(57)【要約】  本開示のフィルムは、約８〜約１５０ミクロンの厚さを有すると共に：ｉ．少なくとも１種の芳香族二無水物であって、その少なくとも約８５モルパーセントが剛直性タイプモノマーであるこのような芳香族二無水物、および、ｉｉ．少なくとも１種の芳香族ジアミンであって、その少なくとも約８５モルパーセントが剛直性タイプモノマーであるこのような芳香族ジアミンから誘導される約４０〜約９５重量パーセントのポリイミドを含有する。本開示のフィルムは、充填材であって：ｉ．少なくとも１つの寸法が約８００ナノメートル未満であり；ｉｉ．約３：１を超えるアスペクト比を有し；ｉｉｉ．すべての寸法がフィルムの厚さ未満であり；およびｉｖ．フィルムの総重量の約５〜約６０重量パーセントの量で存在する充填材をさらに含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムであって：
Ａ）フィルムの４０〜９５重量パーセントの量のポリイミドであって：
ａ）少なくとも１種の芳香族二無水物であって、その少なくとも８５モルパーセントが剛直性タイプ二無水物である前記芳香族二無水物、および
ｂ）少なくとも１種の芳香族ジアミンであって、その少なくとも８５モルパーセントが剛直性タイプジアミンである前記芳香族ジアミン
から誘導されるポリイミドと、
Ｂ）充填材であって：
ａ）少なくとも１つの寸法が８００ナノメートル未満であり；
ｂ）３：１を超えるアスペクト比を有し；
ｃ）すべての寸法がフィルムの厚さ未満であり；および
ｄ）フィルムの総重量の５〜６０重量パーセントの量で存在する
充填材と
を含み、８〜１５０ミクロンの厚さを有するフィルム。
【請求項２】
充填材が小板、針様または繊維状である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項３】
充填材が針様または繊維状である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項４】
充填材が少なくとも１つの寸法で６００ｎｍ未満である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項５】
充填材が少なくとも１つの寸法で４００ｎｍ未満である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項６】
充填材が少なくとも１つの寸法で２００ｎｍ未満である、請求項１に記載のフィルム。
【請求項７】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載のフィルム。
【請求項８】
充填材が、酸素、ならびに、アルミニウム、ケイ素、チタン、マグネシウムおよびこれらの組み合わせからなる群の少なくとも１種の構成要素を含む、請求項１に記載のフィルム。
【請求項９】
充填材が小板タルクを含む、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１０】
充填材が針状の二酸化チタンを含む、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１１】
充填材が、その少なくとも一部が酸化アルミニウムでコートされている針状の二酸化チタンである、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１２】
ａ）剛直性タイプ二無水物が、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、およびこれらの混合物からなる群から選択され；ならびに、
ｂ）剛直性タイプジアミンが、１，４−ジアミノベンゼン（ＰＰＤ）、４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジデン（ＴＦＭＢ）、１，５−ナフタレンジアミン、１，４−ナフタレンジアミン、およびこれらの混合物から選択される、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１３】
ジアミンの少なくとも５０モルパーセントが１，５−ナフタレンジアミンである、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１４】
ポリイミドフィルムが、カップリング剤、分散剤またはこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１５】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムが以下の特性：（ｉ）３００℃を超えるＴｇ、ｉ（ｉｉ）５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、（ｉｉｉ）５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、（ｉｖ）２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、（ｖ）１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および（ｖｉ）７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘのうち少なくとも１つを有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１６】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムが、以下の特性：（ｉ）３００℃を超えるＴｇ、（ｉｉ）５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、（ｉｉｉ）５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、（ｉｖ）２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、（ｖ）１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および（ｖｉ）７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘのうち少なくとも２つを有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１７】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムが、以下の特性：（ｉ）３００℃を超えるＴｇ、（ｉｉ）５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、（ｉｉｉ）５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、（ｉｖ）２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、（ｖ）１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および（ｖｉ）７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘのうち少なくとも３つを有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１８】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムが、以下の特性：（ｉ）３００℃を超えるＴｇ、（ｉｉ）５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