明 細 書 芳香族共重合体及びそれを含む組成物 技術分野
本発明は新規な芳香族共重合体に関する。 更に詳し く は、 本発明は 2, 6 ージフ エ ユルフ ェノール繰 リ 返し単位中に特 定のフヱ ノ 一ル性コモ ノ マ一単位が特定の割合で挿入されて なる複数の芳香族共重合体鎖を有し且つ重量平均分子量が 1 0 0 0〜 3, 0 0 0, 0 0 0 の芳香族共重合体に関する。 本 発明の芳香族共重合体は、 低誘電率等の電気特性、 低吸水性 耐熱性、 成膜性及び他の基材に対する密着性などに優れ、 そ のため L S I 多層配線の層間絶緣膜 ; L S I ノ、。ッ シベーショ ン膜 ; プリ ン ト基板、 ボールグリ ッ ドア レイ [Bal l gr id a r ray ( B G A)]及びマノレチチップモジュ一ノレ [Mul t i chip mo du 1 e ( M C M ) ] などの基板な どのための材料と して有利に 用レヽる こ とができ る。 従来技術
電気、 電子部品用材料に用いられる重合体と しては、 一般 に耐熱性が高いこ と 、 誘電率が低いこ と 、 吸水性が小さいこ と 、 他の基材に対する密着性が高いこ と などが要求され、 フ ェ ノ ール樹脂、 エポキシ樹脂、 ポ リ イ ミ ド系樹脂、 フ ッ素系
樹脂、 ビスマ レイ ミ ド系樹脂、 ポ リ フ エ二 レンエーテル系樹 月旨等が用レヽ られている。 し力 し、 フエ ノ ール樹脂、 エポキシ 樹脂は耐熱性が低く 、 また誘電率も高い。 ポ リ イ ミ ド系樹脂 は耐熱性は高いが強い極性を有するために吸水性が大き く 、 また誘電率も高いと い う 欠点を有する。 フ ッ素系樹脂は誘電 率及び吸水性はきわめて低いが、 他の基材に対する密着性が 低いと い う 欠点を有する。 近年、 特に配線基板用絶縁体と し て ビスマ レイ ミ ド系樹脂、 ポリ フエ二 レンェ一テル系樹脂が 報告されてお リ 、 これらは誘電率が低いが、 耐熱性に劣る。 またし S I 多層配線用絶縁体材料と して現在用いられている 酸化ケィ素膜に関しては、 誘電率を低減するためにフ ッ素を ドープする こ と も行われているが、 熱安定性と の ト レ一 ドォ フの関係にあって低誘電率化には限界がある。
ポ リ フエ二 レンエーテル系樹脂と してはポ リ 一 2 , 6 —ジ メ チルフ エ ノ ールが工業化され、 エンジニア リ ングプラスチ ッ ク と して様々 な分野において用いられてぉ リ 、 この樹脂を ベースに したプリ ン ト基板材料などが提案されている。 この 樹脂は誘電率、 吸水性が低く 、 電気、 電子部品用材料と して 有用なものであるが、 耐熱性ではポリ イ ミ ドなどと比較する と十分ではない。 ポ リ 一 2, 6 —ジメ チルフエ ノールが耐熱 性に劣る原因 と しては、 側鎖のメ チル基が加熱によ リ 脱離し やすいためである と考えられ、 そのため、 さ らに高い耐熱性 を有するポ リ フエ二 レンエーテル系樹脂と してポ リ 一 2, 6
— ジフ エ ニルフ エ ノ ールが研究された。 こ の重合体はガラ ス 転移温度 2 3 0 °C、 融点 4 8 0 °C、 熱分解開始温度 5 1 5 °C と優れた耐熱性を持ち、 電気、 電子部品用材料と して高いポ テンシャルを有する ものである こ と が知 られている [M a c r o m o l e c u l e s 4, 5 , 6 4 3 ( 1 9 7 1 ) ] 。 しかし、 この重合体は結晶性でぁ リ 、 加熱する と結晶化が進 行する。 そのため、 例えば、 ポ リ 一 2, 6 —ジフエユルフェ ノ ールを用いて配線基板の絶縁体層 と して用いる膜を形成す る と 、 膜形成時の加熱又はこの膜を絶縁体層 と して用いた配 線基板使用中に生じる熱によ って膜が変形した リ 、 膜にひび 割れを起こす等の不利が生じる恐れがある。 また、 この場合、 も し上記の変形やひび割れの様な現象が発生しない場合でも、 配線基板使用中に生じる熱にょ リ膜が収縮し、 これによつて 生じる応力によ リ 配線が切断されるなどの不利が生じる恐れ がある。 従ってこの重合体を実用に供するためには非晶化し な く てはな らない。
結晶性重合体を非晶化する代表的な方法は共重合や化学修 飾によ って構造の規則性を乱すこ と である。 ポ リ 一 2, 6 — ジフエエルフェノ ールに関して も A . S . H a y らは
J o u r n a l o f P o l y m e r S c i , P a r t A , v o l 3 1, 2 0 1 5 ( 1 9 9 3 ) などで側鎖ベンゼン 環に置換基を有する 2, 6 —ジフ エユルフェ ノ ールと共重合 する こ と によって非晶化でき る こ と を開示している。 しかし
これらの共重合モノ マーは合成に数段階を必要と し、 工業的 に実用化する こ と は困難でぁ リ 、 また多く の共重合モノ マー は脂肪族基やフ ッ素原子を含有するため、 得られる高分子の 耐熱性や他の基材に対する密着性などの要求特性を低下させ る ものであった。 発明の概要
このよ う な状況下にあって、 本発明者らは耐熱性、 低誘電 率等の電気特性、 低吸水性、 他の基材に対する密着性、 成膜 性などに優れ、 電気、 電子部品用材料と して有利に用いる こ と のでき る共重合体を開発すべく 鋭意研究を行った。 その結 果意外にも、 2, 6 —ジフヱ二ルフヱ ノ ールと特定の少なく と も 1 種のフエ ノ ール性コモノ マーと を特定の量比で共重合 する と 、 実質的にゲルを含有しないだけでな く 、 耐熱性、 低 誘電率等の電気特性、 低吸水性、 他の基材に対する密着性、 成膜性などに優れる芳香族共重合体を得られる こ と を知見し た。 この新しい知見に基づいて本発明を完成したものである ( 従って、 本発明の主な 目的は、 耐熱性、 低誘電率等の電気 特性、 低吸水性、 他の基材に対する密着性、 成膜性な どに優 れ芳香族共重合体を提供する こ と にある。
本発明の他の一つの 目的は、 上記の芳香族共重合体の製造 方法を提供する こ と にある。
本発明の更に他の一つの 目 的は、 上記の芳香族共重合体を
用いて製造される共重合体膜及びこれを架橋処理して得られ る架橋共重合体膜を提供する こ と にある。
本発明の更に他の一つの 目的は、 上記の共重合体膜及び架 橋共重合体膜を用いて得られる電気 · 電子部品を提供する こ と にある。
本発明の上記及び他の諸 目的、 諸特徴並びに諸利益は、 以 下の添付の図面を参照 しなが ら述べる詳細な説明及び請求の 範囲の記載から明 らかになる。 図面の簡単な説明
図 1 は参考例 1 で製造したオ リ ゴマーの F A B— M a s s スぺク トノレを示す。
図 2 は実施例 1 で製造した芳香族共重合体の赤外吸収スぺ ク ト ノレを示す。
図 3 は実施例 1 で製造した芳香族共重合体の 1 H— N M R スぺク トノレを示す。
図 4 は実施例 1 で製造した芳香族共重合体の 1 3 C— N M R スぺク トノレを示す。 発明の詳細な説明
本発明の基本的態様によれば、
複数の芳香族共重合体鎖からなる芳香族共重合体であって . 各芳香族共重合体鎖が :
( A ) 下記式 ( 1 )
で表わされる 2, 6 — ジフ ヱユルフ ェ ノ ール繰 リ 返 し単位 ; 及び
( B ) 該 2 , 6 — ジフ: 二ルフ ヱ ノ ール単位の繰リ 返し中 に揷入されたフエノ ール性コモノ マー単位であって、 それぞ れ独立して :
( i ) 炭素数 6 〜 1 8 の 1 価の芳香族基及びハロゲン 原子よ リ なる群よ リ 選ばれる置換基 1 個を有する一置 換フ エ ノ ールに由来する コモ ノ マー単位、
( i i ) ひ 一ナフ ト ールに由来する コモ ノ マー単位、
( i i i ) ーナフ トールに由来する コモノ マー単位、 及び
( i v ) 炭素数 1 〜 1 0 のアルキル基、 炭素数 0 のアルコ キシル基、 炭素数 2 〜 1 0 のアルケニル基、 及び炭素数 2 〜 1 0 のアルキニル基よ り なる群よ リ選 ばれる少な く と も 1 個の脂肪族基で置換されたフ ノ ールに由来する コ モ ノ マ一単位
よ リ なる群から選ばれるフ エ ノ ール性コモノ マー単位を包含
し、
該 2, 6 —ジフ エ ユルフ ェ ノ ール繰り 返し単位 (A) の量 が該芳香族共重合体の重量に対して 5 0 〜 9 8重量%であ リ , 該フ ユ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) の量が該芳香族共重合 体の重量に対して 2 〜 5 0重量%であ リ 、 但し該コモ ノ マー 単位 ( i V ) が存在する場合には、 該コモ ノ マー単位( i V )の量 は該フ エ ノ ール性コ モ ノ マー単位 ( B ) の量に対 して 2 0重 量%以下であって、
ゲル浸透ク ロマ ト グラ フ ィ一によ リ 測定した重量平均分子 量カ 1 , 0 0 0〜 3 , 0 0 0 , 0 0 0でぁる
こ と を特徴とする芳香族共重合体が提供される。
本発明の他の一つの態様によれば、
( a ) 5 0 〜 9 8重量%の 2, 6 —ジフ エ ニルフ エ ノ ール と ( b ) 2〜 5 0重量%のフ エ ノ ール性コモ ノ マーと を重合 する こ と を包含する こ と を特徴とする請求項 1 に記載の芳香 族共重合体の製造方法が提供される。
但し、 フ ヱ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) は、
( i ' ) 炭素数 6 〜 1 8 の 1価の芳香族基及びハロ ゲ ン原子よ リ なる群よ リ選ばれる置換基 1 個を有するフ エ ノ ーノレ 、
( i i ' ) ひ 一ナフ ト —ノレ 、
( i i i ' ) /3 — ナフ ト ール、 及び
( i V ' ) 炭素数 1 〜 1 0の 1価のアルキル基、 炭素数
1 〜 1 0 のアルコ キシル基、 炭素数 2 〜 1 0 のァルケ ニル基、 及び炭素数 2 0 のアルキニル基よ リ なる 群よ リ 選ばれる少な く と も 1 個の脂肪族基で置換され たフ エ ノ ーノレ
よ リ なる群から選ばれる少な く と も 1 種のフユ ノ ール性コモ ノ マーでぁ リ 、 また
該 2 , 6 — ジフエエルフ ェ ノールと該少なく と も 1 種のフ ヱ ノ ール性コモノ マーの総量が 1 0 0重量%であ り 、 該フヱ ノ ール(i v ' )を用いる場合、 該フエノ ール(i v ' )の量が該少 なく と も 1 種のフエ ノ ール性コモ ノ マーに対して 2 0 重量0 /0 以下である。
次に、 本発明の理解を容易にするために、 まず本発明の基 本的諸特徴及び好ま しい態様を列挙する。
1 . 複数の芳香族共重合体鎖からなる芳香族共重合体であつ て、 各芳香族共重合体鎖が :
