TW201922763A - 四唑矽烷化合物、該化合物之合成方法及其之應用 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種新穎之四唑矽烷化合物及其合成方法、以及以該四唑矽烷化合物作為成分之矽烷偶合劑,以及提供一種使用該四唑矽烷化合物之表面處理液、表面處理方法及材質互異之2種材料之接黏方法。本發明之四唑矽烷化合物係化學式(I)所表示之化合物。(式中之X、R、n分別與說明書中記載之定義相同。)
Description
本發明係關於一種新穎之四唑矽烷化合物、以及使用該四唑矽烷化合物之表面處理液、表面處理方法及其之應用。
作為矽烷偶合劑之成分,一直以來使用分子中具有矽原子之有機化合物。此種物質於分子中具有親和性不同之官能基,通常作為將不相容之有機材料與無機材料連結之中間角色發揮功能。因此,對於複合材料之開發或生產而言為不可或缺之藥劑。
於專利文獻1中,作為玻璃或金屬與橡膠之接黏用底塗劑中使用之矽烷偶合劑之成分,提案有三唑或噻二唑等含氮雜環與三甲氧基矽烷基或三乙氧基矽烷基等矽烷基經由具有硫醚(sulfide)鍵等之有機基鍵結而成之構造之各種物質。
於專利文獻2中,作為鋁及鎂合金之腐蝕抑制劑所使用之矽烷化合物,提出有1N-三甲氧基矽烷基丙基-1,2,4-三唑。
專利文獻1:日本專利特開2002-363189號公報
專利文獻2:美國專利申請公開第2012/0021232號說明書
本發明之目的在於提供一種新穎之四唑矽烷化合物及其合成方法、以及以上述新穎之四唑矽烷化合物作為成分之矽烷偶合劑。
又,本發明之目的在於提供一種使用該四唑矽烷化合物之表面處理液、表面處理方法及相異材料之接黏方法。
本發明者等人為了解決上述課題而反覆進行努力研究,結果發現,藉由使四唑化合物與鹵化烷基矽烷化合物反應而能夠合成新穎之四唑矽烷化合物,從而完成了本發明。
即,本發明如以下之[1]~[34]所述。
[1]一種四唑矽烷化合物,其係由化學式(I)表示。
(式(I)中,X表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳基、芳烷基、碳數1~6之烷硫基或可具有取代基之胺基;n表示1~12之整數;R表示甲基或乙基。)
[2]一種如上述[1]之四唑矽烷化合物之合成方法,其係使化學式(II)所表示之四唑化合物與化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物進行反應。
(式(II)中,X與上述相同。)
[化3]Hal-(CH2)n-Si(OR)3 (III)
(式(III)中,R及n與上述相同;Hal表示氯原子、溴原子或碘原子。)
[3]一種矽烷偶合劑,其係以下述化學式(IV)所表示之四唑矽烷化合物作為成分。
(式(IV)中,X表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳基、芳烷基、碳數1~6之烷硫基或可具有取代基之胺基;n表示1~12之整數;R表示甲基或乙基;m表示0或1~3之整數。)
[4]一種表面處理液,其含有下述化學式(IV)所表示之四唑矽烷化合物。
(式(IV)中,X表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳基、芳烷基、碳數1~6之烷硫基或可具有取代基之胺基;n表示1~12之整數;R表示甲基或乙基;m表示0或1~3之整數。)
[5]如上述[4]記載之表面處理液,其用於對自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之至少1種表面進行處理。
[6]如上述[4]記載之表面處理液,其用於將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
[7]如上述[5]或[6]記載之表面處理液,其中,上述金屬係自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群選擇之至少1種。
[8]如上述[5]或[6]記載之表面處理液,其中,上述金屬為銅或銅合金。
[9]如上述[5]或[6]記載之表面處理液,其中,上述無機材料係自矽、陶瓷、玻璃及無機鹽所構成之群選擇之至少1種。
[10]如上述[9]記載之表面處理液,其中,上述陶瓷係自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群選擇之至少1種。
[11]如上述[5]或[6]記載之表面處理液,其中,上述樹脂材料係自丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂及聚醯亞胺樹脂所構成之群選擇之至少1種。
[12]一種金屬之表面處理方法,其係使如上述[4]記載之表面處理液與金屬之表面接觸。
[13]如上述[12]記載之金屬之表面處理方法,其中,上述金屬係自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群選擇之至少1種。
[14]如上述[12]記載之金屬之表面處理方法,其中,上述金屬為銅或銅合金。
[15]如上述[14]記載之金屬之表面處理方法,其中,於使上述
表面處理液與銅或銅合金之表面接觸之前,使包含銅離子之水溶液與上述銅或銅合金之表面接觸。
[16]如上述[14]或[15]記載之金屬之表面處理方法,其中,於使上述表面處理液與銅或銅合金之表面接觸之後,使酸性水溶液或鹼性水溶液與上述銅或銅合金之表面接觸。
[17]一種無機材料之表面處理方法,其係使如上述[4]記載之表面處理液與無機材料之表面接觸。
[18]如上述[17]記載之無機材料之表面處理方法,其中,上述無機材料係自矽、陶瓷、玻璃及無機鹽所構成之群選擇之至少1種。
[19]如上述[18]記載之無機材料之表面處理方法,其中,上述陶瓷係自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群選擇之至少1種。
[20]一種樹脂材料之表面處理方法,其係使如上述[4]記載之表面處理液與樹脂材料之表面接觸。
[21]如上述[20]記載之樹脂材料之表面處理方法,其中,上述樹脂材料係自丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂及聚醯亞胺樹脂所構成之群選擇之至少1種。
[22]一種金屬與樹脂材料之接黏方法,其係使如上述[4]記載之表面處理液與金屬及樹脂材料之至少一者接觸而形成化合皮膜,並經由上述化合皮膜將上述金屬與上述樹脂材料相互接黏。
[23]一種無機材料與樹脂材料之接黏方法,其係使如上述[4]記載之表面處理液與無機材料及樹脂材料之至少一者接觸而形成化合皮膜,並經由上述化合皮膜將上述無機材料與上述樹脂材料相互
接黏。
[24]一種金屬與無機材料之接黏方法,其係使如上述[4]記載之表面處理液與金屬及無機材料之至少一者接觸而形成化合皮膜,並經由上述化合皮膜將上述金屬與上述無機材料相互接黏。
[25]一種印刷配線板,其係經由利用如上述[4]記載之表面處理液所形成之化合皮膜將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
[26]一種半導體晶圓,其係經由利用如上述[4]記載之表面處理液所形成之化合皮膜將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
[27]一種電子裝置,其係經由利用如上述[4]記載之表面處理液所形成之化合皮膜將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
[28]一種絕緣性組成物,其含有如上述[3]記載之矽烷偶合劑及樹脂材料或無機材料。
[29]如上述[28]記載之絕緣性組成物,其中,上述樹脂材料係自丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂及聚醯亞胺樹脂所構成之群選擇之至少1種。
[30]如上述[28]記載之絕緣性組成物,其中,上述無機材料係自矽、陶瓷、玻璃及無機鹽所構成之群選擇之至少1種。
[31]一種絕緣材料,其含有如上述[28]至[30]中任一項記載之絕緣性組成物。
[32]一種印刷配線板,其具有由如上述[28]至[30]中任一項記載之絕緣性組成物所獲得之絕緣層。
[33]一種半導體晶圓,其具有由如上述[28]至[30]中任一項記載之絕緣性組成物所獲得之絕緣層。
[34]一種電子裝置,其具有由如上述[28]至[30]中任一項記載之絕緣性組成物所獲得之絕緣層。
本發明之四唑矽烷化合物係於分子中具有烷氧基矽烷基烷基以及1,2,3,4-四唑環之物質,藉由將其作為成分,期待製成兼具作為四唑化合物(唑類化合物)特徵之金屬防銹功能、及使環氧樹脂或胺基甲酸酯樹脂硬化之功能的矽烷偶合劑。
又,根據含有本發明之四唑矽烷化合物之表面處理液,可提高材質互異之2種材料、即金屬與無機材料、金屬與樹脂材料、及無機材料與樹脂材料之接黏性。
以下,詳細說明本發明。再者,本發明並不限定於以下說明之實施形態。
又,本說明書中,「質量」與「重量」含義相同。
本發明之四唑矽烷化合物係下述化學式(I)所表示者。
[化6]
(式(I)中,X表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳基、芳烷基、碳數1~6之烷硫基或可具有取代基之胺基;n表示1~12之整數;R表示甲基或乙基。)
作為上述化學式(I)所表示之四唑矽烷化合物(以下有時稱為四唑矽烷化合物(I)),例如可列舉:1-[(三甲氧基矽烷基)甲基]-1H-四唑、2-[(三甲氧基矽烷基)甲基]-2H-四唑、1-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-1H-四唑、2-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-2H-四唑、1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1H-四唑、2-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-2H-四唑、1-[5-(三乙氧基矽烷基)戊基]-1H-四唑、2-[5-(三乙氧基矽烷基)戊基]-2H-四唑、1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1H-四唑、2-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-2H-四唑、1-[8-(三乙氧基矽烷基)辛基]-1H-四唑、2-[8-(三乙氧基矽烷基)辛基]-2H-四唑、1-[10-(三乙氧基矽烷基)癸基]-1H-四唑、2-[10-(三乙氧基矽烷基)癸基]-2H-四唑、1-[12-(三乙氧基矽烷基)十二烷基]-1H-四唑、2-[12-(三乙氧基矽烷基)十二烷基]-2H-四唑、5-甲基-1-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-1H-四唑、5-甲基-2-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-2H-四唑、5-甲基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-甲基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-甲基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-甲基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四
