JP2018080327A - 絶縁膜形成用樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち本発明は、下記〔1〕〜〔3〕に関する。
〔1〕有機金属錯体(AA)と、硬化性樹脂(B)とを含有する樹脂組成物であって、当該樹脂組成物中の有機金属錯体(AA)の含有量が5質量%以上である、絶縁膜形成用樹脂組成物。
〔2〕〔1〕に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物の硬化物。
〔3〕〔2〕に記載の硬化物を含む、絶縁膜。
本発明の樹脂組成物は、有機金属錯体(AA)と、硬化性樹脂(B)とを含有する樹脂組成物であって、当該樹脂組成物中の有機金属錯体(AA)の含有量が5質量%以上である絶縁膜形成用樹脂組成物である。本発明によれば、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を示す絶縁膜形成用樹脂組成物、その硬化物、及び絶縁膜を提供することができる。
有機金属錯体(AA)は、金属イオンに有機配位子が配位した化合物である。
金属イオンとしては、例えば、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、ジルコニウム、チタニウム、バナジウム、モリブデニウム、タングステン、インジウム、カルシウム、ストロンチウム、コバルト、ニッケル、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド、マンガン、レニウム等の各種イオンが挙げられる。
有機配位子としては、例えば、ケトン化合物、エーテル化合物、アルデヒド化合物、エステル化合物、アルコール化合物、アミド化合物等が挙げられる。
一般的な有機金属錯体の具体例としては、コバルト(II)アセチルアセトナート、コバルト(III)アセチルアセトナート等の有機コバルト錯体、銅(II)アセチルアセトナート等の有機銅錯体、亜鉛(II)アセチルアセトナート等の有機亜鉛錯体、鉄(III)アセチルアセトナート等の有機鉄錯体、ニッケル(II)アセチルアセトナート等の有機ニッケル錯体、マンガン(II)アセチルアセトナート等の有機マンガン錯体、ギ酸マグネシウム等の有機マグネシウム錯体等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を有する硬化物を得る観点から、有機金属錯体(AA)が多孔性配位高分子(A)であることが好ましい。多孔性配位高分子(Porous Coordination Polymer;PCP)は、金属有機構造体(Metal Organic Framework;MOF)とも呼ばれる。多孔性配位高分子(A)は、金属イオンと有機物との自己集合による配位結合を利用した錯体形成による多孔性構造を有する材料である。つまり、多孔性配位高分子(A)は、例えば、金属イオンと、有機物との配位結合を利用して形成された多孔性構造を有する。有機物としては、有機配位子が挙げられる。
多孔性配位高分子(A)は、例えば、金属イオン及び該金属イオンに配位結合している有機配位子を含み、該有機配位子は架橋性有機配位子である。架橋性有機配位子とは、2以上の金属イオンと配位結合する有機配位子を意味する。
結節点となる金属イオンを有機配位子が架橋することによってフレームワーク構造が構築され、このフレームワーク内に多数の空隙を有すると推定される。そのため、多孔性配位高分子(A)は大きな表面積を有するとともに空隙に空気を保持すると推定される。このような多孔性配位高分子(A)を含有することで樹脂組成物は、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を示すことができると考えられる。
金属イオンとしては、例えば、銅、鉄、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、ジルコニウム、チタニウム、バナジウム、モリブデニウム、タングステン、インジウム、カルシウム、ストロンチウム、コバルト、ニッケル、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、スカンジウム、イットリウム、ランタノイド、マンガン、レニウム等の各種イオンが挙げられる。これらの中でも、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を示す樹脂組成物を得る観点から、Co2+、Ni2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+及びZn2+からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、Zn2+及びCu2+からなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、Zn2+が更に好ましい。
構造中に2以上の窒素原子を有する有機配位子としては、例えば、イミダゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物、これらの脱水素化物、トリス(ピリジル)トリアジン系化合物、ビピリジン系化合物、ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン系化合物、ピラジン系化合物、ジ(ピリジル)エチレン系化合物等が挙げられる。
