DE2517656B2 - Photopolymerizable mixture and recording material containing it - Google Patents
Photopolymerizable mixture and recording material containing itInfo
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Description
2. Photopolymerisierbares Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittelkomponente (A) ein Copolymerisat von Vinylacetat und Crotonsäure, ein Terpolymeres von Äthylacrylat, Methylmethacrylat und Acrylsäure oder Celluloseacetatsuccinat enthält.2. Photopolymerizable mixture according to claim 1, characterized in that it is used as Binder component (A) a copolymer of vinyl acetate and crotonic acid, a terpolymer of Contains ethyl acrylate, methyl methacrylate and acrylic acid or cellulose acetate succinate.
3. Photopolymerisierbares Gemisch nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittelkomponente (B) Toluolsulfonamidformaldehyd, ein Copolymerisat von Methylmethacrylat und Methacrylsäure, ein Copolymerisat von Methylmethacrylat und Methacrylsäure, ein Copolymerisat von Methylmethacrylat, Äthylacrylat und Metacryloxyäthylhydrogenmaleat, ein Terpolymeres von Vinylchlorid, Vinylacetat unö Maleinsäure, ein gegebenenfalls teilverestertes Copolymeres von Styrol und Maleinsäureanhydrid und/oder ein Terpolymeres von Methylmethacrylat. Äthylacrylat und Methacrylsäure enthält3. Photopolymerizable mixture according to claim 1 and 2, characterized in that it is used as Binder component (B) toluenesulfonamide formaldehyde, a copolymer of methyl methacrylate and methacrylic acid, a copolymer of Methyl methacrylate and methacrylic acid, a copolymer of methyl methacrylate, ethyl acrylate and Metacryloxyethyl hydrogen maleate, a terpolymer of vinyl chloride, vinyl acetate and maleic acid, an optionally partially esterified copolymer of styrene and maleic anhydride and / or a Terpolymer of methyl methacrylate. Contains ethyl acrylate and methacrylic acid
4. Photopolymerisierbares Aufzeichnungsmaterial aus einem Träger und einer hierauf aufgetragenen photopolymerisierbaren Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die photopolymerisierbare Schicht aus einem photopolymerisierbaren Gemisch nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet worden ist4. Photopolymerizable recording material composed of a carrier and one applied to it photopolymerizable layer, characterized in that the photopolymerizable layer consists of a photopolymerizable mixture according to any one of claims 1 to 3 has been formed
Die Erfindung betrifft ein photopolymerisierbares Gemisch gemäß Oberbegriff des Anspruch 1, sowie ein photopolymerisierbares Aufzeichnungsmaterial gemäß Oberbegriff des Anspruch 4.The invention relates to a photopolymerizable mixture according to the preamble of claim 1, as well as a Photopolymerizable recording material according to the preamble of claim 4.
Erwünscht sind lichtempfindliche photopolymerisierbare Gemische, die mit wäßrigen alkalischen Lösungen
ohne die Notwendigkeit eines organischen Lösungsmittels entwickelt werden können, weil organische
Lösungsmittel teuer sind und durch Giftigkeit und/oder Entflammbarkeit gefährlich sein können, durch Mangel
an Petrochemikalien knapp werden können und die Luft
und das Wasser verunreinigen können. Im allgemeinen werden die Löslichkeit sowie andere Eigenschaften der
photopolymerisierbaren Gemische durch ihre Bindemittelkomponente bestimmt. Hierauf wird nachstehend
ausführlicher eingegangen.
Als repräsentative Veröffentlichungen des Standes der Technik, die photopolymerisierbare Gemische
beschreiben, die in wäßrigen alkalischen Lösungen entwickelt werden können, sind zu nennen: US-PS
28 93 368 (als Bindemittel dient ein Polymerisat, das salzbildende Gruppen enthält); US-PS 29 27 022 (als
Bindemittel dient ein Cellulosepolymerisat, das Säuregruppen enthält); DE-OS 2123 702 (als Bindemittel
dient ein Copolymerisat, z. B. ein Methylmethacrylat-Methacrylsäure-Copolymerisat);
DE-OS 22 05 146 (als Bindemittel dient ein säurehaltiges Polymerisat, z. B. ein Styrol-Mono-n-Butylmaleat-Copolymerisat oder ein
Vinylacetat-Crotonsäure-Copolymerisat) und DE-OS 23 20 849 (als Bindemittel dient ein Vinyladditionspolymerisat,
das freie Carbonsäuregruppen enthält, z. B. ein Copolymerisat eines oder mehrerer Alkylacrylate
mit Acrylsäure). Die in diesen Veröffentlichungen beschriebenen photopolymerisierbaren Gemische sind
zwar bei gewissen Anwendungen nicht ohne Vorteile, weisen jedoch noch gewisse Mangel und Nachteile auf,
besonders wenn sie als Photoresists verwendet werden.It is desirable to have photosensitive photopolymerizable compositions which can be developed with aqueous alkaline solutions without the need for an organic solvent because organic solvents are expensive and can be toxic and / or flammable, short of petrochemicals, and air and water can contaminate. In general, the solubility and other properties of the photopolymerizable mixtures are determined by their binder component. This is discussed in more detail below.
Representative publications of the prior art which describe photopolymerizable mixtures which can be developed in aqueous alkaline solutions include: US Pat. No. 2,893,368 (a polymer containing salt-forming groups serves as the binder); US Pat. No. 2,927,022 (a cellulose polymer which contains acid groups is used as the binder); DE-OS 2123 702 (the binder used is a copolymer, for example a methyl methacrylate-methacrylic acid copolymer); DE-OS 22 05 146 (the binder used is an acidic polymer, e.g. a styrene-mono-n-butyl maleate copolymer or a vinyl acetate-crotonic acid copolymer) and DE-OS 23 20 849 (the binder used is a vinyl addition polymer, which contains free carboxylic acid groups, e.g. a copolymer of one or more alkyl acrylates with acrylic acid). Although the photopolymerizable mixtures described in these publications are not without advantages in certain applications, they still have certain deficiencies and disadvantages, especially when they are used as photoresists.
Die Eignung von photopolymerisierbaren Gemische für trockene Filmresists, die als fester Film auf eine Unterlage, im allgemeinen Kupfer, laminiert werden, hängt von der richtigen gegenseitigen Abstimmung mehrerer Eigenschaften ab, z. B. Entwickelbarkeit in Lösungsmitteln und Abstreifbarkeit, jedoch Beständigkeit gegen die Ätz- oder Plattierlösungen im Polymerisierten Zustand, geringe Klebrigkeit, starke Haftung am Trägermaterial und Flexibilität.The suitability of photopolymerizable mixtures for dry film resists that are applied as a solid film to a Substrate, generally copper, to be laminated depends on proper mutual coordination several properties, e.g. B. Solvent developability and strippability, but persistence against the etching or plating solutions in the polymerized state, low tack, strong adhesion to Support material and flexibility.
Die bekannten photopolymerisierbaren Gemische, die in wäßrigen alkalischen Lösungen verarbeitet werden können, haben einen oder mehrere der folgenden Nachteile: Sie sind entweder zu klebrig oder zu weich oder zu spröde oder haben eine für die Erzeugung von Bildern mit hoher Auflösung ungenügende Haftfestigkeit am Trägermaterial, oder ihre Entwicklungszeit ist selbst dann, wenn sie in wäßrigen alkalischen Lösungen entwickelt werden können, übermäßig lang. Die Klebrigkeit führt beispielsweiseThe known photopolymerizable mixtures processed in aqueous alkaline solutions Have one or more of the following disadvantages: They are either too sticky or too too soft or too brittle, or insufficient to produce high-resolution images Adhesion strength to the substrate, or its development time, is even if it is in aqueous Alkaline solutions can be developed overly long. The stickiness leads, for example
dazu, daß die photopolymerisierbare Schicht Schmutz einschließlich des in der Luft schwebenden Staubes annimmt, wodurch »Poren« oder Löcher im Resist entstehen können. Ferner erschweren klebrige Schichten die Ausrichtung zum Laminieren während der Herstellung des Photoresists. Ferner können einige Bereiche der Schicht am Deckblatt während des Abstreifens des Deckblatts von der Schicht haftenbleiben. Zu starke Weichheit der photopolymerisierbaren Schicht kann während ihrer Lagerung in Rollen zu kaltem Fluß führen, der zur Folge hat, daß die Kanten der Schicht von Lage zu Lage miteinander verschmelzen. Wenn Schmutzteilchen oder Flusen während der Herstellung unabsichtlich zwischen den Lagen mitaufgerollt werden, bewirken die entstehenden örtlichen Druckstellen das Fließen des Resists, wodurch sich dünne Stellen in der Schicht ergeben, die schließlich zu Poren und Löchern bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen führen. Während des Laminierens unter Druck und bei erhöhter Temperatur auf den Schichtträger fließen weiche Schichten übermäßig stark, wodurch Verzerrungen und Deformierungen in der photopolymerisierbaren Schicht in Form von Wellen oder Kräuselungen aus abwechselnden dicken und dünnen Bereichen entstehen.to the fact that the photopolymerizable layer dirt including the airborne dust, creating "pores" or holes in the resist can arise. In addition, sticky layers make alignment difficult during lamination Manufacture of the photoresist. Furthermore, some areas of the layer on the cover sheet can be damaged during the Stripping the cover sheet from the layer will adhere. Too much softness of the photopolymerizable Layer can lead to cold flow during storage in rolls, which results in the edges of the layer from layer to layer merge with one another. If there are particles of dirt or lint during the Production are unintentionally rolled up between the layers, cause the resulting local Pressure points allow the resist to flow, creating thin spots in the layer that eventually close Lead to pores and holes in the manufacture of printed circuits. During lamination under Pressure and elevated temperature on the substrate, soft layers flow excessively, as a result of which Distortions and deformations in the photopolymerizable layer in the form of waves or Ripples are created from alternating thick and thin areas.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, photopolymerisierbare Gemische zu schaffen, die in kurzer Zeit mit wäßrigen alkalischen Lösungen entwickelt werden können und dennoch genügend flexibel sind, um als trockener Film auf einen Schichtträger laminiert zu werden. Sie müssen hohe Haftfestigkeit am Schichtträger aufweisen, dürfen aber weder klebrig noch zu weich sein und müssen während der bildmäßigen Belichtung eine solche genügende unterschiedliche Löslichkeit entwickeln, daß die polymerisierbaren Bereiche dem Entwickler widerstehen, jedoch nach der Behandlung mit einer stärkeren wäßrigen alkalischen Lösung, die kein organisches Lösungsmittel enthält, abgestreift werden können.The object of the present invention is to provide photopolymerizable mixtures which can be developed in a short time with aqueous alkaline solutions and still sufficient are flexible to be laminated to a substrate as a dry film. You must be high Have adhesive strength on the substrate, but must be neither sticky nor too soft and must be during the imagewise exposure to develop such a sufficient different solubility that the polymerizable Areas withstand the developer, but after treatment with a stronger one aqueous alkaline solution containing no organic solvent can be stripped off.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen der Patentansprüche 1 und 4 gelöst, wobei bevorzugte Ausführungsformen in den Unteransprüchen zu finden sind.This object is achieved by the characterizing measures of claims 1 and 4, wherein preferred embodiments can be found in the subclaims.
