JP2003165867A - シランカップリング剤 - Google Patents

シランカップリング剤

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JP2003165867A
JP2003165867A JP2001362938A JP2001362938A JP2003165867A JP 2003165867 A JP2003165867 A JP 2003165867A JP 2001362938 A JP2001362938 A JP 2001362938A JP 2001362938 A JP2001362938 A JP 2001362938A JP 2003165867 A JP2003165867 A JP 2003165867A
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silane coupling
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acid
solution
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Toshinori Tagusari
寿紀 田鎖
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HD MicroSystems Ltd
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Hitachi Chemical DuPont Microsystems Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温加熱を必要とする樹脂を無機系の基材に
良好に密着させることができるシランカップリング剤を
提供するものである。 【解決手段】 下記一般式(I) で示される、高温加
熱を必要とする樹脂用のシランカップリング剤。 【化1】 (式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1〜4のア
ルキル基、R3は2価の有機基、4価の有機基、nは1
〜3の整数を示す)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、高温加熱を必要と
する樹脂を無機系の基材に良好に密着させることができ
るシランカップリング剤に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、耐熱性材料としてポリイミド、ポ
リベンゾオキサゾールが注目されてきている。それらの
材料は溶剤への溶解性が良くないため、塗膜を形成する
場合、ポリイミドの場合はポリアミド酸、ポリアミド酸
エステル、ポリイソイミド(以下、それらを総称してポ
リアミド酸前駆体と呼ぶ)を含む塗液、ポリベンゾオキ
サゾールの場合はヒドロキシポリアミド(以下、ポリベ
ンズオキサゾール前駆体と呼ぶ)を含む塗液を塗布し、
高温で加熱することによりそれらの塗膜を得ていた。 【0003】一般に、樹脂塗膜と無機系の基材との密着
性を向上させるためにシランカップリング剤が用いら
れ、ポリイミド膜及びポリベンゾオキサゾール膜の場
合、アミノ基を含有するシランカップリング剤が多く使
用されていた。 【0004】しかし、ポリアミド酸エステルやポリイソ
イミドを含む塗液にアミノ基含有シランカップリング剤
を添加した場合、その塩基性によりそれらの化合物が変
質してしまう問題があった。また、塗液中にo−キノン
ジアジド等の塩基性条件で反応してしまう化合物を含む
場合、添加できないという問題があった。これらの問題
を解決するため、アミノ基含有シランカップリング剤に
酸無水物を反応させてアミドカルボン酸とする方法が提
案されている(特開平10−10727号公報、特開平
10−10740号公報)。 【0005】しかし、このアミドカルボン酸含有シラン
カップリング剤は、ポリアミド酸前駆体及びポリベンゾ
オキサゾール前駆体からなる塗膜をポリイミド及びポリ
ベンゾオキサゾールに変換させるために高温で加熱した
際、アミドカルボン酸含有シランカップリング剤自身の
分子内脱水閉環が優先して起こり、ポリアミド酸前駆体
及びポリベンゾオキサゾール前駆体との結合を形成せず
所望の密着性が得られない場合があった。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温加熱を
必要とする樹脂を無機系の基材に良好に密着させること
ができるシランカップリング剤を提供するものである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、下記一般式
(I) で示される、高温加熱を必要とする樹脂用のシ
ランカップリング剤に関する。 【化2】 (式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1〜4のア
ルキル基、R3は2価の有機基、4価の有機基、nは1
〜3の整数を示す) 【発明の実施の形態】 【0008】本発明のシランカップリング剤は、アミノ
基を有するシランカップリング剤1当量に対しテトラカ
ルボン酸二無水物1当量を反応させることによって得ら
れる。アミノ基を有するシランカップリング剤としては
例えば、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−
アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピ
ルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルエチル
ジエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルメトキ
シシラン、3−アミノプロピルジエチジエトキシシラン
等が挙げられる。 【0009】テトラカルボン酸二無水物としては例え
ば、ピロメリット酸二無水物、オキシジフタル酸、3,
