JPH03115379A - Manufacture of coating fluid for forming siliceous film - Google Patents

Manufacture of coating fluid for forming siliceous film

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JPH03115379A
JPH03115379A JP25358089A JP25358089A JPH03115379A JP H03115379 A JPH03115379 A JP H03115379A JP 25358089 A JP25358089 A JP 25358089A JP 25358089 A JP25358089 A JP 25358089A JP H03115379 A JPH03115379 A JP H03115379A
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alkoxysilane
silica
acid
forming
alkali
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Michio Komatsu
通郎 小松
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昭 中島
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Abstract

PURPOSE:To obtain the title coating fluid which gives a film free from defects such as pinholes and excellent in mechanical strength, chemical resistance, etc., by partially hydrolyzing an alkoxysilane in the presence of an organic solvent, etc., and bringing the partial hydrolysate solution into contact with an alkali. CONSTITUTION:At least one alkoxysilane of the formula (wherein R1 is a hydrocarbon group; R2 is 1-4C alkyl; n is 0 to 3) in an amount of 3-25wt.% (based on a reaction mixture) in terms of SiO2 is hydrolyzed at 10-100 deg.C within 5hr in the presence of an organic solvent, such as methanol, and water in an amount of 0.1-2mol per mol of Si-OR by adding an acid such as hydrochloric acid to adjust the pH to 0 to 6, giving a condensation polymer of a partially hydrolyzed alkoxysilane having a molecular weight of 100 to 5,000. An alkali such as ammonia is added to the hydrolysate in such an amount as to bring the pH value to 6 to 11 and left in contact at 10-100 deg.C for 0.5-5hr, and an acid is then added thereto to lower the pH below 6, thus giving an objective coating fluid.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、シリカ系被膜形成用塗布液の製造方法に関し
、さらに詳しくは、ピンホール、クラックなどの欠陥が
なく、機械的強度に優れるとともに耐薬品性、耐湿性、
絶縁性に優れたシリカ系被膜を形成しうるようなシリカ
系被膜形成用塗布液の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a coating liquid for forming a silica-based film, and more specifically, it is free from defects such as pinholes and cracks, has excellent mechanical strength, and has chemical resistance. , moisture resistance,
The present invention relates to a method for producing a coating liquid for forming a silica-based film that can form a silica-based film with excellent insulation properties.

発明の技術的背景 シリカ系被膜は、ガラス、プラスチック、セラミックま
たは金属等の各種基材上に形成され、基材を腐食などか
ら保護する保護膜あるいは半導体基板上に形成される絶
縁膜などとして用いられる。
Technical Background of the Invention Silica-based coatings are formed on various substrates such as glass, plastic, ceramic, or metal, and are used as protective films to protect the substrates from corrosion, etc., or as insulating films formed on semiconductor substrates. It will be done.

従来、これらのシリカ系被膜の形成方法とじては、蒸着
法、CVD法、スパッタリング法などの気相法、または
シリカ系被膜形成用塗布液を基材に塗布し、加熱焼成し
てシリカ系被膜を形成する塗布法が知られている。この
うち、塗布法は、気相法に比べて被膜形成の操作が簡単
であり、用いられる基材の大きさに制約がないなどの利
点がある。
Conventionally, methods for forming these silica-based films include vapor phase methods such as vapor deposition, CVD, and sputtering, or by applying a coating solution for forming a silica-based film onto a substrate and heating and baking to form a silica-based film. There are known coating methods for forming . Among these, the coating method has advantages over the vapor phase method, such as easier operation for film formation and no restrictions on the size of the substrate used.

ところで従来シリカ系被膜形成用塗布液としては、テト
ラアルコキシシランあるいはトリアルコキシシランなど
のアルコキシシランをアルコール、ケトン、エステルな
どの有機溶媒に溶解させてアルコキシシラン溶液を調製
し、このアルコキシシラン溶液に水を加えるとともにア
ルカリまたは酸を加えて、有機溶媒中でアルコキシシラ
ンを部分加水分解してアルコキシシラン部分加水分解物
の縮重合物を生成させて製造されてきた。
Conventionally, as a coating solution for forming a silica-based film, an alkoxysilane solution such as tetraalkoxysilane or trialkoxysilane is dissolved in an organic solvent such as alcohol, ketone, or ester to prepare an alkoxysilane solution, and water is added to this alkoxysilane solution. It has been produced by adding alkali or acid as well as partially hydrolyzing alkoxysilane in an organic solvent to produce a condensation product of a partially hydrolyzed alkoxysilane.

