本発明の熱硬化性樹脂組成物は、(a)芳香族ポリイミドと(b)エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物を含有する。ポリマーがポリイミド構造を有するため、ポリイミド前駆体のように、高温加熱あるいは適当な触媒による閉環反応によりイミド環にする必要がない。また、ポリイミドが芳香族を有するため、熱硬化後に良好な絶縁性および薬品耐性を有する耐熱性樹脂を得ることができる。さらに、(a)芳香族ポリイミドの側鎖および末端には、エポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を有することから、80℃〜180℃の比較的低温領域において、エポキシ化合物やオキセタン化合物の開環、ポリマーへの付加反応が起こり、密度の高い編み目構造を形成するため、より一層高絶縁性で薬品耐性を有する耐熱性樹脂皮膜を形成する。また、本発明は、ポリイミド前駆体を利用する場合のような、硬化収縮が大きくなる、脱水反応を伴うイミド閉環反応をする必要がなく、さらにエポキシ化合物、オキセタン化合物の硬化は開環反応で進むため、硬化収縮起因のストレスが非常に小さい。そのため、本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いると容易に厚膜を形成することができる。
本発明に用いられる(a)芳香族ポリイミドは、側鎖および末端に、エポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を各々少なくとも一つ有することを特徴とする。側鎖と末端の両方に反応性基を有することで、熱処理時、エポキシ化合物やオキセタン化合物の開環、芳香族ポリイミドへの付加反応が促進され、より一層密度の高い編み目構造を形成できる。エポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基としては、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基が挙げられる。このような芳香族ポリイミドの合成方法としては、例えば、その中の少なくとも一つがエポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を有する酸二無水物とジアミンを反応させてポリイミド前駆体を合成し、末端封止剤としてエポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を有する一級モノアミンやカルボン酸誘導体により末端を修飾し、さらに150℃以上の高温でポリイミド閉環を行う方法が挙げられる。または、先に酸二無水物と末端封止剤として一級モノアミンを反応させた後、ジアミンを添加して末端修飾されたポリイミド前駆体を合成し、さらに150℃以上の高温でポリイミド閉環を行って得ることができる。あるいは、先にジアミンと末端封止剤としてカルボン酸誘導体を反応させた後、酸二無水物を添加して末端修飾されたポリイミド前駆体を合成し、さらに150℃以上の高温でポリイミド閉環を行って得ることができる。
本発明に用いられる(a)芳香族ポリイミドは、人体に対して安全性が高いとされているプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテートより選ばれる溶剤に23℃で30重量%以上溶解することが好ましい。そのためには、芳香族ポリイミドの主鎖に1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO2基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有することが好ましい。このような芳香族ポリイミドは、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基またはSO2基を有するジアミン成分または酸二無水物成分を用いることにより得られ、これらの基を有するポリイミドを、ポリイミド中に80重量%以上有することが好ましい。また、芳香族ポリイミドの末端が、モノアミンおよび/またはカルボン酸誘導体からなる末端封止剤で末端封止されていることが好ましい。
本発明に用いられる(a)芳香族ポリイミドは、一般式(1)で表される構造単位を有することが好ましい。一般式(1)で表される構造単位を有することにより、上記の溶剤に対する溶解性が向上し、かつ硬化時の収縮を抑えることができる。
一般式(1)中、R1は2価の炭化水素基を示す。nは1〜10の整数を示し、好ましくは1〜2である。nを1以上とすることで硬化時の収縮を抑えることができ、10以下とすることでポリイミド骨格中のイミド基含有率を低減させず、絶縁性、耐熱性を向上することができる。R2は独立に1価の炭化水素基を示す。
一般式(1)で表される構造単位の含有量は芳香族ポリイミド中に2〜15重量%が好ましい。2重量%以上とすることで上記の効果を得ることができ、15重量%以下とすることで、ポリイミド骨格の剛直性を維持し、耐熱性、絶縁性を保つことができる。
具体的には、ジアミン成分として、ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p−アミノ−フェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどがあげられる。
本発明に用いられる(a)芳香族ポリイミドは、下記一般式(2)〜(7)のいずれかで表されるポリイミドを有する。
上記一般式(2)〜(7)において、R3は酸二無水物の構造成分を表しており、4〜14価の有機基であり、なかでも炭素原子数5〜40の有機基であることが好ましい。また、R4はジアミンの構造成分を表しており、2〜12価の有機基であり、なかでも炭素原子数5〜40の有機基であることが好ましい。R3、R4の少なくとも一方は、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基、SO2基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ含有するが、R3、R4の両方が含有することが好ましい。R5およびR6は、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を示し、同じでも異なっていてもよい。Xはエポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を有する一般式(9)で示される1価の有機基、Yはエポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を有する一般式(10)または一般式(11)で示される2価の有機基、Zはエポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を有する一般式(12)または一般式(13)で示される1価の有機基を示す。mは8〜200の範囲を示す。αおよびβはそれぞれ0〜10の整数を示し、α+βは1〜10の整数である。
酸二無水物として、以下のものを具体的に挙げることができる。
フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する酸二無水物としては、具体的には、下記に示した構造の芳香族酸二無水物を挙げることができる。
式中、R11、R12は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R11およびR12が同時に水素原子となることはない。
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO2基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する酸二無水物としては、具体的には、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等を挙げることができる。
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO2基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有し、かつ、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有する酸二無水物としては、具体的には、下記に示した構造の芳香族酸二無水物を挙げることができる。
式中、R10はC(CF3)2、C(CH3)2、SO2、SまたはOを示す。R11およびR12は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R11およびR12が同時に水素原子となることはない。
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基、SO2基や、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基を含有しない酸二無水物としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物を挙げることができる。これら酸二無水物は単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
ジアミンとして、以下のものを具体的に挙げることができる。
フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有するジアミンとしては、具体的には、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、2,4−ジアミノ−フェノール、2,5−ジアミノフェノール、1,4−ジアミノ−2,5−ジヒドロキシベンゼン、ジアミノジヒドロキシピリミジン、ジアミノジヒドロキシピリジン、ヒドロキシ−ジアミノ−ピリミジン、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等や、下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。
