JPH0768256B2 - 新規イミダゾールシラン化合物及びその製造方法並びにそれを用いる金属表面処理剤 - Google Patents

新規イミダゾールシラン化合物及びその製造方法並びにそれを用いる金属表面処理剤

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JPH0768256B2
JPH0768256B2 JP4183783A JP18378392A JPH0768256B2 JP H0768256 B2 JPH0768256 B2 JP H0768256B2 JP 4183783 A JP4183783 A JP 4183783A JP 18378392 A JP18378392 A JP 18378392A JP H0768256 B2 JPH0768256 B2 JP H0768256B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属表面の防錆或いは
接着性の改善等を行うための表面処理剤、特にはプリン
ト回路用銅張積層板等に用いられる銅箔用表面処理剤と
して有用な新規なイミダゾールシラン化合物及びその製
造方法、並びにその用途に関する。
【0002】
【従来の技術】プリント回路用の銅張積層板は銅箔を紙
−フェノール樹脂含浸基材やガラス−エポキシ樹脂含浸
基材等に加熱、加圧して積層して形成され、これをエッ
チングして回路網を形成し、これに半導体装置等の素子
を搭載することにより電子機器用のボードが作られる。
これらの過程では、基材との接着、加熱、酸やアルカリ
液への浸漬、レジストインクの塗布、ハンダ付け等が行
われるため、銅箔には各種の性能が要求される。たとえ
ば、通常M面(粗化面、以下同様)と呼称されている基
材と接着される側には主として基材との接着性、耐薬品
性等が要求され、又M面の反対側の通常S面(光沢面、
以下同様)と呼称されている側には主として耐熱性、耐
湿性等が要求されている。又これらの両面には保管時に
銅箔の酸化変色のないことも要求されている。これらの
要求を満たすために、銅箔のM面には黄銅層形成処理
(特公昭51−35711号公報、同54−6701号
公報)、M、S双方の面にはクロメート処理、亜鉛また
は酸化亜鉛とクロム酸化物とからなる亜鉛−クロム基混
合物被覆処理等(特公昭58−7077号公報)が行わ
れている。ところで、最近銅箔のS面の耐熱性に関して
は、高耐熱樹脂等の出現により、従来の200℃×30
分からより高温の例えば220℃又は240℃×30分
の高温条件下でも酸化変色が起こらないこと等が要求さ
れるようになってきている。加えて、近年プリント配線
板の微細化への要請がますます増大化しているが、これ
に伴うエッチング精度の向上に対応するためM面にはさ
らに低い表面粗さ(ロープロファイル)も求められてい
る。しかし、M面の表面粗さは一方では基材との接着に
あたって、アンカー効果をもたらしているので、M面に
対するこのロープロファイルの要求と接着力の向上とは
二律背反の関係にあり、ロープロファイル化によるアン
カー効果の低減分は別の手段による接着力の向上で補償
することが必要である。
【0003】また接着力の増強手段としてあるいは前記
したロープロファイル化に伴う接着力の増強手段として
M面にシランカップリング剤を塗布する方法も提案され
ている(特公平2−19994号公報、特開昭63−1
83178号公報、特開平2−26097号公報)。
【0004】この種のシランカップリング剤としては、
ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキ
シエトキシ)シラン、3−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、2−(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、N−2−(アミノエチル)−
3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(ア
ミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フ
ェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−
メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプ
ロピルトリメトキシシラン等が知られている[「高分子
添加剤の最新技術」120〜134頁、シーエムシー、
1988年1月6日発行]。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たように最近プリント回路が緻密化しているので、使用
されるプリント回路用銅箔に要求される特性はますます
厳しくなっている。本発明は、こうした要請に対応でき
る、すなわち耐熱性に優れ、金属表面に対する防錆作用
が高く、しかも金属と樹脂基板との接着性を著しく向上
させることができる新規なシラン化合物、その製造方
法、及びそれを用いた新規な金属表面処理剤、特に銅箔
用表面処理剤を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
進めた結果、特定のイミダゾール環を有するシラン化合
物が金属表面に対し優れた防錆作用を有するとともに、
金属と樹脂基板との接着性を著しく向上させることを見
出した。
【0007】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
のであり、その要旨は、 (1)下記一般式(1)、(2)又は(3)で表される
新規イミダゾールシラン化合物。
【0008】
【化3】
【0009】(ただし、一般式(1),(2)又は
(3)において、R1は水素又は炭素数が1〜20のア
ルキル基、R2は水素、ビニル基又は炭素数が1〜5の
アルキル基、R3,R4は炭素数が1〜3のアルキル基、
nは1〜3) (2)下記一般式(4)で表されるイミダゾール化合物
と下記一般式(5)で表される3−グリシドキシプロピ
ルシラン化合物とを、80〜200℃で反応されること
を特徴とする請求項1記載のイミダゾールシラン化合物
の製造方法。
【0010】
【化4】
【0011】(ただし、一般式(4),(5)におい
て、R1は水素又は炭素数が1〜20のアルキル基、R2
は水素、ビニル基又は炭素数が1〜5のアルキル基、R
3,R4は炭素数が1〜3のアルキル基、nは1〜3)及
び (3)前記1記載の一般式(1)、(2)又は(3)で
表されるイミダゾールシラン化合物の少なくとも1種を
有効成分とする金属表面処理剤。
【0012】(4)前記1記載の一般式(1)、(2)
又は(3)で表されるイミダゾールシラン化合物の少な
くとも1種を有効成分とする銅箔用表面処理剤にある。
【0013】以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【0014】上記一般式(1)、(2)又は(3)にお
けるR1は、水素又は炭素数が1〜20のアルキル基で
あるが、特には合成の容易性から水素、メチル基、エチ
ル基、ウンデシル基、ヘプタデシル基等が好適である。
2は水素、ビニル基又は炭素数が1〜5のアルキル基
であるが、特には合成の容易性から水素、メチル基、ビ
ニル基等が好適である。R3又はR4は炭素数が1〜3の
アルキル基であるが、特には合成の容易性からメチル
基、エチル基が好適である。またnは1〜3である。
【0015】本発明の上記イミダゾールシラン化合物
(1)、(2)又は(3)は、一般式(4)で表される
イミダゾール化合物と一般式(5)で表される3−グリ
シドキシプロピルシラン化合物とを、80〜200℃で
反応させることにより製造することができる。その反応
を式で示すと次のようになる。
【0016】
【化5】
【0017】(上記式中、R1は水素又は炭素数が1〜
20のアルキル基、R2は水素、ビニル基又は炭素数1
〜5のアルキル基、R3及びR4は炭素数1〜3のアルキ
ル基、nは1〜3を表す)上記一般式(4)で表される
イミダゾール化合物として好ましいのは、イミダゾー
ル、2−アルキルイミダゾール、2,4−ジアルキルイ
ミダゾール、4−ビニルイミダゾール等である。これら
のうちとくに好ましいのは、イミダゾール;2−アルキ
ルイミダゾールとしては、2−メチルイミダゾール、2
−エチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、
