TWI732114B - 三唑矽烷化合物、該化合物之合成方法及其利用 - Google Patents
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Abstract
本發明之目的在於提供一種新穎三唑矽烷化合物及其合成方法、以及以該三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三唑矽烷化合物之表面處理液、表面處理方法及材質不同之2種材料之接黏方法。本發明之三唑矽烷化合物係化學式(I)所表示之化合物。
Description
本發明係關於一種新穎三唑矽烷化合物、以及使用該三唑矽烷化合物之表面處理液、表面處理方法及其利用。
作為矽烷偶合劑之成分,使用包含有機物及矽之物質。該物質於分子中具有不同種類之官能基,通常發揮作為將不親和之有機材料與無機材料連結之仲介之功能。故而為複合材料之開發或生產不可或缺之藥劑。
於專利文獻1中,作為用於玻璃或金屬與橡膠之接黏用底漆之矽烷偶合劑之成分,提出有三唑或噻二唑等之含氮雜環,與三甲氧基矽烷基或三乙氧基矽烷基等之矽烷基經由具有硫醚(硫化物)鍵等之有機基而鍵結之結構之各種物質。於專利文獻2中,作為用於鋁及鎂合金之腐蝕抑制劑之矽烷化合物,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三唑矽烷化合物及其合成方法、以及以新穎三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三唑矽烷化合物之表面處理液、表面處理方法及不同材料之接黏方法。
本發明者等人為了解決上述課題而反覆潛心研究,結果發現:藉由使三唑化合物與鹵化烷基矽烷化合物進行反應,可合成新穎三唑矽烷化合物,從而完成本發明。
即,本發明係如以下[1]至[34]所述。
[1]一種三唑矽烷化合物,其係由化學式(I)表示。
(式中,X1及X2相同或不同,表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、苯基、苄基、胺基或碳數1~6之烷硫基;m表示1~12之整數;R表示甲基或乙基;其中,X1與X2同時為氫原子之情形除外)。
[2]一種如上述[1]所記載之三唑矽烷化合物之合成方法,其特徵在於:使化學式(II)所表示之三唑化合物與化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物進行反應。
(式中,X1及X2與上述相同)。
[化3]Hal-(CH2)m-Si(OR)3 (III)
(式中,R及m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,其特徵在於:其以下述化學式(IV)所表示之三唑矽烷化合物作為成分。
(式中,X1及X2相同或不同,表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、苯基、苄基、胺基或碳數1~6之烷硫基;m表示1~12之整數;n表示0或1~3之整數;R表示甲基或乙基;其中,X1與X2同時為氫原子之情形除外)。
[4]一種表面處理液,其含有下述化學式(IV)所表示之三唑矽烷化合物。
(式中,X1及X2相同或不同,表示氫原子、碳數1~12之直鏈狀或支鏈狀之烷基、苯基、苄基、胺基或碳數1~6之烷硫基;m表示1~12之整數;n表示0或1~3之整數;R表示甲基或乙基;其中,X1與X2同時為氫原子之情形除外)。
[5]如上述[4]記載之表面處理液,其係用以對自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群中選擇之至少1種表面進行處理。
[6]如上述[4]記載之表面處理液,其係用以將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群中選擇之2種材料接黏。
[7]如上述[5]或[6]記載之表面處理液,其中,上述金屬為自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群中選擇之至少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,上述無機材料為自矽、陶瓷及玻璃所構成之群中選擇之至少1種。
[10]如上述[9]記載之表面處理液,其中,上述陶瓷為自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群中選擇之至少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,上述金屬為自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群中選擇之至少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,上述無機材料為自矽、陶瓷及玻璃所構成之群中選擇之至少1種。
[19]如上述[18]記載之無機材料之表面處理方法,其中,上述陶瓷為自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群中選擇之至少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。
[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於該至少一者形成化合皮膜,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於該至少一者形成化合皮膜,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於該至少一者形成化合皮膜,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中選擇之2種材料接黏而成。
[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中 選擇之2種材料接黏而成。
[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中選擇之2種材料接黏而成。
[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。