Die Haftfestigkeit des Polymerisats des Bindemittels A an Kupfer wird als Abreißwert Null, ermittelt nach dem in Beispiel 1 bis 27 beschriebenen Abreißtest, definiert.The adhesive strength of the polymer of the binder A to copper is determined as zero as a tear-off value the tear-off test described in Examples 1 to 27.
Die Löslichkeit in Wasser oder in alkalischen wäßrigen Lösungen wird wie folgt gemessen: Das Wasser oder die Lösung wird auf ein 7,6 bis 58,4 μιη dickes Stück des Films aus dem Bindemittel gesprüht, der auf einer Kupferplatte aufgetragen ist. Wenn der Film durch die aufgesprühte Flüssigkeit in 300 Sekunden vollständig von der Kupferunterlage entfernt wird, gilt das Bindemittel als löslich in der Lösung, mit der es besprüht wird. Andernfalls gilt der Film als unlöslich in dieser Lösung. Die Flüssigkeit wird mit einem Druck von 1,4 kg/cm2 bei einer Temperatur von 26 bis 29° C aufgesprüht. Als alkalische wäßrige Lösung wird eine 0,04 n-NaOH-Lösung verwendet.The solubility in water or in alkaline aqueous solutions is measured as follows: The water or the solution is sprayed onto a 7.6 to 58.4 μm thick piece of the film made of the binder, which is applied to a copper plate. If the film is completely removed from the copper base by the sprayed liquid in 300 seconds, the binder is considered to be soluble in the solution with which it is sprayed. Otherwise the film is considered to be insoluble in this solution. The liquid is sprayed on with a pressure of 1.4 kg / cm 2 at a temperature of 26 to 29 ° C. A 0.04N NaOH solution is used as the alkaline aqueous solution.
»Filmbildend« bedeutet, daß ein gleichmiißiger, zusammenhängender, 7,6 bis 58,4 μιη dicker Film auf Kupfer gebildet wird, wenn das Polymerisat aus einem flüchtigen Lösungsmitel aufgegossen und bei Raumtemperatur getrocknet wird."Film-forming" means that a uniform, coherent, 7.6 to 58.4 μm thick film forms Copper is formed when the polymer is poured on from a volatile solvent and stored at room temperature is dried.
Der Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, daß ausgezeichnete photopolymerisierbare Gemische unter Verwendung üblicher Initiatoren und polymerisierbarer Verbindungen erhalten werden können, wenn diese Bestandteile mit dem Gemisch der vorstehend beschriebenen ausgewählten sauren organischen polymeren Bindemittel kombiniert werden. Man könnte erwarten, daß saure Bindemittel sich in wäßrigen alkalischen Lösungen lösen, jedoch werden überraschenderweise durch Verwendung der neuen Bindemittelk&nibinationen gemäß der Erfindung photopolymerisierbare Gemische mit ausreichender Haftung und FlexilbilitätThe invention is based on the finding that excellent photopolymerizable mixtures under Use of conventional initiators and polymerizable compounds can be obtained if these Ingredients with the mixture of the selected acidic organic polymers described above Binders are combined. One might expect that acidic binders would turn out to be alkaline in aqueous Solve solutions, but surprisingly, using the new binder combinations according to the invention photopolymerizable mixtures with sufficient adhesion and flexibility
ίο für die Herstellung von Photoresists, insbesondere mit
verbesserter Verarbeitbarkeit ausschließlich mit wäßrigen alkalischen Lösungen und verringerter Klebrigkeil
und/oder Weichheit erhalten.
Die photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung sind aufgrund ihrer überlegenen Eigenschaften
besonders gut für die Herstellung von Photoresists geeignet Bei Verwendung für diesen Zweck hat der
belichtete Teil der Gemische ausreichende Beständigkeit gegen Ätz- und Plattierlösungen, die häufig bei der
Herstellung von gedruckten Schaltungen und chemisch bearbeiteten Teilen verwendet werden.ίο obtained for the production of photoresists, in particular with improved processability exclusively with aqueous alkaline solutions and reduced sticky wedge and / or softness.
The photopolymerizable mixtures according to the invention are particularly well suited for the production of photoresists because of their superior properties. When used for this purpose, the exposed part of the mixture has sufficient resistance to etching and plating solutions, which are often used in the production of printed circuits and chemically processed parts be used.
Zu den einzelnen Komponenten der photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung ist folgendes zu bemerken: Beliebige radikalbildende Photoinitiatorsysteme, die die Polymerisation der polymerisierbaren Verbindung initiieren und die Polymerisation anschließend nicht beenden, können verwendet werden. Das freie Radikale bildende System enthält vorzugsweise wenigstens eine komponente, die eine aktive Strah-The following applies to the individual components of the photopolymerizable mixtures according to the invention to be noted: Any radical-forming photoinitiator systems that initiate the polymerization of the polymerizable Initiate compound and then do not terminate polymerization can be used. That free radical-forming system preferably contains at least one component that has an active radiation
jo lungsabsorptionsbande mit einem molaren Extinktionskoeffizienten von wenigstens etwa 50 im Bereich von 340 bis 700 μιη, vorzugsweise von 340 bis 500 μίτι aufweist. Unter »aktiver Strahlungsabsorptionsbande« ist eine Strahlungsbande zu verstehen, die die Bildungjo absorption absorption band with a molar extinction coefficient of at least about 50 in the range of 340 to 700 μm, preferably from 340 to 500 μm having. Under "active radiation absorption band" is to be understood a radiation band that the formation
J5 von freien Radikalen bewirkt, die zur Auslösung der Polymerisation der polymerisierbaren Verbindung notwendig sind. Das die freien Radikale bildende Photoinitiatorsystem kann eine oder mehrere Verbindungen enthalten, die unmittelbar freie Radikale liefern, wenn sie durch Strahlung aktiviert werden. Es kann auch mehrere Verbindungen enthalten, von denen eine freie Radikale bildet, nachdem sie hierzu durch einen Sensibilisator, der durch die Strahlung aktiviert wird, angeregt worden ist.J5 caused by free radicals that trigger the Polymerization of the polymerizable compound are necessary. The one that forms the free radicals Photoinitiator system can contain one or more compounds that deliver free radicals immediately, when activated by radiation. It can also contain multiple compounds, one of which Free radicals are formed after they have been activated by a sensitizer that is activated by the radiation. has been suggested.
Als Beispiele geeigneter Photoinitiatoren seien genannt:Examples of suitable photoinitiators are:
Aromatische Ketone, z. B.Aromatic ketones, e.g. B.
Benzophenon,Benzophenone,
Michler's Keton (4,4'-Bis(dimethylamino)-benzophenon), Michler's ketone (4,4'-bis (dimethylamino) benzophenone),
4,4C-Bis(diäthylamino)benzophenon,4,4 C -bis (diethylamino) benzophenone,
4-Methoxy-4'-dimethylaminobenzophenon,4-methoxy-4'-dimethylaminobenzophenone,
2-Äthylanthrachinon,
Phenanthrachinon und2-ethylanthraquinone,
Phenanthraquinone and
andere aromatische Ketone,other aromatic ketones,
Benzoin, Benzoinäther, ζ. Β.Benzoin, benzoin ether, ζ. Β.
