JP2015081202A - Method for forming resin film - Google Patents

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美紀 磯野
Yoshinori Isono
美紀 磯野
広瀬 隆之
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a resin film having high adhesion on the surface of an inorganic material without using a silane coupling agent.SOLUTION: Provided is a method for forming a resin film comprising: a step of introducing an amino group into the surface of an inorganic material; and a step of forming a thermosetting resin or a thermoplastic resin or a resin film including resin components made of their mixture on the surface of the inorganic material, the resin components have a molecular structure selected from carboxyl groups, carbonyl groups, acid anhydrides and ester groups.

Description

本発明は、樹脂膜形成方法に関し、本発明は、特には無機材料に樹脂膜を形成する方法に関する。   The present invention relates to a method for forming a resin film, and the present invention particularly relates to a method for forming a resin film on an inorganic material.

無機材料と樹脂との結合を強くするために、一般的には、樹脂にシランカップリング剤を添加することが知られている(例えば、非特許文献1)。   In order to strengthen the bond between the inorganic material and the resin, it is generally known to add a silane coupling agent to the resin (for example, Non-Patent Document 1).

一方、シランカップリング剤を用いることなく無機フィラー表面にアミノ基を高効率で導入し、ナノコンポジット樹脂を得る技術も知られている(例えば、特許文献1)。   On the other hand, a technique for obtaining a nanocomposite resin by introducing an amino group with high efficiency on the surface of an inorganic filler without using a silane coupling agent is also known (for example, Patent Document 1).

特開2012−171975号公報JP 2012-171975 A

シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング株式会社カタログ、2008年10月発行)Silane coupling agent (Toray Dow Corning Co., Ltd. catalog, issued in October 2008)

樹脂と無機材料とをシランカップリング剤により密着させた、無機材料表面に形成された樹脂膜は、使用目的によっては、その密着性及び耐久性が十分な場合もある。しかし、無機材料表面に形成された樹脂膜を、例えば電子材料あるいは光学材料として用いる場合に、樹脂と無機材料とをシランカップリング剤によって単純に密着させた樹脂膜は、熱的な負荷がかかる条件下において、長期耐久性などの特性を十分に満たさない場合もある。   The resin film formed on the surface of the inorganic material in which the resin and the inorganic material are adhered to each other with a silane coupling agent may have sufficient adhesion and durability depending on the purpose of use. However, when a resin film formed on the surface of an inorganic material is used as, for example, an electronic material or an optical material, the resin film in which the resin and the inorganic material are simply brought into close contact with each other by a silane coupling agent is subjected to a thermal load. Under certain conditions, characteristics such as long-term durability may not be sufficiently satisfied.

中でも、シランカップリング剤を用い、無機材料としてのアルミナ(Al)やマグネシア(MgO)上に樹脂膜を形成しようとした場合、これらの無機材料は、特に、シランカップリング剤の効果が得られにくい場合があった。すなわち、AlやMgOからなる無機材料と樹脂との界面で剥離が発生しやすくなる場合が多く、そのため、無機材料表面に形成された樹脂膜を、電子材料あるいは光学材料として用いる場合に、機械的物性や熱伝導率について所望の特性が得られなかったり、制御することが困難になったりする場合があるという問題があった。 In particular, when a silane coupling agent is used and a resin film is formed on alumina (Al 2 O 3 ) or magnesia (MgO) as an inorganic material, these inorganic materials are particularly effective for the silane coupling agent. May be difficult to obtain. That is, peeling often occurs at the interface between an inorganic material made of Al 2 O 3 or MgO and a resin, and therefore, when a resin film formed on the surface of an inorganic material is used as an electronic material or an optical material. However, there are problems that desired properties of the mechanical properties and thermal conductivity may not be obtained or it may be difficult to control.

一方で、未処理の無機材料に、シランカップリング剤を用いることなく、直接に樹脂膜を形成しようとした場合には、無機材料と樹脂膜との界面の密着性が弱いために、樹脂膜形成後、初期には無機材料と樹脂膜との界面が密着していても、長期間の使用においてその界面で剥離が発生する場合があった。そして、それに伴う電子材料あるいは光学材料の特性変動・劣化などが生じ、これらの電子材料あるいは光学材料の長期の信頼性には問題が生じる場合があった。   On the other hand, when an attempt is made to directly form a resin film on an untreated inorganic material without using a silane coupling agent, the resin film is weak because the adhesion at the interface between the inorganic material and the resin film is weak. Even after the formation, even if the interface between the inorganic material and the resin film is in close contact, peeling may occur at the interface after long-term use. As a result, characteristic fluctuations and deterioration of the electronic material or the optical material are caused, and there is a case where a problem occurs in the long-term reliability of these electronic material or optical material.

このような問題に鑑みて、シランカップリング剤を用いることなく、無機材料上に密着性の高い樹脂膜を形成することができれば、広い用途に用いることができると期待される。すなわち、本発明は、シラカップリング剤を用いることなく、密着性が向上した、無機材料上の樹脂膜を得ることを目的とする。   In view of such a problem, if a resin film having high adhesiveness can be formed on an inorganic material without using a silane coupling agent, it is expected that it can be used for a wide range of applications. That is, an object of the present invention is to obtain a resin film on an inorganic material with improved adhesion without using a sila coupling agent.

無機材料の表面には通常水酸基が存在しており、シランカップリング剤を用いる場合には、その水酸基とシランカップリング剤が反応して、結合する。しかし、本発明者らの検討により、無機材料の表面水酸基をアミノ基で置換することによって、シランカップリング剤を用いることなく、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を、無機材料上に膜形成することを考え、本発明を完成するに至った。   A hydroxyl group usually exists on the surface of the inorganic material. When a silane coupling agent is used, the hydroxyl group reacts with the silane coupling agent to bond. However, as a result of the study by the present inventors, a molecule selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group without using a silane coupling agent by replacing the surface hydroxyl group of the inorganic material with an amino group. The present invention has been completed in consideration of forming a film of a thermosetting resin or a thermoplastic resin having a structure on an inorganic material.

すなわち、本発明は、一実施形態によれば、樹脂膜形成方法であって、無機材料表面にアミノ基を導入する工程と、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記無機材料表面に形成する工程とを含み、前記樹脂成分が、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する、樹脂膜形成方法である。   That is, according to one embodiment of the present invention, there is provided a resin film formation method comprising a step of introducing an amino group on the surface of an inorganic material and a resin component comprising a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a mixture thereof. Forming a resin film on the surface of the inorganic material, and the resin component has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group It is.

前記樹脂膜形成方法において、前記無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とすることが好ましい。 In the resin film forming method, it is preferable that the inorganic material contains at least one selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN as a main component.

前記樹脂膜形成方法において、前記無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜が表面に形成された無機材料であることが好ましい。 In the resin film forming method, the inorganic material is an inorganic film on the surface of which a film mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN is formed. A material is preferred.