唑、5-甲基-1-[5-(三甲氧基矽烷基)戊基]-1H-四唑、5-甲基-2-[5-(三甲氧基矽烷基)戊基]-2H-四唑、5-甲基-1-[5-(三乙氧基矽烷基)戊基]-1H-四唑、5-甲基-2-[5-(三乙氧基矽烷基)戊基]-2H-四唑、5-甲基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1H-四唑、5-甲基-2-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-2H-四唑、5-甲基-1-[8-(三乙氧基矽烷基)辛基]-1H-四唑、5-甲基-2-[8-(三乙氧基矽烷基)辛基]-2H-四唑、5-乙基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-乙基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-丙基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-丙基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-異丙基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-異丙基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-丁基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-丁基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-第三丁基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-第三丁基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-戊基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-戊基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-己基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-己基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-庚基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1H-四唑、5-庚基-2-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-2H-四唑、5-辛基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-辛基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-壬基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-壬基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-癸基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-癸基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-十一烷基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-十一烷基-2[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-十二烷基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙
基]-1H-四唑、5-十二烷基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-苯基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-苯基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-(對甲苯基)-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-(對甲苯基)-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-苄基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-苄基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-苯乙基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-苯乙基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-甲硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-甲硫基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-乙硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-乙硫基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-丙硫基-1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1H-四唑、5-丙硫基-2-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-2H-四唑、5-異丙硫基-1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1H-四唑、5-異丙硫基-2-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-2H-四唑、5-丁硫基-1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1H-四唑、5-丁硫基-2-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-2H-四唑、5-戊硫基-1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1H-四唑,5-戊硫基-2-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-2H-四唑、5-己硫基-1-[2-(三甲氧基矽烷基)乙基]-1H-四唑、5-己硫基-2-[2-(三甲氧基矽烷基)乙基]-2H-四唑、5-胺基-1-[(三甲氧基矽烷基)甲基]-1H-四唑、5-胺基-2-[(三甲氧基矽烷基)甲基]-2H-四唑、5-胺基-1-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-1H-四唑、5-胺基-2-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-2H-四唑、5-胺基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-胺基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-胺基-1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1H-四唑、5-胺基-2-[4-(三
乙氧基矽烷基)丁基]-2H-四唑、5-胺基-1-[5-(三甲氧基矽烷基)戊基]-1H-四唑、5-胺基-2-[5-(三甲氧基矽烷基)戊基]-2H-四唑、5-胺基-1-[5-(三乙氧基矽烷基)戊基]-1H-四唑、5-胺基-2-[5-(三乙氧基矽烷基)戊基]-2H-四唑、5-胺基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1H-四唑、5-胺基-2-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-2H-四唑、5-胺基-1-[8-(三乙氧基矽烷基)辛基]-1H-四唑、5-胺基-2-[8-(三乙氧基矽烷基)辛基]-2H-四唑、5-胺基-1-[10-(三乙氧基矽烷基)癸基]-1H-四唑、5-胺基-2-[10-(三乙氧基矽烷基)癸基]-2H-四唑、5-胺基-1-[12-(三乙氧基矽烷基)十二烷基]-1H-四唑、5-胺基-2-[12-(三乙氧基矽烷基)十二烷基]-2H-四唑、5-甲基胺基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-甲基胺基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-乙基胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-乙基胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-苯基胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-苯基胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-乙醯胺-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-乙醯胺-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-胍基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、及5-胍基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑等。
該等四唑矽烷化合物(I)之中,較佳為1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-甲基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-甲基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-苯基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-苯基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-苄基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-苄基-2-[3-(三
乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-甲硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-甲硫基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-胺基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-胺基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑、5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑、5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑。
