WO2012050201A1 - 感光性樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents
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- G03F7/032—Non-macromolecular photopolymerisable compounds having carbon-to-carbon double bonds, e.g. ethylenic compounds with binders
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Definitions
- the present invention relates to a photosensitive resin composition useful as an electrical component such as a semiconductor device, a microplastic lens, a liquid crystal polarizing plate, and an optical waveguide mainly for optical applications, and electrical / electronics such as a semiconductor device and a multilayer wiring board.
- the present invention relates to a resin insulating film used for a material.
- the present invention relates to a plastic mini lens for a camera module such as a mobile phone or a surveillance camera, a peripheral material for the camera module, a micro plastic lens for optical communication, a micro plastic lens for a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS image sensor , LED sealants, photonic crystals for LED brightness enhancement, thin film transistor arrays in the display field, materials for the formation of antireflection films, materials for optical elements for polarizing plates for liquid crystal projectors, buffer coating for LSI chips
- the present invention relates to a material for forming an interlayer insulating film.
- Plastic lenses are widely used in various optical products because they are easier to mold and cheaper than glass.
- various transparent materials such as thermoplastic plastics such as polymethyl methacrylate and polystyrene and thermosetting plastics such as polydiethylene glycol bisallyl carbonate are used.
- thermoplastic plastics such as polymethyl methacrylate and polystyrene
- thermosetting plastics such as polydiethylene glycol bisallyl carbonate
- Patent Documents 1 and 2 most of the conventional materials have a temperature of 200 ° C. or less even if the heat resistance is improved, and 260 ° C. solder reflow heat resistance has not been guaranteed.
- Patent Document 3 discloses a polysiloxane having a molecular weight of 3,000 or more and 10,000 or less obtained by polymerizing silanediol and alkoxysilane in a two-stage process.
- the present invention is useful for manufacturing a solid-state imaging device or an electronic component integrated product that requires a solder reflow process, and is resistant to cracking or peeling even after being subjected to a -40 ° C to 125 ° C cooling cycle after curing. It is an object of the present invention to provide a photosensitive transparent resin composition having excellent characteristics such as impact properties, a resin that can be used for the composition, and a cured product using the composition.
- the inventors have studied a photosensitive resin containing siloxane, mixed only a specific alkoxysilane or a specific silanol compound and a specific alkoxysilane compound, and subjected to condensation polymerization. And it discovered that the photosensitive resin excellent in the temperature impact resistance was obtained by adding a photoinitiator.
- the present inventors have invented a method for increasing the molecular weight of polysiloxane, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- R 3 is independently a methyl group or an ethyl group when a plurality of R 3 are present, and a is 1 is an integer of 1 or 2
- b is an integer of 0 to 2
- a + b is 3 or less.
- a photosensitive resin composition comprising: the polyorganosiloxane (a): 100 parts by mass; and the photopolymerization initiator (b): 0.01 to 30 parts by mass contained in the structure represented by:
- the polyorganosiloxane (a) includes at least one alkoxysilane compound represented by the general formula (1), the following general formula (3): R 4 R 5 Si (OH) 2 (3) ⁇ In the formula, R 4 and R 5 are an aliphatic group, an alicyclic group or an aromatic group having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent. ⁇
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- R 3 independently represents hydrogen, a methyl group or an ethyl group, a is an integer of 1 or 2, b is an integer of 0 to 2, and a + b is 3 or less.
- the polyorganosiloxane (a) includes at least one alkoxysilane compound represented by the general formula (1), the following general formula (3): R 4 R 5 Si (OH) 2 (3) ⁇ In the formula, R 4 and R 5 are an aliphatic group, an alicyclic group or an aromatic group having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent. ⁇
- the photosensitive resin composition as described in [4] which is obtained by the method of mixing and polymerizing at least one silanol compound and a catalyst.
- the ratio of the peak area derived from the ester bond carboxylic acid to the peak area derived from the ester bond alcohol in the 1 H-NMR spectrum is 10 to 40% compared to the charged state.
- R 1 a R 2 b Si (OR 3 ) 4-ab (1)
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- a polyorganosiloxane (a) obtained by mixing and polymerizing at least one type of silanol compound and a catalyst, and having a weight average molecular weight in terms of standard polystyrene in gel permeation chromatography (GPC) measurement
- the polyorganosiloxane (a) having an area of not less than 1,050 and not less than 70%: 100 parts by mass; and a photopolymerization initiator (b): 0.01 to 30 parts by mass .
- the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) is represented by the following general formula (4): H 2 C ⁇ C (R 6 ) — (C ⁇ O) —O— (CH 2 ) n —SiR 7 c (OR 8 ) d (4) ⁇
- R 6 is hydrogen or a methyl group
- R 7 is each independently an aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent when a plurality of R 7 are present.
- R 8 each independently represents a methyl group or an ethyl group
- c is an integer of 0 to 2
- d is an integer of 1 to 3
- c + d is 3
- n is 1-14.
- the photosensitive resin composition according to any one of [1] to [7], which is at least one alkoxysilane compound represented by the formula:
- At least one of R 4 and R 5 in the general formula (3) is an alicyclic group having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent, [2], [3] And the photosensitive resin composition according to any one of [5] to [8].
- at least one additive selected from the group consisting of an ultraviolet absorber, a light stabilizer, an adhesion assistant, a polymerization inhibitor, a sensitizer, an antioxidant, and a smoothness-imparting agent.
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- R 3 is independently a methyl group or an ethyl group when a plurality of R 3 are present, and a is 1 is an integer of 1 or 2
- b is an integer of 0 to 2
- a + b is 3 or less.
- R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural
- R 3 is independently a methyl group or an ethyl group when a plurality of R 3 are present, and a is 1 is an integer of 1 or 2
- b is an integer of 0 to 2
- a + b is 3 or less.
- the photosensitive resin composition according to any one of [1] to [13], or the polyorganosiloxane obtained by the production method according to any one of [14] to [20] ( a step of filling a mold for molding a photosensitive resin composition containing a) and a photopolymerization initiator (b); Pressing the mold opening against the substrate or another mold; A step of exposing the photosensitive resin composition from the mold and / or the substrate side to obtain a photocured product, Peeling the mold from the substrate or peeling the mold on both sides, and heating the photocured material alone or together with the photocured material, A method for producing a molded product comprising
- R 1 ′ is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, and when there are a plurality of R 2 s , each independently represents an optionally substituted carbon number. 1 to 10 aliphatic groups, and when there are a plurality of R 3 s , each independently represents a methyl group or an ethyl group, a is an integer of 1 or 2, and b is 0 to 2 And a + b is 3 or less.
- the present invention it is useful for manufacturing a solid-state imaging device or an electronic component integrated product that requires a solder reflow process, and has excellent characteristics such as thermal shock resistance such that cracking or peeling does not occur even through a thermal cycle.
- the resin which has it, or the photosensitive resin composition can be provided.
- FIG. 5 is a diagram showing a 1 H-NMR chart of polyorganosiloxane according to another embodiment of the present invention. Is a diagram showing 1 H-NMR chart of the polyorganosiloxane in still another embodiment of the present invention. It is a figure which shows the GPC chart of the polyorganosiloxane in another embodiment of this invention. It is a figure which shows the HH COSY spectrum of the polyorganosiloxane in embodiment of this invention. It is a figure which shows the CH COSY spectrum of the polyorganosiloxane in embodiment of this invention.
- the photosensitive resin composition in the present invention is obtained by a method in which a specific alkoxysilane compound and a catalyst are mixed and polymerized, and the following general formula (2) ⁇ Si—O—X—Si ⁇ (2) (Wherein X is an organic group having 1 to 15 carbon atoms) and a photopolymerization initiator (b).
- the alkoxysilane compound has the following general formula (1): R 1 a R 2 b Si (OR 3 ) 4-ab (1) ⁇ Wherein R 1 is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, at least one of R 1 has an acryloyl group or a methacryloyl group, and when R 2 is present in plural Each independently represents an aliphatic group, alicyclic group or aromatic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent in any case, and when R 3 is present in plural Each independently represents a methyl group or an ethyl group, a is an integer of 1 or 2, b is an integer of 0 to 2, and a + b is 3 or less. ⁇ Is at least one kind of alkoxysilane compound.
- a polyorganosiloxane (a) obtained by mixing and polymerizing at least one alkoxysilane compound represented by the above general formula (1), a specific silanol compound, and a catalyst. It is preferable from the viewpoint of stability.
- the silanol compound has the following general formula (3): R 4 R 5 Si (OH) 2 (3) ⁇ In the formula, R 4 and R 5 are an aliphatic group, an alicyclic group or an aromatic group having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent. ⁇ Is at least one kind of silanol compound.
- Examples of the alkoxysilane represented by the general formula (1) include the following general formula (5): R 9 — (C ⁇ O) —O—X—SiR 10 c (OR 8 ) d (5) ⁇
- R 9 is an aliphatic group, alicyclic group or aromatic group having 1 to 15 carbon atoms, which may have a substituent, and at least one kind thereof is an acrylate ester and / or Has a methacrylic acid ester
- X is an aliphatic group having 1 to 15 carbon atoms, an alicyclic group or an aromatic group, may have a substituent
- R 10 is present in plural Each independently represents an aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms and may have a substituent.
- C is an integer from 0 to 2
- d is an integer from 1 to 3
- c + d is 3 or less
- n is from 1 to 14.
- R 6 represents hydrogen or a methyl group
- R 7 independently represents an aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent, when present in a plurality.
- c is an integer of 0 to 2
- d is 1 to An integer of 3
- c + d is 3 or less
- n is 1-14.
- alkoxysilane compound represented by the above it is preferable to use at least one kind of alkoxysilane compound represented by the above from the viewpoint of UV sensitivity.
- alkoxysilane compound represented by the general formula (4) include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxy.
- Silane 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 2-methacryloxyethyltrimethoxysilane, 2-methacryloxyethyltriethoxysilane, 2-methacryloxyethylmethyldimethoxysilane, 2-acryloxyethyltrimethoxysilane, 2-acrylic Roxyethyltriethoxysilane, methacryloxymethyltrimethoxysilane, methacryloxymethyltriethoxysilane, methacryloxymethylmethyldimethoxysilane, acryloxymethyltrimethoxysilane Include acryloxymethyl triethoxysilane.
- R 1 ′ is an organic group containing an ester bond having 2 to 17 carbon atoms, and when there are a plurality of R 2 s , each independently represents an optionally substituted carbon number.
- R 3 s each independently represents a methyl group or an ethyl group, a is an integer of 1 or 2, and b is 0 to 2 And a + b is 3 or less.
- R 4 R 5 Si (OH) 2 (3) At least one alkoxysilane compound represented by the following general formula (3): R 4 R 5 Si (OH) 2 (3) ⁇ In the formula, R 4 and R 5 are an aliphatic group, an alicyclic group or an aromatic group having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent.
- the at least one alkoxysilane compound represented by the general formula (I) in addition to the alkoxysilane compound shown above, 3-acetoxypropyltrimethoxy Only an ester bond-containing alkoxysilane having no polymerizable functional group such as silane may be used.
- the catalyst is a compound that accelerates the hydrolysis of the alkoxy group of the alkoxysilane compound and the condensation reaction between the silanols produced thereby or the alkoxysilane and silanol, and the ester hydrolysis reaction or transesterification reaction during the polymerization. Advancing compounds can be used.
