JP4744286B2 - 硬化性樹脂組成物および層間絶縁膜 - Google Patents
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Description
で表される脂環式エポキシ化合物とカチオン重合開始剤または硬化剤を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物を提供する。
で表されるアルコールの炭酸エステル化合物と、下記式(4)
で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物を得、次いでこの式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物をエポキシ化することにより製造することができる。この方法によれば、フォスゲンを使用しないため、遊離の塩素分含有率の極めて低い脂環式エポキシ化合物、例えば、遊離塩素分含有量が50重量ppm以下(特に10重量ppm以下)の脂環式エポキシ化合物を得ることができる。このような脂環式エポキシ化合物は、ほとんど腐蝕性を示さず、特に電子材料分野などでは極めて有用なものとなる。
び3−シクロヘキセン−1−メタノール(4)の仕込比は、目標とする脂環式オレフィン多価カーボネート化合物(5)[そして、最終目的物である脂環式エポキシ化合物(1)]の数平均分子量(分子量分布)によって決定される。通常、モル比で、3−シクロヘキセン−1−メタノール(4)/ジオール化合物(2)/アルコールの炭酸エステル化合物(3)=2/(1〜10)/(1〜9)、好ましくは、2/(1〜5)/(1〜7)、さらに好ましくは、2/(1〜3)/(1〜4)である。
測定装置:東ソー株式会社製高速GPC装置「HLC−8220GPC」
移動相流量:0.350ml/分
移動相:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
試料注入量:20μl
試料濃度:1%
(ガラス転移温度Tg)
セイコーインスツルメンツ社製DSC(示差走査熱量計)により測定した。
(硬化収縮率)
硬化性樹脂組成物の比重aを比重瓶にて測定し、硬化物の比重bを水中置換法で測定し、次式により硬化収縮率を求めた。
硬化収縮率(%)=[1−(b/a)]×100
硬化性樹脂組成物をコーターを用いて脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板の銅(張り)面に約30μmの厚さに塗布した後に、光若しくは熱によって硬化させた絶縁層を形成した。上記絶縁層を形成した基板を膨潤液(シプレイ社製)に50℃で15分、過マンガン酸カリウム/水酸化ナトリウムの混合溶液に70℃で5分間浸漬して絶縁層の表面を粗面化し、その後中和溶液(シプレイ社製)に浸漬して水洗した。
次に、絶縁層の表面が粗面化された基板にパラジウム触媒(シプレイ社製)層を形成し、アクセラレータ(シプレイ社製)により表面を活性化させた後に無電解めっき液(シプレイ社製)に30分間浸漬してさらに電解めっき液(硫酸銅)に1A/dmの電流を流しながら2時間浸漬して厚さ25μmの銅めっきを施し、基板を得た。絶縁層と銅めっき層との接着強度をJIS C 6481に従って測定した。
硬化物に電子部品の金属部分が接触するように配置し、50℃で相対湿度95%の環境下で1週間放置した後に、金属部分の腐蝕状態による変色の有無を観察した。
○:変色なし
×:金属腐蝕による変色あり
撹拌機、温度計、窒素導入管、理論段数3段相当の充填塔を備えた2リットルの丸底フラスコに、炭酸ジメチル 275.2g(3.06mol)、3−シクロヘキセン−1−メタノール(1,2,5,6−テトラヒドロベンジルアルコール)342.7g(3.06mol)、1,6−ヘキサンジオール 180.5g(1.53mol)、触媒としてテトラブチルチタネート 32mgを仕込み、常圧下で撹拌、加温した。反応器の温度は、徐々に上昇させ、220℃に到達した後8時間220℃で反応させた。反応の途中、サンプリングを行い、残存するジオール成分(ここでは1,6−ヘキサンジオール)をガスクロマトグラフィーにより定量し、エステル交換反応が完結に至ったことを確認して反応を終了させた。
エステル交換反応完結後、100Torr(13.3kPa)に減圧し、生成したメタノールを留出させて得られたカーボネートオリゴマーの性状は、粘度 97mPa・s/25℃、酸価 0.5KOHmg/g、水分 0.01重量%、APHA 70、二重結合当量は158であった。収量は596gであった。
得られたカーボネートオリゴマーの1H−NMRによる分析(図1)で、δ1〜2.5ppm付近にハイドロカーボン鎖上の1Hによるシグナル、δ4ppm付近にエステル結合を構成する酸素原子に隣接する炭素原子上の1Hによるシグナル、δ5.5ppm付近に炭素炭素二重結合上の1Hによるシグナルが観測され、式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であること、GPC分析で得られたチャート(図2)を解析した結果から、式(5)におけるnが0のものが59.8重量%、1のものが24.3重量%、2以上(2〜5)のものが15.8重量%であることが確認された。原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は31重量ppmであった。
上記で得られた式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であるカーボネートオリゴマー100g(0.63mol)、酢酸エチル100gをジャケット付き1リットルのフラスコに仕込み、毎時1リットルの流量で気相部に窒素を吹き込みながら反応前粗液温度を30℃になるように加温した。アセトアルデヒドの空気酸化法により得られた実質的に水分を含まない過酢酸の酢酸エチル溶液(過酢酸濃度:29.1%、水分:0.47%)225gを3時間かけて滴下した。過酢酸滴下終了後、40℃を維持したまま3時間撹拌を続け、反応を終了した。反応終了液にイオン交換水400gを加え、過酢酸由来の酢酸を水層に抽出した。WFE型薄膜蒸発器を使用して、酢酸エチルなど、製品よりも低沸点成分を除去して、式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であるカーボネートオリゴマーのエポキシ化物[式(1)で表される脂環式エポキシ化合物]91gを得た。得られたエポキシ化合物の性状は、粘度 1780mPa・s/25℃、酸価 0.5KOHmg/g、水分 0.05重量%、APHA 20、エポキシ当量は197であった。得られたエポキシ化物の1H−NMRスペクトルチャートを図5に示す。得られたエポキシ化合物のnの分布は上記で得られた式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であるカーボネートオリゴマーと同じである。原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は25重量ppmであった。