しかしながら、このようにして得られたシリカ系被膜形
成用塗布液を基板に塗布して乾燥、焼成して被膜を形成
する場合、塗布直後の被膜中に残存するアルコキシシラ
ンのアルキル基などの有機残基が焼成時に分解し、この
ために、被膜にピンホールまたはボイド(有機残基が分
解して生ずる、5i−0−3i結合が不完全である、構
造的な欠陥あるいは細孔)が発生し、緻密な膜が形成で
きず、耐薬品性などの点でいまだ満足すべきシリカ系膜
が得られない等の問題点があった。また、このようなボ
イドは、大気中の水分を吸着し易く、このために、たと
えば絶縁膜として用いる場合、絶縁性の低下という問題
点が生じてしまう。
However, when the coating liquid for forming a silica-based film obtained in this way is applied to a substrate, dried, and baked to form a film, organic residues such as alkyl groups of alkoxysilane remaining in the film immediately after application are removed. The group decomposes during calcination, resulting in pinholes or voids (structural defects or pores resulting from decomposition of organic residues, incomplete 5i-0-3i bonds) in the coating. However, there have been problems in that a dense film cannot be formed and a silica-based film that is still satisfactory in terms of chemical resistance and the like cannot be obtained. Further, such voids tend to adsorb moisture in the atmosphere, and therefore, when used as an insulating film, for example, a problem arises in that the insulation properties deteriorate.

このため、ピンホールあるいはボイドなどが発生するこ
とがなく、緻密であって、機械的強度、耐薬品性、耐湿
性、絶縁性などに優れたシリカ系被膜を形成することが
できるような、シリカ系被膜形成用塗布液の出現が望ま
れている。
Therefore, it is possible to form a silica-based film that is dense without pinholes or voids, and has excellent mechanical strength, chemical resistance, moisture resistance, insulation properties, etc. It is desired that a coating liquid for forming a film based on the above-mentioned coatings be developed.

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術に鑑みて完成されたも
のであって、ピンホールあるいはボイドなどが発生する
ことがなく、緻密であって、機械的強度、耐薬品性、耐
湿性、絶縁性などに優れ、さらに比誘電率の低いシリカ
系被膜を形成することができるようなシリカ系被膜形成
用塗布液の製造方法を提供することを目的としている。
Purpose of the Invention The present invention has been completed in view of the prior art as described above, and has a structure that does not have pinholes or voids, is dense, has mechanical strength, chemical resistance, and moisture resistance. It is an object of the present invention to provide a method for producing a coating liquid for forming a silica-based film that can form a silica-based film that has excellent properties, insulation properties, etc., and has a low dielectric constant.

発明の概要 本発明に係る第1のアルコキシシラン部分加水分解物の
縮重合物を含むシリカ系被膜形成用塗布液の製造方法は
、 (式中、R1は炭化水素基であり、R2は炭素数1〜4
のアルキル基であり、nは0〜3である)で示されるア
ルコキシシランを、有機溶媒、水および酸の存在下で部
分加水分解し、 次いで得られた部分加水分解液を、アルカリと接触させ
ることを特徴としている。
Summary of the Invention The method for producing a coating liquid for forming a silica film containing a first alkoxysilane partial hydrolyzate condensation product according to the present invention is as follows: (wherein R1 is a hydrocarbon group, R2 is a carbon number 1-4
(n is an alkyl group of 0 to 3) is partially hydrolyzed in the presence of an organic solvent, water and an acid, and then the resulting partially hydrolyzed solution is brought into contact with an alkali. It is characterized by

また、本発明に係る第2のアルコキシシラン部分加水分
解物の縮重合物を含むシリカ系被膜形成用塗布液の製造
方法は、 (式中、Rは炭化水素基であり、R2は炭素数1〜4の
アルキル基であり、nは0〜3である)で示されるアル
コキシシランの1種または2種以上を、有機溶媒、水お
よび酸の存在下で部分加水分解し、 次いで得られた部分加水分解液を、アルカリと接触させ
、得られた塗布液に酸を加えて酸性にすることを特徴と
している。
Further, the second method for producing a coating liquid for forming a silica-based film containing a condensation product of an alkoxysilane partial hydrolyzate according to the present invention is as follows: (wherein R is a hydrocarbon group and R2 has 1 carbon number -4 alkyl group, n is 0 to 3) is partially hydrolyzed in the presence of an organic solvent, water and an acid, and then the obtained portion is The method is characterized in that the hydrolysis solution is brought into contact with an alkali, and an acid is added to the resulting coating solution to make it acidic.

発明の詳細な説明 以下本発明に係るシリカ系被膜形成用塗布液の製造方法
について具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method for producing a coating liquid for forming a silica film according to the present invention will be specifically described below.

本発明で用いられるアルコキシシランは、1〜4のアル
キル基であり、nは0〜3である)で示される。
The alkoxysilane used in the present invention is an alkyl group of 1 to 4, and n is 0 to 3).

R1の炭化水素基止しては、具体的には、メチル基、エ
チル基、ビニル基などが挙げられる。
Specific examples of the hydrocarbon group for R1 include a methyl group, an ethyl group, and a vinyl group.