、（ｉｉｉ）５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、（ｉｖ）２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、（ｖ）１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および（ｖｉ）７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘのうち少なくとも４つを有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項１９】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムが、以下の特性：（ｉ）３００℃を超えるＴｇ、（ｉｉ）５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、（ｉｉｉ）５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、（ｉｖ）２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、（ｖ）１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および（ｖｉ）７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘのうち少なくとも５つを有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項２０】
充填材が、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムが、以下の特性：（ｉ）３００℃を超えるＴｇ、（ｉｉ）５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、（ｉｉｉ）５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、（ｉｖ）２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、（ｖ）１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および（ｖｉ）７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘを有する、請求項１に記載のフィルム。
【請求項２１】
２つ以上の層を備える、請求項１に記載のフィルム。
【請求項２２】
熱的に安定な無機物：織物、紙、シート、スクリムまたはこれらの組み合わせで強化される、請求項１に記載のフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、一般に、広い温度範囲にわたるのみならず、張力または他の寸法に対する応力の存在下（例えば、リールツーリール処理）においても有利な熱および寸法安定性を有するポリイミドフィルムに関する。より具体的には、本開示は、従来、一般に、金属またはセラミックベースの基板の熱および／または寸法安定性が要求された、精巧なコンダクタおよび／または半導体構成の支持に用いられることが可能であるポリイミドフィルムの種類に関する。
【背景技術】
【０００２】
寸法に精密なコンダクタおよび／または半導体構成を、例えば、チップスケール半導体パッケージング、薄膜トランジスタバックプレーンおよび太陽電池用途において見出すことが可能である。セラミックおよび金属フォイルが、広い温度範囲にわたるおよび／または張力または応力下での寸法安定性および熱安定性により、典型的には、このような寸法に精密なコンダクタおよび／または半導体構成用の基板として用いられている（Ｋｕｃｈｉｎｉｓｋｉらへの米国特許第２００５００７２４６１号明細書およびＦａｂｉｃｋらへの米国特許第７２７１３３３号明細書には、光起電力電池における無機絶縁層の使用が記載されている）が、セラミックおよび金属は欠点を有する。
【０００３】
セラミック（例えば、ガラス）は重く、嵩高く、かつ、破損しやすい可能性がある。金属フォイルは導電性である傾向にあり、これは、コンダクタおよび／または半導体が支持される場合に不都合となる傾向がある（例えば、金属基板は、一般に、ＣＩＧＳ／ＣＩＳ光起電力電池の一体型集積を妨げるであろう）。
【０００４】
従来のポリイミドベースの基板は、金属またはセラミックの熱および寸法安定性に欠ける傾向にある。例えば、ＣＩＧＳ／ＣＩＳ光起電力電池またはモジュールの製造において、最適な処理温度は４５０℃を超える可能性がある。このような高温では、従来のポリイミドフィルムは、特に、リールツーリールプロセスなどにおける張力下では、望ましくないクリープまたは他の寸法不安定性を示す傾向にある。このような高温では、従来のポリイミドフィルムはまた、脆性、オフガスの生成などの熱劣化を示す可能性があり、そうでなければ、低い機械特性を示す可能性がある。従って、高温用途のために熱および寸法安定性を有するポリイミドフィルムに対する要求が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のフィルムは、約８〜約１５０ミクロンの厚さを有すると共に：ｉ．少なくとも１種の芳香族二無水物であって、その少なくとも約８５モルパーセントが剛直性二無水物であるこのような芳香族二無水物、ｉｉ．少なくとも１種の芳香族ジアミンであって、その少なくとも約８５モルパーセントが剛直性ジアミンであるこのような芳香族ジアミンから誘導される約４０〜約９５重量パーセントのポリイミドを含有する。本開示のフィルムは、充填材であって：ｉ．少なくとも１つの寸法が約８００ナノメートル未満であり；ｉｉ．約３：１を超えるアスペクト比を有し；ｉｉｉ．すべての寸法がフィルムの厚さ未満であり；およびｉｖ．フィルムの総重量の約５〜約６０重量パーセントの量で存在する充填材をさらに含む。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
定義
「フィルム」は、基板上の自立フィルムまたはコーティングを意味することが意図される。「フィルム」という用語は用語「層」と同義的に用いられ、所望する領域を覆っていることを指す。
【０００７】
「一体集積」は、光起電力モジュールを形成するための複数の光起電力電池の（直列または並列のいずれかでの）集積を意味することが意図され、ここで、セル／モジュールは、単一のフィルムまたは基板上に、例えば、リールツーリール操作によって連続的に形成されることが可能である。
【０００８】
「ＣＩＧＳ／ＣＩＳ」は：１．ｉ．銅インジウムガリウムジセレニド組成物；ｉｉ．銅インジウムガリウムジスルフィド組成物；ｉｉｉ．銅インジウムジセレニド組成物；ｉｖ．銅インジウムジスルフィド組成物；または、ｖ．現在公知であるか将来開発されるかに関わらず、銅、インジウム、ガリウム、ジセレニド、および／またはジスルフィドについて置換可能である任意の要素または要素の組み合わせを含む吸光体層；ならびに、２．吸光体層の下の下部電極であって、典型的には、モリブデンを含む下部電極を備えるアセンブリを意味すると意図される。
【０００９】
「二無水物」は、本明細書において用いられるところでは、技術的には二無水物ではないかもしれないが、それにもかかわらず、ジアミンと反応して、最終的には（適切な処理の後）ポリイミドを形成するその前駆体または誘導体を含むことが意図される。同様に、「ジアミン」は、ジアミンの前駆体および誘導体をも含むことが意図されるが、ただし、前駆体または誘導体は、二無水物と反応してポリアミド酸を形成することが可能であり、次いで、ポリイミドに転化されることが可能である。