Benzoinmethyläther, Benzoinäthyläther undBenzoin methyl ether, benzoin ethyl ether and
Benzoinphenyläther,
bo Methylbenzoin, Äthylbenzoin undBenzoin phenyl ether,
bo methylbenzoin, ethylbenzoin and
Eindere Benzoine undOne Benzoine and
2,4,5,-Triarylimidazoldimere, z. B.2,4,5-triarylimidazole dimers, e.g. B.
2-(o-Chlorpheny!)-4,5-diphenylimidazoldimeres,2- (o-chloropheny!) - 4,5-diphenylimidazole dimer,
2!-(o-Chlorphenyl)-4,5-di(m-methoxyphenyl)-b5 imidazoldimeres,2! - (o-Chlorophenyl) -4,5-di (m-methoxyphenyl) -b5 imidazole dimers,
2:-(o-Fluorphenyl)-4,5-diphenylimidazoldimeres,2 :-( o-fluorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer,
2-(o-Methoxyphenyl)-4,5-diphenylimidazoldimeres, 2- (o-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer,
2-(p-Methoxyphenyl)-4,5-diphenylimid-2- (p-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimide-
azoldimeres,
2,4-Di(p-methoxyphenyl)-5-phenylimid-azoldimeres,
2,4-di (p-methoxyphenyl) -5-phenylimide-
azoldimeres,
2-(2,4-Dimethoxyphenyl)-4,5-diphenylimid-azoldimeres,
2- (2,4-dimethoxyphenyl) -4,5-diphenylimide-
azoldimeres oder
2-(p-MethylmercaptophenyI)-4,5-diphenyI-azoldimeres or
2- (p-methylmercaptophenyI) -4,5-diphenyI-
imidazoldimeres,
die in der US-PS 34 79 185,
in aer GB-PS 10 47 569 und
/η der US-PS 37 84 557 beschrieben werden.imidazole dimers,
in US-PS 34 79 185,
in aer GB-PS 10 47 569 and
/ η of US-PS 37 84 557 can be described.
1010
Weitere geeignete Photoinitiatoren sind die 2,4,5-Triarylimidazoldimeren (auch als Hexaarylbiimidazole bekannt). Diese werden mit einem freie Radikale is bildenden Elektronendonator, z. B. 2-Mercaptobenzoxazol, Leukokristallviolett oder Tris(4-diäthylamino-2-methylphenyl)-methan, das bevorzugt wird, verwendet Sensibilisatoren wie Michler's Keton können zugesetzt werden. Verschiedene Energieübeitragungsfarbstoffe, z.B. Bengalrosa CI45446 und Eosin YCI 75 388, können ebenfalls verwendet werden. Weitere Beispiele geeigneter Initiatoren werden in der US-PS 27 60 863 genannt Geeignet sind ferner Systeme, die ein Triarylimidazoldimeres und einen freie Radikale bildenden Elektronendonator mit oder ohne Sensibilisatorverbindung enthalten, wie sie in der US-F1S 34 79 185 beschrieben werden. Eine weitere geeignete Gruppe von Initiatoren bilden die Gemische, die in der US-PS 34 27 161 beschrieben werden.Further suitable photoinitiators are the 2,4,5-triarylimidazole dimers (also known as hexaarylbiimidazoles). These are generated with a free radical forming electron donor, e.g. B. 2-mercaptobenzoxazole, leuco crystal violet or tris (4-diethylamino-2-methylphenyl) methane, which is preferred, sensitizers such as Michler's ketone can be added. Various energy contributing dyes such as Rose Bengal CI45446 and Eosin YCI 75 388 can also be used. Further examples of suitable initiators are suitable are mentioned in US-PS 27 60 863 also systems containing a Triarylimidazoldimeres and a free radical generating electron donor with or without a sensitizer compound, such as are described in US-F 1 S 34 79 185th Another suitable group of initiators are the mixtures described in US Pat. No. 3,427,161.
Die Konzentration des freie Radikale bildenden Photoinitiatorsystems beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 5,0Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des photopolymerisierbaren Gemisches.The concentration of the photoinitiator system which forms free radicals is preferably from 0.1 to 10% by weight, in particular 0.2 to 5.0% by weight, based on the total weight of the photopolymerizable Mixture.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung bestimmter polymerisierbarer Verbindungen beschränkt. Es ist lediglich erforderlich, daß die Verbindung nicht gasförmig, äthylenisch ungesättigt und additionspolymerisierbar ist. Eine oder mehrere dieser Verbindungen können vorhanden sein. Eine große ZaIiI brauchbarer Verbindungen, die allgemein durch mehrere endständige äthylenische Gruppen gekennzeichnet sind, ist verfügbar. Von den geeigneten Materialien seinen genannt:The invention is not limited to the use of certain polymerizable compounds. It is only necessary that the compound is not gaseous, ethylenically unsaturated and is addition polymerizable. One or more of these compounds can be present. A great number useful compounds, which are generally characterized by several terminal ethylenic groups is available. Of the suitable materials its named:
a) Verschiedene Vinyl- und Vinylidenmonomere, z. B. Vinylcarboxylate, «-Alkylacrylate, α-substituierte Acrylsäuren und ihre Ester, Vinylester, Vinylkohlenwasserstoffe, Acrylsäureester und Ester von «-substituierten Acrylsäuren mit Polymethylenglykolen und Ätheralkoholen;a) Various vinyl and vinylidene monomers, e.g. B. vinyl carboxylates, «-Alkylacrylate, α-substituted Acrylic acids and their esters, vinyl esters, vinyl hydrocarbons, acrylic acid esters and esters of «-Substituted acrylic acids with polymethylene glycols and ether alcohols;
alle diese Verbindungen sind in der US-PS 27 60 863 beschrieben;All of these compounds are described in US-PS 27 60 863;
b) die verschiedenen Verbindungen, die in der US-PS 29 27 022 (Spalte 16 bis 17) beschrieben werden, insbesondere solche, die mehrere additionspolymerisierbare äthylenische Bindungen enthalten, besonders wenn diese als endständige Bindungen vorhanden sind, und speziell solche Verbindungen, in denen wenigstens eine, vorzugsweise die meisten dieser Bindungen mit einem doppelt gebundenen Kohlenstoffatom einschließlich eines doppelt an Kohlenstoff gebundenen Kohlenstoffatoms oder Heteroatome wie Stickstoff, Sauerstoff und Schwefeikonjugiert sind;b) the various compounds described in US Pat. No. 2,927,022 (columns 16-17), especially those which contain several addition-polymerizable ethylenic bonds, especially if these are present as terminal bonds, and especially those compounds, in which at least one, preferably most of these bonds with a double bond Carbon atom including a carbon atom double bonded to carbon or Heteroatoms such as nitrogen, oxygen and sulfur are conjugated;
c) Ester von Pentaerythritverbindungen der in der US-PS 32 61 686 beschriebenen Ar! undc) Esters of pentaerythritol compounds of the Ar described in US Pat. No. 3,261,686! and
d) Verbindungen der in der US-PS 33 80 831 beschriebenen Art, z. B. das Reakticnsprodukt von Trimethylolpropan, Äthylenoxyd und Acryl- und Methacrylsäure. d) Compounds of those described in US Pat. No. 3,380,831 Kind, e.g. B. the Reakticnsprodukt of trimethylolpropane, Ethylene oxide and acrylic and methacrylic acid.
Viele der vorstehend genannten niedrigmoiekularen polymerisierbaren Komponenten einschließlich der mono- und polyäthylenisch ungesättigten Verbindungen enthalten normalerweise so, wie sie im Handel bezogen werden, geringe Mengen (50 bis 100 Gew.-Teile pro Million) an Polymerisationsinhibitoren, die eine spontane thermisch indzuierte Polymerisation verhindern, bevor sie gewünscht wird. Die Anwesenheit dieser Inhibitoren, die gewöhnlich vom Typ der Antioxydantien sind, in diesen Mengen verursacht keine unerwünschten Ergebnisse bei der Durchführung der Erfindung sowohl hinsichtlich der Empfindlichkeit als auch der Qualität der Polymerisation. Als Beispiele geeigneter Inhibitoren der thermischen Polymerisation seien genannt:Many of the aforementioned low molecular weight polymerizable components including the Normally contain mono- and polyethylenically unsaturated compounds as they are commercially available are, small amounts (50 to 100 parts by weight per Million) of polymerization inhibitors that prevent spontaneous, thermally induced polymerization, before it is wanted. The presence of these inhibitors, usually of the antioxidant type are, in these amounts, causing no undesirable results when performing the Invention both in terms of sensitivity and quality of the polymerization. As examples suitable inhibitors of thermal polymerization are mentioned:
p-Methoxyphenol, Hydrochinon,
alkyl- und arylsubstituierte Chinone und
Hydrochinone.tert.-Butylcatechin,
Pyrogallol, Kupferresinat, Naphthylamine,
0-Napthol, Kupfer(I)-chlorid,
2,6-Di-tert-butyl-p-kresol,
Phenthiazin, Pyridin, Nitrobenzol und
Dinitrobenzol, p-Toluchinon.Chloranil und
Thiazinfarbstoffe, z. B.