このようなアルコキシシランとしては、具体的には、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、モノメチ
ルトリメトキシシラン、モノメチルトリエトキシシラン
、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジェトキシシラ
ン、モノエチルトリメトキシシラン、モノエチルトリエ
トキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジ
ェトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシランなどが用いられる。
Specifically, such alkoxysilanes include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, monomethyltrimethoxysilane, monomethyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyljethoxysilane, monoethyltrimethoxysilane, and monoethyltriethoxysilane. Silane, diethyldimethoxysilane, diethyljethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, etc. are used.

これらのアルコキシシランは、単独でまたは混合して用
いられる。
These alkoxysilanes may be used alone or in combination.

上記のようなアルコキシシランを溶解するための有機溶
媒としては、具体的には、メタノール、エタノール、プ
ロパツール、ブタノールなどのアルコール類、メチルセ
ロソルブ、エチルセロソルブなどのエチレングリコール
エーテル類、エチレングリコール、プロピレングリコー
ルなどのグリコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸
メチル等のエステル類などが用いられる。
Examples of organic solvents for dissolving the alkoxysilanes mentioned above include alcohols such as methanol, ethanol, propatool, and butanol, ethylene glycol ethers such as methyl cellosolve and ethyl cellosolve, ethylene glycol, and propylene. Glycols such as glycol, esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and methyl lactate are used.

これらの有機溶媒は、単独でまたは混合して用いられる
These organic solvents may be used alone or in combination.

酸としては、具体的には、塩酸、硝酸、硫酸などの無機
酸、酢酸、シュウ酸などの有機酸または金属石ケンなど
水溶液中で酸性を示す化合物が用いられる。
Specifically, the acid used is an inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid, an organic acid such as acetic acid or oxalic acid, or a compound that shows acidity in an aqueous solution such as metal soap.

本発明では、まず、上記のようなアルコキシシランを、
有機溶媒、水および酸の存在下で部分加水分解する。
In the present invention, first, the alkoxysilane as described above is
Partially hydrolyzed in the presence of organic solvents, water and acids.

この際アルコキシシランは、反応混合液中で、SiO□
として3〜25重量%好ましくは5〜20重量%の量で
用いられることが望ましい。
At this time, the alkoxysilane is SiO□ in the reaction mixture.
It is desirable to use the amount of 3 to 25% by weight, preferably 5 to 20% by weight.

水は、アルコキシシランのS 1−OR基1モルに対し
て0.1〜2モル好ましくは0.5〜1モルの量で用い
られる。水の量がアルコキシシランの5i−OR基1モ
ルに対して0.1モル未満であると、アルコキシシラン
の加水分解が不充分となる傾向が生じ、一方2モルを超
えるとアルコキシシランの加水分解速度が速くなりすぎ
て、アルコキシシランの縮重合度をコントロールするこ
とが困難となる傾向が生ずる。
Water is used in an amount of 0.1 to 2 mol, preferably 0.5 to 1 mol, per mol of S1-OR group of the alkoxysilane. If the amount of water is less than 0.1 mole per mole of the 5i-OR group of the alkoxysilane, the hydrolysis of the alkoxysilane will tend to be insufficient, while if it exceeds 2 moles, the hydrolysis of the alkoxysilane will be insufficient. If the rate becomes too high, it tends to become difficult to control the degree of condensation polymerization of the alkoxysilane.

酸は、反応混合物のpHがθ〜6好ましくは2〜4とな
るような量で用いることが望ましい。
It is desirable to use the acid in an amount such that the pH of the reaction mixture is θ~6, preferably 2~4.

反応混合物のpHが低くなるほどアルコキシシランの加
水分解速度が速くなり、水の添加量を減少させることが
でき、また部分加水分解速度を低くすることができる。
The lower the pH of the reaction mixture, the faster the rate of hydrolysis of the alkoxysilane, the amount of water added can be reduced, and the rate of partial hydrolysis can be lowered.

アルコキシシランの部分加水分解反応は、10〜100
℃好ましくは20〜60℃の温度で行なうことが望まし
い。また上記の反応時間は高温、低pHではきわめて速
いが通常5時間以内好ましくは3時間以内で行なう。
The partial hydrolysis reaction of alkoxysilane is 10 to 100
It is desirable to carry out the reaction at a temperature of preferably 20 to 60°C. The above reaction time is extremely fast at high temperatures and low pH, but it is usually carried out within 5 hours, preferably within 3 hours.

上記のようにして酸の存在下にアルコキシシランの部分
加水分解反応を行なうと、アルコキシシランは部分加水
分解され、アルコキシシラン部分加水分解物の縮重合物
が生成する。この縮重合物の分子量(ポリスチレン換算
分子量)は、100〜5.000好ましくは500〜2
,000であることが好ましい。
When the partial hydrolysis reaction of alkoxysilane is carried out in the presence of an acid as described above, the alkoxysilane is partially hydrolyzed and a condensation product of a partially hydrolyzed alkoxysilane is produced. The molecular weight (polystyrene equivalent molecular weight) of this condensation product is 100 to 5.000, preferably 500 to 2.
,000 is preferred.

