JP2008225244A - 感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents

感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた硬化膜を形成することができる感光性樹脂組成物を提供することを。
【解決手段】
(A)(a)分子内に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物と(b)不飽和基含有モノカルボン酸とのエステル化物に、更に(c)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物を付加した付加反応生成物である酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂と、
(B)光重合開始剤と、
(C)希釈剤と、
(D)硬化剤と、
(E)分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するウレタン化合物と、
を含有する感光性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法に関する。
従来、ソルダーレジストはプリント配線板の製造において使用されているが、近年はBGA(ボール グリッド アレイ)、PGA(ピン グリッド アレイ)、CSP(チップ サイズ パッケージ)等の新しいLSIパッケージなどにも使用されるようになってきた。ソルダーレジストはソルダリング工程で半田が不必要な部分に付着することを防ぐ保護膜又は永久マスクとして必要不可欠な材料である。
ソルダーレジストの形成方法としては、例えば、熱硬化型の樹脂組成物をスクリーン印刷法で印刷する方法がある。しかし、近年、配線の高密度化に伴いスクリーン印刷法では解像度の点で限界があり、写真法でパターン形成するフォトソルダーレジストが盛んに用いられるようになっている。特に、炭酸ソーダ溶液等の弱アルカリ溶液で現像可能なアルカリ現像型の感光性樹脂組成物が、作業環境保全、地球環境保全等の点から主流になっている(例えば、下記特許文献1及び2参照)。
しかし、アルカリ現像型の感光性樹脂組成物を用いて形成されたソルダーレジストは、耐久性の点で未だ不十分であるという問題がある。すなわち、従来の熱硬化型の樹脂組成物や溶剤現像型の感光性樹脂組成物を用いて形成されたソルダーレジストに比べて耐薬品性、耐水性、耐熱性等が劣る傾向がある。アルカリ現像型の感光性樹脂組成物は、アルカリ現像可能にするために親水性基を有する樹脂が主成分となっており、そのため、形成されるソルダーレジストは、薬液、水、水蒸気等が浸透しやすい。その結果、レジスト皮膜と銅との間の密着性が低下すると考えられる。特に、BGAやCSP等の半導体パッケージにおいては、ソルダーレジストには耐湿熱性ともいうべき耐PCT性(耐プレッシャークッカーテスト性)や耐電食性が特に必要であるが、未だ十分な性能が得られていないのが現状である。
更に、実装方法が挿入実装から表面実装に変わることにより、実装時にパッケージにかかる温度が高くなる傾向にある。具体的には表面実装の場合、予めクリームはんだを必要部分に印刷し、全体を赤外線で加熱し、はんだをリフローして固定するので、パッケージ内外部の到達温度は220〜280℃と著しく高くなる。そのため、従来の液状感光性樹脂組成物を用いて形成されたソルダーレジストでは、熱衝撃でクラックが発生したり、基板や封止材から剥離してしまうという、いわゆる耐リフロー性低下や熱衝撃性の問題があり、その改良についても検討されている(例えば、下記特許文献3参照)。
また、近年、プリント配線板の一種として、フレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuit;以下、「FPC」という)と呼ばれるフィルム状のプリント配線板が、特にカメラ、磁気ヘッド、携帯電話などの小型機器に用いられている。これは、FPCがそれ自体を折り曲げてもその機能を維持することができることから、上述のような小型機器に収容するプリント配線板として最適であることによる。特に近年においては、各種電子機器の更なる小型化及び軽量化の要請が増えてきており、このような機器の配線用にFPCを採用することで、該小型機器の寸法及び重量減少、製品コストの低減並びに設計の単純化等が実現されてきている。
このFPCに用いられるソルダーレジストは、通常のリジッドなプリント配線板に用いられるソルダーレジストと同様の特性が要求されるが、それに加えて、FPCを折り曲げた際に破壊されないような可とう性も要求される。
特開昭61−243869号公報 特開平1−141904号公報 特開平10−329330号公報
しかしながら、従来のソルダーレジストは、可とう性が必ずしも十分ではなく、FPCに適用することは困難であった。特に、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性の全てを高水準で満足するソルダーレジストは得られていないのが現状である。
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、フレキシブルプリント配線板(FPC)に要求される可とう性に加え、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた硬化膜を形成することができ、プリント配線板や半導体パッケージ等の製造に好適に用いられる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、上記感光性樹脂組成物からなる層を備えており、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた硬化膜を形成することができる感光性エレメントを提供することを目的とする。更に、本発明は、上記感光性樹脂組成物を用いたレジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、(A)(a)分子内に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物と(b)不飽和基含有モノカルボン酸とのエステル化物に、更に(c)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物を付加した付加反応生成物である酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂と、(B)光重合開始剤と、(C)希釈剤と、(D)硬化剤と、(E)分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するウレタン化合物と、を含有する感光性樹脂組成物を提供する。
かかる感光性樹脂組成物によれば、上記構成を有することにより、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性の全てを高水準で満足する硬化膜を形成することができる。そのため、上記感光性樹脂組成物は、プリント配線板等の製造に好適に用いることができる。
本発明の感光性樹脂組成物において、得られる硬化膜の電気特性をより向上できることから、上記(a)エポシキ化合物は、下記一般式(I)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2008225244


[式中、Rは水素原子又はグリシジル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。なお、複数存在するR及びRのそれぞれは同一でも異なっていてもよい。]
また、本発明の感光性樹脂組成物は、(F)エラストマーを更に含有することが好ましい。感光性樹脂組成物が(F)エラストマーを含有することにより、得られる硬化膜の耐熱衝撃性をより向上させることができる。
また、本発明の感光性樹脂組成物は、(G)フェノキシ樹脂を更に含有することが好ましい。感光性樹脂組成物が(G)フェノキシ樹脂を含有することにより、得られる硬化膜の耐熱性をより向上させることができる。
更に、本発明の感光性樹脂組成物は、(H)ブロックイソシアネートを更に含有することが好ましい。感光性樹脂組成物が(H)ブロックイソシアネートを含有することにより、得られる硬化膜の耐熱性をより向上させることができる。
本発明はまた、支持体と、該支持体上に形成された上記本発明の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層と、を備える感光性エレメントを提供する。
かかる感光性エレメントによれば、本発明の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層を備えることにより、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた硬化膜を形成することができる。そのため、上記感光性エレメントは、プリント配線板等の製造に好適に用いることができる。
本発明はまた、上記本発明の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層を基板上に積層し、上記感光性樹脂組成物層に活性光線を画像状に照射して露光部を光硬化せしめ、次いで、未露光部を現像により除去する、レジストパターンの形成方法を提供する。
