JP2005206803A - 酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物及び該酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物並びにその硬化物。 - Google Patents

酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物及び該酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物並びにその硬化物。 Download PDF

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Abstract

【課題】プリント配線板等の電子材料分野に使用される、長期信頼性、はんだ耐熱性、基材との密着性等に優れた感光性熱硬化性樹脂組成物の提供。
【解決手段】三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)とラジカル重合性を示す不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)を反応させて得られる不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に、1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)を反応させて得られる反応生成物に、さらに多塩基酸無水物(d)を反応させて得られる酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)と、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)、光重合開始剤(C)、希釈剤(D)を必須成分として含有するアルカリ現像可能な感光性熱硬化性樹脂組成物により上記課題を達成できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、民生用並びに産業用プリント配線板の分野、及びソルダーレジストを施したプリント配線板と封止樹脂を用いたBGA(ボール・グリッド・アレイ)やCSP(チップ・スケール・パッケージ)等のICパッケージ用プリント配線板の製造に用いられる希アルカリ現像液にて画像形成が可能な液状ソルダーレジストインキ、ドライフィルム型ソルダーレジストに有用な酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物及び該エポキシ(メタ)アクリレート化合物を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物並びにその硬化物に関する。
現在のプリント配線板の製造は、配線(回路)パターン形成後、電子部品をプリント配線板へはんだ付けにて実装する際に、不必要な部分にはんだが付着しないように保護する目的で、ソルダーマスクと呼ばれる保護層を被覆することが行われている。
民生用並びに産業用プリント配線板や封止樹脂を用いたBGAやCSP等のICパッケージ用プリント配線板の製造に用いられるソルダーレジストは、紫外線硬化型、又は熱硬化型もしくは紫外線硬化と熱硬化を併用する液状ソルダーレジストインキをプリント配線板上にスクリーン印刷等の印刷法により塗布するタイプや、ポリエステルフィルムやポリエチレンフィルム等を支持体とする有機溶剤を含まないドライフィルムレジストをプリント配線板に貼り付けて支持体を剥がすことにより皮膜を得るタイプなどがあるが、近年は、高精度及び高密度の観点から紫外線硬化と熱硬化を併用するタイプが主流で、紫外線照射による光硬化(仮硬化)後、希アルカリ水溶液で現像することにより画像を形成し、熱で仕上げ硬化することにより皮膜を得ている。
上記のICパッケージ用プリント配線板に従来市販のアルカリ現像型ソルダーレジストとして一般的なフェノールノボラック型の酸変性エポキシアクリレート化合物とエポキシ化合物を必須成分とするレジストインキ(例えば、特許文献1,2参照)を施した場合、その硬化皮膜はパッケージ実装時のリフロー工程時にクラックが生じる問題や、また長期信頼性試験のひとつである冷熱サイクル試験(―65℃と125℃のサイクル試験)時にも同じく硬化皮膜にクラックが生じるという耐クラック性に問題が生じており改善が求められている。このような問題は、上記実装技術の場合のみに限られるものではなく、一般のプリント配線板のソルダーレジストにおいても望ましくない。
このような問題に対し、これまで様々な試みが行われている。例えば、ノボラック型エポキシ化合物にフェノール化合物及び/又はナフトール化合物と不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、さらに多塩基酸無水物を反応させた反応生成物と、エポキシ化合物を必須成分とするレジストインキがある(例えば、特許文献3,4参照)。このレジストインキは形成される硬化皮膜に可撓性が付与され耐クラック性は解決しているものの、アルカリ現像性が十分でなく、レジストパターンの鮮明な画像形成が困難になるという問題が生じている。また、ビスフェノールF型エポキシ化合物或いはゴム変性エポキシから選ばれるエポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、さらに多塩基酸無水物を反応させた反応生成物と、エポキシ化合物を必須成分とするレジストインキ(例えば、特許文献5参照)や、特定構造を有するビスフェノール型多官能エポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、さらに多塩基酸無水物を反応させた反応生成物と、エポキシ化合物を必須成分とするレジストインキがある(例えば、特許文献6参照)。これらのレジストインキは、形成される硬化皮膜に可撓性が付与され耐クラック性は解決しているものの、いずれも紫外線(光)への感度が低いため、形成される画像の解像度が低く、近年さらには次世代で要求される高密度実装には十分に対応できないという問題が懸念されている。
さらに、ノボラック型エポキシ化合物及び/又はグリコール系エポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸と飽和モノカルボン酸を反応させ、さらに多塩基酸無水物を反応させた反応生成物と、エポキシ化合物を必須成分とするレジストインキ(例えば、特許文献7参照)、エポキシ化合物と1分子中にアルコール性水酸基1個とカルボキシル基及びアミノ基から選ばれる1個の官能基を有する化合物と不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、さらに多塩基酸無水物を反応させた反応生成物がある(例えば、特許文献8参照)、さらには三塩基酸以上の酸無水物と2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応生成物単独又はそれと(メタ)アクリル酸との混合物を、カルボキシル基が未反応で残るようにエポキシ樹脂又はエポキシ(メタ)アクリレートと反応させた反応生成物がある(例えば、特許文献9,10)が、いずれも形成される硬化皮膜に可撓性が付与され耐クラック性は解決しているものの、耐クラック性と同様に長期信頼性試験のひとつであるPCT(プレッシャー・クッカーテスト)耐性が十分でなく、皮膜の溶剤乾燥工程時における現像ライフが著しく短く、プリント配線板における配線パターンを形成することが困難であるなどの問題が生じている。さらに上記特許文献7において可撓性の程度を調整するために反応において飽和モノカルボン酸を多量に配合した場合、皮膜の溶剤乾燥工程後の指触乾燥性が著しく低下するという問題が生じており、また前記特許文献9においては、現像ライフを維持するために高価なマイクロカプセル化された熱硬化触媒を必要とする等の問題が生じている。
このように、耐クラック性を解決するために形成される硬化皮膜に可撓性を付与した場合、一般にアルカリ現像性、もしくはPCT耐性のいずれかが大きく低下し、さらには溶剤乾燥工程における現像ライフや溶剤乾燥工程後の指触乾燥性が低下するなど、半導体パッケージのプリント配線板の製造に用いられるソルダーレジストインキとしての基本性能である皮膜の指触乾燥性、アルカリ現像性、現像ライフ、さらにはPCT耐性、はんだ耐熱性、基材との密着性、めっき性、電気絶縁性等をバランス良く両立させ、実装時及び長期信頼性試験の冷熱サイクル試験において発生する硬化皮膜のクラック問題を完全に解決することは極めて困難であり、これまで十分に満足するものがないのが現状である。
特開昭61−243869号公報 特開平3−253093号公報 特開平11−288091号公報 特開平11−315107号公報 特開平11−242331号公報 特開2001−278947号公報 特開2000−321765号公報 特開2002−90994号公報 特開平4−170480号公報 特開平4−170481号公報
従って、本発明の目的は、プリント配線板の製造、特にソルダーレジストを施したプリント配線板と封止樹脂を用いたBGA(ボール・グリッド・アレイ)やCSP(チップ・スケール・パッケージ)等のICパッケージの製造に使用される液状ソルダーレジストインキ、ドライフィルムレジストの電子材料分野において、実装時及び長期信頼性試験のひとつである冷熱サイクル試験において形成される硬化皮膜にクラックを生じることなく、指触乾燥性、アルカリ現像性、現像ライフ、PCT耐性、さらには、はんだ耐熱性、基材との密着性、めっき性、電気絶縁性に優れた皮膜形成に適した酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物及び該酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記のような課題を解決するために鋭意検討を行った結果、上記の目的を達成するのに好適な新しい構造を有する酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を見出し、該酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物に、エポキシ化合物、光重合開始剤、及び希釈剤を必須成分として配合した感光性熱硬化性樹脂組成物が、上記のような多岐に亘る特性に対しバランスの良い特性を示し、かつ形成される硬化皮膜の耐クラック性が著しく優れた硬化物を与えることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明の第1の発明は、(1)不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)を反応させて得られる反応生成物に、さらに多塩基酸無水物(d)を反応させて得られる酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物に係り、(2)上記不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)は、三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)とラジカル重合性を有する不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)を反応させて得られるものであることを特徴とする上記(1)記載の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物、(3)上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物は、酸価30〜160mgKOH/gの範囲であり、酸価の95%以上が多塩基酸無水物(d)由来のカルボキシル基であることを特徴とする上記(1)または(2)記載の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物に関する。
