(57)【要約】【課題】優れたＣ−Ｖ特性を示すポリイミド、特にフィルム形態のポリイミド、そのポリイミドを用いた積層基板、およびそれらを含むフレキシブルディスプレイ等の電子デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】抵抗値が４Ωｃｍのシリコンウェハ上に、ポリイミドフィルムを０．７５μｍの厚膜で形成した積層体の容量−電圧測定を行ったとき、０．００５／Ｖ以上の最大勾配を示すことを特徴とするポリイミド（但し、前記最大勾配は、前記シリコンウェハに対して前記ポリイミドフィルムに印加する直流電圧を最低電圧Ｖ１と最高電圧Ｖ２の間で、正方向走査と負方向走査を行いながら容量測定を行い、第３回目の正方向走査時の規格化容量−電圧曲線における勾配の絶対値の最大値を意味し、前記規格化容量−電圧曲線は、最低電圧Ｖ１における容量を１として規格化されている。）。【選択図】図２
2019189872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗値が４Ωｃｍのシリコンウェハ上に、ポリイミドフィルムを０．７５μｍの厚膜で形成した積層体の容量−電圧測定を行ったとき、０．００５／Ｖ以上の最大勾配を示すことを特徴とするポリイミド（但し、前記最大勾配は、前記シリコンウェハに対して前記ポリイミドフィルムに印加する直流電圧を最低電圧Ｖ１と最高電圧Ｖ２の間で、最低電圧Ｖ１から最高電圧Ｖ２までの正方向走査と、最高電圧Ｖ２から最低電圧Ｖ１までの負方向走査を走査速度０．２５Ｖ／ｓｅｃの条件で行いながら、２．５ｋＨｚの測定周波数で容量測定を行い、第３回目の正方向走査時の規格化容量−電圧曲線における勾配の絶対値の最大値を意味し、ここで前記最低電圧Ｖ１は、前記ポリイミドフィルムのみの容量が観察される電圧であり、前記規格化容量−電圧曲線は、最低電圧Ｖ１における容量を１として規格化されている。）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばフレキシブルデバイスの基板等の電子デバイス用途に好適に使用されるポリイミドに関し、さらにはポリイミドフィルム、ポリイミドフィルムを含む積層体および前記ポリイミドまたは積層体を含む電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイ用基板として、従来からガラスが用いられてきたが、ガラスは軽量化のために薄膜化すると強度が不足して壊れやすいという問題がある。そこで、ガラス基板の代替として、軽量でフレキシブル性に優れたプラスチック基板が提案されてきた。液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのディスプレイでは、各ピクセルを駆動するために、基板上にＴＦＴ等の半導体素子を形成する。このため、基板には耐熱性や寸法安定性が要求される。ポリイミドフィルムは、耐熱性、耐薬品性、機械的強度、電気特性、寸法安定性などに優れていることから、ディスプレイ用の基板として期待される。
【０００３】
ポリイミド基板上に形成したＴＦＴ素子について、非特許文献１および２は、ポリイミド基板界面に存在する負電荷により正のキャリアが誘起されて、これがＴＦＴ特性に影響を及ぼすことを報告している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊｕｎｅｈｗａｎ  Ｋｉｍら、“HighPerformance Reliebility LTPS Technology for Advanced Flexible MobileApplications”, IDW/AD’16, pp.1356-1359  (2016)
【非特許文献２】Ｙｉ−Ｄａ  Ｈｏら、“AbnormalVth Degradation Behavior of thePolycrystalline Silicon Thin-FilmTransistors on the Polyimide Substrate”,IDW’17, pp. 1508-1511 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のとおり、非特許文献１および２では、ＴＦＴ特性に対するポリイミド界面の影響を報告しているが、具体的に負電荷が存在し得る界面準位密度の評価は実施されていない。またポリイミドの詳細についての記載は無く、加えてポリイミド基板を変更してＴＦＴ特性を評価したデータもないため、基板として適したポリイミドの情報も不明である。
【０００６】
ポリイミドのような絶縁膜の表面の準位密度を評価する手法として、容量−電圧特性（以下、Ｃ−Ｖ特性と記載する）を測定する方法が挙げられる。一般に、半導体−絶縁膜―金属（電極）キャパシタの容量の電圧依存性を評価して得られるＣ−Ｖカーブは、半導体−絶縁膜界面に存在する準位密度の存在により形状が変化する事が知られている。従ってＴＦＴ特性等のデバイス特性に影響を与えるＣ−Ｖ特性を評価し、ディスプレイを含む半導体デバイスおよび電子デバイス用基板として最適なポリイミドフィルムを開発する上で、またポリイミドのさらなる用途拡大を図る上で、優れたＣ−Ｖ特性を有するポリイミドを提供することが必要である。
【０００７】
本発明は優れたＣ−Ｖ特性を示すポリイミド、特にフィルム形態のポリイミド、そのポリイミドを用いた積層基板、およびそれらを含むフレキシブルディスプレイ等の電子デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の事項に関する。
１．    抵抗値が４Ωｃｍのシリコンウェハ上に、ポリイミドフィルムを０．７５μｍの厚膜で形成した積層体の容量−電圧測定を行ったとき、０．００５／Ｖ以上の最大勾配を示すことを特徴とするポリイミド（但し、前記最大勾配は、前記シリコンウェハに対して前記ポリイミドフィルムに印加する直流電圧を最低電圧Ｖ１と最高電圧Ｖ２の間で、最低電圧Ｖ１から最高電圧Ｖ２までの正方向走査と、最高電圧Ｖ２から最低電圧Ｖ１までの負方向走査を走査速度０．２５Ｖ／ｓｅｃの条件で行いながら、２．５ｋＨｚの測定周波数で容量測定を行い、第３回目の正方向走査時の規格化容量−電圧曲線における勾配の絶対値の最大値を意味し、ここで前記最低電圧Ｖ１は、前記ポリイミドフィルムのみの容量が観察される電圧であり、前記規格化容量−電圧曲線は、最低電圧Ｖ１における容量を１として規格化されている。）。
２．    ポリイミドの繰り返し単位におけるイミド基（−ＣＯＮＣＯ−）の重量分率が３８．３ｗｔ％未満であることを特徴とする上記項１に記載のポリイミド。
３．    仕込み比から計算されるポリイミド全体におけるアミン末端基濃度が２９μｍｏｌ／ｇ以下であることを特徴とする上記項１または２に記載のポリイミド。
４．    少なくとも３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含有するテトラカルボン酸成分（Ａ）と、
（Ｂ−１）１，４―ジアミノベンゼン、［１，１’：４’，１”−ターフェニル］−４，４”−ジアミン、および１，４−ビス［２−（４−アミノフェニル）−２−プロピル］ベンゼンから選ばれる少なくとも一つのジアミン、および
（Ｂ−２）９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、４，４’−（（（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（［１，１’−ビフェニル］−５，２−ジイル））ビス（オキシ））ジアミン、および４，４’−（［１，１’−ビナフタレン］−２，２’−ジイルビス（オキシ））ジアミンから選ばれる少なくとも一つのジアミン
を含有するジアミン成分（Ｂ）と
を反応して得られる繰り返し単位を含むポリイミド前駆体。
５．    前記ジアミン成分（Ｂ）が、前記（Ｂ−１）のジアミンおよび（Ｂ−２）のジアミンを合わせて、４０モル％以上の割合で含む上記項４に記載のポリイミド前駆体。
６．    ３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と前記（Ｂ−１）のジアミンに由来する繰り返し単位、および３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物と前記（Ｂ−２）のジアミンに由来する繰り返し単位の割合の合計が、４０モル％以上であることを特徴とする上記項４に記載のポリイミド前駆体。
７．    上記項４〜６のいずれか１項に記載のポリイミド前駆体をイミド化して得られるポリイミド。
８．    上記項１〜３のいずれか１項に記載のポリイミドを与えるポリイミド前駆体溶液。
９．    上記項１〜３のいずれか１項に記載のポリイミドを与えるポリイミド溶液。
１０．    上記項８に記載のポリイミド前駆体溶液をイミド化することを特徴とするポリイミド溶液の製造方法。
１１．    上記項１〜３および７のいずれか１項に記載のポリイミドのフィルム形態であるポリイミドフィルム。
１２．    基板と、上記項１１のポリイミドフィルムとを有する積層体。
１３．    電子デバイス用途に使用される、上記項１１のポリイミドフィルムを含む基板。
１４．    上記項１１のポリイミドフィルム、上記項１２の積層体または上記項１３の基板を含む電子デバイス。
１５．    上記項１１のポリイミドフィルム、上記項１２の積層体または上記項１３の基板の上に形成された半導体層を含む電子デバイス。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、優れたＣ−Ｖ特性を示すポリイミド、特にフィルム形態のポリイミド、そのポリイミドを用いた積層基板、およびそれらを含むフレキシブルディスプレイ等の電子デバイスを提供することができる。
本発明のポリイミドフィルムは優れたＣ−Ｖ特性を有するため、例えばＴＦＴ等の半導体素子の基板として使用しても、半導体素子の性能に対して影響を与える懸念が少なく、また特に長期間の使用によるスイッチング特性のシフトなどの素子特性の変化や劣化の心配が小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ポリイミドのＣ−Ｖ特性を測定するためのシステムの模式図である。
【図２】Ｃ−Ｖ特性から最大勾配を求める方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜＜Ｃ−Ｖ特性＞＞
まず、ポリイミドに関わるＣ−Ｖ特性の測定方法と定義を説明する。図１にＣ−Ｖ測定システムの模式図を示す。シリコンウェハ１の表面にポリイミドフィルム２を形成し測定サンプルとする。ポリイミドフィルム２の表面の所定面積に水銀を接触させて水銀電極３を形成する。シリコンウェハ１（接地電位）と水銀電極３の間に、直流電源４により直流電圧を印加し、その直流電圧における容量（キャパシタンス）を交流電源５により所定の周波数および振幅の交流電圧を印加して測定する。本願では、直流電圧を最低電圧Ｖ１から最高電圧Ｖ２の間で、正方向走査（直流電圧を上昇させる）と負方向走査（直流電圧を下降させる）を行い、その間に容量を測定し、第３回目の正方向走査時のＣ−Ｖ測定のデータに基づいて後述する「最大勾配」を求める。
