JPS62172081A - 接着促進剤 - Google Patents

接着促進剤

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JPS62172081A
JPS62172081A JP61231074A JP23107486A JPS62172081A JP S62172081 A JPS62172081 A JP S62172081A JP 61231074 A JP61231074 A JP 61231074A JP 23107486 A JP23107486 A JP 23107486A JP S62172081 A JPS62172081 A JP S62172081A
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ギヨビンダサマイ ピー.ラジエンドラン
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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】 発明の背景 本発明は、ポリイミr樹脂マトリックスと鉱物酸化物基
材から成る複合材料において、例外的に高い熱安定性と
卓越したカップリング効果を示す新規な有機官能性イミ
ドシランカップリング剤に関する。本発明はまたポリイ
ミド−鉱物酸化物複合材料中の化合物を会成し、単離し
そして使用する方法に関する。
集積回路の製造に際して、しばしば認定絶縁を与えるた
めに型模様をつけたポリイミド塗膜をそれンこ密着させ
たシリカ基材が使用される。しばしば、これらの回路は
約300℃以上1での高い温度で形成されるが、それは
回路形成に際して使用される接着促進剤が強い結合を与
えかつ熱的に安定になるために必要である。耐熱樹脂の
ためのシランカップリング剤を開発するために従来広範
囲にわたる研究がなされた。例えば、多数の反応性有機
官能芳香族シランが評価され〔例えば、Pleudde
mann、  Proceedings、  22nd
 AnnualMeeting of  tha  R
e1nforced  Plastics  Divi
sionof  the  5ociety  of 
 the  Plastics  工CLdu8tr7
 。
Sec、 9−Am  p−1(1967) )oそし
て熱安定性の等級が提案された。さらに最近に、エチレ
ン僑かげ芳香族シランが耐熱カップリング剤として提案
された( B、 Arkles ani W、 Pet
erson。
Proceedings 、  55 th Annu
al TechnicalConference、 R
e1nforcecL Plastics Compo
sites工ustitute 、  SP工(198
0))、  しかし、既知の化合物は、ポリイミド樹脂
とフィルムおよび鉱物酸化物基材から成る複仕材料の商
業的使用に際して必要な諸特性の全体的調和を示さなか
った。
これらの諸特性は溶解度、反応性、ポリイミドとの界面
に形成されるポリマーの相互に浸透する相醪性、および
その複合材料の高温への暴露に際して維持される界面に
おける高い接着強さを含む。
ポリイミド樹脂中にアミン官能シランを混入することに
より、接着促進剤による基材の前処理を行わずに複合材
料中におけるその改質ポリマーの接着強さを改良する試
みがなされた。そのような1内部混合”カップリングの
試みは、(その場合カンプリング剤は単離されず、特質
を明らかにされずかつ別々に使用されなかった)、例え
ば、ドイツ公開特許公報第2,838,874号および
米国特許第4,161,477号に開示されているか、
多くの制限を有するのでポリイミド複合材料用の耐熱カ
ップリング剤の問題に解決を与えるものではない。
ポリイミドと鉱物酸化物との間に強い結合を生成させか
つ熱安定性である接着を実現するカップリング剤を提供
することができれば望ましいことであった。そのような
カップリング剤は、複合製品、特に集積回路、の製造を
容易にすると考えられた。
発明の要約 本発明の化合物はポリイミドの広い用途に使用すること
ができる。そしてさらに、その構造を、官能価、溶解度
、相溶性、反応性および熱安定性の最も厳しい要求に適
合するように仕立てることができる。
本発明の化合物は武■のアミノ官能シラン全\、□、 〔上式中、Rは2よジ多い炭素原子?含む2価の基であ
夛、脂肪族(例えば、アルキレン、f!換アルキレン)
、芳香族(例えば、フェニレン葦たはナフチレン)、ま
たはアルキル芳香族であってよく、かつペテロ原子を置
換基としてまたは主鎖の部分として含有することができ
る。
RXは1〜6炭素原子の低級アルキルであり、Hllは
−OR”または1〜6炭素原子の低級アルキルである。
〕 (a)  式■の芳香族無水物 〔上式中、Hall ’、rl水素または1〜6炭素原
子のアルキルである。〕 (b)  弐■の芳香族二無水物 OO II    Il 〔上式中、Arは芳香族基であり、下記の式の例を含む
。〕 ]1 (c)E■の芳香族O−ジカルざン酸のジアルキルエス
テル 〔上式中 RIVは1〜6炭素原子の低級アルキルであ
) RVは1〜6炭素原子の低級アルコキシまたは塩素
のようなハライドである。〕、または(d)式■の芳香
族O1σ−テトラカルビン酸のアルキルエステル 11I II    Il 〔上式中 HIV、  RVおよびArは前記と同じ意
味を有する。つと反応させることにより製造される。
本発明の化合物は式■1によって表わされる。
上式中Aは または である。
アミノ官能シランと式11−jたは■の無水物の反応汀
中間体のアミド酸を生成する。一方、アミノ官能シラン