於將本發明之四唑矽烷化合物(I)用作下述矽烷偶合劑之成分之情形時,亦可將種類不同之四唑矽烷化合物組合而使用。
又,藉由使之與下述化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物反應,亦可獲得混合有如1H-四唑化合物與2H-四唑化合物之異構物之狀態之四唑化合物,並加以使用。作為1H-四唑化合物:2H-四唑化合物之混合比,較佳為0:100~100:0。就製造成本之方面而言,混合比(莫耳比)更佳為5:95~95:5,又,進而較佳為30:70~70:30。
本發明之化學式(I)所表示之四唑矽烷化合物可藉由使下述化學式(II)所表示之四唑化合物(以下有時稱為四唑化合物(II))與下述化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物(以下有時稱為鹵化烷基矽烷化合物(III))進行反應而獲得。
(式(II)中,X表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳基、芳烷基、碳數1~6之烷硫基或可具有取代基之胺基。)
[化8]Hal-(CH2)n-Si(OR)3 (III)
(式(III)中,Hal表示氯原子、溴原子或碘原子;n表示1~12之整數;R表示甲基或乙基。)
具體而言,如下述反應流程(A)所示,四唑矽烷化合物(I)可藉由使四唑化合物(II)與鹵化烷基矽烷化合物(III)於脫鹵化氫劑之存在下,在適量之反應溶劑中以適宜之反應溫度及反應時間進行反應,而以大致高產率進行合成。
再者,於該反應中,協同地生成於四唑環之1位之N原子上鍵結有烷氧基矽烷基烷基之化學式(Ia)所表示之「5-X-1-(三烷氧基矽烷基)烷基-1H-四唑」、及於四唑環之2位之N原子上鍵結有矽烷基烷基之化學式(Ib)所表示之「5-X-2-(三烷氧基矽烷基)烷基-2H-四唑」。
(式(I)~(III)、(Ia)及(Ib)中,X、R、Hal及n與上述
相同。)
作為上述化學式(II)所表示之四唑化合物,可列舉:1H-四唑、5-甲基-1H-四唑、5-乙基-1H-四唑、5-丙基-1H-四唑、5-異丙基-1H-四唑、5-丁基-1H-四唑、5-第三丁基-1H-四唑、5-戊基-1H-四唑、5-己基-1H-四唑、5-庚基-1H-四唑、5-辛基-1H-四唑、5-壬基-1H-四唑、5-癸基-1H-四唑、5-十一烷基-1H-四唑、5-十二烷基-1H-四唑、5-苯基-1H-四唑、5-(對甲苯基)-1H-四唑、5-苄基-1H-四唑、5-苯乙基-1H-四唑、5-甲硫基-1H-四唑、5-乙硫基-1H-四唑、5-丙硫基-1H-四唑、5-異丙硫基-1H-四唑、5-丁硫基-1H-四唑、5-戊硫基-1H-四唑、5-己硫基-1H-四唑、5-胺基-1H-四唑、5-甲基胺基-1H-四唑、5-乙基胺基-1H-四唑、5-苯基胺基-1H-四唑、5-乙醯胺-1H-四唑、及5-胍基-1H-四唑等。
作為上述化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物,可列舉:1-氯甲基三甲氧基矽烷、1-氯甲基三乙氧基矽烷、2-氯乙基三甲氧基矽烷、2-氯乙基三乙氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-氯丙基三乙氧基矽烷、3-溴丙基三甲氧基矽烷、3-溴丙基三乙氧基矽烷、3-碘丙基三甲氧基矽烷、3-碘丙基三乙氧基矽烷、4-溴丁基三甲氧基矽烷、4-溴丁基三乙氧基矽烷、5-溴戊基三甲氧基矽烷、5-溴戊基三乙氧基矽烷、6-溴己基三甲氧基矽烷、6-溴己基三乙氧基矽烷、8-溴辛基三甲氧基矽烷、8-溴辛基三乙氧基矽烷、10-溴癸基三甲氧基矽烷、10-溴癸基三乙氧基矽烷、12-溴十二烷基三甲氧基矽烷及12-溴十二烷基三乙氧基矽烷等。
作為上述反應溶劑,只要為對原料之四唑化合物(II)與鹵化烷基矽烷化合物(III)為不活性之溶劑,則可無特別限制地使
用,例如可列舉:己烷、甲苯、二甲苯等烴系溶劑;二乙醚、四氫呋喃、二烷、環戊基甲醚等醚系溶劑;乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯系溶劑;甲醇、乙醇等醇系溶劑;N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮系溶劑;乙腈、二甲基亞碸或六甲基磷醯胺等。
作為上述脫鹵化氫劑,例如可列舉:甲醇鈉、乙醇鈉、甲醇鉀、第三丁醇鉀等鹼金屬烷氧化物;碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等碳酸鹼金屬鹽;二氮雜雙環十一烯等有機鹼或氫化鈉等。
本發明之四唑矽烷化合物(I)之合成反應係如上述反應流程(A)所示以化學計量之方式進行,但較佳為考慮反應溫度或反應時間、以及所使用之原料或反應溶劑之種類、反應規模等因素,將相對於原料之四唑化合物(II)之使用量(添加量)的鹵化烷基矽烷化合物(III)之使用量(添加量)設為0.8~1.2倍莫耳之範圍內之適宜之比例。
若鹵化烷基矽烷化合物(III)之添加量多於1.2倍莫耳,則有該化合物聚合而凝膠化之虞,若少於0.8倍莫耳,則有生成物之純度降低或生成物之分離操作變得繁雜等之虞。
又,脫鹵化氫劑係用於將藉由四唑化合物(II)與鹵化烷基矽烷化合物(III)之反應所副生成之鹵化氫中和,因此,其使用量(添加量)只要相對於鹵化烷基矽烷化合物(III)之使用量為等莫耳以上即可。
上述反應溫度並無特別限制,就使反應順利(有效率)地進行之觀點而言,較佳為設定為0~150℃之範圍,更佳為設定為5~100℃之範圍。
上述反應時間根據所設定之反應溫度而適當決定,較佳為設定為30分鐘~24小時之範圍,更佳為設定為4~20小時之範圍。
本發明之四唑矽烷化合物適合作為矽烷偶合劑。
本發明之矽烷偶合劑係以下述化學式(IV)所表示之四唑矽烷化合物(以下有時稱為四唑矽烷化合物(IV))作為成分。
(式(IV)中,X表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、芳基、芳烷基、碳數1~6之烷硫基或可具有取代基之胺基;n表示1~12之整數;R表示甲基或乙基;m表示0或1~3之整數。)
於使用以本發明之四唑矽烷化合物(IV)作為成分之矽烷偶合劑時,可採用與使用習知之矽烷偶合劑之情形相同之方法。
例如,作為於使用於基材之表面處理(表面改質)之情形時之方法,可列舉:(a)利用有機溶劑或有機溶劑與水之混合液稀釋(溶解/分散)適量之矽烷偶合劑而製備處理液,將所製備之處理液噴霧塗佈於基材之方法;或(b)將基材浸漬於上述處理液之方法等。
又,亦可列舉(c)為了提高表面處理之效果,進而對經表面處理之基材進行加熱之方法。
於將本發明之矽烷偶合劑使用於基材之表面處理之情形時,期待基材表面之親油性提高,使對樹脂等之親和性(接黏性、密黏性)提高。
作為上述有機溶劑,例如可列舉:苯、甲苯、二甲苯、庚烷、己烷、環己烷、正辛烷等烴系溶劑;二氯甲烷、二氯乙烷、四氯化碳、氯仿、氯苯、二氯苯、三氯苯等鹵化烴系溶劑;丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮系溶劑;二乙醚、四氫呋喃、二烷、乙二醇單甲醚(甲基賽路蘇)、乙二醇單乙醚(乙基賽路蘇)、乙二醇單丁醚、二乙二醇單丁醚等醚系溶劑;甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、正丁醇、2-丁醇、第三丁醇、乙二醇、二乙二醇、丙二醇等醇系溶劑。
作為上述基材,例如可列舉由金屬、無機材料、樹脂材料等形成之粒狀、針狀、纖維狀、織物狀、板狀、箔狀、不定形狀等之基材。
作為上述金屬,例如可列舉銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金等,較佳為使用自該等所構成之群選擇之至少1種,又,可將包含該等金屬之板或箔、鍍覆膜等作為基材。
作為上述合金之具體例,銅合金只要為含有銅之合金,則並無特別限定,例如可列舉:Cu-Ag系、Cu-Te系、Cu-Mg系、Cu-Sn系、Cu-Si系、Cu-Mn系、Cu-Be-Co系、Cu-Ti系、Cu-Ni-Si系、Cu-Zn-Ni系、Cu-Cr系、Cu-Zr系、Cu-Fe系、Cu-Al系、Cu-Zn系、Cu-Co系等合金。
又,其他合金可列舉鋁合金(Al-Si合金)、鎳合金(Ni-Cr合金)、鐵合金(Fe-Ni合金、不鏽鋼、鋼)等。
該等金屬之中,較佳為銅及銅合金。
作為上述無機材料,例如可列舉:矽、陶瓷、或作為填料使用之碳、無機鹽及玻璃等。
具體而言,可列舉:矽、碳化矽、二氧化矽、玻璃、矽藻土、矽酸鈣、滑石、玻璃珠、絹雲母活性白土、膨潤土、鋁矽酸鹽、雲母等矽化合物;氧化鋁、氧化鋅、氧化鐵、氧化鎂、氧化錫、氧化鈦等氧化物;氫氧化鎂、氫氧化鋁、鹼性碳酸鎂等氫氧化物;碳酸鈣、碳酸鋅、鋁碳酸鎂、碳酸鎂等碳酸鹽;硫酸鋇、石膏等硫酸鹽、鈦酸鋇等鈦酸鹽;氮化鋁、氮化矽等氮化物;鱗片狀石墨(天然石墨)、膨脹石墨、膨脹化石墨(合成石墨)等石墨類;活性碳類、碳纖維類、碳黑等。
該等無機材料之中,較佳為自矽、陶瓷(氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇等)、玻璃及無機鹽所構成之群選擇。
作為上述樹脂材料,可列舉:尼龍、丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂、聚醯亞胺樹脂、雙馬來醯亞胺樹脂、馬來醯亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、聚苯醚(polyphenylene ether)樹脂、聚伸苯醚(polyphenylene oxide)樹脂、烯烴樹脂、含氟樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、液晶樹脂等,亦可為將該等混合、或相互改質而組合而成者。
該等樹脂材料中,較佳為自丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂及聚醯亞胺樹脂所構成之群中進行選擇。
藉由對基材實施此種表面處理,基材表面之親油性提高,從而可提高對樹脂等之親和性(接黏性、密黏性)。
再者,為了進一步發揮該處理之效果,亦可進而對經表面處理之基材進行加熱處理。
本發明之表面處理液係含有上述四唑矽烷化合物(IV)之表面處理液,該四唑矽烷化合物(IV)包含以下之化學式(I)與化學式(IVa)~(IVc)所表示之四唑矽烷化合物。
(式中,X、R及n與上述相同。)
即,四唑矽烷化合物(I)係上述化學式(IV)中m為0之情形時之四唑矽烷化合物(三烷氧基體)。
同樣地,化學式(IVa)所表示之四唑矽烷化合物(以下有時稱為四唑矽烷化合物(Iva))係m為1之情形時之四唑矽烷化合物,化學
式(IVb)所表示之四唑矽烷化合物(以下有時稱為四唑矽烷化合物(IVb))係m為2之情形時之四唑矽烷化合物,化學式(IVc)所表示之四唑矽烷化合物(以下有時稱為四唑矽烷化合物(IVc))係m為3之情形時之四唑矽烷化合物。
四唑矽烷化合物(IVa)~(IVc)係使存在於表面處理液中之四唑矽烷化合物(I)水解而生成之種類,該等與三烷氧基體之四唑矽烷化合物(I)一併為作為矽烷偶合劑之成分而較佳者。又,四唑矽烷化合物(IVa)~(IVc)例如可藉由自表面處理液去除揮發成分而自表面處理液萃取後加以使用。
於本發明之實施中,作為製備表面處理液時之原料,較佳為使用四唑矽烷化合物(I)。
該四唑矽烷化合物(I)之例係如上所述。
本發明之表面處理液係藉由將上述化學式(I)所表示之本發明之四唑矽烷化合物(I)與有機溶劑、或將四唑矽烷化合物(I)、可溶化劑及水進行混合而製備。作為可溶化劑,可列舉酸、鹼、有機溶劑。該等可溶化劑可單獨使用1種,亦可將2種以上組合而使用。
