JP2014156601A - 硬化性樹脂組成物、そのドライフィルム及び硬化物並びにそれらを用いたプリント配線板 - Google Patents

硬化性樹脂組成物、そのドライフィルム及び硬化物並びにそれらを用いたプリント配線板 Download PDF

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Abstract

【課題】電気特性および可撓性、低反り性に優れ、クラックの発生および外観不良の発生が抑制された硬化性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】(A)カルボキシル基含有ウレタン樹脂、(B)光重合開始剤、および、(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーを含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物である。前記(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーが、表面がシリカで被覆されたウレタン樹脂であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、硬化性樹脂組成物、そのドライフィルム及び硬化物並びにそれらを用いたプリント配線板に関する。
従来から、電子機器に搭載されるプリント配線板及びフレキシブル配線板(以下、FPCと略称する)の構成要素の一つである塗膜(硬化被膜)を得るための硬化性樹脂組成物に、有機フィラーを配合することが知られている。例えば、塗膜を難燃化するために、難燃性を付与しうるリン含有化合物や耐熱性に優れるエポキシ樹脂を硬化性樹脂組成物に配合すると、配線板の切断加工時や熱衝撃試験時等において硬化被膜にクラックが発生しやすくなることがある。このような硬化被膜のクラック発生を抑制するために、例えば、特許文献1には、ポリウレタン微粒子を含有するアルカリ現像型の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物が開示されている。また、優れた機能特性を付与することを目的として無機フィラーを高配合したことによる硬化被膜のクラック発生を抑制するために、特許文献2には、特定の弾性率及び平均粒径の有機フィラーを含有する硬化性樹脂組成物が開示されている。
特開2002−293882号公報(特許請求の範囲) 特開2009−102623号公報(特許請求の範囲)
しかしながら、有機フィラーを用いる場合、プリント配線板やFPCの製造工程、即ちプレス工程において、有機フィラーがつぶれ、プレス機が当たった部分に光沢が生まれ、硬化被膜全体としてムラになってしまうという外観不良の発生が問題となっていた。また、有機フィラーと樹脂成分のなじみの悪さ、硬化被膜の電気特性についても改良の要求があった。一方、薄型のFPCにおいては、硬化性樹脂組成物を硬化してなる被膜の影響によって、FPCに反りが生じてしまうことがあるという問題があった。
そこで本発明の目的は、電気特性および可撓性、低反り性に優れ、クラックの発生および外観不良の発生が抑制された硬化性樹脂組成物を提供することにある。
本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、表面がシリカにより被覆された有機フィラーを用いることにより上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の硬化性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有ウレタン樹脂、(B)光重合開始剤、および、(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーを含有することを特徴とするものである。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーが、表面がシリカで被覆されたウレタン樹脂であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記(A)カルボキシル基含有樹脂が、ビスフェノールA構造、ビスフェノールF構造、ビフェノール構造、ビフェノールノボラック構造、ビスキシレノール構造、ビフェニルノボラック構造およびウレタン構造からなる群から選ばれる1種以上の部分構造を有するカルボキシル基含有樹脂であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに、(D)難燃剤を含有することが好ましい。
前記(D)難燃剤が、リン含有化合物であることが好ましい。
前記リン含有化合物が、フェノキシホスファゼンオリゴマーまたはホスフィン酸金属塩であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに、(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂を含有することが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、ソルダーレジスト形成用であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、黒色であることが好ましい。
本発明のドライフィルムは、前記いずれかの硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥してなることを特徴とするものである。
本発明の硬化被膜は、前記いずれかの硬化性樹脂組成物、または、前記ドライフィルムを熱硬化および光硬化の少なくとも何れか一方を行うことによって得られることを特徴とするものである。
本発明のプリント配線板は、前記硬化被膜を備えることを特徴とするものである。
本発明により、電気特性および可撓性、低反り性に優れ、クラックの発生および外観不良の発生が抑制された硬化性樹脂組成物を提供することが可能となる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有樹脂および(B)光重合開始剤を含有する樹脂組成物において、(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーを含有することを特徴とするものである。
表面がシリカで被覆された有機フィラーを配合することで、硬化被膜のクラックの発生を抑制しながら、プレス工程時の外観不良の発生についても抑えることができる。また、シリカで被覆された有機フィラーは、樹脂成分との馴染みもよいため絶縁信頼性に優れることがわかった。
また、本発明の硬化性樹脂組成物に、(D)難燃剤としてリン含有化合物を配合し、さらに(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂を配合することによって、硬化物の難燃性に優れた硬化性樹脂組成物が得られることがわかった。
また、本発明の硬化性樹脂組成物を黒色とすることにより、隠蔽性に優れた硬化性樹脂組成物が得られることがわかった。特に、黒色着色剤と黒色以外の着色剤を含有することにより黒色化することによって、解像性に優れるにもかかわらず、より隠蔽性に優れた硬化性樹脂組成物を得られることがわかった。
以下、各成分について詳細に説明する。
[(A)カルボキシル基含有樹脂]
上記(A)カルボキシル基含有樹脂としては、公知のカルボキシル基を含む樹脂を用いることができる。カルボキシル基の存在により、樹脂組成物をアルカリ現像性とすることができる。また、本発明の硬化性樹脂組成物を光硬化性にすることや耐現像性の観点から、カルボキシル基の他に、分子内にエチレン性不飽和結合を有することが好ましいが、エチレン性不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂のみを(A)成分として用いることもできる。(A)成分の樹脂がエチレン性不飽和結合を有さない場合は、組成物を光硬化性とするために、分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(光重合性モノマー)を併用する必要がある。エチレン性不飽和二重結合としては、アクリル酸もしくはメタアクリル酸又はそれらの誘導体由来のものが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物に用いることができるカルボキシル基含有樹脂の具体例としては、以下に列挙するような化合物(オリゴマー及びポリマーのいずれでもよい)が挙げられる。
(1)(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸と、スチレン、α−メチルスチレン、低級アルキル(メタ)アクリレート、イソブチレン等の不飽和基含有化合物との共重合により得られるカルボキシル基含有樹脂。
(2)脂肪族ジイソシアネート、分岐脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート等のジイソシアネートと、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のカルボキシル基含有ジアルコール化合物及びポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、アクリル系ポリオール、ビスフェノールA系アルキレンオキシド付加体ジオール、フェノール性ヒドロキシル基及びアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物等のジオール化合物の重付加反応によるカルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(3)脂肪族ジイソシアネート、分岐脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネート等のジイソシアネート化合物と、ポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、アクリル系ポリオール、ビスフェノールA系アルキレンオキシド付加体ジオール、フェノール性ヒドロキシル基及びアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物等のジオール化合物の重付加反応によるウレタン樹脂の末端に酸無水物を反応させてなる末端カルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(4)ジイソシアネートと、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノール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S型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂等の2官能エポキシ樹脂の(メタ)アクリレートもしくはその部分酸無水物変性物、カルボキシル基含有ジアルコール化合物及びジオール化合物の重付加反応による感光性カルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(5)上記(2)又は(4)の樹脂の合成中に、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の分子中に1つの水酸基と1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を加え、末端(メタ)アクリル化したカルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(6)上記(2)又は(4)の樹脂の合成中に、イソホロンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの等モル反応物など、分子中に1つのイソシアネート基と1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を加え、末端(メタ)アクリル化したカルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(7)後述するような多官能(固形)エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を反応させ、側鎖に存在する水酸基に無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等の2塩基酸無水物を付加させた感光性カルボキシル基含有樹脂。
(8)2官能(固形)エポキシ樹脂の水酸基をさらにエピクロロヒドリンでエポキシ化した多官能エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を反応させ、生じた水酸基に2塩基酸無水物を付加させた感光性カルボキシル基含有樹脂。
(9)後述するような多官能オキセタン樹脂にジカルボン酸を反応させ、生じた1級の水酸基に2塩基酸無水物を付加させたカルボキシル基含有ポリエステル樹脂。
(10)1分子中に複数のフェノール性水酸基を有する化合物とエチレンオキシド、プロピレンオキシドなどのアルキレンオキシドとを反応させて得られる反応生成物に不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、得られる反応生成物に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(11)1分子中に複数のフェノール性水酸基を有する化合物とエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状カーボネート化合物とを反応させて得られる反応生成物に不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、得られる反応生成物に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(12)1分子中に複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物に、p−ヒドロキシフェネチルアルコール等の1分子中に少なくとも1個のアルコール性水酸基と1個のフェノール性水酸基を有する化合物と、(メタ)アクリル酸等の不飽和基含有モノカルボン酸とを反応させ、得られた反応生成物のアルコール性水酸基に対して、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、アジピン酸等の多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(13)上記(1)〜(12)のいずれかの樹脂にさらにグリシジル(メタ)アクリレート、α−メチルグリシジル(メタ)アクリレート等の分子中に1つのエポキシ基と1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を付加してなる感光性カルボキシル基含有樹脂。
上記のようなカルボキシル基含有樹脂は、バックボーン・ポリマーの側鎖に多数のカルボキシル基を有するため、希アルカリ水溶液による現像が可能になる。
また、上記カルボキシル基含有樹脂の酸価は、20〜200mgKOH/gの範囲が好ましく、より好ましくは40〜150mgKOH/gの範囲である。カルボキシル基含有樹脂の酸価が20mgKOH/g以上の場合、塗膜の密着性が良好となり、アルカリ現像が良好となる。一方、酸価が200mgKOH/g以下の場合には、現像液による露光部の溶解を抑制できるために、必要以上にラインが痩せたり、場合によっては、露光部と未露光部の区別なく現像液で溶解剥離したりすることを抑制して、良好にレジストパターンを描画することができる。