と式IV−ffiたliVのエステルの反応に中間体の
アミド酸エステルを生成する。こnらの中間体は、高い
温度にあうと、環化して水(アミド酸の場合)またはア
ルコール(アミド酸エステルの場合)を生成しながら相
当するイミドを形成する。この環化反応は、ケイ素原子
上のアルコキシド基の加水分解または縮合金蔵さない条
件の下に行うよう注厳しなげればならない。それはアル
コキシド官能基の存在がシラ/を鉱物酸化物に結合させ
るためおよびカップリング剤金硬化させるために不可欠
なためである。
カンプリング剤の合成に使用できる代表的アミノ官能シ
ランは次のものである。
H2N−CH2−CH2−(H2−,81(QC2H,
)3r−アミノプロピルトリエトキシ7ラン(A−11
o0)アミノエチルアミノメチルフェネチルトリメトキ
シシラン(A−0698) H2HCH,CH2CH25i−(OC2H,)。
CI(3 5−アミノプロビルメチルジェトキシシラン(A−07
42) p−アミノフェニルトリメトキシシラン(A−0725
)(メタ(5%)とパラ(95%)異性体の混合物)。
新規カンプリング剤の甘酸に使用できる代表的出発原料
の全体的要約を第1表に示す。
第1表 代表的出発原料(要約) (A−1100)   H2N−CH2−C’H2−C
H25i(OC2H5)z       1a(A−0
742)  H2N−(CH2)3=191(,0C2
H5h(CH3)   Id(PA)ジメチルエステル ○ ]1 (PMDA)テトラエチルエステル (BTDA)テトラメチルエステル ○      O      O II    II    It O              O 上記の説明および第1表におけるコード番号はPetr
arch System 、  工nc.社のカタログ
番号S−6からとったものであり、但しA−1100だ
けはUnion Carbide社の商品名称である。
以下の実施例において、シランはすべて使用前に蒸留さ
れた。シラ/A−口725は2回蒸留全必要とした。
代表的無水物の例をあげると、(i[a)、ベンゼン−
1.2−ジカルボン酸無水物(PA)、(Ill))、
ベンゼン−1.2,4.5−四カルポン酸二無水物(P
MDA)および(ICり 、ベンゾフェノン四カルボン
酸二無水物(BTDA)がある。以下に述べる実施例に
おいて、無水物に真空昇華するかまたは無水酢酸から再
結晶してから、使用前に150’Cの真空オーブン中で
乾燥された。また、以下に述べる実施例において、溶媒
、テトラヒドロフラン(THF)とトリエチルアミン(
Tl)、は乾燥されてから、使用前に精製された。
本発明の化合物はシラ/を無水物またはエステル反応体
と反応させることにより製造さnる。反応体が液体でな
く固体の形である場合に溶媒が使用される。適当な溶媒
の代表的な例はテトラヒドロフラン、ジオキサン、アセ
トニトリル、ジグライム( (lig17mθ)、NM
Pなどである。反応を室温または比較的低い温度で行な
って、アミド酸の早過ぎる環化とそれに伴うアルコキシ
ド官能基の加水分解または縮合の可能性を最小にするこ
とが望しい。ある場合には、アミド酸またにアミド酸エ
ステルを生成する望゛ましい反応を行うために高い@度
が必要である。しかし、反応温度は約10O′C以下に
、好ましくは約9 0 ”C以下に、維持されなければ
ならない。反応の第1段階で生成したアミド酸またはア
ミド酸エステルは欠(で反応の第2段階で加熱により環
化されて相当するイミド全形成するが、その際アルコキ
シ基金縮合させない。一般に、環化は約1 5 0 ”
Cと600 ’Cの間、好1しくは約180℃と2 5
 0 ’00間の温反で行われる。
本発明の化合物によって鉱物酸化物またぼ金1萬の基材
をポリイミドに結合させて複合材料を咋る際に、鉱物酸
化物または金属の基材埴1ず例えば酸素プラズマ゛また
に過酸化水素と水酸化ア/モ二ラムによって洗浄される
。適当な鉱物酸化物またに金属の代表的な例はシリカ、
アルミナ、ホウケイ酸塩、ケイ素、アルミニウムなどで
ある。本発明の一律様において、鉱物酸化物の表置全洗
浄の後てアンモニアで処理すると本発明の接着促進剤の
鉱物酸化物基材に対する接着力を大いに同上させること
が発見された。本発明の接着促進剤は、←)イミドの形
でまたは(b)アミド酸あるいはアミド酸エステルの形
で、鉱物酸化物基材の少なくとも一部(/i:塗布さn
る。その接着促進剤は基材上で約10[1’Cと100
℃の間の温度で約5〜60分加熱されることにより反応
性アルコキシ基金通して基材に結合する。ポリイミドま
たはその前駆物質の溶液を次に接着表面に塗布してから
、約3DO’0と350 ’Cの間の温度に約3D〜1
20分間加熱することにより結合させる。より高い温度
およびより長い硬化時間を採用することもできる。
詳細な説明 代表的有用なポリイミドは、ピロメリット酸の無水物と
4.4/−ジアミノジフェニルエーテルから製造される
型のものである。そのポリイミドは好1しくは次式を有
する。
上式中、矢Mは異性を表わし、Rは少なくとも2つの炭
素原子を含有する4価の有機基であり、各ポリアミI’
−[1単位の2つより多くないカルボニル基が前記の4
価の基のいすnか1つの炭素原子に付いている。Iは少
なくとも2つの炭素原子を含有する2価の基であり、隣
接するポリアミド−酸単位のアミド基がそれぞれ2価の
基の別々の炭素原子に付着しており、そしてnはポリア
ミド酸に少なくとも0.1のインヘレント粘変を与える
に十分な正の整数である。
好ましいポリイミダはカプトン(KaptOn* 登録
商標)であり、これはピロメリット酸二無水物と次の式
のジアミンから作られるポリイミドであり、 そして次の一般式を有する。