ThioninblauG(C.I.52 025),
Methylenblau B (C 1.52 015) und
Toluidinblau O (C. 1.52 040).p-methoxyphenol, hydroquinone,
alkyl and aryl substituted quinones and
Hydroquinones, tert-butylcatechol,
Pyrogallol, copper resinate, naphthylamine,
0-naphthol, copper (I) chloride,
2,6-di-tert-butyl-p-cresol,
Phenthiazine, pyridine, nitrobenzene and
Dinitrobenzene, p-toluquinone, chloranil and
Thiazine dyes, e.g. B.
Thionine blue G (CI52 025),
Methylene blue B (C 1.52 015) and
Toluidine blue O (C. 1.52 040).
Die Konzentration der polymerisierbaren Verbindung beträgt 7,5 bis 35 Gew.-°/o, insbesondere 15 bis 25Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des photopolymerisierbaren Gemisches.The concentration of the polymerizable compound is 7.5 to 35% by weight, in particular 15 to 25% by weight, based on the total weight of the photopolymerizable mixture.
Die Polymerkomponenten des in den photopolymerisierbaren Gemischen gemäß der Erfindung enthaltenen Bindemittelgemisches können im allgemeinen als vorher gebildete, verträgliche makromolekulare Polymerisate gekennzeichnet werden.The polymer components contained in the photopolymerizable mixtures according to the invention Binder mixtures can generally be used as previously formed, compatible macromolecular polymers be marked.
Beide Primärkomponenten (A) und (B) des Bindemittelgemisches können aus mehreren Polymerisaten bestehen, die verschieden sind, jedoch die jeweiligen Voraussetzungen für diese Komponenten erfüllen. Die Polymerisate (A) und (B) sind bei Raumtemperatur fest. Die Polymerisate (A) sind filmbildend, d. h. sie bilden einen gleichmäßigen, fest zusammenhängenden Film, wenn sie aus einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel aufgetragen und bei Raumtemperatur getrocknet werden, wie vorstehend beschrieben. Die Polymerisate (B) können, aber müssen nicht filmbildend sein. Die Folien aus gewissen Polymerisaten (B) können somit nicht gleichmäßig und zusammenhängend beispielsweise aufgrund von Faltenbildung und Rissen im Film sein, der dennoch an einer Kupferfläche, auf der er gebildet worden ist, haftet.Both primary components (A) and (B) of the binder mixture can consist of several polymers exist that are different but meet the respective requirements for these components. the Polymers (A) and (B) are solid at room temperature. The polymers (A) are film-forming, i.e. H. they form a uniform, cohesive film when from solution in an organic Solvent applied and dried at room temperature as described above. the Polymers (B) can, but need not, be film-forming. The films made from certain polymers (B) can thus not evenly and coherently, for example due to wrinkles and cracks in the Be a film that nonetheless adheres to a copper surface on which it was formed.
Das photopolymerisierbare Gemisch enthält je 15 bis 60Gew.-0/o (bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches) des Polymerisats (A) und (B). Die Konzentration des gesamten Bindemittelgemisches beträgt 55 bis 92,4 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches.The photopolymerizable composition contains 15 to each 60Gew.- 0 / o (based on the total weight of the mixture) of the polymer (A) and (B). The concentration of the total binder mixture is 55 to 92.4% by weight, based on the total weight of the mixture.
Beispiele der Polymerisate (A) und (B) im Bindemittelgemisch sind nachstehend in den Tabellen I und IIExamples of the polymers (A) and (B) in the binder mixture are given below in Tables I and II
Polymerisate (A)Polymers (A)
PolymerisatePolymers
(monomere Komponenten)*)(monomeric components) *)
Siiurezahl'1 ViskositätAcid number 1 viscosity
mPasmPas
Molekulargewicht Molecular weight
punkipunki
A. Vinylacetat (VA) 97% Crotonsäure (CS) 3%A. Vinyl acetate (VA) 97% Crotonic acid (CS) 3%
B. VA 95%, CS 5%B. VA 95%, CS 5%
C. VA 95%, CS 5%C. VA 95%, CS 5%
D. VA 97%, CS 3%D. VA 97%, CS 3%
E. Celluloseacetatsuccinat Acetylierungsgrad 1,85, Succinylierungsgrad 0,42 (US-PS 29 23 673)E. Cellulose acetate succinate degree of acetylation 1.85, degree of succinylation 0.42 (US-PS 29 23 673)
F. Äthylacrylat 56% Methylmethacrylat 37% Acrylsäure 7%F. Ethyl acrylate 56% methyl methacrylate 37% acrylic acid 7%
G. ähnlich wie FG. similar to F
H. VA, CS, ein BenzophenonH. VA, CS, a benzophenone
18-22'18-22 '
76-8576-85
60-7060-70
325"325 "
145
33"14 5
33 "
> 30 000> 30,000
260 000260,000
30 000 50 00030,000 50,000
155 C155 C
*) Anstelle der Copolymerisate angegeben.*) Specified instead of the copolymers.
1. Gemessen mit einem Ostwald-Viskosimeter bei 20 C an einer 8,6%igen Lösung in denaturiertem Alkohol.1. Measured with an Ostwald viscometer at 20 C on an 8.6% solution in denatured alcohol.
2. Brookfield-Viskosität (Spindel Nr. 2, 60 UpM, 25 C), 10%ige Lösung in Methylketon (MEK).2. Brookfield viscosity (spindle no. 2, 60 rpm, 25 C), 10% solution in methyl ketone (MEK).
3. Wie bei 2. (jedoch bei 12 UpM), 17,5%ige Lösung in MEK (60%) und Methylcellosolve (40%).3. As for 2. (but at 12 rpm), 17.5% solution in MEK (60%) and methylcellosolve (40%).
4. Wie bei 2., IOWge Lösung in CH2CI2.4. As in 2., IOWge solution in CH 2 CI 2 .
5. Wie bei 4., 10%ige Lösung in CH2CI2 (95%) und Isopropanol (5%).5. As in 4., 10% solution in CH 2 Cl 2 (95%) and isopropanol (5%).
6. Man wiegt genau 1,0 g des gut getrockneten Produkts in einen 250-ml-Erlenmeyerkolben. gibt etwa 50 ml Äthanol zu und schüttelt oder erhitzt, um das Polymerisat aufzulösen. Man gibt etwa 10 Tropfen Phenolphthaleinlösung zu und titriert mit 0,In-NaOH in Methanol. Jede Bestimmung wird doppelt durchgerührt. Säurczahl = (ml NaOH) (NaOH-Normalität) (56,10)/Gewicht der Probe.6. Weigh exactly 1.0 g of the well-dried product into a 250 ml conical flask. add about 50 ml of ethanol and shakes or heated to dissolve the polymer. About 10 drops of phenolphthalein solution are added and titrated with 0, In-NaOH in methanol. Each determination is carried out twice. Acid number = (ml NaOH) (NaOH normality) (56.10) / weight of the sample.
7. »Ring und Kugelw-Methode.7. “Ring and Kugelw Method.
Tabelle II
Polymerisate (B)Table II
Polymers (B)
PolymerisatPolymer
(monomere Komponenten)(monomeric components)
einer 10%igen
Lösungviscosity
a 10%
solution
gewichtMolecular
weight
punktSoftening
Point
AA. Toluulsulfonamid FormaldehydAA. Toluene sulfonamide formaldehyde
BB. Methylmethacrylat (MMA) Methacrylsäure (MAA)BB. Methyl methacrylate (MMA) methacrylic acid (MAA)
CC. MMA 68%, Äthylacrylat (EA) 29% Methacryloxyäthylhydrogenmaleat 3 %CC. MMA 68%, ethyl acrylate (EA) 29% methacryloxyethyl hydrogen maleate 3%
DD. Vinylchlorid (VC) 86% Vinylacetat (VA) 13%DD. Vinyl chloride (VC) 86% vinyl acetate (VA) 13%
Maleinsäure (MA) 1 % EE. VC 83%, VA 16%, MA 1% FF. VC 81 %, VA 17%, MA 2% GG. Alkohollöslicher, mit FumarsäureMaleic Acid (MA) 1% EE. VC 83%, VA 16%, MA 1% FF. VC 81%, VA 17%, MA 2% GG. More alcohol soluble, with fumaric acid
modifizierter Kolophoniumester HH. Styrol/Maleinsäureanhydrid-Harze (SMAn) (1:1), mit Methanol teilweise verestertmodified rosin ester HH. Styrene / maleic anhydride resins (SMAn) (1: 1), partially esterified with methanol
JJ. SMAn (1:1), nicht verestert KK. SMAn (1:1), nicht verestert 142 YY. SMAn (1: 1), not esterified KK. SMAn (1: 1), not esterified 14 2
ίοίο
ForlsetzungContinuation
(monomere Komponenten)Polymer
(monomeric components)