本発明は、また別の実施形態によれば、樹脂膜形成方法であって、無機材料表面に、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜を形成する工程と、前記被膜表面にアミノ基を導入する工程と、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記被膜表面に形成する工程とを含み、前記樹脂成分が、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有し、前記無機材料の主成分と、前記被膜の主成分とが異なる、樹脂膜形成方法である。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a resin film forming method, wherein the inorganic material surface is selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN. A step of forming a coating comprising the above as a main component, a step of introducing an amino group on the surface of the coating, a resin film comprising a resin component comprising a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a mixture thereof, The resin component has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group, a main component of the inorganic material, and a main component of the coating This is a resin film forming method in which the components are different.

前記樹脂膜形成方法において、前記被膜が形成される無機材料が、BN、CaF、MgFから選択される一以上を主成分とすることが好ましい。   In the resin film forming method, it is preferable that the inorganic material on which the coating film is formed contains at least one selected from BN, CaF, and MgF as a main component.

前記樹脂膜形成方法において、前記無機材料が、基板であることが好ましい。   In the resin film forming method, the inorganic material is preferably a substrate.

前記樹脂膜形成方法において、前記樹脂成分がポリアミド樹脂であることが好ましい。   In the resin film forming method, the resin component is preferably a polyamide resin.

前記樹脂膜形成方法において、前記樹脂成分がエポキシ樹脂であることが好ましい。   In the resin film forming method, the resin component is preferably an epoxy resin.

本発明に係る樹脂膜形成方法によれば、無機材料上に、高い密着性を有する樹脂膜を形成することができる。特には、シランカップリング剤を用いることなく、耐熱性までを有する信頼性の高い樹脂膜の形成を、簡便かつ経済的な方法で実施することができる。また、このようにして形成された、無機材料上の樹脂膜は、耐久性などの信頼性が求められる電子材料あるいは光学材料として有用である。   According to the resin film forming method of the present invention, a resin film having high adhesion can be formed on an inorganic material. In particular, without using a silane coupling agent, a highly reliable resin film having heat resistance can be formed by a simple and economical method. In addition, the resin film formed on the inorganic material as described above is useful as an electronic material or an optical material that requires reliability such as durability.

[第1実施形態]
本発明は、第1実施形態によれば、樹脂膜形成方法であって、無機材料表面にアミノ基を導入する工程と、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記無機材料に形成する工程とを含み、前記樹脂成分が、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する、樹脂膜形成方法に関する。
[First Embodiment]
According to the first embodiment of the present invention, there is provided a resin film forming method comprising: introducing an amino group into an inorganic material surface; and a resin component comprising a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a mixture thereof. And forming the resin film on the inorganic material, wherein the resin component has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group.

第1実施形態において、無機材料は、金属酸化物、あるいは金属窒化物を主成分とするものであればよく、例えば、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とするものであることが好ましいが、これらには限定されない。これらの化合物を主成分とする無機材料は、アミノ基の導入による密着性向上の効果が大きいからである。金属酸化物は通常、表面にOH基を有している。また、AlNの表面は、通常、酸化され、Alとなっているため、同様に表面にOHを有している。 In the first embodiment, the inorganic material only has to be a metal oxide or metal nitride as a main component. For example, SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , AlN. It is preferable that the main component is one or more selected from the above, but is not limited thereto. This is because inorganic materials containing these compounds as the main component have a great effect of improving adhesion by introducing amino groups. The metal oxide usually has an OH group on the surface. Moreover, since the surface of AlN is usually oxidized to become Al 2 O 3 , it similarly has OH on the surface.

無機材料の形状としては、例えば、板状、棒状、粒子状あるいはブロック状の材料であってよく、その寸法や厚みは、特に限定されるものではない。より好ましくは、無機材料としては、基板が挙げられる。例えば、ウエハなどの電子材料の基板、光学材料の基板、セラミックス基板、シリコンなどの半導体基板にこれらの無機材料膜を形成した基板を例示することができるが、これらには限定されない。ウエハなどの電子材料の基板を本実施形態の無機材料として用いる場合には、パターニングが施されていないものが好ましい。   The shape of the inorganic material may be, for example, a plate-like, rod-like, particle-like or block-like material, and its dimensions and thickness are not particularly limited. More preferably, the inorganic material includes a substrate. For example, a substrate in which these inorganic material films are formed on a substrate of an electronic material such as a wafer, a substrate of an optical material, a ceramic substrate, or a semiconductor substrate such as silicon can be exemplified, but the invention is not limited thereto. When a substrate of an electronic material such as a wafer is used as the inorganic material of this embodiment, it is preferable that the substrate is not patterned.

本発明において、無機材料表面とは、無機材料の少なくとも一部の表面であって、後に詳述する樹脂膜を付着させる対象面を言うものとする。したがって、無機材料の表面全体である場合もあり、無機材料の表面の一部の場合もある。また、無機材料が、複数の面から構成されている場合には、ある一面のみ、あるいは、2以上の所望の面であってもよい。また、後述する第2実施形態では、無機材料は、被膜を備える無機材料であるが、その場合、アミノ基を導入する無機材料表面とは、樹脂膜を付着させる対象面である、被膜の少なくとも一部の表面を言うものとする。   In the present invention, the surface of the inorganic material means at least a part of the surface of the inorganic material and a target surface to which a resin film to be described in detail later is attached. Therefore, it may be the entire surface of the inorganic material or a part of the surface of the inorganic material. Further, when the inorganic material is composed of a plurality of surfaces, it may be only one surface or two or more desired surfaces. In the second embodiment to be described later, the inorganic material is an inorganic material provided with a film. In that case, the surface of the inorganic material into which amino groups are introduced is at least the surface of the film to which the resin film is attached. Let's say some surface.

本実施形態による樹脂膜形成方法は、無機材料表面にアミノ基を導入する第1の工程と、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂のいずれかまたはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、シランカップリング剤を用いることなく、前記アミノ基を導入した無機材料上に形成する第2の工程とを含む。したがって、本実施形態においては、樹脂膜の成分にシランカップリング剤を含むこともなく、また無機材料は、シランカップリング剤で処理等されたものではないことを特徴とする。   The resin film forming method according to the present embodiment includes a first step of introducing an amino group on the surface of an inorganic material and a thermosetting resin having a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group. And a second step of forming a resin film containing a resin component made of any one of thermoplastic resins or a mixture thereof on the inorganic material into which the amino group has been introduced without using a silane coupling agent. . Therefore, in this embodiment, the component of the resin film does not contain a silane coupling agent, and the inorganic material is not treated with the silane coupling agent.

まず、無機材料表面にアミノ基を導入する第1の工程について説明する。無機材料表面にアミノ基を導入する方法としては、無機材料表面に通常存在する水酸基をアミノ基に置換する方法が挙げられ、かかる方法は、無機材料表面を加熱処理する工程と、熱処理した無機材料をアミノ化試薬と接触させる工程とを備える。   First, the 1st process which introduce | transduces an amino group into an inorganic material surface is demonstrated. Examples of the method for introducing an amino group on the surface of the inorganic material include a method of substituting a hydroxyl group that is usually present on the surface of the inorganic material with an amino group. The method includes a step of heat-treating the surface of the inorganic material and a heat-treated inorganic material. Contacting with an amination reagent.