【００１０】
本明細書において用いられるところ、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「を含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「を含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「を有する（ｈａｓ）」、「を有している（ｈａｖｉｎｇ）」、または、そのいずれかの他の変形といった用語は、非排他的な包含を包括することを意図する。要素の列挙を含む例えば、方法、プロセス、物品、または装置は必ずしもこれらの要素のみに限定せず、明示的に列挙されていないまたはこのような方法、プロセス、物品、あるいは、装置に固有である他の要素を包含し得る。さらに、そうでないと明記されていない限りにおいて、「または」は、包括的な「または」指し、排他的な「または」を指さない。例えば、条件ＡまたはＢは以下のいずれか一つにより満たされる：Ａが真であり（または存在し）およびＢが偽である（または不在である）、Ａが偽であり（または不在であり）およびＢが真である（または存在する）、ならびに、ＡおよびＢの両方が真である（または存在する）。
【００１１】
また、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、本発明の要素および構成要素を説明するために採用される。これは、単に簡便性のため、および、本発明の一般的な意味をもたらすためになされている。この記載は、１つまたは少なくとも１つを包含すると読み取られるべきであり、ならびに、単数形はまた、そうでないことを意味することが明らかでなければ複数形を包含する。
【００１２】
本開示のフィルムは、光起電力用途、チップスケール半導体パッケージング、薄膜トランジスタバックプレーンおよび／または約室温から、４００℃、４２５℃または４５０℃を超える温度までなどの広い温度範囲内で、収縮またはクリープ（リールツーリール処理などの張力下においても）に耐えるであろう支持体が要求される他の用途に有用であることが可能である。一実施形態においては、本開示の支持フィルムは、７．４〜８．０ＭＰａ（メガパスカル）の範囲内の応力下にありながら、４５０℃の温度に３０分間供された場合の寸法変化は、１、０．７５、０．５、または０．２５パーセント未満である。いくつかの実施形態において、本開示のポリイミド支持フィルムは、金属またはセラミック支持材料を代替可能なほどに十分な寸法安定性および熱安定性を有する。
【００１３】
本開示のポリイミド支持フィルムは、例えば、薄膜太陽電池において用いられることが可能である。ＣＩＧＳ／ＣＩＳ用途において用いられる場合、本開示のポリイミドフィルムは、ポリイミド支持フィルム表面上に下部電極（モリブデン電極など）を直接的に形成することが可能である、熱および寸法安定性の可撓性フィルムを提供することが可能である。下部電極上には、ＣＩＧＳ／ＣＩＳ光起電力電池が形成される製造ステップにおいて吸光体層が適用されることが可能である。いくつかの実施形態において、この下部電極は可撓性である。ポリイミド支持フィルムは、熱的に安定な無機物：織物、紙（例えば、マイカ紙）、シート、スクリムまたはこれらの組み合わせで強化されていることが可能である。いくつかの実施形態において、本開示のポリイミド支持フィルムは、複数のＣＩＧＳ／ＣＩＳ光起電力電池の光起電力モジュールへの一体集積型を可能とする適切な電気絶縁性特性を有する。いくつかの実施形態において、本開示のポリイミド支持フィルムは：
ｉ．低表面粗度、すなわち、１０００、７５０、５００、４００、３５０、３００または２７５ナノメートル未満の平均表面粗度（Ｒａ）；
ｉｉ．低レベルの表面欠陥；および／または
ｉｉｉ．他の有用な表面形態、
をもたらして、電気的短絡などの不要な欠陥を低減させるか抑制する。
【００１４】
一実施形態においては、本発明のフィルムは：１、５、１０、１５、２０、および２５ｐｐｍ／℃のいずれか２つの範囲内（任意により両端を含む）の面内ＣＴＥを有し、ここで、面内熱膨張係数（ＣＴＥ）は５０℃〜３５０℃で計測される。いくつかの実施形態において、この範囲内のＣＴＥはさらに最適化されて、本開示により選択されたいずれかの特定の支持材料（例えば、ＣＩＧＳ／ＣＩＳ用途におけるＣＩＧＳ／ＣＩＳ吸光体層）の熱膨張の不一致に起因する望まれないクラッキングがさらに低減されるかまたは排除される。一般に、ポリイミドを形成する場合、化学的転化プロセス（熱転化プロセスとは対照的に）が低ＣＴＥポリイミドフィルムを提供するであろう。これは、その上に堆積された繊細なコンダクタおよび半導体層に接近して整合するきわめて低いＣＴＥ（＜１０ｐｐｍ／℃）値を得ることが可能であるために、いくつかの実施形態においては特に有用である。ポリアミド酸をポリイミドに転化するための化学的転化プロセスが周知であると共に、ここでのさらなる説明は必要ない。ポリイミド支持フィルムの厚さもまたＣＴＥに影響する可能性があり、ここで、より薄いフィルムはより低いＣＴＥ（より厚いフィルムはより高いＣＴＥ）をもたらす傾向にあり、従って、フィルム厚を用いて、選択されたいずれかの特定の用途に応じて、フィルムＣＴＥを微調整することが可能である。本開示のフィルムは、以下の厚さ（ミクロン）：８、１０、１２、１５、２０、２５、５０、７５、１００、１２５および１５０ミクロンのいずれかの間（任意により両端を含む）の範囲内の厚さを有する。本開示の範囲内のモノマーおよび充填材を選択するかまたは最適化しても、選択された特定の用途に応じてＣＴＥを上記範囲内に微調整することが可能である。本開示のポリイミドフィルムの面内ＣＴＥは、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＴＭＡ−２９４０を用い、３８０℃まで１０℃／分で、次いで、冷却すると共に３８０℃まで再加熱して運転する熱機械分析により得ることが可能であり、ここで、ｐｐｍ／℃でのＣＴＥは、５０℃〜３５０℃の間での再加熱走査の最中に得られる。
【００１５】
本開示のポリイミド支持フィルムは、例えば、本開示のＣＩＧＳ／ＣＩＳ用途における吸光体層堆積プロセスの最中に、フィルムが、実質的に劣化せず、重量を損失せず、低い機械特性を有せず、または、顕著に揮発物を揮発させることがないよう、高い熱安定性を有しているべきである。ＣＩＧＳ／ＣＩＳ用途において、本開示のポリイミド支持フィルムは、過剰な重量を光起電力モジュールに加えることのないよう十分に薄いが、いくつかの場合においては４００、５００、７５０または１０００ボルト以上に達し得る作動電圧で高い電気絶縁性をもたらすよう十分に厚いべきである。
【００１６】
本開示によれば、充填材は、ポリイミド貯蔵弾性率を高めるためにポリイミドフィルムに添加される。いくつかの実施形態において、本開示の充填材は、貯蔵弾性率をさらに高めつつも、ポリイミド層の熱膨張係数（ＣＴＥ）を維持するか低下させるであろう。いくつかの実施形態において、充填材は、ポリイミドフィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度での貯蔵弾性率を高める。充填材の添加は、典型的には、高温での機械特性の維持を可能とすると共に、取り扱い特徴を向上させることが可能である。本開示の充填材は：
１．８００ナノメートル未満（および、いくつかの実施形態においては、７５０、６５０、６００、５５０、５００、４７５、４５０、４２５、４００、３７５、３５０、３２５、３００、２７５、２５０、２２５、または２００ナノメートル未満）の寸法を少なくとも１つの寸法（充填材は任意の寸法で多様な形状を有することが可能であるため、および、充填材形状は任意の寸法に沿って様々であることが可能であるため、「少なくとも１つの寸法」は、その寸法に沿った数値平均を意図する）において有し；