上式中、nは150から6501での範囲の整数であり
、このポリイミドは6肌ロDOから250.0D Dま
での範囲の平均分子量子育する。
上記のポリイミドおよびその製造法はEdwa rds
に発行された米国特許第3.197,614号に記載さ
れており、この開示は本出願に引用によって組み入れら
れる。
次の実施例は本発明を説明するものであって、本発明を
限定するために意図されるものではない。
上記に論じられた出発原料は以下の実施例において使用
さnるコード名と共に第1表に示されている。
三相フラスコ中で1.94!!のジメチルフタレートと
2.214 gのγ−アミノプロピルトリエトキシシラ
:y(A−1100)を窒素中で攪拌しながら160−
165°Cに加熱した。約6時間後に、反応混合物を冷
却すると、粘稠なオレンジ色の液体が定量的収量で単離
された。そのアミド酸エステルはテトラヒドロフラン(
THF)、インプロピルアルコール、アセトンなどに可
溶であった。その化合物のIRスペクトルはイミド基の
特徴である178[)、1710,1390および72
0cm−1に吸収を示し、かつまた$1−アルコキシ基
に相当する1 12O−124Dcrn−1付近に広い
吸収を示した。この化合物の元素分析結果を下に示す。
測定値  計算値 0%  57.60  58.11 N%   6.98   7.12 N%   4.03   3.99 実施例2 (CA−10) 2.189の精製ピロメリット酸二無水物(PMDA 
)の2Oml:0THF中混合物に4.43 gのシラ
ン(A−1100)を401のTHF中に含む#液を室
温で攪拌しながら加えた。その添加の過程に、溶液は均
一になったが、さらに溶液を室温で5時間攪拌した。薄
茶色の固体が、真空下に溶媒を除いた後て好収率で得ら
れた。
そのアミド酸のIRスペクトルは3400−32C]O
c!n−1の付近に広い吸収(−OH、−NH−)、1
705 tx−’ (C0OH)、1650 cm−’
 (−CONH−)、1120−1040錦−1(Si
−アルコキシ基)などに構造を確認する吸収を示した。
この化合物の元素分析結果を下に示す。
測定値  計算値 Cチ  50.03  50.91 Hチ   7,19   7.27 N%   4.49   4.24 実施例3(CA−IDa) 化合物(CA −10a)はピロメリット酸のテトラエ
チルエステルからアミド酸エステルの形に製造された。
1.83gのテトラエチルぎロメリテートを2.21 
Fのシラン(A−1100)と共に遅い窒素の流れの中
で撹拌しなから85−95°Cに加熱した。12時間後
に、反応混合物を冷却させた。
赤色の粘稠な液体が定量的に近い収率で得られた。
その化合物のIRスペクトルは3250m−1(−NH
−)、1720cm−1(−エステル)、1640cm
−’ (−CONH−)、1120−1050cm、−
1(si−アルコキシ)にアミド酸エステル構造を確認
する吸収を示した。
実施例4(CA−11) 3.22gのベンゾフェノン四カルボン酸二無水物(B
TDA )の3 Q y THF中混合物に4.43 
、!i’のA−1100の5C1mのTHF中haを(
覚袢しなから′   室温で加えた。その浴液は添加の
過程の間に均一になった。b&をさらに5時間攪拌した
。真空下に溶媒を除いた後、白色の固体が定量的収率で
得られた。
その化合物のIRスペクトルは広い吸収を5 450 
−3250c1rL”  (−OH,−NH−)、17
10cm ”  (C0OH)、1 660−1 64
0cnL1(−CO−。
C0NH−)の付近に、また1 120−1040cm
−1(Si−アルコキシ)の付近に広い吸収を示して、
その構造を確認した。この化合物の元素分析結果を下記
に示す。
測定値  計算値 0%  54.60  54.97 H%   6.73   6.81 Nチ   3.71   3.66 ■^                      の
実施例5(CA−11a) 2.07 gのテトラメチルベンゾフェノンテトラカル
ボキシレートと2.21 Fの(A−11Do)の混合
物f:溶媒なしで窒素の遅い流れの中に85−95°C
で加熱した。12時間後、粘稠な赤色の液体が好収率で
得られた。
この化合物のIRは吸収を3360−3250crn−
1(−HN−)、1720cm−1(エステル)、16
60−1640cm−1(−Co−、C:0NH)付近
に有し、また1120−1040ロー1(Sl−アルコ
キシ)付近に広い吸収を有する。
実施例6(CA−15) 昇華された無水フタル酸(,1,48g)の20彪のT
HF中溶液を、磁気攪拌機、滴下漏斗、窒素の入口およ
び乾燥管を装着した三相フラスコに入れた。この溶液に
、2.13.9のシランA−0725の3QmAのTH
F中溶液を徐々に加えた。その溶液を窒素下に4時間攪
拌してから、矢に室温で減圧下に溶媒を除いた。生成物
は淡黄色であり、定量的収率で得られた。
実施例7(OA−16) 精製無水フタル酸(1,48,!i’)の20−のTH
F中溶液を前記の実施例に述べた付属品で装備した三相
フラスコに入れた。シランA−0742(1,91N)
の60m1のTHF中溶液を窒素下に除徐に加えた。攪
拌を室温で4時間続けてから、次に減圧下に溶媒を除く
と、カップリング剤が定量的収率で単離された。生成物
は低融点の、ワックス状の無色の固体である。
2.18.9のPMDAを20九のTHFと共に前記の
付属品で装備した三頚フラスコ中に入れた。シランA 
−0725(4,279の40RETHF中溶液)を滴
下して加えた。添加の間に、浴液は次第に均一になり、
20分後には透明になった。その溶液を次に室温で4時