2−ヘプタデシルイミダゾール;また、2,4−ジアル
キルイミダゾールとしては、2−エチル−4−メチルイ
ミダゾール等を挙げることができる。又上記一般式
(5)で表される3−グリシドキシプロピルシラン化合
物は、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラ
ン、3−グリシドキシプロピルジアルコキシアルキルシ
ラン、3−グリシドキシプロピルアルコキシジアルキル
シランであり、これらのうちとくに好ましいものを挙げ
れば、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン
としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ま
た3−グリシドキシプロピルジアルコキシアルキルシラ
ンとしては、3−グリシドキシプロピルジメトキシメチ
ルシラン、3−グリシドキシプロピルアルコキシジアル
キルシランとしては、3−グリシドキシプロピルエトキ
シジメチルシラン等である。
【0018】上記イミダゾール化合物と3−グリシドキ
シプロピルシラン化合物との反応は、80〜200℃の
温度に加熱したイミダゾール化合物に0.1〜10モル
倍量の3−グリシドキシプロピルシラン化合物を滴下さ
せながら行うと良く、反応時間は5分〜2時間程度で十
分である。この反応は特には溶媒を必要とはしないが、
クロロホルム、ジオキサン、メタノール、エタノール等
の有機溶剤を反応溶媒として用いてもよい。尚、この反
応は、水分を嫌うので、水分が混入しないように、乾燥
した窒素、アルゴン等の水分を含まない気体の雰囲気下
で行うことが好ましい。
【0019】この反応において、上記一般式(1)、
(2)及び(3)で示したイミダゾールシラン化合物は
混合物の状態で得られるが、これらの化合物は、溶解度
の差を利用する方法、カラムクロマトグラフィー等の既
知の手段により精製され、単離されうる。尚、金属表面
処理剤として用いる場合は、これらのイミダゾールシラ
ン化合物は必ずしも単離する必要はなく、混合物のまま
用いることが簡便で好ましい。なお、生成物中の各成分
組成は、一般に一般式(1):同(2):同(3)=
(40〜80):(10〜30):(5〜40)(液体
クロマトグラフィーで分析したときの面積比)である。
【0020】上記イミダゾールシラン化合物を金属表面
処理剤として用いる場合、その対象金属には特に制限は
ない。たとえば銅、亜鉛及びこれらの合金等の表面処理
剤として有用である。しかし、銅の表面処理剤として用
いることが好適であり、特にはプリント回路用銅張積層
板等に用いられる銅箔の表面処理剤として用いると本発
明の効果を十分に発揮することができる。この銅箔には
銅箔の表面を粗面化処理したもの、銅箔に黄銅層形成処
理したもの、クロメート処理したもの、亜鉛−クロム基
混合物被覆処理したもの等も包含される。
【0021】上記イミダゾールシラン化合物は、少なく
ともその一種をそのまま直接金属表面に塗布してもよい
が、水、メタノール、エタノール等のアルコール類、更
には、アセトン、酢酸エチル、トルエン等の溶剤で0.
001〜20重量%になるように希釈し、この液に金属
を浸漬させる方法で塗布することが簡便で好ましい。
尚、このイミダゾールシラン化合物は単独で用いてもよ
いが、複数のイミダゾールシラン化合物を混合して用い
てもよく、また他の防錆剤、或いは、カップリング剤等
と混合して用いてもよい。
【0022】
【実施例】イミダゾールシラン化合物の合成1 (イミダゾール化合物と3−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシランとの反応) 実施例1 イミダゾール3.4g(0.05mol)を95℃で融
解し、アルゴン雰囲気下で撹拌しながら、3−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン11.8g(0.05
mol)を30分間かけて滴下した。滴下終了後、さら
に95℃の温度で1時間反応させた。
【0023】反応生成物は透明な橙色の粘稠な液体(以
下「混合成分1」という)として得られた。
【0024】この生成物は透明な橙色の粘性液体で数週
間以上ゲル化せず安定であった。また水、アルコール、