【００１２】
直流電圧範囲の最低電圧Ｖ１として、シリコンウェハがｐ型の場合、ポリイミドフィルムのみの容量が発現するように十分な負のバイアス電圧を加えるようにする。本発明の実施例では−４０Ｖとしたが、ポリイミドフィルムの性質によっては、さらに低い電圧（負の絶対値が大きい電圧）を必要とする場合もある。直流電圧範囲の最高電圧Ｖ２は、後述する最大勾配が観察される電圧より十分高く、また負方向の走査においても、最大勾配が観察される程度に十分に高い電圧である。また、最低電圧Ｖ１の絶対値および最高電圧Ｖ２は共に、ポリイミドフィルムの絶縁破壊電圧以下で且つ装置の能力が許す範囲で広く設定される。本発明の実施例では−４０Ｖ〜４０Ｖの走査範囲とした。
【００１３】
直流電圧の走査速度は、例えば、１０ｍＶ／ｓｅｃ〜１００Ｖ／ｓｅｃの範囲であり、この範囲より測定の目的を考慮して選択することができる。本発明の実施例では、０．２５Ｖ／ｓｅｃを採用した。
【００１４】
容量（キャパシタンス）測定のための交流電圧（正弦波）は、ポリイミドフィルムの用途により（即ち興味周波数領域に合わせて）変更することができるが、ディスプレイ用途では例えば１００Ｈｚ〜１ＭＨｚ、特に５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲の周波数で測定すればよい。本発明の実施例では２．５ｋＨｚを使用した。また、振幅は直流電圧よりも十分に小さな電圧であればよく、適宜選ぶことができるが、本発明の実施例では０．１Ｖとした。
【００１５】
本発明において、Ｃ−Ｖ測定結果を評価するにあたり、最低電圧Ｖ１における容量値を１として、測定Ｃ−Ｖ曲線を規格化した規格化容量−電圧曲線（規格化Ｃ−Ｖ曲線）により、ポリイミドの性質を評価する。これは、ポリイミドフィルムの膜厚の誤差や誘電率等の違いによる容量値の違いを除き、界面準位などの半導体に影響を与える因子を評価するためである。測定されるポリイミドフィルムの膜厚については、評価の誤差をなるべく小さくするために、本願の評価においては０．６５μｍ〜０．８５μｍ厚、特に０．７５μｍ厚を目標とするのが好ましい。
【００１６】
このような測定システムおいて、直流電圧を最低電圧Ｖ１から最高電圧Ｖ２まで正方向走査すると（但し、第３回目の正方向走査である）、図２に示すように、典型的には、最初の平坦領域を過ぎると、比較的大きく容量が減少する第１減少領域が現れ、次いで比較的平坦な領域が観察される。次に、最高電圧Ｖ２から最低電圧Ｖ１まで負方向に電圧を走査すると、典型的には、前記領域が正方向の走査のときと逆の順番で観察される。但し、正方向走査の曲線とは一致せず、ヒステリシスが観察される場合が多い。
【００１７】
上述の「第１減少領域」は、シリコンウェハ中の界面近傍が、多数キャリアの蓄積層から空乏層へ変化して空乏層が拡大していく過程と理解される。本発明において、第１減少領域における最大勾配（負で絶対値が最大）を、「最大勾配」と定義する。従って、「最大勾配」は、規格化Ｃ−Ｖ曲線の微分曲線において現れる負のピークの頂点の絶対値として得ることができる。
【００１８】
本発明のポリイミドは、抵抗率が４Ωｃｍのシリコンウェハ上に形成した０．７５μｍの膜厚のフィルムついて、上述のＣ−Ｖ測定により得られた「最大勾配」が、０．００５／Ｖ以上であり、好ましくは０．００７／Ｖ超である。最大勾配は、界面準位密度が小さい程、大きい（絶対値が大きい）値を示す。界面準位密度には、ポリイミドの表面状態（例えば組成、官能基（特に表面官能基）、不純物または添加物の存在等）が影響すると考えられるが、本発明では半導体との界面においてポリイミドの表面状態が極めて好ましい状態にあるため、大きな「最大勾配」を有するものと推定できる。このような大きな「最大勾配」を有することによって、本発明のポリイミドをディスプレイ等の電子デバイスにおいて使用しても、電子デバイスの動作や耐久性に与える悪影響が小さい。
【００１９】
このようなＣ−Ｖ特性に着目したポリイミドの開発は報告されておらず、実際に行われてもいない。当然ながら、既存のポリイミドは上述のＣ−Ｖ特性を満足するものではない。また、Ｃ−Ｖ特性はポリイミドの表面状態に影響すると考えられることから、Ｃ−Ｖ特性を満足すれば、そのポリイミドの化学構造は何でもよいということになる。
【００２０】
＜＜ポリイミド、ポリイミド前駆体＞＞
本発明のポリイミドもしくはその前駆体（ポリイミド前駆体）は、Ｃ−Ｖ特性を満足すれば、その化学構造は特に制限されず、付与したい機能に応じて適宜化学構造を選択すればよい。ポリイミド前駆体は、下記一般式Ｉ：
【００２１】
【化１】
2019189872.tif 000003
（一般式Ｉ中、Ｘ１は４価の脂肪族基または芳香族基であり、Ｙ１は２価の脂肪族基または芳香族基であり、Ｒ１およびＲ２は互いに独立して、水素原子、炭素数１〜６のアルキル基または炭素数３〜９のアルキルシリル基である。）
で表される繰り返し単位を有する。特に好ましくは、Ｒ１およびＲ２が水素原子であるポリアミック酸である。また、部分的にイミド化が進行したもの、即ち式Ｉ中の２つのアミド構造の少なくとも１つがイミド化した繰り返し単位を含有するポリマーも、「ポリイミド前駆体」および、「ポリアミック酸」（残存するＲ１およびＲ２が水素原子の場合）に包含される。
また、ポリイミドは下記一般式ＩＩ：
【００２２】
【化２】
2019189872.tif 000004
（式中、Ｘ１は４価の脂肪族基または芳香族基であり、Ｙ１は２価の脂肪族基または芳香族基である。）
で表される繰り返し単位を有する。
【００２３】
以下に、このようなポリイミドの化学構造を、上記繰り返し単位（一般式（ＩＩ））中のＸ１およびＹ２の構造および製造に使用されるモノマー（テトラカルボン酸成分、ジアミン成分、その他成分）により説明し、続いて製造方法を説明する。
【００２４】
本明細書において、テトラカルボン酸成分は、ポリイミドを製造する原料として使用されるテトラカルボン酸、テトラカルボン酸二無水物、その他テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等のテトラカルボン酸誘導体を含む。特に限定されるわけではないが、製造上、テトラカルボン酸二無水物を使用することが簡便であり、以下の説明ではテトラカルボン酸成分としてテトラカルボン酸二無水物を用いた例を説明する。また、ジアミン成分は、ポリイミドを製造する原料として使用される、アミノ基（−ＮＨ２）を２個有するジアミン化合物である。
【００２５】
また、本明細書において、ポリイミドフィルムは、基板上に形成されて積層状態にあるもの、およびフィルムを支持する基板を有さないもの（自立フィルムを含む）の両方を意味する。本発明のポリイミドは、基板として使用される場合は、フィルムの形態であることが好ましい。また、本発明のポリイミドは、支持基板や異なる材料で形成された層の上に離散的に存在する層の形態であってもよい。
【００２６】
＜＜繰り返し単位中の構造およびモノマー＞＞
＜Ｘ１およびテトラカルボン酸成分＞
【００２７】
Ｘ１の芳香族環を有する４価の基としては、炭素数が６〜４０の芳香族環を有する４価の基が好ましい。
【００２８】
芳香族環を有する４価の基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
【００２９】
【化３】
2019189872.tif 000005
（式中、Ｚ１は直接結合、または、下記の２価の基：
【００３０】
【化４】
2019189872.tif 000006
のいずれかである。ただし、式中のＺ２は、２価の有機基、Ｚ３、Ｚ４はでそれぞれ独立にアミド結合、エステル結合、カルボニル結合であり、Ｚ５は芳香環を含む有機基である。）
【００３１】
Ｚ２としては、具体的には、炭素数２〜２４の脂肪族炭化水素基、炭素数６〜２４の芳香族炭化水素基が挙げられる。
【００３２】
Ｚ５としては、具体的には、炭素数６〜２４の芳香族炭化水素基が挙げられる。
【００３３】
芳香族環を有する４価の基としては、得られるポリイミド材料の高耐熱性と高透明性を両立できるので、下記のものが特に好ましい。
【００３４】
【化５】
2019189872.tif 000007
（式中、Ｚ１は直接結合、または、へキサフルオロイソプロピリデン結合である。）
【００３５】
ここで、得られるポリイミド材料の高耐熱性、高透明性、低線熱膨張係数を両立できるので、Ｚ１は直接結合であることがより好ましい。
【００３６】
加えて好ましい基として、上記式（９）において、Ｚ１が下式（３Ａ）：
【００３７】
【化６】
2019189872.tif 000008
で表されるフルオレニル含有基である化合物が挙げられる。Ｚ１１およびＺ１２はそれぞれ独立に、好ましくは同一で、単結合または２価の有機基である。Ｚ１１およびＺ１２としては、芳香環を含む有機基が好ましく、例えば式（３Ａ１）：
【００３８】
【化７】
2019189872.tif 000009
（Ｚ１３およびＺ１４は、互いに独立に単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−であり、ここでＺ１４がフルオレニル基に結合した場合、Ｚ１３が−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−でＺ１４が単結合の構造が好ましく；Ｒ９１は炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基であり、好ましくはメチルであり、ｎは０〜４の整数であり、好ましくは１である。）
で表され構造が好ましい。
【００３９】
Ｘ１が芳香族環を有する４価の基である一般式（ＩＩ）の繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分としては、例えば、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、４−（２，５−ジオキソテトラヒドロフラン−３−イル）−１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン−１，２−ジカルボン酸、ピロメリット酸、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、２，３，３’，４’−ビフェニルテトラカルボン酸、４，４’−オキシジフタル酸、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン、ｍ−ターフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸、ｐ−ターフェニル−３，４，３’，４’−テトラカルボン酸、ビスカルボキシフェニルジメチルシラン、ビスジカルボキシフェノキシジフェニルスルフィド、およびスルホニルジフタル酸が挙げられ、モノマーとしてこれらの二無水物が好ましく使用される。Ｘ１がフッ素原子を含有する芳香族環を有する４価の基である一般式（ＩＩ）の繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分としては、例えば、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物が挙げられる。さらに、好ましい化合物として、（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）が挙げられる。テトラカルボン酸成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