式中、R11〜R14は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R11およびR12が同時に水素原子となることはない。
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO2基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有するジアミンとしては、具体的には、3,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−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ホン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等を挙げることができる。
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基およびSO2基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有しかつ、フェノール性水酸基、スルホン酸基およびチオール基からなる群より選ばれる基を少なくとも一つ有するジアミンとしては、具体的には、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)プロパン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルヒドあるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物等や、下記に示した構造のジアミンなどが挙げられる。
式中、R10はC(CF3)2、C(CH3)2、SO2、SまたはOを示す。R11〜R12は水素原子、水酸基、チオール基またはスルホン酸基を示す。ただし、R11およびR12が同時に水素原子となることはない。
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロピル基、イソプロピル基、エーテル基、チオエーテル基、SO2基や、フェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基を含有しないジアミンとしては、具体的には、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、ベンジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジ(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物、テレフタル酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、フタロ酸ヒドラジド、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジヒドラジド、4,4’−ビスフェニルジカルボノヒドラジン、4,4’−シクロヘキサンジカルボノヒドラジン、あるいはこれらの芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換したヒドラジド化合物等を挙げることができる。
これらジアミンは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
上記一般式(2)〜(7)におけるR5、R6を選択することにより、熱処理時、芳香族ポリイミドと、エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物との反応率調整により架橋密度を調整でき、必要とする耐熱性、薬品耐性を付与することが可能となる。
一般式(3)の構造成分であるXは、エポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を少なくとも一つ有することが必要である。このような基としては、例えばフェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基などが挙げられる。Xは、下記一般式(9)で示され、これらは、末端封止剤である1級モノアミンに由来する成分である。
また、一般式(2)、一般式(5)の構造成分であるYは、エポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を少なくとも一つ有することが必要である。Yは、一般式(10)または一般式(11)で示され、これらは、末端封止剤であるカルボン酸誘導体のうち、酸無水物に由来する成分である。
一般式(4)、一般式(6)、一般式(7)の構造成分であるZは、エポキシ基および/またはオキセタン基と反応可能な基を少なくとも一つ有することが必要である。Zは一般式(12)または一般式(13)で示され、これらは、末端封止剤であるカルボン酸誘導体のうち、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物から選ばれるものに由来する成分である。また一般式(2)、(4)、(5)、(6)、(7)を構成するY、Zは、一般式(10)、(11)、(12)、(13)いずれかで表される末端封止基単独で、または、2種以上の組み合わせのいずれであってもよい。
一般式(9)、一般式(12)、一般式(13)中、R17は−CR21R22−、−CH2O−、−CH2SO2−より選ばれる2価の基を示し、R21およびR22は水素原子、水酸基、炭素数1〜10の炭化水素基より選ばれる1価の基を示す。一般式(12)、(13)中、R20は、炭素数1〜10の炭化水素基より選ばれる1価の基を示す。なかでも、炭素数1〜4の炭化水素基が好ましく、特に好ましくは、メチル基、t−ブチル基である。一般式(11)、(13)中、R18およびR19は、水素原子、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、炭素数1〜4の炭化水素基より選ばれる1価の基を示すが、少なくとも1つは水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基またはチオール基である。また、一般式(9)、(10)、(12)中、R15およびR16は水素原子、水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基、チオール基、炭素数1〜10の炭化水素基より選ばれる1価の基を示すが、少なくとも1つは水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基またはチオール基である。一般式(9)、(10)、(12)中、A、E、Gは炭素原子または窒素原子であり、各々同じでも異なっていてもよい。oは0〜10の整数であり、好ましくは0〜4の整数である。jは0または1であり、好ましくは0である。pは0または1であり、好ましくは0である。qは1〜3の整数であり、好ましくは1または2である。r、s、tは0または1である。
一般式(9)で表される構造を有する1級モノアミンとは、具体的には、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、4−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−8−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−ヒドロキシナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−ヒドロキシナフタレン、1−カルボキシ−8−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−4−アミノナフタレン、1−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−カルボキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−カルボキシナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−4−アミノナフタレン、2−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−カルボキシナフタレン、2−アミノニコチン酸、4−アミノニコチン酸、5−アミノニコチン酸、6−アミノニコチン酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、3−アミノ−o−トルイック酸、アメライド、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、5−アミノ−8−メルカプトキノリン、4−アミノ−8−メルカプトキノリン、1−メルカプト−8−アミノナフタレン、1−メルカプト−7−アミノナフタレン、1−メルカプト−6−アミノナフタレン、1−メルカプト−5−アミノナフタレン、1−メルカプト−4−アミノナフタレン、1−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−メルカプト−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−メルカプトナフタレン、2−メルカプト−7−アミノナフタレン、2−メルカプト−6−アミノナフタレン、2−メルカプト−5−アミノナフタレン、2−メルカプト−4−アミノナフタレン、2−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−メルカプトナフタレン、3−アミノ−4,6−ジメルカプトピリミジン、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノール等が挙げられる。
これらのうち、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノール等が好ましい。
