JP4654721B2 - ポリイミドシロキサン組成物 - Google Patents
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
(1)フェノール性水酸基を2個以上有する化合物が、ポリイミドシロキサン100重量部に対して18重量部以下、好ましくは15重量部以下、さらに10重量部以下である。
(2)エポキシ化合物に対するフェノール性水酸基を2個以上有する化合物の割合〔(フェノール性水酸基を2個以上有する化合物)/(エポキシ化合物)〕が、重量比で0.75〜11、好ましくは0.8〜8である。
(3)有機溶剤可溶性ポリイミドシロキサン、多価イソシアネート化合物、およびエポキシ化合物が、重量比較で、ポリイミドシロキサン>多価イソシアネート化合物>エポキシ化合物、の関係で含有されている。
(4)有機溶剤可溶性ポリイミドシロキサンが、テトラカルボン酸成分と、ジアミノポリシロキサン30〜95モル%、極性基を有する芳香族ジアミン0.5〜40モル%、及びそれら以外のジアミン0〜69.5モル%からなるジアミン成分とから得られるポリシロキサンである。
(5)さらに、硬化触媒、好ましくは3級ジアミンを含有する。
(6)さらに、無機フィラー、好ましくはシリカ、タルク、マイカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一種以上の無機フィラーを含有する。
(7)少なくとも、ポリイミドシロキサンと、ブロック化多価イソシアネート化合物と、エポキシ化合物と、フェノール性水酸基を2個以上有する化合物と、さらに硬化触媒とを含有してなる溶液組成物であって、前記組成物を80℃で30分間次いで150℃で1時間加熱処理して得られた硬化膜を25℃のアセトン100mLに30分間浸漬した後のアセトン可溶分が前記硬化膜の10重量%以下になる程度まで十分に硬化し得ることを特徴とする溶液組成物である。但し、アセトン可溶分の測定は、試料として、硬化膜の厚さが75μmで、重量が0.5gのものを用いて行った。
また、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノドデカンなど脂肪族ジアミン化合物を上記ジアミンと共に使用することができる。
(a)テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを略等モル使用し、有機極性溶媒中で連続的に15〜250℃で重合及びイミド化させてポリイミドシロキサンを得る方法。
(b)テトラカルボン酸成分とジアミン成分とをそれぞれ分けて、まず過剰量のテトラカルボン酸成分とジアミン成分(例えばジアミノポリシロキサン)とを有機極性溶媒中15〜250℃で重合及びイミド化させて平均重合度1〜10程度の末端に酸無水物基(又は、酸、そのエステル化物)を有するイミドシロキサンオリゴマーを調製し、別にテトラカルボン酸成分と過剰量のジアミン成分とを有機極性溶媒中15〜250℃で重合及びイミド化させて平均重合度1〜10程度の末端にアミノ基を有するイミドオリゴマーを調製し、次いでこの両者を、酸成分とジアミン成分とが略等モルになるように混合して15〜60℃で反応させて、さらに130〜250℃に昇温して反応させてポリイミドシロキサンを得る方法。
(c)テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを略等モル使用し、有機極性溶媒中でまず20〜80℃で重合させてポリアミック酸を得た後に、そのポリアミック酸をイミド化してポリイミドシロキサンを得る方法。
更に、多価イソシアネ−ト化合物として、脂肪族、脂環族または芳香族の多価イソシアネ−トから誘導されるもの、例えばイソシアヌレ−ト変性多価イソシアネ−ト、ビュレット変性多価イソシアネ−ト、ウレタン変性多価イソシアネ−ト等を挙げることができる。
電子部品用途では配線パターを絶縁膜で保護したあとで、絶縁膜で保護されないインナーリード部などに、チップ部品などが実装され、さらにチップ部品は封止材料などで保護される。実装の一例について概略の断面図を図1に示す。この図からも判るように、実装したときに絶縁膜と封止材料とが直接接触するから、絶縁膜には封止材料に対してより高い密着性が要求されている。
この発明の溶液組成物を加熱処理して得られた硬化絶縁膜は、120℃〜160℃程度のいずれの温度における加熱処理によっても硬化絶縁膜を得ることが可能であり、且つその硬化絶縁膜は封止材料(アンダーフィル材を含む)との密着性が良好であるから、電子部品の絶縁膜(保護膜)を形成するのに極めて好適である。
〔溶液粘度〕
E型粘度計(東京計器社製)を用い、温度25℃で、回転数10rpmにて測定した。
硬化絶縁膜の評価は、80℃で30分次いで150℃で1時間加熱処理したサンプルについておこなった。但し、封止材料との密着性の評価用サンプルは、サンプル表面に封止材料を滴下して塗布した後160℃で1時間加熱処理して封止材料を硬化させたから、結局前記加熱処理に加えて更に160℃で1時間の加熱処理をされたものである。
厚さが75μmになるように硬化させたシート状硬化膜の0.5gをサンプルとし、20℃のアセトン100mLに30分間浸漬した後のアセトン可溶分の重量%で示した。尚、アセトン可溶分が少ないことは十分に硬化が進んだことを意味し、アセトン可溶分が100重量%はサンプルが完全に溶解したこと即ち未硬化であることを意味する。