本発明は更に、上記本発明のレジストパターンの形成方法により、基板上に永久マスクを形成する、プリント配線板の製造方法を提供する。
上記レジストパターンの形成方法及び上記プリント配線板の製造方法によれば、上記本発明の感光性樹脂組成物を用いているため、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた永久マスク(ソルダーレジスト)等の硬化膜を効率的に形成することができる。
本発明によれば、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた硬化膜を形成することができ、プリント配線板や半導体パッケージ等の製造に好適に用いられる感光性樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れた硬化膜を形成することができ、プリント配線板や半導体パッケージ等の製造に好適に用いられる感光性エレメントを提供することができる。更に、本発明によれば、上記本発明の感光性樹脂組成物を用いたレジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法を提供することができる。
以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、本発明における(メタ)アクリレートとはアクリレート及びそれに対応するメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイル基とはアクリロイル基及びそれに対応するメタクリロイル基を意味する。
(感光性樹脂組成物)
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)(a)分子内に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物(以下、場合により「(a)成分」という)と(b)不飽和基含有モノカルボン酸(以下、場合により「(b)成分」という)とのエステル化物に、更に(c)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物(以下、場合により「(c)成分」という)を付加した付加反応生成物である酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂(以下、場合により「(A)成分」という)と、(B)光重合開始剤(以下、場合により「(B)成分」という)と、(C)希釈剤(以下、場合により「(C)成分」という)と、(D)硬化剤(以下、場合により「(D)成分」という)と、(E)分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するウレタン化合物(以下、場合により「(E)成分」という)と、を含有するものである。
(a)分子内に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びビスフェノールF型フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でも特に、上記一般式(I)で表されるビスフェノールA型フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びビスフェノールF型フェノールノボラック型エポキシ樹脂が、電気特性の観点から好ましい。
上記ビスフェノールA型フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、ジャパンエポキシレジン(株)製のEPONSU8シリーズ等が挙げられる。その製造方法は特に制限されないが、公知の方法で、ビスフェノールA型樹脂にエピクロルヒドリンを反応させることで得ることができる。また、上記ビスフェノールF型フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、大日本インキ工業化学(株)製のEXA−7376シリーズ等が挙げられる。その製造方法は特に制限されないが、公知の方法で、ビスフェノールF型樹脂にエピクロルヒドリンを反応させることで得ることができる。
(b)不飽和基含有モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、アクリル酸の二量体、メタクリル酸、β−フルフリルアクリル酸、β−スチリルアクリル酸、桂皮酸、クロトン酸、α−シアノ桂皮酸、水酸基含有アクリレートと飽和又は不飽和二塩基酸無水物との反応生成物である半エステル化合物、不飽和基含有モノグリシジルエーテルと飽和又は不飽和二塩基酸無水物との反応生成物である半エステル化合物等が挙げられる。これら半エステル化合物は、水酸基含有アクリレート又は不飽和基含有モノグリシジルエーテルと、飽和又は不飽和二塩基酸無水物とを等モル比で反応させることで得られる。これら(b)不飽和基含有モノカルボン酸は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(b)不飽和基含有モノカルボン酸の一例である上記半エステル化合物の合成に用いられる水酸基含有アクリレート、不飽和基含有モノグリシジルエーテルとしては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールペンタメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
また、上記半エステル化合物の合成に用いられる飽和又は不飽和二塩基酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エ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、エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸等が挙げられる。
本発明における(a)分子内に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物と(b)不飽和基含有モノカルボン酸との反応において、(a)エポキシ化合物のエポキシ基1当量に対して、(b)不飽和基含有モノカルボン酸が0.8〜1.10当量となる比率で反応させることが好ましく、0.9〜1.0当量となる比率で反応させることがより好ましい。
(a)エポキシ化合物と(b)不飽和基含有モノカルボン酸とは、有機溶剤に溶かして反応させることができる。有機溶剤としては、例えば、エチルメチルケトン、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メチルエーテル、ジ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、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素類、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が挙げられる。
更に、(a)成分と(b)成分との反応を促進させるために触媒を用いることが好ましい。用いられる触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ベンジルメチルアミン、メチルトリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムアイオダイド、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。触媒の使用量は、(a)成分と(b)成分との合計100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましい。
また、反応中の重合を防止する目的で、重合防止剤を使用することが好ましい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、カテコール、ピロガロール等が挙げられる。重合防止剤の使用量は、(a)成分と(b)成分との合計100質量部に対して、0.01〜1質量部であることが好ましい。
また、(a)成分と(b)成分とを反応させる際の反応温度は、60〜150℃であることが好ましく、80〜120℃であることがより好ましい。
更に、(b)不飽和基含有モノカルボン酸は、必要に応じて、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物等の多塩基酸無水物と併用することができる。
(c)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エ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、エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸等が挙げられる。
(a)成分と(b)成分との反応生成物(A’)と、(c)成分との反応において、反応生成物(A’)中の水酸基1当量に対して、(c)成分を0.1〜1.0当量反応させることで、得られる(A)酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂の酸価を調整することができる。
