JP3993518B2

JP3993518B2 - ビニルシラン及び電子供与体又は電子受容体官能性を含有する化合物

Info

Publication number: JP3993518B2
Application number: JP2003035049A
Authority: JP
Inventors: エム．ムサオサマ
Original assignee: ナショナルスターチアンドケミカルインベストメントホールディングコーポレイション
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004244357A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接着性促進剤又は硬化性組成物として使用することができる、ビニルシラン及び電子供与体又は電子受容体官能基を含有する化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術及び本発明が解決しようとする課題】
接着剤組成物は、リードフレーム又はその他の基板への集積回路チップの接着及び、プリント回路板への回路パッケージ又はアセンブリの接着といったような、半導体パッケージ及びマイクロ電子装置の製造及び組み立てに使用されている。リードフレームは、４２Ｆｅ／５８Ｎｉ合金（合金４２）、銅、或いは銀又はパラジウムコーティングされた銅、及びセラミック又は積層材のワイヤーボードで製造することができ、一般に良好な性能を持つ接着剤は、これらの基板のうちの１又は複数のものの上で使用した場合に不充分であるかもしれない。
【０００３】
接着剤組成物への接着性促進剤の添加又は接着性促進能力を有する硬化性樹脂の接着剤として使用は、この欠陥を補正する上で役に立つであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ビニルシラン官能性及び電子供与体又は電子受容体官能性の両方を含有する化合物に関する。もう1つの態様においては、本発明は、本発明の化合物を含有する接着剤、コーティング又は包埋剤組成物にある。
【０００５】
一態様において、本発明は、
構造
【化６】

（式中、ｍ及びｎは独立して０、１、２又は３であるが、両方が０ではあり得ず、ｑは１であり参考例として２が挙げられ、ｐは０、１又は２で、Ｘ及びＸ’は独立して、
【化７】

であり、
Ｒ及びＲ^１は独立してアルキル基であり参考例としてシクロアルキル又は芳香族基があげられ、Ｒ^２はビニル又はアルキル基であり参考例としてシクロアルキル又は芳香族基（これは小分子実体、オリゴマー又はポリマー内に含有されていてもよい）が挙げられ、及びＥ及びＥ’はスチレン基であり参考例として独立して電子供与体又は電子受容体が挙げられる）を有する化合物である。
【０００６】
適切な電子受容体基は、例えば、マレイミド、アクリレート、フマレート又はマレエートである。適切な電子受容体基は、例えば、ビニルエーテル、ビニルシラン及び芳香環内の不飽和と共役しているその芳香環の外側にある炭素−炭素二重結合、例えば、スチレン系基及びシンナミル基である。
【０００７】
もう一つの態様においては、本発明の参考例として、ビニルシラン化合物を含有する接着剤、コーティング又は包埋剤といったような硬化性組成物が挙げられる。組成物は、成分の磨砕又は配合によって調製されたペースト形態であっても、又は当業者に既知のフィルム形成技術によって作られたフィルム形態であってもよい。硬化性組成物は、所望により硬化剤及び所望により充填材を包含することになる。
【０００８】
ビニルシラン化合物は、硬化性組成物中の主成分であってもよいし、他の硬化性樹脂に対して接着性促進剤として添加されてもよい。接着性促進剤として使用される場合、硬化性組成物中で用いられるビニルシラン化合物の量は、接着性を促進するための有効量であり、一般に有効量は、製剤の０．００５〜２０．０質量パーセントの範囲内となる。
【０００９】
本発明の参考例も含むビニルシラン以外の主成分として使用するための硬化性樹脂の例としては、エポキシ、電子供与体樹脂（例えば、ビニルエーテル、チオール−エン及び芳香族環に結合し、芳香族環中の不飽和と共役する炭素−炭素二重結合を含有する樹脂、例えば、シンナミル及びスチレン出発化合物から誘導された化合物）及び電子受容体樹脂（例えば、フマレート、マレエート、アクリレート及びマレイミド）が包含される。
【００１０】
適切な硬化剤は、組成物を硬化させるのに有効な量で存在する熱開始剤及び光開始剤である。一般に、これらの量は、組成物中の全有機材料（すなわち、あらゆる無機充填材を除く）の０．５〜３０質量％、好ましくは１〜２０質量％の範囲内にある。好ましい熱開始剤としては、ブチルペルオクトエート及びジクミルペルオキシドといった過酸化物並びに２，２’−アゾビス（２−メチル−プロパンニトリル）及び２，２’−アゾビス（２−メチル−ブタンニトリル）といったアゾ化合物が包含される。好ましい一連の光開始剤は、チバスペシャルティケミカルズ（Chiba Specialty Chemicals）よりIrgacureという商標で販売されているものである。ある製剤においては、熱開始剤と光開始剤の両方が望ましい。すなわち、硬化プロセスは、照射とそれに続く熱により開始させることもできるし、或いは熱とそれに続く照射によって開始させることもできる。一般に、硬化性組成物は、７０℃〜２５０℃の温度範囲で硬化し、硬化は１０秒〜３時間の範囲でもたらされることになる。実際の硬化プロフィールは、成分によって変動し、熟練者による必要以上の実験無しで決定することができる。
【００１１】
該製剤は、熱又は電気伝導性の或いは非伝導性の充填材も含み得る。適切な伝導性充填材としては、カーボンブラック、グラファイト、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ダイアモンド及びアルミナがある。適切な非伝導性充填材には、バーミキュライト、雲母、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、チタニア、砂、ガラス、ヒューズドシリカ、ヒュームドシリカ、硫酸バリウム及びハロゲン化エチレン重合体、例えば、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、塩化ビニリデン及び塩化ビニルの粒子がある。存在する場合、これらの充填材は、一般に、製剤の２０〜９０質量％の量である。
【００１２】
当業者であれば、本明細書の以下の部分に記述されている手順を用いてビニルシラン及び電子供与体又は電子受容体官能性を含有する様々な化合物を作ることができるだろう。以下にそのいくつかの例を挙げる。尚、以下に挙げる例のうちで、第１〜３番目、第６〜８番目、第１０番目、第１３〜１９番目及び第２１番目の化合物は、参考例として記載するものである。
【００１３】
化合物
【化８】