間攪拌した。減圧下に溶媒を除いた後、生成物が黄色の
固体として定量的収率で得られた。
実施例9(cA−18) 2.18gのPMDAを2Q ml ノTHF ト共K
 011 We C’装備をした三軸フラスコ中に入れ
た。3.83 、!i’のシランA−0742の4 [
] ml THF溶液を攪拌しながら滴下して加えた。
その溶液は添加の過程間に透明になった。次に室温で4
時間攪拌した後、溶媒を減圧下に蒸発させた。このカッ
プリング剤は無色の粘稠な液として定量的収率で得られ
た。
実施例10(CA−19) BTDA (3,22、!i’の3 [1rnl TH
F浴液)を前記の付属品で装備した三相フラスコに入れ
た。この溶液に、4.27 、!i’のシランA−07
25の40m6THF i液を室温で窒素下に徐々に加
えた。その浴液は約20分後に透明となり、それから室
温で約4時間攪拌された。溶媒を減圧下に蒸発させて淡
黄色の固体を定量的収率で得た。
実施例11 (CA−20) 3.22 gのBTDAの60me THF i液を前
記ノ付属品で装備した三軸フラスコ中に入れた。この浴
液に、3.83gのA−0742の40II THF浴
液を室温で窒素下に徐々に加えた。その浴衣は約60分
以内に均一になり、攪拌をさらに4時間続けた。それか
ら溶液を真空下に蒸発させて、カップリング剤を無色ワ
ックス状固体として定量的収率で得た。
実施例12 (CA−21 1,8gのメチルフタレートから調製された酸塩化物(
2−カルボメトキシベンゾイルクロリド)をこの反応に
使用した。七の酸塩化物の2QmATHF 浴液全前記
の付属品で装備した三頚フラスコに入れた。これに、2
.13 gのシランA −0725,1mbのトリエチ
ルアミンおよび6ONのTHFの混合溶液を水浴中で冷
しながら滴下して加えた。反応混合物を冷しながら1時
間攪拌してから、次に室温で約6時間攪拌した。その混
合物を次に濾過して沈殿したアミン塩酸塩を除いてから
、濾液を減圧下に蒸発させた。生成物は淡黄色であり、
定量的収率で得られた。
実施例13 (CA−22) 1.8gの相当する酸から得られた酸塩化物、2−カル
ボメトキシベンゾイルクロリド、f:2ONのTI(F
と共に前記の付属品で装備した三相りラスコに入れた。
1.91.!i’のシランA−0742,1mgのトリ
エチルアミンおよび2酎のTHFの混合溶液を氷冷した
酸塩化物溶液に徐々に加えた。反応混合物をさらに1時
間冷しながら攪拌してから、次に室温で6時間攪拌した
。その混合物′に濾過してアミン塩酸塩を除いてから、
濾液を減圧下に蒸発させた。生成物は淡黄色の粘稠な液
として定量的収率で得られた。
実施例14 (CA−23) 3.19 、!i+の2.5−ジカルボメトキシテレフ
タロイルクロリrの30 d THF !液を前記の付
属品で装備した三軸フラスコに入れた。これに、4.2
7 gのシランA−0725と21のトリエチルアミン
の4 () d THF 溶液を水浴中で冷しながら徐
々に加えた。反応混合物を冷しながら1時間攪拌してか
ら、さらに室温で4時間撹拌した。次にそれを濾過して
アミン塩酸塩を除き、溶媒を濾液から減圧下に除いた。
このカップリング剤は黄色固体として定量的収率で得ら
れた。
3.19gの2,5−シカルポメトキシテレフタロイル
クロリドの3 Q d THF’溶液を前記の付属品で
装備した三頚フラスコに入れた。水浴中に冷したこの溶
液に、3.83 #のシランA−0742と2mgのト
リエチルアミンの4 [] ml THF溶液を徐々に
加えた。その反応混合物を冷しながら1時間攪拌してか
ら、次に室温で4時間攪拌した。それからそれを濾過し
てアミン塩酸塩を除き、濾液を減圧下に蒸発させた。生
成物は淡黄色の固体として定量的収率で得られた。
実施例16 (cA−25) 3.86.!i’の相当する二酸二エステルから得られ
た二酸二塩化物、4 、4’−カルボニルジー2−カル
ボメトキシベンゾイルクロリド、を30nt6のTHF
と共に前記の付属品で装備された三軸フラスコに入れた
。水浴中に冷したこの溶液に、4.27gのシランA−
0725と2成のトリエチルアミンの40騒THF H
液を徐々に加えた。その混合反応物を水冷条件の下に1
時間攪拌してから、矢に室温で4時間攪拌した。矢にそ
れを濾過して塩を除いてから、濾液を減圧下に蒸発させ
た。黄色固体の生成物が定量的収率で得られた。
実施例17 (CA−26) 6.86 gの相当する二酸二エステルから得られた二
酸二塩化物、4.4’−カルボニルシー2−カルボメト
キシベンゾイルクロリド、を30−のTHFと共に前記
の付属品で装備した三頚フラスコに入れた。水浴中に冷
したこの浴液に、3.83&のシランA−0742,2
111Jのトリエチルアミンおよび4QmtのTHFの
溶液を徐々に加えた。その反応混合物を冷しながら1時
間攪拌してから、矢に室温で4時間攪拌した。反応混合
物を濾過して塩を除いてから、濾液を減圧下に蒸発させ
た。黄色ワックス状固体の生成物が定量的収率で得られ
た。
の60成のTHFに入れた。
水浴中に冷したこの溶液に、4.459のシランA−1
100,2mJのトリエチルアミンおよび40mδのT
HFを徐々に加えた。その混合物を冷しながら1時間攪
拌してから、次に室温で4時間攪拌した。次にそれを濾
過して沈殿したアミン塩酸塩を除いてから、濾液を減圧
下に蒸留した。淡黄色固体の生成物が定量的収率で得ら
れた。
3.869の二酸から誘導された二酸二塩化物、4.4
−カルボニルシー2−カルボメトキシベンゾイルクロリ
ド、を前記の付属品で装備した三軸フラスコ中の3Qm
dのTI(Fに入れた。水浴中に冷したこの溶液に、4
.43 、!i’のシランA−1100゜2祷のトリエ
