达一定标准(即，分子量过小)，在酰亚胺化(imidization)后，无法得到具有良好物性的聚酰亚胺膜。然而，若第一阶段所得到的聚酰胺酸的分子量过高，则其粘度便会太大，以致于操作性变差，易于在涂布时产生流平性不良等缺点。此外，过高的聚酰胺酸分子量，在进行第二阶段酰亚胺化时，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。

台湾专利第096128743号申请案披露了一种可作为聚酰亚胺前体的酰胺酸酯低聚物。该酰胺酸酯低聚物一端具有氨基，另一端则同时具有酯基(-COOR)及羧基(-COOH)的端基，处于亚稳状态(meta-stable status)。但是，在长时间的储存下，在多个酰胺酸酯低聚物中仍会有少部分的氨基与另一端(即酯基(-COOR)及羧基(-COOH)的端基)反应，造成粘度变高，操作性不佳。且，该酰胺酸酯低聚物末端氨基易与脱水剂反应，因此，不适用化学酰亚胺化(低温环化)，仅能局限于传统高温加热方式的酰亚胺化(高温环化)。另外，以加热方式进行酰亚胺化，通常需在至少300℃的高温下持续进行数小时，才能得到100％酰亚胺化，此工艺费时且易产生工业安全问题，且当产物有较低键能的侧链时，高温的环境往往会在环化前破坏侧链。

感光型聚酰亚胺(Photosensitive polyimide,PSPI)是在聚酰亚胺或其前体的结构中导入感光基，赋予其感光性，不但保有聚酰亚胺原有的优异机械、电气性质，又可兼具感光特性。在半导体工艺中，使用感光型聚酰亚胺，可取代原有光阻剂，简化工艺步骤，对于提升工艺合格率及降低成本都有帮助。

含丙烯酰氧基的感光型聚酰亚胺为目前技术领域中已知者。然而，此类基团会影响所希望的聚酰亚胺性质，因此，必须在曝光后，设法将其移除。然而，含丙烯酰氧基的化合物沸点通常高达250℃，若在半导体工艺中使用此类感光型聚酰亚胺，则必须使用较高的硬烘温度。

美国专利第6,605,353号披露了有关以环氧化物(epoxy)改性的感光型聚酰亚胺。但是由于此聚合物以环氧化物与酸反应，其反应性不佳，且开环后的OH官能团会再与环氧基(epoxy)反应，因此会面临缺乏稳定性及热稳定性等问题。