- the catalyst used for the reaction with the alkoxysilane compound and the silanol compound is a compound that promotes the dealcoholization condensation reaction between the silanol group of the silanol compound and the alkoxy group of the alkoxysilane compound, and an ester hydrolysis reaction or Compounds that undergo transesterification can be used.
- the catalyst may be an acidic compound or a basic compound, and examples thereof include metal alkoxides, inorganic acids, organic acids, inorganic bases, organic bases, and phosphazene compounds. Among them, alkali metal hydroxides or alkaline earth metal hydroxides, ammonium compounds and the like are preferable. Specific examples include Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 , KOH, LiOH, NH 3 , NH 4 OH, NR 4 (OH), NR 4 Cl, NR 4 Br, NR 4 I and the like can be mentioned.
- R is an aliphatic group, alicyclic group or aromatic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent. It is. More preferably, an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, etc. are mentioned. More preferably, the catalyst is an alkaline earth metal hydroxide, and specific examples include Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 , and Mg (OH) 2 . Also, Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 hydrates may be used, stability and reaction time can be shortened, and reaction time in a heterogeneous state is shortened. From the viewpoint that the reaction can be performed with good reproducibility, it is more preferable to use Ba (OH) 2 .8H 2 O.
- the amount of the catalyst added is preferably a concentration at which the hydrolysis reaction or transesterification reaction with hydration water contained in the catalyst or the like proceeds appropriately, for example, 0.05 to From the viewpoint of transparency and reaction controllability, it is preferably from 0.1 to 20 mol%, more preferably from 0.1 to 10 mol%, particularly preferably from 0.2 to 10 mol%.
- the number of charged Si atoms is the total number of Si atoms in the total of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1), the silanol compound represented by the general formula (3), and other condensable silane compounds present in the reaction system.
- the number of moles of the catalyst amount indicates how many moles of the catalyst are added with respect to the number of moles of Si atoms.
- the silanol compound represented by the general formula (3) is preferably an aromatic group or an alicyclic group in which R 1 and R 2 are bulky substituents from the viewpoint of the stability of the compound. From the viewpoint of light resistance and heat resistance, a compound in which at least one of R 4 and R 5 is an alicyclic group having 3 to 10 carbon atoms which may have a substituent is more preferable. In addition, dicyclohexylsilane diol and dicyclopentylsilane diol are more preferable from the viewpoint of more excellent transparency.
- the mixing ratio of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) and the silanol compound represented by the general formula (3) is represented by the general formula (1) with respect to 100 mol of the silanol compound represented by the general formula (3).
- the alkoxysilane compound shown is preferably 10 to 200 mol, preferably 20 to 180 mol, more preferably 30 to 150 mol, further preferably 40 to 120 mol, most preferably from the viewpoint of molecular weight and UV sensitivity of the resulting resin. 60 to 100 moles.
- the reaction temperature is 20 ° C. to 130 ° C., preferably 30 ° C.
- the temperature is -100 ° C, more preferably 40-80 ° C
- the reaction time is 0.1-20 hours, preferably 0.2-10 hours, more preferably 0.3-5 hours.
- the atmosphere in the reactor may be a nitrogen atmosphere or an air atmosphere. Water may or may not be actively added into the reaction system. Even in the case where water is not actively added, water in the hydrated compound of the catalyst used or water in the silanol may be present in the reaction system.
- a minimum amount of water may be used, and preferably 0.001 to 0.5 equivalent per 1 equivalent of the alkoxy group bonded to the Si atom. .
- Fine particles such as silica, zirconia, and titania may be added to the reaction system for the purpose of reducing the linear expansion constant of the cured product and adjusting the refractive index.
- A is a side derived from an ester bond carboxylic acid
- B is a side derived from an ester bond alcohol
- the reduction rate can be obtained by comparing with the NMR of the raw material.
- H 2 C ⁇ C (Me) — (C ⁇ O) —O— (CH 2 ) 3 —Si (OMe) 3 is used as a raw material, 0.6 ppm in the initial charge, that is, in the NMR spectrum of the raw material In the vicinity, protons of ⁇ Si—C H 2 — appear, and proton peaks of H 2 C ⁇ C ⁇ appear near 5.5 ppm and 6.0 ppm, but their peak area is 2: 2, The ratio is 1.
- ⁇ Si—C H 2 — which is the alcohol moiety of the ester bond
- the rate of decrease can be increased by changing the conditions such as increasing the amount of catalyst, extending the time, and increasing the temperature.
- the alkoxysilane represented by the general formula (1) is an alkoxysilane having a methacrylic acid ester and Ba (OH) 2 .H 2 O is used as a catalyst, the total catalyst concentration is usually used.
- the peak area derived from the ester bond carboxylic acid does not decrease even when the reaction temperature is 50 ° C. and the reaction time is 2 hours, but the catalyst amount is 0.3 mol%.
- polyorganosiloxane in which the peak area derived from the ester bond carboxylic acid is reduced by about 30% can be synthesized.
- the peak area derived from the carboxylic acid of the steal bond can be reduced by the desired amount.
- the rate at which the ester bond in the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) disappears during the polymerization reaction is 5 to 60% with respect to the charged amount of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1), preferably It is 7 to 50%, more preferably 10 to 40%, and most preferably 15 to 35%. As described above, these disappearance ratios correspond to the ratios in which the peak area derived from the carboxylic acid of the ester bond of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) decreases.
- the decrease in the peak area of the carboxylic acid moiety of the ester bond is generated by condensation between the alkoxy moiety of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) and the silanol moiety of the silanol represented by the general formula (3) during the polymerization reaction.
- reaction formula (6) depends on the production of alcohol (methanol or ethanol), the presence of a small amount of water and a basic catalyst, etc .: (Wherein X is an organic group having 1 to 15 carbon atoms, R 11 is an organic group having 0 to 15 carbon atoms, and the sum of the carbon number of X and R 11 is 1 to 16, R 12 is a methyl group, an ethyl group or hydrogen.) This is probably because the ester bond hydrolysis reaction, transesterification reaction, and the like are progressing.
- the produced alcohol is represented by the following formula (7) by an alcohol exchange reaction between the alkoxy group of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) and the silanol group of the silanol compound represented by the general formula (3):
- X is an organic group having 1 to 15 carbon atoms, preferably an organic group having 2 to 10 carbon atoms, more preferably an organic group having 3 to 5 carbon atoms. Most preferably from the viewpoint of sex, it has 3 carbon atoms, and R 12 is a methyl group, an ethyl group or hydrogen.
- alkylene alcohol or phenylene alcohol produced by the disappearance of the ester moiety is an alkoxysilane compound represented by the general formula (1), a silanol compound represented by the general formula (3), or at least one of them. It is considered that a polyorganosiloxane (a) crosslinked with one kind of polycondensate is obtained.
- X may have an aromatic group in the main chain, and is preferably an alkyl group which may be further substituted, or an aromatic group.
- —X—O— the following general formula (8): (Wherein l is 1-15, m is 0-9, n is 0-9, and n + m ⁇ 9).
- the carbon number of X is preferably 2 to 10, more preferably 3 to 5, and most preferably 3.
- the polyorganosiloxane can be confirmed to have the structure represented by the general formula (2) by, for example, 1 H-NMR and 13 C-NMR spectrum measurements.
- H 2 C ⁇ C (CH 3 ) — (C ⁇ O) —O— (CH 2 ) 3 —Si (OCH 3 ) 3 was used as the alkoxysilane compound represented by the general formula (1).
- the structure represented by the general formula (2) is a ⁇ Si-O-CH 2 -CH 2 -CH 2 -Si ⁇
- H 2 C The underlined proton peak in the C (CH 3 ) — (C ⁇ O) —O—C H 2 —CH 2 —CH 2 —Si ⁇ structure appears at 3.9-4.2 ppm
- ⁇ Si The proton peak in the underlined portion of the —O—C H 2 —CH 2 —CH 2 —Si ⁇ structure appears around 3.4-3.9 ppm.
- FIG. 7 shows an HH COSY spectrum
- FIG. 8 shows a CH COSY spectrum.
- HH COSY a correlation appears between peaks of hydrogen atoms bonded to each of two adjacent carbon atoms
- CH COSY a correlation appears between peaks of bonded carbon atoms and hydrogen atoms.
- the peak at 3.4-3.9 ppm and the peak near 1.0 ppm there is a relationship between the peak near 1.0 ppm and the peak near 0.0 ppm. I know that there is. From the CH COSY spectrum shown in FIG.
- Si atom content by 29 Si NMR spectrum containing the internal standard is, the content of ester structure by 1 H NMR spectrum containing the internal standard, 13 It is possible to identify the structure and calculate the content of ⁇ Si—O—X—Si ⁇ from the C NMR spectrum (NNE mode), HH COSY, and CH COSY spectra.
- the NMR spectrum was measured using JNM-GSX400.
- the 1 H NMR spectrum was 400 MHz, and the 13 C NMR spectrum was measured at 100 MHz.
- the proportion of the polyorganosiloxane that forms bonds of the structure represented by the general formula (2) is 5-60. %, More preferably 7 to 50%, still more preferably 10 to 40%, and most preferably 15 to 35%.
- a method of increasing the molecular weight while maintaining the equivalent of the crosslinkable functional group of the polyorganosiloxane a method of adding a boron compound or a method of adding a phosphorus compound and a peroxide can also be used.
- the polyorganosiloxane obtained in the reaction step can be removed with a solvent in which the polyorganosiloxane does not dissolve to remove low molecular weight substances (eg, dimer, trimer, tetramer). Good.
- a solvent in which the polyorganosiloxane does not dissolve in the washing step include water, alcohol (for example, methanol or ethanol), acetonitrile, and the like.
- a solvent in which the polyorganosiloxane does not dissolve is added to the polyorganosiloxane obtained in the reaction step, or the polyorganosiloxane obtained in the reaction step is added to a solvent in which the polyorganosiloxane does not dissolve Then, stir. Stirring is continued with the whole being inhomogeneous, and then left to stand. After separating into a polyorganosiloxane layer and a solvent layer, the polyorganosiloxane layer can be collected or removed by removing the solvent layer.
- the remaining catalyst can be reduced by the washing process.
- the amount of residual catalyst in the resin composition is preferably 0.1 to 500 ppm.
- the polyorganosiloxane (a) used in the photosensitive resin composition of the present invention is polymerized by mixing an alkoxysilane compound represented by the general formula (1), a silanol compound represented by the general formula (3) and a catalyst. And the area where the weight average molecular weight in terms of standard polystyrene is 1,050 or more in the gel permeation chromatography (GPC) measurement is 70% or more.
- the molecular weight evaluation method is as follows. Tosoh HLC-8020, a differential refractometer (RI) as a detector, and a column using G5000HHR, G4000HHR, G3000HHR, G2500HHR manufactured by Tosoh Corporation in series and polystyrene (Tosoh Corporation) TSK standard, molecular weight 1,090,000, 706,000, 355,000, 190,000, 96,400, 37,900, 18,100, 9,100, 5,970, 2,630,1,056, A calibration curve was prepared using 500) as standard polystyrene, and measurement was performed using THF as a solvent at a flow rate of 1 mL / min.
- silanol compound alkoxysilane compound and catalyst, reaction conditions, and the like are the same as described above.
- High molecular weight is achieved by forming the structure represented by the general formula (2). Therefore, in order to control the molecular weight, the structure represented by the general formula (2), that is, the reactions represented by the reaction formulas (6) and (7) may be controlled.