[30]如上述[28]記載之絕緣性組成物,其中,上述無機材料為自矽、陶瓷及玻璃所構成之群中選擇之至少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。
由於本發明之三唑矽烷化合物為分子中具有烷氧基矽烷基及1,2,4-三唑環之物質,故而藉由將其作為成分,可期待製 成附加有作為三唑化合物之特徵之防止金屬生鏽之功能、以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,根據含有本發明之三唑矽烷化合物之表面處理液,可提高材質不同之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,詳細地對本發明進行說明。再者,本發明不限定於以下所說明之實施形態。
本發明之三唑矽烷化合物為上述化學式(I)所表示之三唑矽烷化合物(以下有時稱作三唑矽烷化合物(I)),例如可列舉:3-甲基-1-[2-(三乙氧基矽烷基)乙基]-1,2,4-三唑、5-甲基-1-[4-(三甲氧基矽烷基)丁基]-1,2,4-三唑、3-乙基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-丙基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-異丙基-1-[10-(三甲氧基矽烷基)癸基]-1,2,4-三唑、3-丁基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-己基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-甲基-3-辛基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-十二烷基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3,5-二甲基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、 3,5-二異丙基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-苯基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-甲基-5-苯基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-乙基-5-苯基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3,5-二苯基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-苄基-1-[4-(三乙氧基矽烷基)丁基]-1,2,4-三唑、3-苄基-5-苯基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-己硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-丙基-3-苄基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3-胺基-1-(三乙氧基矽烷基)甲基-1,2,4-三唑、3-胺基-1-[2-(三甲氧基矽烷基)乙基]-1,2,4-三唑、3-胺基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-胺基-3-乙基-1-[6-(三甲氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3-胺基-5-苯基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-胺基-5-苄基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-胺基-1-[6-(三甲氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3-胺基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3-胺基-1-[12-(三甲氧基矽烷基)十二烷基]-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1-[6-(三甲氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1-[12-(三甲氧基矽烷基)十二烷基]-1,2,4-三唑、3-甲硫基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、 3-異丙硫基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-己硫基-1-[10-(三乙氧基矽烷基)癸基]-1,2,4-三唑、3-乙硫基-5-異丙基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3,5-雙(甲硫基)-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-甲硫基-5-己硫基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、3-胺基-5-甲硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-胺基-3-甲硫基-1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-胺基-3-甲硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑、5-胺基-3-異丙硫基-1-[6-(三乙氧基矽烷基)己基]-1,2,4-三唑、3-胺基-5-己硫基-1-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑等。
本發明之三唑矽烷化合物可藉由如下方式而以略高產率合成(參照反應圖解(A)):使上述化學式(II)所表示之三唑化合物(以下有時稱作三唑化合物(II))與上述化學式(III)所表示之鹵化烷基矽烷化合物(以下有時稱作鹵化烷基矽烷化合物(III))在脫鹵化氫劑之存在下於適量反應溶劑中以適當之反應溫度及反應時間進行反應。