この際生成するアルコキシシラン部分加水分解物の縮重
合物の分子量が100未満であると、最終的に得られる
シリカ系被膜中に有機残基(たとえばOR基)が残存し
、緻密な被膜が形成されない傾向が生じ、一方5,00
0を超えると最終的に得られるシリカ系被膜が多孔質と
なりやすくなる傾向が生ずる。
If the molecular weight of the condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate produced at this time is less than 100, organic residues (for example, OR groups) will remain in the silica-based film finally obtained, forming a dense film. On the other hand, 5,00
When it exceeds 0, the silica-based coating finally obtained tends to become porous.

本発明では、次に、上記のようにしてアルコキシシラン
を有機溶媒、水および酸の存在下で部分加水分解して得
られた反応混合物を、アルカリと接触させる。このとき
、反応混合液に必要に応じて水を添加してもよく、また
新たなアルコキシシランを添加してもよい。
In the present invention, next, the reaction mixture obtained by partially hydrolyzing alkoxysilane in the presence of an organic solvent, water and an acid as described above is brought into contact with an alkali. At this time, water may be added to the reaction mixture as necessary, or new alkoxysilane may be added.

上記のようにして部分加水分解して得られた反応混合物
をアルカリを接触させると、残存するアルコキシシラン
の部分加水分解、必要に応じて添加される新たなアルコ
キシシランの部分加水分解、酸存在下で得られた縮重合
物中に残存するOH基、OR基のシロキサン結合への変
換および縮重合反応の促進等が進行すると考えられる。
When the reaction mixture obtained by partial hydrolysis as described above is brought into contact with an alkali, the remaining alkoxysilane is partially hydrolyzed, and if necessary, new alkoxysilane is partially hydrolyzed. It is thought that conversion of the OH groups and OR groups remaining in the polycondensation product obtained in step 1 to siloxane bonds and promotion of the polycondensation reaction proceed.

アルカリとしては、具体的にはアンモニア、アミン、ア
ルカリ金属水酸化物、第4級アンモニウム化合物、アミ
ン系カップリング剤など、水溶液中でアルカリ性を示す
化合物が用いられ、反応混合物のpHが6〜11好まし
くは6〜9となるような量で用いられる。
As the alkali, specifically, a compound showing alkalinity in an aqueous solution such as ammonia, amine, alkali metal hydroxide, quaternary ammonium compound, amine coupling agent, etc. is used, and the pH of the reaction mixture is 6 to 11. It is preferably used in an amount of 6 to 9.

アルカリとの接触は、10〜i o o ’c好ましく
は20〜60℃の温度で行なうことが望ましい。
It is desirable that the contact with the alkali be carried out at a temperature of 10 to 10 °C, preferably 20 to 60 °C.

また上記の接触時間は、接触温度によって大きく変化す
るが、通常0.5〜5時間好ましくは1〜3時間程度で
ある。
Further, the above-mentioned contact time varies greatly depending on the contact temperature, but is usually about 0.5 to 5 hours, preferably about 1 to 3 hours.

このようにして酸の存在下にアルコキシシランを部分加
水分解し、次いでアルカリと接触させると、アルコキシ
シラン部分加水分解物の縮重合物を含むシリカ系被膜形
成用塗布液が得られるが、この塗布液は通常アルカリ性
を示す。そして、この塗布液に再び酸を加えて好ましく
はpH6以下の酸性にすると、塗布液のポットライフが
向上し、より長期間の貯蔵が可能になる。
By partially hydrolyzing alkoxysilane in the presence of an acid and then contacting it with an alkali, a coating solution for forming a silica film containing a condensation product of a partially hydrolyzed alkoxysilane is obtained. The liquid is usually alkaline. Then, by adding acid again to this coating liquid to make it acidic, preferably to a pH of 6 or less, the pot life of the coating liquid is improved and it becomes possible to store it for a longer period of time.

上記のようにして得られたシリカ系被膜形成用塗布液を
基板上に塗布し、次いで乾燥、焼成すれば基板上に被膜
が形成される。このアルコキシシラン部分加水分解物の
縮重合物の分子量は、通常100〜10,000であり
、好ましくは500〜5.000であることが望ましい
。なお該塗布液を基板上に塗布するには、スプレー法、
スピンコード法、ティップコート法、ロールコート法、
スクリーン印刷法、転写印刷法など通常の方法を採用す
ることができる。
The coating liquid for forming a silica-based film obtained as described above is applied onto a substrate, and then dried and baked to form a film on the substrate. The molecular weight of the condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate is usually 100 to 10,000, preferably 500 to 5,000. In addition, in order to apply the coating liquid onto the substrate, a spray method,
Spin code method, tip coat method, roll coat method,
Usual methods such as screen printing and transfer printing can be used.

上記の焼成温度は、通常300〜900 ’C好ましく
は450〜800℃程度である。
The above firing temperature is usually about 300-900'C, preferably about 450-800'C.