は、手順１に従って、１，４−ブタンジオールビニルエーテルとジメチルビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００１４】
化合物
【化９】

は、手順１に従って、トリビニルクロロシランとＮ−メチロールマレイミド（J. Bartus, W.L. Simonsick及びO.Vogl「J.M.S. -Pure Appl. Chem.」、A36(3)、355（1999）に従って調製されたもの)との反応によって調製することができる。
【００１５】
化合物
【化１０】

は、手順１に従って、ジフェニルビニルクロロシランとＮ−メチロールマレイミド（J. Bartus, W.L. Simonsick及びO.Vogl「J.M.S. -Pure Appl. Chem.」A36(3)、355、（1999）に従って調製されたもの)との反応によって調製することができる。
【００１６】
化合物
【化１１】

は、手順１に従って、シンナミルアルコールとジメチルビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００１７】
化合物
【化１２】

は、手順１に従って、シンナミルアルコールとトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００１８】
化合物
【化１３】

は、手順１に従って、イソオイゲノールとジフェニルビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００１９】
化合物
【化１４】

は、手順１に従って、イソオイゲノールとジメチルビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２０】
化合物
【化１５】

は、手順１に従って、イソオイゲノールとトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２１】
化合物
【化１６】

は、手順１に従って、シンナミルアルコールとメチルビニルジクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２２】
化合物
【化１７】

は、手順１に従って、シンナミルアルコールとメチルビニルジクロロシランとの反応に続き、手順１に従って１，４−ブタンジオールビニルエーテルとの反応によって調製することができる。
【００２３】
化合物
【化１８】

は、手順１に従って、１モル当量のシンナミルアミンと１モル当量のトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２４】
化合物
【化１９】

は、手順１に従って、１モル当量のシンナミルアミンと２モル当量のトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２５】
化合物
【化２０】

は、手順２に従って、イソオイゲノールと１−ブロモプロパノールとの反応に引き続き、手順１に従ってトリビニルクロロシランとの反応よって調製することができる。
【００２６】
化合物
【化２１】

は、手順３に従って、ｍ−ＴＭＩとエタノールアミンとの反応に引き続き、手順１に従ってジフェニルビニルクロロシランとの反応よって調製することができる。
【００２７】
化合物
【化２２】

は、手順４に従って、ｍ−ＴＭＩとエチレングリコールとの反応に引き続き、手順１に従ってジフェニルビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２８】
化合物
【化２３】

