JPH0493318A - 平坦化材およびその硬化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は平坦化材およびその硬化法に関する。

層形成するため、下層の段差に起因する導体の断線やシ
ョートなどの問題を防止するため、下層の平坦化が有効
とされている。これらの目的で使用する平坦化材として
はポリスチレンが知られている（特開昭６３−１５０９
２３）。

一方、エポキシ樹脂は耐熱性、耐薬品性、硬化硬度、電
気特性などの優れた特性から電気、電子部品の各種保護
材料などに利用されているが、平坦化材としては知られ
ていない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明はエポキシ樹脂の上記特性を生かし、かつ、平坦
化材として利用することができるものを得ることを課題
とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果
、加熱処理による平坦化が可能で、かつ、各種特性にも
優れるエポキシ樹脂系平坦化材を見いだし、本発明に到
達した。すなわち本発明は、−数式 で示される構成単位を有する重量平均分子量が５００〜
１５，０００の有機高分子化合物（Ａ）とエポキシ硬化
剤（Ｂ）を組み合わせてなることを特徴とする平坦化材
；並びに、該平坦化材を基板上に塗布したものを加熱処
理することを特徴とする平坦化材の硬化法である。

本発明において、該有機高分子化合物（Ａ）としては、
−数式（１）の構成単位のみからなる単独重合体および
一般式（１）の構成単位と他の重合性単量体１種または
２種以上とを構成単位とする共重合体が挙げられる。こ
の他の重合性単量体としては例えば、ビニル基含有芳香
族化合物（スチレン、ｐ−ヒドロキシスチレン、ｐ〜ア
セトキシスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタ
レンなど）；並びに、アクリル酸またはメタクリル酸の
エステル（アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸フェニルなど）が挙げられる。これら
のうち加熱平坦化性の点から、スチレンが好ましい。

一般式（１）で示される構成単位と他の重合性単量体単
位との構成比率は通常１０　：　９０〜１００　：　０
てあり、好ましくは３０　：　７０〜１００　：　０で
ある。−数式（１）で示される構成単位の比率が１０未
満であると、硬化物の耐薬品性が不充分となる。−数式
（１）で示される構成単位および他の単量体単位は、ブ
ロックに結合していてもランダムに結合していでもよい
。また、（Ａ）の重量平均分子量は通常５００〜１５，
０００？あり、好ましくは１，５ｏｏ〜１０．０００で
ある。重量平均分子量が５００未満であれば、硬化物の
耐薬品性が不充分となり、１５，０００を越えると加熱
時の平坦化性が不充分となる。

該有機高分子化合物（Ａ）の代表例として、表−ｉに一
般式（１）で示される単位の単独重合体およびスチレン
との共重合体を挙げる。

（不買以下余白） 表−１ 注１）ｍ：ｎは下式のｍとｎの比率 注２）Ｍｗは重量平均分子量を表す。

該有機高分子化合物（Ａ）の合成法としては、例えば、
グリシジルスチリルエーテルと必要に応じて他の重合性
単量体とを、有機過酸化物類（ベンゾイルパーオキサイ
ド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチ
ルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジクミ
ルパーオキサイドなど）、アゾビスイソブチロニトリル
などの重合開始剤を用いてラジカル重合するか、もしく
はＨＩと１２からなるハロゲン系重合開始剤を用いてカ
チオン重合することにより（Ａ）を得ることができる。

他の合成法としてはヒドロキシスチレンないしはアセト
キシスチレンと必要に応じて他の重合性単量体とから通
常のビニル系化合物の重合法で重合体を得た後、塩基存
在下でエビクロロヒドリンを反応させて、ヒドロキシル
基ないしはアセトキシ基をグリシジルオキシ基に置換す
ることによっても（Ａ）を得ることができる。

