JP2002332305A - 無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成物及びこれを用いた樹脂皮膜 - Google Patents
無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成物及びこれを用いた樹脂皮膜Info
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Abstract
位を有するポリイミドシリコーン樹脂と、(メタ)アク
リル化合物と、重合開始剤とを含有してなり、25℃に
おいて流動性を有し、かつ実質的に溶剤を含まないこと
を特徴とする無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成
物。 【化1】 (式中、Xは四価の有機基、Yは二価の有機基、Zはオ
ルガノシロキサン構造を有する二価の有機基であり、p
及びqはそれぞれ正数である。) 【効果】 本発明のポリイミドシリコーン系樹脂組成物
は、ポリイミドシリコーン樹脂に反応性化合物である
(メタ)アクリル化合物を希釈剤として用い、実質的に
溶剤を含まないため、溶剤の除去といった工程が省略で
き、また様々な形状の基材に対して高い接着性を与える
ことができる。
Description
料、接着剤として有用な、実質的に無溶剤化されたポリ
イミドシリコーン系組成物、及びこれを硬化させて得ら
れる樹脂皮膜に関する。
に、ポリイミド樹脂は耐熱性が高く、電気絶縁性に優れ
ているので、プリント回線基板や耐熱性接着テープの材
料に利用されている。また、樹脂ワニスとして電気部品
や半導体材料の表面保護膜、層間絶縁膜としても利用さ
れているが、ポリイミド樹脂は限られた溶剤にしか溶解
しないため、一般的には種々の有機溶剤に比較的易溶の
ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を基材に塗布
し、高温処理により脱水環化してポリイミド樹脂を得る
方法が採られている。
向上、基材への密着力向上、可とう性付与といった目的
のために、ポリイミド骨格にシロキサン鎖を導入するこ
とも行なわれている。しかしながら、この場合において
も、ポリイミド樹脂を流動物として利用する場合は、溶
剤による希釈が必要であり、塗布等の作業を行った後
に、溶剤を除去するための工程が必要である。一方、ポ
リイミド樹脂溶液中にアクリル系化合物を添加、重合さ
せて溶剤を除去することにより得られる耐熱性接着フィ
ルムが提案されている(特開平6−287523号公
報)。この接着フィルムは、ポリイミドとアクリルポリ
マーの複合材料であるが、層間接着といった比較的平坦
な部位への接着には有効であると考えられるものの、電
気部品、プリント基板といった凹凸のある部材へのコー
ティングや、アンダーフィル材のような流動性が求めら
れる用途には不適である。
あり、ポリイミドシリコーン樹脂組成物を、流動性を有
しつつ実質的に無溶剤化することにより、溶剤の除去と
いった工程を省略し、かつ様々な形状の基材に対して高
接着性を与えることができるポリイミドシリコーン系樹
脂組成物、及びこれを硬化して得られる硬化皮膜を提供
することを目的とする。
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、ポリイミドシリコーン系樹脂組成物において、反応
性化合物である(メタ)アクリル化合物を希釈剤として
用いることにより、様々な形状の基材に対して高接着性
を与え、また塗布等の作業後に、溶剤の除去の工程を必
要としない無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成物
が得られることを見出し、本発明をなすに至ったもので
ある。
れる繰り返し単位を有するポリイミドシリコーン樹脂
と、(メタ)アクリル化合物と、重合開始剤とを含有し
てなり、25℃において流動性を有し、かつ実質的に溶
剤を含まないことを特徴とする無溶剤型ポリイミドシリ
コーン系樹脂組成物、及びこれを用いた樹脂皮膜を提供
する。
ルガノポリシロキサン基を有する二価の有機基であり、
p及びqはそれぞれ正数である。)
本発明の無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成物
は、ポリイミドシリコーン樹脂、(メタ)アクリル化合
物、重合開始剤を含有する。
記一般式(1)で表される繰り返し単位を有するもので
ある。
ルガノポリシロキサン基を有する二価の有機基であり、
p及びqはそれぞれ正数である。)
3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸
二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカル
ボン酸二水和物、4,4’−ヘキサフルオロプロピリデ
ンビスフタル酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェ
ニルエーテルテトラカルボン酸二無水物等の芳香族酸二
無水物に由来する四価の有機基が挙げられ、特に下記式
