JP2015081336A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】テトラカルボン酸二無水物、ジアミン及び多価ヒドロキシ化合物を反応させることにより得られるポリエステルアミド酸、エポキシ樹脂、エポキシ硬化剤、溶媒(A)及び溶媒(B)を含む樹脂組成物であって、ポリエステルアミド酸が、テトラカルボン酸二無水物、ジアミン及び多価ヒドロキシ化合物を特定の比率で反応させて得られ、エポキシ樹脂が20〜400重量部であり、エポキシ硬化剤が15〜60重量部であり、溶媒(A)がトリエチレングリコールジメチルエーテルであり、溶媒(B)がジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチル等より選ばれる少なくとも1種の溶媒である熱硬化性樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
ポリイミド膜形成用のインクジェットインクとしては、ポリイミドを含有するインクや、加熱処理することによりポリイミドとなるポリアミド酸を含有しているインクなど各種提案されている(特許文献7〜15)。
一方でこれらの溶媒を単一で用いたポリイミド膜形成用インクジェットインクにおいて、該インクの粘度、表面張力、パターン精度および保存安定性、ならびに得られるポリイミド膜の必要特性のバランスに優れたものを調製することは容易ではなかった。
0.2≦Z/Y≦8.0・・・(1)
0.2≦(Y+Z)/X≦1.5 ・・・(2)
ポリエステルアミド酸100重量部に対し、エポキシ樹脂が20〜400重量部であり、エポキシ樹脂100重量部に対し、エポキシ硬化剤が15〜60重量部であることを特徴があり、溶媒(A)がトリエチレングリコールジメチルエーテルであり、溶媒(B)がジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びγ−ブチロラクトンより選ばれる少なくとも1種である熱硬化性樹脂組成物。
ここで、R1はテトラカルボン酸二無水物残基であり、R2はジアミン残基であり、R3は多価ヒドロキシ化合物残基である。
また、本発明のインクジェットインクを用いれば、インクジェット法により必要な部分のみに描画することで、パターン状の硬化膜を形成することができる。これにより、従来のパターン状の硬化膜を形成する際に用いていた、フォトレジストやエッチング液等を使用する必要はなく、また、製造に要する工程数を少なくすることができ、多品種大量の硬化膜を容易に生産できる。
0.2≦Z/Y≦8.0 ・・・(1)
0.2≦(Y+Z)/X≦1.5 ・・・(2)
(1)式の関係は、好ましくは0.7≦Z/Y≦7.0であり、より好ましくは1.3≦Z/Y≦7.0である。また、(2)式の関係は、好ましくは0.5≦(Y+Z)/X≦0.9であり、更に好ましくは0.7≦(Y+Z)/X≦0.8である。
さらに溶媒(C)としては、毒性の低いものが好ましい。なお、本発明において毒性とは、急性毒性、変異原性、皮膚刺激性、眼刺激性、発癌性などを包括的に意味している。
カップリング剤は、基板との密着性を向上させるために使用するものであり、上記熱硬化性樹脂組成物の固形分100重量部(該樹脂組成物から溶媒を除いた残りの成分)に対し10重量部以下添加して用いられる。
具体的には、3−グリシドキシプロピルジメチルエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、及び3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのシラン系、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなどのアルミニウム系、並びにテトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネートなどのチタネート系を挙げることができる。これらの中でも、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが密着性を向上させる効果が大きく、好ましい。
本発明のインクの、インクジェット塗布装置から吐出するときの温度(吐出温度)における粘度は、好ましくは1〜50mPa・s、より好ましくは3〜20mPa・s、さらに好ましくは4〜15mPa・sである。粘度が前記範囲内であると、吐出精度に優れるインクが得られる。粘度が50mPa・sより低いと、吐出不良が起こりにくい。
本発明のインクの表面張力は、好ましくは20〜70mN/m、より好ましくは20〜45mN/mである。表面張力が前記範囲内であると、吐出の際に所望の大きさ・形状の液滴を容易に形成でき、吐出性のよいインクが得られるため好ましい。
インクの表面張力は、用いる成分(A)に応じて、溶媒の種類や使用量を適宜選択すること、必要により界面活性剤を使用することで調整することができる。
本発明の硬化膜は、前記本発明のインクから形成される。
前記硬化膜は、耐熱性および電気絶縁性に優れ、電子部品の信頼性および歩留まりを向上させることができる。
前記硬化膜は、好ましくは、本発明のインクをインクジェット法によって支持体上に塗布して塗膜を形成する工程(以下「塗膜形成工程」ともいう。)と、該塗膜を硬化する工程(以下「硬化工程」ともいう。)とを含む方法により、支持体全面に形成することができる。また、同様の方法で、所定のパターン状(たとえばライン状)の硬化膜を形成することもできる。本発明のインクをパターン状に吐出すると、パターン状の硬化膜を形成できる。本明細書では、特に言及のない限り、硬化膜はパターン状の硬化膜を含むものとする。
前記塗膜形成工程は、インクジェット塗布装置を用いたインクジェット法により行うことができる。