3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,
3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸、1,2,
5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7
−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフ
タレンテトラカルボン酸、2,3,5,6−ピリジンテ
トラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカ
ルボン酸、スルホニルジフタル酸、m−ターフェニル−
3,3',4,4'−テトラカルボン酸、p−ターフェニ
ル−3,3',4,4'−テトラカルボン酸、1,1,
1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(2,
3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、
2,2−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェ
ニル)プロパン、2,2−ビス[4'−(2,3−又は
3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパ
ン、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2
−ビス[4'−(2,3−又は3,4−ジカルボキシフ
ェノキシ)フェニル]プロパン等が挙げられる。 【0010】本発明のシランカップリング剤を得るため
に、アミノ基を有するシランカップリング剤とテトラカ
ルボン酸二無水物を反応させる際に使用する有機溶媒と
しては、生成するシランカップリング剤を完全に溶解す
る極性溶媒が好ましく、例えば、N−メチル−2−ピロ
リドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラメチ
ル尿素、ヘキサメチルリン酸トリアミド、γ−ブチロラ
クトン等が挙げられる。 【0011】また、これらの極性溶媒以外にケトン類、
エステル類、ラクトン類、エーテル類、ハロゲン化炭化
水素類、炭化水素類等も使用することができ、例えば、
アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、
酢酸エチル、酢酸ブチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸
ジエチル、ジエチルエーテル、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メチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジ
クロロエタン、1,4−ジクロロブタン、トリクロロエ
タン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ヘキサ
ン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等が挙げられ、これらの有機溶媒は、単独で又は2種
類以上を組み合わせて使用される。 【0012】本発明のシランカップリング剤を得るため
の反応温度は、0〜60℃、好ましくは0〜40℃、反
応時間は、5〜500分、好ましくは、30〜120分
程度である。 【0013】 【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 合成例1 攪拌機、窒素導入管、滴下ロート及び温度計を備えた1
L四つ口セパラブルフラスコにピロメリット酸二無水物
21.8g(0.1モル)をN−メチルピロリドン(以
下NMPと略す)120.0gに溶解した溶液を加え、
氷浴で冷却した状態で撹拌しながら3−アミノプロピル
トリエトキシシラン22.1g(0.1モル)をNMP
55.6gに溶解した溶液を滴下した。滴下終了後、氷
浴をはずし室温で4時間撹拌した後高速液体クロマトグ
ラフィー(以下HPLCと略す)で反応液を確認したと
ころ、原料は殆ど検出されず、生成物が単一ピークとし
て純度99%で検出された。得られたシランカップリン
グ剤(S−1)の構造を示す。 【化3】 【0014】合成例2 攪拌機、窒素導入管、滴下ロート及び温度計を備えた1
L四つ口セパラブルフラスコにベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物32.2g(0.1モル)をNMP1
50.0gに溶解した溶液を加え、氷浴で冷却した状態
で撹拌しながら3−アミノプロピルトリエトキシシラン
22.1g(0.1モル)をNMP67.2gに溶解し
た溶液を滴下した。滴下終了後、氷浴をはずし室温で4
時間撹拌した後高速液体クロマトグラフィー(以下HP
LCと略す)で反応液を確認したところ、原料は殆ど検
出されず、生成物が単一ピークとして純度99%で検出
された。得られたシランカップリング剤(S−2)の構
造を示す。 【化4】 【0015】合成例3 攪拌機、窒素導入管、滴下ロート及び温度計を備えた1
L四つ口セパラブルフラスコに無水フタル酸14.8g
(0.1モル)をNMP100.0gに溶解した溶液を
加え、氷浴で冷却した状態で撹拌しながら3−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン22.1g(0.1モル)を
NMP47.6gに溶解した溶液を滴下した。滴下終了
後、氷浴をはずし室温で4時間撹拌した。高速液体クロ
マトグラフィー(以下HPLCと略す)で反応液を確認
したところ、原料は殆ど検出されず、生成物が単一ピー
クとして純度99%で検出された。得られたシランカッ
プリング剤(S−3)の構造を示す。 【化5】 【0016】合成例4 攪拌機、窒素導入管及び温度計を備えた1L四つ口セパ
ラブルフラスコに−ジアミノジフェニルエーテル52.
