JPH05194747A - 硬化性樹脂及びその製造方法並びに電子部品用保護膜 - Google Patents
硬化性樹脂及びその製造方法並びに電子部品用保護膜Info
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Abstract
良く、低温で硬化して、耐熱性、機械的強度、電気的特
性、耐溶剤性、基材との接着性に優れた硬化皮膜を与
え、電子部品用保護膜として有用なポリイミド樹脂型硬
化性樹脂を得る。 【構成】 下記式(1)又は(2)で示されるポリイミ
ド型硬化性樹脂。 (式中R1,R2はC1〜10の(1価炭化水素基、R3
はC1〜10の2価の有機基、Xは芳香族環又は脂肪族
環を含む4価の有機基、Yは2価の有機基、Zは芳香族
環を含む2価の有機基、Wは芳香族環を含む3価の有機
基、mは1〜3、nは1以上)
Description
等として好適に使用されるポリイミド樹脂型の硬化性樹
脂及びその製造方法並びにこの樹脂を硬化させることに
より得られる電子部品用保護膜に関する。
り、電子部品等の絶縁保護膜として耐熱性や電気的、機
械的特性に優れたポリイミド樹脂が利用されているが、
保護膜形成に際しては、一般にポリイミド樹脂は有機溶
剤に不溶なため、その前駆体であるポリアミック酸の溶
液を用い、これを基材に塗布した後、加熱硬化して、目
的とするポリイミド樹脂皮膜を形成する方法が採用され
ている。
を用いる方法においては、ポリアミック酸溶液の粘度が
非常に高いために作業性に劣り、また加熱硬化に際して
300℃を越える高温が必要であり、更に得られたポリ
イミド樹脂皮膜はニッケル、アルミニウム、シリコン、
シリコン酸化膜などの基材に対する接着力に劣るなどの
欠点があった。
については、ポリイミドの原料であるジアミン成分の一
部をシロキサンを含有するジアミンで置き換えたポリイ
ミドシロキサン共重合体(特公昭43−27439号公
報、特公昭59−7213号公報)を用いる方法、ある
いはポリイミド前駆体のポリアミック酸にアミノ基や酸
無水物を持ったシランを混合するか又は反応させる方法
(特公昭58−32162号公報、特公昭58−321
63号公報、特公平1−29510号公報、特公昭61
−266436号公報、特公昭61−207438号公
報)が提案されている。
キサン含有量の増加によって耐熱性が低下するという問
題点があり、後者の方法では加えるシラン量が増加する
と溶液の保存安定性を著しく損なうという問題点があっ
た。
ック酸やポリイミドオリゴマーとアミノ基含有アルコキ
シシランとを反応させたもの(特開昭56−15742
7号公報、特開昭56−157428号公報、特開昭6
0−240730号公報、特開昭61−266436号
公報)も提案されている。しかし、これらの方法も保存
安定性等のために加えるシラン量に制限があるといった
問題点があった。
ミド皮膜を形成する場合に必要な300℃以上という高
温の熱処理を省くために、シロキサン結合を有するポリ
イミド樹脂自身を溶剤に溶解したもの(特公昭61−8
3228号公報、特公昭61−118424号公報、特
公昭61−118425号公報)が提案されている。
イミド樹脂皮膜は、本質的に耐溶剤性に劣り、実用上問
題があるものであった。
リイミド型の硬化性樹脂の開発が望まれていた。
溶剤に溶解した場合に低粘度で作業性が良好であり、保
存安定性が良く、しかも低温で硬化して、耐熱性、機械
的強度、電気的特性、耐溶剤性、基材との接着性に優れ
た硬化皮膜を与えるポリイミド樹脂型硬化性樹脂及びそ
の製造方法並びにこの硬化性樹脂を硬化させることによ
り得られる電子部品用保護膜を提供することを目的とす
る。
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記構造
式(3)又は(4)で示されるポリイミド化合物と、下
記構造式(5)で示されるシリコン化合物とを有機溶剤
中で反応させることにより得られる下記構造式(1)又
は(2)で示されるイミド基及びアルコキシシリル基を
含有するポリイミド樹脂型硬化性樹脂が優れた特性を有
することを見い出した。
基、Yは2価の有機基、Zは芳香族環を含む2価の有機
基、Wは芳香族環を含む3価の有機基、nは1以上の整
数である。)
1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基、R3は炭
素数1〜10の2価の有機基、mは1〜3の整数であ
る。)
は上記と同様の意味を示す。)
性樹脂は、有機溶剤に溶解することにより比較的低粘度
で作業性に優れたワニスを与え、このワニスは保存安定
性に優れ、しかも300℃以下の低温での加熱によって