【００４０】
Ｘ１の脂環構造を有する４価の基としては、炭素数が４〜４０の脂環構造を有する４価の基が好ましく、少なくとも一つの脂肪族４〜１２員環、より好ましくは脂肪族４員環または脂肪族６員環を有することがより好ましい。好ましい脂肪族４員環または脂肪族６員環を有する４価の基としては、下記のものが挙げられる。
【００４１】
【化８】
2019189872.tif 000010
（式中、Ｒ３１〜Ｒ３８は、それぞれ独立に直接結合、または、２価の有機基である。Ｒ４１〜Ｒ４７は、それぞれ独立に  式：−ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−Ｓ−で表される基よりなる群から選択される１種を示す。Ｒ４８は芳香環もしくは脂環構造を含む有機基である。）
【００４２】
Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３、Ｒ３４、Ｒ３５、Ｒ３６、Ｒ３７、Ｒ３８としては、具体的には、直接結合、または、炭素数１〜６の脂肪族炭化水素基、または、酸素原子（−Ｏ−）、硫黄原子（−Ｓ−）、カルボニル結合、エステル結合、アミド結合が挙げられる。
【００４３】
Ｒ４８として芳香環を含む有機基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
【００４４】
【化９】
2019189872.tif 000011
（式中、Ｗ１は直接結合、または、２価の有機基であり、ｎ１１〜ｎ１３は、それぞれ独立に０〜４の整数を表し、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３は、それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、またはトリフルオロメチル基である。）
【００４５】
Ｗ１としては、具体的には、直接結合、下記の式（５）で表される２価の基、下記の式（６）で表される２価の基が挙げられる。
【００４６】
【化１０】
2019189872.tif 000012
（式（６）中のＲ６１〜Ｒ６８は、それぞれ独立に直接結合または前記式（５）で表される２価の基のいずれかを表す。）
【００４７】
脂環構造を有する４価の基としては、得られるポリイミドの高耐熱性、高透明性、低線熱膨張係数を両立できるので、下記のものが特に好ましい。
【００４８】
【化１１】
2019189872.tif 000013
【００４９】
Ｘ１が脂環構造を有する４価の基である式（ＩＩ）の繰り返し単位を与えるテトラカルボン酸成分としては、例えば、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸、イソプロピリデンジフェノキシビスフタル酸、シクロヘキサン−１，２，４，５−テトラカルボン酸、［１，１’−ビ（シクロヘキサン）］−３，３’，４，４’−テトラカルボン酸、［１，１’−ビ（シクロヘキサン）］−２，３，３’，４’−テトラカルボン酸、［１，１’−ビ（シクロヘキサン）］−２，２’，３，３’−テトラカルボン酸、４，４’−メチレンビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、４，４’−（プロパン−２，２−ジイル）ビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、４，４’−オキシビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、４，４’−チオビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、４，４’−スルホニルビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、４，４’−（ジメチルシランジイル）ビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、４，４’−（テトラフルオロプロパン−２，２−ジイル）ビス（シクロヘキサン−１，２−ジカルボン酸）、オクタヒドロペンタレン−１，３，４，６−テトラカルボン酸、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，３，５，６−テトラカルボン酸、６−（カルボキシメチル）ビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，３，５−トリカルボン酸、ビシクロ［２．２．２］オクタン−２，３，５，６−テトラカルボン酸、ビシクロ［２．２．２］オクタ−５−エン−２，３，７，８−テトラカルボン酸、トリシクロ［４．２．２．０２，５］デカン−３，４，７，８−テトラカルボン酸、トリシクロ［４．２．２．０２，５］デカ−７−エン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸、９−オキサトリシクロ［４．２．１．０２，５］ノナン−３，４，７，８−テトラカルボン酸、ノルボルナン−２−スピロ−α−シクロペンタノン−α’−スピロ−２’’−ノルボルナン５，５’’，６，６’’−テトラカルボン酸、（４ａｒＨ，８ａｃＨ）−デカヒドロ−１ｔ，４ｔ：５ｃ，８ｃ−ジメタノナフタレン−２ｃ，３ｃ，６ｃ，７ｃ−テトラカルボン酸、（４ａｒＨ，８ａｃＨ）−デカヒドロ−１ｔ，４ｔ：５ｃ，８ｃ−ジメタノナフタレン−２ｔ，３ｔ，６ｃ，７ｃ−テトラカルボン酸や、これらのテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸シリルエステル、テトラカルボン酸エステル、テトラカルボン酸クロライド等の誘導体が挙げられる。テトラカルボン酸成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
【００５０】
＜Ｙ１およびジアミン成分＞
Ｙ１の芳香族環を有する２価の基としては、炭素数が６〜４０、更に好ましくは炭素数が６〜２０の芳香族環を有する２価の基が好ましい。
【００５１】
芳香族環を有する２価の基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
【００５２】
【化１２】
2019189872.tif 000014
（式中、Ｗ１は直接結合、または、２価の有機基であり、ｎ１１〜ｎ１３は、それぞれ独立に０〜４の整数を表し、Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３は、それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、またはトリフルオロメチル基である。）
【００５３】
Ｗ１としては、具体的には、直接結合、下記の式（５）で表される２価の基、下記の式（６）で表される２価の基が挙げられる。
【００５４】
【化１３】
2019189872.tif 000015
【００５５】
【化１４】
2019189872.tif 000016
（式（６）中のＲ６１〜Ｒ６８は、それぞれ独立に直接結合または前記式（５）で表される２価の基のいずれかを表す。）
【００５６】
ここで、得られるポリイミドの高耐熱性、高透明性、低線熱膨張係数を両立できるので、Ｗ１は、直接結合、または式：−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−で表される基よりなる群から選択される１種であることが特に好ましい。また、Ｗ１が、Ｒ６１〜Ｒ６８が直接結合、または式：−ＮＨＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−で表される基よりなる群から選択される１種である前記式（６）で表される２価の基のいずれかであることも特に好ましい。
【００５７】
加えて好ましい基として、上記式（４）において、Ｗ１が下式（３Ｂ）：
【００５８】
【化１５】
2019189872.tif 000017
で表されるフルオレニル含有基である化合物が挙げられる。Ｚ１１およびＺ１２はそれぞれ独立に、好ましくは同一で、単結合または２価の有機基である。Ｚ１１およびＺ１２としては、芳香環を含む有機基が好ましく、例えば式（３Ｂ１）：
【００５９】
【化１６】
2019189872.tif 000018
（Ｚ１３およびＺ１４は、互いに独立に単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−であり、ここでＺ１４がフルオレニル基に結合した場合、Ｚ１３が−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−または−Ｏ−でＺ１４が単結合の構造が好ましく；Ｒ９１は炭素数１〜４のアルキル基またはフェニル基であり、好ましくはフェニルであり、ｎは０〜４の整数であり、好ましくは１である。）
で表され構造が好ましい。
【００６０】
別の好ましい基として、上記式（４）において、Ｗ１がフェニレン基である化合物、即ちターフェニルジアミン化合物が挙げられ、特にすべてパラ結合である化合物が好ましい。
【００６１】
別の好ましい基として、上記式（４）において、Ｗ１が式（６）の最初のフェニル環１個の構造において、Ｒ６１およびＲ６２が２，２−プロピリデン基である化合物が挙げられる。
【００６２】
さらに別の好ましい基として、上記式（４）において、Ｗ１が次の式（３Ｂ２）：
【００６３】
【化１７】
2019189872.tif 000019
で表される化合物が挙げられる。
【００６４】