２．３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５対１を超えるアスペクト比を有し；
３．すべての寸法において、フィルムの厚さの１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５または１０パーセント未満であり；ならびに、
４．以下の割合：フィルムの総重量を基準として、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、および６０重量パーセントの、任意によりその両端を含むいずれか２つの間の量で存在する。
【００１７】
好適な充填材は、一般に、４５０℃を超える温度で安定であり、いくつかの実施形態においては、フィルムの電気絶縁性特性を顕著に低下させない。いくつかの実施形態において、充填材は、針様充填材、繊維状充填材、小板充填材およびこれらの混合物からなる群から選択される。一実施形態においては、本開示の充填材は、少なくとも３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、または１５対１のアスペクト比を示す。一実施形態においては、充填材アスペクト比は、６：１以上である。他の実施形態において、充填材アスペクト比は１０：１以上であり、および、他の実施形態において、アスペクト比は１２：１以上である。いくつかの実施形態において、充填材は、酸化物（例えば、ケイ素、チタン、マグネシウムおよび／またはアルミニウムを含む酸化物）、窒化物（例えば、ホウ素および／またはケイ素を含む窒化物）、または、カーバイド（例えば、タングステンおよび／またはケイ素を含むカーバイド）からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、充填材は、酸素、ならびに、アルミニウム、ケイ素、チタン、マグネシウムおよびこれらの組み合わせから構成される群の少なくとも１種の構成要素を含む。いくつかの実施形態において、充填材は、小板タルク、針状の二酸化チタン、および／または針状の二酸化チタンを含み、その少なくとも一部が酸化アルミニウムでコートされている。いくつかの実施形態において、充填材は、すべての寸法において、５０、２５、２０、１５、１２、１０、８、６、５、４、または２ミクロン未満である。
【００１８】
さらに他の実施形態において、炭素繊維およびグラファイトは、他の充填材との組み合わせで機械特性を高めるために用いられることが可能である。しかしながら、頻繁に、グラファイトおよび炭素繊維充填材は絶縁特性を低減させることが可能であり、多くの実施形態において、電気絶縁特性の低減は所望されないために、グラファイトおよび／または炭素繊維の充填量を１０％未満に維持するよう注意をしなければならない。いくつかの実施形態において、充填材はカップリング剤でコートされている。いくつかの実施形態において、充填材はアミノシランカップリング剤でコートされている。いくつかの実施形態において、充填材は分散剤でコートされている。いくつかの実施形態において、充填材はカップリング剤および分散剤の組み合わせでコートされている。あるいは、カップリング剤および／または分散剤は、必ずしも充填材にコートされるのではなく、直接的にフィルムに組み込まれることが可能である。
【００１９】
いくつかの実施形態において、最終フィルムが、所望の最大充填材サイズを超える非連続的なドメインが含有されることが確実にないようにろ過システムが用いられる。いくつかの実施形態において、充填材は、フィルムに組み込まれる場合（またはフィルム前駆体に組み込まれる場合）に、攪拌および／または高せん断混合または媒体ミルなどの強度の分散エネルギー、または、分散剤の使用を含む他の分散技術に供されて、所望の最大充填材サイズを超える、望まれない凝塊を抑制する。充填材のアスペクト比が高まるに伴って、充填材が、フィルムの外表面間に配向されるかそうでなければ位置される傾向も高まり、これにより、特に充填材サイズが小さくなるに伴ってますます平滑なフィルムがもたらされる。
【００２０】
一般論では、表面粗度は、上部に堆積された層の機能に干渉する可能性があり、電気的または機械的欠陥の可能性を高める可能性があり、および、フィルムに沿う特性の均一性を低下させる可能性があるために、フィルム平滑性が所望される。一実施形態においては、充填材（および、いずれかの他の非連続的なドメイン）は、充填材（および、いずれかの他の非連続的なドメイン）がフィルム形成において十分にフィルムの表面間にあって、１０００、７５０、５００または４００ナノメートル未満の平均表面粗度（Ｒａ）を有する最終フィルムがもたらされるよう、フィルム形成の最中に十分に分散される。本明細書においてもたらされるところ、表面粗度は、２５．４×または５１．２×でのＶＳＩモードでの、Ｗｙｃｏ  Ｖｉｓｉｏｎ  ３２ソフトウェアを用いるＶｅｅｃｏ  Ｗｙｃｏ  ＮＴ  １０００  Ｓｅｒｉｅｓ機器での計測によるものなど、光学的表面プロフィロメトリにより測定されてＲａ値がもたらされることが可能である。
【００２１】
いくつかの実施形態において、充填材は、所望の処理温度でそれ自体が劣化しないか、または、オフガスを生成しないよう選択される。同様に、いくつかの実施形態において、充填材は、ポリマーの劣化に寄与しないよう選択される。
【００２２】
有用なポリイミドは：ｉ．少なくとも１種の芳香族ジアミンであって、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、９９．５または１００モルパーセントが剛性ロッドタイプモノマーであるもの；および、ｉｉ．少なくとも１種の芳香族二無水物であって、少なくとも８５、９０、９５、９６、９７、９８、９９、９９．５または１００モルパーセントが剛性ロッドタイプモノマーであるものから誘導される。好適な剛性ロッドタイプの芳香族ジアミンモノマーとしては：１，４−ジアミノベンゼン（ＰＰＤ）、４，４’−ジアミノビフェニル、２，２’−ビス（トリフルオロメチル）ベンジデン（ＴＦＭＢ）、１，４−ナフタレンジアミン、および／または１，５−ナフタレンジアミンが挙げられる。好適な剛性ロッドタイプの芳香族二無水物モノマーとしては、ピロメリト酸二無水物（ＰＭＤＡ）、および／または３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）が挙げられる。
【００２３】
いくつかの実施形態において、他のモノマーはまた、本発明のいずれかの特定の用途についての所望の特性に応じて、芳香族二無水物の１５モルパーセント以下および／または芳香族ジアミンの１５モルパーセント以下で検討され得、例えば：３，４’−ジアミノジフェニルエーテル（３，４’−ＯＤＡ）、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（４，４’−ＯＤＡ）、１，３−ジアミノベンゼン（ＭＰＤ）、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、９，９’−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）、４，４’−オキシジフタル酸無水物（ＯＤＰＡ）、３，３’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物（ＤＳＤＡ）、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（６ＦＤＡ）、およびこれらの混合物が挙げられる。本開示のポリイミドは、技術分野において周知である方法によって形成されることが可能であると共に、これらの調製は、ここでは詳細に検討する必要はない。