einer 10%igen
Lösungviscosity
a 10%
solution
gewichtMolecular
weight
punktSoftening
Point
teilverestertPP. SMAn (1.4: 1) with sec-butyl maleate
partially esterified
MAA 8%QQ. MMA 92%
MAA 8%
EA 15%
MAA 8%RR. MMA 77%
EA 15%
MAA 8%
EA 28%
MAA 16%SS. MMA 56%
EA 28%
MAA 16%
EA 45%
MAA 10%TT. MMA 45%
EA 45%
MAA 10%
mit Kolophonium modifiziertes aliphatisches
PolyesterharzAliphatic modified with rosin
Polyester resin
MMA 82% 119MMA 82% 119
MAA 18%MAA 18%
7,56 7.5 6
1. Siehe Fußnote (6) zu Tabelle I.1. See footnote (6) to Table I.
2. Siehe Fußnote (2) in Tabelle I, jedoch 10% in Aceton.2. See footnote (2) in Table I, but 10% in acetone.
3. Wie 2., 10% in CH2CI2.3. As 2., 10% in CH 2 Cl 2 .
4. Siehe Fußnote (2) in Tabelle 1.4. See footnote (2) in Table 1.
5. Wie 2., Lösungsmittelgemisch aus 90% CH2CI2 und 10% CH3OH.5. As 2., solvent mixture of 90% CH 2 Cl 2 and 10% CH 3 OH.
6. Dieser Wert ist die relative Viskosität des Polymerisats. Die relative Viskosität beträgt 11,4 fur das Polymerisat RR, 27 für das Polymerisat SS und 15,5 für das Polymerisat TT6. This value is the relative viscosity of the polymer. The relative viscosity is 11.4 for the polymer RR, 27 for the polymer SS and 15.5 for the polymer TT
Es ist überraschend, daß das in unterschiedlichen Mengen von 15 bis 60 Gew.-% anwesende Polymerisat (B) als Film bei dem vorstehend beschriebenen Löslichkeitstest in aufgesprühter verdünnter alkalischer Lösung unlöslich ist, es jedoch zuläßt, daß das gesamte Bindemittelgemisch die erforderliche Löslichkeit hat, wodurch der nicht-polymerisierte Schichtbereich der gesamten photopolymerisierbaren Gemische bei Entwicklung ausschließlich mit einer wäßrigen alkalischen Lösung leicht löslich oder dispergierbar ist, wobei eine saubere, nicht schmierende Oberfläche des Schichtträgers erhalten wird.It is surprising that the polymer present in different amounts from 15 to 60% by weight (B) as a film in the above-described solubility test in sprayed dilute alkaline Solution is insoluble, but it allows the whole Binder mixture has the required solubility, whereby the non-polymerized layer area of the entire photopolymerizable mixtures when developed exclusively with an aqueous alkaline Solution is readily soluble or dispersible, with a clean, non-smearing surface of the substrate is obtained.
Die beiden Polymerisate (A) und (B) sind vorzugsweise Vinyladditionspolymerisate, die freie Carbonsäuregruppen enthalten und vorzugsweise aus 30 bis 94 Mol-% Styrol oder eines oder meherer Alkylacrylate und 70 bis 6 Mol-% einer oder mehrerer «j3-äthylenisch ungesättigter Carbonsäuren hergestellt werden. Als Alkylacrylate für die Herstellung dieser polymeren Bindemittel eignen sich beispielsweise Methylacrylat, Äthylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat und Butylmethacrylat Als oc^-äthylenisch ungesättigte Carbonsäure eignen sich beispielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure und Anhydride dieser Säuren.The two polymers (A) and (B) are preferably vinyl addition polymers which contain free carboxylic acid groups contain and preferably from 30 to 94 mol% styrene or one or more alkyl acrylates and 70 to 6 mol% of one or more «j3-ethylenic unsaturated carboxylic acids are produced. As alkyl acrylates for the production of these polymers Suitable binders are, for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, methyl methacrylate, Ethyl methacrylate and butyl methacrylate Als oc ^ -ethylenically unsaturated carboxylic acid are suitable for example acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid and anhydrides of these acids.
Diese Polymerisate können nach beliebigen bekannten Polymerisationsverfahren hergestellt werden.These polymers can be prepared by any known polymerization process.
In den photopolymerisierbaren Gemischen gemäß der Erfindung können auch andere Komponenten, z. B. die üblichen Zusatzstoffe, vorhanden sein. Beispielsweise können geringe Mengen eines Farbstoffs in dem Gemisch anwesend sein, um die Lage und Anwesenheit des restlichen polymerisierten Teils nach dem Herauslösen der nicht polymerisierten Bereiche der Schicht leichter feststellen zu können. Der zugesetzte Farbstoff sollte vorzugsweise keinen übermäßig großen Anteil der Strahlung bei der Wellenlänge der Belichtung absorbieren oder die Polymerisationsreaktion hemmen. Beispiele geeigneter Farbstoffe dieser Art werden in der US-PS 34 79 185 genanntIn the photopolymerizable mixtures according to the invention, other components, e.g. B. the usual additives. For example, small amounts of a dye can be in the Mixture must be present to determine the position and presence of the remaining polymerized part after leaching the unpolymerized areas of the layer can be identified more easily. The added dye should preferably not have an excessive amount of radiation at the wavelength of exposure absorb or inhibit the polymerization reaction. Examples of suitable dyes of this type are in US-PS 34 79 185 called
Wenn die photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung auf Metalle beispielsweise für die Verwendung als Photoresist aufgebracht werden, wird ihnen häufig ein Haftverbesserungsmittel zugesetzt Für diesen Zweck eignen sich beispielsweise die monomeren oder polymeren organischen Silane und die stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindungen, z. B. Benzotriazol, die in den US-PS 36 45 722 und 36 22 234 genannt werden.If the photopolymerizable mixtures according to the invention on metals, for example for the When applied as a photoresist, an adhesion-promoting agent is often added to them For example, the monomeric or polymeric organic silanes and the nitrogen-containing heterocyclic compounds, e.g. B. benzotriazole described in U.S. Patents 3,645,722 and 3,622,234 to be named.
Außerdem können weitere bekannte Bestandteile, z. B. Weichmacher und Füllstoffe, ebenfalls in den photopolymerisierbaren Gemischen vorhanden sein.In addition, other known ingredients, e.g. B. plasticizers and fillers, also in the photopolymerizable mixtures may be present.
Die Bestandteile der photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung werden im allgemeinen gemeinsam in einem Material, das ein Lösungsmittel für alle Komponenten ist, gemischt. Das jeweils verwendete Lösungsmittel ist nicht entscheidend wichtig. Es ermöglicht lediglich die Herstellung von Überzügen oder selbsttragenden Folien aus den Gemischen nach einem praktischen Verfahren. Als Lösungsmittel eignen sich zu diesem Zweck beispielsweise 2-Propanon, 2-Butanon, 2-Pentanon, 1,2-Dichloräthan, Methylacetat, Dichlormethan, Trichlormethan und Äthylacetat. Bei Verwendung organischer Lösungsmittel müssen die Polymerisate (A) und (B) natürlich beide darin löslich sein.The constituents of the photopolymerizable compositions according to the invention are in general mixed together in a material that is a solvent for all components. The one used in each case Solvent is not critically important. It only enables the production of coatings or self-supporting films from the mixtures by a practical method. Suitable as a solvent for this purpose, for example, 2-propanone, 2-butanone, 2-pentanone, 1,2-dichloroethane, methyl acetate, Dichloromethane, trichloromethane and ethyl acetate. When using organic solvents, the Polymers (A) and (B) of course both be soluble therein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Material, das eine bilderzeugende photopolymerisierbare Schicht enthält, wie folgt hergestellt: Eine Schicht der photopolymerisierbaren Gemische wird auf eine geeignete Trägerfolie aufgebracht, die nur eine mäßige Haftfestigkeit an dem Gemisch aufweist und bei Temperaturänderungen maßhaltig bleibt. Nach dem Trocknen der photopolymerisierbaren Schicht wird eine entfernbare Abdeckfolie auf ihre Oberfläche laminiert. Das photopolymerisierbare Gemisch wird in einer solchen Menge aufgetragen, daß die trockene Schicht eine Dicke von etwa 7,6 μΐη hat. Die verschiedensten Folien, die aus Hochpolymeren, z. B. Polyamiden, Polyolefinen, Polyestern, Vinylpolymerisaten und Celluloseestern, bestehen und eine Dicke von 6,4 bis 203 μιη oder mehr haben, sind als Trägerfolien geeignet. Wenn die Belichtung vor der Entfernung der Trägerfolie vorgenommen wird, muß sie natürlich einen wesentlichen Anteil der auf sie auffallenden aktinischen Strahlung durchlassen. Wenn die Trägerfolie vor der Belichtung entfernt wird, kommen diese Beschränkungen natürlich nicht in Frage. Besonders gut geeignet als Trägerfolie ist eine transparente Polyäthylenterephthalatfolie einer Dicke von etwa 25,4 μπι. Als entfernbare Deckfolien eignen sich beispielsweise Folien aus der gleichen vorstehend beschriebenen Gruppe von Hochpolymerfolien mit einer Dicke im gleichen weiten Bereich. Besonders gut geeignet ist eine 25,4 μηι dicke Deckfolie aus Polyäthylen. Die vorstehend beschriebenen Trägerfolien und Deckfolien gewähren der photopolymerisierbaren Schicht guten Schutz. Um die Schicht beispielsweise auf einen als gedruckte Schaltung zu verwendenden starren Träger aus kupferplattierten Glasfasern aufzubringen, wird die Deckfolie vom Material abgestreift, und die Resistschicht auf ihrer Trägerfolie wird dann mit erhitzten elastischen Druckwalzen auf die Kupferseite des starren Trägers laminiert Hierdurch wird eine lichtempfindlich gemachte Oberfläche erhalten, die unmittelbar bereit für die Belichtung, jedoch immer noch gegen