イミダゾール系化合物としては、イミダゾール、又はこれらの水素が置換基により置換された化合物等が挙げられる。置換基としては、炭素数1以上6以下のアルキル基、フェニル基、ベンジル基等が挙げられる。
これらの中でも、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を示す樹脂組成物を得る観点から、イミダゾール系化合物、ベンゾイミダゾール系化合物の脱水素化物が好ましく、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、ベンゾイミダゾールの脱水素化物がより好ましい。
芳香族多価カルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸等が挙げられる。
多孔性配位高分子(A)としては、例えば、Al−テレフタレート(MIL 53)、Cu−テレフタレート(Cu−TPA)、Cu−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート(Cu3−BTC2)、Zn−2−メチルイミダゾレート(ZIF−8)、Zn−ベンズイミダゾレート(ZIF−7)、Fe−1,3,5−ベンゼントリカルボキシレート(Fe−BTC)、Zn−4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル−4,4’−ビピリジン(Zn2(OBA)2(BPY))、Zn−1,3,5−トリス(4−カルボキシフェニル)ベンゼン(MOF−177)が挙げられる。
以上の多孔性配位高分子(A)の中でも、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を示す樹脂組成物を得る観点から、ゼオライト型イミダゾール骨格材料(ZIF)が好ましく、ZIF−8がより好ましい。
多孔性配位高分子(A)の市販品としては、シグマ−アルドリッチ社製、BasoliteシリーズのA100(MIL 53)、C300(Cu3−BTC2)、Z1200(ZIF−8)、F300(Fe−BTC)、Z377(MOF−177)等が挙げられる。
なお、有機金属錯体(AA)の密度は実施例記載の方法により測定される。
硬化性樹脂(B)としては、熱硬化性又は光硬化性のいずれの硬化性樹脂も使用することができる。
硬化性樹脂(B)としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性ヒドロキシル基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、キサンテン型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等を挙げることができる。
不飽和ポリエステル樹脂としては、オルソフタル酸系、イソフタル酸系、テレフタル酸系、脂環式不飽和酸系、脂肪式飽和酸系、ビスフェノール系、含ハロゲン酸系、含ハロゲンビスフェノール系の各種の不飽和ポリエステル樹脂が挙げられる。
フェノール樹脂としては、レゾール型、ノボラック型等のフェノール樹脂が挙げられる。
硬化性樹脂(B)は、1種を単独で又は2種以上を組み合せて使用することができる。
エポキシ樹脂の含有量は、樹脂組成物の強度を保つ観点から、硬化性樹脂(B)中、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、低い誘電正接(好ましくは低比誘電率及び低誘電正接)を有する樹脂組成物を得る観点から、好ましくは97質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
樹脂組成物は、硬化性樹脂(B)としてエポキシ樹脂を含む場合、硬化剤や硬化促進剤を含有していてもよい。
硬化剤としては、例えば、シアネートエステル系硬化剤、活性エステル系硬化剤、フェノール系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、酸無水物系硬化剤等を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合せて使用することができる。これらの中でも、誘電特性の向上という観点から、酸無水物系硬化剤が好ましい。
硬化剤の市販品としては、ロンザジャパン株式会社製、商品名:PT30、PT60、BA230、DT−4000、DT−7000;DIC株式会社製、商品名:EXB−9451、EXB−9460、HP−8000、TD2090、LA3018、LA7052、LA7054、LA1356;三菱化学株式会社製、商品名:DC808、YLH1026、YH306;明和化成株式会社製、商品名:MEH−7700、MEH−7810、MEH−7851、日本化薬株式会社製、商品名:NHN、CBN、GPH;東都化成株式会社製、商品名:SN170、SN180、SN190、SN475、SN485、SN495、SN375、SN395が挙げられる。
硬化剤を使用する場合における硬化剤の含有量は、硬化性樹脂(B)中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である。
樹脂組成物は、硬化性樹脂(B)としてエポキシ樹脂を含む場合、硬化促進剤を更に含有していてもよい。
硬化促進剤としては、イミダゾール系硬化促進剤、金属系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤等が挙げられる。これらは1種又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