特に5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノール等が好ましい。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
一般式(10)または一般式(11)で表される構造を有する酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物、4−ヒドロキシフタル酸無水物等の酸無水物等が挙げられる。
一般式(12)または一般式(13)で表される構造を有するカルボン酸誘導体、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物の具体例としては、2−カルボキシフェノール、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、2−カルボキシチオフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−8−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−4−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−3−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−2−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−8−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−4−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−3−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−2−カルボキシナフタレン、2−カルボキシベンゼンスルホン酸、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸等のモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物及び、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、3−ヒドロキシフタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、1,2−ジカルボキシナフタレン、1,3−ジカルボキシナフタレン、1,4−ジカルボキシナフタレン、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、1,8−ジカルボキシナフタレン、2,3−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレン、2,7−ジカルボキシナフタレン等のジカルボン酸類のモノカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物等が挙げられる。
これらのうち、ポリマーへの導入の容易さなどから、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物等の酸無水物や、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸等のモノカルボン酸類が好ましく利用される。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
一般式(9)で表される成分(一般式(3)のX成分)の導入割合は、その元成分である末端封止剤の1級モノアミン成分で換算すると、全ジアミン成分に対して、0.1〜60モル%の範囲が好ましく、特に好ましくは5〜50モル%である。一般式(10)や一般式(11)で表される成分(一般式(2)、(5)のY成分)や、一般式(12)や一般式(13)で表される成分(一般式(4)、(6)、(7)のZ成分)の導入割合は、その元成分である末端封止剤の酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物成分で換算すると、全ジアミン成分に対して、0.1〜60モル%の範囲が好ましく、特に好ましくは5〜55モル%である。
一般式(2)〜(7)のmはポリマーの構造単位の繰り返し数を示しており、8〜200の範囲を示す。好ましくは10〜150である。重量平均分子量で言うと、ゲルろ過クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で4000〜80000であることが好ましく、特に好ましくは、8000〜60000である。mを8以上とすることで、組成粘度を大きくして厚膜塗布を可能とし、mを200以下とすることで、溶剤への溶解性を向上することができる。
本発明の芳香族ポリイミドは一般式(2)〜(7)で表される構造のみからなるものであっても良いし、他の構造との共重合体あるいは混合体であっても良い。その際、一般式(2)〜(7)で表される構造を50モル%以上含有していることが好ましい。共重合あるいは混合に用いられる構造の種類および量は、加熱処理によって得られる耐熱性樹脂皮膜の耐熱性を損なわない範囲で選択することが好ましい。
本発明に用いられる(a)芳香族ポリイミドは、ジアミンの一部をモノアミンである末端封止剤に置き換えて、または、酸二無水物の一部をモノカルボン酸、酸無水物、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物である末端封止剤に置き換えて、公知の方法を利用して合成される。例えば、低温中でテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)を反応させる方法、低温中でテトラカルボン酸二無水物(一部を酸無水物またはモノ酸クロリド化合物あるいはモノ活性エステル化合物である末端封止剤に置換)とジアミン化合物を反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとの反応によりジエステルを得、その後ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と縮合剤の存在下で反応させる方法、テトラカルボン酸二無水物とアルコールとの反応によりジエステルを得、その後残りのジカルボン酸を酸クロリド化し、ジアミン(一部をモノアミンである末端封止剤に置換)と反応させる方法などの方法を利用して、ポリイミド前駆体を得、これを、公知のイミド化反応させる方法を利用して合成することができる。
また、ポリマー中に導入された、本発明に使用の末端封止剤は、以下の方法で容易に検出できる。例えば、末端封止剤が導入されたポリマーを、酸性溶液に溶解し、ポリマーの構成単位であるジアミン成分と酸二無水物成分に分解し、これをガスクロマトグラフィー(GC)や、NMR測定することにより、本発明に使用の末端封止剤を容易に検出できる。これとは別に、末端封止剤が導入されたポリイミドを直接、熱分解ガスクロクロマトグラフ(PGC)や赤外スペクトル及び13CNMRスペクトル測定することによっても、容易に検出可能である。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、さらに(b)エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物を含有する。エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物は80℃〜180℃の比較的低温領域でポリイミド側鎖および末端のフェノール性水酸基、スルホン酸基、チオール基と反応し、密度の高い網目構造を構成するため、得られる耐熱性樹脂皮膜は各種薬品に耐性を発現する。各種溶剤、特にN−メチルピロリドンに対して完全不溶とすることができる。また、エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物は、収縮を伴わない開環反応によって硬化するため、硬化時の収縮を極限まで低減することが可能となる。
(b)エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物のうち、エポキシ化合物としては、たとえば、エポキシ基を1つ有するものとしてエポライトM−1230、エポライトEHDG−L(商品名、共栄社化学(株)製)、PP−101(商品名、東都化成(株)製)、NKオリゴEA−1010/ECA(商品名、新中村化学)等、2つ有するものとしてエポライト40E、エポライト100E、エポライト200E、エポライト400E、エポライト70P、エポライト200P、エポライト400P、エポライト1500NP、エポライト80MF、エポライト4000、エポライト3002(商品名、共栄社化学工業(株)製)、デナコールEX−212L、デナコールEX−214L、デナコールEX−216L、デナコールEX−850L(商品名、ナガセケムテックス(株)製)、GAN,GOT(日本化薬(株)製)、エピコート828、エピコート1002、エピコート1750、エピコート1007、YX8100−BH30、E1256、E4250、E4275(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)、エピクロンEXA−9583、HP4032(商品名、大日本インキ化学工業(株)製)、3つ有するものとして、VG3101(商品名、三井化学(株)製)、テピックS、テピックG、テピックP(商品名、日産化学工業(株)製)、デナコールEX−321L(ナガセケムテックス(株)製)、NC6000(商品名、日本化薬(株)製)、4つ以上有するものとして、エポトートYH−434L(商品名、東都化成(株)製)、EPPN502H、NC3000(商品名、日本化薬(株)製)、エピクロンN695、HP7200(商品名、大日本インキ化学工業(株)製)などが挙げられる。これらのうち2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(b)エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物のうち、オキセタン化合物としては、エタナコールEHO、エタナコールOXBP、エタナコールOXTP、エタナコールOXMA(商品名、宇部興産株式会社製)、オキセタン化フェノールノボラックなどが挙げられる。これらのうち2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明において、エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物はエポキシ基またはオキセタン基を2つ以上有するものが好ましい。エポキシ基またはオキセタン基を2つ以上有することにより、熱硬化後の樹脂中に架橋構造を導入し、さらに耐溶剤性を向上できる。特に好ましいのは、一般式(8)で表される有機基を有する化合物である。これらの化合物を用いることで、さらに硬化時の収縮が少なく、かつ硬化後の絶縁性が非常に良好な熱硬化性樹脂組成物を得ることができる。