チルアミン、および40rrLlのTHFの溶液を徐々
に加えた。その反応混合物を冷しながら1時間攪拌して
から、矢に室温で4時間攪拌した。その反応混合物を濾
過して塩を除いてから、濾液を減圧下で蒸発させた。淡
黄色の生成物が定量的収率で得られ・た。
ツゾリング剤 二頭フラスコ中で、L94.Fのジメチルフタレートと
3.329のA−0698を窒素の遅い気流中で攪拌し
なから125−35℃に加熱した。
12時間後に、反応混合物を冷却させた。粘稠な赤色の
液体が好収率で得られた。
この化合物のIRスペクトルは吸収t1780゜171
0.1390および720crn−1(イミド)に示し
、またこの化合物に特像的な広い吸収を1120−10
60cm−1(Si−アルコキシ)付近に示した。
実施例21(CA−13) 2.18gの精製PMDAを20廐のTHF中に含む溶
液に、6.63gのA−[1698の7QmgTHF溶
液を攪拌しながら徐々に加えた。その溶液がしばらくの
間Pこ均一になってから、固体が沈殿した。
さらに5時間攪拌した後、その固体は濾過により約90
%の収率で単離された。
この化合物のIRスペクトルは広い吸収を3400−3
200cTL−”、 1 660−1 580cm、−
” and 1100−1040 cm−上(Si−ア
ルコキシ)付近に示した。カルボニル領域における広い
ピークの説明は、この化合物が、カルざキシル基と共に
シラン部分の第2級アミン基の双性イオンとして存在す
るかも知れないということである。
これはまた反応媒体からの固形物の沈殿を説明できよう
。相当するアミド酸エステル化合物の合成がイオン対の
生成を避けるために行なわれた。
実施例22 (CA−13a) 三相フラスコ中で、1.83.@のテトラエチルピロメ
リテートと3.32 gのA−0698を窒素の遅い流
れの中で攪拌しながら100−110℃に加熱した。1
2時間後に、赤色の粘稠な液体が定量的収率で得られた
この化合物のIRスペクトルは3300−3200 c
rn−1(−NH−)、1720cm−1(エステル)
、1650crrr−1(−CONH−)および112
 [1−1041−1O40Si−フルコキシ)にアミ
ド酸エステルの構造を確認する吸収を示(−だ。
実施例23(CA−14) 3.22.90BTDAを601のTHF中に含む溶液
に、6.63.9のA−0698の73 [THF溶液
を室温で攪拌しながら加えた。その溶液はしばらくの間
透明になってから、固体が反応媒体より沈殿した。その
固体は濾過により80%の収率で単離された。
この化合物のIRスペクトルは広い吸収を3400−3
200,1670−1560および1100−106D
cX−1付近に示した。CA−13の場合と同様に、こ
れはイオン対の形成に帰せら幻る。
実施例24(CA−14a) 2.07 gのテトラメチルベンゾフェノンテトラカル
ボキシレートと6.39のA−0698を窒素の遅い流
れの中で撹拌しなから100−110’Cに加熱した。
12時間後に、褐色の粘稠敢の生成物が定量的収率で単
離された。
この化合物のIRスペクトル1433DO−3250c
WL−1(−NH−)、1720cyn−’ (エステ
ル)1660−1640cm−1(−CO−1−C’0
HN−)  および1120−j 040cTL−1(
Si−アルコキシ)に構造を確認する吸収を示した。
前記のアミド酸およびアミド酸エステル中間体の環化(
イミドの形成)のための条件を示差走査重量計(DSC
)においておよび熱重量分析(TEA)におけるit損
失曲線を測定することにより研究した。これらの研究は
du Font 91 DDSCによりおよびau P
onz 1090熱■量計付属品を装備したclu P
onZ 951 T()A計器により行なわれた。
DSC測定は10°C/分の加熱速度で行われ、またT
()A測定は20℃/分の加熱速度で、いずれも窒素雰
囲気中で、行われた。
硬化された加水分解物の熱安定性の研究のためアルコキ
シ基の加水分解を矢のようにして行なった。1gのアミ
ド酸またはアミド酸エステル中間体化合物を10計のT
HFに酊解してから、この浴液に蒸留水を曇るまで加え
た。その?!8液を室温で5時間攪拌した。溶媒′fc
X空下に除いた後、生成物を得た。熱的研究は4〜6時
間以内に行われた。
・CA−9(実施例1の生成物) CA −9の加水分解物のDSC分析は4つの吸熱吸収
を示し、その卓越した吸収は104℃に起っている。こ
れは、アルコキシ基の加水分解において生成するシラノ
ール基の縮合が1206C以下で起ることを示す。
cA−10(実施例2の生成物) CA−10のDf3C分析は170℃付近の最大吸収に
より、イミドへの環化が142℃で始まることを示す。
DSC測定から得られた残漬のIRスペクトルは次のイ
ミド構造を確認する吸収、1770.1710.139
0および720cyn−1(イミド)を示す。
cA−10a(実施例5の生成物) 化合物CA−1QaのDSC分析は262℃に最大を有
する広い吸熱吸収全示し、かつ269°C付近VC(T
GAからの)最大1量損失を有する。これは環化がアミ
ド酸エステルには相当するアミド酸(CA−10)化合
物よりも高い温度で起ることを示唆する。
化合物CA−i1のDSC分析は147℃に始まる広い
吸収を有し、そして最大値は175℃に起る。
塊化された化合物のIRスペクトルは特性吸収を177
5.1705.1690.1390.725cIrL−
1(イミド)におよび広いピークをi 1oo−105
0clrL−1(Si−アルコキシ)ニ示ス。
CA−11の加水分解物のDEC分析は90℃付近と1
96℃に最大を有する2つの広い吸熱吸収を有する。低