硬化促進剤を使用する場合における硬化促進剤の含有量は、硬化性樹脂(B)中、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.005質量%以上であり、そして、好ましくは5質量%以下、より好ましくは1質量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下である。
硬化性樹脂(B)がエポキシ樹脂の場合、エポキシ樹脂と硬化剤と硬化促進剤の合計含有量は、硬化後の樹脂組成物の強度を保つ観点から、樹脂組成物中、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、更に好ましくは65質量%以上、更に好ましくは70質量%以上であり、そして、低い誘電正接(好ましくは低比誘電率及び低誘電正接)を有する樹脂組成物を得る観点から、95質量%以下、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
樹脂組成物への有機金属錯体(AA)と硬化性樹脂(B)との配合質量比((AA)/(B))も上記と同じ範囲が好ましい。
樹脂組成物は、シリカ粒子(C)を更に含有していてもよい。シリカ粒子(C)は、好ましくは、溶融シリカ粒子及び中空シリカ粒子から選ばれる少なくとも1種である。
溶融シリカ粒子は、樹脂組成物の熱膨張率を低下させる観点から使用される。溶融シリカ粒子は、各種溶融シリカ粒子が使用できるが、中でも、球状溶融シリカ粒子が好ましい。溶融シリカ粒子とは、シリカ原料を高温で溶融させて得られた、無孔質状のシリカ粒子をいう。市販品の溶融シリカ粒子としては、株式会社アドマテックス製、商品名:SC−2050、SO−E2等が挙げられる。
アミノシラン系カップリング剤としては、例えば、アミノプロピルメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
乾式法による表面処理は、例えば、溶融シリカ粒子を混合機で常温にて撹拌分散させながら、シランカップリング剤を添加噴霧して5分以上15分以下撹拌することによって行なうことができる。なお、かかる撹拌の後、必要に応じて60℃以上80℃以下で加熱を行ってもよい。混合機としては、公知の混合機を使用することができ、例えば、Vブレンダー、リボンブレンダー、バブルコーンブレンダー等のブレンダー、ヘンシェルミキサー及びコンクリートミキサー等のミキサー、ボールミル、カッターミル等が挙げられる。
湿式法による表面処理は、例えば、溶媒に溶融シリカ粒子を加えたスラリーを撹拌しながら該スラリーにカップリング剤を更に添加し、撹拌後、濾過、洗浄、乾燥することによって行うことができる。
中空シリカ粒子は、各種中空シリカが使用できる。中空シリカは粒径分布の揃ったものを得るという観点から、ゾルゲル法によって製造されるのが好ましい。ゾルゲル法はシラン化合物を原料とし、溶液中で加水分解・重縮合させる方法である。
中空シリカ粒子の製造方法としては、例えば、特開2011−21068号公報に記載の方法が挙げられる。
中空シリカ粒子は、シランカップリング剤により処理されたものが好ましい。シランカップリング剤の種類及び処理方法等は溶融シリカ粒子で例示したものが好適に用いられる。シランカップリング剤の処理量は、中空シリカ100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上、更に好ましくは0.3質量部以上であり、そして、好ましくは200質量部以下、より好ましくは150質量部以下、更に好ましくは100質量部以下である。
樹脂組成物には、比誘電率、誘電正接及び熱膨張率を更に低減する観点から、他の成分を適宜配合してもよい。また、樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて他の成分を配合することができる。他の成分としては、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂、シリコンパウダー、ナイロンパウダー、フッ素パウダー、ゴム粒子等の有機充填剤、アルミナ、硫酸バリウム、タルク、クレー等の無機充填材、有機リン化合物、窒素化合物、シリコーン系化合物、金属水酸化物等の難燃剤、オルベン、ベントン等の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系の消泡剤又はレベリング剤、イミダゾール系、チアゾール系、トリアゾール系、シラン系カップリング剤等の密着性付与剤、フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、アイオジン・グリーン、ジスアゾイエロー、カーボンブラック等の着色剤等を挙げることができる。
樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば、配合成分を、必要により溶媒等を添加し、回転ミキサーなどを用いて混合する方法などが挙げられる。
樹脂組成物には、例えば、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化前の液状の樹脂材料、これらの樹脂材料を揮発性溶媒に溶解させたもの等が含まれる。
