JP2000344898A - 芳香族ポリマーの架橋方法 - Google Patents
芳香族ポリマーの架橋方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子産業で求められる性質を持つ芳香族ポリ
マー誘電体材料を提供する。 【解決手段】 芳香族ポリマーに結合したグラフトを持
つ芳香族ポリマーを不活性な雰囲気で200〜450℃
の範囲の温度に加熱して、そして熱的に芳香族ポリマー
を架橋させることを含む芳香族ポリマーに結合したグラ
フトを持つ芳香族ポリマーを架橋させる方法とする。
マー誘電体材料を提供する。 【解決手段】 芳香族ポリマーに結合したグラフトを持
つ芳香族ポリマーを不活性な雰囲気で200〜450℃
の範囲の温度に加熱して、そして熱的に芳香族ポリマー
を架橋させることを含む芳香族ポリマーに結合したグラ
フトを持つ芳香族ポリマーを架橋させる方法とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、芳香族ポリマーの
架橋方法に関する。電子産業は近年、非常に小さい寸法
の集積回路の製造に使用する例えばポリマーのような低
誘電率材料を探している。しかしながら、最終用途での
使用条件だけでなく集積回路を完成させる更なる加工条
件も含む幅広い条件範囲にわたる材料の適合性及び寸法
的安定性への要求が重要な問題になっている。この問題
はポリマーの熱硬化性樹脂の系を作ることになった。こ
の問題は、特に反応(硬化)に望ましい温度が200〜
450℃の範囲の高いTgのポリマーにとって、解決す
るのが非常に難しいものであった。
架橋方法に関する。電子産業は近年、非常に小さい寸法
の集積回路の製造に使用する例えばポリマーのような低
誘電率材料を探している。しかしながら、最終用途での
使用条件だけでなく集積回路を完成させる更なる加工条
件も含む幅広い条件範囲にわたる材料の適合性及び寸法
的安定性への要求が重要な問題になっている。この問題
はポリマーの熱硬化性樹脂の系を作ることになった。こ
の問題は、特に反応(硬化)に望ましい温度が200〜
450℃の範囲の高いTgのポリマーにとって、解決す
るのが非常に難しいものであった。
【0002】従って、電子産業ではシリカに基づく層間
誘電材料の代わりにより低い誘電率の材料を用いること
が必要とされている。シリカ及びその改質したものは
3.0〜5.0、通常4.0〜4.5程度の誘電率を持
つ。層間誘電材料としてシリカの代わりに使用されるポ
リマー材料は、ポリマー材料の構造に大きく依存して
1.9〜3.5の範囲の誘電率を持つことができる。層
間誘電材料としてシリカにうまく取って代わるために、
ポリマー材料の特性は電子産業での集積回路又はマイク
ロチップの精密な製造要求条件に適合しなければならな
い。架橋は、電子材料ポリマーの要求に合わせる1つの
方法として認識されている。
誘電材料の代わりにより低い誘電率の材料を用いること
が必要とされている。シリカ及びその改質したものは
3.0〜5.0、通常4.0〜4.5程度の誘電率を持
つ。層間誘電材料としてシリカの代わりに使用されるポ
リマー材料は、ポリマー材料の構造に大きく依存して
1.9〜3.5の範囲の誘電率を持つことができる。層
間誘電材料としてシリカにうまく取って代わるために、
ポリマー材料の特性は電子産業での集積回路又はマイク
ロチップの精密な製造要求条件に適合しなければならな
い。架橋は、電子材料ポリマーの要求に合わせる1つの
方法として認識されている。
【0003】
【従来の技術】過去の試みは、ポリマーを架橋性させる
ための部位としてフェニルエチニル基を使用した。ポリ
マー材料を架橋させるためにフェニルエチニル基を使用
することに関して様々な文献が存在し、これを以下に示
す。
ための部位としてフェニルエチニル基を使用した。ポリ
マー材料を架橋させるためにフェニルエチニル基を使用
することに関して様々な文献が存在し、これを以下に示
す。
【0004】Hedberg,F.L.及びArnol
d,F.E.はJ.Polym.Sci.,Poly
m.Chem.Ed.(1976)14、pp2607
〜19で、並びにBanihashemi,A.及びM
arvel,C.S.はJ.Polym.Sci.,P
olym.Chem.Ed.(1977)15、pp2
653〜65で、ペンダントのフェニルエチニル基を持
つポリフェニルキノキサリンの調製及び分子内環化付加
によるそれらの熱硬化、並びに2,2’−ジ(フェニル
エチニル基)ビフェニル部分を加熱してポリマーのTg
を高める9−フェニルジベンズ[a,c]アントラセン
部分を作ることを報告する。
d,F.E.はJ.Polym.Sci.,Poly
m.Chem.Ed.(1976)14、pp2607
〜19で、並びにBanihashemi,A.及びM
arvel,C.S.はJ.Polym.Sci.,P
olym.Chem.Ed.(1977)15、pp2
653〜65で、ペンダントのフェニルエチニル基を持
つポリフェニルキノキサリンの調製及び分子内環化付加
によるそれらの熱硬化、並びに2,2’−ジ(フェニル
エチニル基)ビフェニル部分を加熱してポリマーのTg
を高める9−フェニルジベンズ[a,c]アントラセン
部分を作ることを報告する。
【0005】Hergenrother,P.M.はM
acromolecules(1981)14(4)、
pp891−897で、及びHergenrothe
r,P.M.はMacromolecules(198
1)14(4)、pp898〜904で、主鎖に沿って
ペンダントのフェニルエチニル基を含むポリ(フェニル
キノキサリン)の調製を報告し、これらの材料は熱的に
安定な熱硬化性樹脂のための先駆物質として評価するた
めに調製された。
acromolecules(1981)14(4)、
pp891−897で、及びHergenrothe
r,P.M.はMacromolecules(198
1)14(4)、pp898〜904で、主鎖に沿って
ペンダントのフェニルエチニル基を含むポリ(フェニル
キノキサリン)の調製を報告し、これらの材料は熱的に
安定な熱硬化性樹脂のための先駆物質として評価するた
めに調製された。
【0006】Paul,C.W.、Schulz,R.
A.及びFenelli,S.P.は米国特許第5,1
38,028号明細書(1992)で、並びにPau
l,C.W.、Schulz,R.A.及びFenel
li,S.P.は欧州特許出願公開第443352号明
細書(91年8月28日)で、ジアリールアセチレンで
エンドキャップした(end−caped)ポリイミ
ド、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリイソイ
ミドの調製を記載する。硬化した製品は電子装置の封入
のために接着剤として、及び成型品として使用する。
A.及びFenelli,S.P.は米国特許第5,1
38,028号明細書(1992)で、並びにPau
l,C.W.、Schulz,R.A.及びFenel
li,S.P.は欧州特許出願公開第443352号明
細書(91年8月28日)で、ジアリールアセチレンで
エンドキャップした(end−caped)ポリイミ
ド、ポリアミド酸、ポリアミド酸エステル、ポリイソイ
ミドの調製を記載する。硬化した製品は電子装置の封入
のために接着剤として、及び成型品として使用する。
【0007】Babb,D.A.、Smith,D.
W.、Martin,S.J.及びGodshalx,
J.P.は国際公開97/10193号パンフレット
で、フェニルエチニル基が多数ある様々な化合物を開示
する。これらの材料を様々な基材のコーティング、例え
ば誘電体コーティング、及びコンピュータチップに使用
することを主張する。
W.、Martin,S.J.及びGodshalx,
J.P.は国際公開97/10193号パンフレット
で、フェニルエチニル基が多数ある様々な化合物を開示
する。これらの材料を様々な基材のコーティング、例え
ば誘電体コーティング、及びコンピュータチップに使用
することを主張する。
【0008】Zhou,Q.及びSwager,T.
M.はPolym.Preprint(1993)34
(1)、pp193〜4で、アセチレンの環化反応によ
る全ての炭素ラダーポリマーの調製を報告する。
M.はPolym.Preprint(1993)34
(1)、pp193〜4で、アセチレンの環化反応によ
る全ての炭素ラダーポリマーの調製を報告する。
【0009】Raychem社の所有するMerce
r,F.W.、Goodman,T.D.、Lau,
A.N.K.及びVo,L.P.の米国特許第5,17
9,188号明細書(1993)は、2重結合及び3重
結合を持つ反応性の基でエンドキャップされた米国特許
第5,114,780号明細書(1992)のポリマー
(オリゴマー)を記載する。
r,F.W.、Goodman,T.D.、Lau,
A.N.K.及びVo,L.P.の米国特許第5,17
9,188号明細書(1993)は、2重結合及び3重
結合を持つ反応性の基でエンドキャップされた米国特許
第5,114,780号明細書(1992)のポリマー
(オリゴマー)を記載する。
【0010】Mercer,F.W.、Goodma
n,T.D.、Lau,A.N.K.及びVo,L.
P.の国際公開91/16370号パンフレット(19
91)は、架橋させることができるフッ化芳香族エーテ
ル化合物を記載する。
n,T.D.、Lau,A.N.K.及びVo,L.
P.の国際公開91/16370号パンフレット(19
91)は、架橋させることができるフッ化芳香族エーテ
ル化合物を記載する。
【0011】Lau,K.、Hendricks,
N.、Wan,W.及びSmith,A.はPCT/U
S96/10812号明細書で、熱的に架橋させること
ができるポリマーの調製に使用するためのフェニルエチ
ニル化させたモノマーの調製を報告する。
N.、Wan,W.及びSmith,A.はPCT/U
S96/10812号明細書で、熱的に架橋させること
ができるポリマーの調製に使用するためのフェニルエチ
ニル化させたモノマーの調製を報告する。
【0012】Burgoyne,Jr.らの米国特許第
5,658,994号明細書は、電子産業の低誘電率層
間物質としてポリ(アリーレンエーテル)の使用を開示
し、ここでポリ(アリーレンエーテル)は、約350℃
よりも高い温度にさらし、それ自身を架橋させることに
よっても、既知のエンドキャップ試薬、例えばフェニル
エチニル、ベンゾシクロブテン、エチニル及びニトリル
で前記ポリマーをエンドキャップすることと並んで架橋
剤を供給することによっても架橋させることができる。
5,658,994号明細書は、電子産業の低誘電率層
間物質としてポリ(アリーレンエーテル)の使用を開示
し、ここでポリ(アリーレンエーテル)は、約350℃
よりも高い温度にさらし、それ自身を架橋させることに
よっても、既知のエンドキャップ試薬、例えばフェニル
エチニル、ベンゾシクロブテン、エチニル及びニトリル
で前記ポリマーをエンドキャップすることと並んで架橋
剤を供給することによっても架橋させることができる。
【0013】Giuver,Michael D.、K
utowy,O.及びApSimon,John W.
はFunctional Group Polysul
phones By Bromination−met
alation;Polymer,June 1989
Vol.30、pp1137−1142で、n−ブチル
リチウムを使用するポリスルホンの官能化を説明する。
メチル基及びベンゾフェノン基を含む様々な官能基を反
応させた。
utowy,O.及びApSimon,John W.