Ｙ１が芳香族環を有する２価の基である一般式（ＩＩ）の繰り返し単位を与えるジアミン成分としては、例えば、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ベンジジン、３，３’−ジアミノ−ビフェニル、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、３，３’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、ｍ−トリジン、４，４’−ジアミノベンズアニリド、３，４’−ジアミノベンズアニリド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−アミノフェニル）テレフタルアミド、Ｎ，Ｎ’−ｐ−フェニレンビス（ｐ−アミノベンズアミド）、４−アミノフェノキシ−４−ジアミノベンゾエート、ビス（４−アミノフェニル）テレフタレート、ビフェニル−４，４’−ジカルボン酸ビス（４−アミノフェニル）エステル、ｐ−フェニレンビス（ｐ−アミノベンゾエート）、ビス（４−アミノフェニル）−［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジカルボキシレート、［１，１’−ビフェニル］−４，４’−ジイルビス（４−アミノベンゾエート）、４，４’−オキシジアニリン、３，４’−オキシジアニリン、３，３’−オキシジアニリン、ｐ−メチレンビス（フェニレンジアミン）、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、ビス（４−アミノフェニル）スルホン、３，３’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、３，３’−ビス（（アミノフェノキシ）フェニル）プロパン、２，２’−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、ビス（４−（４−アミノフェノキシ）ジフェニル）スルホン、ビス（４−（３−アミノフェノキシ）ジフェニル）スルホン、オクタフルオロベンジジン、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノビフェニル、３，３’−ジフルオロ−４，４’−ジアミノビフェニル、２，４−ビス（４−アミノアニリノ）−６−アミノ−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（４−アミノアニリノ）−６−メチルアミノ−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（４−アミノアニリノ）−６−エチルアミノ−１，３，５−トリアジン、２，４−ビス（４−アミノアニリノ）−６−アニリノ−１，３，５−トリアジンが挙げられる。Ｙ１がフッ素原子を含有する芳香族環を有する２価の基である一般式（ＩＩ）の繰り返し単位を与えるジアミン成分としては、例えば、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、３，３’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジジン、２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス（４−アミノフェニル）ヘキサフルオロプロパン、２，２’−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が挙げられる。加えて好ましいジアミン化合物として、４，４’−（（（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（［１，１’−ビフェニル］−５，２−ジイル））ビス（オキシ））ジアミン、［１，１’：４’，１”−ターフェニル］−４，４”−ジアミン、４，４’−（［１，１’−ビナフタレン］−２，２’−ジイルビス（オキシ））ジアミンが挙げられる。ジアミン成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
【００６５】
Ｙ１の脂環構造を有する２価の基としては、炭素数が４〜４０の脂環構造を有する２価の基が好ましく、少なくとも一つの脂肪族４〜１２員環、より好ましくは脂肪族６員環を有することが更に好ましい。
【００６６】
脂環構造を有する２価の基としては、例えば、下記のものが挙げられる。
【００６７】
【化１８】
2019189872.tif 000020
（式中、Ｖ１、Ｖ２は、それぞれ独立に直接結合、または、２価の有機基であり、ｎ２１〜ｎ２６は、それぞれ独立に０〜４の整数を表し、Ｒ８１〜Ｒ８６は、それぞれ独立に炭素数１〜６のアルキル基、ハロゲン基、水酸基、カルボキシル基、またはトリフルオロメチル基であり、Ｒ９１、Ｒ９２、Ｒ９３は、それぞれ独立に  式：−ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−Ｏ−、−Ｓ−で表される基よりなる群から選択される１種である。）
【００６８】
Ｖ１、Ｖ２としては、具体的には、直接結合および前記の式（５）で表される２価の基が挙げられる。
【００６９】
脂環構造を有する２価の基としては、得られるポリイミドの高耐熱性、低線熱膨張係数を両立できるので、下記のものが特に好ましい。
【００７０】
【化１９】
2019189872.tif 000021
脂環構造を有する２価の基としては、中でも、下記のものが好ましい。
【００７１】
【化２０】
2019189872.tif 000022
【００７２】
Ｙ１が脂環構造を有する２価の基である一般式（ＩＩ）の繰り返し単位を与えるジアミン成分としては、例えば、１，４−ジアミノシクロへキサン、１，４−ジアミノ−２−メチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−エチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｎ−プロピルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−イソプロピルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｎ−ブチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−イソブチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｓｅｃ−ブチルシクロヘキサン、１，４−ジアミノ−２−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサン、１，２−ジアミノシクロへキサン、１，３−ジアミノシクロブタン、１，４−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、ジアミノビシクロヘプタン、ジアミノメチルビシクロヘプタン、ジアミノオキシビシクロヘプタン、ジアミノメチルオキシビシクロヘプタン、イソホロンジアミン、ジアミノトリシクロデカン、ジアミノメチルトリシクロデカン、ビス（アミノシクロへキシル）メタン、ビス（アミノシクロヘキシル）イソプロピリデン、６，６’−ビス（３−アミノフェノキシ）−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−スピロビインダン、６，６’−ビス（４−アミノフェノキシ）−３，３，３’，３’−テトラメチル−１，１’−スピロビインダンが挙げられる。ジアミン成分は、単独で使用してもよく、また複数種を組み合わせて使用することもできる。
【００７３】
上記のテトラカルボン酸成分およびジアミン成分に加えて、カルボン酸モノ無水物を添加して反応させることも好ましい。カルボン酸モノ無水物は、特にジカルボン酸モノ無水物が好ましく、芳香族カルボン酸モノ無水物であっても脂肪族カルボン酸モノ無水物であってもよい。特に芳香族カルボン酸モノ無水物が好ましい。芳香族カルボン酸モノ無水物は、炭素数６〜３０の芳香環を有するものが好ましく、炭素数６〜１５の芳香環を有するものがより好ましく、炭素数６〜１０の芳香環を有するものがさらに好ましい。
【００７４】
カルボン酸モノ無水物としては、例えば、無水フタル酸、２，３−ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、３，４−ベンゾフェノンジカルボン酸無水物、１，２−ナフタレンジカルボン酸無水物、２，３−ナフタレンジカルボン酸無水物、１，８−ナフタレンジカルボン酸無水物、１，２−アントラセンジカルボン酸無水物、２，３−アントラセンジカルボン酸無水物、１，９−アントラセンジカルボン酸無水物などの芳香族カルボン酸モノ無水物、および無水マレイン酸、無水コハク酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水イタコン酸、無水トリメリット酸などの脂環式カルボン酸モノ無水物が挙げられる。これらの中でも、無水フタル酸が好ましい。
【００７５】
カルボン酸モノ無水物を添加する場合、次の式（１）および（２）を満たすことがより好ましい。
【００７６】
式（１）    ０．９７≦Ｘ／Ｙ＜１．００
式（２）    ０．５≦（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）≦１．０５
（式中、Ｘはテトラカルボン酸成分のモル数、Ｙはジアミン成分のモル数、Ｚはカルボン酸モノ無水物のモル数を表す。）
【００７７】
Ｘ／Ｙが、０．９７以上であることにより、ポリイミド前駆体（特にポリアミック酸）の分子量を増やし、得られるポリイミドフィルムの強度や耐熱性が向上する。Ｘ／Ｙは、好ましくは０．９８以上である。Ｘ／Ｙは１．００未満である場合、テトラカルボン酸成分に対してジアミン成分が過剰となる。こうすることにより、カルボン酸モノ無水物で末端封止可能なアミノ基を形成できる。Ｘ／Ｙは、好ましくは０．９９以下である。
【００７８】
また、（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）は、カルボン酸モノ無水物と、末端封止可能なアミノ基とのモル比を表す。Ｘ／Ｙが１．００未満であり、（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）が０．５以上であることにより、ポリイミド前駆体の末端封止率を上げることができ、Ｃ−Ｖ特性を向上できる。（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）は、１に近いほど好ましい。（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）は、好ましくは０．６以上、より好ましくは０．７以上である。（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）が１．０５以下であることにより、遊離のカルボン酸モノ無水物の量を低減し、得られるポリイミドフィルムの強度およびＣ−Ｖ特性を向上できる。（Ｚ／２）／（Ｙ−Ｘ）は、好ましくは１．０３以下、より好ましくは１．０１以下である。
【００７９】
