JP7285343B2 - 硬化型樹脂組成物、それから形成された硬化膜、および前記硬化膜を有する電子装置 - Google Patents
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Description
(R1)a(R2)b(R3)c-Si-(OR4)4-a-b-c
上記化学式1中、
R1~R3は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、R(C=O)-(ここで、Rは置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基である)、エポキシ基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリロイルオキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
R4は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
0≦a+b+c<4である。
L1は、単一結合、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、
R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであって、R11およびR12のうちの少なくとも一つは置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基であり、
R13は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
0<n<4である。
(R7O)3-d-e(R5)d(R6)e-Si-Y1-Si-(R8)f(R9)g(OR10)3-f-g
上記化学式3中、
R5、R6、R8、およびR9は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、R(C=O)-(ここで、Rは置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基)、エポキシ基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリレート基で置換された炭素数1~30のアルキル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
R7およびR10は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
Y1は、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基、またはこれらの組み合わせであって、前記置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基は一つの芳香族環からなるか、または2以上の芳香族環が単一結合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-CONH-、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、またはこれらの組み合わせによって連結された芳香族環であり、
0≦d+e<3であり、
0≦f+g<3である。
(R1)a(R2)b(R3)c-Si-(OR4)4-a-b-c
上記化学式1中、
R1~R3は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、R(C=O)-(ここで、Rは置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基である)、エポキシ基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリロイルオキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
R4は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
0≦a+b+c<4である。
R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであって、R11およびR12のうちの少なくとも一つは置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基であり、
R13は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
0<n<4である。
(R7O)3-d-e(R5)d(R6)e-Si-Y1-Si-(R8)f(R9)g(OR10)3-f-g
上記化学式3中、R5、R6、R8、およびR9は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、R(C=O)-(ここで、Rは置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基)、エポキシ基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリレート基で置換された炭素数1~30のアルキル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
R7およびR10は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
Y1は、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基、またはこれらの組み合わせであって、前記置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基は一つの芳香族環からなるか、または2以上の芳香族環が単一結合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-CONH-、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、またはこれらの組み合わせによって連結された芳香族環であり、
0≦d+e<3であり、
0≦f+g<3である。
500mlの三口フラスコにメチルトリメトキシシラン(Methyltrimethoxy silane;MTMS)を77.15g、テトラエトキシオルトシリケート(Tetraethoxy orthosilicate;TEOS)を50.57g、PGMEAを215.56g投入し、室温で攪拌しながら水45.43gに塩酸(36%水溶液)0.09gを溶かした塩酸水溶液を10分にわたって添加する。その後、フラスコを60℃のオイルバスに浸して250分間攪拌した後、真空ポンプとディーンスターク(Dean stark)を用いて180分間反応副生成物のメタノール、エタノール、塩酸水溶液、および水を蒸発させて分子量を調節したシロキサン重合体溶液(A-1)を得る。