はFunctional Group Polysul
phones By Bromination−met
alation;Polymer,June 1989
Vol.30、pp1137−1142で、n−ブチル
リチウムを使用するポリスルホンの官能化を説明する。
メチル基及びベンゾフェノン基を含む様々な官能基を反
応させた。
【0014】Guiverらの米国特許第4,999,
415号明細書はアセトアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、ベンゾフェノン、メチルエチルケトン、フェニルイ
ソシアネート、ジメチルジスルフィド、アセトニトリ
ル、ベンゾニトリル、二酸化炭素、二酸化硫黄、重水、
ハロゲン化メチル、ハロゲン化アリル、ハロゲン化ベン
ジル、塩化トリメチルシリル、ジメチルアセトアミド及
びヨウ素によるポリスルホンの官能化を開示する。
415号明細書はアセトアルデヒド、ベンズアルデヒ
ド、ベンゾフェノン、メチルエチルケトン、フェニルイ
ソシアネート、ジメチルジスルフィド、アセトニトリ
ル、ベンゾニトリル、二酸化炭素、二酸化硫黄、重水、
ハロゲン化メチル、ハロゲン化アリル、ハロゲン化ベン
ジル、塩化トリメチルシリル、ジメチルアセトアミド及
びヨウ素によるポリスルホンの官能化を開示する。
【0015】Guiver,Michael,D.、C
roteau,S.、Hazlett,John D.
及びKutowy,O.はSynthesis and
Characterization of Carb
oxylated Polysulfones;Bri
tish Polymer Journal、Vol.
23、No.1&2、1990、pp29〜39で、リ
チウム化/カルボキシル化改質法によるカルボキシル化
されたポリスルホンの製造を説明する。
roteau,S.、Hazlett,John D.
及びKutowy,O.はSynthesis and
Characterization of Carb
oxylated Polysulfones;Bri
tish Polymer Journal、Vol.
23、No.1&2、1990、pp29〜39で、リ
チウム化/カルボキシル化改質法によるカルボキシル化
されたポリスルホンの製造を説明する。
【0016】ヨシカワ マサカズ、ハラ ヒロヒサ、タ
ニガキ マサタカ、Guiver,Michael及び
マツウラ タケシはModified Polysul
phone Membranes:1.Pervapo
ration of Water/Alcohol M
ixtures Through ModifiedP
olysulphone Membranes Hav
ing Methyl Ester Moiety;P
olymer、1992、Vol.33、No.22、
pp4805−4813で、リチウム化及びエステル化
反応を使用するメチルカルボキシレートによるポリスル
ホンの改質を説明する。
ニガキ マサタカ、Guiver,Michael及び
マツウラ タケシはModified Polysul
phone Membranes:1.Pervapo
ration of Water/Alcohol M
ixtures Through ModifiedP
olysulphone Membranes Hav
ing Methyl Ester Moiety;P
olymer、1992、Vol.33、No.22、
pp4805−4813で、リチウム化及びエステル化
反応を使用するメチルカルボキシレートによるポリスル
ホンの改質を説明する。
【0017】ヨシカワ マサカズ、ハラ ヒロヒサ、タ
ニガキ マサタカ、Guiver,Michael及び
マツウラ タケシはModified Polysul
phone Membranes:II.Pervap
oration of Acqueous Ethan
ol Solutions Through Modi
fied Polysulphone Membran
es BearingVarious Hydroxy
l Groups;Polymer Journal、
1992、Vol.24、No.10、pp1049−
1055で、様々なアルデヒド及びベンゾフェノンを含
むケトンで改質したポリスルホンを説明する。改質は、
n−ブチルリチウムを使用するリチウム化で行う。
ニガキ マサタカ、Guiver,Michael及び
マツウラ タケシはModified Polysul
phone Membranes:II.Pervap
oration of Acqueous Ethan
ol Solutions Through Modi
fied Polysulphone Membran
es BearingVarious Hydroxy
l Groups;Polymer Journal、
1992、Vol.24、No.10、pp1049−
1055で、様々なアルデヒド及びベンゾフェノンを含
むケトンで改質したポリスルホンを説明する。改質は、
n−ブチルリチウムを使用するリチウム化で行う。
【0018】本発明の説明に関して以下で説明するよう
なリチウム化条件でのポリスルホンの反応は、ポリ(ア
リーレンエーテル)と比べると比較的好都合な反応であ
る。
なリチウム化条件でのポリスルホンの反応は、ポリ(ア
リーレンエーテル)と比べると比較的好都合な反応であ
る。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】前記技術は低誘電率層
間物質のためにポリマーの適切な架橋を提供する様々な
試みを開示したが、前記技術は、低誘電率及び熱架橋に
おける寸法的安定性を持ち官能基を本質的に持たない熱
硬化するグラフトポリマーの問題をまだ解決していな
い。これが本発明の説明に関して以下で説明されるもの
である。
間物質のためにポリマーの適切な架橋を提供する様々な
試みを開示したが、前記技術は、低誘電率及び熱架橋に
おける寸法的安定性を持ち官能基を本質的に持たない熱
硬化するグラフトポリマーの問題をまだ解決していな
い。これが本発明の説明に関して以下で説明されるもの
である。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、グラフトを持
つ芳香族ポリマーを架橋させる方法であり、前記グラフ
トは前記ポリマーを熱的に架橋させることができる。グ
ラフトを持つ芳香族ポリマーは例えば以下の構造を持
つ。
つ芳香族ポリマーを架橋させる方法であり、前記グラフ
トは前記ポリマーを熱的に架橋させることができる。グ
ラフトを持つ芳香族ポリマーは例えば以下の構造を持
つ。
【化3】 ここでm=0〜1.0;n=1.0−m;Ar1 、Ar
2 、Ar3 及びAr4 はそれぞれアリーレン基;並びに
G 1〜G8 はそれぞれH、
2 、Ar3 及びAr4 はそれぞれアリーレン基;並びに
G 1〜G8 はそれぞれH、
【化4】 又はこれらの混合物である。ここでZは前記ポリマーの
反復単位当たりのI又はIIのG基の平均数であり、Z
は0.1〜4.0の範囲である。R1 、R2 、R 3 及び
R4 はそれぞれH又はアルコキシ基であって、アルコキ
シ基はC 1〜C8の直鎖又は枝分かれしたアルキル基を
持つことができる。
反復単位当たりのI又はIIのG基の平均数であり、Z
は0.1〜4.0の範囲である。R1 、R2 、R 3 及び
R4 はそれぞれH又はアルコキシ基であって、アルコキ
シ基はC 1〜C8の直鎖又は枝分かれしたアルキル基を
持つことができる。
【0021】好ましくは、ポリ(アリーレンエーテル)
ポリマーは官能性のない反復単位から本質的になり、A
r1 、Ar2 、Ar3 及びAr4 はそれぞれ、
ポリマーは官能性のない反復単位から本質的になり、A
r1 、Ar2 、Ar3 及びAr4 はそれぞれ、
【化5】 及びこれらの混合物からなる群より選択されるアリーレ
ン基であるが、二価基9,9−ジフェニルフルオレンを
除いてAr1 及びAr2 又はAr3 及びAr4 は同じ異
性体(isomeric equivalent)では
ない。
ン基であるが、二価基9,9−ジフェニルフルオレンを
除いてAr1 及びAr2 又はAr3 及びAr4 は同じ異
性体(isomeric equivalent)では
ない。
【0022】より好ましくは、前記グラフトポリマーは
以下の構造の反復単位を持つ。
以下の構造の反復単位を持つ。
【化6】 ここでG 1〜G8 は先に定義したものであり;m=0〜
1.0;n=1.0−m;Ar2 及びAr4 はそれぞ
れ、
1.0;n=1.0−m;Ar2 及びAr4 はそれぞ
れ、
【化7】 及びこれらの混合物からなる群より選択されるアリーレ
ン基である。
ン基である。
【0023】更により好ましくは、グラフトポリマーは
以下の反復単位を含む。
以下の反復単位を含む。
【化8】 ここでG 1〜G4 はそれぞれH、
【化9】 及びこれらの混合物からなる群より選択される。ここで
Zはポリマー単位当たりのG基の平均数でZは0.1〜
4.0の範囲である。
Zはポリマー単位当たりのG基の平均数でZは0.1〜
4.0の範囲である。
【0024】最も好ましくはグラフトポリマーは、
【化10】 の反復ポリマー単位を持つ。ここでG 1〜G4 はそれぞ
れH又は
れH又は
【化11】 である。ここでZはポリマー単位当たりのG基の平均数
で0.1〜4.0の範囲である。
で0.1〜4.0の範囲である。
【0025】好ましくは、Zは0.25〜1.5の範囲
である。より好ましくは、Zは約0.9である。好まし
くは、組成物はマイクロ電子装置の誘電体材料を構成す
る。より好ましくは、誘電体材料は集積回路の導電性領
域に隣接して提供される。好ましくは、ポリマーとグラ
フトは架橋している。
である。より好ましくは、Zは約0.9である。好まし
くは、組成物はマイクロ電子装置の誘電体材料を構成す
る。より好ましくは、誘電体材料は集積回路の導電性領
域に隣接して提供される。好ましくは、ポリマーとグラ
フトは架橋している。
【0026】本発明は芳香族ポリマーに結合したグラフ
トを持つ芳香族ポリマーを架橋させる方法であって、芳
香族ポリマーに結合したグラフトを持つ前記芳香族ポリ
マーを不活性な雰囲気で200〜450℃の範囲の温度
に加熱して、そして熱的に芳香族ポリマーを架橋させる
ことを含む方法である。ここで前記グラフトは、
トを持つ芳香族ポリマーを架橋させる方法であって、芳
香族ポリマーに結合したグラフトを持つ前記芳香族ポリ
マーを不活性な雰囲気で200〜450℃の範囲の温度
に加熱して、そして熱的に芳香族ポリマーを架橋させる
ことを含む方法である。ここで前記グラフトは、
【化12】 又はこれらの混合物からなる群より選ばれる。ここでR
1 、R2 、R3 及びR4はそれぞれH又はアルコキシ基
であって、前記アルコキシ基はC 1〜C8 の直鎖又は枝
分かれしたアルキル基を持つことができる。
1 、R2 、R3 及びR4はそれぞれH又はアルコキシ基
であって、前記アルコキシ基はC 1〜C8 の直鎖又は枝
分かれしたアルキル基を持つことができる。
【0027】好ましくはグラフトは、
【化13】 及びこれらの混合物からなる群より選ばれる。
【0028】好ましくは、架橋方法はポリ(アリーレン
エーテル)、芳香族ポリスルホン、芳香族ポリイミド、
芳香族ポリアミド、芳香族ポリキノリン及びこれらの混
合物からなる群より選ばれる芳香族ポリマーで行うこと
ができる。好ましくは、架橋温度は300〜450℃の
範囲である。より好ましくは、架橋温度は約425℃で
ある。
エーテル)、芳香族ポリスルホン、芳香族ポリイミド、