なお、(A)酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂の酸価は、30〜150mgKOH/gであることが好ましく、50〜120mgKOH/gであることがより好ましい。酸価が30mgKOH/g未満では感光性樹脂組成物の希アルカリ溶液への溶解性が低下する傾向があり、150mgKOH/gを越えると硬化膜の電気特性が低下する傾向がある。反応生成物(A’)と(c)成分との反応温度は、60〜120℃であることが好ましい。
また、必要に応じて、(a)エポキシ樹脂として、例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂を一部併用することもできる。更に、(A)酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂として、スチレン−無水マレイン酸共重合体のヒドロキシエチルアクリレート変性物、又は、スチレン−無水マレイン酸共重合体のヒドロキシエチルメタクリレート変性物等のスチレン−マレイン酸系樹脂を一部併用することもできる。
感光性樹脂組成物において、(A)成分の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、20〜60質量%であることが好ましい。(A)成分の含有量が上記範囲内であると、耐熱性、電気特性及び耐薬品性により優れた塗膜を得ることができる傾向がある。
本発明に使用される(B)光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、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、アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、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、2,2−ジエトキシアセトフェノン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン、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、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピ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、ミヒラーズケトン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(m−メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2,4−ジ(p−メトキシフェニル)−5−フェニルイミダゾール二量体、2−(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9’−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドなどが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
更に、(B)光重合開始助剤としては、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、ジメチルエタノールアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の3級アミン類が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
感光性樹脂組成物において、(B)光重合開始剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましく、2〜10質量%であることが特に好ましい。この含有量が0.5質量%未満では光感度が低下する傾向があり、20質量%を超えると硬化膜の耐熱性が低下する傾向がある。
本発明に用いられる(C)希釈剤としては、例えば、有機溶剤及び/又は光重合性モノマーが使用できる。有機溶剤としては、例えば、エチルメチルケトン、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メチルエーテル、ジ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、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素類、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が挙げられる。
光重合性モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(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ヘキサ(メタ)アクリレート、N,N−ジメチル(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールAのポリエチレングリコール又はプロピレングリコール、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸のモノ又は多官能(メタ)アクリレート類、トリグリシジルイソシアヌレートなどのグリシジルエーテルの(メタ)アクリレート類、ジアリルフタレート等の光重合性モノマーが使用できる。これらは1種を単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
(C)希釈剤として光重合性モノマーを用いる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。この含有量が0.5質量%未満では、光感度が低くなり露光部が現像中に溶出しやすくなる傾向があり、30質量%を超えると硬化膜の耐熱性が低下する傾向がある。
本発明に用いられる(D)硬化剤としては、それ自体が熱や紫外線等で硬化する化合物、あるいは感光性樹脂組成物中の光硬化性樹脂成分である(A)酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂のカルボキシル基又は水酸基と熱や紫外線等で反応して硬化する化合物が好ましい。かかる(D)硬化剤を用いることで、最終的に得られる硬化膜の耐熱性、密着性、耐薬品性等を向上させることができる。
(D)硬化剤としては、例えば、熱硬化性化合物として、エポキシ化合物、メラミン化合物、尿素化合物、オキサゾリン化合物等を挙げることができる。エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、あるいはトリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。メラミン化合物としては、例えば、トリアミノトリアジン、ヘキサメトキシメラミン、ヘキサブトキシ化メラミン等が挙げられる。尿素化合物としては、ジメチロール尿素等が挙げられる。これらの(D)硬化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
感光性樹脂組成物において、(D)硬化剤の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、2〜50質量%であることが好ましく、10〜40質量%であることがより好ましい。この含有量が2質量%未満では、得られる硬化膜の耐熱性が低下する傾向があり、50質量%を超えると現像性が低下する傾向がある。
本発明の感光性樹脂組成物には、硬化膜の耐熱性、密着性、耐薬品性等の諸特性を更に向上させる目的で、エポキシ樹脂硬化剤を含有させることが好ましい。
このようなエポキシ樹脂硬化剤の具体例としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等のグアナミン類;ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、m−キシレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジシアンジアミド、尿素、尿素誘導体、メラミン、多塩基ヒドラジド等のポリアミン類;これらの有機酸塩及び/又はエポキシアダクト;三フッ化ホウ素のアミン錯体;エチルジアミノ−S−トリアジン、2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−キシリル−S−トリアジン等のトリアジン誘導体類;トリメチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルオクチルアミン、N−ベンジルジメチルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、ヘキサ(N−メチル)メラミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノフェノール)、テトラメチルグアニジン、m−アミノフェノール等の三級アミン類;ポリビニルフェノール、ポリビニルフェノール臭素化物、フェノールノボラック、アルキルフェノールノボラック等のポリフェノール類;トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス−2−シアノエチルホスフィン等の有機ホスフィン類;トリ−n−ブチル(2,5−ジヒドロキシフェニル)ホスホニウムブロマイド、ヘキサデシルトリブチルホスニウムクロライド等のホスホニウム塩類;ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、フェニルトリブチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;上記の多塩基酸無水物;ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、2,4,6−トリフェニルチオピリリウムヘキサフルオロホスフェート等が挙げられる。