( A ) 下記式 ( 1 ) :
で表わされる 2 , 6 —ジフ エユルフ ェ ノ ール繰り 返し単位 及び
( B ) 該 2 , 6 —ジフ エユルフ ェ ノ ール単位の繰り 返し中 に挿入されたフ エ ノ ール性コモノ マー単位であって、 それぞ れ独立して :
( i ) 炭素数 6 〜 1 8 の 1価の芳香族基及びハ ロ ゲン 原子よ リ なる群よ リ 選ばれる置換基 1 個を有する一置 換フ エ ノ ールに由来する コモ ノ マー単位、
( i i ) ひ 一ナフ トールに由来する コモ ノ マー単位、
( i i i) /3 —ナフ ト ールに由来する コモ ノ マ一単位、 及び
( iv) 炭素数 1 〜 1 0のアルキル基、 炭素数 :! 〜 1 0 のアルコ キシル基、 炭素数 2〜 1 0のアルケニル基、 及び炭素数 2〜 1 0 のアルキニル基よ リ なる群よ リ 選 ばれる少な く と も 1 個の脂肪族基で置換されたフエ ノ ールに由来する コモ ノ マー単位
よ リ なる群から選ばれるフ エ ノ ール性コモ ノ マー単位を包含 し、
該 2, 6 —ジフヱニルフエノ ール繰リ 返し単位 (A) の量 が該芳香族共重合体の重量に対して 5 0〜 9 8重量%であ リ 、 該フ ユ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) の量が該芳香族共重合 体の重量に対 して 2〜 5 0重量%でぁ リ 、 但し該コモ ノ マー 単位 (iv) が存在する場合には、 該コモ ノ マー単位(iv)の量 は該フ エ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) の量に対して 2 0重 量%以下であって、
ゲル浸透ク ロマ ト グラ フ ィ 一によ リ 測定した重量平均分子 量力 S l , 0 0 0 〜 3 , 0 0 0 , 0 0 0 である
こ と を特徴とする芳香族共重合体。
2 . 該複数のフ エ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) がいずれも
2 — フ エ ニルフ エ ノ ールに由来する コ モ ノ マー単位である こ と を特徴とする前項 1 に記載の芳香族共重合体。
3 . ゲルを実質的に含有しないこ と を特徴とする前項 1 又は 2 に記載の芳香族共重合体。
4 . ( a ) 5 0 〜 9 8 重量%の 2 , 6 —ジフ エ ニルフ エ ノ ー ルと ( b ) 2 〜 5 0 重量%のフ エ ノ ール性コモ ノ マーと を重 合する こ と を包含する こ と を特徴とする前項 1 に記載の芳香 族共重合体の製造方法。
但し、 フエ ノ ール性コモノ マー ( b ) は、
( i ' ) 炭素数 6 〜 1 8 の 1 価の芳香族基及びハロゲ ン原子よ り なる群よ リ選ばれる置換基 1 個を有する フ エノ —ノレ 、
( i i ' ) α —ナフ ト ール、
( i i i ' ) /3 —ナフ ト ール、 及び
( i V ' ) 炭素数 1 〜 1 0 の 1 価のアルキル基、 炭素数 1 〜 1 0 のアルコ キ シル基、 炭素数 2 〜 1 0 のァルケ ニル基、 及び炭素数 2〜 1 0 のアルキニル基よ リ なる 群よ リ 選ばれる少な く と も 1 個の脂肪族基で置換され たフ エ ノ ール
ょ リ なる群から選ばれる少な く と も 1 種のフエ ノ ール性コモ ノ マーでぁ リ 、 また
該 2 , 6 —ジフ エ ニルフ エ ノ ール ( a ) と該少な く と も 1 種のフ ノ ール性コモノ マー ( b ) の総量が 1 0 0重量0 /0で あ り 、 該フエ ノ ール(i v ' )を用いる場合、 該フ ノール(i v ' )の量が該少な く と も 1 種のフ エ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) の重量に対して 2 0 重量%以下である。
5 . 該少なく と も 1 種のフヱ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) 力 S 2 — フ ユ ニルフ ユ ノ ールである こ と を特徴とする前項 4 に記載 の方法。
6 . 3 0 〜 9 0 °Cで重合反応を行 う こ と を特徴とする前項 4 又は 5 に記載の方法。
7 . 銅化合物及び少な く と も 1 種のァ ミ ンよ リ なる触媒の存 在下で重合反応を行 う こ と を特徴とする前項 4 〜 6 のいずれ かに記載の方法。
8 . 該触媒が、 銅化合物と ア ミ ンを 1 / 2 〜 2 / 1 のモル比 で混合する こ と によ リ 得られた触媒である こ と を特徴とする 前項 7 に記載の方法。
9 . 該芳香族共重合体に対する溶媒 3 0 〜 9 8 重量部中に溶 解した前項 1 〜 3 のいずれかに記載の芳香族共重合体 2 〜 7 ◦重量部からな り 、 該芳香族共重合体と該溶媒と の合計量が
1 0 0 重量部である、 こ と を特徴とする共重合体溶液。
1 0 . 更にラ ジカル発生剤を含有する こ と を特徴とする前項
9 に記載の共重合体溶液。
1 1 . 該ラ ジカル発生剤の含有量が該芳香族共重合体の重量 に対して 0 . 1 〜 2 0 0重量。んである こ と を特徴とする前項 1 0 に記載の共重合体溶液。
1 2 . 該ラ ジカル発生剤の含有量が該芳香族共重合体の重量 に対して 5 〜 3 0重量%である こ と を特徴とする前項 1 1 に 記載の共重合体溶液。
1 3 . 該ラ ジカル発生剤が 1 5 0 °C以上の半分解温度を有す る こ と を特徴とする前項 1 0 〜 1 2 に記載の共重合体溶液。 但し、 該半分解温度は、 該ラジカル発生剤を、 それに対し て不活性な溶媒に溶解した溶液と して窒素雰囲気下、 常圧下 で 1 分間加熱 した際に該ラ ジカル発生剤の 5 0 重量%が分解 する温度と して定義される。
1 4 . 該ラ ジカル発生剤の半分解温度が 2 0 0 °C以上である こ と を特徴とする前項 1 3 に記載の共重合体溶液。
1 5 . 該ラ ジカル発生剤が有機過酸化物である こ と を特徴と する前項 1 0 〜 1 4 に記載の共重合体溶液。
1 6 . 該ラ ジカル発生剤が下記式 ( 2 ) で表わされる ビベン ジル化合物である こ と を特徴とする前項 1 0 〜 1 4 に記載の 共重合体溶液。
( 2
(式中、 Rはそれぞれ独立 して水素原子、 炭素数 1 〜 2 0 の 炭化水素基、 シァ ノ 基、 ニ ト ロ基、 炭素数 1 〜 2 0 のアルコ キシル基、 ハロ ゲン原子を表わす。 )
1 7 . 前項 1 〜 3 のいずれかに記載の芳香族共重合体から形 成される 0 . 1 〜 5 0 Ο ΠΙの膜厚を有する共重合体膜。
1 8 . 前項 9 〜 1 6 のいずれかに記載の共重合体溶液を基質 に塗付 した後、 該共重合体溶液から溶媒を除去する こ と によ リ製造される前項 1 7 に記載の共重合体膜。
1 9 . 前項 1 7又は 1 8 に記載の共重合体膜を架橋処理に付 すこ と によ リ 得られる架橋共重合体膜。
2 0 . 該架橋処理が、 3 0 0 °C以上の温度で行 う加熱処理で ある こ と を特徴とする前項 1 9 に記載の架橋共重合体膜。
2 1 . 該加熱処理を、 不活性気体雰囲気下で行 う こ と を特徴 とする前項 2 0 に記載の架橋共重合体膜。
2 2 . 示差熱分析 ( D S C ) に付した際に、 3 0 0 °C以下の 温度でガラス転移しないこ と を特徴とする前項 1 9 〜 2 1 の いずれかに記載の架橋共重合体膜。
2 3 . 示差熱分析 ( D S C ) に付した際に、 5 0 0 °C以下の 温度でガラ ス転移しないこ と を特徴とする前項 2 2 に記載の 架橋共重合体膜。
2 4 . 該架橋共重合体膜の未架橋ポ リ マー含有率が、 該架橋 共重合体膜の重量に対して 5重量%以下である こ と を特徴と する前項 1 9 〜 2 3 のいずれかに記載の架橋共重合体膜。
2 5 . 該架橋共重合体膜の未架橋ポ リ マー含有率が、 該架橋 共重合体膜の重量に対して 1 重量%以下である こ と を特徴と する前項 2 4 に記載の架橋共重合体膜。
2 6 . 絶縁体層 と しての前項 1 7又は 1 8 に記載の共重合体 膜又は前項 1 9 〜 2 5 に記載の架橋共重合体膜及びその上に 形成されてなる配線を包含 してなる配線構造体。
2 7 . 前項 2 6 に記載の配線構造体を包含してなる半導体素 子。
2 8 . 前項 2 6 の配線構造体を包含 してなる配線基板。
2 9 . 半導体、 及び、 バ ッ フ ァ膜と して前項 1 7 又は 1 8 に 記載の共重合体膜又は前項 1 9〜 2 5 に記載の架橋共重合体 膜を包含してなる半導体素子。
3 0 . 多孔質支持体、 及び該多孔質支持体の孔中に存在し且 っ該多孔質支持体を被覆してなる前項 1 〜 3 のいずれかに記 載の共重合体又は該共重合体の架橋体を包含してなる配線基 板用の基板。
本発明の芳香族共重合体は、 複数の芳香族共重合体鎖から なる芳香族共重合体であって、 各芳香族共重合体鎖が ( A ) 上記式 ( 1 ) で表わされる 2, 6 —ジフ エニルフ エ ノ ール繰 リ 返し単位、 及び ( B ) 該 2, 6 —ジフ ニ ユルフ ェ ノ ール単 位の繰 リ返し中に挿入されたフ エ ノ ール性コモ ノ マー単位を 包含する芳香族共重合体である。
本発明において、 該フ エ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) は
( i ) 炭素数 6 〜 1 8 の 1 価の芳香族基及びハロゲン原子よ リ なる群よ リ 選ばれる置換基 1 個を有する一置換フ エ ノール に由来する コ モ ノ マー単位、 ( i i ) ひ 一ナフ ト ールに由来す る コモ ノ マー単位、 ( n i) /3 —ナフ ト ールに由来する コ モ ノ マー単位及び ( iv) 炭素数 1 〜 1 0 のアルキル基、 炭素数 1 〜 1 0 のアルコキシル基、 炭素数 2 〜 1 0 のアルケニル基 及び炭素数 2 〜 1 0 のアルキニル基よ リ なる群よ リ選ばれる 少な く と も 1 個の脂肪族基で置換されたフ ノ ールに由来す る コモ ノ マー単位よ リ なる群から選ばれる少な く と も 1 種の フ エ ノ ール性コ モ ノ マー単位であ る。
上記のコモノ マー単位 ( i ) を得るのに用いる こ と のでき る一置換フエ ノ ールの具体例と しては、 2—フエニルフエ ノ 一ノレ 、 3——フ エ ニノレ フ エ ノ ーノレ 、 4— フ エ ニノレ フエ ノ ーノレ、 ナフチノレフ エ ノ ーノレ 、 ビフ エ -ノレフ エ ノ ーノレ 、 フノレオロ フ ェ ノール及びク 口 口 フ エ ノ ール等が挙げられる。