本発明の１態様において、ポリイミド繰り返し単位（即ち前記一般式ＩＩ）中のイミド基（−Ｃ（Ｏ）ＮＣ（Ｏ）−）の重量分率が、３８．３重量％未満であることが好ましい。特定の態様においては、３０重量％以下であることがより好ましい。
【００８０】
ここで、ポリイミドは共重合体であってよく、即ちポリイミドを与えるテトラカルボン酸成分およびジアミン成分のうち少なくとも一方が２種類以上の化合物を含有してもよい。この場合、イミド基の重量分率は、モノマーの仕込み割合に基づいて、加重平均で計算される。イミド基以外の基の重量分率についても同様に計算される。以下の説明で、特定の基の重量分率に言及する場合、ポリイミドは単独重合体である場合と共重合体である場合の両方を含む。
【００８１】
本発明の１態様において、ポリイミド繰り返し単位中の官能基の重量分率は小さい方が好ましい。ここで定義される「繰り返し単位中の官能基」は、ポリイミド繰り返し単位中の芳香環および飽和アルキル鎖以外の部分であり、−Ｏ−（エーテル結合）、−ＣＯ−（カルボニル基）、−ＣＯＯ−（エステル）、−ＳＯ２−などである。芳香環および飽和アルキル鎖の水素を置換しているＦおよびＣｌは、「繰り返し単位中の官能基」に含まれない。
【００８２】
イミド基と「繰り返し単位中の官能基」を合わせて、ポリイミド繰り返し単位中の３８．３重量％未満であることも好ましく、より好ましくは３０重量％以下、さらに好ましくは２５重量％以下である。
【００８３】
本発明の好ましい１形態において、繰り返し単位を形成するテトラカルボン酸成分は、フルオレン構造を分子内に有するテトラカルボン酸二無水物、および２つの酸無水物基以外の官能基（上記「繰り返し単位中の官能基」に対応する基）１個に対してベンゼン環を３個以上有するテトラカルボン酸二無水物から選ばれる化合物を含むことが好ましい。尚、２つの酸無水物基以外に、「繰り返し単位中の官能基」に相当する官能基を有さない化合物も好ましい化合物に含まれ、この場合、ベンゼン環の個数は好ましくは２個以上であり、より好ましくは３個以上である。
【００８４】
本発明の好ましい１形態において、繰り返し単位を形成するジアミン成分は、フルオレン構造を分子内に有するジアミン、および２つのアミン基以外の官能基（上記「繰り返し単位中の官能基」に対応する基）１個に対してベンゼン環を３個以上有するジアミンから選ばれる化合物を含むことが好ましい。尚、２つのアミン基以外に、「繰り返し単位中の官能基」に相当する官能基を有さない化合物も好ましい化合物に含まれ、この場合、ベンゼン環の個数は好ましくは２個以上であり、より好ましくは３個以上である。
【００８５】
本発明の好ましい１形態において、繰り返し単位を形成するテトラカルボン酸成分およびジアミン成分のそれぞれが、上記の条件、即ちフルオレン構造を分子内に有する化合物、および「繰り返し単位中の官能基」１個に対してベンゼン環を３個以上有する化合物（官能基０個の場合を含む）から選ばれる化合物を含むことが好ましい。
【００８６】
本発明の１態様において、「末端官能基量」が小さいことも好ましい。「末端官能基量」は、ポリイミドを製造する際（ポリアミック酸を製造する際）のテトラカルボン酸成分とジアミン成分の仕込み比、各成分の純度、末端封止剤の添加量、反応性添加剤の添加量に基づいて計算される。テトラカルボン酸成分とジアミン成分の仕込み比からの末端官能基量の計算は次のように行う。
テトラカルボン酸二無水物／ジアミン比＝１で得られるポリイミドの重合度は理論的に∞なので、末端基は１／∞＝０とする。テトラカルボン酸二無水物とジアミンの仕込みが等モルでない場合、ジアミンが過剰である場合を例に取ると、理論的に、式（ＩＩ−Ｂ）の構造の重合度ｎのポリイミドができるものとする。ｎは、
（式）  テトラカルボン酸二無水物／ジアミン比＝ｎ／（ｎ＋１）
を満たすｎを求めることで得られる。繰り返し単位の式量をａとし、末端ジアミン１個分の分子量をａｂとすると、重合度ｎのポリイミドの式量は、（ａ＊ｎ＋ａｂ）となるから、末端アミン量は、
２／（ａ＊ｎ＋ａｂ）  ［単位  ｍｏｌ／ｇ］
で求められる。本願の実施例ではμｍｏｌ／ｇで表記した。
【００８７】
【化２１】
2019189872.tif 000023
【００８８】
本発明の１態様において、末端アミン基量が好ましくは３０μｍｏｌ／ｇ以下、より好ましくは２０μｍｏｌ／ｇ以下、さらに好ましくは１０．５μｍｏｌ／ｇ以下である。また、本発明の異なる態様において、末端の全官能基量が好ましくは３０μｍｏｌ／ｇ以下、より好ましくは２０μｍｏｌ／ｇ以下、さらに好ましくは１０．５μｍｏｌ／ｇ以下である。
【００８９】
本発明の好ましい１態様においては、イミド基と「繰り返し単位中の官能基」を合わせた重量分率が３０重量％以下且つ「末端官能基量」が２０μｍｏｌ／ｇ以下が好ましく、また異なる好ましい１態様においては、イミド基と「繰り返し単位中の官能基」を合わせた重量分率が４０重量％以下且つ「末端官能基量」が１０．５μｍｏｌ／ｇ以下が好ましい。またイミド基と「繰り返し単位中の官能基」を合わせた重量分率が３０重量％以下且つ「末端官能基量」が１０．５μｍｏｌ／ｇ以下も非常に好ましい。
【００９０】
以上のようなポリイミド中の官能基（イミド基、繰り返し単位中の官能基、末端官能基）のコントロールは、本発明のＣ−Ｖ特性を有するポリイミドを得るために考慮すべき要素である。
【００９１】
＜＜新規ポリイミド前駆体およびポリイミド＞＞
本出願は、新規な構造を含有するポリイミド前駆体およびポリイミドも開示する。新規ポリイミド前駆体およびポリイミドは、
少なくとも３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ｓ−ＢＰＤＡ）を含有するテトラカルボン酸成分（Ａ）と、
（Ｂ−１）１，４―ジアミノベンゼン、［１，１’：４’，１”−ターフェニル］−４，４”−ジアミン、および１，４−ビス［２−（４−アミノフェニル）−２−プロピル］ベンゼンから選ばれる少なくとも一つのジアミン、および
（Ｂ−２）９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、４，４’−（（（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（［１，１’−ビフェニル］−５，２−ジイル））ビス（オキシ））ジアミン、および４，４’−（［１，１’−ビナフタレン］−２，２’−ジイルビス（オキシ））ジアミンから選ばれる少なくとも一つのジアミン
を含有するジアミン成分（Ｂ）を反応して得られる繰り返し単位を含む。即ち、前記一般式Ｉおよび一般式ＩＩにおいて、Ｘ１が上記テトラカルボン酸成分（Ａ）に由来し、Ｙ１が上記ジアミン成分（Ｂ）に由来する繰り返し単位を含む。
【００９２】
テトラカルボン酸成分（Ａ）は、好ましくは３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ｓ−ＢＰＤＡ）を４０モル％以上の割合で含む。また、テトラカルボン酸成分（Ａ）として、ｓ−ＢＰＤＡ以外に、（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）を含むことも好ましい。これら以外に、前述の列挙したテトラカルボン酸二無水物を含有することができる。例えば、フルオレン構造を分子内に有するテトラカルボン酸二無水物、および２つの酸無水物基以外の官能基（「繰り返し単位中の官能基」に対応する基）１個に対してベンゼン環を３個以上有するテトラカルボン酸二無水物から選ばれる化合物を含むことができる。ｓ−ＢＰＤＡおよび（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）以外のテトラカルボン酸二無水物の量は、好ましくは３０モル％以下、より好ましくは２０モル％以下であり、０モル％であってもよい。
【００９３】
ジアミン成分（Ｂ）は、上記（Ｂ−１）のジアミンおよび（Ｂ−２）のジアミンを合わせて、好ましくは４０モル％以上の割合で含む。また、ジアミン成分（Ｂ）として（Ｂ−１）のジアミンおよび（Ｂ−２）のジアミン以外に前述の列挙したジアミン化合物を含有することができる。例えば、フルオレン構造を分子内に有するジアミン、および２つのアミン基以外の官能基（「繰り返し単位中の官能基」に対応する基）１個に対してベンゼン環を３個以上有するジアミンから選ばれる化合物を含むことができ、好ましい化合物としては、１，１’：４’，１”：４”，１”’−クォーターフェニル−４，４”’−ジアミン等を挙げることができる。（Ｂ−１）のジアミンおよび（Ｂ−２）のジアミン以外のジアミン化合物の量は、好ましくは３０モル％以下、より好ましくは２０モル％以下であり、０モル％であってもよい。
【００９４】
また、ポリイミド前駆体またはポリイミドの繰り返し単位中、ｓ−ＢＰＤＡと（Ｂ−１）のジアミンに由来する繰り返し単位およびｓ−ＢＰＤＡと（Ｂ−２）のジアミンに由来する繰り返し単位の割合の合計が、４０モル％以上であることが好ましい。
【００９５】
この新規ポリイミドはＣ−Ｖ特性に優れており、ポリイミド繰り返し単位中のイミド基重量分率、イミド基と「繰り返し単位中の官能基」を合わせた重量分率、および「末端官能基量」の少なくとも１つ、好ましくは２つ、より好ましくは３つが、前述の範囲（特には好ましい範囲）となるように、併用化合物、仕込みテトラカルボン酸二無水物／ジアミン比等を選択することが好ましい。
【００９６】
＜＜ポリイミドフィルムの製造方法＞＞
ポリイミドの製造、特にキャリア基板上にポリイミドフィルムを形成した積層体を経由するポリイミドフィルムの製造方法を以下に説明する。
【００９７】
ポリイミドフィルムの製造方法の例を概略的に示すと、
（１）ポリイミド前駆体（特にポリアミック酸）溶液、またはポリイミド前駆体溶液に必要に応じてイミド化触媒、脱水剤、無機微粒子などを選択して加えたポリイミド前駆体溶液組成物をキャリア基板上にキャストし、加熱により脱水環化、脱溶媒することによりポリイミドフィルムを形成する方法（熱イミド化）；
（２）ポリイミド前駆体（特にポリアミック酸）溶液に環化触媒および脱水剤を加え、さらに必要に応じて無機微粒子などを選択して加えたポリイミド前駆体溶液組成物をキャリア基板上にキャストし、化学的に脱水環化させて、これを加熱により脱溶媒、イミド化することによりポリイミドフィルムを形成する方法（化学イミド化）；
（３）ポリイミドが有機溶媒に可溶の場合、必要により無機微粒子などの添加剤を選択して加えたポリイミド溶液組成物をキャリア基板上にキャストし、加熱により溶媒を除去しながら、所定温度まで加熱することによりポリイミドフィルムを形成する方法
などが挙げられる。
【００９８】
＜ポリイミド前駆体溶液、ポリイミド溶液＞
まず、ポリイミド前駆体溶液およびポリイミド溶液の製造について説明する。ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液は、略等モルのテトラカルボン酸成分とジアミン成分を、有機溶媒中で重合することにより得られる。また、予めどちらかの成分が過剰である２種類以上のポリイミド前駆体を合成しておき、各ポリイミド前駆体溶液を一緒にした後、反応条件下で混合してもよい。