(式中,X1、X2、R、Hal及m與上述相同)。
作為上述三唑化合物(II),可列舉:3-甲基-1,2,4-三唑、3-乙基-1,2,4-三唑、3-丙基-1,2,4-三唑、3-異丙基-1,2,4-三唑、3-丁基-1,2,4-三唑、3-己基-1,2,4-三唑、3-十二烷基-1,2,4-三唑、3,5-二甲基-1,2,4-三唑、3,5-二異丙基-1,2,4-三唑、3-乙基-5-辛基-1,2,4-三唑、5-甲基-3-辛基-1,2,4-三唑、3-苯基-1,2,4-三唑、 3-甲基-5-苯基-1,2,4-三唑、3-乙基-5-苯基-1,2,4-三唑、3,5-二苯基-1,2,4-三唑、3-苄基-1,2,4-三唑、5-丙基-3-苄基-1,2,4-三唑、3-苄基-5-苯基-1,2,4-三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、3-胺基-5-乙基-1,2,4-三唑、3-胺基-5-苯基-1,2,4-三唑、3-胺基-5-苄基-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1,2,4-三唑、3-甲硫基-1,2,4-三唑、3-乙硫基-5-異丙基-1,2,4-三唑、3-異丙硫基-1,2,4-三唑、3-己硫基-1,2,4-三唑、3,5-雙(甲硫基)-1,2,4-三唑、3-甲硫基-5-己硫基-1,2,4-三唑、3-胺基-5-甲硫基-1,2,4-三唑、3-胺基-5-異丙硫基-1,2,4-三唑、及3-胺基-5-己硫基-1,2,4-三唑等。
作為上述鹵化烷基矽烷化合物(III),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,只要為對三唑化合物(II)與鹵化烷基矽烷化合物(III)非活性之溶劑,則無特別限定,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,可列舉:甲醇鈉、乙醇鈉、甲醇鉀、第三丁醇鉀等烷氧化鹼金屬;碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀等碳酸鹼鹽;二氮雜雙環十一烯等有機鹼或氫化鈉等。
三唑化合物(II)與鹵化烷基矽烷化合物(III)之反應係如上述反應圖解(A)所示般化學計量性地進行,但相對於三唑化合物(II)之使用量(添加量)之鹵化烷基矽烷化合物(III)之使用量(添加量)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、反應規模等因素而設為0.8~1.2倍莫耳之範圍中之適當比率。若鹵化烷基矽烷化合物(III)之添加量多於1.2倍莫耳,則有該化合物進行聚合而凝膠化之虞,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擔憂。又,脫鹵化氫劑係用以中和藉由三唑化合物(II)與鹵化烷基矽烷化合物(III)之反應而副生成之鹵化氫,故而其使用量(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。
上述反應溫度只要為三唑化合物(II)之1位NH與鹵化烷基矽烷化合物(III)進行反應之溫度範圍內,則無特別限定,較佳為0~150℃之範圍,更佳為5~100℃之範圍。
上述反應時間係根據設定之反應溫度而適當地決 定,較佳為30分鐘~10小時之範圍,更佳為1~8小時之範圍。
本發明之矽烷偶合劑係將上述化學式(IV)所表示之三唑矽烷化合物(以下有時稱作三唑矽烷化合物(IV))作為成分。
於使用本發明之矽烷偶合劑時,可採用與習知之矽烷偶合劑之情形相同之表面處理方法。作為該表面處理方法,例如可列舉:(a)將利用有機溶劑稀釋適量矽烷偶合劑而成之處理液噴塗於基材之方法、(b)將利用水-有機溶劑稀釋該矽烷偶合劑而成之處理液噴塗於基材之方法、(c)將利用水稀釋該矽烷偶合劑而成之處理液噴塗於基材之方法、(d)將基材浸漬於利用有機溶劑稀釋該矽烷偶合劑而成之處理液中之方法、(e)將基材浸漬於利用水-有機溶劑稀釋該矽烷偶合劑而成之處理液中之方法、(f)將基材浸漬於利用水稀釋該矽烷偶合劑而成之處理液中之方法等。
作為上述有機溶劑,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(甲基賽珞蘇)、乙二醇單乙醚(乙基賽珞蘇)、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、丙二醇等醇系溶劑等。
作為本發明中所使用之基材,例如可列舉:由金屬、無機材料、樹脂材料等所形成之粒狀、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,可將包含該等金屬之板或箔、鍍覆膜等設為基材。作為上述合金之具體例,銅合金只要為包含銅之合金,則無特別限定,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、或作為填料使用之無機材料及玻璃等。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、水滑石、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;碳纖維等。該等無機材料中,較佳為矽、陶瓷(氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇等)及玻璃。
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。
藉由對基材實施此種表面處理,基材表面之親油性變高,從而可提高對樹脂等之親和性(接黏性、密接性)。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三唑矽烷化合物(IV)之表面處理液,該三唑矽烷化合物(IV)包含以下化學式(I)與化學式(IVa)~(IVc)所表示之三唑矽烷化合物。
(式中,X1、X2、R及m與上述相同)。
即,三唑矽烷化合物(I)係上述化學式(IV)中n為0之情形時之三唑矽烷化合物(三烷氧基體)。同樣地,化學式(IVa)所表示之三唑矽烷化合物(以下有時稱作三唑矽烷化合物(IVa))係n為1之情形時之三唑矽烷化合物,化學式(IVb)所表示之三唑矽烷化合物(以下有時稱作三唑矽烷化合物(IVb))係n為2之情形時之三唑矽烷化合物,化學式(IVc)所表示之三唑矽烷化合物(以下有時稱作三唑矽烷化合物(IVc))係n為3之情形時之三唑矽烷化合物。