本発明において該エポキシ硬化剤（Ｂ）としては、酸無
水物、ポリアミン、ポリフェノール、ポリメルカプタン
などが挙げられる。酸無水物の具体例としては、芳香族
酸無水物［無水フタル酸、無水トリメリド酸、無水ピロ
メリト酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレン
グリコールビス（アンヒドロトリメート）などコ、脂環
族酸無水物（無水メチルナジック酸、テトラヒドロ無水
フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒ
ドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、
無水クロレンディック酸、メチルシクロヘキセンテトラ
カルボン酸無水物など）、脂肪族酸無水物（ドデシル無
水コハク酸など）などが挙げられる。ポリアミンの具体
例としては、例えば、芳香族ポリアミン（メタキシレン
ジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェ
ニルスルホン、ｍ−フェニレンジアミンなど）、脂環族
ポリアミン［ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン
、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタ
ン、３，９−ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８
，１０−テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカンアダ
クト、Ｎ−アミノエチルピペラジン、イソホロンジアミ
ン、メンセンジアミンなどコ、脂肪族ポリアミン（ジエ
チルアミノプロビルアミン、トリエチレンテトラミン、
ジエチレントリアミンなど）、ポリアミドポリアミン、
ジシアンジアミド、アジピン酸ジヒドラジド、並びに、
これらの変性化合物（エポキシ化合物付加ポリアミン、
マイケル付加ポリアミン、マンニッヒ付加ポリアミン、
チオ尿素付加ポリアミン、ケトン封鎖ポリアミンなど）
が挙げられる。ポリフェノールの具体例としては、ノボ
ラック樹脂などが挙げられる。

ポリメルカプタンの具体例としては、トリオキサントリ
メチレンメルカプタンなどが挙げられる。

これらのエポキシ硬化剤のうち好ましいものは芳香族酸
無水物、脂環族酸無水物および芳香族ポリアミンである
。これらのエポキシ硬化剤は単独でも２種以上の組合せ
でも用いることができ、例えば、共融混合物としての利
用も有用である。また、ルイス塩基などの塩基性化合物
の共存により、加熱硬化を促進させることができる。

本発明の平坦化材における該エポキシ硬化剤（Ｂ）の童
は該有機高分子（Ａ）　１００重量部に対して１〜１５
０重量部、好ましくは５〜１２０重量部である。

１重量部未満では硬化が不充分となり、１５０重量部を
越えると均一な硬化膜が得られにくい。

本発明の平坦化材には、必要により、シランカップリン
グ剤［γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメ
トキシシランなどのエポキシ基含有シランカップリング
剤、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタリロキシブロ
ピルトリメトキシシランなどのビニル基含有シランカッ
プリング剤、γ−アミノプロピルトリメトキシシランな
どのアミノ基含有シランカップリング剤など］　；チタ
ネートカップリング剤（イソプロピルトリイソステアロ
イルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアク
リロイルチタネート、イソプロピルトリメタクリロイル
チタネート、イソプロピルトリアクリロイルチタネート
、ジイソプロピルイソステアロイル−４−アミノベンゾ
イルチタネートなど）；ポリシロキサン（ボリフェニル
メチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリシロキサンな
ど）；酸化防止剤［２，６−ジーｔ−ブチル−４−メチ
ルフェノールなどのフェノール系酸化防止剤、トリスジ
プロピオネートなどのイオウ系酸化防止剤など］；紫外
線吸収剤（サリチル酸フェニル系紫外線吸収剤、ベンゾ
フェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線
吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ベンゾエ
ート系紫外線吸収剤など）；無機充填剤（シリカ、アル
ミナ、水酸化アルミニウム、タルク、マイカ、炭酸カル
シウムなど）などの成分を該有機高分子化合物（Ａ）　
１００重量部に対して０〜１５０重量部の範囲で併用す
ることができる。