本発明において特に好ま しいコモ ノ マー単位 ( i ) は 2— フ エユルフ ェ ノ ールに由来する コ モ ノ マー単位である。
上記のコモ ノ マー単位 ( i v ) を得るのに用いる こ とので き る少な く と も 1 個の脂肪族基で置換されたフエ ノールの例 と しては、 2 , 6—ジメ チルフエ ノ ール及びク レゾ一ル等カ S 挙げられる。 本発明の芳香族共重合体は必ずしも コモ ノ マー 単位 ( i V ) を含む必要はな く 、 本発明の共重合体が特に高 い耐熱性を有する こ と要求される場合にはコモ ノ マー単位
( i v ) を含まないこ と が好ま しい。 上記したよ う に、 本発 明の芳香族共重合体がコモ ノ マー単位 ( i V ) を含む際には、 その量は上記該フ エ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) の量に対 して 2 0重量%以下である必要がぁ リ 、 好ま し く は 1 0重量 %以下である。 コモ ノ マー単位 ( i V ) の量が 2 0重量0 /0を 超すと 、 芳香族共重合体の熱分解温度が低下する と い う不利 が生じる。
本発明においては、 該フ エ ノ ール性コモノ マー単位 ( B ) がいずれも 2 —フ エ ユルフ ェ ノ ールに由来する コモノ マ一単 位である こ と が好ま しい。
本発明の芳香族共重合体において、 該 2 , 6 —ジフ エニル フエノ ール繰 り 返し単位 ( A ) の量が該芳香族共重合体の重 量に対して 5 0 〜 9 8重量。 /0であ リ 、 該フ エ ノ ール性コモ ノ マー単位 ( B ) の量が該芳香族共重合体の重量に対して 2 〜 5 0重量%である。 [但し、 上記したよ う に、 該コモ ノ マー 単位 ( i V ) が存在する場合には、 該コモノマー単位( i V )の量 は該フ エ ノ ール性コモノ マー単位 ( B ) の重量に対して 2 0 重量%以下である。 ]
上記の 2 , 6 —ジフエ -ルフエノ ール繰リ返し単位 ( A ) の含有量は、 好ま し く は 6 0 〜 9 5重量0/。であ リ 、 更に好ま しく は 7 0 〜 9 0重量0 /。である。 2 , 6 —ジフ エエルフエ ノ —ル繰 り 返し単位 ( A ) の含有量が 5 0 重量。 /0ょ リ 小さレ、と 耐熱性が十分でな く 、 また 9 8 重量。 /0よ リ 大きい と十分に非
晶性と な らなレ、
本発明の芳香族共重合体のゲル浸透ク ロマ ト グラ フィ 一に ょ リ 測定した重量平均分子量が 1 , 0 0 0〜 3 , 0 0 0, 0 0 0である。 好ま し く は 1 0, 0 0 0〜 5 0 0, 0 0 0であ リ 、 更に好ま しく は 5 0 , 0 0 0〜 2 0 0, 0 0 0である。 芳香族共重合体の重量平均分子量が 1 0 0 0未満では機械的 強度が小さ く 、 3 , 0 0 0 , 0 0 0 を超える と成形性が悪い 以下、 本発明の芳香族共重合体の構造について説明する。 例えば、 本願発明の芳香族共重合体がフ エ ノ ール性コモノ マ 一単位 ( B ) と して 2—フ エニノレフヱノ ーノレに由来する コモ ノ マー単位を含有する際には、 こ のコモ ノ マー単位は以下の 式 ( 3 ) 、 ( 4 ) 及び ( 5 ) :
で表される構造の何れかの構造を有している と考え られる。 この う ち、 芳香族共重合体が、 式 ( 5 ) で表される構造を有 する コモノ マー単位を多く 含有する と 、 得られる共重合体は 複雑に分岐した架橋体と なって しま う。 本発明の 2 —フエ二 ルフヱ ノ ール等の上記した特定のフエ ノ一ル性コモノ マ一単 位を有する芳香族共重合体が、 ゲルを実質的に含まず、 上記 したよ う な優れた特性を示すのは、 上記式 ( 5 ) で表される よ う な分岐構造を有する コモノ マ一単位を殆ど含有しないた めである と考えられる。 これに関連して、 実施例 1 で得られ た本発明の芳香族共重合体である 2, 6 ージフエユルフェノ ールと 2 —フエユルフェ ノ ールと の共重合体に関し、 その
1 3 C一 NM Rスぺク トルを示す図 4 を参照 して説明する。
図 4 の 13 C— NM Rスぺク トルにおいて、 式 ( 5 ) で表さ れる構造を有する コモノ マー単位の存在の有無は、 隣接する 他の構成フ ノ ール単量体単位の酸素原子と結合 した芳香族 炭素 2つに挾まれた芳香族炭素 [式 ( 5 ) において ( α ) で 示した炭素原子] に特有のシグナルである 1 0 8 p p m付近 のシグナルの存在の有無によ リ確認する こ と ができ る。 図 4 においては、 1 0 8 p p m付近にシグナルは殆ど観測されず これによ リ 実施例 1 で得られた本発明の芳香族共重合体は式 ( 5 ) のコモノ マー単位の存在に起因する架橋構造を実質的
に有さ ないこ とが確認される。
本発明の芳香族共重合体の ' 3 C— NM Rスぺク トルにおい て、 1 0 8 p p m付近にシグナルが極めて小さ いなが ら も観 測される場合がぁ リ 、 本発明の芳香族共重合体においてもご く 少量の分岐構造が含まれる場合もある と考え られる。 しか し本発明の芳香族共重合体は、 重量平均分子量が数十万の共 重合体においても溶媒不溶のゲル分を実質的に含有しないこ とから、 分岐構造の含有率は極めて小さ く 、 実用上問題無い 本発明の芳香族共重合体は、 ( a ) 5 0〜 9 8重量%の 2 6 — ジフ エ ユルフ ェ ノ ールと ( b ) 2〜 5 0重量0 /0のフ エ ノ 一ル性コモ ノ マーと を重合する こ と を包含する方法 (但し該 2, 6—ジフ エユルフ ェ ノ ール ( a ) と該少な く と も 1種の フ エ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) の総量が 1 0 0重量0 /0 ) によ リ製造する こ とができ る。
本発明において該フエノ ール性コモノ マー ( b ) は、 ( i
) 炭素数 6 〜 1 8 の 1 価の芳香族基及びハロ ゲン原子よ リ な る群よ リ 選ばれる置換基 1 個を有する フ エ ノ ール、 (i i ' ) α—ナフ ト ール、 ( i i i ' ) ーナフ ト ール、 及び ( i v, ) 炭素数 1 〜 1 0 の 1 価のアルキル基、 炭素数 1 〜 1 0のアル コキシル基、 炭素数 2〜 1 0のアルケニル基、 及び炭素数 2 〜 1 0 のアルキニル基よ リ なる群よ リ選ばれる少な く と も 1 個の脂肪族基で置換されたフ ノ ールよ リ なる群から選ばれ る少な く と も 1 種のフエ ノ 一ル性コモノ マーである [但しフ
ェ ノ ール ( Ί ν ' ) を用いる場合、 該フ エ ノ ール( i v > ) の量が 該少な く と も 1 種のフエノ ール性コモ ノ マー ( b ) の重量に 対して 2 0重量%以下] 。
本発明において、 上記の 2 , 6 —ジフ エユルフ ェノ ール ( a ) の量は好ま し く は 6 0 〜 9 5 重量%でぁ リ 、 更に好ま しく は 7 0 〜 9 0重量。 /0である。 2 , 6 —ジフ エ エルフエ ノ ールの量が 5 0重量。 /0ょ リ 少ないと 、 得られる共重合体の耐 熱性が十分でな く 、 また 9 8 重量%ょ リ 多いと 、 得られる共 重合体が十分に非晶性と な らない。
上記のコモノ マー ( i ' ) の例 と しては、 2—フエニルフ エ ノ ーノレ、 3——フ エ ニノレフ エ ノ —ノレ、 4—フ エ ニノレフ エ ノ ー ノレ、 ナ フ チノレフ エ ノ ール、 ビフ エ 二 リ ノレフ エ ノ ール、 フノレオ 口 フ エ ノール及びク 口 口 フ エノ ール等が挙げられる。 本発明 において特に好ま しいコ モ ノ マー ( i ' ) は 2 —フ エ ニノレフ エ ノ ーノレである。
上記のコモノ マー ( i V ' ) の例と しては、 2 , 6 —ジメ チルフ エ ノ ール及びク レゾール等が挙げられる。 本発明にお いては必ずしも コモノ マー ( i V ' ) を用いる必要はなく 、 本発明の共重合体が特に高い耐熱性を有する こ と要求される 場合にはコモノ マー ( i V ' ) は用いないこ とが好ま しい。 上記 したよ う に、 本発明の方法において、 コモ ノ マー ( i V ' ) を用いる際には、 その量は上記フエ ノ ール性コモノ マー
( b ) の重量に対して 2 0重量%以下である必要がある。 好
ま し く は 1 0 重量。 /0以下である。 コモ ノ マー ( i v ' ) の量 が 2 0 重量%を超すと 、 得られる芳香族共重合体の熱分解温 度が低下する と い う 不利が生じる。
本発明においては、 該少な く と も 1 種のフエ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) 力 s 2—フ エニノレフ エ ノ 一ノレ又は α —ナフ トール である こ と が好ま しい。
本発明において、 フエ ノ 一ル性コモ ノ マー ( b ) は単独で 用いるだけでな く 、 数種類を混合 して用いて も よい。
一般に無置換のフ エ ノ ールや上記コモ ノ マ一 ( i , ) のよ う な一置換フ エ ノ ールは 2, 6 —二置換フ エ ノ ールと は異な リ 、 重合が う ま く 進まず架橋体が得られる。 これはフ ユ ノー ノレの酸化力 ップリ ング重合がフエ ノ ールのパラ位のみな らず オル ト位でも進んでレ、く こ と に起因 し、 例えば R e c 1 T r a V C h i m P a y s — B a s , 1 0 9, 9 7 — 1 0 2 ( 1 9 9 0 ) にもフエ ノ ールのオル ト位には何らかの置 換基が必須でぁ リ 無置換あるいは一置換フ エ ノ ールを重合す る と複雑に分岐した架橋体が得られる こ とが記載されている。 また、 土田等は D i e M a k r o m o l e k u l a r e C h e m i e 1 7 6 , 1 3 4 9 — 1 3 5 8 ( 1 9 7 5 ) で 一置換フ エ ノ ールの重合を試み溶媒可溶の重合体を得ている が、 得られた重合体の分子量はきわめて低いものであった。
しかし、 本発明者らは上記した一置換フ ノ ール ( i ' ) を含む特定のフエ ノ 一ル性コモ ノ マーを特定の量用いて 2,
6 ージフ エユルフ ェ ノ ールと共重合させる と実質的にゲルを 含まない高分子量の芳香族共重合体が得られる こ と を発見し た。