上記のような本発明に係るシリカ系被膜形成用塗布液を
用いて形成されるシリカ系被膜は、ピンホール、クラッ
クなどの欠陥がなく、緻密であって、機械的強度に優れ
るとともに耐薬品性、耐湿性、絶縁性にも優れている。
The silica-based film formed using the coating solution for forming a silica-based film according to the present invention as described above is free from defects such as pinholes and cracks, is dense, has excellent mechanical strength, and has chemical resistance. It also has excellent moisture resistance and insulation properties.

本発明で上記のような緻密なシリカ系被膜が得られるの
は、アルコキシシランを酸の存在下で部分加水分解し、
次いでアルカリと接触させることによって、有機残基の
含量が少ない塗布液が得られ、この塗布液による被膜を
焼成する際に、これらの残基が分解して生ずるボイドの
発生が抑制されるためであろうと考えられる。
In the present invention, the above-mentioned dense silica-based coating can be obtained by partially hydrolyzing alkoxysilane in the presence of an acid.
Next, by contacting with an alkali, a coating solution with a low content of organic residues is obtained, and when a film made of this coating solution is fired, the generation of voids caused by decomposition of these residues is suppressed. It is thought that there will be.

本発明で形成されるシリカ系被膜の膜厚は、目的によっ
て種々の膜厚の被膜が形成されるが、比較的厚い被膜、
例えば5000Å以上の膜厚を有するシリカ系被膜が必
要な場合には、アルコキシシランとして、モノメチルト
リメトキシシランなどのトリアルコキシシラン単独、ま
たはテトラアルコキシシランとモノメチルトリメトキシ
シランなどのトリアルコキシシランあるいはジメチルジ
メトキシシランなどのジアルコキシシランとの混合物、
またはテトラアルコキシシランとトリアルコキシシラン
とジアルコキシシランとの混合物を用いることが好まし
い。なお膜厚が5000人未満であるようなシリカ系被
膜を得るには、アルコキシシランとして、テトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキ
シシランを用いることが好ましい。
The thickness of the silica-based coating formed in the present invention varies depending on the purpose, but there are various thicknesses such as relatively thick coatings,
For example, if a silica-based coating with a thickness of 5000 Å or more is required, use trialkoxysilane such as monomethyltrimethoxysilane alone, tetraalkoxysilane and trialkoxysilane such as monomethyltrimethoxysilane, or dimethyldimethoxysilane as the alkoxysilane. mixtures with dialkoxysilanes, such as silanes,
Alternatively, it is preferable to use a mixture of tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, and dialkoxysilane. In order to obtain a silica-based coating having a thickness of less than 5,000 silica, it is preferable to use a tetraalkoxysilane such as tetramethoxysilane or tetraethoxysilane as the alkoxysilane.

テトラアルコキシシランと、トリアルコキシシランある
いはジアルコキシシランとは、最初から混合して用いて
もよく、またたとえば酸による部分加水分解工程はテト
ラアルコキシシランのみを用いて行ない、アルカリとの
接触に際して、トリアルコキシシランあるいはジアルコ
キシシランを添加してもよい。
Tetraalkoxysilane and trialkoxysilane or dialkoxysilane may be used as a mixture from the beginning. For example, a partial hydrolysis step with an acid is performed using only tetraalkoxysilane, and upon contact with an alkali, trialkoxysilane is used. Alkoxysilane or dialkoxysilane may be added.

テトラアルコキシシランと、トリアルコキシシランある
いはジアルコキシシランとの混合割合は、テトラアルコ
キシシラン・トリアルコキシシランジアルコキシシラン
が0.5〜4.5:5〜9:0〜2(S102としての
重量比)であることが望ましい。
The mixing ratio of tetraalkoxysilane and trialkoxysilane or dialkoxysilane is 0.5 to 4.5:5 to 9:0 to 2 (weight ratio as S102). ) is desirable.

テトラアルコキシシランの量が多くなると、得られるシ
リカ系被膜は、耐熱性、耐湿性には優れるが、厚い膜厚
を有するシリカ系被膜を形成するとクラックが発生しや
すくなる傾向が生じ、一方トリアルコキシシランあるい
はジアルコキシシランの量が多くなると、得られるシリ
カ系被膜は耐熱性、耐湿性に劣る傾向が生ずる。
When the amount of tetraalkoxysilane increases, the resulting silica-based film has excellent heat resistance and moisture resistance, but when a silica-based film is formed with a thick film thickness, cracks tend to occur easily. When the amount of silane or dialkoxysilane increases, the resulting silica-based coating tends to have poor heat resistance and moisture resistance.