これらのエポキシ樹脂硬化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。エポキシ樹脂硬化剤を用いる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.01〜20質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましい。
また、上記のエポキシ樹脂硬化剤の一部を、他のエポキシ樹脂硬化剤に置き換えることができる。他のエポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、(A)酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂の出発材料である(a)エポキシ化合物が挙げられる。具体的には、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、エポキシ基含有ポリアミド樹脂、エポキシ基含有ポリアミドイミド樹脂等が挙げられる。その他、例えば、油化シェルエポキシ(株)製のYX4000等のビフェニル型エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業(株)製のエピクロンHP7200等のジシクロ型エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業(株)製のエピクロン430や住友化学工業(株)製のELM100,120,434等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ナガセ化成工業(株)製のデナコールEX−721等のグリシジルエステル型エポキシ樹脂、大日本インキ化学工業(株)製のエピクロンHP−4032等のナフタレン型エポキシ樹脂、トリス(2,3−エポキシプロピル)イソシアヌレート(日産化学工業(株)製)等の複素環型エポキシ樹脂、東都化成(株)製のEBPS−300や大日本インキ化学工業(株)製のEXA−4004等の変性ビスフェノールS型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においてこれらのエポキシ樹脂硬化剤を用いる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、1〜50質量%であることが好ましく、5〜30質量%であることがより好ましい。この含有量が1質量%未満では硬化不足となる傾向があり、50質量%部を超えると感光特性に問題が生じやすくなる傾向がある。
本発明に用いられる(E)分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するウレタン化合物は、例えば、分子内に少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物にヒドロキシル基含有エチレン性不飽和化合物を付加反応させることにより得ることができる。かかる付加反応は、例えば、p−メトキシフェノール、ジ−t−ブチル−ヒドロキシ−トルエン等の存在下で行うことが好ましく、その他に、触媒として、ジブチルチンジラウレートを加えることが好ましい。反応温度としては、60〜90℃とすることが好ましい。反応温度が60℃未満であると、反応が充分に進まない傾向があり、90℃を超えると、急激な発熱により、ゲル化する傾向がある。なお、反応の終点は、例えば、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基が消失する時点とすればよい。
(E)ウレタン化合物は、現像性を向上させる観点から、カルボキシル基を含む成分を共重合させて得られるものであることが好ましい。
また、(E)ウレタン化合物としては、(A)成分及び/又は(C)成分との相溶性、並びに、現像性を向上できる観点から、分子内に少なくとも1つのヒドロキシル基と少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するヒドロキシウレタン化合物を用いることが好ましい。
本発明に用いられる上記ヒドロキシウレタン化合物としては、例えば、二官能性五員環カーボネートとアルキルジアミン又はアラルキルジアミンとから得られるポリヒドロキシウレタンの末端をメタクリロイル化剤により処理したものが挙げられる。二官能性五員環カーボネートとしては、例えば、ビスフェノールAジ(1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチル)エーテル、ビスフェノールFジ(1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチル)エーテル、エチレングリコールジ(1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチル)エーテル、ブタンジオールジ(1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチル)エーテルなどの炭素数2〜40のアルキル基、エーテル基又はアラルキル基を介して二つの五員環カーボネートを有する化合物が挙げられる。ジアミンとしては、炭素数2〜20のアルキルジアミン及びアラルキルジアミンなどを用いることができ、例えば、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、デカンジアミン、ドデカンジアミン、キシリレンジアミンなどが挙げられる。メタクリロイル化剤には、2−メタクリロイロキシエチルイソシアネート、グリシジルメタクリレート、1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチルメタクリレート、無水メタクリル酸、メタクリル酸クロリド、メタクリル酸ブロミド、メタクリル酸が挙げられる。
感光性樹脂組成物において、(E)ウレタン化合物の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましく、2〜8質量%であることが特に好ましい。この含有量が0.5質量%未満では密着性、耐電食性及び耐熱衝撃性が劣る傾向があり、20質量%を超えると現像性が劣る傾向がある。
本発明の感光性樹脂組成物には、更に(F)エラストマーを含有させることが好ましい。(F)エラストマーを含有させることにより、感光性樹脂組成物をソルダーレジストに用いた際のプリント配線板の導体層との密着性をより向上させることができるとともに、硬化膜の耐熱性、耐熱衝撃性、柔軟性及び強靭性をより向上させることができる。
(F)エラストマーとしては、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、アクリル系エラストマー及びシリコーン系エラストマー等が挙げられる。これらの(F)エラストマーは、ガラス転移温度(Tg)が20℃以下で、熱可塑性のものが好ましい。
スチレン系エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロックコポリマー、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロックコポリマー等が挙げられる。スチレン系エラストマーを構成する成分としては、スチレンのほかに、α−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン等のスチレン誘導体を用いることができる。具体的には、タフプレン、ソルプレンT、アサプレンT、タフテック(以上、旭化成工業(株)製)、エラストマーAR(アロン化成製)、クレイトンG、過リフレックス(以上、シェルジャパン社製)、JSR−TR、TSR−SIS、ダイナロン(以上、日本合成ゴム(株)製)、デンカSTR(電気化学社製)、クインタック(日本ゼオン社製)、TPE−SBシリーズ(住友化学(株)製)、ラバロン(三菱化学(株)製)、セプトン、ハイブラー(以上、クラレ社製)、スミフレックス(住友ベークライト(株)製)、レオストマー、アクティマー(以上、理研ビニル工業社製)等が挙げられる。