三唑矽烷化合物(IVa)~(IVc)係使表面處理液中存在之三唑矽烷化合物(I)水解而生成之物種,該等與三烷氧基體之三唑 矽烷化合物(I)一併為作為矽烷偶合劑之成分而較佳者。又,三唑矽烷化合物(IVa)~(IVc)例如可藉由自表面處理液將揮發成分去除而自表面處理液萃取而使用。
於本發明之實施中,作為製備表面處理液時之原料,較佳為使用三唑矽烷化合物(I)。作為該三唑矽烷化合物(I)之例,如上所述。
本發明之表面處理液係藉由將三唑矽烷化合物(I)與有機溶劑、或三唑矽烷化合物(I)、可溶化劑、及水混合而製備。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,可於將該三唑矽烷化合物與水混合後添加可溶化劑,亦可將該三唑矽烷化合物與水及可溶化劑之混合液混合,亦可於將該三唑矽烷化合物與可溶化劑混合後添加水。又,作為用於表面處理液之製備之水,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、硝酸等礦酸、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、珠光子酸、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、碳酸伸乙酯、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重量%。若可溶化劑之含量為0.1重量%以上,則提高表面處理液中之三唑矽烷化合物之溶解性之作用顯著。又,若超過50重量%,則不經濟,故而較佳為將50重量%設為上限。可溶化劑之含量於表面處理液中更佳為0.5重量%以上,進而較佳為1重量%以上,又,更佳為30重量%以下,進而較佳為20重量%以下。
如上所述,本發明之三唑矽烷化合物(I)與水接觸後即水解,將該水解之態樣示於圖解(B)。於該圖解(B)中揭示上述三唑矽烷化合物(I)、(IVa)及(IVb)所具有之矽烷基水解之態樣、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。
已知通常分子中具有烷氧基矽烷基之物質作為矽烷偶合劑而發揮作用。例如,若列舉銅與樹脂材料之接黏為例,則本發明之實施中所使用之三唑矽烷化合物於分子中具有三唑環與烷氧基矽烷基(-Si-OR),三唑環與樹脂及銅相互作用而形成化學鍵。又,烷氧基矽烷基受到水解而轉化為羥基矽烷基(-Si-OH),該羥基矽烷基與銅之表面散佈之氧化銅進行化學鍵結。因此,於藉由使銅與表面處理液接觸而於該銅之表面利用與三唑環或羥基矽烷基之鍵結而形成來自三唑矽烷化合物(IV)之化合皮膜,從而於該化合皮 膜之表面形成包含樹脂材料之樹脂層之情形時,與在銅之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,表面處理液中之三唑矽烷化合物(IV)之濃度換算為三烷氧基體之三唑矽烷化合物(I)之濃度而較佳為0.001~10重量%,更佳為0.01~5重量%。於該濃度未滿0.001重量%之情形時,接黏性之提高效果不充分,於該濃度超過10重量%之情形時,接黏性之提高效果基本達到極限,僅三唑矽烷化合物之使用量增加而不經濟。
然,表面處理液中生成之具有羥基矽烷基之三唑矽烷化合物(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)(參照圖解(B)),轉化為難溶於水之矽烷寡聚物(具有圖解(B)中之化學式(e)所表示之基之三唑矽烷化合物)。再者,化學式(e)所表示之基之X為表示重複單位之數量之整數。
若表面處理液中之矽烷寡聚物之生成量增多,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而檢測處理液之溫度或液面之感測器類,從而阻礙表面處理順利進行之虞。為了避免此種情況,於製備表面處理液時,較佳為使表面處理液中含有有機溶劑作為難溶於水之矽烷寡聚物之可溶化劑。又,於製備表面處理液時,為了促進三唑矽烷化合物之溶解,較佳為使之含有酸或鹼。再者,由於上述有機溶劑亦具有提高三唑矽烷化合物之溶解性之功能,故而較佳為使本發明之表面處理液中含有自酸、鹼、有機溶劑所構成之群中選擇之至少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,亦可於不損害本發明之效果之範圍內併用公知之偶合劑。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。
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-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油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;3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-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)四硫化物等硫化物矽烷化合物;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不同之材料間之接黏力,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,關於使表面處理液與基材表面接觸時之處理液之溫度,雖然較佳為設為5~50℃,但只要於與上述處理時間之關係中適當地設定即可。
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。乾燥時較佳為設為室溫~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自酸洗處理、鹼處理、粗化處理、耐熱處理、防鏽處理或化成處理選擇之至少1種預處理。
所謂上述酸洗處理,係為了將附著於銅之表面之油脂成分去除並將銅之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。
所謂上述鹼處理,係為了將附著於銅之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。