また、本発明の第2の発明は、(4)上記の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)、光重合開始剤(C)、希釈剤(D)を必須成分として含有することを特徴とする感光性熱硬化性樹脂組成物に係り、(5)上記1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)のエポキシ基の当量が、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)のカルボキシル基1当量に対し、0.1〜1.5当量の範囲内で配合されることを特徴とする上記(4)記載の感光性熱硬化性樹脂組成物、(6)上記光重合開始剤(C)が、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して0.1〜30重量部の範囲内で配合されることを特徴とする上記(4)又は(5)記載の感光性熱硬化性樹脂組成物、(7)上記希釈剤(D)が、有機溶剤及び/又は(メタ)アクリル酸エステルであり、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して100〜300重量部の範囲内で配合されることを特徴とする上記(4)〜(6)のいずれかに記載の感光性熱硬化性樹脂組成物に関する。
(1)本発明における酸性変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)は、分子中にラジカル重合し得る感光性の二重結合とカルボキシル基を有しており、紫外線(光)照射下で光重合開始剤によりラジカル重合して硬化物(仮硬化)を形成し、光照射されない部分は希アルカリ溶液により除去されるアルカリ現像性に優れており、さらに硬化物中に存在するカルボキシル基が、熱硬化工程(仕上げ硬化)において共存するエポキシ化合物(B)と反応して強固な結合を形成し優れた硬化皮膜を得ることができる。
(2)本発明の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物は、指触乾燥性、アルカリ現像性、感度のバランスに優れ、かつレジスト塗膜として必要な密着性、はんだ耐熱性、PCT耐性に高いレベルで優れた硬化塗膜を与えることができる。そのためプリント配線板の製造、特にBGA(ボールドグリットアレイ)や、CSP(チップスケールパッケージ)などのICパッケージ製造の材料として最適である。
本明細書中において、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸、メタクリル酸又はこれらの混合物を、エポキシ(メタ)アクリレートとは、エポキシアクリレート、エポキシメタクリレート、又はこれらの混合物を、(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル。又はこれらの混合物を意味する。また、感光性熱硬化性樹脂組成物を単に「硬化性樹脂組成物」ということがある。
本発明は、不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に、1分子中に2個のエポキシ基を含有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)を反応させて得られる反応生成物に、さらに多塩基酸無水物(d)を反応させて得られる酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物、及び該酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)と、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)、光重合開始剤(C)、希釈剤(D)を必須成分として含有する感光性熱硬化性樹脂組成物、並びに該感光性熱硬化性樹脂組成物を硬化させて得られる優れた硬化皮膜特性を有する硬化物を提供するものである。
まず、本発明における酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)について説明する。
本発明における酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)は、分子中にラジカル重合し得る感光性の二重結合とカルボキシル基を有する構造からなる化合物であり、紫外線(光)照射による光硬化工程で共存する光重合開始剤(C)の存在でラジカル重合して硬化物(仮硬化)を形成する。この時に紫外線(光)が照射されない部分は、分子中のカルボキシル基の存在でアルカリ現像工程において除去される。一方、アルカリ現像工程で除去されない硬化物中のカルボキシル基は、熱硬化工程(仕上げ硬化)において共存するエポキシ化合物(B)と反応して強固な結合を形成する。
上記の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)は、不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)を、後述の公知の触媒及び重合禁止剤の存在下又は非存在下、不活性ガス気流中又は空気を存在させ、後述の希釈剤の存在下又は非存在下、60〜150℃で反応させて分子中に2級アルコール性水酸基および不飽和基を有する反応生成物を得、該反応生成物中のアルコール性水酸基に多塩基酸無水物(d)を30〜150℃で反応させることにより得ることができる。
また、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)における不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)は、三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)とラジカル重合性を示す不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)を公知の触媒存在下又は非存在下、重合禁止剤を存在させ、さらに不活性ガス気流中又は空気を存在下、後述の希釈剤の存在下又は非存在下、60〜100℃で反応させることにより得られる。上記三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)との反応時に粘度を下げる目的で不飽和基含有モノカルボン酸(c)の一部又は全量を加えることもできる。
なお上記酸無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)との反応、および不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)との反応生成物と多塩基酸無水物(d)との反応は、IR測定から酸無水物特有の吸収波長(1780cm-1)の存在の有無により確認した。また、不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)との反応は、JIS K6901に記す酸価(mgKOH/g)の測定により確認した。
上記三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)としては、特に限定されないが、例えば、無水トリメリット酸等の三塩基酸無水物、無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコール−ビス(無水トリメリット酸)エステル、グリセリンα、α−ビス(無水トリメリット酸)エステルβ−モノ酢酸エステル、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等の四塩基酸無水物が挙げられる。これら三塩基酸無水物、及び四塩基酸無水物は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ラジカル重合性を示す不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸カプロラクトン付加物等が挙げられる。これらは単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)とラジカル重合性を示す不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)の反応は、公知の方法にて製造されるが、その配合は三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)1当量に対して、不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)を1〜5当量の範囲、好ましくは1〜2当量の範囲で仕込み、触媒の存在下又は非存在下、重合禁止剤を存在させ、さらに後述する希釈剤の存在下又は非存在下で、不活性ガス気流中又は空気を存在させ、反応温度60〜100℃、好ましくは80〜95℃で、反応時間は0.5〜30時間反応させる。該反応において反応温度が60℃未満の場合は未反応の酸無水物が残存し、その後の反応において残存する未反応の酸無水物とエポキシ化合物(b)が反応を起こし、ゲル化を起こす虞がある。一方、反応温度が100℃を超える高い温度では、マイケル付加反応が起き、その後の反応におけるモルバランスが崩れ、ゲル化を起こす要因となるためいずれも好ましくない。
前記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)における1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)は、特に限定されないが、1分子中に2個の活性水素を有するフェノール類、カルボン酸類、グリコール類、又はアミン類を、単独又は2種以上を組み合わせて、公知の方法によりエピクロルヒドリンにてエポキシ化することにより得ることができる。
上記1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)は、一般的な市販品を使用することもできる。市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート828」、「エピコート834」、「エピコート1001」、「エピコート1004」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン840」、「エピクロン850」、「エピクロン1050」、「エピクロン2055」、東都化成社製の商品名「エポトート128」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R.317」、「D.E.R.331」、「D.E.R.661」、「D.E.R.664」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイト250」、「アラルダイト260」、「アラルダイト2600」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESA−011」、「スミエポキシESA−014」、「スミエポキシELA−128」等のビスフェノールA型エポキシ化合物、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート807」、東都化成社製の商品名エポトートYDF−170」、「エポトートYDF−175」、「エポトートYDF−2004」、旭化成工業社製の「アラルダイトXPY306」等のビスフェノールF型エポキシ化合物、日本化薬製の商品名「EBPS−200」、旭電化工業社製の商品名「EPX−30」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンEXA1514」等のビスフェノールS型エポキシ化合物、大阪ガス社製の商品名「BPFG」等のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YL−6056」、「YL−6021」、「YX−4000」、「YX−4000H」等のビキシレノール型、或いはビフェニル型エポキシ化合物、又はそれらの混合物、東都化成社製の商品名「エポトートST−2004」、「ST−2007」、「ST−3000」等の水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコートYL−903」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン152」、「エピクロン165」、東都化成社製の商品名「エポトートYDB−400」、「エポトートYDB−500」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R542」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイト8018」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESB−400」、「スミエポキシESB−700」等の臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物、新日鉄化学社製の商品名「ESN−190」、「ESN−360」、大日本インキ化学工業社製の商品名「HP−4032」、「EXA−4700」、「EXA−4750」等のナフタレン骨格を有するエポキシ化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。