JPH0711133A - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】この硬化性樹脂組成物は、熱硬化によりポリイ
ミド樹脂を形成するものであり、（Ａ）テトラカルボン
酸二無水物と芳香族ジアミンとの重縮合により得られた
ポリアミック酸、（Ｂ）ケイ素原子に２個以上のアルコ
キシ基と、アミノ基含有の有機基とが結合しているアミ
ノシラン化合物及び（Ｃ）低級アルコールを、有機溶剤
に溶解させて成る。 【効果】本発明の組成物は、耐熱性を損なうことなくシ
リコンウェーハ等に対する接着性が向上したポリイミド
を得ることができ、また保存安定性が極めて高く、長期
間保存してもゲル化等が生じることはなく、実用性が極
めて高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接着性及び耐熱性に優
れたポリイミドフィルムを形成し得る硬化性樹脂組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイミド系樹脂は耐熱性が良好であ
り、例えば耐熱性フィルムとして種々の用途に使用され
ているが、ニッケル、アルミニウム、シリコン、シリコ
ン酸化膜等の基材に対する接着性が不満足であるという
欠点がある。

【０００３】このようなポリイミド系樹脂の接着性を改
善する方法としては、ポリイミドの原料であるジアミン
成分の一部をシロキサン含有ジアミンで置き換えてポリ
イミドシロキサン共重合体を形成する方法（特公昭４３
−２７４３９号、特公昭５９−７２１３号）、ポリイミ
ド前駆体であるポリアミック酸に、アミノ基や酸無水物
基を有するシラン化合物を混合ないし反応させ、この混
合物または反応物をポリミド樹脂形成用の硬化性樹脂組
成物として使用する方法（特公昭５８−３２１６２号公
報、特公昭５８−３２１６３号公報、特公平１−２９５
１０号公報、特公昭６１−２６６４３６号公報、特公昭
６１−２０７４３８号公報、特公昭６１−１４１７５６
号公報）等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、前者のポ
リイミドシロキサン共重合体を使用する方法では、該共
重合体中のシロキサン含量が増加するにしたがって，ポ
リイミド樹脂が本質的に有している耐熱性が低下すると
いう問題がある。また後者のアミノ基等を有するシラン
化合物を用いる方法では、シラン化合物の使用量を増加
させるにしたがって組成物の保存安定性が著しく損なわ
れるという問題があり、接着性が有効に改善される程度
の量で該シラン化合物を使用することは実質的に困難で
あるという問題があった。

【０００５】従って本発明の課題は、前述した先行技術
の問題が有効に解決され、優れた耐熱性を損なうことな
く、種々の基材に対する接着性が改善されたポリイミド
フィルムを形成することが可能な硬化性樹脂組成物を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、（Ａ）
下記一般式（１）：

【化３】 式中、Ｘは、芳香族環または脂肪族環を含む４価の有機
基、Ｙは、２価の有機基である、で示される構成単位か
ら成るポリアミック酸、（Ｂ）下記一般式（２）：

【化４】 式中、Ｒ¹ 及びＲ² は、それぞれ同一でも異なっていて
もよく、炭素原子数１〜１０の非置換もしくは置換の一
価炭化水素基、Ｒ³ は、炭素原子数１〜１０の二価の有
機基、Ｒ⁴ は、水素原子または炭素原子数１〜１０の非
置換もしくは置換の一価炭化水素基、ｍは、２または３
である、で表されるアミノシラン化合物、（Ｃ）下記一
般式（３）： Ｒ−ＯＨ （３） 式中、Ｒは、炭素原子数１〜４の非置換もしくは置換一
価炭化水素基である、で表されるアルコール化合物、を
含有して成る硬化性樹脂組成物が提供される。

【０００７】

【作用】即ち、本発明においては、接着性改良剤として
前記一般式（２）で表されるアミノシラン化合物を使用
すると共に、前記一般式（３）で示されるアルコール化
合物を使用したことが顕著な特徴であり、これにより、
ポリイミドフィルムの熱分解温度を低下させることなく
各種の基材に対する接着性を向上させることが可能とな
り、しかも、組成物の保存性を高めることに成功したも
のである。