再者,關於使用可溶化劑與水之情形時之表面處理液之製備方法,可於將該四唑矽烷化合物與水混合後添加可溶化劑,亦可向該四唑矽烷化合物中混合、添加水及可溶化劑之混合液,亦可於將該四唑矽烷化合物與可溶化劑混合後添加水。
又,作為用於製備表面處理液之水,較佳為離子交換水或蒸餾水等純水。
作為上述酸,例如可列舉:鹽酸、硫酸、硝酸等無機
酸;或甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、2-乙基丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、十七酸、油酸、硬脂酸、乙醇酸、乳酸、葡萄糖酸、甘油酸、丙二酸、琥珀酸、乙醯丙酸、苯甲酸、草酸、酒石酸、蘋果酸、胺基酸等有機酸等。該等酸可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
作為上述鹼,例如可列舉:氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬之氫氧化物;或氨、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、丙基胺、異丙基胺、丁基胺、戊基胺、己基胺、庚基胺、辛基胺、壬基胺、烯丙基胺、伸乙基二胺、二伸乙基三胺、三伸乙基四胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、單丙醇胺、二丙醇胺、三丙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、2-胺基-1-丙醇、N,N-二甲基乙醇胺、環己基胺、苯胺、吡咯啶、哌啶、哌、吡啶等胺類等。該等鹼可單獨使用1種,亦可將2種以上併用。
作為上述有機溶劑,例如可列舉:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇、第三丁醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、甘油、二乙二醇、三乙二醇、乙二醇單甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇單乙醚、乙二醇二乙醚、乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丁醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇單丁醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚、四氫呋喃甲醇、呋喃甲醇、丙酮、四氫呋喃、二烷、乙腈、2-吡咯啶酮、甲醯胺、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、環丁碸、碳酸二甲酯、碳酸乙二酯、N-甲基吡咯啶酮、γ-丁內酯、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等。該等有機溶劑可單獨使用1
種,亦可將2種以上併用。
作為可溶化劑之含量,於表面處理液中較佳為0.1~50質量%。若可溶化劑之含量為0.1質量%以上,則提高表面處理液中之四唑矽烷化合物之溶解性之作用顯著。又,若超過50質量%,則不經濟,因此較佳為將50質量%設為上限。可溶化劑之含量於表面處理液中更佳為0.5質量%以上,進而較佳為1質量%以上,又,更佳為30質量%以下,進而較佳為15質量%以下。
如上所述,本發明之四唑矽烷化合物(I)與水接觸後即水解,將該水解之態樣示於流程(B)。
該流程(B)中顯示出上述四唑矽烷化合物(I)、(IVa)及(IVb)所具有之矽烷基被水解之態樣、即三烷氧基矽烷基逐漸變為二烷氧基羥基矽烷基、二羥基烷氧基矽烷基、三羥基矽烷基之情況。
一般而言,已知有分子中具有烷氧基矽烷基之物質作
為矽烷偶合劑發揮作用。
例如,若以銅與樹脂材料之接黏為例,則於本發明之實施中所使用之四唑矽烷化合物於分子中具有四唑環與烷氧基矽烷基(-Si-OR),四唑環與樹脂及銅相互作用而形成化學鍵。
又,烷氧基矽烷基被水解而轉化為羥基矽烷基(-Si-OH),該羥基矽烷基與散佈於銅表面之氧化銅進行化學鍵結。
因此,藉由使銅與表面處理液接觸,於該銅之表面利用與四唑環或羥基矽烷基之鍵結而形成來自四唑矽烷化合物(IV)之化合皮膜,並在該化合皮膜之表面形成有包含樹脂材料之樹脂層,於該情形時,與在銅表面直接形成樹脂層之情形相比,可提高銅與樹脂材料之接黏性。
於本發明之實施中,表面處理液中之四唑矽烷化合物(IV)之濃度以三烷氧基體之四唑矽烷化合物(I)之濃度進行換算,較佳為0.001~10質量%,更佳為0.01~5質量%。
於該濃度未滿0.001質量%之情形時,接黏性之提高效果不充分,於該濃度超過10質量%之情形時,接黏性之提高效果基本達到極限,繼續使四唑矽烷化合物之使用量增加並不經濟。
此處,表面處理液中生成之具有羥基矽烷基之四唑矽烷化合物(IVa)~(IVc)逐漸相互反應而進行脫水縮合,羥基矽烷基形成矽氧烷鍵(Si-O-Si)(參照流程(B)),轉化為難溶於水之矽烷低聚物(流程(B)中之具有化學式(e)所表示之基的四唑矽烷化合物)。再者,化學式(e)所表示之基之X為表示重複單位數的整數。
若表面處理液中之矽烷低聚物之生成量變多,則有不溶解成分析出(處理液白濁)而附著於處理槽或與處理槽連接之配管、用以浸漬於處理液中來檢測處理液溫度或液面之感測器類,從
而阻礙表面處理順利進行之虞。
為了避免該情況,於表面處理液之製備時較佳為使表面處理液中含有有機溶劑作為於水中為難溶性之矽烷低聚物之可溶化劑。又,於表面處理液之製備時,為了促進四唑矽烷化合物之溶解,較佳為含有酸或鹼。再者,上述有機溶劑由於亦具有提高四唑矽烷化合物之溶解性之功能,故而於本發明之表面處理液中較佳為含有自酸、鹼、有機溶劑所構成之群選擇之至少1種作為可溶化劑。
同樣地,為了提高表面處理液之穩定性或化合皮膜之均一性,亦可使用生成氯離子、溴離子、碘離子等鹵素離子或銅離子、鐵離子、鋅離子等金屬離子之物質。
又,於無損本發明之效果之範圍內,亦可併用公知之偶合劑。作為公知之偶合劑,可列舉:具有硫醇基(巰基)、乙烯基、環氧基、(甲基)丙烯酸基、胺基、氯丙基等之矽烷系偶合劑。此處,(甲基)丙烯酸基意指丙烯酸基或甲基丙烯酸基。
作為此種矽烷系偶合劑之例,例如可列舉:3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷等巰基矽烷化合物;乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等乙烯基矽烷化合物;對苯乙烯基三甲氧基矽烷等苯乙烯基矽烷化合物;2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧矽烷化合物;3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等丙烯醯氧基矽烷化合物;甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等甲基丙烯醯
氧基矽烷化合物;N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽烷基-N-(1,3-二甲基亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷化合物;3-脲基丙基三乙氧基矽烷等脲基矽烷化合物;3-氯丙基三甲氧基矽烷等氯丙基矽烷化合物、雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫醚等硫醚矽烷化合物;及3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等異氰酸基矽烷化合物等。
此外,亦可列舉鋁系偶合劑、鈦系偶合劑、鋯系偶合劑等。
作為使本發明之表面處理液與基材之表面接觸之方法,並無特別限制,可與上述矽烷偶合劑之情形同樣地採用噴霧、浸漬或塗佈等手段。
關於使表面處理液與基材接觸之時間(處理時間),較佳為設為1秒~10分鐘,更佳為設為5秒~3分鐘。於處理時間未滿1秒之情形時,形成於基材表面之化合皮膜之膜厚變薄,無法充分地獲得材質互異之材料間之接黏力,另一方面,即便長於10分鐘,化合皮膜之膜厚亦無較大差別,亦無法期待接黏性之提高。
又,使表面處理液與基材表面接觸時之處理液之溫度較佳為設為5~50℃,只要於與上述處理時間之關係上適當進行設定即可。
於使本發明之表面處理液與基材接觸後可進行水洗後進行乾燥,亦可不進行水洗而使之乾燥。
乾燥較佳為設為室溫~150℃之溫度。
再者,作為用於水洗之水,較佳為離子交換水或蒸餾水等純水,水洗之方法或時間並無特別限制,可利用噴霧或浸漬等手段以適當之時間進行處理。
於本發明中,亦可對乾燥後之化合皮膜進行電漿、雷射、離子束、臭氧、加熱、加濕等處理而使化合皮膜之表面改質。或者,亦可使用電漿、雷射、離子束、浮石刷等機械研磨或鑽孔等加工方法而進行目的在於去除金屬表面之樹脂、離子殘渣之洗淨。
於使本發明之表面處理液與銅或銅合金(以下指兩者,有時僅指銅)之表面接觸之前,亦可對該銅之表面進行由酸洗處理、鹼處理、粗化處理、耐熱處理、防銹處理或化合處理中選擇之至少一種預處理。
上述酸洗處理係為了將附著於銅表面之油脂成分去除、以及將銅表面之氧化皮膜去除而進行之處理。該酸洗處理可使用鹽酸系溶液、硫酸系溶液、硝酸系溶液、硫酸-過氧化氫系溶液、有機酸系溶液、無機酸-有機溶劑系溶液、有機酸-有機溶劑系溶液等溶液。
上述鹼處理係為了將附著於銅表面之油脂成分去除、或將前步驟之殘渣(例如銅電路形成用乾式薄膜光阻等)去除而進行之處理。該鹼處理可使用包含氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬之氫氧化物、或氨、乙醇胺、單丙醇胺、氫氧化四甲基銨等胺類、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、乙酸鈉、乙酸鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀等之水溶液或有機溶劑系溶液等溶液。
上述粗化處理係為了提高利用錨定效應之銅與樹脂之接黏性而進行之處理,可對銅之表面賦予凹凸形狀,從而提高銅與樹脂材料之密黏性。於該粗化處理中可採用微蝕刻法、電鍍法、無電解鍍覆法、氧化法(黑色氧化物、棕色氧化物)、氧化還原法、刷研磨法、噴砂刷磨法等方法。
於微蝕刻法中,例如可使用有機酸-銅離子系、硫酸-過氧化氫系、過硫酸鹽系、氯化銅系或氯化鐵系之各蝕刻劑。於電鍍法中,藉由使微細之銅粒子析出至銅之表面而於銅表面形成凹凸。
於上述耐熱處理中,於銅之表面形成自鎳、鎳-磷、鋅、鋅-鎳、銅-鋅、銅-鎳、銅-鎳-鈷或鎳-鈷選擇之至少1種皮膜。該皮膜之形成可採用公知之利用電鍍之方法進行,但並不限定於電鍍,亦可使用蒸鍍等其他手段。
上述防銹處理係為了防止銅之表面發生氧化腐蝕而進行之處理,可採用於銅之表面形成鋅或鋅合金組成之鍍覆皮膜、或電解鉻酸鹽之鍍覆皮膜之方法。又,亦可使包含苯并三唑系防銹劑等有機化合物系防銹劑之處理液與上述銅之表面接觸。
於上述化合處理中,可採用形成錫之鈍態皮膜之方法、或形成氧化銅之鈍態皮膜之方法。
於使本發明之表面處理液與銅之表面接觸之前,亦可使包含銅離子之水溶液與上述銅之表面接觸。該包含銅離子之水溶液具有使形成於銅表面之化合皮膜之厚度均勻的功能。
作為包含銅離子之水溶液之銅離子源,只要為溶解於水之銅鹽,則無特別限定,可列舉硫酸銅、硝酸銅、氯化銅、甲酸銅、乙
酸銅等銅鹽。為了使銅鹽可溶於水,亦可添加氨或鹽酸等。
於使本發明之表面處理液與銅之表面接觸之後,亦可使酸性水溶液或鹼性水溶液與上述銅之表面接觸。該酸性水溶液或鹼性水溶液亦與上述包含銅離子之水溶液同樣地具有使形成於銅表面之化合皮膜之厚度均勻的功能。
