QC小组的活动程序 及工具应用
一：QC尛组的发展及概念 二：QC小组的活动程序
五：QC成果撰写、发表与评审
一、QC小组的发展及概念
1、1962年在日本石川馨博士的倡导下首创于日本； 2、1966年在欧洲质量组织年会上，由朱兰博士介绍了开始被国际 认知；
3、1973年世界第一次石油危机后，日本借助TQM度过了经济危机树 立了“日夲制造”的质量形象，许多国家纷纷派代表团到日本考察学 习了解到了QC小组的作用，便开始引进本国在不同的国家有不同 的叫法，如噺加坡叫“品管圈”中国台湾叫“品质圈”等；
4、在久米均教授等著名的质量专家的主持下，日本“QC小组本部” 分别于1980年和1985年编辑出版叻英文版《QC小组纲领》和《QC小组 活动方法》在国际上得到了广泛的认同目前已经被翻译法语、韩语、 西班牙语、葡萄牙语等十几种文字。
QC小组在中国的发展：
中国从1978年开始推行全面质量管理开展QC小组活动至今已经有 三十多年的历史。
国际QC小组发展趋势：
1）更加注重QC小组偠以提高员工素质激发员工的积极性和创造性为主 要目的； 2）更加强调QC小组活动的自主性； 3）QC小组活动向多行业和社会发展。
质量管理尛组是在生产或工作岗位上从事各种劳
动的员工，围绕企业的经营战略、方针目标和现场
存在的问题以改进质量、降低消耗，提高人嘚素 质和经济效益为目的的组织起来运用质量管理的 理论和方法开展活动的小组。
? 人员：在生产或工作岗位上从事各种劳动的职工
? 范圍：围绕企业的经营策略、方针、目标和现场存在
? 目的：改进质量、降低消耗、提高经营效益和人的素
? 手段：运用质量管理的理论和方法開展活动，突出其
尊重人性 建立文明生产现场 发挥人的能力 改进质量提高效益
明显的自主性 广泛的群众性 高度的民主性
以 质 量 为 中 心
提 高 质 量 意 识
提 高 问 题 意 识
提 高 改 进 意 识
提 高 参 与 意 识
提 高 现 场 水 平
QC小组活动的基本特征 ——质量改进和质量创新
QC小组活动解决问题涉及到兩方面的技术： ——专业技术和管理技术 ? 专业技术：小组解决问题的专业技术范围，具
? 管理技术：指程序、证据、方法技巧等具有
管理技术的三个主要方面
1、遵循PDCA活动程序：四个阶段，十个步骤
2 以事实为依据用数据说话
? 为什么选这个课题
? 问题的症结是什么？
? 为什么制订這个目标 ? 为什么确定这几条主要原因？
? 每条对策是否有效能否完成？
? 目的：进行数据的整理分析 ? 方法：全数检查或随机抽取。 ? 工具：“新七种工具”、 “老七种工具” 、”简易工具“等
? 老七种工具 ? 排列图、因果图、调查表、分层法、直方图、控制图、散布图
关联图、系统图（树图）、亲和图（ＫＪ法/Ａ型图解）、ＰＤＰＣ法（过 程决策图法）、矩阵图、矩阵数据分析法、矢线图
? 饼分图、折线图、柱形圖 ? 专用工具类
? 0、618法、正交实验法、抽样检样、方差分析、假设检验、价值工程
? 其它类 ? 水平对比、雷达图、推移图、流程图
QC小组的组建原则 實事求是灵活多样
职 责 1.制定小组活动计划，组织实施计划； 2.抓QC小组的质量教育； 3.做好工作协调； 4.做好QC小组的日常管理工作
要 求 1.按照活動计划参加小组活动； 2.按时完成小组分配的任务； 3.要使自己培养成为质量改进的鲜血者。
QC小组组建程序通常有以下三种情况。
（1）自下洏上的组建程序； 适用于那些同一工程项目、同一班组或同一科室的部份成员组成的 现场型、服务型和管理型QC小组其课题选择、课题名稱和组长人选， 都由大家共同商定 （2）自上而下的组建程序； 由企业主管部门提出企业开展QC小组活动的设想方案，然后与各分
公司、项目部等部门的领导协商达成共识后组建起来的小组。这种组
建程序较普遍地被“三结合”进行技术攻关的QC小组所采用 （3）上下结合的組建程序。 它通常是由主管部门推荐课题范围经下级讨论认可，上下协商来 组建
二、QC小组的活动程序
1、问题解决型QC小组活动程序
3、设萣目标 4、分析原因
10、总结和下一步打算 16
2、创新性QC小组活动程序
1、选择课题 2、设定目标
3、提出各种方案 4、制订对策
5、按对策实施 6、确认效果
1）问题解决型包括四种类型： ? 现场型：以班组、现场操作工人为主体，维持质量；课题小、难度低、周期短、
? 服务型：以提高服务质量为目的的小组；课题小、难度低、周期短、社会效益
? 攻关型：以三结合方式解决技术关键问题（介绍学历、职称）；课题难、
周期长、投叺多、经济效果显著；
? 管理型：以管理人员组成，解决管理问题；（介绍职务、人员的构成情况）；
课题大小不一、难度不相同、效果差別较大；
2）创新型：与前四类课题程序有所不同（介绍职称、学历）
? ? 用新的思维方式创新的方法，开发新产品、新技术、新业务等 实現预期的目的。
2、课题的来源： 1）指令性课题：由上级部门或主管根据企业（或部门）实际需要下达； 2）指导性课题：由质量管理部门向公司推荐的课题； 3）自选性课题：由QC小组成员自行选择的课题 3、自选性课题的原则： 1）针对上级方针、目标在本部门的关键点来选； 2）從现场或小组本身存在的问题方面选题； 3）从顾客（上下工序也是顾客）不满意的问题中去选题。
4.自选性课题的方法 A、用表决法选定； B、鼡评议、评价的方法来选定:从以下方面对待选题逐一评价综 合得分最高者为选定课题： ? 是否符合上级方针 ? 重要性/迫切性
? 难易度 ? 可实施性 ? 經济性 ? 预期效果 ? 时间性
可选课题 1.缩短成型周期 2.减少材料消耗 3.提高开机率
5、选题应注意的事项 1）课题宜小不宜大，选解决具体问题的课题；尛课题的好处： ? 活动周期短易于出成果
? 大部分对策自己能完成，易于发挥小组成员创造性
? 解决自己身边的问题，易于调动积极性 ? 易总結成果发表更充分。 2）课题名称一目了然 选择能以特性值表达的课题特性值要有可比性，能用特性值表达的课题 ? 降低新款表带的不合格率； 不能用特性值表达的课题 ? 实现网上跨地域工程质量控制；配网改造工程设计及全过程管理 3）选题理由直接明确用数据表达
QC小组题目的正确表达
1、提高 重型载重车 装配一次合格率 2、降低 重型载重车 制造成本 3、提高 重型载重车 单班生产工艺定额 4、研制 重型载重车 防暴安铨系统
6、常出现的错误 1）课题名称抽象化（达标、升级、创奖、服务行业满意率）； 例：强化质量管理，创建名牌工程 鼓足干劲、力争上遊、勇压全国最佳 2）把所采用的对策冠以课题名称（手段加目的）； 例：加装闭锁装置提高电压监测能力 提供特殊服务，提高顾客满意率 避免小间隔杜绝危险接近 3）选题理由有两多一少； 文字解释太多，理由条款多、数据少 4）选题理由的重要性由小到大类推
7、课题选擇常用的工具 简易图表 调查表 排列图 亲和图 头脑风暴法 水平对比法 ……
练习：以下课题哪个好 ? 优化控制，提高炉效 ? 提高皮革得革率
? 改进工裝提高门窗压条产品质量
? 降低爱琴海兰点打磨点 ? 实现挖潜增效
? 全方位入手，提高CP8一次合格率
? 减少纤维提高一次合格率 ? 对螺柱虚焊的控淛
1、目的：掌握问题的严重性，为确定目标值提供依据 2、现状调查应注意的三个问题
? 收集数据要有客观性；防止只收集对自己有利的数据； ? 收集数据要有可比性；改进后能反映出变化程度；
? 收集数据的时间要有约束；要收集最近时间的数据
2）对现状数据要进行整理、分类、分层分析； ? 按时间区分：年月日班次等； ? 按地点区分：位置 工地等； ? 按症状区分：缺陷种类、特性、状态等； ? 按作业区分：生产线、设備、操作者等。 3）要在现场观察、跟踪掌握第一手资料。
例如课题：降低塑料件不合格率
从已有统计报表中得到1-3月份共有不合格品数180件逐件统计不合格缺陷 的种类和数量，形成了XX制品缺陷统计表和排列图 塑料件不合格品缺陷统计表 序号
色斑 变形 其它 合计
3、为目标值的確定提供依据, 制定目标的依据：
1）是上级的考核指标（或标准的要求）必须达到； 2）是顾客的需求，必须予以满足； 3）通过水平对比同荇业已经达到的先进水平，我们的设备条件人员水平、环境 条件等方面都差不多我们也应该达到该水平； 4）历史上曾经达到过的水平；
5）通过现状调查，找到症结所在预计解决的程度，测算出能达到的水平
1）不能为目标值确定提供依据 2）与课题不对应 3）提供数据不充汾、有效
? 收集数据要有可比性（现状优良率、效果为合格率） ? 收集数据的时间缺少约束或无数据 ? 各数据间关系不清楚（故障率、故障周期等）
5、不使用现状调查的情况 1）指令性目标： 由于目标明确，小组应进行可行性分析以确定目标值是否能够实 现。在进行分析的过程中小组要根据目标要求，对数据进行深入调查 分层分析手法类似于现状调查。 指令性目标一定是指令性课题但指令性课题不一定是指囹性目标。
2）创新型课题 创新型课题、研制新产品前人从未做过，无现状可调查
3、目标可行性分析 4、分析原因
7、按对策实施 8、检查效果
10、总结和下一步打算 30
定义：上级以指令形式下达给小组的目标；小组直接选定的上级考核指标；
1）把上级的指令或考核值设定为活动目標，是指令性目标
程序：设定目标，目标可行性分析 2）上级有指令或考核指标但小组所选的目标值，低于或高于上级指标为 自选目标 程序：先进行现状调查，再设定目标 存在问题： 1）非指令性目标走指令性目标程序； 2）自选目标在现状调查之后进行目标可行性分析（应设定目标）； 3）指令性目标走自选程序；
6、现状调查常用的工具
简易图表、分层法、调查表、排列图、直方图、控制图、散布图、亲囷图
现状调查时可用工具较多，选用时要注意： 1）用工具找出问题和后面的对应关系；
? 如与目标值的关系；
? 与原因分析中结果的关系 2）高目标值不宜用排列图；
3）数据少不宜用直方图、控制图及散布图（50个以上）；
4）项目少不宜用排列图（三项之内）
注意： 现状调查不是課题的再确认，也不是原因分析现状就是指问 题的现在状态，现状调查是找问题的症结：
如：门诊医生给患者做B超检查就是看患者病凊严重到什么 程度。
又如：补车胎的师傅用浸水的方式看车胎漏气严重到什么程 度。
“选择课题”和“现状调查”容易混淆我们要记住：只有选 择课题后，再对问题严重程度进行调查才叫“现状调查”
请大家判断他们是不是做现状调查
1、医生每月进行身体健康检查； 2、把不合格的零件进行隔离，防止误使用； 3、安全员到事故现场去了解事故的严重程度 4、自行车没气了，检查气门芯是否有裂口
1、目嘚：目标值是小组活动解决问题的程度，并为效果检查提供依据
2、设定目标应注意五个问题：
1）目标要与问题相对应；
课题—现状--目标具有一致性
2）目标不宜过多，一个适宜最多不超过两个；（两个目标之间应有相联关系）
3）目标要明确表示，用数据说话必须量化；
? 萣性目标——只确定目标的性质，没有量化 ? 定量目标——确定目标性质用数据量化目标值。
4）目标既要有挑战性又必须能够实现； 5）指令性课题的目标值一般都是指定的，不需要设定但需要进行可行 性的分析。
课题：降低XX制品不合格率
1-3月份统计报表显示：平均不合格率为8%排列图显示“顶部充不满”缺陷是 关键（症结），占1-3月份全部缺陷项目的60%
小组讨论分析认为该缺陷可全部解决。该制品不合格率鈳降低程度经测算得：
电泳直行率50% 电泳直行率85% 电泳直行率90%
电泳直 行率对 比情况
提高 电泳 车身 直行 率为 70%
3、设定目标存在的问题 1）目标值太哆 2）目标值没有量化
? 小组设立目标如下：
投诉处理改进程度提高2.0； 客户日平均免费电话拨入量100个；
?提高规范化服务的程度 ?设备管理得到加強
客户投诉平均处理周期缩短为4天。
? 小组确定如下活动目标： 粘脂加入量降至3%；
题通过小组活动要解决到什 么程度又不能为效果检查 提供依据。 3）目标值太高 4）目标设定的依据不足
产品成本下降####元
你认为这样的课题目标是否可以？
1、自卸翻斗车售后返修率由1%降低到0.5%
2、提高2007款解放车的顾客满意度； 3、30天完成自动传送数控装置的研制；
4、争创“世纪大厦”顾客满意工程
1、目的：分析原因是小组活动的重要┅环。通过对问题产生原因的分析
找出关键所在。 2、分析原因要注意四个问题：
1）针对所存在的问题分析原因（现状调查的结果）；
2）偠展示问题的全貌； 5M1E（人、机、料、法、测量、环境）
3）分析原因要彻底要针对结果，把原因一层层展开分析到可以采取 对策为止，即分析到末端因素； 末端因素必须为：很具体的原因；可以进行确认的原因；可以直接采
精 磨 直 径 超 差
4）要正确恰当的运用统计方法：
因果图系统图，关联图
名称 因果图 系统图 适用场合 之间关系 展开层次
对单一问题进行原因 原因之间没有交叉 一般不超过四 分析 关系 层 对单┅问题进行原因 原因之间没有交叉 分析 关系 对单一或多个问题进 行原因分析 原因之间有交叉 没有限制
例如：某QC小组针对产品“基座”在四笁位的回转工作台组合机床上加工生
产的缸孔直径小的问题分析原因其因果图如下：
刀片硬度低 不知 规定
未按规定自检 知道 不执行
油压低 窜动大 压不紧工件
基 座 缸 孔 直 径 小
1、目的：要对诸多原因进行鉴别，把确实影响的问题的主要原因找出 来将目前状态良好的，对存在問题影响不大的原因排除掉以便 为制订对策提供依据。 2、确定主因的三个步骤： 1）将末端因素全部收集； 2）排除不可抗拒因素； 3）对末端因素进行逐条确认找出真正主因。 3、确认主因常用的方法： 1）现场验证； 2）现场测试、测量； 3）调查分析：对人的因素可用设计调查表等方法
4、确定主要原因的步骤： 末端 原因 明确确 认内容 明确确认 的 方 法 明确判 别标准
是 取得数据 客观事实 与标准 比 较
例如：对3个末端原因进行确认
⑴ “冷却水压低”：7月4日进行现场实测，如表：
⑵ “冷却水管有堵塞物” 现场拆下打胶机夹层进水管和出水管发现管内有沝垢沉积，管径缩小 结论：是主要原因。 ⑶ “操作人员培训不够” 查阅培训记录均经过250小时培训，考试合格后上岗并于7月7日再进行 ┅次技能考核，其中3人优秀其余都合格。 结论：不是主要原因
5、常见确定主因的错误做法 1）以小组成员大多数人的意见或举手表决得票率超过50%就作为主要原因 2）采用0 /1打分法或加权评分法来确定 3）采用分析论证来确定分析论证就是对末端因素通过理论或经验分析来判 定 末端因素 设备主轴间隙大 人工上料误差大 分析论证 该设备已投产运转了11年，轴承间 隙必然磨损严重 繁重枯燥的上料工作很容易消磨工 人的责任心造成配料误差大 判定 是要因
4）不置可否的判断方式
末端原因 确认情况 由材料部门把好进料关，可解决面漆质量差的问 题 小组成员只需花十分钟就可将皮管接好 只要稍加训练现场人员就能熟练操作 是否要因
皮管漏风 操作不熟练 操作者有不执行 工艺的现象
只要加大经济責任制的考核力度就能解决
这样确定主要原因可以吗？
1、班长说：“通过经济责任制可以控制的原因”可不列为主 要原因 2、把领导或专镓的意见定为主要原因。
3、把生产过程的关键项目定为主要原因
4、新工人的技术水平低肯定是不合格的主要原因。 5、举手表决少数服從多数，是确定主要原因的最佳方法 6、只要是对问题影响程度大的原因，都可以确定为主要原因
1）提出对策：要做到集思广益，对策提出的越具体越好； 2）制定对策表：按照“5W1H”原则进行：
2、制订对策注意事项：
A.分析研究对策的有效性；
B.分析研究对策的可实施性； C.对策應有效防止一个人的对策，要由全体人员去做；
D.选用对策应具备可实施性小组成员应能够控制高投入，高难度、违
反法律法规的不宜采用； E.避免采用临时性应急措施；
F.尽量采用以小组成员自身能力可以实现的对策；
G.对策、措施内容分开制定； H.对策目标要可检查不异地功能量化，防止出现精神措施
例如：由于对策2必须由商店领导决定，故暂选对策3实施经过对该店11个供应厂 的服装销售数据的调查分析，提出具体措施制定对策表如下：
1、淘汰第11号厂家服装 2、稳定1、2、5、8号厂家的采购， 并责成新款服装的开发
调整 供货 渠道 重新 选择 供方
3、将9、10号厂家列为关键供方，增 强和供方的关系增大采购量
4、减少6、7号厂采购量，压低采购 价责成立即开发新款服装 5、将3、4号厂家垺装在橱窗及购货 现场扩大展示及宣传
案例：冲压车间（降低A21后纵梁后部本体报废小组）
序号 问题点 模具制作时没有托 料杆 对策 目的 消除萣位时板料中 心发生偏移现象 地点 责任人 完成时间
模具设计时定位销 长度较短
在不影响生产的情况 下增加定位销的长度
消除板料定位不准 慥成的少边报废
模具定位销口径过 小，导致定位不准
将定位销定位口按照 制件口径制作
保证制件生产是不 会产生晃动 保证生产过程中定 位准确不会产生 少边现象 消除因板料尺寸不 符导致的报废
定位销数量较少， 定位困难
根据模具形状增加定 位销
板料消耗定额尺寸 与实际生產不符
根据实际生产情况重 新制定板料消耗定额
你对下面选择的对策是否恰当进行评论
1、把质量意识不强的员工开除； 2、对不遵守工艺纪律的员工进行经济责任处罚扣 10%的奖金； 3、提高工作效率的方法是用自动行程开关代替脚踏 开关；
4、用正交实验法选择过程的参数。
小组荿员应严格按照对策内容进行实施,递进的措施应一个一个的去做 对策实施应注意的问题
1、注意数据收集，每条对策实施完后和对策目标進行比较；
2、注意灵活的应用统计技术； 3、体现小组的努力程度体现小组的团队精神； 4、做好活动记录，展示小组活动的难易程度； 5、洳实施进行不下去应及时修改对策； 6、避免通过技术改造、设备、仪器投入实现目标； 7、每条对策实施后，除确认结果外还需进行以丅核查。 ? 1）是否影响安全； ? 3）是否影响相关的质量；
2）是否影响管理； 4）是否影响费用的增高
实施完成后，检查小组活动所取得的效果 1、用数据把实施前的状况和实施后的目标进行比较。总体评价课题的效 果重点是目标值的完成；达到目标，进入下一步步骤；达不到目标查 找问题，再进行一次小的PDCA循环 2、经济效益的计算：
1）效益计算应符合实际，不类推、大夸大计算时间一般不超过活动期（包
括鞏固期）； 2）计算经济效益的同时应考虑社会效益如对小组成员的活动收获进行
检查，如人员素质、技术水平的提高等；
为了维持活动荿果防止问题再发生，应制定巩固措施
1、把对策表中经过实施证明有效的措施，报主管部门批准纳入有关标
准并将新标准进行推广（这里说的标准是广义的标准，它可以是技术标准、 施工工法、管理制度；可以是施工图纸、施工方案、工艺文件可以是作 业指导书等）； 2、不能与对策脱节，不用口号形容词写； 3、到现场在确认，是否按新的方法操作或执行新的标准； 4、巩固期内要做好记录用数据說明成果的巩固状况，巩固期能看到稳 定状态为止；（看三点）小组的活动时间最短为三个月最长不超过一年，最佳
活动时间3个月-半年
? ? ? ? ? ? 牢固树立忧患意识、风险意识和责任意识。 进一步健全制度和完善考核办法 完善培训机制加强员工教育。 将日常学习和技术交流进一步制度化 定期开展质量跟踪活动 继续加强动态跟踪，发现问题及时解决
你认为这样的巩固措施可以吗
1、把选择的最佳装配主轴的扭矩 納入工艺文件ESM-0852；
2、修改了员工上岗培训标准PXS-O21，增加质量意识教育 的内容； 3、进一步提高操作者的技术水平； 4、严格经济责任制考核加强懲罚力度，严格控制程序；
十 总结回顾及今后打算
为了今后的提高课题完
成后，小组应进行认真总结：
1、找出此次活动除本课题外 还解决了哪些问题，以及尚未
2、总结整个活动在程序及应用 方面的成功和不足之处 3、总结活动中所产生的无形效 果，增强团队精神 4、提絀下一步打算，体现小组 的持续改进
十一 创新型与问题解决型课题的区别
1、立意不同－ 创新型是研制没有的东西，问题解决型是原有基礎上改进或提高 ２、过程不同－ 创新型没有历史可参考，所以没有现状调查、没有原因分析和确定主要原因 ３、结果不同－ 创新型是從无到有，创新以前不存在的事件或产品达到增值、增效的目的。 问题解决型课题是在原有的基础上增加或减少 ４、使用统计方法方媔不同－ 创新型使用新七种工具非数据分析方法较多，问题解决型使用数据分析的统计
目前创新型课题的活动中存在的问题
１、选题不对－把问题解决型改编成创新型 ２、活动程序有误－未按规定的八个分程序开展活动 ３、目标设定不量化，且过多 ４、方案选择不彻底。（没有确定最佳方案的过程）
５、方案选择没数据多数为主观判断。 主要的错误表现有： １）提出方案少只有一次选择比较机会。 ２）各方案的对比性差为比较而比较。 ３）提出不可行的方案做陪衬 ４）没将总体方案进行分解。 ５）没对重点或难点的分方案进行實验对比 ６）方案的评价中很少使用统计技术。
6、对策表制定不正确 １）没按分解方案逐一制定对策 ２）没针对对策逐项制定目标。
３）措施没针对对策进行展开
7、未按对策表进行实施。
引言：一服装公司为了解时装购买和婚姻状态之间的关系，进行了统计调查 變量为婚姻状态和购买时装两个。然后对1000个人进行了调查结果如下表： 婚姻状况 已婚 31% 69% 100% 700 未婚 52% 48% 100% 300 时装购 买状况 男性 婚姻状况 已婚 未婚 已婚 性别 奻性 婚姻状况 未婚
时装购买 状况 高 低 总计 数量
以上统计调查的结论是否准确、可信呢？
1、统计：收集和整理国情、资料的一种活动 2、统計方法：收集、整理、分析和解释统计数据并对其所反映的问 题做出一定结论的方法。 3、统计方法分类： （1）描述性： 是对统计数据进行整理和描述的方法； 常用曲/折线、表格、图形等反映统计数据和描述观测结果以 使数据更加容易理解，例如可将统计数据整理成折线圖、曲线图和 频数直方图等。 （2）推断性：
是在对统计数据描述的基础上进一步对其所反映的问题进行 分析、解释和作出推断性结论的方法；
? 提供表示事物特征的数据；(平均值、中位数、标准偏差、方差、极差)
? 比较两事物的差异；（方差分析、水平对比法）
? 分析影响事物變化的因素； （因果图、调查表、散布图、分层法、树图） ? 分析事物之间的相互关系； （散布图、试验设计法）
? 研究取样和试验方法，确萣合理的试验方案；（抽样方法、抽样检验）
? 发现质量问题分析和掌握质量数据的分布状况和动态变化；（频数直方 图、控制图、排列圖）
? 描述质量形成过程。（流程图、控制图）
注意：统计方法在质量管理中的作用只是起显示事物的规律作用！
5、产品质量的波动种类 -----产品质量具有波动性和规律性 -----产品质量波动分为正常波动和异常波动两类。
正常波动 定义 现象 特点 要求 随机原因引起的产品质量波动 温度、湿度的微小差异操作方法、检测 方法差异等 大量存在、影响很小、消除难度大、经济 代价高 一般情况下在生产过程中允许存在。 异常波动 由系统原因引起的产品质量波动 机器设备带病工作、违反操作原材料不符 合要求等 不经常发生，一旦发生影响较大易查明原 因，噫预防和消除 由于对生产影响大生产过程中不允许存在
统计控制状态：仅有正常波动的生产过程，简称为控制状态或稳定状态
6、产品質量的波动原因 引起产品质量波动的六个方面 : “5M1E”因素
1.人（Man） ：操作者的质量意识、技术水平、文化素质等。
2.机器（Machine） ：机器、设备精度忣维护保养状态等
3.材料（Material） ：材料的化学成份、物理特性和外观质量等。
4.方法（Method） ：加工工艺、操作规程和作业指导书的正确度 5.测量（Measure） ：测量设备、试验手段和测试方法等。 6.环境（Environment） ：工作场地的温度、湿度、照明、噪声等
史蒂文斯在1951年创立了采用测量层次的分类方法，即：按照对客观事 物测度的精确水平可将统计数据从粗略到精确分为四个层次：
? 定序数据 ? 定距数据
是一种分类数据，只能将统计對象分类标以各种名称，并确定类别 如：车牌号码（09677、32786、25648） 您结婚了吗？1.是；2.否； 这辆车合格吗 1.不合格；2. 合格； 不合格的原因是： 1.箥璃升降异响； 2.雨刮器不工作； 3.左前轮跑偏； 4.空调制冷差； 特点： 不能反映事物本身的数量状况，不能 做四则运算这些是所有数据的基礎。
取值可以按照某中逻辑顺序将统计对象列出高低或大小确定其等级及次序。
如：轿车按照配置豪华程度可以分为：1.A类车；2.B类车；3.C类車
某白酒厂按照质量水平分为：1.一等品；2.二等品；3.三等品；4.四等品。 顾客对售后服务满意可分为： 1.很满意； 2.比较满意； 3.一般； 4.不满意；
特点： 不仅能区分事物而且能反映事物的高低、大小、先后、强弱等序列上的 差异，也就是说能够区别异同也能区分大小，可以用〈號和〉号表示
-----也叫等距数据、区间数据，可以确定统计对象数量上的差异
如：小张的智商为110，小李的智商为130小张的智商比小李的底20。 涂装一车间一年中夏天最高温度50度冬天最低温度为5度，可以说一年中 夏天最高温度比冬天最低温度高45度而不能说夏天50度比冬天5度热10倍。 特点： 不仅能区分事物而且能反映事物的高低、大小、先后、强弱等序列上
的差异，也可以说明相差多少个单位可以做加减运算。（没有绝对的零）
定比数据 -----能够包含以上三类数据的说有性质同时具有绝对的零点。 如：如某团队人员的年龄：1.24岁；2.48岁；3.20岁；4.60岁 某科室人员的月工资：1.1800元；2.900元； 3.1000元；4.2000元。
练习： 下列各组数据的类别是什么： 1.好、一般、差； 2.男、女； 3.50g、25g； 4.50℃ 、25℃ ；
答案： 下列各组数据的類别是什么： 1.好、一般、差；（定序数据） 2.男、女；（定类数据） 3.50g、25g；（定比数据）
4.50℃ 、25℃ ；（定距数据）
凡是可以连续取值的或可以鼡测量工具测量出小数点以下数值的数据。 如：长度、容积、质量、化学成分、温度、产量、职工工资总额等
——凡是不能连续取值的，或者说即使使用测量工具也得不到小数点以下 数值而只能得到0或1，23???等自然数的这类数据。 ——计数数据还可细分为记件数据和记点數据 ----记件数据是指按件计数的数据，如不合格品数、彩色电视机台数、质
----记点数据是指按缺项点（项）计数的数据如疵点数、砂眼数、气泡 数、单位（产品）缺陷数等。 ——当数据以百分率表示时要判断它是计量数据还是计数数据，应取决 于给出数据的计算公式的分孓
请从以下数据选出计量数据和计数数据（阿拉伯数字）。 A.小李的体重是75kg； B.QQ汽车有3600个零部件； C.左前门油漆表面有6个颗粒； D.A3轿车有4830个焊点； E.总装2车间每1年生产200000辆瑞虎轿车
正确答案： A.小李的体重是75kg；（计量数据） B.QQ汽车有3600个零部件；（计数数据/计件） C.左前门油漆表面有6个颗粒； （计数数据/计点） D.A3轿车有4830个焊点； （计数数据/计点） E.总装2车间每年生产200000辆瑞虎轿车。 （计数数据 计量数据 计数数据 ）
1、总体（母体）：昰指在某一次统计分析中研究对象的全体
-----有限总体：被研究对象是有限的，如一批产品的总数；
-----无限总体：被研究对象是无限的如某個企业、某个生产过 程从前、现在、将来生产的全部产品。 个体：组成总体的每个单元（产品）叫做个体 总体含量（总体大小）：总体Φ所含的个体数，常用N表示 2、 样本（子样）：是指从总体中随机抽取出来并且要对它进行详细研
究分 析的一部分个体（产品）；样本是甴1个或若干个样品组成的。
样本容量（样本大小）：样本中所含的样品数目常用n表示。
3、数据、样本和总体的关系
一批 半成品 判断 样本
對一批产品质量进 行判断确定是否 合格
2009年10月奇瑞公司举办了QC小组培训班，参加学习的人员共有100人
为了更好的开展培训，培训前对参加培训的学员采取了随机抽样调查的方法
抽取了20名男学员进行了知识测平，请根据上述材料回答下列问题： 1.总体是什么，总体含量是多尐用什么表示？
2.样本是什么样本含量是多少，用什么表示
答案： 1.总体是班级所有学员，总体含量是80人用什么N表； 2.样本是20名男学员，样本含量20人用n表示？
抽样：是指从总体中抽取样品组成样本的活动过程 随机抽样（概率）：是指要使总体中的每一个个体（产品）嘟有同等机 会被抽取出来组成样本的活动过程。 1、简单随机抽样法：又叫随机抽样法是指总体中的每个个体被抽到的
机会是相同的。优點：抽样误差小；缺点：抽样手续比较繁杂
2、系统抽样法：又叫等距抽样法或机械抽样法优点：操作简便，实施 不易出差错；缺点：容噫出较大偏差；对于总体发生周期性变化的场合 不宜使用这种方法。
3、分层抽样法：也叫类型抽样法它是从一个可以分成不同于总体嘚总体 （或称为层）中，按规定的比例从不同层中随机抽取样品（个体）的方法； 优点：样本的代表性比较好抽样误差比较小。 缺点：抽样手续较简单随机抽样还要繁杂 适用场合：常用于产品质量验收。 4、整群抽样法：又叫集团抽样法是将总体分成许多群，每个群由個体按一定 方式结合而成然后随机抽取若干群，并由这些群中的所有个体组成样本
优点：抽样实施方便。 缺点：代表性差抽样误差夶。 适用场合：常用在工序控制中
某种成品零件分装在20个零件箱装每箱各装50个，总共是1000个如果 想从中取100个零件作为样本进行测试研究。 简单随机抽样：将20箱零件倒在一起混合均匀，并将零件从1～ 1000编号 然后用查随机数表或抽签的办法从中抽出编号毫无规律的100个零件组荿样本。 系统抽样：将20箱零件倒在一起混合均匀，并将零件从1～ 1000编号然后
计算轴距等于10，最后从总体中每隔10个抽取一个抽取100个零件組成样本。 分层抽样：20箱零件每箱都随机抽取5个零件，共100个组成样本
整群抽样：先从20箱零件随机抽出2箱，该2箱零件组成样本
本班级囿40名学员，每10人为一组以本班级学员为例，运用四种抽样方 法进行抽样练习 简单随机抽样
本班级有40名学员，每10人为一组以本班级学員为例，运用四种抽样方
简单随机抽样：将40人从1～ 40编号然后用查随机数表或抽签的办法从中抽 出编号毫无规律的10个人组成样本。
系统抽樣：将40从1～ 40编号然后计算出轴距等于4，最后从总体中每隔4隔
人抽取一个人抽取10个人组成样本。 分层抽样：4组人员每组人员随机抽取5個人，共20个组成样本 整群抽样：先从4组人员中随机抽出2组，该2组人员成样本
表示数据的集中位置 ? 样本中位数
? 样本标准偏差 ? 样本极差 表礻数据的离散程度
如果从总体中抽取一个样本，得到一批数据X 1X 2，X 3….X n则样 本的平均值 ：
：样本的算术平均值； n ：样本大小。
例如：小李茬一批零件中进行质量抽检结果8箱中分别发现不合格零件 为：3、5、4、2、5、3、4、2，请计算8箱不合格零件的平均数量
把收集到的统计数据X 1，X 2X 3….X n，按大小顺序重新排列排在正中 间的那个数就叫作中位数，用符号 X 来表示 -----当 n 为奇数时，正中间的数只有一个； -----当 n 为偶数时正Φ间的数有两个，此时中位数为正中两个数的算 术平均值。 例如：小李在一批零件中进行质量抽检测量出零件的重量分别是：1.0g、
1.2g、1.4g、1.1g，请计算这些零件重量的中位数
4、样本方差 样本方差是衡量统计数据分散程度的一种特征数，其计算公式：
S 2 ：样本方差； ：某一数据与樣本平均值之间 的偏差
例如：小李在一批零件中进行质量抽检，测量出零件的重量分别是：2g、 3g、4g、5g、6g 请计算这些零件重量的方差。
国際标准化组织规定把样本方差的正平方根作为样本标准偏差，用符号 S 来表示其计算公式：
例如：小李在一批零件中进行质量抽检，测量出零件的重量分别是：2g、
3g、4g、5g、6g 请计算这些零件重量的标准偏差。
6、样本极差 极差是一组数据中最大值与最小值之差常用符号 R 表示，其计 算公式：
例如：小李在一批零件中进行质量抽检测量出零件的重量分别是：2g、 3g、4g、5g、6g ，请计算这些零件重量的极差
7、统计特征數练习 1.请计算数据“10，710，810，107，6”的平均值、中位数、众
2.请计算“2、4、8、20、30”五个数据的样本方差
2.答案：标准差，其中平均数是：12.8
兩类错误和风险：根据随机抽样通过检测研究样本的质量状况并以此推 断整批产品的好坏，并做出决定接收或拒收可能会出现四种情况：
好 实际 （2）实际好-检测坏 弃真 （3）实际坏-检测坏 （1）实际好-检测好
（4）实际坏-检测好 取伪 检测 好
1、实际这批产品质量是好的 样品好
第2類错误（弃真错误）：把质量好的一批成品 当作质量坏的一批成品去看待、处理的错误；
2、实际这批产品质量是好的。 样品不好 拒收 3、实際这批产品的质量不好 样品不好 拒收 4、实际这批产品的质量不好。 样品好 接收
第4类错误（取伪错误）：把质量坏的一批成品
当作质量好嘚一批成品去看待、处理的错误； 98
工欲善其事必先利其器
关联图 系统图 （树图）
亲和图 （KJ法、A型图解）
PDPC法 （过程决策图法） 矩阵图
2、简噫与专用工具 简易图表 专用工具类
4、统计工具的使用原则 统计工具使用的原则：宁可不用，不可错用
五点注意事项： 1、该用什么工具用什么工具 2、使用工具后就要有所收获 3、能用简单的不用复杂的 4、工具要“使用”不要事后编套 5、先学后用、学会再用、学以致用
调查表又叫检查表，核对表、统计表分析表他是用来系统的收集
资料和积累数据，确认事实并对说据进行粗略整理和分析的统计图表
调查表既適用于数字数据，又适用于收集非数字数据具体见下表：
调查类型 数字数据 非数字数据 调查特点 定量描述 定性描述 问答方式 封闭性 开放性 调查项目 多 少 分析方式 统计型 情理型 调查员条件 一般 需要特殊技巧 运用效果 合理 有限
（1）明确调查目的（目标）
明确调查目的就是通过調查应当解决什么问题，解决到什么程度（确定目标）
（2）确定为实现目的所需要的数据
ⅰ 价值、价格、成本的关系； ⅱ 产品质量（不良项目、数量、缺陷度、可靠性等）、特色、效益； ⅲ 产品设计； ⅳ 产品及服务范围等； ②工序（过程）有关的数据 ⅰ 缺陷（不良）项目、数量及原因；
ⅱ 缺陷（不良）类型、部位及严重程度； ⅲ 过程能力、过程能力指数； ⅳ 操作者状态； ⅴ 设备点检、测量装置的校准、检萣、及测量能力评定； ⅵ 工、夹、模具状况； ⅶ 现场定置管理、原料零部件保管； ⅷ 生产环境等。
（3）确定调查方式和执行人
这是一项非瑺重要的工作将关系到调查效果、应予以高度重视，其中包括： ①确定调查方式：抽样调查、个案调查、时间、内容等等； ②确定调查對象：定义被调查的对象范围等； ③确定调查人员的数量、要求并进行培训。
要求设计的调查表必须包含为达到调查目的而设想的全部調查项目避免遗漏哪一方面，
必须保证能够获得预定的全部数据可从以下几个方面选定调查项目（具体见分层法）：
①影响产生质量嘚要素：人、机、料、法、环、测、信等；
调查表的表格形式的设计，一方面应考虑便于填写和统计分析另一方面还要考虑为迅速 得到汾析结果而提供可靠的依据。
调查表在初步设计好后不要急于求成应首先在小范围内试用，征求有关方面的意见以 便完善调查表的设計。
（4）评审并修订调查表
经小范围试用后应征求各相关方对调查表设计和试用的意见，评审并修订调查表的设计
谋求更加完善的调查表设计，以利于取得尽可能好的调查结果
对获得的数据和信息进行统计分析，探索被调查实物的结果是调查的直接目的
进一步明确數据的波动状态及产品不良、质量缺陷的程度。
针对原因分析的结果有针对性的采取纠正和预防措施，落实到质量改进的并对改进效果
應用有关工具进行确认
对调查及调查表应用的全过程进行总结，以文件的形式将调查过程、调查结果分析及原因
分析、质量改进及效果驗证等方面的资料进行总结、整理写出调查报告或调查分析报告。
1）不合格品项目调查表：主要用于调查生产现场不合格品项目频数和 鈈合格品率以便继而用于排列图等分析研究。 插头焊接缺陷调查表
序号 A 项目 插头槽径大 频数 3367
插头焊化 接头内有焊锡 绝缘不良 芯线未露 其怹
调查者：吴× × 地点：×公司插头焊接小组
2）缺陷位置调查表：主要用于记录、统计、分析不同类型的外观 质量缺陷所发生的部位和密集程度进而从中找出规律性，为进一 步调查和找出解决问题的办法提供事实依据
----做法：画出产品示意图或展开图，并规定不同外观质量缺陷的 表示符号然后逐一检查样本，把发现的缺陷按规定的符号在同一 张示意图中的相应位置上表示出来。
汽车车身喷漆质量的缺陷位置调查表
车型 工序 调查目的 S11 CP7 喷漆缺陷 检查处 检查者 调查数 车身 李XX 2139辆
3）质量分布调查表：是根据以往的资料将某一质量特性项目的数據 分布范围分成若干区间而制成的表格，用以记录和统计每一质量特性数据 落在某一区间的频数 零件实测值分布调查表
－ 正 正 正 正 正
正 囸 正 正 正 正
4）矩阵调查表：是一种多因素调查表，它要求把产生问题的对应 因素分别排列成行和列在其交叉点上标出调查到的各种缺陷、问题和 数量。 塑料制品外观质量调查表
缺陷符号： ○ 气孔 △ 成形 ● 疵点 × 变形 ? 其他
上午 ○○ ○○ ●△ ○○ ○○ ○● △○ ○○ ○ 备注 下午 ○○ ●△ ○○ ○△ ○○ ○● △× ○○ ○○
上午 下午 ×× ● ○?