芳香族ポリアミド、芳香族ポリキノリン及びこれらの混
合物からなる群より選ばれる芳香族ポリマーで行うこと
ができる。好ましくは、架橋温度は300〜450℃の
範囲である。より好ましくは、架橋温度は約425℃で
ある。
【0029】グラフト芳香族ポリマーの合成方法として
は、ポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを−40℃〜
−10℃の温度範囲で適当な溶媒中で第三アルキルリチ
ウムと接触させ、そして−10℃〜25℃の温度範囲で
ケトンを加えることができる。前記ケトンは、
は、ポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを−40℃〜
−10℃の温度範囲で適当な溶媒中で第三アルキルリチ
ウムと接触させ、そして−10℃〜25℃の温度範囲で
ケトンを加えることができる。前記ケトンは、
【化14】 又はこれらの混合物からなる群より選ばれる。ここでR
1 、R2 、R3 及びR4はそれぞれH又はアルコキシ基
であって、前記アルコキシ基はC 1〜C8 の直鎖又は枝
分かれしたアルキル基を持つことができる。
1 、R2 、R3 及びR4はそれぞれH又はアルコキシ基
であって、前記アルコキシ基はC 1〜C8 の直鎖又は枝
分かれしたアルキル基を持つことができる。
【0030】好ましくはケトンは、
【化15】 及びこれらの混合物からなる群より選ばれる。
【0031】好ましくは、ケトンを加えた後で混合物を
酸性にして、そしてグラフトポリマーを回収する。好ま
しくは、第三アルキルリチウムはt−ブチルリチウムで
ある。好ましくは、溶媒はテトラヒドロフラン、グライ
ム、エチルエーテル、ブチルエチルエーテル、t−ブチ
ルメチルエーテル、2−メトキシエチルエーテル、ジ
(エチレングリコール)ジエチルエーテル及びこれらの
混合物からなる群より選ばれる。
酸性にして、そしてグラフトポリマーを回収する。好ま
しくは、第三アルキルリチウムはt−ブチルリチウムで
ある。好ましくは、溶媒はテトラヒドロフラン、グライ
ム、エチルエーテル、ブチルエチルエーテル、t−ブチ
ルメチルエーテル、2−メトキシエチルエーテル、ジ
(エチレングリコール)ジエチルエーテル及びこれらの
混合物からなる群より選ばれる。
【0032】
【発明の実施の形態】集積回路での配線間(inter
connect)の寸法は1/2μm以下に縮小される
につれて、比較的大きい誘電率を持つ従来の層間誘電体
は配線間に許容できないレベルのキャパシタンスを与え
る。集積回路(IC)産業ではシリカを基にした層間誘
電体(ILD)材料をより低い誘電率(ε)値の材料と
取りかえることが必要とされている。シリカ及びその改
質したものは3.0〜5.0(通常4.0〜4.5)程
度のε値を持つ。
connect)の寸法は1/2μm以下に縮小される
につれて、比較的大きい誘電率を持つ従来の層間誘電体
は配線間に許容できないレベルのキャパシタンスを与え
る。集積回路(IC)産業ではシリカを基にした層間誘
電体(ILD)材料をより低い誘電率(ε)値の材料と
取りかえることが必要とされている。シリカ及びその改
質したものは3.0〜5.0(通常4.0〜4.5)程
度のε値を持つ。
【0033】有機ポリマーは一般に無機酸化物及び窒化
物よりもかなり低い誘電率を示すことが知られており、
従って将来の集積回路の金属間誘電体の候補であると考
えることができる。しかしながら、有機ポリマーを集積
化することに関する問題はかなりある。例えばほとんど
の有機ポリマーの熱的及び熱−酸化安定性はかなり低
く、現在の典型的な最終ライン加工温度(Back−e
nd−of−the−line process te
mperature)では集積化ができない。いくらか
のポリマー類、特にポリイミド及び大部分又は全てが芳
香族結合基に基づく他のポリマーは十分な熱的安定性を
示して、現在の最終加工温度に耐えるように思われる。
ポリマー誘電体の候補に必要とされる更なる要点には、
(a)キャパシタンスの有意の減少を与える低い誘電
率、及び(b)吸着量及び/又は熱処理の間の湿分ガス
発生量が非常に少ないことが含まれる。
物よりもかなり低い誘電率を示すことが知られており、
従って将来の集積回路の金属間誘電体の候補であると考
えることができる。しかしながら、有機ポリマーを集積
化することに関する問題はかなりある。例えばほとんど
の有機ポリマーの熱的及び熱−酸化安定性はかなり低
く、現在の典型的な最終ライン加工温度(Back−e
nd−of−the−line process te
mperature)では集積化ができない。いくらか
のポリマー類、特にポリイミド及び大部分又は全てが芳
香族結合基に基づく他のポリマーは十分な熱的安定性を
示して、現在の最終加工温度に耐えるように思われる。
ポリマー誘電体の候補に必要とされる更なる要点には、
(a)キャパシタンスの有意の減少を与える低い誘電
率、及び(b)吸着量及び/又は熱処理の間の湿分ガス
発生量が非常に少ないことが含まれる。
【0034】ポリマー材料はその構造に大きく依存する
1.9〜3.5の範囲のεの値を持つことができる。本
発明は芳香族ポリマーに新しい架橋グラフトを与えて、
この用途及び他の用途、例えばマルチチップモジュール
のパッケージング、封入及びフラットパネルディスプレ
イに必要な化学的性質及び物理的性質を達成する。本発
明の架橋したグラフト芳香族ポリマーは、熱的安定性、
低誘電率、少ない吸湿量及び少量の湿分ガス発生の素晴
らしい組み合わせを与える。ILDとしてシリカに取っ
て代わるために、前記ポリマー材料の性質はマイクロチ
ップ製造の厳格な要求に適応しなければならない。表A
はIC製造業者による要求の概略である。
1.9〜3.5の範囲のεの値を持つことができる。本
発明は芳香族ポリマーに新しい架橋グラフトを与えて、
この用途及び他の用途、例えばマルチチップモジュール
のパッケージング、封入及びフラットパネルディスプレ
イに必要な化学的性質及び物理的性質を達成する。本発
明の架橋したグラフト芳香族ポリマーは、熱的安定性、
低誘電率、少ない吸湿量及び少量の湿分ガス発生の素晴
らしい組み合わせを与える。ILDとしてシリカに取っ
て代わるために、前記ポリマー材料の性質はマイクロチ
ップ製造の厳格な要求に適応しなければならない。表A
はIC製造業者による要求の概略である。
【0035】
【表1】
【0036】本発明は、(1)追加の反応性置換基、例
えばアルキル基がC 1〜C8 でよいアルコキシ基(例え
ば−OCH3 )を伴う又は伴わない架橋基又はグラフ
ト、及び(2)芳香族ポリマーの主鎖、の複合グラフト
芳香族ポリマーである。熱硬化しやすい特定のタイプの
基を2つの包括的な基に関して以下で説明する。これら
の基は本発明の複合ポリマーの第1の部分(1)を構成
する。
えばアルキル基がC 1〜C8 でよいアルコキシ基(例え
ば−OCH3 )を伴う又は伴わない架橋基又はグラフ
ト、及び(2)芳香族ポリマーの主鎖、の複合グラフト
芳香族ポリマーである。熱硬化しやすい特定のタイプの
基を2つの包括的な基に関して以下で説明する。これら
の基は本発明の複合ポリマーの第1の部分(1)を構成
する。
【0037】
【化16】 及びこれらの混合物であって、R1 、R2 、R3 及びR
4 はそれぞれH又はアルコキシ基である。前記アルコキ
シ基はC 1〜C8 の直鎖の又は枝分かれした炭素鎖を持
つことができる。以下はグラフトした芳香族ポリマー構
造、例えばポリ(アリーレンエーテル)のようなものを
調製する一般的な反応である。
4 はそれぞれH又はアルコキシ基である。前記アルコキ
シ基はC 1〜C8 の直鎖の又は枝分かれした炭素鎖を持
つことができる。以下はグラフトした芳香族ポリマー構
造、例えばポリ(アリーレンエーテル)のようなものを
調製する一般的な反応である。
【0038】
【化17】
【0039】マイクロチップのための低誘電率材料とし
て使用するために、ポリ(アリーレンエーテル)に熱的
に架橋をもたらす基をグラフトする(graft)こと
が非常に好ましい。そのようなポリ(アリーレンエーテ
ル)及び誘電体装置でのそれらの使用は、その全てを参
照してこのに組み入れられる米国特許第5,658,9
94号明細書で示される。
て使用するために、ポリ(アリーレンエーテル)に熱的
に架橋をもたらす基をグラフトする(graft)こと
が非常に好ましい。そのようなポリ(アリーレンエーテ
ル)及び誘電体装置でのそれらの使用は、その全てを参
照してこのに組み入れられる米国特許第5,658,9
94号明細書で示される。
【0040】ポリ(アリーレンエーテル)ポリマーは以
下の構造の反復単位を含む。
下の構造の反復単位を含む。
【化18】 ここでm=0〜1.0及びn=1.0−mである。
【0041】1又はそれ以上の芳香族環構造を示すモノ
マーAr1 、Ar2 、Ar3 及び/又はAr4 は以下の
構造から選択することができる{重合の前はジハロゲン
化型(Ar2 及びAr4 )又はジヒドロキシ化型(Ar
1 及びAr3 )である。それぞれ、ジハロゲン化型の場
合には好ましくはジ臭化型、ジヒドロキシ化型の場合に
は好ましくはカリウム、ナトリウム又はリチウム型であ
る。モノマーの混合物はジハロゲン化モノマー(Ar2
及び/又はAr4 )、並びにジヒドロキシモノマー(A
r1 及び/又はAr3 )をUllman縮合でのコエー
テル化(co−etherification)のため
に選択するようなものである。Ar1 、Ar2 、Ar3
及びAr4 は共に、結晶化の問題のために化合物Iが存
在しない限りは等しい異性体にはなり得ないが、全ての
Ar構造よりも小さい部分集合は異性体の等価物でよ
い。}。
マーAr1 、Ar2 、Ar3 及び/又はAr4 は以下の
構造から選択することができる{重合の前はジハロゲン
化型(Ar2 及びAr4 )又はジヒドロキシ化型(Ar
1 及びAr3 )である。それぞれ、ジハロゲン化型の場
合には好ましくはジ臭化型、ジヒドロキシ化型の場合に
は好ましくはカリウム、ナトリウム又はリチウム型であ
る。モノマーの混合物はジハロゲン化モノマー(Ar2
及び/又はAr4 )、並びにジヒドロキシモノマー(A
r1 及び/又はAr3 )をUllman縮合でのコエー
テル化(co−etherification)のため
に選択するようなものである。Ar1 、Ar2 、Ar3
及びAr4 は共に、結晶化の問題のために化合物Iが存
在しない限りは等しい異性体にはなり得ないが、全ての
Ar構造よりも小さい部分集合は異性体の等価物でよ
い。}。
【0042】
【化19】
【0043】好ましくは、本発明に従ってグラフトさせ
た前記ポリマーはグラフトが存在する以外は非官能性で
ある。なぜならばそれらは化学的に不活性で、マイクロ
電子装置製造の用途に有害な官能基を全く持たないから
である。それらは水の吸着を促進するカルボニル部分、
例えばアミド、イミド、及びケトンを持たない。それら
は金属堆積工程の金属源と反応することがあるハロゲ
ン、例えばフッ素、塩素、臭素、及びヨウ素を持たな
い。それらは9,9−フルオレニリデン(fluore
nylidene)基の橋かけ(bridging)炭
素を除いて本質的に芳香族炭素で構成されていて、それ
は芳香族構造物に近いので芳香族炭素の特徴の大部分を
持つ。本発明の目的のためには、その炭素はペルフェニ
ル化した炭素であると考えられる。非官能性のポリ(ア
リーレンエーテル)ポリマーの場合、それらはエーテル
結合を除いて橋かけ基を持っておらず、より詳しくはそ
れらは硫黄結合を持っていない。