は、手順１に従って、エチレングリコールとトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００２９】
化合物
【化２４】

は、手順３に従って、シンナミルブロミドとエタノールアミンとの反応に引き続き、手順１に従って１モル当量のトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００３０】
化合物
【化２５】

は、手順５に従って、シンナミルブロミドとエタノールアミンとの反応の後、手順１に従って２モル当量のトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００３１】
化合物
【化２６】

は、手順５に従って、４−ビニルベンジルクロリドとエタノールアミンとの反応後、手順１に従って２モル当量のトリビニルクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００３２】
化合物
【化２７】

は、手順１に従って、シンナミルアルコールとビニルトリクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００３３】
化合物
【化２８】

は、手順１に従って、１，４−ブタンジオールビニルエーテルとビニルトリクロロシランとの反応によって調製することができる。
【００３４】
本明細書に以上で言及されている手順は以下の通りである。
手順１．アルコール又はアミンとビニルシランとの反応。１モル当量のアルコール又はアミンとトリエチルアミンを０℃でドライトルエンと混合し、これにトルエンに溶解した１モル当量のビニルシランを添加する。混合物を室温で４時間反応させ、その後溶剤を蒸発させて生成物を得る。
【００３５】
手順２．フェノール又はアセトアセテートとハロゲン化アルキル又はアルケニルとの反応。１モル当量のフェノール又はアセトアセテートを、機械式攪拌装置、凝縮器及び窒素入出口管を備えた三首フラスコに投入する。メチルエチルケトンを添加して反応を気体窒素下に置く。注射器によりハロゲン化アルキル又はアルケニルを添加し、攪拌を開始する。炭酸カリウムを添加し、反応混合物を５０℃で１１時間加熱し、室温まで冷却させ、真空濾過する。濾液を５％のＮａＯＨと１０％のＮａ₂ＳＯ₄で洗浄する。有機層をＭｇＳＯ₄上で乾燥させ、溶剤を蒸発させて生成物を得る。
【００３６】
手順３．イソシアネートとアミンの反応。１モル当量のイソシアネートを、機械式攪拌装置、添加用漏斗及び窒素入出口を備えた三首フラスコ内でトルエン中に溶媒和させる。反応を窒素下に置き、溶液を６０℃まで加熱する。添加用漏斗にトルエン中１モル当量のアミンを投入し、この溶液を１０分間にわたりイソシアネート溶液に添加する。結果として得られた混合物を更に６０℃で３時間に加熱し、その後に室温まで冷却させる。溶剤を真空下で除去して生成物を得る。
【００３７】
手順４．イソシアネートとアルコールの反応。１モル当量のイソシアネートを、機械式攪拌装置、添加用漏斗及び窒素入出口を備えた三首フラスコ内でトルエン中に溶媒和させる。反応を窒素下に置き、溶液を６０℃まで加熱するにつれて攪拌しながらジブジルチンジラウレートの触媒を添加する。添加用漏斗にトルエンに溶解した１モル当量のアルコールを投入する。この溶液を１０分間にわたりイソシアネート溶液に添加し、結果として得られた混合物を更に６０℃で３時間に加熱する。反応を室温まで冷却させた後、溶剤を真空除去して生成物を得る。
【００３８】
手順５．ハロゲン化アルキルとアミン又はメルカプタンとの反応。１モル当量のハロゲン化アルキルを、機械式攪拌装置及び添加用漏斗を備えた三首フラスコ内のＴＨＦに溶媒和させる。添加用漏斗にＴＨＦ中の１モル当量のアミン又はメルカプタンを投入し、この溶液を０℃で１０分間にわたりハロゲン化アルキルに添加する。結果として得られた混合物を室温で１２時間にわたり攪拌し、その後溶剤を真空除去して、結果として得られた材料に水とエーテルを添加する。有機層を抽出しＭｇＳＯ_４上で乾燥させ、溶剤を真空除去して生成物を得る。
以下に実施例を記載する。但し、以下の実施例１〜３に示す化合物は参考例として記載するものである。
【００３９】
【実施例】
実施例１．
【化２９】