無機材料表面を加熱処理する工程は、無機材料を、例えば、1000℃〜1200℃の加熱炉等で、通常、10分から120分程度加熱する工程である。かかる工程により、無機材料表面の水酸基が除去され、アミノ基の導入が容易になる。無機材料表面を加熱処理する工程は、また、レーザー光の照射によっても実施することができる。ただし、加熱処理工程は、ここで示した加熱温度や時間、方法に限定するものではなく、無機材料の組成や材質によって適宜決定することができる。   The step of heat-treating the surface of the inorganic material is a step of heating the inorganic material usually for about 10 to 120 minutes in a heating furnace at 1000 ° C. to 1200 ° C., for example. By this step, the hydroxyl group on the surface of the inorganic material is removed, and the introduction of the amino group is facilitated. The step of heat-treating the surface of the inorganic material can also be performed by laser light irradiation. However, the heat treatment step is not limited to the heating temperature, time, and method shown here, and can be appropriately determined depending on the composition and material of the inorganic material.

上記加熱処理する工程の後、アミノ基の導入温度に設定した別の加熱炉に投入して、所望の温度になってから、後続のアミノ基の導入処理を行うことが好ましい。上記加熱処理工程後に水酸基の再結合が起らないようにするためである。別の加熱炉の設定温度は、例えば、約100〜300℃であり、好ましくは、約200〜260℃であるが、この温度範囲には限定されない。   After the above heat treatment step, it is preferable to put in another heating furnace set to the amino group introduction temperature and perform the subsequent amino group introduction treatment after reaching the desired temperature. This is to prevent recombination of hydroxyl groups after the heat treatment step. The set temperature of another heating furnace is, for example, about 100 to 300 ° C., and preferably about 200 to 260 ° C., but is not limited to this temperature range.

無機材料を、別の加熱炉にて所望の温度とした後、加熱処理した無機材料をアミノ化試薬と接触させる工程を行う。かかる工程は、無機材料表面の水酸基が極力低減される条件下、すなわち、乾燥剤を用いるなどして、乾燥雰囲気にしたグローブボックス等で実施することが好ましい。   After bringing the inorganic material to a desired temperature in another heating furnace, a step of bringing the heat-treated inorganic material into contact with the amination reagent is performed. Such a step is preferably carried out under a condition in which the hydroxyl group on the surface of the inorganic material is reduced as much as possible, that is, in a glove box or the like in a dry atmosphere using a desiccant.

アミノ化試薬は、アンモニアそのものであってもよい。アンモニアそのものをアミノ化試薬として用いる場合、加熱処理した無機材料をアミノ化試薬と接触させる工程は、好ましくは、20〜500℃の温度で、10〜180分間で行う。この時のアンモニアの蒸気圧(分圧)は、0.3〜1気圧とすることが好ましい。あるいはまた、アミノ化試薬として、アンモニア発生剤も使用することができる。アンモニア発生剤は、必要に応じて加熱し、また必要に応じて適切な触媒に接触させて分解することでアンモニアを生じるものであり、例えば、ジメチルアミン、尿素、塩化アンモニウム等が挙げられる。アンモニア発生剤を使用する場合も、発生したアンモニアの分圧を、上記範囲内とすることが好ましい。   The amination reagent may be ammonia itself. When ammonia itself is used as the amination reagent, the step of bringing the heat-treated inorganic material into contact with the amination reagent is preferably performed at a temperature of 20 to 500 ° C. for 10 to 180 minutes. At this time, the vapor pressure (partial pressure) of ammonia is preferably 0.3 to 1 atm. Alternatively, an ammonia generator can also be used as the amination reagent. The ammonia generator is one that generates ammonia by heating as necessary and contacting with an appropriate catalyst as necessary to decompose, and examples thereof include dimethylamine, urea, and ammonium chloride. Even when an ammonia generator is used, the partial pressure of the generated ammonia is preferably within the above range.

アミノ化試薬にはアミン系シランカップリング剤は含まれない。本願でアミノ化試薬として最終生成するアンモニアは、水蒸気が含まれている場合、無機材料の表面へのシラノール基生成を助長しないように乾燥して用いることが好ましい。乾燥剤としては、塩基性乾燥剤であることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム、ゼオライト、モレキュラーシーブ等の物理的乾燥剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酸化カルシウム等の化学的乾燥剤を単独使用または2種以上を適宜組み合わせて使用することができる。   The amination reagent does not contain an amine-based silane coupling agent. The ammonia finally produced as an amination reagent in this application is preferably dried and used so as not to promote silanol group production on the surface of the inorganic material when water vapor is contained. The desiccant is preferably a basic desiccant. For example, a physical desiccant such as aluminum oxide, zeolite or molecular sieve, or a chemical desiccant such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or calcium oxide is used alone. Alternatively, two or more kinds can be used in appropriate combination.

上記アミノ化試薬と接触させる工程の後、無機材料表面に、アミノ基が導入されていることは、例えば、赤外分光法や飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)等によって確認することができる。このように処理して得られたアミノ基を導入した無機材料には、処理後直ちに、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂あるいはそれらの混合物からなる樹脂成分を含む組成物を塗布して、膜を形成することが好ましいが、直ぐに膜形成しない場合は窒素等の不活性ガス雰囲気のデシケータに無機材料を保管しておいてもよい。   After the step of contacting with the amination reagent, it is confirmed, for example, by infrared spectroscopy or time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) that amino groups are introduced on the surface of the inorganic material. can do. Immediately after the treatment, an inorganic material obtained by treatment in this way is coated with a composition containing a resin component comprising a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a mixture thereof to form a film. However, when the film is not formed immediately, the inorganic material may be stored in a desiccator in an inert gas atmosphere such as nitrogen.

次に、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂のいずれかまたはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、シランカップリング剤を用いることなく、前記アミノ基を導入した無機材料上に形成する第2の工程について説明する。   Next, a resin film containing a resin component made of either a thermosetting resin or a thermoplastic resin or a mixture thereof is formed on the inorganic material into which the amino group is introduced without using a silane coupling agent. The second step will be described.

樹脂膜を構成する樹脂は、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される1以上の分子構造を有するものであれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであってもよく、それらの混合物であってもよい。本明細書において、熱硬化性樹脂主剤と硬化剤と任意選択的に硬化促進剤とからなる熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはそれらの混合物を総称して、樹脂成分と指称する。   The resin constituting the resin film may be either a thermosetting resin or a thermoplastic resin as long as it has one or more molecular structures selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group. It may be a mixture thereof. In the present specification, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a mixture thereof composed of a thermosetting resin main component, a curing agent, and optionally a curing accelerator is collectively referred to as a resin component.

熱硬化性樹脂としては、ガラス転移温度[Tg]が比較的高く、誘電率が、約4〜7といった低誘電率のものを用いることができる。好ましい熱硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂を挙げることができるが、これらには限定されない。樹脂成分が熱硬化性樹脂であるときは、樹脂成分は、熱硬化性樹脂主剤と、硬化剤と、必要に応じて硬化促進剤とを含む。硬化促進剤は、硬化反応を制御するために有効に用いることができる。   As the thermosetting resin, those having a relatively high glass transition temperature [Tg] and a low dielectric constant of about 4 to 7 can be used. Examples of preferred thermosetting resins include, but are not limited to, epoxy resins, polyimide resins, and unsaturated polyester resins. When the resin component is a thermosetting resin, the resin component includes a thermosetting resin main component, a curing agent, and a curing accelerator as necessary. A curing accelerator can be effectively used to control the curing reaction.

