JP2007186685A - エポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物および液体吐出ヘッド。 - Google Patents
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Abstract
【課題】 低吸水性でありかつ重合反応性に優れ、架橋密度の高い硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物の開発。
【解決手段】 ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（Ａ）に対して、エポキシ樹脂（Ａ）の２倍以上のエポキシ基を有し、かつエポキシ樹脂（Ａ）よりもエポキシ当量の高いエポキシ樹脂（Ｂ）を添加する。
【選択図】 なし
【解決手段】 ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（Ａ）に対して、エポキシ樹脂（Ａ）の２倍以上のエポキシ基を有し、かつエポキシ樹脂（Ａ）よりもエポキシ当量の高いエポキシ樹脂（Ｂ）を添加する。
【選択図】 なし
Description
本発明は、特定エポキシ樹脂を含有する光カチオン重合性樹脂組成物及び、その硬化物、該エポキシ樹脂組成物によって形成される液体流路壁を有する液体吐出ヘッドに関するものである。
エポキシ樹脂組成物は、耐熱性、密着性、電気絶縁性等に優れた硬化物が得られることから、半導体封止材、プリント配線基板、塗料、注型材料用途等に好適に用いられている。これらの中でも、特に高信頼性が求められる電気・電子用途においては、下記一般式（１）で表されるジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（以下エポキシ樹脂（Ａ））を用いることが提案されている。エポキシ樹脂（Ａ）は、分子中に嵩高い環状脂肪族炭化水素骨格を有するため、低吸水、低誘電率といった特徴をもっている。
一方、カチオン系紫外線硬化開始剤（光カチオン重合開始剤）によりエポキシ樹脂をカチオン開環重合させる光硬化技術は、コーティング剤、インキ、半導体製造用レジスト、光造形用樹脂などの広範な分野で実用化されている。
近年では光硬化技術を応用し、基板上に積層された光カチオン硬化性の樹脂層に、露光、現像といったフォトリソグラフィーの手法を施すことにより液体流路の形成を行う液体吐出ヘッドの製造方法が知られている。例えば特許文献１にはビスフェノールＡ，Ｆ，Ｓ骨格を有するエポキシ樹脂や、ｏ−クレゾールノボラックタイプのエポキシ樹脂を光カチオン重合させることによる液体流路の形成方法が開示されている。
液体吐出ヘッドの適用例としては、該ヘッドを記録装置に搭載したインクジェット記録ヘッドが知られている。現在市場にて販売されているインクジェット記録ヘッドはインク吐出口の配列密度が６００ｄｐｉと非情に高く、高精細なインク流路の製造技術を必要とする。
このため上述したようなフォトリソグラフィーの手法を応用したインクジェット記録ヘッドの流路形成方法は、所望の流路、吐出口パターンを形成する精度という面では、これまでに知られているメッキやレーザー加工などによる方法よりも優れている。
ところでインクジェット記録ヘッドの流路壁構成部材は、製品の使用時には、常にインクにさらされた状態となる。通常使用されるインクはアルカリ性であることが多く、また有機溶剤を含んでおり、このような物質と常に接触している流路壁構成部材には低吸水性であることが強く求められる。さもなくば流路壁構成部材が体積膨潤してしまい、流路や吐出口が変形することによって、望んだ吐出状態を得られない場合や、流路壁構成部材の基板からの剥離の虞がある。
特開平０３−１８４８６８号公報
本発明者らは、上述したように低吸水性という優れた特性を示すエポキシ樹脂（Ａ）に、フォトリソグラフィーの加工を施すことによって高解像度のパターンを形成し、インクジェット記録ヘッドの流路構成部材に応用することを検討した。
本発明者らは、後述するようにエポキシ樹脂（Ａ）に光カチオン重合開始剤を加えたものを溶媒に溶解させ、基板上に塗布膜を形成し、露光、現像を行うことにより、パターン形成を行い、本硬化後の硬化物の評価を行った。
そうしたところ、出来上がった硬化物は低吸水性という観点では、現在インクジェット記録ヘッドとして用いられる環境、すなわち長時間インクと接しているような環境において十分適用可能という結果が得られた。
しかしながらインクジェット記録ヘッドの流路壁構成部材に現在求められる性能を満足するような精密なパターンは得られなかった。詳細には、エポキシ樹脂（Ａ）をフォトリソグラフィーによりパターン形成する際、所望のパターン寸法を得る露光量でパターン形成したところ、パターンエッジ部分が鈍化してしまった。また、パターンエッジ部分の鈍化を抑えるような露光量でパターン形成を行ったところ、樹脂の硬化が不十分だったゆえに、現像時に樹脂の部分的な剥れを生じてしまった。これは、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂の、官能基の少なさによる重合反応性の低さに起因したものであると考えられる。
本発明者らは、前述したような課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、低吸水性と高い重合反応性とを同時に満足する組成物を見出すに至った。
本発明は（Ａ）：式（１）で表されるエポキシ樹脂と、（Ｂ）：エポキシ当量が２２０以下であり、かつ分子中のエポキシ基の数が（Ａ）の２倍以上であるエポキシ樹脂と、（Ｃ）：光カチオン重合開始剤と、を含み、（Ａ）と（Ｂ）とを主成分とし、（Ａ）と（Ｂ）との重量の総和に対し、（Ａ）の重量が４０％以上でありかつ、（Ｂ）の重量が３０％以上であるエポキシ樹脂組成物である。
