JP7767804B2 - Low dielectric constant resin forming composition, low dielectric member, and electronic device using same - Google Patents
Low dielectric constant resin forming composition, low dielectric member, and electronic device using sameInfo
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Description
本発明は、無溶媒でのワニス調整が可能である重合性化合物、その化合物を用いた低誘電率樹脂形成用組成物、およびこの組成物を用いた低誘電部材に関する。特に、高周波基板用材料及びその周辺材料と、それを用いた低誘電部材、電子機器に関する。
また、無溶媒でのワニス調整が可能であることから、プリント配線基板用材料、接着フィルム、半導体封止剤材、導電性接着剤など各種電子部品用の絶縁材料に関する。
The present invention relates to a polymerizable compound that can be prepared into a varnish without a solvent, a composition for forming a low dielectric constant resin using the compound, and a low dielectric member using the composition. In particular, the present invention relates to a material for a high-frequency substrate and its peripheral materials, and a low dielectric member and an electronic device using the same.
Furthermore, since the varnish can be prepared without using a solvent, it is also useful as an insulating material for various electronic components, such as a material for printed wiring boards, adhesive films, semiconductor sealants, and conductive adhesives.
近年、通信機器の5G化さらにはbeyond5Gや6G化に伴い、電子基板上での電気信号の高周波化や、アンテナが送受信する電波も高周波化しており、信号処理回路基板やアンテナ基板による信号の損失が問題になっている。そのため、基板に用いられる樹脂材料の低誘電率化、低誘電正接が求められており、従来のポリイミドやエポキシ樹脂に代わり、液晶ポリマー(LCP),ポリフェニレンエーテル(PPE)、シクロオレフィンポリマー(COP)、フッ素樹脂(PTFE)などの樹脂が使用され始めている。
低誘電基板は比誘電率が3.0以下、高熱伝導フィラーを含むものでは比誘電率3.5以下の材料がラインアップされており、これらよりも比誘電率が低い材料の開発が求められている。(非特許文献1)
In recent years, with the shift to 5G and even beyond 5G and 6G in communication devices, the frequency of electrical signals on electronic boards and the frequency of radio waves transmitted and received by antennas have increased, resulting in problems with signal loss due to signal processing circuit boards and antenna boards. Therefore, resin materials used in boards are required to have low dielectric constants and low dielectric dissipation factors, and resins such as liquid crystal polymers (LCPs), polyphenylene ethers (PPEs), cycloolefin polymers (COPs), and fluororesins (PTFEs) have begun to be used in place of conventional polyimides and epoxy resins.
Low-dielectric substrates have a dielectric constant of 3.0 or less, and those containing high thermal conductive fillers have a dielectric constant of 3.5 or less, and there is a demand for the development of materials with even lower dielectric constants (Non-Patent Document 1).
ただし、現在の高周波基板用材料は、熱可塑性樹脂であり、高温で成型や接着をおこなう必要があったり、樹脂同士や電極となる銅箔と接着性が良くなかったりなど、使いにくい面も多い。特許文献1には、液晶ポリマーの分子構造を検討することにより、より液晶ポリマーをより低誘電率化させための検討がなされている。ただし、液晶ポリマーは融点が高く350℃以上の加工温度が必要で熱ラミネートや接着などが難しい。 However, current materials for high-frequency circuit boards are thermoplastic resins, which require high-temperature molding and bonding, and have many difficult-to-use aspects, such as poor adhesion between resins and to the copper foil that serves as the electrodes. Patent Document 1 examines the molecular structure of liquid crystal polymers to further reduce their dielectric constant. However, liquid crystal polymers have a high melting point, requiring processing temperatures of 350°C or higher, making thermal lamination and bonding difficult.
特許文献2には、有機溶媒への溶解性を高くすることによりワニス化するための検討がなされている。PPE樹脂の分子構造を検討することにより、PPE樹脂を塗布法で製膜できるようになり、絶縁ワニスに使用できるようになった。しかしながら、溶解力の高い有機溶媒を使用する必要があり、多層に積層する場合に溶媒への再溶解の可能性があるなど、問題点も多い。そのため、絶縁被覆用ワニスのように塗布し、簡便に硬化できる低誘電率樹脂の開発が望まれている。 Patent Document 2 examines the possibility of turning PPE resin into a varnish by increasing its solubility in organic solvents. By examining the molecular structure of PPE resin, it became possible to form a film from PPE resin using a coating method, making it suitable for use in insulating varnishes. However, there are many issues, such as the need to use an organic solvent with high dissolving power and the possibility of re-dissolving in the solvent when laminating multiple layers. Therefore, there is a need to develop a low-dielectric-constant resin that can be applied like an insulating coating varnish and cured easily.
一方、プリント配線基板、レジストインキ、導電ペースト、アンダーフィル剤などの高流動性が要求される各種電子部品用樹脂材料の分野では、近年のVOC問題など環境負荷への対応から非溶剤系樹脂組成物や無溶媒ワニスの開発が盛んである。高周波基板用の低誘電部材においても同様であり、たとえば、低分子量のビスフェノール型エポキシ樹脂などの液状エポキシ樹脂、および酸無水物としてエポキシ樹脂用硬化剤を配合した非溶剤系のワニスが広く用いられている。
特許文献3は、エポキシ樹脂などを主成分とする硬化性樹脂組成物を有機溶剤を使用することなく硬化させ、高耐熱性、低誘電率および低誘電正接を発現する硬化物が記載されている。しかしながら、エポキシ樹脂中のエポキシ基を硬化させるためには100℃以上の高温条件が必要であり、また硬化物の高周波における低誘電性は十分ではなく、またエポキシ樹脂であるため硬化物の透明性が低い。
Meanwhile, in the field of resin materials for various electronic components, such as printed wiring boards, resist inks, conductive pastes, and underfill agents, which require high fluidity, the development of solvent-free resin compositions and solvent-free varnishes has been active in response to recent environmental issues such as VOC problems. The same is true for low-dielectric components for high-frequency substrates, where, for example, liquid epoxy resins such as low-molecular-weight bisphenol-type epoxy resins and solvent-free varnishes containing epoxy resin curing agents as acid anhydrides are widely used.
Patent Document 3 describes a cured product that exhibits high heat resistance, low dielectric constant, and low dielectric loss tangent, obtained by curing a curable resin composition containing an epoxy resin or the like as a main component without using an organic solvent. However, high-temperature conditions of 100°C or higher are required to cure the epoxy groups in the epoxy resin, and the cured product does not have sufficient low dielectric properties at high frequencies, and because it is an epoxy resin, the transparency of the cured product is low.
さらに、データ処理用LSIの情報処理量も急増しており、それにともない発熱量も増大しているため、電子基板自体の放熱性も求められつつある。特許文献4には、直線性の高い重合性液晶化合物を配向させ硬化すると、通常の熱硬化樹脂よりも配向方向に高熱伝導になること、および特許文献5には重合性液晶化合物を放熱フィラーと複合化することにより、さらに高熱伝導な熱硬化性樹脂材料が形成可能であることが記されている。ただし、これらの例では、高熱伝導化に主眼が置かれており、低誘電性は検討されていない。 Furthermore, the amount of information processed by data processing LSIs is rapidly increasing, resulting in a corresponding increase in the amount of heat generated, and so there is a growing demand for the electronic substrate itself to have better heat dissipation properties. Patent Document 4 states that when highly linear polymerizable liquid crystal compounds are oriented and cured, they have higher thermal conductivity in the orientation direction than ordinary thermosetting resins, and Patent Document 5 states that by combining polymerizable liquid crystal compounds with heat-dissipating fillers, it is possible to form thermosetting resin materials with even higher thermal conductivity. However, these examples focus primarily on high thermal conductivity, and do not consider low dielectric properties.
本発明が解決しようとする課題は、硬化後には高い耐熱性、および高周波数領域において低誘電率・低誘電正接を示す低誘電率樹脂形成用の組成物、無溶媒もしくは少量の有機溶媒の使用でワニス状に調整することが可能な低誘電率樹脂形成用の組成物を提供することである。
さらに、上記の特性に加えて高い透明性、もしくは高い放熱性を示す低誘電率樹脂形成用の組成物を提供することである。
本発明の低誘電率樹脂形成用の組成物を用いることで、高周波数領域における次世代通信機器およびレーダーなどの用途、あるいはVOC問題などの環境負荷の少なく、高い流動性が要求される用途に好適な材料を提供することができる。
The problem to be solved by the present invention is to provide a composition for forming a low dielectric constant resin that exhibits high heat resistance and a low dielectric constant and low dielectric loss tangent in the high frequency range after curing, and a composition for forming a low dielectric constant resin that can be prepared into a varnish-like form using no solvent or a small amount of organic solvent.
Another object of the present invention is to provide a composition for forming a low dielectric constant resin that exhibits high transparency or high heat dissipation in addition to the above properties.
By using the composition for forming a low dielectric constant resin of the present invention, it is possible to provide a material that is suitable for applications such as next-generation communication devices and radars in the high-frequency range, or for applications that require high fluidity and little environmental impact such as VOC issues.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、シス-1,4-シクロヘキシレン構造を有する化合物(1)、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有する組成物が、常温を中心とする温度範囲で流動性を保ち、無溶媒もしくは少量の有機溶媒の使用でワニス状に調整することが可能であり、溶液プロセスで成形可能で、硬化後に高い耐熱性、および高周波数領域において低誘電率・低誘電正接を示し、また高い熱伝導性を示す硬化性樹脂組成物を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of extensive research to solve the above-mentioned problems, the inventors discovered that a composition containing at least one compound selected from compound (1) having a cis-1,4-cyclohexylene structure and its polymers maintains fluidity in a temperature range centered around room temperature, can be prepared into a varnish-like form without solvent or with the use of a small amount of organic solvent, can be molded by solution processing, and after curing exhibits high heat resistance, a low dielectric constant and low dielectric dissipation factor in the high-frequency range, and high thermal conductivity, thereby achieving the present invention.
[1] 本発明の第1の態様は、
式(1)で表されるシス-1,4-シクロヘキシレン構造を少なくとも1つ有するシス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有する低誘電率樹脂形成用の組成物。
[1] A first aspect of the present invention is
A composition for forming a low dielectric constant resin, comprising at least one compound selected from the group consisting of cis-1,4-cyclohexylene structures represented by formula (1) and polymers thereof:
式(1)中、
A1およびA2の少なくとも1つは、シス-1,4-シクロヘキシレンであり、
A1、A2、およびA3は独立して、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ビシクロ[2.2.2]オクト-1,4-ジイル、ビシクロ[3.1.0]ヘキス-3,6-ジイル、またはフルオレン-2,7-ジイルであり;これらの環において、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH=は-N=で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素は、ハロゲン、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1~12のアルキルであり;このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-C=C-、または-CH=CF-で置き換えられてもよく、
Z1、Z2、Z3、およびZ4は独立して、単結合または炭素数1~20のアルキレンであり;このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、または-N=N-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、
m1は、0、1、または2であり、
式中に、A3またはZ3が複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)~(PG-6)で表される重合性基から選択される基であり、
In formula (1),
At least one of A 1 and A 2 is cis-1,4-cyclohexylene;
A 1 , A 2 , and A 3 are independently cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, bicyclo[2.2.2]octo-1,4-diyl, bicyclo[3.1.0]hex-3,6-diyl, or fluorene-2,7-diyl; in these rings, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, at least one —CH═ may be replaced by —N═, and at least one hydrogen may be a halogen or an alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen may be replaced by a halogen; in this alkyl, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —C═C—, or —CH═CF—;
Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 are independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms; in this alkylene, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —CH═CH—, —CF═CF—, —CH═N—, —N═CH—, or —N═N—, and at least one hydrogen may be replaced by halogen;
m1 is 0, 1, or 2;
In the formula, when a plurality of A3 or Z3 is present, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a group selected from the polymerizable groups represented by formulae (PG-1) to (PG-6),
式(PG-1)~(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (PG-1) to (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
[2] 本発明の第2の態様は、
式(1)において、すべてのシス-1,4-シクロヘキシレン構造がトランス-1,4-シクロヘキシレン構造に置き換えられたトランス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有し、異性体混合物に対するシス異性体の比率が50wt%以上である[1]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[2] A second aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1], which contains at least one selected from a trans isomer compound in which all cis-1,4-cyclohexylene structures in formula (1) are replaced with trans-1,4-cyclohexylene structures, and a polymer thereof, and the ratio of cis isomers to the isomer mixture is 50 wt % or more.
[3] 本発明の第3の態様は、
硬化形成した低誘電率樹脂の10GHzにおける比誘電率が3.0より低くなる[1]または[2]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[3] A third aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1] or [2], wherein the cured low dielectric constant resin has a relative dielectric constant of less than 3.0 at 10 GHz.
[4] 本発明の第4の態様は、
無溶媒である[1]~[3]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[4] A fourth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [3], which is solvent-free.
[5] 本発明の第5の態様は、
組成物中、10wt%以下の有機溶媒を含有する[1]~[3]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[5] A fifth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [3], wherein the composition contains 10 wt % or less of an organic solvent.
[6] 本発明の第6の態様は、
式(1)において、R1aおよびR1bが独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基である、[1]~[5]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[6] A sixth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [5], wherein, in formula (1), R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6).
[7] 本発明の第7の態様は、
式(1)の化合物が式(1-1)~(1-3)のいずれかで表される化合物である、[1]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[7] A seventh aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1], wherein the compound of formula (1) is a compound represented by any one of formulas (1-1) to (1-3):
式(1-1)~(1-3)中、
A1は、シス-1,4-シクロヘキシレンであり、
A2およびA3は独立して、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、少なくとも1つの水素がハロゲンまたは炭素数1~10のアルキレンで置き換えられてもよい1,4-フェニレン、ビシクロ[2.2.2]オクト-1,4-ジイル、ビシクロ[3.1.0]ヘキス-3,6-ジイル、少なくとも1つの水素がハロゲンまたは炭素数1~10のアルキレンで置き換えられてもよいフルオレン-2,7-ジイルであり、
Z1、Z2、Z3、およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
式中に、A3またはZ3が複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基であり、
In formulas (1-1) to (1-3),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
A2 and A3 are independently cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene in which at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkylene having 1 to 10 carbon atoms, bicyclo[2.2.2]octo-1,4-diyl, bicyclo[3.1.0]hex-3,6-diyl, or fluorene-2,7-diyl in which at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkylene having 1 to 10 carbon atoms;
Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer from 1 to 20;
In the formula, when a plurality of A3 or Z3 is present, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6),
式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
[8] 本発明の第8の態様は、
式(1)の化合物が式(1-1-1)または(1-1-2)で表される化合物である、[1]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[8] The eighth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1], wherein the compound of formula (1) is a compound represented by formula (1-1-1) or (1-1-2).
式(1-1-1)~(1-1-2)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中のXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基であり、
In formulas (1-1-1) to (1-1-2),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer from 1 to 20;
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6),
式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF3, or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
[9] 本発明の第9の態様は、
式(1)の化合物が式(1-2-1)~(1-2-4)のいずれかで表される化合物である、[1]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[9] A ninth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1], wherein the compound of formula (1) is a compound represented by any one of formulas (1-2-1) to (1-2-4):
式(1-2-1)~(1-2-4)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2、Z3およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2CH2-COO-、-OCO-CH2CH2-、-SO2-、-CH=CH-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中にXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基であり、
In formulas (1-2-1) to (1-2-4),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —CH 2 CH 2 —COO—, —OCO—CH 2 CH 2 —, —SO 2 —, —CH═CH—, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer from 1 to 20;
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6),
式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
[10] 本発明の第10の態様は、
式(1)の化合物が式(1-3-1)~(1-3-7)のいずれかで表される化合物である、[1]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[10] A tenth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1], wherein the compound of formula (1) is a compound represented by any one of formulas (1-3-1) to (1-3-7):
式(1-3-1)~(1-3-7)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2、Z3およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-CH=CH-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
式中のZ3は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中にXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)で表される重合性基であり、
In formulas (1-3-1) to (1-3-7),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —CH═CH—, —COO—, —OCO—, —CH═CH-COO—, —OCO-CH═CH—, —(CH 2 ) a -COO—, —OCO-(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —CH═CH—, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer of 1 to 20;
In the formula, Z 3 may be the same or different,
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently polymerizable groups represented by formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
式(PG-1)、(PG-5)および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (PG-1), (PG-5) and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
[11] 本発明の第11の態様は、
式(1)において、R1aおよびR1bが、式(PG-1)で表される重合性基である、[1]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[11] An eleventh aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [1], wherein in formula (1), R 1a and R 1b are polymerizable groups represented by formula (PG-1).
式(PG-1)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formula (PG-1),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
[12] 本発明の第12の態様は、
式(1-1-1a)、(1-1-2a)、および式(1-2-1a)~(1-2-4a)で表されるシス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有する組成物であって、
前記シス異性体化合物のすべてのシス-1,4-シクロヘキシレン構造がトランス-1,4-シクロヘキシレン構造に置き換えられたトランス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有し、
異性体混合物に対するシス異性体の比率が50wt%以上であり、
かつ硬化形成した低誘電率樹脂の10GHzにおける比誘電率が3.0より低くなる低誘電率樹脂形成用の組成物。
[12] A twelfth aspect of the present invention is
A composition containing at least one compound selected from the group consisting of cis-isomer compounds represented by formula (1-1-1a), (1-1-2a), and formulas (1-2-1a) to (1-2-4a), and polymers thereof,
The composition contains at least one selected from a trans isomer compound in which all cis-1,4-cyclohexylene structures of the cis isomer compound are replaced with trans-1,4-cyclohexylene structures, and a polymer thereof;
The ratio of cis isomers to the isomer mixture is 50 wt % or more,
and a composition for forming a low dielectric constant resin, the low dielectric constant resin being cured and formed has a relative dielectric constant of less than 3.0 at 10 GHz.
式(1-1-1a)、(1-1-2a)、および式(1-2-1a)~(1-2-4a)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z2およびZ3は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
mは、0~20の整数であり、
Mは、単結合または酸素であり、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中のXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
式中に、Rb、m、またはMが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (1-1-1a), (1-1-2a), and (1-2-1a) to (1-2-4a),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z2 and Z3 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer of 1 to 20;
m is an integer from 0 to 20;
M is a single bond or oxygen;
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
When there are a plurality of R b , m or M in the formula, they may be the same or different.
[13] 本発明の第13の態様は、
非重合性の液晶化合物を含有する、[1]~[12]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[13] A thirteenth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [12], which contains a non-polymerizable liquid crystal compound.
[14] 本発明の第14の態様は、
無機充填剤を含有する、[1]~[13]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[14] A fourteenth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [13], which contains an inorganic filler.
[15] 本発明の第15の態様は、
無機充填材が、球状シリカ、粉砕シリカ、中空シリカ、ヒュームドシリカのケイ素化合物、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、ダイアモンド、黒鉛、炭化珪素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化カルシウムの金属酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、[14]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[15] A fifteenth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [14], wherein the inorganic filler is at least one selected from the group consisting of silicon compounds such as spherical silica, pulverized silica, hollow silica, and fumed silica, and metal oxides such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, diamond, graphite, silicon carbide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, aluminum oxide, and calcium oxide.
[16] 本発明の第16の態様は、
繊維状補強材を含有する、[1]~[15]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[16] A sixteenth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [15], which contains a fibrous reinforcing material.
[17] 本発明の第17の態様は、
繊維状補強材が、ガラスクロス、低誘電ガラスクロス、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾー ル繊維、液晶性ポリエステル繊維、ケイ酸塩ウイスカー、アルミナウイスカー、酸化マグネシウムウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、窒化アルミニウムウイスカーからなる群から選ばれる少なくとも1種である、[16]に記載の低誘電率樹脂形成用の組成物。
[17] A seventeenth aspect of the present invention is
The composition for forming a low dielectric constant resin according to [16], wherein the fibrous reinforcing material is at least one selected from the group consisting of glass cloth, low dielectric glass cloth, carbon fiber, carbon nanotube, polyamide fiber, aramid fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, liquid crystalline polyester fiber, silicate whisker, alumina whisker, magnesium oxide whisker, zinc oxide whisker, and aluminum nitride whisker.
[18] 本発明の第18の態様は、
[1]~[17]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物を熱または紫外線で硬化させた高分子成形体である低誘電率樹脂絶縁膜。
[18] The eighteenth aspect of the present invention is
A low dielectric constant resin insulating film which is a polymer molded product obtained by curing the composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [17] with heat or ultraviolet light.
[19] 本発明の第19の態様は、
[1]~[17]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物を熱または紫外線で硬化させた高分子成形体である、低誘電率樹脂フィルムまたは低誘電率樹脂シート。
[19] A nineteenth aspect of the present invention is
A low dielectric constant resin film or a low dielectric constant resin sheet, which is a polymer molded product obtained by curing the composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [17] with heat or ultraviolet light.
[20] 本発明の第20の態様は、
[1]~[17]のいずれかに記載の低誘電率樹脂形成用の組成物を熱または紫外線で硬化させた高分子成形体である低誘電率樹脂部品。
[20] A twentieth aspect of the present invention is
A low dielectric constant resin part which is a polymer molded product obtained by curing the composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of [1] to [17] with heat or ultraviolet light.
[21] 本発明の第21の態様は、
[18]~[20]のいずれかに記載の高分子形成体を用いた電子機器。
[21] A twenty-first aspect of the present invention is
An electronic device using the polymer formed body according to any one of [18] to [20].
本発明のシス-1,4-シクロヘキシレン構造を有する化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有した組成物は、硬化後には高い耐熱性、および高周波数領域において低誘電率・低誘電正接を示す低誘電率樹脂形成用の組成物であり、無溶媒もしくは少量の有機溶媒の使用でワニス状に調整することが可能な組成物である。さらに、上記の特性に加えて高い透明性、もしくは高い放熱性を示す低誘電率樹脂形成用の組成物である。
本発明の組成物を硬化して得られた硬化物は、低誘電性に加え、放熱性、透明性が高く、化学的安定性、耐熱性、硬度および機械的強度などに優れた特性を有することから、たとえば、低誘電回路基板、低誘電アンテナ用基板、低誘電塗膜、低誘電接着剤、高周波数領域における次世代通信機器およびレーダーなどの用途などに適している。また、無溶媒もしくは総重量の10wt%以下の有機溶媒の使用でワニス状に組成物を調整することが可能であることから、VOC問題などの環境負荷の少なく、高い流動性が要求される用途に好適な材料として用いることができる。
The composition of the present invention, which contains at least one compound selected from compounds having a cis-1,4-cyclohexylene structure and polymers thereof, is a composition for forming a low dielectric constant resin that exhibits high heat resistance and a low dielectric constant and low dielectric loss tangent in the high frequency range after curing, and can be prepared into a varnish-like form using no solvent or a small amount of organic solvent.Furthermore, the composition is a composition for forming a low dielectric constant resin that exhibits high transparency or high heat dissipation in addition to the above properties.