Schmutz, Flusen und Abrieb durch die ursprüngliche Trägerfolie geschützt ist Zur Herstellung eines Resistbildes wird das Material bildmäßig durch die Trägerfolie belichtet worauf die Trägerfolie abgestreift und das belichtete Resist durch Herauslösen der unbelichteten Bereich mit verdünntem wäßrigem Alkali entwickelt wird, wodurch ein starrer Träger, der auf seiner Oberfläche ein Reliefresistbild trägt erhalten wird. Aufgrund der hohen chemischen Beständigkeit des Bindemittelgemisches aus den Polymerisaten (A) und (B) kann das Material dann den üblichen Arbeitsgängen des Plattierens oder Ätzens unterworfen werden, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Verwendung von Resistbildern bekannt sind.According to a preferred embodiment of the invention, a material which is an image-forming The photopolymerizable layer contains, prepared as follows: A layer of the photopolymerizable mixtures is applied to a suitable carrier film, which has only moderate adhesion to the mixture and remains dimensionally stable with temperature changes. After drying the photopolymerizable Layer a removable cover sheet is laminated on its surface. The photopolymerizable mixture is applied in such an amount that the dry layer has a thickness of about 7.6 μm. the various films made of high polymers, e.g. B. polyamides, polyolefins, polyesters, vinyl polymers and cellulose esters, are made and have a thickness of 6.4 to 203 μm or more are used as carrier films suitable. Of course, if the exposure is made prior to the removal of the carrier film, it must be allow a significant portion of the actinic radiation incident on them to pass through. If the carrier film is in front of the Exposure is removed, these limitations are of course out of the question. Particularly well suited as a The carrier film is a transparent polyethylene terephthalate film with a thickness of about 25.4 μm. As a removable Cover films are suitable, for example, films from the same group of high polymer films described above with a thickness in the same wide range. A thickness of 25.4 μm is particularly suitable Cover sheet made of polyethylene. The carrier films and cover films described above guarantee the photopolymerizable layer good protection. To the layer for example on a printed circuit board To apply to be used rigid support made of copper-clad glass fibers, the cover sheet is from Material is stripped off, and the resist layer on its carrier film is then heated with elastic pressure rollers laminated to the copper side of the rigid support Surface obtained that is immediately ready for exposure, but still against dirt, lint and abrasion is protected by the original carrier film. To produce a resist image the material is exposed imagewise through the carrier film, whereupon the carrier film is stripped off and the exposed Resist is developed by dissolving out the unexposed area with dilute aqueous alkali, whereby a rigid support bearing a relief resist image on its surface is obtained. Because of the high The chemical resistance of the binder mixture from the polymers (A) and (B) can be achieved by the material then subjected to the usual plating or etching operations, as would be apparent to those skilled in the art are known in the art of using resist images.
Das bevorzugte Verfahren zur Bildung von Photoresists auf Metall oder anderen Flächen einschließlich Glas oder Keramik mit den photopolymerisierbaren Gemischen gemäß der Erfindung umfaßt die folgenden Stufen:The preferred method of forming photoresists on metal or other surfaces including Glass or ceramic with the photopolymerizable compositions according to the invention include the following Stages:
1) Man bringt auf diese Oberfläche direkt die photopolymerisierbaren Gemische als trockene, feste Schicht mit einer Dicke von wenigstens1) The photopolymerizable mixtures are applied directly to this surface as dry, solid layer with a thickness of at least
ίο 1,3 μιη und geringer bis mäßiger Haftung an einerίο 1.3 μm and low to moderate adhesion to one
dünnen, flexiblen Polymerfolie auf, wobei vorzugsveeise während des Aufbringens oder später auf eine Temperatur von 40° bis 150° C erhitzt wird, um die Haftfestigkeit zwischen der Oberfläche und der Schicht zu erhöhen. Dann werden in der genannten Reihenfolge die folgenden Maßnahmen durchgeführt: thin, flexible polymer film, preferably during application or later is heated to a temperature of 40 ° to 150 ° C to to increase the adhesive strength between the surface and the layer. Then in the said The following actions are carried out in the order:
2) Man belichtet die Schicht bildmäßig mit aktinischer Strahlung und erzeugt hierdurch ein Polymerbild auf der Oberfläche.2) The layer is exposed imagewise to actinic radiation, thereby producing a polymer image on the surface.
3) Man streift die Trägerfolie von der das Bild tragenden Schicht ab.3) The carrier film is peeled off from the layer carrying the image.
4) Man löst die unbelichteten Bereiche der Schicht heraus und bildet hierdurch ein Resistbild aus Polymermaterial, das mit wäßrigen alkalischen Lösungen, die kein organisches Lösungsmittel enthalten, entwickelt werden kann.4) The unexposed areas of the layer are removed and a resist image is thereby formed Polymer material made with aqueous alkaline solutions that are not organic solvents contain, can be developed.
5) Man modifiziert auf der Oberfläche die Bereiche, die vom Resistbild nicht geschützt sind, bleibend durch Verwendung eines Reagens, das die ungeschützten Bereiche zu ätzen oder ein Material auf diesen Bereichen abzuscheiden vermag.5) The areas on the surface that are not protected by the resist image are permanently modified by using a reagent that will etch the unprotected areas or put a material on it able to separate these areas.
Die Oberfläche kann dann mit einem geeigneten Reagens zur Bildung einer geätzten Oberfläche behandelt oder plattiert oder in anderer Weise behandelt werden. Das Polymerbild kann dann mit einer wäßrigen Ätzalkalilösung, die kein organisches Lösungsmittel enthält, mit oder ohne Zuhilfeanhme mechanischer Mittel, z. B. durch Reiben, Bürsten und/oder Abschleifen oder durch eine Kombination mehrerer dieser Maßnahmen entfernt werden.The surface can then be treated or plated or otherwise treated with a suitable reagent to form an etched surface. The polymer image can then be treated with an aqueous caustic alkali solution containing no organic solvent, with or without the aid of mechanical means, e.g. B. can be removed by rubbing, brushing and / or grinding or a combination of several of these measures.
Dieses Verfahren eignet sich zur Herstellung dekorativer Photogravüren und chemisch bearbeiteter und elektrolytisch geformter Elemente.This process is suitable for making decorative photo engravings and chemically processed ones and electrolytically formed elements.
Als Beispiele ätzbarer Metallflächen sind Magnesium, Zink, Kupfer, Legierungen dieser Metalle, Aluminium, anodisch oxydiertes und gefärbtes anodisch oxydiertes Aluminium, Stahl, Stahllegierungen und Beryllium-Kupfer-Legierungen zu nennen.Examples of metal surfaces that can be etched are magnesium, zinc, copper, alloys of these metals, aluminum, anodized and colored anodized aluminum, steel, steel alloys and beryllium-copper alloys to call.
Die Entwicklung der bildmäßig belichteten photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung ist nicht auf die Entwicklung, die bei dem hier beschriebenen Löslichkeitstest stattfindet, beschränkt Der Löslichkeitstest stellt ein Mittel zum Vergleich der Entwicklungszeiten dar. Übliche, ausschließlich wäßrige alkalische Entwicklungslösungen und -apparaturen können verwendet werden.The development of the imagewise exposed photopolymerizable Mixtures according to the invention are not limited to the development involved in the one described here Solubility test takes place, limited The solubility test provides a means of comparing the Development times. Customary, exclusively aqueous alkaline development solutions and apparatus can be used.
Die photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung eignen sich besonders gut für Photoresists, jedoch können die festgestellten Vorteile auch bei anderen Anwendungen von Photopolymeren einschließlich des Auswaschens mit Lösungsmitteln realisiert werden. Beispielsweise können die photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung zur Bildung von photopolymerisierbaren Schichten auf Aluminium zur Herstellung von Flachdruckplatten verwendet werden, wie in der US-PS 34 58 311 beschrieben.The photopolymerizable mixtures according to the invention are particularly suitable for photoresists, however, the noted advantages can be applied to other photopolymers including the washing out with solvents can be realized. For example, the photopolymerizable Mixtures according to the invention for the formation of photopolymerizable layers on aluminum be used for the production of planographic printing plates, as described in US Pat. No. 3,458,311.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert, in denen die Mengenangaben in Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht bezogen sind, falls nicht anders angegeben.The invention is further illustrated by the following examples, in which the amounts are given in parts and percentages are by weight unless otherwise specified.