また本発明は液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、液体を吐出するための吐出口と、該吐出口へ液体を供給するための流路と、を備える液体吐出ヘッドであって、前記吐出口および前記流路は感光性樹脂によって形成され、かつ前記感光性樹脂が、（Ａ）：式（１）で表されるエポキシ樹脂と、（Ｂ）：エポキシ当量が２２０以下であり、かつ分子中のエポキシ基の数が（Ａ）の２倍以上であるエポキシ樹脂と、（Ｃ）：光カチオン重合開始剤と、を含み、（Ａ）と（Ｂ）とを主成分とし、（Ａ）と（Ｂ）との重量の総和に対し、（Ａ）の重量が４０％以上でありかつ、（Ｂ）の重量が３０％以上であるエポキシ樹脂組成物によって形成されることを特徴とする液体吐出ヘッドである。
また本発明は液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有する基板上に感光性樹脂を積層し、前記感光性樹脂を露光および現像することにより液体を吐出するための吐出口と前記吐出口へ液体を供給する液流路とを形成する工程を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記感光性樹脂は（Ａ）：式（１）で表されるエポキシ樹脂と、（Ｂ）エポキシ当量が２２０以下であり、かつ分子中のエポキシ基の数が（Ａ）の２倍以上であるエポキシ樹脂と、（Ｃ）光カチオン重合開始剤と、（Ａ）と（Ｂ）とを主成分とし、（Ａ）と（Ｂ）との重量の総和に対し、（Ａ）の重量が４０％以上でありかつ、（Ｂ）の重量が３０％以上であるエポキシ樹脂組成物によって形成されることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法である。
すなわち本発明は最終的な硬化物が高い架橋密度を得られるような高い重合反応性を有し、かつエポキシ樹脂（Ａ）が従来から有している低吸水性という特性を維持できるエポキシ樹脂を、エポキシ樹脂（Ａ）に添加することで前記課題を解決する。
上述したように本発明による光カチオン重合性エポキシ樹脂は、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（Ａ）に、高い重合反応性を有するエポキシ樹脂を配合することにより、重合反応性と硬化物の低吸水性を両立したエポキシ樹脂を実現した。本発明のエポキシ樹脂組成物は光カチオン重合により高精細なパターンを形成可能であり、かつ硬化物はジシクロペンタジエン骨格に起因する低吸水性と、付与された重合反応性に起因する高架橋密度を享受し、低膨潤であり高い機械的強度を有する。
このためインクジェット記録ヘッドのように、常に液体と接している環境で使用され、また数μｍレベルでの高精細なラインアンドスペースが要求されるような分野において十分適用可能である。
またマイクロマシーンなどの微細加工の分野にも応用可能である。
本発明における式（１）で表されるジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂（Ａ）のより具体的な化合物例としては、下記式（７）、（８）に示すようなものがあげられる。
上記のようなエポキシ樹脂は、フェノールとジシクロペンタジエンを重合したものをエピクロルヒドリン等でグリシジル化反応させることで製造することができる。上市されているものとしては、大日本インキ化学社製のＨＰ−７２００シリーズが挙げられる。これらはエポキシ当量として245〜280のものが知られている。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂（Ａ）として式（１）で表されるエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂（Ｂ）としてエポキシ当量が２２０以下であり、分子中のエポキシ基の数がエポキシ樹脂（Ａ）の二倍以上であるエポキシ樹脂とを主成分としている。ここでいう主成分とはエポキシ樹脂組成物全重量中に占める割合が５０重量パーセント以上をしめていることをいう。
エポキシ樹脂（Ｂ）は樹脂全体としてのカチオン重合反応性を高めるために導入される。発明者らは上記効果を得るためには、エポキシ樹脂（Ｂ）の官能基数が重要であることを見出した。すなわち重合反応に寄与する活性点の個数を増やすことにより、上記効果を得ようとした。詳細な検討の結果エポキシ樹脂（Ｂ）の分子中のエポキシ基はエポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ基の２倍以上である場合、非常に高い効果が得られることを発見した。
しかしながら分子中の官能基数が大きいという特性のみならば、分子量が大きく嵩高い主鎖をもっていながらも、繰り返し単位を多く有するエポキシ樹脂によっても可能である。しかしそのような樹脂を用いた場合、樹脂組成物全体の分子量が大きいにも関わらず、分子量あたりの官能基数という点で不十分であり、結果として硬化物が十分な架橋密度が得られないということが考えられる。
本発明者らの検討により、エポキシ樹脂（Ｂ）には全体の分子量に対するエポキシ基の数、すなわちエポキシ当量がエポキシ樹脂（Ａ）よりも十分に小さいことが必要であることが見出された。具体的にはエポキシ樹脂（Ｂ）のエポキシ当量は２２０以下であることがより好ましいということが見出された。
このようなエポキシ樹脂としては例えば式（２）で表されるようなオキシシクロヘキサン構造を有する多官能エポキシ樹脂が好ましい。このような樹脂はエポキシ当量１５０〜２００程度のものが知られている。
また式（５）で表されるようなエポキシ樹脂も好適に用いることが出来る。
またそのようなエポキシ樹脂の具体例としては式（９）に示すような化合物があげられる。このエポキシ樹脂はエポキシ当量約２１５のものが知られている。
このようなエポキシ樹脂は分子量あたりのエポキシ基の数が多いためカチオン重合反応性が高く、導入することにより樹脂組成物全体の重合反応性を高め、また硬化物の架橋密度を向上させることが出来る。