また、本発明で用いるカルボキシル基含有樹脂の重量平均分子量は、樹脂骨格により異なるが、2,000〜150,000、さらには5,000〜100,000の範囲が好ましい。重量平均分子量が2,000以上の場合、タックフリー性能が良好であり、露光後の塗膜の耐湿性が良好で、現像時に膜減りを抑制し、解像度の低下を抑制できる。一方、重量平均分子量が150,000以下の場合、現像性が良好で、貯蔵安定性にも優れる。
上記のカルボキシル基含有樹脂の中でも、上記樹脂の合成に用いられる多官能エポキシ樹脂が、ビスフェノールA構造、ビスフェノールF構造、ビフェノール構造、ビフェノールノボラック構造、ビスキシレノール構造、ビフェニルノボラック構造およびウレタン構造からなる群から選ばれる1種以上の部分構造を有する多官能エポキシ樹脂またはその水添化合物であるカルボキシル基含有樹脂が、得られる硬化物の低反り、折り曲げ耐性の観点から好ましい。
また、ウレタン構造を有するカルボキシル基含有樹脂の中でも、イソシアネート基を有する成分(ジイソシアネートも含む)として、イソシアネート基が直接ベンゼン環に結合していないジイソシアネートを用いて得られるカルボキシル基含有ウレタン樹脂が、黄変がなく、隠蔽性に有効で、かつ紫外線吸収が少ないため、アルカリ現像性組成物とした際に解像性に優れる特徴があり、好ましい。
尚、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレート及びそれらの混合物を総称する用語であり、他の類似の表現についても同様である。
上記したような(A)カルボキシル基含有樹脂の配合量は、全組成物中に、好ましくは5〜60質量%、より好ましくは10〜60質量%、さらに好ましくは20〜60質量%、特に好ましくは30〜50質量%である。5〜60質量%の場合、塗膜強度が良好であり、組成物の粘性が適度で、塗布性等を向上できる。
[(B)光重合開始剤]
(B)光重合開始剤としては、公知の光重合開始剤を用いることができ、例えば、オキシムエステル基を有するオキシムエステル系光重合開始剤、α−アミノアセトフェノン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤からなる群から選択される1種以上の光重合開始剤を好適に使用することができる。
オキシムエステル系光重合開始剤としては、市販品として、BASFジャパン社製のCGI−325、イルガキュアー OXE01、イルガキュアー OXE02、ADEKA社製N−1919、NCI−831などが挙げられる。また、分子内に2個のオキシムエステル基を有する光重合開始剤も好適に用いることができ、具体的には、下記一般式で表されるカルバゾール構造を有するオキシムエステル化合物が挙げられる。
Figure 2014156601

(式中、Xは、水素原子、炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、フェニル基、フェニル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、ナフチル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)を表し、Y、Zはそれぞれ、水素原子、炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン基、フェニル基、フェニル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、ナフチル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、アンスリル基、ピリジル基、ベンゾフリル基、ベンゾチエニル基を表し、Arは、結合か、炭素数1〜10のアルキレン、ビニレン、フェニレン、ビフェニレン、ピリジレン、ナフチレン、チオフェン、アントリレン、チエニレン、フリレン、2,5−ピロール−ジイル、4,4’−スチルベン−ジイル、4,2’−スチレン−ジイルを表し、nは0か1の整数である。)
特に、上記一般式中、X、Yが、それぞれメチル基又はエチル基であり、Zはメチル基又はフェニル基であり、nは0であり、Arは、結合か、フェニレン、ナフチレン、チオフェン又はチエニレンであることが好ましい。
また、好ましいカルバゾールオキシムエステル化合物として、下記一般式で表すことができる化合物を挙げることもできる。
Figure 2014156601
(式中、Rは、炭素原子数1〜4のアルキル基、または、ニトロ基、ハロゲン原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
は、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、または、炭素原子数1〜4のアルキル基もしくはアルコキシ基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
は、酸素原子または硫黄原子で連結されていてもよく、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基で置換されていてもよいベンジル基を表す。
は、ニトロ基、または、X−C(=O)−で表されるアシル基を表す。Xは、炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいアリール基、チエニル基、モルホリノ基、チオフェニル基、または、下記式で示される構造を表す。)
Figure 2014156601
その他、特開2004−359639号公報、特開2005−097141号公報、特開2005−220097号公報、特開2006−160634号公報、特開2008−094770号公報、特表2008−509967号公報、特表2009−040762号公報、特開2011−80036号公報記載のカルバゾールオキシムエステル化合物等を挙げることができる。
このようなオキシムエステル系光重合開始剤の配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01〜5質量部とすることが好ましい。0.01質量部以上の場合、光硬化性が良好であり、耐薬品性などの塗膜特性が良好となる。一方、5質量部以下の場合、塗膜表面での光吸収が良好となり、深部硬化性が向上する。より好ましくは、0.5〜3質量部である。
α−アミノアセトフェノン系光重合開始剤としては、具体的には2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノンなどが挙げられる。市販品としては、BASFジャパン社製のイルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー379などが挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、具体的には2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルホスフィンオキサイドなどが挙げられる。市販品としては、BASFジャパン社製のルシリンTPO、BASFジャパン社製のイルガキュアー819などが挙げられる。
これらα−アミノアセトフェノン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤の配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01〜15質量部であることが好ましい。0.01質量部以上の場合、光硬化性が良好であり、耐薬品性などの塗膜特性の低下を抑制できる。一方、15質量部以下の場合、アウトガスが低減し、さらに塗膜表面での光吸収が良好となり、深部硬化性が向上する。より好ましくは0.5〜10質量部である。
上記光重合開始剤の他に、光開始助剤、増感剤を用いることができる。感光性樹脂組成物に好適に用いることができる光重合開始剤、光開始助剤及び増感剤としては、ベンゾイン化合物、アセトフェノン化合物、アントラキノン化合物、チオキサントン化合物、ケタール化合物、ベンゾフェノン化合物、3級アミン化合物、及びキサントン化合物などを挙げることができる。
ベンゾイン化合物としては、具体的には、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどが挙げられる。
アセトフェノン化合物としては、具体的には、例えばアセトフェノン、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などが挙げられる。
アントラキノン化合物としては、具体的には、例えば2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノンなどが挙げられる。
チオキサントン化合物としては、具体的には、例えば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などが挙げられる。
ケタール化合物としては、具体的には、例えば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などが挙げられる。
ベンゾフェノン化合物としては、具体的には、例えばベンゾフェノン、4−ベンゾイルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−エチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−プロピルジフェニルスルフィドなどが挙げられる。
3級アミン化合物としては、具体的には、例えばエタノールアミン化合物、ジアルキルアミノベンゼン構造を有する化合物、例えば、市販品では、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン(日本曹達社製ニッソキュアーMABP)、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン(保土ヶ谷化学社製EAB)などのジアルキルアミノベンゾフェノン、7−(ジエチルアミノ)−4−メチル−2H−1−ベンゾピラン−2−オン(7−(ジエチルアミノ)−4−メチルクマリン)などのジアルキルアミノ基含有クマリン化合物、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬社製カヤキュアーEPA)、2−ジメチルアミノ安息香酸エチル(インターナショナルバイオ−シンセエティックス社製Quantacure DMB)、4−ジメチルアミノ安息香酸(n−ブトキシ)エチル(インターナショナルバイオ−シンセエティックス社製Quantacure BEA)、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエチルエステル(日本化薬社製カヤキュアーDMBI)、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル(Van Dyk社製Esolol 507)などが挙げられる。
これらのうち、チオキサントン化合物及び3級アミン化合物が好ましい。特に、チオキサントン化合物が含まれることが、深部硬化性の面から好ましい。中でも、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などのチオキサントン化合物を含むことが好ましい。
このようなチオキサントン化合物の配合量としては、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましい。チオキサントン化合物の配合量が20質量部以下の場合、厚膜硬化性が良好であり、製品のコストダウンに繋がる。より好ましくは10質量部以下である。
また、3級アミン化合物としては、ジアルキルアミノベンゼン構造を有する化合物が好ましく、中でも、ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物、最大吸収波長が350〜450nmの範囲内にあるジアルキルアミノ基含有クマリン化合物及びケトクマリン類が特に好ましい。
ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物としては、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンが、毒性も低く好ましい。ジアルキルアミノ基含有クマリン化合物は、最大吸収波長が350〜410nmと紫外線領域にあるため、着色が少なく、無色透明な硬化被膜はもとより、着色顔料を用い、着色顔料自体の色を反映した着色硬化被膜を提供することが可能となる。特に、7−(ジエチルアミノ)−4−メチル−2H−1−ベンゾピラン−2−オンが、波長400〜410nmのレーザー光に対して優れた増感効果を示すことから好ましい。
このような3級アミン化合物の配合量としては、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましい。3級アミン化合物の配合量が0.1質量部以上の場合、十分な増感効果を得ることができる。一方、20質量部以下の場合、3級アミン化合物による塗膜の表面での光吸収が良好となり、深部硬化性が向上する。より好ましくは0.1〜10質量部である。
これらの光重合開始剤、光開始助剤及び増感剤は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の混合物として使用することもできる。
このような光重合開始剤、光開始助剤、及び増感剤の総量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して35質量部以下であることが好ましい。35質量部以下の場合、これらの光吸収による深部硬化性の低下を抑制できる。
なお、上記したような光重合開始剤、光開始助剤、及び増感剤は、特定の波長を吸収するため、場合によっては感度が低くなり、紫外線吸収剤として働くことがある。しかしながら、これらは組成物の感度を向上させることだけの目的に用いられるものではない。必要に応じて特定の波長の光を吸収させて、表面の光反応性を高め、レジストのライン形状及び開口を垂直、テーパー状、逆テーパー状に変化させるとともに、ライン幅や開口径の加工精度を向上させることができる。
[(C)表面がシリカで被覆された有機フィラー]
上記(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーは、ポリマーからなる微粒子であって、表面がシリカで被覆されているものであれば、いずれも使用することができる。シリカ被覆の方法は特に限定されない。シリカ被覆の厚みは、エネルギー分散型X線分析(EDX)によりケイ素(Si)の存在が確認できる程度の厚みであればよい。有機フィラーの平均粒径は特に限定されず、フィラーとして使用可能な粒径であればよい。好ましい平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定した体積平均での粒度分布測定結果から求められる平均粒子径として、0.1μm〜30μmであり、より好ましくは、0.1μm〜10μmである。
上記(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーの配合量は、好ましくは(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して5〜100質量部であり、より好ましくは10〜80質量部である。