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例1 テトラエトキシシラン(多摩化学工業製エチルシリケー
ト−28,S i 02換算テトラ工トキシシラン濃度
28重量%)357gと、水120gと、IPA  5
23gとを混合・攪拌し、次いで濃硝酸を添加してpH
1に調整した。得られた混合液を50℃に1時間保って
、テトラエトキシシランの部分加水分解を行なった。部
分加水分解後に得られるアルコキシシラン部分加水分解
物の縮重合物は、ポリスチレン換算の分子量が1500
であった。
Example 1 357 g of tetraethoxysilane (ethyl silicate-28 manufactured by Tama Chemical Industry, tetramethoxysilane concentration 28% by weight in terms of S i 02), 120 g of water, and IPA 5
23g and stirred, then concentrated nitric acid was added to adjust the pH.
Adjusted to 1. The resulting mixture was kept at 50° C. for 1 hour to partially hydrolyze tetraethoxysilane. The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate obtained after partial hydrolysis has a molecular weight of 1500 in terms of polystyrene.
Met.

次いでこの反応混合液に1%アンモニア水を添加してp
H6に調整した後、30℃に12時間保って、シリカ系
被膜形成用塗布液を調製した。
Next, 1% ammonia water was added to this reaction mixture to
After adjusting the temperature to H6, the temperature was maintained at 30° C. for 12 hours to prepare a coating solution for forming a silica-based film.

実施例2 テトラエトキシシラン(多摩化学工業製エチルシリケー
ト−40,S i 02換算テトラ工トキシシラン濃度
40重量%)250gと、水60gと、エチルセロソル
ブ690gとを混合・攪拌し、濃塩酸を添加してpH2
に調整した。得られた混合液を50°Cに2時間保って
、テトラエトキシシランの部分加水分解を行なった。部
分加水分解後に得られるアルコキシシラン部分加水分解
物の縮重合物は、分子量が1000であった。
Example 2 250 g of tetraethoxysilane (ethyl silicate-40 manufactured by Tama Chemical Industry, tetra-ethoxysilane concentration 40% by weight in terms of S i 02), 60 g of water, and 690 g of ethyl cellosolve were mixed and stirred, and concentrated hydrochloric acid was added. pH2
Adjusted to. The resulting mixture was kept at 50°C for 2 hours to partially hydrolyze the tetraethoxysilane. The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate obtained after the partial hydrolysis had a molecular weight of 1000.

次いでこの反応混合液[11に1%モノエタノールアミ
ンを添加してpH7に調整した後、50℃に2時間保っ
た。このようにして得られた液に再び濃塩酸を添加して
pH4とし、シリカ系被膜形成用塗布液を調整した。
Next, 1% monoethanolamine was added to this reaction mixture [11 to adjust the pH to 7, and then the mixture was kept at 50° C. for 2 hours. Concentrated hydrochloric acid was again added to the solution thus obtained to adjust the pH to 4, thereby preparing a coating solution for forming a silica-based film.

実施例3 テトラメトキシシラン(多摩化学工業製メチルシリケー
ト−5]、S + 02換算テトラメトキシシラン濃度
51重量%)98gと、水90gと、プロピレングリコ
ールモノプロピルエーテル812gとを混合・攪拌し、
オクチル酸スズ(堺化学工業製TN−12)を添加して
pH3に調整した。得られた混合液を50°Cに30分
間保って、テトラメトキシシランの部分加水分解を行な
った。部分加水分解後に得られるアルコキシシラン部分
加水分解物の縮重合物は、分子量が800であった。
Example 3 98 g of tetramethoxysilane (methyl silicate-5 manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., S + 02 equivalent tetramethoxysilane concentration 51% by weight), 90 g of water, and 812 g of propylene glycol monopropyl ether were mixed and stirred,
Tin octylate (TN-12 manufactured by Sakai Chemical Industries) was added to adjust the pH to 3. The resulting mixture was kept at 50°C for 30 minutes to partially hydrolyze tetramethoxysilane. The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate obtained after the partial hydrolysis had a molecular weight of 800.

次いでこの反応混合液に1%トリエタノールアミンを添
加してpH7に調整した後、30℃に1時間保って、シ
リカ系被膜形成用塗布液を調製した。
Next, 1% triethanolamine was added to this reaction mixture to adjust the pH to 7, and the mixture was kept at 30° C. for 1 hour to prepare a coating solution for forming a silica-based film.

実施例4 実施例3で用いたメチルシリケー151118gと、水
72gと、エチルセロソルブ556gとを混合・攪拌し
、濃硝酸を添加してpH1に調整した。得られた混合液
を50℃に1時間保って、テトラメトキシシランの部分
加水分解を行なった。
Example 4 151,118 g of methyl silica used in Example 3, 72 g of water, and 556 g of ethyl cellosolve were mixed and stirred, and the mixture was adjusted to pH 1 by adding concentrated nitric acid. The resulting mixture was kept at 50° C. for 1 hour to partially hydrolyze tetramethoxysilane.

部分加水分解後に得られるアルコキシシラン部分加水分
解物の縮重合物は分子量が1200であった。
The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate obtained after the partial hydrolysis had a molecular weight of 1,200.