本発明において、 基本的な共重合条件は、 多数報告されて いる二置換フエノ ール類の酸化力 ップリ ング重合と 同 じもの を用いる こ と ができ る。 た と えば 2, 6 —ジメ チルフエ ノー ノレの重合方法については P o l y m e r , 3 1 , 1 3 6 1
( 1 9 9 0 ) 、 R e e l . T r a v . C h i m . P a y s - B a s 1 0 8 , 2 4 7 ( 1 9 8 9 ) 、 J . P o 1 y m . S c i . P a r t A , 3 0 , 9 0 1 ( 1 9 9 2 ) 、 R e e l . T r a v . C h i m . P a y s — B a s, 1 0 9, 9 7 — 1 0 2 ( 1 9 9 0 ) 、 R e e l . T r a v . C h i m . P a y s — B a s , 1 0 8, 1 6 7 - 1 7 1 ( 1 9 8 9 ) 等 に記載されている。 また 2, 6 —ジフ エ -ルフ エ ノ ールの重 合方法については J . P 0 1 y m . S c i . P a r t A— 1 , 8 , 1 4 2 7 ( 1 9 7 0 ) 、 M a c r o m o l e c u l e s , 3, 5, 5 3 3 ( 1 9 7 0 ) 、 M a c r o m o l e c u 1 e s , 4, 5 , 6 4 2 ( 1 9 7 1 ) などに記載され ている。
代表的な重合方法は適当な溶媒に共重合する 2, 6 ージフ ェニノレフ エ ノ ール ( a ) 、 フ エ ノ ール' I "生コ モ ノ マー ( b ) 、 及び触媒を溶解してから空気、 または酸素を反応系に吹き込 む方法である。
本発明において好ま し く 用いられる触媒の例 と しては、 銅 化合物及び少な く と も 1 種のア ミ ンょ リ なる触媒を挙げる こ と ができ るが、 これに限定される ものではない。 た と えば銅 化合物以外にニ ッ ケル化合物、 マ ンガン化合物なども用いる こ と ができ る。 銅化合物と しては塩化第二銅、 塩化第一銅、 臭化第二銅、 臭化第一銅、 硫酸第二銅、 硫酸第一銅、 硝酸第 二銅、 硝酸第一銅、 酢酸第二銅、 酢酸第一銅、 アジ化第二銅、 アジ化第一銅、 トルィル酸第二銅、 トルィル酸第一銅等を例 示する こ と ができ る。 これらの中で特に好ま しいのは塩化第 一銅、 塩化第二銅、 臭化第一銅、 臭化第二銅である。 銅化合 物を用いる場合、 その添加量は特に規定される ものではない 力; 2, 6 — ジフ エ 二ルフ エ ノ ール ( a ) と使用する フ エ ノ ー ル性コモ ノ マー ( b ) の重量の合計に対して約 0 . 0 1 〜 2 5重量%である。
ア ミ ンと しては本発明においては、 3級ア ミ ンまたは 2級 ア ミ ンから選ばれた少な く と も 1 種以上のア ミ ンを用いる こ とが好ま しい。 従って、 3 級ァ ミ ン、 2級ァ ミ ンはそれぞれ 単独でも用い う る し、 これらを組み合わせて 2種以上の併用 も可能である。
3級ァ ミ ン と しては例えば、 ト リ メ チノレア ミ ン、 ト リ ェチ ノレ ア ミ ン、 ト リ プロ ピルァ ミ ン、 ト リ ブチルァ ミ ン、 ブチル ジメ チルア ミ ン、 フ エ二ルジェチルア ミ ン等のモノ ア ミ ン ; N , N , N ' , N ' —テ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン、 N , N , N ' , N ' —テ ト ラ メ チル一 1 , 3 — ジア ミ ノ プロ ノ ン , N , N , N ' , N ' —テ ト ラ メ チルー 1 , 3 — ジア ミ ノ ブタ ン、 N , N , N ' , N ' —テ ト ラ メ チル一 1 , 3 — ジァ ミ ノ — 2 — メ チルプロ ノ ン、 N , N , N ' 、 N ' —テ ト ラ メ チル — 1 , 4 ー ジア ミ ノ ブタ ン、 N , N , N ' , N ' —テ ト ラ メ チルー 1 , 4 — ジァ ミ ノ ペンタ ン等が挙げ られる。
2 級ァ ミ ン と してはジメ チルァ ミ ン、 ジ一 n —プロ ピルァ ミ ン、 ジイ ソ プロ ピルァ ミ ン、 ジー n — ブチルァ ミ ン、 ジ一 s e c — ブチノレ ア ミ ン、 ジ一 t e r t — ブチルァ ミ ン、 ジぺ ンチルァ ミ ン、 ジへキシルァ ミ ン、 ジォク チルァ ミ ン、 ジデ シルァ ミ ン、 ジベンジルァ ミ ン、 メ チルェチルァ ミ ン、 メ チ ノレブチルア ミ ン、 ジシク ロ へキシルア ミ ン等の脂肪族 2 級モ ノ ア ミ ン ; N — メ チル一 1 , 3 — ジア ミ ノ ブロ ノ ン、 N , N : 一 ジメ チルー 1 , 3 — ジァ ミ ノ プロ パン、 N , N , N ' — ト リ メ チノレ _ 1 , 3 — ジア ミ ノ ブロ ノ、0ン、 N —ェチル一 1 , 3 ー ジア ミ ノ プロ ノ ン、 N — メ チル一 1 , 3 —ジァ ミ ノ ブタ ン、 N , N ' — ジメ チルー 1 , 3 — ジァ ミ ノ ブタ ン、 N , N , N 1 — ト リ メ チル一 1 , 3 — ジァ ミ ノ ブタ ン、 N —ェチル一 1 , 3 ー ジア ミ ノ ブタ ン等の分子内に 2 級ア ミ ンを含む脂肪族ジ
ァ ミ ン ; N— フ エ 二ノレエタ ノ ールァ ミ ン 、 N _ (m—メ チル) フ エ 二ノレエタ ノ ーノレア ミ ン、 N— ( p —メ チノレ) フ エ ニルェ タ ノ ーノレア ミ ン、 N— ( 2, 6 — ジメ チル) フ エ 二 ;レエ タ ノ ールァ ミ ン 、 N—( p — ク ロ 口) フ エ 二ノレエタ ノ ーノレア ミ ン等 の N— フ エ エノレエタ ノ ーノレア ミ ン ; N—ェチルァ ニ リ ン、 N ーブチルァ ニ リ ン、 N—メ チル一 2 —メ チルァニ リ ン、 N— メ チル一 2, 6 —ジメ チルァニ リ ン、 ジフエニルァ ミ ン等の N—炭化水素置換ァニ リ ンが使用でき る。
上記の銅化合物/ア ミ ン触媒を得るための銅化合物と ア ミ ンの配合比に関 しては、 好ま しく は、 銅化合物のァ ミ ンに対 するモル比で 1 / 2 0〜 1 0 / 1 、 特に好ま し く は 1 / 2〜 2 / 1 である。
重合溶媒は特に限定されないが例えばベンゼン、 トルエン、 キシレ ン、 メ シチ レ ン、 ェチルベンゼン等の芳香族炭化水素 ; ク ロ ロ ホノレム 、 塩化メ チレン、 1 , 2 —ジク ロ ノレエタ ン、 ト リ ク ロ ノレエタ ン、 ク ロノレベンゼン、 ジク ロノレベンゼン、 ト リ ク ロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素 ; 二 ト ロベンゼン等 の - ト ロイヒ合物 ; メ タ ノ ーノレ、 エタ ノ ーノレ、 プロ ノ ノ ール、 ブタ ノ ーノレ、 ペンジノレアノレコール、 シク ロへキサノ 一ル等の アルコーノレ類 ; ペンタ ン、 へキサン、 ヘプタ ン、 シク ロへキ サン、 シク ロヘプタ ン等の脂肪族炭化水素類 ; アセ ト ン、 メ チルェチノレケ ト ン、 シク ロへキサノ ン、 シク ロペンタ ノ ン等 のケ ト ン類 ; 酢酸ェチル、 ギ酸ェチル等のエステル類 ; テ ト
ラ ヒ ド ロ フ ラ ン、 ジェチルェ一テル等のエーテル類 ; ジメ チ ノレホルム ア ミ ド等のア ミ ド類 ; ジメ チルスルホ キ シ ド等のス ノレホキシ ド類を挙げる こ と ができ る。 これらの う ち、 特に好 適に用レヽ られる もの と してはベンゼン、 ト ノレエン、 キシレ ン、 メ シチ レン、 テ ト ラ ヒ ドロ フ ラ ン、 シク ロ へキサノ ン、 シク 口 ペン タ ノ ンが挙げられる。 2, 6—ジフ エニルフ エ ノ 一ノレ ( a ) 及びフ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) と 、 溶媒と の混合 比は 2, 6—ジフ エ ニルフ エ ノ ール ( a ) と フ エ ノ ール性コ モ ノ マー ( b ) の合計濃度が 1〜 4 0重量。 /0程度になる よ う にする のが適当 であ る。 2 , 6 — ジフ エ ニルフ エ ノ ール ( a ) と フ エ ノ ール性コモ ノ マー ( b ) を酸化カ ップリ ング重合さ せて得られる芳香族共重合体に対する良溶媒と貧溶媒の比率 を適宜選択する こ と によって溶液重合法にもなる し、 反応の 進行と と もに芳香族共重合体が反応溶媒中に粒子と して析出 する沈殿重合法にもなる。
重合に当たっては生成する水によ る副反応を抑制する 目 的 で脱水剤を添加する こ とが好ま しい。 こ の脱水剤と しては脱 水作用のある ものな ら特に制限はないが、 例えばモ レキユ ラ 一シーブや硫酸マグネシウム、 硫酸カルシウム、 硫酸ナ ト リ ゥム、 塩化カルシウ ム等の中性塩ゃゼォライ ト等を挙げる こ と ができ る。 これ ら の脱水剤は、 重合反応系に生じる水の量 を考慮 し適当な量を用いる こ とができ る。
本発明において好ま しい重合温度は 3 0 :〜 1 0 0 °C、 特
に好ま し く は 4 0 °C〜 9 0 °Cである。 上記の範囲の温度で重 合反応を行 う と ゲル分のない芳香族共重合体を効率的に得る こ と ができ る。 重合温度が上記の範囲よ リ 低いと重合速度が 低く な リ 、 また重合温度が上記の範囲よ リ 高いと得られる芳 香族共重合体中に溶媒不溶のゲルを多量に生成する。 しかし、 製造過程において少量のゲルが生成した場合でも、 濾過、 遠 心分離等の方法でゲルを除去して、 本発明の芳香族共重合体 を得る こ と ができ る。
以上の条件下で酸素を反応系に吹き込むこ と によって重合 が進行する。 酸素は純酸素のほかに窒素等の不活性ガス と任 意の割合で酸素を混合した気体や空気な どの酸素を含む気体 が使用でき る。 気体中の酸素濃度については特に限定される ものではないが、 重合速度は気体中の酸素の含有量に伴って 増加する ので、 生産性等を考慮する と 2 0 %以上が好ま しレ、。 反応中の系内圧力は常圧で十分であるが必要に応 じて減圧下 でも加圧下でも反応を行う こ とができ る。 重合に必要な時間 は所望の分子量や重合条件によって大き く 変化するが、 数分 〜数十時間である。
また上記の方法と は全く 異な リ 、 酸化銀を酸化剤と して用 いて共重合する こ とや J . MA C R O M O L . S C I — C H E M. , A 2 1 ( 8 & 9 ) , 1 0 8 1 ( 1 9 8 4 ) に記載し てある よ う に、 電気化学的に酸化カ ップリ ング重合を行 う こ と も可能である。 酸化銀を酸化剤と して用いて共重合する場