上記有機フィラーを構成するポリマーとしては、例えば、ポリエステル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリエステルウレタン系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリエステルアミド系ポリマー、アクリル系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリ乳酸系ポリマー、フェノキシ系ポリマーなどが挙げられる。また、水酸基含有エラストマーや他のエラストマーであってもよい。例えば、ポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステルウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステルアミド系エラストマー、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エポキシ含有ポリブタジエン系エラストマー、アクリル含有ポリブタジエン系エラストマーが挙げられる。その他、種々の骨格を有するエポキシ樹脂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−アクリロニトリルゴムで変性した樹脂なども使用できる。これらのポリマーは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の混合物として使用してもよい。上記ポリマーの中でも、ポリウレタン系ポリマーが好ましく、ウレタン樹脂がより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、得られる硬化物の物理的強度等を上げるために、必要に応じて、前記(C)表面がシリカで被覆された有機フィラー以外のフィラーを配合することができる。このようなフィラーとしては、公知慣用の無機フィラーを使用できるが、特に硫酸バリウム、球状シリカ及びタルクが好ましく用いられる。また、難燃性を付与する目的で、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト類、ベーマイトなども使用することができる。さらに、1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物や上記多官能エポキシ樹脂にナノシリカを分散したHanse−Chemie社製のNANOCRYL(商品名) XP 0396、XP 0596、XP 0733、XP 0746、XP 0765、XP 0768、XP 0953、XP 0954、XP 1045(何れも製品グレード名)や、Hanse−Chemie社製のNANOPOX(商品名) XP 0516、XP 0525、XP 0314(何れも製品グレード名)も使用できる。これらを単独で又は2種以上配合することができる。
上記フィラーの配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは500質量部以下、より好ましくは0.1〜300質量部、特に好ましくは、0.1〜150質量部である。フィラーの配合量が、500質量部以下の場合、硬化性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎず、印刷性が良好であり、硬化物が脆くなりにくくなる。
((D)難燃剤)
本発明の硬化性樹脂組成物には得られる硬化物の難燃性の向上を目的に慣用公知の難燃剤を使用することが好ましい。環境に対する観点から、ハロゲンを含まない難燃剤が好ましい。難燃剤としては、例えば、リン含有化合物や、硬化性樹脂組成物に難燃性を付与する無機フィラーである水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト類及びベーマイト等を配合してもよい。難燃剤の中でも、リン含有化合物が好ましい。難燃剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
リン含有化合物としては、有機リン系難燃剤として公知のものが挙げられる。そのような有機リン系難燃剤のうち好適なものとしては、リン酸エステル及び縮合リン酸エステル、リン元素含有(メタ)アクリレート、フェノール性水酸基を有するリン含有化合物、環状フォスファゼン化合物、ホスファゼンオリゴマー、ホスフィン酸金属塩、下記一般式(I)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2014156601

(式中、R、R及びRは、それぞれ独立に、ハロゲン原子以外の置換基を示す。)
上記一般式(I)中、R、Rは水素原子または炭素原子数1〜4のアルキル基であることが好ましく、Rは、水素原子、シアノ基で置換されていてもよい炭素原子数1〜4のアルキル基、2,5−ジヒドロキシフェニル基、または3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル基であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
上記一般式(I)で表されるリン含有化合物の市販品としては、HCA、SANKO−220、M−ESTER、HCA−HQ(いずれも三光社の商品名)等がある。
リン元素含有(メタ)アクリレートは、リン元素を有しており、且つ、分子中に複数の(メタ)アクリロイル基を有する化合物がよく、具体的には、上記一般式(I)におけるRとRが水素原子であり、Rが(メタ)アクリレート誘導体である化合物が挙げられる。一般に9,10−ジヒドロー9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイドと公知慣用の多官能(メタ)アクリレートモノマーとのマイケル付加反応により合成することができる。
上記の(メタ)アクリレートモノマーとしては、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、プロピレングリコールなどのグリコールのジアクリレート類;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、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシアヌレートなどの多価アルコール又はこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物もしくはカプロラクトン付加物などの多価アクリレート類;フェノキシアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、及びこれらのフェノール類のエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物などの多価アクリレート類;及び上記ポリアルコール類のウレタンアクリレート類、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリ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などのグリシジルエーテルの多価アクリレート類;及びメラミンアクリレート、及び上記アクリレートに対応する各メタクリレート類の少なくとも何れか1種などが挙げられる。
フェノール性水酸基を有するリン含有化合物は、疎水性、耐熱性が高く、加水分解による電気特性の低下が無く、はんだ耐熱性が高い。また、好適な組み合わせとして、熱硬化性樹脂のうちエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ基と反応しネットワークに取り込まれるので硬化後にブリードアウトすることが無いという利点が得られる。フェノール性水酸基を有するリン含有化合物のうち、好ましいものとしては、上記一般式(I)中、Rが、水酸基で置換されたフェニル基であるものが挙げられる。市販品としては、三光社製HCA−HQなどがある。
オリゴマーもしくはポリマーであるリン含有化合物は、アルキル鎖の影響により折り曲げ性の低下が少なく、また分子量が大きいため硬化後のブリードアウトが無いという利点が得られる。市販品としては、三光社製M−Ester−HP、東洋紡社製リン含有バイロン337などがある。
ホスファゼンオリゴマーとしては、フェノキシホスファゼン化合物が有効であり、置換もしくは無置換フェノキシホスファゼンオリゴマー又は3量体、4量体、5量体の環状物があり、液状や固体粉末のものがあるが、いずれも好適に使用することができる。市販品としては、伏見製薬所社製FP−100、FP−300、FP−390などがある。この中でも、アルキル基もしくは水酸基やシアノ基などの極性基で置換されたフェノキシホスファゼンオリゴマーが、カルボキシル基含有樹脂への溶解性が高く、多量に添加しても再結晶などの不具合がないため好ましい。
また他のホスファゼンオリゴマーとして、下記一般式(II)で表されるリン元素含有ジカルボン酸およびその無水物の少なくとも何れか1種と、アクリレート化合物とを反応して得られる、分子内に1以上の(メタ)アクリレートを含有する化合物である。
Figure 2014156601
上記一般式(II)中のR、Rで表される炭素原子数1〜6の炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1〜6のアルキル基、炭素原子数1〜6のアルケニル基、シクロアルキル基、フェニル基が挙げられる。炭素原子数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第二ブチル基、第三ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、第三ペンチル基、ヘキシル基等、炭素原子数1〜6のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、3−ブテニル基、イソブテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等が挙げられる。炭素原子数1〜6の炭化水素基は分岐および置換の何れか一方がされていてもよい。
上記リン元素含有ジカルボン酸またはその無水物の例としては、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイドとイタコン酸とを反応させて得られる化合物およびその無水物等が挙げられる。
上記アクリレート化合物としては、上記ジカルボン酸またはその無水物の、カルボキシル基またはカルボン酸無水物と反応する官能基を有するアクリレート化合物が好ましい。かかる反応によってアクリレート残基を付加することができる。そのようなアクリレート化合物は、分子内に1つの(メタ)アクリレート基を含有する単官能アクリレートでも、分子内に2以上の(メタ)アクリレート基を含有する多官能アクリレートでもよい。上記官能基としては、エポキシ基、水酸基、アミノ基等が挙げられる。エポキシ基を有するアクリレート化合物としては、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メチル−2,3−エポキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。水酸基を有するアクリレート化合物としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等が挙げられる。アミノ基を有するアクリレート化合物としては、ジエチルアミノエチルアクリレート等が挙げられる。上記官能基の中でも、エポキシ基、水酸基がより好ましい。
上記官能基で付加する反応方法は、従来公知の反応方法を用いることができる。
上記ホスファゼンオリゴマーの例としては、上記例のように合成した一般式(II)のリン元素含有ジカルボン酸と、グリシジルメタクリレートとを反応して得られる1または2官能のホスファゼンオリゴマーや、一般式(II)のリン元素含有ジカルボン酸とヒドロキシ(メタ)アクリレートおよび必要に応じてジアルコールを反応して得られる2官能のホスファゼンオリゴマー等が挙げられる。
上記一般式(II)で表されるリン元素含有ジカルボン酸またはその無水物に対する上記アクリレート化合物の添加量は特に限定されないが、上記ホスファゼンオリゴマーのリン濃度が2%〜7%の範囲になるように調整して、アクリレート化合物にすることが好ましい。
上記一般式(II)で表されるリン元素含有ジカルボン酸またはその無水物を用いることで容易に両末端をアクリレート化したホスファゼンオリゴマーを得ることができる。このようにして得られた末端アクリレート化したホスファゼンオリゴマーを用いることで、可撓性、低反り性に優れ、高温プレス時におけるブリードアウトの発生がない難燃性被膜を得ることのできる優れた難燃性硬化性樹脂組成物を得ることができる。
上記ホスファゼンオリゴマーは2官能のリン元素含有アクリレートであることが、可撓性と低反り性の観点から好ましい。ホスファゼンオリゴマーが2官能の場合、耐熱性が良好となり、可撓性の低下も抑制できる。
また、上記ホスファゼンオリゴマーは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
また、ホスフィン酸金属塩を用いることにより、硬化被膜の柔軟性を損なわず難燃性を向上させることができる。このような耐熱性に優れるホスフィン酸金属塩を用いることで実装時の熱プレスにおいて難燃剤のブリードアウトを抑えることができる。
ホスフィン酸金属塩を構成するホスフィン酸の具体例としては、ホスフィン酸、ジメチルホスフィン酸、エチルメチルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、メチル−n−プロピルホスフィン酸、メタンジ(メチルホスフィン酸)、ベンゼン−1,4−(ジメチルホスフィン酸)、メチルフェニルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸及びこれらの混合物が挙げられる。
ホスフィン酸塩を構成する金属成分としては、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、ビスマス、マンガン、ナトリウム、カリウムが挙げられる。好ましくは、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛である。
ホスフィン酸金属塩の市販品としては、クラリアント社製のEXOLIT OP 930、EXOLIT OP 935などが挙げられる。
リン含有化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。リン含有化合物の配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、5〜150重量部、好ましくは10〜80質量部である。150重量部以下の場合、得られる硬化被膜の折り曲げ特性等が良好となる。
水酸化アルミニウムは、表面未処理のものであってもよく、ビニル基又はエポキシ基を末端に有するシランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸、リン酸エステル等により表面処理したものなどを使用してもよい。水酸化アルミニウムの市販品としては、昭和電工社製のハイジライトH42M、ハイジライトH42S、ハイジライトH42T、ハイジライトH42ST−V、日本軽金属社製のB1403、B1403ST、B1403T等が挙げられる。
水酸化マグネシウムとしては、天然物であっても合成物であってもよく、また、表面未処理のものであってもよく、ビニル基又はエポキシ基を末端に有するシランカップリング剤、ステアリン酸、オレイン酸、リン酸エステル等により表面処理したものなどを使用してもよい。水酸化マグネシウムの市販品としては、協和化学社製キスマ5A、キスマ5B、キスマ5E、キスマ5J、キスマ5P、キスマ5L、アルベマール社製MagnifinH5、MagnifinH7、MagnifinH10等が挙げられる。
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の難燃性を付与する無機フィラーの配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは500質量部以下、より好ましくは0.1〜300質量部、特に好ましくは、0.1〜150質量部である。フィラーの配合量が、500質量部以下の場合、硬化性樹脂組成物の粘度が高くなりすぎず、印刷性が良好であり、硬化物が脆くなりにくくなる。
((E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂)