前記インクジェット法における吐出方法としては、例えば、圧電素子型、バブルジェット(登録商標)型、連続噴射型および静電誘導型の吐出方法が挙げられ、好ましくは、圧電素子型の吐出方法である。
本発明のインクは、含まれる各成分を適正に選択することにより、様々な方法で吐出が可能であり、予め定められたパターン状に塗布することができる。
前記硬化工程では、塗膜形成工程で得られた塗膜を硬化させる。
この硬化工程は、塗膜を加熱処理することで行ってもよいし、前記成分(A)が、実質的にイミド化物(A2)のみからなる場合には、加熱処理に限定されず、紫外線、イオンビーム、電子線またはガンマ線などを照射することで行ってもよい。
本発明の電子材料用基板は、上述の硬化膜を有する。本発明の電子材料用基板としては、フィルム基板、半導体ウェハ基板などが挙げられる。
前記フィルム基板としては、例えば、インクジェット法などにより予め配線が形成されたポリイミドフィルムなどのフィルム状の支持体上に、本発明のインクをインクジェット法によって全面または所定のパターン状(ライン状等)に塗布して塗膜を形成し、その後、当該塗膜を乾燥・加熱することによって、得られる基板が挙げられる。
温度計、撹拌羽根の付いた500mlのフラスコを窒素置換した後、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)13.03g、1,4−ブタンジオール14.19gを仕込んだ後、脱水精製した3−メトキシプロピオン酸メチル(MMP)280gを仕込み、室温で撹拌し、DDS、1,4−ブタンジオールを溶解させた。その後、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(ODPA)81.42gと、ベンジルアルコール11.35gを投入した。オイルバスで130℃まで加温し、4時間攪拌した後冷却した。淡黄色透明なエステル基含有ポリアミド酸の30重量%溶液を得た。この溶液の回転粘度は20.5mPa・sであった。ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)で測定した重量平均分子量は4,500であった。なお、重量平均分子量は、得られたポリアミド酸溶液をテトラヒドロフラン(THF)でポリアミド酸の濃度が約1重量%になるように希釈し、東ソー株式会社製カラムG4000HXL、G3000HXL、G2500HXLおよびG2000HXLを用いて、THFを展開剤としてGPC法により測定し、ポリスチレン(標準物質)換算することにより求めた。
撹拌羽根の付いた500mlのセパラブルフラスコを窒素置換し、そのフラスコに、合成例1で得られたポリエステルアミド酸のMMP溶液50g、ブチルメタクリレート/グリシジルメタクリレート共重合体(モル比20:80、重量平均分子量8万)を15g、無水トリメリット酸を3g、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを1.5g及び脱水精製したトリエチレングリコールジメチルエーテル(MTM)を279g仕込み、室温で5時間撹拌し、均一に溶解させた。次いで、Byk−344(商品名;ビック・ケミー(株)製)0.38gを投入し、室温で1時間撹拌し、孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過して塗布液を調製した。
撹拌羽根の付いた500mlのセパラブルフラスコを窒素置換し、そのフラスコに、合成例1で得られたポリエステルアミド酸のMMP溶液を57.5g、VG−3101Lを17.3g、HP7200Hを17.3g、無水トリメリット酸を5.2g、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを2.8g、Irganox1010(商品名、BASF社製)を0.29g、及び脱水精製したMTMを199.6g仕込み、室温で5時間撹拌し、均一に溶解させた。次いで、KP−341(商品名;DIC(株)製)0.15gを投入し、室温で1時間撹拌し、孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過して塗布液を調製した。
撹拌羽根の付いた500mlのセパラブルフラスコを窒素置換し、そのフラスコに、合成例1で得られたポリエステルアミド酸のMMP溶液を51.1g、EHPE−3150を19.1g、HP7200Hを11.5g、無水トリメリット酸を13.8g、Irganox1010(商品名、BASF社製)を0.26g、脱水精製したMTMを84.0g、およびプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)を120.3g仕込み、室温で5時間撹拌し、均一に溶解させた。次いで、KP−341(商品名;DIC(株)製)0.15gを投入し、室温で1時間撹拌し、孔径0.2μmのメンブランフィルターで濾過して塗布液を調製した。
実施例1のMTMをMMPに変更した以外は実施例1と同様に塗布液を調製した。
実施例2のMTMをMMPに変更した以外は実施例2と同様に塗布液を調製した。
実施例3のMTMおよびPGMEをMMPに変更した以外は実施例3と同様に塗布液を調製した。
実施例および比較例で用いた評価方法を以下に示す。
〔評価方法〕
インク評価
(1)粘度(mPa・s)
インクの粘度は、25℃にて、E型粘度計(TOKYO KEIKI製 VISCONIC EHD)を用いて測定した。
(2)表面張力(mN/m)
インクの表面張力は、DM500(協和界面科学(株)製)で測定した。25℃に設定した恒温槽を用意し、25℃の雰囲気中ペンダントドロップ式にてインクの表面張力を測定した。少なくとも5回測定し、平均値を表面張力として算出した。