(2)、(3)、(4)に示されるものが用いられる。
(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、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、ビス[4−(4−アミノフェノキ
シ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェ
ノキシ)フェニル]スルホン、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、4,4’−ビス(4−アミノフェ
ノキシ)ビフェニル、2,2−ビス(4−アミノフェニ
ル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(4−アミ
ノフェニル)プロパン等の芳香族ジアミンや、3,3’
−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,
2−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェニル)プロ
パン、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、ビス(3−カルボニル
−4−アミノフェニル)メタン等のアミノ基以外の官能
基を有するジアミンに由来するものを用いることもで
き、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて
使用することもできるが、特にYとしては、下記一般式
(5)又は(9)で示されるものが好ましい。
F3)2C−であり、aは0又は1である。) 更に、Zとしては、下記一般式(13)のジアミノシロ
キサンに由来する下記一般式(10)に示される二価の
シロキサン残基であることが好ましく、これらの1種を
単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ
る。
基を示し、これらは同一であっても異なっていてもよ
い。bは0〜40、好ましくは3〜20の整数を表
す。) 本発明に係る式(1)の単位を有するポリイミドシリコ
ーン樹脂は、上記酸二無水物とジアミン及びジアミノシ
ロキサンとを反応させることにより得ることができる
が、この場合、ポリイミドシリコーン樹脂中のオルガノ
シロキサン成分の割合は、30重量%以上であることが
望ましく、さらに好ましくは40重量%以上である。3
0重量%未満の場合、得られるポリイミドシリコーン系
樹脂組成物が、25℃において流動性を示さなくなる。
なお、その上限は適宜選定されるが、オルガノシロキサ
ン成分の割合がポリイミドシリコーン樹脂中90重量%
以下、特に80重量%以下であることが好ましい。従っ
て、上記式(1)において、p、qは正数であるが、ポ
リイミドシリコーン樹脂中のオルガノシロキサン成分が
上記範囲となるように選定することが好ましく、q/
(p+q)が0.1〜0.95、特に0.2〜0.85
であることが好ましい。
均分子量は、5000〜100000、特に10000
〜70000が好ましい。分子量が5000未満である
と、ポリイミドシリコーン系樹脂組成物から得られるの
硬化皮膜がもろくなり、分子量が100000を超える
とアクリル化合物との相溶性が悪くなる。
知の方法に従えばよく、まず、酸二無水物、ジアミン及
びジアミノポリシロキサンを溶剤中に仕込み、低温、即
ち20〜50℃程度で反応させて、ポリイミド樹脂の前
駆体であるポリアミック酸を製造する。次に、得られた
ポリアミック酸の溶液を、好ましくは80〜200℃、
特に好ましくは140〜180℃の温度に昇温し、ポリ
アミック酸の酸アミドを脱水閉環反応させることによ
り、ポリイミドシリコーン樹脂の溶液が得られ、この溶
液を水、メタノール、エタノール、アセトニトリルとい
た溶剤に投入して沈殿させ、沈殿物を乾燥することによ
り、ポリイミドシリコーン樹脂を得ることができる。
るジアミン及びジアミノポリシロキサンの合計の割合
は、製造するポリイミドシリコーン樹脂の分子量に応じ
て適宜決められるが、好ましくはモル比で0.95〜
1.05、特に好ましくは0.98〜1.02の範囲で
ある。また、ポリイミドシリコーン樹脂を製造するとき
に使用される溶剤としては、N−メチル−2−ピロリド
ン、シクロヘキサノン、γ−ブチルラクトン、N,N−
ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
を調整するために、無水フタル酸、アニリン等の一官能
基の原料を添加することも可能である。この場合の添加
量はポリイミドシリコーン樹脂に対して2モル%以下が
好ましい。また、無水酢酸/ピリジン混合溶液をポリア
ミック酸溶液に添加して得られた溶液を50℃前後に昇
温して、イミド化を行う方法も可能である。
物には、更に(メタ)アクリル化合物を配合する。この
(メタ)アクリル化合物は、アクリレート、メタクリレ
ートを指し、上記ポリイミドシリコーン樹脂を溶解し得
るものであり、本発明で用いられる(メタ)アクリル化
合物としては、下記一般式(11)及び/又は一般式