合には、 2, 6 —ジフ エ ニノレ フエ ノ —ノレ ( a ) と フエ ノーノレ 性コモ ノ マー ( b ) を適当な溶媒に溶解 して溶液と し、 酸化 銀を添加 して加熱下撹拌する'こ と によ って共重合する こ とが 可能である。 この場合には銅化合物 Zァ ミ ン触媒等の触媒は 不要である。
また、 2 , 6 —ジフエニルフエ ノ ーノレ ( a ) 又は少なく と も 1 種のフ エ ノ ール性コモ ノ マ一 ( b ) のいずれか一方を単 独で重合させた後、 残 リ の一方を反応溶液中に追添する こ と によってプロ ッ ク コ ポ リ マ ーを生成する こ と も可能である。 上記の方法で得られた芳香族共重合体は、 濾過、 水洗、 溶 剤洗浄、 酸洗浄、 再沈殿な ど通常の方法で精製、 回収する。 場合によ っては芳香族共重合体を適当な溶媒に溶解して溶液 と し、 イ オン交換樹脂 と接触させる こ と によってイオン性不 純物を除去する こ と な ども好ま しい方法である。 使用するィ オン交換樹脂は除去すべきイ オン性不純物によ って異なる力 スルホ ン酸基を交換基と して有する強酸性陽イ オン交換樹脂 やカルボン酸基を交換基と して有する弱酸性陽イ オン交換樹 脂、 4 級ア ンモニ ゥム基を交換基と して有する強塩基性ィォ ン交換樹脂、 1〜 3 級ア ンモニ ゥム基を交換基と して有する 弱塩基性イ オン交換樹脂等を挙げる こ と ができ る。 また、 ィ オン交換樹脂 と の接触方法についても単純に芳香族共重合体 溶液中にイ オン交換樹脂を添加 し撹拌接触させ、 イ オン性不 純物を除去する こ と も可能である し、 イ オン交換樹脂を充填
したカ ラムの中を芳香族共重合体溶液を通過させる こ と によ つてイオン性不純物を除去する こ と も可能である。
本発明の芳香族共重合体は通常の重合体の成形に用いられ る種々 の成形方法で成形する こ と ができ る。 射出成形、 押し 出 し成形などで構造部品、 フ ィ ルム等に成形する こ と もでき るが、 適当な溶媒に本発明の共重合体を溶解して共重合体溶 液と した後流延法、 キ ャ ス ト法、 ス ピンコー ト法などの公知 の方法で膜状に成形する こ と によ リ 電気、 電子部品用の絶縁 膜等と して有利に用いる こ と ができ る膜厚 0 . 1 〜 5 0 0 μ mの共重合体膜を得る こ と ができ る。 またガラ ス ク ロ ス 、 不 織布な どの適当な多孔質支持体に上記共重合体溶液を含浸し てプレプ リ グと した後、 加熱硬化して板状に したものを配線 基板用の基板と して用いる こ と もでき る。
上記の本発明の芳香族共重合体の溶液について以下に説明 する。
溶媒は本発明の芳香族共重合体を溶解する ものなら特に限 定する も のではないが、 トルエ ン、 キシ レン、 メ シチ レン、 デュ レ ン、 テ ト ラ リ ンな どの芳香族炭化水素系 ; ク ロ 口 ホル ム 、 ジク ロ ロ メ タ ン、 ジク ロ ロ ェ タ ン、 ト リ ク ロ ロ ェ タ ン、 テ ト ラ ク ロ 口 ェタ ン、 ク ロ 口ベンゼン、 ジク ロ ロベンゼンな どのハ ロ ゲン化炭化水素系 ; シク ロ へキサ ノ ン、 シク ロペン タ ノ ン、 ァセ ト フ ェ ノ ンな どのケ ト ン系 ; 乳酸ェチルな どの エステノレ系 ; テ ト ラ ヒ ド ロ フ ラ ン、 ジォキサン、 ァニ ソール
などのエーテル系 ; N—メ チルピロ リ ドン ; テ ト ラメ チルゥ レア ; プロ ピ レング リ コ ー ノレ一 1 —モ ノ メ チノレエーテノレ 一 2 一 アセテー ト ; 1 ー メ ト キ シー 2 —プロ ノ、。ノ ールな どを挙げ る こ と ができ る。 これらの う ち、 作業性、 安全性、 経済性、 成膜性などを考慮して好ま しいもの と しては トルエン、 キシ レン、 メ シチ レン、 シク ロ へキサ ノ ン、 シク ロ ペンタ ノ ン、 ァニ ソ一ル、 N — メ チルピ ロ リ ドン、 乳酸ェチル、 プ ロ ピ レ ング リ コ ーノレ一 1 一モノ メ チノレエーテノレ 一 2 — ァセテ一 卜 が 挙げられる。 これらの溶媒は単独で用いて も よいが、 成膜性、 基板への濡れ性、 作業性な どを改良するために数種類の溶媒 を混合 して用いる こ と もでき る。
適当な共重合体溶液の濃度は使用 目的や共重合体の分子量 などによって異なるが、 2 〜 7 0重量0 /。、 好ま しく は 5 〜 3 0重量。 /0の範囲が用いられる。
得られた共重合体溶液を前述したよ う な方法で膜状に した 後、 溶媒を蒸発させる こ と によ リ 、 共重合体膜が得られる。 この共重合体膜はこ のままでも耐熱性、 耐水性に優れるだけ でなく 、 誘電率、 誘電損失等が低く 、 絶縁破壊電圧が高い等 優れた電気特性を有するため、 多く の用途に用いる こ とがで き るが、 架橋処理に付する こ と によって耐熱性、 耐溶剤性な どがさ らに向上し、 いっそ う優れた特性を有する共重合体膜 を得る こ とができ る。 架橋は加熱処理、 光照射、 電子線照射 な ど公知の方法で行 う こ と ができ る。 電気、 電子機器の製造
プロ セスは多く の場合加熱処理工程を含むので本願発明の共 重合体膜を用いて電気、 電子機器を製造する際に加熱処理に よ って、 共重合体膜を架橋させる こ とが最も簡便で好ま しい。 加熱によ る架橋は本発明の共重合体膜を適当な温度で加熱す るだけでも進行するが、 上記共重合体溶液にラ ジカル発生剤 を添加 して得た溶液を用いる こ と によ リ 、 効果的に架橋密度 の高い架橋共重合体膜を得る こ とができ る。
本発明における ラ ジカル発生剤と しては一般にラ ジカル発 生剤と して知 られている ものを用レ、る こ とができ る。 たと え ば過酸化物と してベンゾィ ルペルォキ シ ド、 ジク ミ ルペルォ キシ ド、 t —ブチノレぺノレオキシイ ソプチレー ト 、 ジ一 t ーブ チルペルォキシ一 2 —メ チルシク ロへキサン、 1 , 1 — ビス ( t 一 ブチルペルォキ シ) 3, 3, 5 — ト リ メ チノレシク ロへ キサン、 1 , 1 — ビス ( t _ブチルペルォキシ) シク ロへキ サン、 2, 2 — ビス ( 4, 4 — ジー t 一 ブチルペルォキシシ ク ロ へキシノレ) プロ ノくン 、 1 , 1 一 ビ ス ( t ーブチ ノレ ぺノレ オ キシ) シク ロ ドデカ ン、 t —へキシルペルォキ シイ ソ プロ ピ ノレモノ カーボネー ト 、 t — ブチノレぺノレオキシマ レイ ン酸、 t — ブチノレぺノレォキシ一 3 , 5 , 5 — ト リ メ チノレ へキサ ノ エ一 ト 、 t ーブチルぺノレォキシラ ウ レ ー ト 、 2, 5 —ジメ チルー 2, 5 — ジ ( m — ト ノレ イ ノレペルォキ シ) へキサ ン、 t —ブチ ノレぺノレオキシィ ソプロ ピノレモ ノ カーボネ ー ト 、 t ーブチノレぺ ノレォキ シ一 2 —ェチノレへキ シノレモ ノ 力一ボネー ト 、 t —へキ
シルペルォキシベンゾエー ト 、 2, 5 — ジメ チル一 2, 5 - ジ (ベンゾィルぺノレオキシ) へキサン、 t —ブチノレぺノレオキ シアセテー ト 、 2 , 2 — ビス ( t 一ブチルペルォキシ) ブタ ン、 t ーブチノレぺノレォキシベンゾエー ト 、 n —ブチノレ 一 4, 4 — ビス ( t —ブチノレぺノレオキシ) ノ レ レー ト 、 ジー t —ブ チルぺノレォキシイ ソ フ タ レー ト 、 α 、 α ' — ビス ( t ーブチ ノレペルォキシ) ジイ ソプロ ピルベンゼン、 2, 5 —ジメ チル 一 2, 5 —ジ ( t —ブチルペルォキシ) へキサン、 t —ブチ ノレヒ ドロぺノレオキシ ド、 p —メ ンタ ンヒ ドロぺノレオキシ ド、
2 , 5 —ジメ チル一 2, 5 —ジ ( t _ブチルペルォキシ) 一 3一へキシン、 ジィ ソプロ ピルベンゼンヒ ドロペルォキシ ド、 t —プチル ト リ メ チノレシリ ノレペルォキシ ド、 1 , 1 , 3, 3 ーテ ト ラ メ チノレブチノレヒ ドロペルォキシ ド、 ク ミノレヒ ドロべ ルォキシ ド、 t —へキシルヒ ドロペルォキシ ド、 t —ブチル ヒ ドロぺノレォキシ ド、 t ーブチノレク ミノレぺノレオキシ ド、 p — サイ メ ンヒ ド ロペルォキシ ド、 ジァセチルペルォキシ ド、 ジ ィ ソブチ リ ノレペルォキシ ド 、 ジォク タ ノ イ ノレぺノレォキシ ド 、 ジデカ ノ イ ノレペルォキシ ド、 ジラ ウ ロ イノレペルォキシ ド、 m 一 トノレ イ ノレぺノレォキシ ド、 t —ブチノレ ぺ ノレオキシラ ウ レー ト 、 1 , 3 — ビス ( t 一ブチルパーォキシイ ソプロ ピル) ベンゼ ンが挙げられる。
また、 下記式 ( 2 ) に示すビベンジル化合物も またラ ジカ ル発生剤と して好ま し く 用いる こ と ができ る。
R R
( 2 )
R R
(式中、 Rはそれぞれ独立して水素原子、 炭素数 2 0 の 炭化水素基、 シァ ノ 基、 ニ ト ロ基、 炭素数 1 〜 2 0 のアルコ キシル基、 またはハロゲン原子を表わす。 )
上記式 ( 2 ) に示すビベンジル化合物と して具体的には 2
3 ジメ チル一 2 , 3 — ジフ エニルブタ ン . ひ , ジメ ト キシ , ひ ジフ エ ニノレ ビべンジノレ 、 α , a ージフ ェ ニノレ メ ト キシ ビベンジル、 ージメ ト キシ α , a ジメ チル ビべンジノレ、 α , ' ー ジメ ト キ シ ビ ンジル、 3 , 4 — ジメ チル一 3 , 4 — ジフ エ 二ルー n —へキ サン、 2 , 2 , 3 , 3 —テ ト ラ フ エ 二ノレ コ ノヽク 酸ニ ト リ ノレ、 ジベンジルな どを挙げる こ とができ る。
本発明においては、 半分解温度の高いラ ジカル発生剤を用 いる こ とが好ま しい。 本発明において、 ラ ジカル発生剤の半 分解温度とは、 ラ ジカル発生剤を、 それに対して不活性な溶 媒に溶解した溶液と して窒素雰囲気下、 常圧下で 1 分間加熱 した際に該ラ ジカル発生剤の 5 0重量%が分解する温度と定 義される。
ラ ジカル発生剤の半分解温度を求める具体的な方法はラ ジ