- These reactions can be controlled by changing the reaction temperature, reaction time, reaction pressure, amount of catalyst, and type of catalyst.
- the process for producing polyorganosiloxane (a) is: i) At least one alkoxysilane compound represented by the above general formula (1) and a catalyst are mixed, and the temperature is 20 ° C to 130 ° C, preferably 30 ° C to 100 ° C, more preferably 40 ° C to 80 ° C, The reaction time is 0.1 to 20 hours, preferably 0.2 to 10 hours, more preferably 0.3 to 5 hours, and the polyorganosiloxane ( The step of producing a), and ii) the step of washing the polyorganosiloxane (a) with a solvent in which the polyorganosiloxane does not dissolve are sequentially included.
- Water may be added to the reaction system, but the amount of water added is 0.01 to 0.5 equivalents relative to 1 equivalent of the alkoxy group bonded to the Si atom of the alkoxysilane compound present in the reaction system. It is preferably 0.05 to 0.45 equivalent, more preferably 0.1 to 0.4 equivalent from the viewpoint of storage stability and reactivity due to the terminal alkoxy structure.
- the method for producing polyorganosiloxane (a) is: i) at least one alkoxysilane compound represented by the above general formula (1), At least one silanol compound represented by the general formula (3) and a catalyst are mixed, and the temperature is 20 ° C. to 130 ° C., preferably 30 to 100 ° C., more preferably 40 to 80 ° C., and the reaction time is 0.1 to 20 hours, preferably 0.2 to 10 hours, more preferably 0.3 to 5 hours, and the polyorganosiloxane (a) is removed while removing the alcohol produced by the reaction out of the system.
- Generating step, ii) Steps of sequentially washing the polyorganosiloxane (a) with a solvent in which the polyorganosiloxane does not dissolve are included.
- the method for producing polyorganosiloxane (a) is a reaction under a normal pressure when the reaction temperature is equal to or higher than the boiling point of the alcohol to be generated, and under reduced pressure when the reaction temperature is lower than the boiling point, while the generated alcohol is released out of the system. It is characterized by making it. As a result, the amount of alcohol in the reactor is reduced, and the controllability of the reaction is increased (that is, ester cleavage is slowed down and easier to control).
- the catalyst used for the polymerization is a compound that promotes the dealcoholization condensation reaction between the silanol group of the silanol compound and the alkoxy group of the alkoxysilane compound, and a compound that undergoes an ester hydrolysis reaction or a transesterification reaction during the polymerization.
- R is an aliphatic group, alicyclic group or aromatic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent. It is. More preferably, an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, etc. are mentioned.
- the catalyst is an alkaline earth metal hydroxide, and specific examples include Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 , and Mg (OH) 2 .
- Ba (OH) 2 , Ca (OH) 2 , Mg (OH) 2 hydrates may be used, stability and reaction time can be shortened, and reaction time in a heterogeneous state is shortened. From the viewpoint that the reaction can be performed with good reproducibility, it is more preferable to use Ba (OH) 2 .8H 2 O.
- the amount of the catalyst added is preferably a concentration at which the hydrolysis reaction or transesterification reaction with hydration water contained in the catalyst or the like proceeds appropriately, for example, 0.05 to From the viewpoint of transparency and reaction controllability, it is preferably from 0.1 to 20 mol%, more preferably from 0.1 to 10 mol%, particularly preferably from 0.2 to 10 mol%.
- the number of charged Si atoms is the total number of Si atoms in the total of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1), the silanol compound represented by the general formula (3), and other condensable silane compounds present in the reaction system.
- the number of moles of the catalyst amount indicates how many moles of the catalyst are added with respect to the number of moles of Si atoms.
- a solvent in which the obtained polyorganosiloxane is preferably dissolved and the catalyst is not dissolved for example, an alkali metal hydroxide such as Ba (OH) 2 is used .
- the catalyst can be removed by dissolving only the polyorganosiloxane (a) with cyclohexane and toluene, and filtering.
- the added solvent is dried after gradually removing the solvent under reduced pressure and heating conditions.
- the drying temperature is 50 ° C. to 130 ° C., preferably 80 ° C. to 130 ° C.
- the pressure is 20 hPa or less, preferably 15 hPa or less
- the drying time is 10 minutes or more, preferably 30 minutes or more. More preferably, it is 1 hour.
- the number of washings can be repeated several times until the low molecular weight body is removed in a desired amount.
- a low molecular weight body is added by adding a solvent to a polyorganosiloxane (a), or adding a polyorganosiloxane (a) to a solvent, and stirring. After dissolving in a solvent and stirring for a necessary time, the polymer layer and the solvent layer are separated by allowing to stand. Thereafter, the polyorganosiloxane (a) with reduced low molecular weight can be isolated by removing the solvent layer or recovering the polyorganosiloxane (a) layer.
- the polyorganosiloxane (a) having a reduced low molecular weight is obtained by drying the isolated polyorganosiloxane (a) after removing the solvent under reduced pressure and heating conditions.
- Preferred examples of the photopolymerization initiator (b) used in the photosensitive resin composition of the present invention include the following compounds.
- Benzophenone derivatives for example, benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4-benzoyl-4′-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone, fluorenone
- Acetophenone derivatives for example, 2,2′-diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, IRGACURE 651), 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (Ciba Specialty) Chemicals, IRGACURE 184), 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one (Ciba Specialty Chemicals, IRGAC
- Oxime compounds for example, 1-phenyl-1,2-butanedione-2- (O-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (O-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (O-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-1,2-propanedione-2- (O-benzoyl) oxime, 1,3-diphenylpropanetrione-2 -(O-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxypropanetrione-2- (O-benzoyl) oxime, 1,2-octanedione, 1- [4
- ⁇ -aminoalkylphenone compounds for example, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, IRGACURE 369), 2-dimethyl Amino-2- (4-methylbenzyl) -1- (4-morpholin-4-yl-phenyl) butan-1-one (Ciba Specialty Chemicals, IRGACURE 379) (9)
- Phosphine oxide compounds for example, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, IRGACURE 819), bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4 , 4-Trimethyl-pentylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide (manufactured by BASF, Lucirin (registered trademark
- the benzoin derivative (5) or the phosphine oxide compound (9) is more preferable particularly in terms of photosensitivity and transparency.
- the addition amount is 0.01 to 30 parts by mass, preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a). More preferably, it is 0.3 to 1 part by mass. From the viewpoint of obtaining a practical cured pattern, the addition amount of the photopolymerization initiator (b) is 0.01 parts by mass or more, and from the viewpoint of transparency, it is 30 parts by mass or less.
- the photosensitive resin composition of the present invention preferably contains an ethylenically unsaturated addition polymerizable monomer (c) (hereinafter also referred to as “monomer”).
- a monomer added to the photosensitive resin composition a compound containing an acryloyl group or a methacryloyl group can be used from the viewpoint of improving crack resistance, heat resistance, and hardness.
- a monomer for improving crack resistance the following general formula (9): H 2 C ⁇ C (R) — (C ⁇ O) —O— (PO) m ′ — (EO) n ′ — (C ⁇ O) —C (R) ⁇ CH 2 (9) ⁇
- R is hydrogen or a methyl group
- PO is a propylene oxide group
- EO is an ethylene oxide group
- m ' is a number less than 30
- n' is a number less than 30.
- both PO and EO are present, they may be present in random or block, and m ′ + n ′ is a number less than 60.
- the monomers include polyethylene glycol diacrylate [number of ethylene glycol units 2 to 20], polyethylene glycol dimethacrylate [number of ethylene glycol units 2 to 20], poly (1,2-propylene glycol) diacrylate [1, 2-propylene glycol unit number 2 to 20] and poly (1,2-propylene glycol) dimethacrylate [1,2-propylene glycol unit number 2 to 20].
- a compound having an alicyclic group is preferable.
- the following general formula (10) H 2 C ⁇ C (R) — (C ⁇ O) —OY 1 —X′—Y 2 —O— (C ⁇ O) —C (R) ⁇ CH 2 (10) ⁇
- R is hydrogen or a methyl group
- Y 1 and Y 2 are organic groups having 1 to 90 carbon atoms including an ethylene oxide group and / or a propylene oxide group
- Y ′ and X ′ ′ are hydrogen or an organic group containing an alkyl group, an ethylene oxide group or a propylene oxide group, and at least one of Y ′ and X ′ ′ is an acryloyloxy group or a methacryloyloxy group , An acryloyloxymethyl group or a methacryloyloxymethyl group.
- Examples of the monomers represented by the general formulas (10) and (12) include 1,4-cyclohexane diacrylate, 1,4-cyclohexane dimethacrylate, ethoxylated (hydrogenated bisphenol A) diacrylate [of ethylene glycol unit 2-30], ethoxylated (hydrogenated bisphenol A) dimethacrylate [number of ethylene glycol units 2-30], tricyclodecane dimethanol dimethacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, dicyclopentanyl acrylate, di Examples include cyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate.
- Examples of the monomer represented by the general formula (13) include bisphenol A diglycidyl ether-acrylic acid adduct, bisphenol A diglycidyl ether-methacrylic acid adduct, ethoxylated bisphenol A diacrylate [number of ethylene glycol units 2 To 30], and ethoxylated bisphenol A dimethacrylate [number of ethylene glycol units 2 to 30].
- Examples of the monomer represented by the general formula (15) include pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate [number of ethylene glycol units 2 to 20], Methylolpropane trimethacrylate, tri-2-hydroxyethyl isocyanurate triacrylate, tri-2-hydroxyethyl isocyanurate trimethacrylate, ditrimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate Etc. Moreover, when using the monomers as listed above, they may be used alone or in admixture of two or more as required.
- a monomer having an alicyclic group from the viewpoint of crack resistance, heat resistance, refractive index, and viscosity (handleability).
- Specific examples of the monomer having an alicyclic group include tricyclodecane dimethanol dimethacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, dicyclopentanyloxy acrylate, dicyclopentanyloxy methacrylate, hydrogenated bisphenol ethylene oxide modified acrylate ( Ethylene oxide unit number 10), hydrogenated bisphenol ethylene oxide modified methacrylate (ethylene oxide unit number 10) and the like.
- a monomer having an alkyleneoxy group in combination with a monomer having an alicyclic group.
- the addition amount of the ethylenically unsaturated addition polymerizable monomer (c) is 0.000 per 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a). 1 to 1000 parts by mass, preferably 1 to 500 parts by mass, more preferably 2 to 200 parts by mass, and most preferably 5 to 100 parts by mass from the viewpoint of heat resistance.
- the photosensitive resin composition according to the present invention includes an ultraviolet absorber and a light stabilizer containing a hindered amine for the purpose of providing a photosensitive resin composition having excellent light resistance of a molded product after curing. At least one compound selected from the group consisting of may be further added. When added, the total amount of the additive is preferably 0.001 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a), and 0.01 to 20 in terms of transparency and thermal weight loss. It is more preferable to set it as a mass part.
- the addition amount in the case of containing a light stabilizer containing an ultraviolet absorber or a hindered amine is preferably 0.2 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a), and 1 to 10 parts by mass. Is more preferable. If the addition amount is 0.2 parts by mass or more, it is effective for improving the weather resistance and light resistance of the cured molded product. If the addition amount is 50 parts by mass or less, it is possible to improve light resistance and weather resistance while maintaining high transparency of the photosensitive resin composition and the cured molded product after addition.