樹脂組成物は、硬化性樹脂(B)に対して、有機金属錯体(AA)を添加し、混合して得ることが好ましい。特に、多孔性配位高分子(A)の有する多孔性構造により形成された空隙を保持して、低い誘電正接(好ましくは低い比誘電率及び低い誘電正接)を示す樹脂組成物を得る観点から、硬化性樹脂(B)に対して、多孔性配位高分子(A)を添加し、混合して得ることが好ましい。
また、硬化性樹脂(B)に含まれるエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤等の各成分は、有機金属錯体(AA)と混合する前に、あらかじめ混合されることが好ましい。
硬化性樹脂(B)に対して、有機金属錯体(AA)を添加する際に、必要に応じてシリカ粒子(C)等の任意成分が添加されることが好ましい。
なお、各成分の配合量は、上述の含有量の範囲が好ましい。
樹脂組成物は、光又は熱により硬化することで硬化物が得られる。硬化物としては、硬化性樹脂の一部が硬化した半硬化物であっても、完全な硬化物であってもよい。
有機金属錯体(AA)の含有量は、試料の有機金属錯体(AA)の含有質量(g)を有機金属錯体(AA)の密度(g/mL)で除した値を、硬化物中の有機金属錯体(AA)の体積として計算し、硬化物全体の体積に占める比率として定義される。
硬化性樹脂(B)の含有量は、硬化性樹脂(B)の含有質量(g)と硬化性樹脂(B)の硬化物の密度(g/mL)で除し、硬化物中の硬化性樹脂(B)の体積を計算し、硬化物全体の体積に占める比率として定義される。
なお、硬化物全体の体積は、硬化物中に含まれる各成分の含有質量(g)を各成分の密度(g/mL)でそれぞれ除した値を合計し、硬化物全体の体積とする。
樹脂組成物の硬化後の5.8GHzにおける比誘電率は、好ましくは3.3以下、より好ましくは3.0以下、更に好ましくは2.7以下であり、そして、例えば、2.0以上である。
比誘電率の測定方法は、実施例に記載の方法による。
これらの中でも、マイクロプロセッサ用層間絶縁膜の形成のために使用されることが好ましい。
中でも、多層プリント配線板の製造において、絶縁膜を形成するための樹脂組成物として好適に使用することができ、メッキを形成するための樹脂組成物としてより好適に使用することができる。
樹脂組成物は、ワニス状態で回路基板に塗布して絶縁膜を形成することもできるが、工業的には一般に、接着フィルム、プリプレグ等のシート状積層材料の形態で用いるのが好ましい。
外径4mm、内径2.5mmのフッ素樹脂チューブ(株式会社日本ピスコ製、商品名:SFT0425)を鋳型とし、硬化物の測定サンプルを実施例記載の方法で作製した。ネットワーク・アナライザー(アジレント・テクノロジー株式会社製、商品名:N5221A)に、株式会社関東電子応用開発製の比誘電率測定装置(共振器5.8GHz)を接続した装置を使用し、空洞共振器摂動法を用いて、5.8GHzにおける比誘電率及び誘電正接の測定を行った。
実施例記載の方法で得られる樹脂組成物をYBA型ベーカーアプリケーター(ヨシミツ精機株式会社製)を用い、支持体である銅箔上に100μmの厚さでキャスティングし、80℃にて3時間保持し、次いで150℃にて1時間保持し、加熱硬化を行った。冷却後、支持体を剥離することにより、測定用のサンプルフィルムを得た。フィルムを幅約3mm、長さ約20mmの試験片に切断し、熱分析装置TMA7100(株式会社日立ハイテクサイエンス製)を使用して、引張加重法で熱機械分析を行った。試験片を前記装置に装着後、荷重30mN、窒素流通量200mL/分、昇温速度5℃/分の測定条件にて25℃から250℃の範囲を連続して2回測定した。2回目の測定における40℃から140℃までの平均の熱膨張率を算出した。
以下の測定機器及び測定条件により水銀ポロシメーターにて測定される真密度を有機金属錯体(AA)の密度とした。各種原料の密度を測定し、表1に示した。
測定機器:Auto Pore IV 9500(株式会社島津製作所製)
使用セル:320−03380−08
測定条件:機器ソフト上の「Standard Condition」
ステム使用量:30〜50%
密度算出範囲:20nm〜100μm
ULTRAPYCNOMETER 1000(QUANTACHROME社製)を用い、窒素ガスを測定ガスとして密度を測定した。各種原料の密度を測定し、表1に示した。
PE製容器(アズワン株式会社製、商品名:タイトボーイTB−1)にビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名:828US(2〜3量体)、粘度:12〜15Pa・s(25℃)、エポキシ当量:184〜194)、エポキシ樹脂硬化剤(三菱化学株式会社製、商品名:YH306(酸無水物))、硬化促進剤(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名:EMI24(2−エチル−4(5)−メチルイミダゾール))を5:6:0.05の質量比で計量した。容器を自転・公転真空ミキサー(株式会社シンキー製、商品名:ARV−310)にセットし、101.3kPaAのもと1400rpmにて1分混合し、更に0.7kPaAのもと2000rpmにて5分混合を行い、硬化性樹脂混合物aを調製した。
1Lガラス容器に溶融シリカ粒子(株式会社アドマテックス製、商品名:SO−E2)100gにエタノール250g、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名:KBM−573)1.79gを加え、スタラーを用い30分撹拌を行った。その後、50℃、1時間エバポレーター処理し、エタノールの揮発を行った。固形分を110℃、5時間乾燥を行い、表面処理をした溶融シリカ粒子を得た。