The cured product obtained by curing the composition of the present invention has low dielectric properties as well as high heat dissipation and transparency, and excellent properties such as chemical stability, heat resistance, hardness, and mechanical strength, and is therefore suitable for applications such as low dielectric circuit boards, low dielectric antenna substrates, low dielectric coating films, low dielectric adhesives, next-generation communication devices and radars in the high-frequency range, etc. Furthermore, since the composition can be prepared into a varnish-like form using no solvent or no more than 10 wt % of an organic solvent, it can be used as a material suitable for applications requiring low environmental impact such as VOC issues and high fluidity.
以下、本発明のシス-1,4-シクロヘキサン構造を有するシス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有する低誘電率樹脂形成用の組成物、該組成物を熱または紫外線で硬化させた高分子成形体である低誘電率樹脂絶縁膜、低誘電率樹脂フィルム、低誘電率樹脂シート、低誘電率樹脂部品、および該高分子形成体を用いた電子機器について詳細に説明する。 The following provides a detailed description of a composition for forming a low-dielectric-constant resin containing at least one selected from the cis-isomer compounds having a cis-1,4-cyclohexane structure of the present invention and polymers thereof; a low-dielectric-constant resin insulating film, a low-dielectric-constant resin sheet, and a low-dielectric-constant resin part, which are polymer molded articles formed by curing the composition with heat or ultraviolet light; and electronic devices using the polymer molded articles.
本明細書における用語の使い方は以下のとおりである。
「化合物(1)」は、上式(1)で表わされるシス-1,4-シクロヘキサン構造を有するシス異性体化合物を意味し、また、式(1)で表わされる化合物の少なくとも1種を意味することもある。なお、「化合物(1-1)」などについても同様であり、化合物(1-1)、化合物(1-2)および化合物(1-3)を総称して「化合物(1)」と表すこともある。1つの化合物(1)が複数のA3を有するとき、任意の2つのA3は同一でも異なっていてもよい。複数の化合物(1)がA3を有するとき、任意の2つのA3は同一でも異なっていてもよい。この規則は、Z3や、Rb、およびXなど他の記号、基などにも適用される。
「重合体(1)」は該化合物(1)を重合させることによって得られる重合体の少なくとも1種を意味する。なお、「化合物(1)」と同様に、化合物(1-1)、化合物(1-2)および化合物(1-3)それぞれの重合体を総称して「重合体(1)」と表すこともある。
「組成物(1)」は、該化合物(1)および該重合体(1)から選ばれる少なくとも1種を含有する組成物を意味する。
The terms used in this specification are as follows.
"Compound (1)" means a cis-isomer compound having a cis-1,4-cyclohexane structure represented by the above formula (1), and may also mean at least one type of compound represented by formula (1). The same applies to "compound (1-1)", and compounds (1-1), (1-2), and (1-3) may also be collectively referred to as "compound (1)". When one compound (1) has multiple A3s , any two A3s may be the same or different. When multiple compounds (1) have A3s , any two A3s may be the same or different. This rule also applies to other symbols, groups, etc., such as Z3 , R b , and X.
The term "polymer (1)" refers to at least one polymer obtained by polymerizing compound (1). As with "compound (1)," polymers of compounds (1-1), (1-2), and (1-3) may also be collectively referred to as "polymer (1)."
"Composition (1)" means a composition containing at least one selected from the compound (1) and the polymer (1).
1)化合物(1)
本発明のシス-1,4-シクロヘキシレン構造を有する化合物(1)は、透明点が高く、比誘電率が非常に低く、誘電損失が低く、かつ粘度が小さいといった脂肪族環状構造の特徴を併せ持つ。加えて、シス-1,4-シクロヘキシレン構造を有する化合物は、同じ部位がトランス-1,4-シクロヘキシレン構造である化合物と比較して融点が低く、常温付近において流動性を示すことが多い。シス-1,4-シクロヘキシレン構造を有する化合物(1)を用いることで、容易に無溶媒もしくは少量の有機溶媒の使用で塗布可能な組成物(1)を調整することが可能となり、このような組成物は、VOE問題などの環境負荷の少なく、高い流動性が要求される用途に好適な材料として用いることができる。
さらに、本発明の化合物(1)は、重合性基と好ましくは棒状のメソゲン骨格を有し、好ましくは共役や極性基が少なく、好ましくは分子の直線性や対称性が高く、高い重合反応性、常温における広い液状の温度範囲、良好な混和性などを有する。すなわち、この化合物(1)は他の棒状の化合物や重合性化合物などと混合するとき、容易に均一になりやすい。
また、分子の直線性が高い化合物は液晶性を示すこともある。「液晶性化合物」は、ネマチック相やスメクチック相などの液晶相を有する化合物、および、液晶相を有しないが誘電率異方性、屈折率異方性、磁化率異方性などのような液晶に特有の物性を有し、液晶組成物の成分として有用な化合物の総称である。本発明の化合物(1)を含有する組成物が液晶性を示す場合には、液晶温度範囲で配向処理が容易になり、熱可塑性樹脂における延伸処理のように分子の配向を制御することができる。
本発明の式(1)で表されるシス-1,4-シクロヘキシレン構造を少なくとも1つ有するシス異性体化合物は、環構造、結合基および末端基などから構成されている。なお、環構造、結合基および末端基を、それぞれ「環構造A」、「結合基Z」および末端基「R1」と総称して表すこともある。
化合物(1)の環構造A、結合基Z、および末端基R1を適宜選択することによって、融点などの物性を任意に調整することができる。環構造、結合基および末端基の種類が、化合物(1)の物性に与える効果、ならびにこれらの好ましい例を以下に説明する。
なお、「アルキルにおける少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-などで置き換えられてもよい」などの句の意味を一例で示す。たとえば、C4H9-における少なくとも1つの-CH2-が、-O-または-CH=CH-で置き換えられた基としては、C3H7O-、CH3-O-(CH2)3-、CH3-O-CH2-O-、H2C=CH-(CH2)3-、CH3-CH=CH-(CH2)2-、CH3-CH=CH-CH2-O-などである。このように「少なくとも1つの」という語は、「区別なく選択された少なくとも1つの」を意味する。なお、化合物の安定性を考慮して、酸素と酸素とが隣接したCH3-O-O-CH2-よりも、酸素と酸素とが隣接しないCH3-O-CH2-O-の方が好ましい。
1) Compound (1)
The compound (1) having a cis-1,4-cyclohexylene structure of the present invention combines the characteristics of an aliphatic cyclic structure, such as a high clearing point, an extremely low dielectric constant, low dielectric loss, and low viscosity. In addition, the compound having a cis-1,4-cyclohexylene structure often has a lower melting point and exhibits fluidity around room temperature compared to a compound having a trans-1,4-cyclohexylene structure at the same site. The use of the compound (1) having a cis-1,4-cyclohexylene structure makes it possible to easily prepare a composition (1) that can be applied without solvent or with the use of a small amount of organic solvent. Such a composition can be used as a suitable material for applications requiring high fluidity and low environmental impact, such as VOE issues.
Furthermore, compound (1) of the present invention has a polymerizable group and preferably a rod-shaped mesogenic skeleton, preferably has few conjugated or polar groups, preferably has high molecular linearity and symmetry, high polymerization reactivity, a wide liquid temperature range at room temperature, good miscibility, etc. That is, when compound (1) is mixed with other rod-shaped compounds or polymerizable compounds, it easily becomes homogeneous.
In addition, compounds with high molecular linearity may exhibit liquid crystallinity. "Liquid crystal compound" is a general term for compounds having a liquid crystal phase such as a nematic phase or a smectic phase, and compounds that do not have a liquid crystal phase but have physical properties specific to liquid crystals such as dielectric anisotropy, refractive index anisotropy, and magnetic susceptibility anisotropy, and are useful as components of liquid crystal compositions. When a composition containing compound (1) of the present invention exhibits liquid crystallinity, it becomes easy to perform an orientation treatment within the liquid crystal temperature range, and the molecular orientation can be controlled in the same way as by stretching a thermoplastic resin.
The cis-isomer compound of the present invention having at least one cis-1,4-cyclohexylene structure represented by formula (1) is composed of a ring structure, a bonding group, a terminal group, etc. The ring structure, the bonding group, and the terminal group may be collectively referred to as "ring structure A,""bonding group Z," and the terminal group "R 1 ," respectively.
The physical properties such as the melting point of compound (1) can be adjusted as desired by appropriately selecting the ring structure A, the bonding group Z, and the terminal group R 1. The effects of the ring structure, the bonding group, and the terminal group on the physical properties of compound (1), as well as preferred examples thereof, are described below.
The meaning of phrases such as "at least one -CH 2 - in the alkyl may be replaced with -O-, -CO-, etc." is shown as an example. For example, groups in which at least one -CH 2 - in C 4 H 9 - is replaced with -O- or -CH=CH- include C 3 H 7 O-, CH 3 -O-(CH 2 ) 3 -, CH 3 -O-CH 2 -O-, H 2 C=CH-(CH 2 ) 3 -, CH 3 -CH=CH-(CH 2 ) 2 -, CH 3 -CH=CH-CH 2 -O-, etc. Thus, the word "at least one" means "at least one selected without distinction." In consideration of the stability of the compound, CH 3 —O—CH 2 —O—, in which oxygen atoms are not adjacent to each other, is more preferable than CH 3 —OO—CH 2 —, in which oxygen atoms are adjacent to each other.
<環構造A :A1、A2およびA3>
化合物(1)の環構造A1およびA2の少なくとも1つは、シス-1,4-シクロヘキシレンである。少なくとも1つの環がシス-1,4-シクロヘキシレンである場合、前述した通り、透明点が高く、比誘電率が非常に低く、誘電損失が低く、かつ粘度が小さいといった効果が期待できる。さらに、融点が低く常温付近において流動性を示すことが多いため、無溶媒もしくは少量の有機溶媒の使用で塗布法で製膜できる組成物を容易に調整することが可能となる。
<Ring Structure A: A 1 , A 2 and A 3 >
At least one of the ring structures A1 and A2 of compound (1) is cis-1,4-cyclohexylene. When at least one ring is cis-1,4-cyclohexylene, as described above, effects such as a high clearing point, a very low dielectric constant, low dielectric loss, and low viscosity can be expected. Furthermore, since the compound often has a low melting point and exhibits fluidity around room temperature, it becomes possible to easily prepare a composition that can be used to form a film by a coating method without using a solvent or a small amount of an organic solvent.
化合物(1)は、環構造A1およびA2の少なくとも1つがシス-1,4-シクロヘキシレンであることを必須とするが、環構造Aはシス-1,4-シクロヘキシレンに加えて様々な環構造を適宜選択することができる。
化合物(1)の環構造Aの好ましい例は、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2,3-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレン、2,6-ジフルオロ-1,4-フェニレン、ピリジン-2,5-ジイル、3-フルオロピリジン-2,5-ジイル、ピリミジン-2,5-ジイル、ピリダジン-3,6-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、テトラヒドロナフタレン-2,6-ジイル、フルオレン-2,7-ジイル、9-メチルフルオレン-2,7-ジイル、9,9-ジメチルフルオレン-2,7-ジイル、9-エチルフルオレン-2,7-ジイル、9-フルオロフルオレン-2,7-ジイル、9,9-ジフルオロフルオレン-2,7-ジイルなどである。
さらに好ましい例は、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、1,4-フェニレン、2-フルオロ-1,4-フェニレン、2-メチル-1,4-フェニレンなどである。特に好ましい例は、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、または1,4-フェニレンである。
In the compound (1), it is essential that at least one of the ring structures A 1 and A 2 is cis-1,4-cyclohexylene, but the ring structure A can be selected appropriately from various ring structures in addition to cis-1,4-cyclohexylene.
Preferred examples of the ring structure A of the compound (1) include cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, 1,3-dioxane-2,5-diyl, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2,3-difluoro-1,4-phenylene, 2,5-difluoro-1,4-phenylene, 2,6-difluoro-1,4-phenylene, pyridine-2,5-diyl, and 3-fluoropyridine-2,5-diyl. yl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridazine-3,6-diyl, naphthalene-2,6-diyl, tetrahydronaphthalene-2,6-diyl, fluorene-2,7-diyl, 9-methylfluorene-2,7-diyl, 9,9-dimethylfluorene-2,7-diyl, 9-ethylfluorene-2,7-diyl, 9-fluorofluorene-2,7-diyl, 9,9-difluorofluorene-2,7-diyl, and the like.
More preferred examples include cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene, 2-fluoro-1,4-phenylene, 2-methyl-1,4-phenylene, etc. Particularly preferred examples are cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, and 1,4-phenylene.
1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、またはテトラヒドロナフタレン-2,6-ジイルの立体配置は、シス体であってもトランス体であってもよく、シス体の場合は融点が低く、トランス体の場合は直線性が高く低誘電を示す。2-フルオロ-1,4-フェニレンおよび3-フルオロ-1,4-フェニレンは構造的に同一であるので、後者は例示していない。この規則は、2,5-ジフルオロ-1,4-フェニレンと3,6-ジフルオロ-1,4-フェニレンとの関係などにも適用される。 The configuration of 1,3-dioxane-2,5-diyl or tetrahydronaphthalene-2,6-diyl may be either the cis or trans isomer. The cis isomer has a low melting point, while the trans isomer exhibits high linearity and low dielectric constant. 2-Fluoro-1,4-phenylene and 3-fluoro-1,4-phenylene are structurally identical, so the latter is not exemplified. This rule also applies to the relationship between 2,5-difluoro-1,4-phenylene and 3,6-difluoro-1,4-phenylene, etc.
環構造Aにおける少なくとも1つの環が1,4-フェニレンの場合、配向秩序パラメーター(orientational order parameter)および磁化異方性が大きい。また、少なくとも2つの環が1,4-フェニレンの場合、透明点が高い。
1,4-フェニレン環上の少なくとも1つの水素が置き換えられていてもよい好ましい例としてはフッ素、炭素数1~5のアルキル、-CF3または-OCF3になどであり、融点が低下し、溶解性が高い。また分子分極率が小さくなるため比誘電率が低い。さらに分子運動が抑制されるため誘電損失が低い。
環構造Aにおける少なくとも1つの環がシス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンである場合、透明点が高く、比誘電率が非常に低く、誘電損失が低く、かつ粘度が小さい。また少なくとも2つの環がシス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンである場合、透明点が高く、比誘電率が非常に低く、誘電損失が低く、かつ粘度が小さい。シス-1,4-シクロヘキシレンの場合は融点が低く、トランス-1,4-シクロヘキシレンの場合は直線性が高く低誘電を示す
環構造Aにおける少なくとも1つの環がナフタレン環、デカヒドロナフタレン環、およびフルオレン環などの縮合環である場合は分子体積が大きく、比誘電率は低い。
When at least one ring in the ring structure A is 1,4-phenylene, the orientational order parameter and the magnetic anisotropy are large, and when at least two rings are 1,4-phenylene, the clearing point is high.
Preferred examples of 1,4-phenylene groups in which at least one hydrogen atom on the 1,4-phenylene ring may be replaced include fluorine, alkyl having 1 to 5 carbon atoms, -CF3 , or -OCF3 , which lower the melting point and increase the solubility. Furthermore, the molecular polarizability is reduced, resulting in a low relative dielectric constant. Furthermore, the molecular motion is suppressed, resulting in low dielectric loss.
When at least one ring in the ring structure A is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene, the clearing point is high, the dielectric constant is very low, the dielectric loss is low, and the viscosity is small. When at least two rings are cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene, the clearing point is high, the dielectric constant is very low, the dielectric loss is low, and the viscosity is small. In the case of cis-1,4-cyclohexylene, the melting point is low, and in the case of trans-1,4-cyclohexylene, the linearity is high and the dielectric constant is low. When at least one ring in the ring structure A is a fused ring such as a naphthalene ring, a decahydronaphthalene ring, or a fluorene ring, the molecular volume is large and the dielectric constant is low.
化合物(1)の環構造Aが、2つの環を有するときは粘度が低く、3つ以上の環を有するときは透明点が高い。なお、本明細書においては、基本的に6員環および6員環を含む縮合環などを環とみなし、たとえば3員環や4員環、5員環単独のものは環とみなさない。また、ナフタレン環、デカヒドロナフタレン環、およびフルオレン環などの縮合環は1つの環とみなす。 When the ring structure A of compound (1) has two rings, the viscosity is low, and when it has three or more rings, the clearing point is high. In this specification, six-membered rings and fused rings containing six-membered rings are generally considered to be rings, and single three-, four-, or five-membered rings, for example, are not considered to be rings. Furthermore, fused rings such as a naphthalene ring, decahydronaphthalene ring, and fluorene ring are considered to be single rings.
<結合基Z :Z1、Z2、Z3およびZ4>
化合物(1)の結合基Zの好ましい例は、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり、ここでaは1~20の整数である。
さらに好ましい例は、単結合、-(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)a-、-O(CH2)aO-、-COO-、または-OCO-などであり、ここでaは1~20の整数である。
特に好ましい例は、単結合、-(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)a-、または-O(CH2)aO-であり、ここでaは1~20の整数である。
<Bound Group Z: Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 >
Preferred examples of the linking group Z in compound (1) are a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—, where a is an integer of 1 to 20.
More preferred examples include a single bond, —(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, and —OCO—, where a is an integer of 1 to 20.
Particularly preferred examples are a single bond, —(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a —, or —O(CH 2 ) a O—, where a is an integer of 1-20.
結合基Zが、単結合、-(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)a-、-O(CH2)aO-、-CF2O-、または-OCF2-である場合、粘度が小さくなる。また、結合基Zが-(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)a-、または-O(CH2)aO-であり、aが2~12程度である場合は融点が低下し、かつ有機溶媒への溶解性が高く、分子長が長くなるため融点が低くなり、誘電正接が小さい。 When the bonding group Z is a single bond, -( CH2 ) a- , -( CH2 ) aO- , -O( CH2 ) a- , -O( CH2 ) aO- , -CF2O- , or -OCF2- , the viscosity is low. When the bonding group Z is -( CH2 ) a- , -( CH2 ) aO- , -O(CH2)a-, or -O( CH2 ) aO- , where a is about 2 to 12 , the melting point is low, the solubility in organic solvents is high, and the molecular length is long, so the melting point is low and the dielectric dissipation factor is small.
<末端基R1 :R1aおよびR1b>
化合物(1)の末端基R1は、式(PG-1)~(PG-6)のいずれかで表される重合性基である。
<Terminal Groups R 1 : R 1a and R 1b >
The terminal group R 1 of the compound (1) is a polymerizable group represented by any one of formulas (PG-1) to (PG-6).
式(PG-1)~(PG-6)中、Rbは、水素、ハロゲン、-CF3または炭素数1~5のアルキルであり、qは0または1である。
またRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulae (PG-1) to (PG-6), R b is hydrogen, halogen, —CF 3 or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and q is 0 or 1.
When there are a plurality of Rb 's , they may be the same or different.
化合物(1)の末端基R1の好ましい例は、式(PG-1a)~(PG-1d)、(PG-2a)、(PG-3a)、(PG-4a)、(PG-5a)~(PG-5d)、および(PG-6a)~(PG-6c)で表される重合性基が挙げられる。 Preferred examples of the terminal group R 1 of compound (1) include polymerizable groups represented by formulae (PG-1a) to (PG-1d), (PG-2a), (PG-3a), (PG-4a), (PG-5a) to (PG-5d), and (PG-6a) to (PG-6c).
これらの好ましい重合性基において、(PG-1a)~(PG-1d)、(PG-2a)、および(PG-4a)は、α、β不飽和ケトンの構造を有しているので、様々な手段により重合し、より大きな分子量を有する高分子へと変化させることができる。(PG-3a)は、電子供与性基に隣接したビニル基を有しているので、様々な手段により重合し、より大きな分子量を有する高分子へと変化させることができる。(PG-5a)~(PG-5d)、および(PG-6a)~(PG-6c)は、ひずみを有する環状エーテルを有しているので、様々な手段により重合し、より大きな分子量を有する高分子へと変化させることができる。 Among these preferred polymerizable groups, (PG-1a) to (PG-1d), (PG-2a), and (PG-4a) have an α,β-unsaturated ketone structure and can be polymerized by various means to produce polymers with higher molecular weights. (PG-3a) has a vinyl group adjacent to an electron-donating group and can be polymerized by various means to produce polymers with higher molecular weights. (PG-5a) to (PG-5d) and (PG-6a) to (PG-6c) have strained cyclic ethers and can be polymerized by various means to produce polymers with higher molecular weights.
式(PG-1)~(PG-6)で表される重合性基は、低誘電率樹脂の製造条件により、適切なものを選ぶことが出来る。たとえば、通常用いられる光硬化で低誘電率樹脂フィルムを作製する場合、高い硬化性、有機溶媒への溶解性、および取扱いのしやすさなどの点から、式(PG-1)で表されるアクリル基やメタクリル基が、好ましい。
熱硬化で低誘電率樹脂フィルムを作製する場合は、耐熱性、熱伝導性などの点から、式(PG-2a)であらわされるマレイミド基、式(PG-5a)で表されるエポキシ基、式(PG-5b)で表されるオキセタン基が好ましく、特に低誘電率が求められる場合にはマレイミド基が好ましい。
The polymerizable groups represented by formulae (PG-1) to (PG-6) can be appropriately selected depending on the production conditions of the low dielectric constant resin. For example, when a low dielectric constant resin film is produced by commonly used photocuring, the acrylic group or methacrylic group represented by formula (PG-1) is preferred from the viewpoints of high curability, solubility in organic solvents, ease of handling, etc.
When a low dielectric constant resin film is produced by heat curing, a maleimide group represented by formula (PG-2a), an epoxy group represented by formula (PG-5a), or an oxetane group represented by formula (PG-5b) is preferred from the viewpoints of heat resistance, thermal conductivity, etc., and a maleimide group is particularly preferred when a low dielectric constant is required.
以上のように、環構造A、結合基Z、および末端基R1の種類、環の数などを適宜選択することにより、目的の物性を有する化合物を得ることができる。好ましい化合物(1)の例としては、式(1-1-1)~(1-1-2)、(1-2-1)~(1-2-4)、および(1-3-1)~(1-3-7)が挙げられる。 As described above, a compound having the desired physical properties can be obtained by appropriately selecting the types of ring structure A, bonding group Z, and terminal group R1 , the number of rings, etc. Preferred examples of compound (1) include formulas (1-1-1) to (1-1-2), (1-2-1) to (1-2-4), and (1-3-1) to (1-3-7).