【０００８】例えば、後述する比較例１の結果から明ら
かな通り、前記アルコール化合物を配合しない場合に
は、この硬化性樹脂組成物は保存性が極めて悪く、保存
中にゲル化を生じてしまう。また前述した先行技術に開
示されているようなシリコーン成分をポリイミド樹脂中
に導入した場合には、接着性の向上という目的は達成さ
れるものの、耐熱性の低下を招くのである。これに対し
て、本発明によれば、耐熱性の低下を招かず且つ保存安
定性も改良され、しかもポリミドフィルムの各種基材に
対する接着性も高めることが可能となるものである。

【０００９】

【発明の好適態様】（Ａ）ポリアミック酸 本発明の硬化性樹脂組成物において、（Ａ）成分のポリ
アミック酸は、ポリイミド前駆体であり、該酸が脱水閉
環して耐熱性に優れたポリイミド樹脂を形成するもので
ある。

【００１０】このポリアミック酸は、前記一般式（１）
で表される構成単位から成るものであり、特にフィルム
形成性等の見地からは、該構成単位の数である重合度が
１０以上、特に２０〜１０００の範囲のものが好適であ
る。

【００１１】このような一般式（１）で表される構成単
位から成るポリアミック酸は、例えば下記一般式
（４）： Ｏ（ＣＯ）₂ Ｘ（ＣＯ）₂ Ｏ （４） 式中、Ｘは、前記の通りである、で表されるテトラカル
ボン酸二無水物と、下記一般式（５）： Ｈ₂ Ｎ−Ｙ−ＮＨ₂ （５） 式中、Ｙは、前記の通りである、で表されるジアミンと
の重縮合反応により得られる。

【００１２】即ち、一般式（１）において、４価の有機
基であるＸは、前記一般式（４）で表されるテトラカル
ボン酸二無水物の残基であり、芳香族環あるいは脂肪族
環を含むものである。その代表例としては、これに限定
されるものではないが、以下のものを例示することがで
きる。

【００１３】

【化５】

【００１４】上記で例示した４価の有機基Ｘに対応する
一般式（４）のテトラカルボン酸二無水物は、それぞ
れ、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカ
ルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテ
トラカルボン酸二無水物、２，２−ビス〔４−（３，４
−ジカルボキシフェノキシ）フェニル〕プロパン二無水
物、２，２−ビス（３，４−ベンゼンジカルボン酸アン
ヒドリド）パーフルオロプロパン、シクロブタンテトラ
カルボン酸二無水物、１，３−ビス〔３，４−ジカルボ
キシシクロヘキセニル〕−１，１，３，３−テトラメチ
ルジシロキサン等であり、これらは、単独でもよいし、
２種以上を組み合わせても使用することができる。

【００１５】また一般式（１）において、２価の有機基
であるＹは、前記一般式（５）で表されるジアミンの残
基であり、一般的には芳香族基を有する基である。かか
る２価の有機基を有するジアミンとしては、従来から耐
熱性ポリイミドの形成用に用いられているものを単独あ
るいは２種以上を組み合わせて使用することができ、そ
の適当な例としては、これに限定されるものではない
が、以下のものを例示することができる。

【００１６】ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレン
ジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，
４’−ジアミノジフェニルエーテル、２，２’−ビス
（４−アミノフェニル）プロパン、４，４’−ジアミノ
ジフェニルスルホン、４，４’−ジアミノジフェニルス
ルフィド、１，４−ビス（３−アミノフェノキシ）ベン
ゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼ
ン、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニルスルホニル）ベ
ンゼン、１，４−ビス（ｍ−アミノフェニルスルホニ
ル）ベンゼン、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニルチオ
エーテル）ベンゼン、１，４−ビス（ｍ−アミノフェニ
ルチオエーテル）ベンゼン、２，２−ビス〔４−（４−
アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス
〔３−メチル−４−（４−アミノフェノキシ）フェニ
ル〕プロパン、２，２−ビス〔３−クロロ−４−（４−
アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、１，１−ビス
〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、
１，１−ビス〔３−メチル−４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル〕エタン、１，１−ビス〔３−クロロ−４
−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エタン、１，１
−ビス〔３，５−ジメチル−４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル〕エタン、ビス〔４−（４−アミノフェノ
キシ）フェニル〕メタン、ビス〔３−メチル−４−（４
−アミノフェノキシ）フェニル〕メタン、ビス〔３−ク
ロロ−４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕メタ
ン、ビス〔３，５−ジメチル−４−（４−アミノフェノ
キシ）フェニル〕メタン、ビス〔４−（４−アミノフェ
ノキシ）フェニル〕スルホン、２，２−ビス〔４−（４
−アミノフェノキシ）フェニル〕パーフルオロプロパン
等。