本発明の平坦化材は、上記の各構成成分を通常、溶剤中
で均一に混合して使用する。この溶剤としては、これら
の成分を溶解し、かつ、反応しないものであれば特に限
定されず、その具体例としてはエステル類（エチレング
リコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリ
コールモノメチルエーテルアセテート、エチルアセテー
ト、ブチルアセテート、イソブチルイソブチレート、ジ
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジ
エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートなど
）、エーテル類（エチレングリコールジメチルエーテル
、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレング
リコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエ
チルエーテル、ブチルエーテル、ジイソアミルエーテル
、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノメチ
ルエーテルなど）、ケトン類（メチルイソブチルケトン
、シクロヘキサノンなど）、ハロゲン化炭止水類（１，
２−エチレンジクロリド、ジクロロベンゼンなの溶液の
混合により本発明の平坦化材とすることもてきる。また
溶液状の平坦化材とする場合の濃塗布、印刷塗布などの
方法により、通常、塗布膜ガラス基板上に有機材料と無
機材料を複合した基ロールコート塗布、バーコーター塗
布、スプレー目的とする平坦化度、目的とする硬化膜物
性などにより変動するが、通常６０〜２５０°Ｃの硬化
温度で０．１分〜１５時間の範囲で適宜選択される。加
熱には、循風炉、ホットプレート、赤外炉、遠赤外炉な
どを用いることができる。

［実施例コ 以下、本発明を実施例により更に説明するが、本発明は
これに限定されない。

合物（表−１のＮｏ、５で示される化合物）５ｇ、無水
トリメリド酸１．０ｇを、エチルセロソルブアセテート
とジエチレングリコールジメチルエーテルとの混合溶剤
（混合比７５：２５ｗｔ％）　１０．２ｇに溶解後０．
２μｍのフィルターで濾過し、本発明の平坦化材を得た
。これを１．０μｍの段差を有するシリコン基板上にス
ピンコードし塗布膜厚２．０μｍの塗布膜を得た。この
基板を空気下２００°ＣＸ３０分間ベークを行い、塗布
膜の加熱硬化を行った。ベーク前後の塗布膜表面の残留
段差、並びに、得られた硬化膜の鉛筆硬度、テープ剥離
密着性および耐液性の評価結果を表−２に示す。

実施例２ グリシジルスチリルエーテルとスチレンの共重合物（表
−１のＮｏ、６で示される化合物）５ｇ、無水トリメリ
）酸１．２ｇを、エチルセロソルブアセテートとジエチ
レングリコールジメチルエーテルとの混合溶剤（混合比
７５　：２５ｗ　ｔ％）　１０．６ｇに溶解後０．２μ
ｍのフィルターで濾過し、本発明の平坦化材を得た。こ
れを実施例１と同様に評価した結果を表−２に示す。

実施例３ グリシジルスチリルエーテルの単独重合物（表−１のＮ
ｏ、７で示される化合物）５ｇ、メチルへキサヒドロ無
水フタル＃１．５ｇを、エチルセロソルブアセテートと
ジエチレングリコールジメチルエーテルとの混合溶剤（
混合比７５：２５ｗ　ｔ％）１２ｇに溶解後０．２μｍ
のフィルターで濾過し、本発明の平坦化材を得た。これ
を実施例１と同様に評価した結果を表−２に示す。

実施例４ グリシジルスチリルエーテルとスチレンの共重合物（表
−１のＮｏ、８で示される化合物）５ｇ、無水トリメリ
ド酸１．０ｇを、エチルセロソルブアセテートとエチレ
ングリコールジメチルエーテルとの混合溶剤（混合比７
５：２５ｗ　ｔ％）１２ｇに溶解後０．２μｍのフィル
ターで濾過し、本発明の平坦化材を得た。これを実施例
１と同様に評価した結果を表−２に示す。

実施例５ 実施例１で用いた共重合物５ｇ、無水メチルナジック酸
１．０ｇを、エチルセロソルブアセテートとジエチレン
グリコールジメチルエーテルとの混合溶剤（混合比７５
：２５ｗｔ％）１２ｇに溶解後０．２μｍのフィルター
で濾過し、本発明の平坦化材を得た。