酸性水溶液及鹼性水溶液並無特別限定,作為酸性水溶液,可列舉:包含硫酸、硝酸、鹽酸等無機酸之水溶液、或包含甲酸、乙酸、乳酸、乙醇酸、胺基酸等有機酸之水溶液等。作為鹼性水溶液,可列舉:包含氫氧化鈉、氫氧化鉀等鹼金屬之氫氧化物、或氨、乙醇胺、單丙醇胺、氫氧化四甲基銨等胺類、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、乙酸鈉、乙酸鉀、磷酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鉀、磷酸氫二鉀等之水溶液。
於使本發明之表面處理液與銅之表面接觸之前,亦可使包含公知之偶合劑之水溶液接觸上述銅之表面。
於使本發明之表面處理液與銅之表面接觸之後,亦可使包含公知之偶合劑之水溶液接觸上述銅之表面。
於使本發明之表面處理液與銅之表面接觸之後,亦可使包含例如苯并三唑系防銹劑等公知之有機化合物系防銹劑之處理液接觸上述銅之表面。
本發明之表面處理液可用於對上述自金屬、無機材料及樹脂樹料所構成之群選擇之至少1種基材之表面進行處理。藉由使用本發明之表面處理液對基材之表面進行處理,可於基材表面形成化合皮膜,從而提高與其他材料之接黏性。
於本發明中,使用本發明之表面處理液,可使上述自
金屬、無機材料、樹脂材料等所構成之群選擇之2種材料接黏。藉由經由利用本發明之表面處理液所形成之化合皮膜之層將2種材料接黏,可提高相互之親和性,因此,即便為材質互異之材料彼此亦可更牢固地接黏。
使用本發明之表面處理液,可使上述自金屬、無機材料、樹脂材料選擇之2種材料接黏。藉由經由利用本發明之表面處理液所形成之皮膜將2種材料接黏,可提高相互之親和性,因此,即便為材質互異之材料彼此亦可更牢固地接黏。上述皮膜之厚度較佳為0.0001~1μm,更佳為0.001~0.5μm。
作為接黏方法,可藉由公知之方法進行。可列舉如下方法:使本發明之表面處理液與包含金屬、無機材料或樹脂材料之基材表面接觸而形成化合皮膜,利用塗佈、壓接、混合等手段、或接黏劑、接黏片材(薄膜)或者組合該等手段而於所形成之化合皮膜之一部分或整體接黏其他基材。
又,可列舉如下方法:使本發明之表面處理液與自金屬、無機材料、樹脂材料選擇之2種基材之表面接觸而於2種基材之表面分別形成化合皮膜,利用塗佈、壓接、混合等手段、或接黏劑、接黏片材(薄膜)或者組合該等手段而將2種基材接黏。
藉由使用本發明之表面處理液,可如上所述使2種材料、尤其是材質互異之2種材料接黏,故而可適宜地用於各種電氣、電子零件或半導體晶圓、印刷配線板等電子裝置。
再者,於本發明中,本發明之表面處理液可適宜地用
於由金屬、尤其是銅或銅合金所形成之基材。例如,適用於以提高銅電路(銅配線層)與半硬化或硬化之預浸體或阻焊劑、半硬化或硬化之乾膜光阻(絕緣樹脂層)之間之接黏性(密黏性)為目的之銅或銅合金之表面處理,於與銅配線層接觸而具有絕緣樹脂層之印刷配線板中,可提高銅配線層與絕緣樹脂層之間之接黏性。
於半導體晶圓中之利用例中,適用於以提高形成於半導體晶圓上之半導體電路與保護膜、例如感光性正型、感光性負型、非感光性緩衝塗層或凸塊保護膜等絕緣性保護膜之間之接黏性(密黏性)為目的之半導體電路之表面處理。
又,於在半導體晶圓上形成再配線層之封裝基板(WL-CSP(Wafer Level Chip Scale Package,晶圓級晶片尺寸封裝))中,適用於以提高銅電路再配線層與絕緣材料之接黏性(密黏性)為目的之銅電路再配線層之表面處理。
進而,適用於以提高在積體電路(integrated circuit,IC)或接取器(Access Point,AP)、NAND或動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory,DRAM)、多晶片組件(Multiple Chip Package,MCP)、系統級封裝(system in package,SiP)、微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)等半導體晶圓上或印刷配線板上所形成之金屬電路與密封材料、例如環氧模製化合物(EMC)等轉注成形密封材、壓縮成形密封材、或成形底部填充膠(MUF)、或毛細管型底部填充膠(CUF)、非導電性接黏劑(NCP)、在非導電性薄膜(NCF)等印刷基板或封裝基板上進行覆晶安裝時填充與焊錫球等凸塊之間隙之液狀硬化性樹脂底部填充材料、黏晶糊(DBP)等絕緣材料之間之接黏性(密黏性)為目的之半導體電路之表
面處理。
又,亦適用於導電糊或晶粒接合材、半導體晶片安裝材、非導電性接黏劑、液晶密封劑、顯示器材料、反射器、塗料、接黏劑、清漆、彈性體、油墨、蠟、密封劑等。
作為上述保護膜或絕緣材料,例如可列舉:環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂或聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂等。
上述印刷配線板可藉由如下方式而製作:使本發明之表面處理液與銅配線之表面接觸,其後進行水洗、乾燥,其後於銅配線表面形成絕緣樹脂層。該接觸之方法如上所述,將銅配線浸漬於表面處理液中或利用該處理液對銅配線進行噴霧等簡便且可靠,故而較佳。
又,關於上述水洗之方法亦無特別限制,將銅配線浸漬於洗淨水中或利用洗淨水對銅配線表面進行噴霧簡便且可靠,故而較佳。
上述絕緣樹脂層之形成可採用公知之方法、例如貼附半硬化之樹脂材料之方法或塗佈包含溶劑之液狀樹脂材料之手段等。繼而,為了使上下配線導通而形成導孔。藉由重複進行該製程,可製作多層印刷配線板。
以下揭示於上述印刷配線板之電路形成方法中使用本發明之表面處理液之半加成法之例。
於包括(a)準備於絕緣性基板或具有通孔貫通孔及導孔之絕緣性基板之第1面、及與第1面為相反側之第2面、以及通孔貫通孔及導孔內壁具有第1導電層之絕緣性基板之步驟、(b)於第1面及第2面形成光交聯性樹脂層及遮罩層,以光交聯性樹脂層及遮罩層覆蓋第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔內
壁之第1導電層之步驟、(c)對第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔周邊之光交聯性樹脂層進行圖案曝光之步驟、(d)將第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔周邊之遮罩層去除之步驟、(e)使用光交聯性樹脂層去除液將第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔周邊之未硬化光交聯性樹脂層顯影去除,使第1面上之第1導電層及第2面上之第1導電層、以及通孔貫通孔及導孔周邊之第1導電層露出之步驟、(f)藉由電鍍處理於第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁所露出之第1導電層上形成第2導電層之步驟、(g)將第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔周邊之硬化光交聯性樹脂層去除,使第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1及第2導電層露出之步驟、(h)對露出之第1導電層進行閃蝕而將其去除之步驟、(i)藉由無電解鍍覆及電鍍處理於第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1及第2導電層上形成第3導電層之步驟、及(j)於第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1、第2及第3導電層上積層絕緣樹脂層之步驟中之至少1個以上的電路基板之製造方法中,使本發明之表面處理液與第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1、第2及第3導電層、絕緣樹脂基板、用於抗蝕層或抗鍍覆層之光交聯性樹脂層、絕緣樹脂積層中之至少1層以上之金屬層或阻劑層接觸,從而製造印刷配線板。
進而,以下揭示於上述印刷配線板之電路形成方法中使用本發明之表面處理液之減成法之例。
於包括(a)準備於絕緣性基板或具有通孔貫通孔及導孔之絕緣性基板之第1面、及與第1面為相反側之第2面、以及通孔貫通孔及導孔內壁具有第1導電層之絕緣性基板之步驟、(b)於第1面及第2面形成光交聯性樹脂層及遮罩層,以光交聯性樹脂層及遮罩層覆蓋第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1導電層之步驟、(c)對第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔周邊之光交聯性樹脂層進行圖案曝光之步驟、(d)將第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔周邊之遮罩層去除之步驟、(e)使用光交聯性樹脂層去除液將第1面及第2面、以及通孔貫通孔及導孔周邊之未硬化光交聯性樹脂層顯影去除,使第1面上之第1導電層及第2面上之第1導電層、以及通孔貫通孔及導孔周邊之第1導電層露出之步驟、(f)對第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁露出之第1導電層進行蝕刻而將其去除之步驟、(g)將第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔周邊之硬化光交聯性樹脂層去除,使第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1及第2導電層露出之步驟、(h)藉由無電解鍍覆及電鍍處理於第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1及第2導電層上形成第3導電層之步驟、(i)於第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1、
第2及第3導電層上積層絕緣樹脂層之步驟中之至少1個以上的電路基板之製造方法中,使本發明之表面處理液接觸第1面上及第2面上、以及通孔貫通孔及導孔內壁之第1、第2及第3導電層、絕緣樹脂基板、用於抗蝕層或抗鍍覆層之光交聯性樹脂層、絕緣樹脂積層中之至少1層以上之金屬層或阻劑層,從而製造印刷配線板。
上述銅配線或導電層可為藉由無電解鍍覆法、電鍍法、蒸鍍法、濺鍍法、金屬鑲嵌法等任何方法所製作者,亦可為包括內導孔、通孔、連接端子等者。
又,本發明之「銅」係指用於印刷配線板、引線框架等電子裝置、裝飾品、建材等之箔(電解銅箔、壓延銅箔、附樹脂銅箔、附載體銅箔、無電解銅箔、濺鍍銅箔、薄銅箔)、鍍覆膜(無電解鍍銅膜、電解鍍銅膜)、藉由蒸鍍法、濺鍍法、金屬鑲嵌法等所形成之薄膜、或用於粒、針、纖維、線、棒、管、板等之用途、形態者。再者,於近年來之流通高頻電氣信號之銅配線之情形時,銅之表面較佳為平均粗度為0.1μm以下之平滑面。亦可對銅之表面實施鎳、鋅、鉻、錫等之鍍覆作為預處理。
又,所謂利用本發明之表面處理液進行處理之附載體銅箔係包括藉由半加成法、減成法、局部加成法或改良型半加成法中之任一方法形成電路之步驟的印刷配線板所使用之極薄電解銅箔,為具備銅箔載體、積層於銅箔載體上之剝離層、及積層於剝離層上之極薄銅層者。亦可對銅之表面實施自酸洗處理、鹼處理、粗化處理、耐熱處理、防銹處理或化合處理所構成之群選擇之至少1種預處理。
藉由使樹脂材料或無機材料含有本發明之矽烷偶合劑,可製成絕緣性組成物。
又,亦可藉由將四唑矽烷化合物(IV)溶解於有機溶劑等中,並與樹脂材料或無機材料進行混合而獲得絕緣性組成物。
絕緣性組成物中之四唑矽烷化合物(IV)之含量較佳為0.001~10質量%,更佳為0.01~5質量%。於四唑矽烷化合物(IV)於絕緣性組成物中之含量未滿0.001質量%之情形時,接黏性之提高效果不充分,於該濃度超過10質量%之情形時,接黏性之提高效果基本達到極限,繼續使四唑矽烷化合物(IV)之使用量增加並不經濟。