【００２４】
いくつかの実施形態において、フィルムは、溶剤、モノマー、プレポリマーおよび／またはポリアミド酸組成物などのフィルム前駆体材料に充填材を組み込むことにより製造される。最終的には、充填ポリアミド酸組成物は一般にフィルムにキャストされ、これが、乾燥および硬化（化学硬化および／または熱硬化）に供されて充填ポリイミド自立フィルムまたは非自立フィルムが形成される。充填ポリイミドフィルムを製造するいずれかの従来のまたは非従来の方法を本開示により用いることが可能である。充填ポリイミドフィルムの製造は周知であり、ここでのさらなる説明は必要ない。一実施形態においては、本開示のポリイミドは、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０３８０、３９０または４００℃を超える高いガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。高いＴｇは、一般に、高温での貯蔵弾性率などの機械特性の維持を補助する。
【００２５】
いくつかの実施形態において、ポリイミド支持フィルムの結晶性および架橋性の量は、貯蔵弾性率の維持において役立つことが可能である。一実施形態においては、４８０℃でのポリイミド支持フィルム貯蔵弾性率（動的機械分析による計測、ＤＭＡ）は、少なくとも：４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００、１８００、２０００、２２００、２４００、２６００、２８００、３０００、３５００、４０００、４５００、または５０００ＭＰａである。
【００２６】
いくつかの実施形態において、本開示のポリイミド支持フィルムは、５００℃で約３０分間の間に１、０．７５、０．５または０．３パーセント未満の等温性重量損失を有する。本開示のポリイミドは、一般に、通常の無機絶縁体より高い、高い誘電強度を有する。いくつかの実施形態において、本開示のポリイミドは、１０Ｖ／マイクロメートル以上の破壊電圧を有する。いくつかの実施形態において、充填材は、酸化物、窒化物、カーバイドおよびこれらの混合物からなる群から選択されると共に、フィルムは、以下の特性：ｉ．３００℃を超えるＴｇ、ｉｉ．５００ボルト／２５．４ミクロンを超える誘電強度、ｉｉｉ．５００℃で３０分間の間に１％未満の等温性重量損失、ｉｖ．２５ｐｐｍ／℃未満の面内ＣＴＥ、ｖ．１０×（１０）−６／分未満の絶対値無応力残留勾配、および、ｖｉ．７．４〜８ＭＰａで１％未満のｅｍａｘの少なくとも１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、または６つすべてを有する。いくつかの実施形態において、本開示のフィルムは、熱的に安定な無機物：織物、紙、シート、スクリムまたはこれらの組み合わせで強化される。
【００２７】
いくつかの実施形態において、電気的絶縁性充填材が、フィルムの電気的特性を改変するために添加され得る。いくつかの実施形態において、ポリイミド支持フィルムは、ポリイミド支持フィルムの電気的完全性および誘電強度に悪影響を及ぼすことが可能であるピンホールまたは他の欠陥（外部粒子、ゲル、充填材凝集物または他の汚染物）を含んでいないことが重要であり、これは、一般に、ろ過によって対処されることが可能である。このようなろ過は、１種以上のモノマーに添加される前または後の可溶化された充填材のろ過、および／または、特にポリアミド酸が低粘度である場合のポリアミド酸のろ過、またはそうでなければ、ろ過が可能である製造プロセスにおけるいずれかのステップでのろ過など、フィルム製造のいずれかの段階で行われることが可能である。一実施形態において、このようなろ過は、最小の好適なフィルタ孔径または選択された充填材材料の最大寸法の直ぐ上のレベルで実施される。
【００２８】
単一層のフィルムは、フィルム中の望まれない（または所望されない程に大きい）非連続相材料に起因する欠陥の影響を低減させる試みにおいてより厚くすることが可能である。あるいは、多層のポリイミドを用いて、いずれかの特定の層におけるいずれかの特定の欠陥（所望の特性に害をなすことが可能であるサイズの望まれない非連続相材料）の害を低減し得、一般論では、このような多層は、同一の厚さの単一のポリイミド層と比してより少ない性能欠陥を有することとなる。多層のポリイミドフィルムを使用する場合、個別の層の各々に重複する欠陥を有する可能性はきわめて小さい傾向にあるため、フィルムの全厚にまたがり得る欠陥の発生を低減またはなくすことが可能である。従って、いずれか一層における欠陥がフィルムの総厚を貫通する電気的破壊または他のタイプの破壊を生じさせる可能性はかなり低い。いくつかの実施形態において、ポリイミド支持フィルムは２つ以上のポリイミド層を備える。いくつかの実施形態において、ポリイミド層は同一である。いくつかの実施形態において、ポリイミド層は異なる。いくつかの実施形態において、ポリイミド層は、独立して、熱的に安定な充填材、強化用の織物、無機紙、シート、スクリムまたはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。任意により、０〜５５重量パーセントのフィルムは、他の処方成分をも含むことで、いずれかの特定の用途について所望されるか、または、要求される特性が変更される。
【実施例】
【００２９】
以下の実施例において本発明をさらに説明するが、これは、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲を限定することを意図するものではない。これらの実施例においては、「プレポリマー」は、わずかに化学量論的過剰量のジアミンモノマー（約２％）で形成されて、２５℃で約５０〜１００ポアズの範囲内のブルックフィールド溶液粘度を得ている低分子量ポリマーを指す。分子量（および溶液粘度）の増加は、ジアミンに対する二無水物の化学量論的当量に近づけるために、追加の二無水物を小さな増分量で添加することにより達成した。
【００３０】
実施例１
ＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（６９．３ｇの、無水ＤＭＡＣ中の１７．５重量％溶液）を５．６２ｇの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０、Ｉｓｈｉｈａｒａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、ＵＳＡ）と組み合わせると共に、得られたスラリーを２４時間攪拌した。個別の容器内に、ピロメリト酸無水物（ＰＭＤＡ）の６重量％溶液を、０．９ｇのＰＭＤＡ（Ａｌｄｒｉｃｈ  ４１２２８７、Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ）および１５ｍＬのＤＭＡＣを組み合わせることにより調製した。
【００３１】
ＰＭＤＡ溶液をプレポリマースラリーに徐々に添加して、６５３ポアズの最終粘度を達成した。配合物を０℃で一晩保管して脱気させた。
【００３２】
配合物を、２５ミルのドクターブレードを用いてガラスプレートの表面上にキャストして、３インチ×４インチフィルムを形成した。ガラス表面からのフィルムの剥離を容易にするために、ガラスを離型剤で前処理した。フィルムを、ホットプレート上で８０℃で２０分間乾燥させた。フィルムをその後表面から持ち上げて、３インチ×４インチピンフレームに取り付けた。
【００３３】
室温で、減圧下に１２時間さらに乾燥させた後、取り付けたフィルムを炉（Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ、Ｆ６０００箱型炉）中に入れた。炉を窒素でパージすると共に、以下の温度プロトコルに従って加熱した：
