JP3523804B2

JP3523804B2 - 新規有機ケイ素化合物およびその製造方法並びにそれを用いる表面処理剤および樹脂添加剤

Info

Publication number: JP3523804B2
Application number: JP10824699A
Authority: JP
Inventors: 正志熊谷
Original assignee: Nikko Materials Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2004-04-26
Anticipated expiration: 2019-04-15
Also published as: JP2000297094A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅、鉄鋼、および
アルミニウム等の金属またはガラス繊維、シリカ、酸化
アルミニウム、水酸化アルミニウム等の無機物質と樹脂
との接着性の改善を行うための表面処理剤、または、エ
ポキシ樹脂等の樹脂の機械的強度の改善を行うための樹
脂添加剤およびさらに有用な有機ケイ素化合物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器のボードは銅箔と紙−フェノー
ル樹脂含浸基材やガラス−エポキシ樹脂含浸基材等を加
熱、加圧して銅張積層板を作成した後、エッチングして
回路網を形成し、これに半導体装置等の素子を搭載する
ことにより作られる。

【０００３】これらの過程では、銅箔と基材との接着、
加熱、酸やアルカリ液への浸漬、レジストインクの塗
布、ハンダ付け等が行われるため、さまざまな性能が要
求される。これらの要求を満たすために、銅箔は黄銅層
形成処理（特公昭５１−３５７１１号公報、同５４−６
７０１号公報）やクロメート処理、亜鉛または酸化亜鉛
とクロム酸化物とからなる亜鉛−クロム基混合物被覆処
理（特公昭５８−７０７７号公報）、シランカップリン
グ剤処理等が検討されている。また、樹脂は樹脂や硬化
剤の種類およびその配合量を変えたり、添加剤等によっ
て上記要求特性を満足させている。また、ガラス繊維は
シランカップリング剤等の表面処理等が検討されてい
る。しかしながら、最近、プリント回路が緻密化してい
るので、使用される電子機器用のボードに要求される特
性はますます厳しくなっている。

【０００４】これに伴うエッチング精度の向上に対応す
るため銅箔のプリプレグと接着される粗化面（Ｍ面）に
はさらに低い表面粗さ（ロープロファイル）も求められ
ている。しかし、Ｍ面の表面粗さは一方ではプリプレグ
との接着にあたって、アンカー効果をもたらしているの
で、Ｍ面に対するこのロープロファイルの要求と接着力
の向上とは二律背反の関係にあり、ロープロファイル化
によるアンカー効果の低減分は別の手段による接着力の
向上で補償することが必要である。

【０００５】また、発電所などの高電圧・高容量の機器
や半導体の封止等に使われている電気絶縁用注型材料は
エポキシ樹脂のマトリックス中にシリカやアルミナ等の
無機物質を充填した複合材料である。これらの材料には
様々な電気的・機械的特性が要求されており、それらの
特性を満足させるためには、無機物質と樹脂の接着性を
向上させる必要がある。この対策としてシランカップリ
ング剤を樹脂中に添加したり、無機物質をシランカップ
リング剤で表面処理することが提案されているが、さら
なる樹脂／無機物質界面の改善が要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした要
請に対応できる、すなわち銅、鉄鋼、およびアルミニウ
ム等の金属またはガラス繊維、シリカ、酸化アルミニウ
ム、水酸化アルミニウム等の無機物質と樹脂との接着性
を向上させることができる新規な有機ケイ素化合物、そ
の製造方法、並びにそれを用いた表面処理剤または樹脂
添加剤を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
進めた結果、前記一般式（１）に示す新規有機ケイ素化
合物を金属または無機物質に表面処理した場合、樹脂と
の接着性を向上させることができ、また、エポキシ樹脂
等の樹脂に添加しても硬化反応が促進され、かつ機械的
強度が改善されることを見出した。

【０００８】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
のであり、その要旨は、（１）下記一般式（１）で表される新規有機ケイ素化合
物、