- the photosensitive resin composition according to the present invention includes an adhesion aid such as a silane coupling agent for the purpose of providing a photosensitive resin composition having high adhesion to an inorganic material substrate such as glass or metal. May be further added.
- an adhesion aid such as a silane coupling agent for the purpose of providing a photosensitive resin composition having high adhesion to an inorganic material substrate such as glass or metal. May be further added.
- 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-403), 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBM-503), 3-aminopropyl Triethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KBE-903) is preferred.
- the addition amount is preferably 1 to 100 parts by mass, more preferably 10 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a).
- the addition amount is 1 part by mass or more, a cured molded product having excellent adhesion to an inorganic material substrate such as glass or metal can be obtained.
- a sensitizer for improving photosensitivity can be added to the photosensitive resin composition according to the present invention as desired.
- sensitizers include Michler's ketone, 4,4′-bis (diethylamino) benzophenone, 2,5-bis (4′-diethylaminobenzylidene) cyclopentanone, and 2,6-bis (4′-diethylamino).
- these compounds can be used alone or as a mixture of two or more.
- the addition amount in the case of adding a sensitizer is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to the polyorganosiloxane (a), although it depends on the amount of other additive components. It is more preferable that
- a polymerization inhibitor can be added to the photosensitive resin composition according to the present invention for the purpose of improving the viscosity during storage or the stability of photosensitivity.
- examples of such polymerization inhibitors include hydroquinone, N-nitrosodiphenylamine, p-tert-butylcatechol, phenothiazine, N-phenylnaphthylamine, ethylenediaminetetraacetic acid, 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid.
- 2,6-di-tert-butyl-p-methylphenol 5-nitroso-8-hydroxyquinoline, 1-nitroso-2-naphthol, 2-nitroso-1-naphthol, 2-nitroso-5- (N- Ethyl-N-sulfopropylamino) phenol, N-nitroso-N-phenylhydroxyamine ammonium salt, N-nitroso-N-phenylhydroxylamine ammonium salt, N-nitroso-N- (1-naphthyl) hydroxylamine ammonium salt ,Screw 4-hydroxy-3,5-di-tert- butyl) phenyl methane, or the like can be used.
- the addition amount is preferably 0.001 to 5 parts by mass, more preferably 0.01 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a). preferable.
- An antioxidant may be added to the photosensitive resin composition according to the present invention, if desired, for the purpose of improving the thermal stability in the presence of oxygen.
- antioxidants include hindered phenols, phosphoruss, lactones, vitamin Es, and sulfurs.
- antioxidants can be used alone or as a mixture of two or more.
- the addition amount is preferably 0.001 to 30 parts by mass, more preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a). preferable.
- a coating film smoothness-imparting agent inorganic fine particles, etc.
- Various additives can be appropriately blended.
- the viscosity can be adjusted by adding a solvent.
- suitable solvents include N, N-dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter also referred to as “NMP”), N-ethyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, N, N-dimethylacetamide (hereinafter referred to as “NMP”).
- DMAc dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoramide, pyridine, cyclopentanone, ⁇ -butyrolactone (hereinafter also referred to as "GBL”), ⁇ -acetyl- ⁇ -butyrolactone, tetramethylurea, 1 , 3-dimethyl-2-imidazolinone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, anisole, ethyl acetate, ethyl lactate, butyl lactate, etc.
- This Al may be used singly or in combination.
- N-methyl-2-pyrrolidone or ⁇ -butyrolactone and propylene glycol monomethyl ether acetate are particularly preferable.
- These solvents can be appropriately added to the photosensitive resin composition depending on the coating film thickness and viscosity, but should be used in the range of 0 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyorganosiloxane (a). Is preferred.
- a photosensitive resin composition comprising the photosensitive resin composition of the present invention or the polyorganosiloxane (a) obtained by the above-described method for producing polyorganosiloxane and a photopolymerization initiator (b). Is cured by light to obtain a cured product.
- the manufacturing method of the molding using the photosensitive resin composition which concerns on this invention is described.
- the molded product include a microplastic lens or an optical element for a liquid crystal polarizing plate.
- the micro plastic lens generally indicates a micro plastic lens having a diameter of several millimeters or less.
- a micro plastic lens having a diameter of several tens of ⁇ m is used to improve light use efficiency.
- a microlens array in which a large number of lenses are arranged is a microlens having a diameter of about several hundreds ⁇ m in an optical communication connector or a camera module of a mobile phone.
- the optical element for liquid crystal polarizing plate refers to a structure on a polarizing filter (polarizing plate) which is one of liquid crystal projectors or liquid crystal display members.
- a liquid crystal panel is provided with a pair of polarizing filters (polarizing plates) on the front and back of a transparent substrate in which liquid crystal is sealed, and allows only polarized light in a certain vibration direction to pass therethrough.
- a liquid crystal polarizing plate can be produced by stretching a film and orienting the composition.
- a polarizing filter can also be formed by forming a specific structure on a substrate at a pitch of 0.2 to 0.3 ⁇ m. A material having the following characteristics can be manufactured.
- the manufacturing method of the molded product of the present invention is: 1) A step of filling a mold for molding a photosensitive resin composition of the present invention or a photosensitive resin composition containing the polyorganosiloxane (a) obtained by the above production method and a photopolymerization initiator (b), 2) pressing the mold opening against the substrate or another mold; 3) A step of exposing the photosensitive resin composition from the mold and / or the substrate side to obtain a photocured product, 4) peeling the mold from the substrate, or peeling the mold on both sides; and 5) heating the photocured material alone or together with the substrate, including.
- Step of filling photosensitive resin composition into mold for molding Fill photosensitive resin composition into mold for molding from opening of mold for molding, or photosensitive resin composition to substrate or mold The substrate or the mold is pressed so that the substrate / photosensitive resin composition / mold, or the mold / photosensitive resin composition / mold, and the photosensitive resin composition is filled in the mold for molding. .
- the photosensitive resin composition When applying to the opening of the molding die, the photosensitive resin composition may be dropped into the opening of the molding die using a dropper or a dispenser. In addition, when applying to the substrate side, it is dropped by using a dropper or a dispenser, applied by a spin coater, bar coater, blade coater, curtain coater, screen printing machine, etc., or spray applied by a spray coater, etc.
- the photosensitive resin composition is applied on a substrate that has been pretreated as necessary to form a film of the photosensitive resin composition.
- the thickness of the photosensitive resin composition is preferably 0.01 to 10 mm, more preferably 0.05 to 1 mm, and still more preferably 100 to 500 ⁇ m.
- it may be diluted with a solvent such as NMP, but in this case, a step of removing the solvent used by heating is required. Heating is performed with the thin film forming surface of the photosensitive resin composition of the coated substrate facing up.
- a known device can be used as long as it can heat an oven, a far-infrared furnace, a hot plate, or the like.
- the heating conditions are in the range of 50 ° C. to 150 ° C., preferably 100 ° C.
- a step of heating the entire substrate can be arbitrarily added.
- a hot plate is preferable.
- a silane coupling agent may optionally be applied to the substrate for the purpose of imparting adhesion to the substrate.
- a silane coupling agent dilute the silane coupling agent with an organic solvent such as NMP and apply it using a spin coater, bar coater, blade coater, curtain coater, screen printer, etc.
- the solvent used is removed by heating. Heating is performed by using a known one such as an oven, a far-infrared furnace, or a hot plate.
- chemical species of the silane coupling agent 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- a copper substrate such as a glass substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, or a copper clad laminate can be used.
- a glass substrate or a quartz substrate is preferable.
- the step of pressing the opening of the mold for molding against the substrate or another mold The opening of the mold for molding, for example, the mold of the micro plastic lens or the optical element for the liquid crystal polarizing plate is replaced with the substrate or the other mold. Press against the thin film forming surface. At this time, pressurization may be performed as necessary.
- the molding material include rubber, glass, resin such as polydimethylsiloxane, and metal such as Ni, and transparent resin is particularly preferable.
- the opening of the mold against the substrate when pressing the opening of the mold against the substrate, it is preferable to add a step of applying a silane coupling agent on the substrate before the step.
- the step of pressing the substrate against the substrate it is preferable to press the opening of the mold against the surface of the substrate coated with the silane coupling agent.
- Step of exposing the photosensitive resin composition from the mold and / or substrate side to obtain a photocured product In a state where the photosensitive resin composition is sandwiched between the substrate and the mold for molding, Among these, ultraviolet rays are irradiated from the side of the material through which the exposure light is transmitted. If desired, ultraviolet rays may be irradiated from both sides of the laminate in a state in which the photosensitive resin composition is sandwiched between the substrate and the mold for molding or between the molds. From the viewpoint of pattern resolution and handleability as a photocurable resin, i-line is preferred as the wavelength of the exposure light source.
- Step of heating the photocured material alone or with the substrate By heating at a temperature of 150 ° C. to 270 ° C. for 5 seconds to 5 hours, the remaining reactive groups are bonded to obtain a molded product having excellent heat resistance, for example, a microplastic lens or an optical element for a liquid crystal polarizing plate.
- Heating can be performed using a hot plate, an oven, or a temperature rising oven that can set a temperature program.
- the atmospheric gas at the time of heating can be air, but it is preferable to use an inert gas such as nitrogen or argon.
- this heating process is a process which can be arbitrarily added in order to raise the hardness of a molded article, for example, the optical element for a micro plastic lens or a liquid-crystal polarizing plate.
- the molded product of the present invention can be obtained by performing the steps described above.
- the method for producing a cured relief pattern is: 1) A photosensitive resin composition comprising the photosensitive resin composition of the present invention or the polyorganosiloxane (a) obtained by the method for producing a polyorganosiloxane of the present invention and a photopolymerization initiator (b) is applied.
- a step of obtaining a coating film 2) A step of irradiating the coating film with an actinic ray to photocure the exposed portion, 3) including a step of removing an uncured portion of the film using a developer; and 4) a step of heating the cured portion together with the substrate.
- the photosensitive resin composition of this invention is apply
- a spin coater, a die coater, a spray coater, dipping, printing, a blade coater, roll coating, or the like can be used as the coating apparatus or coating method.
- the coated substrate is soft baked at 80 to 200 ° C. for 10 seconds to 1 hour.
- Actinic rays are irradiated through a desired photomask using an exposure projection apparatus such as a contact aligner, mirror projection, or stepper.
- an exposure projection apparatus such as a contact aligner, mirror projection, or stepper.
- X-rays, electron beams, ultraviolet rays, visible rays and the like can be used as the actinic rays, but in the present invention, those having a wavelength of 200 to 500 nm are preferably used.
- the light source wavelength is particularly preferably UV-i rays (365 nm), and a stepper is particularly preferable as the exposure projection apparatus.
- step 2) for the purpose of improving photosensitivity, etc., if necessary, in any combination of temperature and time (preferably temperature 40 ° C. to 200 ° C., time 10 seconds to 30 minutes), Post-exposure baking (PEB) or pre-development baking may be performed.
- PEB Post-exposure baking
- Step of removing uncured portion of film using developer The step can be performed by a method such as an immersion method, a paddle method, or a rotary spray method.
- a developing solution the good solvent of the photosensitive resin composition which concerns on this invention can be used individually or in mixture of a good solvent and a poor solvent suitably.
- Good solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, N-acetyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, gamma butyrolactone, ⁇ -acetyl-gammabutyrolactone, cyclopenta Non-cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like.