た前記ポリマーはグラフトが存在する以外は非官能性で
ある。なぜならばそれらは化学的に不活性で、マイクロ
電子装置製造の用途に有害な官能基を全く持たないから
である。それらは水の吸着を促進するカルボニル部分、
例えばアミド、イミド、及びケトンを持たない。それら
は金属堆積工程の金属源と反応することがあるハロゲ
ン、例えばフッ素、塩素、臭素、及びヨウ素を持たな
い。それらは9,9−フルオレニリデン(fluore
nylidene)基の橋かけ(bridging)炭
素を除いて本質的に芳香族炭素で構成されていて、それ
は芳香族構造物に近いので芳香族炭素の特徴の大部分を
持つ。本発明の目的のためには、その炭素はペルフェニ
ル化した炭素であると考えられる。非官能性のポリ(ア
リーレンエーテル)ポリマーの場合、それらはエーテル
結合を除いて橋かけ基を持っておらず、より詳しくはそ
れらは硫黄結合を持っていない。
【0044】ポリ(アリーレンエーテル)にグラフトす
るこのグラフト方法の特定の例を以下に挙げる。
るこのグラフト方法の特定の例を以下に挙げる。
【化20】
【0045】溶媒は、テトラヒドロフラン、グライム、
エチルエーテル、ブチルエチルエーテル、t−ブチルメ
チルエーテル、2−メトキシエチルエーテル、ジ(エチ
レングリコール)ジエチルエーテル、及びこれらの混合
物からなる群より選ばれる。
エチルエーテル、ブチルエチルエーテル、t−ブチルメ
チルエーテル、2−メトキシエチルエーテル、ジ(エチ
レングリコール)ジエチルエーテル、及びこれらの混合
物からなる群より選ばれる。
【0046】芳香族ポリマーにグラフトして、そして熱
的に架橋するのに役立つことができる特定のケトンのい
くつかの例(包括的なものではない)を以下に示す。
的に架橋するのに役立つことができる特定のケトンのい
くつかの例(包括的なものではない)を以下に示す。
【化21】
【0047】理論に限定されないが、熱的に架橋するこ
とができるいくつかの機構がある。これらは以下のよう
なものだと考えられる。
とができるいくつかの機構がある。これらは以下のよう
なものだと考えられる。
【0048】架橋反応を熱的にもたらす第1の段階 熱的に反応(硬化)をもたらす第1の段階は、脱水を含
む縮合反応を含む。この反応は200〜260℃の温度
範囲で起こる。反応が分子内で起こり、結果として架橋
をもたらさないことがある。しかしながら分子間で起こ
ることもあるので、以下に示すように架橋が形成され
る。
む縮合反応を含む。この反応は200〜260℃の温度
範囲で起こる。反応が分子内で起こり、結果として架橋
をもたらさないことがある。しかしながら分子間で起こ
ることもあるので、以下に示すように架橋が形成され
る。
【化22】
【0049】架橋反応を熱的にもたらす第2の段階 グラフトした架橋剤に適切な置換基が存在すると第2の
架橋が起こることもある。これらの反応は一般に300
〜450℃の温度で起こる。以下はある例である。
架橋が起こることもある。これらの反応は一般に300
〜450℃の温度で起こる。以下はある例である。
【0050】グラフト上にpーメトキシ基(グラフトの
芳香族環にそれぞれ1つ)があると、熱的に誘発される
架橋の第2段階は2つの異なる方法で行える。空気(酸
素)中において350〜400℃でp−メトキシフェニ
ル基を酸化してo−ベンゾキノン型の基にする。これら
の温度ではo−ベンゾキノン基は他のポリマー鎖と素早
く反応して架橋を形成する。窒素のような不活性ガス中
では425〜450℃で、メタノールが失われてベンザ
イン型の付加部分(appendage)が形成され
る。これらの付加部分は他のポリマー鎖と素早く反応し
て架橋を形成する。メトキシ基がそれぞれの環に2つ
(互いに対しオルト又はパラの位置に)ある場合、o−
ベンゾキノン型基は空気(酸素)を必要とせずに作られ
ることができ、同様な架橋がもたらされる。同様に、熱
的に行われたジアルコキシベンゼンのベンゾキノン型構
造への転位は、SchraaらによってJ.Chem.
Soc.Perkin Trans.2(1994)p
p189〜197で報告される。しかしながら彼らは、
その後の縮合反応を行うことができる部分を発生させる
のにこのタイプの転位を使用する可能性を認識していな
い。
芳香族環にそれぞれ1つ)があると、熱的に誘発される
架橋の第2段階は2つの異なる方法で行える。空気(酸
素)中において350〜400℃でp−メトキシフェニ
ル基を酸化してo−ベンゾキノン型の基にする。これら
の温度ではo−ベンゾキノン基は他のポリマー鎖と素早
く反応して架橋を形成する。窒素のような不活性ガス中
では425〜450℃で、メタノールが失われてベンザ
イン型の付加部分(appendage)が形成され
る。これらの付加部分は他のポリマー鎖と素早く反応し
て架橋を形成する。メトキシ基がそれぞれの環に2つ
(互いに対しオルト又はパラの位置に)ある場合、o−
ベンゾキノン型基は空気(酸素)を必要とせずに作られ
ることができ、同様な架橋がもたらされる。同様に、熱
的に行われたジアルコキシベンゼンのベンゾキノン型構
造への転位は、SchraaらによってJ.Chem.
Soc.Perkin Trans.2(1994)p
p189〜197で報告される。しかしながら彼らは、
その後の縮合反応を行うことができる部分を発生させる
のにこのタイプの転位を使用する可能性を認識していな
い。
【化23】
【化24】
【化25】
【0051】
【実施例】例1 ポリ(アリーレンエーテル)の調製
【0052】35.0421g(0.1000mol)
の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレ
ン、75gのトルエン、及び100gのベンゾフェノン
の混合物を500mLの3つ口丸底フラスコに入れた。
このフラスコはディーン・スタークトラップ、凝縮器、
窒素入口、機械的撹拌機、及び温度計を備えていた。前
記混合物を撹拌しながら窒素雰囲気で60℃に加熱し
た。均一になった後で、16.000gの50.00重
量%水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム0.2
000mol)をゆっくりと10分間かけて加えた。反
応混合物を約140℃に加熱して、水との共沸混合物を
集めた。4時間たって完全な脱水が確実にされた後で、
前記反応混合物の温度を200℃に上げて、蒸留によっ
てトルエンを除去した。前記反応混合物を80℃に冷や
して、31.202g(0.1000mol)の4,
4’−ジブロモビフェニルを加えた。反応混合物をその
後200℃に加熱した。塩化銅(I)/キノリン溶液の
10mL分(0.10g、1.00mmolの塩化銅
(I)を含む)を加えて、反応混合物を48時間200
℃に維持した。反応混合物を100℃に冷却して、そし
て200gのトルエンを加えた。反応混合物をその後、
素早く撹拌されている1000gのメタノール中の25
gの酢酸溶液中で急冷した。沈殿物を分離して、2Lの
沸騰水に8時間入れた。沈殿物を始めに炉(100℃)
で乾燥し、そして300gのテトラヒドロフランに溶解
した。ポリマー溶液を濾過して、その後1Lのメタノー
ル中で沈澱させた。沈殿物を回収して、メタノールで洗
浄し、その後減圧炉(100℃)で一晩乾燥した。
の9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレ
ン、75gのトルエン、及び100gのベンゾフェノン
の混合物を500mLの3つ口丸底フラスコに入れた。
このフラスコはディーン・スタークトラップ、凝縮器、
窒素入口、機械的撹拌機、及び温度計を備えていた。前
記混合物を撹拌しながら窒素雰囲気で60℃に加熱し
た。均一になった後で、16.000gの50.00重
量%水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム0.2
000mol)をゆっくりと10分間かけて加えた。反
応混合物を約140℃に加熱して、水との共沸混合物を
集めた。4時間たって完全な脱水が確実にされた後で、
前記反応混合物の温度を200℃に上げて、蒸留によっ
てトルエンを除去した。前記反応混合物を80℃に冷や
して、31.202g(0.1000mol)の4,
4’−ジブロモビフェニルを加えた。反応混合物をその
後200℃に加熱した。塩化銅(I)/キノリン溶液の
10mL分(0.10g、1.00mmolの塩化銅
(I)を含む)を加えて、反応混合物を48時間200
℃に維持した。反応混合物を100℃に冷却して、そし
て200gのトルエンを加えた。反応混合物をその後、
素早く撹拌されている1000gのメタノール中の25
gの酢酸溶液中で急冷した。沈殿物を分離して、2Lの
沸騰水に8時間入れた。沈殿物を始めに炉(100℃)
で乾燥し、そして300gのテトラヒドロフランに溶解
した。ポリマー溶液を濾過して、その後1Lのメタノー
ル中で沈澱させた。沈殿物を回収して、メタノールで洗
浄し、その後減圧炉(100℃)で一晩乾燥した。
【0053】この方法で以下の特性を持つ42gのポリ
マーが得られた。分子量(GPCによる)はMw=6
5,300、Mn=20,700であり、d=3.1
6、Tg(DSCによる)=257℃、熱的安定性(T
GAによる、400℃での等温重量損失)は損失量が<
0.1重量%/h。”X”は隙間を満たす能力のような
所望の用途に依存して非常に低分子量から高分子量まで
変えることができる。
マーが得られた。分子量(GPCによる)はMw=6
5,300、Mn=20,700であり、d=3.1
6、Tg(DSCによる)=257℃、熱的安定性(T
GAによる、400℃での等温重量損失)は損失量が<
0.1重量%/h。”X”は隙間を満たす能力のような
所望の用途に依存して非常に低分子量から高分子量まで
変えることができる。
【0054】ポリマー反復構造を以下に示す。
【化26】 このポリマーは所望の最終用途の性質に基づいてほとん
どどのような分子量も持つことができるが、Xは約5〜
10,000の範囲であることが可能である。
どどのような分子量も持つことができるが、Xは約5〜
10,000の範囲であることが可能である。
【0055】例2 ポリスルホン(商業的にはUdel P−3500)へ
のベンゾフェノンのグラフト
のベンゾフェノンのグラフト
【0056】
【化27】
【0057】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、1
0.00g(0.0226molのポリマー反復単位)
のポリスルホン(商業的にはUdel P−3500ポ
リスルホン)を200mLの無水テトラヒドロフランに
撹拌して溶解した。二酸化炭素/アセトン浴を使用して
この溶液を−50℃に冷却した。激しく撹拌しながら、
混合されるヘキサン中の2.5Mのn−ブチルリチウ
ム、4.52mL(0.0113mol)を5分間かけ
て加えた。前記溶液は透明な明るい黄色の溶液から深い
赤茶色の溶液に変わった。30分後2.28g(0.0
125mol)のベンゾフェノンを加えた。冷却浴を取
り除いて、溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖め
た。撹拌しながら反応混合物をこの温度に2時間維持し
た後で、反応混合物を600mLのイソプロパノール及
び300mLの水並びに20mLの酢酸の混合物に注い
だ。沈殿物を分離し、80℃に設定した減圧炉で沈殿物
を乾燥した後で、ポリマーのスルホン部分に対してオル
トの位置にジフェニルヒドロキシメチル基を持つ11.