こられは単独、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)における不飽和基含有モノカルボン酸(c)は、ラジカル重合性を示すモノカルボン酸であり、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと無水コハク酸の付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとテトラヒドロ無水フタル酸の付加物、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートと無水コハク酸の付加物、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとテトラヒドロ無水フタル酸の付加物、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートと無水コハク酸の付加物、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートとテトラヒドロ無水フタル酸の付加物、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートと無水コハク酸の付加物、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレートとテトラヒドロ無水フタル酸の付加物、ペンタエリスリトール(トリ)アクリレートと無水コハク酸の付加物、ペンタエリスリトール(トリ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、ペンタエリスリトール(トリ)アクリレートとテトラヒドロ無水フタル酸の付加物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートと無水コハク酸の付加物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートと無水フタル酸の付加物、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートとテトラヒドロ無水フタル酸の付加物、(メタ)アクリル酸カプロラクトン付加物と無水コハク酸の付加物、(メタ)アクリル酸カプロラクトン付加物と無水フタル酸の付加物、(メタ)アクリル酸カプロラクトン付加物とテトラヒドロ無水フタル酸の付加物等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルと二塩基酸無水物の付加物が挙げられる。ここで特に好ましいのはアクリル酸、メタクリル酸である。これら不飽和基含有モノカルボン酸(c)は単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)における不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)の反応の方法は、まず不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)のカルボキシル基と1分子中に2個のエポキシ化合物(b)のエポキシ基を反応させて得られる1分子中に2個のエポキシ基を有する不飽和基含有エポキシ化合物の反応生成物を得て、次いで反応生成物中のエポキシ基と不飽和基含有モノカルボン酸(c)のカルボキシル基を反応させる方法、または不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)を同時に仕込み、不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)のカルボキシル基と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)のエポキシ基、及び不飽和基含有モノカルボン酸化合物(c)のカルボキシル基を同時に反応させる方法のいずれでもよい。
上記いずれの方法においてもこれらの配合は、1分子中に2個のエポキシ化合物(b)のエポキシ基1当量に対し、不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)のカルボキシル基と不飽和基含有モノカルボン酸(c)のカルボキシル基の合計が0.8〜1.5当量の範囲で、好ましくは1.0〜1.2当量の範囲、さらに好ましくは1.0〜1.05当量の範囲で配合される。カルボキシル基の合計が0.8当量未満の場合は、反応中にゲル化を起こす虞がある。一方、1.5当量を超える場合は、未反応の不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)、又は不飽和基含有モノカルボン酸(c)が酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物に残存するためいずれも好ましくない。
また、不飽和基含有ジカルボン酸(a)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)の配合比率は、カルボキシル基の当量比でそれぞれ3:97〜90:10の範囲、好ましくは40:60〜85:15の範囲で配合される。不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)のカルボキシル基が3当量%未満の場合は、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物の分子量が小さく皮膜の溶剤乾燥工程における指触乾燥性が低下して好ましくない。一方、90当量%を超える場合は、紫外線(光)による硬化性(仮硬化)が低下し、レジストパターンの画像形成が困難になるためいずれも好ましくない。
前記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)における不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)の反応は、上記の配合で、さらに下記の公知の重合禁止剤を存在させ、下記の希釈剤の存在下又は非存在下で、反応温度60〜150℃、好ましくは80〜130℃に加熱して、好ましくは空気の存在下、反応時間は0.5〜30時間の範囲内で反応させる。反応温度が60℃より低い場合は、長時間反応が必要となり不経済であり好ましくない。一方、150℃より高い場合は、反応中にゲル化を起こす虞がありいずれも好ましくない。
また、不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)、1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、不飽和基含有モノカルボン酸(c)の反応混合物はエポキシ基とカルボキシル基との反応を進め、上記反応混合物の酸価として10mgKOH/g未満、好ましくは5mgKOH/g、より好ましくは1mgKOH/g以下まで反応させ、上記不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)由来のカルボキシル基を出来るだけ少なくすることが好ましい。酸価が10mgKOH/gよりも大きい場合はインキの安定性、現像性が低下するので好ましくない。
前記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)の製造における上記不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)の三塩基酸及び/又は四塩基酸無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)の反応、及び不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)の反応に際して、反応を円滑に進めるために公知の触媒を用いることが好ましい。このような触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン等の3級アミン又は4級アンモニウム塩、イミダゾール、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、トリフェニルホスフィン等の有機燐化合物、トリフェニルアンチモン等の有機アンチモン化合物を挙げることができる。
これらの触媒は、上記不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)の三塩基酸及び/又は四塩基酸の無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)の合計、及び不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)の合計100重量部に対して、0.01〜10重量部の範囲、好ましくは0.05〜5重量部の範囲で使用することができる。0.01未満の場合は、反応に長時間を要し不経済であり好ましくない。一方、10重量部を超える場合は、反応が早すぎるため、温度コントロールが難しく、発熱が高い場合はゲル化を起こす虞もありいずれも好ましくない。
上記不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)の製造における三塩基酸及び/又は四塩基酸の無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)の反応、及び前記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)における不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)の反応は、製造中の安定性と反応生成物の貯蔵安定性を確保するため、公知の重合禁止剤が使用される。
このような重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、モノメチルエーテルハイドロキノン、トルハイドロキノン、ジ−tert−4−メチルフェノール、トリモノメチルエーテルハイドロキノン、フェノチアジン、tert−ブチルカテコール等を挙げることができる。これの使用量は、上記三塩基酸及び/又は四塩基酸の無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)の合計100重量部、又は不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)、及び不飽和基含有モノカルボン酸(c)の合計100重量部に対して、それぞれ0.0001〜1重量部の範囲、好ましくは0.001〜0.2重量部の範囲で使用することができる。0.0001重量部未満の場合は、重合禁止効果が小さく、反応途中でゲル化を起こし、目的とする化合物が得られない場合や、反応生成物の貯蔵安定性が著しく低下するため好ましくない。一方、1重量部を超える場合は、前記酸変性硬化性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)とエポキシ化合物(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化反応を阻害し、未硬化物を含有する硬化物が得られ、各特性の要求性能を満足しない虞がある。