オレフィン系エラストマーは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−ペンテン等の炭素数2〜20のα−オレフィンの共重合体であり、例えば、エチレン−プロピレン共重合体(EPR)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)等が挙げられる。また、オレフィン系エラストマーとしては、ジシクロペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、シクロオクタンジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ブタジエン、イソプレン等の炭素数2〜20の非共役ジエンとα−オレフィンとの共重合体、及び、エポキシ化ポリブタジエンなどが挙げられる。また、オレフィン系エラストマーとしては、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体にメタクリル酸を共重合したカルボキシ変性NBR等が挙げられる。更に、オレフィン系エラストマーとしては、エチレン−α−オレフィン共重合体ゴム、エチレン−α−オレフィン−非共役ジエン共重合体ゴム、プロピレン−α−オレフィン共重合体ゴム、ブテン−α−オレフィン共重合体ゴム等が挙げられる。
オレフィン系エラストマーとしては、具体的には、ミラストマ(三井石油化学社製)、EXACT(エクソン化学社製)、ENGAGE(ダウケミカル社製)、水添スチレン−ブタジエンラバー“DYNABON HSBR”(日本合成ゴム社製)、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体“NBRシリーズ”(日本合成ゴム社製)、及び、架橋点を有する両末端カルボキシル基変性ブタジエン−アクリロニトリル共重合体の“XERシリーズ”(日本合成ゴム社製)等が挙げられる。
ウレタン系エラストマーは、低分子(短鎖)ジオール及びジイソシアネートからなるハードセグメントと、高分子(長鎖)ジオール及びジイソシアネートからなるソフトセグメントと、の構造単位からなるものである。高分子(長鎖)ジオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンオキサイド、ポリ(1,4−ブチレンアジペート)、ポリ(エチレン−1,4−ブチレンアジペート)、ポリカプロラクトン、ポリ(1,6−ヘキシレンカーボネート)、ポリ(1,6−へキシレン−ネオペンチレンアジペート)等が挙げられる。高分子(長鎖)ジオールの数平均分子量は、500〜10000であることが好ましい。低分子(短鎖)ジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ビスフェノールA等が挙げられる。短鎖ジオールの数平均分子量は、48〜500であることが好ましい。ウレタン系エラストマーの具体例としては、PANDEX T−2185、T−2983N(以上、大日本インキ化学工業社製)、シラクトランE790等が挙げられる。
ポリエステル系エラストマーは、ジカルボン酸又はその誘導体とジオール化合物又はその誘導体とを重縮合して得られるものである。ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸及びこれらの芳香環の水素原子がメチル基、エチル基、フェニル基等で置換された芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸等の炭素数2〜20の脂肪族ジカルボン酸、並びに、シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。これらの化合物は1種又は2種以上を用いることができる。ジオール化合物の具体例として、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール等の脂肪族ジオール及び脂環式ジオール、ビスフェノールA、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−プロパン、レゾルシン等が挙げられる。これらの化合物は1種又は2種以上を用いることができる。また、芳香族ポリエステル(例えば、ポリブチレンテレフタレート)部分をハードセグメント成分に、脂肪族ポリエステル(例えば、ポリテトラメチレングリコール)部分をソフトセグメント成分にしたマルチブロック共重合体を用いることができる。ポリエステル系エラストマーは、ハードセグメント及びソフトセグメントの種類、比率、並びに分子量の違い等により様々なグレードのものがある。ポリエステル系エラストマーの具体例としては、ハイトレル(デュポン−東レ社製)、ペルプレン(東洋紡績社製)、エスペル(日立化成工業社製)等が挙げられる。
ポリアミド系エラストマーは、ポリアミドからなるハードセグメントと、ポリエーテル又はポリエステルからなるソフトセグメントと、から構成されるものであり、ポリエーテルブロックアミド型とポリエーテルエステルブロックアミド型との2種類に大別される。ポリアミドとしては、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12等が挙げられる。ポリエーテルとしては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。ポリアミド系エラストマーとして具体的には、UBEポリアミドエラストマー(宇部興産社製)、ダイアミド(ダイセルヒュルス社製)、PEBAX(東レ社製)、グリロンELY(エムスジャパン社製)、ノバミッド(三菱化学社製)、グリラックス(大日本インキ化学工業社製)等が挙げられる。
アクリル系エラストマーは、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、エトキシエチルアクリレート等のアクリル酸エステルと、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基を有する単量体及び/又はアクリロニトリルやエチレン等のビニル系単量体とを共重合して得られるものである。アクリル系エラストマーとしては、アクリロニトリル−ブチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−ブチルアクリレート−エチルアクリレート共重合体、アクリロニトリル−ブチルアクリレート−グリシジルメタクリレート共重合体等が挙げられる。
シリコーン系エラストマーは、オルガノポリシロキサンを主成分としたものであり、ポリジメチルシロキサン系、ポリメチルフェニルシロキサン系、ポリジフェニルシロキサン系に分けられる。また、オルガノポリシロキサンの一部をビニル基、アルコキシ基等で変性したものを用いてもよい。シリコーン系エラストマーの具体例としては、KEシリーズ(信越化学社製)、SEシリーズ、CYシリーズ、SHシリーズ(以上、東レダウコーニングシリコーン社製)等が挙げられる。
また、上記のエラストマー以外に、ゴム変性したエポキシ樹脂を用いることができる。ゴム変性したエポキシ樹脂は、例えば、上述のビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の一部又は全部のエポキシ基を、両末端カルボン酸変性型ブタジエン−アクリルニトリルゴム、末端アミノ変性シリコーンゴム等で変性することによって得られるものである。
本発明の感光性樹脂組成物に用いる(F)エラストマーとしては、せん断密着性及び耐熱衝撃性の観点から、両末端カルボキシル基変性ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリエステル系エラストマーである水酸基を有するエスペル(エスペル1612、1620、日立化成工業社製)が好ましい。
感光性樹脂組成物に(F)エラストマーを含有させる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.1〜20質量%であることが好ましく、0.5〜10質量%であることがより好ましく、1〜5質量%であることが特に好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物には、更に(G)フェノキシ樹脂を含有させることが好ましい。(G)フェノキシ樹脂を含有させることにより、感光性樹脂組成物をソルダーレジストに用いた際のプリント配線板の導体層との密着性を向上させることができるのみならず、硬化膜の可とう性及び耐熱性を向上させることができる。
(G)フェノキシ樹脂としては、例えば、下記一般式(II)で表される繰り返し単位を有するフェノキシ樹脂を用いることができる。
Figure 2008225244

式中、R11は水素原子又はメチル基を示し、mは30以上の整数を示す。フェノキシ樹脂は、R11が水素原子であるもの、R11がメチル基であるもの又はR11が水素原子である構造単位とR11がメチル基である構造単位との両方が存在するもののいずれであってもよい。
上記一般式(II)において、R11がメチル基であるフェノキシ樹脂としては、例えば、YP−50、YP−50S、YP−55(以上、東都化成社製)、エピコート1256(ジャパンエポキシレジン社製)、PKHC、PKHH、PKHB(以上、InChem Corp.社製)等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