カル発生剤の種類にょ リ 異なるが、 その一例と して次に述べ る よ う な方法を挙げる こ と ができ る。 ラ ジカル発生剤をそれ に対して不活性な溶媒に溶解し、 適当な濃度と なる よ う 調整 した溶液を、 封管中窒素雰囲気下で 1 分間加熱する こ と によ り ラ ジカル発生剤の分解反応を行う。 その後直ちに冷却して 分解反応を停止させ、 反応液中に残存する ラジカル発生剤の 濃度を測定する。 上記の操作を加熱温度を変えて繰 リ 返すこ と によ リ 、 反応液中に残存するラ ジカル発生剤の濃度が分解 反応前のラ ジカル発生剤の濃度の半分になる温度を求め、 こ の温度をラ ジカル発生剤の半分解温度と する。 反応液中に残 存する ラジカル発生剤の濃度の測定法はラ ジカル発生剤の種 類にょ リ適定法、 ガスク ロマ ト グラフィ ー法、 高速液体ク ロ マ ト グラフ ィ 一法等の方法から適宜選択する。
本発明においては、 半分解温度が好ま し く は 1 5 0 °C以上、 よ リ 好ま し く は 2 0 0 °C以上である ラ ジカル発生剤を用いる。
ラジカル発生剤の半分解温度が低すぎる と 、 ポッ ト ライ フ が短く なるばかリ でな く 、 溶媒の蒸発時な どにラ ジカル発生 剤が急速に分解するため効果的に架橋が起こ らず、 また膜質 も低下する。 半分解温度の高いラジカル発生剤を用いた方が 優れた特性の膜を与える理由は明 らかではないが、 本発明の 芳香族共重合体のガラ ス転移温度は 2 0 0 °C以上と 高いので、 共重合体鎖の運動性の乏 しい低温でラ ジカルが発生 して も架 橋反応を引 き起こす前に失活して しま う ものと 考え られる。
添加する ラ ジカル発生剤の量は芳香族共重合体の重量に対 して 0 . 1〜 2 0 0 重量%である こ とが好ま し く 、 更に好ま し く は 1〜 5 0重量%であ リ 、 5〜 3 0 重量%である こ とが 最も好ま しい。 少なすぎる と添加効果が見られず、 多すぎる と架橋後の膜物性にかえって悪影響を与える。
ラ ジカル発生剤の添加方法に関 しては、 共重合体溶液調製 時に芳香族共重合体と と もに溶媒に溶解させる方法がもっ と も簡便で好ま しい。 このと き、 密着性改良剤及びレべ リ ング 剤な どの作業性、 膜特性を改良するための添加剤を加える こ と もでき る。
一般に電気、 電子部品用材料ではいわゆるパーティ クルの 混入は極力さ ける必要がぁ リ 、 前記の方法で得られた芳香族 共重合体、 あるいは芳香族共重合体と ラ ジカル発生剤の溶液 は使用前にあ ら力 じめ 0 . 1 !〜 1 μ πι程度のフ ィ ルター で濾過 しておく こ と が好ま しい。
本発明の共重合体溶液を用いて L S I 多層配線の層間絶縁 膜、 パッ シベ一ショ ン膜などを得るには、 一般にス ピンコー ト法が適用 される。 この際、 濡れ性、 密着性な どを改良する ために基板を表面処理しておく こ と も よ く 行われる。 一度の ス ピンコー ト によって通常 0 . 1〜 1 0 μ πιの膜を得る こ と ができ る。 もちろん膜厚を大き く したいと きには共重合体溶 液中の芳香族共重合体の濃度を高く する力 あるいはス ピン コー ト を繰リ 返せばよい。
得られた被膜の乾燥温度は溶媒の種類によ って異なるが、 一般に室温〜 2 0 0 °Cである。 溶媒をあま リ 急速に蒸発させ る と膜表面の平滑性が悪く なる。 溶媒の蒸発速度を制御する ためには、 2段階に加熱乾燥させる等の方法も好ま しい。 例 えば ト ルエ ンを溶媒と して用いた場合には、 ト ルエ ンの沸点 以下の 4 0〜 8 0 °Cで予備乾燥した後に、 トルエ ンの沸点以 上の 1 8 0 °C程度で完全に トルエンを揮発させる等の方法を 用レ、る こ と ができ る。
上記のよ う に して得られた共重合体膜を架橋させる場合に は、 さ らに加熱などの処理を行う。 熱架橋を行 う場合、 加熱 温度は通常 2 0 0 °C以上、 好ま し く は 3 0 0 °C以上、 さ らに 好ま し く は 3 5 0 °C以上である。 2 0 0 °C以下ではラ ジカル 発生剤を添加 していても実質的に架橋反応は進行しない。 架 橋条件の例と しては窒素雰囲気下、 3 5 0 °C〜 4 5 0 °Cで 2 0 分〜 1 時間程度である。 空気中など酸素存在下で加熱する 方が架橋反応速度は大きい。 しかし、 例えば配線材料と して アルミ 二ゥムを用いた半導体素子のバッ ファ膜や、 半導体素 子に用いる配線構造体の絶縁体層等と して本発明の架橋共重 合体膜を用いる場合、 酸素存在下で加熱する と配線材料のァ ノレミ ニゥムが酸化されて しま う。 このよ う に、 酸素存在下で の加熱が好ま し く ない場合には、 窒素、 ヘ リ ウム、 またはァ ノレゴン雰囲気下などの不活性ガス雰囲気下で加熱 して も実用 上全く 問題ない速度で架橋が進行する。
反応性の高い官能基を含有しない本発明の芳香族共重合体 においてこのよ う な架橋反応が起こ る理由は明 らかでない。 架橋した膜は架橋前の膜に比べて耐熱性、 耐溶剤性が著しく 改良されている。 示差熱分析 ( D S C ) において、 架橋前の 芳香族共重合体のガラ ス転移温度は 2 0 0 °C前後に観測され るが、 架橋後には 3 0 0 °C以下の温度でガラス転移温度が観 測されな く な リ 、 さ らに架橋が進行する と 5 0 0 °C以下の温 度でガラス転移温度が観測されな く なる。 また、 架橋前の芳 香族共重合体は一般的な有機溶媒に可溶であるが、 十分に架 橋した芳香族共重合体においては溶媒に対してほとんど溶解、 膨潤する こ と がない。 本発明の架橋共重合体膜においては、 N —メ チルピロ リ ドン等の溶媒に可溶な未架橋ポ リ マーの含 有率は該架橋重合体膜の重量に对して 5 重量%以下である こ と が好ま し く 、 1 重量%以下である こ と が更に好ま しい。
この膜は必要に応 じて、 通常の レジス ト を用いてパターン ニングする事は容易である。
本発明の芳香族共重合体は、 分子量や共重合体溶液を調製 する際の濃度を適切に設定する こ と によ り 、 多孔質支持体へ も良好に含浸され、 配線基板上の微細な配線パターンにも完 全に埋め込まれる優れた材料である。 さ らにアルミ ニ ウム、 銅などの配線材料、 ガラス、 シ リ カな どのセラ ミ ッ ク ス材料 等への密着性にもき わめて優れている。
従って、 本発明の共重合体及びその溶液は、 プ リ ン ト基板、
B G A , M C M等の基板等のための材料と して有利に用いる こ とができ る。
また、 本発明の共重合体又はその溶液を用いて得られる上 記の共重合体膜は優れた耐熱性、 低誘電率等の電気特性、 耐 水性を有する。 更に、 この共重合体膜を架橋処理に付すこ と によ リ 得られる上記の架橋共重合体膜は、 更に優れた耐熱性 を有するだけでなく 、 優れた耐溶剤性を有する。 従って、 上 記の共重合体膜及び架橋共重合体膜は以下のよ う な用途に有 禾 ΙΠこ用レヽ る こ と ができ る。
( 1 ) 絶縁体層と しての該共重合体膜又は該架橋共重合体膜 及びその上に形成されてなる配線を包含 してなる配線構造体 ; ( 2 ) 上記 ( 1 ) の配線構造体を包含してなる半導体素子 ; ( 3 ) 上記 ( 1 ) の配線構造体を包含してなる配線基板 ; 及 び
( 4 ) 半導体、 及びバ ッ フ ァ膜と しての該共重合体膜又は架 橋共重合体膜を包含 してなる半導体素子。
上記 ( 1 ) 及び ( 3 ) 項に記載の配線構造体の具体例と し てはプ リ ン ト基板等が挙げられ、 上記 ( 2 ) 及び ( 3 ) 項に 記載の半導体素子の具体例と しては L S I 等が挙げられる
(例えば、 L S I において、 該共重合体膜及び該架橋共重合 体膜は多層配線の層間絶縁体膜やパッ シベーシ ョ ン膜等と し て有利に用いる こ と ができ る) 。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例、 参考例及び比較例にょ リ本発明を具体的に 説明するが、 本発明はこれらによ って何ら限定される もので はない。 共重合体および重合体の重量平均分子量は 日本国、 T O S O H社製 T S K g e 1 — G 5 0 0 0 H、 日本国、 昭和 電工社製 G P C K - 8 0 1及び日本国、 昭和電工社製 G P C K— 8 0 3 の 3本のカ ラムを直列につないで用い、 展開 溶媒と して ク ロ 口ホルム (流速 l m l Zm i n ) を用い、 日本国、 日本分光社製 G P C装置を用いたゲル浸透ク ロマ ト グラフィ一 ( G P C ) によ リ 測定し、 ポ リ スチ レン換算で求 めた。
示差熱分析 ( D S C ) は米国、 パーキンエルマ一社製 D S C 7型示差熱分析装置を用い、 窒素中で 1 0 °CZm i nの 昇温速度で行った。
耐熱性は日本国、 理学電機株式会社製 T H E R MO
F L E X T a s — 3 0 0 T G 8 1 1 O D型熱天秤を用い てヘリ ゥム中で測定した。 共重合体膜の等温熱減少及び 5 % 重量減少に基づいて評価した。 等温熱重量減少は 4 0 0 °Cま で 5 0 °C / m i nの昇温速度で上げた後 4 0 0 °Cで 2時間維 持した際の重量減少を測定する こ と によって評価した。 5 % 重量減少は 5 0 °C / m i nの昇温速度で 4 0 0 °Cまで昇温し 1 時間維持した後、 1 0 °C / m i nの昇温速度で 9 0 0 °Cま で再昇温し、 再昇温の間の重量減少から評価を行った。
被膜の誘電率は日本国、 横河 . ヒ ュー レッ ト ♦ パッ カ一 ド 社製の 1 MH z誘電率測定装置 C一 Vプロ ッ タ H P 4 2 8 0 Aを用いシール ドマイ ク 口プローブ法によ リ 測定した。
共重合体被膜の膜厚は接触式膜厚計 (ス ロ ーン社製 D E K T A K I I ) を用いて測定した。
核磁気共鳴 ( NM R ) スぺク トルは日本国、 日本電子製 J N M - L A 4 0 0によ リ 化学シフ ト基準と してテ ト ラメ チル シラ ン ( T M S ) を用い、 重ク ロ 口 ホルム中で測定した。
赤外吸収 ( I R ) スぺク トノレは米国、 S p e c t r a T e c h社製 I R s 装置によ リ ゲルマニウム板上で透過法によ リ測定した。
質量分析は日本国、 日本電子製 J M S — H X 1 1 0 を用い、 イオン化法の 1 種であって、 マ ト リ ッ ク スにグ リ セ リ ン、 二 ト ロべンジルアルコ ールを用いる高速原子衝撃 ( F A B ) 法 によ リ 測定した。 参考例 1
以下、 原料モ ノ マーが共重合している こ と を確認するため に分子量 2 0 0 0以下のオリ ゴマーについて解析を行ったの でその結果について説明する。
酸素導入管、 攪拌装置のついた 3 O m fi のセパラブルフラ ス コ に 1 8 g の トノレェ ンを秤り 取 リ 、 1 . 7 1 g ( 6 . 9 4 m m o 1 ) の 2, 6—ジフ エ二ノレフ エ ノ ール と 0 . 3 g ( 1 .