本発明の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)は、上記した反応によって得られる特定の不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に、1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)を反応させて得られる反応生成物の分子中における2級のアルコール性水酸基に、さらに多塩基酸無水物(d)を反応させ、分子中にカルボキシル基を導入したポリカルボン酸エポキシ(メタ)アクリレート化合物である。
上記多塩基酸無水物(d)としては、例えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、オクテニル無水コハク酸、ペンタドデセニル無水コハク酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸等の二塩基酸無水物、無水トリメリット酸等の三塩基酸無水物、無水ピロメリット酸、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコール−ビス(無水トリメリット酸)エステル、グリセリンα、α−ビス(無水トリメリット酸)エステルβ−モノ酢酸エステル、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物等の四塩基酸無水物が挙げられる。
これらのうちインキの安定性、現像性から無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の脂肪族或いは脂環式構造を有する多塩基酸無水物を選択することが好ましい。
また、上記多塩基酸無水物(d)は、単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明において酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)の酸価は30〜160mgKOH/gの範囲内にあればよく、多塩基酸無水物(d)の使用量は、上記(a)、(b)および(c)の配合比、これらの反応生成物中の2級アルコール性水酸基含有量並びに所望する酸価等により、適宜上記の酸価を満足するに足る量が使用される。酸価の95%以上が多塩基酸無水物(d)由来のカルボキシル基であることがインキの安定性、現像性の面から望ましく、酸価が30mgKOH/g未満の場合は、アルカリ水溶液に対する溶解性が悪くなり、形成した硬化皮膜の現像が困難になる虞があり、また、はんだ耐熱性やPCT耐性などが低下する虞がある。一方、160mgKOH/gを超える場合は、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物中に未反応の多塩基酸無水物(d)が残存し、光硬化(仮硬化)における露光の条件によらず露光部の表面まで現像されてしまう虞がある。
本発明の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)の製造において不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に、1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)を反応させて得られる分子中に2級アルコール性水酸基を有する反応生成物と、上記多塩基酸無水物(d)の反応は、後記の希釈剤の存在下又は非存在下で、反応温度30〜150℃、好ましくは70〜130℃に加熱して、好ましくは空気の存在下、反応時間は0.5〜30時間反応させる。反応温度が30℃より低い場合は、反応に長時間を要し不経済であり好ましくない。一方、150℃より高い場合は、反応中にゲル化を起こす虞がある。また、反応においては、反応を円滑に進める目的や製造中の安定性と反応生成物の貯蔵安定性を確保する目的で、上記の公知の重合禁止剤及び触媒を追加して使用することができる。
次に、本発明の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)と、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)、光重合開始剤(C)および希釈剤(D)を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物について説明する。
上記感光性熱硬化性樹脂組成物を構成する1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)は、特に限定されないが、1分子中に2個以上の活性水素を有するフェノール類、カルボン酸類、グリコール類、又はアミン類を、単独又は2種以上を組み合わせて、公知の方法によりエピクロルヒドリンにてエポキシ化することにより得ることができる。また、1分子中に2個の活性水素を有するフェノール類、カルボン酸類、グリコール類、又はアミン類を、単独又は2種以上を組み合わせて、公知の方法によりエピクロルヒドリンにてエポキシ化し、さらに分子中における2級のアルコール性水酸基を公知の方法によりエピクロルヒドリンにてエポキシ化して得られる1分子中に3個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物も使用することができる。さらには、フェノール、クレゾール等のフェノール類をホルムアルデヒドで付加縮合して得られる1分子中に3個以上のフェノール性水酸基を有するフェノールノボラック類を公知の方法によりエピクロルヒドリンにてエポキシ化することにより得られる1分子中に3個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物も使用することができる。
上記1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)は、一般的な市販品も使用することができる。市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート828」、「エピコート834」、「エピコート1001」、「エピコート1004」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン840」、「エピクロン850」、「エピクロン1050」、「エピクロン2055」、東都化成社製の商品名「エポトート128」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R.317」、「D.E.R.331」、「D.E.R.661」、「D.E.R.664」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイト250」、「アラルダイト260」、「アラルダイト2600」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESA−011」、「スミエポキシESA−014」、「スミエポキシELA−128」等のビスフェノールA型エポキシ化合物、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート807」、東都化成社製の商品名エポトートYDF−170」、「エポトートYDF−175」、「エポトートYDF−2004」、旭化成工業社製の「アラルダイトXPY306」等のビスフェノールF型エポキシ化合物、日本化薬製の商品名「EBPS−200」、旭電化工業社製の商品名「EPX−30」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンEXA1514」等のビスフェノールS型エポキシ化合物、大阪ガス社製の商品名「BPFG」等のビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YL−6056」、「YL−6021」、「YX−4000」、「YX−4000H」等のビキシレノール型、或いはビフェニル型エポキシ化合物、又はそれらの混合物、東都化成社製の商品名「エポトートST−2004」、「ST−2007」、「ST−3000」等の水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート152」、「エピコート154」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.N.431」、「D.E.N.438」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンN−690」、「エピクロンN−695」、「エピクロンN−730」、「エピクロンN−770」、「エピクロンN−865」、東都化成社製の商品名「エポトートYDCN−701」、「エポトートYDCN−704」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイトECN1235」、「アラルダイトECN1273」、「アラルダイトECN1299」、「アラルダイトXPY307」、日本化薬社製の商品名「EPPN−201」、「EOCN−1025」、「EOCN−1020」、「EOCN−104S」、「RE−306」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESCN−195X」、「ESCN−220」等のノボラック型エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコートYL−903」、大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン152」、「エピクロン165」、東都化成社製の商品名「エポトートYDB−400」、「エポトートYDB−500」、ダウケミカル社製の商品名「D.E.R542」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイト8018」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシESB−400」、「スミエポキシESB−700」等の臭素化ビスフェノールA型エポキシ化合物、新日鉄化学社製の商品名「ESN−190」、「ESN−360」、大日本インキ化学工業社製の商品名「HP−4032」、「EXA−4700」、「EXA−4750」等のナフタレン骨格を有するエポキシ化合物、大日本インキ化学工業社製の商品名「HP−7200」、「HP−7200H」等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「YL−933」、日本化薬社製の商品名「EPPN−501」「EPPN−502」等のトリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ化合物、日産化学社製の商品名「TEPIC」、三菱ガス化学社製の商品名「TGI」等の複素環式エポキシ化合物、ジャパンエポキシレジン社製の商品名「エピコート604」、東都化成社製の商品名「エポトートYH−434」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイトMY720」、住友化学工業社製の商品名「スミエポキシELM−120」等のグリシジルアミン型エポキシ化合物、ダイセル化学工業社製の商品名「セロキサイド2011」、旭化成工業社製の商品名「アラルダイトCY175」、「アラルダイトCY179」、新日本理化社製の商品名「HBE−100」等の脂環式エポキシ化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらエポキシ化合物は単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