これを実施例１と同様に評価した結果を表−２に示す。

実施例６ 実施例１で用いた共重合物５ｇ、無水メチルナジック酸
１．０ｇ、γ−グリシドキシプロビルトリメトキシシラ
ン０．５ｇを、エチルセロソルブアセテートとジエチレ
ングリコールジメチルエーテルとの混合溶剤（混合比７
５：２５ｗ　ｔ％）１２ｇに溶解後０．２μｍのフィル
ターで濾過し、本発明の平坦化材を得た。これを実施例
１と同様に評価した結果を表−２に示す。

実施例７ 実施例１で用いた共重合物５ｇ、無水トリメリド酸１．
０ｇ、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１
．０ｇを、エチルセロソルブアセテートとジエチレング
リコールジメチルエーテルとの混合溶剤（混合比７５：
２５ｗｔ％）１２ｇに溶解後０．２μｍのフィルターで
濾過し、本発明の平坦化材を得た。

これを実施例１と同様に評価した結果を表−２に示す。

実施例８ 実施例１で用いた共重合物５ｇ、ジアミノジフェニルメ
タン０．７ｇ、γ−グリシドキシプロビルトリメトキシ
シラン１．０ｇを、エチルセロソルブアセテート−ジエ
チレングリコールジメチルエーテル混合溶剤（混合比７
５：２５ｗ　ｔ％）１２ｇに溶解後０．２μｍのフィル
ターで濾過し、本発明の熱硬化性平坦化材料を得た。こ
れを実施例１と同様に評価した結果を表−２に示す。

比較例１ 市販のアクリル系のエポキシ樹脂組成物［オプトマーＳ
Ｓ二日本合成ゴム（株）製コを用いて塗布膜厚２．０μ
ｍの塗布膜を作成し、実施例１と同様に評価した結果を
表−２に示す。

（不買以下余白） 表−２ （注）評価方法： 残留段差　；ａ−加熱前、単位はμｍ ｂ−加熱後、単位はμｍ 鉛筆硬度　；ＪＩＳ　　Ｋ−５４００ テープ剥離；ＪＩＳ　　Ｄ−０２０２ 耐液性；ｃ−３５％塩酸水溶液、４０°Ｃｘ１５分ｄ−
１０％ＮａＯＨ水溶液、４０９ＣｘｌＳ分ｅ−Ｎ−メチ
ルピロリドン、室温ｘ２時間浸漬後の外観変化　○：変
変化口 ［発明の効果］ 本発明の平坦化材およびその硬化法は次のような顕著な
効果を奏する。

（１）本発明の方法により、極めて平坦化された硬化膜
を形成することができる。形成された硬化膜は平坦性、
硬度、耐熱性、耐薬品性などの各種特性に優れている。

従って本発明の平坦化材は平坦化が求められる各種の絶
縁材料、構造材料、保護膜材料として有用である。

（２）本発明の平坦化材は無溶剤状態では室温において
固体ないしは半固体であることから、スピンコード塗布
を行うことができ薄膜の形成に特に優れ、また、他の塗
布法を用いた場合にも、溶剤の除去ないしは放冷により
容易にタックフリー状態とすることができる。従って本
発明の方法は工程上極めて簡便に実施できる。

（３）本発明の平坦化材はアクティブマトリクス型液晶
表示素子におけるＴＰＴ　（シン・フィルム・トランジ
スタ）、ＭＩＭ（メタル・インシュレーター・メタル）
素子などの保護平坦化層の形成用としても有用である。

（４）本発明の平坦化材は無溶剤状態における溶融時の
粘度が低く、加熱硬化が容易であるうえ、硬度、耐熱性
、耐薬品性などの各種特性も優れているため、平坦化材
としてだけでなく、各種モールディング材料、封止材料
、接着剤材料としても有用である。

特許出願人　三洋化成工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） で示される構成単位を有する重量平均分子量が５００〜
   １５，０００の有機高分子化合物（Ａ）とエポキシ硬化
   剤（Ｂ）を組み合わせてなることを特徴とする平坦化材
   。 ２、請求項１記載の平坦化材を基板上に塗布したものを
   加熱処理することを特徴とする平坦化材の硬化法。