本発明において(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂を含有することにより、難燃性を向上させることができる。(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂として分子中にビフェニルノボラック構造と、エポキシ基とを有している従来公知の各種エポキシ化合物を使用することができる。市販品としては、例えば、日本化薬社製のNC−3000−L、NC−3000、NC−3000−H、NC−3100等が挙げられる。上記(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂は1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を併用しても良い。
上記(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂の配合量は、固形分換算で、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、5〜100質量部が望ましく、好ましくは10〜70質量部の割合である。5質量部以上の場合、十分な難燃性を付与することができる。一方、100質量部以下の場合、低反り性や可撓性が良好となる。
また本発明の硬化性樹脂組成物は、更なる耐熱性向上のため、上記(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂以外に、他の熱硬化性成分を併用しても良い。熱硬化性成分としては、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、アミノ樹脂、マレイミド化合物、ベンゾオキサジン樹脂、カルボジイミド樹脂、シクロカーボネート化合物、多官能エポキシ化合物、多官能オキセタン化合物、エピスルフィド樹脂などの公知慣用の熱硬化性樹脂が使用できる。これらの中でも好ましい熱硬化性成分は、1分子中に複数の環状エーテル基および環状チオエーテル基(以下、環状(チオ)エーテル基と略称する)の少なくとも何れか1種を有する熱硬化性成分である。これら環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分は、市販されている種類が多く、その構造によって多様な特性を付与することができる。
上記分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分は、分子中に3、4または5員環の環状エーテル基、または環状チオエーテル基のいずれか一方または2種類の基を複数有する化合物であり、例えば、分子中に複数のエポキシ基を有する化合物、すなわち多官能エポキシ化合物、分子中に複数のオキセタニル基を有する化合物、すなわち多官能オキセタン化合物、分子中に複数のチオエーテル基を有する化合物、すなわちエピスルフィド樹脂などが挙げられる。
上記多官能エポキシ化合物としては、例えば、三菱化学社製のjER828、jER834、jER1001、jER1004、DIC社製のエピクロン840、エピクロン850、エピクロン1050、エピクロン2055、東都化成社製のエポトートYD−011、YD−013、YD−127、YD−128、ダウケミカル社製のD.E.R.317、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、住友化学工業社製のスミ−エポキシESA−011、ESA−014、ELA−115、ELA−128、旭化成工業社製のA.E.R.330、A.E.R.331、A.E.R.661、A.E.R.664等(何れも商品名)のビスフェノールA型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjERYL903、DIC社製のエピクロン152、エピクロン165、東都化成社製のエポトートYDB−400、YDB−500、ダウケミカル社製のD.E.R.542、住友化学工業社製のスミ−エポキシESB−400、ESB−700、旭化成工業社製のA.E.R.711、A.E.R.714等(何れも商品名)のブロム化エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER152、jER154、ダウケミカル社製のD.E.N.431、D.E.N.438、DIC社製のエピクロンN−730、エピクロンN−770、エピクロンN−865、東都化成社製のエポトートYDCN−701、YDCN−704、日本化薬社製のEPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020、EOCN−104S、RE−306、住友化学工業社製のスミ−エポキシESCN−195X、ESCN−220、旭化成工業社製のA.E.R.ECN−235、ECN−299等(何れも商品名)のノボラック型エポキシ樹脂;DIC社製のエピクロン830、三菱化学社製jER807、東都化成社製のエポトートYDF−170、YDF−175、YDF−2004等(何れも商品名)のビスフェノールF型エポキシ樹脂;東都化成社製のエポトートST−2004、ST−2007、ST−3000(商品名)等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER604、東都化成社製のエポトートYH−434、住友化学工業社製のスミ−エポキシELM−120等(何れも商品名)のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ヒダントイン型エポキシ樹脂;ダイセル化学工業社製のセロキサイド2021、CY179等(何れも商品名)の脂環式エポキシ樹脂;三菱化学社製のYL−933、ダウケミカル社製のT.E.N.、EPPN−501、EPPN−502等(何れも商品名)のトリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂;三菱化学社製のYL−6056、YX−4000、YL−6121(何れも商品名)等のビキシレノール型もしくはビフェノール型エポキシ樹脂またはそれらの混合物;日本化薬社製EBPS−200、ADEKA社製EPX−30、DIC社製のEXA−1514(商品名)等のビスフェノールS型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER157S(商品名)等のビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjERYL−931等(何れも商品名)のテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂;日産化学工業社製のTEPIC等(何れも商品名)の複素環式エポキシ樹脂;日油社製ブレンマーDGT等のジグリシジルフタレート樹脂;東都化成社製ZX−1063等のテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂;新日鐵化学社製ESN−190、ESN−360、DIC社製HP−4032、EXA−4750、EXA−4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;DIC社製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樹脂、EXA−4816、EXA−4822、EXA−4850シリーズの柔軟強靭エポキシ樹脂;日油社製CP−50S、CP−50M等のグリシジルメタアクリレート共重合系エポキシ樹脂;さらにシクロヘキシルマレイミドとグリシジルメタアクリレートの共重合エポキシ樹脂等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらのエポキシ樹脂は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂に加えて、他のエポキシ樹脂を使用する場合、2官能のエポキシ樹脂であることが可撓性、低反り性の観点から好ましく、さらには、2官能のエポキシ樹脂が粉体エポキシ樹脂であることが低反りの観点から好ましい。
上記多官能オキセタン化合物としては、ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、1,4−ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレートやそれらのオリゴマーまたは共重合体等の多官能オキセタン類の他、オキセタンアルコールとノボラック樹脂、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、カルド型ビスフェノール類、カリックスアレーン類、カリックスレゾルシンアレーン類、またはシルセスキオキサンなどの水酸基を有する樹脂とのエーテル化物などが挙げられる。その他、オキセタン環を有する不飽和モノマーとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体なども挙げられる。
上記分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有するエピスルフィド樹脂としては、例えば、三菱化学社製のYL7000(ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂)や、東都化成社製YSLV−120TEなどが挙げられる。また、同様の合成方法を用いて、ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基の酸素原子を硫黄原子に置き換えたエピスルフィド樹脂なども用いることができる。
上記分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分の配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基1当量に対して、好ましくは0.3〜2.5当量、より好ましくは、0.5〜2.0当量となる範囲である。分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分の配合量が0.3当量以上の場合、硬化被膜にカルボキシル基が残りにくく、耐熱性、耐アルカリ性、電気絶縁性などが良好である。一方、2.5当量以下の場合、低分子量の環状(チオ)エーテル基が乾燥塗膜に残存しにくく、硬化被膜の強度などが良好である。
上記分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分を使用する場合、熱硬化触媒を含有することが好ましい。そのような熱硬化触媒としては、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;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−メトキシ−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等のアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルホスフィン等のリン化合物などが挙げられる。また、市販されているものとしては、例えば四国化成工業社製の2MZ−A、2MZ−OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ(いずれもイミダゾール系化合物の商品名)、サンアプロ社製のU−CAT(登録商標)3503N、U−CAT3502T(いずれもジメチルアミンのブロックイソシアネート化合物の商品名)、DBU、DBN、U−CATSA102、U−CAT5002(いずれも二環式アミジン化合物およびその塩)などが挙げられる。特に、これらに限られるものではなく、エポキシ樹脂やオキセタン化合物の熱硬化触媒、もしくはエポキシ基およびオキセタニル基の少なくとも何れか1種とカルボキシル基の反応を促進するものであればよく、単独でまたは2種以上を混合して使用してもかまわない。また、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メラミン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等のS−トリアジン誘導体を用いることもでき、好ましくはこれら密着性付与剤としても機能する化合物を上記熱硬化触媒と併用する。
これら熱硬化触媒の配合量は、固形分換算で、分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜15.0質量部である。
上記アミノ樹脂としては、メラミン誘導体、ベンゾグアナミン誘導体などのアミノ樹脂が挙げられる。例えばメチロールメラミン化合物、メチロールベンゾグアナミン化合物、メチロールグリコールウリル化合物およびメチロール尿素化合物などがある。さらに、アルコキシメチル化メラミン化合物、アルコキシメチル化ベンゾグアナミン化合物、アルコキシメチル化グリコールウリル化合物およびアルコキシメチル化尿素化合物は、それぞれのメチロールメラミン化合物、メチロールベンゾグアナミン化合物、メチロールグリコールウリル化合物およびメチロール尿素化合物のメチロール基をアルコキシメチル基に変換することにより得られる。このアルコキシメチル基の種類については特に限定されるものではなく、例えばメトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基等とすることができる。特に人体や環境に優しいホルマリン濃度が0.2%以下のメラミン誘導体が好ましい。
上記アミノ樹脂の市販品としては、例えばサイメル300、同301、同303、同370、同325、同327、同701、同266、同267、同238、同1141、同272、同202、同1156、同1158、同1123、同1170、同1174、同UFR65、同300(以上、三井サイアナミッド社製)、ニカラックMx−750、同Mx−032、同Mx−270、同Mx−280、同Mx−290、同Mx−706、同Mx−708、同Mx−40、同Mx−31、同Ms−11、同Mw−30、同Mw−30HM、同Mw−390、同Mw−100LM、同Mw−750LM、(以上、三和ケミカル社製)等を挙げることができる。
上記イソシアネート化合物としては、分子中に複数のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物を用いることができる。ポリイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートまたは脂環式ポリイソシアネートが用いられる。芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、o−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネートおよび2,4−トリレンダイマーが挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、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、4,4−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)およびイソホロンジイソシアネートが挙げられる。脂環式ポリイソシアネートの具体例としてはビシクロヘプタントリイソシアネートが挙げられる。並びに先に挙げられたイソシアネート化合物のアダクト体、ビューレット体およびイソシアヌレート体が挙げられる。
上記ブロックイソシアネート化合物に含まれるブロック化イソシアネート基は、イソシアネート基がブロック剤との反応により保護されて一時的に不活性化された基である。所定温度に加熱されたときにそのブロック剤が解離してイソシアネート基が生成する。