好ましい熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の主剤としては、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有するものであれば特に限定されない。エポキシ樹脂主剤自体が、これらの構造を有していなくても、硬化剤との架橋反応の過程でカルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を形成しうるものであれば良い。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等の2官能エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等の多官能型エポキシ樹脂を単独で又は複数組み合わせて使用することができる。特に、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を、エポキシ樹脂主剤自体の分子構造に多く含む、あるいは、硬化剤と架橋して得られる硬化後の高分子化合物に多く含むようになる、といった観点から、エポキシ樹脂主剤としては、例えば、多官能型エポキシ樹脂が好ましい。   The main component of the epoxy resin which is a preferable thermosetting resin is not particularly limited as long as it has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group. Even if the epoxy resin main component itself does not have these structures, it can form a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group in the course of the crosslinking reaction with the curing agent. I just need it. For example, bifunctional epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin and bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, bisphenol F novolak type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin Polyfunctional epoxy resins such as biphenyl type epoxy resins and dicyclopentadiene type epoxy resins can be used alone or in combination. In particular, a polymer compound after curing that contains a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group in the molecular structure of the epoxy resin main agent itself or that is obtained by crosslinking with a curing agent. From the viewpoint of containing a large amount, for example, a polyfunctional epoxy resin is preferable as the epoxy resin main component.

熱硬化性樹脂の硬化剤は、熱硬化性樹脂主剤との関係で選択することができる。例えば、熱硬化性樹脂主剤として、エポキシ樹脂主剤を用いる場合には、エポキシ樹脂の硬化剤として一般に使用されているものを用いることができる。特には、硬化剤としては、酸無水物系硬化剤を好ましく用いることができる。具体的には、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系硬化剤およびそれらの異性体、変成体を用いることができる。また、硬化剤は、これらのうち1種のものを単独で用いることができ、あるいは、2種以上のものを混合して用いることができる。特には、これらの硬化剤は、硬化後の高分子化合物に、カルボキシル基、エステル基といった分子構造を導入し得る点で好ましい。   The curing agent for the thermosetting resin can be selected in relation to the main component of the thermosetting resin. For example, when an epoxy resin main agent is used as the thermosetting resin main agent, those generally used as an epoxy resin curing agent can be used. In particular, as the curing agent, an acid anhydride curing agent can be preferably used. Specifically, acid anhydride curing agents such as methyltetrahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, and isomers and modified products thereof are used. be able to. Moreover, a hardening | curing agent can use one type of these individually, or can mix and use 2 or more types. In particular, these curing agents are preferable in that a molecular structure such as a carboxyl group or an ester group can be introduced into the polymer compound after curing.

硬化促進剤としては、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、ベンジルジメチルアミン等の3級アミン類、トリフェニルフォスフィン等の芳香族フォスフィン類、三フッ化ホウ素モノエチルアミン等のルイス酸、ホウ酸エステル等を用いることができるが、これらには限定されない。   Curing accelerators include imidazoles such as 2-ethyl-4-methylimidazole, tertiary amines such as benzyldimethylamine, aromatic phosphines such as triphenylphosphine, and Lewis acids such as boron trifluoride monoethylamine. Boric acid esters and the like can be used, but are not limited thereto.

硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂主剤のエポキシ当量及び硬化剤のアミン当量もしくは酸無水物当量から決定することができる。エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂主剤を用いる場合にも、同様に、各樹脂主剤の反応当量、硬化剤の反応当量に基づき、配合割合を決定することができる。また、硬化促進剤を用いる場合には、硬化促進剤の配合割合は、エポキシ樹脂主剤の質量を100%としたときに、0.1〜5質量%とすることが好ましい。   The blending ratio of the curing agent can be determined from the epoxy equivalent of the epoxy resin main component and the amine equivalent or acid anhydride equivalent of the curing agent. Similarly, when using a thermosetting resin main component other than the epoxy resin, the blending ratio can be determined based on the reaction equivalent of each resin main component and the reaction equivalent of the curing agent. Moreover, when using a hardening accelerator, it is preferable that the mixture ratio of a hardening accelerator shall be 0.1-5 mass% when the mass of an epoxy resin main ingredient is 100%.

樹脂成分が熱可塑性樹脂であるとき、好ましい熱可塑性樹脂としては、ポリアミド樹脂を使用することができる。ポリアミド樹脂を構成する高分子化合物の末端のカルボキシル基構造により、第一の無機フィラー及び第二の無機フィラーの表面に導入したアミノ基との結合を形成するためである。しかし、熱可塑性樹脂は、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有するものであれば、ポリアミド樹脂には限定されない。ポリアミド樹脂を主成分とする樹脂膜は、耐薬品性、耐油性が高いという点で特に利点を有する。   When the resin component is a thermoplastic resin, a polyamide resin can be used as a preferable thermoplastic resin. This is because the carboxyl group structure at the terminal of the polymer compound constituting the polyamide resin forms a bond with the amino group introduced on the surface of the first inorganic filler and the second inorganic filler. However, the thermoplastic resin is not limited to the polyamide resin as long as it has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group. A resin film containing a polyamide resin as a main component is particularly advantageous in that it has high chemical resistance and oil resistance.

本実施形態による樹脂膜は、上記の樹脂成分のみから構成され、他の成分を含まないものであってもよい。あるいは、さらなる任意成分として、従来公知のガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維等の強化繊維を含んでいてもよい。その他、本発明の目的の範囲内で樹脂膜の物性を損なわない、その他の添加物を含んでいても良いが、シランカップリング剤は含まない。   The resin film according to the present embodiment may be composed of only the above resin components and may not include other components. Alternatively, as further optional components, conventionally known reinforcing fibers such as glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, and aramid fiber may be included. In addition, other additives which do not impair the physical properties of the resin film within the scope of the present invention may be included, but a silane coupling agent is not included.

樹脂膜の形成において、樹脂成分が熱硬化性樹脂の場合、主剤と硬化剤、任意選択的に硬化促進剤とを混合して得られた樹脂組成物を、無機材料のアミノ基を導入した所望の面に直接に接触するように塗布することができる。したがって、無機材料のアミノ基を導入した面に、シランカップリング剤やその他の組成物の層を介して樹脂膜を形成することは、本実施形態からは除かれる。熱可塑性樹脂の場合は、適切な溶媒に熱可塑性樹脂を分散させて、同様に塗布することができる。無機材料が基板状の場合は、スピンコート法を用いて塗布することができる。   In the formation of the resin film, when the resin component is a thermosetting resin, a resin composition obtained by mixing a main agent and a curing agent, and optionally a curing accelerator, is obtained by introducing an amino group of an inorganic material. It can apply | coat so that it may touch the surface of this. Therefore, it is excluded from the present embodiment that a resin film is formed on a surface of an inorganic material into which amino groups are introduced via a layer of a silane coupling agent or other composition. In the case of a thermoplastic resin, the thermoplastic resin can be dispersed in an appropriate solvent and applied in the same manner. When the inorganic material is in the form of a substrate, it can be applied using a spin coating method.