容易に硬化して耐熱性、機械的強度、電気的特性に優れ
た硬化皮膜を基材上に接着性良く形成し得ると共に、該
硬化皮膜は耐溶剤性にも優れ、それ故、電子部品等の保
護膜として好適に使用できることを見い出し、本発明を
なすに至ったものである。
で示される硬化性樹脂、及び上記式(3)又は(4)で
示されるポリイミド化合物と上記式(5)で示されるシ
リコン化合物とを有機溶剤中で反応させる上記硬化性樹
脂の製造方法並びに上記硬化性樹脂の硬化物よりなる電
子部品用保護膜を提供する。
と、本発明のポリイミド樹脂型硬化性樹脂は、下記式
(1)又は(2)で示されるものである。
1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基、R3は炭
素数1〜10の2価の有機基、Xは芳香族環又は脂肪族
環を含む4価の有機基、Yは2価の有機基、Zは芳香族
環を含む2価の有機基、Wは芳香族環を含む3価の有機
基、mは1〜3の整数であり、nは1以上の整数である
が、良好な作業性と十分な接着力を得るためにnは1〜
100が好ましい。)
下記構造式(3)又は(4)で表わされるポリイミド化
合物と、下記構造式(5)で表わされるシリコン化合物
(イソシアナートシラン)とを反応させることにより得
ることができる。
を示す。)
を示す。)
るポリイミド化合物は、下記構造式(6)で表わされる
テトラカルボン酸二無水物と下記構造式(7)で表わさ
れるジアミン、更に下記構造式(8)で表わされるアミ
ノカルボン酸あるいは下記構造式(9)で表わされるト
リカルボン酸無水物とを所定の割合、即ち式(3)の化
合物を合成する場合には(n+1)個の式(6)の化合
物に対してn個の式(7)の化合物、2個の式(8)の
化合物を、一方、式(4)の化合物を合成する場合には
n個の式(6)の化合物に対して(n+1)個の式
(7)の化合物、2個の式(9)の化合物を反応させ、
ポリアミック酸を得、これを常法に従って脱水すること
により得ることができる(下記の配合割合を示す式参
照)。
環を含む4価の有機基であり、これは式(3),(4)
で表わされるポリイミド化合物の出発原料である上記式
(6)のテトラカルボン酸二無水物に由来するものであ
る。
2種以上の組み合わせであってもよく、従って上記式
(6)のテトラカルボン酸二無水物と式(7)のジアミ
ン、更に式(8)又は式(9)の化合物とから式(3)
又は(4)のポリイミドを得る反応を行う場合、式
(6)のテトラカルボン酸二無水物は所望により上記の
ものの1種又は2種以上を用いてもよい。
は式(3)及び(4)のポリイミドの出発原料である式
(7)のジアミンに由来するものである。このジアミン
を具体的に示すと、p−フェニレンジアミン、m−フェ
ニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタ
ン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、2,2’
−ビス(4−アミフェニル)プロパン、4,4’−ジア
ミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニ
ルスルフィド、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)
ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベン
ゼン、1,4−ビス(p−アミノフェニルスルホニル)
ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノフェニルスルホニ
ル)ベンゼン、1,4−ビス(p−アミノフェニルチオ
エーテル)ベンゼン、1,4−ビス(m−アミノフェニ
ルチオエーテル)ベンゼン、2,2−ビス〔4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス
〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕プロパン、2,2−ビス〔3−クロロ−4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、1,1−ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、
1,1−ビス〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕エタン、1,1−ビス〔3−クロロ−4
−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,1
−ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル〕エタン、ビス〔4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル〕メタン、ビス〔3−メチル−4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3−ク
ロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタ
ン、ビス〔3,5−ジメチル−4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル〕メタン、ビス〔4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル〕スルホン、2,2−ビス〔4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル〕パーフルオロプロパン
等の芳香族環含有ジアミン、下記構造式で示される化合
物などのシリコンジアミンが挙げられるが、これらに限
定されるものではない。
ても2種以上の組み合わせであってもよく、従って式
(3)及び(4)のポリイミド化合物を得る反応に際
し、式(7)のジアミンとしては上記ジアミンの1種を
単独で又は所望により2種以上を併用しても良い。
有機基であり、これは式(3)で表わされるポリイミド
の出発原料である上記式(8)のアミノカルボン酸に由
来するものである。このアミノカルボン酸を具体的に示
すと、p−アミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、o−
アミノ安息香酸等が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。
種であっても2種以上の組み合わせであってもよく、従
って式(3)のポリイミド化合物を得る反応に際し、式
(8)のアミノカルボン酸としては上記アミノカルボン
酸の1種を単独で又は所望により2種以上を併用しても
良い。
有機基であり、これは式(4)で表わされるポリイミド
化合物の出発原料である上記式(9)のトリカルボン酸
無水物に由来するものである。このトリカルボン酸無水
物を具体的に示すと、トリメリット酸無水物が挙げられ
るが、これに限定されるものではない。
ドと反応させるシリコン化合物としては、下記式(5)
で示されるイソシアナートシランを使用する。
ル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、ビニル
基、アリル基、ブテニル基などのアルケニル基、フェニ
ル基、トリル基などのアリール基やこれらの基の炭素原
子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、
シアノ基、アルコキシ基等で置換したクロロメチル基、
クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル
基、2−シアノエチル基、メトキシ基、エトキシエチル
基等から選択される同一又は異種の炭素数1〜10、好
ましくは炭素数1〜6の非置換又は置換1価炭化水素基
とされるが、これらのうち、R1としてはアルキル基、
アルコキシ置換アルキル基が好ましく、R2としては非
置換又は置換のアルキル基、アリール基が好適に用いら
れる。
合物としては具体的に下記化合物等が挙げられるが、こ
れらに限定されるものではない。本発明においてはこれ
らのシリコン化合物の1種を単独で又は2種以上を併用
して用いることができる。
硬化性樹脂を、上記式(3)又は(4)で表わされるポ
リイミド化合物と上記式(5)で表わされるシリコン化
合物とを反応させて得る場合、両化合物の反応は有機溶
剤中で行う。
−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホ
ルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、テトラヒド
ロフラン、1,4−ジオキサン、メチルセロソルブ、ブ
チルセロソルブ、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチ
レングリコールジメチルエーテル、アセトン、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノ
ン、シクロヘキサノン、トルエン、キシレン等が挙げら
れ、これらの1種を単独で又は2種以上を併用して用い
ることができる。なお、有機溶剤の使用量は樹脂固形分
が2%〜40%、好ましくは5%〜30%となるよう使
用することができる。