所謂上述粗化處理,係為了提高利用投錨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接性。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(八氧化三鈾、二氧化鈾)、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,藉由於銅之表面析出微細之銅粒子而於銅之表面形成凹凸。
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而進行,但不限定於電鍍,亦可使用蒸鍍及其他手段。
所謂上述防鏽處理,係為了防止銅之表面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鏽劑等有機化合物系防鏽劑之處理液與銅之表面接觸。
於上述化成處理中,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之表面之化合皮膜之厚度均一的功能。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之表面之化合皮膜之厚度均一的功能。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、鹽酸等礦酸之水溶液、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與上述銅之表面接觸。
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與上述銅之表面接觸。
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鏽劑等公知之有機化合物系防鏽劑之處理液與上述銅之表面接觸。
本發明之表面處理液可用於對自上述金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群中選擇之至少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,可使用本發明之表面處理液而使自上述 金屬、無機材料、樹脂材料所構成之群中選擇之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,故而材質不同之材料彼此亦可更加牢固地接黏。
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之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(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(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、尤其是材質不同之2種材料接黏,故而可較佳地用於各種電氣、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較佳地用於由金屬、尤其是銅或銅合金所形成之基材。例如,較佳用於以提高銅電路(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(密接性)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,較佳用於以提高形成於 半導體晶圓上之半導體電路與保護膜、例如緩衝塗膜或凸塊保護膜等絕緣性保護膜之間之接黏性(密接性)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,較佳用於以提高銅電路再配線層與絕緣材料之接黏性(密接性)為目的之銅電路再配線層之表面處理。作為上述保護膜或絕緣材料,例如可列舉: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。藉由反覆進行該製程,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光罩層,以光交聯性樹脂層及光罩層覆蓋第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光罩層去除之步驟、(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、(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光罩層,以光交聯性樹脂層及光罩層覆蓋第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光罩層去除之步驟、(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,所謂本發明之「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、板等用途、形態者。再者,於近年來之高頻電氣信號流通之銅配線之情形時,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種方法形成電路之步驟之印刷配線板中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、粗化處理、耐熱處理、防鏽處理或化成處理所構成之群中選擇之至少1種預處理。
可藉由使樹脂材料或無機材料中含有本發明之矽烷偶合劑而製成絕緣性組成物。又,亦可藉由將三唑矽烷化合物(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。
絕緣性組成物中之三唑矽烷化合物(IV)之含量較佳為0.001~10重量%,更佳為0.01~5重量%。於三唑矽烷化合物(IV)之含量於絕緣性組成物中未滿0.001重量%之情形時,接黏性之提高效果不充分,於該濃度超過10重量%之情形時,接黏性之提高效果基本達到極限,僅三唑矽烷化合物(IV)之使用量增加而不經濟。上述絕緣性組成物可藉由公知之方法進行製作。例如,可藉由使三唑矽烷化合物(IV)溶解於有機溶劑中並混合於固形或液狀之樹脂材料中而製作絕緣性組成物。又,亦可將三唑矽烷化合物(IV)直接添加至液狀之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可提供具有較高接黏強度之絕緣材料,故而可較佳地用於各種電氣、電子零件等、或印刷配線板等電子裝置。