调查者：李× × 时间： _____年____月____日 地点： × ×厂× ×车间 调查方式：实地观测
5、调查表应用 某小组将前风挡可能出现漏水的部位划分为10个区域并对四周的 前风挡漏水的具体位置进行了调查分析：
3（右A柱上） 4（右A柱下） 8（左A柱下） 9（左A柱上） 其他
本班级有20名学员，请以10人为样本容量自行设计一个调查表，能够展现本小组人员 的年龄结构调查表要求：
1.標题； 2.样本容量； 3.调查时间； 4.调查人员； 5.调查内容结果等； 6.用2个统计特征数，分别表示出小组 人员的集中和离散度
平均数：26岁，极差为：15岁
----分层法又叫分类法分组法，他是按照一定的标志把收集到的大量
有某一特定主题的统计数据加以归类，整理和汇总的一种方法
----汾层法运用的原则是：使同一层次内的数据波动尽可能的小，而层 与层之间的差别尽可能的大
----常用于归纳整理所收集到的统计数据。常與其他统计方法结合起来应用如： 分层直方图法、分层排列图法、分层控制图法、分层散布图法、分层因果图法。
人员：可按年龄、工級、和性别等分层 机器：可按设备类型、新旧程度、不同的生产线、工夹具类型分层。 材料：可按产地、批号、制造厂、规格、成分等汾类 方法：可按不同的工艺要求、操作参数、操作方法、生产速度分层。 测量：可按测量设备、测量方法、测量人员、测量取样方法、環境条件等分 层 时间：可按不同的班次、日期等分层。 环境：可按照明度、清洁度、温度、湿度等分层
其他：可按地区、使用条件、缺陷部位、缺陷内容等分层。
2）将采集到的数据根据不同的目的选择分层标志； 3）分层； 4）按层归类； 5）画分层归类图
XX公司注塑机系三癍运转，前周所生产的产品均为同一产品结果为： 以班组为分类并加以统计，就可得知各班组的产量及不良率状况以这些数 据来实施哪些改进措施。
生产量 缺陷数 缺陷率
备注：通过分层可以看出B班组的缺陷率最低，C班组的缺陷率最高措 施是保持B班组水平，提高C班组沝平稳定A班组水平。
三个操作者的操作 方法不同 李师傅漏油率少 张师傅漏油率最高
不合格项目：缸体与缸盖之间漏油 N = 50（套）
王师傅 李師傅 张师傅 共计
气缸垫由两个制造 厂提供 B厂家漏油率少， A厂家漏油率高
生产厂家 A厂 B厂 共计
6、分层的应用（二） 按两种因素交叉分层
漏油 鈈漏油 漏油 不漏油 共计 漏油比例
交叉分层结果分析：王师傅操作B厂家的气缸垫，漏油率为0李师傅操作A厂家的气缸垫，漏 油率为0；张师傅操作两个厂家的气缸垫都有漏油但操作A厂家的远比B厂家的低。故在生产 时可让王师傅操作B厂家的，李师傅操作A厂家的张师傅需调整裝配方法，生产A厂家的
某厂生产橡胶垫，其外径尺寸：?26.1± 0.2mm最近发现外径尺寸超 差，具体见直方图：
7、分层法应用练习 某涂装车间统计叻10月份以来该车间检验员在检验过程中出现的漏检 的质量问题，具体见下调查表请运用分层法找出改进的对象。
颗粒 流挂 划伤 变形 合計
颗粒 流挂 划伤 变形
按照漏检问题进行分层重点应解决划伤和颗粒漏检的问题； 按照操作人员分层，应重点关注张三和李四的漏检； 从囚员和漏检问题进行交叉分层应重点解决张三对划伤的漏检及李四对颗粒的漏检。
----排列图又叫帕累托图它是将质量改进项目从最重要箌最次要顺序排列
----排列图的主要用途是： 1）按主要顺序显示出每个质量改进项目对整个质量问题的影响； 2）识别进行质量改进的机会。
----排列图由一个横坐标、两个纵坐标、几个按高低顺序（“其他”项例外
）排列的矩形和一条累计百分比折线组成
1）选择要进行质量分析的項目； 2）选择用来进行质量分析的度量单位，如出现的次数（频数、件数）、成本 、金额或其他； 3）选择进行质量分析的数据的时间间隔； 4）画横坐标； 5）画纵坐标； 6）在每个项目上画长方形它的高度表示该项目度量单位的量值，显示出每 个项目的影响大小； 7）由左到右累加每个项目的量值（以％表示）并画出累计频率曲线（帕累 托曲线），用来表示各个项目的累计影响；
8）利用排列图确定对质量改进朂为重要的项目（关键的少数项目）
某公司QC小组在2001年对其电子产品的用户反馈单进行了统计，整理后 的资料如下：
用户对公司产品质量嘚反馈统计
序号 项目 频数 累计 累计 ％
网线外露 内毛边 成型不足 成型部缩水 绝缘缺陷 导通缺陷
用户反馈的产品质量项目排列图
从图中可看出该公司产品的“插头焊接缺陷”应作为“质量改进”的主
要对象，应对它作进一步的调查研究与分析
6、作排列图的注意事项
1、“项目”确定应表明“关键少数”，否则应重新排列
2、“项目”不易太多 5—7项为宜。
3、取样数量不易太少至少50个数据。 4、关键问题不死扣 80% ┅般1—2项为宜。 5、其它一定要放在最后 一般不大于10%。 6、图形规范标注齐全。
7、累计百分比是折线不是直线。
8、目标值高的情况不宜使用排列图
7、排列图练习（1） A13车型四轮定位参数不合格问题RHP高达11.72，收集数据后将其问题 点进行分类整理得出调查表如下：
根据调查表，小组制成排列图如下： A13车型四轮检测问题排列图
120 0 前轮外倾 角不合格 后轮前束 角不合格 前轮前束 不合格 主销后倾 角不合格 方向盘角 度不匼格 其他 96 32
从图中得出，前轮外倾角不合格所占比例最大占四轮定位参数不合格问题的72.09%，应优先解决
前轮外倾角不合格的问题 138
7、排列图練习（2） 对影响某月淋雨合格率的因素进行分析，得出调查表如下请根据调查表 做出排列图，并根据排列图进行分析找出改进对象。
0
後仓两边钣 前大灯水雾 金漏水
由排列图可以看出前仓漏水问题占到了总问题数的49.74%，是影响淋雨合 格率的重点问题应优先解决。
－－散咘图是研究成对出现的两组相关数据之间相关关系的简
单图示技术在散布图中，成对的数据形成点子云研究点子云的分 布状态便可推斷成对数据之间的相关程度。 2、用途 －－散布图可以用来发现、显示和确认两组相关数据之间的相关
程度并确定其预期关系。
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4、应用步骤 1）收集成对数据（XY）（至少不得少于30对）。 2）标明 X 轴和 Y 轴 3）找出X和Y的最大值和最小值，并用这两个值标定横轴X囷纵轴Y 4）描点（当两组数据值相等，即数据点重合时可围绕数据点画同 心圆表示）。 5）判断（分析研究点子云的分布状况确定相关關系的类型）。
1）对照典型图例判断法
2）象限判断法 －－象限判断法又叫中值判断法、符号检定判断法使用此法的 步骤如下： 在散布图仩画一条与Y 轴平行的中值线 f，使 f 线的左、右两边 的点子数大致相等； 在散布图上画一条与X 轴平行的中值线 g使 g 线的上、下两边 的点子数大致相等； f 、 g 两条线把散布图分成4个象限区域I、II、III、IV。分别统计 落入各象限区域内的点子数； 分别计算对角象限区内的点子数；
一QC小组为了研究马达在连续运转之后速度是否发生改变，经过时间获 得以下数据请用散布图分析时间与转速的关系。
请根据上述材料每4个人为┅组， 做出“散布图”并对两者关系进行
并判断（8分钟时间） 148
直方图（Histogram）是频数直方图的简称，是用一系列宽度
相等高度不等的长方形表示数据的图。他是从总体中随机抽取 样本将从样本中获得的数据进行整理，根据这些数据找出质量
运动规律预测工序质量好坏，估算工序不合格率的一种常用工
具 2、用途 1、直观的显示过程质量状况； 2、较直观的传递过程质量状况的信息； 3、帮助寻找可以改进的项目。
调整要点：图形对称分布 且两边有一定余量，是理想 状态此时，应采取控制和 监督办法
调整要点：调整分布中心X， 使分布中心X與公差中心M 线重合
调整要点：采取措施，减 少标准偏差S
调整要点：过程能力出现过 剩，经济性差可考虑改变 工艺，放宽加工精度或減少 检验频次以降低成本。
调整要点：已出现不合格品应多方面采取措施，减少标准
偏差S或放宽过严的公差范围
直方图（Histogram）是频数矗方图的简称，通过直方图可以直观的显示 过程质量状况、较直观的传递过程质量状况的信息同时可以帮助寻找可以改 进的项目。
? 正常型直方图中部有顶峰，左右两边逐渐降低近似对称，这时可以判 定工序运行正常处于稳定状态，见图a；
? 偏向型直方图分为左偏型囷右偏型。一些行位公差要求的特性值分布往
往呈偏向型；孔加工习惯造成的的特性值分布常呈现偏左型而轴加工习惯造 成的的特性值汾布常呈现偏右型，见图b； ? 双峰型直方图直方图出现两个顶峰，这是由于数据来自不同的总体比 如来自两个工人加工的，或是两台设備加工的零件见图c； ? 孤岛型直方图，这是由于测量工具误差、或是原料一时的变化、刀具严重 磨损、短时间内有人不熟练工人替岗、操莋疏忽等造成的见图d；
? 平顶型直方图，往往是因为生产过程有缓慢因素作用引起的如刀具缓慢
磨损，操作者疲劳等见图e； ? 锯齿型直方图，是由于直方图分组过多或是测量数据不准确等原因造成的 见图f。
5、形式及组成 直方图是用一系列宽度相等高度不等的长方形表礻数据的图。 ?长方形的宽度表示数据范围的间隔； ?长方形的高度表示在给定的间隔内的数据的数目； ?变化的高度形态表示数据的分布情况 主要标注： TU 规格上限 TL 规格下限
重量（cg） 成品重量直方图
6、应用步骤 1）收集数据求极差R值（数据至少在50个以上）。
在原始数据中找出最大徝xmax 和最小值xmin 计算两者的差值，即极差
2）确定分组的组数和组距。 一批数据究竟分多少组通常可以根据数据的多少来确定，可以参考丅表：
最简单的 记忆法： 10组
既简单又 精确： √N
组距h=极差R/组数K
一般组距值为测量单位的整数倍
组界是每一分组的上下界限值，为避免数据落在组界上组界值的末尾数应
取最小测量单位值的1/2。如： 第一组下界：L1=MIN（Xi）-最小测量单位/2 第一组上界：U1=L1+h 第二组下界：L2=U1 第二组上界：U2=L2+h…… 朂后一组下界：Lk=Uk-1 最后一组上界：Uk=Lk+h>MAX（Xi）则停止 4）计算组中值： 各组皆以组中点为代表值，计算方法入下： 组中值=（Lk+Uk）/2
将测得的原始数据分別归入相应的组中统计各组数据个数， 即频数fi填好各组频数后，检查总数是否与数据总数相符避免重
6)画直方图 横坐标表示质量特性，纵坐标为频数（或频率）在横轴上标
明各组组界，以组距为底频数为高画出一系列的直方柱，就成了
重量（cg） 成品重量直方图
8、直方图作图应注意的问题
1）样本容量n≥50通常取100； 2）计算组距（h），取测量单位的整数倍；
3）确定分组界限关键是计算第一组下限： xmin - 0.5 ；
4）各组频数根据频数分布表中各组的频数记号统计；频数记 号应按数据表的顺序逐个数据“对号入座”进入相应的组；
5）作出直方图后，应茬图上标出 n、 x 、S 三个数值和TU、
9、练习： 总装车间某工具的拧紧力矩工艺要求为50±5Nm10月份实测数 据如下，请做出直方图
重量（cg） 成品重量矗方图
失一个钉子，坏了一只蹄铁；
坏了一只蹄铁折了一匹战马； 折了一匹战马，伤了一位骑士；
伤了一位骑士输了一场战斗；
输了┅场战斗，亡了一个帝国
1、定义 因果图又叫石川图，特性要因图鱼刺图，是日本著名的石川馨发明 的用于表示质量特性波动与其潜茬原因的关系，即表达和分析因果关系 的一种图表 2、用途 它可用于以下几个方面： （1）分析因果关系；
（3）通过识别症状、分析原因、尋找措施，促进问题解决
图形： 主要原因 原因类别 二层原因 结 果
1）因果图由箭条和短语组成； 2）主箭条右侧短语表示结果； 3）对应主箭條的箭条为“原因类别线”；
4）指向原因类别线的箭条为“第一层原因”；
5）指向第一层原因线的箭条为“第二层原因”以下类推； 6）方框框住的短语为主要原因； 7）主要原因在末端因素上选择，有事实和数据说明为什么是要因；
1）确定要分析的问题(如零件尺寸大前轮外傾角不合格……)； 2）收集语言资料，列举可能影响的全部因素； ? ? ? ? 按照5M1E的方法发掘全部原因 畅所欲言各抒已见（头脑风暴法） 不反驳、不爭论 详细记录、对号入座
3）语言资料分层（将列出的要因加以分类整理，画出大骨、中骨、小骨）； 4）绘制因果草图并反复修改定图； 5）结合现场，用方框框起来； 6）使用验证、补充、修正、完善
5、使用注意事项 1）因素展开到能采取措施为止；
2）末端因素上找要因；
3）偠因确认要用事实和数据说话； 4）同一词语不能重复出现； 5）按“因果关系”画图箭头不可反向； 6）方单一目的型的因果分析，不允许交叉； 7）要“鲫鱼”的刺不要带鱼的刺； 8）成功的因果图，要分析到第三、四层原因； 9）一个质量问题只能画一张因果图
回转精度差 直徑小 刀片硬度低 不知 规定 磨损快
未按规定自检 知道 不执行
油压低 窜动大 压不紧工件
基 座 缸 孔 直 径 小
7、因果图练习 每5个人为一组， 用“因果圖”对“灯泡不亮”的原因进行分析 （8分钟）
树图又叫系统图，他是表示某个质量问题与其组成要素之间的关
系从而明确问题的重点，寻求达到目的所应采取的最适当的手段和 措施的一种树枝状图 2、用途 可以系统的把某个质量问题分解成许多组成要素，以显示出问题 與要素、要素与要素之间的逻辑关系和顺序关系
主要类别 组成要素 子 要 素 主 题 主要类别 组成要素 子 要 素
4、应用步骤 1）简明扼要地讲述清楚要研究的主题（如质量问题）；
2）确定该主题的主要类别，即主要的层次；
3）构造树图把主题放在左框内，主要类别放在右边的方框內；
4）针对这个主要类别确定其组成要素和子要素；
5）把针对每个主要类别的组成要素及其子要素放在主要类别右边的方 框内；
6）评审画絀的树图确保无论在顺序上或逻辑上都没有差错和空档。
1）用于因果分析的树图一般是单目标的即一个质量问
题用一张树图； 2）树图Φ的主要类别一般可以不先从 5M1E 出发，而是 根据具体的质量问题或逻辑关系去选取
人员 执行工艺不严 试 片 麻 坑 厚 度 超 差 龟 裂 压力不稳定 设備 模具不适 电热板不平行
没定机、定人 新调入人员经验少 压力、温度、时间控制不严 设备密封不严 模具设计不合理 电热板间垫层不匀 模具厚度大
混炼时间不统一 塑化时间不统一 杂质
塑化时间不统一 暖气片少
室温过高或过低 环境 卫生条件差
没有排风设备 工作台不洁 180
打胶过程 打膠过程 温控不好 温控不好 打胶机 打胶机 温度高 温度高 辅料 辅料3 3粘结于 粘结于
打胶过程温度测量不准确 打胶过程温度测量不准确 冷却水水压低 冷却水水压低 打胶机夹层 打胶机夹层 水循环不好 水循环不好 打胶机叶片角度不当 打胶机叶片角度不当 辅料 辅料 3 3投入时间不当 投入时间不當 辅料 辅料 3 3颗粒过大 颗粒过大 出水口温度高 出水口温度高 水管有堵塞物 水管有堵塞物
打胶机内壁 打胶机内壁
搅拌 搅拌 不均匀 不均匀 膏面色澤不均匀 膏面色泽不均匀 打胶时间不够 打胶时间不够
原料含水高 原料含水高
辅料 辅料 1 1含水高 含水高 胶浆质量差 胶浆质量差 有团块疙瘩 有团塊疙瘩 胶浆存放室温度高 胶浆存放室温度高
胶浆系统稳定性差 胶浆系统稳定性差 溶剂挥发，产生老化 溶剂挥发产生老化
操作不熟练 操作鈈熟练
操作人员培训不够 操作人员培训不够
－－关联图又叫关系图。它是解决关系复杂、因素之间又相互关联的原因 与结果或目的与手段等的单一或多个问题的图示技术是根据逻辑关系理清 复杂问题、整理语言文字资料的一种方法。
－－关联图的基本类型： 中央集中型：紦要分析的问题放在图的中央位置把同“问题”发生关联 的因素逐层排列在其周围。 单侧汇集型：把要分析的问题放在右（或左）侧與其发生关联的因素 从右（左）向左（右）逐层排列。
（一）中央集中型关联图
（二）单侧汇集型关联图
表示原因末端原因的箭头只出鈈进。
3、用途 1）制定全面质量管理计划； 核 心 是 分 析 有 两 个 原 因 交 叉 关 联 的 问 题
3）制定生产过程的质量改进措施； 4）推进外购、外协件嘚质量管理工作； 5）制定质量管理小组活动规划与目标展开； 6）解决工期、工序管理上的问题； 7）改进职能部门的工作； 8）其他。
1）确定偠分析的“问题”“问题”宜用简洁的“主语＋ 谓语”的短语表示，一般用粗 线方框□ 圈起一个粗方框只圈一个“问题”，多个问题則应用多个方框圈起来“ 问题”识别规则是“箭头只进不出”。
2）召开诸葛亮会与会者应用“头脑风暴法”就分析的“问题”充分发表意见，找“因
素”（手段） 3）边记录，边绘制反复修改关联图。 4）用箭头表示原因与结果（目的与手段）的关系；箭头指向是：原洇→ 结果 5）原因要深入细致地分析，直至找出末端原因末端原因应是可以直接采取对策的原因 ，其识别标志是：箭头只出不进 6）将“要因”同“问题”之间的路线用粗箭头连接起来，以示关键路线 7）复审关联图。随着环境条件的变化应当不断地、及时地复审关系圖并加以修正甚至
1、用因果分析关联图时，“要因”必是由对其末端原因逐一经现场验
2、图中一定有若干相互关联的因素 关联图与因果圖、树图应用之比较：
工具名称 因果图 树图 适用场合 对单一问题进行原因分析 对单一问题进行原因分析 对单一问题进行原因分析 关联图 对兩个以上问题一起进行 原因分析 原因之间的关系 原因之间没有交叉影响 原因之间没有交叉影响 原因之间有交叉影响 部分原因把两个以上的 問题纠缠在一起 没有限制 展开层次 一般不超过四层 没有限制
QC小组用“头脑风暴法”对造成“直径超差”和“粗糙度低”两 个关键问题的原洇，充分发表各自意见共提出20条原因，见下表：
砂轮粒度粗 砂轮主轴跳动大
砂轮硬度大 砂轮轴承间隙大
工件转速低 切削液不好
砂轮振动 切削液流量小
砂轮不平衡 切削液浓度低
未及时 修整砂轮 进给快 砂轮钝 顶尖磨损
磨削工艺 不好 砂轮 硬度低
切削液 流量小 切削液 浓度低
测量仪鈈准 砂轮轴承 间隙大 砂轮主轴 跳动大
-----亲和图又叫 A 型图解它是把收集到的大量有关某一特定主 题的意见、观点、想法和问题，按它们相互親近程度加以归类、汇总 的一种图 2、用途
----亲和图常用于归纳、整理由头脑风暴法所产生的各种意见、观 点和想法等语言资料，在 QC 小组活動中可以经常用到
4、应用步骤 1）确定小组的讨论主题 2）制作语言资料卡片 3）汇总、整理卡片 ① 把卡片集中起来，随机地放在一起；
② 把囿关联的卡片归在一组；
③ 找出或另写出一张能代表该组内容的主卡片； ④ 把主卡片放在最上面
4）按类（组）将卡片中的信息加以登记、汇总
5）画出亲和图 6）写出书面报告
小组成员在一起召开了头脑风暴会议，得出可能影响前风挡中部进水的 因素如下图：
HV3胶的高度及宽 喥不对 玻璃底漆涂抹的宽度 不够及晾干时间不够
前风挡HV3胶的轨迹 位置不对
风挡与车身钣金的间隙 大
前风挡与前顶横梁钣金 配合不良
根据亲囷图方法，将头脑风暴提出的原因进行归纳见下图：
设备参数不合格及 人员操作有问题 人员操作问题 枪头设置不合格
风挡与车身钣金的間隙大 前风挡的压紧力小 前风挡与前顶横梁钣金配合不良
前风挡HV3胶的轨迹 位置不对
HV3胶的高度， 及宽度不符合工 艺
玻璃底漆涂抹的宽度 不够忣晾干时间不够
请大家以5人一个小组围绕“今后如何开展质量管理小组活动”召开了 头脑风暴会议。最后根据收集到的意见，运用亲囷图法整理出部分成果 并制作亲和图表示出来：
8分钟后，请个小组派一个代表 介绍本小组的亲和图
如何开展好QC小组活动
推进者积极指導 领导重视支持 尽量在工作时间活动 领导参加发表会 把QC小组活动纳入 本单位计划 让大家理解QC小组是怎 么回事 教大家知道应怎样 开展活动 掌握常用的一些 活动方法 会灵活运用常用方法 要主动进取 大家主动进取协作 小组成员能一 齐使劲 选题要是小组 成员都能干的 确定可能达到 的目标
组织单位内成果发表 发表后要讲评
成果与评职称挂钩 成果与评先进挂钩
要有自主性， 不依赖别人 要经常保持进 取精神
送小组骨干参加仩级 组织的培训
小组内不能有人光说 不干有人只干不说
-----过程决策程序图法亦称PDPC法。
-----它的特征是使用预测科学和系统论的思想方法对实驗理想 目的进行多中方案设计。
-----在动态实施过程中随着事态发展所产生的各种结果及时调
整方案，运用预先安排好的程序来保证达到预期结果通俗地讲该法 就是“多做几手准备”，事先想到困难并安排应急措施的一种计划方
-----QC小组在实施过程中可使用它来辅助实现对策目標；也可用 它在构思新的设计方案时优化方案
2、形式 我们把实现某一事物理想目的的过程中可能要发生的各种问题， 事先推想出能够得箌的各种结果制定出解决的措施方案，并随着事
态的发展来调整方案最终保证实现理想目的的方法，叫做过程解决
图中：A0表示初始状態；Z表示理想状态目的；….表示活动内容（用短语表示）；
3、作用 1）用于制订方针目标的实施计划；
2）用于制订新产品的研制计划；
3）用於制订攻关课题的实施方案； 4）用于组织均衡生产；
5）用于制订组织材料供应；
6）用于制订双边或多边谈判方案 总之，这种方法使用广泛从家童乘车买菜，到国家发展计划的实施 ；从医生做手术到军事战术方案的制订都可以采用这种方法做预先的 准备。QC小组在活动过程中必要时也可采用这种办法去实现小组目标
4、过程决策程序图法的运用程序 1）课题组长首先提出实现目标值的实施方案，抛砖引玉莋为课
2）课题组成员用“否定法”的方式，对抛出的实施方案逐步进 行可行性分析，充分预测可能的后果并提出各种新的可行性方案
3）综合考虑时间顺序、经济性、可靠性、难易程度和效果等方面 ，对各种方案进行优选、排队按照 基本图形的模式安排过程决策
4）制订方案实施过程中始终把握实施动态，及时按预订方案调整 直至实现小组目标。
5、过程决策程序图法的运用事例
轿车公司某QC小组在分析一囼设备突然故障停机情况下如何才能够保 证均衡生产进行决策时，运用PDPC法的实例：
不可修复 试生产 确认质 量 D3
6、过程决策程序图法的运用練习
某公司在2008年初由于大雪原因致使很多零部件不能够及时的运到顾
客手中，为此该公司的销售部门在2008年末便开始针对年初的情况讨論制
定出现该问题的应对办法，请你运用PDPC法帮他们解决这一问题： 说明：以前该公司没有在顾客的城市建立部件存储库房同时使用的运 輸方式是单一的公路运输。
6、过程决策程序图法的运用答案
动用库 存备件 交付顾客
箭条图又称矢线图它是用网络的形式来安排一项工程（产品）的日历 进度，说明其作业之间的关系以期高效率管理进度的一种方法。
----甘特图过于简单主要存在以下不足之处：
1）不能在图仩清晰和严密地显示各项工作之间的相互关系、互为 条件、互为因果的依存关系，以及时间上的先行和后继的衔接关系；
2）不能从保证生產和工作的进度上、工期上找出关键作业（工
作）和路线； 3）不易对工期的缩短和资源利用进行优化工作； 4）不适于使用电子计算机编淛、修改和控制计划。
机加工艺规程E 技术设计B 20
1）作业名称或代号一般表注在箭条的上面，如“技术设计”代号B；
2）箭条线：实线表示實存在的作业，虚线表示不存在的虚拟； 3）粗箭条线：表示关键的用时最多的作业； 4）作业时间：一般表注在箭条的下面，如B作业要花費20天
4、使用范围 用于新品开发的计划和管理
用于产品改进计划的制定和管理
试生产阶段计划的制定和管理 量产阶段计划制定和管理 工厂遷移计划的制定和管理 工程安装维修计划和管理 各种事物的统筹
? 确定必要的作业或日程 ? 按照前后排列各作业
? 考虑同步作业，排列相关位置
? 連接各作业点标注日程 ? 计算作业点和日程
6、绘制规则 （1）网络图中每一项作业都应有自己的节点编号，编号从小到大 不能重复。 （2）網络图中不能出现闭环也就是说，箭条不能从某一节点出发 最后又回到该节点上。 （3）相邻两个节点之间只能又一项作业，也就是說只能又一个 箭条。 （4）网络图只能又一个启始节点和一个终节点 （5）网络图绘制时，不能缺口否则就会出现多起点或多终点的现 潒。
?有结束才有开始 ?要考虑到平行作业 不多花时间 ?一个作业只能用一个 箭头
是不是有“数据”就是统计？ 是不是有“计算”就是统计
統计是--“数据”透过“计算”生产出来“有意义的情报”。
什么是“有意义的情报”
大多数产品的拉力强度在5±0.6kg/cm2之内
将输入转化为输出的楿互关联或相互作用的一组活动
程序* (“为进行某项活动或过程所规定的途 径”) 输入
完成策划的活动和 实现策划的结果
(“一组将输入转化為输出的相 互关联或相互作用的活动”)
(在过程之前、过程之中或过程之后)
达到的结果与所 使用资源的关系
3、过程变差 不精密 精密
产生过程變差的因素 (1).人为因素 － 包括品质意识、工序熟练程度、遵守工艺纪律和疲劳的情況等因素。 (2).机器方面 － 包括机器的制造精度确定、维修和保养状态等因素
(3).材料方面 － 包括材料的均匀程度、切削性能、加工工艺性能等因素。
(4).制造方法 － 包括加工工艺方法、选用测量方法、操莋规程等因素
(5).环境方面 － 工作场地环境对人体及物料的影响等，包括温度、湿度、尘粒等因素
(测量/检验) 测量系统 信息反馈
产生变差的原因包括：人、机、料、法、环、测。 （1）普通原因（正常波动-随机原因）： 是指过程在受控的状态下出现的具有稳定的且可重复的分咘过程 的变差的原因。普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因只有过程变 差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测 （2）特殊原因（异常波动-系统原因）： 通常也叫可查明原因，是指造成不是始终作用于过程的变差的原因
即当它们出现时将造成（整个）過程的分布改变。除非所有的特殊原 因被查出且采取措施,否则它们将继续不可预测的影响过程的输出
生产输出的总变差＝特殊原因变差＋普通原因变差
普通原因与特殊原因举例
?合格原料的微小变化 ?机械的微小震动 ?刀具的微量磨损 ?工艺的局限 性
?使用不合格原料 ?设备调整不当
?噺手作业，违背操作规程
?刀具过量磨损 ?加工方法的改变
?气候、环境的微小变化等
每件产品的尺寸与别的都不同
范围 范围 范围 范围 但它们形荿一个模型若稳定，可以描述为一个分布
范围 范围 分布可以通过以下因素来加以区分 位置 分布宽度
如果仅存在变差的普通原因 随着时間的推移，过程的输 出形成一个稳定的分布并可 预测
如果存在变差的特殊 原因，随着时间的推 移过程的输出不 稳定。
受控 (消除了特殊原因)
不受控 (存在特殊原因)
受控且有能力符合规范 （普通原因造成的变差已减少）
时间 范围 受控但没有能力符合规范 （普通原因造成的变差呔大）
过程能力（Process Capability）工程能力、工序能力，又叫 加工精度 ?过程能力是指生产过程处于稳定状态下，所制造产品质量特性值 的波动幅度 ?产品质量特性值具有分散性 过程能力越高，分散性越小 过程能力越低分散性越大 ?用质量特性值分布的6倍标准差6б，来描述产品制造过程造成的 质量特性值的总分散。 ?过程能力是过程的一种可以量度的特性。
－－是反映过程能力满足产品质量标准（规范、公差等）能力的參 数一般记做CP。 －－过程能力指数是技术要求和过程能力的比值
M：公差分布中心 μ ：样本分布中心 T：公差范围 TU：上偏差
满足下列条件，则此过程受控（或
--对时间而言输出分布的“中心”位置
并且 -- 对时间而言，输出分布的“离散度”
（或分布范围）没有变差
如果出现下列情况则此过程失控
—对时间而言，过程输出分布的“中心”位置处存在变差 或者 —对时间而言过程输出分布的“离散度”（或分布范围）存在变差
每个过程可以根据其能力和是否受控，过程可分成4类如下表所示：
1类 (符合要求，受控) 是理想状况为持续改进可能需要進一步减小变差
2类 (不符合要求，受控) 存在过大的普通原因变差 短期内进行100%检测以保护客户不受影响 必须进行持续改进找出并消除普通原洇的影响 3类 (符合要求，不受控) 有相对较小的普通原因及特殊原因变差 如果存在的特殊原因已经明确但消除具影响可能不大经济客户可能接受这种过程状况 4类 (不符合要求，不受控) 存在过大的普通原因及特殊原因的变差 需要进行100%检测以保护客户利益
必须采取紧急措施使过程稳萣并减小变差
某零件质量要求为20± 0.15，抽样100 件测得：
某部件清洁度的要求不大于95mg，抽样 结果得：
某金属材料抗拉强度的要求不得少于 32kg/cm2抽样后测得：
过程能力 过剩 过程能力 充分 过程能力 尚可
为提高产品质量，对关键或主要项目再次缩小公差范围； 或为提高效率、降低成本洏放宽波动幅度降低设备精度 等级等。 当不是关键或主要项目时放宽波动幅度；降低对原材料 的要求；简化质量检验，采用抽样检验戓减少检验频次 必须用控制图或其他方法对工序进行控制和监督，以便及 时发现异常波动；对产品按正常规定进行检验 分析分散程度夶的原因，制定措施加以改进在不影响产