54gのポリスルホンポリマーを分離した。ポリマーの
NMR分析は、グラフトがジフェニルヒドロキシメチル
基で、ポリマー反復単位当たり0.25個のグラフトが
あることを示した。”X”は幅広い範囲で変えることが
できる。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、1
0.00g(0.0226molのポリマー反復単位)
のポリスルホン(商業的にはUdel P−3500ポ
リスルホン)を200mLの無水テトラヒドロフランに
撹拌して溶解した。二酸化炭素/アセトン浴を使用して
この溶液を−50℃に冷却した。激しく撹拌しながら、
混合されるヘキサン中の2.5Mのn−ブチルリチウ
ム、4.52mL(0.0113mol)を5分間かけ
て加えた。前記溶液は透明な明るい黄色の溶液から深い
赤茶色の溶液に変わった。30分後2.28g(0.0
125mol)のベンゾフェノンを加えた。冷却浴を取
り除いて、溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖め
た。撹拌しながら反応混合物をこの温度に2時間維持し
た後で、反応混合物を600mLのイソプロパノール及
び300mLの水並びに20mLの酢酸の混合物に注い
だ。沈殿物を分離し、80℃に設定した減圧炉で沈殿物
を乾燥した後で、ポリマーのスルホン部分に対してオル
トの位置にジフェニルヒドロキシメチル基を持つ11.
54gのポリスルホンポリマーを分離した。ポリマーの
NMR分析は、グラフトがジフェニルヒドロキシメチル
基で、ポリマー反復単位当たり0.25個のグラフトが
あることを示した。”X”は幅広い範囲で変えることが
できる。
【0058】例3 ポリスルホン(商業的にはUdel P−3500ポリ
マー)への9−フルオレノンのグラフト
マー)への9−フルオレノンのグラフト
【0059】
【化28】
【0060】9−フルオレノンをベンゾフェノンの代わ
りに使用することを除いて例2の方法に従った。従っ
て、ポリスルホンに配置するグラフトは9−(9−ヒド
ロキシフルオレニル)基であった。”X”は所望の用途
に依存して大きく変化させることができる。
りに使用することを除いて例2の方法に従った。従っ
て、ポリスルホンに配置するグラフトは9−(9−ヒド
ロキシフルオレニル)基であった。”X”は所望の用途
に依存して大きく変化させることができる。
【0061】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、1
0.00g(0.0226molのポリマー反復単位)
のポリスルホン(商業的にはUdel P−3500ポ
リスルホン)を200mLの無水テトラヒドロフランに
撹拌して溶解した。この溶液を二酸化炭素/アセトン浴
を使用して−50℃に冷却した。混合されるヘキサン中
の2.5Mのn−ブチルリチウム、4.52mL(0.
0113mol)を激しく撹拌しながら5分間かけて加
えた。溶液は透明な明るい黄色の溶液から深い赤茶色の
溶液に変わった。30分後2.25g(0.0125m
ol)の9−フルオレノンを加えた。冷却浴を取り除い
て、溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖めた。撹拌
しながら反応混合物をこの温度に2時間維持した後で、
前記反応混合物を600mLのイソプロパノール及び3
00mLの水並びに20mLの酢酸の混合物に注いだ。
沈殿物を分離し、80℃に設定した減圧炉で沈殿物を乾
燥した後、ポリマーのスルホン部分に対してオルトの位
置に9−(9−ヒドロキシフルオレニル)基を持つ9.
61gのポリスルホンポリマーを分離した。ポリマーの
NMR分析は、グラフトが9−(9−ヒドロキシフルオ
レニル)基で、ポリマー反復単位当たり0.30個のグ
ラフトがあることを示した。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、1
0.00g(0.0226molのポリマー反復単位)
のポリスルホン(商業的にはUdel P−3500ポ
リスルホン)を200mLの無水テトラヒドロフランに
撹拌して溶解した。この溶液を二酸化炭素/アセトン浴
を使用して−50℃に冷却した。混合されるヘキサン中
の2.5Mのn−ブチルリチウム、4.52mL(0.
0113mol)を激しく撹拌しながら5分間かけて加
えた。溶液は透明な明るい黄色の溶液から深い赤茶色の
溶液に変わった。30分後2.25g(0.0125m
ol)の9−フルオレノンを加えた。冷却浴を取り除い
て、溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖めた。撹拌
しながら反応混合物をこの温度に2時間維持した後で、
前記反応混合物を600mLのイソプロパノール及び3
00mLの水並びに20mLの酢酸の混合物に注いだ。
沈殿物を分離し、80℃に設定した減圧炉で沈殿物を乾
燥した後、ポリマーのスルホン部分に対してオルトの位
置に9−(9−ヒドロキシフルオレニル)基を持つ9.
61gのポリスルホンポリマーを分離した。ポリマーの
NMR分析は、グラフトが9−(9−ヒドロキシフルオ
レニル)基で、ポリマー反復単位当たり0.30個のグ
ラフトがあることを示した。
【0062】例4 例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)へのベンゾ
フェノンのグラフト
フェノンのグラフト
【0063】
【化29】
【0064】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を300m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。二酸
化炭素/アセトン浴を使用してこの溶液を−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
20mL(0.034mol)を激しく撹拌しながら5
〜15分間かけて加えた。溶液は透明な明るい黄色の溶
液から深い赤色の溶液に変わった。冷却浴を取り除いて
溶液を−10℃まで暖めた。3.00g(0.0165
mol)分のベンゾフェノンを加えた。冷却浴を取り除
き、溶液を30分間かけで20℃まで徐々に暖めた。撹
拌しながら反応混合物をこの温度に17時間維持した後
で、10mLの酢酸を加えた。1000mLのメタノー
ル中の明るい緑色の溶液を濾過して沈殿物を得た。ポリ
マー沈殿物を80℃に設定した減圧炉で乾燥した後で、
ポリマーのエーテル結合に対してオルトの位置にジフェ
ニルヒドロキシメチル基を持つ19.65gのポリ(ア
リーレンエーテル)ポリマーを分離した。ポリマーのN
MR分析は、グラフトがジフェニルヒドロキシメチル基
で、ポリマー反復単位当たり0.195個のグラフトが
あることを示した。”X”は幅広い範囲で変えることが
できる。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を300m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。二酸
化炭素/アセトン浴を使用してこの溶液を−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
20mL(0.034mol)を激しく撹拌しながら5
〜15分間かけて加えた。溶液は透明な明るい黄色の溶
液から深い赤色の溶液に変わった。冷却浴を取り除いて
溶液を−10℃まで暖めた。3.00g(0.0165
mol)分のベンゾフェノンを加えた。冷却浴を取り除
き、溶液を30分間かけで20℃まで徐々に暖めた。撹
拌しながら反応混合物をこの温度に17時間維持した後
で、10mLの酢酸を加えた。1000mLのメタノー
ル中の明るい緑色の溶液を濾過して沈殿物を得た。ポリ
マー沈殿物を80℃に設定した減圧炉で乾燥した後で、
ポリマーのエーテル結合に対してオルトの位置にジフェ
ニルヒドロキシメチル基を持つ19.65gのポリ(ア
リーレンエーテル)ポリマーを分離した。ポリマーのN
MR分析は、グラフトがジフェニルヒドロキシメチル基
で、ポリマー反復単位当たり0.195個のグラフトが
あることを示した。”X”は幅広い範囲で変えることが
できる。
【0065】例5 例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)への9−フ
ルオレノンのグラフト
ルオレノンのグラフト
【0066】
【化30】
【0067】9−フルオレノンをベンゾフェノンの代わ
りに使用することを除いて例4の方法に従った。従っ
て、ポリ(アリーレンエーテル)に配置するグラフトは
9−(9−ヒドロキシフルオレニル)基であった。”
X”は意図する用途に基づいて大きく変化させることが
できる。
りに使用することを除いて例4の方法に従った。従っ
て、ポリ(アリーレンエーテル)に配置するグラフトは
9−(9−ヒドロキシフルオレニル)基であった。”
X”は意図する用途に基づいて大きく変化させることが
できる。
【0068】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を200m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。この
溶液を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
20mL(0.034mol)を激しく撹拌しながら5
〜15分間かけて加えた。溶液は透明な明るい黄色の溶
液から深い赤色の溶液に変わった。冷却浴を取り除いて
溶液を−10℃まで暖めた。4.00g(0.0222
mol)分の9−フルオレノンを加えた。冷却浴を取り
除いて、溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖めた。
撹拌しながら反応混合物をこの温度に17時間維持した
後で、10mLの酢酸を加えた。1000mLのメタノ
ール中の明るい緑色の溶液を濾過して沈殿物を得た。ポ
リマー沈殿物を80℃に設定した減圧炉で乾燥した後
で、ポリマーのエーテル結合に対してオルトの位置に9
−(9−ヒドロキシフルオレニル)基を持つ20.00
gのポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを分離した。
ポリマーのNMR分析は、グラフトが9−(9−ヒドロ
キシフルオレニル)基で、ポリマー反復単位当たり0.