式中、R7は少なくとも一つの芳香環を有する有機基、R8はエポキシ基またはオキセタン基を示す。R9は2価の有機基を示す。kは0〜30の整数、lは2〜4の整数を示す。
さらに、(b)エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物は、エポキシ当量またはオキセタン当量が100〜500であることが好ましい。100以上とすることで、耐熱性樹脂皮膜の靱性を向上することができ、500以下とすることで熱硬化後に密度の高い編み目構造を導入できるため、耐熱性樹脂皮膜を高絶縁性にすることができる。
このようなエポキシ化合物および/またはオキセタン化合物の含有量の合計としては、(a)成分の芳香族ポリイミド100重量部に対して、好ましくは1〜250重量部であり、さらに好ましくは5〜150重量部の範囲である。250重量部以下とすることにより、熱硬化性樹脂組成物を耐熱性樹脂皮膜にしたときの耐熱性を向上でき、1重量部以上とすることで、架橋による分子量増大効果が得られ、耐熱性樹脂皮膜の耐熱性を向上できる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、さらに(c)硬化促進剤を用いることができる。エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物と硬化促進剤を組み合わせることで、エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物の硬化を促進し、150℃以下の熱処理でも耐溶剤性を向上させることができる。硬化促進剤としては、各種イミダゾール、イミダゾールシラン、イミダゾリン、酸無水物などが挙げられる。各種イミダゾールとしては、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールなどが挙げられる。イミダゾールシランとしては、IS−1000、IS−1000D、IM−1000、SP−1000,IA−100A、IA−100P、IA−100F(商品名、日鉱マテリアルズ(株)製)などが挙げられる。酸無水物としては、メチルヘキラハイドロ無水フタル酸、メチルテトラハイドロ無水フタル酸、アデカハードナーEH−3326、アデカハードナーEH−703、アデカハードナーEH−705A(商品名、旭電化工業(株)製)、エピクロンB−570、エピクロンB−650(商品名、大日本インキ化学(株)製)などが挙げられる。(c)硬化促進剤の含有量は、(b)エポキシ化合物および/またはオキセタン化合物の合計100重量部に対し、0.01〜10重量部の範囲が好ましい。0.01重量部以上とすることでエポキシ化合物および/またはオキセタン化合物の硬化を効果的に促進し、10重量部以下とすることで、硬化物の絶縁性、耐熱性を向上することができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、さらに(d)着色剤を用いることができる。着色剤は、有機電界発光素子の絶縁層においては、発光エリアからの迷光を防止する作用があり、回路基板用のソルダーレジストにおいては、基板上の回路配線を隠す目隠しの作用がある。
本発明で用いる(d)着色剤は、染料、熱発色性染料、無機顔料、有機顔料等があげられる。また前記(a)成分を溶解する有機溶剤に可溶でかつ樹脂と相溶するものが好ましい。これら着色剤のうち、染料としては例えば油溶性染料、分散染料、反応性染料、酸性染料もしくは直接染料等が挙げられる。染料の骨格構造としては、アントラキノン系、アゾ系、フタロシアニン系、メチン系、オキサジン系さらにはこれら各染料の含金属錯塩系を用いることができ、その中でもフタロシアニン系、および含金属錯塩系のものが耐熱性、耐光性に優れより好ましい。具体的には、Sumilan、Lanyl染料(住友化学工業(株)製)、Orasol、Oracet、Filamid、Irgasperse染料(チバスペシャリティ・ケミカルズ(株)製)、Zapon、Neozapon、Neptune、Acidol染料(BASF(株)製)、Kayaset、Kayakalan染料(日本化薬(株)製)、Valifast colors染料(オリエント化学工業(株)製)、Savinyl、 Sandoplast、 Polysynthren, Lanasyn染料(クラリアントジャパン(株)製)、Aizen Spilon染料(保土谷化学工業(株)製)等が挙げられる。これらの染料は単独でもしくは混合して用いられる。
熱発色性染料としては、加熱により発色し350nm以上700nm以下に吸収極大を示すものが好ましい。このような熱発色性染料は、一般の感熱色素または感圧色素であっても良いし、その他の化合物であっても良い。これらの熱発色性染料は加熱時に系中に共存する酸性基の作用により、その化学構造や電荷状態を変化させることによって発色するもの、あるいは空気中の酸素の存在により熱酸化反応等を起こして発色するもの等が挙げられる。熱発色性染料の骨格構造としては、トリアリールメタン骨格、ジアリールメタン骨格、フルオラン骨格、ビスラクトン骨格、フタリド骨格、キサンテン骨格、ローダミンラクタム骨格、フルオレン骨格、フェノチアジン骨格、フェノキサジン骨格、スピロピラン骨格等が挙げられる。本発明の具体的な熱発色性染料としては、4,4’,4”−トリス(ジメチルアミノ)トリフェニルメタン、4,4’,4”−トリス(ジエチルアミノ)−2,2’,2”−トリメチルトリフェニルメタン、2,4’,4”−メチリデントリスフェノール、4,4’,4”−メチリデントリスフェノール、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(ベンゼンアミン)、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビスフェノール、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−メトキシフェノール、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−エトキシフェノール、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,5−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)メチル]−1,2−ベンゼンジオール、4,4’,4”,4”’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4”,4”’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、4,4’,4”,4”’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’,4”,4”’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4”,4”’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6−ジメチルフェノール)、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3−メチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−5−メチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’,4”−メチリデントリス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、3,3’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[5−メチルベンゼン−1,2−ジオール]、4,4’−[4−[[ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)メチル]フェニル]メチレン]ビス[1,3−ベンゼンジオール]、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニルメチレン)−ビス(2,6−ジメチルフェノール)、3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド、3,6−ビス(ジメチルアミノ)フルオラン−γ−(4’−ニトロ)−アミノラクタム、2−(2−クロロアニリノ)−6−ジエチルアミノフルオラン、2−(2−クロロアニリノ)−6−ジブチルアミノフルオラン、2−N,N−ジベンジルアミノ−6−ジエチルアミノフルオラン、6−ジエチルアミノ−ベンゾ[a]−フルオラン、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビ(イミダゾール)、1,3−ジメチル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ジブチルアミノフルオラン、3,7−ビス(ジメチルアミノ)−10−ベンゾイルフェノチアジン、3−ジエチルアミノ−6−クロロ−7−(β−エトキシエチルアミノ)フルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−トリエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−シクロヘキシルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン等が挙げられる。