い方の温度の吸収はシラノール縮合に相当し、また高い
方の温度の吸収は環化に相当する。環化の最大吸収は、
シラノール縮合生成物の橋かけ構造のために、加水分解
されないイミYの場合よりも高い温度において生ずる。
化合物CA−11aのDSC分析はいかなる温度範囲に
おいても著しい吸熱吸収を示さない。しかしTC)Aに
おける最大嵐量損失は620℃付近に起る。
これは、環化がこのアミド酸エステル中間体については
CA−10およびCA−1Qaの場合よりも高い温度で
起ることを示す。
加水分解された生成物の硬化を2段階で行なった。初め
に、真空中110℃で一晩中、そして次に、180−1
85℃で2時間行なった。実際にこれらの硬化条件は本
発明のカップリング剤の使用のため適当である。後硬化
された加水分解物のIRスペクトルは特性イミドおよび
シロキサン吸収を示し、かつまた3000−2900c
IrL−1付近にC−H伸縮に相当する中位の吸収も示
す。動的熱安定性、850℃における1董残分および窒
素雰囲気中における等温安定性(重量損失による)を選
択された化合物につぎ、市販のカップリング剤(A−1
100)を参照して、第mWに要約して示す。
0A−9の硬化された加水分解物は487℃において分
解の開示を示しているが、これはA−1100(40D
’C)よりもはるかに高い。しかし425℃における等
温安定性はA−1100とCA−9について類似してい
る。この観察はA−1100化合物の加水分解物の比較
的高いシロキサン含量を反映している。そして前記2揮
の化合物の硬化された加水分解物について850°Cに
おける土量残分の大きな差は同様に説明することができ
よう。
化合物CA−10とCA−11の硬化された加水分解物
は500℃以上に分解温度を有し、かつそれぞれ425
°、!−450’Cの温度において2時間後の等温亜菫
残分を10%および20%以下に示している。CA−2
5の熱安定性はさらに高い。このデータは一般に新規カ
ップリング剤の卓越する熱安定性を反映している。A−
0698より製造の選択されたカッシリング剤について
の熱反応データを第1表に示す。
第N表 A−069838955 CA−1238546 CA−13440a61 CA−14450a           69a:上
記の値は10%1景損失に相当する。
CA−12とA−0698の硬化された加水分解物は類
似した見かけの熱安定性を有する。この場合に、イミド
基の導入はT()Aにおける熱反応を改良しない。熱分
解は一見したところではイミド基より他のどこか、おそ
らく側鎖において始まるらしい。この新規な化合物は出
発原料のシランと似た熱反応を有する。しかし、CA−
13とCA−14の硬化された加水分解物はA−069
8と比較して優れた熱安定性を有し、そしてム被損失は
ある温度範囲にわたって起る。これはイオン構造の不完
全環化に帰することができよう。そして完全環化は加水
分解生成物の等電点に相当するPJ(を必要とするであ
ろう。この現象は、用途のために使用される溶液の−を
調節する際に、熱安定性を改良する上で′M要な役割を
演するであろう。
シランA−1100、シランA−0698および実施例
1〜10に記載のカッ7’ IJング剤からの硬化され
た加水分解物についてのTGAデータの要約を第■衣に
示す。
第■表 A−11001a−40066 A−0698lb   −38955 CA−9Ia   Ila’      487   
  38CA−1[11a   Ilb       
503     66CA−10a    Ia   
llb’      275     38CA−11
Ia   Ic      512     61CA
−11a    Ia   nc’      287
     43CA−121b   ua/     
 385     46CA−13To   Ilb 
     440”     61CA−13a   
 !b   I[b’      410*58CA−
141b   nc      450     67
CA−14a    lb   uC/      3
09*64本 数値は10チ重量損失に相当する温度で
ある。
実施例27−カップリング効果の評価 実施例1〜24に述べたようにして製造されたカップリ
ング剤を、下記に要約される当業界に公知の方法により
ポリイミドのための接着促進剤としての効果について評
価することができる。特定の条件は化合物の溶解度に応
じて、また化学構造に関係するその他の性質に応じて修
正することができる。矢の実施例は新規化合物CA−1
1とC’A−25について数穐の基材上におけるカップ
リング効果と熱安定性の評価において得られた結果を示
す。他の化合物、他の基材および他の使用条件が本発明
の範囲内にあること、および次の実施例は新規化合物に
より得られる優れた結果について例証するものに過ぎな
いことは理解されねばならな(ゝ。
剥離試験試料の調製と剥離強さの測定 (a)  基材の調製とシランの塗布 基材を酸素プラズマ(例えば、出力ioow。
圧力6Q m torr 、  2分間)または化学処
理(例えは、蒸留水/過酸化水素/水酸化アルミニウム
の5/1 /1浴液、15分間、90°C)により洗浄
する。カップリング剤の溶液(例えば、A−1100の
水浴液、CA−11、CA−25の水/テトラヒドロフ
ラン(THF)混合溶液)を基材(例えば、ホウグイ酸
ガラス、酸化ケイ素がラスまたはシリコンウェーハ)上
に5 D OOrpmで60秒間回転塗布する。ポリイ
ミドの塗布の前に、シラン処理した基材を穏やかな温度
、代表的には110℃で10分間加熱した。
(b)  ポリイミドの塗布 ポリイミド(du Pont、 Pyralin 58