・１２５℃（３０分間）
・１２５℃〜３５０℃（４℃／分での昇温）
・３５０℃（３０分間）
・３５０℃〜４５０℃（５℃／分での昇温）
・４５０℃（２０分間）
・４５０℃〜４０℃（８℃／分での冷却）
【００３４】
比較例Ａ
ＴｉＯ２充填材をプレポリマー溶液に添加しなかったこと以外は、実施例１に記載のものと同等の手法を用いた。キャスティング前の最終粘度は９９３ポアズであった。
【００３５】
実施例２
６９．４ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）を、５．８５ｇのＴｉＯ２（ＦＴＬ−２００、Ｉｓｈｉｈａｒａ  ＵＳＡ）と組み合わせたこと以外は、実施例１に記載のものと同一の手法を用いた。キャスティング前の配合物の最終粘度は５２４ポアズであった。
【００３６】
実施例３
６９．４ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマーを５．８５ｇの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−３００、Ｉｓｈｉｈａｒａ  ＵＳＡ）と組み合わせたこと以外は、実施例１に記載のものと同一の手法を用いた。キャスティング前の最終粘度は３９４ポアズであった。
【００３７】
実施例４Ａ
６９．３ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）を、５．６２ｇの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１００、Ｉｓｈｉｈａｒａ  ＵＳＡ）と組み合わせたこと以外は、実施例１に記載のものと同一の手法を用いた。
【００３８】
ＤＭＡＣ中のＰＭＤＡ溶液の添加の前に、材料を８０ミクロンフィルタ媒体（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ポリプロピレンスクリーン、８０ミクロン、ＰＰ８００４７００）を通してろ過した。
【００３９】
キャスティング前の最終粘度は５９９ポアズであった。
【００４０】
実施例４
１３９ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）を、１１．３ｇの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１００）と組み合わせたこと以外は、実施例１に記載のものと同一の手法に従った。ＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマーと針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０）との混合物を小さな容器に入れた。矩形孔、高せん断スクリーンを備えるＳｉｌｖｅｒｓｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  Ｌ４ＲＴ高せん断ミキサ（Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ，ＬＴＤ、Ｃｈｅｓｈａｍ  Ｂａｕｃｋｓ，Ｅｎｇｌａｎｄ）を用いて、配合物を２０分間混合した（およそ４０００ｒｐｍのブレード速度で）。氷浴を用いて混合操作の間、配合物を冷却し続けた。
【００４１】
キャスティング前の材料の最終粘度は３１０ポアズであった。
【００４２】
実施例５
１３３．０３ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）を、６．９６ｇの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０）と組み合わせたこと以外は、実施例４に記載のものと同一の手法を用いた。
【００４３】
材料を小さな容器に入れると共に、高せん断ミキサ（およそ４０００ｒｐｍのブレード速度で）でおよそ１０分間混合した。次いで、材料を４５ミクロンフィルタ媒体（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、４５ミクロンポリプロピレンスクリーン、ＰＰ４５０４７００）を通してろ過した。
【００４４】
最終粘度は、キャスティング前でおよそ１０００ポアズであった。
【００４５】
実施例６
１５９．２８ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマーを１０．７２ｇの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０）と混合したこと以外は、実施例５に記載のものと同一の手法を用いた。材料を高せん断ミキサで５〜１０分間混合した。
【００４６】
キャスティング前の最終配合物粘度はおよそ１０００ポアズであった。
【００４７】
実施例７
１５７．３ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマーを１２．７２グラムの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０）と混合したこと以外は、実施例５に記載のものと同一の手法を用いた。材料を、高せん断ミキサでおよそ１０分間ブレンドした。
【００４８】
キャスティング前の最終粘度はおよそ１０００ポアズであった。
【００４９】
実施例８
１４０．５ｇのＤＭＡＣを２４．９２ｇのＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０）と混合したこと以外は実施例５に記載したものと同様の手法を用いた。このスラリーを、高せん断ミキサをおよそ１０分間用いてブレンドした。
【００５０】
このスラリー（５７．８ｇ）を、２５０ｍｌ、３首丸底フラスコ中で１０７．８ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）と組み合わせた。混合物を、パドル攪拌機で、一晩、ゆっくりとした窒素パージ下でゆっくりと攪拌した。材料を、再度高せん断ミキサでブレンドし（およそ１０分間、４０００ｒｐｍ）、次いで、４５ミクロンフィルタ媒体（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、４５ミクロンポリプロピレン、ＰＰ４５０４７００）を通してろ過した。
【００５１】
最終粘度は４００ポアズであった。
【００５２】
実施例９
１４０．４９ｇのＤＭＡＣを２４．８９ｇのタルク（Ｆｌｅｘ  Ｔａｌｃ６１０、Ｋｉｓｈ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｅｎｔｏｒ，ＯＨ）と混合したこと以外は、実施例８に記載のものと同一の手法を用いた。材料を実施例８に記載の高せん断混合手法を用いてブレンドした。
【００５３】
このスラリー（６９．３４ｇ）を１２９．２５ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）と組み合わせ、再度高せん断ミキサを用いて混合し、次いで、２５ミクロンフィルタ媒体（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、ポリプロピレン、ＰＰ２５０４７００）をとおしてろ過し、および、１６００ポアズでキャストした。
【００５４】
実施例１０
この配合物は同様の体積％（ＴｉＯ２で、ＦＴＬ−１１０）で調製して、実施例９と比較した。実施例１に記載のものと同一の手法を用いた。６７．０１ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（１７．５重量％）を、７９．０５グラムの針状のＴｉＯ２（ＦＴＬ−１１０）粉末と組み合わせた。