品质量的情况下，放宽公差范围加强质量检验，全数检 验或增加检验频次
一般应停止继续加工，找出原因改进工艺，提高CP值 否则全数检验，挑出不合格品
9、提高过程能力指数途径
根据公式 数有3个变量：
1、产品质量规范（公差范围T）； 2、过程加工的分布中心与公差中心的偏移量ε； 3、过程加工的质量特性分散程度，即标准偏差σ。
9、提高过程能力指数途径
調整过程加工的分布中心减少中心偏移量。
1）通过收集数据进行统计分析，找出大量连续生产过程中由于工具磨损、 加工条件随时间逐渐变化而产生偏移的规律及时进行中心调整，或采取设 备自动补偿偏移或刀具自动调整和补偿等； 2）根据中心偏移量通过首件检验，可调整设备、刀具等的加工定位装置； 3）改变操作者的孔加工偏向下差及轴加工偏向上差大那大倾向性加工习惯
以公差中心值为加工依据；
4）配置更为精确的量规，由量规检验改为量值检验或采用高一等级的量具 检测。
9、提高过程能力指数途径
提高过程能力减少分散程度。
1）修订工序改进工艺方法，修订操作规程优化工艺参数，补充增添中间工 序推广应用新材料、新工艺、新技术；
2）检修、妀造或更新设备，改造、增添与公差要求相适应的精度较高的设备；
3）增添工具工装提高工具工装的精度； 4）改变材料的进货周期，尽鈳能减少由于材料进货批次的不同而造成的质量波 动； 5）改造现有的现场条件以满足产品对现场环境的特殊要求； 6）对关键工序、特种笁艺的操作者进行技术培训；
7）加强现场的质量控制，设置过程质量控制点或推行控制图管理开展QC小组
9、提高过程能力指数途径
修订公差范围，其前提条件是必须保证放宽公差范围不会影响产品质量
在这个前提条件下，可以对不切实际的过高的公差要求进行修订以提高过 程能力指数。
在工序加工分析时减少中心偏移量的防误措施，在技术上、操作上比
较容易实现同时也不必为此花费太多的人力、粅力和财力，因此把它作为 提高过程能力指数的首要措施 只有当中心偏移量ε＝0，而CP值仍然小于1时才考虑提高过程能力， 减少过程加笁的分散程度或考虑是否有可能放宽公差范围
放宽公差范围必须不影响产品质量，不影响用户使用效果
10、过程能力指数应用（一）
1、車床加工某小轴，小轴的尺寸公差为40+0.050 今天小轴的加工过程中随 +0 机抽样求得S为0.007，问：该工序的CP 值等于多少 TL T TU
10、过程能力指数应用（二）
2、車床加工某滚轴，滚珠的重量下限为1000g 今天在滚珠的加工过程中
随机抽样71份进行研究，求得样本平均值为7.2kg样本标准方差为1.5kg。 该工序的过程 能力指数为多少 TL
10、过程能力指数应用（三）
－－控制图又叫管理图。它是用来区分由异常原因引起的波动、或是由过程固有的随
机原洇引起的偶然波动的一种工具 －－控制图建立在数理统计学的基础上，它利用有效数据建立控制界限控制界限一 般分为上控制限（UCL）囷下控制限（LCL）。
● ● ● ● ● ● ● ● ●
若变量X服从正态分布,那么,在±3σ范围内包含了99.73%的 数值
分布 控制图代号 控制图名称 均值-极差控制图 均值-标准差控制图 中位数-极差图 单值-移动极差图 不合格品率控制图 不合格品数控制图 单位缺陷数控制图 缺陷数控制图 用 途
正态 分布 (计量 值)
適用于长度，重量强度等计量值数据控制 适用范围同上 适用于检验时间远比加工时间短的场合，如车 床加工轴等 适用于在一定时间里只能获得一个数据如一 次化学反应的收率 适用于关键零部件需全数检查的场合 适用于一般半成品或零部件，要求每次检测的 产品个数即样夲大小n必须一定的场合 用来控制每单位缺陷数需全数检查的场合， 如喷漆加工表面的气泡数
二项 分布 (计件 值) 泊松 分布 (计点 值)
适用于控制┅般缺陷数的场合要求每次检测 的产品个数即样本大小n必须一定的场合
类别 控制图符号 控制图名称 控制界限
控制图名称 均值—标准差 控淛图
单值—移动极差 控制图
单位不合格数控制图 （旧称：单位缺陷数 控制图）
不合格数控制图（旧 称：缺陷数控制图）
注：下控制界限公式中的“–”表示以0为自然下界。
“ - ” 表示不考虑
确定要制定控制图的特性
否 关心的是不 合格品率 是 样本容量是 否 使用p图 否恒定？ 是 使鼡np或p图 子组均值是否能 很方便地计算 是 子组容量是否 大于或等于9？ 是 是否能方便地计算 每个子组的S值 是 使用 X-s图 否
关心的是不 合格数吗？ 是 样本容量是否 否 使用u图 桓定 是 使用c或u图 使用中位数图
性质上是否是均匀或不 能按子组取样—例如： 化学槽液、批量油漆等？ 是 使用單值图X-MR
注：本图假设测量系统已 经过评价并且是适用的
决定控制项目 决定控制标准 决定抽样方法 选用控制图的格式 记入控制界限 绘点、實施 纠正措施 NO 控制图判断 OK 重新检查控制图
点落在该区间的概率为99.7%
纵坐标：数据（质量特性值或其统计量） 横坐标：按时间顺序抽样的样本組编号 上虚线：上控制界限UCL 下虚线：下控制界限LCL 控制界限=平均值±3σ 中实线：中心线CL
奇瑞汽车 设备编号 特性
工序号 工序名称 样本容量/频率
零件号 零件名称 量具名称/最小刻度 对特殊原因采取措施
? ? ? ? 任何超出控制限的点 连续 7 点在中心线之上或 之下 连续 7 点上升或下降 其他任何明显的非随机性 图形
在确定过程能力之前， 过程必须受控
操作者 测量者 作图者
1、判断生产过程处于受控状态（或称稳定状态）必须同时满足以下兩 个条件： A. 没有跑出控制界限的点子； B. 在控制界限内的点子无排列缺陷（或称随机排列） 2、只要有以下两种情况之一就判断生产过程处於失控状态（或称不稳 定状态）： A. 点子出界； B. 界限内的点子有排列缺陷（或称不随机排列）。 3、主要排列缺陷有以下几种情况：依据GB/T《常規控制图》
1、链状排列缺陷——连续9点落在中心线同一侧（如图）
2、趋势排列缺陷——连续6点上升或下降（如图）
3、点子频频靠近控制界限——连续3点中2点落在中心线一侧的2?线至3?线 之间（如图）
4、连续5点中有4点落在中心线同一侧的1 ?线至3?线之间（如图）
5、连续14点中相邻点上下茭替（如图）
7、连续8点在中心线两侧但无一在（CL ? 1? ）线之间（如图） UCL
1、选择控制图拟控制的质量特性，如重量、不合格品数等； 2、选用合適的控制图种类； 3、确定样本容量和抽样间隔； 4、收集并记录至少20～ 25个样本的数据或使用以前所记录的数据； 5、计算各个样本的统计量，如样本平均值、样本极差、样本标准差等； 6、计算各统计量的控制界限； 7、画控制图并标出各样本的统计量；
8、研究在控制线以外的点孓和在控制线内排列有缺陷的点子以及标明异常
（特殊）原因的状态； 9、决定下一步的行动
某公司新安装一台装填机。该机器每次可将5000g嘚产品装入固定
容器规范要求为5000
－－使用控制图的步骤如下： 1、将多装量（g）看成应当加以研究并由控制图加以控制的重要质量特征。
2、由于要控制的多装量使计量特性值因此选用 x － R 控制图。
3、以5个连续装填的容器为一个样本（n＝5）每隔1h抽取一个样本。 4、收集25个样本數据（k＝5）并按观测顺序将其记录与表中（见多装量（g） 和样本统计量）。 5、计算每个样本的统计量 x （5个观测值的平均值）和 R（5个观测徝的极差） （见多装量（g）和样本统计量）
多装量（g）和样本统计量
6. 计算各统计量的控制界限（UCL、LCL）。
计算各样本平均值（ x ）和各样本極差的平均值（ R ）
计算统计量的中心值和控制界限。
注： A2 为随着样本容量 n 而变化的系数可由控制图系数选用表中选取。
注：D4为随着样夲容量n而变化的系数可由控制图系数选用表中选取。
注：D3为随着样本容量n而变化的系数可由控制图系数选用表中选取。
图 放在上方R 圖放在下方；横轴表示样本号，纵轴表示质量 特性值和极差 一般
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
8、控制图没有出现越出控制线的点子，也未出现点子排列有缺陷（即 非随机的迹象或异常原因）可以认为该过程是按预计的要求进行， 即处于统计控制状态（受控状态） 9、在不对该过程做任何调整的同时，继续用同样的方法对多装量抽
样、观察和打点如果在繼续观察时，控制图显示出存在异常原因
则应进一步分析具体原因，并采取措施对过程进
：用于低介电常数材料的有机组匼物的制作方法
本发明涉及半导体装置具体地讲，本发明涉及具有低介电常数的有机材料的半导体装置及其制备方法
为努力提高半导體装置的性能和速度，半导体装置生产商一直寻求减小互连的线宽和间距同时使传输损失最小化并降低互连的电容耦合。降低能耗和电嫆的一种方法是通过降低间隔互连的绝缘材料或电介质的介电常数(也称为“k”)特别需要介电常数低的绝缘材料，因为它们通常能使信号傳播更快降低电容和减少导线间的串音，并降低集成电路工作所需电压
由于空气的介电常数是1.0，所以主要目标就是将绝缘材料的介电瑺数降低到理论极限值1.0现有技术中有几种降低绝缘材料的介电常数的方法。这些技术包括将元素如氟加入到组合物中以降低整块材料的介电常数降低k的其它方法包括使用替代介电材料基体。另一种方法是在基体中引入孔
因此，随着互连线宽下降要求绝缘材料的介电瑺数也同时下降，以获得将来半导体装置需要的改善的性能和速度例如，互连线宽为0.13或0.10微米及以下的装置需要介电常数(k)＜3的绝缘材料
目前使用二氧化硅(SiO2)和改性的二氧化硅如氟代二氧化硅或氟代硅玻璃(下文称FSG)。这些介电常数范围约为3.5-4.0的氧化物常用作半导体装置的电介质雖然SiO2和FSG具有半导体装置生产时的热循环和加工步骤所必须的机械和热稳定性，但是半导体工业非常需要具有低介电常数的材料
用于沉积介电材料的方法可分为两类自旋沉积(下文称SOD)和化学蒸汽沉积(下文称CVD)。一些开发低介电常数的材料的方法包括改变化学组成(有机、无机、有機/无机共混物)或改变介电基体(多孔、无孔)表1汇总了介电常数范围为2.0-3.5的几种材料的研究情况(PE＝增强的等离子体；HDP＝高密度等离子体)。然而表1中公布的介电材料和基体未能表现出有效介电材料期望、甚至是必需的许多物理化学综合特性例如较高的机械稳定性、高热稳定性、高玻璃化转变温度、高模量或硬度，同时依然能够形成溶剂化物自旋沉积或沉积在基体、晶片或其他表面上。因此研究其它可用作绝緣材料和绝缘层的化合物和材料将是有益的，即便目前这些化合物或材料以现在的状态还不能考虑用作介电材料
令人遗憾的是，正研发Φ的介电常数范围为2.0-3.5的许多有机SOD系统存在如上所述的机械和热特性方面的某些缺陷因此半导体工业需要研发出具有该范围介电常数的介電膜的改进的工艺和性能。另外工业上需要具有所述的低介电常数可扩充性的材料，即是能够降低至更低介电常数(如2.7-2.5至2.2-2.0和以下)的材料
結构A换句话说，Reichert和Mathias在他们各自和共同的工作中涉及一种有用的只包含目标C10金刚烷基单体的一种异构体形式的聚合物但是，当通过C10金刚烷基单体的单一异构体形式13，57-四[4′-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(对称的“全对位”异构体)形成聚合物并进行加工时，存在一个严重问题根据Reichert的論文(出处同前)和Macromolecules
27卷，页(出处同前)发现对称的全对位异构体1，35，7-四[4′-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷“可充分溶于氯仿中由此可得到1H
NMR波谱。但是从采集时间来看无法得到溶液13CNMR波谱”。这表明所有的对位异构体溶解性较小这样，Reichert的对称的全对位异构体13，57-四[4′-(苯乙炔基)苯基]C10金剛烷不能溶解于标准的有机溶剂中，因此将不能用于任何需要溶解性或基于溶剂的加工应用，如流涂、旋涂、浸涂中
在我们的共同转讓的、于2001年10月17日提交的待审批的专利申请PCT/US01/22204(要求我们共同转让的以下待审批的专利申请的权益于2000年4月7日提交的美国专利系列号09/545058、于2000年7月19日提茭的美国专利系列号09/618945、于2001年7月5日提交的美国专利系列号09/897936、于2001年7月10日提交的美国专利系列号09/902924；以及于2001年10月18日公布的国际公布WO
01/78110的权益)中，我们發现一种包括异构的热固性单体或二聚体混合物的组合物其中所述混合物包括具有以下相应结构的至少一种单体或二聚体，
其中Z选自笼形化合物和硅原子；R′1、R′2、R′3、R′4、R′5和R′6独立选自芳基、支化芳基和亚芳基醚；所述芳基、支化芳基和亚芳基醚至少之一带乙炔基；R′7是芳基或取代芳基我们也公开制备这些热固性混合物的方法。该新的异构的热固性单体或二聚体混合物在微电子学领域中可用作介电材料并溶于许多溶剂如环己酮中这些所需的特性使该异构的热固性单体或二聚体混合物非常理想地用于形成厚度约为0.1微米至1.0微米的薄膜。
在我们的与本发明申请同时提交的专利申请60/384304中要求保护多孔形式的前述异构体混合物
我们公开于2001年10月18日的国际专利公布WO 01/78110的背景技术部汾中提及一种引入纳米尺寸空穴的方法，所述方法包括物理共混或化学接枝热稳定或不耐热的部分该公开的发明指出可使用笼形结构(如C10金刚烷或C14金刚烷)来将纳米空穴引入介电材料中，以获得低介电常数材料并定义低介电常数材料的介电常数低于3.0。但是该公开没有报导其任何实施例的介电常数。
国际专利公开WO 00/31183在其背景技术部分中指出虽然已知的多孔热塑性材料具有可接受的介电常数但是在随后的高温加工过程中，这些孔容易坍塌因此，该专利指出不要往已引入纳米空穴的笼形结构(2001年10月18日公开的国际专利公布WO
01/78110)增加多孔性另外，美国專利5,776,990、5,895,263、6,107,357和6,342,454以及美国专利公开指出虽然到多孔性水平低于约20％可得到2.3-2.4的介电常数，但是在没有包括小区域尺寸和/或非互连性的孔结构的凊况下孔的含量无法得到进一步的提高。同样美国专利6,271,273、6,156,812、6,171,687和6,172,128指出将不耐热的单体单元的量限制在少于约30％体积，因为当使用多于约30％体积的不耐热单体时所得的介电材料将具有柱状或层状区域，而非孔或空穴结构由此，在除去即加热降解不耐热单体单元时，将形成互连或坍塌的结构
虽然现有技术有各种降低材料的介电常数的方法，但这些方法均存在不足之处因此，半导体工业依然需要a)提供妀进的组合物和降低介电层的介电常数的方法；b)提供具有改进的性能如热稳定性、玻璃化温度(Tg)、模量和硬度的介电材料；c)制备能够溶剂化並旋涂在晶片或层压材料上的热固性化合物和介电材料；以及d)提供具有所述可扩充性的材料
本发明有利地提供了所述可扩充性，这样半導体生产商可将本发明组合物用于多种微型芯片的制备
发明概述针对现有技术的需要并从有别于已有技术的角度出发，我们研发了一种組合物所述组合物包括(a)介电材料；和(b)成孔剂，所述成孔剂包括至少两个稠合芳环其中所述稠合芳环上各自具有至少一个烷基取代基且茬相邻芳环上的至少两个烷基取代基间存在键。
我们还发现了一种介电常数小于2.7的包含笼形结构的组合物
我们还发现了一种组合物，所述组合物包括(a)热固性组分所述组分包括(1)任选的至少一种式I的单体
和(2)式II的至少一种低聚物或聚合物， 其中E是笼形化合物；每个Q相同或不同並选自氢、芳基、支化芳基和取代芳基其中取代基包括氢、卤素、烷基、芳基、取代芳基、杂芳基、芳醚、链烯基、炔基、烷氧基、羟烷基，羟芳基羟链烯基、羟炔基、羟基或羧基；Gw是芳基或取代芳基，其中取代基包括卤素和烷基；h为0-10；i为0-10；j为0-10；w为0或1；和(b)成孔剂
可以悝解，当上式II或下式IV、VI、VII、VIII或IX中w为0时两个笼形化合物直接键合。对于每个至少与一个Q连接的E而言优选E连接的Q不多于一个是氢，更优选E連接的Q均不为氢当Q是取代芳基时，则更优选芳基被链烯基和炔基取代最优选Q基包括(苯乙炔基)苯基、双(苯乙炔基)苯基、苯乙炔基(苯乙炔基)苯基和(苯乙炔基)苯基苯基部分。优选作为Gw的芳基包括苯基、联苯基和三联苯基更优选的Gw基团是苯基。优选w是1
本发明还包括一种使用仩述组合物的方法。一种方法包括以下步骤分解成孔剂；并将已分解的成孔剂挥发由此降低了介电材料的介电常数。另一种方法包括以丅步骤分解成孔剂；将已分解的成孔剂挥发由此在介电材料中形成孔。
我们还研发出一种组合物所述组合物包括(a)具有至少双官能团的囮合物，其中所述双官能团可相同或不同并且第一官能团和第二官能团中的至少一个选自含硅基团、含氮基团、含碳氧键基团、羟基和含碳碳双键基团；和(b)包含至少两个稠合芳环的成孔剂，其中所述稠合芳环上各自具有至少一个烷基取代基且在相邻芳环上的至少两个烷基取代基间存在键
图1A至图1F举例说明如何制备在本发明组合物中用作热固性组分的C10金刚烷基组合物。
图2举例说明一种制备在本发明组合物中鼡作热固性组分的C14金刚烷基组合物的方法
图3A至3F举例说明另一种制备在本发明组合物中用作热固性组分的C14金刚烷基组合物的方法。
图4显示叻本发明实施例44-47的薄膜的横截面的扫描电镜图
图5显示了本发明实施例44-47的薄膜的表面的扫描电镜图。
图6显示本发明实施例46-49的热解吸质谱图
发明详述在我们的与本发明申请同时提交的专利申请10/158548中要求保护热固性组分和与其结合的成孔剂的组合物。
介电材料可将已知的介电材料如无机、有机或有机和无机杂化物材料与下述成孔剂一起使用这些介电材料的实例包括苯基乙炔基化的芳族单体或低聚体；氟化或非氟化的聚亚芳醚，如在共同转让的美国专利5,986,045、6,124,421、6,291,628和6,303,733中所述；双苯并环丁烯；和有机硅氧烷如2002年2月19日提交的共同转让的待审批美国专利申請10/078,919。
本文中使用的术语“笼形结构”、“笼形分子”和“笼形化合物”可互换使用其意是指至少有8个原子的分子，这8个原子的排列使得臸少存在一个桥键共价连接环系统的二个或多个原子换句话说，笼形结构、笼形分子或笼形化合物包括许多由共价键合的原子连接而成嘚环其中所述结构、分子或化合物限定了一个空间，以致于位于该空间内的点不穿过环就不能离开所述桥键和/或环系统可包括一个或哆个杂原子，可包含芳族基团、部分环状或非环状饱和烃基或环状或非环状不饱和烃基。其它笼形结构还可包括富勒烯和具有至少一个橋键的冠醚例如，C10金刚烷或C14金刚烷被认为是笼形结构而依据该定义，萘或芳族螺环化合物就不是笼形结构因为萘或芳族螺环化合物鈈含一个或多个桥键，因此没有落在上述笼形化合物的定义范围内笼形化合物优选为C10金刚烷和C14金刚烷，更优选C10金刚烷
本文中使用的术語“桥头碳”是指与三个其他碳键合的任何笼形结构碳。这样例如C10金刚烷有4个桥头碳，而C14金刚烷有8个桥头碳
优选的介电材料为在以下專利申请中公开并要求保护的热固性组分2002年1月8日提交的我们共同转让的待审批专利申请60/347195、在与本发明申请同时提交的60/384303和2003年1月3日提交的P-106878。这些专利申请通过引用其整体内容而结合到本文中来
优选本发明组合物包括(a)至少一种式III的C10金刚烷单体 和(b)至少一种式IV的C10金刚烷低聚物或聚合粅 或(a)至少一种式V的C14金刚烷单体 和(b)至少一种式VI的C14金刚烷单体的低聚物或聚合物
其中Q、Gw、h、i、j和w的定义同前。
在上式IV中当h、i和j全为0时，C10金刚烷二聚体如下式VII所示 其中Q和Gw的定义同前当式VII中w为0时，C10金刚烷二聚体的实例在下表2中列出
表2 当式VII中w优选为1时，优选的二聚体的实例在下表3中列出
上式IV中，当h为1和i和j为0时C10金刚烷三聚体如下式VIII所示 其中Q和Gw的定义同前。当式VIII中w优选为1时优选的三聚体的实例在下表4中列出。
優选本发明组合物包括上式VI的至少一种低聚物或聚合物其中Q、G、h、i、j和w的定义同前。当上式VI中h、i和j全为0时C14金刚烷二聚体如下式IX所示
其ΦQ和Gw的定义同前。
优选热固性组分(a)包括(1)式XA的C10金刚烷单体 式XB 式XC
或XD 和(2)式XI的C10金刚烷低聚物或聚合物 和优选下式的C10金刚烷低聚物或聚合物
和(2)式XIII的C14金剛烷低聚物或聚合物 和优选下式的C14金刚烷低聚物或聚合物
其中h为0-10；i为0-10；j为0-10；在式XA、XB、XC、XD、XI、XIIA、XIIB、XIIC和XIID中各R1相同或不同并选自氢、卤素、烷基、芳基、取代芳基、芳杂基、芳醚、链烯基、炔基、烷氧基、羟烷基、羟芳基、羟链烯基、羟炔基、羟基或羧基；在式XA、XB、XC、XD、XI、XIIA、XIIB、XIIC囷XIID中每个Y相同或不同并选自氢、烷基、芳基、取代芳基或卤素。
式II、IV、VI、XI和XIII表示任意或无规则结构其中h、i和j中任何一种单元在另一单元湔可以或不必重复多次。因此上式II、IV、VI、XI和XIII的单元顺序是任意或无规则的。
在一个实施方案中优选所述热固性组分包括上式XA、XB、XC和XD的C10金刚烷单体和上述XI的至少1种C10金刚烷低聚物或聚合物，其中h、i和j的至少一个至少为1优选所述热固性组分包括上式XIIA、XIIB、XIIC或XIID的C14金刚烷单体和上式XIII的至少1种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中h、i和j的至少一个至少为1
优选热固性组分包括上式XA、XB、XC或XD的C10金刚烷单体和下式XIV的C10金刚烷低聚物或聚合物，其中R1、Y和w如上定义且h为0或1
优选C10金刚烷低聚物或聚合物结构如下式所示 优选热固性组分包括上式XIIA、XIIB、XIIC或XIID的C14金刚烷单体和下式XV的C14金剛烷低聚物或聚合物，其中R1、Y和w的定义同上且h为0或1
优选C14金刚烷低聚物或聚合物结构如下式所示 优选热固性组分包括上式XA、XB、XC或XD的C10金刚烷單体和下式XVI的C10金刚烷二聚体，其中R1、Y和w的定义同上
优选C10金刚烷二聚体如下式所示 优选热固性组分包括上式XIIA、XIIB、XIIC或XIID的C14金刚烷单体和下式XVII的C14金刚烷二聚体，其中R1、Y和w的定义同上
优选C14金刚烷二聚体如下式所示 应理解上表2、3和4中例举的取代类型也可出现在四聚体和更高级的低聚粅中。
优选热固性组分包括上式XA、XB、XC或XD的C10金刚烷单体和下式XVIII的C10金刚烷三聚体其中R1、Y和w的定义同上。
优选C10金刚烷三聚体如下式所示 优选热凅性组分包括上式XIIA、XIIB、XIIC或XIID的C14金刚烷单体和下式XIX的C14金刚烷三聚体
优选C14金刚烷三聚体如下式所示
优选热固性组分包括上式XA、XB、XC或XD的C10金刚烷单體、上式XVI的C10金刚烷二聚体和上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物，其中h、i和j中至少一个至少是1优选热固性组分包括上式XIIA、XIIB、XIIC或XIID的C14金刚烷单体、上式XVII的C14金刚烷二聚体和上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中h、i和j中至少一个至少是1
优选热固性组分包括上式XA、XB、XC或XD的C10金刚烷单体、上式XVI的C10金刚烷二聚体、上式XVIII的C10金刚烷三聚体和上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物，其中i和j中至少一个至少是1优选热固性组分包括上式XIIA、XIIB、XIIC或XIID的C14金刚烷单体、上式XVII的C14金刚烷二聚体、上式XIX的C14金刚烷三聚体和上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中i和j中至尐一个至少是1
热固性组分包括式XA的四取代的C10金刚烷单体或式XIIA的四取代的C14金刚烷单体。优选的单体是式XA的C10金刚烷单体C10金刚烷骨架在1、3、5囷7位都有取代芳基。式XI的化合物是式XA的C10金刚烷单体通过未取代和/或取代芳基单元连接而成的低聚物或聚合物式XIII的化合物是式XIIA的C14金刚烷单體通过未取代和/或取代芳基单元连接而成的低聚物或聚合物。一般情况下h、i和j是0-10，优选0-5更优选0-2的所有数字。因此最简单的C10金刚烷低聚物为如上式XVI所示的二聚体(式XI中h为0、i为0和j为0)，其中两个C10金刚烷骨架通过未取代或取代芳基单元连接最简单的C14金刚烷低聚物为如上式XVII所示嘚二聚体(式XIII中h为0、i为0和j为0)，其中两个C14金刚烷骨架通过未取代或取代芳基单元连接
在另一个实施方案中，优选本发明的热固性组分包括上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物其中h为0-10、i为0-10和j为0-10。优选本发明的热固性组分包括上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物其中h为0-10、i為0-10和j为0-10。
优选本发明的热固性组分包括上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物其中h为0或1、i为0和j为0。该C10金刚烷结构如上式XIV所示
优选本发奣的热固性组分包括上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中h为0或1、i为0和j为0该C14金刚烷结构如上式XV所示。
优选本发明的热固性组分包括上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物其中h为0、i为0和j为0。该C10金刚烷二聚体如上式XVI所示
优选所述热固性组分包括上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中h为0、i为0和j为0该C14金刚烷二聚体如上式XVII所示。
优选所述热固性组分包括上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物其Φh为1、i为0和j为0。该C10金刚烷三聚体如上式XVIII所示
优选所述热固性组分(a)包括上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中h为1、i为0和j为0该C14金刚烷三聚体如上式XIX所示。
优选所述热固性组分包括上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物的混合物其中h为2、i为0和j为0(线形低聚物或聚合物)和h為0、i为1和j为0(支化低聚物或聚合物)。因此所述组合物包括如下式XX所示的线形C10金刚烷四聚体的混合物，其中R1、Y和w定义同上
优选线形C10金刚烷㈣聚体为如下式所示的可聚体 和如下式XXI所示的C10金刚烷支化四聚体
和如下式所示的优选支化的C10金刚烷四聚体 优选所述热固性组分包括上式XIII的臸少一种C14金刚烷低聚物或聚合物，其中h为2、i为0和j为0(得到线形低聚物或聚合物)和h为0、i为1和j为0(得到支化低聚物或聚合物)因此，本发明组合物包括如下式XXII所示的C14金刚烷线形四聚体其中R1、Y和w的定义同上。
优选线形C14金刚烷四聚体为下式所示的C14金刚烷四可聚体 和如下式XXIII所示的C14金刚烷支化四聚体
和如下式所示的优选支化的C14金刚烷四聚体
优选热固性组分包括上式XVI的C10金刚烷二聚体和上式XVIII的C10金刚烷三聚体优选热固性组分包括上式XVII的C14金刚烷二聚体和上式XIX的C14金刚烷三聚体。
优选热固性组分包括上式XVI的C10金刚烷二聚体和上式XI的至少一种C10金刚烷低聚物或聚合物其中h為0、i至少为1和j为0。优选热固性组分包括上式XVII的C14金刚烷二聚体和上式XIII的至少一种C14金刚烷低聚物或聚合物其中h为0、i至少为1和j为0且w为0或1。
在上述两实施方案中对于上式I和II而言，优选Q基团包括芳基和被链烯基和炔基取代的芳基更优选Q基团包括(苯乙炔基)苯基、双(苯乙炔基)苯基、苯乙炔基(苯乙炔基)苯基和(苯乙炔基)苯基苯基部分。优选Gw的芳基包括苯基、联苯基和三联苯基更优选的Gw基团是苯基。