1g(0.26モル)及びNMP770.1gを添加し
溶解した。室温で3,3',4,4'−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸83.8g(0.26モル)を添加し5
時間撹拌した。この溶液をNMP800gで希釈し、水
に高速撹拌下で滴下しポリマを析出させ、これを回収
し、水洗・脱水後、40℃で真空乾燥しポリアミド酸
(P−1)を得た。 合成例5 攪拌機、窒素導入管、冷却管及び温度計を備えた1L四
つ口セパラブルフラスコに3,3',4,4'−ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸46.1g(0.14モル)、
ヒドロキシエチルメタクリレート37.2g(0.28
モル)、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−
ウンデセン0.7g(4.3ミリモル)、ヒドロキノン
0.1g(1.0ミリモル)及びNMP317.4gを
加え、70℃で6時間撹拌した。氷浴で冷却した状態で
撹拌しながら塩化チオニル37.4g(0.31モル)
を滴下し、滴下終了後1時間撹拌した。冷却管を滴下ロ
ートに変えて、氷浴で冷却した状態で3,4−ジアミノ
ジフェニルエーテル28.6g(0.14モル)、ピリ
ジン49.8g(0.63モル)及びヒドロキノン0.
1g(1.0ミリモル)をNMP317.1gに溶解し
た溶液を滴下した。滴下終了後氷浴をはずし1時間撹拌
した。この溶液をNMP650gで希釈し、水に高速撹
拌下で滴下しポリマを析出させ、これを回収し、水洗・
脱水後、40℃で真空乾燥しポリアミド酸エステル(P
−2)を得た。 【0017】合成例6 攪拌機、窒素導入管、滴下ロート及び温度計を備えた1
L四つ口セパラブルフラスコにイソフタル酸49.8g
(0.3モル)をNMP600.0gに溶解した溶液を
加え、氷浴で冷却した状態で撹拌しながら塩化チオニル
83.3g(0.7モル)を滴下し1時間撹拌した。こ
の溶液を、別途、攪拌機、窒素導入管、滴下ロート及び
温度計を備えた2L四つ口セパラブルフラスコに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109.9g(0.3モル)とピリ
ジン55.4g(0.7モル)をNMP305.0gに
溶解した溶液を加え、氷浴で冷却した状態で滴下した。
滴下終了後氷浴をはずし1時間撹拌した。この溶液をN
MP1000gで希釈し、水に高速撹拌下で滴下しポリ
マを析出させ、これを回収し、水洗・脱水後、40℃で
真空乾燥しヒドロキシポリアミド(P−3)を得た。 【0018】実施例及び比較例 表1に示した組成の塗液を調整し、シリコンウエハにス
ピン塗布後、ホットプレート上90℃で2分間・窒素雰
囲気下350℃で1時間加熱して5ミクロンのポリイミ
ド膜を作製した。得られたポリイミド膜が塗布されたウ
エハを120℃、2気圧においてプレッシャークッカー
で所定時間処理した後、クロスカットによるテープ剥離
試験を実施した。表2に示したように本発明のシランカ
ップリング剤を使用した場合、良好な密着性が得られ
た。 【0019】 【表1】 【0020】 【表2】 【0021】 【発明の効果】本発明のシランカップリング剤を用いれ
ば、高温加熱を必要とする樹脂を無機系の基材に良好に
させることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 下記一般式(I) で示される、高温加
    熱を必要とする樹脂用のシランカップリング剤。 【化1】 (式中、R1、R2はそれぞれ独立に炭素数1〜4のア
    ルキル基、R3は2価の有機基、4価の有機基、nは1
    〜3の整数を示す)
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