78 )のhaをシランを下塗りした基材上に4000
 rpmで60秒間回転塗布してから、160℃で10
分間焼付けた。この操作を所望の塗膜厚さを得るに必要
なだけ繰返した。塗膜の厚さは接着のために得られる価
値に1喪な効果を有する。ポリイミド塗膜の最終硬化は
空気中または窒素中(特に指定されなければ)、350
°Cで60分間であった。
(C)  接着力 接着力は標準法ASTMD−903(1978)の記載
に従がって5朋幅のストリップで5朋/分の速さの90
°剥離試験により測定した。結果はg/αで報告される
実施例28 この例は市販のカップリング剤(A−1100)と本発
明の化合物(CA、−11)を、数種の基材上で、同一
のカンフ0リング剤濃度(0,1% ) 、同じポリイ
ミドを使用して比較評価して得られた結果を示す。結果
は第7表に要約されている。剥離強さはポリイミド塗膜
の厚さの増加に伴なって増すものであるから、剥離強さ
の数値を比較する場合にはこのパラメータを考慮しなけ
ればならない。
実施例29 ポリイミド塗膜を窒素雰囲気中で硬化させた実験で得ら
れた結果を第■六に示す。基材は酸素プラズマにより洗
浄されたシリコンウェーハであった。市販のカップリン
グ剤A−11DOを0.1係水浴液から塗布したが、化
合物0A−25は9515 THF /水の0.5チ溶
液から塗布した。後者の場合に見かけのPFiをH(J
で6.0に調整し、かつその#液を塗布前に8時間室温
で熟成した。ポリイミドの塗布の前に、カップリング剤
で処理した基材をそれぞれの場合に110℃で10分間
硬化させた、回転流延されたボリイミIζ塗膜は窒素雰
囲気中り 50 ’Cで60分間硬化させた。第■表に
示さねた結果から明らかなように、CA−25の塗布の
ために使用された条件は、製造者により推せんされたよ
うにして塗布されたA−1100について得られた結果
に対して幾分劣る結果を与えた。しかし、実施例60に
述べる実験は、cA−25のための塗布条件が若干変更
される場合に約50チの剥離強さの向上が得られること
を示す。
実施例60 CA−25により下塗りした基材を硬化の前にアンモニ
ア蒸気に暴露することにより得られる剥離強さの改良。
CA−25の9515ジオキサン/水中の0.5チ浴液
をH(Jにより6.0の見かけの−に調整してから、前
記実施例29に述べたように8時間熟成した。それをシ
リコンウェー/%に回転流延法により塗布してから、そ
の下塗りされたウェーハを密閉した容器の中に14時間
貯蔵した。その容器に約200μの市販のNH,OH’
i入れたペトリ皿も置かれた。次にそれを硬化させてか
ら、ポリイミドを塗って、実施例29に述べたように硬
化させた。13.2−13.3μmのポリイミド塗膜の
厚さについて、ポリイミド塗膜の流延の曲にNH3蒸気
に暴妬された例では剥離強さが4459//crlL(
第VIA)から680g/cmの値まで増加した。この
値は、A−1100が接着促進剤として使用された場合
iC同じポリイミドの厚さについて得られた値と本質的
に同じである(第Vlff)。
第■戎 7.0〜7.3      350       46
010.0〜10.4      390      
 60016.2〜13.3      445   
    700実施例61 CA−11により得られる接着結合の熱反応が、酸素プ
ラズマで洗浄したシリコンウェーハ上の剥離強さを、空
気中および窒素中に400°Cで特定の時間その複合材
料を熱処理した後に、測定することにより評価された。
得られた結果を第41表に示す。
第〜■衣 0分    425”   425”   800  
 80010分   240  220      −
20分   210  200  −   −1.0時
間  170  160  700  7002.0時
間  120  120   −   −2.5時間 
          650  6506.0時間  
8〇− 4,0時間   −−、650600 本塗膜の厚さの効果全考慮して計算した9り離強さ。
塗膜の厚さ:空気中の試験用  5.5μm窒素中の試
験用 14.0μm カップリング剤ヲ塗布する条件: CA−11には9515THF/水の中の0.11量%
磐液A−1100VCは100%水o中のo、i亜it
s浴m30分間熟成、110℃で10分間硬化。
ポリイミドの硬化条件:350℃、窒素下に60分間。
実施例32 0.5%のCA−25が0.1%のCA−11の代りに
使用された試料の400℃に長時間暴露された後の剥離
強さの保持力がA−1100により得られるそねと第■
六に比較されている。これらの結果から明らかなことは
、CA−25についてその結合の熱安定性がCA、−1
1のそれよりもはるかに大きいばかりでなく、この特別
のカップリング剤によれば空気中400℃の条件で数時
間の後も優れた剥離強さを保持できることである。この
熱暴露条件は、シランカップリング剤が使用される大抵
の既知の複合材料用の接着結合を破壊する条件である。
窒素中では、CA−25についての剥離強さの値は40
0℃において4時間後も本質的に変らないQ 第■衣 0      100   100    100  
 1[302,581 実施例66 エステル−酸塩化物(第1Nのld、leおよびIff
)をそれぞれの無水物から次のように調製した。
無水7タル酸(7,4g)と無水アルコール(5,0成
)を約2時間加熱還流させた。過剰のメタノールを蒸留
し去り、1ONの乾燥ベンゼンを加えた。蒸留を継続し
てから、熱い粘稠の残留液を直ちに濾過した。冷却後分
離された白色の結晶をベンゼン−ヘキサン混合物から再
結晶させた。
収量: 7.5 g;融点81°C(文献値86°C)