35μm厚電解銅箔光沢面上に溶液組成物を30μm厚に塗布して硬化させ、この硬化膜上にICチップ封止材料CEL−C−5020(日立化成工業株式会社製)を約1mm厚、直径0.5cm程度の円状に滴下して塗布し160℃で1時間加熱処理して硬化させサンプルとした。手でサンプルを折り曲げ、封止材料のはがれ具合を観察した。硬化膜で凝集破壊を起こした場合及び硬化膜/銅箔界面剥離の場合を○、硬化膜の凝集破壊と硬化膜/封止材料界面剥離が共存する場合を△、硬化膜/封止材料界面剥離の場合を×で示した。
JIS C−2103によって測定した。
厚さが75μmになるように硬化させたシート状硬化膜を、幅1cm、長さ15cmに切り出して試験に用いた。ASTM D882によって測定した。
厚さ35μmの電解銅箔の光沢面に溶液組成物を30μm厚に塗布し硬化させ硬化膜を形成した。それをサンプルとし、その硬化膜上にロジン系フラックス(サンワ化学工業株式会社製:SUNFLUX SF−270)を塗布した後、260℃の半田浴に10秒間硬化膜を接触させた。その後のサンプルの状態を観察して評価した。異常が生じない場合を○、ふくれなどの異常が生じた場合を×で示した。
50mm×70mmにカットした宇部興産株式会社製ポリイミドフィルム(ユーピレックス75S)の中央部分に30mm×40mmの面積に溶液組成物を塗布し、硬化させたものをサンプルとした。硬化膜の厚さは15μmとした。硬化膜が上面になる状態でサンプルのポリイミドフィルムの4辺の最大高さを測定した。
厚さ35μmの電解銅箔の光沢面上に溶液組成物を30μm厚に塗布し硬化させたサンプルを、無電解スズメッキ液(シプレイファーイースト社製、LT−34)を使用し、温度70℃で4分間スズメッキし、硬化膜の端部においてスズが浸入してスズ潜りが起こった部分の幅(硬化膜の端部からの距離)を測定した。
〔エポキシ化合物〕
エピコート157S70:ジャパンエポキシレジン株式会社製エポキシ樹脂
〔多価イソシアネート化合物〕
バーノックD−550:大日本インキ株式会社製、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネ−トブロック化体、ブロック化剤:メチルエチルケトオキシム
〔フェノール性水酸基を2個以上有する化合物〕
H−1:明和化成株式会社製フェノールノボラック
MER−130:明和化成株式会社製オルトクレゾールノボラック
MEH−7500:明和化成株式会社製トリフェノールメタン型
MEH−7600:明和化成株式会社製テトラキスフェノール型
MEH7851H:明和化成株式会社製フェノールアラルキル樹脂
〔微粉状シリカ〕
アエロジル50:日本アエロジル株式会社製、平均粒径30nm
アエロジル130:日本アエロジル株式会社製、平均粒径:16nm
〔硫酸バリウム〕
硫酸バリウムB−30:堺化学工業株式会社製、平均粒径0.3μm
〔タルク〕
ミクロエースP−3:日本タルク株式会社製、平均粒径5.1μm
超微扮タルクSG95:日本タルク株式会社製、平均粒径2.5μm
〔硬化触媒〕
2E4MZ:四国化成工業株式会社製、2−エチル−4−メチルイミダゾール
DBU:アルドリッチ社製、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン
容量500mlのガラス製フラスコに、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.84g(0.2モル)、溶媒のトリグライム170gを仕込み、窒素雰囲気下、80℃で加熱撹拌した。α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(アミノ当量455)127.4g(0.14モル)、トリグライム50gを加え、180℃で60分加熱撹拌した。さらに、室温付近まで冷却後、この反応溶液に2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン13.52g(0.03モル)と3,5−ジアミノ安息香酸4.56g(0.03モル)及びトリグライム79gを加え、180℃で5時間加熱撹拌した後、濾過を行った。得られたポリイミドシロキサン反応溶液は、ポリマ−固形分濃度40重量%、ηinh0.20の溶液であった。イミド化率は実質的に100%であった。
容量500mlのガラス製フラスコに、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物61.79g(0.21モル)、溶媒のトリグライム100gを仕込み、窒素雰囲気下、80℃で加熱撹拌した。α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン(アミノ当量425)107.10g(0.126モル)、トリグライム40gを加え、180℃で60分加熱撹拌した。さらにこの反応溶液に、2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン22.41g(0.055モル)とビス(3−カルボキシ−4−アミノフェニル)メタン8.42g(0.029モル)及びトリグライム63gを加え、180℃で15時間加熱撹拌した後、濾過を行った。得られたポリイミドシロキサン反応溶液は、ポリマ−固形分濃度50重量%、ηinh0.20の溶液であった。イミド化率は実質的に100%であった。