(3)保存安定性
インクの低温保存安定性を評価した。インクを−20℃の冷凍庫、あるいは室温25℃に置き、7日経過後の状態を、不溶物の生成、および粘度変化について観察した。不溶物が生成しない場合、粘度変化が10%未満のものに対して○と評価し、それ以外を×とした。
(4)インクジェット吐出安定性
コニカミノルタ社製インクジェット装置(XY100、PU100、BP100、EB100)を用いて、14pLインクジェットヘッド(コニカミノルタ社製KM512MH)、吐出電圧(ピエゾ電圧)16V、ヘッド温度30℃、駆動周波数、700Hzの吐出条件で吐出の様子を確認した。512個のノズルからインクが吐出させて解像度360dpiで直線を描画し、印刷されているか否かで吐出性を判断した。ノズルクリーニング後に印刷を実施し、印刷に欠けが見られない場合、初期吐出性を○、印刷に欠けが確認された場合を×とした。
次いで、1分間の吐出停止後に再吐出し、初期吐出性と同様に観察した。さらに、それぞれ5分間、10分間の吐出停止後に再吐出した場合も同様に観察した。
(5)パターン寸法精度
前記吐出条件で0.7mm厚のガラス基板上にパターン塗布(長さ5cmのライン、150μm間隔)を行った。なお、塗布回数は2回とした。
インクを塗布後、得られたインク付基板を80℃のホットプレート上に置き、該インクを5分間乾燥させた。その後、乾燥後のインク付基板を120℃のオーブンで60分間加熱して、ライン状の硬化膜を得た。
硬化膜の評価
(6)透明性
得られた硬化膜付きガラス基板において、分光光度計(商品名;MICRO COLOR ANALYZER TC−1800M、(有)東京電色技術センター製)により硬化膜のみの光の波長400nmでの透過率を測定した。透過率が99%以上の場合を○、99%未満の場合を×とした。
(7)耐熱性
得られた硬化膜月ガラス基板を250度で1時間再加熱した後、加熱前の膜厚に対する加熱後の残膜率、及び加熱後の400nmでの透過率を測定した。加熱後の残膜率が95%以上であり、かつ、加熱後の400nmでの透過率が99%以上の場合を○とした。加熱後の残膜率が95%未満、または、加熱後の400nmでの透過率が99%未満の場合を×とした。
(8)耐薬品性
得られた硬化膜付きガラス基板に、5重量%水酸化ナトリウム水溶液に30℃で30分間浸漬処理(以下、NaOH処理と略記する)、36%塩酸/60%硝酸/水=40/20/40からなる混合液(重量比)に50℃で15分間浸漬処理(以下、混酸処理と略記する)、及びN−メチル−2−ピロリドン中に40℃で30分間浸漬処理(以下、NMP処理と略記する)を別々に施した後、各処理前の膜厚に対する各処理後の残膜率及び各処理前後の透過率を測定した。各処理後の残膜率が95%以上であり、かつ、各処理後の400nmでの透過率が99%以上の場合を○とした。各処理後の残膜率が95%未満、または、各処理後の透過率が99%未満の場合を×とした。
(9)密着性
得られた硬化膜付きガラス基板について、120℃、100%、及び0.2MPaという条件で24時間プレッシャークッカーテスト(以下、PCT処理と略記する)を行った後、硬化膜のテープ剥離によるゴバン目試験(JIS−K−5400)を行い残存数を数えた。残存数/100が、100/100である場合を○、99/100以下である場合を×とした。
Claims (19)
- テトラカルボン酸二無水物、ジアミン及び多価ヒドロキシ化合物を必須成分として反応させることにより得られるポリエステルアミド酸、エポキシ樹脂、エポキシ硬化剤、溶媒(A)及び溶媒(B)を含む樹脂組成物であって、ポリエステルアミド酸が、Xモルのテトラカルボン酸二無水物、Yモルのジアミン及びZモルの多価ヒドロキシ化合物を、下記式(1)及び式(2)の関係が成立するような比率で反応させて得られ、
0.2≦Z/Y≦8.0・・・(1)
0.2≦(Y+Z)/X≦1.5 ・・・(2)
ポリエステルアミド酸100重量部に対し、エポキシ樹脂が20〜400重量部であり、エポキシ樹脂100重量部に対し、エポキシ硬化剤が15〜60重量部であり、溶媒(A)がトリエチレングリコールジメチルエーテルであり、溶媒(B)がジエチレングリコールエチルメチルエーテル、3−メトキシプロピオン酸メチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びγ−ブチロラクトンより選ばれる少なくとも1種である熱硬化性樹脂組成物。 - ポリエステルアミド酸がテトラカルボン酸二無水物、ジアミン、多価ヒドロキシ化合物及び1価アルコールを必須成分として反応させることにより得られる反応生成物である請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- ポリエステルアミド酸がテトラカルボン酸二無水物、ジアミン、多価ヒドロキシ化合物、1価アルコール及びシリコン含有モノアミンを必須成分として反応させることにより得られる反応生成物であり、シリコン含有モノアミンが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−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジエトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、p−アミノフェニルトリエトキシシラン、pアミノフェニルメチルジメトキシシラン、p−アミノフェニルメチルジエトキシシラン、m−アミノフェニルトリメトキシシランおよびm−アミノフェニルメチルジエトキシシランから選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 