11が水素原子である構造単位とR11がメチル基である構造単位との両方が存在するフェノキシ樹脂としては、例えば、YP−70、FX239(以上、東都化成社製)、エピコート4250、エピコート4275(以上、ジャパンエポキシレジン社製)等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
これらの(G)フェノキシ樹脂の重量平均分子量は、20,000〜100,000であることが好ましく、30,000〜80,000であることがより好ましい。この重量平均分子量が20,000未満では得られた硬化膜の可とう性が低下する傾向があり、100,000を超えると現像性が低下する傾向がある。なお、本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定し、標準ポリスチレンを用いた検量線により換算した値である。
感光性樹脂組成物に(G)フェノキシ樹脂を含有させる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.1〜20質量%であることが好ましく、0.5〜10質量%であることがより好ましく、1〜5質量%であることが特に好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物には、更に(H)ブロックイソシアネートを含有させることが好ましい。(H)ブロックイソシアネートを含有させることにより、感光性樹脂組成物の硬化性及び得られる硬化膜の耐熱性をより向上させることができる。
(H)ブロックイソシアネートとしては、ポリイソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤との付加反応生成物が用いられる。このポリイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等のポリイソシアネート化合物、並びにこれらのアダクト体、ビューレット体及びイソシアヌレート体が挙げられる。
イソシアネートブロック剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、クロロフェノール及びエチルフェノール等のフェノール系ブロック剤;ε−カプロラクタム、δ−パレロラクタム、γ−ブチロラクタム及びβ−プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;アセト酢酸エチル及びアセチルアセトンなどの活性メチレン系ブロック剤;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルエーテル、グリコール酸メチル、グリコール酸ブチル、ジアセトンアルコール、乳酸メチル及び乳酸エチル等のアルコール系ブロック剤;ホルムアルデヒドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセチルモノオキシム、シクロヘキサンオキシム等のオキシム系ブロック剤;ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール等のメルカプタン系ブロック剤;酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系ブロック剤;コハク酸イミド及びマレイン酸イミド等のイミド系ブロック剤;キシリジン、アニリン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアミン系ブロック剤;イミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系ブロック剤;メチレンイミン及びプロピレンイミン等のイミン系ブロック剤等が挙げられる。
上記のポリイソシアネート及びブロック剤からなるブロックイソシアネートは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
感光性樹脂組成物に(H)ブロックイソシアネートを含有させる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましく、2〜8質量%であることが特に好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、アイオジングリーン、ジスアゾイエロー、クスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック、ナフタレンブラック等の公知の着色剤、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、カテコール、ピロガロール等の重合禁止剤、ベントン、モンモリロナイト等の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、ビニル樹脂系の消泡剤、シランカップリング剤、三酸化アンチモン等の難燃性助剤などの公知の各種添加剤を用いることができる。
また、本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて熱硬化促進剤を用いることができる。熱硬化促進剤としては、三フッ化ホウ素−アミンコンプレックス、ジシアンジアミド、有機酸ヒドラジッド、ジアミノマレオニトリル、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、「ハードナーHT972」(チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)等の芳香族アミン類;無水フタル酸、無水トリメリット酸、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒドロトリメリテート)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物等の芳香族酸無水物;無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸等の脂肪族酸無水物;アセチルアセトネート亜鉛等のアセチルアセトンの金属塩;エナミン、オクチル酸スズ、第4級フォスホニウム塩、トリフェニルフォスフィン等の第3級フォスフィン類;トリ−n−ブチル(2,5−ジヒドロキシフェニル)ホスホニウムブロマイド、ヘキサデシルトリブチルホスホニウムクロライド等のホスホニウム塩類;ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、フェニルトリブチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;ジフェニルヨードニウムテトラフルオロポロエート等のポロエート;トリフェニルスルホニウムへキサフルオロアンチモネート等のアンチモネート類;ジメチルベンジルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン、m−アミノフェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノフェノール)、テトラメチルグアニジン等の第3級アミン類;2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類などが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。また、これらの熱硬化促進剤を感光性樹脂組成物に含有させる場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の固形分全量を基準として、0.01〜10質量%であることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物は、上述した各配合成分をロールミル、ビーズミル等で均一に混練、混合することにより得ることができる。かかる感光性樹脂組成物によれば、上記構成を有することにより、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性の全てを高水準で満足する硬化膜を形成することができる。また、得られる硬化膜は、難燃性、機械特性及び電気絶縁性にも優れている。そのため、上記感光性樹脂組成物は、プリント配線板等の製造に好適に用いることができる。
(感光性エレメント)
図1は、本発明の感光性エレメントの好適な一実施形態を示す模式断面図である。図1に示した感光性エレメント1は、支持体10上に感光性樹脂組成物層14が積層された構造を有する。感光性樹脂組成物層14は、上述した本発明の感光性樹脂組成物からなる層である。
支持体10としては、例えば、銅、銅系合金、鉄、鉄系合金等の金属プレートや、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等の重合体フィルム等を用いることができる。支持体の厚みは、1μm〜100μmであることが好ましい。
感光性樹脂組成物層14は、上記本発明の感光性樹脂組成物を液状レジストとして支持体10上に塗布することで形成することができる。
塗布の方法としては、例えば、ロールコータ、コンマコータ、グラビアコータ、エアーナイフコータ、ダイコータ、バーコータ等の方法が挙げられる。また、溶剤の除去は例えば加熱により行うことができ、その場合の加熱温度は約70℃〜150℃であると好ましく、加熱時間は約5分間〜約30分間であると好ましい。