次いで、任意選択的に、熱硬化性樹脂を硬化させる加熱硬化工程を実施する。ここでは、通常の方法にしたがって、塗布した樹脂膜を、熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度で加熱し、硬化させる。加熱は、例えばエポキシ樹脂の場合には、100〜250℃において、1〜20時間程度行うことが好ましい。なお、樹脂成分として、熱可塑性樹脂を使用する場合には、加熱硬化工程は必要ない。   Then, optionally, a heat curing step for curing the thermosetting resin is performed. Here, according to a normal method, the applied resin film is heated and cured at a temperature equal to or higher than the curing temperature of the thermosetting resin. In the case of an epoxy resin, for example, heating is preferably performed at 100 to 250 ° C. for about 1 to 20 hours. In addition, when using a thermoplastic resin as a resin component, a heat-hardening process is unnecessary.

第1実施形態による樹脂膜形成方法によれば、簡便かつ経済的な方法により、無機材料上に高い密着性で樹脂膜を形成することができる。このようにして得られた無機材料上の樹脂膜は、高温条件下で使用した場合であっても、長期にわたる耐久性を実現することができる。特には、無機材料を、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする材料とすることで、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する樹脂成分との密着性を、より向上させることができる。 According to the resin film formation method by 1st Embodiment, a resin film can be formed on an inorganic material with high adhesiveness by a simple and economical method. The resin film on the inorganic material thus obtained can achieve long-term durability even when used under high temperature conditions. In particular, the inorganic material is a material mainly composed of at least one selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN, so that a carboxyl group, a carbonyl group, an acid Adhesion with a resin component having a molecular structure selected from an anhydride and an ester group can be further improved.

[第2実施形態]
本発明は、第2実施形態によれば、樹脂膜形成方法であって、無機材料表面にアミノ基を導入する工程と、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記無機材料表面に形成する工程とを含み、前記樹脂成分が、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する、樹脂膜形成方法に関し、特には、前記無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜が表面に形成された無機材料である。
[Second Embodiment]
According to a second embodiment of the present invention, there is provided a resin film forming method comprising the steps of introducing an amino group on the surface of an inorganic material, and a resin component comprising a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a mixture thereof. Forming a resin film on the surface of the inorganic material, wherein the resin component has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group. In particular, the inorganic material is an inorganic material on the surface of which a film mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN is formed. .

第2実施形態においては、無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜が表面に形成された無機材料であることを特徴とする。表面にこれらの無機化合物を主成分とする被膜が形成されたものであれば、無機材料は、任意の無機材料であってよい。特には、表面に、これらの無機化合物を主成分とする被膜が形成された無機材料は、BNや、CaF、MgFなどのフッ化物、あるいはこれらの組み合わせを主成分とするものであることが好ましい。また、被膜がその表面に形成された無機材料と、被膜を構成する無機材料は、その化合物の種類が異なっていれば、例えば、被膜が付される無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とするある無機材料であって、被膜を構成する無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする、別の無機材料であってもよい。 In the second embodiment, the inorganic material is an inorganic material on the surface of which a film mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN is formed. It is characterized by being. The inorganic material may be any inorganic material as long as a film mainly composed of these inorganic compounds is formed on the surface. In particular, it is preferable that the inorganic material having a film mainly composed of these inorganic compounds formed on the surface thereof is mainly composed of fluorides such as BN, CaF, and MgF, or a combination thereof. . Also, coating the inorganic material constituting an inorganic material formed on its surface, the coating is long as if different kinds of the compound, for example, inorganic material film is subjected is, SiO 2, ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , AlN, an inorganic material whose main component is selected from the group consisting of SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 Another inorganic material containing as a main component one or more selected from MgO, TiO 2 and AlN may be used.

本実施形態における、「被膜が表面に形成された」、とは、被膜が形成される箇所は、無機材料の表面全体である場合もあり、無機材料の表面の一部の場合もある。また、被膜は、アミノ基を導入するに足りる反応場を提供すれば十分であり、その厚さは、特には限定されないが、例えば、5nm〜10μmとすることができる。   In this embodiment, “the film is formed on the surface” means that the portion where the film is formed may be the entire surface of the inorganic material or a part of the surface of the inorganic material. Moreover, it is sufficient for the coating to provide a reaction field sufficient to introduce amino groups, and the thickness is not particularly limited, but can be, for example, 5 nm to 10 μm.

表面に被膜が形成された無機材料は、市販されているものであってもよいし、既知の方法で当業者が適宜製造することができる。SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜を表面に備える任意の無機材料を、蒸着法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法などにより調製することができる。 The inorganic material having a film formed on the surface may be commercially available, or can be appropriately manufactured by a person skilled in the art by a known method. A vapor deposition method, a sputtering method, and a laser ablation method are used to form an arbitrary inorganic material having a coating mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 and AlN. It can prepare by.

したがって、第2実施形態のある態様においては、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜を無機材料の表面に形成する工程を含むものとすることができる。かかる工程は、無機材料表面にアミノ基を導入する第1の工程の前に実施することができる。したがって、第2実施形態のある態様においては、樹脂膜形成方法は、無機材料表面に、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜を形成する工程と、前記被膜表面にアミノ基を導入する工程と、熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記被膜表面に形成する工程とを含む。 Accordingly, in one aspect of the second embodiment, a film mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN is formed on the surface of the inorganic material. It is possible to include a step of Such a step can be performed before the first step of introducing an amino group on the surface of the inorganic material. Therefore, in an aspect of the second embodiment, the resin film forming method mainly includes at least one selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN on the surface of the inorganic material. A step of forming a film as a component, a step of introducing an amino group into the surface of the film, and a resin film comprising a resin component comprising a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a mixture thereof. Forming.

第2実施形態において、無機材料表面にアミノ基を導入する第1の工程は、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜にアミノ基を導入すればよく、これは、第1実施形態の第1の工程と同様にして実施することができる。また、前記アミノ基を導入した無機材料被膜上に樹脂膜を形成する第2の工程も、第1実施形態の第2の工程と同様にして実施することができる。 In the second embodiment, the first step of introducing an amino group on the surface of the inorganic material includes at least one selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN as a main component. An amino group may be introduced into the coating film, and this can be performed in the same manner as the first step of the first embodiment. Further, the second step of forming a resin film on the inorganic material film into which the amino group has been introduced can also be carried out in the same manner as the second step of the first embodiment.

第2実施形態によれば、任意の無機材料に対して、表面にSiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜を形成し、その被膜表面にアミノ基を導入することで、第1実施形態と同様に、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する樹脂成分と無機材料を密着させて、樹脂膜の形成が可能になる。また、このように被膜を形成することで、様々な無機材料に強固な樹脂膜を付着させることができる点で、有利になる。 According to the second embodiment, a coating mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN is formed on an arbitrary inorganic material. By forming and introducing an amino group to the surface of the coating, the resin component having a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group is closely attached to the inorganic material, as in the first embodiment. Thus, the resin film can be formed. In addition, forming a film in this way is advantageous in that a strong resin film can be attached to various inorganic materials.

以下、本発明を実施例と比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、以下の実施例
は本発明を限定するものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, the following examples do not limit the present invention.