式(1-1-1)~(1-1-2)、(1-2-1)~(1-2-4)、および(1-3-1)~(1-3-7)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2、Z3およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-CH=CH-、-OCF2-、または-CF2O-であり、ここで、aは1~20の整数であり、式中のZ3は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
Xは、フッ素またはメチルであり、nは、0~4の整数であり、nが2以上であるときを含み、式中にXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)で表される重合性基であり、
In the formulas (1-1-1) to (1-1-2), (1-2-1) to (1-2-4), and (1-3-1) to (1-3-7),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene, and the cyclohexane ring represented by a hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —CH═CH—, —COO—, —OCO—, —CH═CH-COO—, —OCO-CH═CH—, —(CH 2 ) a -COO—, —OCO-(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —CH═CH—, —OCF 2 —, or —CF 2 O— , where a is an integer of 1 to 20, and Z 3 in the formula may be the same or different;
X is fluorine or methyl, n is an integer of 0 to 4, including the case where n is 2 or more, and when there are multiple Xs in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently polymerizable groups represented by formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
式(PG-1)、(PG-5)および(PG-6)中、Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、qは0または1であり、式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。 In formulas (PG-1), (PG-5) and (PG-6), R b is hydrogen, halogen, —CF 3 or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, q is 0 or 1, and when there are multiple R b's in the formula, they may be the same or different.
化合物(1)のより好ましい具体例を以下に示す。 More preferred examples of compound (1) are shown below.
式(1-1-1a)~(1-1-2a)、および式(1-2-1a)~(1-2-4a)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z2およびZ3は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり、ここで、aは1~20の整数であり、
mは、0~20の整数であり、Mは、単結合または酸素であり、Xは、フッ素またはメチルであり、nは、0~4の整数であり、nが2以上であるときを含み、式中のXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、式中に、Rb、m、またはMが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
In formulas (1-1-1a) to (1-1-2a) and formulas (1-2-1a) to (1-2-4a),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene, and the cyclohexane ring represented by a hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 2 and Z 3 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—, where a is an integer of 1 to 20;
m is an integer of 0 to 20, M is a single bond or oxygen, X is fluorine or methyl, n is an integer of 0 to 4, including the case where n is 2 or more, and when there are multiple Xs in the formula, they may be the same or different, and R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms, and when there are multiple R b s , m s, or M s in the formula, they may be the same or different.
[化合物(1)の合成方法]
化合物(1)は、有機合成化学における公知の手法を組み合わせることにより合成できる。出発物質に目的の末端基、環構造および結合基を導入する方法は、たとえば、ホーベン-ワイル(Houben-Wyle, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart)、オーガニック・シンセシーズ(Organic Syntheses, John Wily & Sons, Inc.)、オーガニック・リアクションズ(Organic Reactions, John Wily & Sons Inc.)、コンプリヘンシブ・オーガニック・シンセシス(Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press)、新実験化学講座(丸善)などの成書に記載されている。
[Method for synthesizing compound (1)]
Compound (1) can be synthesized by combining known techniques in organic synthetic chemistry. Methods for introducing desired terminal groups, ring structures, and bonding groups into starting materials are described in, for example, Houben-Wyle, Methods of Organic Chemistry, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, Organic Syntheses, John Wily & Sons, Inc., Organic Reactions, John Wily & Sons, Inc., Comprehensive Organic Synthesis, Pergamon Press, and New Experimental Chemistry Lectures (Maruzen).
結合基Zの導入方法について、下記スキーム1~9で説明する。これらのスキームにおいて、MSG1およびMSG2は、少なくとも一つの環を有する1価の有機基を示し、Halはハロゲンを示す。下記スキームで用いた複数のMSG1(またはMSG2)は、同一でも異なっていてもよい。下記スキームにおける化合物(1A)~(1M)は上記化合物(1)に相当する。これらの方法は、光学活性な化合物(1)および光学的に不活性な化合物(1)の合成に適用できる。 Methods for introducing the bonding group Z are explained in the following schemes 1 to 9. In these schemes, MSG 1 and MSG 2 represent monovalent organic groups having at least one ring, and Hal represents a halogen. The multiple MSG 1 (or MSG 2 ) used in the following schemes may be the same or different. Compounds (1A) to (1M) in the following schemes correspond to the above-mentioned compound (1). These methods can be applied to the synthesis of optically active compound (1) and optically inactive compound (1).
(スキーム1)Zが単結合の化合物
下記に示すように、アリールホウ酸(S1)と公知の方法で合成される化合物(S2)とを、炭酸塩水溶液およびテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で反応させることにより、MSG1とMSG2との間に単結合が導入された化合物(1A)を合成することができる。この化合物(1A)は、公知の方法で合成される化合物(S3)に、n-ブチルリチウム、次いで塩化亜鉛を反応させた後、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムのような触媒の存在下で化合物(S2)をさらに反応させることによっても合成することができる。
(Scheme 1) Compounds in which Z is a Single Bond As shown below, compound (1A) in which a single bond has been introduced between MSG 1 and MSG 2 can be synthesized by reacting arylboronic acid (S1) with compound (S2) synthesized by a known method in the presence of an aqueous carbonate solution and a catalyst such as tetrakis(triphenylphosphine)palladium. This compound (1A) can also be synthesized by reacting compound (S3) synthesized by a known method with n-butyllithium and then zinc chloride, followed by further reaction with compound (S2) in the presence of a catalyst such as dichlorobis(triphenylphosphine)palladium.
(スキーム2)Zが-CH=CH-の化合物
下記に示すように、公知の方法で合成されるホスホニウム塩(S5)にカリウムt-ブトキシドなどの塩基を作用させて発生させたリンイリドと、アルデヒド(S4)とを反応させることにより、MSG1とMSG2との間に-CH=CH-が導入された化合物(1B)を合成することができる。反応条件および基質によってはシス体が生成するので、必要に応じて公知の方法によりシス体をトランス体に異性化することができる。
(Scheme 2) Compounds where Z is -CH=CH- As shown below, a phosphorus ylide generated by reacting a phosphonium salt (S5), synthesized by a known method, with a base such as potassium t-butoxide is reacted with an aldehyde (S4) to synthesize a compound (1B) in which -CH=CH- is introduced between MSG 1 and MSG 2. Depending on the reaction conditions and substrate, a cis isomer may be produced, and the cis isomer can be isomerized to a trans isomer by a known method, as necessary.
(スキーム3)Zが-(CH2)2-の化合物
下記に示すように、上記のようにして得られた化合物(1B)をパラジウム炭素などの触媒の存在下で水素化することにより、MSG1とMSG2との間に-(CH2)2-を有する化合物(1C)を合成することができる。
(Scheme 3) Compounds where Z is -(CH 2 ) 2 - As shown below, compound (1C) having -(CH 2 ) 2 - between MSG 1 and MSG 2 can be synthesized by hydrogenating compound (1B) obtained as described above in the presence of a catalyst such as palladium on carbon.
(スキーム4)Zが-(CF2)2-の化合物
下記に示すように、J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 5414 に記載されている方法に従い、フッ化水素触媒の存在下、ジケトン(S6)を四フッ化硫黄でフッ素化することにより、MSG1とMSG2との間に-(CF2)2-を有する化合物(1D)を合成することができる。
(Scheme 4) Compounds where Z is -(CF 2 ) 2 - As shown below, compound (1D) having -(CF 2 ) 2 - between MSG 1 and MSG 2 can be synthesized by fluorinating diketone (S6) with sulfur tetrafluoride in the presence of a hydrogen fluoride catalyst according to the method described in J. Am. Chem. Soc., 2001 , 123 , 5414.
(スキーム5)Zが-(CH2)4-の化合物
下記に示すように、スキーム2の方法に従って、ホスホニウム塩(S5)の代わりにホスホニウム塩(S7)を用いて-(CH2)2-CH=CH-を有する化合物を合成し、これを上記スキーム3と同様にして接触水素化することにより、MSG1とMSG2との間に-(CH2)4-が導入された化合物(1E)を合成することができる。
(Scheme 5) Compounds where Z is -(CH 2 ) 4 - As shown below, a compound having -(CH 2 ) 2 -CH=CH- can be synthesized by using phosphonium salt (S7) instead of phosphonium salt (S5) according to the method of Scheme 2, and then catalytically hydrogenating this in the same manner as in Scheme 3 above to synthesize compound (1E) in which -(CH 2 ) 4 - is introduced between MSG 1 and MSG 2 .
(スキーム6)Zが-CH2O-または-OCH2-の化合物
下記に示すように、化合物(S4)を水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤で還元して化合物(S8)を得る。これを臭化水素酸などでハロゲン化して化合物(S9)を得る。この化合物(S9)と化合物(S10)とを、炭酸カリウムなどの存在下で反応させることにより、MSG1とMSG2との間に-OCH2-(または-CH2O-)が導入された化合物(1F)を合成することができる。
(Scheme 6) Compounds where Z is -CH 2 O- or -OCH 2 - As shown below, compound (S4) is reduced with a reducing agent such as sodium borohydride to obtain compound (S8). This is then halogenated with hydrobromic acid or the like to obtain compound (S9). Compound (S9) is reacted with compound (S10) in the presence of potassium carbonate or the like to synthesize compound (1F), in which -OCH 2 - (or -CH 2 O-) is introduced between MSG 1 and MSG 2 .
(スキーム7)Zが-COO-または-OCO-の化合物
下記に示すように、化合物(S3)に、n-ブチルリチウム、続いて二酸化炭素を反応させてカルボン酸(S11)を得る。この化合物(S11)とフェノール(S10)とを、DCC(1,3-ジシクロヘキシルカルボジイミド)およびDMAP(4-ジメチルアミノピリジン)の存在下で脱水反応させることにより、MSG1とMSG2との間に-COO-(または-OCO-)が導入された化合物(1G)を合成することができる。
(Scheme 7) Compounds where Z is -COO- or -OCO- As shown below, compound (S3) is reacted with n-butyllithium and then carbon dioxide to obtain carboxylic acid (S11). Compound (S11) is then subjected to a dehydration reaction with phenol (S10) in the presence of DCC (1,3-dicyclohexylcarbodiimide) and DMAP (4-dimethylaminopyridine), to synthesize compound (1G) in which -COO- (or -OCO-) is introduced between MSG 1 and MSG 2 .
(スキーム8)Zが-CF=CF-の化合物
下記に示すように、化合物(S3)をn-ブチルリチウムで処理した後、テトラフルオロエチレンと反応させて化合物(S12)を得る。次いで、化合物(S2)をn-ブチルリチウムで処理した後、化合物(S12)と反応させることにより、MSG1とMSG2との間に-CF=CF-が導入された化合物(1H)を合成することができる。合成条件を選択することで、シス体の化合物を製造することも可能である。
(Scheme 8) Compounds where Z is -CF=CF- As shown below, compound (S3) is treated with n-butyllithium and then reacted with tetrafluoroethylene to obtain compound (S12). Next, compound (S2) is treated with n-butyllithium and then reacted with compound (S12), thereby synthesizing compound (1H) in which -CF=CF- is introduced between MSG 1 and MSG 2. By selecting the synthesis conditions, it is also possible to produce a cis-isomer compound.
(スキーム9)Zが-CF2O-または-OCF2-の化合物
下記に示すように、上記スキーム7などの方法によって得られた化合物(1G)を、ローソン試薬のような硫黄化剤で処理して化合物(S16)を得る。この化合物(S16)を、フッ化水素ピリジン錯体およびN-ブロモスクシンイミド(NBS)でフッ素化することにより、MSG1とMSG2との間に-CF2O-(または-OCF2-)を有する化合物(1M)を合成することができる。また、化合物(1M)は化合物(S16)を(ジエチルアミノ)サルファートリフルオリド(DAST)でフッ素化しても合成することができる。また、P. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.に記載の方法によってこれらの結合基を生成させることも可能である。
(Scheme 9) Compounds Where Z is —CF 2 O— or —OCF 2 — As shown below, compound (1G), obtained by a method such as Scheme 7 above, is treated with a sulfurizing agent such as Lawesson's reagent to obtain compound (S16). Compound (1M), which has —CF 2 O— (or —OCF 2 —) between MSG 1 and MSG 2 , can be synthesized by fluorinating compound (S16) with a hydrogen fluoride-pyridine complex and N-bromosuccinimide (NBS). Compound (1M) can also be synthesized by fluorinating compound (S16) with (diethylamino)sulfur trifluoride (DAST). These bonding groups can also be generated by the method described in P. Kirsch et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 1480.
2)重合体(1)
本発明の化合物(1)は重合性基(末端基R1)を有するので、容易に重合させることが可能である。本発明における重合体(1)は、該化合物(1)を重合させることによって得られる重合体の少なくとも1種である。
2) Polymer (1)
The compound (1) of the present invention has a polymerizable group (terminal group R 1 ) and can be easily polymerized. The polymer (1) in the present invention is at least one type of polymer obtained by polymerizing the compound (1).
3)トランス異性体化合物、および異性体混合物に対するシス異性体の比率
本発明のトランス異性体化合物は、化合物(1)のすべてのシス-1,4-シクロヘキシレン構造 がトランス-1,4-シクロヘキシレン構造に置き換えられた化合物である。
本発明の組成物は、化合物(1)、重合体(1)に加えて、該トランス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有していても良く、その場合、異性体混合物に対するシス異性体の比率は50wt%以上であることが好ましい。
なお、化合物(1)、重合体(1)が複数のシクロヘキサン環を持つ場合は、2つ以上の部位がシス体であってもよい。また、複数の環にシス異性体が存在する場合、たとえばシス-シス体、シス-トランス体、およびトランス-トランス体の異性体混合物が存在する場合は、1か所でもシス体である異性体の総量を異性体混合物全量で除した比率を、異性体混合物に対するシス異性体の比率とする。
3) Trans Isomer Compound and Ratio of Cis Isomer to Isomer Mixture The trans isomer compound of the present invention is a compound in which all cis-1,4-cyclohexylene structures of compound (1) are replaced with trans-1,4-cyclohexylene structures.
The composition of the present invention may contain, in addition to compound (1) and polymer (1), at least one selected from the trans isomer compound and its polymer. In this case, the ratio of the cis isomer to the isomer mixture is preferably 50 wt % or more.
When compound (1) or polymer (1) has multiple cyclohexane rings, two or more of the rings may be cis-isomers. When multiple rings have cis isomers, for example, when an isomeric mixture of cis-cis, cis-trans, and trans-trans isomers is present, the ratio of cis isomers to the isomeric mixture is calculated by dividing the total amount of isomers that are cis-isomers at any one position by the total amount of the isomeric mixture.
4)組成物(1)
本発明における組成物(1)は、化合物(1)または重合体(1)を少なくとも1種含み、2種以上の成分からなる。すなわち、組成物(1)は、2種以上の化合物(1)、重合体(1)で構成されていてもよく、また、少なくとも1種の化合物(1)、重合体(1)と、その他の少なくとも1種の成分との組み合わせで構成されていてもよい。このようなその他の構成要素としては、特に限定されないが、たとえば、化合物(1)以外の重合性液晶化合物(以下「その他の重合性液晶化合物」ともいう)、その他の重合性化合物、重合開始剤、硬化剤、有機溶媒、非重合性の液晶性化合物、無機充填剤および繊維状補強材などが挙げられる。
4) Composition (1)
The composition (1) of the present invention contains at least one compound (1) or polymer (1) and is composed of two or more components. That is, the composition (1) may be composed of two or more compounds (1) or polymers (1), or may be composed of a combination of at least one compound (1) or polymer (1) with at least one other component. Such other components are not particularly limited, but include, for example, polymerizable liquid crystal compounds other than compound (1) (hereinafter also referred to as "other polymerizable liquid crystal compounds"), other polymerizable compounds, polymerization initiators, curing agents, organic solvents, non-polymerizable liquid crystal compounds, inorganic fillers, and fibrous reinforcing materials.
5)その他の重合性液晶化合物
組成物(1)は、化合物(1)以外の重合性液晶化合物を含んでいてもよい。液晶相の発現ならびに化合物(1)との相溶性の観点から、式(M1)、(M2)または(M3)で表される化合物が、該重合性液晶化合物として好ましい。
5) Other Polymerizable Liquid Crystal Compounds The composition (1) may contain a polymerizable liquid crystal compound other than the compound (1). From the viewpoints of the development of a liquid crystal phase and compatibility with the compound (1), the compounds represented by formula (M1), (M2), or (M3) are preferred as the polymerizable liquid crystal compound.
式(M1)、(M2)、および(M3)中、
AMは独立し、1,4-フェニレン、1,4-シクロへキシレン、1,4-シクロへキセニレン、ピリジン-2,5-ジイル、1,3-ジオキサン-2,5-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはフルオレン-2,7-ジイルから選ばれるいずれかの二価基であり、該二価基において、少なくとも一つの水素はフッ素、塩素、シアノ、ヒドロキシ、ホルミル、トリフルオロアセチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、炭素数1~5のアルキル、炭素数1~5のアルコキシ、炭素数1~5のアルコキシカルボニル、または炭素数1~5のアルカノイルで置き換えられてもよく、
ZMは独立して、単結合、-OCH2-、-CH2O-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-OCOO-、-CONH-、-NHCO-、-CF2O-、-OCF2-、-CH2CH2-、-CF2CF2-、-CH=CHCOO-、-OCOCH=CH-、-CH2CH2COO-、-OCOCH2CH2-、-COOCH2CH2-、-CH2CH2OCO-、-CH=CH-、-N=CH-、-CH=N-、-N=C(CH3)-、-C(CH3)=N-、-N=N-、-C≡C-、-CH=N-N=CH-、または-C(CH3)=N-N=C(CH3)-であり、
XMは水素、フッ素、塩素、トリフルオロメチル、トリフルオロメトキシ、シアノ、炭素数1~20のアルキル、炭素数1~20のアルケニル、炭素数1~20のアルコキシ、または炭素数1~20のアルコキシカルボニルであり、
YMは独立して、単結合、-O-、-COO-、-OCO-、または-OCOO-であり、
QMは、単結合、-O-、-COO-、または-OCO-であり、
qは1~6の整数であり、
cおよびdは独立して、0~3の整数であり、かつ1≦c+d≦6の関係であり、aは0~20の整数であり、
RMは水素またはメチルである。
In formulas (M1), (M2), and (M3),
A M is independently any divalent group selected from 1,4-phenylene, 1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, pyridine-2,5-diyl, 1,3-dioxane-2,5-diyl, naphthalene-2,6-diyl, and fluorene-2,7-diyl, in which at least one hydrogen may be replaced by fluorine, chlorine, cyano, hydroxy, formyl, trifluoroacetyl, difluoromethyl, trifluoromethyl, alkyl having 1 to 5 carbon atoms, alkoxy having 1 to 5 carbon atoms, alkoxycarbonyl having 1 to 5 carbon atoms, or alkanoyl having 1 to 5 carbon atoms;
Z M is independently a single bond, -OCH 2 -, -CH 2 O-, -COO-, -OCO-, -COS-, -SCO-, -OCOO-, -CONH-, -NHCO-, -CF 2 O-, -OCF 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CF 2 CF 2 -, -CH=CHCOO-, -OCOCH=CH-, -CH 2 CH 2 COO-, -OCOCH 2 CH 2 -, -COOCH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 OCO-, -CH=CH-, -N=CH-, -CH=N-, -N=C(CH 3 )-, -C(CH 3 )=N-, -N=N-, -C≡C-, -CH=N-N=CH-, or -C(CH 3 )=N-N=C(CH 3 )-,
X M is hydrogen, fluorine, chlorine, trifluoromethyl, trifluoromethoxy, cyano, alkyl having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy having 1 to 20 carbon atoms, or alkoxycarbonyl having 1 to 20 carbon atoms;
Y and M are independently a single bond, —O—, —COO—, —OCO—, or —OCOO—;
QM is a single bond, —O—, —COO—, or —OCO—;
q is an integer from 1 to 6;
c and d are independently integers of 0 to 3 and satisfy the relationship 1≦c+d≦6, and a is an integer of 0 to 20;
R 1 M is hydrogen or methyl.
6)その他の重合性化合物
組成物(1)は、その他の重合性化合物を構成要素としてもよい。このような重合性化合物としては、膜形成性および機械的強度を低下させない化合物が好ましい。この重合性化合物は、液晶性を有しない化合物と液晶性を有する化合物とに分類される。液晶性を有しない重合性化合物としては、ビニル誘導体、スチレン誘導体、(メタ)アクリル酸誘導体、ソルビン酸誘導体、フマル酸誘導体、イタコン酸誘導体などが挙げられる。これらの誘導体の好ましい例を以下に示す。
文中、「(メタ)アクリロイルオキシ」は、アクリロイルオキシまたはメタクリロイルオキシを意味し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
6) Other Polymerizable Compounds Composition (1) may contain other polymerizable compounds as constituent elements. Such polymerizable compounds are preferably compounds that do not reduce film-forming properties and mechanical strength. These polymerizable compounds are classified into compounds that do not have liquid crystallinity and compounds that have liquid crystallinity. Polymerizable compounds that do not have liquid crystallinity include vinyl derivatives, styrene derivatives, (meth)acrylic acid derivatives, sorbic acid derivatives, fumaric acid derivatives, and itaconic acid derivatives. Preferred examples of these derivatives are shown below.
In the present specification, "(meth)acryloyloxy" means acryloyloxy or methacryloyloxy, "(meth)acrylate" means acrylate or methacrylate, and "(meth)acrylic acid" means acrylic acid or methacrylic acid.
好ましいビニル誘導体としては、たとえば、塩化ビニル、フッ化ビニル、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、2,2-ジメチルブタン酸ビニル、2,2-ジメチルペンタン酸ビニル、2-メチル-2-ブタン酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、2-エチル-2-メチルブタン酸ビニル、N-ビニルアセトアミド、p-t-ブチル安息香酸ビニル、N,N-ジメチルアミノ安息香酸ビニル、安息香酸ビニル、エチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルモノビニルエーテル、t-アミルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールメチルビニルエーテル、α、β-ビニルナフタレン、メチルビニルケトン、イソブチルビニルケトンなどが挙げられる。 Preferred vinyl derivatives include, for example, vinyl chloride, vinyl fluoride, vinyl acetate, vinyl pivalate, vinyl 2,2-dimethylbutanoate, vinyl 2,2-dimethylpentanoate, vinyl 2-methyl-2-butanoate, vinyl propionate, vinyl stearate, vinyl 2-ethyl-2-methylbutanoate, N-vinylacetamide, vinyl p-t-butylbenzoate, vinyl N,N-dimethylaminobenzoate, vinyl benzoate, ethyl vinyl ether, hydroxybutyl monovinyl ether, t-amyl vinyl ether, cyclohexanedimethanol methyl vinyl ether, α,β-vinylnaphthalene, methyl vinyl ketone, and isobutyl vinyl ketone.
好ましいスチレン誘導体としては、たとえば、スチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン、o-クロロメチルスチレン、m-クロロメチルスチレン、p-クロロメチルスチレン、α-メチルスチレンなどが挙げられる。 Preferred styrene derivatives include, for example, styrene, o-chlorostyrene, m-chlorostyrene, p-chlorostyrene, o-chloromethylstyrene, m-chloromethylstyrene, p-chloromethylstyrene, and α-methylstyrene.