ブロックイソシアネート化合物としては、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。ブロック剤と反応し得るイソシアネート化合物としては、イソシアヌレート型、ビウレット型、アダクト型等が挙げられる。ブロックイソシアネート化合物を合成する為に用いられるイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネートまたは脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネートの具体例としては、先に例示したような化合物が挙げられる。
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、クロロフェノールおよ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−ブチロラクタムおよびβ−プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;アセト酢酸エチルおよ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、乳酸メチルおよ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;コハク酸イミドおよ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;メチレンイミンおよ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。
ブロックイソシアネート化合物は市販のものであってもよく、例えば、スミジュールBL−3175、BL−4165、BL−1100、BL−1265、デスモジュールTPLS−2957、TPLS−2062、TPLS−2078、TPLS−2117、デスモサーム2170、デスモサーム2265(以上、住友バイエルウレタン社製、商品名)、コロネート2512、コロネート2513、コロネート2520(以上、日本ポリウレタン工業社製、商品名)、B−830、B−815、B−846、B−870、B−874、B−882(以上、三井武田ケミカル社製、商品名)、TPA−B80E、17B−60PX、E402−B80T(以上、旭化成ケミカルズ社製、商品名)等が挙げられる。なお、スミジュールBL−3175、BL−4265はブロック剤としてメチルエチルオキシムを用いて得られるものである。
上記ポリイソシアネート化合物またはブロックイソシアネート化合物の配合量は、固形分換算で、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜100質量部、より好ましくは、2〜70質量部である。上記配合量が、1質量部以上の場合、十分な塗膜の強靭性が得られる。一方、100質量部以下の場合、保存安定性が良好である。
本発明の硬化性樹脂組成物には、水酸基やカルボキシル基とイソシアネート基との硬化反応を促進させるためにウレタン化触媒を加えることができる。ウレタン化触媒としては、錫系触媒、金属塩化物、金属アセチルアセトネート塩、金属硫酸塩、アミン化合物、およびアミン塩の少なくとも1種よりなる群から選択される1種以上のウレタン化触媒を使用することが好ましい。
上記錫系触媒としては、例えばスタナスオクトエート、ジブチルすずジラウレートなどの有機すず化合物、無機すず化合物などが挙げられる。
上記金属塩化物としては、Cr、Mn、Co、Ni、Fe、CuおよびAlからなる群から選ばれる金属の塩化物で、例えば、塩化第二コバルト、塩化第一ニッケル、塩化第二鉄などが挙げられる。
上記金属アセチルアセトネート塩は、Cr、Mn、Co、Ni、Fe、CuおよびAlからなる群から選ばれる金属のアセチルアセトネート塩であり、例えば、コバルトアセチルアセトネート、ニッケルアセチルアセトネート、鉄アセチルアセトネートなどが挙げられる。
上記金属硫酸塩としては、Cr、Mn、Co、Ni、Fe、CuおよびAlからなる群から選ばれる金属の硫酸塩で、例えば、硫酸銅などが挙げられる。
上記アミン化合物としては、例えば、従来公知のトリエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、N−メチルモルフォリン、N−エチルモルフォリン、N,N−ジメチルエタノールアミン、ジモルホリノジエチルエーテル、N−メチルイミダゾール、ジメチルアミノピリジン、トリアジン、N’−(2−ヒドロキシエチル)−N,N,N’−トリメチル−ビス(2−アミノエチル)エーテル、N,N−ジメチルヘキサノールアミン、N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)−N,N’,N”,N”−テトラメチルジエチレントリアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N’,N”,N”−テトラメチルジエチレントリアミン、N,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)プロパンジアミン、N−メチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、ビス(N,N−ジメチルアミノプロピル)アミン、ビス(N,N−ジメチルアミノプロピル)イソプロパノールアミン、2−アミノキヌクリジン、3−アミノキヌクリジン、4−アミノキヌクリジン、2−キヌクリジオール、3−キヌクリジノール、4−キヌクリジノール、1−(2’−ヒドロキシプロピル)イミダゾール、1−(2’−ヒドロキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2’−ヒドロキシエチル)イミダゾール、1−(2’−ヒドロキシエチル)−2−メチルイミダゾール、1−(2’−ヒドロキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(3’−アミノプロピル)イミダゾール、1−(3’−アミノプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(3’−ヒドロキシプロピル)イミダゾール、1−(3’−ヒドロキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、N,N−ジメチルアミノプロピル−N’−(2−ヒドロキシエチル)アミン、N,N−ジメチルアミノプロピル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミン、N,N−ジメチルアミノプロピル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミン、N,N−ジメチルアミノエチル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミン、N,N−ジメチルアミノエチル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミン、メラミンおよびベンゾグアナミンの少なくとも何れか1種などが挙げられる。
上記アミン塩としては、例えば、DBU(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7)等の有機酸塩系のアミン塩などが挙げられる。
上記ウレタン化触媒の配合量は、固形分換算で、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01〜20質量部、より好ましくは0.5〜10.0質量部である。
(着色剤)
本発明の硬化性樹脂組成物は、着色剤を配合することができる。着色剤としては、赤、青、緑、黄、紫、橙、茶、白、黒などの慣用公知の着色剤を使用することができ、顔料、染料、色素のいずれでもよい。具体的には、カラーインデックス(C.I.;ザ ソサイエティ オブ ダイヤーズ アンド カラリスツ(The Society of Dyers and Colourists)発行)番号が付されているものを挙げることができる。但し、環境負荷低減並びに人体への影響の観点からハロゲンを含有しない着色剤であることが好ましい。
赤色着色剤:
赤色着色剤としてはモノアゾ系、ジズアゾ系、アゾレーキ系、ベンズイミダゾロン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系、縮合アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系などがあり、具体的には、下記のようなカラーインデックス番号が付されているものを挙げることができる。
モノアゾ系:Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 14,15, 16, 17, 21, 22, 23, 31, 32, 112, 114, 146, 147, 151, 170, 184, 187, 188,193, 210, 245, 253, 258, 266, 267, 268, 269;
ジスアゾ系:Pigment Red 37, 38, 41;
モノアゾレーキ系:Pigment Red 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49:1,49:2, 50:1, 52:1, 52:2, 53:1, 53:2, 57:1, 58:4, 63:1, 63:2, 64:1, 68;
ベンズイミダゾロン系:Pigment Red 171, Pigment Red 175,Pigment Red 176, Pigment Red 185, Pigment Red 208;
ぺリレン系:Solvent Red 135, Solvent Red 179, Pigment Red123, Pigment Red 149, Pigment Red 166, Pigment Red 178, Pigment Red 179,Pigment Red 190, Pigment Red 194, Pigment Red 224;
ジケトピロロピロール系:Pigment Red 254, Pigment Red 255,Pigment Red 264, Pigment Red 270, Pigment Red 272;
縮合アゾ系:Pigment Red 220, Pigment Red 144, Pigment Red166, Pigment Red 214, Pigment Red 220, Pigment Red 221, Pigment Red 242;
アントラキノン系:Pigment Red 168, Pigment Red 177, PigmentRed 216, Solvent Red 149, Solvent Red 150, Solvent Red 52, Solvent Red 207;
キナクリドン系:Pigment Red 122, Pigment Red 202, PigmentRed 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209.
青色着色剤:
青色着色剤としてはフタロシアニン系、アントラキノン系があり、顔料系はピグメント(Pigment)に分類されている化合物があり、具体的には、下記のようなカラーインデックス番号が付されているものを挙げることができる。
顔料系:Pigment Blue 15, Pigment Blue 15:1, Pigment Blue15:2, Pigment Blue 15:3, Pigment Blue 15:4, Pigment Blue 15:6, Pigment Blue 16,Pigment Blue 60;
染料系:Solvent Blue 35, Solvent Blue 63, Solvent Blue68, Solvent Blue 70, Solvent Blue 83, Solvent Blue 87, Solvent Blue 94, SolventBlue 97, Solvent Blue 122, Solvent Blue 136, Solvent Blue 67, Solvent Blue 70等を使用することができる。上記以外にも、金属置換もしくは無置換のフタロシアニン化合物も使用することができる。
緑色着色剤:
緑色着色剤としては、同様にフタロシアニン系、アントラキノン系、ペリレン系があり、具体的には、PigmentGreen 7, Pigment Green 36, Solvent Green 3, Solvent Green 5, Solvent Green 20,Solvent Green 28等を使用することができる。上記以外にも、金属置換もしくは無置換のフタロシアニン化合物も使用することができる。
黄色着色剤:
黄色着色剤としてはモノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、アントラキノン系等があり、具体的には以下の着色剤が挙げられる。
モノアゾ系:Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 12,61, 62, 62:1, 65, 73, 74, 75, 97, 100, 104, 105, 111, 116, 167, 168, 169, 182,183;
ジスアゾ系:Pigment Yellow 12, 13, 14, 16, 17, 55, 63,81, 83, 87, 126, 127, 152, 170, 172, 174, 176, 188, 198;
縮合アゾ系:Pigment Yellow 93, Pigment Yellow 94, PigmentYellow 95, Pigment Yellow 128, Pigment Yellow 155, Pigment Yellow 166, PigmentYellow 180;
ベンズイミダゾロン系:Pigment Yellow 120, Pigment Yellow 151,Pigment Yellow 154, Pigment Yellow 156, Pigment Yellow 175, Pigment Yellow 181;
イソインドリノン系:Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 109,Pigment Yellow 139, Pigment Yellow 179, Pigment Yellow 185;
アントラキノン系:Solvent Yellow 163, Pigment Yellow 24,Pigment Yellow 108, Pigment Yellow 193, Pigment Yellow 147, Pigment Yellow 199,Pigment Yellow 202.
紫色着色剤、オレンジ色着色剤、茶色着色剤としては、具体的には、Pigment Violet 19,23, 29, 32, 36, 38, 42; Solvent Violet 13, 36; C.I.PigmentOrange 1, C.I.Pigment Orange 5, C.I.PigmentOrange 13, C.I.Pigment Orange 14, C.I.PigmentOrange 16, C.I.Pigment Orange 17, C.I.PigmentOrange 24, C.I.Pigment Orange 34, C.I.PigmentOrange 36, C.I.Pigment Orange 38, C.I.PigmentOrange 40, C.I.Pigment Orange 43, C.I.PigmentOrange 46, C.I.Pigment Orange 49, C.I.PigmentOrange 51, C.I.Pigment Orange 61, C.I.PigmentOrange 63, C.I.Pigment Orange 64, C.I.PigmentOrange 71, C.I.Pigment Orange 73; C.I. Pigment Brown23, C.I. Pigment Brown 25等が挙げられる。