上述した特性を有したエポキシ樹脂としては、米国シェルケミカルより上市されている多官能ノボラック型エポキシ樹脂であるＥＰＯＮ ＳＵ−８や、ダイセル化学工業より上市されている多官能脂環式エポキシ樹脂であるＥＨＰＥ３１５０等が挙げられる。またこれらに二つのエポキシ樹脂の特性をいかんなく発揮するためには、エポキシ樹脂（Ａ）とエポキシ樹脂（Ｂ）との重量の総和に対し、（Ａ）の重量が４０％以上でありかつ、（Ｂ）の重量が３０％以上である必要がある。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物の構成要件において（Ｃ）カチオン重合開始剤としては芳香族ヨウドニウム塩、芳香族スルホニウム塩などがあげられる。上記のようないわゆる芳香族オニウム塩としては旭電化工業より上市されているＳＰ−１５０、ＳＰ−１７０、ＳＰ−１７２（以上商品名）、Ｒｈｏｄｉａ社より上市されているＲｈｏｄｏｒｓｉｌ２０７４（商品名）などがある。
これら光カチオン重合開始剤は、紫外線の照射によりカチオンを生じさせ重合を開始できるものである。光カチオン重合開始剤は、樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂成分１００質量％に対して０．５〜１０質量％の量を使用することが好ましい。
また、上記の樹脂組成物には、必要に応じて添加剤などを適宜添加することが可能である。たとえば、硬化物の弾性率を下げる目的で可撓性付与剤を添加したり、基板との更なる密着力を得るためにシランカップリング剤を添加することなどが挙げられる。その添加量は、目的とする効果を発現可能な量を適宜設定できる。
（実施例）
以下、実施例、比較例、および製造例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお得られたエポキシ樹脂組成物は以下のような試験により評価した。なお実施例および比較例中の部は重量部でありエポキシ樹脂組成物中の全重量に占める重量％である。
以下、実施例、比較例、および製造例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお得られたエポキシ樹脂組成物は以下のような試験により評価した。なお実施例および比較例中の部は重量部でありエポキシ樹脂組成物中の全重量に占める重量％である。
なお、以下の説明では，同一の機能を有する構成には図面中同一の番号を付与し、その説明を省略する場合がある。
（評価１）
発明者らは、基板上に以下に示す実施例および比較例のエポキシ樹脂組成物層を形成し、露光および現像を行うことにより、パターニング性の評価を行った。
発明者らは、基板上に以下に示す実施例および比較例のエポキシ樹脂組成物層を形成し、露光および現像を行うことにより、パターニング性の評価を行った。
（実施例１）
本発明の実施例１のエポキシ樹脂組成物は以下の組成である。
本発明の実施例１のエポキシ樹脂組成物は以下の組成である。
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ６６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
上記の実施例１のエポキシ樹脂組成物をメチルイソブチルケトンに溶解してエポキシ樹脂溶液とした。また以下に示す実施例２〜８および比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物についても同様の操作を行い、エポキシ樹脂溶液とした。
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
上記の実施例１のエポキシ樹脂組成物をメチルイソブチルケトンに溶解してエポキシ樹脂溶液とした。また以下に示す実施例２〜８および比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物についても同様の操作を行い、エポキシ樹脂溶液とした。
（実施例２）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ６６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例３）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ５７部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ３８部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例４）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ５７部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ３８部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例５）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ４７．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ４７．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例６）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ４７．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ４７．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例７）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ３８部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ５７部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例８）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ３８部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ５７部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例１）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ９５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例２）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ９５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例３）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ８５．