好ましい(メタ)アクリル酸誘導体としては、たとえば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,9-ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールEO付加トリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、ビスフェノールA EO付加ジアクリレート、ビスフェノールA グリジジルジアクリレート(商品名:大阪有機化学社製「ビスコート700」)、ポリエチレングリコールジアクリレートジメチルイタコネートなどが挙げられる。 Preferred (meth)acrylic acid derivatives include, for example, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylol EO adduct triacrylate, pentaerythritol triacrylate, trisacryloyloxyethyl phosphate, bisphenol A EO adduct diacrylate, bisphenol A glycidyl diacrylate (trade name: "Biscoat 700" manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), polyethylene glycol diacrylate dimethyl itaconate, and the like.
好ましいソルビン酸誘導体としては、たとえば、ソルビン酸ナトリウム、ソルビン酸カリウム、ソルビン酸リチウム、ソルビン酸1-ナフチルメチルアンモニウム、ソルビン酸ベンジルアンモニウム、ソルビン酸ドデシルアンモニウム、ソルビン酸オクタデシルアンモニウム、ソルビン酸メチル、ソルビン酸エチル、ソルビン酸プロピル、ソルビン酸イソプロピル、ソルビン酸ブチル、ソルビン酸t-ブチル、ソルビン酸ヘキシル、ソルビン酸オクチル、ソルビン酸オクタデシル、ソルビン酸シクロペンチル、ソルビン酸シクロヘキシル、ソルビン酸ビニル、ソルビン酸アリル、ソルビン酸プロパギルなどが挙げられる。 Preferred sorbic acid derivatives include, for example, sodium sorbate, potassium sorbate, lithium sorbate, 1-naphthylmethylammonium sorbate, benzylammonium sorbate, dodecylammonium sorbate, octadecylammonium sorbate, methyl sorbate, ethyl sorbate, propyl sorbate, isopropyl sorbate, butyl sorbate, t-butyl sorbate, hexyl sorbate, octyl sorbate, octadecyl sorbate, cyclopentyl sorbate, cyclohexyl sorbate, vinyl sorbate, allyl sorbate, and propargyl sorbate.
好ましいフマル酸誘導体としては、たとえば、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジイソプロピル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジシクロペンチル、フマル酸ジシクロヘキシルなどが挙げられる。 Preferred fumaric acid derivatives include, for example, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, diisopropyl fumarate, dibutyl fumarate, dicyclopentyl fumarate, and dicyclohexyl fumarate.
好ましいイタコン酸誘導体としては、たとえば、ジエチルイタコネート、ジブチルイタコネート、ジイソプロピルイタコネートなどが挙げられる。
これらの他にも、ブタジエン、イソプレン、マレイミドなど、多くの重合性化合物を用いることができる。
Preferred itaconic acid derivatives include, for example, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, and diisopropyl itaconate.
In addition to these, many polymerizable compounds such as butadiene, isoprene, and maleimide can also be used.
7)重合開始剤
組成物(1)は重合開始剤を構成要素としてもよい。重合開始剤は、組成物(1)の硬化方法に応じて、たとえば光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、熱ラジカル重合用開始剤などを用いればよい。
7) Polymerization Initiator The composition (1) may contain a polymerization initiator as a component. The polymerization initiator may be, for example, a photoradical polymerization initiator, a photocationic polymerization initiator, or a thermal radical polymerization initiator, depending on the curing method of the composition (1).
光ラジカル重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができ、
たとえば、4-メトキシフェニル-2,4-ビス(トリクロロメチル)トリアジン、2-(4-ブトキシスチリル)-5-トリクロロメチル-1,3,4-オキサジアゾール、9-フェニルアクリジン、9,10-ベンズフェナジン、ベンゾフェノン/ミヒラーズケトン混合物、ヘキサアリールビイミダゾール/メルカプトベンズイミダゾール混合物、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルホリノプロパン-1-オン、2,4-ジエチルキサントン/p-ジメチルアミノ安息香酸メチル混合物、ベンゾフェノン/メチルトリエタノールアミン混合物などが挙げられる。市販のものとしては、たとえば、チバ・スペシャリティー社製「ダロキュアーシリーズ1173、4265」、「イルガキュアーシリーズ184、369、500、651、784、819、907、1300、1700、1800、1850、2959」などが挙げられる。
The photoradical polymerization initiator is not particularly limited, and known initiators can be used.
For example, 4-methoxyphenyl-2,4-bis(trichloromethyl)triazine, 2-(4-butoxystyryl)-5-trichloromethyl-1,3,4-oxadiazole, 9-phenylacridine, 9,10-benzphenazine, benzophenone/Michler's ketone mixture, hexaarylbiimidazole/mercaptobenzimidazole mixture, 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, benzyl dimethyl ketal, 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-one, 2,4-diethylxanthone/methyl p-dimethylaminobenzoate mixture, benzophenone/methyltriethanolamine mixture, and the like can be mentioned. Examples of commercially available products include "Darocur Series 1173, 4265" and "Irgacure Series 184, 369, 500, 651, 784, 819, 907, 1300, 1700, 1800, 1850, 2959" manufactured by Ciba Specialty Co., Ltd.
光カチオン重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができ、たとえば、UCC社製「サイラキューアーUVI-6990、6974」、旭電化社製「アデカオプトマーSP-150、152、170、172」、ローディア社製「Photoinitiator 2074」、チバ・スペシャリティー社製「イルガキュアー250」、みどり化学社製「DTS-102」などが挙げられる。 The photocationic polymerization initiator is not particularly limited, and known initiators can be used, such as "Sylacure UVI-6990, 6974" manufactured by UCC Corporation, "Adeka Optomer SP-150, 152, 170, 172" manufactured by Asahi Denka Corporation, "Photoinitiator 2074" manufactured by Rhodia, "Irgacure 250" manufactured by Ciba Specialty, and "DTS-102" manufactured by Midori Chemical Co., Ltd.
熱ラジカル重合用の好ましい開始剤としては、たとえば、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレート、ジ-t-ブチルパーオキシド(DTBPO)、t-ブチルパーオキシジイソブチレート、過酸化ラウロイル、2,2’-アゾビスイソ酪酸ジメチル(MAIB)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル(ACN)、2,2’-アゾビス(イソ酪酸)ジメチルなどが挙げられる。市販のアゾ重合開始剤としては、たとえば、富士フイルム和光純薬工業社製「V―40、V-50、V-59、V-65、V-70、V-501、V-601」などが挙げられる。一般に、アゾ重合開始剤は熱ラジカル重合だけでなく、光ラジカル重合にも好適に使用できる。 Preferred initiators for thermal radical polymerization include, for example, benzoyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxypivalate, di-t-butyl peroxide (DTBPO), t-butylperoxydiisobutyrate, lauroyl peroxide, dimethyl 2,2'-azobisisobutyrate (MAIB), azobisisobutyronitrile (AIBN), azobiscyclohexanecarbonitrile (ACN), and dimethyl 2,2'-azobis(isobutyrate). Commercially available azo polymerization initiators include, for example, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.'s "V-40, V-50, V-59, V-65, V-70, V-501, and V-601." In general, azo polymerization initiators can be used not only for thermal radical polymerization but also for photoradical polymerization.
アニオン重合、配位重合およびリビング重合用の好ましい開始剤としては、たとえば、n-C4H9Li、t-C4H9Li-R3Alなどのアルカリ金属アルキル化合物、アルミニウム化合物、遷移金属化合物などが挙げられる。 Preferred initiators for anionic polymerization, coordination polymerization and living polymerization include, for example, alkali metal alkyl compounds such as nC 4 H 9 Li and tC 4 H 9 Li-R 3 Al, aluminum compounds and transition metal compounds.
8)硬化剤
組成物(1)が、環状エーテル基を有する化合物を構成要素とする場合、硬化剤を構成要素として含有してもよい。好ましい硬化剤の例を以下に示す。
8) Curing Agent When the composition (1) contains a compound having a cyclic ether group as a constituent element, it may contain a curing agent as a constituent element. Preferred examples of the curing agent are shown below.
アミン系硬化剤として、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、o-キシレンジアミン、m-キシレンジアミン、p-キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、イソホロンジアミン、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、ノルボルネンジアミン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、3,9-ジプロパンアミン-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタン、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリアミン、ポリシクロヘキシルポリアミン、N-アミノエチルピペラジンなどが挙げられる。 Amine-based curing agents include diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, o-xylenediamine, m-xylenediamine, p-xylenediamine, trimethylhexamethylenediamine, 2-methylpentamethylenediamine, diethylaminopropylamine, isophoronediamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, bis(4-amino-3-methylcyclohexyl)methane, bis(4-aminocyclohexyl)methane, norbornene diamine, 1,2 -diaminocyclohexane, 3,9-dipropanamine-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5,5]undecane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-1,2-diphenylethane, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, polyoxypropylenediamine, polyoxypropylenetriamine, polycyclohexylpolyamine, N-aminoethylpiperazine, etc.
酸無水物系硬化剤として、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメチレート、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、デデセニル無水コハク酸、クロレンド酸無水物などが挙げられる。 Acid anhydride curing agents include tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hydrogenated methylnadic anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, methylcyclohexenetetracarboxylic dianhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic dianhydride, ethylene glycol bisanhydrotrimethylate, glycerin bis(anhydrotrimellitate) monoacetate, dedecenyl succinic anhydride, and chlorendic anhydride.
フェノール系硬化剤として、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、2,3-キシレノール、2,5-キシレノール、2,6-キシレノール、3,4-キシレノール、3,5-キシレノール、m-エチルフェノール、p-エチルフェノール、2,3,5-トリメチルフェノール、2,3,6-トリメチルフェノール、o-イソプロピルフェノール、p-tert-ブチルフェノール、o-sec-ブチルフェノール、p-オクチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、レゾルシノール、1-ナフトール、2-ナフトール、ビスフェノールA、フェノールノボラック、キシリレンノボラック、ビスフェノールAノボラックなどが挙げられる。
上記以外にも特開2004-256687号公報、特開2002-226550号公報などに記載されている硬化剤も使用することができる。
Examples of phenol-based curing agents include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2,3-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, 3,5-xylenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, o-isopropylphenol, p-tert-butylphenol, o-sec-butylphenol, p-octylphenol, 2,6-di-tert-butylphenol, resorcinol, 1-naphthol, 2-naphthol, bisphenol A, phenol novolac, xylylene novolac, and bisphenol A novolac.
In addition to the above, curing agents described in JP-A Nos. 2004-256687 and 2002-226550 can also be used.
活性エステル系硬化剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができ、たとえば、ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造を含む活性エステル化合物としてDIC社製「HPC-8000H-65T」、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物としてDIC社製「EXB-8150-65T」、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物として三菱ケミカル社製「DC808」、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物として三菱ケミカル社製「YLH1026」、フェノールノボラックのアセチル化物である活性エステル系硬化剤として三菱ケミカル社製「DC808」、フェノールノボラックのベンゾイル化物である活性エステル系硬化剤として三菱ケミカル社製「YLH1026」などが挙げられる。 The active ester curing agent is not particularly limited, and known agents can be used. Examples include "HPC-8000H-65T" manufactured by DIC Corporation as an active ester compound containing a dicyclopentadiene-type diphenol structure, "EXB-8150-65T" manufactured by DIC Corporation as an active ester compound containing a naphthalene structure, "DC808" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as an active ester compound containing an acetylated phenol novolac, "YLH1026" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as an active ester compound containing a benzoylated phenol novolac, "DC808" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as an active ester curing agent which is an acetylated phenol novolac, and "YLH1026" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation as an active ester curing agent which is a benzoylated phenol novolac.
また、硬化促進剤として、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン、5,6-ジブチルアミノ-1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン等のシクロアミジン化合物;該シクロアミジン化合物に無水マレイン酸、1,4-ベンゾキノン、2,5-トルキノン、1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルベンゾキノン、2,6-ジメチルベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-5-メチル-1,4-ベンゾキノン、2,3-ジメトキシ-1,4-ベンゾキノン、フェニル-1,4-ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂などのπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物;ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の3級アミン化合物;該3級アミン化合物の誘導体;2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物;該イミダゾール化合物の誘導体;トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(4-メチルフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合物;該有機ホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物;テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、2-エチル-4-メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、N-メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩;該テトラフェニルボロン塩の誘導体;トリフェニルホスホニウム-トリフェニルボラン、N-メチルモルホリンテトラフェニルホスホニウム-テトラフェニルボレート等のホスフィン化合物と該テトラフェニルボロン塩との付加物などが挙げられる。 Cure accelerators include cycloamidine compounds such as 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene (DBU), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene, and 5,6-dibutylamino-1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene; and the cycloamidine compounds may be combined with maleic anhydride, 1,4-benzoquinone, 2,5-toluquinone, 1,4-naphthoquinone, 2,3-dimethylbenzoquinone, 2,6-dimethylbenzoquinone, and 2,3-dimethoxy-5-methylbenzoquinone. compounds having intramolecular polarization obtained by adding a compound having a π bond, such as quinone compounds such as 1,4-benzoquinone, 2,3-dimethoxy-1,4-benzoquinone, and phenyl-1,4-benzoquinone, diazophenylmethane, and phenol resins; tertiary amine compounds such as benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, and tris(dimethylaminomethyl)phenol; derivatives of the tertiary amine compounds; 2-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-phenylimidazole, and 2-phenyl-1,4-benzoquinone; imidazole compounds such as methyl-4-methylimidazole; derivatives of these imidazole compounds; organic phosphine compounds such as tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, tris(4-methylphenyl)phosphine, diphenylphosphine, and phenylphosphine; phosphorus compounds with intramolecular polarization obtained by adding compounds with π bonds such as maleic anhydride, the above-mentioned quinone compounds, diazophenylmethane, and phenolic resins to these organic phosphine compounds; tetraphenylboron salts such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, triphenylphosphine tetraphenylborate, 2-ethyl-4-methylimidazole tetraphenylborate, and N-methylmorpholine tetraphenylborate; derivatives of these tetraphenylboron salts; and adducts of these tetraphenylboron salts with phosphine compounds such as triphenylphosphonium-triphenylborane and N-methylmorpholine tetraphenylphosphonium-tetraphenylborate.
9)有機溶媒
組成物(1)は有機溶媒を含有してもよい。組成物(1)の硬化は有機溶媒中で行っても、無溶媒で行ってもよい。たとえば、有機溶媒を含有する組成物(1)を基板上に、スピンコート法などにより塗布した後、有機溶媒を除去してから光硬化させてもよい。また、光硬化後適当な温度に加温して熱硬化により後処理を行ってもよい。
9) Organic Solvent The composition (1) may contain an organic solvent. The composition (1) may be cured in an organic solvent or without a solvent. For example, the composition (1) containing an organic solvent may be applied to a substrate by spin coating or the like, and then the organic solvent may be removed before photocuring. After photocuring, the composition may be heated to an appropriate temperature for post-treatment by thermal curing.
好ましい有機溶媒としては、たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、テトラヒドロフラン、γ-ブチロラクトン、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、PGMEAなどが挙げられる。上記有機溶媒は1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
なお、硬化時の有機溶媒の使用割合を限定することにはあまり意味がなく、硬化効率、溶媒コスト、エネルギーコストなどを考慮して、個々のケースごとに決定すればよい。
Preferred organic solvents include, for example, benzene, toluene, xylene, mesitylene, hexane, heptane, octane, nonane, decane, tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, cyclohexane, methylcyclohexane, cyclopentanone, cyclohexanone, PGMEA, etc. The above organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
It is not particularly meaningful to limit the proportion of the organic solvent used during curing, and the proportion may be determined for each individual case, taking into consideration the curing efficiency, solvent cost, energy cost, etc.
本発明の組成物(1)は、総重量の10wt%以下の有機溶媒を含有していることが好ましく、無溶媒の組成物であることが特に好ましい。なお、無溶媒の組成物とは、有機溶媒を使用することなく常温で流動性を保持し、あるいは溶融時に高い流動性を示すワニス状に調整することが可能な組成物である。総重量の10wt%以下の有機溶媒を含有する組成物、あるいは無溶媒の組成物を用いることでVOC問題など環境負荷への対応が可能となり、硬化物濃度が高くなるため硬化物の機能を有効に発現することができる。
硬化前の組成物(1)は、常温付近で液体状態であって流動性を保持しており、そのまま無溶媒もしくは総重量に対して10wt%以下の有機溶媒を含有したワニスとして使用できる。すなわち、そのままコーティングもしくは接着などの用途に使用でき、高温で溶媒を揮発させる工程などが必要ない。
なお、ここで使用し得る有機溶媒としては、環境負荷の観点から比較的毒性の低いアセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、N , N - ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノールなどが挙げられる。本発明の組成物(1)は非有機溶媒系での高い耐熱性と高い低誘電率樹脂形成が可能であることから、プリント配線基板用積層板、基板用層間絶縁材料、接着フィルム、半導体封止剤材、導電性接着剤など各種電子部品用の絶縁材料を提供できる。
The composition (1) of the present invention preferably contains 10 wt% or less of an organic solvent based on the total weight, and is particularly preferably a solvent-free composition. A solvent-free composition is a composition that maintains fluidity at room temperature without the use of an organic solvent, or can be prepared into a varnish-like composition that exhibits high fluidity when melted. Using a composition containing 10 wt% or less of an organic solvent based on the total weight, or a solvent-free composition, makes it possible to address environmental issues such as VOC problems, and the high concentration of the cured product allows the function of the cured product to be effectively expressed.
The composition (1) before curing is in a liquid state at around room temperature and retains fluidity, and can be used as a varnish without solvent or containing 10 wt % or less of an organic solvent based on the total weight. In other words, it can be used as is for applications such as coating or adhesion, and does not require a step of volatilizing the solvent at high temperature.
Examples of organic solvents that can be used here include acetone, methyl ethyl ketone, toluene, xylene, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether, N,N-dimethylformamide, methanol, ethanol, etc., which are relatively low in toxicity from the viewpoint of environmental load. Composition (1) of the present invention is capable of forming a resin having high heat resistance and a high low dielectric constant in a non-organic solvent system, and therefore can provide insulating materials for various electronic parts, such as laminates for printed wiring boards, interlayer insulating materials for substrates, adhesive films, semiconductor encapsulants, and conductive adhesives.
10)非重合性の液晶性化合物
組成物(1)は、重合性基を有しない液晶性化合物を構成要素としてもよい。このような非重合性の液晶性化合物の例は、液晶性化合物のデータベースであるリクリスト(LiqCryst, LCI Publisher GmbH, Hamburg, Germany)などに記載されている。非重合性の液晶性化合物を含有する組成物(1)を硬化させることによって、化合物(1)の重合体と液晶性化合物との複合材料(composite materials)を得ることができる。このような複合材料では、たとえば、高分子分散型液晶のような高分子網目中に非重合性の液晶性化合物が存在している。
10) Non-Polymerizable Liquid Crystalline Compounds Composition (1) may contain a liquid crystal compound without a polymerizable group as a component. Examples of such non-polymerizable liquid crystal compounds are described in LiqCryst (LCI Publisher GmbH, Hamburg, Germany), a database of liquid crystal compounds. By curing composition (1) containing a non-polymerizable liquid crystal compound, composite materials containing a polymer of compound (1) and a liquid crystal compound can be obtained. In such composite materials, the non-polymerizable liquid crystal compound exists in a polymer network, such as a polymer-dispersed liquid crystal.
11)無機充填剤および繊維状補強材
熱伝導率向上、機械強度向上、粘度調整などのために、無機充填剤を加えることができる。
たとえば、誘電損失を抑えるためには、球状シリカ、粉砕シリカ、中空シリカ、ヒュームドシリカなどのケイ素化合物、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどの金属酸化物、チタン酸カリウムなどの金属塩であってもよい。好ましくは、球状シリカ、中空シリカ、酸化マグネシウム、チタン酸カリウムが好ましく、より好ましくは中空シリカが好ましい。
基板や樹脂部品としての強度を高くするための、繊維状またはウイスカー状の充填剤として、繊維状補強材が使用できる。ガラスクロス、低誘電ガラスクロス、、カーボンファイバー、カーボンナノチューブなどの無機繊維、ケイ酸塩ウイスカー、アルミナウイスカー、酸化マグネシウムウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、窒化アルミニウムウイスカーなどの無機ウイスカーが好ましく、より好ましくは低誘電ガラスクロス、酸化アルミニウムウイスカー、窒化アルミニウムウイスカーが好ましい。
機械的強度を高くするためには、充填剤が多い方が良いが、多すぎると樹脂が充填剤の隙間を埋めることができない。また樹脂が多すぎても機械強度を高くする効果が表れない。また、充填剤を増やすと誘電率が高く、誘電正接が下がる傾向があるので、両者のバランスを取りながら組成を決めることが好ましい。また、無機物の繊維の他に、有機物の繊維を使用することもできる。機械強度の高い有機繊維として、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾー ル繊維、液晶性ポリエステル繊維などが挙げられる。無機繊維に比べると軽量であり、携帯型機器の基板などに好ましい。
熱伝導率の高い充填剤としては、粉末状の窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素などの金属窒化物、ダイアモンド、黒鉛、炭化珪素などの炭化物、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化珪素、酸化チタン、酸化錫、酸化ホルミニウム、酸化カルシウムなどの金属酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、などの金属水酸化物、およびコーディエライト、またはムライトなどのケイ酸塩化合物、金、銀、銅、白金、鉄、錫、鉛、ニッケル、アルミニウム、マグネシウム、タングステン、モリブデン、ステンレスなどの金属充填材であってもよい。好ましくは、誘電率が低い、窒化ホウ素、酸化ケイ素が好ましく、特に六方晶系の窒化ホウ素(h-BN)は誘電率が低く熱伝導率が高いので好ましい。熱伝導率などは無機フィラーが多いほど高くなるが、一般に無機フィラーは樹脂成分とくらべ、比誘電率が大きく誘電正接が小さいので、充填量を増やすと誘電率が大きくなる。したがって、充填量は目的とする誘電率を超えない範囲で必要量を充填することが好ましい。
本発明の組成物(1)は透明性が高く、低誘電だけでなく、低屈折光学材料に使用する場合は、中空シリカ、球状シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの粉末を加え、屈折率を調整することができる。
11) Inorganic Fillers and Fibrous Reinforcing Materials Inorganic fillers can be added to improve thermal conductivity, mechanical strength, adjust viscosity, and the like.
For example, to reduce dielectric loss, silicon compounds such as spherical silica, pulverized silica, hollow silica, and fumed silica, metal oxides such as magnesium oxide, zinc oxide, and titanium oxide, and metal salts such as potassium titanate may be used. Spherical silica, hollow silica, magnesium oxide, and potassium titanate are preferred, and hollow silica is more preferred.
A fibrous reinforcing material can be used as a fibrous or whisker-like filler to increase the strength of a substrate or a resin part. Preferred examples include glass cloth, low-dielectric glass cloth, inorganic fibers such as carbon fibers and carbon nanotubes, and inorganic whiskers such as silicate whiskers, alumina whiskers, magnesium oxide whiskers, zinc oxide whiskers, and aluminum nitride whiskers, with low-dielectric glass cloth, aluminum oxide whiskers, and aluminum nitride whiskers being more preferred.