20L反応槽に、メタノール4kg、固形分25質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液33g、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド68g、ヘキサン40gを入れて撹拌し、溶解した。そのメタノール溶液に、イオン交換水12kgを添加し、ヘキサンの乳化滴を析出させた。その後、テトラメトキシシラン85gをゆっくりと加え、室温(25℃)で5時間撹拌した後、12時間熟成させた。次いで、得られた白色沈殿物を、ろ紙(アドバンテック東洋株式会社製、商品名:定量濾紙No.5C)を用いてろ過した後、10Lの水で洗浄した。得られた固形物を100℃の温度条件で5時間乾燥し、シリカ粒子の乾燥粉末を得た。得られた乾燥粉末を、高速昇温電気炉(株式会社モトヤマ製、商品名:SK−2535E)を用いて、エアーフロー(3L/分)しながら1℃/分の速度で600℃まで昇温し、600℃で2時間焼成することにより有機成分を除去し、中空シリカ前駆体粒子を得た。この中空シリカ前駆体粒子100gをアルミナ製るつぼに移し、前記電気炉を用いて、空気下1000℃で72時間焼成することで中空シリカ粒子を得た。
次に1Lガラス容器に中空シリカ粒子100g、エタノール250g、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商品名:KBM−573)1.76gを加え、スタラーを用い30分撹拌を行った。その後、50℃、1時間エバポレーター処理し、エタノールの揮発を行った。固形分を110℃、5時間乾燥を行い、表面処理をした中空シリカ粒子を得た。
PE製容器(アズワン株式会社製、商品名:タイトボーイTB−1)にビスフェノールA型液状エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名:828(2〜3量体)、粘度:12〜15Pa・s(25℃)、エポキシ当量:184〜194)、硬化促進剤(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名:EMI24(2−エチル−4(5)−メチルイミダゾール))を100:5の質量比で計量した。容器を自転・公転真空ミキサー(株式会社シンキー製、商品名:ARV−310)にセットし、101.3kPaAのもと1400rpmにて1分混合し、更に0.7kPaAのもと2000rpmにて5分混合を行い、硬化性樹脂混合物bを調製した。
文献(K.S.Park,et al.,PNAS,103(27),10186(2006))を参考に、ZIF−7(多孔性配位高分子(A))の調製を行った。具体的には、パーソナル有機合成装置PPV−3461(東京理化器械株式会社製)付属のφ60mmワンピースフラスコにN,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社製 超脱水)を180mL添加し、次いで硝酸亜鉛六水和物(和光純薬工業株式会社製 特級)4.1g、ベンズイミダゾール(シグマ−アルドリッチ社製)1.2gを添加した。300rpmで撹拌を行いながら、硝酸亜鉛六水和物及びベンズイミダゾールを溶解させ、5℃/分の速度で130℃まで昇温し、8時間保持した。冷却後、得られた結晶物を濾過し、N,N−ジメチルホルムアミド600mL及びエタノール(和光純薬工業株式会社製 超脱水)300mLで洗浄を行った。洗浄後の結晶物を室温下で24時間真空乾燥を行った後、160℃にて8時間真空乾燥を行った。乾燥後の収量は1.9gであった。
文献(S.Pramanik,et al.,J.Am.Chem.Soc.,133,4153(2011))を参考に、Zn2(OBA)2(BPY)(多孔性配位高分子(A))の調製を行った。具体的には、パーソナル有機合成装置PPV−3461(東京理化器械株式会社製)付属のφ60mmワンピースフラスコにN,N−ジメチルアセトアミド(和光純薬工業株式会社製 超脱水)を170mL添加し、次いで硝酸亜鉛六水和物(和光純薬工業株式会社製 特級)2.2g、4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル(東京化成工業株式会社製)2.2g及び4,4’−ビピリジン(和光純薬工業株式会社製)1.3gを添加した。500rpmで10分間撹拌を行いながら、硝酸亜鉛六水和物、4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル及び4,4’−ビピリジンを溶解させ、撹拌を停止した。その後、2℃/分の速度で100℃まで昇温し、24時間保持した。次いで、100℃のもと、500rpmで24時間撹拌を行った。5℃/分の速度で冷却を行った後、得られた結晶物を濾過し、N,N−ジメチルアセトアミド600mL及びエタノール(和光純薬工業株式会社製 超脱水)500mLで洗浄を行った。洗浄後の結晶物を室温下で24時間真空乾燥を行った後、160℃にて8時間真空乾燥を行った。乾燥後の収量は1.3gであった。