然,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以下步驟: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以25~150℃之溫度且5分鐘以內之條件進行乾燥之步驟、及對乾燥之金屬表面進行水洗之步驟。又,可預先利用浸漬鍍覆液於上述金屬表面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用作上述包含矽烷偶合劑之液。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)具體地對本發明進行說明,但本發明不限定於該等。再者,用於合成試驗之原料之三唑化合物及鹵化烷基矽烷化合物係如下所述。
‧3,5-二胺基-1,2,4-三唑:東京化成工業公司製造
‧3,5-二甲基-1,2,4-三唑:同上
‧3-苯基-1,2,4-三唑:依據「J.Org.Chem.,44卷,4160頁(1979年)」記載之方法所合成。
‧3-胺基-5-甲硫基-1,2,4-三唑:東京化成工業公司製造
‧5-甲基-3-辛基-1,2,4-三唑:依據美國專利第5,098,920號說明書記載之方法所合成。
‧3-胺基-1,2,4-三唑: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
‧6-溴己基三乙氧基矽烷:依據「Tetrahedron,63卷,5076頁(2007年)」記載之方法所合成。
比較例1(評價試驗)中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記載之方法所合成。
以下揭示作為矽烷偶合劑之評價試驗所採用之銅與樹脂之接黏性之試驗方法。
使用電解銅箔(厚度:35μm)作為試驗片。
依照以下步驟a~b而進行。
a.酸清潔/1分鐘(室溫)、水洗、乾燥/1分鐘(100℃)
b.於實施例及比較例之表面處理液中浸漬/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)加壓積層玻璃布環氧樹脂含浸預浸體(FR-4級),將試驗片與樹脂接黏。
依照「JIS C6481(1996)」製作寬度10mm之試驗片,進行壓力鍋處理(121℃/濕度100%/100小時)後,測定銅箔之剝離強度(kN/m)。
於室溫下向包含3,5-二胺基-1,2,4-三唑15.0g(0.151mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺100mL之懸浮液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液29.2g(0.151mol)而製成均一溶液並攪拌30分鐘後,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷30.1g(0.151mol),於77~80℃下攪拌4小時。將懸浮狀之反應液冷卻至3℃後,將不溶物濾除,並將濾液之溶劑減壓 蒸餾去除,獲得褐色黏稠物35.7g(0.137mol,產率90.5%)。
所獲得之黏稠物之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.51(t,2H),1.62(m,2H),3.46(s,9H),3.58(t,2H),4.69(s,2H),5.11(s,2H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之黏稠物為化學式(V)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含3,5-二胺基-1,2,4-三唑15.6g(0.157mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺100mL之懸浮液中添加20%乙醇鈉乙醇溶液53.5g(0.157mol),加溫至55~60℃並攪拌20分鐘後,添加3-氯丙基三乙氧基矽烷37.9g(0.157mol),於87~90℃下攪拌6小時。將懸浮狀之反應液冷卻至3℃後,將不溶物濾除,並將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,獲得褐色黏稠物42.3g(0.139mol,產率88.8%)。
所獲得之黏稠物之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.49(t,2H),1.14(t,9H),1.62(m,2H),3.56(t,2H),3.73(q,6H),4.67(s,2H),5.11(s,2H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之黏稠物為化學式(VI)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含3,5-二甲基-1,2,4-三唑10.5g(0.108mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺60mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液20.7g(0.107mol),攪拌20分鐘後,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷21.6g(0.109mol),於90~93℃下攪拌4小時。將懸浮狀之反應液冷卻至2℃後,將不溶物濾除,繼而,將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,並將所生成之少量不溶物濾除,獲得微褐色液體24.6g(0.095mol,產率87.8%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.54(t,2H),1.76(m,2H),2.15(s,3H),2.31(s,3H),3.47(s,9H),3.94(t,2H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之液體為化學式(VII)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含3-苯基-1,2,4-三唑17.4g(0.120mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺90mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液23.3g(0.121mol),攪拌20分鐘後,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷23.8g(0.120mol),於88~90℃下攪拌4小時。