クロロホルム等に可溶であり、液体クロマトグラフィー
及びゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより3
成分の混合物であることを確認した。
【0025】又、この一部を採取して、1H−NMRで
分析した結果、>NHピークは完全に消失しており、反
応は完全に進行していた。又IRよりOH基の伸縮振動
のピークも確認され、これからも上記した反応が進行し
たことがわかった(図1、2)。
【0026】上記反応生成物7.5gにクロロホルム4
mlを添加して当該生成物を溶解し、次いで、これをテ
トラヒドロフラン150ml中に注いだ。析出物をろ過
して除去した後、溶媒を留去し粘性液体4.3gを得
た。これを液体クロマトグラフィー及びゲルパーミエー
ションクロマトグラフィーにより測定した結果、単成分
(以下「化合物1」という)であることが確認された。
【0027】化合物1及び混合成分1について1H−N
MR、IR、MSスペクトル分析を行った。(混合成分
1の1H−NMRスペクトルを図1に同IRスペクトル
を図2、又化合物1の1H−NMRスペクトルを図3
に、同IRスペクトルを図4に示す。)この結果を次に
示した。
【0028】(化合物1)1 H−NMR(CDCl3,δppm);0.4〜0.7
(m,2H)、1.5〜1.8(m,2H)、2.9〜
4.3(m,13H)、6.93(s,1H)、6.9
5(s,1H)、7.44(s,1H) IR(neat,cm‐1);2940〜2840(ν
CH)、1090、810(νSiOMe) MS;272(M+) (混合成分)1 H−NMR(CDCl3,δppm);0.4〜0.7
(m,2H)、1.4〜1.7(m,2H)、3.0〜
4.3(m,14.8H)、6.8〜7.0(m,2
H)、7.3(s,1H)、7.2〜7.5(m,1
H) IR(neat,cm‐1);3500〜3000(ν
OH)、2940〜2840(νCH)、1090、820
(νSiOMe) これらの結果から、上記化合物1は上記一般式(2)に
おいてR1,R2が水素、R3がメチル、nが3である下
記式(2−1)の構造を有し、混合成分1には式(2−
1)の化合物の他、下記式(1−1)及び(3−1)の
構造を有する化合物が混合していることが分かった。そ
して、この3成分の混合組成比はエタノール/ヘキサン
溶媒、液体クロマトグラフィーで分析したときの面積比
でおよそ式(1−1):(2−1):(3−1)=4
5:22:33であった。
【0029】
【化6】
【0030】実施例2〜7 実施例1のイミダゾールに代えて、表1に示したイミダ
ゾール化合物を使用し、又、反応温度を表1に示した反
応温度とした以外は実施例1と同様に反応を行った。
【0031】
【表1】
【0032】反応生成物は、いずれも透明な橙色の粘稠
な液体として得られた。生成物は実施例1と同様、1
−NMRとIRにより同定し、それぞれ前記一般式
(1),(2)及び(3)に対応する構造を有する混合
物であることを確認した。
【0033】次に、以上生成したイミダゾールシラン
(混合成分1〜7および化合物1)を銅箔の表面処理剤
として評価した。評価方法は以下の通りである。
【0034】耐熱性試験 電解銅箔(厚さ75μm、4.5×4.5cm)をアセ
トンで脱脂し、3%の硫酸水溶液で洗浄した。この銅箔
の光沢面に、前記で得られた化合物1及び混合成分1〜
7のイミダゾールシラン化合物をそれぞれ6重量%の濃
度になるようにメタノールに溶解し、この溶液をスピン
コーターで塗布し、0.3μmのイミダゾールシラン化
合物の薄膜を作成し、これを試験片とした。
【0035】この試験片をそれぞれ、180℃、200
℃、220℃、240℃の温度の恒温槽に30分間入れ
て、加熱処理した。比較のため、上記イミダゾールシラ
ン化合物に代えて、シランカップリング剤として市販さ
れている3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(以下単に「エポキシシラン」と言う)の10重量%メ
タノール溶液を同様に0.3μm塗布した銅箔及び何も
塗布しない銅箔(以下「ブランク」とする)について同
様に加熱処理した。加熱後の変色の程度で耐熱性を評価
し、結果を表2に示した。