これらのうち、2,4’,4”−メチリデントリスフェノール、4,4’,4”−メチリデントリスフェノール、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(ベンゼンアミン)、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビスフェノール、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−メトキシフェノール、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−エトキシフェノール、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,5−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)メチル]−1,2−ベンゼンジオール、4,4’,4”,4”’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4”,4”’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、4,4’,4”,4”’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’,4”,4”’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4”,4”’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6−ジメチルフェノール)、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3−メチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−5−メチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’,4”−メチリデントリス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、3,3’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[5−メチルベンゼン−1,2−ジオール]、4,4’−[4−[[ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)メチル]フェニル]メチレン]ビス[1,3−ベンゼンジオール]、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニルメチレン)−ビス(2,6−ジメチルフェノール)等のトリアリールメタン骨格を有する水酸基含有化合物は、耐熱性に優れるため特に好ましい。これらは単独でもしくは混合して用いられる。
熱発色性染料は、80℃より高温で熱発色する化合物が好ましく、100℃より高温で発色する熱発色性化合物がより好ましい。発色温度が高い熱発色性化合物であるほど、高温条件下での耐熱性に優れ、また長時間の紫外−可視光照射により退色することが少なく耐光性に優れる。
有機顔料としては、発色性が高く耐熱性の高い顔料が好ましく、特にカーボンブラックおよび/または2種以上の有機顔料組み合わせが好ましい。上記カーボンブラックとしては、例えば、HCF、MCF、LFF、RCF、SAF、ISAF、HAF、XCF、FEF、GPF、SRF等のファーネスブラック、FT、MT等のサーマルブラック、チャンネルブラック、およびアセチレンブラック等を挙げることができる。これらのカーボンブラックは単独でまたは2種以上混合して用いることができる。
その他の耐熱性の高い顔料の代表的な例をカラーインデックス(CI)ナンバーで示す。黄色顔料の例としては、ピグメントイエロー12、13、14、17、20、24、31、55、83、86、93、94、109、110、117、125、137、138、139、147、148、150、153、154、155、166、168、173、180、185などが挙げられる。橙色顔料の例としては、ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71などが挙げられる。赤色顔料の例としては、ピグメントレッド9、97、122、123、144、149、166、168、176、177、180、190、192、209、215、216、224、242、254などが挙げられる。紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット19、23、29、32、33、36、37、38などが挙げられる。青色顔料の例としてはピグメントブルー15(15:3、15:4、15:6など)、21、22、60、64などが挙げられる。緑色顔料の例としてはピグメントグリーン7、10、36、47などが挙げられる。
無機顔料としては、絶縁性金属化合物が好ましい。絶縁性金属化合物としては、マンガン酸化物、チタン酸化物、チタン酸窒化物、クロム酸化物、バナジウム酸化物、鉄酸化物、コバルト酸化物もしくはニオブ酸化物等が挙げられる。特にマンガン酸化物とチタン酸窒化物は本発明において好適に用いられる。マンガン酸化物は、一般にMnxOy(0<x<y≦2x)の組成からなる。具体的にはγ−MnO2、β−MnO2、α−MnO2、Mn2O3、Mn3O4などであり、さらには、非晶性のMnxOy(0<x<y≦2x)も用いられる。マンガン酸化物粉末の一時粒子径100nm以下が好ましく、より好ましくは60nm以下である。なお一次粒子径は電子顕微鏡による算術平均により求めることができる。
本発明において好適に用いられるチタン酸窒化物は一般にTiNαOβ(0<α<2、0.1<β<2)の組成からなる。チタン酸窒化物の一次粒子径は、マンガン酸化物と同様に100nm以下、より好ましくは60nm以下が好ましい。
本発明で用いる(d)の着色剤の含有量は、(a)成分100重量部に対して、0.2〜100重量部が好ましく、特に0.4〜70重量部が好ましい。0.2重量部以上とすることで目隠し剤としての機能を付与することができ、100重量部以下とすることで耐熱性樹脂皮膜と基板との密着強度を維持することができる。
本発明において、前記有機顔料および無機顔料は必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性基処理などの表面処理が施されているものを使用してもよい。また、場合より分散剤とともに使用することができる。分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、非イオン系、両性、シリコーン系、フッ素系の界面活性剤を挙げることができる。
本発明に用いられる(d)着色剤は、ソルダーレジストや、有機電界発光表示装置や液晶表示装置の遮光性セパレーター、ブラックマトリクス、目隠し剤としての機能を発現するため、用途に応じて、赤外から紫外まで幅広い吸収を示す方が好ましい場合がある。着色方法としては、1種以上の染料または顔料を用いる方法、染料または顔料を2種以上組み合わせて用いる方法、1種以上の染料または顔料と1種以上のそれら以外の染料または顔料を組み合わせて用いる方法等が挙げられる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、(e)フィラーを含有することができる。これは、本発明の組成物を回路基板用のソルダーレジストとして用いる場合、スクリーン印刷において、塗布、乾燥する行程にいて、チクソ性を発現し、所定のサイズを保持するために効果がある。また、熱硬化の収縮を抑制するという効果も期待できる。
本発明に用いられる(e)フィラーとしては、例えば、絶縁性フィラーの例としては炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、窒化アルミ、酸化チタン、シリカ−酸化チタン複合粒子等が、導電性フィラーの例としては金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、カーボン等が挙げられる。用途によりこれらを複数混合してもよいが、信頼性、コストの点で絶縁性フィラーの場合は、シリカ、酸化チタン、シリカ−酸化チタン複合粒子が、導電性フィラーの場合銀が好ましい。その含有量は、(a)成分100重量部に対して、好ましくは2〜1000重量部であり、さらに好ましくは5〜500重量部の範囲である。2重量部以上とすることで耐湿性を向上することができ、1000重量部以下とすることで製品粘度の過度の上昇を防ぎ、良好な作業性を得ることができる。また、フィラーは、数平均粒子径が10μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。数平均粒子径を10μm以下とすることで、流動性を維持し、塗布を容易にすることができる。また、異なる数平均粒子径のフィラーを2種類以上混合して用いることも、チクソ性付与、応力緩和の観点から好ましい。