To increase mechanical strength, it is better to use more filler, but if there is too much, the resin will not be able to fill the gaps in the filler. Also, if there is too much resin, the effect of increasing mechanical strength will not be realized. Furthermore, increasing the filler tends to increase the dielectric constant and decrease the dielectric tangent, so it is preferable to determine the composition while balancing these two factors. In addition to inorganic fibers, organic fibers can also be used. Examples of organic fibers with high mechanical strength include polyamide fibers, aramid fibers, polyparaphenylene benzobisoxazole fibers, and liquid crystalline polyester fibers. Compared to inorganic fibers, organic fibers are lighter and are therefore preferred for substrates of portable devices.
Fillers with high thermal conductivity include powdered metal nitrides such as aluminum nitride, boron nitride, and silicon nitride; carbides such as diamond, graphite, and silicon carbide; metal oxides such as magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, silicon oxide, titanium oxide, tin oxide, holmium oxide, and calcium oxide; metal hydroxides such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide; silicate compounds such as cordierite and mullite; and metal fillers such as gold, silver, copper, platinum, iron, tin, lead, nickel, aluminum, magnesium, tungsten, molybdenum, and stainless steel. Boron nitride and silicon oxide, which have low dielectric constants, are preferred, and hexagonal boron nitride (h-BN) is particularly preferred due to its low dielectric constant and high thermal conductivity. The more inorganic filler is used, the higher the thermal conductivity, but inorganic fillers generally have a higher relative dielectric constant and a smaller dielectric dissipation factor than resin components, so increasing the filler amount increases the dielectric constant. Therefore, it is preferable to fill the required amount within a range that does not exceed the desired dielectric constant.
The composition (1) of the present invention has high transparency and not only low dielectric constant but also low refractive index. When used as an optical material, the refractive index can be adjusted by adding powders of hollow silica, spherical silica, titanium oxide, zirconium oxide, etc.
充填材の形状としては、球状、無定形、繊維状、ウイスカー状、筒状、板状などが挙げられる。充填材の種類、形状、大きさ、添加量などは、目的に応じて適宜選択できる。得られる高分子成形体が絶縁性を必要とする場合、所望の絶縁性および機械強度、誘電率、誘電損失が保たれれば導電性を有する充填材であっても構わない。 The shape of the filler can be spherical, amorphous, fibrous, whisker-like, cylindrical, or plate-like. The type, shape, size, and amount of filler added can be selected appropriately depending on the purpose. If the resulting polymer molded product requires insulation, conductive fillers can also be used as long as the desired insulation properties, mechanical strength, dielectric constant, and dielectric loss are maintained.
球状または不定形状の充填材の平均粒径は、0.1~200μmであることが好ましい。より好ましくは、1~100μmである。0.1μm以上であると熱伝導率がよく、200μm以下であると充填率を上げることができる。繊維状の充填剤に関しては、繊維長が長いほど引張強度は向上するが、混錬や分散は出来なくなるので、用途によって選択することが好ましい。分散させる場合は、繊維状充填材の平均粒径は、0.01~200μmであることが好ましい。より好ましくは、0.1~100μmである。0.1μm以上であると熱伝導率がよく、200μm以下であると機械強度を上げることができる。
充填材の量は、硬化後の高分子成形体中20~95wt%の充填材を含有するようにすることが好ましい。より好ましくは、50~95wt%である。20wt%以上であると熱伝導率が高くなり好ましい。95wt%以下であると高分子成形体が脆くならず好ましい。
The average particle size of the spherical or irregularly shaped filler is preferably 0.1 to 200 μm. More preferably, it is 1 to 100 μm. If it is 0.1 μm or more, the thermal conductivity is good, and if it is 200 μm or less, the filling rate can be increased. With regard to fibrous fillers, the longer the fiber length, the better the tensile strength, but it becomes difficult to knead or disperse, so it is preferable to select it according to the application. When dispersed, the average particle size of the fibrous filler is preferably 0.01 to 200 μm. More preferably, it is 0.1 to 100 μm. If it is 0.1 μm or more, the thermal conductivity is good, and if it is 200 μm or less, the mechanical strength can be increased.
The amount of filler is preferably 20 to 95 wt % in the polymer molded body after curing. More preferably, it is 50 to 95 wt %. A filler content of 20 wt % or more is preferable because it increases the thermal conductivity. A filler content of 95 wt % or less is preferable because it does not make the polymer molded body brittle.
充填材としては、親和処理、易接着処理、分散処理、防水処理などの表面処理された市販品をそのまま用いてもよく、該市販品から表面処理剤を除去したものを用いてもよい。また、処理されていない充填剤を、シランカップリング剤、親和剤、表面張力調整剤、沈降防止剤、凝集防止剤などにより処理して用いても良い。 As fillers, commercially available products that have been surface-treated, such as those for affinity, adhesion, dispersion, or waterproofing, may be used as is, or the surface treatment agents may be removed from such commercially available products. Untreated fillers may also be used after being treated with a silane coupling agent, affinity agent, surface tension adjuster, anti-settling agent, anti-agglomeration agent, etc.
12)その他の添加剤
化合物(1)および組成物(1)は高い重合性を有するので、取扱いを容易にするために、安定剤を添加してもよい。このような安定剤としては、公知のものを制限なく使用でき、たとえば、ハイドロキノン、4-エトキシフェノールおよび3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシトルエン(BHT)などが挙げられる。
低誘電正接(低tanδ)、高ガラス転移温度が求められる用途では、架橋剤を添加することが好ましい。架橋剤は本発明の末端に重合性基を有する液晶化合物の重合性基と化学結合し、3次元架橋を形成するものが好ましい。
12) Other Additives Because compound (1) and composition (1) have high polymerizability, a stabilizer may be added to facilitate handling. Known stabilizers can be used without limitation as such stabilizers, and examples thereof include hydroquinone, 4-ethoxyphenol, and 3,5-di-t-butyl-4-hydroxytoluene (BHT).
In applications where a low dielectric loss tangent (low tan δ) and a high glass transition temperature are required, it is preferable to add a crosslinking agent. The crosslinking agent is preferably one that chemically bonds with the polymerizable group of the liquid crystal compound having a polymerizable group at its end to form a three-dimensional crosslink.
本発明の組成物(1)は、硬化物の特性を調整するために、他の樹脂や、オリゴマーを添加しても良い。たとえば、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)、変性ポリフェニレンエーテルオリゴマー(mPPE)、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン共重合体、ポリビニルアセタール樹脂、天然ゴム、合成ゴム、合成エラストマー、本発明の化合物の骨格とは異なるエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、マレイミド樹脂、オキサジン樹脂、オキサゾリン樹脂などが挙げられる。特に誘電特性を重視する場合には、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂)、変性ポリフェニレンエーテルオリゴマー(mPPE)、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂が好ましい。 Other resins or oligomers may be added to composition (1) of the present invention to adjust the properties of the cured product. Examples include polyphenylene ether resin (PPE resin), modified polyphenylene ether oligomer (mPPE), polystyrene resin, polycarbonate resin, polyimide resin, polyamide resin, polyester resin, polybutadiene copolymer, polyvinyl acetal resin, natural rubber, synthetic rubber, synthetic elastomer, epoxy resins with a skeleton different from that of the compound of the present invention, oxetane resin, acrylic resin, methacrylic resin, maleimide resin, oxazine resin, and oxazoline resin. When dielectric properties are particularly important, polyphenylene ether resin (PPE resin), modified polyphenylene ether oligomer (mPPE), polystyrene resin, and polycarbonate resin are preferred.
13)低誘電率樹脂
本発明の別の実施形態である低誘電率樹脂は、上記組成物(1)の硬化物であるために低い誘電率を有するとともに、熱伝導率、耐熱性、剛性、弾性、成形流動性、耐薬品性、および寸法安定性等にも優れる。
13) Low Dielectric Constant Resin The low dielectric constant resin, which is another embodiment of the present invention, is a cured product of the composition (1) and therefore has a low dielectric constant, and is also excellent in thermal conductivity, heat resistance, rigidity, elasticity, molding flowability, chemical resistance, dimensional stability, and the like.
低誘電率樹脂が液晶性を示す場合、硬化前の配向処理により分子配向を制御できる。比誘電率と熱伝導率は分子の配向方向により異方性が発現する。たとえば電子基板の誘電率設計や熱設計の際に、発熱するICの真下は厚み方向に熱伝導率が高く、ICの真下以外は横方向に配向させて熱を広範囲に広げるようにデザインするなど、より進んだ材料設計が可能になる。配向方法は下記方法により制御できる。
低誘電率樹脂形成用の組成物中の液晶分子のメソゲン部位を配向制御する方法としては、フィラー表面を配向能を持つシランカップリング剤や配向剤などで処理する方法、該組成物自体が有する自己配向規制力により配向させる方法などが挙げられる。これらの方法は、1種単独で行っても、2種以上を組み合わせて行ってもよい。このような配向制御方法により制御する配向状態としては、たとえば、ホモジニアス、ツイスト、ホメオトロピック、ハイブリッド、ベンドおよびスプレー配向などが挙げられ、用途や配向制御方法に応じて適宜決定することができる。また、製膜時や成型時において、硬化前に液晶状態で、ずり応力を加え物理的に配向させることもできる。
When a low-dielectric resin exhibits liquid crystallinity, the molecular orientation can be controlled by an orientation process before curing. The relative dielectric constant and thermal conductivity exhibit anisotropy depending on the molecular orientation direction. For example, when designing the dielectric constant and thermal design of an electronic substrate, more advanced material design becomes possible, such as designing the area directly below the IC that generates heat to have high thermal conductivity in the thickness direction, and orienting the area other than directly below the IC in the horizontal direction to spread the heat over a wide area. The orientation method can be controlled using the following methods.
Methods for controlling the alignment of the mesogenic portion of liquid crystal molecules in a composition for forming a low-dielectric-constant resin include treating the filler surface with a silane coupling agent or alignment agent that has alignment ability, and aligning the liquid crystal molecules using the self-alignment force of the composition itself. These methods may be used alone or in combination. Examples of alignment states controlled by such alignment control methods include homogeneous, twisted, homeotropic, hybrid, bend, and spray alignment, and can be appropriately selected depending on the application and alignment control method. Furthermore, during film formation or molding, physical alignment can also be achieved by applying shear stress to the liquid crystal state before curing.
配向温度は、室温~250℃、好ましくは室温~200℃、より好ましくは室温~180℃の範囲である。上記熱処理時間は、5秒~2時間、好ましくは10秒~60分、より好ましくは20秒~30分の範囲である。熱処理時間が上記範囲よりも短いと、組成物(1)からなる層の温度を所定の温度まで上昇できないことがあり、上記範囲よりも長いと、生産性が低下することがある。なお、上記熱処理条件は、組成物(1)に用いられる成分の種類および組成比、重合開始剤の有無および含有量などによって変化するため、あくまでおおよその範囲を示したものである。特に、組成物(1)に用いられる重合性成分の重合開始温度より高くなってしまうと、配向する前に硬化してしまうので、分子鎖が一定方向に配向した低誘電率樹脂は得られない。 The orientation temperature is between room temperature and 250°C, preferably between room temperature and 200°C, and more preferably between room temperature and 180°C. The heat treatment time is between 5 seconds and 2 hours, preferably between 10 seconds and 60 minutes, and more preferably between 20 seconds and 30 minutes. If the heat treatment time is shorter than the above range, the temperature of the layer made of composition (1) may not be raised to the specified temperature. If the heat treatment time is longer than the above range, productivity may decrease. Note that the above heat treatment conditions vary depending on the types and compositional ratios of the components used in composition (1), the presence and content of a polymerization initiator, and so are merely approximate ranges. In particular, if the temperature exceeds the polymerization initiation temperature of the polymerizable component used in composition (1), the resin will harden before orientation occurs, making it impossible to obtain a low-dielectric-constant resin with molecular chains oriented in a uniform direction.
組成物(1)の硬化方法としては、たとえば、重合性基(重合性成分)のラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合、配位重合などが挙げられるが、分子配列を固定化したり、らせん構造を固定化するには、電子線、紫外線、可視光線または赤外線(熱線)などの光線や熱を利用した熱重合や光重合が適している。熱重合はラジカル重合開始剤の存在下で行うことが好ましく、光重合は光ラジカル重合開始剤の存在下で行うのが好ましい。たとえば、光ラジカル重合開始剤の存在下、紫外線または電子線などを照射する重合法によって、液晶分子の配列が固定化された重合体が得られる。得られる重合体は、単独重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよく、用途などに応じて適宜選択すればよい。 Methods for curing composition (1) include, for example, radical polymerization of the polymerizable group (polymerizable component), anionic polymerization, cationic polymerization, and coordination polymerization. However, to fix the molecular alignment or helical structure, thermal polymerization or photopolymerization using light or heat, such as electron beams, ultraviolet rays, visible light, or infrared rays (heat rays), is suitable. Thermal polymerization is preferably carried out in the presence of a radical polymerization initiator, and photopolymerization is preferably carried out in the presence of a photoradical polymerization initiator. For example, a polymer in which the alignment of liquid crystal molecules is fixed can be obtained by polymerization using ultraviolet light or an electron beam in the presence of a photoradical polymerization initiator. The resulting polymer may be a homopolymer, random copolymer, alternating copolymer, block copolymer, or graft copolymer, and the type can be selected appropriately depending on the application.
組成物(1)の配向を光重合により固定する際には、通常、紫外線または可視光線が用いられる。光照射に用いられる光の波長は、150~500nm、好ましくは250~450nm、より好ましくは300~400nmの範囲である。光照射の光源としては、たとえば、低圧水銀ランプ(殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト)、高圧放電ランプ(高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ)およびショートアーク放電ランプ(超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ)、紫外線発光ダイオードなどが挙げられる。これらの中では、メタルハライドランプ、キセノンランプ、紫外線発光ダイオードおよび高圧水銀ランプが好ましい。 When the orientation of composition (1) is fixed by photopolymerization, ultraviolet or visible light is typically used. The wavelength of the light used for irradiation is in the range of 150 to 500 nm, preferably 250 to 450 nm, and more preferably 300 to 400 nm. Examples of light sources for irradiation include low-pressure mercury lamps (germicidal lamps, fluorescent chemical lamps, black lights), high-pressure discharge lamps (high-pressure mercury lamps, metal halide lamps), short-arc discharge lamps (ultra-high-pressure mercury lamps, xenon lamps, mercury-xenon lamps), and ultraviolet light-emitting diodes. Of these, metal halide lamps, xenon lamps, ultraviolet light-emitting diodes, and high-pressure mercury lamps are preferred.
上記光源と組成物(1)との間にフィルターなどを設置して特定の波長領域のみを通すことにより、照射光源の波長領域を選択してもよい。光源から照射する光量は、2~5000mJ/cm2、好ましくは10~3000mJ/cm2、より好ましくは100~2000mJ/cm2の範囲である。光照射時の温度条件は、上述した熱処理温度と同様に設定されることが好ましい。 The wavelength range of the irradiation light source may be selected by placing a filter or the like between the light source and composition (1) to allow only a specific wavelength range to pass. The amount of light irradiated from the light source is in the range of 2 to 5000 mJ/cm 2 , preferably 10 to 3000 mJ/cm 2 , and more preferably 100 to 2000 mJ/cm 2. The temperature conditions during light irradiation are preferably set to the same as the heat treatment temperature described above.
熱重合により組成物(1)の配向を固定化する条件としては、熱硬化温度が、室温~350℃、好ましくは室温~250℃、より好ましくは50℃~200℃の範囲であり、硬化時間は、5秒~10時間、好ましくは1分~5時間、より好ましくは5分~1時間の範囲である。硬化後は、応力ひずみなど抑制するために徐冷することが好ましい。また、再加熱処理を行い、ひずみなどを緩和させてもよい。 Conditions for fixing the orientation of composition (1) by thermal polymerization include a heat curing temperature in the range of room temperature to 350°C, preferably room temperature to 250°C, and more preferably 50°C to 200°C, and a curing time in the range of 5 seconds to 10 hours, preferably 1 minute to 5 hours, and more preferably 5 minutes to 1 hour. After curing, it is preferable to slowly cool the composition to suppress stress distortion. It is also possible to perform a reheating treatment to relieve distortion.
上記のようにして配向制御した硬化物もしくは硬化過程の組成物を延伸などの機械的操作により、さらに任意の方向に配向制御してもよい。
単離した重合体(1)は、有機溶媒に溶かしてその他の成分とともに組成物を調製して、配向処理基板上で配向・硬化させフィルムなどに加工してもよく、この場合2つの重合体を混合して加工してもよく、複数の重合体を積層させてもよい。該有機溶媒としては、たとえば、N-メチル-2-ピロリドン、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドジメチルアセタール、テトラヒドロフラン、クロロホルム、1,4-ジオキサン、ビス(メトキシエチル)エーテル、γ-ブチロラクトン、テトラメチル尿素、トリフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸エチル、ヘキサフルオロ-2-プロパノール、2-メトキシエチルアセテート、メチルエチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどが好ましい。これらは、アセトン、ベンゼン、トルエン、ヘプタン、塩化メチレンなど一般的な少量の有機溶媒と混合して用いてもよい。
The orientation-controlled cured product or the composition in the curing process may be further oriented in any direction by a mechanical operation such as stretching.
The isolated polymer (1) may be dissolved in an organic solvent and mixed with other components to prepare a composition, which may then be aligned and cured on an alignment-treated substrate and processed into a film or the like. In this case, two polymers may be mixed and processed, or multiple polymers may be laminated. Examples of suitable organic solvents include N-methyl-2-pyrrolidone, dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylacetamide, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide dimethyl acetal, tetrahydrofuran, chloroform, 1,4-dioxane, bis(methoxyethyl)ether, γ-butyrolactone, tetramethylurea, trifluoroacetic acid, ethyl trifluoroacetate, hexafluoro-2-propanol, 2-methoxyethyl acetate, methyl ethyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone. These may be mixed with a small amount of a common organic solvent such as acetone, benzene, toluene, heptane, or methylene chloride.
直線性の高い低誘電率樹脂形成用の組成物が、非常に狭い範囲で液晶相を示す場合は、結晶性が高い場合には一定方向に軸が揃ったドメインを形成するので、ビスフェノールA構造などの重合性化合物と比べ熱伝導率が高くなる。また、配向方向が揃った高分子シートの表面や結晶性の樹脂フィラーなどを結晶成長のコアとして存在させた状態で、等方相液体の状態からゆっくり硬化させることによっても、配向や結晶性が制御できる。ただし、結晶性を高くし過ぎるとフレキシブル性が低くなる傾向があるので、適切な結晶性の組成物を使用する必要がある。 When a composition for forming a highly linear, low-dielectric resin exhibits a liquid crystal phase over a very narrow range, if the crystallinity is high, it forms domains with axes aligned in a certain direction, resulting in higher thermal conductivity than polymerizable compounds such as bisphenol A structures. Orientation and crystallinity can also be controlled by slowly curing the material from an isotropic liquid state with the surface of a polymer sheet with aligned orientation or crystalline resin filler present as a core for crystal growth. However, if the crystallinity is made too high, flexibility tends to decrease, so it is necessary to use a composition with appropriate crystallinity.
14)低誘電率樹脂絶縁膜、低誘電率樹脂フィルム、および低誘電率樹脂シート
本発明の高分子成形体は、上記組成物(1)からなる低誘電率樹脂形成用の硬化物であり、薄膜状の低誘電率樹脂絶縁膜として用いられるほか、フィルム状、シート状、板状、繊維状、三次元形状の部品(コネクターの絶縁部分)、あるいはそのままコート剤、接着剤や充填剤として使用することもできる。
薄膜状、フィルム状、シート状、板状、繊維状、三次元形状の成形体などで使用する場合、好ましい形状はフィルムおよび薄膜である。フィルムおよび薄膜は、組成物(1)を基板や離型フィルムに塗布した状態、または基板や金型などの平板で挟んだ状態で硬化させることによって得られる。また、有機溶媒を含有する組成物(1)を、配向処理した基板に塗布し、有機溶媒を除去することによっても得られる。さらに、フィルムについては、硬化物をプレス成形することによっても得られる。なお、本明細書におけるシートの膜厚は1mm以上であり、フィルムの膜厚は5μm以上、好ましくは10~500μm、より好ましくは20~300μmであり、薄膜の膜厚は5μm未満である。
14) Low-Dielectric-Constant Resin Insulating Film, Low-Dielectric-Constant Resin Film, and Low-Dielectric-Constant Resin Sheet The polymer molded article of the present invention is a cured product for forming a low-dielectric-constant resin comprising the composition (1) described above, and can be used as a thin-film low-dielectric-constant resin insulating film, as well as a film-, sheet-, plate-, fiber-, or three-dimensionally shaped part (insulating part of a connector), or can be used as a coating agent, adhesive, or filler as it is.
When used in the form of a thin film, film, sheet, plate, fiber, or three-dimensional molded article, the preferred shapes are films and thin films. Films and thin films can be obtained by curing composition (1) in a state where it is applied to a substrate or a release film, or sandwiched between flat plates such as substrates and molds. Composition (1) containing an organic solvent can also be applied to an orientation-treated substrate and then the organic solvent removed. Furthermore, films can also be obtained by press-molding the cured product. In this specification, the thickness of a sheet is 1 mm or more, the thickness of a film is 5 μm or more, preferably 10 to 500 μm, and more preferably 20 to 300 μm, and the thickness of a thin film is less than 5 μm.
以下、有機溶媒を含有する組成物(1)を用いて、高分子成形体としてのフィルムを製造する方法について具体的に説明する。
まず、離型処理した基板上に組成物(1)を塗布し、有機溶媒を乾燥除去して膜厚の均一な塗膜層を形成する。塗布方法としては、たとえば、スピンコート、ロールコート、カテンコート、フローコート、プリント、マイクログラビアコート、グラビアコート、ワイヤーバーコード、デップコート、スプレーコート、メニスカスコート法などが挙げられる。
Hereinafter, a method for producing a film as a polymer molded article using the composition (1) containing an organic solvent will be specifically described.
First, composition (1) is applied to a release-treated substrate, and the organic solvent is removed by drying to form a coating layer with a uniform thickness. Examples of the coating method include spin coating, roll coating, caten coating, flow coating, printing, microgravure coating, gravure coating, wire bar coding, dip coating, spray coating, and meniscus coating.