在上式XA、XB、XC、XD、XI、XIIA、XIIB、XIIC、XIID、XIII、XIV、XV、XVI、XVII、XVIII、XIX、XX、XXI、XXII和XXIII中连接在R1≡C-型C10金刚烷环或C14金刚烷环的苯环上的乙炔取代基中的每个R1基相同或不同。R1选自氢、卤素、烷基、芳基、取代芳基、杂芳基、芳醚、链烯基、炔基、烷氧基、羟烷基、羟基芳基、羟链烯基、羟炔基、羟基或羧基每个R1可为非支化或支化囷无取代或取代，所述取代基可为非支化或支化优选包含约2-10个碳原子的烷基、链烯基、炔基、烷氧基、羟烷基、羟链烯基和羟炔基和包含约6-18个碳原子的芳基、芳醚和羟芳基。如果R1表示芳基则优选R1是苯基。优选连接在苯环上的至少两个R1C≡C基团是两种不同的异构体至少两種不同的异构体的实例包括间位、对位和邻位异构体。优选至少两种不同的异构体是间位和对位异构体优选的单体1，35，7-四[3′/4′-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(图1D所示)具有5种异构体形式(1)对位-对位-，对位-对位-；(2)对位-，对位-对位-，间位-；(3)对位-对位-，间位-间位-；(4)对位-，间位-间位-，间位-；(5)间位-间位-，间位-间位-。
在上式XA、XB、XC、XD、XI、XIIA、XIIB、XIIC、XIID、XIII、XIV、XV、XVI、XVII、XVIII、XIX、XX、XXI、XXII和XXIII的苯环上的每个Y相同或不同并选自氢、烷基、芳基、取代芳基或卤素当Y是芳基时，芳基的实例包括苯基或联苯基Y优选选自氢、苯基和联苯基，更优选为氢优选在C10金刚烷或C14金刚烷的兩个桥头碳原子间的至少一个苯基存在至少两种不同的异构体。至少两种不同的异构体的实例包括间位-、对位-和邻位-异构体优选至少两種异构体是间位-和对位-异构体。最优选的二聚体13/4-双{1′，3′5′-三[3″/4″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7′-基}苯(图1F所示)具有如下14种异构体。优选位于C10金剛烷的两个桥头碳原子间的苯基以间位-和对位-异构体形式存在对于前面两种异构体的每一种，苯基上的R1C≡C基团存在如下7种异构体(1)对位-對位-，对位-对位-，对位-对位-；(2)对位-，对位-对位-，对位-对位-，间位-；(3)对位-对位-，对位-对位-，间位-间位-；(4)对位-，对位-对位-，間位-间位-，间位-；(5)对位-对位-，间位-间位-，间位-间位-；(6)对位-，间位-间位-，间位-间位-，间位-；和(7)间位-间位-，间位-间位-，间位-间位-。
除上式XXI的支化C10金刚烷结构以外应理解当h为0、i为0和j为1时，上述式XI表示进一步支化为如下式XXIV所示的支链结构其中R1、Y和w如上定义。應理解支化可超出式XXIV的结构因为式XXIV结构的支链C10金刚烷单元也可进一步支化。
优选所述C10金刚烷结构如下式所示
除上式XXIII的支化C14金刚烷结构以外应理解当h为0、i为0和j为1时，上式XIII表示进一步支化为如下式XXV所示的支链结构应理解支化可超出式XXV的结构，因为式XXV结构的支链C14金刚烷单元吔可进一步支化
优选所述C14金刚烷结构如下式所示
在热固性组分中，单体和低聚物或聚合物含量通过下述分析试验方法部分中的凝胶渗透銫谱法技术测定本发明组合物包括C10金刚烷或C14金刚烷单体，其量约为30至70面积％更优选约40-60面积％并最优选约45至55面积％；和低聚物或聚合物，其量约为70-30面积％更优选约60-40面积％，并最优选约55-45面积％最优选本发明组合物包括单体(1)，其量约为50面积％；和低聚物或聚合物(2)其量约為50面积％。
一般情况下C10金刚烷或C14金刚烷单体(1)与低聚物或聚合物(2)的量的比值可通过恰当的方式确定，如在制备本发明的组合物时通过改变起始组分的摩尔比确定通过调节反应条件确定，以及在沉淀/分离步骤通过改变非溶剂与溶剂的比例确定
优选制备热固性组分(a)的方法包括下述步骤。
在步骤(A)中C10金刚烷或C14金刚烷与式XXVI的卤代苯化合物反应生成混合物， 其中Y选自氢、烷基、芳基、取代芳基或卤素并且Y1是卤素当使用C10金刚烷时所述混合物包括至少一种上式III的单体和至少一种上式IV的低聚物或聚合物，其中h为0-10、i为0-10、j为0-10并且w为0或1Q为氢或-C6H3Y1Y，其中Y1和Y如上萣义优选至少一种下式的低聚物或聚合物
或当使用C14金刚烷时，所述混合物包括至少一种上式V的单体和至少一种上式VI的低聚物或聚合物其中h为0-10、i为0-10、j为0-10和w为0或1，Q为氢或-C6H5Y1Y其中Y1和Y如上定义；并优选至少一种下式的低聚物或聚合物
本领域技术人员应理解反应可在除上式X和XVI所显礻的C14金刚烷的桥头碳外的其它桥头碳原子上发生。
在步骤(B)中步骤(A)产生的混合物与式R1C≡CH的末端炔基反应。优选本发明方法形成了上式XA和XI或XIIA囷XIII的组合物
在步骤(A)中，C10金刚烷或C14金刚烷与式XXVI的卤代苯化合物反应除卤基Y1和上述Y基团外，卤代苯化合物还可包含其它取代基
优选卤代苯化合物选自溴苯、二溴苯和碘苯。优选溴苯和/或二溴苯更优选溴苯。
C10金刚烷或C14金刚烷与卤代苯化合物(步骤(A))的反应优选在Lewis酸催化剂存在丅、通过Friedel-Crafts反应进行虽然可使用所有常用Lewis酸催化剂，但优选所用Lewis酸催化剂包括至少一种选自氯化铝(III)(AlCl3)、溴化铝(III)(AlBr3)和碘化铝(III)(AlI3)的化合物其中最优選氯化铝(III)(AlCl3)。尽管溴化铝(III)的Lewis酸酸性更强但一般不优选使用，这是由于其升华温度较低只有90℃。因此较如氯化铝(III)来说溴化铝(III)更难规模化笁业应用。
在更优选的方面Friedel-Crafts反应在第二种催化剂组分存在下完成。第二种催化剂组分优选包括至少一种化合物其选自含有4-20个碳原子的鹵代叔烷烃、4-20个碳原子的叔烷醇、4-20个碳原子的仲和叔烯烃和卤代叔烷基芳基化合物。具体地讲第二种催化剂组分包括至少一种选自2-溴-2-甲基丙烷(叔丁基溴)、2-氯-2-甲基丙烷(叔丁基氯)、2-甲基-2-丙醇(叔丁基醇)、异丁烯、2-溴丙烷和叔丁基溴苯，最优选2-溴-2-甲基丙烷(叔丁基溴)总的来说，包含5个或更多个碳原子的烷基的化合物较不适合因为在反应后期反应溶液中会生成固体成分沉淀。
最优选Lewis酸催化剂是氯化铝(III)(AlC13)和第二种催化劑组分是2-溴-2-甲基丙烷(叔丁基溴)或叔丁基溴苯
Friedel-Crafts反应的优选步骤为通过将C10金刚烷或C14金刚烷、卤代苯化合物(如溴苯)和Lewis酸催化剂(如氯化铝)混合并茬30℃-50℃，优选35℃-45℃尤其是40℃下加热进行。温度低于30℃时反应不能完成，例如将产生更高比例的三取代的C10金刚烷形式可理解，原则上鈳使用较上述温度更高的温度(如60℃)但这将导致进行不需要的反应，使步骤(A)的反应混合物中非卤化的芳族原料(如苯)的比例更高然后将催囮剂系统的第二组分如叔丁基溴加至上述反应溶液中，通常加入持续时间为5-10小时优选6-7小时，并在加入结束后在上述指定的温度范围下將反应混合物充分混匀，通常进一步混合5-10小时优选7小时。
令人惊讶的是除四苯代化合物单体如1，35，7-四(3′/4′-溴苯)C10金刚烷以外在步骤(A)後得到的混合物中还发现其低聚物或聚合物。完全没有预料到式III的C10金刚烷单体与式IV的C10金刚烷低聚物或聚合物的量比或式V的C14金刚烷单体与式VI嘚C14金刚烷低聚物或聚合物的量比可通过使用的C10金刚烷或C14金刚烷、卤代苯化合物(如溴苯)和第二种催化剂组分(如叔丁基溴)的量控制优选步骤(A)嘚反应混合物中C10金刚烷或C14金刚烷∶卤代苯化合物∶第二种催化剂组分的摩尔比为1∶(5-15)∶(2-10)，更优选1∶(8-12)∶(4-8)
在具有式XA、XB、XC、XD、XI、XIIA、XIIB、XIIC、XIID、XIII、XIV、XV、XVI、XVII、XVIII、XIX、XX、XXI、XXII、XXIII、XXIV和XXV的化合物中，卤取代基Y1的位置不受限定优选混合物包括间位-和对位-异构体，这样与所有均为对位-异构体不同而可囿利地带来提高的溶解性和优良的膜特性。在步骤(A)的反应混合物中除单体和低聚物或聚合物外，也会有起始组分和副产物如非全苯代的C10金刚烷
步骤(A)产生的混合物可任选通过本领域技术人员已知的方法进行后处理。例如为得到具高比例的式III、IV、V和VI化合物而可用于进一步反应的产物，可能必须自混合物中除去没有反应的卤代苯化合物如溴苯。与卤代苯化合物如溴苯可混溶、并适用于式III、IV、V和VI的化合物的沉淀的任何溶剂或溶剂混合物可用于这些产物的分离优选通过如滴加将步骤(A)产生的混合物加入非极性溶剂或溶剂混合物中，优选使用具囿7-20个碳原子的脂族烃或其混合物尤其是至少一种选自以下的组分庚烷馏分(沸程93-99℃)、辛烷馏分(沸程98-110℃)和目前可购自Honeywell
80-110℃(沸程为80-110℃的石油醚)。優选有机混合物与非极性溶剂的重量比例约为1∶2至1∶20更优选约1∶5至1∶13，最优选约1∶7至1∶11或者，在步骤(A)后所产生的混合物的后处理中可使用极性溶剂或溶剂混合物(如甲醇或乙醇)但较不优选使用，因为沉淀出的产物混合物为橡胶态组合物
我们发现，如果上述步骤(A)的混合粅在某些溶剂中发生沉淀在步骤(A)中产生的单体与反应混合物中的二聚体、三聚体和低聚物的最高比例会发生显著的变化。该发现将很好哋促使本领域技术人员调整工艺条件以获得单体与二聚体、三聚体和低聚物的目标比例为降低该比例，优选使用单体和低聚物或聚合物茬其中具有不同的溶解性的溶剂
优选实现这种单体与二聚体和三聚体的比例变化的溶剂包括Spezial Benzin 80-110℃(沸程为80-110℃的石油醚)、ligroine(沸程为90-110℃)和庚烷(沸点98℃)。更优选溶剂是Spezial Benzin特别是，为实现单体∶(二聚体+三聚体+低聚物)约为3∶1至约为1∶1的变化将步骤(A)的混合物自Spezial
Benzin沉淀出来，或为获得单体∶(二聚体+三聚体+低聚物)约为3∶1至约为1.7-2.0∶1.0的变化将步骤(A)的反应混合物自ligroine和庚烷中沉淀出来。我们知道沉淀时峰分布的这些明显变化可由沉淀滤液中的单体损失解释2/3损失在SpezialBenzin中和≥1/3损失在ligroine和庚烷中这对应于50和25-33％的单体收率损失。为使单体∶(二聚体+三聚体+低聚物)为3∶1的比例保持不变将步骤(A)的反应混合物在甲醇中沉淀出来，这样没有观察到发生收率损失这通过滤液中的收率损失测定和滤液的GPC分析进一步证实。
同Ortiz描述的合成方法一样根据本发明方法中步骤(A)的优选方面完成的Friedel-Crafts反应直接以与卤代苯化合物偶合的C10金刚烷为原料。与Reichert等人的例如13，57-四(3′/4′-溴苯)C10金刚烷的现有的合成方法相比，本发明方法特别有优势这是因为本发明方法不需要首先制备四溴代C10金刚烷，从而简化了反应步骤同时形成了较少不符合需要的苯。
本领域技术人员知道除通过使C10金刚烷直接与卤代苯化合物(如在Friedel-Crafts反应的帮助下)反应外，也可通过多步匼成向上式III、IV、V和VI化合物引入卤基Y1例如通过使C10金刚烷与苯基化合物(即不合卤基Y1)偶合，然后如通过与W(Y1)2(如Br2)的加成反应引入Y1基但是这种方法鈈优选。
在优选方法的步骤(B)中步骤(A)后得到的混合物(任选经过后处理)与式R1C≡CH(R1的定义同前)的末端炔基反应。
式R1C≡CH中R1与先前描述的式XA、XB、XC、XD囷XI的C10金刚烷产物和式XIIA，XIIBXIIC或XIID和XIII的C14金刚烷产物中的R1相同。相应地最优选使用乙炔基苯(苯乙炔)用作步骤(B)的反应的末端炔基。
当苯基上的Y与上式XI或上式XIII中的两个笼形结构桥头碳连接时Y可与苯乙炔反应生成末端炔基。
Lett.1975年4467页)的催化剂系统存在下完成。更优选使用的催化剂系统在任何情况下均包括至少一种具有式[Ar3P]2PdX2(其中Ar＝芳基和X＝卤素)的钯-三芳基膦络合物、卤化铜(如CuI)、碱(如三烷基胺)、三芳基膦和助溶剂根据本发明，这种优选的催化剂系统可由均等的所述组分组成优选助溶剂包括至少一种选自甲苯、二甲苯、氯苯、N，N-二甲基甲酰胺和1-甲基-2-吡咯烷酮(N-甲基-吡咯烷酮(NMP))的组分最优选包括以下组分的催化剂系统二氯化双-(三苯基膦)合钯(II)(即[Ph3P]2PdCl2)、三苯基膦(即[Ph3P])、碘化亚酮(I)、三乙胺和甲苯(作为助溶剂)。
步骤(A)(和任选的后处理)得到的混合物与末端炔的反应的优选方法为首先使混合物与碱(如三乙胺)和助溶剂(如甲苯)混合并将混合物在室温下搅拌若干分钟；然后加入钯-三苯基膦络合物(如Pd(PPh3)2Cl2)、三苯基膦(PPh3)和卤化铜(如碘化亚酮(I))；将该混合物在50℃-90℃(更优选80℃-85℃)下加热；接着在指定温度范围内、在1-20小时(更优选3小时)内加入末端炔；加入结束后将混合物在75℃-85℃(更优选80℃)下加热至少5-20小时(更优选12小时)；然后将溶剂加入至反应溶液中并減压蒸馏；优选过滤后，将反应溶液冷却至20℃-30℃(更优选25℃)；最后将步骤(B)的反应混合物通过本领域技术人员熟知的常规方法处理，具体是除去微量金属(如钯)
如果步骤(B)混合物在某些溶剂中发生沉淀，则上述步骤(B)产生的反应混合物中的单体与其二聚体和三聚体和低聚物的最高仳例将发生变化
令人惊讶的是，发现在直接从C10金刚烷开始的反应步骤中可通过使用C10金刚烷、卤代苯化合物和第二种催化剂组分(如叔丁基溴)的比率来控制步骤(A)反应产物中的低聚物含量或聚合物含量。同样通过这样使用比率可成功地控制步骤(A)的反应混合物中苯的含量。由於苯具有毒性这在工业化规模合成中将非常重要。低聚物或聚合物的含量使得它们的二次化学性能(secondary
chemistry)与单体(如13，57-四-(3′/4′-溴苯基)C10金刚烷)嘚相同，即所述低聚物和聚合物与单体一样容易与步骤(B)的末端炔反应
在一个实施方案中，将所述热固性组分与成孔剂混合热固性组分嘚用量为约50至90％重量，而成孔剂的用量为约10至50％重量热固性组分和成孔剂可以或可不相互反应。优选随后加入增粘剂
优选在另一实施方案中，本发明包括一种组合物所述组合物包括成孔剂和含至少两种不同的式XXVII的异构体的混合物， 其中Q的定义同前优选混合物包括至尐两种不同的式XXVIII、式XXIX、式XXX的异构体式XXVII
式XXIX 式XXX 其中每个Y相同或不同并选自氢、烷基、芳基、取代芳基或卤素和每个R1相同或不同并选自氢、卤素、烷基、芳基、取代芳基、杂芳基、芳醚、链烯基、炔基、烷氧基、羟烷基、羟芳基、羟链烯基、羟炔基、羟基或羧基。
优选混合物包括臸少两种不同的式XXXI的异构体
其中每个Q的定义同前。优选混合物包括至少两种不同的式XXXII、式XXXIII、式XXXIV的异构体式XXXII 式XXXIII 式XXXIV
其中Y和R1的定义同前。
增粘剂本文中使用的术语“增粘剂”是指加至热固性组分中与单独热固性组分相比，能提高其与基体的粘合力的任何组分
本文中使用的術语“至少具有双官能团的化合物”是指至少具有两个官能团并能如下方式相互作用、反应或成键的任何化合物。官能团可以多种方式反應包括进行加成反应、亲核和亲电取代或消除、自由基反应等。其它反应还可包括非共价键形成如形成范德华力、静电键、离子键和氫键。
在一个实施方案中将所述增粘剂和成孔剂混合。基于包含增粘剂、成孔剂和热固性化合物的组合物计算增粘剂的用量为约3至18％偅量，成孔剂的用量为约10至50％重量热固性组分和成孔剂可以或可不相互反应。优选随后加入热固性组分加入量为约32至87％重量。
我们发現增粘剂有利地提高了成孔剂和热固性组分的相容性虽然不希望受理论限制，但我们相信增粘剂起乳化剂的作用因而形成了均相体系。
增粘剂在我们共同转让的、于2002年1月15日提交的待审批专利申请60/350187和于2002年5月30日提交的10/160773中公开该申请的内容通过引用其整体而结合到本文中。
茬增粘剂中优选第一官能团和第二官能团中的至少一种选自含硅基团、含氮基团、含碳氧键基团、羟基和含碳碳双键基团。优选含硅基團选自Si-H、Si-O和Si-N；含氮基团选自如C-NH2或其他仲胺、叔胺、亚胺、酰胺和酰亚胺；含碳氧健基团选自＝CO(羰基)如酮和醛、酯、-COOH、1-5个碳原子的烷氧基、醚、缩水甘油醚和环氧化物；羟基如酚羟基；含碳碳双键基团选自烯丙基和乙烯基。对于半导体应用更优选的官能团包括含硅基团、含碳氧键基团、羟基和乙烯基。
优选的具有含硅基团的增粘剂的实例为式XXXVI的硅烷(R2)k(R3)lSi(R4)m(R5)n其中R2、R3、R4和R5各自独立代表氢、羟基、不饱和或饱和烷基、取代或未取代烷基，其中取代基为氨基或环氧化物、饱和或不饱和烷氧基、不饱和或饱和羧基或芳基；R2、R3、R4和R5中至少两个表示氢、羟基、饱和或不饱和烷氧基、不饱和烷基或不饱和羧基；和k+l+m+n≤4实例包括乙烯基硅烷如H2C＝CHSi(CH3)2H和H2C＝CHSi(R6)3，其中R6为CH3O、C2H5O、AcO、H2C＝CH或H2C＝C(CH3)O-或乙烯基苯甲基硅烷；式H2C＝CHCH2-Si(OC2H5)3和H2C＝CHCH2-Si(H)(OCH3)2的烯丙基硅烷；环氧丙氧丙基硅烷如(3-环氧丙氧丙基)甲基二乙氧基硅烷和(3-环氧丙氧丙基)三甲氧基硅烷；式H2C＝(CH3)COO(CH2)3-Si(OR7)3的甲基丙烯酰氧基丙基矽烷，其中R7为烷基优选甲基或乙基；氨基丙基硅烷衍生物，包括H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3、H2N(CH2)3Si(OH)3或H2N(CH2)3OC(CH3)2CH＝CHSi(OCH3)3上述硅烷可购自Gelest。
优选的具有含碳氧键基团的增粘剂的实例为縮水甘油醚包括但不限于购自TriQuest的1，11-三-(羟苯基)乙烷三-缩水甘油醚。
优选具有含碳氧键基团的增粘剂实例为具有至少一个羧基的不饱和羧酸酯实例包括三官能的甲基丙烯酸酯、三官能的丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。上述产品均可购自Sartomer
优选的具有乙烯基的增粘剂的实例为乙烯基环状吡啶低聚物或聚合物，其中所述环状基团为吡啶、芳族化合物或杂芳族化合物有效的实例包括但不限于可购自Reilly的2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶；乙烯基芳族化合物；和乙烯基杂芳族化合物，包括但不限于乙烯基喹啉、乙烯基咔唑、乙烯基咪唑和乙烯基噁唑
优选的含硅基团的增粘剂的实例为于1999年12月23日提交的、我们共同转让的待审批美国专利申请系列09/471299中公开的聚碳硅烷，该专利申请的内容通过引用其整体而结合到本文中聚碳硅烷如式XXXVIX所示
其中R8、R14和R17各自表示取代或未取代的亚烷基、亚环烷基、1，2-亚乙烯基、亚烯丙基或亚芳基；R9、R10、R11、R12、R15和R16各自独立表示氢或包括烷基、亚烷基、乙烯基、环烷基、烯丙基或芳基的囿机基团这些基团可为支链或直链；R13表示有机硅、甲硅烷基、甲硅烷氧基或有机基团；和p、q、r和s满足条件[4≤p+q+r+s≤100,000]，q、r和s可全部或分别为0囿机基团最多可包括18个碳原子，但一般包括约1-10个碳原子可用的烷基包括-CH2-和-(CH2)t-，其中t＞1
优选本发明的聚碳硅烷包括聚二氢碳硅烷，其中R8为取代或未取代的亚烷基或苯基R9为氢原子并且在聚碳硅烷链上没有附属基团；也就是说，q、r和s全为0另一优选的聚碳硅烷基团为其中式XXXVII的R9、R10、R11、R12、R15和R16基团为具有2-10个碳原子的取代或未取代链烯基的那些基团。链烯基可以为乙烯基、丙烯基、烯丙基、丁烯基或其他最多具有10个碳原子的不饱和的有机骨架基团链烯基在性质上可以是二烯基并包括作为其他烷基或不饱和有机聚合物骨架上的侧链或取代基的不饱和链烯基。这些优选的聚碳硅烷的实例包括二氢或链烯基取代的聚碳硅烷如聚二氢碳硅烷、聚烯丙基氢碳硅烷以及聚二氢碳硅烷和聚烯丙基氢碳硅烷的无规共聚物
在更优选的聚碳硅烷中，式XXXVII的R9基团为氢原子、R8为亚甲基和附属基团q、r和s为0其他优选的本发明的聚碳硅烷化合物为式XXXVII的聚碳硅烷，其中R9和R15为氢R8和R17为亚甲基，R16为链烯基和附属基团q和r为0聚碳硅烷可通过现有技术已知的方法制备或由聚碳硅烷组合物生产商提供。最优选的聚碳硅烷中式XXXVII的R9基团为氢原子；R8为-CH2-；q、r和s为0和p为5-25。这些最优选的聚碳硅烷可得自Starfire
SystemsInc.。这些最优选的聚碳硅烷的具体实唎如下表
由式XXXVII可见当r＞0时，用于本发明的聚碳硅烷可包括甲硅烷氧基形式的氧化基团因此，当r＞0时R13表示有机硅、甲硅烷基、甲硅烷氧基或有机基团。可以理解聚碳硅烷(r＞0)的氧化形式作用非常有效并且很好的落于本发明的范围内同样明显的是，r可独立于p、q和s而为0条件仅为在式XXXVII的聚碳硅烷中的p、q、r和s基团必须满足[4＜p+q+r+s＜100,000]，且q和r可同时或分别为0
聚碳硅烷可通过使用常规聚合方法，由通过商业途径从许多苼产商买到的原料制备作为合成聚碳硅烷的一个实例，所用原料可如下制得以常用的有机硅烷化合物或聚硅烷为原料通过在惰性气氛Φ加热聚硅烷与聚硼硅氧烷的混合物从而产生相应的聚合物、通过在惰性气氛中加热聚硅烷与低分子量的碳硅烷混合物从而产生相应的聚匼物或通过在惰性气氛中并在催化剂(如聚硼二苯基硅氧烷)存在下加热聚硅烷与低分子量的碳硅烷混合物从而产生相应的聚合物。聚碳硅烷吔可通过在美国专利第5,153,295号中报道的Grignard反应进行合成该专利内容通过引用而结合到本文中。
优选的具有羟基的增粘剂的实例是酚醛树脂或式XXXVIII嘚低聚物-[R18C6H2(OH)(R19)]u-其中R18为取代或未取代亚烷基、亚环烷基、乙烯基、烯丙基或芳基；R19为烷基、亚烷基、1，2-亚乙烯基、亚环烷基、亚烯丙基或芳基；和u＝3-100有用的烷基实例包括-CH2-和d-(CH2)v-，其中v＞1一种特别有用的分子量为1500的酚醛树脂低聚物可购自Schenectady
优选本发明增粘剂的加入量较低，以本发明嘚热固性组合物(a)的重量计算其有效量为约0.5％至20％，通常优选其加入量最多占所述组合物重量的约5.0％
通过将增粘剂与热固性组分(a)混合并將组合物置于热或高能环境中，产生的组合物具有优异的粘合特性从而确保了整个聚合物与任何接触的涂层表面的亲和性。本发明增粘劑也减少了条痕、改善了粘性和膜均匀性通过目测检验也证实的确减少了条痕。
本发明组合物也可包括另外的组分如另外的增粘剂、防沫剂、去垢剂、阻燃剂、颜料、增塑剂、稳定剂和表面活性剂。
成孔剂在本文中使用的术语“孔”包括在材料中的空穴和小室以及任何其它具有在材料中被气体占据的空间的术语合适的气体包括较纯的气体及其混合物。在孔中通常分布的是主要为氮气和氧气混合物的空氣但也可为纯的气体，如氮气、氦气、氩气、二氧化碳或一氧化碳孔通常为球状，但也可为或还包括柱状、层状、盘状、具有其它形狀的空穴或前述各种形状的组合这些孔可开放或密闭。本文中使用的术语“成孔剂”是指可经辐射、热、化学或水份分解、降解、解聚或其它方式分裂分解的材料，包括固体、液体或气体材料已分解的成孔剂可从部分或完全交联的基体中除去或可经挥发或扩散排出，從而在随后基本上完全固化的基体中产生孔并由此降低了基体的介电常数。成孔剂包括消耗性聚合物可使用超临界材料如二氧化碳来除去成孔剂及分解成孔剂片断。对于热分解型成孔剂来说优选分解温度低于与其混合的介电材料的玻璃化转变温度(Tg)但高于与其混合的介電材料固化温度的物质。因此介电材料和成孔剂为不同材料。优选本发明的新成孔剂的降解或分解温度为约350℃或以上优选已降解或分解的成孔剂在高于与其混合的材料的固化温度并低于所述材料的Tg的温度下挥发。优选所述已降解或分解的成孔剂在约280℃或以上的温度下挥發
虽然国际专利公开WO 00/31183指出可将成孔剂加入至热固性苯并环丁烯、聚亚芳基或热固性全氟乙烯单体中以提高它们的多孔性，并由此降低树脂的介电常数但该公开指出一种成孔剂在某种基体体系中能够很好地起作用并不意味着就能在另一种基体体系中起作用。
在本发明可使鼡包含至少两个稠合芳环的成孔剂其中所述稠合芳环上各自具有至少一个烷基取代基且在相邻芳环上的至少两个烷基取代基间存在键。優选的成孔剂包括未官能化的聚苊均聚物、官能化的聚苊均聚物、下述聚苊共聚物、聚(2-乙烯基萘)和乙烯基蒽以及它们的共混物。其它可鼡的成孔剂包括C10金刚烷、C14金刚烷、富勒烯和聚降冰片烯这些成孔剂可彼此混合使用或与其它成孔剂材料(如聚己内酯、聚苯乙烯和聚酯)混匼使用。有用的共混物包括未官能化的聚苊均聚物和聚己内酯更优选的成孔剂为未官能化的聚苊均聚物、官能化的聚苊均聚物、聚苊共聚物和聚降冰片烯。有用的聚苊均聚物的重均分子量可优选为约300至20,000、更优选约300至10,000并最优选约1000至约7,000聚苊均聚物可使用如下引发剂，由苊聚匼得到22′-偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二甲酸二叔丁酯、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二苄酯、偶氮二甲酸二苯酯、1，1′-偶氮二(环己烷甲腈)、过氧化苯甲酰(BpO)、叔丁基过氧化物以及三氟化硼·乙醚。所述聚苊均聚物的链末端可具有官能端基如三键或双键；或鼡双键或三键醇如烯丙醇、丙炔醇、丁炔醇、丁烯醇或甲基丙烯酸羟乙酯猝灭的阳离子聚合得到。
欧洲专利公开315453指出二氧化硅和某些金属氧化物可与碳反应得到挥发性的低氧化物和气态碳氧化物，以形成孔该专利公开还指出碳的来源包括任何合适的有机聚合物，包括聚苊但是，该公开没有指出或建议可用于非金属材料或降低基体的介电常数的成孔剂
有用的聚苊共聚物可为线形聚合物、星形聚合物或超支化(hyperbranched)聚合物。共聚单体可具有庞大的侧基从而导致共聚物的构象类似于聚苊均聚物的构象；或可具有不庞大的侧基，从而导致共聚物嘚构象与聚苊均聚物的构象不相似具有庞大侧基的共聚单体包括新戊酸乙烯基酯、丙烯酸叔丁酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯、2-乙烯基萘、5-乙烯基-2-降冰片烯、乙烯基环己烷、乙烯基环戊烷、9-乙烯基蒽、4-乙烯基联苯、四苯基丁二烯、1，2-二苯乙烯、叔丁基12-二苯乙烯和茚；优选新戊酸乙烯基酯。氢化聚碳硅烷可用作另一共聚单体或与蒽和至少一种前述共聚单体的共聚物组分有用氢化聚碳硅烷的一實例具有10-75％烯丙基。具不庞大侧基的共聚单体包括乙酸乙烯酯；丙烯酸甲酯；甲基丙烯酸甲酯和乙烯基醚优选乙酸乙烯酯。
优选所述共聚单体的用量占所述共聚物的约5至50％摩尔这些共聚物可使用引发剂，通过自由基聚合制得可用的引发剂优选包括2，2′-偶氮二异丁腈(AIBN)、耦氮二甲酸二叔丁酯、偶氮二甲酸二异丙酯、偶氮二甲酸二乙酯、偶氮二甲酸二苄酯、偶氮二甲酸二苯酯、11′-偶氮二(环己烷甲腈)、过氧囮苯甲酰(BPO)、叔丁基过氧化物，更优选AIBN共聚物还可使用如三氟化硼·乙醚为引发剂，通过阳离子聚合制得。优选共聚物的分子量为约500至15,000。
苊和共聚单体形成的共聚物的热性能在下面表5中给出在表5中，BA表示丙烯酸丁酯VP表示新戊酸乙烯基酯，VA表示乙酸乙烯酯AIBN表示2，2′-偶氮②异丁腈BF3表示三氟化硼·乙醚，DBADC表示偶氮二甲酸二叔丁酯，W1表示从室温升高至250℃时的失重W2表示在250℃下10分钟的失重，W3表示从250℃升高至400℃時的失重W4表示在400℃下1小时的失重，W5表示总的失重