7 6 m m o 1 ) の 2 — フ エ ユルフ ェ ノ ールを加え窒素気流下 で攪拌 し溶解させた。 これに臭化第一銅 0 . 0 3 g、 N , N, N ' , N ' ーテ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン 2 2 . 8 β及 び無水硫酸マグネシウム 0 . 5 g を加え液面下よ リ酸素を導 入しなが ら常圧下室温で約 3 0分酸化カ ツプリ ング重合を行 つた。 反応終了後、 反応液中の不溶分をポ リ テ ト ラ フルォロ エチ レ ン ( P T F E ) フ イ ノレタ一 ( 日 本国、 A d v a n t e c h T O Y〇社製 孔径 0 . 2 m) で濾過するこ と によ り 除去 し、 共重合体を含む溶液を得た。 得られた溶液を 日本 国、 日本分析工業社製 J A I G E L 1 H、 J A I G E L 2 H、 J A I G E L 3 Hの 3本のカラムを直列につないで用い、 展 開溶媒と して ク ロ 口 ホルム (流速 : 3 . 3 m 1 / m i n ) を 用い、 日本国、 日本分析工業社製 L C— 9 0 8型 G P C装置 を用いた G P Cにかけ、 分子量 2 0 0 0以下の領域を分取し、 F A B — M a s s によ る質量分析を行った。 図 1 に該 F A B 一 M a s s のスぺク トノレを示す。 スぺク トノレ中に、 2, 6 — ジフエユルフ ェ ノールの単独重合体のピーク以外に 2, 6 - ジフ エ ニノレフ エ ノ 一ルと 2 — フ エニノレフ エ ノ ーノレの共重合体 のピークが観測される こ とから、 反応生成物は 2 , 6 —ジフ ェニルフ エ ノ ーノレと 2 — フ エニルフ エ ノ ールカゝ らなる共重合 体である こ と が確認された。 この結果よ リ 、 以下の実施例 1 〜 4 においても上記と 同様の共重合反応が進行 したと考えら れる。
実施例 1
酸素導入管、 攪拌装置のついた 5 0 O m fiセパラブルフラ ス コ に 3 5 0 gの トルエンを秤リ 取 リ 、 3 0 g ( 1 2 1 . 8 mm o l ) の 2, 6 — ジフ エニルフ エ ノ ールと 5 . 1 8 g
( 3 0 . 4 3 m m o 1 ) の 2 — フ エユルフ ェ ノ ールを力 Bぇ窒 素気流下で攪拌し溶解させた。 これに臭化第一銅 0. 5 g、 N, N, N ' , N ' —テ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン 4 0 0 μ β及び無水硫酸マグネシウム 8 . 7 2 g を加え、 常圧下、 6 0 °Cで液面下よ り 酸素を導入しながら約 1 0時間酸化カ ツ プリ ング重合を行った。 反応終了後、 反応液中の不溶分を P T F Eフィルター ( 日本国、 A d v a n t e c h T O Y O 社製 孔径 0 . 5 m) で濾過する こ と によ リ 除去し、 濾液 をメ タ ノール (M e O H) 中に滴下して、 固形分を再沈殿さ せて回収した。 得られた固形分 3 4 g をフラス コ 中で酢酸 2 0 m l を含むテ ト ラ ヒ ドロ フ ラ ン ( T H F ) 3 0 0 m lに溶 解し約 1 時間の加熱還流を した後に M e O H中に滴下して、 固形分を再沈殿させて回収 した。 得られた固形分の銅残量を 誘導結合型プラズマ発光分析法 ( I C P ) によ り 測定したと こ ろ 0 . 8 p p mの残存が認められた。 さ らに、 得られた固 形分 3 4 g を T H F 3 4 0 m l に溶解し、 あ ら力 じめ T H F で調製 した 5 0 0 g の 日本国、 三菱化学製陽イ オン交換樹脂 P K 2 2 0のカ ラ ム中を通過させ、 溶出液を M e O H中に滴
下し固形分を再沈殿させて回収 し、 減圧下 1 2 0 °Cで 6時間 乾燥する こ と によ リ 芳香族共重合体を得た。 乾燥後の収量は
3 4 g (収率 9 8 %) であ リ 、 ゲルを含まない芳香族共重合 体が定量的に得られた。 ポ リ スチ レン換算での重量平均分子 量は約 3 0万であった。 得られた芳香族共重合体の銅残量を I C Pによ リ 測定したと こ ろ 0. 1 p p m以下まで除去され ていた。 またこ の芳香族共重合体を D S Cによ リ分析したと こ ろ、 2, 6 — ジフ ヱ ユルフ ェ ノ ールの単独重合体を D S C で分析 した場合に観測される 2 4 0 °Cの結晶化ピーク 、 及び
4 8 0 °C付近の高分子の融解ピーク は見られず、 2 3 0 °C付 近にガラス転移点に由来する ピーク のみが観測された。 これ は、 得られた芳香族共重合体が非晶質の共重合体である こ と を示し、 これによ リ 、 得られた芳香族共重合体が 2, 6 —ジ フ エ二ノレフ エ ノ ール と 2 — フ エ ニルフ エ ノ ーノレ と の共重合体 である こ と が確認された。 得られた芳香族共重合体の 5 %重 量減少温度は 5 4 0 °Cであ リ 、 また 4 0 0 °Cで 2時間維持し た際の 1時間あた リ の重量減少は 1 . 2 %であった。
図 2 、 図 3 、 図 4 に得られた共重合体の赤外吸収スぺク ト ノレ、 ' H— NMRス ぺ ク ト ノレ、 13 C— NMRス ぺ ク ト ノレをそ れぞれ示す。
13 C— NMRスぺク トノレにおける 2, 6 — ジフ エニルフエ ノ ール繰 り 返 し単位と 2 — フ エニルフ エ ノ ール由来の コモノ マー単位のそれぞれに固有のシグナルの強度比から求めた、
上記の芳香族共重合体に含まれる 2, 6—ジフヱエルフエノ 一ノレ繰 リ返し単位と 2 — フ エ ニノレ フエ ノーノレ由来のコ モ ノ マ 一単位の重量比は、 ' 8 5重量%及び 1 5重量%であった。 実施例 2
酸素導入管、 攪拌装置のついた 3 0 0 m β フ ラ ス コ に 1 6 O m fi の ο—ジク ロ ロベンゼンを秤 り 取 リ 、 これに臭化第一 銅 0 . 2 8 8 g、 , , N ' , N ' —テ ト ラ メ チルェチ レ ンジァ ミ ン 0 . 2 8 4 g及び無水硫酸マグネシウム 5 . 0 g を加え室温で撹拌した。 液面下よ リ 酸素を 5分間導入した後 酸素の導入を停止 し、 1 5 . 8 g ( 0. 0 6 4 m o l ) の 2, 6—ジフ エユルフ ェ ノ ールと 2 . 7 2 g ( 0 . 0 1 6 m 0 1 ) の 2—フエユルフェ ノ ールを力 tlえ、 4 0 °Cで約 5時間酸化力 ップリ ング重合を行った。 反応終了後、 反応液中の不溶分を ポ リ テ ト ラ フルォロ エチ レン ( P T F E ) フ イ ノレター ( 日本 国、 A d v a n t e c h T O Y O社製 孔径 0 . 5 m) で濾過する こ と によ リ 除去し、 濾液を M e O H中に滴下して 固形分を再沈殿させる と い う操作を 2回繰リ 返して精製し、 得られた固形分を減圧下 1 2 0 °Cで 6 時間乾燥する こ と によ リ芳香族共重合体を得た。 乾燥後の収量は 1 7 . 3 g (収率 9 8 %) であ リ 、 ゲルを含まない芳香族共重合体が定量的に 得られた。
13 C— NMRスぺク トノレ における 2 , 6 —ジフ エエルフ ェ
ノ一ル繰リ 返し単位と 2 —フエ二ノレフエ ノール由来のコモノ マー単位のそれぞれに固有のシグナルの強度比から求めた、 上記の芳香族共重合体に含まれる 2, 6 —ジフヱユルフ ェノ —ル繰 り 返し単位と 2 — フ エ -ルフ エ ノ ール由来の コモ ノ マ —単位の重量比は、 8 7重量。 /。及び 1 3重量。/。であった。 ま たポ リ スチ レ ン換算での重量平均分子量は約 2 万であった。 実施例 3
酸素導入管、 攪拌装置のついた 5 0 Ο πι β セパラブルフラ ス コ に 3 5 0 g の トノレェンを秤リ 取 リ 、 2 2 . 5 g ( 9 1 . 3 4 m m o l ) の 2, 6 — ジフ エユルフ ェ ノ ーノレ と 1 0 . 3 7 g ( 6 0 . 8 9 m m o 1 ) の 2 — フ エユルフ ェ ノ ールを加 え窒素気流下で攪拌し溶解させた。 これに臭化第一銅 0 . 5 g、 N , N, N ' , Ν ' ーテ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン 4 0 0 μ β及び無水硫酸マグネシウム 8 . 7 2 g を加え 6 0 °C で液面下よ リ 酸素を導入しなが ら約 1 0 時間酸化カ ツプリ ン グ重合を行った。 反応終了後、 反応液中の不溶分を P T F E フ ィ ルター (日本国、 A d v a n t e c h T O Y O社製 孔径 0 . 5 / m) で濾過する こ と によ り 除去し、 濾液を M e O H中に滴下して固形分を再沈殿させる と い う操作を 2 回繰 リ返して精製し、 得られた固形分を減圧下 1 2 0 °Cで 6 時間 乾燥する こ と によ り 芳香族共重合体を得た。 乾燥後の収量は 3 1 g (収率 9 8 % ) であ り 、 ゲルを含まない芳香族共重合
体が定量的に得られた。
13 C— NMRスぺク トノレにおける 2, 6—ジフ エユルフ ェ ノ ール繰り 返し単位と 2 — フ エユルフ ェ ノ ール由来のコモノ マー単位のそれぞれに固有のシグナルの強度比から求めた、 上記の芳香族共重合体に含まれる 2, 6一ジフヱニルフエノ 一ノレ繰 リ返し単位と 2 — フ エ ニノレフ エ ノ ーノレ由来のコ モ ノ マ —単位の重量比は、 7 0重量。/。及び 3 0重量%であった。 ま たポ リ ス チ レン換算での重量平均分子量は約 1 5万であった。
実施例 4
酸素導入管、 攪拌装置のついた 1 0 0 m £セパラブルフラ ス コ に 1 8 gの トノレェンを秤 リ 取リ 、 1 . 0 7 g ( 4 . 3 5 mm o l ) の 2, 6—ジフ エ ユルフ ェ ノ ール と 0 . 6 3 g
( 4. 3 5 mm o l ) の α—ナフ トールをカ卩ぇ窒素気流下で 攪拌し溶解させた。 これに臭化第一銅 0 . 0 3 g、 N, N, N ' , N ' ーテ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン 2 2 . 8 μ 1 及 ぴ無水硫酸マグネシウム 0 . 5 g を加え 8 0 °Cで液面下よ リ 酸素を導入しなが ら約 8時間酸化カ ツプリ ング重合を行った 反応終了後、 反応液中の不溶分を P T F Eフ ィ ルター ( 日本 国、 A d v a n t e c h T O Y O社製 孔径 0 .