有機溶媒の乾燥除去は、たとえば、室温での風乾、ホットプレートでの乾燥、乾燥炉での乾燥、温風や熱風の吹き付けなどにより行うことができる。有機溶媒除去の条件は特に限定されず、有機溶媒がおおむね除去され、塗膜層の流動性がなくなるまで乾燥すればよい。なお、組成物(1)に用いる化合物の種類と組成比によっては、塗膜層を乾燥する過程で、塗膜層中の液晶分子の分子配向が完了していることがある。このような場合、乾燥工程を経た塗膜層は、前述した熱処理工程を経由することなく、重合工程に供することができる。しかしながら、塗膜層中の液晶分子の配向をより均一化させるためには、乾燥工程を経た塗膜層を液晶相発現温度まで加熱し液晶状態で配向させ、その後に光重合または熱重合処理して配向を固定化することが好ましい。 The organic solvent can be removed by drying, for example, air drying at room temperature, drying on a hot plate, drying in a drying oven, or by blowing warm or hot air. The conditions for removing the organic solvent are not particularly limited; drying should be performed until the organic solvent is largely removed and the coating layer loses its fluidity. Depending on the type and composition of the compounds used in composition (1), the liquid crystal molecules in the coating layer may be completely aligned during the drying process. In such cases, the coating layer that has undergone the drying process can be subjected to the polymerization process without undergoing the heat treatment process described above. However, to achieve a more uniform alignment of the liquid crystal molecules in the coating layer, it is preferable to heat the coating layer that has undergone the drying process to a liquid crystal phase expression temperature to align them in the liquid crystal state, and then fix the alignment by photopolymerization or thermal polymerization.
また、組成物(1)を低誘電率樹脂絶縁膜として使用する場合には、塗布前に基板表面を配向処理することも好ましい。配向処理方法としては、たとえば、基板上に配向膜を形成するだけでもよいし、基板上に配向膜を形成させた後、レーヨン布などでラビング処理する方法、基板を直接レーヨン布などでラビング処理する方法、さらには酸化ケイ素を斜方蒸着する方法、延伸フィルム、光配向膜またはイオンビームなどを用いるラビングフリー配向などの方法が挙げられる。また、基板表面の処理を行わなくても、所望の配向状態を形成することができる場合もある。たとえば、ホメオトロピック配向を形成する場合はラビング処理などの表面処理を行わない場合が多いが、より高い配向性を実現する点でラビング処理を行ってもよい。 When composition (1) is used as a low-dielectric-constant resin insulating film, it is also preferable to subject the substrate surface to an alignment treatment before application. Alignment treatment methods include, for example, simply forming an alignment film on the substrate, forming an alignment film on the substrate and then rubbing it with a rayon cloth, directly rubbing the substrate with a rayon cloth, oblique vapor deposition of silicon oxide, and rubbing-free alignment using a stretched film, a photoalignment film, or an ion beam. In some cases, the desired alignment state can be achieved without treating the substrate surface. For example, when forming homeotropic alignment, surface treatments such as rubbing are often not performed, but rubbing may be performed to achieve higher alignment.
上記配向膜としては、組成物(1)の配向を制御できるものであれば特に限定されず、公知の配向膜を用いることができ、たとえば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニールアルコール、アルキルシラン、アルキルアミンもしくはレシチン系配向膜が好適である。垂直配向させる場合にはシランカップリング剤も好適である。 The alignment film is not particularly limited as long as it can control the alignment of composition (1), and any known alignment film can be used. For example, polyimide, polyamide, polyvinyl alcohol, alkylsilane, alkylamine, or lecithin-based alignment films are suitable. Silane coupling agents are also suitable for vertical alignment.
上記ラビング処理には任意の方法を採用することができ、通常は、レーヨン、綿およびポリアミドなどの素材からなるラビング布を金属ロールなどに捲き付け、基板または配向膜に接した状態でロールを回転させながら移動させる方法や、ロールを固定したまま基板側を移動させる方法などが採用される。 Any method can be used for the rubbing treatment. Typically, a rubbing cloth made of a material such as rayon, cotton, or polyamide is wrapped around a metal roll, and the roll is rotated and moved while in contact with the substrate or alignment film, or the substrate is moved while the roll is fixed.
また、より均一な配向を得るために配向制御添加剤を組成物(1)中に含有させてもよい。このような配向制御添加剤としては、たとえば、イミダゾリン、4級アンモニウム塩、アルキルアミンオキサイド、ポリアミン誘導体、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレン縮合物、ポリエチレングリコールおよびそのエステル、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ラウリル硫酸アミン類、アルキル置換芳香族スルホン酸塩、アルキルリン酸塩、脂肪族もしくは芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物、ラウリルアミドプロピルベタイン、ラウリルアミノ酢酸ベタイン、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル基と親水性基とを有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基と親油性基とを有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基を有するウレタン、および、1級アミノ基を有する有機ケイ素化合物(たとえば、アルコキシシラン型、直鎖状のシロキサン型、および、3次元縮合型のシルセスキオキサン型の有機ケイ素化合物)などが挙げられる。 In addition, an orientation control additive may be included in composition (1) to obtain more uniform orientation. Examples of such alignment control additives include imidazoline, quaternary ammonium salts, alkylamine oxides, polyamine derivatives, polyoxyethylene-polyoxypropylene condensates, polyethylene glycol and its esters, sodium lauryl sulfate, ammonium lauryl sulfate, lauryl amine sulfates, alkyl-substituted aromatic sulfonates, alkyl phosphates, aliphatic or aromatic sulfonic acid formalin condensates, laurylamidopropyl betaine, laurylaminoacetic acid betaine, polyethylene glycol fatty acid esters, polyoxyethylene alkylamines, perfluoroalkyl sulfonates, perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkylethylene oxide adducts, perfluoroalkyltrimethylammonium salts, oligomers having a perfluoroalkyl group and a hydrophilic group, oligomers having a perfluoroalkyl group and a lipophilic group, urethanes having a perfluoroalkyl group, and organosilicon compounds having a primary amino group (for example, alkoxysilane-type, linear siloxane-type, and three-dimensionally condensed silsesquioxane-type organosilicon compounds).
上記基板としては、たとえば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、セルロース、トリアセチルセルロースもしくはその部分鹸化物、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ノルボルネン樹脂などのプラスティックフィルム基板およびガラス強化樹脂基板のほか、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、フリントガラスなどのガラス基板;アルミニウム、鉄、銅などの金属基板;シリコンなどの無機基板;などが挙げられる。 Examples of the substrate include plastic film substrates and glass-reinforced resin substrates such as polyimide, polyamideimide, polyamide, polyetherimide, polyetheretherketone, polyetherketone, polyketone sulfide, polyethersulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyacetal, polycarbonate, polyarylate, acrylic resin, polyvinyl alcohol, polypropylene, cellulose, triacetyl cellulose or its partially saponified products, epoxy resin, phenolic resin, and norbornene resin; glass substrates such as alkali glass, borosilicate glass, and flint glass; metal substrates such as aluminum, iron, and copper; and inorganic substrates such as silicon.
上記フィルム基板は、一軸延伸フィルムでも、二軸延伸フィルムであってもよい。上記フィルム基板は、事前に鹸化処理、コロナ処理、プラズマ処理などの表面処理を施してもよい。なお、これらのフィルム基板上には、上記組成物(1)に含まれる有機溶媒に侵されないような保護層を形成してもよい。保護層として用いられる材料としては、たとえばポリビニルアルコールが挙げられる。さらに、保護層と基板の密着性を高めるためにアンカーコート層を形成させてもよい。このようなアンカーコート層は保護層と基板の密着性を高めるものであれば、無機系および有機系のいずれの材料であってもよい。 The film substrate may be a uniaxially stretched film or a biaxially stretched film. The film substrate may be subjected to a surface treatment such as saponification, corona treatment, or plasma treatment in advance. A protective layer may be formed on these film substrates to prevent the film from being corroded by the organic solvent contained in composition (1). Examples of materials used for the protective layer include polyvinyl alcohol. Furthermore, an anchor coat layer may be formed to enhance adhesion between the protective layer and the substrate. Such an anchor coat layer may be made of either an inorganic or organic material, as long as it enhances adhesion between the protective layer and the substrate.
15)低誘電率樹脂部品および電子機器
本発明の低誘電率樹脂形成用の組成物は、低誘電率樹脂絶縁膜、低誘電率樹脂フィルム、低誘電率樹脂シートなどの低誘電率樹脂部品として用いることができる。さらには、低誘電率樹脂基板、低誘電率樹脂コーティング、低誘電率樹脂接着剤、低誘電率樹脂成形品などの各種電子機器としての用途に有用である。
15) Low-dielectric-constant resin parts and electronic devices The composition for forming a low-dielectric-constant resin of the present invention can be used as low-dielectric-constant resin parts such as low-dielectric-constant resin insulating films, low-dielectric-constant resin films, low-dielectric-constant resin sheets, etc. Furthermore, it is useful for applications in various electronic devices such as low-dielectric-constant resin substrates, low-dielectric-constant resin coatings, low-dielectric-constant resin adhesives, and low-dielectric-constant resin molded products.
[製造方法]
以下、低誘電率樹脂形成用の組成物を製造する方法、および該組成物から低誘電率樹脂部品を製造する方法について具体的に説明する。
[Manufacturing method]
Hereinafter, a method for producing a composition for forming a low dielectric constant resin and a method for producing a low dielectric constant resin part from the composition will be specifically described.
本発明の、低誘電率樹脂形成用の組成物は、そのまま液晶相や等方相を発現する温度領域で液状の樹脂原料として用いるほかに、有機溶媒に溶解させて使用することもできる。溶液の調製は、重合性液晶組成物、必要な有機溶媒、フィラー、添加剤を加え、撹拌機を用いて組成ムラが無くなる程度まで撹拌・脱泡する。たとえば、自転公転ミキサーを用い、回転数2000rpmで10分間撹拌後、回転数2200rpmで10分間脱泡する。自転公転ミキサーの他には、攪拌モーター、らいかい機、三本ロール、ボールミル、自転・公転ミル、遊星ミル、ビーズミル、ジェットミルなどを用いて分散させることができる。 The composition for forming a low dielectric constant resin of the present invention can be used as is as a liquid resin raw material in a temperature range where a liquid crystal phase or an isotropic phase is expressed, or it can be dissolved in an organic solvent and used. To prepare a solution, the polymerizable liquid crystal composition, the necessary organic solvent, filler, and additives are added, and the mixture is stirred and degassed using a stirrer until the composition is uniform. For example, using a planetary mixer, the mixture is stirred at 2000 rpm for 10 minutes, and then degassed at 2200 rpm for 10 minutes. In addition to planetary mixers, the mixture can also be dispersed using a stirring motor, a crusher, a three-roll mill, a ball mill, a planetary mill, a bead mill, a jet mill, or the like.
塗布方法には、上記組成物を均一にコーティングするために、ウェットコーティング法を用いることが好ましい。ウェットコーティング法のうち、少量を作成する場合には簡便で均質な製膜が可能であるスピンコート法が好ましい。生産性を重視する場合には、グラビアコート法、ダイコート法、バーコート法、リバースコート法、ロールコート法、スリットコート法、ディッピング法、スプレーコート法、キスコート法、リバースキスコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、インクジェット法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、ロッドコート法などが好ましい。ウェットコーティング法は、これらの方法から必要とする膜厚、粘度や硬化条件などに応じて適宜選択することができる。 Wet coating is preferably used as the application method to coat the composition uniformly. Among wet coating methods, spin coating is preferred when producing small quantities, as it is simple and allows for the formation of uniform films. When productivity is a priority, gravure coating, die coating, bar coating, reverse coating, roll coating, slit coating, dipping, spray coating, kiss coating, reverse kiss coating, air knife coating, curtain coating, inkjet printing, flexographic printing, screen printing, rod coating, and other methods are preferred. The wet coating method can be selected appropriately from these methods depending on the required film thickness, viscosity, curing conditions, and other factors.
シートを製造する場合には、離型処理した基材上に組成物を上記方法などでコーティングし剥離するキャスト法、構造物を製造する場合には金型を用い、プレス成型法、インジェクション法、各種3Dプリンター成型法(吐出積層法)などの樹脂成型法を用いることができる。成型後、金型を外して本硬化することも、金型に入れたまま本硬化することも可能である。 When producing sheets, the composition can be coated onto a release-treated substrate using the above-mentioned method or other methods and then peeled off using a casting method. When producing structures, a mold can be used and resin molding methods such as press molding, injection molding, and various 3D printer molding methods (ejection lamination methods) can be used. After molding, the resin can be fully cured either by removing it from the mold or while it is still in the mold.
実施例(化合物、組成物、重合体、低誘電率樹脂などの作製例を含む)により、本発明をさらに詳しく説明する。本発明はこれらの実施例によって制限されない。 The present invention will be explained in more detail using examples (including preparation examples of compounds, compositions, polymers, low-dielectric-constant resins, etc.). The present invention is not limited by these examples.
[化合物(1)の合成例]
化合物(1)は、合成例1など実施例に示す手順により合成した。特に記載のないかぎり、反応は窒素雰囲気下で行った。合成した化合物は、NMR分析などの方法により同定した。化合物(1)、組成物、重合体、低誘電率樹脂などの素子特性は、下記の方法により測定した。
[Synthesis Example of Compound (1)]
Compound (1) was synthesized according to the procedures shown in Examples such as Synthesis Example 1. Unless otherwise specified, the reaction was carried out under a nitrogen atmosphere. The synthesized compound was identified by methods such as NMR analysis. The device characteristics of compound (1), the composition, the polymer, the low dielectric constant resin, etc. were measured by the following methods.
<NMR分析>
測定には、JEOL社製のJNM-ECZRを用いた。1H-NMRの測定では、試料をCDCl3などの重水素化溶媒に溶解させ、測定は、室温で、500MHz、積算回数16回の条件で行った。テトラメチルシランを内部標準として用いた。19F-NMRの測定では、CFCl3を内部標準として用い、積算回数32回で行った。核磁気共鳴スペクトルの説明において、sはシングレット、dはダブレット、tはトリプレット、qはカルテット、quinはクインテット、sexはセクステット、mはマルチプレット、brはブロードであることを意味する。
<NMR analysis>
The measurements were performed using a JNM-ECZR manufactured by JEOL. For 1H-NMR measurements, the sample was dissolved in a deuterated solvent such as CDCl3, and measurements were performed at room temperature, 500 MHz, and 16 accumulations. Tetramethylsilane was used as the internal standard. For 19F-NMR measurements, CFCl3 was used as the internal standard, and measurements were performed with 32 accumulations. In describing nuclear magnetic resonance spectra, s means singlet, d means doublet, t means triplet, q means quartet, quin means quintet, sex means sextet, m means multiplet, and br means broad.
<ガスクロマト分析>
測定には、島津製作所製のGC-2014型ガスクロマトグラフを用いた。カラムは、Agilent Technologies Inc.製のキャピラリカラムDB-1(長さ30mまたは15m、内径0.25mm、膜厚0.25μm)を用いた。キャリアーガスとしては窒素(1ml/分)を用いた。試料気化室の温度を300℃、検出器(FID)部分の温度を300℃に設定した。試料はアセトンなどの適切な溶媒に溶解して、1wt%の溶液となるように調製し、得られた溶液1μlを試料気化室に注入した。記録計には島津製作所製のGCSolutionシステムなどを用いた。
<Gas chromatographic analysis>
A Shimadzu GC-2014 gas chromatograph was used for the measurements. The column used was a capillary column DB-1 (30 m or 15 m long, 0.25 mm inner diameter, 0.25 μm film thickness) manufactured by Agilent Technologies Inc. Nitrogen (1 ml/min) was used as the carrier gas. The temperature of the sample vaporizer was set to 300°C, and the temperature of the detector (FID) was set to 300°C. The sample was dissolved in an appropriate solvent such as acetone to prepare a 1 wt% solution, and 1 μl of the resulting solution was injected into the sample vaporizer. A Shimadzu GCSolution system or similar was used as the recorder.
<HPLC分析>
測定には、島津製作所製のProminence(LC-20AD;SPD-20A)を用いた。カラムはワイエムシー製のYMC-Pack ODS-A(長さ150mm、内径4.6mm、粒子径5μm)を用いた。溶出液は、メタノール/水、またはアセトニトリル/水を適宜混合して用いた。検出器としてはUV検出器、RI検出器、CORONA検出器などを適宜用いた。UV検出器を用いた場合、検出波長は210~254nmとした。試料はメタノールもしくはアセトニトリルに溶解して、0.1wt%の溶液となるように調製し、この溶液1μLを試料室に導入した。記録計としては島津製作所製のC-R7Aplusを用いた。
<HPLC analysis>
A Shimadzu Prominence (LC-20AD; SPD-20A) was used for the measurements. A YMC-Pack ODS-A (length 150 mm, inner diameter 4.6 mm, particle size 5 μm) column was used. An appropriate mixture of methanol/water or acetonitrile/water was used as the eluent. A UV detector, RI detector, or CORONA detector was used as the detector. When a UV detector was used, the detection wavelength was 210-254 nm. The sample was dissolved in methanol or acetonitrile to prepare a 0.1 wt% solution, and 1 μL of this solution was introduced into the sample chamber. A Shimadzu C-R7Aplus recorder was used.
<紫外可視分光分析>
測定には、島津製作所製のPharmaSpec UV-1700用いた。検出波長は190nmから700nmとした。試料はアセトニトリルに溶解して、0.01mmol/Lの溶液となるように調製し、石英セル(光路長1cm)に入れて測定した。
<UV-visible spectroscopic analysis>
Measurements were performed using a PharmaSpec UV-1700 manufactured by Shimadzu Corporation. The detection wavelength was 190 nm to 700 nm. The sample was dissolved in acetonitrile to prepare a 0.01 mmol/L solution, which was then placed in a quartz cell (light path length 1 cm) and measured.
<測定試料>
転移温度(透明点、融点、重合開始温度など)、および化合物が液晶相を示す場合は相構造およびを測定するときには、化合物そのものを試料として用いた。
<Measurement sample>
When measuring the transition temperature (clearing point, melting point, polymerization initiation temperature, etc.), and when the compound exhibits a liquid crystal phase, the phase structure, the compound itself was used as a sample.
(1)転移温度(℃)
測定には、エスエスアイ・ナノテクノロジー社製の高感度示差走査熱量計、X-DSC7000を用いた。試料は、3~5℃/分の速度で昇降温し、試料の相変化に伴う吸熱ピークまたは発熱ピークの開始点を外挿により求め、転移温度を決定した。化合物の融点、重合開始温度もこの装置を使って測定した。化合物が液晶相を示す場合は、固体からスメクチック相、ネマチック相などの液晶相に転移する温度を「液晶相の下限温度」と略すことがある。化合物が結晶から液体に転移する温度を「透明点」と略すことがある。
(1) Transition temperature (°C)
Measurements were performed using a high-sensitivity differential scanning calorimeter, X-DSC7000, manufactured by SSI Nanotechnology. The sample was heated and cooled at a rate of 3-5°C/min, and the onset of the endothermic or exothermic peak associated with the phase change of the sample was extrapolated to determine the transition temperature. The melting point and polymerization initiation temperature of the compound were also measured using this device. When a compound exhibits a liquid crystal phase, the temperature at which it transitions from a solid to a liquid crystal phase such as a smectic phase or nematic phase is sometimes abbreviated as the "lower limit temperature of the liquid crystal phase." The temperature at which a compound transitions from a crystal to a liquid is sometimes abbreviated as the "clearing point."
結晶はCと表した。結晶の種類の区別がつく場合は、それぞれをC1、C2のように表した。液晶相がある場合は、スメクチック相はS、ネマチック相はNと表した。スメクチック相の中で、スメクチックA相、スメクチックB相、スメクチックC相、またはスメクチックF相の区別がつく場合は、それぞれSA、SB、SC、またはSFと表した。液体(アイソトロピック)はIと表した。転移温度は、たとえば、「C 50.0 N 100.0 I」のように表記した。これは、結晶からネマチック相への転移温度が50.0℃であり、ネマチック相から液体への転移温度が100.0℃であることを示す。 Crystals were represented as C. When the type of crystal could be distinguished, they were represented as C1, C2, etc. When a liquid crystal phase was present, the smectic phase was represented as S and the nematic phase as N. When the smectic phase could be distinguished as smectic A, smectic B, smectic C, or smectic F, they were represented as SA, SB, SC, or SF, respectively. Liquids (isotropic) were represented as I. Transition temperatures were represented, for example, as "C 50.0 N 100.0 I." This indicates that the transition temperature from crystal to nematic phase is 50.0°C, and the transition temperature from nematic phase to liquid is 100.0°C.
(2)相構造
化合物が液晶相を示す場合は、偏光顕微鏡を備えた融点測定装置のホットプレート(メトラー社FP-52型ホットステージ)に試料を置いた。この試料を、3℃/分の速度で加熱しながら相状態とその変化を偏光顕微鏡で観察し、相の種類を特定した。
(2) Phase Structure When a compound exhibits a liquid crystal phase, a sample was placed on a hot plate (Mettler FP-52 hot stage) of a melting point measuring device equipped with a polarizing microscope. The sample was heated at a rate of 3°C/min, and the phase state and its change were observed under the polarizing microscope to identify the type of phase.
[合成例1]
異性体混合物(S01 :化合物(1-1-2a)とそのトランス異性体化合物の混合物;Rbがともにメチル、m=0、MおよびZ2がいずれも単結合である化合物)の合成
[Synthesis Example 1]
Synthesis of isomer mixture (S01: a mixture of compound (1-1-2a) and its trans isomer; a compound in which both R and b are methyl, m=0, and M and Z2 are single bonds)
4,4’-ビシクロヘキサンジオールの異性体混合物は、たとえば富士フイルム和光純薬社などで市販されている。この化合物(200g、1.01mol)にメタノール(600mL)を加えて60℃で1時間加熱攪拌し、その後に常温まで冷却してそのままの温度で30分間静置させ、析出した結晶をろ過して、得られたろ液を40℃で減圧濃縮し、4,4’-ビシクロヘキサンジオール(S01-a)であって、異性体混合物に対するシス異性体の比率が50wt%以上である異性体混合物(シス-シス体:7.0%、シス-トランス体:83.9%、トランス-トランス体:9.1%)(100g、0.505mol)を得た。この異性体混合物は25℃で液体状態を保持した。 The 4,4'-bicyclohexanediol isomer mixture is commercially available, for example, from Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Methanol (600 mL) was added to this compound (200 g, 1.01 mol), and the mixture was heated and stirred at 60°C for 1 hour. The mixture was then cooled to room temperature and allowed to stand at that temperature for 30 minutes. The precipitated crystals were filtered, and the resulting filtrate was concentrated under reduced pressure at 40°C to obtain 100 g (0.505 mol) of 4,4'-bicyclohexanediol (S01-a), an isomer mixture in which the cis isomer ratio to the isomer mixture was 50 wt% or more (cis-cis: 7.0%, cis-trans: 83.9%, trans-trans: 9.1%). This isomer mixture remained in a liquid state at 25°C.