[実施例1]
実施例1では、無機材料としてアルミナ基板を用い、まず、アルミナ基板にアミノ基を導入する工程を実施した。アルミナ基板は直径100mm、厚さ0.5mmのものを用いた。このアルミナ基板を石英製のトレーに入れ、約1100℃に保持したベーク炉に投入した。1時間後に、アルミナ基板をトレーごと取り出し、その後、250℃に保持したベーク炉に2時間程度静置した。その後、アルミナ基板を、アンモニア雰囲気の容器(容量:30L)内に移動させた。25%アンモニア水をガラス容器に入れたものを、前記容器内に入れることでアンモニア雰囲気を形成した。このときの、アンモニア雰囲気の容器の温度は室温とした。アンモニアの蒸気圧(分圧)は、約0.5気圧であった。150分間静置した後、アルミナ基板を取り出した。本工程によって、アルミナ基板の水酸基をアミノ基に置換することで、アルミナ基板にアミノ基を導入した。
[Example 1]
In Example 1, an alumina substrate was used as the inorganic material, and first, a step of introducing amino groups into the alumina substrate was performed. An alumina substrate having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.5 mm was used. This alumina substrate was placed in a quartz tray and placed in a baking furnace maintained at about 1100 ° C. One hour later, the alumina substrate was taken out together with the tray, and then left to stand in a baking furnace maintained at 250 ° C. for about 2 hours. Thereafter, the alumina substrate was moved into a container (capacity: 30 L) in an ammonia atmosphere. An ammonia atmosphere was formed by putting 25% ammonia water in a glass container into the container. At this time, the temperature of the container in the ammonia atmosphere was room temperature. The vapor pressure (partial pressure) of ammonia was about 0.5 atm. After standing for 150 minutes, the alumina substrate was taken out. By this step, the amino group was introduced into the alumina substrate by replacing the hydroxyl group of the alumina substrate with an amino group.

その後、アルミナ基板上にポリアミド樹脂を塗布した。ポリアミド樹脂としては、東レ株式会社製のナイロン66を用いた。このナイロン66を溶剤(例えば、トリフルオロエタノール)で約10%程度に分散させ、スピンコーターを用いてアルミナ基板上に、約2μmの厚さに塗布した。塗布後、室温で乾燥させた。なお、アルミナ基板は、シランカップリング剤を塗布したものではなく、ポリアミド樹脂にもシランカップリング剤は混合しなかった。   Thereafter, a polyamide resin was applied on the alumina substrate. Nylon 66 manufactured by Toray Industries, Inc. was used as the polyamide resin. This nylon 66 was dispersed to about 10% with a solvent (for example, trifluoroethanol), and applied to an alumina substrate with a thickness of about 2 μm using a spin coater. After application, it was dried at room temperature. The alumina substrate was not coated with a silane coupling agent, and the silane coupling agent was not mixed with the polyamide resin.

[比較例1−1]
アルミナ基板に、アミノ基を導入する工程を実施することなく、未処理のままのアルミナ基板に、実施例1と同様にナイロン66を塗布し、これを比較例1−1とした。
[Comparative Example 1-1]
Nylon 66 was applied to an untreated alumina substrate in the same manner as in Example 1 without carrying out the step of introducing an amino group into the alumina substrate, and this was designated as Comparative Example 1-1.

[比較例1−2]
アルミナ基板にシランカップリング剤を塗布した。シランカップリング剤としては、信越シリコーン製のアミノシラン系KBP−40を用い、エタノールにて20%に希釈し、希釈溶液を1L/mとなるようにアルミナ基板に滴下し、スピンコータにて処理した。シランカップリング剤の上から、実施例1と同様にナイロン66を塗布し、これを比較例1−2とした。
[Comparative Example 1-2]
A silane coupling agent was applied to the alumina substrate. As the silane coupling agent, aminosilane-based KBP-40 made by Shin-Etsu Silicone was diluted to 20% with ethanol, and the diluted solution was dropped onto an alumina substrate so as to be 1 L / m 2 and treated with a spin coater. . Nylon 66 was applied from the top of the silane coupling agent in the same manner as in Example 1, and this was designated as Comparative Example 1-2.

[実施例2]
実施例1と同様にして、アルミナ基板の水酸基をアミノ基に置換することで、アルミナ基板にアミノ基を導入した。その後、アルミナ基板上にエポキシ樹脂を塗布した。エポキシ樹脂主剤にはビスフェノールA型エポキシ樹脂(品番:828、三菱化学社製)を用いた。硬化剤には酸無水物硬化剤(品番:307、三菱化学社製)を用いた。樹脂の組成は、エポキシ樹脂主剤100質量部に対し、硬化剤110質量部とした。エポキシ樹脂主剤と硬化剤との混合物を攪拌した後、スピンコーターを用いて、アルミナ基板上に、約2μmの厚さに混合物を塗布した。塗布後の硬化処理では、80℃で3時間保持した後(予備加熱)、150℃で6時間保持した。なお、アルミナ基板は、シランカップリング剤を塗布したものではなく、エポキシ樹脂にもシランカップリング剤は混合しなかった。
[Example 2]
In the same manner as in Example 1, the amino group was introduced into the alumina substrate by replacing the hydroxyl group of the alumina substrate with an amino group. Thereafter, an epoxy resin was applied on the alumina substrate. A bisphenol A type epoxy resin (product number: 828, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used as the epoxy resin main component. An acid anhydride curing agent (product number: 307, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was used as the curing agent. The resin composition was 110 parts by mass of the curing agent with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin main agent. After the mixture of the epoxy resin main agent and the curing agent was stirred, the mixture was applied on an alumina substrate to a thickness of about 2 μm using a spin coater. In the curing treatment after coating, the film was held at 80 ° C. for 3 hours (preliminary heating) and then held at 150 ° C. for 6 hours. The alumina substrate was not coated with a silane coupling agent, and the epoxy resin was not mixed with the silane coupling agent.

[比較例2−1]
アルミナ基板に、アミノ基を導入する工程を実施することなく、未処理のままのアルミナ基板に、実施例2と同様にエポキシ樹脂を塗布し、これを比較例2−1とした。
[Comparative Example 2-1]
An epoxy resin was applied to an untreated alumina substrate in the same manner as in Example 2 without carrying out the step of introducing an amino group into the alumina substrate, and this was designated as Comparative Example 2-1.

[比較例2−2]
アルミナ基板にシランカップリング剤を塗布した。シランカップリング剤としては、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(品番:KBM−303、信越シリコーン製)をエポキシ樹脂主剤の量の2質量%用いた。シランカップリング剤の上から、実施例2と同様にエポキシ樹脂を塗布し、これを比較例2−2とした。
[Comparative Example 2-2]
A silane coupling agent was applied to the alumina substrate. As the silane coupling agent, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (product number: KBM-303, manufactured by Shin-Etsu Silicone) was used in an amount of 2% by mass based on the amount of the epoxy resin main component. From the top of the silane coupling agent, an epoxy resin was applied in the same manner as in Example 2, and this was designated as Comparative Example 2-2.