また、(e)フィラーとして数平均粒子径100nm以下の粒子、いわゆるナノ粒子を用いることで、光の透過率を維持しつつ屈折率等の物性をコントロールすることが可能となる。特に、高屈折率のナノ粒子を用いることで、高い透過率と高い屈折率を同時に発現することができる。このようなナノ粒子を混合することで、固体撮像素子のオンチップマイクロレンズや各種ディスプレイ・固体撮像素子用平坦化膜等の低温硬化性光学薄膜として好適に用いることできる。上記目的に好適な粒子として、シリカ粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化スズ−酸化アルミニウム複合粒子、酸化ケイ素−酸化アルミニウム複合粒子、酸化ジルコニウム−酸化アルミニウム複合粒子、酸化スズ−酸化ケイ素複合粒子、酸化ジルコニウム−酸化ケイ素複合粒子、酸化スズ粒子、酸化ジルコニウム−酸化スズ複合粒子、酸化チタン粒子、酸化スズ−酸化チタン複合粒子、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子、酸化ジルコニウム−酸化チタン複合粒子、ジルコニウム錯体、酸化ジルコニウム粒子等が挙げられる。これらのうちより好ましいものとして、酸化スズ−酸化アルミニウム複合粒子、酸化ジルコニウム−酸化アルミニウム複合粒子、酸化ジルコニウム−酸化ケイ素複合粒子、酸化スズ粒子、酸化ジルコニウム−酸化スズ複合粒子、酸化チタン粒子、酸化スズ−酸化チタン複合粒子、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子、酸化ジルコニウム−酸化チタン複合粒子、酸化ジルコニウム粒子等を挙げることができる。特に酸化チタン粒子については、その表面を他の物質で覆うことで光触媒反応を低下させ、膜の安定性を向上できる。上記粒子は粉末状であってもゾル状であってもよいが、分散の容易さ等の点からゾル状であることがより好ましい。フィラーとしてナノ粒子を用いる場合の数平均粒子径は、透過率の観点から50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましい。ナノ粒子の平均粒子径は、ガス吸着法や動的光散乱法、X線小角散乱法、透過型電子顕微鏡により粒子径を直接測定する方法などに測定することができる。これら測定法に於いて得られる粒子径は、体積平均や質量平均などである場合もあるが、粒子形状を球形と仮定することで数平均分子量に換算することができる。
これらナノ粒子の含有量は、(a)成分100重量部に対して1000重量部以下であることが好ましく、500重量部以下であることがより好ましい。市販されているナノ粒子としては、酸化スズ−酸化チタン複合粒子ゾルである”オプトレイクTR−502”、”オプトレイクTR−504”、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子ゾルである”オプトレイクTR−503”、”オプトレイクTR−513”、”オプトレイクTR−520”、酸化チタン粒子ゾルである”オプトレイクTR−505”((以上、商品名、触媒化成工業(株)製)、酸化ジルコニウム粒子ゾル((株)高純度化学研究所製)、酸化スズ−酸化ジルコニウム複合粒子ゾル(触媒化成工業(株)製)、酸化スズ粒子ゾル((株)高純度化学研究所製)等が挙げられる。
さらに、必要に応じて上記、熱硬化性組成物と基板との塗れ性を向上させる目的で界面活性剤、乳酸エチルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、エタノールなどのアルコール類、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエ−テル類を含有しても良い。また、二酸化ケイ素、二酸化チタンなどの無機粒子、あるいはポリイミドの粉末などを含有することもできる。
また、シリコンウエハーなどの下地基板との接着性を高めるために、シランカップリング剤、チタンキレート剤などを該熱硬化性樹脂組成物に対して0.5〜10重量%含有したり、下地基板をこのような薬液で前処理したりすることもできる。
熱硬化性組成物に含有する場合、メチルメタクリロキシジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤を熱硬化性樹脂組成物中のポリマーに対して0.5〜10重量%含有することが好ましい。
基板を処理する場合、上記で述べたカップリング剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒に0.5〜20重量%溶解させた溶液をスピンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などで表面処理をする。場合によっては、その後50〜300℃の温度をかけることで、基板と上記カップリング剤との反応を進行させる。
しかしながら、該熱硬化性樹脂組成物にアルカリ水溶液に対する(a)成分の溶解を阻害する効果のある化合物として、オニウム塩、ジアリル化合物又はテトラアルキルアンモニウム塩等を含有することは好ましくない。これらを含有した場合、その後の熱処理でその化合物分解が起こり、酸または塩基が発生し、これが原因で得られる耐熱性樹脂皮膜の耐熱性が低下する、機械特性が低下する、接着性が低下する等の問題が生じる可能性がある。
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物の粘度を調整したり、塗布性を向上する目的で、有機溶剤を含有することが好ましい。本発明で利用される有機溶剤としては具体的には、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等のアセテート類、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン類、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノ−ル、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、その他、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシドが挙げられる。これらのうち、(a)成分を溶解しかつ、大気圧下沸点が110℃〜190℃であるものが特に好ましい。沸点を110℃以上にすることで、組成物塗布時に溶剤が揮発して塗布性が低下することを防ぎ、190℃以下とすることで、低温での熱処理時の残留溶媒を低減し、耐熱性樹脂皮膜の絶縁性、耐熱性を向上することができる。また、(a)成分を溶解する溶剤を用いることによって、下地基盤に均一性の良い塗膜を形成することができる。
特に好ましいものとして、具体的には、大気圧下沸点が110℃〜190℃のアルコール系溶剤のうち、特に、人体に対して安全とされるプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、乳酸メチル、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテートが挙げられる。
また、本発明の熱硬化性樹脂組成物に使用される有機溶剤は、(a)成分100重量部に対して、好ましくは、20〜800重量部、特に好ましくは、30〜500重量部である。これらは単独あるいは混合して用いてもかまわない。
次に、本発明の熱硬化性組成物を用いて耐熱性樹脂皮膜を形成する方法について説明する。
熱硬化性樹脂組成物を基板上に塗布する。基板としてはシリコンウエハー、セラミックス類、ガラス基板、ガリウムヒ素などが用いられるが、これらに限定されない。塗布方法としてはスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スクリーン印刷塗布などの方法がある。また、塗布膜厚は、塗布手法、組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが通常、乾燥後の膜厚が、1〜150μmになるように塗布される。
次に熱硬化性樹脂組成物を塗布した基板を乾燥する工程を含んでもよい。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50〜150℃の範囲で1分〜数時間行うのが好ましい。
次に、硬化処理を行い、耐熱性樹脂皮膜にする。硬化処理は、80〜180℃の温度で2分〜5時間加熱することが好ましい。この加熱処理は、温度を選び段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら実施してもよいが、本発明の熱硬化性樹脂組成物は低温でも容易に熱硬化するため、段階的、連続的昇温工程を省略することもできる。一例としては、130℃、160℃、180℃で各30分ずつ熱処理する、あるいは室温より180℃まで1時間かけて直線的に昇温する、あるいは120℃で90分熱処理するなどの方法が挙げられる。これらの熱処理のうち、下地基盤がプラスチックの場合や熱酸化されやすいものを含む場合などは、80〜160℃で処理することが好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物により形成した耐熱性樹脂皮膜は、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の保護膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、回路基板の配線保護絶縁膜、固体撮像素子のオンチップマイクロレンズや各種ディスプレイ・固体撮像素子用平坦化膜等の各種光学薄膜などの用途に好適に用いられる。
また本発明の熱硬化性樹脂組成物を用いて表示装置に形成される絶縁層は、基板上に形成された第一電極と、前記第一電極に対向して設けられた第二電極とを含む表示装置に関するものであり、具体的には例えば、LCD、ECD、ELD、有機電界発光素子を用いた表示装置(有機電界発光装置)などが該当する。
以下実施例および技術をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、実施例中の熱硬化性樹脂組成物の評価は以下の方法により行った。
熱硬化性樹脂膜の作製および硬化(熱処理)
基板は、(A)厚み38μmのカプトンフィルムにメッキ法にて厚さ10μmの銅配線を20μm間隔で配置した基板、および(B)6インチシリコンウエハーを用意した。各基板上に、熱硬化性樹脂組成物(以下ワニスと呼ぶ)を乾燥後の膜厚が10μmとなるようにスクリーン印刷機MEC−2400(三谷電子工業(株)社製)にて塗布し、ついでイナートオーブンINH−21CD(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、各実施例、比較例に記載された温度、時間で熱処理を行った。