撹拌機、温度計、窒素導入管、理論段数3段相当の充填塔を備えた2リットルの丸底フラスコに、炭酸ジメチル 295.4g(3.28mol)、3−シクロヘキセン−1−メタノール(1,2,5,6−テトラヒドロベンジルアルコール)245.2g(2.19mol)、1,6−ヘキサンジオール 258.4g(2.19mol)、触媒としてテトラブチルチタネート 32mgを仕込み、常圧下で撹拌、加温した。反応器の温度は、徐々に上昇させ、220℃に到達した後8時間220℃で反応させた。反応の途中、サンプリングを行い、残存するジオール成分(ここでは1,6−ヘキサンジオール)をガスクロマトグラフィーにより定量し、エステル交換反応が完結に至ったことを確認して反応を終了させた。
エステル交換反応完結後、100Torr(13.3kPa)に減圧し、生成したメタノールを留出させて得られたカーボネートオリゴマーの性状は、粘度 124mPa・s/25℃、酸価 0.03KOHmg/g、水分 0.02重量%、APHA 80、二重結合当量 180であった。収量は580gであった。
得られたカーボネートオリゴマーの1H−NMRによる分析(図3)で、δ1〜2.5ppm付近にハイドロカーボン鎖上の1Hによるシグナル、δ4ppm付近にエステル結合を構成する酸素原子に隣接する炭素原子上の1Hによるシグナル、δ5.5ppm付近に炭素炭素二重結合上の1Hによるシグナルが観測され、式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であること、GPC分析で得られたチャート(図4)を解析した結果から、式(5)におけるnが0のものが47.2重量%、1のものが34.2重量%、2以上(2〜5)のものが18.6重量%であることが確認された。原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は24重量ppmであった。
上記で得られた式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であるカーボネートオリゴマー100g(0.56mol)、酢酸エチル100gをジャケット付き1リットルのフラスコに仕込み、毎時1リットルの流量で気相部に窒素を吹き込みながら反応前粗液温度を30℃になるように加温した。アセトアルデヒドの空気酸化法により得られた実質的に水分を含まない過酢酸の酢酸エチル溶液(過酢酸濃度:29.1%、水分:0.47%)225gを3時間かけて滴下した。過酢酸滴下終了後、40℃を維持したまま3時間撹拌を続け、反応を終了した。反応終了液にイオン交換水400gを加え、過酢酸由来の酢酸を水層に抽出した。WFE型薄膜蒸発器を使用して、酢酸エチルなど、製品よりも低沸点成分を除去して、式(5)で表わされる脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であるカーボネートオリゴマーのエポキシ化物[式(1)で表される脂環式エポキシ化合物]89gを得た。得られたエポキシ化合物の性状は、粘度 1761mPa・s/25℃、酸価 0.4KOHmg/g、水分 0.07重量%、APHA 30、エポキシ当量は213であった。得られたエポキシ化物の1H−NMRスペクトルチャートを図6に示す。得られたエポキシ化合物のnの分布は上記で得られた式(5)で表される脂環式オレフィン多価カーボネート化合物であるカーボネートオリゴマーと同じである。原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は19重量ppmであった。
合成例1で得られた脂環式エポキシ化合物100部とダイセル・ユーシービー(株)製光カチオン重合開始剤「UVACURE1591」3部を40℃に保持しながら20分間撹拌して光硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tg(DSC法)と硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射硬化し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層との接着強度を測定した。なお、光硬化性樹脂組成物の原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は25重量ppmであった。
合成例1で得られた脂環式エポキシ化合物100部と三新化学工業(株)製熱カチオン重合開始剤「SI−100L」0.6部を配合し、30℃に保持しながら20分間撹拌して熱硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、65℃で2時間、さらに150℃で1時間加熱し硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、65℃で2時間、続いて150℃で1時間加熱し硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層との接着強度を測定した。なお、熱硬化性樹脂組成物の原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は25重量ppmであった。
合成例1で得られた脂環式エポキシ化合物100部と新日本理化(株)製酸無水物「MH−700」を85部、さらにエチレングリコール1部、トリフェニルホスフィン0.5部を配合し、40℃に保持して20分間撹拌して熱硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、110℃で2時間、続いて180℃で2時間加熱し硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、110℃で2時間、続いて180℃で2時間加熱し硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層の接着強度を測定した。なお、熱硬化性樹脂組成物の原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は14重量ppmであった。