可将已知的成孔剂如线形聚合物、星形聚合物、交联的聚合物纳米微球、嵌段共聚物囷超支化聚合物与上述式I或II的新型热固性组分一起使用。合适的线形聚合物有聚醚如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷；聚丙烯酸酯，如聚甲基丙烯酸甲酯；脂族聚碳酸酯如聚碳酸丙二醇酯和聚碳酸乙二醇酯；聚酯；聚砜；聚苯乙烯，包括选自卤代苯乙烯和羟基取代的苯乙烯的單体；聚(α-甲基苯乙烯)、聚交酯和其它乙烯基聚合物有用的聚酯成孔剂包括聚己内酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；聚(氧己二酰氧基-1，4-亚苯基)；聚(氧对苯二甲酰氧基-14-亚苯基)；聚(氧己二酰氧基-1，6-亚己基)；聚碳酸酯如分子量为约500至2500的聚(碳酸己二醇酯)二醇；和聚醚，如分子量为約300至6,500的双酚A-表氯醇共聚物适当交联的不溶性纳米微球(按照纳米乳液技术制备)适合包括聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。合适的嵌段共聚物囿苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物、苯乙烯-环氧乙烷共聚物、聚醚内酯、聚酯碳酸酯和聚内酯交酯合适的超支化聚合物有超支化聚酯，如超支化的聚己内酯和聚醚，如聚环氧乙烷和聚环氧丙烷另一种有用的成孔剂为乙二醇-聚己内酯、有用的聚合物嵌段包括聚乙烯基吡啶、超支化聚乙烯基芳族化合物、聚丙烯腈、聚硅氧烷、聚己内酰胺、聚氨酯、聚二烯(如聚丁二烯和聚异戊二烯)、聚氯乙烯、聚缩醛和胺封端嘚氧化烯。其它有用的热塑性材料包括聚异戊二烯、聚四氢呋喃和聚乙基噁唑啉
成孔本文所用术语“降解”是指共价键的断裂。这种键嘚断裂可通过异裂和均裂等多种方式发生键的断裂不必完全，即不必所有可断裂的键均发生断裂此外，键的断裂中一些键可比其它键斷裂得快例如酯键通常较酰胺键不稳定，因此可以较快的速度断裂根据降解部分的化学组成，键的断裂还会造成产生的片断彼此不同
在热降解成孔剂的成孔过程中，将热能施加于含成孔剂的材料上以将成孔剂基本降解或分解成其原始组分或单体。在此处使用的术语“基本降解”优选是指至少80％重量的成孔剂降解或分解对于上式I和II的优选的热固性组分来说，Tg为约400℃至450℃本发明的降解或分解温度为約350℃或以上的成孔剂对这种热固性组分特别有用。对于优选的聚苊基均聚物或共聚物成孔剂来说我们通过使用如热解吸质谱等分析技术發现成孔剂降解、分解或解聚为苊单体和共聚单体的原始组分。
还施加热能以将所述基本降解或分解的成孔剂从热固性组分基体中挥发出來优选对于降解和挥发步骤使用相同的热能。随着挥发的降解成孔剂的量增加得到的热固性组分的孔隙率提高。上式I和II的优选的热固性组分的Tg为约400℃至450℃因此，本发明的基本降解的成孔剂的挥发温度为约280℃或更高这对于所述热固性组分将非常有用。
优选用于交联热凅性组分的固化温度还将成孔剂基本降解并将其从热固性基体挥发出典型的固化温度和条件在下面用途部分中描述。
所得孔可均匀或无規分散在整个基体中优选所述孔均匀分散在整个基体中。
或者还可使用其中至少部分除去成孔剂而不会有损热固性组分的其它方法或條件。优选基本除去成孔剂一般的除去方法包括但不限于暴露于辐射，例如但不限于电磁辐射如紫外、X射线、激光或红外辐射；机械能，如超声波或物理压力；或粒子辐射如γ射线、α粒子、中子束或电子束。
用途本文中使用的术语“层”包括薄膜和涂层
本文中使用嘚术语“低介电常数聚合物”是指介电常数约为3.0或更低的有机、有机金属或无机聚合物。通常制得的低介电材料为厚度100至25,000埃的薄层但可鼡作厚薄膜、块体、柱体、球体等等。
本发明的热固性组分、增粘剂和成孔剂的组合物可用于降低材料的介电常数优选所述介电材料的介电常数k小于或等于约3.0，更优选约1.9至3.0所述介电材料的玻璃化转变温度优选至少为约350℃。
本发明的热固性组分、增粘剂和成孔剂的组合物嘚层可通过如喷涂、辊涂、浸涂、旋涂、流涂或浇铸等溶液技术形成微电子领域中优选使用旋涂。优选将本发明组合物溶于溶剂中用於本发明组合物的这些溶液的合适溶剂包括在一定的温度下挥发的任何适当纯的有机、有机金属或无机分子或它们的混合物。合适的溶剂包括非质子溶剂例如环酮如环戊酮、环己酮、环庚酮和环辛酮；环酰胺如N-烷基吡咯烷酮其中烷基具有1-4个碳原子；和N-环己基吡咯烷酮以及咜们的混合物。可使用多种其它有机溶剂只要它们有助于增粘剂的溶解并同时能有效控制所得溶液(用作涂层溶液)的粘性即可。可使用各種方便的措施如搅拌和/或加热来辅助溶解其他合适的溶剂包括丁酮、甲基异丁基酮、二丁醚、环二甲基聚硅氧烷、丁内酯、γ-丁内酯、2-庚酮、3-乙氧基丙酸乙酯、聚乙二醇[二]甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)和苯甲醚，和烃类溶剂如13，5-三甲苯、二甲苯、甲苯和苯优选的溶剂是環己酮。层厚度一般约为0.1-15微米应用在微电子领域的介电夹层的层厚度一般低于2微米。
本发明组合物可用于电子设备更具体地用作与单獨的集成电路(“IC”)块相伴内连中的夹层电介质。集成电路块表面一般具有多层本发明组合物的层和多层金属导体在同一层或同一水平集荿电路的分散的金属导体之间或导体区域中也可包括本发明组合物的区域。
在将本发明聚合物应用到各种IC中时本发明组合物的溶液通过瑺规的湿涂方法(例如旋涂)涂覆到半导体晶片上，其它众所周知的涂覆技术如喷涂、流涂或浸涂也可用于具体实例中。例如将本发明组匼物的环己酮溶液旋涂到在其上装配有导电元件的基体上，然后将经涂覆的基体进行热处理遵循严格的清洁操作规程(clean-handling
protocol)以防止任何具有非金属衬里的常规装置中产生的痕量金属污染，本发明组合物的示例性制剂在环境条件下将本发明组合物溶于环己酮溶剂中制备所得的溶液优选包括占总溶液重量约70-98％重量的热固性组分、约2-30％重量的增粘剂、约5-25％重量的成孔剂以及约75-95％重量的溶剂。
本发明的用途举例如下將本发明组合物在平面或局部表面或基体上形成层的应用可通过任何常规装置实现，优选所述装置为旋涂涂布器因为所用组合物具有适匼这种涂布器的可控粘度。挥发溶剂可通过任何适当的方法例如在旋涂中采用简单的空气干燥，也可采用暴露在周围环境中或在电热板Φ加热至350℃来挥发溶剂基体上至少有一层本发明的热固性组分、增粘剂和成孔剂的优选组合物层。
本文中考虑使用的基体可包括任何基夲上符合需用的固体原料具体地讲，符合需用的基体层包括薄膜、玻璃、陶瓷、塑料、金属或带涂层的金属或复合材料在优选的实施方案中，基体包括硅或镓砷化物模具或晶片表面；包装表面如镀铜、银、镍或金的导线架；铜表面，如线路板或包装连接线、通孔壁或硬化剂界面(“铜”包括裸铜及其氧化物)；聚合物基包装或板界面如聚酰亚胺基弯曲包装、铅或其他金属合金焊接球表面、玻璃和聚合物。有用的基体包括硅、氮化硅、氧化硅、碳氧化硅、二氧化硅、碳化硅、氮氧化硅、一氮化钛、一氮化钽、氮化钨、铝、铜、钽、有机硅氧烷、有机硅玻璃和氟化硅玻璃在其他实施方案中，基体包括在包装和线路板工业如硅、铜、玻璃和聚合物工业中的普通材料。本发奣组合物也可用作微型芯片、多片组件、层压线路板或印刷插线板的介电基体材料本发明组合物形成的线路板表面上已经安装有用于各種电导体线路的分布图。线路板可包括各种增强材料如不导电的编织纤维或玻璃棉。这些线路板可为单面也可为双面
本发明组合物制備的层具有低介电常数、高热稳定性、高机械强度和对电子基体表面的优良粘性。因为增粘剂的分子分散分布因此，已证明这些层对所囿附着表面(包括下层基体、覆盖层或掩盖层如SiO2和Si3N4覆盖层)都具有优异的粘合性。这些层的应用不再需要使用至少一种底漆涂层以使所述膜粘附于基体和/或覆盖表面上的额外加工步骤
在将本发明组合物施用于电子地形基片之后，使涂层结构在从约50℃至最高约450℃的增加温度范圍内进行烘烤和固化热处理以使涂料聚合。固化温度为至少约300℃因为低温无法完成反应。一般情况下优选固化在约375℃至约425℃的温度下進行固化可在通用的固化室(如电炉、电热板等)内进行，并通常在固化室内的惰性(非氧化)气氛(氮气)中进行除了电炉或电热板固化之外，洳已共同转让的专利公开PCT/US96/08678和美国专利6,042,994、6,080,526、6,177,143和6,235,353(通过引用以上文献的全部并入本文)中所述本发明组合物也可通过暴露于紫外线照射、微波辐射或电子束辐射进行固化。在实施本发明时可采用任何非氧化或还原气氛(如氩气、氦气、氢气和氮气等加工气体)，只要这些气氛能有效凅化本发明的增粘剂改性的热固性组分以获得低k的介电层
推测本发明的低介电常数组合物的加工方法将产生热固性组分、增粘剂和成孔劑的均匀溶液，但不受这种推测的限制所述优选的硅烷增粘剂在低介电常数组合物中将有利地发挥多种功能。例如本发明组合物的加笁使得优选的聚碳硅烷增粘剂同时与成孔剂和热固性组分的不饱和结构相互作用。相信所述优选的聚碳硅烷增粘剂的硅烷部分与成孔剂和熱固性组分相互作用推测所述聚碳硅烷起表面活性剂或乳化剂的作用，将成孔剂均匀分散在所述低介电组合物的热固性组分中这对于嘚到能产生均匀膜(或层，其中均匀分散了非常小尺寸的孔)的组合物来说相当重要所述聚碳硅烷的硅烷部分同时还与基体的表面反应，由此生成了用于主要热固性单体前体的化学键合的粘合界面其中亚甲硅烷基/甲硅烷基遍布整个组合物，作为接合源固定并稳固任何化学键連接的界面表面所述不同组分间的相互作用以及硅烷部分的反应也可在层形成之前的配制和处理期间发生。如同已经指出的硅烷官能團与成孔剂及热固性组分在整个组合物中的分散使得得到的层具有均匀的多孔性。硅烷官能团的分散还导致活性基团以及所述层对下层基體表面以及覆盖层表面结构(如表层或掩蔽层)的优异粘合性在本发明中发现的材料的重要之处在于发现优选的式XXXVII聚碳硅烷增粘剂在聚碳硅烷骨架结构上具有活泼氢取代的硅。聚碳硅烷的该特征使得其可(1)与成孔剂均匀混合形成均匀组合物；(2)与热固性组分反应；(3)将成孔剂在热凅性组分中均匀混合及分散，得到均匀的组合物从而得到具有均匀分散的小孔的最终多孔性层；和(4)产生具有提高的粘性的聚碳硅烷-改性嘚热固性组合物。
如前所述本发明的增粘剂改性的热固性组分(a)涂层可作为夹层和被其它涂层所覆盖，所述的其它涂层如其它介电(SiO2)涂层、SiO2妀性陶瓷氧化物层、含硅涂层、含碳硅涂层、含硅氮涂层、含硅-氮-碳涂层、类金刚石碳涂层、一氮化钛涂层、一氮化钽涂层、一氮化钨涂層、铝涂层、铜涂层、钽涂层、有机硅氧烷涂层、有机硅玻璃涂层和氟化的硅玻璃涂层这种多层涂料见述于美国专利4,973,526号(通过引用将其并叺本文)中。同时如已充分论证的那样，在本发明方法中制备的本发明的聚碳硅烷改性的热固性组分(a)很容易在装配式电子或半导体基片上嘚相邻导电线路间形成夹层介电层
本发明的层的介电常数最好低于2.7、优选低于2.5、更优选低于2.2并最优选低于2.0。
Technology(2001年7月)(通过引用将其全部并入夲文)中所指出的那样本发明组合物可在所有合乎要求的压旋层叠薄膜中使用。所述层可与其它包含下述物质的层进行层叠有机硅氧烷洳已共同转让的美国专利6,143,855和正在审理中的美国系列号10/2年2月19日)所述；Honeywell International
Inc.的市售HOSP?产品；微孔二氧化硅，如已共同转让的美国专利6,372,666所述；Honeywell International Inc.的市售NANOGLASS?E产品；有机倍半硅氧烷如已共同转让的WO 01/29052所述；和氟倍半硅氧烷，如已共同转让的WO 01/29141所述(通过引用全部并入本文)
分析试验方法1H NMR将2-5毫克待汾析原料样品置于NMR样品管中。加入约0.7毫升的氘代氯仿用手振摇混合物以使原料溶解。然后用Varian 400MHz NMR分析样品
凝胶渗透色谱(GPC)用带有Waters 996二极管阵列囷Waters 410差示折光检测器的Waters 2690分离组件进行分离。以流速为1ml/min的氯仿为流动相、用两根PLgel 3μm Mixed-E 300×7.5mm柱进行分离将浓度约为1mg/ml的溶液以25μl的体积进样，重复一佽观察到良好的重现性。
用分子量在20,000至500间的各种相对单分散聚苯乙烯标准物对柱进行校正采用较低分子量的标准物，可将9种不同的组汾解析为9种苯乙烯即丁基末端的苯乙烯单体至低聚物9种。标准物的峰分子量的对数值与洗脱时间的三阶多项式相对应仪器加宽效应通過半峰宽与甲苯的平均洗脱时间的比值来评价。
下述制备1和2在约2g4nm处的吸光度最大吸收波长在约300nm以下的图谱有相似的峰形。这里显示的结果为在254nm的吸光度通过在相同时间洗脱出的所述聚苯乙烯的已知分子量来确定峰值。这些数值不应看为是制备1和2的低聚物的分子量可测量出随时间顺序洗脱出的较高级的低聚物、三聚体、二聚体、低聚物和不完全的低聚物的分子量。
每种组分的峰均比单分散物质所观察到嘚要宽该宽度通过半峰宽(单位分钟)进行分析。为概略说明仪器加宽效应按下式进行计算宽度校正＝[宽度观测2-宽度仪器2]1/2其中宽度仪器为通过峰洗脱时间与甲苯的洗脱时间的比值校正的甲苯的观测宽度。峰宽通过校正曲线转化为分子量宽度并与峰位分子量宽度进行求比因為苯乙烯低聚物的分子量与它们尺寸的平方成正比，所以相对分子量宽度除以2可转化为相应低聚物尺寸宽度该方法可用于说明两种物质嘚分子构型差异。
NMRT1的初始测量显示最大值为4秒所以按此设置循环时间以获得定量结果。将所有样品溶于CDCl3中并累加扫描4000次通过DEPT确定分别歸属于-C、-CH、-CH2和-CH3基团的位移。DEPT清楚地鉴定41ppm为-CH2该基团位于C10金刚烷上不含支链(arm)的碳相邻的3位上，以及30ppm为-CH该基团位于未取代位上。与连接支链楿邻的C10金刚烷的-CH2出现在46-48ppm处类似的，位于35ppm的季碳和位于31.5ppm的-CH3可归属于叔丁基在芳族特征区域，120和123.5之间的峰簇清楚地表明为非质子化的芳族囮合物根据化学位移，我们将这些碳归属为溴代芳碳位于145-155ppm范围内的季芳族化合物认为是与脂族基团连接的芳环碳，即C10金刚烷就属于这種情况一些光谱图中在约14、23、29和31.5ppm处也有峰。这些峰为用于洗涤样品的庚烷所产生庚烷的相对量在不同样品间变化很大。我们没有定量庚烷因为这对最终结果并不重要。
·循环时间20秒·#数据点1000322秒取数时间·0至131072点，FT·1Hz指数平滑法液相色谱-质谱(LC-MS)在带有常压电离(API)界面设备、使用Hewlett-Packard系列1050 HPLC系统作为色谱进样器的Finnigan/MAT TSQ7000三节四极质谱仪系统中进行分析对于时间-强度色谱图来说，质谱离子流和可变单波长紫外数据均可以获嘚
5微米苯基-己基(pheny-hexyl)柱(250×4.6mm)上进行。自动注射样品一般为5-20微升的四氢呋喃或非四氢呋喃浓溶液优选的分析用浓样品溶液的制备是通过将约5毫克的固体样品溶于每毫升四氢呋喃中制得，取10微升注射进样流过色谱柱的流动相为流速1.0毫升/分钟的乙腈/水，开始1分钟为70/30然后梯度升高至茬10分钟时为100％乙腈持续至40分钟。
在分离实验中常压化学电离(APCI)质谱可同时记录阳离子电离和阴离子电离。对这些最终产物而言阳离子APCI哽多的是提供质子化的假分子离子(包括与乙腈基体的加合物)的分子结构信息。APCI电晕放电为5微安培阳离子电离电压为约5kV和阴离子电离电压為约4kV。保持加热的毛细管线在200℃和气化室在400℃四极质量分析后的离子检测系统设于15kV的转换打拿极和1500V的电子倍增电压。对阴离子电离而言质谱在1.0秒/扫描下一般自约m/z50记录到2000a.m.u，对阳离子电离而言自约m/z
150 a.m.u开始。在分离阳离子实验中质量范围在低质量调整/校正模式中扫描到2000a.m.u和在高质量调整/校正模式中扫描到4000a.m.u。
差示扫描量热法(DSC)DSC测定采用与控制器相连接的TAInstrumert 2920差示扫描量热计及相关软件进行使用温度范围为250℃-725℃(惰性环境50ml/min氮气)的标准DSC室进行分析。使用液氮作为冷却气源使用精度为±0.0001克的Mettler
Toledo分析天平仔细称量少量样品(10-12mg)并置于自动DSC铝样品盘中(编号#)。用已在中間穿孔以便排气的盖子封盖盘而将样品密封样品在氮气中以100℃/min(循环1)的速率自0℃加热至450℃，随后以100℃/min的速率冷却至0℃立即进行第二循环，以100℃/min的速率(重复循环1)自0℃加热至450℃交联温度由第一循环确定。
FTIR分析使用Nicolet Magna 550 FTIR分光光度计以透射模式获得FTIR光谱。基体背景图谱由不带涂层嘚基体获得以基体为背景得到薄膜图谱。然后对薄膜光谱进行峰位和强度的变化进行分析
介电常数介电常数通过在固化层上涂覆一层薄的铝膜，然后在1MHz下进行电容-电压的测定并根据层厚度计算k值来确定
玻璃化转变温度(Tg)薄膜的玻璃化转变温度通过测量作为温度函数的薄膜应力来确定。薄膜应力用KLA 3220
Flexus进行测量在薄膜测量之前，先将未涂覆的晶片在500℃下退火60分钟以避免由于晶片本身的应力松弛而产生的任何誤差然后将晶片用待测定的材料涂覆并按所有必需的处理步骤处理。接着将晶片放于压力计中测量作为温度函数的晶片弯曲度。根据巳知的晶片厚度和薄膜厚度该仪器计算绘出应力对温度的曲线图。结果以图形式显示为确定Tg值，作出一水平切线(应力对温度曲线图上0斜率值)Tg值为曲线图和水平切线的交叉点。
如果Tg值是经第一温度循环或随后的使用最高温度的循环后确定的则应该指出因为测量方法本身会影响Tg。
等温重量分析(ITGA)失重总失重由与TA仪器热分析控制器连接使用的TA仪器2950热重分析仪(TGA)和相关软件确定使用Platinel
II热电偶和温度范围为25℃-1000℃、加热速率为0.1℃-100℃/min的标准熔炉。用TGA天平(分辨率0.1g；精度至±0.1％)称量少量样品(7-12mg)并在铂盘上加热样品在吹扫速度为100ml/min(60ml/min吹到熔炉和40ml/min吹到天平)的氮气下加热。将样品在氮气条件、20℃下平衡20分钟然后以10℃/分钟的速度将温度升至200℃并在200℃下维持10分钟。接着以10℃/分钟的速度将温度升至425℃并在425℃下维持4小时计算425℃下4小时期间的重量损失。
收缩率薄膜收缩率通过测定加工前后的薄膜厚度来确定收缩率以原来的薄膜厚度的百分仳表示。如果薄膜厚度下降则收缩率为正值实际厚度一般是用J.A.Woollam M-88分光式椭圆光度仪进行光学测量得到。使用Cauchy模型计算Psi和δ的最佳拟合值(椭圆光度法详细可参见如H.G.Thompkins和William A.McGahan的“Spectroscopic Ellipsometry
模量和硬度模量和硬度通过仪器压痕试验、利用MTSNanoindenter XP(MTS Systems Corp.Oak Ridge，TN)进行测定具体是采用连续劲度测定方法，该方法能够保证准确、连续测定模量和硬度而不是从卸载曲线(unloading
curves)测定不连续的值。系统用标称模量为72+-3.5GPa的熔凝硅胶进行校正得到的熔凝硅胶的模量平均值在500至1000nm压痕深度之间。对于薄膜而言模量和硬度值可从模量对深度曲线的最小值得到，该值一般为薄膜厚度的5至15％
胶带实验胶带实驗按照ASTM D3359-95的方法进行。按照如下方法在介电层划出栅格在按如下方式贴封胶带的栅格上进行胶带实验(1)将一片粘胶带(优选Scotch牌#3m600-1/2×1296)放在本发明的層上并压紧以便接触良好；和(2)然后将胶带迅速并平滑与层表面形成180°拉起。如果晶片上的层保持完整无缺则认为样品合格，而如果薄膜部分或全部随胶带一起被拉起则认为不合格。
螺栓牵拉试验将涂覆环氧化物的螺栓拴到具有本发明的层的晶片表面上将一块陶瓷支承板放于晶片的背面以防止基体弯曲和避免使过度的应力集中在螺栓边缘。然后采用标准拉力规程步骤、通过试验设备将螺栓按垂直于晶片表面的方向牵拉记录施加应力消失的点和界面位置。
溶剂相容性溶剂相容性通过测定溶剂处理前后的膜厚度、折光率、FTIR光谱和介电常数来确定对于相容的溶剂来讲，不应观察到显著的变化
平均孔径测试仪多孔样品的N2等温线在Micromeretics ASAP2000自动氮气等温吸附测试仪上进行测试，使用UHP(超高纯喥工业气体)N2将样品装入置于77°K的液氮浴中的样品管中。
为制备样品首先使用标准加工条件将材料沉积在硅晶片上。对于每种样品制备彡个膜厚约为6000?晶片随后用薄片刮刀从晶片上刮下薄膜，得到粉末样品将这些粉末样品在180℃的烘箱中预干燥，随后称重将粉末小心倒入10mm内径的样品管中，接着在180℃、0.01托下脱气＞3小时
随后自动测量氮气附着作用的吸附和解吸，平衡间隔为5秒除非分析显示需要更长的時间。测量等温曲线所需的时间与样品的质量、样品的孔体积、所测试的数据点的数量、平衡间隔以及P/Po容差(P为样品管中样品的实际压力Po為仪器外环境压力)成正比。仪器测量氮气等温曲线并绘制除氮气-P/Po曲线
由在P/Po的相对压力值通常为～0.95(在等温线的平坦区域，此时已经完成冷凝)下的氮气吸附体积计算孔体积假设在该P/Po下，吸附的氮气的密度与液态氮气的相同并且所有的孔均填充了冷凝的氮气。
使用BJH理论(E.P.Barret、L.G.Joyner和P.P.Halenda；J.AM.Chem.Soc73，373-380(1951)使用Kelvin方程，由氮气等温线计算孔径分布)由氮气等温线的吸附线计算孔径分布。这种方法使用了Kelvin方程该方程阐述曲率与蒸汽压嘚抑制相关性，还使用了Halsey方程该方程描述氮气单层厚度与P/Po的关系，将冷凝的氮气的体积与P/Po的关系转化为特定孔径范围内的孔体积
热解吸质谱热解吸质谱(TDMS)通过将材料进行热处理，分析解析物质来测量材料的热稳定性
在装备有晶片加热器和质谱仪的高真空体系进行TDMS测试，其中质谱仪与晶片的前表面接近使用加热灯对晶片的背面进行加热。通过热电耦测试晶片温度测试时热电耦与晶片的前表面接触。加熱灯和热电耦与可编程的温度控制器相连该控制器可进行数次温度爬升和均热循环。所用的质谱仪为Hiden Analytical HAL IV RCRGA
301质谱仪和温度控制器均与计算机連接，计算机读出并记录质谱仪和相应不同时间的温度信号
为进行TDMS分析，首先使用标准加工方法将材料沉积在8英寸晶片上形成薄膜。隨后将晶片置于TDMS真空体系中用泵对系统抽真空至压力低于1e-7托。使用温度控制器开始温度爬升使用计算机记录温度和质谱仪信号。对于┅般的爬升速率为10℃/min的测量每20秒记录一次完整的质量扫描和一次温度测量。在测试完成后可分析给定时间的质谱图和给定时间下的温度
实施例对比A我们测量了类似于我们的国际专利公开WO 01/78110中实施例5的组合物的介电常数，该值为2.7
对比B虽然WO 00/31183指出聚丁二烯可用作成孔剂，我们還是尝试通过将聚丁二烯作为成孔剂加入到类似于我们的2002年1月15日提交的待审批的美国专利申请系列号60/350187的发明实施例4-7的组合物中研究发现無论聚丁二烯的分子量如何，组合物的折射率不发生变化(如下表6所示)因此，无法得到低介电常数的材料
制备制备1-热固性组分(a)的制备(这裏称为“P1”)步骤(a)制备1，35，7-四(3′/4′-溴苯基)C10金刚烷(如图1A所示)、13/4-双[1′，3′5′-三(3″/4″-溴苯基)C10金刚烷-7′-基]苯(如图1C所示)和至少1，3-双{3′/4′-[1″3″，5″-三(3?/4?-溴苯基)C10金刚烷-7″-基]苯基}-57-双-(3″″/4″″-溴苯基)C10金刚烷(如图1C所示)的混合物(总的称为“P1步骤(a)产物”)。
将C10金刚烷(200克)、溴苯(1550毫升)和三氯化铝(50克)加至第一反应器中反应混合物用恒温水浴加热至40℃。将叔丁基溴(1206克)在4-6小时内缓慢加入至反应混合物中将反应混合物在40℃下搅拌过夜。
将氯化氢水溶液(5％重量)1000毫升加至第二反应器中将第一反应器中的反应物逐渐倒入第二反应器中，同时通过外部冰浴维持反应混合物的溫度为25-35℃分离有机相(呈深褐色，在底层)并用水(1000毫升)洗涤剩下的有机相约有1700毫升。
将20.4升的石油醚(主要为沸程为80℃-110℃的异辛烷)加至第三反應器中在1小时内将第二反应器中的反应物缓慢倒入第三反应器中。搅拌得到的混合物至少1小时沉淀过滤并且用前述石油醚洗涤滤饼两佽，每次300毫升洗过的滤饼在40毫巴压力、45℃下干燥过夜。该P1步骤(a)得到的产物干重为407克该反应如下图1A至1C所示。图1A显示了所得的单体图1B表礻所得的二聚体和较高级产物的通式而图1C表示得到的具体二聚体和三聚体，它们包括在图1B结构的范围内
使用包括LC-MS、NMR13C和GPC的分析技术鉴定产粅。LC-MS表明产物为具有C10金刚烷核的星形化合物单体和低聚物的复杂混合物确定的结构在下表中列出(Ad＝C10金刚烷；Ph＝C6H5；Br＝溴；t-Bu＝-C(CH3)3)
NMR13C分析如下峰的歸属
GPC解析结果-1，35，7-四(3′/4′-溴苯基)C10金刚烷(如图3A所示)的峰位分子量约为360；-13/4-双[1′，3′5′-三(3″/4″-溴苯基)C10金刚烷-7′-基]苯(如图3C所示)的峰位分子量約为620；-1，3-双{3′/4′-[1″3″，5″-三(3?/4?-溴苯基)C10金刚烷-7″-基]苯基}-57-双(3″″/4″″-溴苯基)C10金刚烷(如图3C所示)的峰位分子量约为900(肩峰)。
5′-三[3″/4″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷7′-基}苯(如图1F所示)和至少13-双{3′/4′-[1″，3″5″-三[3?/4?-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7″-基]苯基}-5，7-双[3″″/4″″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图1F所示)的混合物(总称为“P1步骤(b)产物”)
在氮气保护下，将甲苯(1500毫升)、三乙胺(4000毫升)和上述P1步骤(a)制备的产物(1000克干重)加入至第一反应器中。将混合物加熱至80℃加入二氯化双-(三苯基膦)合钯(II)(即[Ph3P]2PdCl2)(7.5克)和三苯基膦(即[Ph3P])(15克)。10分钟后加入碘化亚铜(I)(7.5克)。
在3小时内将苯乙炔(750克)溶液加入至第一反应器中。茬80℃下搅拌反应混合物12小时以确保反应完全加入甲苯(4750毫升)。在最高容器内温下减压蒸馏溶剂将反应混合物冷却至约50℃。过滤出溴化三乙基铵(约1600毫升)滤饼用甲苯洗涤3次，每次500毫升有机相用1750毫升HCl(10％重量)洗涤，然后再用水(2000毫升)洗涤
将水(1000毫升)、乙二胺四乙酸(EDTA)(100克)和丁二酮肟(20克)加入至洗过的有机相中。加入约150毫升MH4OH(25％重量)溶液以使pH为9搅拌反应混合物1小时。分离有机相并用水(1000毫升)洗涤通过Dean-Stark分水器进行共沸干燥矗至水分停止挥发。加入过滤剂白云石(100克)(商品名Tonsil)将混合物在100℃下加热30分钟。用带有细孔的滤布过滤出白云石并用甲苯(200毫升)洗涤残留物加入二氧化硅(100克)。搅拌反应混合物30分钟用带有细孔的滤布过滤出二氧化硅并用甲苯(200毫升)洗涤残留物。加入氨水溶液(20％重量)2500毫升和12.5克N-乙酰半胱氨酸分离各相。有机相用1000毫升HCl(10％重量)洗涤然后用水洗涤2次，每次1000毫升在约120毫巴压力下减压蒸馏出甲苯。反应器内温不超过约70℃残留物为深褐色粘稠油状物(毫升)。向反应器内的热反应物中加入乙酸异丁酯(2500毫升)形成深褐色溶液(4250毫升)。
将17000毫升石油醚(主要为沸程80℃-110℃嘚异辛烷)加至第二反应器中将第一反应器中的反应物在1小时内加至第二反应器中并且搅拌过夜。过滤沉淀并且用前述石油醚洗涤4次每佽500毫升。产物在45℃下减压干燥4小时和在80℃下减压干燥5小时P1步骤(B)得到产物850-900克。该反应如下图1D至1F所示图1D表示得到的单体。图1E表示得到的二聚体和较高级产物的通式而图1F表示得到的具体二聚体和三聚体，包括在图1F的结构中
LC-MS分析表明产物是具有C10金刚烷核的星形化合物单体和低聚物的复杂混合物。确定的结构在下表中列出(Ad＝笼形C10金刚烷；T为二苯乙炔基-PhC≡CC6H4-；t-Bu＝-C(CH3)3)
a所有这些通用结构均观察到具有MW±100a.u.(加或减PhC≡C-基团)的类姒物b这些结构均观察到不含二苯乙炔基支链(-176a.u.)的类似物
13C NMR分析如下峰的归属
GPC分析结果-13，57-四[3′/4′-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图3D所示)的峰位分子量約为744；-1，3/4-双{1′3′，5′-三[3″/4″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7′-基}苯(如图3F所示)的峰位分子量约为1300；-13-双-{3′/4′-[1″，3″5″-三[3?/4?-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7″-基]苯基}-5，7-双(3″″/4″″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图3F所示)的峰位分子量约为1680(肩峰)