シリコン化合物と式(3)又は(4)で表わされるポリ
イミド化合物とのモル比〔(5)/(3)〕及び
〔(5)/(4)〕をそれぞれ1.9〜2.1の範囲と
することが好ましい。
に0℃〜80℃が好ましい。反応時間は通常0.5〜1
0時間である。またこの反応は無触媒でも触媒を用いて
も行える。触媒としては、3級アミン化合物、例えばト
リエチルアミン、エチレンジアミン、ベンジルジメチル
アミン等が挙げられ、その使用量は触媒量であり、通常
本発明に係る上記式(1)又は(2)の硬化性樹脂は、
電子部品の保護膜等に使用する場合、有機溶剤に溶解し
て用いることができるが、この有機溶剤としては、上記
反応で用いることのできる有機溶剤として例示したもの
の1種を単独で又は2種以上を併用して用いることがで
きる。更に、有機溶剤の使用量は樹脂固形分が1%〜6
0%、好ましくは2%〜40%となるよう使用すること
ができる。
定性に優れ、またその溶液は比較的粘度が低く、使いや
すいものである。
性樹脂を溶解した溶液は通常100℃以上、好ましくは
150℃以上の温度で1〜10時間加熱することによ
り、溶液中あるいは雰囲気中の水分によってアルコキシ
シリル基の架橋反応が進行し、硬化してイミド基を含む
耐熱性、機械的特性、電気的特性に優れ、かつ基材に対
する接着性、耐溶剤性に優れた高分子量の重合体を容易
に与える。
により各種基材、例えば半導体装置、具体的には半導体
素子表面のパッシベーション膜、保護膜、ダイオード、
トランジスタ等の接合部のジャンクション保護膜、VL
SIのα線遮蔽膜、層間絶縁膜、イオン注入マスク等の
ほか、プリントサーキットボードのコンフォーマルコー
ト、液晶表示素子の配向膜、ガラスファイバーの保護
膜、太陽電池の表面保護膜などの樹脂成分、更にこの硬
化性樹脂の溶液に無機フィラーを配合した印刷用ペース
ト組成物、導電性充填剤を配合した導電性のペースト組
成物等のペースト組成物などとして幅広い範囲にわたり
利用することができる。
脂は、溶剤に溶解した溶液が低粘度で保存安定性がよ
く、しかも耐熱性、機械的強度、電気的特性、耐溶剤性
が良好な硬化皮膜を基材と接着性よく300℃以下の低
温で形成できるものであり、それ故上記硬化性樹脂溶液
組成物は電子部品用保護膜などの用途に有効に利用する
ことができる。また、本発明の硬化性樹脂の製造方法に
よれば、このような硬化性樹脂を簡単かつ確実に製造で
きるものである。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
装置を具備したフラスコ内に2,2−ビス(3,4−ベ
ンゼンジカルボン酸アンヒドリド)パーフルオロプロパ
ン22.2g(0.05mol)、溶剤としてN−メチ
ル−2−ピロリドン200gを仕込み、これにジアミノ
ジフェニルエーテル8.0g(0.04mol)とp−
アミノ安息香酸2.7g(0.02mol)とを溶解し
たN−メチル−2−ピロリドン溶液80gを徐々に滴下
した。滴下終了後、更に室温で10時間撹拌し、次にフ
ラスコに水分受容器付き還流冷却器を取り付けた後、キ
シレン30gを加え、反応系を160℃に昇温してその
温度を6時間保持した。この反応によって1.7gの水
が生成した。
を冷却後、メタノール中に投じて再沈し、その後乾燥し
て下記一般構造式を有するポリイミド化合物30.4g
を得た。
ルを観測したところ、イミド結合に由来する吸収が17
70cm-1と1720cm-1に観測された。
−メチル−2−ピロリドンに再溶解し、この溶液にシリ
コン化合物として3−イソシアナートプロピルトリエト
キシシラン4.0g(0.016mol)、触媒として
トリエチルアミン0.1gを加え、室温で10時間撹拌
を続けた。このとき炭酸ガスの発生が認められた。10
時間後、得られた反応溶液をメタノール中に投じ、2
7.2gの下記反応生成物を得た。
たところ、2300cm-1のイソシアナートの吸収は観
測されず、アミド結合に由来する吸収が1640cm-1
に観測され、目的とする硬化性樹脂の生成が確認され
た。
1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,
1,3,3−テトラメチルジシロキサンジアンヒドリド
20.4g(0.048mol)、溶剤としてジエチレ
ングリコールジメチルエーテル200gを用い、これに
2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕プロパン14.8g(0.036mol)、m−ア
ミノ安息香酸3.3g(0.024mol)のジエチレ
ングリコールジメチルエーテル溶液60gを加え、イミ
ド化合物の溶液を得た。
いてこの溶液中にシリコン化合物として3−イソシアナ