- the poor solvent include methanol, ethanol, isopropanol, water, and the like.
- the film is washed with a rinse solution and the developer is removed to obtain a coating film with a relief pattern.
- a rinse solution As the rinsing liquid, distilled water, methanol, ethanol, isopropanol, propylene glycol monomethyl ether, or the like can be used alone or in an appropriate mixture, or these can be used in a stepwise combination.
- Step of heating the cured portion together with the substrate ((final) heating step, PEB treatment)
- the relief pattern obtained as described above is converted into a cured relief pattern at 150 to 260 ° C.
- This heat curing can be performed using a hot plate, an inert oven, a temperature rising oven that can set a temperature program, and the like.
- atmosphere gas at the time of heat curing air (air) may be used, and inert gas such as nitrogen and argon may be used as necessary.
- the cured relief pattern obtained by the above manufacturing method is used to form a micro structure such as a surface protective film, an interlayer insulating film, an ⁇ -ray shielding film, and a micro lens array of a semiconductor device formed on a substrate such as a silicon wafer and its package.
- An optical element such as a CMOS image sensor can be used by any one selected from the group consisting of supports (partitions) between materials, and by applying other processes in a known semiconductor device manufacturing method.
- Various semiconductor devices can be manufactured.
- the electronic component or semiconductor device which has a coating film which consists of resin obtained by hardening the photosensitive resin composition can be obtained.
- Photosensitive resin composition 1.37 mol (275 g) of dicyclopentylsilanediol as a silanol compound and (CH 3 O) 3 —Si— (CH 2 ) 3 as an alkoxysilane compound in a 2 L separable flask.
- the pressure is reduced to 500 hPa in an oil bath, the temperature is gradually raised from room temperature to 50 ° C., and the reaction solution becomes transparent from the start of the reaction (ie, dicyclopentylsilanediol) The pressure was reduced to 250 hPa.
- the reaction was continued for another 2 hours after confirming that methanol generated by continuing stirring as it was was cooled and liquefied by the Liebig condenser and started to be removed from the system. Then, the degree of vacuum was gradually lowered so that bumping did not occur at the same temperature as that at the time of depressurization, and the reaction was continued for 2 hours while further removing methanol at 8 to 15 hPa.
- a polyorganosiloxane was synthesized in the same manner as in Example 1 except that acetonitrile was used. The resulting polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 1,582.
- Example 3 Photosensitive resin composition The same procedure as in Example 2 was repeated except that the reaction time in Example 2 was changed to 60 minutes.
- the resulting polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 1,495.
- 21% of the number of Si atoms was contained in the structure represented by the general formula (2), and X was — (CH 2 ) 3 — ( 13 C— From NMR).
- X was — (CH 2 ) 3 — ( 13 C— From NMR).
- 1 H-NMR the peak derived from the carboxylic acid at the ester site was reduced by 22%.
- Example 4 Photosensitive resin composition The same procedure as in Example 2 was repeated except that the reaction time in Example 2 was changed to 45 minutes.
- the resulting polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 1,380.
- 12% of the number of Si atoms was contained in the structure represented by the general formula (2), and X was — (CH 2 ) 3 —.
- 1 H-NMR the peak derived from the carboxylic acid at the ester site was reduced by 13%.
- Example 5 Photosensitive resin composition The same procedure as in Example 2 was repeated except that the reaction time in Example 2 was changed to 30 minutes.
- the obtained polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 1,260.
- 9% of the number of Si atoms was contained in the structure represented by the general formula (2), and X was — (CH 2 ) 3 — ( 13 C— From NMR).
- X was — (CH 2 ) 3 — ( 13 C— From NMR).
- 1 H-NMR the peak derived from the carboxylic acid at the ester site was reduced by 9%.
- Example 6 Photosensitive resin composition After cooling the photosensitive resin of Example 1 to room temperature, together with a radical photopolymerization initiator, 5% by mass of A-600 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), A-DCP A photosensitive resin composition was obtained by carrying out the same treatment as in Example 1 except that 45% by mass (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) was added.
- Example 7 Photosensitive resin composition After cooling the photosensitive resin of Example 2 to room temperature, together with a radical photopolymerization initiator, 10% by mass of A-600 (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.), A- A photosensitive resin composition was obtained in the same manner except that 5% by mass of DCP (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) was added.
- the reaction was continued for another 2 hours after confirming that methanol generated by continuing stirring as it was was cooled and liquefied by the Liebig condenser and started to be removed from the system. Thereafter, the reaction temperature is gradually raised to 80 ° C., and after further reaction for 2 hours, the degree of vacuum is gradually lowered so that bumping does not occur, and the reaction is continued for 2 hours while further removing methanol at 8 to 15 hPa. I let you. Finally, the pressure was returned to normal pressure, and methanol removal was completed. The obtained cloudy viscous liquid was dissolved in cyclohexane, filtered, and after removing the solvent with an evaporator, vacuum suction was performed at 80 ° C. for 30 minutes.
- the resulting polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 5,256.
- 14% of the number of Si atoms was contained in the structure represented by the general formula (2), and X was — (CH 2 ) 3 — ( 13 C— From NMR). In 1 H-NMR, the peak derived from the carboxylic acid at the ester site was reduced by 16%.
- the reaction was continued for another 2 hours after confirming that methanol generated by continuing stirring as it was was cooled and liquefied by the Liebig condenser and started to be removed from the system. Then, the degree of vacuum was gradually lowered so that bumping did not occur at the same temperature as that at the time of depressurization, and the reaction was continued for 2 hours while further removing methanol at 8 to 15 hPa. Finally, the pressure was returned to normal pressure, and methanol removal was completed. The obtained cloudy viscous liquid was dissolved in cyclohexane, filtered, and after removing the solvent with an evaporator, vacuum suction was performed at 80 ° C. for 30 minutes.
- the resulting polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 1,002.
- 1% or less of the number of Si atoms was contained in the structure represented by the general formula (2), and X was — (CH 2 ) 3 — ( 13 C -From NMR).
- 1 H-NMR the reduction rate of the peak derived from the carboxylic acid at the ester site was 1% or less.
- 2 parts by mass of a photo radical polymerization initiator Lucirin (registered trademark) TPO manufactured by BASF
- Example 9 Photosensitive resin composition
- the reaction temperature was changed to 95 ° C, the reaction pressure to normal pressure, the reaction time to 30 minutes, the drying temperature to 130 ° C, and the drying temperature to 30 minutes, respectively.
- the same operation as in Example 1 was performed.
- the resulting polyorganosiloxane had a weight average molecular weight of 7,830.
- 48% of the number of Si atoms was contained in the structure represented by the general formula (2), and X was — (CH 2 ) 3 —.
- the peak derived from the carboxylic acid at the ester site was reduced by 54%, and the area having a molecular weight of 1,050 or more in the GPC chart was 89% (FIGS. 5 and 6).
- Example 10 Photosensitive resin composition After cooling the photosensitive resin of Example 1 to room temperature, dicyclopentanyloxyacrylate (FA-513AS, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) was added together with a radical photopolymerization initiator. A photosensitive resin composition was obtained by carrying out the same treatment as in Example 1 except that the addition by mass% was performed.
- dicyclopentanyloxyacrylate FA-513AS, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.
- Photosensitive Resin Composition A photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 using polyorganosiloxane synthesized according to the method described in Synthesis Example 1 of Patent Document 3.
- Example 11 Photosensitive resin composition
- 0.28 parts by mass of antioxidant IRGANOX245 manufactured by BASF
- antioxidant GSY-P101 manufactured by Osaki Kogyo Co., Ltd.
- a photosensitive resin composition was obtained in the same manner as in Example 7 except that 0.11 part by mass was added.
- Each of the resin compositions obtained in Examples 7 and 11 was sandwiched between glass substrates, and one glass substrate was peeled off from the cured film obtained by performing exposure at 3000 mJ / cm 2 at a thickness of 500 ⁇ m to prepare a sample. .
- a wavelength of 400 nm when the obtained sample was subjected to heat treatment at 150 ° C.
- Example 3 shows the transmittance at 400 nm when the heat treatment sample was further subjected to heat treatment (B) at 260 ° C. for 10 seconds ⁇ 3 times in nitrogen.
- the transmittance of the cured film was measured using a UV-visible spectrophotometer V-550 manufactured by JASCO Corporation with an untreated glass substrate as a reference. It can be seen that the photosensitive resin composition of Example 10 to which the antioxidant is added has improved thermal stability in the presence of oxygen.
- a heat-resistant photosensitive transparent resin useful for manufacturing a solid-state imaging device or an electronic component integrated product that requires a solder reflow process at 260 ° C. can be obtained.
- the optical element for liquid crystal polarizing plates for projectors can be obtained.