合成例2で得られた脂環式エポキシ化合物100部とダイセル・ユーシービー(株)製光カチオン重合開始剤「UVACURE1591」3部を40℃に保持しながら20分間撹拌して光硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tg(DSC法)と硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射硬化し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層との接着強度を測定した。なお、光硬化性樹脂組成物の原子吸光法により分析した遊離の塩素分の含有率は19重量ppmであった。
ダイセル化学工業(株)製脂環式エポキシ「CEL2021 P」(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)を100部とダイセル・ユーシービー(株)製光カチオン重合開始剤「UVACURE591」を3部を40℃に保持して20分間撹拌して光硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層との接着強度を測定した。
ダイセル化学工業(株)製脂環式エポキシ「CEL2021 P」を100部と三新化学工業(株)製熱カチオン重合開始剤「SI−100L」0.6部を配合し、30℃に保持して20分間撹拌して熱硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、65℃で2時間、さらに150℃で1時間加熱し硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、65℃で2時間、続いて150℃で1時間加熱し硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層の接着強度を測定した。
ダイセル化学工業(株)製脂環式エポキシ「CEL2021 P」を100部と新日本理化(株)製酸無水物「MH−700」を128部、さらにエチレングリコール1部、トリフェニルホスフィン0.5部配合し、40℃に保持して20分間撹拌して熱硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、110℃で2時間、続いて180℃で2時間加熱し硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、110℃で2時間、続いて180℃で2時間加熱し硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層の接着強度を測定した。
ダイセル化学工業(株)製脂環式エポキシ「CEL2021 P」を100部とビニルシクロヘキセンを合成例1に準じて過酢酸でエポキシ化した「EVCH」(ビニルシクロヘキセンジオキシド)を20部、さらにダイセル・ユーシービー(株)製光カチオン重合開始剤「UVACURE1591」3部を40℃に保持して20分間撹拌して光硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層との接着強度を測定した。
ダイセル化学工業(株)製脂環式エポキシ「CEL2021 P」 を100部とビニルシクロヘキセンを合成例1に準じて過酢酸でエポキシ化した「EVCH」(ビニルシクロヘキセンジオキシド)を20部、ナガセケムテックス(株)製「デナレックスR−45EPT」(ポリブタジエンジグリシジルエーテル)を20部、さらにダイセル・ユーシービー(株)製光カチオン重合開始剤「UVACURE1591」3部を40℃に保持して20分間撹拌して光硬化性樹脂組成物を得た。離型フィルムで覆った基材に、得られた組成物をコーターで約30μmの厚さに塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、硬化物を離型フィルムから剥がし、硬化物のガラス転移温度Tgと硬化収縮率を測定した。さらに、得られた組成物をコーターで脱脂洗浄した銅張りガラスエポキシ基板に約30μmの厚さで塗布し、高圧水銀ランプで250mJ/cm2を照射し、さらに150℃で1時間硬化させた。その後、銅メッキを施して硬化絶縁層と銅めっき層との接着強度を測定した。
米国特許第3275661号明細書に記載されているようなフォスゲンを使用する製造方法によって得られたカーボネート結合を1つ有する脂環式オレフィン化合物をエポキシ化した下記式(18)
CEL2021 P:ダイセル化学工業(株)製 脂環式エポキシ化合物
EVCH:他のエポキシ化合物(ビニルシクロヘキセンジオキシド)
R−45EPT:他のエポキシ化合物(ナガセケムテックス(株)製、ポリブタジエンジグリシジルエーテル)
UVACURE1591:ダイセル・ユーシービー(株)製の光カチオン重合開始剤
SI−100L:三新化学工業(株)製の熱カチオン重合開始剤
MH−700:新日本理化(株)製のメチルヘキサヒドロ無水フタル酸
1)EG:エチレングリコール
2)TPP:トリフェニルホスフィン
Claims (6)
- カチオン重合開始剤が熱カチオン重合開始剤である請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
- カチオン重合開始剤が光カチオン重合開始剤である請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
- 硬化剤が多塩基酸無水物である請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
- 式(1)で表される脂環式エポキシ化合物が遊離塩素分含有量50重量ppm以下の脂環式エポキシ化合物である請求項1〜4のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかの項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる層間絶縁膜。
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