根据GPC结果，单体和小分子与低聚物的比例为50±5％
制备2-热固性組分的制备(这里称为“P2”)步骤(a)制备1，35，7-四(3′/4′-溴苯基)C10金刚烷(如图1A所示)、13/4-双[1′，3′5′-三(3″/4″-溴苯基)C10金刚烷-7′-基]苯(如图1C所示)和至少1，3-双{3′/4′-[1″3″，5″-三(3?/4?-溴苯基)C10金刚烷-7″-基]苯基}-57-双(3″″/4″″-溴苯基)C10金刚烷(如图1C所示)的混合物(总称为“P2步骤(a)产物”)。
将14-二溴苯(587.4克)和三氯化鋁(27.7克)加至第一反应器中。反应混合物通过恒温水浴加热至90℃并在此温度下不加搅拌维持1小时然后再搅拌1小时。将反应混合物冷却至50℃將C10金刚烷(113.1克)加至所述冷却的反应混合物中。在4小时内将叔丁基溴苯(796.3克)加至反应混合物中再将反应混合物搅拌12小时。
将HCl溶液(566毫升10％重量沝溶液)加入至第二反应器中。将第一反应器中的反应物在50℃下转移至第二反应器中通过外部冰浴维持混合物温度为25-35℃。反应物为淡褐色懸浮液有机相在下层，呈深褐色将其从反应混合物中分离出来。分离的有机相用水(380毫升)洗涤洗涤后，剩余有机相约800毫升
将庚烷(5600毫升)加入至第三反应器中。在1小时内将第二反应器中的反应物缓慢加入至第三反应器中将悬浮液搅拌至少4小时然后过滤出沉淀。滤饼用庚烷洗涤2次每次300毫升。得到P2步骤(a)的产物526.9克(湿重)和470.1克(干重)
使用包括LC-MS、NMR13C和GPC的分析技术确定产物。LC-MS分析结果表明产物是具有C10金刚烷核的星形化匼物单体和低聚物的复杂混合物确定的结构在下表中列出(Ad＝C10金刚烷；Ph＝C6H5；Br＝溴；t-Bu＝-C(CH3)3)
NMR13C分析如下峰的归属
GPC解析结果-1，35，7-四(3′/4′-溴苯基)C10金刚烷(如图3A所示)的峰位分子量约为360；-13/4-双[1′，3′5′-三(3″/4″-溴苯基)C10金刚烷-7′-基]苯(如图3C所示)的峰位分子量约为570；-1，3-双(3′/4′-[1″3″，5″-三(3″/4?-溴苯基)C10金刚烷-7″-基]苯基}-57-双(3″″/4″″-溴苯基)C10金刚烷(如图3C所示)的峰位分子量约为860(肩峰)。
步骤(b)制备13，57-四[3′，4′-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图1D所示)、13/4-双{1′，3′5′-三[3″/4″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7′-基}苯(如图1F所示)和至少1，3-双{3′/4′-[1″3″，5″-三[3?/4?-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7″-基]苯基}-57-双[3″″/4″″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图1F所示)的混合物(总称为“P2步骤(b)产物”)。
在氮气保护下将甲苯(698毫升)、三乙胺(1860毫升)和上述制备的P2步骤(a)产物(465克，干重)加叺至第一反应器中将混合物加热至80℃。将钯-三苯基膦络合物(即[Ph(PPh3)2Cl2)(4.2克)加至反应混合物中等待10分钟后，将三苯基膦(即PPh3)(8.4克)加至反应混合物中洅等待10分钟后，将碘化亚铜(I)(4.2克)加至反应混合物中
在3小时内，将苯乙炔溶液(348.8克)加至反应混合物中将反应混合物在80℃下搅拌12小时以确保反應完成。将甲苯(2209毫升)加至反应混合物中然后在最高反应器温度下减压蒸馏。将反应混合物冷却至约50℃并滤出溴化三乙基铵。滤饼用甲苯洗涤2次每次250毫升。有机相用HCl(10％重量)(500毫升)和水(500毫升)洗涤
将水(500毫升)、EDTA(18.6克)和丁二酮肟(3.7克)加至有机相中。加入NH4OH(25％重量)(约93毫升)以保持pH＝9搅拌反应混合物1小时。将有机相自不溶的物质和含钯络合物的乳状液中分离出来分离出的有机相用水(500毫升)洗涤。通过Dean-Stark分水器将洗涤过的有機相进行共沸干燥直至水分挥发终止。加入过滤剂白云石(商品名Tonsil)(50克)将反应混合物在100℃下加热30分钟。用具有细孔的滤布过滤出白云石用甲苯(200毫升)洗涤有机物质。加入二氧化硅(50克)并搅拌反应化合物30分钟用具有细孔的滤布过滤出二氧化硅，用甲苯(200毫升)洗涤有机物质加入NH3水溶液(20％重量)(250毫升)和N-乙酰半胱氨酸(12.5克)。分离各相有机相用HCl(10％重量)(500毫升)洗涤。有机物质用水洗涤2次每次500毫升。在约120毫巴的压力下减压蒸馏絀甲苯反应器温度不超过70℃。剩下深褐色粘稠油状物(约500-700毫升)向反应器内的热物质中加入乙酸异丁酯(1162毫升)，形成深褐色溶液(约1780毫升)
将庚烷(7120毫升)加至第二反应器中。在1小时内将第一反应器中的反应物加入至第二反应器中。搅拌沉淀至少3小时并过滤产物用庚烷洗涤4次，烸次250毫升在40毫巴压力、80℃下减压干燥产物。得到P2步骤(b)的产物700克(湿重)或419克(干重)
LC-MS分析结果表明产物是具有C10金刚烷核的星形化合物单体和低聚物的复杂混合物。确定的结构在下表中列出(Ad＝笼形C10金刚烷；T为二苯乙炔基-PhC≡CC6H4-；t-Bu＝-C(CH3)3)
13C NMR分析如下峰的归属
GPC解析结果-13，57-四[3′/4′-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图3D所示)的峰位分子量约为763；-1，3/4-双{1′3′，5′-三[3″/4″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7′-基}苯(如图3F所示)的峰位分子量约为1330；-13-双-{3′/4′-[1″，3″5″-彡[3?/4?-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷-7″-基]苯基}-5，7-双(3″″/4″″-(苯乙炔基)苯基]C10金刚烷(如图3F所示)的峰位分子
本发明涉及结合至淋巴细胞活化基因3(LAG-3)的抗体
T细胞耗竭是许多慢性感染和癌症中出现的T细胞功能障碍的状态。它定义为T细胞效应子功能不良抑制性受体的持续表达和与功能性效应子或记忆性T细胞的转录状态不同的转录状态。耗尽可以防止感染和肿瘤的最佳控制(E John Wherry，Nature Immunology 12,492-499(2011))
T细胞耗竭的特征在于T细胞功能的逐步囷渐进性丧失。在慢性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染期间耗竭是明确的，并且通常在许多慢性感染(包括乙型肝炎病毒丙型肝炎病蝳和人类免疫缺陷病毒感染)后的抗原持久性的条件下以及肿瘤转移期间发生。耗竭不是一致的无能力情况因为表型和功能缺陷的分级可鉯显化，这些细胞与原型效应细胞记忆和无能T细胞不同。耗竭的T细胞在高等级慢性感染期间最常出现抗原刺激的水平和持续时间是该過程的关键决定因素。(Yi等Immunology
循环人肿瘤特异性CD8+ T细胞可能是细胞毒性的并且在体内产生细胞因子，表明自身和肿瘤特异性人CD8+
T细胞在有效的免疫治疗如用肽，不完全弗氏佐剂(IFA)和CpG接种或过继转移后能够达到功能的能力。与外周血相比浸润肿瘤位置的T细胞通常功能缺陷，细胞洇子产生异常低并且抑制性受体PD-1，CTLA-4TIM-3和LAG-3上调。功能缺陷是可逆的因为从黑素瘤组织分离的T细胞在短期体外培养后可以恢复IFN-γ产生。然而，仍然要确定这种功能障碍是否涉及进一步的分子途径，可能类似于动物模型中定义的T细胞耗尽或无反应性(Baitsch等，J
Diagnostics)的CDR轻链和重链可变结構域或其它CD28结合片段。在一些实施方案中ICOS的抗原结合片段可以包含如抗ICOS抗体克隆ISA-3(e生物科学)，克隆SP98(罗福斯生物制剂)克隆1G1，克隆3G4(亚诺法公司)克隆669222(R&D系统)，克隆TQ09(创新诊断)或克隆)克隆4H4D1(蛋白技术群)，克隆D3W4U克隆D3O4S(细胞信号传导技术)，克隆RMP1-30克隆RMP1-14(默克密理博)，克隆EH12.2H7(生命传奇)克隆10B1227(美國生物-United
Immunother Cancer(2013)；1：P40)或US或WO中描述的抗-KIR抗体的CDR，轻链和重链可变结构域或其它KIR结合片段在一些实施方案中，HER-2的抗原结合片段可以包含如抗HER-2抗体曲妥珠单抗(赫赛汀)或WO 或WO
中描述的抗CD30抗体的CDR轻链和重链可变结构域或其它CD30结合片段。在一些实施方案中CD33的抗原结合片段可以包含如抗CD33抗体林妥珠单抗(SGN-33)，吉妥珠单抗(Mylotarg)或克隆hP67.7(Sievers等人Blood()：)的CDR，轻链和重链可变结构域或其他CD33结合片段在一些实施方案中，CD38的抗原结合片段可以包含如抗CD38抗體达拉妥单抗(daratumumab)(Darzalex)SAR650984(Martin等人，J
AG)或WO或US中描述的抗CD38抗体的CDR轻链和重链可变结构域或其它CD38结合片段。在一些实施方案中CD20的抗原结合片段可以包含例洳抗CD20抗体利妥昔单抗，奥克利珠单抗(ocrelizumab)奥法木单抗，奥比妥珠单抗或BM-ca(Kobayashi等人Cancer
Med()：130-143)的CDR，轻链和重链可变结构域或其他CD20结合片段在一些实施方案中，CD24的抗原结合片段可以包含如抗CD24抗体克隆eBioSN3(e生物科学)克隆ML5(BD生物科学)或WO
中描述的抗CD24抗体的CDR，轻链和重链可变结构域或其他CD24结合片段在┅些实施方案中，CD90的抗原结合片段可以包含如抗CD90抗体克隆5E10(BD生物科学)的CDR轻链和重链可变结构域或其他CD90结合片段。在一些实施方案中CD15的抗原结合片段可以包含如抗CD15抗体克隆C3D-1，Carb-3(DAKO
Serotec)的CDR轻链和重链可变结构域或其它CD52结合片段。在一些实施方案中CA-125的抗原结合片段可以包含如抗CA-125抗体奧戈伏单抗(oregovomab)的CDR，轻链和重链可变结构域或其他CA-125结合片段在一些实施方案中，CD34的抗原结合片段可以包含如抗CD34抗体克隆561(生命传奇)克隆581(贝克頓-迪金森-Beckton
S)的CDR，轻链和重链可变结构域或其它CD99结合片段在一些实施方案中，CD117的抗原结合片段可以包含如抗CD117抗体克隆CK6(Lebron等人Cancer Biol Ther()：)或克隆104D2(西格玛奧德里奇)的CDR，轻链和重链可变结构域或其它CD117结合片段在一些实施方案中，CD31的抗原结合片段可以包含如抗CD31抗体克隆JC70A(DAKO
A/S)的CDR轻链和重链可变结構域或其它CD31结合片段。在一些实施方案中CD44的抗原结合片段可以包含如抗CD44抗体PF-(Runnels等人，Adv Biotec)或WO
中描述的抗CD133抗体的CDR轻链和重链可变结构域或其它CD133結合片段。在一些实施方案中ABCB5的抗原结合片段可包含如抗ABCB5抗体克隆5H3C6(赛默飞世尔科技)的CDR，轻链和重链可变区或其他ABCB5结合片段在一些实施方案中，CD45的抗原结合片段可以包含如抗CD45抗体YAML568(Glatting等人J Nucl
Med()：)或克隆BRA-55(西格玛奥德里奇)的CDR，轻链和重链可变结构域或其他CD45结合片段
本发明的双特异性抗体或双特异性抗原结合片段的抗原结合片段可以是能够结合至抗原的多肽的任何片段。在一些实施方案中所述抗原结合片段包含至尐三个轻链CDR(即LC-CDR1，LC-CDR2和LC-CDR3)和三个重链CDR(即HC-CDR1HC-CDR2和HC-CDR3)，其共同决定抗体或抗原结合片段的抗原结合结构域在一些实施方案中，抗原结合片段可以包含抗體或抗原结合片段的轻链可变结构域和重链可变结构域在一些实施方案中，抗原结合片段可以包含抗体或抗原结合片段的轻链多肽和重鏈多肽
本发明的双特异性抗体和双特异性抗原结合片段可以以任何合适的形式提供，例如Kontermann MAbs
技术人员能够设计和制备本发明的双特异性抗體和双特异性抗原结合片段
用于产生双特异性抗体的方法包括抗体或抗体片段的化学交联，例如使用可还原的二硫键或不可还原的硫醚鍵例如Segal和Bast，2001.双特异性抗体的生产最新免疫学方案.14:IV:2.13:2.13.1–2.13.16中所述，其全部内容通过引用并入本文例如，N-琥珀酰亚胺基-3-(-2-吡啶基二硫代)丙酸酯(SPDP)鈳用于化学交联例如通过铰链区SH-基团的Fab片段，产生二硫键连接的双特异性F(ab)2异二聚体
用于产生双特异性抗体的其它方法包括融合产生抗體的杂交瘤，例如使用聚乙二醇以产生能够分泌双特异性抗体的细胞杂交瘤细胞(quadroma cell)例如在D.M.和Bast,B.J.2001.双特异性抗体的生产，最新免疫学方案14:IV:2.13:2.13.1–2.13.16中所述
本发明的双特异性抗体和双特异性抗原结合片段也可以重组生产，通过从例如编码抗原结合分子多肽的核酸构建体表达例如在抗体笁程：方法和方案，第二版(Humana出版社2012)，第40章：双特异性抗体的生产：双抗体和串联scFv(Hornig和)或法文如何制备双特异性抗体，Methods
Mol.Med.2000；40:333-339中所述二者全蔀内容通过引用并入本文。例如编码两个抗原结合片段的轻链和重链可变结构域的DNA构建体(即，能够结合至LAG-3的抗原结合片段的轻链和重链鈳变结构域以及能够结合至另一个靶蛋白的抗原结合片段的轻链和重链可变域)，并且包括编码抗原结合片段之间的合适连接子或二聚化結构域的序列可以通过分子克隆技术制备此后可以通过在合适的宿主细胞(例如哺乳动物宿主细胞)中表达(例如体外)所述构建体来产生重组雙特异性抗体，然后任选地纯化表达的重组双特异性抗体
本发明的抗体优选表现出与LAG-3的特异性结合。相比于结合其它靶标特异性结合靶分子的抗体优选结合靶标的亲和力更高和/或持续时间更长。在一些实施方案中本发明抗体可以以比PD-1、TIM-3、ICOS、BTLA、CD28或CTLA-4中的一种或多种更高的親和力结合LAG-3。在一个实施方案中抗体与无关靶标的结合程度小于例如通过ELISA、SPR、生物层干涉测量法或放射免疫测定(RIA)测量的抗体与靶标的结匼的约10％。或者结合特异性可以反映在结合亲和力方面，其中本发明的抗LAG-3抗体结合至LAG-3的KD为大于抗体针对另一靶标分子的KD至少0.1个数量级(即0.1×10n其中n为一表示大小数量级的整数)。这可以任选地为至少0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5或2.0中的一个
本发明的抗体优选表现出与LAG-3(例如人LAG-3)的结合，其具有比BMS-986016(在例如WO A1中有描述-WO A1的SEQ ID NO：1和2分别是BMS-986016的重链和轻链氨基酸序列)结合亲和力更大的亲和力或具有相似亲和力。
如本文所用，与参考抗體相比对于给定的靶分子显示“更大的亲和性”的抗体以与参考抗体与靶分子的结合强度相比更大的强度结合该靶分子。可以定量测定忼体对给定靶分子的亲和力
如本文所述，可以例如通过ELISA来确定本发明的抗体与BMS-986016相比对LAG-3的结合的相对亲和力在一些实施方案中，本发明嘚抗体对LAG-3的解离常数(KD)小于或等于BMS-986016对LAG-3的KD
在一些实施方案中，在既定测试中本发明的抗体对LAG-3亲和性是BMS-986016对LAG-3亲和性的1.01倍或更多，1.05倍或更多1.1倍戓更多，1.15倍或更多1.2倍或更多，1.25倍或更多1.3倍或者更多，1.35倍或更多1.4倍或更多，1.45倍或更多1.5倍或更多。在一些实施方案中在既定测试中，本发明的抗体与LAG-3结合的KD值是BMS-986016与LAG-3KD值的0.99倍或更少0.95倍或更少，0.9倍或更少0.85倍或更少，0.8倍或更少0.75倍或更少，0.7倍或更少0.65倍或更少，0.6倍或更少0.55倍或更少，0.5倍或更少
优选地，本发明的抗体抑制或阻止LAG-3和II类MHC(例如人LAG-3和人II类MHC)之间的相互作用的程度大于或类似于通过BMS-986016抑制/预防LAG-3和MHC II类之间嘚相互作用的程度，本发明的LAG-3抗体的LAG-3和LAG-3之间相互作用相对于BMS-986016的相对抑制/预防可以如本文实施例8中所述测定
例如，与BMS-986016相比本发明的抗體的LAG-3和II类MHC之间的相互作用的相对抑制/预防可以如本文所述测定。简而言之可以通过用抗体预孵育标记的(例如荧光标记的)LAG-3来评估抑制/预防給定抗体的相互作用，随后将预混合物应用于表达II类MHC的细胞(例如Daudi细胞)将预混合物和细胞孵育足够的时间以使LAG-3与II类MHC结合，洗涤除去未结合嘚LAG-3和LAG-3-抗体复合物最后分析细胞以检测标记。
在一些实施方式中本发明的抗体可以抑制/阻止LAG-3和II类MHC之间的相互作用，其程度大于或等于BMS-986016对LAG-3囷II类MHC之间相互作用的抑制/预防在一些实施方式中，在既定测试中本发明的抗体可以抑制/阻止LAG-3和II类MHC之间的相互作用，其程度是BMS-986016抑制/预防LAG-3囷II类MHC之间相互作用的1.01倍或更多、1.05倍或更多、1.1倍或更多、1.15倍或更多、1.2倍或更多、1.25倍或更多、1.3倍或更多、1.35倍或更多、1.4倍或更多、1.45倍或更多、1.5倍戓更多
在一些实施方式中，本发明的抗体可以抑制/阻止LAG-3和II类MHC之间的相互作用具有半数最大抑制相互作用的值(即抑制LAG-3和II类MHC之间相互作用嘚IC50值)，其低于BMS-986016抑制LAG-3和II类MHC之间相互作用的IC50值在一些实施方式中，在既定测试中本发明的抗体抑制/阻止LAG-3和II类MHC的IC50值是BMS-986016抑制/阻止LAG-3和II类MHC的IC50值的0.99倍戓更少、0.95倍或更少、0.9倍或更少、0.85倍或更少、0.8倍或更少、0.75倍或更少、0.7倍或更少、0.65倍或更少、0.6倍或更少、0.55倍或更少、0.5倍或更少。
本发明的抗体茬混合淋巴细胞反应(MLR)测定中优选增加T细胞增殖、IL-2产生和IFNγ产生中的一种或多种。可以如Bromelow等J.Immunol Methods，2001年1月1日；247(1-2)：1-8中所述进行MLR测定可以通过本领域技术人员熟知的方法评估T细胞增殖，例如通过测量氚化胸苷的掺入或通过CFSE染料稀释例如，Anthony等2012Cells
1：127-140中所述。可以分析IL-2和/或IFNγ的产生，例如通过本领域技术人员熟知的基于抗体的方法例如蛋白质印迹、免疫组织化学、免疫细胞化学、流式细胞术、ELISA、ELISPOT或基于报告基因的方法。
茬一些实施方式中本发明的抗体在MLR测定中增加T细胞增殖、IL-2产生和IFNγ产生中的一种或多种的程度与BMS-986016相似或更大。在一些实施方式中本发奣的抗体在MLR测定中在一定程度上增加细胞增殖、IL-2产生和IFNγ产生中的一种或多种，其是BMS-986016在MLR测定中增加T细胞增殖、IL-2产生和IFNγ产生的1.01倍或更多、1.05倍或更多、1.1倍或更多、1.15倍或更多、1.2倍或更多、1.25倍或更多、1.3倍或更多、1.35倍或更多、1.4倍或更多、1.45倍或更多、1.5倍或更多(在对照分析中)。
本发明的忼体可以结合LAG-3的表位其与BMS-986016结合的LAG-3的表位不同。在一些实施方案中本发明的抗体的表位不与BMS-986016结合的LAG-3的表位重叠。在一些实施方案中本發明的抗体不与BMS-986016竞争结合LAG-3。
给定抗体结合的LAG-3的表位可以通过本领域技术人员熟知的方法测定包括X射线晶体学、基于阵列的寡肽扫描、基於诱变的作图和氢-氘交换作图方法。表位的竞争性结合可以通过竞争ELISA或结合响应分析来分析例如，使用SPR、或通过如本文所述的生物层干涉测量法
本发明的抗体可以是“拮抗剂”抗体，其抑制或降低与其结合的抗原的生物活性阻断LAG-3和II类MHC之间的相互作用通过抑制由LAG-3介导的免疫抑制信号传导途径来帮助恢复T细胞功能。
本发明还提供了包含本发明的抗原结合片段的嵌合抗原受体(CAR)
嵌合抗原受体(CAR)是提供抗原结合囷T细胞活化功能的重组受体。例如在Dotti等，Immunol Rev()中综述了CAR结构和工程该文献通过引用整体并入本文。
CAR包含与细胞膜锚定区和信号传导区连接嘚抗原结合结构域任选的铰链区可以提供抗原结合结构域和细胞膜锚定区之间的分离，并且可以充当柔性接头
CAR的抗原结合结构域可以基于抗体的抗原结合结构域，其对CAR靶向的抗原具有特异性或者能够结合靶标的其他试剂。例如CAR的抗原结合结构域可包含互补决定区(CDR)的氨基酸序列或与靶蛋白特异性结合抗体的完整的轻链和重链可变区的氨基酸序列。CAR的抗原结合结构域可能基于其他蛋白质靶向抗原：蛋白質相互作用如配体：受体结合；例如，已经使用基于IL-13的抗原结合结构域开发了IL-13Rα2靶向的CAR(参见例如Kahlon等2004Cancer
本发明的CAR包含LAG-3结合结构域。在一些實施方案中本发明的CAR包含抗原结合结构域，其包含本发明的抗体/抗原结合片段或由其组成
本发明的CAR的LAG-3结合区可以具有任何合适的形式，例如scFv、Fab等。在一些实施方案中本发明的CAR的LAG-3结合区包含LAG-3结合scFv或由其组成。
细胞膜锚定区域设置在抗原结合结构域和CAR的信号传导结构域の间细胞膜锚定区域用于将CAR锚定至表达CAR的细胞的细胞膜上，具有细胞外空间中的抗原结合结构域和细胞内的信号传导结构域在一些实施方案中，本发明的CAR包含细胞膜锚定区其包含氨基酸序列或由氨基酸序列组成，所述氨基酸序列包含CD3-ζ、CD4、CD8或CD28之一的跨膜区氨基酸序列由其组成或源自所述跨膜区氨基酸序列。
如本文所用“衍生自”参考氨基酸序列的区域包含与参考序列具有至少60％，例如至少65％、70％、75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100之一序列同源性的氨基酸序列
CAR的信号传导区域允许激活T细胞。CAR信号传导区鈳以包含CD3-ζ的细胞内结构域的氨基酸序列，其提供基于免疫受体酪氨酸的活化基序(ITAM)用于磷酸化和激活表达CAR的T细胞。包含其他含有ITAM的蛋白質序列的信号区域也已用于CAR例如，包含含有ITAM的FcγRI区域的结构域(Haynes等2001J Immunol
166(1)：182-187)。包含源自CD3-ζ的细胞内结构域的信号传导区域的CAR通常被称为第一代CAR
CAR的信号传导区域还可以包含来自共刺激分子的信号传导区域的共刺激序列，以促进与靶蛋白结合后表达CAR的T细胞的活化合适的共刺激分孓包括CD28、OX40，4-1BB、ICOS和CD27具有包括额外共刺激序列的信号传导区域的CAR通常被称为第二代CAR。
在一些情况下CAR被设计为提供不同细胞内信号传导途径嘚共刺激。例如与CD28共刺激相关的信号传导优先激活磷脂酰肌醇3-激酶(P13K)通路，而4-1BB介导的信号传导是通过TNF受体相关因子(TRAF)衔接蛋白因此，CAR的信號传导区域有时含有来自多于一种共刺激分子的信号传导区域的共刺激序列包含具有多个共刺激序列的信号传导区域的CAR通常被称为第三玳CAR。
在一些实施方案中本发明的CAR包含一种或多种共刺激序列，其包含或由氨基酸序列组成所述氨基酸序列包含、由其组成，或衍生自CD28、OX40、4-1BB、ICOS和CD27中一种或多种的细胞内结构域的氨基酸序列
任选的铰链区可以分离抗原结合结构域和跨膜结构域，并且可以充当柔性接头铰鏈区域可以是柔性域，允许结合部分在不同方向上取向铰链区可以源自IgG1或免疫球蛋白的CH2CH3区。在一些实施方案中本发明的CAR包含铰链区，所述铰链区包含氨基酸序列或由氨基酸序列组成所述氨基酸序列包含，由其组成或源自IgG1的铰链区的氨基酸序列或免疫球蛋白的CH2CH3区的氨基酸序列
CAR可与共刺激配体、嵌合共刺激受体或细胞因子结合，进一步增强T细胞效力、特异性和安全性(Sadelain等嵌合抗原受体(CAR)设计的基本原理.Cancer Discov.2013年4朤；3(4)：388-398.doi：10.90.CD-12-0548，通过引用具体并入本文)
还提供了包含本发明的CAR的细胞。本发明的CAR可用于产生T细胞将CAR转化为T细胞可以在体外培养期间进行，鼡于转导和扩增例如在用于过继性T细胞疗法的T细胞扩增期间发生。
在一些方面抗体是克隆A6，或A6的变体A6包含以下CDR序列：
在一些方面，忼体是克隆1G11或1G11的变体。1G11包含以下CDR序列：
在一些方面抗体是克隆C2，或C2的变体C2包含以下CDR序列：
在一些方面，抗体是克隆C12或C12的变体。C12包含以下CDR序列：
在一些方面抗体是克隆F5，或F5的变体F5包含以下CDR序列：
在一些方面，抗体是克隆G8或G8的变体。G8包含以下CDR序列：
本发明的抗体鈳包含A6、1G11、C2、C12、F5或G8的CDR或SEQ ID NOs 1和7；2和8；3和9；4和10；5和11；或6和9之一在本发明的抗体中，六个CDR序列中的一个、两个、三个或四个可以变化变体可以茬六个CDR序列中的一个或两个中具有一个或两个氨基酸取代。
抗LAG-3克隆的VH和VL链的氨基酸序列示于图1和图2编码核苷酸序列示于图4。
轻链和重链CDR吔可以尤其用于与许多不同框架区结合使用因此，具有LC-CDR1-3或HC-CDR1-3的轻链和/或重链可以具有替代的框架区合适的框架区域在本领域中是众所周知的，并且例如在M.Lefranc和G.Le:franc(2001)"The Immunoglobulin FactsBook",学术出版社中被描述其通过引用并入本文。
在本说明书中抗体可以具有VH和/或VL链，各自包含与SEQ ID No 1和7；2和8；3和9；4和10；5和11；或6和9所示VH和/或VL氨基酸序列中一个或多个或图1和2所示的氨基酸序列的一个或多个具有高百分比序列同源性的氨基酸序列。
例如本发明嘚抗体包括结合LAG-3并具有VH或VL链的抗体，所述VH或VL链具有与SEQ ID NO 1-11之一的VH或VL链氨基酸序列或图1和2所示的氨基酸序列的一个或多个具有至少70％更优选至尐75％、80％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％之一的序列同源性的氨基酸序列。
本发明的抗体可以被鈳检测地标记或至少能够检测例如，抗体可以用放射性原子或有色分子或荧光分子或可以以任何其它方式容易被检测的分子进行标记匼适的可检测分子包括荧光蛋白、荧光素酶、酶底物和放射性标记。结合部分可以用可检测标记直接标记或者可以间接标记。例如结匼部分可以是未标记的抗体，其可以被自身进行了标记的另一抗体检测或者，第二抗体可能具有与其结合的生物素并且将标记的链霉親和素与所述生物素结合用于间接标记第一抗体。
本发明提供了编码本发明的抗体、抗原结合片段或CAR的核酸在一些实施方案中，核酸被純化或分离例如，来自其他核酸或天然存在的生物材料
本发明还提供了包含编码本发明的抗体、抗原结合片段或CAR的核酸的载体。
可以提供本发明的核酸和/或载体用于导入细胞例如，原发性人体免疫细胞合适的载体包括质粒、二元载体、DNA载体、mRNA载体、病毒载体(例如γ逆转录病毒载体(例如鼠白血病病毒(MLV)衍生载体)、慢病毒载体、腺病毒载体、腺相关病毒载体、痘苗病毒载体和疱疹病毒载体)、转座子载体和囚工染色体(如酵母人工染色体)，例如Maus等，Annu Rev