上述絕緣性組成物可藉由公知之方法製作。例如,可藉由使四唑矽烷化合物(IV)溶解於有機溶劑中並混合至固形或液狀之樹脂材料中而製作絕緣性組成物。又,亦可將四唑矽烷化合物(IV)直接添加至液狀樹脂材料中並進行混合而製作絕緣性組成物。
本發明之絕緣性組成物由於可提供具有較高接黏強度之絕緣材料,故而可適宜地用於各種電氣、電子零件等、或印刷配線板等電子裝置。
此處,於日本專利特開2009-19266號公報中記載有關於矽烷偶合劑皮膜之形成方法之發明,該矽烷偶合劑皮膜之形成方法之特徵在於包括:於金屬表面塗佈包含矽烷偶合劑之液之步驟、將塗佈有上述液之金屬表面於25~150℃之溫度且5分鐘以內之條件下進行乾燥之步驟、及對乾燥後之金屬表面進行水洗之步驟。
又,於上述金屬表面宜預先利用浸漬鍍覆液形成錫等之接黏性
金屬層作為表面處理。
本發明之表面處理液可作為上述包含矽烷偶合劑之液使用。再者,該專利公報中所記載之事項藉由引用而構成本說明書之一部分。
以下,藉由實施例(合成試驗、評價試驗)及比較例(評價試驗)具體地說明本發明,但本發明不限定於該等。
再者,用於合成試驗之原料之四唑化合物及鹵化烷基矽烷化合物係如下所述。
‧1H-四唑:東京化成工業公司製造
‧5-甲基-1H-四唑:Toyobo公司製造
‧5-苯基-1H-四唑:Toyobo公司製造
‧5-苄基-1H-四唑:東京化成工業公司製造
‧5-甲硫基-1H-四唑:和光純藥工業公司製造
‧5-胺基-1H-四唑:東京化成工業公司製造
‧3-氯丙基三甲氧基矽烷:信越化學工業公司製造
‧3-氯丙基三乙氧基矽烷:東京化成工業公司製造
比較例1(評價試驗)所使用之三唑矽烷化合物係如下所述。
‧1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑:依據專利文獻2(美國專利申請公開第2012/0021232號說明書)中記載之方法所合成。
於室溫下,向包含1H-四唑14.2g(0.203mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺80mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液39.2g(0.203mol),並攪拌30分鐘。
繼而,歷時30分鐘滴加3-氯丙基三甲氧基矽烷40.3g(0.203mol),於88~91℃下攪拌4小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至3℃,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得無色液體44.2g(0.190mol,產率93.7%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.57(t,2H,J=6Hz,-CH2-Si),1.96(m,2H,-CH2CH2-Si),3.47(s,9H,SiOCH3),4.43(t,1.1H,J=6.8Hz,NCH2-),4.68(t,0.9H,J=6.8Hz,NCH2-),8.96(s,0.55H,四唑環C-H),9.41(s,0.45H,四唑環C-H).
藉此,確認所獲得之液體係以55:45之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-1)所表示之1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-1)所表示之2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
[化13]
於室溫下,向包含5-甲基-1H-四唑13.9g(0.165mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺85mL之溶液中添加甲醇鈉(粉末)9.4g(0.174mol),並攪拌30分鐘。
繼而,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷32.9g(0.166mol),於89~92℃下攪拌4小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至3℃,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得濃縮物。
將該濃縮物利用乙酸異丙酯150mL進行稀釋(分散、溶解),利用飽和食鹽水100mL洗淨3次,將有機層利用硫酸鎂乾燥,其後將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得無色液體35.9g(0.146mol,產率88.5%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.57(m,2H,-CH2-Si),1.86(m,0.7H,-CH2CH2-Si),1.95(m,1.3H,-CH2CH2-Si),2.45(s,1.9H,CH3),2.52(s,1.1H,CH3),3.48(s,9H,SiOCH3),4.29(t,1.3H,J=7.4Hz,NCH2-),4.58(t,0.7H,J=7.4Hz,NCH2-).
藉此,確認所獲得之液體係以35:65之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-2)所表示之5-甲基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-2)所表示之5-甲基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
於室溫下,向包含5-苯基-1H-四唑18.1g(0.124mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺100mL之溶液中分3次添加氫化鈉(油性,63%)4.9g(0.129mol),並攪拌30分鐘。
繼而,添加3-氯丙基三乙氧基矽烷29.9g(0.124mol),於88~90℃下攪拌4小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至3℃,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得濃縮物。
將該濃縮物利用乙酸異丙酯150mL進行稀釋(分散、溶解),利用飽和食鹽水100mL洗淨3次,將有機層利用硫酸鎂乾燥,其後將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得淺黃褐色液體38.9g(0.111mol,產率89.7%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.59(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9H,J=7Hz,CH3),2.05(m,2H,-CH2CH2-Si),3.75(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2-),4.52(t,0.2H,J=7Hz,NCH2-),4.73(t,1.8H,J=7Hz,NCH2-),7.56(m,3H,Ph),8.08(m,2H,Ph).
藉此,確認所獲得之液體係以10:90之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-3)所表示之5-苯基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-3)所表示之5-苯基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
於室溫下,向包含5-苄基-1H-四唑17.3g(0.108mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺100mL之溶液中分3次添加氫化鈉(油性,63%)4.2g(0.111mol),並攪拌30分鐘。
繼而,添加3-氯丙基三乙氧基矽烷26.0g(0.108mol),於88~90℃下攪拌4小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至室溫,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得濃縮物。
將該濃縮物利用乙酸異丙酯150mL進行稀釋(分散、溶解),利用飽和食鹽水100mL洗淨3次,將有機層利用硫酸鎂乾燥,其後將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得淺褐色液體35.9g(0.099mol,產率91.2%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.50(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.13(t,9H,J=7Hz,CH3),1.71(m,0.5H,-CH2CH2-Si),1.94(m,1.5H,-CH2CH2-Si),3.72(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2-),4.23(s,1.5H,-CH2Ph),4.32(t,0.5H,J=6.8Hz,NCH2-),4.36(s,0.5H,-CH2Ph),4.61(t,1.5H,J=6.8Hz,NCH2-),7.28(m,5H,Ph).
藉此,確認所獲得之液體係以25:75之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-4)所表示之5-苄基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-4)所表示之5-苄基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
於室溫下,向包含5-甲硫基-1H-四唑15.0g(0.129mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺100mL之溶液中分3次添加氫化鈉(油性,63%)5.0g(0.131mol),並攪拌30分鐘。
繼而,添加3-氯丙基三乙氧基矽烷31.1g(0.129mol),於89~92℃下攪拌5小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至室溫,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得濃縮物。
將該濃縮物利用乙酸異丙酯150mL進行稀釋(分散、溶解),利用飽和食鹽水100mL洗淨3次,將有機層利用硫酸鎂乾燥,其後將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得淺黃色液體37.6g(0.117mol,產率90.7%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.54(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.86(m,0.5H,-CH2CH2-Si),1.96(m,1.5H,-CH2CH2-Si),2.65(s,2.2H,SCH3),2.76(s,0.8H,SCH3),3.74(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.26(t,0.5H,J=7Hz,NCH2-),4.63(s,1.5H,J=7Hz,NCH2-).