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Abstract
Description
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られる、重合性官能基を有するポリオルガノシロキサン(a)であって、該ポリオルガノシロキサン(a)は下記一般式(2):
≡Si-O-X-Si≡ (2)
{式中、Xは炭素数1~15の有機基}で示される構造を含有し、かつ該ポリオルガノシロキサン(a)が有するSi原子数のうち5~60%が、上記一般式(2)で示される構造内に含まれている前記ポリオルガノシロキサン(a):100質量部;及び
光重合開始剤(b):0.01~30質量部
を含む感光性樹脂組成物。
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られたものである、[1]に記載の感光性樹脂組成物。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、水素、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサン(a)であって、1H-NMRスペクトルにおけるエステル結合のカルボン酸に由来するピーク面積とエステル結合のアルコールに由来するピーク面積との比が、仕込み時に比べ5~60%減少している前記ポリオルガノシロキサン(a):100質量部;及び
光重合開始剤(b):0.01~30質量部
を含む感光性樹脂組成物。
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られたものである、[4]に記載の感光性樹脂組成物。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサン(a)であって、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定において標準ポリスチレン換算の重量平均分子量が1,050以上である面積が、70%以上である前記ポリオルガノシロキサン(a):100質量部;及び
光重合開始剤(b):0.01~30質量部
を含む感光性樹脂組成物。
H2C=C(R6)-(C=O)-O-(CH2)n-SiR7 c(OR8)d (4)
{式中、R6は、水素又はメチル基であり、R7は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R8は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、cは、0~2の整数であり、dは、1~3の整数であり、c+dは、3以下であり、そしてnは1~14である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、反応系中に存在するアルコキシシラン化合物が有するOR3基1当量に対して0.01~0.5当量の水、及び触媒を混合し、20~130℃で、0.1~20時間反応させ、かつ反応によって生成するアルコールを系外に除去しながら、ポリオルガノシロキサン(a)を生成する工程;及び
ii)該ポリオルガノシロキサン(a)を、ポリオルガノシロキサンが溶解しない溶剤で洗浄する工程
を含む、ポリオルガノシロキサンの製造方法。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合し、20~130℃で、0.1~20時間反応させ、かつ反応によって生成するアルコールを系外に除去しながら、ポリオルガノシロキサン(a)を生成する工程;及び
ii)該ポリオルガノシロキサン(a)を、ポリオルガノシロキサンが溶解しない溶剤で洗浄する工程
を含む、ポリオルガノシロキサンの製造方法。
該型の開口部を基板又は別の型に押し付ける工程、
該型及び/又は該基板側から該感光性樹脂組成物を露光して光硬化物を得る工程、
該型を該基板から剥離するか、又は両面にある該型を剥離する工程、並びに
該光硬化物のみ、又は該基板とともに光硬化物を加熱する工程、
を含む成型物の製造方法。
R1’ aR2 bSi(OR3)4-a-b (I)
{式中、R1’は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサンであって、該ポリオルガノシロキサンは下記一般式(2):
≡Si-O-X-Si≡ (2)
{式中、Xは炭素数1~15の有機基}で示される構造を含有し、かつ該ポリオルガノシロキサンが有するSi原子数のうち5~60%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれている前記ポリオルガノシロキサン。
本発明における感光性樹脂組成物は、特定のアルコキシシラン化合物、及び触媒を混合し、重合させる方法で得られ、かつ下記一般式(2)
≡Si-O-X-Si≡ (2)
{式中、Xは炭素数1~15の有機基}を有するポリオルガノシロキサン(a);及び光重合開始剤(b)を含む。
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、いずれの場合も置換基を有していてもよい炭素数1~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物である。
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物である。
R9-(C=O)-O-X-SiR10 c(OR8)d (5)
{式中、R9は炭素数1~15の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基であり、置換基を有していてもよく、少なくとも一種類は、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを有しており、Xは、炭素数1~15の脂肪族基、脂環式基又は芳香族基であり、置換基を有していてもよく、R10は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、炭素数1~10の脂肪族基で、置換基を有していてもよく、R8は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、cは、0~2の整数であり、dは、1~3の整数であり、c+dは、3以下であり、そしてnは、1~14である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物を用いることが好ましく、より好ましくはアクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを有する化合物である。特に、下記一般式(4):
H2C=C(R6)-(C=O)-O-(CH2)n-SiR7 c(OR8)d (4)
{式中、R6は、水素又はメチル基であり、R7は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基であり、R8は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、cは、0~2の整数であり、dは、1~3の整数であり、c+dは、3以下であり、そしてnは、1~14である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物を用いることが、UV感光性の観点から好ましい。一般式(4)で示されるアルコキシシラン化合物の例としては、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、2-メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、2-メタクリロキシエチルトリエトキシシラン、2-メタクリロキシエチルメチルジメトキシシラン、2-アクリロキシエチルトリメトキシシラン、2-アクリロキシエチルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルトリメトキシシラン、メタクリロキシメチルトリエトキシシラン、メタクリロキシメチルメチルジメトキシシラン、アクリロキシメチルトリメトキシシラン、アクリロキシメチルトリエトキシシラン等が挙げられる。3-アセトキシプロピルトリメトキシシラン等の重合官能基を有さないエステル結合含有アルコキシシランを用いてもよい。
さらに、
下記一般式(I):
R1’ aR2 bSi(OR3)4-a-b (I)
{式中、R1’は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサンであって、該ポリオルガノシロキサンは下記一般式(2):
≡Si-O-X-Si≡ (2)
{式中、Xは炭素数1~15の有機基}で示される構造を含有し、かつ該ポリオルガノシロキサンが有するSi原子数のうち5~60%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれている前記ポリオルガノシロキサンを得る場合には、上記一般式(I)で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物として、上記に示されるアルコキシシラン化合物以外に、3-アセトキシプロピルトリメトキシシラン等の重合官能基を有さないエステル結合含有アルコキシシランのみを用いてもよい。
上記ポリオルガノシロキサンを用いることにより、耐温度衝撃性に優れる樹脂を得ることができる。
一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物と水、または一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物と一般式(3)で示されるシラノール化合物とが混合されて、触媒の存在化で反応させられる。ある時間ごとに(例えば15分、30分、60分)、反応混合物の1H-NMRスペクトル測定を行い、一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物が有するエステル結合のカルボン酸に由来する側のピーク面積の減少率を確認しながら反応させる。例えば、A-C(=O)-O-Bというエステル結合の場合、Aがエステル結合のカルボン酸に由来する側であり、Bがエステル結合のアルコールに由来する側である。エステルの加水分解または加溶媒分解により、1H-NMRにおけるAに由来するあるプロトンのピーク面積が減少することになるが、カルボン酸に由来する側のピーク面積の減少率とは、そのAに由来するあるプロトンのピーク面積が、反応中変化しない他のあるプロトンを基準とした時にどれだけ減少したかを示す。
に示すような、エステル結合の加水分解反応及びエステル交換反応等が進行しているためと考えられる。
で表される架橋反応が起こっていると考えられる。
で示される構造が挙げられる。また、耐光性の観点からアルキル基が好ましく、耐熱性の観点から、Xの炭素数は、好ましくは2~10、より好ましくは3~5、最も好ましくは3である。
図7に示すHH COSYスペクトルにおいて、3.4-3.9ppmのピークと1.0ppm付近のピークとが関係があり、さらに、1.0ppm付近のピークと0.0ppm付近のピークとに関係があることがわかる。また、図8に示すCH COSYスペクトルから、13C-NMRにおける64.5ppmのピークが1H-NMRにおける3.4-3.9ppmのピークと関係を有していることがわかる。これらを総合的に判断した結果、それぞれのピークを同定することが可能である(COSYでは1H NMRスペクトルにおけるピークの基準が最も高磁場側のピークを0ppmに補正されており、実際の1H NMRスペクトルと比較して、0.6ppmほど全体的に高磁場側にシフトしている。)。
本発明の感光性樹脂組成物に用いられるポリオルガノシロキサン(a)は、前記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物、前記一般式(3)で示されるシラノール化合物及び触媒を混合して重合させる方法で得られ、かつゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定において標準ポリスチレン換算の重量平均分子量が1,050以上である面積が70%以上である。
東ソー製HLC-8020、検出器として示差屈折率計(RI)、カラムは東ソー(株)製G5000HHR、G4000HHR、G3000HHR、G2500HHRを直列につないだものを用い、40℃の条件で、ポリスチレン(東ソー製TSKスタンダード、分子量1,090,000、706,000、355,000,190,000,96,400、37,900、18,100、9,100、5,970、2,630、1,056、500)を標準ポリスチレンとして検量線を作成し、1mL/minの流量で、溶剤としてTHFを用いて測定を行なった。
ポリオルガノシロキサンの(a)の製造方法は:
i)上記一般式(1)で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、および触媒を混合し、20℃~130℃、好ましくは30~100℃、より好ましくは40~80℃の温度であり、反応時間は、0.1~20時間、好ましくは0.2~10時間、より好ましくは0.3~5時間反応させ、かつ反応によって生成するアルコールを系外に除去しながら、ポリオルガノシロキサン(a)を生成する工程、ii)該ポリオルガノシロキサン(a)を、ポリオルガノシロキサンが溶解しない溶剤で洗浄する工程
を順に含む。
i)上記一般式(1)で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、
上記一般式(3)で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合し、20℃~130℃、好ましくは30~100℃、より好ましくは40~80℃の温度であり、反応時間は、0.1~20時間、好ましくは0.2~10時間、より好ましくは0.3~5時間反応させ、かつ反応によって生成するアルコールを系外に除去しながら、ポリオルガノシロキサン(a)を生成する工程、
ii)該ポリオルガノシロキサン(a)を、ポリオルガノシロキサンが溶解しない溶剤で洗浄する工程
を順に含む。
本発明の感光性樹脂組成物に用いられる光重合開始剤(b)として好ましいものとしては、以下の化合物が挙げられる。
(1)ベンゾフェノン誘導体:例えば、ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン
(2)アセトフェノン誘導体:例えば、2,2’-ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE651)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE184)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE907)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE127)、フェニルグリオキシル酸メチル
(3)チオキサントン誘導体:例えば、チオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン
(4)ベンジル誘導体:例えば、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル-β-メトキシエチルアセタール
(6)オキシム系化合物:例えば、1-フェニル-1,2-ブタンジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-メトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム、1,3-ジフェニルプロパントリオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム、1-フェニル-3-エトキシプロパントリオン-2-(O-ベンゾイル)オキシム、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)] (チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE OXE01)、エタノン,1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,1-(O-アセチルオキシム)(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACUREOXE02)
(7)α-ヒドロキシケトン系化合物:例えば、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチルプロパン
(9)ホスフィンオキサイド系化合物:例えば、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE819)、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド(BASF社製、Lucirin(登録商標)、TPO)
(10)チタノセン化合物:例えば、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)フェニル)チタニウム(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、IRGACURE784)
また、これらの光重合開始剤(b)使用にあたっては、単独でも2種以上の混合物でもかまわない。
さらに、本発明の感光性樹脂組成物は、エチレン性不飽和付加重合性モノマー(c)(以下、「モノマー」とも呼ぶ)を含むことが好ましい。感光性樹脂組成物に添加するモノマーとしては、耐クラック性、耐熱性、及び硬度を向上させる観点から、アクリロイル基、又はメタクリロイル基を含む化合物を使用できる。
耐クラック性を向上するモノマーとして、下記一般式(9):
H2C=C(R)-(C=O)-O-(PO)m’-(EO)n’-(C=O)-C(R)=CH2 (9)
{式中、Rは、水素又はメチル基であり、POは、プロピレンオキシド基であり、EOは、エチレンオキシド基であり、m’は、30未満の数であり、n’は、30未満の数であり、PO及びEOの双方が存在する場合、ランダムでもブロックでも存在していても良く、m’+n’が60未満の数である。}
で示されるようなポリアルキルエーテル鎖又はオリゴアルキルエーテル鎖を有するモノマーが挙げられる。
H2C=C(R)-(C=O)-O-Y1-X’-Y2-O-(C=O)-C(R)=CH2 (10)
{式中、Rは、水素又はメチル基であり、Y1及びY2は、エチレンオキシド基及び/又はプロピレンオキシド基を含む炭素数1~90の有機基であり、そしてX’は、下記一般式(11):
で示されるような、脂環式基を有するモノマー、及び下記一般式(12):
で示されるような多環式構造を含むモノマーが挙げられる。
H2C=C(R)-(C=O)-O-Y1-X’ ’ ’-Y2-O-(C=O)-C(R)=CH2 (13)
{式中、Rは、水素又はメチル基であり、Y1及びY2は、エチレンオキシド基及び/又はプロピレンオキシド基を含む炭素数1~90の有機基であり、そしてX’ ’ ’は、下記一般式(14):
に示すようなベンゼン環を有するモノマーが挙げられる。
(H2C=C(R)-(C=O)-O-Y)n-X’ ’ ’ ’ (15)
{式中、Rは、水素又はメチル基であり、Yは、エチレンオキシド基及び/又はプロピレンオキシド基を含む炭素数1~90の有機基であり、X’ ’ ’ ’は炭素数1~6のn価の有機基であり、そしてnは、3又は4である。)
に示すようなアクリロイル基又はメタクリロイル基を3つ以上有するモノマーが挙げられる。
本発明に係る感光性樹脂組成物には、硬化後成型物の耐光性に優れた特性を有する感光性樹脂組成物を提供する目的のために、紫外線吸収剤、及びヒンダードアミンを含む光安定剤から成る群から選ばれる少なくとも一種の化合物をさらに添加してもかまわない。添加する場合、添加剤総量で、ポリオルガノシロキサン(a)100質量部に対して、0.001~100質量部とするのが好ましく、透明性、熱重量減少量の観点から0.01~20質量部とすることがより好ましい。
本発明に係る感光性樹脂組成物においては、溶媒を添加して粘度を調整することもできる。好適な溶媒としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン(以下、「NMP」ともいう。)、N-エチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルアセトアミド(以下、「DMAc」ともいう。)、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミド、ピリジン、シクロペンタノン、γ-ブチロラクトン(以下、「GBL」ともいう。)、α-アセチル-γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリノン、N-シクロヘキシル-2-ピロリドン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アニソール、酢酸エチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等が挙げられ、これらは単独で又は二種以上の組合せで用いることができる。これらの中でも、N-メチル-2-ピロリドン又はγ-ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが、特に好ましい。これらの溶媒は、塗布膜厚、粘度に応じて、感光性樹脂組成物に適宜加えることができるが、ポリオルガノシロキサン(a)100質量部に対して、0~200質量部の範囲で用いることが好ましい。
本発明のある実施形態では、本発明の感光性樹脂組成物、又は上記ポリオルガノシロキサンの製造方法により得られたポリオルガノシロキサン(a)及び光重合開始剤(b)を含む感光性樹脂組成物を光硬化することにより、硬化物が得られる。
以下、本発明に係る感光性樹脂組成物を用いた成型物の製造方法を述べる。
成型物としては、例えば、マイクロプラスチックレンズ又は液晶偏光板用光学素子が挙げられる。本明細書では、マイクロプラスチックレンズとは、一般に直径数mm以下の微小なプラスチック製のレンズのことを示しており、CCD撮像素子又はLCDプロジェクターでは光利用効率向上のため直径数十μm程度のマイクロレンズを多数配置したマイクロレンズアレイが、光通信用のコネクタ又は携帯電話のカメラモジュール等では直径数百μm程度のマイクロレンズが、利用されている。
1)本発明の感光性樹脂組成物、又は上記製造方法により得られたポリオルガノシロキサン(a)及び光重合開始剤(b)を含む感光性樹脂組成物を成型用の型に充填する工程、
2)該型の開口部を基板又は別の型に押し付ける工程、
3)該型及び/又は該基板側から該感光性樹脂組成物を露光して光硬化物を得る工程、
4)該型を該基板から剥離する、又は両面にある該型を剥離する工程、並びに
5)該光硬化物のみ、又は該基板とともに該光硬化物を加熱する工程、
を含む。
成型用の型の開口部から、感光性樹脂組成物を成型用の型に充填させるか、又は基板もしくは型に感光性樹脂組成物を滴下し、基板/感光性樹脂組成物/型、または、型/感光性樹脂組成物/型になるように、基板又は型を押し当て、感光性樹脂組成物を成型用の型に充填する。
成型用の型、例えば、マイクロプラスチックレンズの型又は液晶偏光板用光学素子の型の開口部を、基板またはもう一方の型の薄膜形成面に押し付ける。この際、必要に応じて加圧を行ってもよい。成型用の型の材質としては、ゴム、ガラス、ポリジメチルシロキサン等の樹脂、Ni等の金属が挙げられ、特に、透明樹脂が好ましい。
基板と成型用の型で感光性樹脂組成物を挟んだ状態で、成型用の型又は基板のうち、露光光が透過する材質の側から紫外線を照射する。所望により、基板と成型用の型または型同士で感光性樹脂組成物を挟んだ状態の積層体の両側から紫外線を照射してもよい。光硬化型樹脂としてのパターンの解像度及び取扱い性の観点から、露光光源の波長としては、i線が好ましい。
紫外線硬化後、成型用の型を基板から、または両面にある型を剥離する。
150℃~270℃の温度で5秒~5時間加熱することで、残存する反応基を結合させ、耐熱性に優れた成型物、例えば、マイクロプラスチックレンズ又は液晶偏光板用光学素子を得ることができる。加熱は、ホットプレート、オーブン、温度プログラム設定できる昇温式オーブンを用いて行うことができる。加熱する際の雰囲気気体としては、空気であることができるが、窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いることが好ましい。なお、この加熱工程は、成型物、例えば、マイクロプラスチックレンズ又は液晶偏光板用光学素子の硬度を高めるために任意に加えることができる工程である。
以下、本発明に係る感光性樹脂組成物を用いて硬化レリーフパターンを形成する方法の一例を説明する。硬化レリーフパターンの製造方法は:
1)本発明の感光性樹脂組成物、又は本発明のポリオルガノシロキサンの製造方法により得られたポリオルガノシロキサン(a)及び光重合開始剤(b)を含む感光性樹脂組成物を塗布して塗布膜を得る工程、
2)該塗布膜に活性光線を照射して露光部を光硬化させる工程、
3)現像液を用いて該膜の未硬化部分を除去する工程、並びに
4)該基板とともに硬化部分を加熱する工程
を含む。
まず、本発明の感光性樹脂組成物をシリコンウェハー、セラミック基板、アルミ基板、その他所望の各種基板上に塗布する。塗布装置又は塗布方法としては、スピンコーター、ダイコーター、スプレーコーター、浸漬、印刷、ブレードコーター、ロールコーティング等が利用できる。塗布された基板を80~200℃で時間10秒~1時間ソフトベークする。
コンタクトアライナー、ミラープロジェクション、ステッパー等の露光投影装置を用いて、所望のフォトマスクを介して活性光線を照射する。活性光線として、X線、電子線、紫外線、可視光線等が利用できるが、本発明においては、200~500nmの波長のものを用いるのが好ましい。パターンの解像度及び取扱い性の観点から、その光源波長は、特にUV-i線(365nm)が好ましく、露光投影装置としてはステッパーが特に好ましい。
当該工程は、浸漬法、パドル法、又は回転スプレー法等の方法により行うことができる。現像液としては、本発明に係る感光性樹脂組成物の良溶媒を、単独で又は良溶媒と貧溶媒を適宜混合して用いることができる。良溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン、N-アセチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ガンマブチロラクトン、α-アセチル-ガンマブチロラクトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。貧溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、水等が挙げられる。
上述のようにして得られたレリーフパターンは、150~260℃で硬化レリーフパターンに変換される。この加熱硬化は、ホットプレート、イナートオーブン、温度プログラム設定できる昇温式オーブン等を用いて行うことができる。加熱硬化させる際の雰囲気気体としては、大気(空気)を用いてもよく、必要に応じて窒素、アルゴン等の不活性ガスを用いてもよい。
[実施例1]感光性樹脂組成物
2Lのセパラブルフラスコ中にシラノール化合物としてジシクロペンチルシランジオール 1.37モル(275g)、アルコキシシラン化合物として(CH3O)3-Si-(CH2)3-O-(C=O)-C(CH3)=CH2 1.37モル(341g)、及び触媒としてBa(OH)2・H2O 0.00858モル(1.63g)を仕込み、生成したアルコールを除去するためのリービッヒ冷却管を取り付けた状態で、オイルバスで500hPaの減圧化、室温から50℃まで、徐々に昇温し、反応開始から反応溶液が透明に(すなわちジシクロペンチルシランジオールが溶解する)なったところで250hPaまで減圧した。そのまま攪拌を続けることにより発生したメタノールがリービッヒ冷却管によって冷却され液化し、系外に除去され始めたのを確認後、さらに2時間反応を継続させた。そして減圧時点と同じ温度で突沸が起こらないように徐々に真空度を下げ、8~15hPaでメタノールをさらに除去しながら2時間反応を継続させた。最後に常圧に戻し、メタノール除去を終了した。得られた白濁粘性液体をシクロヘキサンに溶解させ、ろ過後、エバポレーターで溶剤を除去した後、80℃で真空吸引を30分間行なった。放冷後、室温に戻ったら、メタノールを加え、攪拌し、上澄みを除去する作業を三回繰り返した。得られたメタノール不溶部をエバポレーターを用いて60℃で除去した後、80℃で1時間半乾燥した。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は5,329であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の30%が上記一般式(2)(式中、Xは-(CH2)3-)で示される構造内に含まれていた(13C-NMRより)。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは31%減少しており、GPCチャートにおいて重量平均分子量1,050以上である面積が83%であった(図1、図2及び図3)。
実施例1の(CH3O)3-Si-(CH2)3-O-(C=O)-C(CH3)=CH(CH3)の代わりに(CH3O)3-Si-(CH2)3-O-(C=O)-CH=CH2を用い、75分間反応させ、得られたポリオルガノシロキサンの洗浄溶剤としてメタノールの代わりにアセトニトリルを使用した他は実施例1と同様にポリオルガノシロキサンの合成を行なった。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は1,582であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の27%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった(13C-NMRより)。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは29%減少していた(図4)。得られたポリオルガノシロキサン100質量部に対して、光ラジカル重合開始剤Lucirin(登録商標) TPO (BASF社製)2質量部を加えて感光性樹脂組成物を得た。
実施例2の反応時間を60分間にした他は実施例2と同様に行なった。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は1,495であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の21%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった(13C-NMRより)。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは22%減少していた。
実施例2の反応時間を45分間にした他は実施例2と同様に行なった。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は1,380であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の12%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは13%減少していた。
実施例2の反応時間を30分間にした他は実施例2と同様に行なった。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は1,260であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の9%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった(13C-NMRより)。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは9%減少していた。
実施例1の感光性樹脂を室温に冷却した後、光ラジカル重合開始剤とともに、A-600(新中村化学工業株式会社製)5質量%、A-DCP(新中村化学工業社製)45質量%を添加した他は実施例1と同様の処理を行なって、感光性樹脂組成物を得た。
実施例2の感光性樹脂を室温に冷却した後、光ラジカル重合開始剤とともに、A-600(新中村化学工業株式会社製)を10質量%、A-DCP(新中村化学工業株式会社製)5質量%添加した他は同様の処理を行なって、感光性樹脂組成物を得た。