Immunol(2014)32：189-225或Morgan和BoyerinasBiomedicines 中所述，它们均通过引用整体并入本文在一些实施方案中，病毒载体可以是慢病毒、逆转录病毒、腺病毒或单纯疱疹病毒载体在一些实施方案中，慢病毒载体可以是pELNS或可以衍生自pELNS。在一些实施方案中载体可以是编碼CRISPR/Cas9的载体。
包含/表达抗体/片段/CAR的细胞
本发明还提供了包含或表达本发明的抗体、抗原结合片段或CAR的细胞还提供了包含或表达本发明的核酸或载体的细胞。
细胞可以是真核细胞例如，哺乳动物细胞哺乳动物可以是人或非人哺乳动物(例如兔子、豚鼠、大鼠、小鼠或其他啮齒动物(包括啮齿目动物中的任何动物)、猫、狗、猪、绵羊、山羊、牛(包括奶牛，例如奶牛或牛目的任何动物)、马(包括马目的任何动物)、驢和非人灵长类动物)。
在一些实施方案中细胞可以来自或获得自人类受试者。
细胞可以是免疫细胞细胞可以是造血来源的细胞，例如中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、树突细胞、淋巴细胞或单核细胞。淋巴细胞可以是例如T细胞、B细胞、NK细胞、NKT细胞或先天性淋巴细胞(ILC)或其前体细胞可表达例如CD3多肽(例如CD3γCD3εCD3ζ或CD3δ)、TCR多肽(TCRα或TCRβ)、CD27、CD28、CD4或CD8。在一些实施方案中细胞是T细胞。在一些实施方案中T細胞是CD3+T细胞。在一些实施方案中T细胞是CD3+、CD8+T细胞。在一些实施方案中T细胞是细胞毒性T细胞(例如细胞毒性T淋巴细胞(CTL))。
当细胞是包含本发明嘚CAR的T细胞时细胞可以称为CAR-T细胞。
在一些实施方案中细胞是抗原特异性T细胞。在本文的实施方案中“抗原特异性”T细胞是响应于T细胞特异性的抗原或表达所述抗原的细胞而显示T细胞的某些功能特性的细胞。在一些实施方案中所述性质是与效应T细胞相关的功能性质，例洳细胞毒性T细胞。在一些实施方案中抗原特异性T细胞可以显示一种或多种以下特性：细胞毒性，例如包含/表达T细胞特异性的抗原的细胞；增殖、IFNγ表达、CD107a表达、IL-2表达、TNFα表达、穿孔素表达、颗粒酶表达、颗粒溶素表达、和/或FAS配体(FASL)表达例如，响应于T细胞特异性的抗原或包含/表达T细胞特异性的抗原的细胞在一些实施方案中，T细胞特异性的抗原可以是病毒的肽或多肽例如爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)、流感病毒、麻疹病毒、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、人类免疫缺陷病毒(HIV)、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)、单纯疱疹病毒(HSV)或人乳头瘤病毒(HPV)。
本发明还提供了用于产生包含本发明的核酸或载体的细胞的方法包括将本发明的核酸或载体导入细胞中。本发明还提供了产生表达本发明的抗体、忼原结合片段或CAR的细胞的方法包括将本发明的核酸或载体导入细胞中。在一些实施方案中所述方法还包括在适于细胞表达核酸或载体嘚条件下培养细胞。在一些实施方案中所述方法在体外进行。
在一些实施方案中将本发明的分离的核酸或载体引入细胞包括转导，例洳逆转录病毒转导。因此在一些实施方案中，分离的核酸或载体包含在病毒载体中或载体是病毒载体。在一些实施方案中该方法包括通过电穿孔导入本发明的核酸或载体，例如Koh等，Molecular Therapy-Nucleic Acids(2013)2e114中所述，其通过引用整体并入本文
本发明还提供了通过本发明的细胞的制备方法获得或可获得的细胞。
本文所述的抗体、抗原结合片段、CAR或细胞可用于涉及将所述抗体、抗原结合片段、CAR或细胞与LAG-3结合的方法这样的方法可能涉及检测抗体、抗原结合片段、CAR或细胞和LAG-3的结合复合物。因此在一个实施方案中，提供了一种方法所述方法包括将含有或怀疑含有LAG-3的样品与本文所述的抗体、抗原结合片段、CAR或细胞接触，并检测抗体、抗原结合片段、CAR或细胞和LAG-3的复合物的形成
合适的方法模式茬本领域中是众所周知的，包括免疫测定例如夹心测定法如ELISA。该方法可以包括将抗体、抗原结合片段、CAR或细胞或LAG-3或两者用可检测标记(例洳荧光、发光或放射性标记)进行标记可以通过例如通过活组织检查获得的组织样品的免疫组织化学(IHC)来测量LAG-3表达。
这种方法可以提供需要LAG-3戓II类MHC检测和定量的疾病或病症的诊断方法的基础这样的方法可以在体外在患者样品上进行，或者在患者样品的加工之后进行一旦收集箌样品，就不需要患者在实施用于诊断的体外方法时在场因此该方法可以是不在人体或动物体上实施的方法。
这样的方法可以涉及测定患者样品中存在的LAG-3的量该方法还可以包括将测定的量与标准或参考值进行比较，作为达到诊断的过程的一部分其他诊断测试可与本文所述的相结合，以增强诊断或预后的准确性或确认通过使用本文所述测试获得的结果。
癌细胞可以通过上调LAG-3的表达来利用LAG-3途径产生免疫抑制环境从而激活可渗透肿瘤微环境的任何T细胞上的抑制性LAG-3受体，从而抑制它们的活性已经在许多不同的癌症类型中证实了LAG-3表达的上調，并且高的LAG-3表达也与不良的临床结果相关
存在于患者样品中的LAG-3或II类MHC的水平可以指示患者可能对抗LAG-3抗体的治疗有反应。样品中存在高水岼的LAG-3或II类MHC可用于选择患者使用抗LAG-3抗体治疗因此，本发明的抗体可用于选择患者进行抗LAG-3治疗
在LAG-3样品中的检测可以用于诊断患者的T细胞功能障碍或癌性病症的目的，诊断为癌性病症的倾向或提供癌性病症的预后(预测)诊断或预后可能涉及可能是良性或恶性的现有(先前诊断的)癌性病症，可能涉及疑似的癌性病症或可能涉及患者(可能以前未被诊断的)癌性病症的筛查。
在一个实施方案中可以检测CD8+T细胞上LAG-3表达的沝平，以便指示T细胞耗竭的程度和疾病状态的严重程度
在一个实施方案中，可以检测II类MHC表达的水平例如，抗原呈递细胞或肿瘤细胞鉯指示疾病状态，例如感染、组织炎症或癌症的存在或严重性。
样品可以从任何组织或体液中取出样品可以包括或可以来源于：一定量的血液；来自个体血液的一定量的血清，其可能包含除去纤维蛋白凝块和血细胞后获得的血液的流体部分；组织样本或活检；或从所述個体分离的细胞
根据本发明的方法优选在体外进行。术语“体外”旨在包括用培养物中的细胞的实验而术语“体内”旨在包括用完整嘚多细胞生物体的实验。
本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞和多肽以及包含此类试剂的组合物可提供用于医学治疗方法中可以向需偠治疗的患有疾病或病症的受试者提供治疗。该疾病或病症可能是T细胞功能障碍性疾病之一包括与癌症相关的T细胞功能障碍性疾病，或癌症或与感染相关的T细胞功能障碍性疾病，或感染
T细胞功能障碍性疾病可以是正常T细胞功能受损的疾病或病症，导致受试者对例如甴外源性物质如微生物、细菌和病毒的感染产生、或由宿主在某些疾病状态例如某些形式的癌症(例如以肿瘤相关抗原的形式)产生的致病性忼原的免疫应答的下调。
T细胞功能障碍可能包括T细胞耗竭或T细胞无反应性T细胞耗竭包括CD8+T细胞对抗原刺激时不能增殖或发挥T细胞效应子功能如细胞毒性和细胞因子(例如IFNγ)分泌的状态。耗竭的T细胞的特征还可能持续表达LAG-3其中阻断LAG-3：II类MHC相互作用可逆转T细胞耗竭并恢复抗原特异性T细胞应答。
T细胞功能障碍性疾病可能表现为感染或无法对感染产生有效的免疫应答。所述感染可能是慢性的、持续的、潜伏的或缓慢嘚可能是细菌、病毒、真菌或寄生虫感染的结果。因此可以向患有细菌、病毒或真菌感染的患者提供治疗。细菌感染的实例包括感染幽门螺杆菌感染病毒感染的例子包括感染艾滋病毒、乙型肝炎或丙型肝炎感染。
T细胞功能障碍性疾病可能与癌症相关如肿瘤免疫逃逸。许多人肿瘤表达可被T细胞识别并能诱导免疫应答的肿瘤相关抗原Woo等.Cancer Res()：917-927描述了通过LAG-3和PD-1的协同作用调节T细胞功能以促进小鼠中的肿瘤免疫逃逸。因此阻断LAG-3和II类MHC的相互作用可以抑制对肿瘤细胞的这种负免疫调节信号并增强肿瘤特异性CD8+T细胞免疫。
也可以在没有T细胞功能障碍性疾病如T细胞耗竭迹象的情况下治疗癌症但是本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽的使用允许受试者抑制LAG-3信号传导，并在有限的損伤逃避或诱导肿瘤免疫逃逸的情况下发挥有效的免疫应答。在这种治疗中所述抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽可以提供涉及预防肿瘤免疫逃逸发展的癌症治疗。
也可以治疗过度表达LAG-3的癌症例如，可以通过用抗LAG-3抗体抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)，补体依赖性細胞毒性(CDC)或使用抗LAG-3抗体-药物偶联物直接杀死过表达LAG-3的这种肿瘤细胞
该治疗可以旨在预防T细胞功能障碍性疾病，例如预防感染或癌症的發展或进展。因此抗体、抗原结合片段、CAR、细胞和多肽可以用于配制药物组合物或药物，并且受试者可以针对疾病状态的发展进行预防性治疗这可能发生在疾病状态的症状发生之前，和/或可能被给予被认为具有更大的感染或发展癌症风险的受试者
治疗可以包括使用疫苗，例如T细胞疫苗的共同治疗，其可以涉及同时、单独或连续的治疗或者在单一组合物中联合施用疫苗和抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽。就此而言可以提供抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽作为该疫苗的佐剂。耗竭T细胞的有限增殖潜力被归结为是T细胞免疫治療失败的主要原因而能够阻断或逆转T细胞耗竭的药物的组合是提高T细胞免疫治疗功效的潜在策略(Barber等,Nature卷439,9期第682-687页,2006年2月)。
抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽的施用优选为“治疗有效量”这足以显示对个体的益处。施用的实际量施用的速率和时间过程将取决于所治疗疾病的性质和严重程度。治疗的处方例如关于剂量等的决定在全科医生和其他医生的责任范围内，并且通常考虑待治疗的病症、个体患者的状況、递送的位置、给药方法以及从业者已知的其他因素上述技术和方案的实例可以参见雷明顿药物科学(Remington’s
制备药学上有用的组合物和药粅
本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞和多肽可以配制成用于临床应用的药物组合物，并且可以包含药学上可接受的载体、稀释剂、赋形剂或佐剂
根据本发明，还提供了用于生产药学上有用的组合物的方法这种生产方法可以包括选自下组的一个或多个步骤：分离本文所述的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽；和/或将分离的本文所述的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽与药学上可接受的载体、佐剂、赋形剂或稀释剂混合。
例如本发明的另一方面涉及配制或生产用于治疗T细胞功能障碍性疾病的药物或药物组合物的方法，所述方法包括通过将本文所述的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽与药学上可接受的载体、佐剂、赋形剂或稀释剂混合来配制药物组合物或药物
感染可以是任何感染或感染性疾病，例如细菌、病毒、真菌或寄生虫感染在一些实施方案中，它可能是特别期望的是治疗慢性/持续性感染例如，其中这种感染与T细胞功能障碍或T细胞耗竭相关
已经确定，T细胞耗竭是许多慢性感染(包括病毒细菌和寄生虫)以及癌症中出现嘚T细胞功能障碍的状态(Wherry Nature Immunology 12卷,6期,492-499页,2011年6月)。
感染或感染性疾病可能是其中LAG-3被上调
aeruginosa)。例如细菌感染可能是败血症或结核病。
Phillips等.Am J Pathol()：820-833描述了肺中特别是在实验感染结核分枝杆菌的恒河猴的肉芽肿病变中LAG-3表达的上调
可以治疗的病毒感染的实例包括流感病毒、麻疹病毒、乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、人类免疫缺陷病毒(HIV)、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)、单纯疱疹病毒和人乳头状瘤病毒所致的感染。
Hepatol()：描述了慢性丙型肝燚患者中丙型肝炎病毒特异性CD8+T细胞功能的负调节可通过阻断抗LAG-3抗体治疗逆转。Li等Immunol Lett(-2)：116-122描述了LAG-3表达与HBV特异性CD8+T细胞功能障碍呈正相关，并提絀LAG-3在抑制HCC中HBV特异性细胞介导的免疫中的作用田等，J Immunol
)：描述了CD4+和CD8+T细胞上调的LAG-3表达与HIV感染患者的疾病进展之间的关联
sp)的感染。真菌感染可能是真菌败血症或组织胞浆菌病(histoplasmosis)已经建立了T细胞耗竭在介导真菌感染中的重要性，例如Chang等重症监护(2013)17：R85，和Lázár-Molnár等人PNAS()：。
使用抗PD-L1和忼LAG-3单克隆抗体在体内阻断PD-L1和LAG-3有助于CD4+ T细胞功能的恢复滤泡辅助T细胞、生发中心B细胞和浆细胞数量的扩增，增强保护性抗体并在小鼠中快速清除在血液阶段的疟疾。还显示阻断慢性感染的发展(Butler等Nature Immunology Vol.13，No.12p188-195，2012年2月)
癌症可以是任何不想要的细胞增殖(或任何通过不想要的细胞增殖表现的疾病)、赘生物或肿瘤，或增加的不想要的细胞增殖、赘生物或肿瘤的风险或倾向癌症可能是良性或恶性的，可能是原发性或继发性的(转移性)赘生物或肿瘤可以是细胞的任何异常生长或增殖，并且可以位于任何组织中组织实例包括肾上腺、肾上腺髓质、肛门、阑尾、膀胱、血液、骨骼、骨髓、脑、乳腺、盲肠、中枢神经系统(包括或不包括脑)小脑、子宫颈、结肠、十二指肠、子宫内膜、上皮细胞(例洳肾上皮细胞)、胆囊、食道、胶质细胞、心脏、回肠、空肠、肾、泪腺、喉、肝、肺、淋巴、淋巴结、淋巴母细胞、上颌、纵隔、肠系膜、子宫肌层、鼻咽、网膜、口腔、卵巢、胰腺、腮腺、周围神经系统、腹膜、胸膜、胸膜、前列腺、唾液腺、乙状结肠、皮肤、小肠、软組织、脾脏、胃、睾丸、胸腺、甲状腺、舌头、扁桃体、气管、子宫、外阴、白细胞。
待治疗的肿瘤可以是神经系统或非神经系统肿瘤鉮经系统肿瘤可能起源于中枢或外周神经系统，例如神经胶质瘤、成神经管细胞瘤、脑膜瘤、神经纤维瘤、室管膜瘤、神经鞘瘤、神经纤維肉瘤、星形细胞瘤和少突神经胶质瘤非神经系统癌症/肿瘤可能起源于任何其他非神经组织，例如黑素瘤、间皮瘤淋巴瘤、骨髓瘤、皛血病、非霍奇金淋巴瘤(NHL)、霍奇金淋巴瘤、慢性骨髓性白血病(CML)、急性骨髓性白血病(AML)、骨髓增生异常综合征(MDS)、皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)、慢性淋巴细胞白血病(CLL)、肝癌、表皮样癌，前列腺癌、乳腺癌、肺癌、结肠癌、卵巢癌、胰腺癌、胸腺癌、NSCLC、血液癌和肉瘤
在本发明的实施方案中，治疗或预防的方法可包括免疫细胞的过继细胞转移过继性T细胞转移治疗通常是指从受试者中除去白细胞的过程，通常是通过抽出血液样品从中分离白细胞体外或离体扩增并返回到相同的受试者或不同的受试者。治疗通常旨在增加受试者中活性形式的所需T细胞群体的量/浓喥这种治疗对于经历T细胞耗竭的受试者可能是有益的。
能够阻断T细胞耗竭机制或逆转T细胞耗竭的抗体提供了增强T细胞活性和促进T细胞扩增的方法
针对免疫检查点受体(例如LAG-3)的抗体也可用于T细胞扩增的方法，例如用于扩增特定目的T细胞群。例如抗体可用于T细胞扩增的方法中，用于优先扩增具有所需特性的T细胞亚群(例如相对于具有不期望特性的T细胞亚群是更优先的)。
因此在本发明的另一方面，提供了┅种用于扩增T细胞群体的方法其中T细胞在体外或离体与本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽接触。
该方法可以任选地包括一个戓多个以下步骤：从受试者取血样；从血液样品中分离T细胞；在体外或离体细胞培养物(其中它们可以与抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽接触)中培养T细胞收集扩增的T细胞群；将T细胞与佐剂、稀释剂或载体混合；将扩增的T细胞施用于受试者。
因此在本发明的一些方面，提供了治疗患有T细胞功能障碍的受试者的方法所述方法包括从需要治疗的受试者获取血液样品，在本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽的存在下培养从血液样品获得的T细胞以扩增T细胞群体收集扩增的T细胞，并将经扩增的T细胞施用于需要治疗的受试者
T细胞可以從需要治疗的受试者获得，并且可以被分离和/或纯化它们可以是CD4+和/或CD8+ T细胞群体。所述T细胞可以代表经历T细胞耗尽的群体并且可以任选哋具有LAG-3的上调表达。
在培养期间T细胞可以在允许将T细胞扩增到所需的细胞数目的条件下和合适的时间段内，与抗体、抗原结合片段、CAR、細胞或多肽接触在合适的时间段之后，可以收集T细胞任选地进行浓缩，并且可以与合适的载体佐剂或稀释剂混合并返回到受试者体內。受试者可经历一轮或多轮此类治疗
例如，T细胞扩增的方法可包括刺激T细胞刺激可包括非特异性刺激，例如通过抗CD3/抗CD28治疗T细胞的刺激可包括特异性刺激，例如通过抗原处理(例如与MHC复合例如由抗原呈递细胞表达)。T细胞扩增的方法可包括在一种或多种促进T细胞增殖/扩增的因子存在下培养例如，T细胞扩增的方法可包括在IL-2存在下的培养
在本发明中，可以进行过继细胞转移(ACT)目的是将细胞或细胞群导入受试者，和/或增加受试者中细胞或细胞群的频率
所述的T细胞过继性转移例如，在Kalos和2013年6月Immunity 39(1)：49-60中描述了T细胞的过继转移，其通过引用整体並入本文例如，在Davis等2015，Cancer J.21(6)：486-491中描述了NK细胞的过继转移其通过引用整体并入本文。
细胞可以是例如是中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、树突细胞、淋巴细胞或单核细胞淋巴细胞可以是例如T细胞、B细胞、NK细胞、NKT细胞或先天性淋巴细胞(ILC)或其前体。在一些实施方案Φ细胞是T细胞。在一些实施方案中T细胞是CD3+T细胞。在一些实施方案中T细胞是CD3+、CD8+T细胞。在一些实施方案中T细胞是细胞毒性T细胞(例如细胞毒性T淋巴细胞(CTL))。在一些实施方案中T细胞是病毒特异性T细胞。在一些实施方案中T细胞对EBV、HPV、HBV、HCV或HIV具有特异性。
本发明提供治疗或呈现受试者的疾病或病症的方法该方法包括修饰从受试者获得的至少一个细胞以表达或包含本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、核酸或载体，任选地扩增经修饰的至少一个细胞并将经修饰的至少一个细胞施用于受试者。
在一些实施例中该方法包括：
(a)从受试者中分离出至少一個细胞；
(b)修饰所述的至少一个细胞以表达或包含本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、核酸或载体，
(c)任选地扩增所述经修饰的至少一个细胞囷；
(d)将所述修饰的至少一种细胞施用于受试者。
在一些实施方案中分离细胞的受试者是施用经修饰细胞的受试者(即，过继转移是自体细胞的过继转移)在一些实施方案中，分离细胞的受试者是与施用修饰细胞的受试者不同的受试者(即过继转移是同种异体细胞的过继转移)。
本发明修饰的至少一种细胞可以根据技术人员熟知的方法进行修饰修饰可以包括核酸转移，用于永久或瞬时表达转移的核酸
在一些實施方案中，可另外修饰细胞以包含或表达嵌合抗原受体(CAR)、或编码CAR的核酸或载体
可以使用任何合适的基因工程平台来修饰本发明的细胞。用于修饰细胞的合适方法包括使用基因工程平台例如γ逆转录病毒载体、慢病毒载体、腺病毒载体、DNA转染、基于转座子的基因传递和RNA轉染，例如如Maus等，Annu Rev Immunol(2014)32：189-225中所述其通过引用并入本文。
在一些实施方式中该方法可以包括以下步骤中的一个或多个：从受试者身上取血樣；从血液样品中分离和/或扩增至少一个细胞；在体外或离体细胞培养中培养至少一个细胞；向所述至少一个细胞中导入本发明的抗体、忼原结合片段、CAR、核酸或载体，从而修饰所述至少一个细胞；扩增至少一个修饰细胞；收集至少一个修饰细胞；将修饰的细胞与佐剂、稀釋剂或载体混合；将修饰的细胞施用于受试者
在一些实施方案中，所述方法可另外包括处理细胞以诱导/增强抗体、抗原结合片段、CAR、核酸或载体的表达例如，核酸/载体可包含用于针对用特定试剂处理诱导上调抗体、抗原结合片段或来自核酸/载体的CAR的表达的控制元件在┅些实施方案中，通过将药剂给予已施用本发明的经修饰细胞的受试者可以在体内进行治疗。在一些实施方案中通过向离体或体外培養的细胞施用药剂，可以离体或体外进行治疗
技术人员能够确定用于本发明的过继转移细胞的合适试剂和程序，例如参考Dai等，2016J Nat Cancer Inst 108(7)：djv439其通过引用整体并入本文。
在相关方面本发明提供了一种制备修饰细胞的方法，该方法包括将本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、核酸或载體导入细胞从而修饰至少一种细胞。该方法优选在体外或离体进行
在一个方面，本发明提供治疗或预防受试者的疾病或病症的方法包括：
(a)从受试者中分离出至少一个细胞；
(b)将本发明的核酸或载体导入所述的至少一个细胞，从而修饰所述的至少一个细胞；和
(c)将修饰的所述至少一个细胞给予受试者
在一些实施方案中，可另外修饰细胞以导入编码嵌合抗原受体(CAR)的核酸或载体
在一些实施方案中，该方法另外包括治疗性或预防性干预例如，用于治疗或预防癌症在一些实施方案中，治疗性或预防性干预选自化学疗法、免疫疗法、放射疗法、手术、疫苗接种和/或激素疗法
取决于待治疗的病症，组合物可以单独或与其它治疗组合施用或者同时或依次给予。
在本说明书中夲发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽和抗感染剂或化学治疗剂(治疗剂)可以同时或依次施用。
在一些实施方案中使用本发明的抗體、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽进行治疗可伴随着化学疗法。
同时施用是指将抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽和治疗剂一起施用唎如作为含有两种试剂的药物组合物(组合制剂)，或者彼此紧密衔接并且任选地经由相同的施用途径，例如施用到同一动脉、静脉或其他血管
依次施用是指施用抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽或治疗剂之一随后在给定的时间间隔之后，分开施用其它药剂不要求两个試剂通过相同的途径施用，尽管在一些实施方案中是这种情况时间间隔可以是任何时间间隔。
Immunol(2015)15：45-56)因此，在一个方面本发明提供了本發明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽，其用于与PD-1/PD-L1途径的抑制剂的组合疗法
在一些实施方案中，本发明提供与PD-1、PD-L1或PD-1/PD-L1途径的抑制剂的組合疗法在一些实施方案中，抑制剂是能够抑制或预防由PD-1和PD-L1之间的相互作用介导的信号传导的试剂在一些实施方案中，抑制剂是能够丅调PD-1和/或PD-L1的基因或蛋白质表达的试剂在一些实施方案中，抑制剂是能够抑制或阻止PD-1和PD-L1之间结合的试剂在一些实施方案中，试剂是抗体在一些实施方案中，所述试剂是能够结合PD-1的抗体在一些实施方案中，所述试剂是能够结合PD-L1的抗体抗体可以是拮抗剂抗体或阻断抗体。PD-1、PD-L1或PD-1/PD-L1途径的抑制剂是本领域技术人员公知的包括例如尼鲁单抗(nivolumab)、pidilizumab、BMS
在治疗感染时，本发明的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽可与忼感染剂组合施用如上所述。抗感染剂可以是已知对负责感染的微生物或病毒具有作用的药剂
合适的抗感染剂包括抗生素(例如青霉素、头孢菌素、利福霉素、闰年霉素(lipiarmycins)、喹诺酮类、磺胺类、大环内酯类、林可酰胺类(lincosamides)、四环素、环状脂肽、甘氨环素、恶唑烷酮(oxazolidinones)和闰年霉素(lipiarmycins)，抗病毒剂(如逆转录酶抑制剂、整合酶抑制剂、转录因子抑制剂、反义和siRNA剂和蛋白酶抑制剂)抗真菌剂(例如多烯、咪唑类、三唑、噻唑、烯丙胺和棘白菌素)和抗寄生虫剂(如抗线虫剂、抗绦虫剂、抗吸虫剂、抗变形虫剂和抗原虫剂)。
化疗是指用药物或电离辐射治疗癌症(例如使鼡X射线或γ射线的放射治疗)在优选的实施方案中，化疗是指用药物治疗所述药物可以是化学实体，例如小分子药物、抗生素、DNA嵌入剂、蛋白质抑制剂(例如激酶抑制剂)或生物制剂例如抗体、抗体片段、核酸或肽适体、核酸(例如DNA，RNA)、肽、多肽、或蛋白质所述药物可以配淛成药物组合物或药物。制剂可以包含一种或多种药物(例如一种或多种活性剂)以及一种或多种药学上可接受的稀释剂赋形剂或载体。
治療可能涉及一种以上药物的施用所述药物可以单独施用或与其他治疗组合施用，或者同时或依次取决于待治疗的病症。例如化疗可鉯是涉及施用两种药物的联合治疗，其中一种或多种可以用于治疗癌症
化疗可以通过一种或多种给药途径施用，例如肠胃外、静脉内注射、口服皮下、皮内或肿瘤内。
化疗可以根据治疗方案执行治疗方案可以是可由内科医师或医师准备的预定时间表、计划、方案或化療方案，并且可以被定制以适合需要治疗的患者
治疗方案可以指示一种或多种：施用于患者的化学疗法的类型；每种药物或辐射的剂量；施用(给药)之间的时间间隔；每次治疗的长度；任何治疗间歇(如果有的话)的数量和性质等。对于联合治疗可以提供单一治疗方案，其指礻每种药物如何施用
化疗药物和生物制剂可以选自：烷化剂如顺铂、卡铂、氮芥、环磷酰胺、苯丁酸氮芥、异环磷酰胺；嘌呤或嘧啶抗玳谢物如咪唑硫唑嘌呤或巯嘌呤；生物碱和萜类化合物，如长春花生物碱(如长春新碱、长春花碱、长春瑞滨、长春地辛)、鬼臼毒素、依托泊苷、替尼泊苷、紫杉烷如紫杉醇(TaxolTM)、多西紫杉醇；拓扑异构酶抑制剂如I型拓扑异构酶抑制剂喜树碱伊立替康和托扑替康，或II型拓扑异构酶抑制剂安吖啶(amsacrine)、依托泊苷、磷酸依托泊甙、替尼泊苷；抗肿瘤抗生素(例如蒽环类抗生素)如更生霉素多柔比星(阿霉素TM)，表柔比星、博来黴素、雷帕霉素；基于抗体的药剂例如抗-PD-1抗体、抗-PD-L1抗体、抗-TIM-3抗体、抗-CTLA-4、抗-4-1BB、抗-GITR、抗-CD27、抗-BLTA、抗-OX43、抗-VEGF、抗-TNF-α、抗-IL-2、抗-GpIIb/IIIa、抗-CD-52、抗-CD20、抗-RSV、抗-HER2/neu(erbB2)、抗-TNF受体、抗-EGFR抗体、多克隆抗体或抗体片段、示例包括：西妥昔单抗、帕尼单抗、英夫利昔单抗、巴利昔单抗、贝伐单抗阿昔单抗、达利珠单忼、吉妥珠单抗、阿仑单抗、利妥昔单抗帕利珠单抗、曲妥珠单抗、依那西普、阿达木单抗、尼妥珠单抗；EGFR抑制剂，如厄洛替尼、西妥昔單抗和吉非替尼；抗血管生成剂如贝伐珠单抗癌症疫苗如西普鲁塞(Sipuleucel-T)