次いでこの反応混合液に1%アンモニア水を添加してp
H6に調整した後、ジメチルジメトキシシラン30gと
、メチルトリメトキシシラン170gと、水54gとを
攪拌しながら添加し、50℃に3時間保って、シリカ系
被膜形成用塗布液を調製した。
Next, 1% ammonia water was added to this reaction mixture to
After adjusting to H6, 30 g of dimethyldimethoxysilane, 170 g of methyltrimethoxysilane, and 54 g of water were added with stirring and kept at 50° C. for 3 hours to prepare a coating solution for forming a silica-based film.

実施例5 実施例3で用いたメチルシリケート−31118gと、
水72gと、プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル491gとを混合・攪拌し、濃硝酸を添加してpH2
に調整した。得られた混合液を50℃に1時間保って、
テトラメトキシシランの部分加水分解を行なった。部分
施水分解後に得られるアルコキシシラン部分加水分解物
の縮重合物は、分子量が1000であった。
Example 5 Methyl silicate-31118g used in Example 3,
72 g of water and 491 g of propylene glycol monopropyl ether were mixed and stirred, and concentrated nitric acid was added to adjust the pH to 2.
Adjusted to. The resulting mixture was kept at 50°C for 1 hour,
Partial hydrolysis of tetramethoxysilane was carried out. The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate obtained after the partial hydrolysis had a molecular weight of 1000.

次いでこの反応混合液に1%モノエタノールアミンを添
加してpH7に調整した後、メチルトリメトキシシラン
205gと、水54gとを攪拌しながら添加し、50℃
に1時間保って、シリカ系被膜形成用塗布液を調製した
Next, 1% monoethanolamine was added to this reaction mixture to adjust the pH to 7, and then 205 g of methyltrimethoxysilane and 54 g of water were added with stirring, and the mixture was heated at 50°C.
The mixture was kept for 1 hour to prepare a coating solution for forming a silica-based film.

実施例6 実施例2において、反応混合液[1]に1%モノエタノ
ールアミンを添加する代わり、反応混合液[I]に陰イ
オン交換樹脂(三菱化成製DIA1ON−3AIOA)
Logを添加しpH7に調整し、次いでイオン交換樹脂
を取り除いた後50℃に2時間保ち、この液に再び濃塩
酸を添加してpH4のシリカ系被膜形成用塗布液を調製
した以外は、実施例2と同様にした。
Example 6 In Example 2, instead of adding 1% monoethanolamine to the reaction mixture [1], an anion exchange resin (DIA1ON-3AIOA manufactured by Mitsubishi Kasei) was added to the reaction mixture [I].
The procedure was carried out except that the pH was adjusted to 7 by adding Log, and then the ion exchange resin was removed and kept at 50°C for 2 hours, and concentrated hydrochloric acid was added again to this solution to prepare a pH 4 coating solution for forming a silica-based film. Same as Example 2.

実施例7 実施例1〜6で得られた塗布液のポットライフを比較す
るため、それぞれの塗布液の調製直後および1力月貯蔵
後の粘度を測定した。
Example 7 In order to compare the pot lives of the coating solutions obtained in Examples 1 to 6, the viscosity of each coating solution was measured immediately after preparation and after storage for one month.

なお、貯蔵は、25℃の恒温槽の中に置いた。In addition, storage was placed in a constant temperature bath at 25°C.

粘度は25℃における値である。結果を表1に示す。Viscosity is the value at 25°C. The results are shown in Table 1.

表 比較例1 エチルシリケート−23357gと、水240gと、エ
タノール403gとを混合・攪拌しながら、濃硝酸を添
加してpH1に調整した。得られた混合液を50℃に1
時間保ってテトラアルコキシシランの部分加水分解を行
なって、シリカ系被膜形成用塗布液を調製した。この塗
布液に含まれるアルコキシシラン部分加水分解物の縮重
合物は、分子量が1500であった。
Comparative Example 1 While mixing and stirring 23,357 g of ethyl silicate, 240 g of water, and 403 g of ethanol, the pH was adjusted to 1 by adding concentrated nitric acid. The resulting mixture was heated to 50℃ for 1
A coating solution for forming a silica-based film was prepared by partially hydrolyzing the tetraalkoxysilane for a certain period of time. The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate contained in this coating liquid had a molecular weight of 1,500.

比較例2 ジメチルジメトキシシラン30gと、メチルトリメトキ
シシラン170gと、メチルシリケート−31118g
と、水126gとを混合・攪拌した後、酢酸を添加して
pH4に調整した後、50℃に10時間保って、アルコ
キシシランの部分加水分解を行なって、シリカ系被膜形
成用塗布液を調製した。この塗布液に含まれるアルコキ
シシラン部分加水分解物の縮重合物は、分子量が220
0であった。
Comparative Example 2 30 g of dimethyldimethoxysilane, 170 g of methyltrimethoxysilane, and 31118 g of methyl silicate
After mixing and stirring with 126 g of water, acetic acid was added to adjust the pH to 4, and the mixture was kept at 50°C for 10 hours to partially hydrolyze the alkoxysilane to prepare a coating solution for forming a silica-based film. did. The condensation product of the alkoxysilane partial hydrolyzate contained in this coating solution has a molecular weight of 220.
It was 0.