Beispiele 1 bis 27Examples 1 to 27
Diese Beispiele beschreiben den Haftfestigkeitstest und den der Einstufung der sauren organischen Polymerisate als Polymerisate (A) oder (B) dienenden Löslichkeitstest. Die Polymerisate wurden jeweils in einem organischen Lösungsmittel gelöst, mit einer Rakel auf Kupfer aufgetragen und an der Luft is getrocknet. Die Dicke der trockenen Schicht wurde gemessen. Ferner wurden die Haftfestigkeit und das Filmbildungsvermögen der Polymerisate ermittelt. Quantitative Adhäsions- und Löslichkeitsdaten wurden ebenfalls an den beschichteten Proben ermittelt. Die Haftfestigkeit (Verankerung) wurde mit Hilfe eines Abreißtests bestimmt. Die Löslichkeit wurde in einem Auswaschtest gemessen. Beide Tests werden nachstehend ausführlich beschrieben.These examples describe the adhesive strength test and that of the acidic organic rating Polymers as polymers (A) or (B) serving solubility test. The polymers were each in dissolved in an organic solvent, applied to copper with a doctor blade and exposed to air dried. The thickness of the dry layer was measured. Furthermore, the adhesive strength and the Film-forming capacity of the polymers determined. Quantitative adhesion and solubility data were also determined on the coated samples. The adhesive strength (anchoring) was measured with the help of a Tear-off tests determined. The solubility was measured in a leach test. Both tests are below described in detail.
Damit photopolymerisierbare Gemische als Photoresists geeignet sind, müssen sie wenigstens mäßig gut am Schichtträger, ζ. B. Kupfer, haften. Da das Bindemittel normalerweise die größere Komponente der Photopolymermassen ist, muß das Bindemittel selbst genügend Haftfestigkeit (Verankerung) am Schichtträger, ζ. B. Kupfer, aufweisen. Eine einfache Methode zur Bestimmung des Zusammenhalts eines solchen Laminats (d. h. der Bindemittelschicht auf Kupfer) besteht darin, den Grad der Schichtentrennung, d. h. den Grad, zu dem die organische Bindemittelschicht oder der Film vom Schichtträger entfernbar ist, zu messen. Tests dieser Art sind allgemein bekannt und werden beispielsweise in der US-PS 36 15 557, Beispiel I, beschrieben. Im vorliegenden Fall wurde eine ähnliche Methode angewandt.Thus photopolymerizable mixtures as photoresists are suitable, they must be at least moderately good on the substrate, ζ. B. copper, adhere. As the binder normally the major component of the photopolymer compositions, the binder itself must be sufficient Adhesion (anchoring) to the substrate, ζ. B. copper have. A simple method of determination the cohesion of such a laminate (i.e. the binder layer on copper) consists in the Degree of delamination, d. H. the degree to which the organic make coat or film is dated Layer base is removable to measure. Tests of this type are well known and are, for example, in the U.S. Patent 3,615,557, Example I, is described. A similar method was used in the present case.
Der Haftfestigkeitstest wurde wie folgt durchgeführt: Unter Verwendung einer Schablone wurde das vorstehend beschriebene getrocknete Laminat aus Polymerisat und Kupfer mit einem Messer durch die Polymerschicht so eingeritzt, daß Quadrate von 3,175x3,175 mm gebildet wurden. Ein Stück eines Haftklebestreifens mit Zellglas als Trägermaterial wurde dann auf die so behandelte Fläche gepreßt. Ein loses Ende des Klebstreifens wurde im Winkel von etwa 90° zur Schichtoberfläche ergriffen. Der Klebstreifen wurde schlagartig abgezogen und die Zahl der auf dem Kupfer zurückbleibenden Quadrate gezählt. Durch Vergleich der Zahl der Quadrate auf dem Klebstreifen nach seiner plötzlichen Entfernung mit der ursprünglichen Zahl der eingeritzten Quadrate (im allgemeinen etwa 50) kann die prozentuale Ablösung leicht berechnet werden.The adhesive strength test was carried out as follows: Using a template, it became the above described dried laminate of polymer and copper with a knife through the polymer layer scored to form 3.175x3.175 mm squares. A piece of one Pressure-sensitive adhesive strip with cell glass as the carrier material was then pressed onto the surface treated in this way. A the loose end of the adhesive tape was gripped at an angle of about 90 ° to the layer surface. The adhesive tape was abruptly withdrawn and the number of squares remaining on the copper was counted. By Compare the number of squares on the tape after it was suddenly removed with the original The number of squares incised (generally about 50) can make the percent peeling easy be calculated.
Bei der Lösungsmittelentwicklung von typischen photopolymerisierbaren Schichten ist es erforderlich, unbelichtete, nicht polymerisierte Bereiche mit einem-Lösungsmittel vom Kupfer zu entfernen. Da özs Bindemittel die größere Komponente der Schicht ist, muß die Bindemittelschicht selbst leicht vom Schichtträger (ζ. B. Kupfer ) herauslösbar sein. So wurde die Zeit, die erforderlich ist, um die Bindemittelschicht vollständig von dem aus Bindemittel und Kupfer bestehenden Laminat abzuwaschen, durch Aufsprühen von verdünntem wäßrigem NaOH (0,04 η, 0,16%ig) bei 26 bis 29°C bestimmt. Die Laminate wurden an einer hin- und herschwingenden Platte im Abstand von 15,24 cm von den Sprühdüsen angebracht.Eine Pumpe wurde verwendet, um die Flüssigkeit als Sprühnebel in einer Menge von 1,4 kg/cm2 auszustoßen. In die Löcher der verwendeten. Düsen kann ein 2-mm-Bohrer, aber kein 2,4-mm-Bohrer eingeführt werden.In the solvent development of typical photopolymerizable layers, it is necessary to remove unexposed, unpolymerized areas from the copper with a solvent. Since özs binder is the larger component of the layer, the binder layer itself must be easily removable from the substrate (ζ. B. copper). The time required to completely wash off the binder layer from the laminate consisting of binder and copper was determined by spraying on dilute aqueous NaOH (0.04 η, 0.16%) at 26 to 29 ° C. The laminates were attached to a rocking plate 15.24 cm from the spray nozzles. A pump was used to spray the liquid at 1.4 kg / cm 2 . In the holes of the used. Nozzles, a 2mm drill bit, but not a 2.4mm drill bit, can be inserted.
Die Ergebnisse, die für die in den Tabellen I und II genannten Bindemittel bei den vorstehend beschriebenen Tests erhalten wurden, sind nachstehend in Tabelle III zusammengestellt.The results obtained for the binders mentioned in Tables I and II for those described above Tests obtained are summarized in Table III below.
Aufspaltung und Auswaschen von Polymerisat/Kupfer-LaminatenSplitting and washing out of polymer / copper laminates
Fortsetzungcontinuation
Kurzbezeichnung
der Polymeren in
Tabelle I und IIShort name
of the polymers in
Tables I and II
f-'oliendickef-foil thickness
Bemerkungen AufspaltungComments splitting
Auswaschen SekundenWash out seconds
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
2714th
15th
16
17th
18th
19th
20th
21
22nd
23
24
25th
26th
27
FFFF
GGGG
HHHH
JJYY
KKKK
LLLL
MMMM
NNNN
PPPP
QQQQ
RRRR
SSSS
TTTT
UUUU
9,4 28,7 169.4 28.7 16
kein Test kein Test 28,4 14,7 16,3 14 15,5 18,3 20,3no test no test 28.4 14.7 16.3 14 15.5 18.3 20.3
8,1 13,28.1 13.2
filmbildend spröde Schicht filmbildend spröde, flockig spröde, flockig spröde, Risse spröde Folie Folie Folie Folie Folie Folie Folie spröde Foliefilm-forming brittle layer film-forming brittle, flaky, brittle, flaky brittle, cracks brittle foil foil foil foil foil foil brittle foil
Vergleichsversuche I - X Vl IComparative experiments I - X VI I
Eine Reihe der gleichen photopolymerisierbaren Gemische, die nur ein Polymerisat als Bindemittel enthielten, wurde hergestellt und zur Herstellung von Photoresists verwendet. Als Polymerisat wurde entweder ein Polymerisat (A) oder ein Polymerisat (B) verwendet. Das photopolymerisierbare Gemisch hatte die folgende Zusammensetzung:A number of the same photopolymerizable mixtures that only have a polymer as a binder was made and used to make photoresists. The polymer was either a polymer (A) or a polymer (B) is used. The photopolymerizable mixture had the following composition:
44th
Kupferplattierte Epoxyharz-Glasfaser-Platten wurden durch Scheuern mit einem Schleif- und Reinigungsmittel, Abwischen und gutes Spülen in Wasser gereinigt und dann mit Luftstrahlen getrocknet.Copper-clad epoxy resin fiberglass panels were rubbed with an abrasive and cleaning agent, Wipe clean and rinse well in water and then air dried.