【００５５】
配合は、キャスティング前で２５５ポアズの粘度で終了させた。
【００５６】
動的機械分析（ＤＭＡ）機器を用いて、比較例Ａおよび実施例１０の機械的挙動の特性を決定した。ＤＭＡ操作は、温度および時間の関数とした小さな振動歪み（例えば、１０μｍ）に供したポリマーの粘弾性応答に基づいていた（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥ，ＵＳＡ、ＤＭＡ  ２９８０）。フィルムを張力および他振動−歪みモードで操作したが、ここでは、有限のサイズの長方形の検体は、固定されたジョーと可動式のジョーとの間に固定した。６〜６．４ｍｍ幅、０．０３〜０．０５ｍｍ厚さおよび１０ｍｍＭＤ方向長のサンプルを３ｉｎ−ｌｂトルク重で固定した。長さ方向での静的な力は、１２５％の自動張力で０．０５Ｎであった。フィルムを、１Ｈｚの周波数で０℃から５００℃に３℃／分の速度で加熱した。室温、５００および４８０℃での保管係数は表１に記録されている。
【００５７】
比較例Ａおよび実施例１０の熱膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）により計測した。ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔモデル２９４０を張力モードに設定し、３０〜５０ｍｌ／分速でＮ２パージすると共に機械的冷却器を備えさせた。フィルムをＭＤ（キャスティング）方向に２．０ｍｍ幅に切断し、フィルムクランプの間に縦方向に固定して、７．５〜９．０ｍｍ長さとさせた。前負荷張力は、５グラム重に設定した。次いで、フィルムを１０℃／分の速度で０℃から４００℃に加熱して３分間保持し、０℃に冷却し戻し、および、４００℃に同じ速度で再加熱した。μｍ／ｍ−Ｃ（またはｐｐｍ／℃）の単位での６０℃から４００℃までの熱膨張係数の計算を、６０℃〜４００℃、また、６０℃〜３５０℃にわたる第２の加熱サイクルについてのキャスティング方向（ＭＤ）に関して報告した。
【００５８】
熱重量分析機器（ＴＡ、Ｑ５０００）を重量損失のサンプル計測に用いた。計測は窒素流中で実施した。温度プログラムは、２０℃／分の速度での５００℃への加熱を含んでいた。５００℃での３０分間の保持の後の重量損失は、吸収された水のすべてが除去された２００℃での重量に正規化することにより算出して、２００℃を超える温度でのポリマーの分解を判定した。
【００５９】
【表１】
2011521076.tif 000002
【００６０】
比較例Ｂ
以下の違いを伴って実施例８に記載のものと同一の手法を用いた。１４５．０６ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマーを用いた（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）。
【００６１】
８００ナノメートルを超える（１２：１アスペクト比によって定義される換算円柱形幅および２．３ミクロンの平均換算球状サイズ分布を用いて算出した）最小寸法を有する１２７．４５グラムのＷａｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ粉末（Ｖａｎｓｉｌ  ＨＲ３２５、Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｎｏｒｗａｌｋ  ＣＴ）を１２７．４５グラムのＤＭＡＣと組み合わせると共に、実施例８の手法に従って高せん断混合した。
【００６２】
１４５．０６ｇのＢＰＤＡ／ＰＰＤプレポリマー（ＤＭＡＣ中に１７．５重量％）を、ＤＭＡＣ中の珪灰石の３８．９グラムの高せん断混合スラリーと組み合わせた。配合物を再度、実施例８の手法に従って高せん断混合した。
【００６３】
配合を３１００ポアズの粘度で終了し、次いで、キャスティング前で６００ポアズの粘度にＤＭＡＣで希釈した。
【００６４】
高温度クリープの測定
ＤＭＡ（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｑ８００モデル）を、張力およびカスタマイズした力制御モードにおけるフィルム試料のクリープ／回復研究に用いた。６〜６．４ｍｍ幅、０．０３〜０．０５ｍｍ厚さおよび１０ｍｍ長さのプレスしたフィルムを、固定されたジョーと可動式のジョーとの間に、３ｉｎ−ｌｂトルク重で固定した。長さ方向における静的な力は０．００５Ｎであった。フィルムを２０℃／分の速度で４６０℃に加熱すると共に、４６０℃で１５０分間保持した。クリーププログラムを２ＭＰａに２０分間設定し、続いて、初期の静的な力（０．００５Ｎ）以外の追加的な力を加えずに３０分回復させた。クリープ／回復プログラムを、４ＭＰａおよび８ＭＰａについて、２ＭＰａと同じ時間間隔で反復した。
【００６５】
以下の表２においては、８ＭＰａ（より正確には、最大応力は約７．４〜８．０ＭＰａである）でのサイクルの後の歪みおよび回復が表記されている。伸度は、伸度を開始時のフィルム長で除することにより無単位の同等の歪みに変換されている。８ＭＰａ（より正確には、最大応力は約７．４〜８．０ＭＰａである）および４６０℃での歪みが「ｅｍａｘ」と表記されている。「ｅ  ｍａｘ」という用語は、８ＭＰａサイクル（より正確には、最大応力は約７．４〜８．０ＭＰａである）の終了時での分解および溶剤損失（無応力残留勾配から外挿）によるフィルムのいずれかの変化について補正されている無次元での歪みである。「ｅ  ｒｅｃ」という用語は、８ＭＰａサイクル（より正確には、最大応力は約７．４〜８．０ＭＰａである）の直後であるが、追加の力が印加されていない（０．００５Ｎの初期の静的な力以外の）状態での歪み回復であって、これは、分解および溶剤損失（無応力残留勾配によって計測される）によるポリイミドフィルムにおけるいずれかの変化について補正されている材料の回復の尺度である。「無応力残留勾配」と標記されているパラメータはまた無次元での歪み／分の単位で標記されており、８Ｍｐａ応力（より正確には、最大応力は約７．４〜８．０ＭＰａである）の初期の印加の後にサンプルに０．００５Ｎの初期の静的な力が印加されている場合の歪みの変化である。この勾配は、８ＭＰａ応力サイクル（より正確には、最大応力は約７．４〜８．０ＭＰａである）の適用に続く３０分の間にわたるフィルムにおける寸法変化（「無応力残留歪み」）に基づいて算出される。典型的には、無応力残留勾配は負である。しかしながら、無応力残留勾配値は、絶対値としてもたらされ、従って、これは常に正の数である。
【００６６】
第３のカラムｅ  ｐｌａｓｔはプラスチック流を記載しており、これは、高温クリープの直接的な尺度であると共に、ｅ  ｍａｘとｅ  ｒｅｃとの差である。
【００６７】
普通、可能な限り最小の歪み（ｅ  ｍａｘ）、最低量の応力プラスチック流（ｅ  ｐｌａｓｔ）および低い値の無応力残留勾配を示す材料が所望される。
【００６８】
【表２】
2011521076.tif 000003
【００６９】
表２は、重量分率および体積率の両方で充填材充填量をもたらす。同様の体積率の充填材充填量は、充填材性能は、少なくとも本開示に関しては、充填材によって占有される空間に主に応じる傾向にあるため、一般に、充填材のより正確な比較である。フィルムにおける充填材の体積率を、完全にちゅう密なフィルムを仮定すると共に、これらの密度を種々の成分：
ポリイミドの密度に対して１．４２ｇ／ｃｃ；針状のＴｉＯ２の密度に対して４．２ｇ／ｃｃ；タルクの密度に対して２．７５ｇ／ｃｃ；および珪灰石に対して２．８４ｇ／ｃｃ
を用いて対応する重量分率から算出した。
【００７０】
実施例１１