370個のグラフトがあることを示した。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を200m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。この
溶液を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
20mL(0.034mol)を激しく撹拌しながら5
〜15分間かけて加えた。溶液は透明な明るい黄色の溶
液から深い赤色の溶液に変わった。冷却浴を取り除いて
溶液を−10℃まで暖めた。4.00g(0.0222
mol)分の9−フルオレノンを加えた。冷却浴を取り
除いて、溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖めた。
撹拌しながら反応混合物をこの温度に17時間維持した
後で、10mLの酢酸を加えた。1000mLのメタノ
ール中の明るい緑色の溶液を濾過して沈殿物を得た。ポ
リマー沈殿物を80℃に設定した減圧炉で乾燥した後
で、ポリマーのエーテル結合に対してオルトの位置に9
−(9−ヒドロキシフルオレニル)基を持つ20.00
gのポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを分離した。
ポリマーのNMR分析は、グラフトが9−(9−ヒドロ
キシフルオレニル)基で、ポリマー反復単位当たり0.
370個のグラフトがあることを示した。
【0069】例6 例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)への9−フ
ルオレノンのグラフト
ルオレノンのグラフト
【0070】
【化31】
【0071】t−ブチルリチウム及び9−フルオレノン
の両方をより大量に使用することを除いて例5の方法に
従った。従って、ポリマー反復単位当たりのグラフトの
量は増加した。”X”は意図する用途に基づいて大きく
変化させることができる。
の両方をより大量に使用することを除いて例5の方法に
従った。従って、ポリマー反復単位当たりのグラフトの
量は増加した。”X”は意図する用途に基づいて大きく
変化させることができる。
【0072】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を300m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。この
溶液を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
25mL(0.045mol)を激しく撹拌しながら5
〜15分間かけて加えた。溶液は透明な明るい黄色の溶
液から深い赤色の溶液に変わった。冷却浴を取り除いて
溶液を−10℃まで暖めた。8.00g(0.0444
mol)分の9−フルオレノンを加えた。冷却浴を取り
除いて、前記溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖め
た。撹拌しながら反応混合物をこの温度に17時間維持
した後で、25mLの酢酸を加えた。1000mLのメ
タノール中の明るい緑色の溶液を濾過して沈殿物を得
た。ポリマー沈殿物を80℃に設定した減圧炉で乾燥し
た後で、ポリマーのエーテル結合に対してオルトの位置
に9−(9−ヒドロキシフルオレニル)基を持つ25.
00gのポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを分離し
た。ポリマーのNMR分析は、グラフトが9−(9−ヒ
ドロキシフルオレニル)基で、ポリマー反復単位当たり
0.881個のグラフトがあることを示した。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を300m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。この
溶液を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
25mL(0.045mol)を激しく撹拌しながら5
〜15分間かけて加えた。溶液は透明な明るい黄色の溶
液から深い赤色の溶液に変わった。冷却浴を取り除いて
溶液を−10℃まで暖めた。8.00g(0.0444
mol)分の9−フルオレノンを加えた。冷却浴を取り
除いて、前記溶液を20℃まで30分かけて徐々に暖め
た。撹拌しながら反応混合物をこの温度に17時間維持
した後で、25mLの酢酸を加えた。1000mLのメ
タノール中の明るい緑色の溶液を濾過して沈殿物を得
た。ポリマー沈殿物を80℃に設定した減圧炉で乾燥し
た後で、ポリマーのエーテル結合に対してオルトの位置
に9−(9−ヒドロキシフルオレニル)基を持つ25.
00gのポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを分離し
た。ポリマーのNMR分析は、グラフトが9−(9−ヒ
ドロキシフルオレニル)基で、ポリマー反復単位当たり
0.881個のグラフトがあることを示した。
【0073】例7 例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)への4,
4’−ジメトキシベンゾフェノンのグラフト
4’−ジメトキシベンゾフェノンのグラフト
【0074】
【化32】
【0075】4,4’−ジメトキシベンゾフェノンをベ
ンゾフェノンの代わりに使用することを除いて例4の方
法に従った。従って、ポリ(アリーレンエーテル)に配
置するグラフトはジ(4−メトキシフェニル)ヒドロキ
シルメチル基であった。
ンゾフェノンの代わりに使用することを除いて例4の方
法に従った。従って、ポリ(アリーレンエーテル)に配
置するグラフトはジ(4−メトキシフェニル)ヒドロキ
シルメチル基であった。
【0076】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、3
0.00g(0.060molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を200m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。この
溶液を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
25mL(0.0425mol)を激しく撹拌しながら
5〜15分間かけて加えた。冷却浴を取り除いて前記溶
液を−10℃まで暖めた。5.00g(0.0206m
ol)分の4,4’−ジメトキシベンゾフェノンを加え
た。冷却浴を取り除いて、溶液を20℃まで30分かけ
て徐々に暖めた。撹拌しながら反応混合物をこの温度に
17時間維持した後で、10mLの酢酸を加えた。10
00mLのメタノール中の明るい緑色の溶液を濾過して
沈殿物を得た。ポリマー沈殿物を80℃に設定した減圧
炉中で乾燥した後で、ポリマーのエーテル結合に対して
オルトの位置にジ(4−メトキシフェニル)ヒドロキシ
ルメチル基を持つ32.44gのポリ(アリーレンエー
テル)ポリマーを分離した。ポリマーのNMR分析は、
グラフトがジ(4−メトキシフェニル)ヒドロキシルメ
チル基で、ポリマー反復単位当たり0.266個のグラ
フトがあることを示した。所望の最終用途及び必要とさ
れる特性に依存して”X”は幅広い範囲で変えることが
できる。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、3
0.00g(0.060molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を200m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。この
溶液を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷
却した。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、
25mL(0.0425mol)を激しく撹拌しながら
5〜15分間かけて加えた。冷却浴を取り除いて前記溶
液を−10℃まで暖めた。5.00g(0.0206m
ol)分の4,4’−ジメトキシベンゾフェノンを加え
た。冷却浴を取り除いて、溶液を20℃まで30分かけ
て徐々に暖めた。撹拌しながら反応混合物をこの温度に
17時間維持した後で、10mLの酢酸を加えた。10
00mLのメタノール中の明るい緑色の溶液を濾過して
沈殿物を得た。ポリマー沈殿物を80℃に設定した減圧
炉中で乾燥した後で、ポリマーのエーテル結合に対して
オルトの位置にジ(4−メトキシフェニル)ヒドロキシ
ルメチル基を持つ32.44gのポリ(アリーレンエー
テル)ポリマーを分離した。ポリマーのNMR分析は、
グラフトがジ(4−メトキシフェニル)ヒドロキシルメ
チル基で、ポリマー反復単位当たり0.266個のグラ
フトがあることを示した。所望の最終用途及び必要とさ
れる特性に依存して”X”は幅広い範囲で変えることが
できる。
【0077】例8 例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)への3,
3’,4,4’−テトラメトキシベンゾフェノンのグラ
フト
3’,4,4’−テトラメトキシベンゾフェノンのグラ
フト
【0078】
【化33】
【0079】3,3’,4,4’−テトラメトキシベン
ゾフェノンをベンゾフェノンの代わりに使用することを
除いて例4の方法に従った。従って、ポリ(アリーレン
エーテル)に配置するグラフトはビス(3,4−ジメト
キシフェニル)ヒドロキシルメチル基である。最終用途
の所望の特性に依存して”X”は幅広い範囲で変えるこ
とができる。
ゾフェノンをベンゾフェノンの代わりに使用することを
除いて例4の方法に従った。従って、ポリ(アリーレン
エーテル)に配置するグラフトはビス(3,4−ジメト
キシフェニル)ヒドロキシルメチル基である。最終用途
の所望の特性に依存して”X”は幅広い範囲で変えるこ
とができる。
【0080】機械的撹拌機、窒素入口、及び添加漏斗を
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を400m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。溶液
を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷却し
た。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、20
mL(0.034mol)を激しく撹拌しながら5〜1
5分間かけて加えた。冷却浴を取り除いて溶液を−10
℃まで暖めた。6.00g(0.020mol)の3,
3’,4,4’−テトラメトキシベンゾフェノンを加え
た。冷却浴を取り除いて、溶液を20℃まで30分かけ
て徐々に暖めた。撹拌しながら反応混合物をこの温度に
17時間維持した後で、10mLの酢酸を加えた。10
00mLのメタノール中の明るい緑色の溶液を濾過して
沈殿物を得た。ポリマー沈殿物を80℃に調節した減圧
炉中で乾燥した後で、ポリマーのエーテル結合に対して
オルトの位置にビス(3,4−ジメトキシフェニル)ヒ
ドロキシルメチル基を持つ22.5gのポリ(アリーレ
ンエーテル)ポリマーを分離した。ポリマーのNMR分
析は、グラフトがビス(3,4−ジメトキシフェニル)
ヒドロキシルメチル基で、ポリマー反復単位当たり0.
321個のグラフトがあることを示した。
取り付けた500mLの3つ口丸底フラスコ中で、2
0.00g(0.040molのポリマー反復単位)の
例1で調製したポリ(アリーレンエーテル)を400m
Lの無水テトラヒドロフランに撹拌して溶解した。溶液
を二酸化炭素/アセトン浴を使用して−40℃に冷却し
た。ペンタン中の1.7Mのt−ブチルリチウム、20
mL(0.034mol)を激しく撹拌しながら5〜1
5分間かけて加えた。冷却浴を取り除いて溶液を−10
℃まで暖めた。6.00g(0.020mol)の3,
3’,4,4’−テトラメトキシベンゾフェノンを加え
た。冷却浴を取り除いて、溶液を20℃まで30分かけ
て徐々に暖めた。撹拌しながら反応混合物をこの温度に
17時間維持した後で、10mLの酢酸を加えた。10
00mLのメタノール中の明るい緑色の溶液を濾過して
沈殿物を得た。ポリマー沈殿物を80℃に調節した減圧
炉中で乾燥した後で、ポリマーのエーテル結合に対して
オルトの位置にビス(3,4−ジメトキシフェニル)ヒ
ドロキシルメチル基を持つ22.5gのポリ(アリーレ
ンエーテル)ポリマーを分離した。ポリマーのNMR分
析は、グラフトがビス(3,4−ジメトキシフェニル)
ヒドロキシルメチル基で、ポリマー反復単位当たり0.