【０００９】

【化３】

【００１０】（ただし、式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は水素、
炭素数が１〜２０のアルキル基、ビニル基、フェニル
基、又はベンジル基であり、Ｒ⁴は水素又は炭素数１〜
３のアルキル基であり、Ｒ⁵、Ｒ⁶は炭素数１〜５のアル
コキシル基で置換された又は無置換の炭素数１〜５のア
ルキル基であり、ｍは１〜１０、ｎは１〜３の整数であ
る。ただし、Ｒ²、Ｒ³は結合してベンゼン環になっても
良い。）（２）下記一般式（２）で表されるイミダゾール化合物
と下記一般式（３）で表されるアクリルシランを４０〜
１５０℃で反応させることを特徴とする前記（１）記載
の有機ケイ素化合物の製造方法、

【００１１】

【化４】

【００１２】（ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、
Ｒ⁶、ｍ、ｎは一般式（１）と同義）（３）前記（１）に記載の有機ケイ素化合物を有効成分
とする表面処理剤、（４）前記（１）に記載の有機ケイ素化合物を有効成分
とする樹脂添加剤、にある。

【００１３】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１４】上記一般式（１）におけるＲ¹、Ｒ²、Ｒ³
は、水素、炭素数１〜２０のアルキル基、ビニル基、フ
ェニル基、又はベンジル基であれば本発明の効果を十分
に発揮する。ただし、これらの置換基は使用する用途に
よって適したものを選定する必要がある。すなわち、フ
ィラーや金属等に水溶液で表面処理したい場合は、水素
または炭素数の少ないアルキル基が溶解性の点で好まし
い。

【００１５】また、樹脂に添加する場合は、対象樹脂と
の相溶性が高い置換基を選定する必要がある。上記一般
式（１）におけるＲ⁵、Ｒ⁶は、炭素数１〜５のアルコキ
シル基で置換された又は無置換の炭素数１〜５のアルキ
ル基であるが、特には合成の容易性やシランの加水分
解、縮合のし易さの点からメチル基またはエチル基が好
適である。また、ｎは１〜３であるが、金属、無機物質
や樹脂との反応性や架橋性の高い方が接着特性が向上す
るため、ｎは２または３が好適である。また、ｍは１〜
１０である。

【００１６】本発明の上記新規有機ケイ素化合物（１）
は下記反応式（４）で表される反応により合成される。
すなわち、イミダゾール化合物とアクリルシランを混合
し、４０〜１５０℃に加熱することにより製造すること
ができる。

【００１７】

【化５】

【００１８】（反応式中、各記号は前記と同義）上記反
応式（４）のイミダゾール化合物とアクリルシランの反
応モル比はイミダゾール化合物１モルに対して０．１〜
１０モルのアクリルシランを反応させることにより製造
できるが、イミダゾール化合物１モルに対してアクリル
シランを１モル以下で反応させることが望ましい。これ
らの新規有機ケイ素化合物は、過剰のイミダゾールを水
で洗浄するか、蒸留することにより簡単に単離されう
る。

【００１９】上記、新規有機ケイ素化合物を金属または
無機物質の表面処理剤として用いる場合、その金属また
は無機物質には特に制限がない。例えば、金属では、
銅、鉄、アルミニウム、亜鉛等またはそれらの合金、無
機物質ではガラス繊維、シリカ、酸化アルミニウム、水
酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸バリウム、
タルク等である。表面処理は、そのまま塗布しても良い
が、水、メタノール、エタノール、アセトン、酢酸エチ
ル、トルエン等の溶剤で０．００１〜２０重量％になる
ように希釈して噴霧するか、この液に金属または無機物
質を浸漬させる方法で塗布することが簡便で好ましい。