【００９９】
有機溶媒としては、特に限定されないが、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、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン等のアミド溶媒、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン等の環状エステル溶媒、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート溶媒、トリエチレングリコール等のグリコール系溶媒、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、３−クロロフェノール、４−クロロフェノール等のフェノール系溶媒、アセトフェノン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、スルホラン、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。さらに、その他の一般的な有機溶剤、例えば、メタノール、エタノールなどのアルコール系溶媒や、フェノール、ｏ−クレゾール、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、プロピレングリコールメチルアセテート、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、２−メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロへキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、ブタノール、エタノール、キシレン、トルエン、クロルベンゼン、Ｎ−メチルカプロラクタム、ヘキサメチルホスホロトリアミド、ビス（２−メトキシエチル）エーテル、１，２−ビス（２−メトキシエトキシ）エタン、ビス［２−（２−メトキシエトキシ）エチル］エーテル、１，４−ジオキサン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、ジフェニルエーテル、ジフェニルスルホン、テトラメチル尿素、アニソール、ターペン、ミネラルスピリット、石油ナフサ系溶媒、生分解性の乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなども使用できる。使用する有機溶剤は、１種類であっても、２種類以上であってもよい。
【０１００】
ポリイミド前駆体溶液およびポリイミド溶液をそれぞれ得るための重合反応を実施するに際して、有機溶媒中の全モノマー（ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液の固形分濃度と実質等しい）の濃度は、使用する目的や製造する目的に応じて適宜選択すればよい。得られるポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液の固形分濃度として、特に限定されるものではないが、ポリイミド前駆体またはポリイミドと溶媒との合計量に対して、好ましくは５質量％〜４５質量％、より好ましくは７質量％〜４０質量％、さらに好ましくは９質量％〜３０質量％である。固形分濃度が５質量％より低いと生産性、及び使用時の取り扱いが悪くなることがあり、４５質量％より高いと溶液の流動性がなくなることがある。
【０１０１】
また、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液の３０℃における溶液粘度は、特に限定されないが、好ましくは１０００Ｐａ・ｓ以下、より好ましくは０．１〜５００Ｐａ・ｓ、さらに好ましくは０．１〜３００Ｐａ・ｓ、特に好ましくは０．１〜２００Ｐａ・ｓであることが取り扱い上好適である。溶液粘度が１０００Ｐａ・ｓを超えると、流動性がなくなり、金属やガラスなどのキャリア基板への均一な塗布が困難となることがあり、また、０．１Ｐａ・ｓよりも低いと、金属やガラスなどのキャリア基板への塗布時にたれやハジキなどが生じることがあり、また高い特性のポリイミドフィルムを得ることが難しくなることがある。
【０１０２】
ポリイミド前駆体溶液の製造例の一例として、前記のテトラカルボン酸成分とジアミン成分との重合反応を、例えば、それぞれを実質的に等モル或いはどちらかの成分（酸成分、或いはジアミン成分）を少し過剰にして混合し、反応温度１００℃以下、好ましくは８０℃以下にて約０．２〜６０時間反応させることにより実施して、ポリイミド前駆体溶液を得ることができる。
【０１０３】
ポリイミド溶液の製造例の一例として、前記のテトラカルボン酸成分とジアミン成分との重合反応を、例えば、それぞれを実質的に等モル或いはどちらかの成分（酸成分、或いはジアミン成分）を少し過剰にして混合し、公知の方法でポリイミド溶液を得ることができ、例えば反応温度１４０℃以上、好ましくは１６０℃以上（好ましくは２５０℃以下、さらに２３０℃以下）にて約１〜６０時間反応させることにより実施して、ポリイミド溶液を得ることができる。
【０１０４】
また、前述のようにカルボン酸モノ無水物（特にジカルボン酸モノ無水物）を加える場合、一般的にはテトラカルボン酸成分とジアミン成分とを、好ましくは前述の式（１）を満たすモル比で溶媒中で反応させて、末端にアミノ基を有するポリイミド前駆体（特にポリアミック酸）を得る第１の工程、および、次いでカルボン酸モノ無水物を、好ましくは前述の式（２）を満たすモル比で添加して反応させて、ポリイミド前駆体（特にポリアミック酸）の末端を封止する第２の工程を含む方法が好ましい。
【０１０５】
第１の工程では、イミド化反応を抑制するために、例えば１００℃以下、好ましくは８０℃以下の比較的低温で行なわれる。限定するものではないが、通常、反応温度は２５℃〜１００℃、好ましくは４０℃〜８０℃、より好ましくは５０℃〜８０℃であり、反応時間は、通常、０．１〜２４時間程度、好ましくは２〜１２時間程度である。反応温度及び反応時間を前記範囲内とすることによって、効率よく高分子量のポリイミド前駆体の溶液組成物を得ることができる。なお、反応は、空気雰囲気下でも行うことができるが、通常は不活性ガス雰囲気下、好ましくは窒素ガス雰囲気下で行われる。
【０１０６】
第２の工程では、反応温度を適宜設定してよいが、ポリイミド前駆体の末端を確実に封止する観点から、好ましくは２５℃〜７０℃、より好ましくは２５℃〜６０℃、さらに好ましくは２５℃〜５０℃である。反応時間は、通常、０．１〜２４時間程度である。
【０１０７】
このようにして得られたポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液はそのまま、あるいは必要であれば有機溶媒を除去し、または、新たに有機溶媒を加えて、ポリイミドフィルムの製造に使用することができる。
【０１０８】
ポリイミド前駆体溶液には、熱イミド化であれば必要に応じて、イミド化触媒、有機リン含有化合物、無機微粒子などを加えてもよい。ポリイミド前駆体溶液には、化学イミド化であれば必要に応じて、環化触媒および脱水剤、無機微粒子などを加えてもよい。ポリイミド溶液には、必要に応じて、無機微粒子などを加えてもよい。
【０１０９】
イミド化触媒としては、置換もしくは非置換の含窒素複素環化合物、該含窒素複素環化合物のＮ−オキシド化合物、置換もしくは非置換のアミノ酸化合物、ヒドロキシル基を有する芳香族炭化水素化合物または芳香族複素環状化合物が挙げられ、特に１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−メチルイミダゾール、Ｎ−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、５−メチルベンズイミダゾールなどの低級アルキルイミダゾール、Ｎ−ベンジル−２−メチルイミダゾールなどのベンズイミダゾール、イソキノリン、３，５−ジメチルピリジン、３，４−ジメチルピリジン、２，５−ジメチルピリジン、２，４−ジメチルピリジン、４−ｎ−プロピルピリジンなどの置換ピリジンなどを好適に使用することができる。イミド化触媒の使用量は、ポリアミド酸のアミド酸単位に対して０．０１〜２倍当量、特に０．０２〜１倍当量程度であることが好ましい。イミド化触媒を使用することによって、得られるポリイミドフィルムの物性、特に伸びや端裂抵抗が向上することがある。
【０１１０】
有機リン含有化合物としては、例えば、モノカプロイルリン酸エステル、モノオクチルリン酸エステル、モノラウリルリン酸エステル、モノミリスチルリン酸エステル、モノセチルリン酸エステル、モノステアリルリン酸エステル、トリエチレングリコールモノトリデシルエーテルのモノリン酸エステル、テトラエチレングリコールモノラウリルエーテルのモノリン酸エステル、ジエチレングリコールモノステアリルエーテルのモノリン酸エステル、ジカプロイルリン酸エステル、ジオクチルリン酸エステル、ジカプリルリン酸エステル、ジラウリルリン酸エステル、ジミリスチルリン酸エステル、ジセチルリン酸エステル、ジステアリルリン酸エステル、テトラエチレングリコールモノネオペンチルエーテルのジリン酸エステル、トリエチレングリコールモノトリデシルエーテルのジリン酸エステル、テトラエチレングリコールモノラウリルエーテルのジリン酸エステル、ジエチレングリコールモノステアリルエーテルのジリン酸エステル等のリン酸エステルや、これらリン酸エステルのアミン塩が挙げられる。アミンとしてはアンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、モノプロピルアミン、モノブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
【０１１１】
環化触媒としては、トリメチルアミン、トリエチレンジアミンなどの脂肪族第３級アミン、ジメチルアニリンなどの芳香族第３級アミン、およびイソキノリン、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリンなどの複素環第３級アミンなどが挙げられる。
【０１１２】
脱水剤としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸などの脂肪族カルボン酸無水物、および無水安息香酸などの芳香族カルボン酸無水物などが挙げられる。
【０１１３】