藉此,確認所獲得之液體係以25:75之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-5)所表示之5-甲硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-5)所表示之5-甲硫基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
[化17]
於室溫下,向包含5-胺基-1H-四唑23.0g(0.270mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺200mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液51.9g(0.270mol),並攪拌30分鐘。
繼而,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷53.7g(0.270mol),於89~92℃下攪拌22小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至8℃,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得濃縮物100g。
將該濃縮物利用乙酸異丙酯150mL進行稀釋(分散、溶解),利用飽和食鹽水150mL洗淨3次,將有機層利用硫酸鎂乾燥,其後將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得液狀之濃縮物58.3g。
將該濃縮物利用己烷100mL洗淨2次,於減壓下進行乾燥並放置冷卻,獲得白色蠟狀固體54.7g(0.221mol,產率81.9%)。
所獲得之固體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.54(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.75(m,0.8H,-CH2CH2-Si),1.88(m,1.2H,-CH2CH2-Si),3.47(s,9H,SiOCH3),4.05(t,0.8H,J=7Hz,NCH2-),4.35(t,1.2H,J=7Hz,
NCH2-),5.98(s,1.2H,NH2),6.66(s,0.8H,NH2).
藉此,確認所獲得之固體係以40:60之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-6)所表示之5-胺基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-6)所表示之5-胺基-2-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
於室溫下,向包含5-胺基-1H-四唑23.4g(0.275mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺220mL之溶液中添加20%乙醇鈉乙醇溶液93.6g(0.275mol),加熱至70℃並攪拌1小時。
繼而,於70℃下歷時1小時滴加3-氯丙基三乙氧基矽烷66.3g(0.275mol),於98~100℃下攪拌20小時。
將懸浮狀之反應液冷卻至7℃,將不溶物濾除後,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得濃縮物91g。
將該濃縮物利用乙酸異丙酯220mL進行稀釋(分散、溶解),利用飽和食鹽水220mL洗淨3次,將有機層利用硫酸鎂乾燥,其後將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得液狀之濃縮物73.6g。
將該濃縮物利用己烷220mL洗淨,將揮發成分(溶劑除外)減壓蒸餾去除,獲得淺褐色液體65.8g(0.227mol,產率82.7%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.75(m,0.8H,-CH2CH2-Si),1.88(m,1.2H,-CH2CH2-Si),3.74(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.06(t,0.8H,J=7Hz,NCH2-),4.36(t,1.2H,J=7Hz,NCH2-),5.97(s,1.2H,NH2),6.65(s,0.8H,NH2).
藉此,確認所獲得之液體係以40:60之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-7)所表示之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-7)所表示之5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
向實施例7中獲得之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑及5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物40g中添加己烷300mL並進行10分鐘加熱回流,恢復至室溫,以傾斜
之方式分取出上清液之己烷層。將殘留之油狀物同樣地利用己烷300mL進一步萃取3次。將己烷萃取後之殘渣之揮發成分於減壓下去除,獲得無色液體14.1g。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.75(m,1.2H,-CH2CH2-Si),1.88(m,0.8H,-CH2CH2-Si),3.74(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.06(t,1.2H,J=7Hz,NCH2-),4.36(t,0.8H,J=7Hz,NCH2-),5.97(s,0.8H,NH2),6.65(s,1.2H,NH2).
藉此,確認所獲得之液體係以60:40之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-8)所表示之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-8)所表示之5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
向實施例7中獲得之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑及5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物40g
中添加己烷300mL並進行10分鐘加熱回流,恢復至室溫,以傾斜之方式分取出上清液之己烷層。將殘留之油狀物同樣地利用己烷進一步萃取3次。將己烷萃取液合併,於減壓下濃縮至約300mL,將濃縮液水冷靜置1小時,以傾斜之方式分取出上清液之己烷層,於減壓下蒸餾去除己烷,獲得無色液體8.1g。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(t,2H,J=8Hz,-CH2Si),1.14(t,9H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.75(m,0.2H,-CH2CH2-Si),1.88(m,1.8H,-CH2CH2-Si),3.74(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.06(t,0.2H,J=7Hz,NCH2-),4.36(t,1.8H,J=7Hz,NCH2-),5.97(s,1.8H,NH2),6.65(s,0.2H,NH2).
藉此,確認所獲得之液體係以5:95之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-9)所表示之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-9)所表示之5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
向實施例7中獲得之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑及5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物40g中添加己烷500mL,進行10分鐘加熱回流,恢復至室溫,以傾斜之方式分取出上清液之己烷層。將殘留之油狀物同樣地利用己烷500mL進一步萃取5次。將己烷萃取後之殘渣之揮發成分於減壓下去除,獲得白色固體7.3g
所獲得之固體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.75(m,1.8H,-CH2CH2-Si),1.88(m,0.2H,-CH2CH2-Si),3.74(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.06(t,1.8H,J=7Hz,NCH2-),4.36(t,0.2H,J=7Hz,NCH2-),5.97(s,0.2H,NH2),6.65(s,1.8H,NH2).
藉此,確認所獲得之固體係以95:5之比例(莫耳%)分別包含化學式(Ia-10)所表示之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑與化學式(Ib-10)所表示之5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物。
向實施例7中獲得之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑及5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物12g中添加己烷200mL並進行10分鐘加熱回流,恢復至室溫,以傾斜之方式分取出上清液之己烷層,於-20℃之冷凍庫中放置一夜,利用玻璃過濾器過濾取出所析出之固體,於減壓下去除揮發成分,獲得無色液體1.5g。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(t,2.0H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9.0H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.88(m,2.0H,-CH2CH2-Si),3.74(q,6.0H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.36(t,2.0H,J=7Hz,NCH2-),5.97(s,2.0H,NH2).
藉此,確認所獲得之液體為化學式(Ib-11)所表示之5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑。
向實施例7中獲得之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑及5-胺基-2-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-2H-四唑之混合物35g中添加己烷400mL並進行10分鐘加熱回流,恢復至室溫,以傾斜之方式去除上清液之己烷層,將萃取殘渣之油狀物於室溫下放置1
天,此時析出結晶。利用玻璃過濾器過濾取出結晶,使用己烷300mL再次重複進行一次相同操作。將所獲得之結晶於減壓下進行乾燥,獲得白色結晶3.6g。
所獲得之固體之1H-NMR光譜資料如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(t,2H,J=8Hz,-CH2-Si),1.14(t,9H,J=7Hz,Si-O-CH2CH3),1.75(m,2H,-CH2CH2-Si),3.74(q,6H,J=7Hz,Si-O-CH2),4.06(t,2H,J=7Hz,NCH2-),6.65(s,2.0H,NH2).
藉此,確認所獲得之固體為化學式(Ia-12)所表示之5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1H-四唑。
使用實施例1中合成之四唑矽烷化合物(混合物)作為矽烷偶合劑成分,製備銅之表面處理液。
即,向該混合物之四唑矽烷化合物10g中添加乙二醇單丁醚200g,繼而添加水790g,於室溫下攪拌2小時,製備銅之表面處理液(以下稱為處理液A)。
對於該處理液A,確認四唑矽烷化合物之三甲氧基矽烷基被水