1価アルコールがイソプロピルアルコール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、ヒドロキシエチルメタクリレート、プロピレングリコールモノエチルエーテルおよび3エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンから選ばれる少なくとも1種である請求項2または3に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- ポリエステルアミド酸が更にスチレン−無水マレイン酸共重合体をも反応させて得られたポリエステルアミド酸である請求項1〜4の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- テトラカルボン酸二無水物が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、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、2,2−(ビス(3,4−ジカルボキシフェニル))ヘキサフルオロプロパン二無水物及びエチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)から選択される少なくとも1種以上の化合物である請求項1〜6の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- ジアミンが3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホンから選択される少なくとも1種以上の化合物である請求項1〜7の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 多価ヒドロキシ化合物がエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール及び1,8−オクタンジオールから選択される少なくとも1種以上の化合物である請求項1〜8の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- エポキシ樹脂がポリグリシジルメタクリレート、メチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、ベンジルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、n−ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体、2−ヒドロキシエチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体及びスチレン−グリシジルメタクリレート共重合体のエポキシ基含有重合体から選択される少なくとも1種以上の化合物である請求項1〜9の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- エポキシ樹脂が脂環式エポキシ樹脂である請求項1〜9の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- エポキシ硬化剤が無水トリメリット酸である請求項1〜11の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- テトラカルボン酸二無水物が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であり、ジアミンが3,3’−ジアミノジフェニルスルホンであり、多価ヒドロキシ化合物が1,4−ブタンジオールであり、エポキシ樹脂がn−ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体であり、エポキシ硬化剤が無水トリメリット酸であり、溶媒(B)が3−メトキシプロピオン酸メチルである請求項1または2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- テトラカルボン酸二無水物が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であり、ジアミンが3,3’−ジアミノジフェニルスルホンであり、多価ヒドロキシ化合物が1,4−ブタンジオールであり、1価アルコールがベンジルアルコールであり、エポキシ樹脂がn−ブチルメタクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体であり、エポキシ硬化剤が無水トリメリット酸であり、溶媒(B)が3−メトキシプロピオン酸メチルである請求項2または3に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- ポリエステルアミド酸の重量平均分子量が2,000〜200,000である請求項1〜14の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- エポキシ樹脂の重量平均分子量が10,000〜1,000,000である請求項1〜14の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜16の何れか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物をインクジェット法により支持体上に塗布して塗膜を形成し、該塗膜を加熱することにより得られる硬化膜。
- パターン状である請求項17に記載の硬化膜。
- 請求項17または18に記載の硬化膜を有する電子材料用基板。
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