321個のグラフトがあることを示した。
【0081】例9 例1で調製されたポリ(アリーレンエーテル)にグラフ
トがない場合と、不適切なグラフトの場合に得られた架
橋結果−基準及び比較(否定的)データ
トがない場合と、不適切なグラフトの場合に得られた架
橋結果−基準及び比較(否定的)データ
【0082】表Bで示すように、グラフトした架橋剤を
持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマーでフィルム
(厚さ30μm)を調製した。これらのフィルムは、ポ
リマーを20重量%の濃度でテトラヒドロフラン又はシ
クロヘキサノンのいずれかに溶解し、溶液をガラスプレ
ートにキャストしてゆっくりと(室温で1〜2日間)乾
燥し、そしてガラスプレートからフィルムを持ち上げて
調製した。自立している(free−standin
g)フィルムを炉において100℃で24時間その後2
00℃で24時間加熱して更に乾燥した。それぞれのフ
ィルムをその後、表Bに示す条件で硬化させた。硬化の
後で、それぞれのフィルムの動的機械的性質(タンジェ
ント デルタ(tan delta)によって測定され
るガラス転位温度Tg、及び400℃での弾性率E’)
を測定した。
持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマーでフィルム
(厚さ30μm)を調製した。これらのフィルムは、ポ
リマーを20重量%の濃度でテトラヒドロフラン又はシ
クロヘキサノンのいずれかに溶解し、溶液をガラスプレ
ートにキャストしてゆっくりと(室温で1〜2日間)乾
燥し、そしてガラスプレートからフィルムを持ち上げて
調製した。自立している(free−standin
g)フィルムを炉において100℃で24時間その後2
00℃で24時間加熱して更に乾燥した。それぞれのフ
ィルムをその後、表Bに示す条件で硬化させた。硬化の
後で、それぞれのフィルムの動的機械的性質(タンジェ
ント デルタ(tan delta)によって測定され
るガラス転位温度Tg、及び400℃での弾性率E’)
を測定した。
【0083】
【表2】
【0084】この資料から分かるように400℃の窒素
中で、グラフした架橋剤を持たないポリ(アリーレンエ
ーテル)ポリマーを加熱することは架橋をもたらさな
い。ポリマーが熱可塑性のままで、400℃において測
定できる弾性率E’がない。空気中において400℃で
加熱すると架橋をもたらす。400℃で測定できる弾性
率と並んで、Tgの増加が観察される。これは本発明の
基準となる例を表す。
中で、グラフした架橋剤を持たないポリ(アリーレンエ
ーテル)ポリマーを加熱することは架橋をもたらさな
い。ポリマーが熱可塑性のままで、400℃において測
定できる弾性率E’がない。空気中において400℃で
加熱すると架橋をもたらす。400℃で測定できる弾性
率と並んで、Tgの増加が観察される。これは本発明の
基準となる例を表す。
【0085】表Bで示すグラフトした架橋剤がポリ(ア
リーレンエーテル)の主鎖にある場合、窒素中でも空気
中でも熱硬化の結果は不十分である。これは、グラフト
した架橋剤が脂肪族基(2つのメチル又はシクロヘキシ
ル)を含んでおり、これらの基が空気中でも窒素中でも
>400℃の硬化温度で熱的に安定ではないという事実
のためである。
リーレンエーテル)の主鎖にある場合、窒素中でも空気
中でも熱硬化の結果は不十分である。これは、グラフト
した架橋剤が脂肪族基(2つのメチル又はシクロヘキシ
ル)を含んでおり、これらの基が空気中でも窒素中でも
>400℃の硬化温度で熱的に安定ではないという事実
のためである。
【0086】例10 適切なグラフトが存在する例1で調製したポリ(アリー
レンエーテル)で得られる架橋結果
レンエーテル)で得られる架橋結果
【0087】例7で説明したのと同じ方法を使用し、表
Cで示すようにグラフトした架橋剤を持つポリ(アリー
レンエーテル)ポリマーでフィルム(厚さ30μm)を
調製した。
Cで示すようにグラフトした架橋剤を持つポリ(アリー
レンエーテル)ポリマーでフィルム(厚さ30μm)を
調製した。
【0088】
【表3】
【0089】表Cの資料から分かるように>400℃の
空気中又は窒素中において、熱的に安定なグラフトをさ
れた架橋剤を持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマー
を加熱することはよい架橋の結果をもたらす。基本とな
る例(例7でグラフトがH)と比較して、400℃にお
ける弾性率E’の測定可能な増加がある。同様にTgの
増加も観察される。これらのタイプの「ジアリールグラ
フト」は本発明の基準を示す。
空気中又は窒素中において、熱的に安定なグラフトをさ
れた架橋剤を持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマー
を加熱することはよい架橋の結果をもたらす。基本とな
る例(例7でグラフトがH)と比較して、400℃にお
ける弾性率E’の測定可能な増加がある。同様にTgの
増加も観察される。これらのタイプの「ジアリールグラ
フト」は本発明の基準を示す。
【0090】例11 ビス(3,4−ジメトキシフェニル)ヒドロキシメチル
グラフトを持つ熱硬化したポリ(アリーレンエーテル)
の熱的安定性
グラフトを持つ熱硬化したポリ(アリーレンエーテル)
の熱的安定性
【0091】2つの異なる濃度でビス(3,4−ジメト
キシフェニル)ヒドロキシメチルグラフトを持つポリ
(アリーレンエーテル)を窒素中において、表Dで示す
温度と時間で熱硬化させた。それぞれの試料の熱的安定
性は硬化温度での重量損失速度を測定して決定した。
キシフェニル)ヒドロキシメチルグラフトを持つポリ
(アリーレンエーテル)を窒素中において、表Dで示す
温度と時間で熱硬化させた。それぞれの試料の熱的安定
性は硬化温度での重量損失速度を測定して決定した。
【0092】
【表4】 結果は、ポリマー鎖間の架橋が高温において安定であり
ポリマーの熱的安定性が失われなかったことを示す。
ポリマーの熱的安定性が失われなかったことを示す。
【0093】例12 9−(9−ヒドロキシフルオレニル)グラフトを持つ熱
硬化させたポリ(アリーレンエーテル)の熱的安定性
硬化させたポリ(アリーレンエーテル)の熱的安定性
【0094】9−(9−ヒドロキシフルオレニル)グラ
フトを持つポリ(アリーレンエーテル)を窒素中におい
て表Eで示す温度と時間で熱硬化させた。それぞれの試
料の熱的安定性は、硬化温度での重量損失速度を測定し
て決定した。
フトを持つポリ(アリーレンエーテル)を窒素中におい
て表Eで示す温度と時間で熱硬化させた。それぞれの試
料の熱的安定性は、硬化温度での重量損失速度を測定し
て決定した。
【0095】
【表5】 結果は、ポリマー鎖間の架橋が高温において安定で前記
ポリマーの熱的安定性が失われなかったことを示す。
ポリマーの熱的安定性が失われなかったことを示す。
【0096】本発明のグラフトポリマー、詳しくはその
架橋された形でのものは、マイクロ電子装置においてコ
ーティング、層、封入剤、バリヤー領域若しくはバリヤ
ー層又は基材として使用することができる。これらの装
置はマルチチップモジュール、集積回路、集積回路の導
電層、集積回路の回路パターン中の導体、回路板、並び
に絶縁又は誘電の領域又は層を必要とする同様な又は類
似の電子構造物を含むが、これらに限定されない。
架橋された形でのものは、マイクロ電子装置においてコ
ーティング、層、封入剤、バリヤー領域若しくはバリヤ
ー層又は基材として使用することができる。これらの装
置はマルチチップモジュール、集積回路、集積回路の導
電層、集積回路の回路パターン中の導体、回路板、並び
に絶縁又は誘電の領域又は層を必要とする同様な又は類
似の電子構造物を含むが、これらに限定されない。
【0097】本発明のグラフトポリマーは、典型的にシ
リコン、ガラス又はセラミックでできた基材が高密度の
多層相互接続配線を支持するマルチチップモジュールで
使用することができ、ここでは様々な層の間の絶縁を提
供する誘電体材料が本発明のポリマーを含む。相互接続
配線上には、相互接続配線の導電体によって互いに接続
される半導体チップ又は集積回路が取り付けられる。前
記基材は例えば電源及び接地のための導電体も含むこと
ができる。リードフレームは外部の回路への接続を提供
する。そのような多層相互接続配線において、電気的接
続の層は本発明のポリマーを含む誘電材料によって互い
に分離される。本発明のグラフトポリマーは導体の様々
な領域、例えば共通の層の様々な別々の導体間も分離す
ることができる。バイアは必要に応じて様々な層の間の
接続を提供することができる。ボンドパッドによって集
積回路チップに相互接続配線を接続する。バイアはスタ
ックピラー(stacked pillar)デザイン
でよいが、当該技術分野で一般的な他のデザイン、例え
ば階段状(stair−stepped)又はネストバ
イア(nested via)デザインを使用してもよ
い。本発明の誘電体材料のポリマーが使用できる他のマ
ルチチップモジュールの設計は当該技術分野で知られて
いる。
リコン、ガラス又はセラミックでできた基材が高密度の
多層相互接続配線を支持するマルチチップモジュールで
使用することができ、ここでは様々な層の間の絶縁を提
供する誘電体材料が本発明のポリマーを含む。相互接続
配線上には、相互接続配線の導電体によって互いに接続
される半導体チップ又は集積回路が取り付けられる。前
記基材は例えば電源及び接地のための導電体も含むこと
ができる。リードフレームは外部の回路への接続を提供
する。そのような多層相互接続配線において、電気的接
続の層は本発明のポリマーを含む誘電材料によって互い
に分離される。本発明のグラフトポリマーは導体の様々
な領域、例えば共通の層の様々な別々の導体間も分離す
ることができる。バイアは必要に応じて様々な層の間の
接続を提供することができる。ボンドパッドによって集
積回路チップに相互接続配線を接続する。バイアはスタ
ックピラー(stacked pillar)デザイン
でよいが、当該技術分野で一般的な他のデザイン、例え
ば階段状(stair−stepped)又はネストバ
イア(nested via)デザインを使用してもよ
い。本発明の誘電体材料のポリマーが使用できる他のマ
ルチチップモジュールの設計は当該技術分野で知られて
いる。
【0098】グラフトされた本発明のポリマー、より詳
しくはそれらの架橋した形でのものは、単一の集積回路
チップに関する相互接続配線での層間誘電体としても使
用できる。集積回路チップは典型的にその表面に架橋し
たグラフトポリマー誘電体の複数の層及び金属導体の多
数の層を持つ。それは、集積回路の同じ層又はレベルの
別々の金属導体又は導体領域の間に、架橋したグラフト
ポリ(アリーレンエーテル)誘電体の領域を含むことも
できる。グラフトポリマーは従来のシリコンと合わせて
使用することもできる。ここではグラフトポリマーを、
導体材料層の間の誘電体材料として使用されるシリコン
を含む層上の金属配線の間で使用する。
しくはそれらの架橋した形でのものは、単一の集積回路
チップに関する相互接続配線での層間誘電体としても使
用できる。集積回路チップは典型的にその表面に架橋し
たグラフトポリマー誘電体の複数の層及び金属導体の多
数の層を持つ。それは、集積回路の同じ層又はレベルの
別々の金属導体又は導体領域の間に、架橋したグラフト
ポリ(アリーレンエーテル)誘電体の領域を含むことも
できる。グラフトポリマーは従来のシリコンと合わせて
使用することもできる。ここではグラフトポリマーを、
導体材料層の間の誘電体材料として使用されるシリコン
を含む層上の金属配線の間で使用する。
【0099】本発明のグラフトポリマーは更に、α粒子
から集積回路チップを保護するため集積回路チップ上の
保護コーティングとして使用することができる。パッケ
ージングの放射性微量汚染物質から放出されるα粒子又
は他の似たような物質が能動面(active sur
face)にあたると、半導体装置は影響を受けてソフ
トエラーを起こしやすい。集積回路に本発明のグラフト
ポリマーの保護コーティングを提供することができる。
典型的に、集積回路チップは基材に取り付けられて、適
切な接着剤で固定される。本発明のグラフトポリマーの
コーティングはチップの能動面をα粒子から保護する層
を提供する。随意に、例えばエポキシ又はシリコーンで
できた封入剤によって追加の保護を提供する。
から集積回路チップを保護するため集積回路チップ上の
保護コーティングとして使用することができる。パッケ
ージングの放射性微量汚染物質から放出されるα粒子又
は他の似たような物質が能動面(active sur
face)にあたると、半導体装置は影響を受けてソフ
トエラーを起こしやすい。集積回路に本発明のグラフト
ポリマーの保護コーティングを提供することができる。
典型的に、集積回路チップは基材に取り付けられて、適
切な接着剤で固定される。本発明のグラフトポリマーの
コーティングはチップの能動面をα粒子から保護する層
を提供する。随意に、例えばエポキシ又はシリコーンで
できた封入剤によって追加の保護を提供する。
【0100】本発明のグラフトポリマー、好ましくはそ
れらの架橋した形でのものは回路板又はプリント配線板
で基材(誘電材料)として使用することもできる。本発
明のグラフトポリマーで作られた回路板は、様々な導電
性回路のためのパターンをその表面に取り付ける。この
回路板は本発明のグラフトポリマーに加えて様々な強化
剤、例えばガラス布のような織り込んだ非伝導性繊維の
ようなものを含むことができる。そのような回路板は片
面回路板でも、両面又は多層回路板でもよい。
れらの架橋した形でのものは回路板又はプリント配線板
で基材(誘電材料)として使用することもできる。本発
明のグラフトポリマーで作られた回路板は、様々な導電