前記1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)は、レジストパターン形成後、熱により仕上げ硬化を行うことにより、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)のカルボキシル基との間で反応して強固な結合を形成し、ソルダーレジストの硬化皮膜と基材との密着性、耐熱性等の特性を向上させる。その配合量は、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)の分子中におけるカルボキシル基1当量に対して、エポキシ基が0.1〜1.5当量、好ましくは0.5〜1.3当量の範囲内で配合される。0.1当量未満の場合は、硬化皮膜の吸湿性が高くなり電気絶縁性が低下する虞があるので好ましくない。一方、1.5当量を超える場合は、光硬化性(仮硬化)やアルカリ現像性が低下し、レジストパターンの画像形成が困難になる虞があるためいずれも好ましくない。
次に、本発明の硬化性樹脂組成物における光重合開始剤(C)について詳細に説明する。本発明で用いる光重合開始剤(C)は、該硬化性樹脂組成物を光硬化(仮硬化)させる際に紫外線(光)照射によりラジカルを発生し、ラジカル重合により硬化させる作用を有する。
このような光重合開始剤(C)としては公知のものを使用することができ、好ましい光重合開始剤(E)としては、例えば、ベンゾイン、ベンジル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類及びベンゾインアルキルエーテル類、アセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、N,N−ジメチルアミノアセトフェノン等のアエトフェノン類、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−アミノアントラキノン等のアントラキノン類、2,4−ジメチルチオキサントン等のチオキサントン類、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール、等のケタール類、ベンゾフェノン、メチルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類、及びキサントン類等が挙げられ、これらは単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。さらに、このような光重合開始剤(C)は、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート等の安息香酸エステル類、或いはトリエチルアミン、トリエタノールアミン等の三級アミン類のような公知の光増感剤を単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記の光重合開始剤(C)の使用量は、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して、0.1〜30重量部の範囲で使用することが好ましく、さらに1〜20重量部の範囲で使用することが好ましい。0.1重量部未満の場合は、紫外線(光)照射により重合が進まず、形成される皮膜は未硬化になりアルカリ現像性が低下するため好ましくない。一方、30重量部を超える場合は、硬化皮膜の耐熱性、機械的特性が低下するためいずれも好ましくない。
次に、本発明の硬化性樹脂組成物における希釈剤(D)について詳細に説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物に使用する希釈剤(D)は、有機溶剤および(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)を溶解し、ソルダーレジストインキとして適切な作業粘度を確保する作用と、(メタ)アクリル酸エステルのような反応性を有する希釈剤はラジカル重合する際にネットワーク中に取り込まれ、光硬化性、耐熱性、耐クラック性の向上、基板との密着性等を向上させる作用効果を奏する。
また、希釈剤(D)は、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)の製造において不飽和基含有モノカルボン酸化合物(a)を得る際、三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)と不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)の反応、及び不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)と1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)及び不飽和モノカルボン酸(c)の反応、さらにはこの反応生成物と多塩基酸無水物(d)の反応において、ゲル化を起こすことのない安定な反応生成物を得る目的で希釈剤(D)にて適切な粘度に調整することもできる。
このような希釈剤(D)としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート等のエステル類、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素、石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤等の有機溶剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、希釈剤(D)は、上記有機溶剤の一部又は全量を、光硬化性を有する(メタ)アクリル酸エステル類に置き換えて使用することができる。このような(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルへキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、エチレングリコール、メトキシテトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のグリコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート類、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド類、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類、ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシヌレート等の多価アルコール、又は、これらのエチレンオキサイド、もしくはプロピレンオキサイド付加物の多価(メタ)アクリレート類、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのポリエトキシジ(メタ)アクリレート等のフェノール類のエチレンオキサイド或いはプロピレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート類、グリセリンジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート等のグリシジルエーテルの(メタ)アクリレート類、ε−カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート等のε−カプロラクトン変性(メタ)アクリレート類、及びメラミン(メタ)アクリレート等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらは単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記希釈剤(D)の使用量は、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して1〜300重量部の範囲で配合される。また、上記希釈剤(D)として、(メタ)アクリル酸エステル類を使用する場合は、その使用量は、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して、3〜50重量部の範囲で、好ましくは5〜15重量部の範囲で使用することが好ましい。3重量部未満の場合は、光硬化性付与の効果は十分ではなく、50重量部を超える場合は、乾燥皮膜の指触乾燥性が低下するため好ましくない。
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて熱硬化工程(仕上げ硬化)における前記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)の分子中におけるカルボキシル基と、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)との反応を促進させる目的で、硬化促進剤を添加することができる。硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等のグアナミン類、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン、メラミン等のアミン化合物などが挙げられる。これらは単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
このような硬化促進剤の使用量は、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で、好ましくは0.5〜2重量部の範囲で使用することができる。0.1重量部未満の場合は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)の硬化反応を促進する効果が小さくなり、また、10重量部を超える場合は、硬化性樹脂組成物のライフが短くなりいずれも好ましくない。
本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じてプリント配線板との密着性を向上させることを目的に無機充填剤を添加することができる。例えば、タルク、シリカ、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等の無機充填剤を配合することができる。これら無機充填剤は、硬化性樹脂組成物100重量部に対して最大150重量部の範囲で添加することができる。150重量部を超えると硬化性に悪影響を及ぼし、硬化皮膜の物性が低下する。
本発明の硬化性樹脂組成物には、以上の成分の他に必要に応じて通常のソルダーレジスト樹脂組成物に添加されている種々の着色剤、レベリング剤及び消泡剤などを添加することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、以上述べた(A)、(B)、(C)及び(D)の配合成分、及び必要に応じて添加される配合成分をロールミル、サンドミル等により均一に混合して得ることができる。また、本発明の硬化性樹脂組成物のプリント配線板上への塗布は、通常スクリーン印刷法、静電塗装法、ロールコーター法、カーテンコーター法等で行われる。塗布後は、60〜90℃の範囲で10〜60分間乾燥し、紫外線等の活性エネルギー線を照射後、0.1〜5重量%の炭酸ナトリウム水溶液などの希アルカリ水溶液で未露光部分を除去し現像することでソルダーパターンの画像を形成する。その後、皮膜を完全に硬化させるために熱風乾燥機又は遠赤外線などを用いて仕上げ硬化として熱処理(100〜180℃で5〜60分間)することにより上記1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)の硬化反応に加えて酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)及び希釈剤(D)として(メタ)アクリル酸エステル類を用いた場合、(メタ)アクリル酸エステル類の重合が促進され、密着性、耐熱性、機械特性の優れた硬化皮膜を得ることができる。さらに、必要に応じて、例えば、140〜180℃の温度に加熱して熱硬化させることにより、また、さらに酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)及び希釈剤(D)の(メタ)アクリル酸エステル類の重合を促進する目的で、再度、紫外線(光)にて露光することにより、優れた特性を有する硬化皮膜とすることもできる。