將懸浮狀之反應液冷卻至2℃後,將不溶物濾除,繼而,將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,並將所生成之少量不溶物濾除,獲得微粉色液體34.2g(0.111mol,產率92.7%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.58(t,2H),1.90(m,2H),3.48(s,9H),4.20(t,2H),7.41-7.48(m,2H),8.01-8.05(m,3H),8.67(s,1H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之液體為化學式(VIII)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含3-胺基-5-甲硫基-1,2,4-三唑10.0g(0.0768mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺60mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶 液14.8g(0.0767mol),攪拌20分鐘後,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷15.4g(0.0775mol),於88~90℃下攪拌4小時。將懸浮狀之反應液冷卻至2℃後,將不溶物濾除,繼而,將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,並將少量不溶物濾除,獲得紅褐色液體21.5g(0.0735mol,產率95.7%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.54(t,2H),1.70(m,2H),2.38(s,3H),3.47(s,9H),3.75(t,2H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之液體為化學式(IX)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含5-甲基-3-辛基-1,2,4-三唑9.0g(0.0461mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺50mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液9.00g(0.0466mol),攪拌20分鐘後,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷9.26g(0.0466mol),於90~92℃下攪拌4小時。將懸浮狀之反應液冷卻至2℃後,將不溶物濾除,繼而,將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,並將少量不溶物濾除,獲得淡褐色液體14.3g(0.0400mol,產率86.8%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.52(m,2H),0.85(br s,3H),1.1-1.3(br s,10H),1.58(br s,2H),1.75(m,2H),2.16(s,3H),2.62(t,2H),3.46(s,9H),3.94(t,2H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之液體為化學式(X)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含3-胺基-1,2,4-三唑5.50g(0.0654mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺50mL之溶液中添加20%乙醇鈉乙醇溶液22.3g(0.0655mol),加溫至51~52℃並攪拌20分鐘後,歷時5分鐘滴加6-溴己基三乙氧基矽烷21.3g(0.0651mol),於78~80℃下攪拌3小時。將懸浮狀之反應液冷卻至2℃後,將不溶物濾除,於減壓下將濾液濃縮至28g。向其中添加二乙醚50mL後,將不溶物濾除,繼而,將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,獲得淡褐色液體19.8g(0.0600mol,產率91.6%)。
所獲得之液體之1H-NMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(CDCl3)δ:0.61(t,2H),1.22(t,9H),1.2-1.4(m,6H),1.62(m,2H),3.42(t,2H),3.48(q,6H),7.64(s,1H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之液體為化學式(XI)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
於室溫下向包含3-胺基-1,2,4-三唑20.4g(0.243mol)及脫水N,N-二甲基甲醯胺100mL之溶液中添加28%甲醇鈉甲醇溶液46.7g(0.242mol)並攪拌30分鐘後,添加3-氯丙基三甲氧基矽烷48.3g(0.243mol),於86~90℃下攪拌8小時。將懸浮狀之反應液冷卻至3℃後,將不溶物濾除,並將濾液之溶劑減壓蒸餾去除,獲得黃褐色液體57.6g(0.234mol,產率96.4%)。
所獲得之液體之1H-MMR光譜資料係如下所述。
1H-NMR(DMSO-d6)δ:0.51(t,2H),1.73(m,2H),3.46(s,9H),3.86(t,2H),5.21(s,2H),7.91(s,1H).