無機微粒子としては、微粒子状の二酸化チタン粉末、二酸化ケイ素（シリカ）粉末、酸化マグネシウム粉末、酸化アルミニウム（アルミナ）粉末、酸化亜鉛粉末などの無機酸化物粉末、微粒子状の窒化ケイ素粉末、窒化チタン粉末などの無機窒化物粉末、炭化ケイ素粉末などの無機炭化物粉末、および微粒子状の炭酸カルシウム粉末、硫酸カルシウム粉末、硫酸バリウム粉末などの無機塩粉末を挙げることができる。これらの無機微粒子は二種以上を組合せて使用してもよい。これらの無機微粒子を均一に分散させるために、それ自体公知の手段を適用することができる。
【０１１４】
一実施形態において、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液は、アルコキシシランなどのシランカップリング剤を含まないことが好ましい。シランカップリング剤を使用したポリイミドフィルムでは、シランカップリング剤がブリードアウトする場合がある。これにより、ポリイミドフィルムのＣ−Ｖ特性の低下、さらには接着力低下、積層体の膨れなどの問題が生じる。更には、ポリイミド前駆体溶液にシランカップリング剤を添加または反応させると、ポリイミド前駆体溶液の粘度安定性が低下するという問題もある。このような問題を避けるためには、シランカップリング剤を使用しないことが好ましい。
【０１１５】
＜積層体および電子デバイスの製造＞
電子デバイスの製造では、まず、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液（これらに、必要により添加剤を含有する組成物溶液も含む）をキャリア基板上に流延し、加熱処理によりイミド化および脱溶媒（ポリイミド溶液のときは主として脱溶媒）することによってポリイミドフィルムを形成し、キャリア基板とポリイミドフィルムとの積層体を得る。キャリア基板に制限はないが、一般に、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス等のガラス基板や鉄、ステンレス等の金属基板が使用される。ポリイミド前駆体溶液およびポリイミド溶液のキャリア基板上への流延方法は特に限定されないが、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法、バーコーター法、電着法などの従来公知の方法が挙げられる。ポリイミド前駆体溶液を用いた場合の加熱処理条件は、特に限定されないが、例えば５０℃〜１５０℃の温度範囲で乾燥した後、最高加熱温度として例えば１５０℃〜６００℃であり、好ましくは２００℃〜５５０℃、より好ましくは２５０℃〜５００℃で処理することが好ましい。ポリイミド溶液を用いた場合の加熱処理条件は、特に限定されないが、最高加熱温度として例えば１００℃〜６００℃であり、好ましくは１５０℃以上、より好ましくは２００℃以上であり、また好ましくは５００℃以下、より好ましくは４５０℃以下である。
【０１１６】
ポリイミドフィルムの厚さは、１μｍ以上であることが好ましい。厚さが１μｍ未満である場合、ポリイミドフィルムが十分な機械的強度を保持できず、例えばフレキシブルデバイス基板として使用するとき、応力に耐えきれず破壊されることがある。また、ポリイミドフィルムの厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。ポリイミドフィルムの厚さが２０μｍを超えて厚くなると、フレキシブルデバイスの薄型化が困難となってしまうことがある。フレキシブルデバイスとして十分な耐性を保持しながら、より薄膜化するには、ポリイミドフィルムの厚さは、２〜１０μｍであることがより望ましい。
【０１１７】
得られるポリイミドフィルムは、ガラス基板等のキャリア基板に強固に積層される。ガラス基板等のキャリア基板とポリイミドフィルムとの剥離強度は、ＪＩＳ  Ｋ６８５４−１に準拠して測定した場合、一般的には５０ｍＮ／ｍｍ以上、好ましくは１００ｍＮ／ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍＮ／ｍｍ以上、さらに好ましくは３００ｍＮ／ｍｍ以上である。
【０１１８】
また、得られるポリイミドフィルムの上に樹脂膜や無機膜などの第２の層を積層して、フレキシブルデバイス基板を形成してもよい。特に無機膜は、水蒸気バリア層として用いることができ、好適である。水蒸気バリア層としては、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等の金属酸化物、金属窒化物および金属酸窒化物からなる群より選択される無機物を含む無機膜が挙げられる。一般に、これらの薄膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティングなどの物理的蒸着法と、プラズマＣＶＤ法、触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ法）などの化学蒸着法（化学気相成長法）などが知られている。この第２の層は、複数層とすることもできる。ポリイミドフィルム上に第２の層を有するデバイスの場合であっても、第２の層を介してポリイミドフィルムの影響が半導体層に及ぶ場合が場合があるので、デバイス特性や耐久性を向上させるために、本発明の良好なＣ−Ｖ特性を有するポリイミドが好適に使用される。
【０１１９】
樹脂膜や無機膜の上に、ポリイミドフィルムを積層して、フレキシブルデバイス基板を形成してもよい。キャリア基板の場合と同様の方法で、ポリイミド前駆体溶液またはポリイミド溶液を用いて、樹脂膜や無機膜の上にポリイミドフィルムを積層できる。
【０１２０】
本発明で得られるポリイミドフィルムは、無機膜が基板となる場合であっても、強固に積層される。ポリイミドフィルムと無機膜（例えば、酸化ケイ素膜）との剥離強度は、ＪＩＳ  Ｋ６８５４−１に準拠して測定した場合、一般的には２０ｍＮ／ｍｍ以上、好ましくは３０ｍＮ／ｍｍ以上、より好ましくは４０ｍＮ／ｍｍ以上、さらに好ましくは５０ｍＮ／ｍｍ以上である。
【０１２１】
電子デバイスの製造では、形成した積層体（特にはポリイミドフィルム）の上に、デバイスに必要な素子および回路等を形成する。形成する素子および回路、ならびにその製造工程はデバイスの種類により異なる。ＴＦＴ液晶ディスプレイデバイスを製造する場合には、ポリイミドフィルムの上に、例えばアモルファスシリコンのＴＦＴを形成する。ＴＦＴは、例えば、ゲート金属層、アモルファスシリコン膜などの半導体層、窒化ケイ素ゲート誘電体層、ＩＴＯ画素電極を含む。この上に、さらに液晶ディスプレイに必要な構造を、公知の方法によって形成することも出来る。本発明において得られるポリイミドフィルムは耐熱性、靱性等各種特性に優れるので、回路等を形成する手法は特に制限されない。
【０１２２】
電子デバイスとして、フレキシブルデバイスを目的とする場合、回路等を表面に形成したデバイス基板（特にはポリイミドフィルム）をキャリア基板から剥離する。剥離方法に特に制限はなく、例えばキャリア基板側からレーザー等を照射することで剥離を行うことができる。
【０１２３】
本発明のポリイミドが好適に使用されるフレキシブルデバイスとしては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーといった表示デバイス、太陽電池、ＣＭＯＳなどの受光デバイスを挙げることが出来る。本発明は、特に、薄型化かつフレキシブル性を付与したいデバイスへの適用に好適である。
【０１２４】
本発明のポリイミドは、種々の用途に使用可能であるが、優れたＣ−Ｖ特性の効果を奏するために、ポリイミドと半導体が直接接しているデバイスか、または薄膜（例えば２００ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以下の薄膜、例えば前述の第２の層）を介して積層されているデバイスにおいて使用されることが好ましい。
【０１２５】
また、上記説明では、ポリイミドフィルム−キャリア基板の積層体を用いて、その上に素子や回路を形成する方法を説明したが、素子や回路を形成に支障がなければ、単膜のポリイミドフィルム上に素子や回路を形成してもよい。
【０１２６】
尚、半導体としては、単結晶シリコン、アモルファスシリコンおよびポリシリコン等のシリコン（これらはｐ型またはｎ型に不純物ドープされていてよい）、ならびに窒化ガリウム系やその他の化合物半導体が挙げられる。
【実施例】
【０１２７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１２８】
以下の例で用いた特性の測定方法を次に示す。
【０１２９】
＜Ｃ−Ｖ特性の測定方法＞
Ｃ−Ｖ特性は、図１の模式図に示すシステムにより、以下の条件で実施した。
測定装置：堀場ジョバンイボン社製水銀プローブ式ＣＶ測定装置（水銀プローブＭｏｄｅｌ  ８０２−１５０（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
水銀電極面積：０．００４７５  ｃｍ２
直流電圧走査条件：＋４０Ｖで３０ｓ間保持した後、＋４０Ｖから−４０Ｖまで負方向走査を行い、−４０Ｖで３０ｓ間保持し、その後、＋４０Ｖまで正方向走査を行う。これを３サイクル繰り返した。
交流電圧条件：周波数約２．５ｋＨｚ、振幅０．１Ｖの交流正弦波
測定温度：室温
【０１３０】
＜勾配の求め方＞
規格化Ｃ−Ｖ曲線の微分関数の近似値として、ある電圧Ｖｎ１の時の規格化容量Ｃｎ１と、Ｖｎ１＋１．５[V]であるＶｎ２の時の規格化容量Ｃｎ２から、絶対値「｜（Ｃｎ２−Ｃｎ１）／（Ｖｎ２−Ｖｎ１）｜」を、規格化Ｃ−Ｖ曲線全体についてこの値を計算し、｜（Ｃｎ２−Ｃｎ１）／（Ｖｎ２−Ｖｎ１）｜の最大値をその組成の勾配として採用した。
【０１３１】
実施例、比較例に使用したモノマーおよび添加剤を示す。
モノマーＡ：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（式量２９４．２２）、純度（％）９９．９
モノマーＡ２：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（式量２９４．２２）、純度（％）９９．０（低純度）
モノマーＢ：（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）（式量７２６．６６）、純度（％）９８．２
モノマーＣ：１，４−ジアミノベンゼン（式量１０８．１４）、純度（％）１００．０
モノマーＤ：４，４’−（（（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（［１，１’−ビフェニル］−５，２−ジイル））ビス（オキシ））ジアミン（式量６８４．７８）、純度（％）９９．０
モノマーＥ：［１，１’：４’，１”−ターフェニル］−４，４”−ジアミン（式量２６０．３１）、純度（％）９９．１
モノマーＦ：４，４’−（［１，１’−ビナフタレン］−２，２’−ジイルビス（オキシ））ジアミン（式量４６８．５１）、純度（％）９９．１
モノマーＧ：１，４−ビス［２−（４−アミノフェニル）−２−プロピル］ベンゼン（式量３４４．４８）、純度（％）９９．７