で濾過する こ と によ リ 除去 し、 濾液を M e O H中に滴下して 固形分を再沈殿させる とい う操作を 2回繰リ 返して精製し、
得られた固形物を減圧下 1 2 0 °Cで 6時間乾燥するこ と によ リ芳香族共重合体を得た。 乾燥後の収量は 1 . 6 g (収率 9 4 %) であ リ 、 ゲルを含まない芳香族溶媒可溶性の共重合体 が定量的に得られた。
13 C— NMRスぺク トノレにおける 2, 6 — ジフ エニルフ エ ノール繰リ 返し単位と α —ナフ トール由来のコモノマー単位 のそれぞれに固有のシグナルの強度比から求めた上記の芳香 族共重合体に含まれる 2 , 6 —ジフ エニルフ エ ノ ール繰り 返 し単位と α —ナフ トール由来のコモノ マー単位の重量比は、 5 8重量%及び 4 2重量%であった。 また、 ポ リ スチ レン換 算での重量平均分子量は約 8万であった。 実施例 5
実施例 1 で得られた芳香族共重合体 2 g をァニソール 2 0 gに溶解した後、 ガラス板上にキャ ス ト 、 乾燥して膜厚 8 0 μ πιの被膜を得た。 この被膜を窒素中、 4 0 0でで 1 時間ァ ニール した。 このァニール後の被膜 (以後ァニール被膜と称 す) を D S Cによ リ 分析したと こ ろガラス転移温度は 3 2 0 °Cであ り 、 ァニール前の被膜のガラス転移温度 2 3 0 °Cよ り 向上していた。 またこのァニール被膜を N—メ チルピロ リ ド ンに室温で浸漬した と ころ、 若千膨潤するのみで、 外観上は 変化が無く 、 浸漬前後の重量減少から計算される溶出量 (被 膜の未架橘ポ リ マ一含有率) は 3 %にすぎなかった。 またァ
ニール被膜の熱重量減少を測定したと ころ、 5 %重量減少温 度は 5 4 0 °Cであった。 実施例 6
実施例 1 で得られた芳香族共重合体 2 g と ラ ジカル発生剤 と して 2 , 3 —ジメ チル一 2 , 3 —ジフエニルブタン 0 . 3 g をァニソール 2 0 g に溶解し撹拌した後、 ガラス板上にキ ャ ス ト 、 乾燥して膜厚 8 0 μ mの被膜を得た。 こ の被膜を窒 素中、 4 0 0 °Cで 1 時間ァニールした。 このァニール被膜を D S Cによ り 分析したが、 5 0 0 。C以下の温度でガラス転移 は観測されなかった。 またこ のァニール被膜を N —メ チルピ ロ リ ドンに浸漬したが、 外観上は変化なく 、 実施例 5 と 同様 に して求めた溶出量は 0 . 2 %にすぎなかった。 さ らにァニ —ル被膜の 5 %重量減少温度は 5 5 3 °Cであ リ 、 また 4 0 0 °Cで 2 時間維持した際の 1 時間あた り の重量減少は 0 . 8 % である こ と力 ら、 このラジカル発生剤を用いる こ とによ リ被 膜の耐熱性がさ らに向上したこ と を確認した。 実施例 7
ラジカル発生剤と してジベンジル 0 . 3 g を用いた以外は 実施例 6 と 同様の操作を行った。 ァニール被膜を D S Cによ り 分析したが 5 0 0 °C以下の温度でガラ ス転移は観測されな かった。 またこのァニ一ル被膜を N —メ チルピロ リ ドンに浸
漬したが、 外観上は変化な く 、 実施例 5 と 同様に して求めた 溶出量は 0 . 2 %にすぎなかった。 さ らにァニール被膜の 5 %重量減少温度は 5 5 3 °Cであ り 、 このラ ジカル発生剤を用 いる こ とによ り被膜の耐熱性がさ らに向上したこ と を確認し た。 実施例 8
ラジカル発生剤と して過酸化ベンゾィルを用いる以外は実 施例 6 と 同様の操作を行った。 ァニール被膜を D S C によ リ 分析したが 5 0 0 °C以下の温度でガラス転移は観測されなか つた。 またァニール被膜を N —メ チルピロ リ ドンに浸漬した が、 外観上は変化なく 、 実施例 5 と 同様に して求めた溶出量 は 0 . 8 %にすぎなかった。 またァニール被膜の 5 %重量減 少温度は 5 4 0 °Cであった。 実施例 9
実施例 1 で得た芳香族共重合体 0 . 9 g と 2, 3 —ジメ チ ノレ一 2, 3 —ジフ エ ニノレブ タ ン 0 . l g をシク ロ へキサノ ン 1 5 g に溶解し、 得られた溶液をアルミ ニウムでコー ト した シリ コ ン基板上に 3 0 0 0 r p mで 3 0秒間回転塗布 した後、 4 0 0 °Cで 1 時間乾燥 , 硬化する こ と によ リ膜厚 0 . 9 8 μ mの被膜を形成 した。 この被膜上にアルミ ニ ウム電極を形成 し測定 した 1 M H z での誘電率は 2 . 8 0であった。 またこ
のシ リ コ ン基板上の被膜を N— メ チルピロ リ ドンに 1 時間浸 漬した後乾燥したが、 浸漬前後における膜厚は全く 変化して いなかった。 実施例 1 0
実施例 1 で得た芳香族共重合体 0 . 3 g と 2, 3 —ジメ チ ノレ 一 2, 3 — ジフ エ 二ルブタ ン 0 . 0 3 g を、 メ シチ レン 1 , 5 g と プロ ピ レ ンダ リ コール一 1 —モノ メ チルエーテノレ 一 2 —アセテー ト 0 . 1 6 7 g と の混合溶媒に溶解 し、 得られた 溶液をアル ミ ニ ウ ムでコー ト したシ リ コ ン基板上に 3 0 0 0 r p mで 3 0秒間回転塗布した後、 4 0 0 °Cで 1 時間乾燥 · 硬化する こ と によ リ膜厚 0 . 7 μ πιの被膜を形成した。 この 被膜上にアルミ ニウム電極を形成し測定した 1 MH ζ での誘 電率は 2 . 8 2であった。 またこのシ リ コ ン基板上の被膜を Ν—メ チルピロ リ ドンに浸漬した後乾燥したが、 膜厚は全く 変化していなかった。 実施例 1 1
実施例 3 で得た芳香族共重合体 0 . 9 g と過酸化べンゾィ ル 0 . l g を、 シク ロへキサノ ン 1 . 5 g と乳酸ェチノレ 0. 1 6 7 g と の混合溶媒に溶解し、 得られた溶液をアル ミ ユウ ムでコー ト したシ リ コ ン基板上に 3 0 0 0 r p mで 3 0秒間 回転塗布した後、 4 0 0 °Cで 1 時間乾燥 · 硬化する こ と によ
リ膜厚 0. 8 μ πιの被膜を形成した。 こ の被膜上にアル ミ 二 ゥム電極を形成し測定した 1 MH z での誘電率は 2 . 8 0で あった。 またこ のシ リ コ ン基板上の被膜を N—メ チルピロ リ ドンに 1 時間浸漬した後乾燥したが、 浸漬前後における膜厚 は全く 変化していなかった。 実施例 1 2
実施例 1 で得た芳香族共重合体 0 . 3 g と 2, 3 —ジメ チ ノレ一 2, 3 — ジフ エニルブタ ン 0 . 0 3 g を、 メ シチ レン 1 .
5 g と プロ ピレンダリ コ一ルー 1 —モノ メ チルエーテル一 2
—アセテー ト 0. 1 6 7 g と の混合溶媒に溶解し、 得られた 溶液をシリ コ ン基板上に 3 0 0 0 r p mで 3 0秒間回転塗布 した後 4 0 0 °Cで 1 時間乾燥 · 硬化する こ と によ リ 、 膜厚 0.
7 μ πιの被膜を形成した。
また、 得られたシ リ コン基板上の被膜にカ ッ ターナイ フで
2 m m間隔で平行に 6本の傷を付け、 更にこれらの傷と直角 に交わる平行な 6本の傷を 2 m m間隔で付けた。 傷をつけた 被膜を基板ごと約 1 0 0 °Cの水中に 1 時間浸 した後に引き上 げ、 被膜についている水をティ ッ シュペーパーで拭き取 リ重 量を測定したが、 水に浸す前と比較 して共重合体被膜の重量 増加率は 0 . 5 %であった。 こ の後 1 3 0 °Cの真空乾燥機で 減圧下 1 時間乾燥したが被膜の状態は全く 変化せず、 さ らに 米国、 3 M社製 S c 0 t c h ク リ ア一テープ ( C K— 2 4 )
を被膜の傷をつけた部分に貼 リ 、 剥がすと い う 操作を行った が、 アルミ ニウム配線でパターンユングされたシ リ コ ン基板 から共重合体被膜は剥れなかった。 実施例 1 3
実施例 1 で得た芳香族共重合体 0 . 3 g と 2 , 3 —ジメ チ ノレ一 2 , 3 —ジフエ二ルブタ ン 0 . 0 3 g を、 メ シチレン 1 . 5 g と プロ ピ レンダ リ コール一 1 —モノ メ チルエーテル一 2 —アセテー ト 0 . 1 6 7 g と の混合溶媒に溶解 し、 得られた 溶液を 0 . 3 m [ライ ン ア ン ド スペース ( 1 i n e a n d s p a c e ) ] アルミ ニウム配線 (アスペク ト比 = 3 ) でパターンニングされたシ リ コ ン基板上に 3 0 0 0 r p mで 3 0秒間回転塗布した後 4 0 0 °Cで 1 時間乾燥 · 硬化す るこ と によ リ 、 被膜を形成 した。 形成した被膜を基板ごと切 断し、 断面を走査型電子顕微鏡 ( S E M) によ り観察したと ころ 0 . 3 μ πιと い う極めて微細な配線幅に完全に芳香族共 重合体が埋め込まれていた。 比較例 1
酸素導入管、 攪拌装置のついた 3 0 O m fi セパラブルフラ ス コ に 1 2 6 . 2 g の トルエ ンを枰 リ 取 リ 、 1 5 g ( 6 0 . 9 m m 0 1 ) の 2, 6 —ジフ エユルフ ェ ノ ールを加え窒素気 流下で攪拌し溶解させた。 これに臭化第一銅 0 . 2 1 g、 N ,
N , N ' , N ' —テ ト ラ メ チルエチ レ ンジァ ミ ン 1 5 9 . 8 μ β 及び無水硫酸マグネシウム 3 . 5 g を加え 7 0 °Cで液面 下よ リ 酸素を導入しながら約 9 時間酸化力 ップ リ ング重合を 行った。 反応終了後、 反応液中の不溶分を P T F Eフィルタ 一 (日本国、 A d v a n t e c h T O Y O社製 孔径 0 . 5 μ m ) で濾過する こ と によ リ 除去し、 濾液を M e O H中に 滴下して固形分を再沈殿させる と い う操作を 2 回繰リ 返して 精製し、 得られた固形分を減圧下 1 2 0 °Cで 6 時間乾燥する こ と に よ リ 2 , 6 — ジフ エ ユルフ ェ ノ ール単独重合体を得た。 乾燥後の収量は 1 4 g (収率 9 3 . 3 %) であ り 、 ゲルを含 まない単独重合体が定量的に得られた。 またポ リ スチ レン換 算での重量平均分子量は約 3 0 万であった。 D S Cによる分 析の結果、 得られた単独重合体はガラス転移温度 2 3 0 °C、 結晶化温度 2 4 0 °C、 融点 4 8 0 °Cの結晶性高分子である こ とがわかった。 このよ う に して得られた単独重合体 0 . 3 g と 2 , 3—ジメ チル一 2 , 3 — ジフ エニルブタ ン 0 . 0 3 g をシク ロへキサノ ン 1 . 5 g と プロ ピ レング リ コール一 1 — モノ メ チルエーテル一 2—ァセテ一 ト 0 . 1 6 7 g の混合溶 媒に溶解しシ リ コ ン基板上に 3 0 0 0 r p mで 3 0秒間回転 塗布し被膜を形成した。 この被膜を 4 0 0 °Cで 1 時間ァニー ルした後顕微鏡によ リ観察 したと ころ、 単独重合体の結晶化 が進行 したために被膜にひび割れが生 じている こ とが分かつ た。
比較例 2
酸素導入管、 攪拌装置のついた 5 0 O m fi セパラブルフラ ス コ に 3 5 0 g の トノレェンを枰リ 取 リ 、 3 0 g ( 1 2 1 . 8 m m 0 1 ) の 2 , 6 — ジフ エ二ルフ エ ノ ーノレと 3 . 7 2 g
( 3 0 . 4 3 m m 0 1 ) 2, 6 — ジメ チルフ エ ノ 一ルを加え 窒素気流下で攪拌し溶解させた。 これに臭化第一銅 0 . 5 g N, N , Ν ' , Ν ' —テ ト ラ メ チルエチ レンジァ ミ ン 4 0 0 μ β 及び無水硫酸マグネシウム 8 . 7 2 g を加え 6 0 °Cで液 面下よ り 酸素を導入しなが ら約 1 0 時間酸化カ ツプリ ング重 合を行った。 反応終了後、 反応液中の不溶分を P T F E ブ イ ルター (日本国、 A d v a n t e c h T O Y O社製 孔径 0 . 5 μ m ) で濾過するこ と によ リ 除去し、 濾液を M e O H 中に滴下して固形分を再沈殿させる とい う操作を 2 回繰リ返 して精製し、 得られた固形分を減圧下 1 2 0 °Cで 6 時間乾燥 するこ とによ リ 共重合体を得た。 乾燥後の収量は 3 3 g (収 率 9 8 %) であ リ 、 溶媒可溶性の共重合体が定量的に得られ た。 G P Cによ る重量平均分子量は約 2 2 万であった。 得ら れた共重合体の 5 %重量減少温度は 4 4 0 °Cであ リ本発明の 芳香族共重合体に比べ耐熱性が劣る こ とがわかった。
産業上の利用可能性
本発明の芳香族共重合体は低誘電率等の電気特性、 耐熱性、 成膜性、 低吸水性、 他の基材に対する密着性等に優れるため 電子部品用材料と して非常に有用である。 従って、 本発明の 芳香族共重合体及びその溶液を用いて、 優れた耐熱性、 低誘 電率等の電気特性、 耐水性を有する共重合体膜を得る こ とが でき る。 更に、 この共重合体膜を架橋処理に付すこ と によ リ 、 更に優れた耐熱性を有するだけでなく 、 優れた耐溶剤性を有 する架橋共重合体膜を得るができ る。 上記の優れた特性を有 する共重合体膜及び架橋共重合体膜は、 L S I 多層配線の層 間絶縁体膜、 パッシベーシヨ ン膜、 各種電気、 電子部品の基 板等のための材料と して有利に用いる こ と ができ る。