ルクロリド金減圧で除去した。次に乾燥ベンゼン(10
1づつ6回)を加えてから、その溶液を真空蒸留して残
りの未反応チオニルクロリドを除いた。この未精製酸塩
化物を直ちにシランとの反応に使用した。
ド(Ilc) PMDA (27,25g )を253mlの乾燥メタ
ノールに加え、その混合物を無水物が溶解するまで(約
2時間)加熱還流させた。透明な溶液を約1251まで
濃縮してから、室温に1日間放置した。白色の固体が沈
殿したので、濾過により単離その二酸二エステル10g
tlCIIItJのチオニルクロリドに加え、95−1
00℃で約5時間還流させ、すべての固体が溶解してし
まうまで続けた。
次に過剰のチオニルクロリドを減圧で除いてから得らね
た白色固体を乾燥ベンゼンとへキサンの混合物から再結
晶させた。収量: 8.7 、!i’ ;融点135℃
(文献値168℃)。
BTDA (32,21を60rnlの乾燥メタノール
と共に約2時間加熱還流させてすべての固体を溶解させ
てしまってから、さらに1時間還流させた。
過剰のメタノールを室温で減圧下に除いた。かくし℃得
られた黄色の油を真空下(1O−2torr )に室温
で一晩中乾燥して、淡黄色の結晶性固体を得た。生成物
を熱へブタンで洗った後、X全オーブン中に60℃で一
晩中乾燥した。収量: 30.5 g(生成物は明確な
融点を有しない)。
上記のニエステル二m59に一15ffiAのチオニル
クロリドと共に95−100℃で5時間還流させること
によりニエステルニ酸塩化物を得た。過剰のチオニルク
ロリドを減圧下に蒸留して除去した。
乾燥ベンゼンc1omgづつ6回)を加えてから、溶液
を真空蒸留して未反応のチオニルクロリドを除いた。生
成物は淡黄色の低融点の固体であり、直ちにシランとの
反応のため使用された。
例としてあげられたエステル(第1表の■a′、■b′
およびI[c’)はフタル酸のジメチルエステル、ピロ
メリット酸およびベンゾフェノン四カルボン酸のテトラ
メチルおよびテトラエチルエステルである。これらの無
水物およびエステルの誘導体もゴた、もし分子中の置換
基および変性元素がアミノ官能シランの第1級アミノ基
、またはアルコキシド基と競合する反応に参入巳なけれ
は、本発明のカップリング剤を合成するために使用する
ことができる。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中Aは ▲数式、化学式、表等があります▼ および ▲数式、化学式、表等があります▼ から成る群より選択され、Rは2より多い炭素原子を有
    する2価の基であり、R^1は1〜6炭素原子の低級ア
    ルキルであり、R^1^1はOR^1または1〜6炭素
    原子の低級アルキルであり、R^1^1^1は水素また
    は1〜6炭素原子の低級アルキルであり、そしてArは
    芳香族基である。〕の接着促進剤。
  2. (2)Rがプロピレンである、特許請求の範囲第1項に
    記載の接着促進剤。
  3. (3)Rがエチルアミノメチルフェニルエチルである、
    特許請求の範囲第1項に記載の接着促進剤。
  4. (4)Rがフェニレンである、特許請求の範囲第1項に
    記載の接着促進剤。
  5. (5)Aがフェニレンである、特許請求の範囲第1項に
    記載の接着促進剤。
  6. (6)Aが無水フタル酸から誘導される、特許請求の範
    囲第1項に記載の接着促進剤。
  7. (7)Aがベンゾフェノン四カルボン酸二無水物から誘
    導される、特許請求の範囲第1項に記載の接着促進剤。
  8. (8)Aが無水ピロメリット酸から誘導される、特許請
    求の範囲第1項に記載の接着促進剤。
  9. (9)特許請求の範囲第1項に記載の接着促進剤により
    ポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成る
    群より選択される基材から成る複合製品。
  10. (10)特許請求の範囲第2項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  11. (11)特許請求の範囲第3項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  12. (12)特許請求の範囲第4項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  13. (13)特許請求の範囲第5項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  14. (14)特許請求の範囲第6項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  15. (15)特許請求の範囲第7項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  16. (16)特許請求の範囲第8項に記載の接着促進剤によ
    りポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から成
    る群より選択される基材から成る複合製品。
  17. (17)Aが4,4′−カルボニルジ−2−カルボメト
    キシベンゾイルハライドから誘導される接着促進剤。
  18. (18)特許請求の範囲第17項に記載の接着促進剤に
    よりポリイミドに接着された鉱物酸化物および金属から
    成る群より選択される基材から成る複合製品。
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