２５０ｍＬの丸底フラスコに１，４−ブタンジオールビニルエーテル（８．０３ｇ、０．０７モル）、トリエチルアミン（６．９８ｇ、０．０７モル）及びトルエン（５０ｍＬ）を添加した。トリビニルクロロシラン（１０．００ｇ、０．０７モル）を緩速添加漏斗から０℃で滴下により添加した（氷浴中で行なった）。添加が完了した時点で、氷浴を取り除き、混合物を室温で４時間混合した。混合物を濾過して濾液を２５０ｍＬの丸底フラスコに投入した。減圧下で溶剤を除去し、８９％の収量で生成物を得た。該生成物をＮＭＲによって確認し、そのスペクトルを図１に示す。
【００４０】
実施例２．
【化３０】

２５０ｍＬの丸底フラスコに１，４−ブタンジオールビニルエーテル（７．６９ｇ、０．０７モル）、トリエチルアミン（６．６７ｇ、０．０７モル）及びトルエン（５０ｍＬ）を添加した。ビニルフェニルメチルクロロシラン（１２．１０ｇ、０．０７モル）を緩速添加漏斗から０℃で滴下により加えた（氷浴中で行なった）。添加が完了した時点で、氷浴を取り除き、混合物を室温で４時間混合した。混合物を濾過して濾液を２５０ｍＬの丸底フラスコに投入した。減圧下で溶剤を除去し、９０％の収量で生成物を得た。該生成物をＮＭＲによって確認し、そのスペクトルを図２に示す。
【００４１】
実施例３．
【化３１】

２５０ｍＬの丸底フラスコに１，４−ブタンジオールビニルエーテル（９．４９ｇ、０．０８２モル）、トリエチルアミン（８．２５ｇ、０．０８２モル）及びトルエン（５０ｍＬ）を添加した。ジフェニルビニルクロロシラン（２０．０ｇ、０．０８２モル）を緩速添加漏斗から０℃で滴下により添加した（氷浴中で行なった）。添加が完了した時点で、氷浴を取り除き、混合物を室温で４時間混合した。混合物を濾過して濾液を２５０ｍＬの丸底フラスコに投入した。減圧下で溶剤を除去し、８６％の収量で生成物を得た。該生成物をＮＭＲによって確認し、そのスペクトルを図３に示す。
【００４２】
実施例４．性能データ。
構造
【化３２】

を有するビスマレイミドを１０．５質量％、
構造
【化３３】

を有するシンナミル官能性を有する化合物を１０．５質量％、
構造
【化３４】

を有するエポキシを１．５質量％、エポキシ用硬化剤２−メチルイミダゾール（０．５質量％）、ビスマレイミド及びシンナミル化合物用ペルオキシド開始剤ＵＳＰ−９０ＭＤ（１．０質量％）並びに７５質量％の銀を含む接着剤製剤を調製した。ビニルシラン化合物（対照として市販の材料を包含する）及び例１、２及び３からの化合物をこの組成物に１質量％で添加し、個々の組成物をダイアタッチ用接着剤としての接着強度について試験した。
【００４３】
６５０×６５０ミルのダイパッドを有する銀コーティングされたリードフレーム上に接着剤を小出した。５００×５００ミルのシリコンダイを接着剤の上に置き、接着剤を１７５℃のオーブン内で３０分間硬化させた。硬化されたアセンブリを８５℃／相対湿度８５％に４８時間付し、その後に、２５０℃のDage 2400-PC ダイ剥離試験機を用いてリードフレームから９０度の角度で剥離を行なった。
【００４４】
各接着剤組成物について１０個のアセンブリを試験し、結果として重量キログラムで平均を得た。結果は下記の表に提示されており、本発明化合物の添加によって、上述の条件下で１つの硬化性組成物内で市販の（Gelest, Inc., SID-4608）電子供与体又は電子受容体官能性を持たないビニルシランに比べて改良された接着強度、或いは少なくともそれに匹敵する接着強度が得られることを示している。
【００４５】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、例１の生成物のＮＭＲスペクトルを示す。
【図２】図２は、例２の生成物のＮＭＲスペクトルを示す。
【図３】図３は、例３の生成物のＮＭＲスペクトルを示す。

Claims

構造

（式中、
ｍ及びｎは独立して、０、１又は２であるが、両方が０ということはあり得ず、
ｑは１であり、
ｐは０、１又は２であり、
Ｘ及びＸ’は独立して、

であり、
Ｒ及びＲ^１は独立してアルキル基であり、
Ｒ^２はビニル又はアルキル基であり、かつ
Ｅ及びＥ’はスチレン基である）
を有する化合物。