このようにして形成された感光性樹脂組成物層14中の残存有機溶剤量は、後の工程での有機溶剤の拡散を防止する観点から、2質量%以下であることが好ましい。
また、感光性樹脂組成物層14の厚みは、用途により異なるが、溶剤を除去した後の厚みが1μm〜100μm程度であることが好ましい。
感光性エレメント1においては、必要に応じて、感光性樹脂組成物層14の支持体側と反対側の面F1を保護フィルム(図示せず)で被覆していてもよい。
保護フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体フィルムなどが挙げられる。また、保護フィルムは低フィッシュアイのフィルムであることが好ましく、保護フィルムと感光性樹脂組成物層14との間の接着力は、保護フィルムを感光性樹脂組成物層14から剥離しやすくするために、感光性樹脂組成物層14と支持体10との間の接着力よりも小さいことが好ましい。
感光性エレメント1は、支持体10と感光性樹脂組成物層14との間、及び/又は、感光性樹脂組成物層14と保護フィルムとの間に、クッション層、接着層、光吸収層、ガスバリア層等の中間層又は保護層を更に備えていてもよい。
感光性エレメント1は、例えば、そのままの平板状の形態で、又は感光性樹脂組成物層の一方の面に(保護されず露出している面に)保護フィルムを積層して、円筒状などの巻芯に巻きとり、ロール状の形態で貯蔵することができる。巻芯としては、従来用いられているものであれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体)等のプラスチックなどが挙げられる。貯蔵時には、支持体が最も外側になるように巻き取られることが好ましい。また、ロール状に巻き取られた感光性エレメント(感光性エレメントロール)の端面には、端面保護の観点から端面セパレータを設置することが好ましく、加えて耐エッジフュージョンの観点から防湿端面セパレータを設置することが好ましい。また、感光性エレメント1を梱包する際には、透湿性の小さいブラックシートに包んで包装することが好ましい。
(レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法)
本発明のレジストパターンの形成方法は、上記本発明の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層を基板上に積層し、感光性樹脂組成物層に活性光線を画像状に照射して露光部を光硬化せしめ、次いで、未露光部を現像により除去する方法である。ここで、基板としては、フレキシブルプリント配線板等が挙げられる。
基板上への感光性樹脂組成物層の積層は、例えば、感光性樹脂組成物を、スクリーン印刷法、スプレー法、ロールコート法、カーテンコート法、静電塗装法等の方法で10〜200μmの膜厚で基板上に塗布し、塗膜を60〜110℃で乾燥させることで行うことができる。
また、上記感光性エレメント1を用いて基板上への感光性樹脂組成物層の積層を行ってもよい。その場合の積層方法としては、感光性エレメント1が保護フィルムを備える場合には保護フィルムを除去した後、感光性樹脂組成物層14を70℃〜130℃程度に加熱しながら基板に0.1MPa〜1MPa程度(1kgf/cm〜10kgf/cm程度)の圧力で圧着する方法等が挙げられる。かかる積層工程は減圧下で行ってもよい。感光性樹脂組成物層14が積層される基板の表面は、通常金属面であるが、特に制限されない。
このようにして基板上に積層された感光性樹脂組成物層に対して、ネガ又はポジマスクパターンを通して活性光線を画像状に照射して露光部を光硬化させる。この際、感光性エレメント1を用いて感光性樹脂組成物層14を積層した場合には、感光性樹脂組成物層14上に支持体10が存在することになるが、この支持体10が活性光線に対して透明である場合には、支持体10を通して活性光線を照射することができ、支持体10が活性光線に対して遮光性を示す場合には、支持体10を除去した後に感光性樹脂組成物層14に活性光線を照射する。
活性光線の光源としては、従来公知の光源、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線、可視光などを有効に放射するものが用いられる。また、レーザー直接描画露光法等も用いることができる。
露光部の形成後、露光部以外の感光性樹脂組成物層(未露光部)を現像により除去することで、レジストパターンが形成される。かかる未露光部の除去方法としては、感光性樹脂組成物層14上に支持体10が存在する場合にはオートピーラー等で支持体10を除去し、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤等の現像液によるウェット現像、あるいはドライ現像等で未露光部を除去して現像する方法等が挙げられる。ウェット現像に用いるアルカリ性水溶液としては、例えば、0.1質量%〜5質量%炭酸ナトリウムの希薄溶液、0.1〜5質量%炭酸カリウムの希薄溶液、0.1質量%〜5質量%水酸化ナトリウムの希薄溶液等が挙げられる。アルカリ性水溶液のpHは9〜11の範囲とすると好ましく、その温度は、感光性樹脂組成物層の現像性に合わせて調整される。また、アルカリ性水溶液中には、界面活性剤、消泡剤、有機溶剤等を混入させてもよい。上記現像の方式としては、例えば、ディップ方式、スプレー方式、ブラッシング、スラッピング等が挙げられる。
次に、現像後の処理として露光部を後露光(紫外線露光)及び/又は後加熱によって十分に硬化させて硬化膜を得る。後露光は、1〜5J/cmの露光量で行うことが好ましい。後加熱は、100〜200℃で30分〜12時間行うことが好ましい。
本発明のプリント配線板の製造方法は、上記本発明のレジストパターンの形成方法により、基板上に永久マスクを形成する工程を含む方法である。こうして形成される永久マスクは、フレキシブルプリント配線板に要求される十分な可とう性を有しているとともに、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性にも優れている。そのため、この永久マスクは、プリント配線板におけるソルダーレジストや層間絶縁膜等として有効に機能する。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[樹脂Aの合成]
撹拌機、還流冷却器及び温度計を備えたフラスコに、(a)成分としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:RE−310S、日本化薬社製、エポキシ当量:185)1052質量部、(b)成分としてアクリル酸144質量部、メチルハイドロキノン1質量部、カルビトールアセテート850質量部、及び、ソルベントナフサ100質量部を仕込み、70℃で加熱撹拌して混合物を溶解させた。次に、得られた溶液を50℃まで冷却し、そこにトリフェニルホスフィン2質量部、及び、ソルベントナフサ75質量部を加えて100℃に加熱し、固形分酸価が1mgKOH/g以下になるまで反応させた。次に、得られた溶液を50℃まで冷却し、そこに(c)成分としてテトラヒドロ無水フタル酸745質量部、カルビトールアセテート75質量部、及び、ソルベントナフサ75質量部を加え、80℃で3時間反応させた。これにより、(A)成分としての、固形分酸価80mgKOH/g、固形分62質量%の不飽和基含有ポリカルボン酸樹脂(樹脂A)を得た。
[樹脂Bの合成]
撹拌機、還流冷却器及び温度計を備えたフラスコに、(a)成分としてビスフェノールF型エポキシ樹脂(商品名:806、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量:180)1052質量部、(b)成分としてアクリル酸144質量部、メチルハイドロキノン1質量部、カルビトールアセテート850質量部、及び、ソルベントナフサ100質量部を仕込み、70℃で加熱撹拌して混合物を溶解させた。次に、得られた溶液を50℃まで冷却し、そこにトリフェニルホスフィン2質量部、及び、ソルベントナフサ75質量部を加えて100℃に加熱し、固形分酸価が1mgKOH/g以下になるまで反応させた。次に、得られた溶液を50℃まで冷却し、そこに(c)成分としてテトラヒドロ無水フタル酸745質量部、カルビトールアセテート75質量部、及び、ソルベントナフサ75質量部を加え、80℃で3時間反応させた。これにより、(A)成分としての、固形分酸価80mgKOH/g、固形分62質量%の不飽和基含有ポリカルボン酸樹脂(樹脂B)を得た。
[ウレタン化合物A(分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するヒドロキシウレタン化合物)の合成]
ビスフェノールAジ(1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチル)エーテル8.72g(20mmol)、p−キシリレンジアミン3.04g(22mmol)、及び、N−メチルピロリジノン30mLを仕込み、70℃でカーボネート基が完全に消費されるまで加熱撹拌した。次に、得られた溶液を30℃に冷却し、16.25質量%の1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチルメタクリレートのトルエン溶液(2.52g)をアミノ基が消失するまで加えた。これにより、両末端メタクリロイル化ポリヒドロキシウレタン(ウレタン化合物A)を得た。