500mlの三口フラスコにメチルトリメトキシシラン(Methyltrimethoxy silane;MTMS)58.67g、テトラエトキシオルトシリケート(Tetraethoxy orthosilicate;TEOS)37.31g、n-フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン(n-phenylaminopropyltriethoxysilane)36.59g、およびPGMEA 221.94g投入し、室温で攪拌しながら水38.71gに塩酸(36%水溶液)0.03gを溶かした塩酸水溶液を10分にわたって添加する。その後、フラスコを60℃のオイルバスに浸して260分間攪拌した後、真空ポンプとディーンスターク(Dean stark)を用いて180分間反応副生成物のメタノール、エタノール、塩酸水溶液、および水を蒸発させて分子量を調節したシロキサン重合体溶液(A-2)を得る。
メチルトリメトキシシラン(Methyltrimethoxy silane;MTMS)を43.59g、テトラエトキシオルトシリケート(Tetraethoxy orthosilicate;TEOS)を26.67g、n-フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン(n-phenylaminopropyltriethoxysilane)24.52g外1,2-ビストリエトキシシリルエテン(1,2-bistriethoxysilylethene)を34.04gおよびPGMEA 224.14g投入し、室温で攪拌しながら水34.58gに塩酸(36%水溶液)0.03gを溶かした塩酸水溶液を10分にわたって添加する。その後、フラスコを60℃のオイルバスに浸して200分間攪拌した後、真空ポンプとディーンスターク(Dean stark)を用いて180分間反応副生成物のメタノール、エタノール、塩酸水溶液、および水を蒸発させて分子量を調節したシロキサン重合体溶液(A-3)を得る。
重量平均分子量(Mw)が15,800g/molであり、酸価が77KOHmg/gであるベンジルメタクリレート/メタクリル酸/グリシジルメタクリレート三元共重合体(RY-35-1、SHOWA DENCO社)を使用した。
硬化型樹脂組成物製造に使用される成分の仕様は次の通りである。
(A-1)合成例1で製造されたシロキサン重合体
(A-2)合成例2で製造されたシロキサン重合体
(A-3)合成例3で製造されたシロキサン重合体
(A-4)アクリル系重合体
(B)粒子
(B-1)n-フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン(n-phenylaminopropyltrimethoxysilane)で表面処理した中空粒子分散液(固形分20%、中空粒子平均直径85nm;L2013、ナノ新素材社)
(B-2)メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(methacryloxypropyltrimethoxysilane)で表面処理した中空粒子分散液(固形分20%、中空粒子平均直径85nm;L0516、ナノ新素材社)
(C)溶剤
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
(D)その他の添加剤
界面活性剤(F-563、DIC社)
実施例1~実施例9、および比較例1および比較例2:硬化型樹脂組成物の製造
下記表1の組成によって、シロキサン重合体、表面処理された粒子、溶剤およびその他の添加剤をそれぞれ混合し、約30分間攪拌して、硬化型樹脂組成物を製造する。
(1)屈折率評価
実施例1~9、および比較例1および比較例2で製造された硬化型樹脂組成物をシリコンウエハーの上にスピンコーターMS-A100(ミカサ製品)を使用して500rpmで20秒間スピン-コーティングした後、熱板(hot-plate)を用いて100℃で2分、そして230℃で20分間ベーキングして1.0μm厚さのコーティング硬化膜を得る。
実施例1~9、および比較例1および比較例2で製造された硬化型樹脂組成物をガラス基板の上にスピンコーターMS-A100(ミカサ製品)を使用して100~150rpmで5秒間スピン-コーティングした後、熱板(hot-plate)を用いて100℃で2分、そして230℃で20分間ベーキングして5.0μm厚さのコーティング硬化膜を得る。
実施例1~9、および比較例1および比較例2で製造された硬化型樹脂組成物をガラス基板の上にスピンコーターMS-A100(ミカサ製品)を使用して200rpmで5秒間スピン-コーティングした後、熱板(hot-plate)を用いて100℃で2分、そして230℃で20分間ベーキングして、4.0μm厚さのコーティング硬化膜を得る。
Claims (16)
- (A)N-アリールアミノ基を含むシリコン系重合体;
(B)表面にN-アリールアミノ基を有する化合物を含む粒子;および
(C)溶剤
を含む硬化型樹脂組成物であって、
前記粒子は、中空構造を有し、チタン酸化物、ケイ素酸化物、バリウム酸化物、亜鉛酸化物、ジルコニウム酸化物、またはこれらの組み合わせを含む金属酸化物の微粒子であり、
前記粒子の平均直径(D50)は10nm~150nmである、硬化型樹脂組成物。 - 前記シリコン系重合体は、下記化学式1で表される化合物および下記化学式2で表される化合物を加水分解および縮合反応させて形成されるシロキサン重合体である、請求項1に記載の硬化型樹脂組成物:
[化学式1]
(R1)a(R2)b(R3)c-Si-(OR4)4-a-b-c
上記化学式1中、
R1~R3はそれぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、R(C=O)-(ここで、Rは置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、または置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基である)、エポキシ基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリロイルオキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
R4は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
0≦a+b+c<4である;
上記化学式2中、
L 1 は、単一結合、置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~10のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基、またはこれらの組み合わせであり、
R 11 およびR 12 は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであって、R 11 およびR 12 のうちの少なくとも一つは置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基であり、