【0036】耐湿性試験 上記耐熱性試験と同様にしてイミダゾールシラン、エポ
キシシランを塗布した試験片及ブランクを温度80℃、
湿度95%の恒温槽に24時間入れ、変色の程度で耐湿
性を評価した。この結果も表2に併せて示した。
【0037】接着性試験 電解銅箔(33μm)の粗化面に黄銅層を形成後、亜鉛
又は酸化亜鉛とクロム酸化物との亜鉛−クロム基混合物
をめっき被覆した銅箔(25×25cm)を、イミダゾ
ールシランの0.4重量%メタノール溶液に浸漬した。
これをクリップで吊り下げ、余分な液を落とした後、1
00℃の乾燥器中で、5分間乾燥した。そして前記銅箔
の粗化面をガラス繊維クロスにエポキシ樹脂を含浸させ
た基材に接着し、JIS C 6481に規定する方法
により常態ピール強度を測定した。比較のため、イミダ
ゾールシランの代わりにエポキシシランを用いて同様の
処理を行ったもの及び浸漬処理を行わないものについて
も同様の方法で接着性を試験した。この結果も表2に併
せて示した。
【0038】
【表2】
【0039】(注)耐熱性、耐湿性試験;5:変色な
し、4:わずかに変色3:少し変色、2:橙色または黄
色に変色、1:黒褐色に変色 実施例8〜10イミダゾールシラン化合物の合成2 (イミダゾール化合物と3−グリシドキシプロピルトリ
エトキシシランとの反応)表3に示したイミダゾール化
合物を使用し、3−グリシドキシプロピルシラン化合物
を3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランとし、
表3に示した反応温度で実施例1と同様の反応をした。
【0040】
【表3】
【0041】反応生成物は、いずれも透明な橙色の粘稠
な液体として得られた。生成物は実施例1と同様、1
−NMRとIRにより同定し、それぞれ前記一般式
(1)、(2)及び(3)に対応する構造を有する混合
物であることを確認した。
【0042】以上生成したイミダゾールシラン(混合成
分8〜10)を銅箔の表面処理剤として実施例1〜7の
方法と同様の方法で光沢面について耐熱性、耐湿性、粗
化面について接着性を評価した。結果を表4に示した。
【0043】
【表4】
【0044】耐熱性、耐湿性試験;5:変色なし、4:
わずかに変色、3:少し変色、2:橙色または黄色に変
色、1:黒褐色に変色 実施例11〜14イミダゾールシラン化合物の合成3 (イミダゾール化合物と3−グリシドキシプロピルジメ
トキシメチルシランとの反応)表5に示したイミダゾー
ル化合物を使用し、3−グリシドキシプロピルシラン化
合物を3−グリシドキシプロピルジメトキシメチルシラ
ンとし、表5に示した反応温度で実施例1と同様の反応
をした。
【0045】
【表5】
【0046】反応生成物は、いずれも透明な橙色の粘稠
な液体として得られた。生成物は実施例1と同様1H−
NMRとIRにより同定し、それぞれ前記一般式
(1)、(2)及び(3)に対応する構造を有する混合
物であることを確認した。
【0047】図5は生成物混合成分11の1H−NMR
スペクトル、図6は同IRスペクトルである。
【0048】これらの分析の結果を示すと、1 H−NMR(CDCl3 δppm) −0.2(s,3H)、0.1〜0.4(m,2H)、
1.1〜1.4(m,2H)、2.9〜3.3(m,8
H)、3.6〜3.9(m,3H)、6.6(s,1
H)、6.7(s,1H) 7.1(s,1H)、7.2(s,1H) IR(neat,cm-1) 3600〜3000(νOH)、2940〜2830(ν
CH)、1260(δCH(SiMe))、1090,81
5(νSiOMe)、780((νSiC(SiMe)) 以上生成したイミダゾールシラン(混合成分11〜1
4)を銅箔の表面処理剤として実施例1〜7の方法と同
様の方法で光沢面について耐熱性、粗化面について接着
性を評価した。結果を表6に示した。
【0049】
【表6】
【0050】耐熱性、耐湿性試験;5:変色なし、4:
わずかに変色、3:少し変色、2:橙色または黄色に変
色、1:黒褐色に変色 実施例15〜17イミダゾールシラン化合物の合成4 (イミダゾール化合物と3−グリシドキシプロピルエト
キシジメチルシランとの反応)表7に示したイミダゾー
ル化合物を使用し、3−グリシドキシプロピルシラン化