窒素雰囲気下で、上記の4,4’-ビシクロヘキサンジオールの異性体混合物(S01-a)(10.0g、0.505mol)、トリエチルアミン(153.0g、1.52mol)のTHF(500mL)溶液を10℃まで冷却し、メタクリル酸クロリド(121.3g、1.12mol)をゆっくりと滴下して、そのまま常温で5時間攪拌した。反応液を濾過し、濾液部を水に空けてトルエン(1L)で2回抽出し、有機層を取り出して、水で1回、飽和重層水で2回、水で3回洗浄した後に有機層を40℃で減圧濃縮した。得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:トルエン)で生成物を単離した後に40℃で減圧濃縮し、さらに減圧乾燥して異性体混合物(S01)(83.0g、0.248mmol)を得た。この異性体混合物(S01)の異性体比をHPLCにより分析したところ、シス-シス体:7.0%、シス-トランス体:83.9%、トランス-トランス体:9.1%であり、異性体混合物に対するシス異性体の比率:90.9wt%となった(分析条件は、検出波長:210nm、溶媒:メタノール/水=90/10wt%、溶出液流速:1.0mL/s)。この異性体混合物(S01)は、常温(25℃)で液体状態であり、流動性を保持した。また重合開始温度は123.0℃であった。 Under a nitrogen atmosphere, a solution of the above 4,4'-bicyclohexanediol isomer mixture (S01-a) (10.0 g, 0.505 mol) and triethylamine (153.0 g, 1.52 mol) in THF (500 mL) was cooled to 10°C, and methacrylic acid chloride (121.3 g, 1.12 mol) was slowly added dropwise. The mixture was stirred at room temperature for 5 hours. The reaction mixture was filtered, the filtrate poured into water, and extracted twice with toluene (1 L). The organic layer was removed and washed once with water, twice with saturated sodium bicarbonate water, and three times with water. The organic layer was then concentrated under reduced pressure at 40°C. The resulting residue was subjected to silica gel column chromatography (solvent: toluene) to isolate the product, which was then concentrated under reduced pressure at 40°C and further dried under reduced pressure to obtain the isomer mixture (S01) (83.0 g, 0.248 mmol). When the isomer ratio of this isomer mixture (S01) was analyzed by HPLC, it was found to be cis-cis: 7.0%, cis-trans: 83.9%, and trans-trans: 9.1%, resulting in a cis isomer ratio of 90.9 wt% relative to the isomer mixture (analysis conditions: detection wavelength: 210 nm, solvent: methanol/water = 90/10 wt%, eluent flow rate: 1.0 mL/s). This isomer mixture (S01) was in a liquid state at room temperature (25°C) and maintained fluidity. The polymerization initiation temperature was 123.0°C.
一方、異性体混合物(S01)の原料である(S01-a)を再結晶で精製する際に、残ったトランスートランス体を使用して、異性体混合物(S01)と同様にメタクリル基を導入した。これをトランスートランス体の重合性液晶化合物(S01-tt)とした。 Meanwhile, when (S01-a), the raw material for isomer mixture (S01), was purified by recrystallization, the remaining trans-trans isomer was used to introduce a methacryl group in the same manner as for isomer mixture (S01). This was designated as trans-trans polymerizable liquid crystal compound (S01-tt).
[合成例2]
重合性液晶化合物(S02)の合成
シクロヘキサン環とベンゼン環による誘電特性の違い、および直線性の高い化合物を加える影響を調べるために、ベンゼン環を用いて直線的な構造の重合性液晶化合物を合成し、異性体混合物(S01)と混合することにした。
[Synthesis Example 2]
Synthesis of polymerizable liquid crystal compound (S02) In order to investigate the difference in dielectric properties between cyclohexane rings and benzene rings, and the effect of adding a highly linear compound, we synthesized a polymerizable liquid crystal compound with a linear structure using benzene rings and mixed it with the isomer mixture (S01).
4,4‘-ビフェニルジオール(S02-a)は、たとえば富士フイルム和光純薬社などで市販されている。 4,4'-Biphenyldiol (S02-a) is commercially available, for example, from Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
窒素雰囲気下で、4,4‘-ビフェニルジオール(S02-a)(10.0g、53.70mmol)、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)(24.4g、118.2mmol)、4-ジメチルアミノピリジン(DMAP)(3.94g、32.22mmol)のジクロロメタン(100mL)溶液を-10℃まで冷却して攪拌した。得られた溶液にメタクリル酸(9.71g、112.8mmol)を滴下し、徐々に常温まで温度を上げてそのまま6時間攪拌した。反応液にジクロロメタン(100mL)を追加して濾過し、水で3回洗浄した後に有機層を40℃で減圧濃縮した。得られた残査をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:トルエン/酢酸エチル=5/1(容積比))で生成物を単離し、40℃で減圧濃縮した。その後に再結晶ろ過(ヘプタン/酢酸エチル=3/3v)により精製し、さらに減圧乾燥して重合性液晶化合物(S02)(11.8g、36.52mmol)を得た。この重合性液晶化合物(S02)の転移点はC 150.9 I(℃)であった。また重合開始温度は171.9℃であった。 Under a nitrogen atmosphere, a solution of 4,4'-biphenyldiol (S02-a) (10.0 g, 53.70 mmol), N,N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC) (24.4 g, 118.2 mmol), and 4-dimethylaminopyridine (DMAP) (3.94 g, 32.22 mmol) in dichloromethane (100 mL) was cooled to -10°C and stirred. Methacrylic acid (9.71 g, 112.8 mmol) was added dropwise to the resulting solution, and the temperature was gradually raised to room temperature and stirred for 6 hours. Dichloromethane (100 mL) was added to the reaction solution, which was then filtered and washed three times with water. The organic layer was then concentrated under reduced pressure at 40°C. The resulting residue was subjected to silica gel column chromatography (solvent: toluene/ethyl acetate = 5/1 (volume ratio)) to isolate the product, which was then concentrated under reduced pressure at 40°C. The mixture was then purified by recrystallization filtration (heptane/ethyl acetate = 3/3 v) and further dried under reduced pressure to obtain polymerizable liquid crystal compound (S02) (11.8 g, 36.52 mmol). The transition temperature of this polymerizable liquid crystal compound (S02) was C 150.9 I (°C). The polymerization initiation temperature was 171.9°C.
また、化合物の1H-NMRシグナルは以下の通りであった。
δ(ppm;CDCl3):7.58-7.56(d,4H)、7.19-7.18(d,4H)、6.37(qd,2H)、6.21(qd,2H)、2.07(dd,6H)
The 1 H-NMR signals of the compound were as follows:
δ (ppm; CDCl 3 ): 7.58-7.56 (d, 4H), 7.19-7.18 (d, 4H), 6.37 (qd, 2H), 6.21 (qd, 2H), 2.07 (dd, 6H)
[合成例3]
重合性液晶化合物(S03)の合成
さらに、重合性液晶化合物(S02)にアルキル鎖を加えることにより長鎖化し、異性体混合物(S01)に混合することにより、誘電特性および液体の安定性に与える影響を調べた。
[Synthesis Example 3]
Synthesis of polymerizable liquid crystal compound (S03) Furthermore, we added an alkyl chain to polymerizable liquid crystal compound (S02) to lengthen the chain, and mixed it with an isomer mixture (S01) to investigate the effect on the dielectric properties and liquid stability.
(第1段)
窒素雰囲気下で、4,4‘-ビフェニルジオール(S02-a)(10.0g、53.70mmol)、水酸化ナトリウム(4.51g、112.8mmol)、6-ブロモ-1-ヘキサノール(20.4g、112.8mmol)のN,N-ジメチルホルムアミド(100mL)溶液を60℃で6時間加熱攪拌した。反応液をそのまま濾過し、結晶をエタノールで3回洗浄した後に減圧乾燥して化合物(S03-b)(14.0g、36.22mmol)を得た。
(1st stage)
Under a nitrogen atmosphere, a solution of 4,4'-biphenyldiol (S02-a) (10.0 g, 53.70 mmol), sodium hydroxide (4.51 g, 112.8 mmol), and 6-bromo-1-hexanol (20.4 g, 112.8 mmol) in N,N-dimethylformamide (100 mL) was heated and stirred at 60°C for 6 hours. The reaction solution was filtered as is, and the crystals were washed three times with ethanol and then dried under reduced pressure to obtain compound (S03-b) (14.0 g, 36.22 mmol).
(第2段)
4,4‘-ビフェニルジオール(S02-a)の替わりに前段で得た化合物(S03-b)を使用して、実施例1の合成例1に記載されたものと同様の方法によって重合性液晶化合物(S03)(2.90g、5.55mmol)を得た。この重合性液晶化合物(S03)の転移点はC 61.9 I(℃)であった。また重合開始温度は163.3℃であった。
(Second stage)
A polymerizable liquid crystal compound (S03) (2.90 g, 5.55 mmol) was obtained in the same manner as described in Synthesis Example 1 of Example 1, except that the compound (S03-b) obtained in the previous step was used instead of 4,4'-biphenyldiol (S02-a). The transition point of this polymerizable liquid crystal compound (S03) was C 61.9 I (°C). The polymerization initiation temperature was 163.3°C.
また、化合物の1H-NMRシグナルは以下の通りであった。
δ(ppm;CDCl3):7.45-7.43(d,4H)、6.94-6.91(d,4H)、6.09(qd,2H)、5.54-5.53(qd,2H)、4.17-4.14(t,4H)、3.99-3.97(t,4H)、1.93(dd,6H)、1.84-1.78(tt,4H)、1.74-1.68(tt,4H)、1.55-1.42(m,8H)
The 1H-NMR signals of the compound were as follows:
δ (ppm; CDCl3): 7.45-7.43 (d, 4H), 6.94-6.91 (d, 4H), 6.09 (qd, 2H), 5.54-5.53 (qd, 2H), 4.17-4.14 (t, 4H), 3.99-3.97 (t, 4H), 1.93 (dd, 6H), 1.84-1.78 (tt, 4H), 1.74-1.68 (tt, 4H), 1.55-1.42 (m, 8H)
[合成例4]
異性体混合物(S05 :化合物(1-1-2)とそのトランス異性体化合物の混合物;R1aおよびR1bは式(PG-6)、Rbは水素、q=0、Z1、Z2およびZ4はともに単結合である化合物)の合成
[Synthesis Example 4]
Synthesis of isomer mixture (S05: a mixture of compound (1-1-2) and its trans isomer compound; a compound in which R 1a and R 1b are formula (PG-6), R b is hydrogen, q=0, and Z 1 , Z 2 , and Z 4 are all single bonds)
4,4’-ジシクロヘキサノール(S01-a)は合成例1と同様のものを使用した。 The same 4,4'-dicyclohexanol (S01-a) was used as in Synthesis Example 1.
窒素雰囲気下で、水素化ナトリウム(55%)(4.85g、111.1mmol)のN,N-ジメチルホルムアミド(120mL)溶液に、10℃で4,4’-ジシクロヘキサノール(S01-a)(10.0g、50.6mmol)を加えた。この溶液を40℃で30分間攪拌した後に、エピブロモヒドリン(20.8g、151.6mmol)を加え、40℃で3日間加熱攪拌した。反応液をゆっくりと水に加えてトルエン(500mL)にて抽出し、有機層を水で3回洗浄し、得られた有機層を減圧濃縮した。得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶媒:トルエン/酢酸エチル=4/1(容積比))により精製し、異性体混合物(S05)(7.80g、25.2mmol)を得た。異性体比をHPLCにより分析したところ、シス-シス体:5.0%、シス-トランス体:78.9%、トランス-トランス体:16.1%、異性体混合物に対するシス異性体の比率:83.9wt%となった。この異性体混合物(S05)は液体状態を保持した。 Under a nitrogen atmosphere, 4,4'-dicyclohexanol (S01-a) (10.0 g, 50.6 mmol) was added to a solution of sodium hydride (55%) (4.85 g, 111.1 mmol) in N,N-dimethylformamide (120 mL) at 10°C. After stirring this solution at 40°C for 30 minutes, epibromohydrin (20.8 g, 151.6 mmol) was added and the mixture was heated and stirred at 40°C for 3 days. The reaction mixture was slowly poured into water and extracted with toluene (500 mL). The organic layer was washed three times with water and concentrated under reduced pressure. The resulting residue was purified by silica gel column chromatography (solvent: toluene/ethyl acetate = 4/1 (volume ratio)) to obtain the isomer mixture (S05) (7.80 g, 25.2 mmol). Analysis of the isomer ratio by HPLC revealed the following: cis-cis: 5.0%, cis-trans: 78.9%, trans-trans: 16.1%, with the ratio of cis isomers to the isomer mixture being 83.9 wt%. This isomer mixture (S05) remained in a liquid state.
[比誘電率および熱拡散率の物性評価]
[実施例1]
<比誘電率測定用試料の作成>
異性体混合物(S01)に、トルエンで25wt%に稀釈した富士フイルム和光純薬社製油溶性アゾ重合開始剤V―601を、開始剤濃度が2wt%になるように加え、混合した。この後、組成物を25℃に温度設定した実験室に一晩放置し溶液の状態を確認したところ。翌日も流動性を保持した。
得られた混合溶液は、化合物(1-1-2a)および5.7wt%の有機溶媒(トルエン)を含有し、異性体混合物に対するシス異性体化合物の比率は90.9wt%であり、常温(25℃)で液体状態の流動性を保持した組成物であった。
得られた組成物をバーコーターを用いて、A4サイズのポリイミドフィルム(パナック社製、カプトン200H)上に約50μmになるように塗布し、石英ガラスの蓋が付いたステンレス容器に入れ、窒素置換した後、100mJのUV光を照射し、硬化させた。硬化膜の厚みは、作成した試料の総厚をミツトヨ社製のデジマチックマイクロメータで測定し、同様に測定したポリイミドフィルムの厚みを引くことにより求めた。なお、液状の異性体混合物(S01)が、冷蔵保存などにより蝋状になった場合は、60℃に設定したインキュベータに15分入れることにより、液状に融解させて用いた。
[Evaluation of physical properties of dielectric constant and thermal diffusivity]
[Example 1]
<Preparation of sample for measuring relative permittivity>
An oil-soluble azo polymerization initiator V-601 manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., diluted to 25 wt% with toluene, was added to the isomer mixture (S01) and mixed so that the initiator concentration was 2 wt%. The composition was then left overnight in a laboratory set to 25°C, and the state of the solution was confirmed. The fluidity was maintained the next day as well.
The resulting mixed solution contained compound (1-1-2a) and 5.7 wt % of an organic solvent (toluene), the ratio of cis-isomer compound to the isomer mixture was 90.9 wt %, and the composition retained fluidity in a liquid state at room temperature (25°C).
The resulting composition was applied to an A4-size polyimide film (Kapton 200H, manufactured by Panac Corporation) to a thickness of approximately 50 μm using a bar coater, placed in a stainless steel container with a quartz glass lid, purged with nitrogen, and then irradiated with 100 mJ of UV light to cure. The thickness of the cured film was determined by measuring the total thickness of the prepared sample with a Mitutoyo Digimatic Micrometer and subtracting the thickness of the polyimide film measured in the same manner. If the liquid isomer mixture (S01) became waxy due to refrigerated storage, it was melted into a liquid by placing it in an incubator set to 60°C for 15 minutes and used.
<比誘電率の評価方法>
ベクトルネットワークアナライザー(アンリツ社製MS46522B-043型)に接続した、AET社製の空洞共振器(TMモード10GHz用)を用いて、3mm×80mmにカットした測定用試料の、共振周波数のシフト量と減衰量を測定し、同社製ソフトウエアを用いて比誘電率を計算した。また、測定値はポリイミドフィルムと硬化膜の2層構造の測定結果であるので、ポリイミドフィルムのみを別途測定した値を用いて、同社の表計算シートで硬化膜のみの誘電率を求めた。データの比較時に短冊中の水分量の影響を少なくするために、短冊の整形は測定前日におこない、誘電率の評価は温度20℃、湿度48%の実験室で、試料を60分以上静置したあとで開始した。
<Method for evaluating relative permittivity>
Using an AET Corporation cavity resonator (TM mode 10 GHz) connected to a vector network analyzer (Anritsu Corporation MS46522B-043), the resonant frequency shift and attenuation of a measurement sample cut to a size of 3 mm x 80 mm were measured, and the dielectric constant was calculated using the company's software. Furthermore, since the measurements were for a two-layer structure consisting of a polyimide film and a cured film, the dielectric constant of the cured film alone was calculated using the company's spreadsheet. To minimize the influence of moisture content in the strips during data comparison, the strips were shaped the day before the measurements, and the dielectric constant evaluation was initiated after the samples had been left to stand for at least 60 minutes in a laboratory at 20°C and 48% humidity.
<熱拡散率の評価方法>
異性体混合物(S01)を、スポイドを用いて、直径57mmのアルミフラット皿に厚みが約400ミクロンになるように入れ、200℃で1時間熱硬化させた。硬化物をアルミフラット皿から剥がし、平坦な部分を選択して、アイフェイズモバイル1型熱拡散率測定装置を用いて熱拡散率を測定した。
なお、本発明の異性体混合物(S01)は開始剤無しでも熱重合可能であるため、開始剤は添加していない。したがって、開始剤を溶解させるための溶媒も含まない。すなわち、用いた異性体混合物(S01)は、化合物(1-1-2a)を含有し、異性体混合物に対するシス異性体化合物の比率は90.9wt%であり、常温(25℃)で液体状態の流動性を保持した無溶媒の組成物であった。ただし、より低温で硬化させる場合は、開始剤や反応促進剤などを添加することもできる。
<Method for evaluating thermal diffusivity>
The isomer mixture (S01) was poured into a 57 mm diameter aluminum flat dish using a dropper to a thickness of approximately 400 microns, and then thermally cured for 1 hour at 200° C. The cured product was peeled off from the aluminum flat dish, and a flat portion was selected and its thermal diffusivity was measured using an iPhase Mobile Type 1 thermal diffusivity measurement device.
The isomer mixture (S01) of the present invention can be thermally polymerized without an initiator, so no initiator was added. Therefore, no solvent for dissolving the initiator was included. That is, the isomer mixture (S01) used contained compound (1-1-2a), the ratio of cis-isomer compounds to the isomer mixture was 90.9 wt %, and it was a solvent-free composition that maintained liquid fluidity at room temperature (25°C). However, if curing is to be performed at a lower temperature, an initiator, a reaction accelerator, or the like may be added.
[実施例2]
液状の異性体混合物(S01)に、両末端にメタクリル基を導入したポリフェニレンエーテルオリゴマー(mPPE:SABIC社製Nоryl9000樹脂)の粉末を10wt%になるように投入し、90℃に加熱しながた攪拌することにより溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。この後、一晩放置後の溶液の状態を確認したところ。翌日も流動性を保持した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 2]
A powder of polyphenylene ether oligomer (mPPE: Noryl 9000 resin manufactured by SABIC) having methacrylic groups introduced at both ends was added to the liquid isomer mixture (S01) so as to be 10 wt %, and dissolved by stirring while heating to 90°C. A polymerization initiator was then added and mixed in the same manner as in Example 1. After this, the state of the solution was checked after leaving it overnight. The fluidity was maintained the next day as well. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
[実施例3]
液状の異性体混合物(S01)に、mPPEの粉末を20wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。この後、一晩放置後の溶液の状態を確認したところ。翌日も流動性を保持した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 3]
mPPE powder was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 20 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. The state of the solution was then checked after leaving it overnight. The fluidity was maintained the next day. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
[実施例4]
液状の異性体混合物(S01)に、mPPEの粉末を30wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。この後、一晩放置後の溶液の状態を確認したところ。翌日も流動性を保持した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
この状態で、シス-シス体:4.9%、シス-トランス体:58.7%、トランス-トランス体:6.4%、mPPE:30wt%である。この後、さらにmPPEの増量を試みたが、40wt%分を投入しても溶け残りが出てしまったため、製膜はおこなわなかった。
[Example 4]
mPPE powder was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 30 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. The state of the solution was then checked after leaving it overnight. The fluidity was maintained the next day as well. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
In this state, the composition was 4.9% cis-cis isomer, 58.7% cis-trans isomer, 6.4% trans-trans isomer, and 30% mPPE by weight. After this, an attempt was made to increase the amount of mPPE, but even after adding 40% by weight, some mPPE remained undissolved, so film formation was not carried out.
[実施例5]
液状の異性体混合物(S01)に、(S01)の両方のシクロヘキサン環がトランス体の重合性液晶化合物(S01-tt)の粉末を10wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。この後、一晩放置後の溶液の状態を確認したところ。翌日も流動性を保持した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 5]
A powder of a polymerizable liquid crystal compound (S01-tt) in which both cyclohexane rings of (S01) are trans isomers was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 10 wt %, and a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. After this, the state of the solution was checked after leaving it overnight. The fluidity was maintained the next day as well. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
[実施例6]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S01-tt)の粉末を20wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 6]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S01-tt) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 20 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
[実施例7]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S01-tt)の粉末を30wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 7]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S01-tt) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 30 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
[実施例8]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S02)の粉末を10wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 8]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S02) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 10 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
[実施例9]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S02)の粉末を20wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 9]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S02) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 20 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A film was formed and cured in the same manner as in Example 1 to prepare a sample, which was then evaluated.
[実施例10]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S02)の粉末を30wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 10]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S02) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 30 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A film was formed and cured in the same manner as in Example 1 to prepare a sample, which was then evaluated.
[実施例11]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S03)の粉末を10wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 11]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S03) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 10 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A film was formed and cured in the same manner as in Example 1 to prepare a sample, which was then evaluated.
[実施例12]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S03)の粉末を20wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 12]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S03) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 20 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A film was formed and cured in the same manner as in Example 1 to prepare a sample, which was then evaluated.
[実施例13]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S03)の粉末を30wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
[Example 13]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S03) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 30 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A film was formed and cured in the same manner as in Example 1 to prepare a sample, which was then evaluated.
[実施例14]
液状の異性体混合物(S01)に、重合性液晶化合物(S03)の粉末を40wt%になるように溶解させ、あとは実施例1と同様に重合開始剤を添加し、混合した。実施例1と同様に製膜、硬化することにより試料を作製し、評価した。
この状態で、シス-シス体:4.2%、シス-トランス体:50.3%、トランス-トランス体:5.5%、(S03):40wt%である。この後、さらに粉末状の重合性液晶化合物(S03)の増量を試みたが、50wt%分を投入しても溶け残りが出てしまったため、製膜はおこなわなかった。
[Example 14]
A powder of the polymerizable liquid crystal compound (S03) was dissolved in the liquid isomer mixture (S01) to a concentration of 40 wt %, and then a polymerization initiator was added and mixed in the same manner as in Example 1. A sample was prepared by film formation and curing in the same manner as in Example 1, and evaluated.
In this state, the composition was 4.2% cis-cis isomer, 50.3% cis-trans isomer, 5.5% trans-trans isomer, and 40% (S03) by weight. After this, an attempt was made to further increase the amount of powdered polymerizable liquid crystal compound (S03), but even when 50% by weight was added, some of the compound remained undissolved, so no film was formed.