モノマーＨ：９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン（式量３４８．４３）、純度（％）９９．２
モノマーＩ：フタル酸無水物（式量１４８．１１）、純度（％）１００．０
添加剤：３−アミノプロピルトリエトキシシラン（式量２１８．３２）、純度（％）９９．７
【０１３２】
モノマーの化学構造を以下に示す。
【０１３３】
【化２２】
2019189872.tif 000024
【０１３４】
【化２３】
2019189872.tif 000025
【０１３５】
【化２４】
2019189872.tif 000026
【０１３６】
［参考例１］（実施例１の組成）
（モノマーＡ  ５０／モノマーＢ  ５０／／モノマーＣ  ５０／モノマーＤ  ５０）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ジアミノベンゼン（５０モル％）および４，４’−（（（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（［１，１’−ビフェニル］−５，２−ジイル））ビス(オキシ））ジアミン（５０モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（５０モル％）および（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）（５０モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度１．８２Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１３７】
［参考例２］（実施例２の組成）
（モノマーＡ  ５０／モノマーＢ  ５０／／モノマーＤ  ５０／モノマーＥ  ５０）
窒素ガスで置換した反応容器中に、［１，１’：４’，１”−ターフェニル］−４，４”−ジアミン（５０モル％）（５０モル％）および４，４’−（（（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（［１，１’−ビフェニル］−５，２−ジイル））ビス(オキシ))ジアミン（５０モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（５０モル％）および（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）（５０モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度０．７４２Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１３８】
［参考例３］（実施例３の組成）
（モノマーＡ  ５０／モノマーＢ  ５０／／モノマーＥ  ５０／モノマーＦ  ５０）
窒素ガスで置換した反応容器中に、［１，１’：４’，１”−ターフェニル］−４，４”−ジアミン（５０モル％）および４，４’−（［１，１’−ビナフタレン］−２，２’−ジイルビス（オキシ））ジアミン（５０モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（５０モル％）および（９Ｈ−フルオレン−９，９−ジイル）ビス（２−メチル−４，１−フェニレン）ビス（１，３−ジオキソ−１，３−ジヒドロイソベンゾフラン−５−カルボキシレート）（５０モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度０．８８６Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１３９】
［参考例４］（実施例４の組成）
（モノマーＡ  １００／／モノマーＧ  ５０／モノマーＨ  ５０）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ビス［２−（４−アミノフェニル）−２−プロピル］ベンゼン（５０モル％）および９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン（５０モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（１００モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度３．２４９Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１４０】
［参考例５］（実施例５の組成）
（モノマーＡ  １００／／モノマーＧ  ５０／モノマーＨ  ５０）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ビス［２−（４−アミノフェニル）−２−プロピル］ベンゼン（５０モル％）および９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン（５０モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（１００モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、ポリアミック酸溶液を得た。その後１９０℃まで昇温した後、３時間保持してイミド化を行い、粘度４．０３Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド樹脂組成物（ポリイミド溶液）を得た。
【０１４１】
［参考例６］（実施例６の組成）
（モノマーＡ  １００／／モノマーＣ  １００）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ジアミノベンゼン（１００モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（１００モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度６．６Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１４２】
［参考例７］（実施例７の組成）
（モノマーＡ  ９８／／モノマーＣ  １００／／モノマーＩ  ４）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ジアミノベンゼン（１００モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（９８モル％）およびを加え、さらに３０分間撹拌した。その後フタル酸無水物（４モル％）を加え、更に３０分間攪拌し、粘度３．１１Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１４３】
［参考例８］（比較例１の組成）
（モノマーＡ  １００／／モノマーＣ  １００／／添加剤）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ジアミノベンゼン（１００モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（９９．５モル％）および３−アミノプロピルトリエトキシシラン（モノマー総量に対して０．０５部）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度２８．７５Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１４４】
［参考例９］（比較例２の組成）
（モノマーＡ  ９８／／モノマーＣ  １００）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ジアミノベンゼン（１００モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（９８モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度３．１１Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１４５】
［参考例１０］（比較例３の組成）
（モノマーＡ２  １００／／モノマーＣ  １００）
窒素ガスで置換した反応容器中に、１，４−ジアミノベンゼン（１００モル％）、ＮＭＰを仕込み、１５分間４０℃で加熱撹拌し、モノマーを溶解させた。その後、３，３’，４，４’−テトラカルボン酸ビフェニル二無水物（モノマーＡ２；低純度）（１００モル％）を加え、さらに３０分間撹拌し、粘度４８０Ｐａ・ｓ（２５℃）の液状ポリイミド前駆体樹脂組成物（ポリアミック酸溶液）を得た。
【０１４６】
＜実施例１〜３＞
６インチシリコンウェハ（６２５μｍ厚、抵抗率４Ωｃｍ、ｐ型（不純物ボロン））上に、参考例１〜３で製造したポリアミック酸溶液をさらに希釈した溶液をスピンコートし、１２０℃、１５０℃、２００℃、２５０℃にて各１０分、３３０℃にて５分間加熱処理し、厚さ０．７５μｍのポリイミドフィルムを形成した。得られたポリイミドフィルムを用いて、Ｃ−Ｖ測定を行った結果および使用した参考例の組成を表１に示す。
【０１４７】
＜実施例４＞
実施例１と同様に、６インチシリコンウェハ上に参考例４で製造したポリアミック酸溶液をさらに希釈した溶液をスピンコートし、１２０℃、１５０℃、２００℃、２５０℃にて各１０分、３６０℃にて５分間加熱処理し、厚さ０．７５μｍのポリイミドフィルムを形成した。結果を表１に示す。
【０１４８】
＜実施例５＞
実施例１と同様に、６インチシリコンウェハ上に、参考例５で製造したポリイミド溶液をさらに希釈した溶液をスピンコートし、１２０℃、１５０℃、２００℃、２５０℃にて各１０分、３００℃にて５分間加熱処理し、厚さ０．７５μｍのポリイミドフィルムを形成した。結果を表１に示す。
【０１４９】
＜実施例６、７、比較例１、２、３＞
実施例１と同様に、６インチシリコンウェハ上に、参考例６、７、８、９、１０で製造したポリアミック酸溶液をさらに希釈した溶液をスピンコートし、１２０℃、１５０℃、２００℃、２５０℃にて各１０分、４５０℃にて５分間加熱処理し、厚さ０．７５μｍのポリイミドフィルムを形成した。結果を表１に示す。
【０１５０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明のポリイミドは、例えばフレキシブルデバイスの基板等の電子デバイス用途に好適に使用される。
【符号の説明】
【０１５２】
１  シリコンウェハ
２  ポリイミドフィルム
３  水銀電極
４  直流電源
５  交流電源
【図１】
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【図２】
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