[ウレタン化合物B(分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するヒドロキシウレタン化合物)の合成]
ビスフェノールAジグリシジルエーテル17g(50mmol)、臭化リチウム0.13g(1.5mmol)、N−メチルピロリジノン60mLを仕込み、二酸化炭素を吹き込みながら80℃で1日加熱撹拌した。系を解放して加熱撹拌しながら二酸化炭素を十分に除去した後、p−キシリレンジアミン7.5g(55mmol)を加え、70℃でエポキシ基が完全に消費されるまで加熱撹拌した。次に、得られた溶液を30℃に冷却し、16.25質量%の1,3−ジオキソラン−2−オン−4−イルメチルメタクリレートのトルエン溶液(11.4g)をアミノ基が消失するまで加え、両末端メタクリロイル化ポリヒドロキシウレタン(ウレタン化合物B)を得た。
(実施例1〜4及び比較例1〜3)
表1に示す配合組成に従って、組成物A及びBを別々に配合し、それぞれ3本ロールミルで混練して調製した。次に、組成物Aを70質量部と、組成物Bを30質量部とを混合し、感光性樹脂組成物(レジストインキ組成物)を得た。
なお、表1中の各材料の詳細は以下の通りである。
*1:イルガキュア907(商品名、チバスペシャリティ・ケミカルズ社製)、
*2:カヤキュアDETX−S(商品名、日本化薬(株)製)、
*3:XER−91(商品名、日本合成ゴム社製、両末端カルボキシル基変性ブタジエン−アクリロニトリル共重合体)、
*4:YP−50(商品名、東都化成(株)製)、
*5:BL3257(商品名、住友バイエルンウレタン社製)、
*6:C11−A(商品名、四国化成工業(株)製)、
*7:ESLV−120TE(商品名、新日鐵化学(株)製)、
*8:カヤラッドDPHA(商品名、日本化薬(株)製)。
Figure 2008225244

(評価基板の作製)
実施例1〜4及び比較例1〜3の感光性樹脂組成物をスクリーン印刷法により、120メッシュのテトロンスクリーンを用いて、乾燥後の厚さが約30μmとなるように、銅配線を施した厚さ22μmのポリイミドフィルムに塗布し、熱風循環式乾燥機により80℃で30分間乾燥させた。これにより、ポリイミドフィルム、銅配線、及び、感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層をこの順に有する評価基板を得た。
得られた評価基板を用い、以下に示した方法により各特性の評価を行った。得られた結果をまとめて表2に示す。
(現像性)
評価基板の感光性樹脂組成物層にビアマスク開口寸法が100μmのマスクを置き、紫外線露光装置を用いて積算露光量500mJ/cmの紫外線を照射した後、1%の炭酸ナトリウム水溶液で60秒間、1.8kgf/cmの圧力でスプレー現像を行った。その後、評価基板を目視観察することにより現像残りの有無を確認し、以下の基準に従って評価を行った。
A:現像残りなし、
B:現像残りあり。
(密着性)
評価基板の感光性樹脂組成物層に紫外線露光装置を用いて積算露光量500mJ/cmの紫外線を照射した後、1%の炭酸ナトリウム水溶液で60秒間、1.8kgf/cmの圧力でスプレー現像を行った。この評価基板を用い、JIS K5400に準じた方法により、剥離試験を行った。すなわち、評価基板の感光性樹脂組成物層に1mmの碁盤目を100個作成して、碁盤目にセロハンテープを貼り付けた後に引き剥がした。引き剥がし後の碁盤目の剥離状態を観察し、以下の基準に従って密着性の評価を行った。
A:碁盤目の90/100以上が剥離無し、
B:碁盤目の50/100以上90/100未満が剥離無し、
C:碁盤目の50/100未満が剥離無し。
(試験板の作製)
評価基板の感光性樹脂組成物層に所定のパターンを有するネガマスクを密着させ、紫外線露光装置を用いて500mJ/cmの紫外線を照射した。その後、1%の炭酸ナトリウム水溶液で60秒間、1.8kgf/cmの圧力でスプレー現像し、未露光部を溶解現像した。次に、150℃で1時間の加熱を行い、試験板を得た。以下の各特性の評価は、この試験板を用いて行った。
(はんだ耐熱性)
試験板の感光性樹脂組成物層にロジン系フラックスを塗布した後、260℃のはんだ槽に10秒間浸漬した。これを1サイクルとして、6サイクル繰り返した後、感光性樹脂組成物層の外観を目視観察し、以下の基準に従ってはんだ耐熱性の評価を行った。
A:感光性樹脂組成物層の外観に異常(剥離、フクレ)がなく、はんだのもぐりがない、
B:感光性樹脂組成物層の外観に異常(剥離、フクレ)があるか、又は、はんだのもぐりがある。
(耐電食性)
試験板を85℃、85%RH、100Vの条件で1000時間又は2000時間放置した後、感光性樹脂組成物層の絶縁抵抗値を測定し、以下の基準に従って耐電食性の評価を行った。
A:絶縁抵抗値が1×1012Ω以上、
B:絶縁抵抗値が1×1012Ω未満。
(可とう性)
試験板をハゼ折りで180°折り曲げた際の状態を目視観察し、以下の基準に従って可とう性の評価を行った。
A:感光性樹脂組成物層に割れがない、
B:感光性樹脂組成物層に割れがある。
(耐熱衝撃性)
試験板を、−55℃で30分間放置した後に、125℃で30分間放置する過程を1サイクルとして、これを1000サイクル行った後の感光性樹脂組成物層を目視及び顕微鏡で観察し、以下の基準に従って耐熱衝撃性の評価を行った。
A:クラック発生なし、
B:クラック発生あり。
(耐PCT性)
試験板を、121℃、2気圧の飽和水蒸気下で所定時間放置した(PCT処理)後、感光性樹脂組成物層の外観を目視観察した。次に、PCT処理後の試験板を用いて密着性試験と同様の剥離試験を行った。感光性樹脂組成物層の外観は以下の基準に従い、密着性は密着性試験と同様の基準に従って、PCT処理後の感光性樹脂組成物層外観及び密着性の評価を行った。
A:感光性樹脂組成物層の外観に異常(剥離、フクレ)がない、
B:感光性樹脂組成物層の外観に異常(剥離、フクレ)がある。
Figure 2008225244

本発明は、プリント配線板や半導体パッケージ等の電気、電子材料分野において有用な感光性樹脂組成物を提供する。より詳しくは、本発明は、フレキシブルプリント配線板、高密度多層基板、テープキャリア等に有用な、可とう性、現像性、密着性、耐PCT性、耐電食性及び耐熱衝撃性に優れたソルダーレジスト、層間絶縁膜(ビルドアップ材)又はめっきレジスト等を形成することが可能な感光性樹脂組成物、それを用いた感光性エレメント、レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法を提供する。
図1は、本発明の感光性エレメントの好適な一実施形態を示す模式断面図である。
符号の説明
1…感光性エレメント、10…支持体、14…感光性樹脂組成物層。

Claims (8)

  1. (A)(a)分子内に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ化合物と(b)不飽和基含有モノカルボン酸とのエステル化物に、更に(c)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物を付加した付加反応生成物である酸変性ビニル基含有エポキシ樹脂と、
    (B)光重合開始剤と、
    (C)希釈剤と、
    (D)硬化剤と、
    (E)分子内に少なくとも2つの(メタ)アクリロイル基を有するウレタン化合物と、
    を含有する感光性樹脂組成物。
  2. 前記(a)エポシキ化合物が、下記一般式(I)で表される化合物である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
    Figure 2008225244


    [式中、Rは水素原子又はグリシジル基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示す。なお、複数存在するR及びRのそれぞれは同一でも異なっていてもよい。]
  3. (F)エラストマーを更に含有する、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
  4. (G)フェノキシ樹脂を更に含有する、請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  5. (H)ブロックイソシアネートを更に含有する、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  6. 支持体と、該支持体上に形成された請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層と、を備える感光性エレメント。
  7. 請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂組成物層を基板上に積層し、前記感光性樹脂組成物層に活性光線を画像状に照射して露光部を光硬化せしめ、次いで、未露光部を現像により除去する、レジストパターンの形成方法。
  8. 請求項7に記載のレジストパターンの形成方法により、基板上に永久マスクを形成する、プリント配線板の製造方法。
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