白色着色剤:
白色の着色剤としては、C.I.Pigment White 4に示される酸化亜鉛、C.I.Pigment White 6に示される酸化チタン、C.I.Pigment White 7に示される硫化亜鉛が挙げられるが、着色力と無毒性という点から特に好ましいのは酸化チタンであり、例えば、富士チタン工業社製TR−600、TR−700、TR−750、TR−840、石原産業社R−550、R−580、R−630、R−820、CR−50、CR−60、CR−90、CR−97、チタン工業社製KR−270、KR−310、KR−380等のルチル型酸化チタン、富士チタン工業社製TA−100、TA−200、TA−300、TA−500、石原産業社製A100、A220、チタン工業社製KA−15、KA−20、KA−35、KA−90等のアナターゼ型酸化チタンが挙げられる。
黒色着色剤:
黒色着色剤としては、C.I.Pigment Black 6, 7, 9および18等に示されるカーボンブラック系の顔料、C.I.Pigment Black8, 10等に示される黒鉛系の顔料、C.I.Pigment Black 11, 12および27等で示される酸化鉄系の顔料:例えば戸田工業社製KN−370の酸化鉄、三菱マテリアル社製13Mのチタンブラック、C.I.Pigment Black20等で示されるアンスラキノン系の顔料、C.I.Pigment Black 13, 25および29等で示される酸化コバルト系の顔料、C.I.Pigment Black15および28等で示される酸化銅系の顔料、C.I.Pigment Black 14および26等で示されるマンガン系の顔料、C.I.Pigment Black 23等で示される酸化アンチモン系の顔料、C.I.Pigment Black 30等で示される酸化ニッケル系の顔料、C.I.Pigment Black31, 32で示されるペリレン系の顔料、および硫化モリブデンや硫化ビスマスも好適な顔料として例示できる。これらの顔料は、単独で、または適宜組み合わせて使用される。特に好ましいのはカーボンブラックであり、例えば、三菱化学社製のカーボンブラック、M−40、M−45、M−50、MA−8、MA−100、またペリレン系の顔料は有機顔料の中でも低ハロゲン化に有効である。
着色剤は、1種を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。着色剤の配合量は特に限定されないが、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.1〜7質量部である。ただし、白色着色剤の場合は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは50〜300質量部、より好ましくは70〜250質量部である。
上記のとおり、本発明の硬化性樹脂組成物を黒色とすることにより、隠蔽性に優れた硬化性樹脂組成物を得ることができる。黒色化するために、本発明の硬化性樹脂組成物は、着色剤として黒色着色剤のみを含有してもよいが、上記のとおり、解像性に優れるにもかかわらず、より隠蔽性に優れた硬化性樹脂組成物を得られることから、黒色着色剤と黒色着色剤以外の1種以上の着色剤を含有することが好ましい。該着色剤の組み合わせにより黒色化することで、充分な黒色度を有しつつも、光硬化のための露光光が着色剤によって吸収され難くなり、光硬化が充分に進行するため、解像性にも優れると考えられる。該着色剤の組み合わせの一例としては、カーボンブラックと、青色着色剤および赤色着色剤の少なくとも一方の組み合わせであり、好ましくはカーボンブラックと青色着色剤および赤色着色剤の組み合わせである。
黒色着色剤のみで黒色化する場合は、解像性の観点からペリレン系の黒色着色剤を用いることが好ましい。
また、黒色着色剤以外の2種以上の着色剤の組み合わせにより黒色化することもできる。
黒色着色剤以外の2種以上の着色剤の組み合わせに用いられる各着色剤は、具体的には、先に説明したものを挙げることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物を黒色とした場合は、黒色の色調に関する、色差計によるその硬化物のL値が、30以下であることが好ましく、また、硬化性樹脂組成物の乾燥塗膜(膜厚25μm)の波長410nmにおける吸光度が、0.5〜1.2であることが、隠蔽性及び解像性の観点から好ましい。
ここでL値は、後掲の実施例の性能評価で述べる方法で測定した値である。
波長410nmにおける吸光度は、紫外線可視分光光度計および積分球装置を用いて測定することができる。尚、塗布膜厚のずれによる吸光度のずれを防ぐため、塗布膜厚を4段階に変えて行い、塗布膜厚と410nmにおける吸光度のグラフを作成し、その近似式から膜厚25μmの乾燥塗膜の吸光度を算出して、それぞれの吸光度を得ることができる。
したがって、上述した着色剤の配合比や前掲の成分(A)〜(C)、並びに他の任意成分の配合率は、かかるL値や吸光度も考慮適宜調節される。
(バインダーポリマー)
本発明の硬化性樹脂組成物には、得られる硬化物の可撓性、指触乾燥性の向上を目的に慣用公知のバインダーポリマーを使用することができる。バインダーポリマーとしてはセルロース系、ポリエステル系、フェノキシ樹脂系ポリマーが好ましい。セルロース系ポリマーとしてはイーストマン社製セルロースアセテートブチレート(CAB)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)シリーズが挙げられ、ポリエステル系ポリマーとしては東洋紡社製バイロンシリーズ、フェノキシ樹脂系ポリマーとしてはビスフェノールA、ビスフェノールFおよびそれらの水添化合物のフェノキシ樹脂が好ましい。
上記バインダーポリマーの添加量は上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは1〜30質量部、特に好ましくは、5〜30質量部である。バインダーポリマーの配合量が、50質量部以下の場合、硬化性樹脂組成物のアルカリ現像性が良好となり、現像可能な可使時間が短くなりすぎないので好ましい。
(光重合性モノマー)
本発明の硬化性樹脂組成物には、分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(光重合性モノマー)を用いることができる。光重合性モノマーは、活性エネルギー線照射により、光硬化して、上記(A)カルボキシル基含有樹脂を、アルカリ水溶液に不溶化、又は不溶化を助けるものである。
本発明における光重合性モノマーとして用いられる化合物としては、慣用公知のポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、カーボネート(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートなどのヒドロキシアルキルアクリレート類;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、プロピレングリコールなどのグリコールのジアクリレート類;N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどのアクリルアミド類;N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレートなどのアミノアルキルアクリレート類;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、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシアヌレートなどの多価アルコール又はこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物、もしくはε−カプロラクトン付加物などの多価アクリレート類;フェノキシアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、及びこれらのフェノール類のエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物などの多価アクリレート類;グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリ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などのグリシジルエーテルの多価アクリレート類;上記に限らず、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートジオール、水酸基末端ポリブタジエン、ポリエステルポリオールなどのポリオールを直接アクリレート化、もしくは、ジイソシアネートを介してウレタンアクリレート化したアクリレート類及びメラミンアクリレート、及び上記アクリレートに対応する各メタクリレート類の少なくとも何れか1種などが挙げられる。また、ウレタン(メタ)アクリレートとしては、有機イソシアネート、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマー公知の方法によって反応させることにより得られる反応生成物、または、前記有機イソシアネート、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有する(メタ)アクリレートモノマーに加え、1分子中に2個以上の水酸基を有するポリオールを公知の方法によって反応させることにより得られる反応生成物などが挙げられる。
さらに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂に、アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート樹脂や、さらにそのエポキシアクリレート樹脂の水酸基に、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどのヒドロキシアクリレートとイソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネートのハーフウレタン化合物を反応させたエポキシウレタンアクリレート化合物などを光重合性モノマーとして用いてもよい。このようなエポキシアクリレート系樹脂は、指触乾燥性を低下させることなく、光硬化性を向上させることができる。
特に本発明では、多価アルコール又はこれらのエチレンオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物、もしくはε−カプロラクトン付加物などの多価アクリレート類や、フェノール類のエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物などの多価アクリレート類、更には(メタ)アクリレート含有ウレタンオリゴマー類が低そり性、折り曲げ性の観点から好適に用いることができる。
上記の光重合性モノマーとして用いられる分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物の配合量は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは5〜100質量部、より好ましくは、5〜70質量部の割合である。上記配合量が、5質量部以上の場合、光硬化性が良好であり、活性エネルギー線照射後のアルカリ現像により、パターン形成が容易となる。一方、100質量部以下の場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が良好となり、塗膜が脆くなることが抑制される。
(カップリング剤)
本発明で用いられるカップリング剤は従来公知のものをいずれも使用できる。カップリング剤は、アルミネート系、チタネート系、ジルコネート系、シラン系など選択可能で、シラン系が最も好ましい。
アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロポキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。
チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスフェート)チタネート、テトラ(2−2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスフェートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。
ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。
シラン系カップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
カップリング剤の添加量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜5質量部である。より好ましくは0.1〜3質量部である。添加量が0.05質量部以上の場合、有機または無機フィラーに対して十分な湿潤分散の効果を得ることができ、5質量部以下の場合はタック性の低下を抑制できる。
(エラストマー)
本発明の硬化性樹脂組成物は、得られる硬化物に対する柔軟性の付与、硬化物の脆さの改善などを目的にエラストマーを配合することができる。エラストマーとしては、例えばポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステルウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステルアミド系エラストマー、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマーが挙げられる。また、種々の骨格を有するエポキシ樹脂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−アクリロニトリルゴムで変性した樹脂なども使用できる。更にはエポキシ含有ポリブタジエン系エラストマー、アクリル含有ポリブタジエン系エラストマー、水酸基含有ポリブタジエン系エラストマー、水酸基含有イソプレン系エラストマー等も使用することができる。エラストマーは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の混合物として使用してもよい。
(密着促進剤)
本発明の硬化性樹脂組成物には層間の密着性、又は樹脂組成物層と基材との密着性を向上させるために密着促進剤を用いることができる。密着促進剤としては、例えば、ベンズイミダゾール、ベンズオキサゾール、ベンズチアゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズオキサゾール、2−メルカプトベンズチアゾール、3−モルホリノメチル−1−フェニル−トリアゾール−2−チオン、5−アミノ−3−モルホリノメチル−チアゾール−2−チオン、2−メルカプト−5−メチルチオ−チアジアゾール、トリアゾール、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、アミノ基含有ベンゾトリアゾール、シランカップリング剤などがある。
(酸化防止剤)
高分子材料の多くは、一度酸化が始まると、次々と連鎖的に酸化劣化が起き、高分子素材の機能低下をもたらすことから、本発明の硬化性樹脂組成物には酸化を防ぐために(1)発生したラジカルを無効化するようなラジカル補足剤または/及び(2)発生した過酸化物を無害な物質に分解し、新たなラジカルが発生しないようにする過酸化物分解剤などの酸化防止剤を添加することができる。