文献(C.G.Carson,et al.,Eur.J.Inorg.Chem.,2009,2338(2009))を参考に、Cu−TPA(多孔性配位高分子(A))の調製を行った。具体的には、パーソナル有機合成装置PPV−3461(東京理化器械株式会社製)付属のφ60mmワンピースフラスコにN,N−ジメチルホルムアミド(和光純薬工業株式会社製 超脱水)を170mL添加し、次いで硝酸銅三水和物(関東化学株式会社製 特級)3.2g及びテレフタル酸(東京化成工業株式会社製)2.2gを添加した。500rpmで10分間撹拌を行いながら、硝酸銅三水和物及びテレフタル酸を溶解させた。その後、5℃/分の速度で110℃まで昇温し、24時間保持した。次いで冷却を行った後、得られた結晶物を濾過し、N,N−ジメチルホルムアミド600mL及びエタノール(和光純薬工業株式会社製 超脱水)500mLで洗浄を行った。洗浄後の結晶物を室温下で24時間真空乾燥を行った後、160℃にて8時間真空乾燥を行った。乾燥後の収量は3.6gであった。
実施例1
製造例1で得られた硬化性樹脂混合物aを9g、及び多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を1g計量し、3本ロールミル(アイメックス株式会社製、商品名:BR−100V)を用いて仕込みロール33rpm、中間ロール83rpm、仕上げロール200rpmで20分間混練を行った。混練した樹脂をガラス瓶(株式会社マルエム製、商品名:スクリュー管No.7、50mL)に移し、容器を自転・公転真空ミキサー(株式会社シンキー製、商品名:ARV−310)にセットし、101.3kPaAのもと1400rpmにて1分混合し、更に0.7kPaAのもと2000rpmにて5分混合を行い、脱泡を行った。得られた樹脂組成物を外径4mm、内径2.5mmのフッ素樹脂チューブ(株式会社日本ピスコ製、商品名:SFT0425)の鋳型に流し込み、80℃にて3時間保持し、次いで120℃にて6時間保持し、加熱硬化を行った。冷却後、鋳型から硬化物を取出し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを8g、多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を2gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを7g、多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を3gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを8.5g、多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を1g、製造例2で得られた溶融シリカ粒子を0.5gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを8g、多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を1g、製造例3で得られた中空シリカ粒子を1gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを10g使用し、多孔性配位高分子を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
多孔性配位高分子を、有機金属錯体(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basosiv M050)に変更した以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを8g、多孔性配位高分子を、有機金属錯体(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basosiv M050)2gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
多孔性配位高分子を、有機金属錯体(東京化成工業株式会社製、商品名:トリス(2,4−ペンタンジオナト)鉄(III)、別称 鉄(III)アセチルアセトナート)に変更した以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
多孔性配位高分子を、多孔性配位高分子(製造例5のZIF−7)に変更した以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
多孔性配位高分子を、多孔性配位高分子(製造例6のZn2(OBA)2(BPY))に変更した以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを9.5g、多孔性配位高分子を、多孔性配位高分子(製造例7のCu−TPA)0.5gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを9g、多孔性配位高分子を、多孔性配位高分子(製造例7のCu−TPA)1gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを8g、多孔性配位合分子を使用せず、製造例2で得られた溶融シリカ粒子を2gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
硬化性樹脂脂混合物aを7g、多孔性配位合分子を使用せず、製造例2で得られた溶融シリカ粒子を3gとした以外は実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。結果を表2に示す。