2Lのセパラブルフラスコ中にアルコキシシラン化合物として(CH3O)3-Si-(CH2)3-O-(C=O)-CH=CH2 0.2モル(49.8g)、触媒としてBa(OH)2・H2O 0.001モル(0.19g)、及び水0.18モル(3.24g)を仕込み、生成したアルコールを除去するためのリービッヒ冷却管を取り付けた状態で、オイルバスで250hPaの減圧化、室温から50℃まで、徐々に昇温した。そのまま攪拌を続けることにより発生したメタノールがリービッヒ冷却管によって冷却され液化し、系外に除去され始めたのを確認後、さらに2時間反応を継続させた。その後、反応温度を80℃に徐々に昇温し、その後さらに2時間反応させた後に突沸が起こらないように徐々に真空度を下げ、8~15hPaでメタノールをさらに除去しながら2時間反応を継続させた。最後に常圧に戻し、メタノール除去を終了した。得られた白濁粘性液体をシクロヘキサンに溶解させ、ろ過後、エバポレーターで溶剤を除去した後、80℃で真空吸引を30分間行なった。放冷後、室温に戻ったら、メタノールを加え、攪拌し、上澄みを除去する作業を三回繰り返した。得られたメタノール不溶部をエバポレーターを用いて60℃で除去した後、80℃で1時間半乾燥した。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は5,256であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の14%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった(13C-NMRより)。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは16%減少していた。
300mLのセパラブルフラスコ中にシラノール化合物としてジシクロペンチルシランジオール 0.150モル(30.0g)、アルコキシシラン化合物として(CH3O)3-Si-(CH2)3-O-(C=O)-C(CH3)=CH2 0.15モル(37.2g)、及び触媒としてBa(OH)2・H2O 0.0003モル(0.0945g)を仕込み、生成したアルコールを除去するためのリービッヒ冷却管を取り付けた状態で、オイルバスで500hPaの減圧化、室温から50℃まで、徐々に昇温し、反応開始から反応溶液が透明に(すなわちジシクロペンチルシランジオールが溶解する)なったところで250hPaまで減圧した。そのまま攪拌を続けることにより発生したメタノールがリービッヒ冷却管によって冷却され液化し、系外に除去され始めたのを確認後、さらに2時間反応を継続させた。そして減圧時点と同じ温度で突沸が起こらないように徐々に真空度を下げ、8~15hPaでメタノールをさらに除去しながら2時間反応を継続させた。最後に常圧に戻し、メタノール除去を終了した。得られた白濁粘性液体をシクロヘキサンに溶解させ、ろ過後、エバポレーターで溶剤を除去した後、80℃で真空吸引を30分間行なった。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は1,002であった。
得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の1%以下が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった(13C-NMRより)。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークの減少率は1%以下であった。得られたポリオルガノシロキサン100質量部に対して、光ラジカル重合開始剤Lucirin(登録商標) TPO(BASF社製)2質量部を加えて感光性樹脂組成物を得た。
実施例1~8及び比較例1で得た樹脂組成物をガラス基板で挟み、直径10mm、500μmの厚さで、3000mJ/cm2の露光を行なうことにより得られた硬化膜の性能を下記表1に示す。耐温度衝撃性(クラック、剥れ)の評価は、エスペック社製TSE-11を用いて冷熱サイクル試験(+125℃雰囲気に15分、-40℃雰囲気に15分、を交互に繰り返す試験)でのガラス基板上に成膜した樹脂に発生したクラックの有無と膜剥れの有無を目視にて検査した。
冷熱サイクルを100回経た後でも樹脂にクラック及び膜剥れが無い場合をA、
冷熱サイクルを10回経た後に樹脂にクラック及び膜剥れが無いが、100回経た後でクラック及び膜剥れがある場合をB、
冷熱サイクルを10回経た後に樹脂にクラック及び膜剥れがある場合をC、とした。
実施例1において、反応温度を95℃、反応圧力を常圧、反応時間を30分、乾燥温度を130℃、乾燥温度を30分にそれぞれ変更した他は実施例1と同様に行なった。得られたポリオルガノシロキサンの重量平均分子量は7,830であった。得られたポリオルガノシロキサンでは、そのSi原子数の48%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれており、そしてXは-(CH2)3-であった。1H-NMRにおいてエステル部位のカルボン酸に由来するピークは54%減少しており、GPCチャートにおいて分子量1,050以上である面積は89%であった(図5、図6)。
実施例1の感光性樹脂を室温に冷却した後、光ラジカル重合開始剤とともに、ジシクロペンタニルオキシアクリレート(FA-513AS、日立化成株式会社製)を50質量%添加した他は実施例1と同様の処理を行なって、感光性樹脂組成物を得た。
特許文献3の合成例1に記載の方法に従って合成したポリオルガノシロキサンを用い、実施例1と同様の方法で感光性樹脂組成物を得た。
実施例1、6、9及び10並びに比較例2で得た樹脂組成物をそれぞれガラス基板で挟み、直径10mm、500μmの厚さで、3000mJ/cm2の露光を行なうことにより得た硬化膜の性能を下記表2に示す。耐温度衝撃性(クラック、剥れ)の評価は、冷熱サイクル試験(+125℃雰囲気に15分、-40℃雰囲気に15分、を交互に繰り返す試験)でのガラス基板上に成膜した樹脂に発生したクラックの有無と膜剥れの有無を目視にて検査した。
冷熱サイクルを100回経た後でも樹脂にクラック及び膜剥れが無い場合をA、
冷熱サイクルを100回経た後に樹脂にクラック及び膜剥れがある場合をB、とした。
実施例7の感光性樹脂組成物に、さらに酸化防止剤IRGANOX245(BASF社製)0.28質量部と酸化防止剤GSY-P101(大崎工業株式会社製)0.11質量部を添加した他は実施例7と同様の処理を行って、感光性樹脂組成物を得た。
実施例7および11で得た樹脂組成物をそれぞれガラス基板で挟み、500μmの厚さで、3000mJ/cm2の露光を行なうことにより得た硬化膜から一方のガラス基板を剥がしてサンプルを作製した。得られたサンプルに窒素中、または酸素濃度7%の窒素雰囲気中で、150℃、13時間の加熱処理(窒素中をA1、酸素7%雰囲気中をA2とする)を行ったときの波長400nmの透過率と、前記加熱処理サンプルに、さらに窒素中で260℃、10秒×3回の加熱処理(B)を行ったときの波長400nmの透過率を下記表3に示す。硬化膜の透過率は日本分光株式会社製 紫外可視分光光度計V-550を用いて、未処理のガラス基板をリファレンスとして測定した。酸化防止剤を添加した実施例10の感光性樹脂組成物は酸素存在下での熱安定性が向上していることが分かる。
Claims (25)
- 下記一般式(1):
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られる、重合性官能基を有するポリオルガノシロキサン(a)であって、該ポリオルガノシロキサン(a)は下記一般式(2):
≡Si-O-X-Si≡ (2)
{式中、Xは炭素数1~15の有機基}で示される構造を含有し、かつ該ポリオルガノシロキサン(a)が有するSi原子数のうち5~60%が、上記一般式(2)で示される構造内に含まれている前記ポリオルガノシロキサン(a):100質量部;及び
光重合開始剤(b):0.01~30質量部
を含む感光性樹脂組成物。 - 前記ポリオルガノシロキサン(a)は、前記一般式(1)で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られたものである、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記ポリオルガノシロキサン(a)が有するSi原子数のうち10~40%が、前記一般式(2)で示される構造内に含まれている、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 下記一般式(1):
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、水素、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサン(a)であって、1H-NMRスペクトルにおけるエステル結合のカルボン酸に由来するピーク面積とエステル結合のアルコールに由来するピーク面積との比が、仕込み時に比べ5~60%減少している前記ポリオルガノシロキサン(a):100質量部;及び
光重合開始剤(b):0.01~30質量部
を含む感光性樹脂組成物。 - 前記ポリオルガノシロキサン(a)は、前記一般式(1)で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られたものである、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記ポリオルガノシロキサン(a)は、1H-NMRスペクトルにおけるエステル結合のカルボン酸に由来するピーク面積とエステル結合のアルコールに由来するピーク面積との比が、仕込み時に比べ10~40%減少したものである、請求項4又は5に記載の感光性樹脂組成物。
- 下記一般式(1):
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサン(a)であって、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定において標準ポリスチレン換算の重量平均分子量が1,050以上である面積が、70%以上である前記ポリオルガノシロキサン(a):100質量部;及び
光重合開始剤(b):0.01~30質量部
を含む感光性樹脂組成物。 - 前記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物は、下記一般式(4):
H2C=C(R6)-(C=O)-O-(CH2)n-SiR7 c(OR8)d (4)
{式中、R6は、水素又はメチル基であり、R7は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R8は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、cは、0~2の整数であり、dは、1~3の整数であり、c+dは、3以下であり、そしてnは1~14である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物である、請求項1~7のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。 - 前記一般式(3)中のR4及びR5の少なくとも一方が、置換基を有していてもよい炭素数3~10の脂環式基である、請求項2、3及び5~8のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- さらに、ポリオルガノシロキサン(a)100質量部に対して、エチレン性不飽和付加重合性モノマー(c)を0.1~1000質量部含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記エチレン性不飽和付加重合性モノマー(c)は、脂環式基を含む化合物である、請求項10に記載の感光性樹脂組成物。
- 紫外線吸収剤、光安定剤、接着助剤、重合禁止剤、増感剤、酸化防止剤及び平滑性付与剤から成る群より選ばれる少なくとも1種の添加剤をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記感光性樹脂組成物中のアルカリ金属又はアルカリ土類金属濃度が0.1~500ppmである、請求項1~12のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- i)下記一般式(1):
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、反応系中に存在するアルコキシシラン化合物が有するOR3基1当量に対して0.01~0.5当量の水、及び触媒を混合し、20~130℃で、0.1~20時間反応させ、かつ反応によって生成するアルコールを系外に除去しながら、ポリオルガノシロキサン(a)を生成する工程;及び
ii)該ポリオルガノシロキサン(a)を、ポリオルガノシロキサンが溶解しない溶剤で洗浄する工程
を含む、ポリオルガノシロキサンの製造方法。 - i)下記一般式(1):
R1 aR2 bSi(OR3)4-a-b (1)
{式中、R1は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R1の少なくとも一つはアクリロイル基又はメタクリロイル基を有し、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合し、20~130℃で、0.1~20時間反応させ、かつ反応によって生成するアルコールを系外に除去しながら、ポリオルガノシロキサン(a)を生成する工程;及び
ii)該ポリオルガノシロキサン(a)を、ポリオルガノシロキサンが溶解しない溶剤で洗浄する工程
を含む、ポリオルガノシロキサンの製造方法。 - 前記触媒は、アルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物から成る群より選ばれる少なくとも一種の化合物である、請求項14又は15に記載の製造方法。
- 前記触媒はBa(OH)2及び/又はその水和物である、請求項14~16のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記触媒の量が、ケイ素(Si)の全モル数に対して0.05~30モル%である、請求項14~17のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記触媒の量が、ケイ素(Si)の全モル数に対して0.1~10モル%である、請求項14~18のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記溶剤はアルコール又はアセトニトリルである、請求項14~19のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1~13のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物、又は請求項14~20のいずれか一項に記載の製造方法により得られたポリオルガノシロキサン(a)及び光重合開始剤(b)を含む感光性樹脂組成物を光硬化して得られる硬化物。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物、又は請求項14~20のいずれか一項に記載の製造方法により得られたポリオルガノシロキサン(a)及び光重合開始剤(b)を含む感光性樹脂組成物を成型用の型に充填する工程、
該型の開口部を基板又は別の型に押し付ける工程、
該型及び/又は該基板側から該感光性樹脂組成物を露光して光硬化物を得る工程、
該型を該基板から剥離するか、又は両面にある該型を剥離する工程、並びに
該光硬化物のみ、又は該基板とともに光硬化物を加熱する工程、
を含む成型物の製造方法。 - 請求項22に記載の製造方法により得られる成型物。
- 下記一般式(I):
R1’ aR2 bSi(OR3)4-a-b (I)
{式中、R1’は、炭素数2~17のエステル結合を含む有機基であり、R2は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~10の脂肪族基であり、R3は、複数で存在する場合にはそれぞれ独立に、メチル基又はエチル基であり、aは、1又は2の整数であり、bは、0~2の整数であり、そしてa+bは、3以下である。}
で示される少なくとも一種類のアルコキシシラン化合物、下記一般式(3):
R4R5Si(OH)2 (3)
{式中、R4及びR5は、置換基を有していてもよい炭素数3~10の、脂肪族基、脂環式基又は芳香族基である。}で示される少なくとも一種類のシラノール化合物、及び触媒を混合して重合させる方法で得られるポリオルガノシロキサンであって、該ポリオルガノシロキサンは下記一般式(2):
≡Si-O-X-Si≡ (2)
{式中、Xは炭素数1~15の有機基}で示される構造を含有し、かつ該ポリオルガノシロキサンが有するSi原子数のうち5~60%が上記一般式(2)で示される構造内に含まれている前記ポリオルガノシロキサン。 - 前記一般式(I)におけるR1’は、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルを有する基である、請求項24に記載のポリオルガノシロキサン。
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