Die photopolymerisierbaren Gemische wurden unter Verwendung einer auf 152,4 μηι eingestellten Rakel auf eine 25,4 μηι dicke transparente Polyäthylenterephthalatfolie geschichtet und dann an der Luft getrocknet. Jede Resistschicht mil: ihrem Träger wurde auf das saubere Kupfer laminiert, wobei die Oberfläche der photopolymerisierbaren Schicht auf die Kupferoberfläche gelegt wurde. Das Laminieren wurde mit Hilfe von Walzen mit Gummibelag, die bei 100 bis 115"C arbeiteten, unter einem Druck von 0,54 kg/cm am Walzenspalt mit einer Geschwindigkeit von 61 cm/Min. vorgenommen. Die erhaltenen lichtempfindlich gemachten, kupferplattierten Platten, die als solche durch die Polyesterfolie geschützt waren, konnten für den späteren Gebrauch nach Bedarf aufbewahrt werden. Im vorliegenden Fall wurden sie durch ein !kontrastreiches Transparentbild belichtet, in dem das Schaltbild als transparente Bereiche auf undurchsichtigem Hintergrund erschienen. Die Belichtung wurde vorgenommen, indem die lichtempfindlich gemachte kupferplattierte Platte (mit der noch aufgebrachten Polyesterfolie) und die Vorlage in einen photographischen Kopierrahmen gelegt wurden. Als Strahlungsquelie (Belichtung) wurde eine Abtast-Quecksilberbogenlampe unter einem Vakuum von 635 mm verwendet. Nach der Belichtung wurde die Polyäthylenterephthalat-Trägerfolie abgestreift und weggeworfen, wobei das belichtete Resist an der Kupferoberfläche haften blieb. Die Platte wurde dann entwickelt, indem sie mit 0,04 η NaOH bei 26 bis 29" C und 1,4 kg/cm2 auf die in den vorstehenden Beispielen beschriebene Weise besprüht wurde. Durch diese Maßnahme blieb das mit dem Farbstoff C. I. 45 595 eingefärbte Resist auf dem Kupfer im Muster der durchsichtigen Bereiche der Vorlage haften, während in den Bereichen, dii: den undurchsichtigen Stellen der Vorlage entsprachen, kein Resist an der Platte haften blieb.The photopolymerizable mixtures were coated onto a 25.4 μm thick transparent polyethylene terephthalate film using a doctor blade set to 152.4 μm and then dried in the air. Each resist layer with its substrate was laminated to the clean copper with the surface of the photopolymerizable layer laid on top of the copper surface. The lamination was carried out with the aid of rubber-coated rollers operating at 100 to 115 "C, under a pressure of 0.54 kg / cm at the nip at a speed of 61 cm / min. which were protected as such by the polyester film could be stored for later use as required. In the present case, they were exposed through a high-contrast transparent image in which the circuit diagram appeared as transparent areas on an opaque background. The exposure was carried out by the A photosensitized copper-clad plate (with the polyester film still attached) and the original were placed in a photographic frame. A scanning mercury arc lamp under a vacuum of 635 mm was used as the radiation source (exposure). After exposure, the polyethylene terephthalate carrier film was stripped off and discarded , whereby that exposes ete resist stuck to the copper surface. The plate was then developed by spraying it with 0.04 η NaOH at 26 to 29 "C and 1.4 kg / cm 2 in the manner described in the previous examples. By this measure, that with the dye CI 45 595 remained Dyed resist adhered to the copper in the pattern of the transparent areas of the template, while no resist adhered to the plate in the areas that corresponded to the opaque areas of the template.
Die Platten wurden dann mit Eisen(II)-chloridlösung von 45° Be geätzt. Die Platten wurden in der Ätzmaschine gehalten, bis das Kupfer in den nicht vom Resistbild bedecken Bereichen vollständig weggeätzt war. Die geätzte Platte wurde mit Wasser gespült und getrocknet, wobei das mit dem Resisi bedeckte leitende Kupferbild auf der Glasfaserplatte zurückblieb. Das Resist wurde abschließend vom Kupfer entfernt, indem 3°/oiges NaOH bei 55°C 1 bis 3 Minuten aufgesprüht wurde. Die Platten, die nach der Entwicklung unbefriedigend aussahen, d. h. bei denen die nicht polymerisierten Bereiche nicht entfernt waren, wurden im allgemeinen nicht geätzt.The plates were then etched with ferrous chloride solution at 45 ° Be. The plates were in the Etching machine held until the copper in the areas not covered by the resist image was completely etched away was. The etched plate was rinsed with water and dried, leaving the conductive covered with the resisi Copper image remained on the fiberglass board. The resist was then removed from the copper by 3% NaOH was sprayed on at 55 ° C for 1 to 3 minutes. The panels that after developing are unsatisfactory looked like, d. H. in which the unpolymerized areas were not removed, were im generally not etched.
Die getesteten Polymerisate, die verwendeten organischen Lösungsmittel, die Dicke des Resists, die Belichtungszeit, die Entwicklungszeit, das Verhalten beim Ätzen und andere Beobachtungen sind nachstehend in Tabelle IV wiedergegeben.The polymers tested, the organic solvents used, the thickness of the resist, the Exposure time, development time, etching behavior and other observations are given below shown in Table IV.
030 146/160030 146/160
Beispiele 28bis49Examples 28-49
Photopolymerisierbare Gemische gemäß der Erfindung wurden hergestellt und als Resists in der gleichen Weise wie bei den Vergleichsversuchen bewertet mit den Ausnahmen, die in der Zusammenstellung der Ergebnisse in Tabelle V genannt sind.Photopolymerizable mixtures according to the invention were prepared and rated as resists in the same manner as in the comparative tests the exceptions mentioned in the summary of the results in Table V.
In Tabelle V werden die folgenden Abkürzungen verwendet:The following abbreviations are used in Table V:
TDMATDMA
TMPTATMPTA
PETAPETA
Triäthylenglykoldimethacrylat
Trimethylolpropantriacrylat
Pentaerythrittri- und -tetraacrylat, etwa 60 :40Triethylene glycol dimethacrylate
Trimethylol propane triacrylate
Pentaerythritol tri- and tetraacrylate, about 60:40
Eigenschaften von Resists gemäß der ErfindungProperties of resists according to the invention
Außer durch die Daten in Tabelle V werden die Vorteile, die für die photopolymerisierbaren Gemische gemäß der Erfindung beobachtet wurden, durch dieBesides the data in Table V, the benefits for the photopolymerizable compositions according to the invention were observed by the
folgenden Bemerkungen über die Eignung der Gemische als Resists weiter veranschaulicht.The following remarks on the suitability of the mixtures as resists are further illustrated.
(Vergleich mit den Ergebnissen in Tabelle IV) (Vergleich mit den Ergebnissen in Tabelle IV)(Comparison with the results in Table IV) (Comparison with the results in Table IV)
28 Flexibler, gut haftender, nicht-klebriger Film; keine Kräuselung beim Laminieren.28 Flexible, well adhering, non-sticky film; no curling when laminating.
29 Wie in Beispiel 28.29 As in example 28.
30 Keine Weichheit, keine Vertiefungen, kein Verschmieren.30 No softness, no pits, no smudging.
31 Flexibler, nicht-klebriger Film, gute Haftung.31 Flexible, non-sticky film, good ones Liability.
32 Nicht-klebriger Film, gute Haftung, kein Ausschwitzen des Monomeren.32 Non-sticky film, good adhesion, no monomer exudation.
33 Keine Kräuselung während des Laminierens.33 No curling during lamination.
34 Wie in Beispiel 33.34 As in example 33.
35 Kein Verschmieren, keine Weichheit.35 No smudging, no softness.
36 Nicht-klebriger Film, keine Kräuselung oder Druckstellen.36 Non-tacky film, no puckering or bruising.
37 Nicht-klebriger Film, keine Weichheit oder Vertiefungen.37 Non-sticky film, no softness or pits.
38 Wie in Beispiel 37.38 As in example 37.
39 Wie in Beispiel 37.39 As in example 37.
40 Flexibler, gut haftender Film, keine Wticnheit oder Vertiefungen.40 Flexible, well adhering film, no heat or indentations.
41 Wie in Beispiel 40.41 As in example 40.
42 Nicht-klebriger Film, ohne Verschmieren entwickelt.42 Non-tacky film, developed without smearing.
43 Flexibler, gut haftender Film, keine Klebrigkeit, Weichheit oder Vertiefungen.43 Flexible, well adhering film, no stickiness, softness or pits.
44 Nicht-klebriger Film mit guter Haftung an Kupfer.44 Non-tacky film with good adhesion to copper.
45 Wie in Beispiel 37.45 As in example 37.
46 Wie in Beispiel 37.46 As in example 37.
47 Keine Weichheit oder Kräuselung.47 No softness or frizz.
Keine Kräuselung während des Laminierens. Wie in Beispiel 48.No curling during lamination. As in example 48.
5050
Ein photopolymerisierbares Gemisch wurde hergestellt, das die folgenden Bestandteile enthielt:A photopolymerizable mixture was prepared containing the following ingredients:
Diese Lösung wurde auf eine Polyester-Trägerfolie geschichtet und getrocknet, wobei eine Schicht einer Dicke von etwa 12,7 μηι erhalten wurde. Die getrocknete Schicht bildete einen gleichmäßigen, gut zusammenhängenden Film, der nicht klebrig war. Die Schicht wurde 30 Sekunden bildmäßig mit einer Xenon-Bogenlampe belichtet und in einer 10%igen wäßrigen Natriumcarbonatlösung, die keine organische Komponente enthielt, entwickelt. Die unbelichteten Bereiche wurden durch den Entwickler vollständig entfernt, wobei die belichteten, polymerisierten Bereiche auf der Trägerfolie zurückblieben.This solution was coated onto a polyester carrier film and dried, one layer being a Thickness of about 12.7 μm was obtained. The dried one Layer formed a uniform, well-cohesive film that was not tacky. The layer was imagewise exposed for 30 seconds with a xenon arc lamp and in a 10% aqueous solution Sodium carbonate solution containing no organic component was developed. The unexposed areas were completely removed by the developer, with the exposed, polymerized areas on the Backing film remained.
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8235 | Patent refused |