製造例4で得られた硬化性樹脂混合物bを9.5g、及び多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を0.5g用いたこと以外は実施例1と同様に樹脂組成物を調製した。得られた樹脂組成物を用いて実施例1と同様に硬化物を調製し、比誘電率及び誘電正接の測定を行った。また、得られた樹脂組成物を用いて、上述の方法でサンプルフィルムを調製して熱膨張率の測定を行った。結果を表3に示す。
硬化性樹脂脂混合物bを9g、多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を1gとした以外は実施例13と同様に硬化物及びフィルムを調製し、比誘電率、誘電正接及び熱膨張率の測定を行った。結果を表3に示す。
硬化性樹脂脂混合物bを8g、多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200)を2gとした以外は実施例13と同様に硬化物及びフィルムを調製し、比誘電率、誘電正接及び熱膨張率を行った。結果を表3に示す。
硬化性樹脂脂混合物bを10g使用し、多孔性配位高分子を使用しなかったこと以外は、実施例13と同様に硬化物及びフィルムを調製し、比誘電率、誘電正接及び熱膨張率の測定を行った。結果を表3に示す。
m−IM:2−メチルイミダゾール
HA:ギ酸
AA:アセチルアセトン
Ph−IM:ベンズイミダゾール
OBA:4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル
BPY:4,4’−ビピリジン
TPA:テレフタル酸
CPC1:多孔性配位高分子(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basolite Z1200、モル比(金属イオン/有機配位子);1/2)
CPC2:多孔性配位高分子(ZIF−7、製造例5、モル比(金属イオン/有機配位子);1/2)
CPC3:多孔性配位高分子(Zn2(OBA)2(BPY)、製造例6、モル比(金属イオン/有機配位子);1/4)
CPC4:多孔性配位高分子(Cu−TPA、製造例7、モル比(金属イオン/有機配位子);1/2)
OM1:有機金属錯体(シグマ−アルドリッチ社製、商品名:Basosiv M050)
OM2:有機金属錯体(東京化成工業株式会社製、商品名:トリス(2,4−ペンタンジオナト)鉄(III)、別称 鉄(III)アセチルアセトナート)
また、実施例1〜5の比較により、多孔性配位高分子(A)と硬化性樹脂(B)との質量比((A)/(B))が大きいほど、より低い比誘電率及びより低い誘電正接を示すことがわかる。実施例13〜15の比較においても同様の結果が示されている。
Claims (14)
- 有機金属錯体(AA)と、硬化性樹脂(B)とを含有する樹脂組成物であって、当該樹脂組成物中の有機金属錯体(AA)の含有量が5質量%以上である、絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 有機金属錯体(AA)と硬化性樹脂(B)との質量比((AA)/(B))が0.052以上である、請求項1に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 有機金属錯体(AA)が多孔性配位高分子(A)である、請求項1又は2に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 多孔性配位高分子(A)が、金属イオンと、有機物との配位結合を利用して形成された多孔性構造を有する、請求項3に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 多孔性配位高分子(A)が、金属イオン及び該金属イオンに配位結合している有機配位子を含む、請求項3又は4に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 有機配位子が、架橋性有機配位子である、請求項5に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 有機配位子が、構造中に2以上の窒素原子を有する、請求項5又は6に記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 金属イオンが、2価以上の価数を有する、請求項4〜6のいずれかに記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 硬化性樹脂(B)が、熱硬化性又は光硬化性である、請求項1〜8のいずれかに記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 硬化性樹脂(B)が、エポキシ樹脂を含む、請求項1〜9のいずれかに記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 溶融シリカ粒子及び中空シリカ粒子から選ばれる少なくとも1種のシリカ粒子(C)を更に含有する、請求項1〜10のいずれかに記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- マイクロプロセッサ用層間絶縁膜の形成用である、請求項1〜11のいずれかに記載の絶縁膜形成用樹脂組成物。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の絶縁膜形成用樹脂組成物の硬化物。
- 請求項13に記載の硬化物を含む、絶縁膜。
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