[実施例3]
実施例3では、無機材料としてCaF基板を用い、まず、CaF基板表面にアルミナ被膜を形成する工程を実施した。CaF基板は直径100mm、厚さ0.5mmのものを用いた。アルミナ被膜はCVD法により1μmの厚さに作製した。次に、無機基板上に製膜されたアルミナ被膜の表面にアミノ基を導入する工程を実施した。以降の工程は実施例1と同様とした。
[Example 3]
In Example 3, a CaF substrate was used as the inorganic material, and first, a step of forming an alumina coating on the surface of the CaF substrate was performed. A CaF substrate having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.5 mm was used. The alumina coating was formed to a thickness of 1 μm by the CVD method. Next, an amino group was introduced into the surface of the alumina coating formed on the inorganic substrate. The subsequent steps were the same as in Example 1.

[比較例3−1]
アルミナ被膜を表面に形成したCaF基板に、アミノ基を導入する工程を実施することなく、未処理のままのアルミナ被膜を表面に形成したCaF基板に実施例1と同様にナイロン66を塗布し、これを比較例3−1とした
[Comparative Example 3-1]
Nylon 66 was applied to the CaF substrate on which the untreated alumina coating was formed on the surface without performing the step of introducing amino groups on the CaF substrate on which the alumina coating was formed on the surface in the same manner as in Example 1. This was designated as Comparative Example 3-1.

[比較例3−2]
アルミナ被膜を表面に形成したCaF基板に、比較例1−2と同様の工程でシランカップリング剤で処理し、ナイロン66を塗布し、これを比較例3−2とした。
[Comparative Example 3-2]
A CaF substrate having an alumina coating formed on the surface thereof was treated with a silane coupling agent in the same process as in Comparative Example 1-2, and nylon 66 was applied thereto, which was designated as Comparative Example 3-2.

[実施例4]
実施例4では無機材料として実施例3と同様にCaF上にアルミナ被膜を形成しものを用い、樹脂材料としてエポキシ樹脂を用いた。エポキシ樹脂の処理工程は実施例2と同様とした。
[Example 4]
In Example 4, an inorganic material having an alumina film formed on CaF was used as in Example 3, and an epoxy resin was used as the resin material. The epoxy resin treatment process was the same as in Example 2.

[比較例4−1]
アルミナ被膜を表面に形成したCaF基板に、アミノ基を導入する工程を実施することなく、未処理のままのアルミナ被膜を表面に形成したCaF基板に比較例2−1と同様にエポキシ樹脂を塗布し、これを比較例4−1とした。
[Comparative Example 4-1]
An epoxy resin is applied to the CaF substrate on which the untreated alumina coating is formed on the surface without performing the step of introducing an amino group on the CaF substrate on which the alumina coating is formed, as in Comparative Example 2-1. This was designated as Comparative Example 4-1.

[比較例4−2]
アルミナ被膜を表面に形成したCaF基板に、比較例2−2と同様の工程でシランカップリング剤を処理し、エポキシ樹脂を塗布し、これを実施例4−2とした。
[Comparative Example 4-2]
A CaF substrate with an alumina coating formed on the surface was treated with a silane coupling agent in the same process as in Comparative Example 2-2, and an epoxy resin was applied thereto, which was designated as Example 4-2.

[試験例]
[引張り試験:実施例1及び比較例1−1、1−2]
実施例1及び比較例1−1、1−2で調製した、ナイロン樹脂膜を形成したアルミナ基板について、ナイロン樹脂膜の引張り試験を実施した。サンプルを、10mm□に切り出し、スタッド引張り剥離強度測定(装置名:Romulus、QUAD GROUP社製)を用いて引張り試験を実施し、目視により界面剥離の有無を確認した。試験サンプル数は各20個とした。比較例1−1では、20個のサンプル全てに、比較例1−2では10個のサンプルに界面剥離が発生した。一方、実施例1では20個すべてにおいて界面剥離は発生せず、ナイロン樹脂側での凝集破壊が起った。
[Test example]
[Tensile test: Example 1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2]
A tensile test of the nylon resin film was performed on the alumina substrate formed with the nylon resin film prepared in Example 1 and Comparative Examples 1-1 and 1-2. A sample was cut into 10 mm □, a tensile test was performed using a stud tensile peel strength measurement (device name: Romulus, manufactured by QUAD GROUP), and the presence or absence of interface peeling was visually confirmed. The number of test samples was 20 each. In Comparative Example 1-1, interface peeling occurred in all 20 samples, and in Comparative Example 1-2, 10 samples occurred. On the other hand, in Example 1, interfacial peeling did not occur in all 20 pieces, and cohesive failure occurred on the nylon resin side.

[引張り試験:実施例2及び比較例2−1、2−2]
実施例2及び比較例2−1、2−2で調製した、エポキシ樹脂膜を形成したアルミナ基板について、実施例1のサンプルと同様に、樹脂膜の引張り試験を実施した。試験サンプル数は各20個とした。比較例2−1では20個のサンプル全てに、比較例2−2では10個のサンプルに界面剥離が発生した。一方、実施例2では20個すべてにおいて界面剥離は発生しなかった。
[Tensile test: Example 2 and Comparative Examples 2-1 and 2-2]
About the alumina substrate which formed the epoxy resin film prepared in Example 2 and Comparative Examples 2-1 and 2-2, the tensile test of the resin film was implemented similarly to the sample of Example 1. The number of test samples was 20 each. Interfacial peeling occurred in all 20 samples in Comparative Example 2-1, and 10 samples in Comparative Example 2-2. On the other hand, in Example 2, no interface peeling occurred in all 20 pieces.

[引張り試験:実施例3及び比較例3−1、3−2]
実施例3及び比較例3−1、3−2で調製した、ナイロン樹脂膜を形成したアルミナ基板について、実施例1のサンプルと同様に、樹脂膜の引張り試験を実施した。試験サンプル数は各20個とした、比較例3−1では20個のサンプル全てに、比較例3−2では10個のサンプルに界面剥離が発生した。一方実施例3では20個すべてにおいて界面剥離は発生しなかった。
[Tensile test: Example 3 and Comparative Examples 3-1 and 3-2]
For the alumina substrate formed with the nylon resin film prepared in Example 3 and Comparative Examples 3-1 and 3-2, the tensile test of the resin film was performed in the same manner as the sample of Example 1. The number of test samples was 20 each, and interface peeling occurred in all 20 samples in Comparative Example 3-1, and in 10 samples in Comparative Example 3-2. On the other hand, in Example 3, no interface peeling occurred in all 20 pieces.

[引張り試験:実施例4及び比較例4−1、4−2]
実施例4及び比較例4−1、4−2で調製した、エポキシ樹脂膜を形成したアルミナ基板について、実施例1のサンプルと同様に、樹脂膜の引張り試験を実施した。試験サンプル数は各20個とした。比較例4−1では20個のサンプル全てに、比較例4−2では10個のサンプルに界面剥離が発生した。一方、実施例4では20個すべてにおいて界面剥離は発生しなかった。
[Tensile test: Example 4 and Comparative Examples 4-1 and 4-2]
About the alumina substrate which formed the epoxy resin film prepared in Example 4 and Comparative Examples 4-1 and 4-2, the tensile test of the resin film was implemented similarly to the sample of Example 1. The number of test samples was 20 each. Interfacial peeling occurred in all 20 samples in Comparative Example 4-1, and 10 samples in Comparative Example 4-2. On the other hand, in Example 4, no interface peeling occurred in all 20 pieces.