(12)で表される(メタ)アクリレートが好ましく用
いられる。 CH2=CR3COOR2 (11) CH2=CR3CONR2 2 (12) (式中、R2はアルキル基を表すが、好ましくは炭素数
1〜20、より好ましくは1〜10のアルキル基である
ことがよい。R3は水素原子又はメチル基を示す。)
ルアクリレート、エチルアクリレート、イソブチルアク
リレート、イソボルニルアクリレート等が挙げられる。
一般式(12)の例としては、N,N−ジメチルアクリ
ルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等が挙げら
れる。また、アクリル化合物として基材との密着性の向
上や、物性の改良のために、N−ビニルピロリドン等の
ビニル化合物、グリシジルアクリレート、3,4−エポ
キシシクロヘキシルメチルアクリレート等のエポキシ基
含有アクリル化合物、2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロ
キシブチルアクリレート等のヒドロキシ基含有アクリル
化合物、トリフルオロプロピルアクリレート、パーフル
オロブチルエチルアクリレート、パーフルオロオクチル
エチルアクリレート等のフッ素置換アルキルアクリル化
合物、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アク
リロキシプロピルメチルジメトキシシラン等のアクリル
シラン、又はアクリル基を有するオルガノポリシロキサ
ン等のアクリルシリコーンも適宜用いることができる。
これらのアクリル化合物は、単独でも2種類以上組み合
わせて使用しても差し支えない。一方、メタクリル化合
物の例としては、メチルメタクリレート、エチルメタク
リレート、イソブチルメタクリレート、イソボルニルメ
タクリレート、グリシジルメタクリレート、3,4−エ
ポキシシクロヘキシルメチルメタクリレート、2−ヒド
ロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピル
メタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレー
ト、トリフルオロプロピルメタクリレート、パーフロロ
ブチルエチルメタクリレート、パーフロロオクチルエチ
ルメタクリレート、メタクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、メタクリル基を有するオルガノポリシロキサンと
いったアクリルシリコーンが挙げられる。更に、モノ
(メタ)アクリレートの他に強度、接着性向上のため、
ジ(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート
を加えても良い。
が、本発明で用いられる重合開始剤は、重合開始剤なし
では希望する条件下で反応しない(メタ)アクリル系化
合物に対して重合能を付与するものであればよく、熱重
合開始剤、光重合開始剤が挙げられるが、生産性及び速
硬化といった点からアセトフェノン誘導体、ベンゾフェ
ノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、キサントン誘
導体から選ばれる光重合開始剤が好ましい。
ェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプ
ロパン−1−オン、2,2−ジメトキシ−2−フェニル
アセトフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェ
ニルケトン、イソブチルベンゾインエーテル、ベンゾイ
ンメチルエーテル、チオキサントン、イソプロピルチオ
キサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フ
ェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−
ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリ
ノフェニル)−ブタノン−1などが挙げられる。
タ)アクリル化合物及び重合開始剤の割合は、得られる
ポリイミドシリコーン系樹脂組成物が流動性を有してい
れば任意の割合で差し支えないが、好ましい割合はポリ
イミドシリコーン樹脂10〜80重量%、(メタ)アク
リル化合物5〜90重量%、重合開始剤0.1〜10重
量%である。またポリイミドシリコーン樹脂、(メタ)
アクリル化合物及び重合開始剤の均一化を容易にするた
めに、溶剤を加え、均一に相溶した後に溶剤を留去する
ことにより、本発明のポリイミドシリコーン系樹脂組成
物を得ることもできる。このときに用いる溶剤としては
沸点の低い溶剤が好ましく、例えばアセトン、2−ブタ
ノン、酢酸エチル、エチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン等の溶剤が挙げられる。
物の実際の使用にあたっては、その扱いやすさを考慮す
ると、25℃における粘度が10000Pa・s以下で
あることが好ましく、より好ましくは0.01〜500
0Pa・s、更に好ましくは0.1〜1000Pa・s
であることが好ましい。