【００１７】上述した一般式（４）のテトラカルボン酸
二無水物と一般式（５）のジアミンとの重縮合反応は、
適当な溶剤を用いて両者を混合攪拌することによって容
易に行なうことができる。この場合、両者の使用量比は
ほぼ等モルでよく、また反応温度は室温で十分である。

【００１８】また溶剤としては、反応に不活性であれば
任意のものを使用することができるが、一般的には、Ｎ
−メチル−２−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジ
メチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホルアミド、テ
トラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、メチルセロソ
ルブ、ブチルセロソルブ、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、
トリエチレングリコールジメチルエーテル、アセトン、
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロ
ペンタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、
ブチルセロソルブアセテート、トルエン、キシレン等
が、単独あるいは二種以上の組み合わせで使用される。

【００１９】（Ｂ）アミノシラン化合物 本発明の組成物において、（Ｂ）成分のアミノシラン化
合物は、接着性改良剤として作用するものであり、一般
的に言って、前記（Ａ）成分１００重量部当り、１〜１
０重量部、特に２〜１０重量部の量で使用される。１重
量部よりも少ないと、所望の接着性改善効果が発現せ
ず、また１０重量部よりも多量に使用されると、樹脂組
成物の硬化後のフィルム特性、特に耐熱性が低下する等
の不都合を生じることがある。

【００２０】また、このアミノシラン化合物としては、
前記一般式（２）で表されるものを単独でまたは２種以
上を組み合わせて使用することが重要であり、これ以外
のものを使用した場合には、後述するアルコール化合物
を使用した時にも保存安定性の低下を回避することが困
難となる。

【００２１】この一般式（２）において、Ｒ¹ 及びＲ²
は、それぞれ炭素原子数が１〜１０の一価の炭化水素基
であるが、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル
基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブ
テニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等の
アリール基、及びこれらの基の水素原子の一部または全
部をハロゲン原子、シアノ基、アルコキシ基等で置換し
た基、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、３，
３，３−トリフルオロプロピル基、２−シアノエチル
基、メトキシ基、エトキシエチル基等を例示することが
できる。本発明においては、これらの中でも炭素原子数
が６以下のものが好ましく、特にＲ¹ としてはアルキル
基、アルコキシアルキル基が好適であり、Ｒ² として
は、非置換または置換のアルキル基、アリール基が好適
である。

【００２２】また２価の有機基Ｒ³ は、炭素原子数が１
〜１０の範囲にあるものであり、例えばアルキレン基、
アリーレン基、オキシアルキレン基やイミノアルキレン
基などの置換アルキレン基、アルキレンアリーレン基、
オキシアルキレンアリーレン基やイミノアルキレンアリ
ーレン基などの置換アルキレンアリーレン基を挙げるこ
とができる。特にＲ³ として好適な基は、以下の通りで
ある。

【００２３】

【化６】

【００２４】さらにＲ⁴ は、水素原子または炭素原子数
が１〜１０の一価の炭化水素基であり、この一価炭化水
素基としては、Ｒ¹ 及びＲ² について例示したものを挙
げることができる。本発明において、特に好適なＲ
⁴ は、水素原子及びフェニル基である。

【００２５】また一般式（２）においてｍは２または３
の数であり、このことから、このアミノシラン化合物
は、ケイ素原子に結合している加水分解性の基（Ｒ
¹ Ｏ）を、２個または３個有していることが理解され
る。

【００２６】上述した一般式（２）で表されるアミノシ
ラン化合物として、特に好適なものとしては、これに限
定されるものではないが、以下のものを例示することが
できる。