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ９．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例４）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ８５．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ９．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例５）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ７６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） １９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例６）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ７６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） １９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
まず、基板として６インチＳｉウエハを準備し、熱酸化によって１．０μｍのＳｉＯ２層を形成した。次いで上記に記載の実施例１〜８および比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物を用いたエポキシ樹脂溶液をスピンコート法によって基板上に成膜し、９０℃で５分のベークを行うことにより塗布溶媒を蒸発させ、２０μｍ厚の樹脂組成物層を得た。
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ６６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例３）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ５７部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ３８部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例４）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ５７部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ３８部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例５）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ４７．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ４７．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例６）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ４７．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ４７．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例７）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ３８部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ５７部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例８）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ３８部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ５７部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例１）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ９５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例２）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ９５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例３）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ８５．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ９．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例４）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ８５．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ９．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例５）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） ７６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） １９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例６）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００（大日本インキ化学社製） ７６部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） １９部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
まず、基板として６インチＳｉウエハを準備し、熱酸化によって１．０μｍのＳｉＯ２層を形成した。次いで上記に記載の実施例１〜８および比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物を用いたエポキシ樹脂溶液をスピンコート法によって基板上に成膜し、９０℃で５分のベークを行うことにより塗布溶媒を蒸発させ、２０μｍ厚の樹脂組成物層を得た。
次いでキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ６００（商品名）を用い、露光量１０００ｍＪ／ｃｍ２で基板上の樹脂組成物層のパターニング（長さ５０μｍ、幅１０μｍのライン＆スペースパターン）をおこなった。
露光後ホットプレート上で９０℃４分間加熱後にメチルイソブチルケトン／キシレン混合溶媒で現像し、さらに２００℃１時間の加熱処理にて本硬化を行いパターンを得た。
図１は評価１に関わる実施例１〜８のエポキシ樹脂組成物を用いたパターン１６の立体斜視図である。図２は評価１に関わる比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物を用いたパターンの断面図であり、図３は図２中の円形枠部分の拡大斜視図である。
本硬化後のパターンを観察したところ、実施例１〜８のエポキシ樹脂組成物を用いたパターンは図１に示すようにエッジ部分１１が鋭く、インクジェット記録ヘッドの流路構成部材への適用レベルを満足するラインアンドスペースパターンをえることが出来た。
しかしながら比較例１〜６のエポキシ樹脂組成物を用いて作成したパターンは、図２に示すようにパターンのエッジ部分１１が鈍化してしまった。具体的には図３に示すようにエッジ部分１１が丸みを帯び、周囲にくらべスペース部分に突出した形状になってしまっていた。
またラインアンドスペース幅について観察したところ、本発明の実施例に係る硬化物はほぼ一様の寸法となっていたが、比較例に係る硬化物は実施例にかかるものに比べ、そのスペース寸法が広がっていることが分かった。これは樹脂Ａの光重合反応性が低いため、パターンのエッジ周辺の架橋密度が他の部分に比べ低かったことに起因すると考えられる。
以上説明したように、樹脂（Ａ）に対して、樹脂（Ｂ）の量比（Ａ）：（Ｂ）＝３：７〜６：４のものまで、すなわち、樹脂（Ａ）と（Ｂ）との総和に対し、（Ａ）を３０％以上、かつ（Ｂ）を４０パーセント以上含むことにより、精細な光パターニングを行うことが可能であることを確認した。
（評価２）
次いで、以下の各実施例のエポキシ樹脂組成物を用意した。
次いで、以下の各実施例のエポキシ樹脂組成物を用意した。
（実施例９）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製）２８．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２８.５部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 旭電化社製EP-5100-75X（エポキシ当量約６３０） ３８部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例１０）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製）２３．７５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２３．７５部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 旭電化社製EP-5100-75X（エポキシ当量約６３０） ４７．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例７）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） １９部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） １９部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 旭電化社製EP-5100-75X（エポキシ当量約６３０） ５７部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
これらと、実施例１〜８の樹脂組成物を、それぞれメチルイソブチルケトンに溶解させたのち、スピンコートによって基板上に樹脂組成物層を成膜し、９０℃で５分のベークを行い、２０μｍ厚の樹脂組成物層を形成した。
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製）２８．５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２８.５部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 旭電化社製EP-5100-75X（エポキシ当量約６３０） ３８部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（実施例１０）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製）２３．７５部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） ２３．７５部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 旭電化社製EP-5100-75X（エポキシ当量約６３０） ４７．５部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