ートプロピルメチルジエトキシシラン5.2g(0.0
24mol)、トリエチレンジアミン0.05gを加
え、目的とする下記硬化性樹脂38.2gを得た。
3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
14.71g(0.05mol)、溶剤としてN−メチ
ル−2−ピロリドン200gを仕込み、これに2,2−
ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパ
ン4.1g(0.01mol)、1,3−ビス(3−ア
ミノプロピル)1,1,3,3−テトラメチルジシロキ
サン7.5g(0.03mol)、m−アミノ安息香酸
2.8g(0.02mol)のN−メチル−2−ピロリ
ドン溶液60gを加え、さらに3−イソシアナートフェ
ニルトリメトキシシラン4.8g(0.02mol)を
添加することによって、目的とする下記硬化性樹脂を2
8.8g得た。
2−ビス(3,4−ベンゼンジカルボン酸アンヒドリ
ド)パーフルオロプロパン17.8g(0.04mo
l)、トリメリット酸無水物3.8g(0.02mo
l)、ジアミノジフェニルエーテル10.0g(0.0
5mol)とをN−メチル−2−ピロリドン200g中
で反応させ、下記一般構造式を有するポリイミド化合物
31.2gを得た。
ピロリドン溶液に3−イソシアナートプロピルトリエト
キシシラン4.9g(0.02mol)を加え、下記一
般構造式を有するポリイミド化合物を得た。
295g中で2,2−ビス(3,4−ベンゼンジカルボ
ン酸アンヒドリド)パーフルオロプロパン22.2g
(0.05mol)、ジアミノジフェニルエーテル1
0.0g(0.05mol)とを室温で反応させてポリ
アミック酸溶液を得、この溶液中に3−アミノプロピル
トリエトキシシラン0.6gを添加し、アミノシリコン
化合物含有ポリアミック酸溶液を調製した。
310g中で2,2−ビス(3,4−ベンゼンジカルボ
ン酸アンヒドリド)パーフルオロプロパン22.2g
(0.05mol)、ジアミノジフェニルエーテル8.
0g(0.04mol)とを室温で反応させてポリアミ
ック酸溶液を得、この溶液中に3−アミノプロピルトリ
エトキシシラン4.4g(0.02mol)を添加し、
下記構造のような両末端にアルコキシシリル基を有する
ポリアミック酸の溶液を調製した。
樹脂をN−メチル−2−ピロリドンに溶解した溶液、実
施例2で得られた硬化性樹脂をジエチレングリコールジ
メチルエーテルに溶解した溶液と比較例1,2で得られ
た溶液とについて、初期粘度と25℃、3ヵ月後の保存
安定性についてオストワルド粘度計を用いて粘度を測定
することにより試験した。また、SiO2基板に塗布
し、3時間放置した後、150℃/1hr.+300℃
/1hr.の条件で硬化させた樹脂皮膜について、ごば
ん目剥離試験により基板に対する接着性を評価し、また
N−メチル−2−ピロリドンに対する耐溶剤性をN−メ
チル−2−ピロリドン中に1分間浸漬することにより試
験した。結果を表1に示す。
樹脂はその溶液が保存安定性に優れ、また300℃程度
の加熱によって基材に対して良好な接着性を有し、か
つ、耐溶剤性にも優れた樹脂皮膜を形成することが確認
された。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記構造式(1)又は(2)で示される
ポリイミド型の硬化性樹脂。 【化1】 (但し、式中R1,R2はそれぞれ同一又は異種の炭素数
1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基、R3は炭
素数1〜10の2価の有機基、Xは芳香族環又は脂肪族
環を含む4価の有機基、Yは2価の有機基、Zは芳香族
環を含む2価の有機基、Wは芳香族環を含む3価の有機
基、mは1〜3の整数、nは1以上の整数である。) - 【請求項2】 下記構造式(3)又は(4)で示される
ポリイミド化合物と下記構造式(5)で示されるシリコ
ン化合物とを有機溶剤中で反応させる請求項1記載の硬
化性樹脂の製造方法。 【化2】 (但し、Xは芳香族環又は脂肪族環を含む4価の有機
基、Yは2価の有機基、Zは芳香族環を含む2価の有機
基、Wは芳香族環を含む3価の有機基、nは1以上の整
数である。) 【化3】 (但し、式中R1,R2はそれぞれ同一又は異種の炭素数
1〜10の非置換又は置換の1価炭化水素基、R3は炭
素数1〜10の2価の有機基、mは1〜3の整数であ
る。) - 【請求項3】 請求項1記載の硬化性樹脂の硬化物より
なる電子部品用保護膜。
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