性回路のためのパターンをその表面に取り付ける。この
回路板は本発明のグラフトポリマーに加えて様々な強化
剤、例えばガラス布のような織り込んだ非伝導性繊維の
ようなものを含むことができる。そのような回路板は片
面回路板でも、両面又は多層回路板でもよい。
【0101】本発明のグラフトポリマーのフィルム又は
コーティングは溶液技術、例えば噴霧、回転コーティン
グ又はキャスティングによって形成することができ、回
転コーティングがより好ましい。好ましい溶媒は、2−
エトキシエチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペ
ンタノン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、N−
メチルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、メチルイソブチルケト
ン、2−メトキシエチルエーテル、5−メチル−2−ヘ
キサノン、γ−ブチロラクトン、及びそれらの混合物で
ある。典型的にコーティング厚さは約0.1〜約15μ
mである。誘電体中間層としては、フィルム厚さは2μ
m未満である。
コーティングは溶液技術、例えば噴霧、回転コーティン
グ又はキャスティングによって形成することができ、回
転コーティングがより好ましい。好ましい溶媒は、2−
エトキシエチルエーテル、シクロヘキサノン、シクロペ
ンタノン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、N−
メチルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、メチルイソブチルケト
ン、2−メトキシエチルエーテル、5−メチル−2−ヘ
キサノン、γ−ブチロラクトン、及びそれらの混合物で
ある。典型的にコーティング厚さは約0.1〜約15μ
mである。誘電体中間層としては、フィルム厚さは2μ
m未満である。
【0102】従来のポリマー技術の分野で知られている
ように、安定化剤、難燃化剤、顔料、可塑剤、界面活性
剤等を含む添加剤を使用して特定の目標とする特性を強
化又は加えることができる。相溶性又は非相溶性ポリマ
ーを配合して、所望の特性を与えることができる。
ように、安定化剤、難燃化剤、顔料、可塑剤、界面活性
剤等を含む添加剤を使用して特定の目標とする特性を強
化又は加えることができる。相溶性又は非相溶性ポリマ
ーを配合して、所望の特性を与えることができる。
【0103】定着剤を使用して、適当な基材に本発明の
誘電体材料のグラフトポリマーを付着させることもでき
る。そのような定着剤の代表はヘキサメチルジシラザン
であり、それを使用して表面、例えばヒドロキシル官能
基をもたらす湿分又は湿気にさらされたシリカに存在す
ることがある利用できるヒドロキシル官能基と相互に作
用させることができる。
誘電体材料のグラフトポリマーを付着させることもでき
る。そのような定着剤の代表はヘキサメチルジシラザン
であり、それを使用して表面、例えばヒドロキシル官能
基をもたらす湿分又は湿気にさらされたシリカに存在す
ることがある利用できるヒドロキシル官能基と相互に作
用させることができる。
【0104】本発明のポリマーを他のポリマーの配合に
使用して、所望の結果を達成することができる。ポリマ
ーの分子量又は鎖長を変化させて、特定の最終使用用途
に望まれる特定の特性を達成することができる。
使用して、所望の結果を達成することができる。ポリマ
ーの分子量又は鎖長を変化させて、特定の最終使用用途
に望まれる特定の特性を達成することができる。
【0105】高いガラス転位温度、低い反応性、寸法安
定性、優れた付着性及び高い架橋密度を持つ低誘電率ポ
リマーのための従来技術の問題を克服することを本発明
は示した。この様な低誘電率ポリマーは、必要とされる
誘電体層の誘電率が誘電体層の他の物性と並んでますま
すより厳密なものになっている超大規模集積回路のため
の層間誘電体層に特に有益である。電子産業は個々の集
積回路又はコンピュータチップの配線の幅、構造的な寸
法及び回路構造の層を小さくする方向に向かっているの
で、本発明はこの厳しい最終使用用途に驚くほど及び予
想外に改良された特性を提供して、次世代の層間誘電体
層の重要な問題を解決する。
定性、優れた付着性及び高い架橋密度を持つ低誘電率ポ
リマーのための従来技術の問題を克服することを本発明
は示した。この様な低誘電率ポリマーは、必要とされる
誘電体層の誘電率が誘電体層の他の物性と並んでますま
すより厳密なものになっている超大規模集積回路のため
の層間誘電体層に特に有益である。電子産業は個々の集
積回路又はコンピュータチップの配線の幅、構造的な寸
法及び回路構造の層を小さくする方向に向かっているの
で、本発明はこの厳しい最終使用用途に驚くほど及び予
想外に改良された特性を提供して、次世代の層間誘電体
層の重要な問題を解決する。
【0106】本発明をいくつかの好ましい態様に関して
説明したが、本発明の全体の範囲は請求の範囲で確認す
べきである。
説明したが、本発明の全体の範囲は請求の範囲で確認す
べきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム フランクリン バーゴイン ジュニア アメリカ合衆国,ペンシルバニア 18103, アレンタウン,サウス ウエスト アーチ ストリート 2610
Claims (4)
- 【請求項1】 芳香族ポリマーに結合したグラフトを持
つ芳香族ポリマーを不活性な雰囲気で200〜450℃
の範囲の温度に加熱して、そして熱的に前記芳香族ポリ
マーを架橋させることを含む芳香族ポリマーに結合した
グラフトを持つ芳香族ポリマーを架橋させる方法であ
り、ここで前記グラフトは、 【化1】 又はこれらの混合物からなる群より選ばれ、R1 、
R2 、R3 及びR4 はそれぞれH又はアルコキシ基であ
って、前記アルコキシ基はC 1〜C8 の直鎖又は枝分か
れしたアルキル基を持つことができる芳香族ポリマーの
架橋方法。 - 【請求項2】 前記グラフトが、 【化2】 及びこれらの混合物からなる群より選ばれる請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 前記芳香族ポリマーが芳香族ポリスルホ
ン、芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、芳香族ポリ
キノリン及びこれらの混合物からなる群より選ばれる請
求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記温度の範囲が300〜450℃の範
囲である請求項1に記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/030,039 US6060170A (en) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Functional groups for thermal crosslinking of polymeric systems |
US09/030039 | 1998-02-25 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11045839A Division JP3092104B2 (ja) | 1998-02-25 | 1999-02-24 | 熱架橋のための官能基を持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを含む組成物、このポリマーの合成方法及びこのポリマーの架橋方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000344898A true JP2000344898A (ja) | 2000-12-12 |
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Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11045839A Expired - Lifetime JP3092104B2 (ja) | 1998-02-25 | 1999-02-24 | 熱架橋のための官能基を持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを含む組成物、このポリマーの合成方法及びこのポリマーの架橋方法 |
JP2000148640A Pending JP2000344898A (ja) | 1998-02-25 | 2000-05-16 | 芳香族ポリマーの架橋方法 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11045839A Expired - Lifetime JP3092104B2 (ja) | 1998-02-25 | 1999-02-24 | 熱架橋のための官能基を持つポリ(アリーレンエーテル)ポリマーを含む組成物、このポリマーの合成方法及びこのポリマーの架橋方法 |
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Country | Link |
---|---|
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JP (2) | JP3092104B2 (ja) |
KR (3) | KR100302690B1 (ja) |
DE (2) | DE69918473T2 (ja) |
HK (1) | HK1019758A1 (ja) |
IL (1) | IL128622A (ja) |
SG (1) | SG70672A1 (ja) |
TW (1) | TW522158B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011530647A (ja) * | 2008-08-12 | 2011-12-22 | エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッド | パー(フェニルエチニル)アレーン誘導体を含有するポリマー組成物 |
US9006353B2 (en) | 2011-11-18 | 2015-04-14 | Delsper LP | Crosslinking compounds for high glass transition temperature polymers |
Families Citing this family (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US6468589B2 (en) | 2000-02-02 | 2002-10-22 | Jsr Corporation | Composition for film formation and insulating film |
JP5320653B2 (ja) * | 2001-03-26 | 2013-10-23 | Jsr株式会社 | 膜形成用組成物および絶縁膜形成用材料 |
JP4585505B2 (ja) * | 2001-04-09 | 2010-11-24 | 昭和電工株式会社 | 硬化性ポリビニルベンジル化合物およびその製造方法 |
WO2003057762A1 (fr) * | 2001-12-28 | 2003-07-17 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Procede de production de composes de poids moleculaire eleve |
US6716955B2 (en) * | 2002-01-14 | 2004-04-06 | Air Products And Chemicals, Inc. | Poly(arylene ether) polymer with low temperature crosslinking grafts and adhesive comprising the same |
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US7309833B2 (en) * | 2003-07-29 | 2007-12-18 | Air Products And Chemicals, Inc. | Photovoltaic devices comprising layer(s) of photoactive organics dissolved in high Tg polymers |
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US7001678B2 (en) * | 2003-11-14 | 2006-02-21 | Lumera Corporation | Crosslinked polymer blends that include a luminescent polymer, and devices incorporating same |
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US7067593B2 (en) | 2003-11-14 | 2006-06-27 | Lumera Corporation | Poly(arylene ethers) with pendant crosslinkable groups, and devices incorporating same |
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