R 13 は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
0<n<4である。 - 前記シロキサン重合体は、前記化学式1で表される化合物50~85モル%および前記化学式2で表される化合物15~50モル%を含んで加水分解および縮合反応させて形成されるものである、請求項2に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記化学式2のR11およびR12のうちの少なくとも一つはフェニル基である、請求項2または3に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記化学式2のL1は置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキレン基であり、R11およびR12のうちの一つはフェニル基、他の一つは水素であり、R13は置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキル基であり、nは1である、請求項2~4のいずれか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記シロキサン重合体は、下記化学式3で表される化合物をさらに含んで加水分解および縮合反応させて形成されるものである、請求項2~5のいずれか一項に記載の硬化型樹脂組成物:
[化学式3]
(R7O)3-d-e(R5)d(R6)e-Si-Y1-Si-(R8)f(R9)g(OR10)3-f-g
上記化学式3中、
R5、R6、R8、およびR9は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、R(C=O)-(ここで、Rは置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基)、エポキシ基、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリレート基で置換された炭素数1~30のアルキル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、またはこれらの組み合わせであり、
R7およびR10は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
Y1は、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基、またはこれらの組み合わせであって、前記置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリーレン基は一つの芳香族環からなるか、または2以上の芳香族環が単一結合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-CONH-、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキレン基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキレン基、またはこれらの組み合わせによって連結された芳香族環であり、
0≦d+e<3であり、
0≦f+g<3である。 - 前記シロキサン重合体は、前記シロキサン重合体100モル%を基準にして前記化学式3で表される化合物を5モル%~30モル%含んで加水分解および縮合反応させて形成されるものである、請求項6に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記シリコン系重合体のポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)は1,000~50,000g/molである、請求項1~7のいずれか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記N-アリールアミノ基を有する化合物は、下記化学式2で表される化合物である、請求項1に記載の硬化型樹脂組成物:
上記化学式2中、
L1は、単一結合または置換もしくは非置換の炭素数1~10のアルキレン基であり、
R11およびR12は、それぞれ独立して、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数1~30のヘテロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のヘテロシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルケニル基、置換もしくは非置換の炭素数2~30のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
R13は、水素、置換もしくは非置換の炭素数1~30のアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数3~30のシクロアルキル基、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基、置換もしくは非置換の炭素数7~30のアリールアルキル基、またはこれらの組み合わせであり、
R11およびR12のうちの少なくとも一つは、置換もしくは非置換の炭素数6~30のアリール基であり、
0<n<4である。 - 前記化学式2のR11およびR12のうちの少なくとも一つはフェニル基である、請求項9に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記化学式2のL1は置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキレン基であり、R11およびR12のうちの一つはフェニル基、他の一つは水素であり、R13は置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキル基であり、nは1である、請求項9または10に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記粒子は中空シリカである、請求項1~11のいずれか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記表面にN-アリールアミノ基を有する化合物は前記粒子100重量部当り1~10重量部含まれる、請求項1~12のいずれか一項に記載の硬化型樹脂組成物。
- 前記硬化型樹脂組成物は、
前記(A)N-アリールアミノ基を含むシリコン系重合体100重量部に対して、
前記(B)表面にN-アリールアミノ基を有する化合物を含む粒子を1重量部~100重量部含み、
前記(C)溶剤を100重量部~2,000重量部で含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の硬化型樹脂組成物。 - 請求項1~14のうちのいずれか一項の硬化型樹脂組成物を硬化して得られた硬化膜。
- 請求項15の硬化膜を含む素子。
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