膜厚の測定方法
大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を使用し、屈折率1.60で膜厚を測定した。
反り量の算出
反り量の算出には、(A)カプトンフィルム上サンプルを用いた。上記で作製した熱硬化性樹脂膜を各実施例に記載の条件で熱処理した後、四隅の高さを測定した。表2に、四隅の高さの平均値(mm)を膜厚(μm)で割った値を示す。
薬品耐性
薬品耐性試験には、(B)シリコンウエハー上サンプルを用いた。上記で作製した熱硬化性樹脂膜を各実施例に記載の条件で熱処理した後、N−メチルピロリドン(NMP)中に室温で60分間浸し、溶剤処理後膜厚/溶剤処理前膜厚を算出した。
クラック耐性
クラック耐性試験には、(B)シリコンウエハー上サンプルを用いた。上記で作製した熱硬化性樹脂膜を各実施例に記載の条件で熱処理した後、クラック発生の有無を、光学顕微鏡にて観察した。
絶縁信頼性(HAST)試験
絶縁信頼性試験は、ライン幅10μm、スペース10μmの櫛状サンプルを用いた。櫛状サンプル上に厚み10μmになるように熱硬化性樹脂組成物を塗布し、各実施例に記載の条件で熱処理した後、85℃、85%RH、50Vの条件で1000時間処理し、絶縁抵抗値を測定した。絶縁信頼性の良否の判断は、1000時間試験後の絶縁抵抗が1.0×108Ω以上を良、1.0×108Ω未満を否とした。
透過率の測定
5センチ角ガラス基板上に作製した膜厚2.0μmの硬化膜について、紫外可視分光光度計MultiSpec−1500(島津製作所(株)製)を用いて、波長400nmの透過率を測定した。
屈折率の測定
5センチ角ガラス基板上に作製した硬化膜について、プリズムカプラーMODEL2010(Metricon(株)製)を用いて、室温22℃での633nm(He−Neレーザー使用)における膜面に対して垂直方向の屈折率(TE)を測定した。
合成例1 ヒドロキシル基含有酸無水物(I)の合成
乾燥窒素気流下、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(以下、BAHFとする)18.3g(0.05モル)とアリルグリシジルエーテル34.2g(0.3モル)をガンマブチロラクトン(GBL)100gに溶解させ、−15℃に冷却した。ここにGBL50gに溶解させた無水トリメリット酸クロリド22.1g(0.11モル)を反応液の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、0℃で4時間撹拌した。この溶液をロータリーエバポレーターで濃縮して、トルエン1lに投入して酸無水物(I)を得た。
合成例2 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(II)の合成
BAHF18.3g(0.05モル)をアセトン100ml、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに4−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mlに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間撹拌し、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
固体30gを300mlのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセルソルブ250mlに分散させ、5%パラジウム−炭素を2g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行った。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、ろ過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、ジアミン化合物(II)を得た。得られた固体をそのまま反応に使用した。
実施例1
乾燥窒素気流下、BAHF24.54g(0.067モル)、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン(以下、SiDAとする)4.97g(0.02モル)、末端封止剤として、3−アミノフェノール(以下、3−Aphとする)2.18g(0.02モル)をNMP80gに溶解させた。ここにビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物(以下、ODPAとする)31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、硬化促進剤の2E4MZ(商品名、四国化成工業(株)製)0.6g、3−メトキシ−3−メチルブタノール20gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスAを得た。得られたワニスAを用いて前記のように、熱硬化性樹脂膜を作製し、150℃で60分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例2
乾燥窒素気流下、BAHF18.31g(0.05モル)、SiDA7.46g(0.03モル)、末端封止剤として、3−Aph4.37g(0.04モル)をNMP150gに溶解させた。ここに2,2−ビス(4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル)プロパン二無水物(以下、BSAAとする)52.0g(0.1モル)をNMP30gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間撹拌した。その後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート1750(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)5g、接着改良剤のビニルトリメトキシシラン1g、硬化促進剤のIS−1000(商品名、日鉱マテリアルズ(株)製)0.5g、着色剤のVB2620(オリエント化学工業(株)製)0.2g、3−メトキシブチルアセテート10gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスBを得た。得られたワニスBを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例3
乾燥窒素気流下、BAHF24.54g(0.067モル)、ヒドロキシル基含ジアミン化合物(II)6.04g(0.01モル)、SiDA2.49g(0.01モル)をNMP250gに溶解させた。ここに2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エチレン二無水物(以下、TMEG−100とする)41.03g(0.1モル)、末端封止剤として4−アミノチオフェノール(東京化成工業(株)製)4.45g(0.03モル)を加えて、60℃で6時間撹拌した。その後、キシレンを15g添加し、キシレンとともに反応水を共沸しながら、150℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエポトートYH−434L(商品名、東都化成(株)製)7.5g、テピックS(商品名、日産化学工業(株)製)2g、着色剤のVG3101(商品名、三井化学(株)製)2g、接着改良剤のビニルトリメトキシシラン1g、硬化促進剤の2E4MZ(商品名、四国化成工業(株)製)0.2g、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル5g、ジメチルスルホキサイド5gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスCを得た。得られたワニスCを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例4
乾燥窒素気流下、BAHF14.65g(0.04モル)、SiDA9.96g(0.04モル)をNMP130gに溶解させた。ここに2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(以下、6FDAとする)44.42g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間撹拌し、次いで50℃で2時間撹拌した。ここに末端封止剤として3−Aph3.27g(0.03モル)を加え、50℃で2時間攪拌後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート1750(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)2.0g、硬化促進剤のIS−1000(商品名、日鉱マテリアルズ(株)製)0.5g、乳酸エチル13gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスDを得た。得られたワニスDを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、150℃で60分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例5