由該1H-NMR光譜資料判定所獲得之液體為化學式(XII)所表示之標題之三唑矽烷化合物。
使用實施例1中合成之三唑矽烷化合物作為矽烷偶合劑成分而製備銅之表面處理液。即,向該三唑矽烷化合物10g中添加乙二醇單丁醚200g,繼而添加水790g,於室溫下攪拌2小時而製備銅之表面處理液(以下稱作處理液A)。對該處理液A確認該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,並進行接黏性試驗。所獲得之試驗結果係如表1所示。
以與實施例9相同之方式使用實施例2~8中合成之三唑矽烷化合物代替實施例1中合成之三唑矽烷化合物而製備銅之表面處理液(以下分別稱作處理液B、C、D、E、F、G、H)。確認該等處理液中之三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,並進行接黏性試驗。所獲得之試驗結果係如表1所示。
以與實施例9相同之方式使用1-[3-(三甲氧基矽烷基)丙基]-1,2,4-三唑代替實施例1中合成之三唑矽烷化合物而製備銅之表面處理液(以下稱作處理液I)。對該處理液I確認該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,並進行接黏性試驗。所獲得之試驗結果係如表1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相同之組成之銅之表面處理液(以下稱作處理液J),並進行接黏性試驗。所獲得之試驗結果係如表1所示。
根據表1所示之試驗結果,確認使用於1,2,4-三唑環之3位及/或5位具有取代基之本發明之三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之優異效果。尤其於具有胺基或苯基之三唑矽烷化合物之情形時,提高銅與樹脂之接黏力之效果顯著,特別是於具有2個胺基之三唑矽烷化合物之情形時,上述接黏力飛躍性地提高。
已參照特定之態樣詳細地對本發明進行了說明,但熟悉本技藝者知悉可在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2017年4月7日提出申請之日本專利出願(日本專利特願2017-077019),並以引用之形式援用其整體。又,此處引用之所有參照係作為整體被併入。
由於本發明之三唑矽烷化合物可製成附加有作為三唑化合物之特徵之防止金屬生鏽之功能與使環氧樹脂或胺基甲酸酯樹脂硬化之功能的矽烷偶合劑,故而期待應用於組合多種不同種類之素材而製造之印刷配線板般之複合材料。又,根據本發明,可充分地確保金屬、無機材料及樹脂材料之接黏性(密接性),故而可不使基材之表面粗化而將其保持為平滑之狀態。因此,本發明可對實現多層印刷配線板之小型化、薄型化、高頻化、高密度化等做出較大貢獻,故而產業上之可利用性極大。
Claims (34)
- 如請求項4之表面處理液,其係用以對自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群中選擇之至少1種表面進行處理。
- 如請求項4之表面處理液,其係用以將自金屬、無機材料及樹脂材料所構成之群中選擇之2種材料接黏。
- 如請求項5或6之表面處理液,其中,上述金屬為自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群中選擇之至少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,上述無機材料為自矽、陶瓷及玻璃所構成之群中選擇之至少1種。
- 如請求項9之表面處理液,其中,上述陶瓷為自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群中選擇之至少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,上述金屬為自銅、鋁、鈦、鎳、錫、鐵、銀、金及該等之合金所構成之群中選擇之至少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,上述無機材料為自矽、陶瓷及玻璃所構成之群中選擇之至少1種。
- 如請求項18之無機材料之表面處理方法,其中,上述陶瓷為自氧化鋁、碳化矽、氮化鋁、氮化矽及鈦酸鋇所構成之群中選擇之至少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。
- 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於該至少一者形成化合皮膜,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於該至少一者形成化合皮膜,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於該至少一者形成化合皮膜,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中選擇之2種材料接黏而成。
- 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中選擇之2種材料接黏而成。
- 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中選擇之2種材料接黏而成。
- 一種絕緣性組成物,其含有請求項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,上述無機材料為自矽、陶瓷及玻璃所構成之群中選擇之至少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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