【００２７】

【化７】 （Ｃ）アルコール化合物 本発明において、（Ｃ）成分のアルコール化合物は、保
存安定性向上剤として作用するものであり、一般的に言
って、前記（Ａ）成分１００重量部当り、５０〜２００
重量部、特に１００〜２００重量部の量で使用される。
５０重量部よりも少ないと、所望の保存安定性向上効果
が発現せず、また２００重量部よりも多量に使用した場
合には、ポリアミック酸（Ａ）の主溶剤に対する溶解性
を悪化させる等の不都合を生じることがある。

【００２８】かかるアルコール化合物としては、前記一
般式（３）で表されるものが単独であるいは２種以上の
組み合わせで使用される。この一般式（３）において、
Ｒは炭素原子数１〜４の一価炭化水素基であり、例えば
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の低級ア
ルキル基を挙げることができる。本発明において好適な
アルコール化合物は、これに限定されるものではない
が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ル、イゾプロパノール等である。

【００２９】硬化性樹脂組成物 上述した（Ａ）〜（Ｃ）成分を含有して成る組成物は、
一般的には適当な有機溶剤に溶解した溶液組成物の形で
保存され使用に供される。かかる溶剤としては前記
（Ａ）〜（Ｃ）成分の何れをも溶解するものが使用され
るが、具体的には、前述した（Ａ）成分のポリアミック
酸の合成に際して使用される有機溶剤を単独であるいは
２種以上の組み合わせで使用することができる。これら
の有機溶剤の使用量は特に制限されないが、通常、溶液
組成物中の固形分が１〜６０％、特に５〜４０％の範囲
となる量で使用することが好ましい。

【００３０】かかる本発明の硬化性樹脂組成物は、例え
ば前述したテトラカルボン酸二無水物とジアミンとを溶
剤中で反応させて得られたポリアミック酸の溶液に、前
記アミノシラン化合物とアルコール化合物とが稀釈され
ている溶剤溶液を添加し、混合攪拌することによって容
易に調製できる。

【００３１】またこの組成物中には、保存安定性や接着
性の改善及び耐熱性低下の防止等の本発明の目的を損な
わない範囲において、それ自体公知の種々の添加剤、例
えば帯電防止剤、酸化防止剤、着色剤、充填剤等を必要
に応じて配合することができる。

【００３２】この組成物は、これを加熱することによ
り、硬化してポリイミド樹脂を形成する。このポリイミ
ド樹脂は、耐熱性が良好であると共に、ニッケル、アル
ミニウム、シリコン、シリコン酸化膜等や、その他の金
属、ガラス、セラミックス等の種々の基材に対する接着
性が良好である。従って、各種電気・電子部品等の保護
材用のポリイミドフィルムの形成材料として極めて有用
であり、例えばスピンコート、浸漬等の手段により、シ
リコンウエハー、金属板、ガラス板、セラミックス基板
等の各種基材に塗布し、１００〜２００℃で0.５〜３時
間乾燥して溶剤を除去し、次いで２５０〜４００℃で0.
５〜３時間熱硬化させることによって、基材に良好に接
着したポリイミドフィルムが得られる。

【００３３】また本発明の組成物は、保存安定性に極め
て優れており、長期間保存していた場合にも、ゲル化を
生ぜず、その硬化性等が安定に保持され、実用性が極め
て高い。

【００３４】

【実施例】

実施例１ ３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物 15.42ｇと、４，４’−ジアミノジフェニルエ
ーテル 9.58 ｇとを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン 75.
０ｇ中で室温で反応させ、100 ｇのポリアミック酸溶液
を得た。３−アミノプロピルトリエトキシシラン1.25ｇ
とメタノール20.0ｇとをＮ−メチル−２−ピロリドン2
0.0ｇに溶解した液を、上記で得られたポリアミック酸
溶液に添加し、室温で１時間攪拌することによって硬化
性樹脂組成物を得た。この組成物の不揮発分濃度は、２
００℃／１時間の測定条件で１8.６重量％、粘度（25
℃）は 1,500cPであった。