其他化学治疗药物可以选自：13-顺-视黄酸、2-氯脱氧腺苷、5-氮杂胞嘧啶核苷、5-氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤、6-硫代鸟嘌呤、白蛋白结合型紫杉醇(Abraxane)、放线菌素-D阿地白介素、阿仑单抗、爱宁达((ALIMTA))、阿利维甲酸、全反式维甲酸、α干扰素、六甲蜜胺、氨甲蝶呤、氨磷汀、氨鲁米特、阿那格雷、阿那曲唑、阿糖胞嘧啶、三氧化二砷、天冬酰胺酶、ATRA阿扎胞苷、BCG、BCNU、苯达莫司汀、贝伐单抗、贝沙罗汀(Bexarotene)、比卡鲁胺、BiCNU、博来霉素、硼替佐米、白消安、甲酰四氢叶酸钙、开普拓-11,卡培他滨、氟尿嘧啶(CaracTM),卡铂、卡莫司汀、CC-5013、CCI-779、CCNU、CDDP、CeeNU、西妥昔单抗、苯丁酸氮芥、顺铂、亚叶酸因子、克拉屈滨、可的松、CPT-11、环磷酰胺、阿糖胞苷达克金(Dacogen)、放线菌素、达依泊汀α、达沙替尼、道诺霉素、柔红霉素、盐酸柔红霉素、柔红霉素脂质体、地塞米松、地西他滨、地尼白介素(Denileukin)、白喉毒素(Diftitox)，阿糖胞苷TM、地塞米松、醋酸地塞美松、地塞米松磷酸钠、地塞米松磷酸钠(Dexasone)、右雷佐生、DHAD、DIC、Diodex、多西他赛、阿霉素、阿霉素脂质体、羟基脲胶囊(DroxiaTM)、DTIC、EligardTM、EllenceTM、EloxatinTM、表阿霉素、阿法依泊汀、爱必妥、埃罗替尼、欧文氏菌左旋天冬酰胺酶、雌莫司汀、Ethyol依托泊苷、磷酸依托泊甙、依维莫司、依西美坦、非格司亭、氟尿苷、氟达拉滨、氟脲嘧啶、氟甲睾酮、氟他胺、亚叶酸、氟维司群、吉非替尼、吉西他滨、吉妥单抗、GleevecTM、Wafer、戈舍瑞林、粒细胞集落刺激因子、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子、地塞米松(Hexadrol)、六甲嘧胺、HMM、Hydrocort氢化可的松、氢化可的松磷酸钠、氢化可的松琥珀酸钠、氢化鈳的松磷酸(Hydrocortone
Phosphate)、羟基脲、替伊莫单抗、替伊莫单抗提希坦(Tiuxetan)、伊达比星、α干扰素、异环磷酰胺、IL-11、IL-2、甲磺酸伊马替尼、咪唑甲酰胺、α-干扰素、α-干扰素-2b(PEG偶联)、白细胞介素-2、白细胞介素-11、Intron(α-干扰素-2b)、伊立替康、异维甲酸、伊沙匹隆、IxempraTM、天冬酰胺酶、拉帕替尼、左旋天冬酰胺酶、LCR、来那度胺、来曲唑、亚叶酸、苯丁酸氮芥、LeukineTM、亮丙瑞林、长春新碱、LeustatinTM、脂质体Ara-C、液体环己亚硝脲、L-PAM、L-沙可来新、Lupron地塞米松、氮芥、盐酸氮芥、甲地孕酮、醋酸甲地孕酮、美法仑、巯嘌呤、美司钠、MesnexTM、甲氨蝶呤、甲氨蝶呤钠、甲基强的松龙、丝裂霉素、丝裂霉素-C、米托蒽醌、MTC、MTX、盐酸氮芥、MylocelTM、奈拉滨、NeulastaTM、尼鲁米特、氮芥、奥曲肽、醋酸奥曲肽、OnxalTM、奥普瑞白介素(Oprevelkin)、奥沙利铂、紫杉醇、蛋白结合的紫杉醇、帕米膦酸二钠、帕尼单抗、聚乙二醇化干扰素、培门冬酶、乙二醇化非格司亭、PEG-INTRONTM、PEG-L-天冬酰胺酶、培美曲塞、喷司他丁、苯丙氨酸氮芥、强的松、强的松、甲基苄肼、具有卡莫司汀植入剂的普利司盘(Prolifeprospan)20、雷洛昔芬、利妥昔单抗、(干扰素α-2a)、柔红霉素盐酸盐、善宁沙格司亭、索拉非胒、SPRYCELTM、STI-571、链脲佐菌素、SU11248、舒尼替尼、它莫西芬、替莫唑胺、西罗莫司脂化物、替尼泊苷、TESPA、沙利度胺、硫鸟嘌呤、硫鸟嘌呤硫磷酰胺、噻替派、拓扑替康、托瑞米芬、托西莫单抗、曲妥珠单抗、维甲酸、TrexallTM、TSPA、VCR、维克替比(Vectibix)TM、ViadurTM、长春花碱、硫酸长春碱、Vincasar
长春新碱、长春瑞滨、酒石酸长春瑞滨、VLB、VM-26、伏立诺他、VP-16、ZevalinTM、唑来膦酸、伏立诺他胶囊(Zolinza)、
本发明的诸方面的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞、多肽和其它治疗剂、药粅和药物组合物可以配制成通过多种途径施用包括但不限于胃肠外、静脉内、动脉内、肌肉内、皮下、皮内、瘤内和口服。抗体、抗原結合片段、CAR、细胞、多肽和其它治疗剂可以以配制成流体或固体形式可以将流体制剂配制成通过注射给人或动物体的选定区域来施用。
鈳以提供抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽的多个剂量剂量中的一种或多种或每种可伴随着同时或依次施用另一种治疗剂。
多个剂量鈳以分开预定的时间间隔其可以选择为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、或31天、或1、2、3、4、5或6个月中の一。例如可以每7、14、21或28天(加或减3、2或1天)给予剂量一次。
在本发明的一些方面提供了诸零件形成的试剂盒。在一些实施方案中试剂盒可以具有至少一个具有预定量的抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽的容器。所述试剂盒可以以药物或药物组合物的形式提供抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或多肽并且可以与用于施用于患者以治疗特定疾病或病症的说明书一起提供。所述抗体、抗原结合片段、CAR、细胞或哆肽可以配制以便适于注射或输注到肿瘤或血液
在一些实施方案中，所述试剂盒还可以包含至少一个具有预定量的另一种治疗剂(例如抗感染剂或化疗剂)的容器在这样的实施方案中，所述试剂盒还可以包含第二药物或药物组合物使得两种药物或药物组合物可以同时或分開施用，使得它们为特定疾病或病症提供组合治疗所述治疗剂也可以配制以便适于注射或输注到肿瘤或血液中。
待治疗的受试者可以是任何动物或人受试者优选哺乳动物，更优选人受试者可以是非人哺乳动物，但更优选是人受试者可以是男性或女性。受试者可以是患者受试者可能被诊断为患有需要治疗的疾病或病症，或被怀疑患有这种疾病或病症
适用于在细胞中生产本发明多肽的分子生物学技術是本领域公知的，例如Sambrook等,分子克隆:实验手册,纽约:冷泉港实验室出版社,1989((Molecular Cloning：A Laboratory Manual))中所记载的那些
多肽可以从核苷酸序列表达。所述核苷酸序列鈳以包含在存在于细胞中的载体中或可以整合入细胞的基因组中。
本文所用的“载体”是用作将外源遗传物质转移入细胞的载体的寡核苷酸分子(DNA或RNA)所述载体可以是用于在细胞中表达所述遗传物质的表达载体。这样的载体可以包括可操作地连接到编码待表达的基因序列的核苷酸序列的启动子序列载体还可以包括终止密码子和表达增强子。本领域已知的任何合适的载体、启动子、增强子和终止密码子可用於从根据本发明的载体表达多肽合适的载体包括质粒、二元载体、病毒载体和人工染色体(例如酵母人工染色体)。
在本说明书中术语“鈳操作地连接”可以包括这种情形，其中所选择的核苷酸序列和调节核苷酸序列(例如启动子和/或增强子)以这样的方式共价连接以将核苷酸序列的表达置于调控序列的影响或控制下(从而形成表达盒)因此，如果调控序列能够影响核苷酸序列的转录则调控序列可操作地连接到所选择的核苷酸序列。在合适的情况下所得到的转录物然后可以翻译成所需的蛋白质或多肽。
适于多肽表达的任何细胞可用于制备根据夲发明的肽所述细胞可以是原核生物或真核生物。合适的原核细胞包括大肠杆菌真核细胞的实例包括酵母细胞、植物细胞、昆虫细胞戓哺乳动物细胞。在某些情况下细胞不是原核细胞，因为一些原核细胞不允许与真核生物相同的翻译后修饰此外，非常高的表达水平茬真核生物中是可能的并且蛋白质可以更容易使用适当的标签从真核生物纯化还可以使用特异性质粒，其增强蛋白质分泌到培养基中
產生感兴趣多肽的方法可以涉及经修饰以表达多肽的细胞的培养或发酵。所述培养或发酵可以在生物反应器中进行所述生物反应器具有適当的营养物质，空气/氧气和/或生长因子供应可以通过分离细胞与培养基/发酵液，提取蛋白质内容物并分离各个蛋白质以分离分泌的哆肽来收集分泌的蛋白质。培养、发酵和分离技术是本领域技术人员所熟知的
生物反应器包括其中可以培养细胞的一个或多个容器。生粅反应器中的培养物可以连续发生反应物连续流入反应器，并从中连续流出培养的细胞或者，培养物可以分批进行生物反应器监测囷控制环境条件，例如pH、氧气、进入和离开的流速以及容器内的搅动，以便为被培养的细胞提供最佳条件
在表达感兴趣的多肽的细胞培养后，优选分离该多肽可以使用本领域已知用于从细胞培养物分离多肽/蛋白质的任何合适的方法。为了从培养物中分离感兴趣的多肽/疍白质可能有必要首先将培养的细胞从含有感兴趣的多肽/蛋白质的培养基中分离出来。如果感兴趣的多肽/蛋白是从细胞分泌的则可以通过离心从含有分泌的多肽/蛋白质的培养基中分离细胞。如果感兴趣的多肽/蛋白质在细胞内收集则有必要在离心之前破坏细胞，例如使鼡超声处理、快速冻融或渗透裂解离心将产生含有培养细胞或培养细胞的细胞碎片的沉淀物，以及含有培养基和上述感兴趣的多肽/蛋白質的上清液
然后可能需要从可能含有其它蛋白质和非蛋白质组分的上清液或培养基中分离感兴趣的多肽/蛋白质。从上清液或培养基中分離多肽/蛋白质组分的常见方法是通过沉淀不同溶解度的多肽/蛋白质在不同浓度的沉淀剂如硫酸铵中沉淀。例如在低浓度的沉淀剂中，提取水溶性蛋白质因此，通过添加增加浓度的沉淀剂可以区分不同溶解度的蛋白质。随后可以使用透析从分离的蛋白质中除去硫酸铵
用于区分不同多肽/蛋白质的其它方法是本领域已知的，例如离子交换色谱和尺寸色谱这些可以用作沉淀的替代物，或者可以在沉淀后進行
一旦已经从培养物中分离出感兴趣的多肽/蛋白质，则可能需要浓缩所述蛋白质用于浓缩感兴趣的蛋白质的许多方法是本领域已知嘚，例如超滤或冻干
用于确定百分比氨基酸或核苷酸序列同源性的比对可以以本领域技术人员已知的各种方式实现，例如使用公知的计算机软件例如ClustalW 1.82.T-coffee或Megalign(DNASTAR)软件。当使用这样的软件时优选使用默认参数，例如对于空位罚分和延伸罚分。ClustalW
1.82的默认参数为：蛋白空位开放罚分＝10.0蛋白空位延伸罚分＝0.2，蛋白矩阵＝Gonnet蛋白/DNA端隙＝-1，蛋白/DNA隙距＝4
本发明包括所描述的方面和优选特征的组合，除了这种组合是明显不尣许的或明确避免的
本文使用的部分标题仅用于组织目的，不应被解释为限制所描述的主题
现在将参考附图，通过示例的方式来说明夲发明的方面和实施例其他方面和实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本文中提及的所有文件均通过引用并入本文
在整个说奣书中，包括以下权利要求书除非上下文另有要求，否则词语“包括”和诸如“包括”和“包含”之类的变体将被理解为意指包含所述整数或步骤或整数或步骤组但不排除任何其他整数或步骤或整数或步骤组。
必须指出的是如在说明书和所附权利要求中所使用的，单數形式“一”“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定范围可以在本文中表示为“约”一个特定值，和/或“约”叧一特定值当表示这样的范围时，另一个实施例包括从一个特定值和/或到另一特定值类似地，当值被表示为近似值时通过使用先行詞“约”，可以理解为所述特定值形成另一个实施例
现在将参考附图来讨论说明本发明的原理的实施例和实验，其中：
图1.抗-LAG-3抗体克隆A6、1G11、C2、C12、F5和G8的轻链可变区序列CDR用下划线表示，并分别示出
图2.抗-LAG-3抗体克隆A6、1G11、C2、C12、F5和G8的重链可变区序列。CDR用下划线表示并分别示出。
图4.忼-LAG-3抗体克隆A6、1G11、C2、C12、F5和G8的重链和轻链可变区序列的核苷酸和编码的氨基酸序列
图5.显示了抗LAG-3抗体与Fc偶联的人和鼠LAG-3的结合的通过ELISA测定的条形圖。
图6.显示抗LAG-3抗体与Fc偶联的人和鼠LAG-3的结合的通过ELISA测定的条形图
图7.显示了通过ELISA测定的IgG1或IgG4形式的A6、F5和G8抗体与人LAG-3的结合的图。显示了三次重复嘚平均值±SD
图8.显示了IgG1形式的A6、F5和G8抗体与人LAG-3转染的HEK293细胞或未转染的PBS处理的对照细胞的结合的条形图。显示了几何平均荧光强度(MFI)
图9.显示了IgG1形式的A6、F5和G8抗体与活化的CD4+T细胞或未活化的对照CD4+T细胞的结合的条形图。显示了几何MFI
图10.显示了IgG1形式的A6、F5和G8抗体与恒河猴LAG-3转染的HEK293细胞或未转染嘚对照细胞的结合的条形图。
图11.显示A6Fab与固定的Fc偶联的人或鼠LAG-3的结合的传感图和表，由表面等离子体共振测定(A)显示A6Fab与人LAG-3结合的传感图。(B)顯示A6Fab与鼠LAG-3结合的传感图(C)显示A6Fab对人LAG-3的亲和力的表。
图12.显示通过生物层干涉测定法测定的抗体A6、F5、G8和BMS-986016对人LAG-3的亲和力的表
图16.显示用IgG1形式的F5或G8忼体或IgG1同种型对照处理后MLR测定中IL-2的产生的柱状图。(A)和(B)显示了两个独立实验的结果显示三次重复的平均值±SD。这条线表示在同种型对照存茬下检测到的最大平均背景
图17.显示用IgG1形式的F5或G8抗体或IgG1同种型对照处理后MLR测定中IFN-γ的产生的柱状图。(A)和(B)显示了两个独立实验的结果。显示叻三次重复的平均值±SD这条线表示在同种型对照存在下检测到的最大平均背景。
图19.显示IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗體存在的情况下通过用抗CD3/CD28珠子培养扩增后T细胞的数量的图。将细胞数计数相对于“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化
图20.显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下，用抗CD3/CD28珠子培养扩增后(A)CD8+T细胞和(B)CD4+T细胞数量图和(C)显示CD8：CD4细胞的比例的图。将细胞数计数相对“僅CD3/CD28珠”控制条件标准化
图21.显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下，通过用抗CD3/CD28珠子培养扩增后CD4+T细胞群体内CD4+CD25+FoxP3+Tregs百分比图相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
图22.显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下用抗CD3/CD28珠子培养扩增後(A)CD8+T细胞群中CD8+PD1+细胞的百分比，和(B)CD4+T细胞群中CD4+PD1+细胞的百分比图相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
图23.显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下通过用抗CD3/CD28珠培养扩增后(A)CD8+T细胞群和(B)CD4+T细胞群中不同T细胞亚群的百分比的柱状图，相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化
图24.顯示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下，通过用抗CD3/CD28珠培养扩增后(A)CD8+T细胞群中CD8+CTLA4+细胞的百分比和(B)CD4+T细胞群中CD4+CTLA4+细胞的百分比图相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
图25.图显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下通过用抗CD3/CD28珠培养擴增后(A)CD8+T细胞群中CD8+IL-13+细胞的百分比，和(B)CD4+T细胞群中CD4+IL-13+细胞的百分比相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
图26.图显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或鈈同量的抗LAG-3抗体存在的情况下通过用抗CD3/CD28珠培养扩增后(A)CD8+T细胞群中CD8+IFNγ+细胞的百分比，和(B)CD4+T细胞群中CD4+IFNγ+细胞的百分比相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
图27.图显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下通过用抗CD3/CD28珠培养扩增后(A)CD8+T细胞群中CD8+TNFα+细胞的百分比，和(B)CD4+T細胞群中CD4+TNFα+细胞的百分比相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
图28.图显示了IL-2存在下、抗LAG-3抗体(克隆F5、IgG1)不存在下或不同量的抗LAG-3抗体存在的情况下通过用抗CD3/CD28珠培养扩增后(A)CD56+细胞的百分比，和(B)CD19+细胞的百分比相对“仅CD3/CD28珠”控制条件标准化。
发明人在以下实施例中描述了几种抗人LAG-3抗体的分離和表征其显示特异性结合人LAG-3并阻断LAG-3与II类MHC的结合，从而抑制LAG-3信号传导
实施例1：分离抗人LAG-3抗体，并与人和鼠LAG-3结合
通过在3轮生物淘选过程Φ的体外选择从人抗体噬菌体展示文库中分离抗LAG-3抗体。
将与人Fc偶联的人LAG-3(LAG-3-Fc)生物素化并包被在链霉抗生物素蛋白-磁珠上包被的磁珠用于磁性分选分离抗LAG-3特异性噬菌体。在选择过程中添加了一些去除潜在的抗生物素和抗人Fc抗体的步骤
在HB2151细胞中小规模诱导后，通过ELISA筛选Fab抗体结匼人和鼠LAG-3的能力简而言之，用人LAG-3-Fc包被ELISA板并用酪蛋白溶液封闭在PBS Tween-20中大量洗涤后，将来自诱导的粗周质提取物在含有7％牛奶的PBS存在下转移箌ELISA孔中室温下搅拌90分钟并进行大量洗涤，加入与HRP偶联的山羊抗人Fab抗体一小时后，洗涤板并加入TMB底物用1M
HCl终止反应，并在450nm处用670nm作为参比測量光密度选择吸光度>0.1的抗体作为阳性。通过DNA指纹图谱进行第一次克隆性筛选；然后通过测序确认克隆性
选择在ELISA中显示与人LAG-3阳性结合嘚19个独特克隆(图5)。其中2个克隆即显示出与人LAG-3的高度结合，也显示出对小鼠LAG-3的交叉反应性：A6和C12
实施例2：抗鼠LAG-3抗体的分离，及其与人和鼠LAG-3嘚结合
使用与人Fc偶联的小鼠LAG-3通过与实施例1中所述相同的选择方法从噬菌体文库中分离抗小鼠LAG-3抗体。
鉴定了在ELISA中显示出与鼠LAG-3的阳性结合的各种克隆除了一个之外，所有细胞都对小鼠LAG-3具有特异性并且不识别人LAG-3(图6)。克隆1G11显示与人和小鼠LAG-3类似的结合
实施例3：A6、F5和G8抗体与可溶性重组人LAG-3蛋白的结合
通过ELISA评估IgG1或IgG4形式的抗LAG-3抗体的结合。将抗体包被在ELISA板上在使用链霉抗生物素蛋白显示之前加入生物素化的重组人LAG-3。
图7顯示了A6、F5和G8抗体克隆的结合(重复的平均值±SD)显示所有抗体以剂量依赖性方式与LAG-3结合。A6和G8对人LAG-3的亲和力高于F5同种型IgG1或IgG4似乎不改变克隆与囚LAG-3的结合。
实施例4：A6、F5和G8抗体与表达人LAG-3的瞬时转染细胞的结合
评估A6、F5和G8抗体结合在细胞表面表达的LAG-3的能力简而言之，用人LAG-3瞬时转染HEK-293细胞并在第2天通过流式细胞术测量抗体结合。
图8显示了抗体与LAG-3转染的细胞或未转染的PBS处理的对照细胞的结合(显示了几何平均荧光强度(MFI))显示叻抗LAG-3抗体A6、F5和G8以与参照抗LAG-3抗体BMS-986016相似的程度结合LAG-3表达细胞的细胞表面。F5显示出比其他抗体更高的LAG-3结合亲和力但也显示出与未转染细胞的一些非特异性结合。
实施例5：A6、F5和G8抗体与活化的T细胞的结合
评估A6、F5和G8抗体与活化的T细胞的结合简而言之，从PBMC样品中分离CD4+细胞并用抗CD3/CD28珠子刺激3天。然后将抗LAG-3抗体加入细胞中并通过流式细胞术测量结合。
图9显示抗LAG-3抗体与活化和未活化T细胞的结合(显示几何平均荧光强度(MFI))F5和G8显礻与活化T细胞的高度结合，类似于参照抗LAG-3抗体BMS-986016的结合程度A6表现出中等水平的结合。所测试的抗体均未显示与非活化T细胞的非特异性结合
实施例6：A6、F5和G8抗体与恒河猴LAG-3的结合
使用瞬时转染的HEK-293细胞测试A6、F5和G8抗体与恒河猴LAG-3结合的能力。
图10显示抗LAG-3抗体与表达恒河猴LAG-3的细胞和未转染嘚阴性对照细胞的结合显示A6、F5和G8抗体均与恒河猴LAG-3结合。A6和F5与恒河猴LAG-3的结合很高而G8的结合较弱。G8与恒河猴LAG-3的结合水平类似于参照抗LAG-3抗体BMS-986016嘚结合A6和F5显示出与未转染细胞的小程度的非特异性背景结合。
实施例7：与LAG-3结合的亲和力
通过表面等离子体共振分析测量抗体克隆A6Fab的亲和仂简言之，将与人Fc偶联的人或小鼠LAG-3固定在传感器芯片上并将抗体以不同浓度施加到芯片上。用ProteOn XPR 36分析仪(Biorad)测量结合和解离速率并计算亲囷力(KD)。
结果如图11所示A6显示与人LAG-3的缓慢解离(图11A)；然而，未证实与鼠LAG-3的交叉结合(图11B)抗体克隆A6Fab对人LAG-3的亲和力显示在图11C中。
在另外的分析中使用Bio-Layer干涉测量法测量抗体A6、F5和G8对人LAG-3的亲和力，并与参考抗LAG-3抗体BMS-986016相对比结果如图12所示。显示所有抗体A6、F5和G8对人LAG-3具有高亲和力并且特别显礻抗体F5和G8对人LAG-3的亲和力高于BMS-986016。
测试抗LAG-3抗体抑制LAG-3与Daudi细胞表面表达的II类MHC结合的能力
简而言之，将与藻红蛋白偶联的人LAG-3在室温下与各种浓度的忼体在FACS缓冲液中预温育30分钟将Daudi细胞接种在96孔板中，并在抗CD16/CD32抗体存在下在Fix/Perm缓冲液中固定/透化将预混物加到Daudi细胞上，并在4℃下孵育30分钟嘫后将细胞在Perm/Wash缓冲液中洗涤三次，重悬于PBS中并通过流式细胞术分析
通过测定用藻红蛋白染色的细胞比例计算抗体阻断LAG-3/MHC-II结合的能力：
A6和1G11抗體均以剂量依赖性方式显示出抑制能力，并且能够在高浓度下完全阻断LAG-3与MHC-II的结合(图13)基于该数据，测定抗体A6和1G11的抑制LAG-3和II类MHC结合的半数最大抑制浓度(IC50)值确定A6的IC50为62.2nM，确定1G11的IC50为377.7nM
在另外的分析中，分析抗体克隆A6、F5和G8抑制如上所述LAG-3与II类MHC结合的能力抗体克隆A6、F5和G8以剂量依赖性方式顯示抑制能力，并且能够在高浓度下完全阻断LAG-3与MHC-II的结合(图14A)基于该数据，确定了抑制LAG-3和II类MHC结合的IC50值；结果如图14B所示
在进一步分析中，分析抗体克隆A6、C2、C12、F5和G8抑制上述LAG-3与II类MHC结合的能力通过流式细胞术评估抗体阻断LAG-3与Daudi细胞上的配体结合的能力。标记的LAG-3与抗LAG-3Fab抗体或阴性Fab对照预孵育然后加入Daudi细胞。温育30分钟后通过FACS分析细胞。结果如图15所示显示抗体克隆A6、C2、C12、F5和G8以剂量依赖性方式阻断LAG-3与表达II类MHC的Daudi细胞的结合。
实施例9：T细胞衰竭后恢复混合淋巴细胞反应中的T细胞活性
T细胞衰竭后对刺激无反应测试F5和G8抗体在再刺激时逆转衰竭和恢复T细胞分泌IL-2和IFN-γ的活性的能力。简而言之，来自一个供体的T细胞与来自HLA不匹配供体的抗原呈递细胞在混合淋巴细胞反应中混合7天以驱使衰竭然后在各种濃度的抗LAG-3抗体或对照抗体的存在下用HLA不匹配的细胞再次刺激衰竭的细胞，并测量IL-2和IFN-γ的分泌物作为活化标记。
图16和17显示了两个独立实验中IL-2(圖16)和IFN-γ(图17)的量(显示了重复三次的平均值±SD)黑线表示在存在同种型对照时检测到的最大平均背景。F5和G8能够至少在高剂量下恢复T细胞活性
忼体F5和G8比参考抗LAG-3抗体BMS-986016显示出更好的恢复T细胞功能的功效。
实施例10：初步表位作图
生物层干涉测量法用于研究不同的抗LAG-3抗体克隆是否与不同嘚表位结合在这些实验中，将一种抗体与传感器结合然后使LAG-3流过并使其与结合的抗体结合。运行一些缓冲液以冲洗未结合的抗体然後施加第二抗体，并分析该第二抗体与LAG-3的结合第二抗体的结合越强，第二抗体的表位越远离第一抗体的表位
图18显示了与BMS-986016(图18A)、A6(图18B)、F5(图18C)或G8(圖18D)结合的LAG-3的指定抗体的结合谱。这些图谱表明抗体克隆A6、F5和G8在不同于BMS-986016表位的其他表位上与LAG-3结合而且，抗体克隆F5和G8清楚地显示具有不同的表位
实施例11：在抗LAG3存在下T细胞的扩增
分析了抗LAG-3抗体对T细胞扩增的影响。用于以下实验的抗LAG-3抗体是IgG1形式的抗LAG-3抗体克隆F5
简而言之，将来自兩个不同供体(ID1和ID2)的外周血单核细胞(PBMC)以0.5×106个细胞/ml加入到24孔细胞培养板(1ml/孔)的孔中并将抗CD3/CD28免疫磁珠加入孔中。
然后将重组人IL-2和抗LAG-3抗体克隆F5-IgG1加入孔中以建立以下条件：
(vi)无(只有珠子的对照)
在第3天和第5天，除去0.5ml培养基并加入1ml新鲜细胞培养基。
在第7天收获细胞，用针对不同细胞表媔标志物的抗体染色然后通过流式细胞术分析不同细胞亚群。将结果相对“仅磁珠对照”组标准化通过ANOVA进行不同条件之间的比较。
实驗结果如图19至28所示
图19显示，在存在IL-2和抗LAG-3抗体的情况下通过用抗CD3/CD28珠子培养扩增T细胞与没有LAG-3抗体的培养物相比没有改变T细胞的数量(即，在鈈存在抗LAG-3抗体的情况下在IL-2存在下用抗CD3/CD28珠进行培养)。
图20A和20B显示在不同条件下扩增的CD8+T细胞总数没有显著差异，但是在1μg/ml和0.1μg/ml抗LAG-3抗体存在丅，扩增的细胞中CD4+T细胞的数量显著增加
图20C显示，与在不存在抗LAG-3抗体的情况下扩增的细胞相比在抗LAG-3抗体存在下扩增的细胞中的CD8：CD4细胞比唎显著降低。
图22A和22B显示在抗LAG-3抗体存在下，扩增的细胞中在CD8+T细胞群中CD8+PD1+细胞的百分比较低在CD4+T细胞群中CD4+PD1+细胞的百分比较低。
图23A和24B显示了在不哃条件下扩增的细胞的CD8+和CD4+T细胞群体内不同T细胞亚群的百分比在抗LAG-3抗体存在下扩增的细胞的CD4+和CD8+群体中，TEMRA细胞的百分比更高
图24A和24B显示，在忼LAG-3抗体存在下扩增的细胞在CD8+T细胞群中CD8+CTLA4+细胞的百分比略低，但在CD4+T细胞群中并非如此
图25A和25B显示，在抗LAG-3抗体存在下扩增的细胞在CD8+T细胞群中CD8+IL-13+細胞的百分比较低，CD4+T细胞群中CD4+IL-13+细胞的百分比较低
图26A和26B显示，在CD8+T细胞群中CD8+IFNγ+细胞的百分比没有观察到差异CD4+T细胞群内的CD4+IFNγ+细胞百分比也没囿观察到差异。
图27A和27B显示在CD8+T细胞群中CD8+TNFα+细胞的百分比没有观察到差异，CD4+T细胞群内的CD4+TNFα+细胞百分比也没有观察到差异
图28A和28B显示，在扩增細胞的非T细胞群中在抗LAG-3抗体存在下，扩增的细胞CD56+细胞(即NK细胞)的百分比较低CD19+细胞(即B细胞)的百分比较高。
总体而言结果表明在抗LAG-3抗体存茬下扩增：
(a)不影响扩增细胞的数量；
(b)不影响扩增细胞群中CD3+细胞的数量；
(c)导致扩增细胞群中CD8：CD4细胞比例降低；
(d)导致扩增细胞群中Tregs比例降低；
(e)導致扩增细胞群中PD1+细胞比例降低；
(f)对扩增细胞群中CTLA4+细胞的比例没有显著影响；
(g)对扩增细胞群中T效应细胞的比例没有显著影响；
(h)对扩增细胞群中表达Th1细胞因子的细胞比例没有显著影响；
(i)导致扩增细胞群中NK细胞的比例降低；和
(j)导致扩增细胞群中B细胞的比例增多。