（比較例７）
エポキシ樹脂（Ａ）：ＨＰ７２００Ｈ（大日本インキ化学社製） １９部
エポキシ樹脂（Ｂ）：ＥＨＰＥ３１５０（ダイセル化学社製） １９部
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 旭電化社製EP-5100-75X（エポキシ当量約６３０） ５７部
光カチオン重合開始剤：ＳＰ−１７２（旭電化社製） １．５部
添加剤（シランカップリング剤）：Ａ−１８７（日本ユニカ社製） ３．５部
これらと、実施例１〜８の樹脂組成物を、それぞれメチルイソブチルケトンに溶解させたのち、スピンコートによって基板上に樹脂組成物層を成膜し、９０℃で５分のベークを行い、２０μｍ厚の樹脂組成物層を形成した。
次いでキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ６００（商品名）を用い、所定部分を硬化させ、パターニング（長さ１５ｍｍ、幅０．６ｍｍ上のパターン上に直径６μｍの穴パターンが４０μｍピッチで２列形成されたパターン）をおこなった。
できあがったパターンを観察したところ、比較例７の樹脂組成物を用いたパターンでは、樹脂の硬化物の端部分のほぼ全域において、基板からの剥がれがみられた。一方、実施例９および１０のエポキシ樹脂組成物を用いてたパターンでは、剥がれが大幅に改善され、インクジェット記録ヘッドとしての使用に耐え得るものであった。これは、比較例７のエポキシ樹脂組成物は、実施例９、１０のエポキシ樹脂組成物にくらべ、エポキシ当量の高いビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の割合が多く、化学的な密着力にかかわる官能基の数が少ないためであると考えられる。
また、実施例１〜８の樹脂組成物を用いたものは、基板からの剥がれがみられなかった。
以上により、本発明において、エポキシ樹脂組成物全重量中に占める樹脂（Ａ）と（Ｂ）とに占める割合は、少なくとも５０重量パーセント以上であることが好ましいということが分かった。
（評価３）
上記評価１にて良好なラインアンドスペースパターンが得られた実施例１〜８のエポキシ樹脂組成物について、具体的な適用例としてのインクジェット記録ヘッドの流路構成部材により近い条件でのパターニング性評価を行った。
上記評価１にて良好なラインアンドスペースパターンが得られた実施例１〜８のエポキシ樹脂組成物について、具体的な適用例としてのインクジェット記録ヘッドの流路構成部材により近い条件でのパターニング性評価を行った。
まず、基板として６インチＳｉウエハを準備し、熱酸化によって１．０μｍのＳｉＯ２層を形成した。
次いで実施例１〜８のエポキシ樹脂組成物をメチルイソブチルケトンに溶解させたものを、スピンコートによって基板上に樹脂組成物層を成膜し、９０℃で５分のベークを行い、２０μｍ厚の樹脂組成物層を形成した。
次いでキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ６００（商品名）を用い、パターニング（長さ３０ｍｍ、幅０．６ｍｍ上のパターン上に直径１５μｍの穴パターンが４０μｍピッチで２列形成されたパターン）をおこなった。なお露光量については、３００〜１０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲で露光量を変化させ、一つの実施例のエポキシ樹脂組成物について、複数の露光量で露光された現像前の樹脂組成物層を得た。その後ホットプレート上で加熱後、現像を行い、加熱処理を施すことによって本硬化を行い、図４に示すようなパターンを得た。なお加熱条件等については適宜調整をおこなった。
以上のようにして、各実施例についてそれぞれ複数の硬化物１３を得た。
上記硬化物について、穴パターン１４が形成されている面を観察し、クラックの目視確認を行った。評価基準は以下のとおりである。
◎：全ての硬化物に目立ったクラックが確認されない。
〇：一部の硬化物に目立ったクラックが確認される。
◎：全ての硬化物に目立ったクラックが確認されない。
〇：一部の硬化物に目立ったクラックが確認される。
結果を表１に示す。
クラックの抑制の観点においては実施例１〜４のエポキシ樹脂組成物、すなわち［エポキシ樹脂（Ｂ）（重量部）／エポキシ樹脂（Ａ）（重量部）］≧１を満たすエポキシ樹脂組成物が特にこのましいということが分かる。
以上の評価から、本発明のエポキシ樹脂組成物は、高精細なパターンを形成する上で十分な重合反応性を有し、インクジェット記録ヘッドに適用可能であることが分かった。
続いて本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて作成したインクジェット記録ヘッドの流路壁構成部材の吸水性について評価をおこなった。
（評価４）
まず、本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドについて説明する。
まず、本発明を適用可能なインクジェット記録ヘッドについて説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す模式図である。
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、インクを吐出するために用いられるエネルギー発生素子２が、所定のピッチで２列に並んで形成された基板１を有している。基板１にはインクを供給するための供給口１０がエネルギー発生素子の間に開口している。基板１上にはインク流路壁構成部材によって、各エネルギー発生素子に対向して開口するインク吐出口９と、インク供給口１０から各インク吐出口９に連通するインク流路が形成されている。