ラジカル補足剤として働く酸化防止剤の具体的な化合物としては、ヒドロキノン、4−tert−ブチルカテコール、2−t−ブチルヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、2,6−ジーt−ブチル−p−クレゾール、2,2−メチレン−ビス−(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,3,5−トリス(3’,5’ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン等のフェノール系、メタキノン、ベンゾキノン等のキノン系化合物、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート、フェノチアジン等のアミン系化合物等などがあげられる。
ラジカル補足剤は市販のものであってもよく、例えば、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−330、アデカスタブAO−20、アデカスタブLA−77、アデカスタブLA−57、アデカスタブLA−67、アデカスタブLA−68、アデカスタブLA−87(以上、ADEKA社製、商品名)、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1135、TINUVIN 111FDL、TINUVIN 123、TINUVIN 144、TINUVIN 152、TINUVIN 292、TINUVIN 5100(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
過酸化物分解剤として働く酸化防止剤としては、具体的な化合物としてトリフェニルフォスファイト等のリン系化合物、ペンタエリスリトールテトララウリルチオプロピオネート、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリル3,3’−チオジプロピオネート等の硫黄系化合物などが挙げられる。
過酸化物分解剤は市販のものであってもよく、例えば、アデカスタブTPP(ADEKA社製、商品名)、マークAO−412S(ADEKA社製、商品名)、スミライザーTPS(住友化学社製、商品名)などが挙げられる。
上記の酸化防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(紫外線吸収剤)
高分子材料は光を吸収し、それにより分解・劣化を起こすことから、本発明の硬化性樹脂組成物は紫外線に対する安定化対策を行うために、上記酸化防止剤の他に、紫外線吸収剤を使用することができる。
紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、シンナメート誘導体、アントラニレート誘導体、ジベンゾイルメタン誘導体などが挙げられる。具体的なベンゾフェノン誘導体の例としては2−ヒドロキシ−4−メトキシ−ベンゾフェノン2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン及び2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンなど;具体的なベンゾエート誘導体の例としては2−エチルヘキシルサリチレート、フェニルサリチレート、p−t−ブチルフェニルサリチレート、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート及びヘキサデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなど;具体的なベンゾトリアゾール誘導体の例としては2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)べンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール及び2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール;具体的なトリアジン誘導体の例としてはヒドロキシフェニルトリアジン、ビスエチルヘキシルオキシフェノールメトキシフェニルトリアジンなどが挙げられる。
紫外線吸収剤としては市販のものであってもよく、例えば、TINUVIN PS、TINUVIN 99−2、TINUVIN 109、TINUVIN 384−2、TINUVIN 900、TINUVIN 928、TINUVIN 1130、TINUVIN 400、TINUVIN 405、TINUVIN 460、TINUVIN 479(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
上記の紫外線吸収剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることもできる。上記酸化防止剤と併用することで本発明の硬化性樹脂組成物より得られる硬化被膜の安定化が図れる。
(その他の添加剤)
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに必要に応じて、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、t−ブチルカテコール、ピロガロール、フェノチアジンなどの公知慣用の熱重合禁止剤、微粉シリカ、有機ベントナイト、モンモリロナイトなどの公知慣用の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系などの消泡剤及びレベリング剤の少なくとも何れか1種、イミダゾール系、チアゾール系、トリアゾール系等のシランカップリング剤、防錆剤などのような公知慣用の添加剤類を配合することができる。
上記熱重合禁止剤は、硬化性樹脂組成物の不本意な熱的な重合または経時的な重合を防止するために用いることができる。熱重合禁止剤としては例えば、4−メトキシフェノール、ハイドロキノン、アルキルまたはアリール置換ハイドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2−ヒドロキシベンゾフェノン、4−メトキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、塩化第一銅、フェノチアジン、クロラニル、ナフチルアミン、β−ナフトール、2,6−ジ−t−ブチル−4−クレゾール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、ピリジン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ピクリン酸、4−トルイジン、メチレンブルー、銅と有機キレート剤反応物、サリチル酸メチル、及びフェノチアジン、ニトロソ化合物、ニトロソ化合物とAlとのキレートなどが挙げられる。
(有機溶剤)
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物は、上記(A)カルボキシル基含有樹脂の合成や組成物の調製のため、又は基板やキャリアフィルムに塗布するための粘度調整のため、有機溶剤を使用することができる。
このような有機溶剤としては、ケトン類、芳香族炭化水素類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルアセテート類、エステル類、アルコール類、脂肪族炭化水素、石油系溶剤などを挙げることができる。より具体的には、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;セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、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メチルエーテル、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、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなどのエステル類;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などである。このような有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、プリント配線板及びフレキシブル配線板のパターン層の形成に有用であり、中でもソルダーレジストや層間絶縁層の材料として有用である。
本発明の硬化性樹脂組成物は、キャリアフィルム(支持体)と、該キャリアフィルム上に形成された上記硬化性樹脂組成物からなる層とを備えたドライフィルムの形態とすることもできる。
ドライフィルム化に際しては、本発明の硬化性樹脂組成物を上記有機溶剤で希釈して適切な粘度に調整し、コンマコーター、ブレードコーター、リップコーター、ロッドコーター、スクイズコーター、リバースコーター、トランスファロールコーター、グラビアコーター、スプレーコーター等でキャリアフィルム上に均一な厚さに塗布し、通常、50〜130℃の温度で1〜30分間乾燥して膜を得ることができる。塗布膜厚については特に制限はないが、一般に、乾燥後の膜厚で、10〜150μm、好ましくは20〜60μmの範囲で適宜選択される。
キャリアフィルムとしては、プラスチックフィルムが用いられ、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム等のプラスチックフィルムを用いることが好ましい。キャリアフィルムの厚さについては特に制限はないが、一般に、10〜150μmの範囲で適宜選択される。
キャリアフィルム上に本発明の硬化性樹脂組成物を成膜した後、さらに、膜の表面に塵が付着するのを防ぐなどの目的で、膜の表面に剥離可能なカバーフィルムを積層することが好ましい。
剥離可能なカバーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、表面処理した紙等を用いることができ、カバーフィルムを剥離するときに膜とキャリアフィルムとの接着力よりも膜とカバーフィルムとの接着力がより小さいものであればよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、例えば上記有機溶剤で塗布方法に適した粘度に調整し、基材上に、ディップコート法、フローコート法、ロールコート法、バーコーター法、スクリーン印刷法、カーテンコート法等の方法により塗布し、約60〜100℃の温度で組成物中に含まれる有機溶剤を揮発乾燥(仮乾燥)させることにより、タックフリーの塗膜を形成できる。また、上記組成物をキャリアフィルム上に塗布し、乾燥させてフィルムとして巻き取ったドライフィルムの場合、ラミネーター等により硬化性樹脂組成物層が基材と接触するように基材上に張り合わせた後、キャリアフィルムを剥がすことにより、樹脂絶縁層を形成できる。
上記基材としては、予め回路形成されたプリント配線板やフレキシブルプリント配線板の他、紙フェノール、紙エポキシ、ガラス布エポキシ、ガラスポリイミド、ガラス布/不繊布エポキシ、ガラス布/紙エポキシ、合成繊維エポキシ、フッ素・ポリエチレン・ポリフェニレンエーテル,ポリフェニレンオキシド・シアネートエステル等を用いた高周波回路用銅張積層版等の材質を用いたもので全てのグレード(FR−4等)の銅張積層版、その他ポリイミドフィルム、PETフィルム、ガラス基板、セラミック基板、ウエハ板等を挙げることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物を塗布した後に行う揮発乾燥は、熱風循環式乾燥炉、IR炉、ホットプレート、コンベクションオーブンなど(蒸気による空気加熱方式の熱源を備えたものを用い乾燥機内の熱風を向流接触せしめる方法及びノズルより支持体に吹き付ける方式)を用いて行うことができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、熱硬化性成分を含有する場合、例えば約140〜180℃の温度に加熱して熱硬化させることにより、上記(A)カルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基と、熱硬化性成分が反応し、耐熱性、耐薬品性、耐吸湿性、密着性、電気特性などの諸特性に優れた硬化塗膜を形成することができる。
光重合開始剤および光重合性モノマーを含有する場合、塗布し、溶剤を揮発乾燥した後に得られた塗膜に対し、露光(活性エネルギー線の照射)を行うことにより、露光部(活性エネルギー線により照射された部分)が硬化する。また、接触式(又は非接触方式)により、パターンを形成したフォトマスクを通して選択的に活性エネルギー線により露光もしくはレーザーダイレクト露光機により直接パターン露光し、未露光部を希アルカリ水溶液(例えば0.3〜3wt%炭酸ソーダ水溶液)により現像してレジストパターンが形成される。
上記活性エネルギー線照射に用いられる露光機としては、高圧水銀灯ランプ、超高圧水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、水銀ショートアークランプ等を搭載し、350〜450nmの範囲で紫外線を照射する装置であればよく、さらに、直接描画装置(例えばコンピューターからのCADデータにより直接レーザーで画像を描くレーザーダイレクトイメージング装置)も用いることができる。直描機のレーザー光源としては、最大波長が350〜410nmの範囲にあるレーザー光を用いていればガスレーザー、固体レーザーどちらでもよい。画像形成のための露光量は膜厚等によって異なるが、一般には20〜800mJ/cm、好ましくは20〜600mJ/cmの範囲内とすることができる。
上記現像方法としては、ディッピング法、シャワー法、スプレー法、ブラシ法等によることができ、現像液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、アミン類などのアルカリ水溶液が使用できる。
以下、実施例、比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は実施例、比較例により制限されるものではない。なお、配合量を表す部は、特に記載が無い限り、質量部である。
(カルボキシル基含有樹脂の合成または調製)
[A−1:前記カルボキシル基含有樹脂(8)に該当する樹脂の調製]
前記カルボキシル基含有樹脂(8)に該当し、感光性基含有でビスフェノールF型の多官能エポキシを使用した感光性カルボキシル基含有樹脂[日本化薬社製ZFR−1401H(固形分65%、樹脂としての酸価は98mgKOH/g)]を用いた。ワニスを以下、A−1と称する。
[A−2:前記カルボキシル基含有樹脂(5)に該当する樹脂の合成]
撹拌装置、温度計、コンデンサーを備えた反応容器に、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ社製、T5650J、数平均分子量800)を2400g(3モル)、ジメチロールプロピオン酸を603g(4.5モル)、及びモノヒドロキシル化合物として2−ヒドロキシエチルアクリレートを238g(2.6モル)投入した。次いで、ポリイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネート1887g(8.5モル)を投入し、撹拌しながら60℃まで加熱して停止し、反応容器内の温度が低下し始めた時点で再度加熱して80℃で撹拌を続け、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収スペクトル(2280cm−1)が消失したことを確認して反応を終了した。固形分が50質量%となるようにカルビトールアセテートを添加した。得られたカルボキシル基含有樹脂の固形分の酸価は50mgKOH/gであった。得られたワニスを以下、A−2と称する。
[A−3:前記カルボキシル基含有樹脂(4)に該当する樹脂の調製]
前記カルボキシル基含有樹脂(4)に該当し、感光性基含有でウレタン構造を有するカルボキシル基含有樹脂[日本化薬社製UXE−3000(固形分65%、樹脂としての酸価は98mgKOH/g)]を用いた。ワニスを以下、A−3と称する。
[A−4:前記カルボキシル基含有樹脂(7)に該当する樹脂の調製]