【００３５】また、この組成物を５℃の温度に保存した
時の２５℃での粘度変化を調べたところ、３か月経過後
においても殆ど粘度変化が生じておらず、保存安定性が
良好であることを確認した。初期の粘度及び３か月経過
後の粘度を表１に示す。

【００３６】上記で得られた硬化性樹脂組成物をガラス
板上に塗布し、１５０℃／１時間の熱処理を行なった
後、引き続いて３５０℃／１時間の条件で熱処理を行な
うことによって硬化したポリイミドフィルムを得た。

【００３７】このフィルムの耐熱性を、示差熱天秤によ
り測定したところ、熱分解温度は、４４０℃であった
（この結果は、表１に併せて示した）。

【００３８】このフィルムの初期状態（硬化直後）及び
プレッシャークッカーにより120 ℃／2.1 気圧下に９６
時間経過後における接着性を、碁盤目剥離試験によって
評価したが、フィルムの剥離は全く認められなかった。
またガラス板に代えてシリコンウェーハを用い、その上
に同様にしてポリイミドフィルムを形成して接着性を評
価したが、同様に全くフィルムの剥離は認められなかっ
た。尚、この９６時間経過後における碁盤目試験の結果
は、表１に示した。

【００３９】実施例２ 実施例１で調製されたポリアミック酸溶液100 ｇに、３
−アミノプロピルトリエトキシシラン2.00ｇとエタノー
ル30.0ｇとをＮ−メチル−２−ピロリドン30.0ｇに溶解
した液を添加混合して、硬化性樹脂組成物を調製した。
この組成物の不揮発分濃度は、２００℃／１時間の測定
条件で１6.８重量％、粘度（25℃）は 1,050cPであっ
た。この組成物を用いて、実施例１と同様にして、粘度
変化、フィルムの熱分解温度及び接着性の試験を行い、
その結果を表１に示した。

【００４０】比較例１ エタノールを全く使用しない以外は実施例２と同様にし
て硬化性樹脂組成物を調製した。この組成物について、
実施例１と同様にして、粘度変化、フィルムの熱分解温
度及び接着性の試験を行い、その結果を表１に示した。
尚、粘度変化の結果から明らかな通り、この組成物は、
５℃の温度での保管時において大きく増粘してゲル化に
至り、長期保存には不適当である。

【００４１】比較例２ ３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物 15.42ｇと、４，４’−ジアミノフェニルエー
テル 8.62 ｇ及び１，３−ビス（３−アミノプロピル）
−テトラメチルジシロキサン1.19ｇとを、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン75.０ｇ中室温で反応させて100 ｇのポ
リアミック酸溶液を得た。この組成物について、実施例
１と同様にして、粘度変化、フィルムの熱分解温度及び
接着性の試験を行い、その結果を表１に示した。この示
差熱天秤による実験結果から明らかな通り、シロキサン
成分の導入によって、耐熱性（熱分解温度）が低下して
いることが認められる。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、耐熱性を損なうことな
くポリイミドフィルムの接着性を改善することができ、
また該フィルム形成用組成物の保存安定性は極めて高
く、長期間保存してもゲル化等が生じることはなく、実
用性が極めて高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋葉 秀樹 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）下記一般式（１）： 【化１】 式中、Ｘは、芳香族環または脂肪族環を含む４価の有機
   基、 Ｙは、２価の有機基である、で示される構成単位から成
   るポリアミック酸、 （Ｂ）下記一般式（２）： 【化２】 式中、Ｒ¹ 及びＲ² は、それぞれ同一でも異なっていて
   もよく、炭素原子数１〜１０の非置換もしくは置換の一
   価炭化水素基、 Ｒ³ は、炭素原子数１〜１０の二価の有機基、 Ｒ⁴ は、水素原子または炭素原子数１〜１０の非置換も
   しくは置換の一価炭化水素基、 ｍは、２または３である、で表されるアミノシラン化合
   物、 （Ｃ）下記一般式（３）： Ｒ−ＯＨ （３） 式中、Ｒは、炭素原子数１〜４の非置換もしくは置換一
   価炭化水素基である、で表されるアルコール化合物、を
   含有して成る硬化性樹脂組成物。