わずかに過剰量のＰＰＤ（ＤＭＡＣ中に１５重量％ＰＡＡ）で、ＤＭＡＣ（ジメチルアセタミド）中のＢＰＤＡおよびＰＰＤから調製した１６８．０９グラムのポリアミド酸（ＰＡＡ）プレポリマー溶液を、１０．０５グラムのＦｌｅｘｔａｌｃ６１０タルクと、Ｔｈｉｎｋｙ  ＡＲＥ−２５０遠心ミキサ中で２分間ブレンドして、ＰＡＡ溶液中の充填材のオフホワイトの分散体を得た。
【００７１】
次いで、分散体を、４５ミクロンポリプロピレンフィルタメンブランを通して圧力−ろ過した。その後、小量のＰＭＤＡ（ＤＭＡＣ中に６重量％）を分散体に添加し、その後混合して、分子量、これにより、溶液粘度を約３４６０ポアズに高めた。ろ過した溶液を減圧下で脱気して気泡を除去し、次いで、この溶液をＤｕｏｆｏｉｌ（登録商標）アルミニウム剥離シート（約９ｍｉｌ厚）片にコートし、ホットプレート上に置き、および約８０〜１００℃で３０分間〜１時間乾燥させて、不粘着性のフィルムとした。
【００７２】
その後、フィルムを注意深く基板から剥がすと共にピンフレーム上に置き、次いで、窒素パージしたオーブン中に入れ、約７０分間かけて４０℃から３２０℃に昇温させ、３２０℃で３０分間保持し、次いで、１６分間かけて４５０℃に昇温させると共に４５０℃で４分間保持し、続いて冷却させた。ピンフレーム上のフィルムをオーブンから取り出すと共にピンフレームから剥がして、充填ポリイミドフィルム（約３０重量％充填材）を得た。
【００７３】
およそ１．９ｍｉｌ（およそ４８ミクロン）フィルムは以下の特性を示した。
【００７４】
５０℃で１２．８ＧＰａおよび４８０℃で１．３ＧＰａの動的機械分析（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＤＭＡ−２９８０、５℃／分）による貯蔵弾性率（Ｅ’）、ならびに、３４１℃のＴｇ（正接δピークの最大）。
【００７５】
５０〜３５０℃の間で２回目の走査で評価したところ、それぞれ、キャストおよび交差方向で、１３ｐｐｍ／℃および１６ｐｐｍ／℃の熱膨張係数（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＴＭＡ−２９４０、１０℃／分、３８０℃まで、次いで、冷却および３８０℃への再走査）。
【００７６】
最初から５００℃での等温保持の最後までで、０．４２％の等温性重量損失（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＴＧＡ  ２０５０、２０℃／分で５００℃まで、次いで、５００℃で３０分保持した）。
【００７７】
比較例Ｃ
わずかに過剰量のＰＰＤ（ＤＭＡＣ中に１５重量％ＰＡＡ）で、ＤＭＡＣ中のＢＰＤＡおよびＰＰＤから調製した２００グラムのポリアミド酸（ＰＡＡ）プレポリマー溶液を計量した。その後、小量のＰＭＤＡ（ＤＭＡＣ中に６重量％）を数回に分けてＴｈｉｎｋｙ  ＡＲＥ−２５０遠心ミキサに追加して、分子量、これにより、溶液粘度を約１６５０ポアズに高めた。次いで、溶液を減圧下で脱気して気泡を除去し、次いで、この溶液をＤｕｏｓｕｂｓｔｒａｔｅ（登録商標）アルミニウム剥離シート（約９ｍｉｌ厚）片にコートし、ホットプレート上に置き、および約８０〜１００℃で３０分間〜１時間乾燥させて、不粘着性のフィルムとした。その後、フィルムを注意深く基板から剥がすと共にピンフレーム上に置き、次いで、窒素パージしたオーブン中に入れ、約７０分間かけて４０℃から３２０℃に昇温させ、３２０℃で３０分間保持し、次いで、１６分間かけて４５０℃に昇温させると共に４５０℃で４分間保持し、続いて冷却させた。ピンフレーム上のフィルムをオーブンから取り出すと共にピンフレームから剥がして、充填ポリイミドフィルム（０重量％充填材）を得た。
【００７８】
およそ２．４ｍｉｌ（およそ６０ミクロン）フィルムは以下の特性を示した。
【００７９】
５０℃で８．９ＧＰａおよび４８０℃で０．３ＧＰａの動的機械分析（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＤＭＡ−２９８０、５℃／分）による貯蔵弾性率（Ｅ’）、ならびに、３４８℃のＴｇ（正接δピークの最大）。
【００８０】
５０〜３５０℃の間で２回目の走査で評価したところ、それぞれ、キャストおよび交差方向で、１８ｐｐｍ／℃および１６ｐｐｍ／℃の熱膨張係数（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＴＭＡ−２９４０、１０℃／分、３８０℃まで、次いで、冷却および３８０℃への再走査）。
【００８１】
最初から５００℃での等温保持の最後までで、０．４４％の等温性重量損失（ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、ＴＧＡ  ２０５０、２０℃／分で５００℃まで、次いで、５００℃で３０分保持した）。
【００８２】
実施例１２
実施例１１と同様に、Ｆｌｅｘｔａｌｃ６１０を約３０重量％で含むポリアミド酸ポリマーを５ｍｉｌポリエステルフィルム上にキャストした。ポリエステル上にキャストしたフィルムを、およそ等量の無水酢酸と３−ピコリンとを室温で含有する浴中に入れた。キャストフィルムが浴中でイミド化されるに伴い、ポリエステルから剥がれ始めた。この時点で、キャストフィルムを浴中から取り出すと共にポリエステルから剥がし、ピンフレーム上に置き、次いで、オーブン中に入れて、実施例１１に記載のとおり昇温させた。得られたタルク−充填ポリイミドフィルムは、それぞれ、キャストおよび交差方向に９ｐｐｍ／℃および６ｐｐｍ／℃のＴＭＡによるＣＴＥ（実施例１１のとおり）を示した。
【００８３】
概要または実施例において上述したすべての作業が必要とされるわけではなく、特定の作業の一部が必要ではない場合があり、および、既述のものに追加して、さらなる作業が行われてもよいことに注目されたい。さらに、作業の各々が列挙されている順番は必ずしもこれらが実施される順番ではない。この明細書を読んだ後、当業者は、特定の必要性または要望のためにどのような作業を用いることが可能であるかを判定することが可能であろう。
【００８４】
前述の明細書においては、本発明を、特定の実施形態を参照して説明した。しかしながら、当業者は、以下の特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更および改変を行うことが可能であることを理解している。従って、明細書およびすべての図は、限定的な意味ではなく例示的であるとみなされるべきであり、すべてのこのような変更は、本発明の範囲内に包含されることが意図される。
【００８５】
有益性、他の利点、および課題に対する解決法を、特定の実施形態に関して上述した。しかしながら、有益性、利点、課題に対する解決法、および、いずれかの利益、利点、または解決法を生じさせるかもしくはより明白とし得るいずれの要素も、特許請求の範囲のいずれかまたはすべての重要である、要求される、または、必須の特徴もしくは要素として解釈されるべきではない。
【００８６】
量、濃度、または、他の値もしくはパラメータが範囲、好ましい範囲、または上方値および下方値の列挙として記載されている場合、これは、範囲が個別に開示されているかどうかに関わらず、いずれかの範囲上限または好ましい上方値と、いずれかの範囲下限または好ましい下方値とのいずれかの対から形成されるすべての範囲を特に開示していると理解されるべきである。本明細書において数値の範囲が言及されている場合、他に明記されていない限りにおいて、この範囲は、その端点、および、範囲内のすべての整数および少数を含むことが意図される。本発明の範囲が、範囲が定義される場合において特定の値に限定されることは意図されない。
【国際調査報告】
2011521076.tif 000004
2011521076.tif 000005