[ヒートサイクル試験:実施例2及び比較例2−1、2−2]
ヒートサイクル試験は、長期間の使用後のエポキシ樹脂膜とアルミナ基板との界面剥離の有無を確認する目的で行った。低温側は、−40℃で30分保持、高温側は150℃で30分保持を1サイクルとし、これを2000サイクル実施した。ただし、比較例2−1の方法で製造したサンプルは、引張り試験において20個のサンプル全てに界面剥離が発生したので、ヒートサイクル試験は行わなかった。比較例2−2では引っ張り試験において界面剥離が生じなかった10個のサンプルについてのみヒートサイクル試験を行った。
[Heat cycle test: Example 2 and Comparative Examples 2-1 and 2-2]
The heat cycle test was conducted for the purpose of confirming the presence or absence of interface peeling between the epoxy resin film after long-term use and the alumina substrate. The low temperature side was held at −40 ° C. for 30 minutes, and the high temperature side was held at 150 ° C. for 30 minutes as one cycle. However, the sample manufactured by the method of Comparative Example 2-1 was not subjected to the heat cycle test because interfacial peeling occurred in all 20 samples in the tensile test. In Comparative Example 2-2, the heat cycle test was performed only on 10 samples in which interface peeling did not occur in the tensile test.

ヒートサイクル試験後に、上記と同様の方法で引張り試験を実施した。実施例2の方法で製造したサンプルの試験数は20個とした。比較例2−2の方法で製造したサンプルでは10個のサンプル全てにおいて界面剥離が発生した。一方、実施例2の方法で製造したサンプルでは20個のサンプル全てにおいて、界面剥離が見られなかった。   After the heat cycle test, a tensile test was performed in the same manner as described above. The number of tests of the sample manufactured by the method of Example 2 was 20. In the sample manufactured by the method of Comparative Example 2-2, interfacial peeling occurred in all 10 samples. On the other hand, in the samples manufactured by the method of Example 2, no interfacial peeling was observed in all 20 samples.

[ヒートサイクル試験:実施例4及び比較例4−1、4−2]
実施例2及び2−1、2−2と同様にヒートサイクル試験を行った。ただし、比較例4−1は引張り試験で全てのサンプルに界面剥離が発生したため、ヒートサイクル試験は行わなかった。
ヒートサイクル試験後に、上記と同様の方法で引張り試験を実施した。比較例4−2の方法で製造したサンプルでは10個のサンプル全てにおいて界面剥離が発生した。一方、実施例4の方法で製造したサンプルでは20個のサンプル全てにおいて、界面剥離が見られなかった。
[Heat cycle test: Example 4 and Comparative Examples 4-1 and 4-2]
A heat cycle test was conducted in the same manner as in Examples 2 and 2-1, 2-2. However, Comparative Example 4-1 did not perform a heat cycle test because interfacial peeling occurred in all samples in the tensile test.
After the heat cycle test, a tensile test was performed in the same manner as described above. In the sample manufactured by the method of Comparative Example 4-2, interfacial peeling occurred in all 10 samples. On the other hand, in the sample manufactured by the method of Example 4, no interfacial peeling was observed in all 20 samples.

ヒートサイクル試験による界面剥離の発生は、長期間の使用によって特性が変化しやすいことを示す。よって、比較例2−2、4−2の樹脂膜では、長期信頼性に問題があることが示された。一方、実施例2、実施例4ではヒートサイクル試験後の引っ張り試験で界面剥離の発生は見られなかった。すなわち、本発明の樹脂膜形成方法により形成されたエポキシ樹脂膜は、長期間の使用によって剥離がなく、長期信頼性が得られることがわかった。   The occurrence of interfacial debonding by the heat cycle test indicates that the characteristics are likely to change with long-term use. Therefore, it was shown that the resin films of Comparative Examples 2-2 and 4-2 have a problem in long-term reliability. On the other hand, in Example 2 and Example 4, generation | occurrence | production of interface peeling was not seen by the tension test after a heat cycle test. That is, it was found that the epoxy resin film formed by the resin film forming method of the present invention does not peel off after long-term use, and long-term reliability is obtained.

本発明は、ガラスやアルミナ基板などの無機材料に、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する樹脂を塗布する分野全般に適用することができる。   The present invention can be applied to all fields in which a resin having a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group is applied to an inorganic material such as glass or an alumina substrate.

Claims (8)

無機材料表面にアミノ基を導入する工程と、
熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記無機材料表面に形成する工程と
を含む樹脂膜形成方法であって、
前記樹脂成分が、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有する、樹脂膜形成方法。
Introducing an amino group into the surface of the inorganic material;
Forming a resin film comprising a resin component comprising a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a mixture thereof on the surface of the inorganic material,
A resin film forming method, wherein the resin component has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group.
前記無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする、請求項1に記載の樹脂膜形成方法。 2. The method of forming a resin film according to claim 1, wherein the inorganic material is mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN. 前記無機材料が、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜が表面に形成された無機材料である、請求項1または2に記載の樹脂膜形成方法。 2. The inorganic material is an inorganic material having a surface formed with a film mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN. Or the resin film formation method of 2. 無機材料表面に、SiO、ZnO、ZrO、Al、MgO、TiO、AlNから選択される一以上を主成分とする被膜を形成する工程と、
前記被膜表面にアミノ基を導入する工程と、
熱硬化性樹脂もしくは熱可塑性樹脂、あるいはこれらの混合物からなる樹脂成分を含んでなる樹脂膜を、前記被膜表面に形成する工程と
を含む樹脂膜形成方法であって、
前記樹脂成分が、カルボキシル基、カルボニル基、酸無水物、エステル基から選択される分子構造を有し、前記無機材料の主成分と、前記被膜の主成分とが異なる、樹脂膜形成方法。
Forming a film mainly composed of one or more selected from SiO 2 , ZnO, ZrO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , and AlN on the surface of the inorganic material;
Introducing an amino group into the coating surface;
Forming a resin film comprising a resin component comprising a thermosetting resin or a thermoplastic resin, or a mixture thereof on the surface of the coating film,
A resin film forming method, wherein the resin component has a molecular structure selected from a carboxyl group, a carbonyl group, an acid anhydride, and an ester group, and a main component of the inorganic material is different from a main component of the film.
前記被膜が形成される無機材料が、BN、CaF、MgFから選択される一以上を主成分とする、請求項3または4に記載の樹脂膜形成方法。   The method for forming a resin film according to claim 3 or 4, wherein the inorganic material on which the coating film is formed contains at least one selected from BN, CaF, and MgF as a main component. 前記無機材料が、基板である、請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂膜形成方法。   The resin film forming method according to claim 1, wherein the inorganic material is a substrate. 前記樹脂成分がポリアミド樹脂である、請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂膜形成方法。   The method for forming a resin film according to claim 1, wherein the resin component is a polyamide resin. 前記樹脂成分がエポキシ樹脂である、請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂膜形成方法。   The resin film forming method according to claim 1, wherein the resin component is an epoxy resin.
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