物はこれまでポリイミドシリコーンワニスの欠点であっ
た溶剤希釈を必要とする点を改善し、反応性化合物であ
る(メタ)アクリル化合物を希釈剤として用いることに
より、実質的に溶剤を含まないポリイミドシリコーンワ
ニスである。この場合、本発明のポリイミドシリコーン
系樹脂組成物は光もしくは電子線により容易に硬化して
簡便にポリイミドシリコーン/(メタ)アクリル樹脂皮
膜を得ることができるので、電気電子機器、半導体チッ
プ等の高信頼性が要求されるデバイスへの接着及びコー
ティング材料として好適に用いられる。
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではな
い。
装置を備えたフラスコ内に、3,3’,4,4’−ジフ
ェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物59.7g
(0.167モル)、及びシクロヘキサノン400gを
仕込んだ。次いで、両末端アミノジメチルポリシロキサ
ン(アミン当量435g/モル)116g(0.133
モル)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルホン14.4g(0.033モル)をシクロヘ
キサノン50gに溶解し、反応系の温度が50℃を超え
ないように調節しながら、上記フラスコ内に滴下した。
滴下終了後、さらに室温で10時間攪拌した。
却器を取り付けた後、トルエン50gを加え、150℃
に昇温してその温度を6時間保持したところ、褐色の溶
液が得られた。この褐色の溶液を室温(25℃)まで冷
却した後、メタノール中に投じて沈殿させ、得られた沈
殿物を乾燥して、シロキサン量が61重量%のポリイミ
ドシリコーン樹脂を得た。
ところ、未反応の官能基があることを示すポリアミック
酸に基づく吸収は現れず、1780cm-1及び1720
cm -1にイミド基に基づく吸収を確認した。また、テト
ラヒドロフランを溶媒とするゲル浸透クロマトグラフィ
ー(GPC)により、この樹脂の重量平均分子量(ポリ
スチレン換算)を測定したところ、30000であっ
た。
て、
g、エチルアクリレート100g、2,2−ジメトキシ
−2−フェニルアセトフェノン1gをフラスコ中で攪拌
し、目的とするポリイミドシリコーン系樹脂組成物を得
た。この組成物の粘度は10Pa・sであった。得られ
たポリイミドシリコーン系樹脂組成物より得られた硬化
皮膜の密着性を、碁盤目剥離試験により評価した。この
結果を表1に示す。なお、碁盤目剥離試験の方法は下記
のとおりである。
1mmとなるように塗布し、高圧水銀灯を用いてUV照
射(積算光量1000mJ/m2)することにより硬化
皮膜を得た。これを80℃/95%RHの高温高湿条件
下、24時間曝露し、ガラス板との密着性を碁盤目剥離
試験(JIS K5400)の方法で評価した。
装置を備えたフラスコ内に、3,3’,4,4’−ジフ
ェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物51.7g
(0.167モル)、及びシクロヘキサノン400gを
仕込んだ。次いで、両末端アミノシロキサン(アミン当
量435g/モル)108.8g(0.125モル)、
2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]プロパン17.1g(0.042モル)をシクロヘ
キサノン50gに溶解し、反応系の温度が50℃を超え
ないように調節しながら、上記フラスコ内に滴下した。
滴下終了後、さらに室温で10時間攪拌した。
却器を取り付けた後、トルエン50gを加え、150℃
に昇温してその温度を6時間保持したところ、黄褐色の
溶液が得られた。この黄褐色の溶液を室温(25℃)ま
で冷却した後、メタノール中に投じて沈殿させた。得ら
れた沈殿物を乾燥して、シロキサン量が54重量%のポ
リイミドシリコーン樹脂を得た。
ところ、未反応の官能基があることを示すポリアミック
酸に基づく吸収は現れず、1780cm-1及び1720
cm -1にイミド基に基づく吸収を確認した。また、テト
ラヒドロフランを溶媒とするゲル浸透クロマトグラフィ
ー(GPC)により、この樹脂の重量平均分子量(ポリ
スチレン換算)を測定したところ、42000であっ
た。
g、イソボニルアクリレート50g、2,2−ジメトキ
シ−2−フェニルアセトフェノン1g、及びアセトン5
0gをフラスコ中で攪拌し、均一になったことを確認し
た後、50℃/10torrの条件下でアセトンを留去
し、目的とするポリイミドシリコーン系樹脂組成物を得
た。この組成物の粘度は120Pa・sであった。得ら
れたポリイミドシリコーン系樹脂組成物より得られた硬
化皮膜の密着性を、碁盤目剥離試験により評価した。こ
の結果を表1に示す。
装置を備えたフラスコ内に、4,4’−ヘキサフルオロ
プロピリデンビスフタル酸二無水物74g(0.167
モル)、及びN−メチル−2−ピロリドン400gを仕
込んだ。次いで、両末端アミノシロキサン(アミン当量
435g/モル)108.8g(0.125モル)、
1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン12.