合物を3−グリシドキシプロピルエトキシジメチルシラ
ンとし、表7に示した反応温度で実施例1と同様の反応
を行った。
【0051】
【表7】
【0052】反応生成物は、いずれも透明な橙色の粘稠
な液体として得られた。生成物は実施例1と同様1H−
NMRとIRにより同定し、それぞれ前記一般式
(1)、(2)及び(3)に対応する構造を有する混合
物であることを確認した。
【0053】又、実施例15で得られた生成物の組成比
は式(1):式(2):式(3)=73:19:8(T
HF溶媒ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(G
PC)で分析したときの面積比)であった。
【0054】図7は生成物混合成分15の1H−NMR
スペクトル、図8は同IRのスペクトルである。これら
の分析結果を示すと、1 H−NMR(CDCl3 δppm) 0〜0.1(m,6H)、0.4〜0.7(m,2
H)、1.1〜1.3(m,3H)、1.4〜1.7
(m,2H)、3.2〜3.5(m,4H)、3.6〜
3.7(q,2H)、3.9〜4.2(m,3H)、
6.9(s,1H)、7.0(s,1H) 7.3(s,1H)、7.5(s,1H) IR(neat,cm-1) 3500〜3000(νOH)、2950〜2850(ν
CH)、1255[δCH(SiMe)]、1110,10
90(νSiOEt)、805,780[νSiC(SiM
e)] 以上生成したイミダゾールシラン(混合成分15〜1
7)を銅箔の表面処理剤として実施例1〜7の方法と同
様の方法で光沢面の耐熱性を評価した。結果を表8に示
した。
【0055】
【表8】
【0056】耐熱性、耐湿性試験;5:変色なし、4:
わずかに変色、3:少し変色、2:橙色または黄色に変
色、1:黒褐色に変色 以上の結果から本発明の化合物が、金属の表面処理剤と
して耐熱性、耐湿性(防錆作用)、接着向上作用等に優
れていることがわかる。
【0057】
【発明の効果】本発明の新規なイミダゾールシラン化合
物は金属表面処理剤、特に銅箔用表面処理剤として有用
なもので、耐熱性及び防錆作用に優れ、しかも金属と樹
脂基板との接着性を著しく向上させることができるとい
う効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】混合成分1の1H−NMRスペクトル
【図2】同IRスペクトル
【図3】化合物1(式(2−1))の1H−NMRスペ
クトル
【図4】同IRスペクトル
【図5】混合成分11の1H−NMRスペクトル
【図6】同IRスペクトル
【図7】混合成分15の1H−NMRスペクトル
【図8】同IRスペクトル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)、(2)又は(3)で
    表される新規イミダゾールシラン化合物。 【化1】 (ただし、一般式(1),(2)又は(3)において、
    1は水素又は炭素数が1〜20のアルキル基、R2は水
    素、ビニル基又は炭素数が1〜5のアルキル基、R3
    4は炭素数が1〜3のアルキル基、nは1〜3)
  2. 【請求項2】 下記一般式(4)で表されるイミダゾー
    ル化合物と下記一般式(5)で表される3−グリシドキ
    シプロピルシラン化合物とを、80〜200℃で反応さ
    れることを特徴とする請求項1記載のイミダゾールシラ
    ン化合物の製造方法。 【化2】 (ただし、一般式(4),(5)において、R1は水素
    又は炭素数が1〜20のアルキル基、R2は水素、ビニ
    ル基又は炭素数が1〜5のアルキル基、R3,R4は炭素
    数が1〜3のアルキル基、nは1〜3)
  3. 【請求項3】 請求項1記載の一般式(1)、(2)又
    は(3)で表されるイミダゾールシラン化合物の少なく
    とも1種を有効成分とする金属表面処理剤。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の一般式(1)、(2)又
    は(3)で表されるイミダゾールシラン化合物の少なく
    とも1種を有効成分とする銅箔用表面処理剤。
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