紫外線(光)硬化させるための照射光源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ又はメタルハライドランプ等が使用できる。
以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。本実施例において「部」は特に断らない限り重量部である。また、本実施例において、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂とは、酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を有機溶剤及び/又は(メタ)アクリル酸エステル類の希釈剤に希釈されていることを意味する。
酸変性エポキシアクリレート樹脂の合成例
合成例1
ガス導入管、攪拌装置、冷却管、温度計を備えた反応容器に無水トリメリット酸74部と2−ヒドロキシエチルアクリレート49部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)268部、アクリル酸47部、トリフェニルホスフィン1.3部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価4mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸157部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持しながら、さらに5時間反応させ、酸価100mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の97.2%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート397部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−1)を得た。
合成例2
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水ピロメリット酸70部と4−ヒドロキシブチルアクリレート97部、トリフェニルホスフィン0.1部を仕込み、さらに反応中の粘度を下げる目的でメタクリル酸55部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水ピロメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールF型エポキシ化合物(大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」)216部、トリフェニルホスフィン1.2部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価1mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸162部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価100mgKOH/gの酸変性エポキシメタクリレート化合物を得た。この酸価の99.3%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシメタクリレート化合物をプロピレングリコールモノメチルアセテート401部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシメタクリレート樹脂(a−2)を得た。
合成例3
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸86部と4−ヒドロキシブチルアクリレート68部、トリフェニルホスフィン0.2部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールF型エポキシ化合物(大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロン830S」)272部、アクリル酸51部、トリフェニルホスフィン1.2部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.7部、ソルベントナフサ203部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸129部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価80mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の98.1%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート203部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−3)を得た。
合成例4
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸92部と2−ヒドロキシエチルアクリレート61部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)333部、アクリル酸58部、トリフェニルホスフィン1.6部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.8部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価1mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸56部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価35mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の97.5%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート401部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−4)を得た。
合成例5
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸67部と2−ヒドロキシエチルアクリレート45部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)346部、アクリル酸82部、トリフェニルホスフィン1.6部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価7mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸263部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価125mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の96.4%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート536部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−5)を得た。
合成例6
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水ピロメリット酸8部と2−ヒドロキシブチルアクリレート11部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水ピロメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物357部、アクリル酸106部、トリフェニルホスフィン1.4部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.7部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸130部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価80mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の98.1%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をソルベントナフサ205部、カルビトールアセテート205部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−6)を得た。
合成例7
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水ピロメリット酸70部と2−ヒドロキシブチルアクリレート101部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水ピロメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物256部、アクリル酸34部、トリフェニルホスフィン1.4部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価1mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸127部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価80mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の99.0%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をソルベントナフサ197部、カルビトールアセテート197部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−7)を得た。
合成例8
合成例1に使用したと同様の反応容器に無水ピロメリット酸85部と2−ヒドロキシブチルアクリレート124部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水ピロメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物245部、アクリル酸20部、トリフェニルホスフィン1.4部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸129部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価80mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の98.1%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をソルベントナフサ202部、カルビトールアセテート202部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(a−8)を得た。
比較合成例1
合成例1と同様にガス導入管、攪拌装置、冷却管、温度計を備えた反応容器に、クレゾールノボラック型エポキシ化合物(大日本インキ化学工業社製の商品名「エピクロンN―690」)345部、アクリル酸117部、トリフェニルホスフィン1.4部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、空気を吹き込みながら、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持し、10時間反応させ酸価1mgKOH/gの反応生成物を得た。この酸価の99.1%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応したカルボキシル基由来である。次いで、テトラヒドロ無水フタル酸137部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価85mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート401部にて希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−1)を得た。