このインクジェット記録ヘッドは、インク吐出口１０が形成された面が記録媒体の記録面に対面するように配置される。そしてこのインクジェット記録ヘッドは、インク供給口１０を介してインク流路内に充填されたインクに、エネルギー発生素子２によって発生する圧力を加えることによって、インク吐出口９からインク液滴を吐出させ、これを記録媒体に付着させることによって記録を行う。
このインクジェット記録ヘッドは、プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。
次いで本発の実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法について図を参照して説明する。なお以下の説明に用いる図６〜１１は図５におけるａ−ａ’の位置での断面図を示す。
まず背面にインク供給口形成用マスク３を設けた基板１上に、インクを吐出するためのエネルギー発生素子２として電熱変換素子を配置し、更に保護層４、５を形成した（図６）。なお、エネルギー発生素子２にはその素子を動作させるための制御信号入力電極が接続されている（不図示）。
次いで基板１上に、密着層６を形成した（図７）。
次いで、基板１上にポジ型感光性樹脂を溶媒に溶解したものを塗布し、厚み１２μｍの層を形成した。次いでウシオ電機（株）社製ＵＸ３０００にて露光を行い、メチルイソブチルケトンをもちいて現像することによりインク流路パターン７を形成した（図８）。
次いで、本発明の実施例のエポキシ樹脂組成物をメチルイソブチルケトンに溶解させ、インク流路パターン７上に被覆樹脂層８を形成し、９０℃にて４分間プリベークを行った（図９）。
次いでキヤノン製マスクアライナーＭＰＡ−６００Ｓｕｐｅｒにより液体吐出口マスクパターンを用いて露光を行った後、メチルイソブチルケトンにより現像を行い、極小吐出口９（インク吐出口、直径８μｍ）を形成した（図１０）。
次いで基板１の背面をＳｉ異方性エッチングによりエッチングし、インク供給口１０を形成し、インク供給口１０上の保護層、及びインク流路パターン７を除去した。さらにインク流路壁となる被覆樹脂層８を構成する樹脂組成物を完全に硬化させるために、２００℃／１時間加熱を行い流路壁構成部材を形成し、インクジェット記録ヘッドを得た（図１１）。
以上説明したような製造方法により、本発明の実施例１〜８のエポキシ樹脂組成物それぞれの硬化物を流路壁構成部材としたインクジェット記録ヘッドを作成した。
次いで、作成したインクジェット記録ヘッドを記録装置に装着し、キヤノン製インクＢＣＩ−６Ｃを用いて、高アルカリインクで１００００枚のテストプリントを行ったところ、画像の乱れは生じなかった。
また、上記テストプリント後の吐出口径について、製造直後のものと比較し、縮小率を測定した。本発明の実施例１〜８に係るインクジェット記録ヘッドの縮小率は最大のもので５％であり、従来知られているインクジェット記録ヘッドに比べて同程度の耐インク特性を維持していることが確認できた。
１ 基板
２ エネルギー発生素子
３ インク供給口形成用マスク
４ 保護層
５ 保護層
６ 密着層
７ インク流路パターン
８ 被覆樹脂層
９ インク吐出口
１０ インク供給口
１１ エッジ部分
１２ スペース部分
１３ 硬化物
１４ 穴パターン
１５ インク流路壁構成部材
１６ パターン
２ エネルギー発生素子
３ インク供給口形成用マスク
４ 保護層
５ 保護層
６ 密着層
７ インク流路パターン
８ 被覆樹脂層
９ インク吐出口
１０ インク供給口
１１ エッジ部分
１２ スペース部分
１３ 硬化物
１４ 穴パターン
１５ インク流路壁構成部材
１６ パターン
Claims (7)
- （Ａ）式（１）で表されるエポキシ樹脂と、
（Ｂ）エポキシ当量が２２０以下であり、かつ分子中のエポキシ基の数が（Ａ）の２倍以上であるエポキシ樹脂と、
（Ｃ）光カチオン重合開始剤と、
を含み、
（Ａ）と（Ｂ）とを主成分とし、
（Ａ）と（Ｂ）との重量の総和に対し、（Ａ）の重量が４０％以上であり、かつ（Ｂ）の重量が３０％以上であるエポキシ樹脂組成物。
- 前記（Ｂ）が下記に示す一般式（２）で表されるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記（Ｂ）が下記に示す一般式（５）で表されるエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項１ないし３に記載のエポキシ樹脂組成物を光カチオン重合にて硬化した樹脂硬化物。
- 前記カチオン重合開始剤が芳香族スルホニウム塩または芳香族ヨウドニウム塩であることを特徴とする請求項１ないし３に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記芳香族スルホニウム塩は下記式（６）で表される化合物であることを特徴とする請求項５に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、液体を吐出するための吐出口と、該吐出口へ液体を供給するための流路と、を備える液体吐出ヘッドであって、
前記吐出口および前記流路は感光性樹脂によって形成され、かつ前記感光性樹脂が、
（Ａ）式（１）で表されるエポキシ樹脂と、
（Ｂ）エポキシ当量が２２０以下であり、かつ分子中のエポキシ基の数が（Ａ）の２倍以上であるエポキシ樹脂と、
（Ｃ）光カチオン重合開始剤と、
を含み、
（Ａ）と（Ｂ）とを主成分とし、
（Ａ）と（Ｂ）との重量の総和に対し、（Ａ）の重量が４０％以上でありかつ、（Ｂ）の重量が３０％以上であるエポキシ樹脂組成物によって形成されることを特徴とする液体吐出ヘッド。
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|---|---|---|---|
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| JP2005363453 | 2005-12-16 | ||
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