前記カルボキシル基含有樹脂(7)に該当し、感光性基含有でビフェニルノボラック型の多官能エポキシを使用した感光性カルボキシル基含有樹脂[日本化薬社製ZCR−1601H(固形分65%、樹脂としての酸価は98mgKOH/g)]を用いた。ワニスを以下、A−4と称する。
[ウレタンアクリレートの合成例]
油浴中に浸漬され、撹拌翼、温度計、添加ロート及び乾燥空気供給口を備えた反応容器に1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)336g(2mol)、塩化第一錫0.05gを仕込み、イソホロンジイソシアネート(IPDI)が70℃に達した時に添加ロートより、ポリカプロラクトン[Placcel205、分子量530のポリカプロラクトンジオール/ダイセル化学工業社製]530g(1mol)を添加した。添加後、残存NCO濃度が理論値になるまで反応容器内温度を70℃に保ちポリカプロラクトンウレタンプレポリマーを製造する。その後、2−ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)232g(2mol)を添加後、反応生成物の抜き取りサンプル中の残存NCO濃度が、0.1%以下となったことを確認するまで反応容器内を70℃に保ち熟成を行う。これによって、ウレタンアクリレートFを得た。
[実施例1〜3、参考例1〜10、比較例1〜4]
上記の樹脂溶液(ワニス)を、表1に示す種々の成分とともに表1に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた各硬化性樹脂組成物の分散度をエリクセン社製グラインドメータによる粒度測定にて評価したところ、15μm以下であった。
Figure 2014156601
*1:ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂のカルビトールアセテート溶液(固形分75%)日本化薬社製NC−3000−H−CA75
*2:ビキシレノール型エポキシ樹脂、三菱化学社製
*3:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学社製
*4:表面がシリカで覆われていない有機フィラー、岐阜セラック社製BP−01−5
*5:表面がシリカで覆われている有機フィラー、根上工業社製AK−800TR
*6:大塚化学社製SPE−100
*7:クラリアント社製エクソリットOP935
*8:昭和電工社製HFA−6065E
*9:昭和電工社製ハイジライトH−42M
*10:BASFジャパン社製ルシリン TPO
*11:BASFジャパン社製イルガキュア389
*12:BASFジャパン社製イルガキュアOXE−02
*13:新中村化学社製BPE−500
*14:日本化薬社製DPCA−60
*15:日本化薬社製UX−2201
*16:信越シリコーン社製 KBM−403
*17:石原産業社製CR−97
*18:C.I.Pigment Blue 15:3
*19:C.I.Pigment Yellow 147
*20:信越シリコーン社製KS−66
*21:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
性能評価:
<最適露光量>
上記各実施例及び比較例の組成物を、銅厚35μmの回路パターン基板をバフロール研磨後、水洗し、乾燥してからスクリーン印刷法により全面に塗布し、80℃の熱風循環式乾燥炉で30分間乾燥させた。メタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いてステップタブレット(Kodak No.2)を介して露光し、現像(30℃、0.2MPa、1wt%NaCO水溶液)を60秒で行った際残存するステップタブレットのパターンが6段の時を最適露光量とした。
<外観の評価方法>
上記各実施例及び比較例の組成物を、パターン形成されたポリイミドフィルム基板上にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥し、室温まで放冷した。得られた基板にメタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いて最適露光量でソルダーレジストパターンを露光し、30℃の1wt%NaCO水溶液をスプレー圧2kg/cmの条件で60秒間現像を行い、レジストパターンを得た。この基板を、150℃で60分加熱して硬化した。得られたプリント基板(評価基板)をクッション材ではさみSUS板を用いて20kgf/cmの加重を与え150℃で60分真空プレスを行った。プレス後の基板の表面を目視で観察し、以下の基準で外観を評価した。
○:プレス時の塗膜表面とクッション材接触部分の外観不良なし。
×:プレス時の塗膜表面とクッション材接触部分の外観不良あり。
<可撓性(耐折性)>
上記各実施例及び比較例の組成物を、25μm厚のポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製カプトン100H)にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥し、室温まで放冷した。得られた基板にメタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いて最適露光量でレジストパターンを露光し、30℃の1wt%NaCO水溶液をスプレー圧0.2MPaの条件で60秒間現像を行い、レジストパターンを得、この基板を、150℃で60分加熱して硬化した。
得られた評価基板に対してハゼ折りにより180°折り曲げを数回繰り返して行い、その際の塗膜におけるクラック発生状況を目視及び200倍の光学顕微鏡で観察し、クラックが発生するまでに行った折り曲げ回数を測定し、以下の基準で評価した。
◎:折り曲げ回数が6回以上であるもの。
○:折り曲げ回数が4〜5回であるもの。
△:折り曲げ回数が2〜3回であるもの。
×:折り曲げ回数が0〜1回であるもの。
<低反り性>
可撓性(耐折性)の評価用サンプルと同様に作製したサンプルを50mm×50mm□に切り出し、4角の反りを測定して平均値を求め、以下の基準で評価した。
○:反りが4mm未満であるもの。
△:反りが4mm以上、8mm未満であるもの。
×:反りが8mm以上であるもの。
<絶縁信頼性>
上記各実施例及び比較例の組成物を、L/S=50/50μmのポリイミド基板(新日鐵化学社製エスパネックス)上にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥し、室温まで放冷した。得られた基板にメタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いて最適露光量でレジストパターンを露光し、30℃の1wt%NaCO水溶液をスプレー圧0.2MPaの条件で60秒間現像を行い、レジストパターンを得、この基板を、150℃で60分加熱して硬化した。得られた評価基板にDC50Vのバイアス電圧を印加し、85℃、85%R.H.の恒温恒湿槽にて抵抗値を連続測定にて確認した。判定基準は以下のとおりである。
○:1000時間経過後においてショート及び銅箔の変色の発生無し。
△:1000時間経過後においてショートの発生は無いが、銅箔の変色有り。
×:1000時間以内にショートの発生有り。
前記各評価試験の結果を表1にまとめて示す。
<難燃性>
上記各実施例の組成物を、25μm、12.5μm厚のポリイミドフィルム(東レデュポン社製、カプトン100H(25μm)、カプトン50H(12.5μm))にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥して室温まで放冷した。さらに裏面を同様にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥して室温まで放冷し両面塗布基板を得た。得られた両面基板にメタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)をもちいて最適露光量でソルダーレジストを全面露光し、30℃の1wt%NaCO水溶液をスプレー圧2kg/cmの条件で60秒間現像を行い、150℃で60分間熱硬化を行い評価サンプルとした。この難燃性評価用サンプルついて、UL94規格に準拠した薄材垂直燃焼試験を行った。難燃性試験の結果がVTM−0を○、VTM−1を△、不合格を×と評価した。
前記各評価試験の結果を表2に示す。
Figure 2014156601
[実施例4〜6、参考例11〜17]
表1に示す実施例1〜3、参考例1〜7の硬化性樹脂組成物をシリコーン系消泡剤を配合せずに調製した硬化性樹脂組成物をメチルエチルケトンで希釈し、キャリアフィルム(PET)上に塗布し、加熱乾燥して、厚さ20μmの感光性樹脂組成物層を形成し、その上にカバーフィルム(PE)を貼り合わせてドライフィルムを得た。その後、カバーフィルムを剥がし、パターン形成された銅箔基板に、ラミネーターを用いてフィルムを貼り合わせ、試験基板を作製した。前述した試験方法及び評価方法と同様にして、各特性の評価試験を行なった。なお、参考例1の組成によるドライフィルムが参考例11、参考例2の組成が参考例12、参考例3の組成が参考例13、参考例4の組成が参考例14、実施例1の組成が実施例4、実施例2の組成が実施例5、実施例3の組成が実施例6、参考例5の組成が参考例15、参考例6の組成が参考例16、参考例7の組成が参考例17にそれぞれ対応する。結果を下記表3、4に記す。
Figure 2014156601
Figure 2014156601
[実施例7〜8、参考例18〜23、比較例5〜7]
上記の樹脂溶液(ワニス)を、表5に示す種々の成分とともに表5に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた各硬化性樹脂組成物の分散度をエリクセン社製グラインドメータによる粒度測定にて評価したところ、15μm以下であった。
Figure 2014156601
*22:三菱化学社製MA−100
*23:ジケトピロロール系赤色着色剤
*24:C.I.Pigment Black 31
性能評価:
前述した試験方法及び評価方法と同様にして、最適露光量、解像性、外観、可撓性、低反り性及び絶縁信頼性の評価試験を行なった。また、下記の評価方法でL値、解像性及び隠蔽性を評価した。結果を表5に記す。
<L値>
上記実施例7〜8、参考例18〜23及び比較例5〜7の硬化性樹脂組成物を、それぞれ銅張り基板上にスクリーン印刷で全面塗布し、熱風循環式乾燥炉において80℃で30分乾燥させ、次いで波長365nmの紫外線をオーク製作所社製の積算光量計を用いてレジスト上500mJ/cmの光量で照射し露光した。その後、スプレー圧0.2MPaの1質量%NaCO水溶液で60秒間現像し、次いで熱風循環式乾燥炉を用いて150℃で60分間熱硬化処理を施すことにより硬化塗膜を得た。このようにして得られた硬化塗膜について、下記色彩色差計を用いて銅上のL表色系の値をJIS Z 8729に従って測定し、明度を表わす指数であるL値を黒色度の指標として評価した。このL値が小さい程黒色度に優れることを意味する。
色彩色差計:45°環照明垂直受光方式高機能色彩色差計(コニカミノルタ社製CR−221)
<解像性>
上記実施例7〜8、参考例18〜23及び比較例4〜6の硬化性樹脂組成物を、回路形成された銅張り基板上にスクリーン印刷で塗布し、熱風循環式乾燥炉において80℃30分乾燥させ、所定のフォトマスク(ライン30〜120μmのもの)を介して波長365nmの紫外線をオーク製作所社製の積算光量計を用いてレジスト上で500mJ/cmの光で照射し露光した。次いでスプレー圧0.2MPaの1質量%NaCO水溶液で60秒間現像し、露光部のライン残存とスペース抜け性を目視で判定した。50μmが抜けているものを○、抜けていないものを×と評価した。
<隠蔽性>
上記解像性で作製した基板を150℃60分間加熱した。ソルダーレジストによって被覆された部分の銅回路の変色を目視で確認し、以下の基準で評価した。
○:銅回路の変色した部分がわからない。
△:銅回路の変色した部分がわずかにわかる。
×:銅回路の変色した部分がわかる。
前述した試験方法及び評価方法と同様にして、難燃性の評価を行った。評価結果を表6に示す。
Figure 2014156601
上記表1〜6に示す結果から、実施例1〜8及び参考例1〜23の硬化性樹脂組成物又はドライフィルムから得られた硬化物は、良好な可撓性、低反り性、絶縁信頼性を有し、且つ、外観不良の発生が抑制されていることが分かる。また、それらの硬化物は難燃性にも優れており、特に、リン含有化合物とビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂とを含有する実施例1〜8、参考例1〜7及び11〜23の硬化性樹脂組成物又はドライフィルムから得られた硬化物は、より優れた難燃性を有していることが分かる。実施例7〜8及び参考例18〜23の硬化性樹脂組成物は黒色であるにもかかわらず解像性に優れ、また、これらから得られた硬化物は隠蔽性に優れることが分かる。特に、黒色着色剤と黒色着色剤以外の1種以上の着色剤とを含有する実施例7〜8及び参考例18〜21の硬化性樹脂組成物から得られた硬化物は、より優れた隠蔽性を有していることが分かる。
一方、シリカ被覆された有機フィラーを含まない比較例1は外観、可撓性、低反り性が劣るものであった。同様に、比較例2は、外観、可撓性が劣るものであり、比較例3は、外観に劣るものであり、比較例4は外観、可撓性、低反り性に劣るものであった。また、比較例5は外観、可撓性、低反り性に劣るものであり、比較例6は外観、可撓性に劣るものであり、比較例7は外観、可撓性、低反り性に劣るものであった。

Claims (11)

  1. (A)カルボキシル基含有ウレタン樹脂、
    (B)光重合開始剤、および、
    (C)表面がシリカで被覆された有機フィラー
    を含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  2. 前記(C)表面がシリカで被覆された有機フィラーが、表面がシリカで被覆されたウレタン樹脂であることを特徴とする請求項1記載の硬化性樹脂組成物。
  3. さらに、(D)難燃剤を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の硬化性樹脂組成物。
  4. 前記(D)難燃剤が、リン含有化合物であることを特徴とする請求項3記載の硬化性樹脂組成物。
  5. 前記リン含有化合物が、フェノキシホスファゼンオリゴマーまたはホスフィン酸金属塩であることを特徴とする請求項4記載の硬化樹脂組成物。
  6. さらに、(E)ビフェニルノボラック構造を有するエポキシ樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の硬化樹脂組成物。
  7. ソルダーレジスト形成用であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の硬化性樹脂組成物。
  8. 黒色であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の硬化性樹脂組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項記載の硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥してなることを特徴とするドライフィルム。
  10. 請求項1〜8のいずれか一項記載の硬化性樹脂組成物、または、該硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥して得られるドライフィルムを熱硬化および光硬化の少なくとも何れか一方を行うことによって得られることを特徴とする硬化被膜。
  11. 請求項10記載の硬化被膜を備えることを特徴とするプリント配線板。
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