解為三羥基矽烷基,進行下述接黏性之評價試驗(a)~(c)及暈滲(Haloing)評價試驗(d)、(e)。
所獲得之試驗結果如表2所示。
使用實施例2~12中合成之四唑矽烷化合物(混合物)代替實施例1中合成之四唑矽烷化合物(混合物),以與實施例13相同之方式製備銅之表面處理液(以下分別稱為處理液B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L)。
確認該等處理液中之四唑矽烷化合物之三甲氧基矽烷基或三乙氧基矽烷基被水解為三羥基矽烷基,進行下述接黏性之評價試驗(a)~(c)及暈滲評價試驗(d)、(e)。
所獲得之試驗結果如表2所示。
使用1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑代替實施例1中合成之四唑矽烷化合物(混合物),以與實施例13相同之方式製備銅之表面處理液(以下稱為處理液M)。
對於該處理液M,確認三唑矽烷化合物之三甲氧基矽烷基被水解為三羥基矽烷基,進行下述接黏性之評價試驗(a)~(c)及暈滲評價試驗(d)、(e)。
所獲得之試驗結果如表2所示。
不使用矽烷偶合劑成分,除此以外,製備具有與上述處理液A相同組成之銅之表面處理液(以下稱為處理液N),進行下述接黏性之評價試驗(a)~(c)及暈滲評價試驗(d)、(e)。
所獲得之試驗結果如表2所示。
作為試驗片,使用電解銅箔(厚度:18μm)。
根據以下之步驟i~ii進行試驗片之處理。
i.酸洗淨/1分鐘(室溫)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
ii.於表面處理液中浸漬/1分鐘(室溫)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
於經處理之試驗片之S面(光澤面)積層壓製玻璃布環氧樹脂含浸預浸體(FR-4級),將試驗片與樹脂接黏而製作印刷配線板。
依據「JIS C6481(1996)」,由該印刷配線板製作寬度10mm之試驗片,進行壓力鍋處理(121℃/濕度100%/100小時),其後測定銅箔之剝離強度(kN/m)。
於試驗片之S(光澤面)「層壓增層配線板用樹脂(Ajinomoto
Fine-Techno公司製造,商品名「GX-T31」)」代替「積層壓製玻璃布環氧樹脂含浸預浸體(FR-4級)」,除此以外,以與接黏性之評價試驗(a)相同之程序評價銅與樹脂之接黏性。
作為印刷配線板之試驗片,使用實施過電解鍍銅(鍍覆厚度:20μm)之雙面覆銅積層板(基材:FR4,板厚:1.0mm,銅箔厚度:18μm,縱120mm×橫110mm)。
根據以下之步驟i~ii進行試驗片之處理。
i.酸洗淨/1分鐘(室溫)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
ii.於表面處理液中浸漬/1分鐘(室溫)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
於經處理之試驗片塗佈阻焊劑(太陽油墨製造公司製造,商品名「PSR-4000AUS308」)後,進行乾燥(80℃/30分鐘)、後硬化處理(150℃/60分鐘),形成厚度13μm之絕緣樹脂層(塗膜)。
依據「JIS K5400-8.5(1990)」,將形成於試驗片之塗膜交叉切割為1mm×1mm之柵格(100格),進行高壓鍋處理(121℃/濕度100%/100小時)後,進行膠帶剝離試驗,計數塗膜未發生剝離之柵格數目。又,目視觀察塗膜之損傷情況。
再者,接黏性之判定基準如表1所示。
作為試驗片,使用覆銅積層板(銅厚度35μm,板厚1.0mm)。
根據以下之步驟i~ii進行試驗片之處理。
i.酸洗淨/1分鐘(室溫)、水洗
ii.於表面處理液中浸漬/1分鐘(30℃)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
於試驗片之銅表面塗佈阻焊劑(太陽油墨製造公司製造,商品名「PSR-4000AUS308」)後,進行以下之步驟iii~iv,製作具有銅開口部(開口直徑150μm,5孔)之由阻焊劑硬化物與試驗片(覆銅積層板)接黏而成之印刷配線板。
iii.曝光步驟(420mJ/cm2,使用ORC MANUFACTURING公司
製造之HMW-680)、顯影步驟(1質量%碳酸鈉水溶液/90秒(30℃))
iv.乾燥(80℃/30分鐘)、後硬化處理(150℃/60分鐘)
作為鍍覆液,使用鈀觸媒(奧野製藥工業公司製造,商品名「ICP NiCORON ACCERA」、鍍鎳(奧野製藥工業公司製造,商品名「ICP NiCORON GM」與鍍金(小島化學藥品公司製造,商品名「OEL II」),進行以下之步驟v,對印刷配線板之銅開口部進行鍍金處理。
v.軟蝕刻/1分鐘(30℃)、水洗、鈀觸媒/2分鐘(室溫)、鍍鎳/35分鐘(75℃)、鍍金/5分鐘(80℃)
對於所獲得之印刷配線板之經鍍金之銅開口部(開口直徑150μm),藉由光學顯微鏡SZ-61(OLYMPUS公司製造)對由化學藥液之滲入引起之暈滲(阻焊劑剝離)之寬度(單位:μm)進行測定。再者,測定係對5個孔進行,算出其等之平均值。
作為試驗片,使用覆銅積層板(銅厚度35μm,板厚1.0mm)。
依據以下之步驟i~ii,進行試驗片之處理。
i.酸洗淨/1分鐘(室溫)、水洗
ii.於表面處理液中浸漬/1分鐘(30℃)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
於試驗片之銅表面層壓「增層配線板用樹脂(Ajinomoto Fine-Techno公司製造,商品名「GX-T31」)」後進行熱硬化,製作與增層樹脂之硬化物及試驗片(覆銅積層板)接黏而成之印刷配線板,進行雷射加工,形成銅開口部(開口直徑50μm,100孔)。
使用奧野製藥工業公司製造之OPC Copper System,對印刷配線板之銅開口部進行化學鍍銅處理,進而使用奧野製藥工業公司製造之Top Lucina System,對開口部進行通孔鍍銅處理。
對於所獲得之印刷配線板之經鍍銅之銅開口部(開口直徑50μm),藉由FIB剖面加工機JIB 4000(日本電子公司製造)與電子顯微鏡JSM7610F(日本電子公司製造)對由化學藥液之滲入引起之暈滲(增層樹脂之剝離)之寬度(單位:μm)進行測定。再者,測定係對5個孔進行,算出其等之平均值。
根據表2所示之試驗結果,確認使用本發明之四唑矽烷化合物作為矽烷偶合劑成分之銅之表面處理液發揮提高銅與樹脂之接黏力及暈滲耐性之優異之效果。
尤其是於具有胺基或甲基之四唑矽烷化合物與未經取代之四唑矽烷化合物之情形時,提高銅與樹脂之接黏力及暈滲耐性之效果顯著,其中,於具有胺基之四唑矽烷化合物之情形時,上述接黏力與暈滲耐性得以飛躍性提高。
參照特定之態樣對本發明詳細地進行了說明,但熟悉本技藝者知悉可於不脫離本發明之精神與範圍之情況下進行各種變更及修正。再者,本申請案係基於在2017年9月22日提出申請之日本專利出願(日本專利特願2017-182673),並以引用之形式援引其整體。又,此處引用之全部參照作為整體引入本文中。
本發明之四唑矽烷化合物由於可製成兼具作為唑化合物之特徵之金屬防銹功能及使環氧樹脂或胺基甲酸酯樹脂硬化之功能的矽烷偶合劑,故而期待將其應用於組合種類不同之材料所製造之印刷配線板般之複合材料。
又,根據本發明,可充分確保金屬、無機材料及樹脂材料之接黏性(密黏性),故而可不使基材之表面粗化而保持為平滑狀態。因此,本發明可對於實現多層印刷配線板之小型化、薄型化、高頻化、高密度化等作出較大貢獻,故而產業上之可利用性極大。
Claims (34)
- 一種四唑矽烷化合物,其係由化學式(I)表示;
- 一種請求項1之四唑矽烷化合物之合成方法,其係使化學式(II)所表示之四唑化合物與化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物進行反應;
- 一種矽烷偶合劑,其係以下述化學式(IV)所表示之四唑矽烷化合物作為成分;
- 一種表面處理液,其含有下述化學式(IV)所表示之四唑矽烷化合物;
- 如請求項4之表面處理液,其係用於對自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之至少1種表面進行處理。
- 如請求項4之表面處理液,其係用於將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
- 如請求項5或6之表面處理液,其中,上述金屬係自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群選擇之至少1種。
- 如請求項5或6之表面處理液,其中,上述金屬為銅或銅合金。
- 如請求項5或6之表面處理液,其中,上述無機材料係自矽、陶瓷、玻璃及無機鹽所構成之群選擇之至少1種。
- 如請求項9之表面處理液,其中,上述陶瓷係自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群選擇之至少1種。
- 如請求項5或6之表面處理液,其中,上述樹脂材料係自丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂 及聚醯亞胺樹脂所構成之群選擇之至少1種。
- 一種金屬之表面處理方法,其係使請求項4之表面處理液與金屬之表面接觸。
- 如請求項12之金屬之表面處理方法,其中,上述金屬係自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群選擇之至少1種。
- 如請求項12之金屬之表面處理方法,其中,上述金屬為銅或銅合金。
- 如請求項14之金屬之表面處理方法,其中,於使上述表面處理液與銅或銅合金之表面接觸之前,使包含銅離子之水溶液與上述銅或銅合金之表面接觸。
- 如請求項14或15之金屬之表面處理方法,其中,於使上述表面處理液與銅或銅合金之表面接觸之後,使酸性水溶液或鹼性水溶液與上述銅或銅合金之表面接觸。
- 一種無機材料之表面處理方法,其係使請求項4之表面處理液與無機材料之表面接觸。
- 如請求項17之無機材料之表面處理方法,其中,上述無機材料係自矽、陶瓷、玻璃及無機鹽所構成之群選擇之至少1種。
- 如請求項18之無機材料之表面處理方法,其中,上述陶瓷係自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群選擇之至少1種。
- 一種樹脂材料之表面處理方法,其係使請求項4之表面處理液與樹脂材料之表面接觸。
- 如請求項20之樹脂材料之表面處理方法,其中,上述樹脂材 料係自丙烯酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂及聚醯亞胺樹脂所構成之群選擇之至少1種。
- 一種金屬與樹脂材料之接黏方法,其係使請求項4之表面處理液與金屬及樹脂材料之至少一者接觸而形成化合皮膜,並經由上述化合皮膜將上述金屬與上述樹脂材料相互接黏。
- 一種無機材料與樹脂材料之接黏方法,其係使請求項4之表面處理液與無機材料及樹脂材料之至少一者接觸而形成化合皮膜,並經由上述化合皮膜將上述無機材料與上述樹脂材料相互接黏。
- 一種金屬與無機材料之接黏方法,其係使請求項4之表面處理液與金屬及無機材料之至少一者接觸而形成化合皮膜,並經由上述化合皮膜將上述金屬與上述無機材料相互接黏。
- 一種印刷配線板,其係經由利用請求項4之表面處理液所形成之化合皮膜將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
- 一種半導體晶圓,其係經由利用請求項4之表面處理液所形成之化合皮膜將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
- 一種電子裝置,其係經由利用請求項4之表面處理液所形成之化合皮膜將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群選擇之2種材料接黏。
- 一種絕緣性組成物,其含有如請求項3之矽烷偶合劑,及樹脂材料或無機材料。
- 如請求項28之絕緣性組成物,其中,上述樹脂材料係自丙烯 酸酯樹脂、環氧樹脂、烯烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚矽氧樹脂及聚醯亞胺樹脂所構成之群選擇之至少1種。
- 如請求項28之絕緣性組成物,其中,上述無機材料係自矽、陶瓷、玻璃及無機鹽所構成之群選擇之至少1種。
- 一種絕緣材料,其含有請求項28至30中任一項之絕緣性組成物。
- 一種印刷配線板,其具有由請求項28至30中任一項之絕緣性組成物所獲得之絕緣層。
- 一種半導體晶圓,其具有由請求項28至30中任一項之絕緣性組成物所獲得之絕緣層。
- 一種電子裝置,其具有由請求項28至30中任一項之絕緣性組成物所獲得之絕緣層。
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