比較合成例2
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に、ビスフェノール型多官能エポキシ化合物348部、アクリル酸97部、トリフェニルホスフィン1.3部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、空気を吹き込みながら、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持し、10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。次いで、テトラヒドロ無水フタル酸163部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価100mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の98.5%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をプロピレングリコールモノメチルアセテート406部にて希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−2)を得た。
比較合成例3
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)317部、アクリル酸121部、トリフェニルホスフィン1.3部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、空気を吹き込みながら、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持し、10時間反応させ酸価1mgKOH/gの反応生成物を得た。次いで、テトラヒドロ無水フタル酸162部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価100mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の99.3%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート400部にて希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−3)を得た。
比較合成例4
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に、ビスフェノールA型エポキシ化合物(エポキシ当量1000)408部、アクリル酸29部、トリフェニルホスフィン1.3部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持し、10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。次いで、テトラヒドロ無水フタル酸162部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価100mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の99.3%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート401部にて希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−4)を得た。
比較合成例5
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸94部と2−ヒドロキシエチルアクリレート63部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)340部、アクリル酸59部、トリフェニルホスフィン1.7部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価1mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸39部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価25mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の96.4%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をソルベントナフサ199部、カルビトールアセテート199部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−5)を得た。
比較合成例6
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸56部と2−ヒドロキシエチルアクリレート37部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)202部、アクリル酸35部、トリフェニルホスフィン1.0部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.5部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸265部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価165mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得たが、IR測定からテトラヒドロ無水フタル酸の吸収(1780cm-1)が消失せず、未反応のテトラヒドロ無水フタル酸を多量に含有する酸変性エポキシアクリレート化合物となった。この酸変性エポキシアクリレート化合物をソルベントナフサ199部、カルビトールアセテート199部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−6)を得た。
比較合成例7
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に無水ピロメリット酸3部と4−ヒドロキシブチルアクリレート5部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物353部、アクリル酸107部、トリフェニルホスフィン1.4部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.7部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価4mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸124部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価80mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の96.2%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボシキル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をソルベントナフサ198部、カルビトールアセテート198部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−7)を得た。
比較合成例8
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に無水ピロメリット酸96部と4−ヒドロキシブチルアクリレート140部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、温度を85〜95℃に保持し、反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物225部、アクリル酸6.1部、トリフェニルホスフィン1.4部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価2mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸127部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持し、さらに5時間反応させることにより、酸価80mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の98.1%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート398部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−8)を得た。
比較合成例9
比較例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸74部と2−ヒドロキシエチルアクリレート49部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)268部、アクリル酸47部、トリフェニルホスフィン1.3部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら10時間反応させ酸価15mgKOH/gの反応生成物を得た。その後、テトラヒドロ無水フタル酸139部を加え、攪拌下、温度を100〜110℃に保持しながら、さらに5時間反応させ、酸価100mgKOH/gの酸変性エポキシアクリレート化合物を得た。この酸価の88.6%は、テトラヒドロ無水フタル酸が反応して生成したカルボキシル基由来である。この酸変性エポキシアクリレート化合物をカルビトールアセテート385部に希釈して不揮発分60%の酸変性エポキシアクリレート樹脂(b−9)を得た。
比較合成例10
比較例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸139部と2−ヒドロキシエチルアクリレート92部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を85〜95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には4時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)341部、アクリル酸26部、トリフェニルホスフィン1.8部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.8部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら1時間反応させ酸価80mgKOH/gの反応生成混合物を得た。この反応生成混合物をカルビトールアセテート400部に希釈して不揮発分60%の樹脂生成物(b−10)を得た。
比較合成例11
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸74部と2−ヒドロキシエチルアクリレート49部を仕込み、空気を吹き込みながら、撹拌下、加熱して温度を40〜50℃に保持し、反応させた。反応はIRにて追跡しながら行ったが、未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)は小さくはなるものの、20時間を経過しても吸収は消失することはなく、そのままビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)268部、アクリル酸47部、トリフェニルホスフィン1.2部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃で反応させたところ、反応液は2時間を経過した時点でゲル化を起こし目的とする化合物を得ることが出来なかった。