ガラス製容器に、参考例1で得たポリイミドシロキサン溶液に、ポリイミドシロキサン100重量部に対してエポキシ化合物のエピコート157S70を1.7重量部、多価イソシアネート化合物のバーノックD−550を10重量部、さらにフェノール性水酸基を2個以上有する化合物としてフェノール樹脂のH−1を1.5重量部、硬化触媒の2E4MZを0.2重量部とDBUを0.8重量部、微粉状シリカのアエロジル50を11.5重量部、アエロジル130を16重量部、タルクのミクロエースP−30を45重量部、硫酸バリウムB−30を23重量部、とを加えて攪拌し、均一に混合させたポリイミドシロキサン組成物(溶液粘度30Pa・s)を得た。
この溶液組成物について、硬化膜サンプルを作成して評価した結果を表1に示す。
表1に示す種類と量の配合をした以外は実施例1と同様にして、ポリイミドシロキサンの溶液組成物を製造した。このポリイミドシロキサン組成物は、約5℃で2週間放置しても、粘度変化は少なくスクリ−ン印刷可能であった。この溶液組成物について、硬化膜サンプルを作成して評価した結果を表1に示す。
多価イソシアネート化合物とフェノール性水酸基を2個以上有する化合物とは用いないで、エポキシ化合物のエピコート157S70を18重量部用い、且つ硬化触媒として2E4MZを0.3重量部用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリイミドシロキサン組成物を得た。このポリイミドシロキサン組成物について、実施例1と同様にして硬化膜を評価したところ、封止剤密着性は×であり、問題があった。
フェノール性水酸基を2個以上有する化合物は用いないで、多価イソシアネート化合物のD−550を10重量部とエポキシ化合物のエピコート157S70を1.7重量部用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリイミドシロキサン組成物を得た。このポリイミドシロキサン組成物について、実施例1と同様にして硬化膜を評価したところ、封止剤密着性は△であり、改善が必要であった。
エポキシ化合物は用いないで、多価イソシアネート化合物のバーノックD−550を10重量部とフェノール性水酸基を2個以上有する化合物のフェノール樹脂H−1を3重量部用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリイミドシロキサン組成物を得た。このポリイミドシロキサン組成物について、実施例1と同様にして硬化膜を評価したところ、耐溶剤性が16.6%と劣り、半田耐熱性も×であった。
多価イソシアネート化合物は用いないで、エポキシ化合物のエピコート157S70を1.7重量部とフェノール性水酸基を2個以上有する化合物のフェノール樹脂H−1を3重量部用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリイミドシロキサン組成物を得た。このポリイミドシロキサン組成物について、実施例1と同様にして硬化膜を評価したところ、耐溶剤性が12.2%と劣り、半田耐熱性も×であった。
フェノール性水酸基を2個以上有する化合物のフェノールノボラックのH−1を20重量部用いたこと以外は実施例1と同様にしてポリイミドシロキサン組成物を得た。このポリイミドシロキサン組成物について、実施例1と同様にして硬化膜を評価したところ、耐溶剤性が14.3%と劣り、半田耐熱性も×であった。
Claims (7)
- テトラカルボン酸成分と、ジアミノポリシロキサンとカルボキシル基を有するジアミンを含むジアミン成分とから得られるポリイミドシロキサン100重量部、多価イソシアネート化合物2〜40重量部、およびエポキシ化合物0.1〜20重量部を含有してなるポリイミドシロキサン溶液組成物において、
さらに、フェノール性水酸基を2個以上有する化合物を、ポリイミドシロキサン100重量部に対して0.1〜18重量部含有することを特徴とするポリイミドシロキサン溶液組成物。 - 前記フェノール性水酸基を2個以上有する化合物が、エポキシ化合物に対して重量比で0.75〜11であることを特徴とする請求項1に記載のポリイミドシロキサン溶液組成物。
- 前記ポリイミドシロキサンが、テトラカルボン酸成分と、ジアミノポリシロキサン、カルボキシル基を有する芳香族ジアミン、及びそれら以外のジアミンからなるジアミン成分とから得られるポリイミドシロキサンであることを特徴とする請求項1に記載のポリイミドシロキサン溶液組成物。
- さらに、硬化触媒を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリイミドシロキサン溶液組成物。
- さらに、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリイミドシロキサン溶液組成物。
- 少なくとも、テトラカルボン酸成分と、ジアミノポリシロキサンとカルボキシル基を有するジアミンを含むジアミン成分とから得られるポリイミドシロキサンと、ブロック化多価イソシアネート化合物と、エポキシ化合物と、フェノール性水酸基を2個以上有する化合物と、硬化触媒とを含有したポリイミドシロキサン溶液組成物であって、前記組成物を80℃で30分間次いで150℃で1時間加熱処理して得られた硬化膜を25℃のアセトンに30分間浸漬した後のアセトン可溶分が10重量%以下であることを特徴とするポリイミドシロキサン溶液組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のポリイミドシロキサン溶液組成物を基材に塗布後、加熱処理して得られる硬化絶縁膜。
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