[比較例1]
ビスフェノールF型エポキシ(三菱ケミカル社製、jER807)を6.92g、4,4’-ジアミノジフェニルメタン(富士フイルム和光純薬社製、98%)を3.8g、NMP2.0gを混ぜ、透明の液体になったのちに、熱硬化にした以外は、実施例1と同様の方法で製膜、硬化することにより比較試料を作製し、比誘電率と熱拡散率を評価した。硬化条件は、120℃のホットプレート上で予備焼成を30分おこない、そのまま温度を200℃にあげ、30分硬化させた。
[Comparative Example 1]
A comparative sample was prepared by mixing 6.92 g of bisphenol F type epoxy (jER807, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 3.8 g of 4,4'-diaminodiphenylmethane (98% by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and 2.0 g of NMP, and then thermally curing the mixture after it became a transparent liquid. The film was then formed and cured in the same manner as in Example 1, and the dielectric constant and thermal diffusivity were evaluated. The curing conditions were that the sample was pre-baked on a hot plate at 120°C for 30 minutes, then the temperature was raised to 200°C, and the sample was cured for 30 minutes.
[比較例2]
mPPEオリゴマーのみを10wt%になるようにトルエンに溶解させ、あとは比較例1と同様に試料を作製し、評価した。ただし、使用したmPPEオリゴマーは130℃以上で発泡してしまうため、熱拡散率測定のための試料は、厚さが100ミクロン程度になるように製膜し、220℃で30分間硬化させ、平坦な部分の破片を測定した。
[Comparative Example 2]
Only the mPPE oligomer was dissolved in toluene to a concentration of 10 wt %, and a sample was prepared and evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. However, because the mPPE oligomer used foams at temperatures above 130°C, the sample for measuring thermal diffusivity was formed into a film with a thickness of approximately 100 microns, cured at 220°C for 30 minutes, and the flat fragments were measured.
実施例1~14で、誘電率測定のために光硬化で作製した組成物を表1に示す。 The compositions prepared by photocuring for dielectric constant measurements in Examples 1 to 14 are shown in Table 1.
異性体混合物(S01)に、その他添加物に該当する異なった骨格の化合物(mPPE)を混合した場合には、溶液の低温安定性が向上し、溶解する限界量を増やしても透明さを保っていた。ただし、mPPEの濃度が高くなるほど粘度も高くなるので、印刷や製膜方法によって濃度を調整する必要がある。また、直線性の高いビフェニル骨格とメタクリル基の間に、柔軟なアルキルを導入した、重合性液晶化合物(S03)を混合しても、同様に低温安定性の向上が認められた。 When the isomer mixture (S01) was mixed with a compound (mPPE) with a different skeleton, which corresponds to an additive, the low-temperature stability of the solution improved, and transparency was maintained even when the soluble limit was increased. However, the higher the concentration of mPPE, the higher the viscosity, so the concentration must be adjusted depending on the printing or film-forming method. Furthermore, when a polymerizable liquid crystal compound (S03), which has a flexible alkyl group introduced between the highly linear biphenyl skeleton and the methacryl group, was mixed, a similar improvement in low-temperature stability was observed.
実施例1~14、および比較例1~2で測定した試料の比誘電率および熱拡散率の一部を表2にまとめる。なお、比誘電率の値は、比誘電率(10GHz)で2.6以下、比誘電率(28GHz)で2.7以下であれば、本発明の低誘電率樹脂絶縁膜として好まし用いることができる。熱拡散率については、1.20×10-7以上であれば十分である。 Table 2 summarizes some of the dielectric constants and thermal diffusivities measured for the samples in Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 and 2. Note that a low-dielectric-constant resin insulating film of the present invention can be preferably used if the dielectric constant (10 GHz) is 2.6 or less and the dielectric constant (28 GHz) is 2.7 or less. A thermal diffusivity of 1.20× 10-7 or more is sufficient.
実施例の試料は、良好な比誘電率および熱拡散率を示し、低誘電率樹脂絶縁膜として好ましく用いることができる。また、実施例5と実施例8の比較より、ビフェニル構造(S02)よりもトランス型のビシクロヘキシル構造の(S01-tt)の重合性液晶化合物を使用したほうが、熱拡散率が高いことが分かる。 The samples of the examples exhibit good relative dielectric constants and thermal diffusivities, making them suitable for use as low-dielectric-constant resin insulating films. Furthermore, a comparison of Examples 5 and 8 reveals that the thermal diffusivity is higher when using a polymerizable liquid crystal compound with a trans-bicyclohexyl structure (S01-tt) than when using a biphenyl structure (S02).
[無機充填剤含有組成物の熱伝導率の評価]
[実施例15]
<熱伝導率測定用試料の作成>
異性体混合物(S05)と窒化ホウ素フィラーを、体積比が50:50となるように複合化し、熱伝導率の評価に用いる無機充填剤含有組成物を調製した。異性体混合物(S05)0.44gと、窒化ホウ素(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン(合)製PolarTherm PTX-25)0.80gをメノウを乳鉢で混ぜ合わせた。
得られた組成物は、化合物(1-1-2)および無機充填剤の窒化ホウ素を含有し、異性体混合物に対するシス異性体化合物の比率は83.9wt%であり、常温(25℃)で流動性を保持した無溶媒の無機充填剤含有組成物であった。
得られた組成物を、A4サイズの1mm厚のPTFEシートの上に、同じくA4サイズの中央に所定のサイズの貫通孔を開けた0.5mm厚のPTFEシート(型)を重ね合わせ、PTFEの軟化を考慮して上記貫通孔を埋めるのに必要な組成物の量よりも20%多めの組成物を該貫通孔に入れ、さらに静電気で組成物が飛散しないように注意しながらA4サイズの1mm厚のPTFEシートを重ね合わせた。この重ね合わせたシートを5mm厚のアルミ板で挟み込み、190℃にセットした東洋精機社製ミニテストプレスにセットし、脱気しながら3MPaまで加圧し、210℃まで加温したのち30分硬化させた。プレス時の圧力はPTFEの型が潰れないように3MPaとした。
PTFEシート(型)の貫通孔のサイズは、25mmφ×0.5mm厚の円盤(平面方向の熱拡散率測定用)と、10mm×10mm×0.5mmの正方形(厚み方向の熱拡散率測定用)とした。
[Evaluation of thermal conductivity of inorganic filler-containing composition]
[Example 15]
<Preparation of sample for thermal conductivity measurement>
The isomer mixture (S05) and boron nitride filler were combined in a volume ratio of 50:50 to prepare an inorganic filler-containing composition for use in evaluating thermal conductivity. 0.44 g of the isomer mixture (S05) and 0.80 g of boron nitride (PolarTherm PTX-25, manufactured by Momentive Performance Materials Japan, Inc.) were mixed in a mortar and agate.
The resulting composition contained compound (1-1-2) and boron nitride as an inorganic filler, the ratio of cis-isomer compound to isomer mixture was 83.9 wt %, and it was a solvent-free inorganic filler-containing composition that retained fluidity at room temperature (25°C).
The obtained composition is placed on the PTFE sheet of 1 mm thickness of A4 size, and the PTFE sheet (mold) of 0.5 mm thickness, which has a through-hole of predetermined size in the center of the same A4 size, and in consideration of the softening of PTFE, the amount of composition that is 20% more than the amount of composition required to fill the through-hole is placed in the through-hole, and then, while being careful not to scatter the composition due to static electricity, the PTFE sheet of 1 mm thickness of A4 size is placed on top of it.This layered sheet is sandwiched between 5 mm thick aluminum plates, and is set in a mini test press manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., which is set at 190 ℃, and is pressurized to 3 MPa while degassing, and is heated to 210 ℃, and then cured for 30 minutes.The pressure during pressing is set to 3 MPa so as not to crush the PTFE mold.
The through-holes in the PTFE sheet (mold) were sized as a 25 mm diameter x 0.5 mm thick disk (for measuring thermal diffusivity in the planar direction) and a 10 mm x 10 mm x 0.5 mm square (for measuring thermal diffusivity in the thickness direction).
<熱伝導率評価>
得られた組成物の比熱(エスエスアイ・ナノテクノロジー社製の高感度示差走査熱量計、X-DSC7000で測定)および比重(新光電子社製の比電子はかり式比重計DME-220により測定)は事前に求めておく。さらに、ネッチジャパン社製のLFA467熱拡散率測定装置および付属ソフトウエアにより求めた熱拡散率、および上記比熱、比重の値を用いて平面方向および厚み方向の熱伝導率を算出した。
<Thermal conductivity evaluation>
The specific heat (measured with a high-sensitivity differential scanning calorimeter, X-DSC7000, manufactured by SSI NanoTechnology Inc.) and specific gravity (measured with a specific gravity scale type hydrometer DME-220, manufactured by Shinko Denshi Co., Ltd.) of the obtained composition were determined in advance. Furthermore, the thermal conductivity in the planar direction and thickness direction was calculated using the thermal diffusivity determined with a thermal diffusivity measuring device LFA467 manufactured by Netsch Japan Co., Ltd. and its accompanying software, and the above-mentioned specific heat and specific gravity values.
[比較例3]
三菱ケミカル社製jER807を0.69g、硬化剤として4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタンを0.38g、窒化ホウ素を2.50g測り取り、アルミカップ中でよく混ぜ合わせ、実施例15と同様に試料を調製し、熱伝導率を測定した。
[Comparative Example 3]
0.69 g of jER807 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, 0.38 g of 4,4'-diamino-1,2-diphenylethane as a curing agent, and 2.50 g of boron nitride were weighed out and mixed well in an aluminum cup to prepare a sample in the same manner as in Example 15, and the thermal conductivity was measured.
実施例15および比較例3で測定した熱伝導率を表3にまとめる。 The thermal conductivities measured in Example 15 and Comparative Example 3 are summarized in Table 3.
実施例15と比較例3の比較より、本発明の異性体混合物(S05)を用いた無機充填剤含有組成物の方が、熱伝導率が高い。これは、硬化前の樹脂成分の粘度が本発明の無機充填剤含有組成物の方が低く、無機充填剤の間に充填されやすいこともあるが、元々の樹脂成分の熱伝導率の高さが寄与しているものと考えられる。したがって、本発明の無機充填剤含有組成物は低誘電率樹脂用途だけでなく、高放熱材料用途にも有用である。 A comparison of Example 15 and Comparative Example 3 shows that the inorganic filler-containing composition using the isomer mixture (S05) of the present invention has a higher thermal conductivity. This is partly because the viscosity of the resin component before curing is lower in the inorganic filler-containing composition of the present invention, making it easier for the resin to be filled between the inorganic fillers, but it is also thought that the high thermal conductivity of the original resin component contributes to this. Therefore, the inorganic filler-containing composition of the present invention is useful not only for low-dielectric-constant resin applications, but also for high-heat-dissipation material applications.
本発明の低誘電率樹脂形成用の組成物は、無溶媒もしくは少量の有機溶媒の使用でワニス状に調整することが可能であり、VOC問題などの環境負荷の少なく、高い流動性が要求される用途に好適な材料である。また、得られる硬化物は10GHzおよび28GHzにおける誘電率が低く、高い熱拡散率を示すため、特に高周波領域で使用される電子回路基板やその周辺部材として好適に用いられる。さらには、上記の特性に加えて高い放熱性を示すことから、高放熱材料用途にも有用である。 The composition for forming low dielectric constant resins of the present invention can be prepared into a varnish-like form using no solvent or a small amount of organic solvent, and is an ideal material for applications requiring low environmental impact such as VOC issues and high fluidity. Furthermore, the resulting cured product has a low dielectric constant at 10 GHz and 28 GHz and exhibits high thermal diffusivity, making it particularly suitable for use in electronic circuit boards and their peripheral components used in the high-frequency range. Furthermore, since it exhibits high heat dissipation properties in addition to the above properties, it is also useful as a high-heat dissipation material.
Claims (20)
式(1)中、
A1およびA2の少なくとも1つは、シス-1,4-シクロヘキシレンであり、
A1、A2、およびA3は独立して、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、1,4-シクロヘキセニレン、1,4-フェニレン、ビシクロ[2.2.2]オクト-1,4-ジイル、ビシクロ[3.1.0]ヘキス-3,6-ジイル、またはフルオレン-2,7-ジイルであり;これらの環において、少なくとも1つの-CH2-は-O-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの-CH=は-N=で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素は、ハロゲン、または少なくとも1つの水素がハロゲンで置き換えられてもよい炭素数1~12のアルキルであり;このアルキルにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-CO-、-COO-、-OCO-、-C=C-、または-CH=CF-で置き換えられてもよく、
Z1、Z2、Z3、およびZ4は独立して、単結合または炭素数1~20のアルキレンであり;このアルキレンにおいて、少なくとも1つの-CH2-は、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-SO2-、-CH=CH-、-CF=CF-、-CH=N-、-N=CH-、または-N=N-で置き換えられてもよく、少なくとも1つの水素はハロゲンで置き換えられてもよく、
m1は、0、1、または2であり、
式中に、A3またはZ3が複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)~(PG-6)で表される重合性基から選択される基であり、
式(PG-1)~(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
ここで、1か所でもシス体である異性体の総量を異性体混合物全量で除した比率を、異性体混合物に対するシス異性体の比率とする。
A composition for forming a low dielectric constant resin, comprising at least one compound selected from a cis-isomer compound having at least one cis-1,4-cyclohexylene structure represented by formula (1) and a polymer thereof, and also comprising at least one compound selected from a trans-isomer compound in which all cis-1,4-cyclohexylene structures are replaced with trans-1,4-cyclohexylene structures and a polymer thereof, wherein the ratio of cis-isomers to the isomer mixture is 50 wt % or more.
In formula (1),
At least one of A 1 and A 2 is cis-1,4-cyclohexylene;
A 1 , A 2 , and A 3 are independently cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, 1,4-cyclohexenylene, 1,4-phenylene, bicyclo[2.2.2]octo-1,4-diyl, bicyclo[3.1.0]hex-3,6-diyl, or fluorene-2,7-diyl; in these rings, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, at least one —CH═ may be replaced by —N═, and at least one hydrogen may be a halogen or an alkyl having 1 to 12 carbon atoms in which at least one hydrogen may be replaced by a halogen; in this alkyl, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —CO—, —COO—, —OCO—, —C═C—, or —CH═CF—;
Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 are independently a single bond or alkylene having 1 to 20 carbon atoms; in this alkylene, at least one —CH 2 — may be replaced by —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO—, —SO 2 —, —CH═CH—, —CF═CF—, —CH═N—, —N═CH—, or —N═N—, and at least one hydrogen may be replaced by halogen;
m1 is 0, 1, or 2;
In the formula, when a plurality of A3 or Z3 is present, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a group selected from the polymerizable groups represented by formulae (PG-1) to (PG-6),
In formulas (PG-1) to (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
Here, the ratio obtained by dividing the total amount of isomers that are cis isomers at even one position by the total amount of the isomer mixture is defined as the ratio of cis isomers to the isomer mixture.
2. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein the cured low dielectric constant resin has a relative dielectric constant of less than 3.0 at 10 GHz.
3. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, which is solvent-free.
3. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein the composition contains 10 wt % or less of an organic solvent.
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 4, wherein in formula (1), R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6).
式(1-1)~(1-3)中、
A1は、シス-1,4-シクロヘキシレンであり、
A2およびA3は独立して、シス-1,4-シクロヘキシレン、トランス-1,4-シクロヘキシレン、少なくとも1つの水素がハロゲンまたは炭素数1~10のアルキレンで置き換えられてもよい1,4-フェニレン、ビシクロ[2.2.2]オクト-1,4-ジイル、ビシクロ[3.1.0]ヘキス-3,6-ジイル、少なくとも1つの水素がハロゲンまたは炭素数1~10のアルキレンで置き換えられてもよいフルオレン-2,7-ジイルであり、
Z1、Z2、Z3、およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
式中に、A3またはZ3が複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基であり、
式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
2. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein the compound of formula (1) is a compound represented by any one of formulas (1-1) to (1-3):
In formulas (1-1) to (1-3),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
A2 and A3 are independently cis-1,4-cyclohexylene, trans-1,4-cyclohexylene, 1,4-phenylene in which at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkylene having 1 to 10 carbon atoms, bicyclo[2.2.2]octo-1,4-diyl, bicyclo[3.1.0]hex-3,6-diyl, or fluorene-2,7-diyl in which at least one hydrogen may be replaced by halogen or alkylene having 1 to 10 carbon atoms;
Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer from 1 to 20;
In the formula, when a plurality of A3 or Z3 is present, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6),
In formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
式(1-1-1)~(1-1-2)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中のXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基であり、
式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
2. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein the compound of formula (1) is a compound represented by formula (1-1-1) or (1-1-2):
In formulas (1-1-1) to (1-1-2),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer from 1 to 20;
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6),
In formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF3, or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
式(1-2-1)~(1-2-4)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2、Z3およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-CH2CH2-COO-、-OCO-CH2CH2-、-SO2-、-CH=CH-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中にXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、または(PG-6)で表される重合性基であり、
式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
2. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein the compound of formula (1) is a compound represented by any one of formulas (1-2-1) to (1-2-4):
In formulas (1-2-1) to (1-2-4),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —CH 2 CH 2 —COO—, —OCO—CH 2 CH 2 —, —SO 2 —, —CH═CH—, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer from 1 to 20;
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently a polymerizable group represented by formula (PG-1), (PG-5), or (PG-6),
In formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
式(1-3-1)~(1-3-7)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z1、Z2、Z3およびZ4は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-CH=CH-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-CH=CH-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
式中のZ3は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中にXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
R1aおよびR1bは独立して、式(PG-1)、(PG-5)、および(PG-6)で表される重合性基であり、
式(PG-1)、(PG-5)および(PG-6)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
qは0または1であり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
2. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein the compound of formula (1) is a compound represented by any one of formulas (1-3-1) to (1-3-7):
In formulas (1-3-1) to (1-3-7),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —CH═CH—, —COO—, —OCO—, —CH═CH-COO—, —OCO-CH═CH—, —(CH 2 ) a -COO—, —OCO-(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —CH═CH—, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer of 1 to 20;
In the formula, Z 3 may be the same or different,
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R 1a and R 1b are independently polymerizable groups represented by formulas (PG-1), (PG-5), and (PG-6),
In formulas (PG-1), (PG-5) and (PG-6),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
q is 0 or 1;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
式(PG-1)中、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
式中にRbが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
2. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 1, wherein in formula (1), R 1a and R 1b are polymerizable groups represented by formula (PG-1).
In formula (PG-1),
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
When there are a plurality of Rb 's in the formula, they may be the same or different.
前記シス異性体化合物のすべてのシス-1,4-シクロヘキシレン構造がトランス-1,4-シクロヘキシレン構造に置き換えられたトランス異性体化合物、およびその重合体から選ばれる少なくとも1種を含有し、
異性体混合物に対するシス異性体の比率が50wt%以上であり、
かつ硬化形成した低誘電率樹脂の10GHzにおける比誘電率が3.0より低くなる低誘電率樹脂形成用の組成物。
式(1-1-1a)、(1-1-2a)、および式(1-2-1a)~(1-2-4a)中、
A1はシス-1,4-シクロヘキシレンであり、
六角形で表されたシクロヘキサン環は、シス-1,4-シクロヘキシレンまたはトランス-1,4-シクロヘキシレンであり、
Z2およびZ3は独立して、単結合、-(CH2)a-、-O(CH2)a-、-(CH2)aO-、-O(CH2)aO-、-COO-、-OCO-、-CH=CH-COO-、-OCO-CH=CH-、-(CH2)a-COO-、-OCO-(CH2)a-、-CH=CH-、-SO2-、-OCF2-、または-CF2O-であり;ここで、aは1~20の整数であり、
mは、0~20の整数であり、
Mは、単結合または酸素であり、
Xは、フッ素またはメチルであり、
nは、0~4の整数であり、
nが2以上であるときを含み、式中のXが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよく、
Rbは、水素、ハロゲン、-CF3、または炭素数1~5のアルキルであり、
式中に、Rb、m、またはMが複数ある場合は、それらが同一であっても異なっていてもよい。
ここで、1か所でもシス体である異性体の総量を異性体混合物全量で除した比率を、異性体混合物に対するシス異性体の比率とする。
A composition containing at least one compound selected from the group consisting of cis-isomer compounds represented by formula (1-1-1a), (1-1-2a), and formulas (1-2-1a) to (1-2-4a), and polymers thereof,
The composition contains at least one selected from a trans isomer compound in which all cis-1,4-cyclohexylene structures of the cis isomer compound are replaced with trans-1,4-cyclohexylene structures, and a polymer thereof;
The ratio of cis isomers to the isomer mixture is 50 wt % or more,
and a composition for forming a low dielectric constant resin, the low dielectric constant resin being cured and formed has a relative dielectric constant of less than 3.0 at 10 GHz.
In formulas (1-1-1a), (1-1-2a), and (1-2-1a) to (1-2-4a),
A1 is cis-1,4-cyclohexylene;
The cyclohexane ring represented by the hexagon is cis-1,4-cyclohexylene or trans-1,4-cyclohexylene;
Z2 and Z3 are independently a single bond, —(CH 2 ) a —, —O(CH 2 ) a —, —(CH 2 ) a O—, —O(CH 2 ) a O—, —COO—, —OCO—, —CH═CH—COO—, —OCO—CH═CH—, —(CH 2 ) a —COO—, —OCO—(CH 2 ) a —, —CH═CH—, —SO 2 —, —OCF 2 —, or —CF 2 O—; where a is an integer of 1 to 20;
m is an integer from 0 to 20;
M is a single bond or oxygen;
X is fluorine or methyl;
n is an integer from 0 to 4,
When n is 2 or more, and when there are a plurality of X's in the formula, they may be the same or different,
R b is hydrogen, halogen, —CF 3 , or alkyl having 1 to 5 carbon atoms;
When there are a plurality of R b , m or M in the formula, they may be the same or different.
Here, the ratio obtained by dividing the total amount of isomers that are cis isomers at even one position by the total amount of the isomer mixture is defined as the ratio of cis isomers to the isomer mixture.
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 11, which contains a non-polymerizable liquid crystal compound.
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 12, which contains an inorganic filler.
14. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 13, wherein the inorganic filler is at least one selected from the group consisting of silicon compounds such as spherical silica, pulverized silica, hollow silica, and fumed silica, and metal oxides such as aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, diamond, graphite, silicon carbide, magnesium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium oxide, tin oxide, aluminum oxide, and calcium oxide.
The composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 14, which contains a fibrous reinforcing material.
16. The composition for forming a low dielectric constant resin according to claim 15, wherein the fibrous reinforcing material is at least one selected from the group consisting of glass cloth, low dielectric glass cloth, carbon fiber, carbon nanotube, polyamide fiber, aramid fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, liquid crystalline polyester fiber, silicate whisker, alumina whisker, magnesium oxide whisker, zinc oxide whisker, and aluminum nitride whisker.
A low dielectric constant resin insulating film which is a polymer molded product obtained by curing the composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 16 with heat or ultraviolet light.
A low dielectric constant resin film or a low dielectric constant resin sheet, which is a polymer molded product obtained by curing the composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 16 with heat or ultraviolet light.
A low dielectric constant resin part which is a polymer molded article obtained by curing the composition for forming a low dielectric constant resin according to any one of claims 1 to 16 with heat or ultraviolet light.
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