以上の実施例および比較例で得られた塗布液を、ガラス
基板にスピンコード法で塗布し、150°0110分間
乾燥した後、空気中で350℃、30分間焼成した。得
られた被膜の膜厚は、実施例(1)〜(3)および比較
例(1)では2.000人であり、実施例(4)、(5
)および比較例(2)では5.000人であった。
The coating liquids obtained in the above Examples and Comparative Examples were applied onto a glass substrate by a spin cord method, dried at 150°C for 10 minutes, and then baked in air at 350°C for 30 minutes. The film thickness of the obtained film was 2,000 in Examples (1) to (3) and Comparative Example (1), and in Examples (4) and (5).
) and Comparative Example (2), the number was 5,000.

得られた被膜について、次の項目について評価した。The obtained film was evaluated for the following items.

(1)クラック:膜面を目視にて観察。(1) Cracks: Visually observe the film surface.

(2)耐煮沸性:沸騰水に1時間浸漬後の膜の剥離の有
無を観察。
(2) Boiling resistance: Observe whether or not the film peels off after being immersed in boiling water for 1 hour.

(3)耐アルカリ性:50℃の5%Na OH水溶液に
10分間浸漬後の膜の剥離の有無を観察。
(3) Alkali resistance: The presence or absence of peeling of the film was observed after immersion in a 5% NaOH aqueous solution at 50°C for 10 minutes.

(4)鉛筆硬度: Its K−54(10による。(4) Pencil hardness: Its K-54 (according to 10).

(5)屈折率:エリプソメーターによる。(5) Refractive index: by ellipsometer.

結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

表2 表2から、本発明の塗布液を用いて形成された被膜は、
耐煮沸性評価による耐湿性、耐アルカリ性評価による耐
薬品性に優れており、また、テトラアルコキシシランの
みによる塗布液を用いて形成された被膜(実施例1〜3
)の屈折率が比較例1の被膜と比べて高いことからしわ
かるとおり、ピンホールがほとんどなく、緻密な被膜が
形成されていることがわかる。
Table 2 From Table 2, the coating formed using the coating liquid of the present invention is as follows:
It has excellent moisture resistance as determined by boiling resistance evaluation and chemical resistance as determined by alkali resistance evaluation.
) is higher than that of the coating of Comparative Example 1, indicating that a dense coating with almost no pinholes is formed.

また、比誘電率も従来の塗布液による被膜(比較例) に比べて低いことがわかる。In addition, the relative permittivity of the coating using the conventional coating solution (comparative example) It can be seen that it is lower than .

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)一般式R^1_nSi(OR^2)_4_−_n(
式中、R^1は炭化水素基であり、R^2は炭素数1〜
4のアルキル基であり、nは0〜3である)で示される
アルコキシシランの1種または2種以上を、有機溶媒、
水および酸の存在下で部分加水分解し、 次いで得られた部分加水分解液を、アルカリと接触させ
ることを特徴とする、アルコキシシラン部分加水分解物
の縮重合物を含むシリカ系被膜形成用塗布液の製造方法
。 2)一般式R^1_nSi(OR^2)_4_−_n(
式中、R^1は炭化水素基であり、R^2は炭素数1〜
4のアルキル基であり、nは0〜3である)で示される
アルコキシシランの1種または2種以上を、有機溶媒、
水および酸の存在下で部分加水分解し、 次いで得られた部分加水分解液をアルカリと接触させ、
得られた塗布液に酸を加えて酸性にすることを特徴とす
る、アルコキシシラン部分加水分解物の縮重合物を含む
シリカ系被膜形成用塗布液の製造方法。
[Claims] 1) General formula R^1_nSi(OR^2)_4_-_n(
In the formula, R^1 is a hydrocarbon group, and R^2 has 1 to 1 carbon atoms.
is an alkyl group of 4, and n is 0 to 3), one or more alkoxysilanes represented by
A coating for forming a silica-based film containing a condensation product of an alkoxysilane partial hydrolyzate, which is characterized by performing partial hydrolysis in the presence of water and an acid, and then contacting the obtained partial hydrolyzate with an alkali. Method of manufacturing liquid. 2) General formula R^1_nSi(OR^2)_4_-_n(
In the formula, R^1 is a hydrocarbon group, and R^2 has 1 to 1 carbon atoms.
is an alkyl group of 4, and n is 0 to 3), one or more alkoxysilanes represented by
partial hydrolysis in the presence of water and acid, and then contacting the resulting partial hydrolyzate with an alkali,
A method for producing a coating liquid for forming a silica-based film containing a condensation product of an alkoxysilane partial hydrolyzate, the method comprising adding an acid to the obtained coating liquid to make it acidic.
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