2g(0.042モル)をN−メチル−2−ピロリドン
50gに溶解し、反応系の温度が50℃を超えないよう
に調節しながら、上記フラスコ内に滴下した。滴下終了
後、さらに室温で10時間攪拌した。
却器を取り付けた後、トルエン50gを加え、150℃
に昇温してその温度を6時間保持したところ、黄褐色の
溶液が得られた。この黄褐色の溶液を室温(25℃)ま
で冷却した後、メタノール中に投じて沈殿させ、得られ
た沈殿物を乾燥して、シロキサン量が63重量%のポリ
イミドシリコーン樹脂を得た。
ところ、未反応の官能基があることを示すポリアミック
酸に基づく吸収は現れず、1780cm-1及び1720
cm -1にイミド基に基づく吸収を確認した。また、テト
ラヒドロフランを溶媒とするゲル浸透クロマトグラフィ
ー(GPC)により、この樹脂の重量平均分子量(ポリ
スチレン換算)を測定したところ、28000であっ
た。
て、
g、ジメチルアクリレート30g、1−ヒドロキシ−シ
クロヘキシルフェニルケトン1g、及びアセトン50g
をフラスコ中で攪拌し、均一になったことを確認した
後、50℃/10torrの条件下でアセトンを留去
し、目的とするポリイミドシリコーン系樹脂組成物を得
た。得られた組成物の粘度は850Pa・sであった。
得られたポリイミドシリコーン系樹脂組成物より得られ
た硬化皮膜の密着性を、碁盤目剥離試験により評価し
た。この結果を表1に示す。
成物は、ポリイミドシリコーン樹脂に反応性化合物であ
る(メタ)アクリル化合物を希釈剤として用い、実質的
に溶剤を含まないため、溶剤の除去といった工程が省略
でき、また様々な形状の基材に対して高い接着性を与え
ることができる。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で表される繰り返し単
位を有するポリイミドシリコーン樹脂と、(メタ)アク
リル化合物と、重合開始剤とを含有してなり、25℃に
おいて流動性を有し、かつ実質的に溶剤を含まないこと
を特徴とする無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成
物。 【化1】 (式中、Xは四価の有機基、Yは二価の有機基、Zはオ
ルガノシロキサン構造を有する二価の有機基であり、p
及びqはそれぞれ正数である。) - 【請求項2】 上記一般式(1)において、Xは、下記
式(2)、式(3)又は式(4) 【化2】 で表わされる四価の有機基であり、Yは、下記一般式
(5) 【化3】 (式中、Bは下記式(6)、式(7)又は式(8) 【化4】 で表わされる基を示す。)で表わされる基又は下記一般
式(9) 【化5】 (式中、Dは−CH2−、−(CH3)2C−又は−(C
F3)2C−であり、aは0又は1である。)で表わされ
る基であり、Zは下記一般式(10) 【化6】 (式中、R1は炭素数1〜3のアルキル基又はフェニル
基を表し、これらは同一であっても異なっていてもよ
い。bは0〜40の整数を表す。)で表わされる二価の
シロキサン残基であることを特徴とする請求項1記載の
無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成物。 - 【請求項3】 (メタ)アクリル化合物が、下記一般式
(11)及び/又は一般式(12)で表される請求項1
又は2記載の無溶剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成
物。 CH2=CR3COOR2 (11) CH2=CR3CONR2 2 (12) (式中、R2はアルキル基、R3は水素原子又はメチル基
を表す。) - 【請求項4】 重合開始剤が、アセトフェノン誘導体、
ベンゾフェノン誘導体、ベンゾインエーテル誘導体、キ
サントン誘導体から選ばれる光重合開始剤であることを
特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の無溶剤型
ポリイミドシリコーン系樹脂組成物。 - 【請求項5】 ポリイミドシリコーン樹脂中のオルガノ
シロキサン成分の割合が、30重量%以上であることを
特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の無溶剤型
ポリイミドシリコーン系樹脂組成物。 - 【請求項6】 ポリイミドシリコーン樹脂の割合が、組
成物中10〜80重量%であることを特徴とする請求項
1〜5のいずれか1項記載の無溶剤型ポリイミドシリコ
ーン系樹脂組成物。 - 【請求項7】 組成物の25℃における粘度が、100
00Pa・s以下であることを特徴とする請求項1〜6
のいずれか1項記載の無溶剤型ポリイミドシリコーン系
樹脂組成物。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1項記載の無溶
剤型ポリイミドシリコーン系樹脂組成物を、光、又は電
子線により硬化させてなる樹脂皮膜。
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