【００２０】なお、この新規有機ケイ素化合物は単独で
用いても良いが、他のシランまたはチタネートカップリ
ング剤、防錆剤と混合しても良い。

【００２１】上記、本発明の新規有機ケイ素化合物は樹
脂添加剤として用いる場合、その樹脂には特には制限が
なく、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも良いが、特に
はエポキシ樹脂に添加すると硬化剤または硬化促進剤と
して効果的に作用し、本発明の効果を十分に発揮するこ
とができる。本発明の新規有機ケイ素化合物は樹脂中の
そのまま添加してもアルコール系、芳香族系、脂肪族系
有機溶剤に溶解して添加しても良い。添加量は樹脂１０
０に対して０．００１〜５０添加すれば本発明の効果を
十分発揮できる。なお、本発明の新規有機ケイ素化合物
は、硬化剤、シランカップリング剤、可塑剤等の添加剤
等と併用しても良い。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施例１イミダゾール１３．６ｇ（０．２モル）とメタクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン２４．８ｇ（０．１モ
ル）を混合し、１００℃で１１時間反応させた。室温ま
で冷却後、酢酸エチル１００ｍｌを加え、純水１００ｍ
ｌで３回洗浄することにより過剰のイミダゾールを除去
した。これにモレキュラーシーブスを添加し、１晩酢酸
エチル溶液を乾燥した。その後、酢酸エチルをロータリ
ーエバボレーターで留去し、下記式（５）で示される目
的精製物を２８．２ｇ（収率７８．７％）得た。得られ
た化合物はＦＴ−ＩＲ、ＮＭＲにより同定した。本化合
物の¹Ｈ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ、ＦＴ−ＩＲスペクト
ルを図１〜３に示す。

【００２３】

【化６】

【００２４】実施例２表面処理剤としての適用アルミ合金板（ＪＩＳＨ４０００に規定するＡ２０２
４Ｐ、日本テストパネル製、厚さ１．６ｍｍ、２５×１
００ｍｍ）を上記実施例１で合成された新規有機化合物
の０．４％メタノール溶液に浸漬した後、熱風乾燥する
ことにより表面処理した。この表面処理したアルミ合金
板２枚をエポキシ樹脂組成物［エピコート８２８（エポ
キシ樹脂、油化シェルエポキシ製）：１００部、ジシア
ンジアミド（関東化学（株）製）：５部、２−エチル−
４−メチルイミダゾール（四国化成製）：１部］により
１００℃で１時間＋１５０℃で１時間の硬化条件で接着
し、ＪＩＳＫ６８５０に準じて引っ張り剪断接着試験
を行った。また比較として未処理のアルミ合金板、およ
び０．４％３−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランのメタノール溶液で処理したアルミ合金板について
も同様に評価した。その結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例３樹脂への添加剤としての適用未処理のアルミ合金板２枚をエポキシ樹脂組成物［エピ
コート８２８：１００部、ジシアンジアミド（関東化学
（株）製）：５部、実施例１で得られた新規有機ケイ素
化合物：１部］により１００℃で１時間＋１５０℃で１
時間の硬化条件で接着し、ＪＩＳＫ６８５０に準じて
引っ張り剪断接着試験を行った。その結果を表２に示
す。また、比較として新規有機ケイ素化合物の代わり
に、２−エチル−４−メチルイミダゾール１部を用いて
同様に評価した。その結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の新規有機
ケイ素化合物は表面処理剤、樹脂添加剤として金属と樹
脂との接着性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で合成された有機ケイ素化合物の¹Ｈ
−ＮＭＲチャート。

【図２】同上、¹³Ｃ−ＮＭＲチャート。

【図３】同上、ＦＴ−ＩＲチャート。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】下記一般式（１）で表される新規有機ケ
イ素化合物。【化１】（ただし、式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³は水素、炭素数が１〜
２０のアルキル基、ビニル基、フェニル基、又はベンジ
ル基であり、Ｒ⁴は水素又は炭素数１〜３のアルキル基
であり、Ｒ⁵、Ｒ⁶は炭素数１〜５のアルコキシル基で置
換された又は無置換の炭素数１〜５のアルキル基であ
り、ｍは１〜１０、ｎは１〜３の整数である。ただし、
Ｒ²、Ｒ³は結合してベンゼン環になっても良い。）
【請求項２】下記一般式（２）で表されるイミダゾー
ル化合物と下記一般式（３）で表されるアクリルシラン
を４０〜１５０℃で反応させることを特徴とする請求項
１記載の有機ケイ素化合物の製造方法。【化２】（ただし、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴、Ｒ⁵、Ｒ⁶、ｍ、ｎは一
般式（１）と同義）
【請求項３】請求項１に記載の有機ケイ素化合物を有
効成分とする表面処理剤。
【請求項４】請求項１に記載の有機ケイ素化合物を有
効成分とする樹脂添加剤。