乾燥窒素気流下、BAHF30.03g(0.082モル)、SiDA3.73g(0.015モル)、末端封止剤として、4−アミノチオフェノール(東京化成工業(株)製)4.45g(0.03モル)をNMP100gに溶解させた。ここにヒドロキシル基含有酸無水物(I)71.45g(0.10モル)をNMP30gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間反応させた。その後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、200℃の真空乾燥機で5時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)2.5g、オキセタン化合物のOXBP(商品名、宇部興産(株)製)7.5g、硬化促進剤のSI−110L(商品名、三進化学工業(株)製)0.4g、着色剤のA−DMA(商品名、保土谷化学工業(株)社製)0.3g、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル10gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスEを得た。得られたワニスEを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、170℃で60分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例6
実施例3で得られたポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)5.0g、デナコールEX−212L(商品名、宇部興産(株)製)1.0g、硬化促進剤の2E4MZ(商品名、四国化成工業(株)製)0.1g、着色剤のOIL BLUE 2N(商品名、オリエント化学工業(株)製)0.1g、ジアセトンアルコール13gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスFを得た。得られたワニスFを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例7
実施例5で得られたポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、3−メトキシ−3−メチルブタノール15gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスGを得た。得られたワニスGを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例8
乾燥窒素気流下、BAHF25.64g(0.07モル)、SiDA4.97g(0.02モル)、末端封止剤として、3−Aph2.18g(0.02モル)をNMP150gに溶解させた。ここにODPA15.51g(0.05モル)、BPDA14.71g(0.05モル)をNMP30gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間反応させた。その後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、接着改良剤のビニルトリメトキシシラン1g、硬化促進剤の2E4MZ(商品名、四国化成工業(株)製)0.5g、着色剤のVB2620(オリエント化学工業(株)製)0.2g、γ−ブチロラクトン20gを添加し、溶解させて、熱硬化性ポリイミド組成物のワニスHを得た。得られたワニスHを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例9
乾燥窒素気流下、BAHF29.30g(0.08モル)、末端封止剤として、3−Aph4.37g(0.04モル)をNMP150gに溶解させた。ここにODPA31.02g(0.1モル)をNMP30gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間反応させた。その後、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)5.0g、硬化促進剤のIS−1000(商品名、日鉱マテリアルズ(株)製)0.5g、着色剤のVB2620(オリエント化学工業(株)製)0.2g、3−メトキシブチルアセテート20gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスIを得た。得られたワニスIを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例10
実施例1で得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、3−メトキシ−3−メチルブタノール58gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスJを得た。得られたワニスJを(B)6インチシリコンウエハーおよび5センチ角ガラス基板上にスピンコートした後、空気雰囲気下のホットプレート上にて200℃で10分熱処理して膜厚2.0μmの熱硬化性樹脂膜を作製し、薬品耐性、クラック耐性、透過率、屈折率について評価を行った。また、前記のように膜厚10μmの熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量および絶縁信頼性について評価を行った。
実施例11
実施例1で得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子であるTR−513(商品名、γ−ブチロラクトン分散液、数平均粒子径約15nm、粒子含有量30重量%、触媒化成工業(株)製)66gおよび3−メトキシ−3−メチルブタノール42gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスKを得た。得られたワニスKを(B)6インチシリコンウエハーおよび5センチ角ガラス基板上にスピンコートした後、空気雰囲気下のホットプレート上にて200℃で10分熱処理して膜厚2.0μmの熱硬化性樹脂膜を作製し、薬品耐性、クラック耐性、透過率、屈折率について評価を行った。また、前記のように膜厚10μmの熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量および絶縁信頼性について評価を行った。
実施例12
実施例2で得たポリマー固体10gに、エポキシ化合物のNC6000(商品名、日本化薬(株)製)10g、酸化ケイ素−酸化チタン複合粒子であるTR−520(商品名、γ−ブチロラクトン分散液、数平均粒子径約15nm、粒子含有量30重量%、触媒化成工業(株)製)100gおよびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート50gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスLを得た。得られたワニスLを(B)6インチシリコンウエハーおよび5センチ角ガラス基板上にスピンコートした後、空気雰囲気下のホットプレート上にて200℃で10分熱処理して膜厚2.0μmの熱硬化性樹脂膜を作製し、薬品耐性、クラック耐性、透過率、屈折率について評価を行った。また、前記のように膜厚10μmの熱硬化性樹脂膜を作製し、120℃で90分熱処理し、反り量および絶縁信頼性について評価を行った。
比較例1
乾燥窒素気流下、BAHF25.64g(0.07モル)、SiDA4.97g(0.02モル)、末端封止剤として、アニリン(東京化成工業(株)製)1.88g(0.02モル)をNMP80gに溶解させた。ここにODPA31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、20℃で1時間反応させ、次いで50℃で4時間反応させた。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー固体10gに対し、エポキシ化合物のエピコート828(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、硬化促進剤のIS−1000(商品名、日鉱マテリアルズ(株)製)0.5g、3−メトキシ−3−メチルブタノール20gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスMを得た。得られたワニスMを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、170℃で60分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
比較例2
乾燥窒素気流下、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン(以下、HFBAPPとする)36.29g(0.07モル)、SiDA4.97g(0.02モル)、末端封止剤として、3−Aph2.18g(0.02モル)をNMP80gに溶解させた。ここにODPA31.02g(0.1モル)をNMP20gとともに加えて、60℃で1時間反応させた。その後、キシレンを15g添加し、水をキシレンとともに共沸しながら、180℃で5時間攪拌した。攪拌終了後、溶液を水3Lに投入して白色沈殿を集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、80℃の真空乾燥機で20時間乾燥した。得られたポリマー固体の赤外吸収スペクトルを測定したところ、1780cm−1付近、1377cm−1付近にポリイミドに起因するイミド構造の吸収ピークが検出された。このようにして得られたポリマー固体10gに対し、エポキシ化合物のエピコート1750(商品名、ジャパンエポキシ(株)製)7.5g、硬化促進剤の2E4MZ(商品名、四国化成工業(株)製)0.5g、乳酸エチル20gを添加し、溶解させて熱硬化性ポリイミド組成物のワニスNを得た。得られたワニスNを用いて前記のように熱硬化性樹脂膜を作製し、170℃で60分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
比較例3
実施例2で得られたポリマー固体10gをジアセトンアルコール12gに溶解させて、ワニスOを得た。得られたワニスOを用いて前記のように、熱硬化性樹脂膜を作製し、170℃で60分熱処理し、反り量、薬品耐性、クラック耐性、絶縁信頼性について評価を行った。
実施例1〜12および比較例1〜3のワニス組成を表1に、評価結果を表2および表3に示した。