比較合成例12
比較合成例1に使用したと同様の反応容器に無水トリメリット酸74部と2−ヒドロキシエチルアクリレート49部を仕込み、攪拌下、空気を吹き込みながら、加熱して温度を110〜120℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し未反応の無水トリメリット酸の吸収(1780cm-1)が消失するまで継続した。反応には6時間を要した。次いで、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「AER260」)268部、アクリル酸46.4部、トリフェニルホスフィン1.2部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.6部を仕込み、攪拌下、加熱して温度を110〜120℃に保持しながら反応させたところ30分間を経過した時点でゲル化を起こし目的とする化合物を得ることが出来なかった。
感光性熱硬化性樹脂組成物の調製
実施例1〜11および比較例1〜12
上記の合成例1〜8、比較合成例1〜12にて得られた酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)を希釈剤(D)に希釈した酸変性エポキシ(メタ)アクリレート樹脂(a−1〜a−8、b−1〜b−10)は、表1,2の組成で配合し感光性熱硬化性樹脂組成物を調製した。
上記、硬化性樹脂組成物中の1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)は、ビスフェノールA型エポキシ化合物(旭化成工業社製の商品名「アラルダイト2600」)、光重合開始剤(C)は、チバスペシャリティケミカルズ社製の商品名「イルガキュア907」を使用した。また、その他消泡剤として、ビッグケミー・ジャパン社製の商品名の「BYK−A555」、顔料として、大日精化工業社製の商品名「フタロシアニングリーン」を使用した。
表1,2記載の硬化性樹脂組成物の評価を下記記載の項目について行い、評価結果を表3,4に示した。
(1)指触乾燥性
表1,2記載の感光性熱硬化性樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分間乾燥させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、塗膜の指触乾燥性を調べた。判定基準は以下の通りである。
○:タックが無い、△:タックは無いが、指紋が薄くつく、×:タックがある
(2)アルカリ現像性
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて20,40,60分間乾燥した。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、30℃の1重量%炭酸ナトリウム水溶液をスプレー圧0.2MPaの条件で60秒間現像を行い、乾燥塗膜の現像残りの有無を目視で確認した。判定基準は以下の通りである。
○:完全に現像されている、△:一部塗膜が残っている、×:塗膜が完全に残っている
(3)感度
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分乾燥した。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、塗膜上にステップタブレット(コダックNo.2、全21段)をのせ、減圧下、メタルハライドランプ(350nm)を光源として、紫外線積算光量600mJ/cm2の条件で露光し、ステップタブレットを外した後、30℃の1重量%炭酸ナトリウム水溶液をスプレー圧0.2MPa の条件で60秒間現像を行い、残存塗膜の段数を目視で数えることにより紫外線への感度を評価した。大きい段数のもの程、紫外線への感度が高いことを意味する。
(4)密着性
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分間乾燥させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、減圧下、メタルハライドランプ(350nm)を光源として、紫外線積算光量600mJ/cm2の条件で露光し、さらに150℃の熱風乾燥炉にて60分間熱硬化させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷した。得られた硬化塗膜の密着性は、JIS D0202に従い評価した。判定基準は以下の通りである。
○:碁盤目の数が100個完全に残るもの、△:碁盤目の数が100個未満60個以上残るもの、×:碁盤目の数が60個未満のしか残らなかったもの
(5)鉛筆硬度
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分間乾燥させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、減圧下、メタルハライドランプ(350nm)を光源として、紫外線積算光量600mJ/cm2の条件で露光し、さらに150℃の熱風乾燥炉にて60分間熱硬化させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷した。得られた硬化塗膜の鉛筆硬度は、JIS D0202に従い評価した。判定基準は以下の通りである。
(6)はんだ耐熱性
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分間乾燥させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、減圧下、メタルハライドランプ(350nm)を光源として、紫外線積算光量600mJ/cm2の条件で露光し、さらに150℃の熱風乾燥炉にて60分間熱硬化させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷した。得られた硬化塗膜は、260℃のはんだ浴に10秒間浸漬して塗膜状態を評価する試験を1回とし、合計5回の試験を繰り返した。判定基準は以下の通りである。
○:膨れ、剥がれ、変色の無いもの、△:若干膨れ、剥がれ、変色が発生するもの、×:大部分で膨れ、剥がれ、変色が発生するもの
(7)PCT(プレッシャー・クッカーテスト)耐性
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分間乾燥させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷し、メタルハライドランプ(350nm)を光源として、600mJ/cm2の紫外線積算光量で露光し、150℃の熱風乾燥炉にて60分間熱硬化させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷した。得られた硬化塗膜のPCT耐性は、121℃、100%RH、2気圧の条件下に塗膜を連続50時間さらした後の塗膜状態を評価した。評価基準は以下の通りである。
○:膨れ、剥がれ、変色の無いもの、△:若干膨れ、剥がれ、変色のあるもの、×:膨れ、剥がれ、変色のあるもの
(8)冷熱サイクル試験
表1,2記載の樹脂組成物を銅箔付き基板上にスクリーン印刷法にて全面塗布し、80℃の熱風乾燥炉にて30分間乾燥させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷した後、メタルハライドランプを光源として、600mJ/cm2の紫外線積算光量で露光し、150℃の熱風乾燥炉にて60分間熱硬化させた。その後、基板を乾燥炉より取り出し、室温まで放冷した。冷熱サイクル試験は、得られた硬化塗膜を−65℃の条件下に30分間、次いで125℃の条件下に30分間続けてさらす試験を1サイクルし、合計100サイクルの試験を連続して行い、塗膜へのクラック発生の有無を評価した。
○:クラック発生、剥がれが共に無いもの、×:クラック発生、又は剥がれのいずれか、或いは共にあるもの
Figure 2005206803
Figure 2005206803
(表3)
Figure 2005206803
(表4)
Figure 2005206803
表3,4の結果から明らかなように、本発明の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物を含有する感光性熱硬化性樹脂組成物は、指触乾燥性、アルカリ現像性、感度のバランスがとれ、さらにレジスト塗膜として必要な密着性、はんだ耐熱性、PCT耐性、冷熱サイクル性に優れた硬化塗膜を与えることができる。これに対し、比較例の樹脂組成物は、各評価をバランスよく満たすことができないものであった。
合成例1で得られた酸変性エポキシアクリレート化合物(a−1)の核磁気共鳴スペクトルである。 合成例1で得られた酸変性エポキシアクリレート化合物(a−1)の赤外線吸収スペクトルである。

Claims (8)

  1. 不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)に、1分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(b)と不飽和基含有モノカルボン酸(c)とを反応させて得られる反応生成物に、さらに多塩基酸無水物(d)を反応させることを特徴とする酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物。
  2. 不飽和基含有ジカルボン酸化合物(a)は、三塩基酸及び/又は四塩基酸の酸無水物(e)とラジカル重合性を有する不飽和基含有ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート(f)を反応させて得られるものであることを特徴とする請求項1記載の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物。
  3. 酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物は、酸価30〜160mgKOH/gの範囲であり、該酸価の95%以上が多塩基酸無水物(d)由来のカルボキシル基であることを特徴とする請求項1または2記載の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物。
  4. 上記の酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)、光重合開始剤(C)、希釈剤(D)を必須成分として含有することを特徴とする感光性熱硬化性樹脂組成物。
  5. 1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物(B)のエポキシ基の当量が、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)のカルボキシル基1当量に対し、0.1〜1.5当量の範囲内で配合されることを特徴とする請求項4記載の感光性熱硬化性樹脂組成物。
  6. 光重合開始剤(C)が、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して0.1〜30重量部の範囲内で配合されることを特徴とする請求項4又は5記載の感光性熱硬化性樹脂組成物。
  7. 希釈剤(D)が、有機溶剤及び/又は(メタ)アクリル酸エステルであり、上記酸変性エポキシ(メタ)アクリレート化合物(A)100重量部に対して1〜300重量部の範囲内で配合されることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の感光性熱硬化性樹脂組成物。
  8. 上記請求項4〜7のいずれかに記載の感光性熱硬化性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物。
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