JP2016513268A - アルカリ現像型感光性樹脂組成物、そのドライフィルムおよびその硬化物、ならびにそれらを用いて形成されたプリント配線板 - Google Patents

アルカリ現像型感光性樹脂組成物、そのドライフィルムおよびその硬化物、ならびにそれらを用いて形成されたプリント配線板 Download PDF

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Abstract

【課題】爆孔耐性、空泡耐性、およびスルーホール(以下、TH)内の銅との密着性とクラック耐性に優れた感光性樹脂組成物を提供する。【解決手段】本発明の感光性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有樹脂、(B)光重合開始剤、(C)希釈溶剤、(D)1分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、および(E)タルクを含有し、(A)カルボキシル基含有樹脂として、少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)と不飽和カルボン酸(b)とのエステル化反応により生成するエポキシ基のエステル化生成物と飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)を含み、かつ(E)タルクの含有率が全量の10重量%以上、60重量%以下であることを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、プリント配線板のソルダーレジスト等の形成に適したアルカリ現像型の感光性樹脂組成物およびその硬化物に関し、特に紫外線露光および希アルカリ水溶液による現像にて画像形成が可能であり、とりわけ爆孔耐性、空泡耐性、およびTH(スルーホール(through hole))内の銅との密着性とクラック耐性に優れた、硬化塗膜が得られるアルカリ現像型の感光性樹脂組成物とその硬化物、ならびにプリント配線板に関する。
現在、一部の民生用プリント配線板ならびにそのほとんどの産業用プリント配線板のソルダーレジストには、高精度、高密度の観点から、紫外線露光後、現像することにより画像形成し、熱及び光照射で仕上げ硬化(本硬化)する液状現像型のソルダーレジストが使用されている。また、環境問題への配慮から、現像液として希アルカリ水溶液を用いるアルカリ現像型の液状ソルダーレジストが主流になっている。このような希アルカリ水溶液を用いるアルカリ現像型のソルダーレジストとしては、例えば、特許文献1に記載されているような、ノボラック型エポキシ化合物と不飽和モノカルボン酸の反応生成物に多塩基酸無水物を付加した活性エネルギー線硬化性樹脂、光重合開始剤、希釈剤およびエポキシ化合物からなる液状ソルダーレジスト組成物が広く用いられている。
しかしながら、上記従来の液状ソルダーレジスト組成物を、例えばTHを有する配線板にも直接充填するような仕様で用いる場合、形成したソルダーレジスト膜は、はんだレベラー時にTH周辺が浮き上がってしまうという現象(以下、単に「空泡」という)、あるいはポストキュアやはんだレベリング時にTH内に充填された塗膜が吐出してしまうという現象(以下、単に「爆孔」という)を招き易いという問題があった。
特に中国をはじめとするアジア地域では、銅TH配線板のような配線板の貫通孔の全てを液状ソルダーレジスト組成物で充填する仕様の配線板が主流であり、上記空泡や爆孔の問題に対応したソルダーレジスト組成物が求められてきた。例えば、特許文献2または特許文献3に記載されているような、感光性とアルカリ現像性を有したビスフェノール型樹脂、クレゾールノボラック型樹脂、共重合型樹脂を併用して得られる液状ソルダーレジスト組成物が広く知られている。
一方、プリント配線板は、年々軽薄短小化するとともに多種多様の孔径を有するプリント配線板が用いられている。その中でも孔径がΦ500以上のプリント配線板に上記の空泡と爆孔耐性を有するソルダーレジスト組成物を用いると、TH内の銅とソルダーレジスト組成物の界面との密着性不足によるクラックが生じる不具合が発生することがある。図1はその不具合の形状を示している。このような不具合は、フラックス塗布時にフラックスがTH内に入り込み易くなり、フラックス塗布面の反対面までフラックスが回り込んでしまい、基板表面の汚染、TH内残留フラックスが後処理のレベラー時に膨れるといった新たな不具合を生じさせる可能性があることから、爆孔耐性、空泡耐性、およびTH内の銅との密着性とクラック耐性に優れたソルダーレジスト組成物が望まれている。
特開昭61−243869号 特開2008−116813号 国際公開番号2003−059975号 特開2002−256060号
本発明は、爆孔耐性、空泡耐性、およびTH内の銅との密着性とクラック耐性に優れた、硬化塗膜が得られるアルカリ現像型の感光性樹脂組成物とその硬化物、ならびにプリント配線板を提供することを目的とする。その主たる目的は、TH内の銅との密着性とクラック耐性に優れた、プリント配線板用のソルダーレジスト組成物に適したアルカリ現像型の感光性樹脂組成物を提供することにある。
より具体的には、ソルダーレジストに要求される爆孔耐性、空泡耐性はもちろん従来技術では不十分であったTH内の銅との密着性に優れクラック耐性に優れた、感光性樹脂組成物を提供することにある。
発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、(A)カルボキシル基含有樹脂、(B)光重合開始剤、(C)希釈溶剤、(D)1分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、および(E)タルクを含有し、(A)カルボキシル基含有樹脂として、少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)と不飽和カルボン酸(b)とのエステル化反応により生成するエポキシ基のエステル化生成物と飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)を含み、かつ(E)タルクの含有率が全量の10重量%以上、60重量%以下であることを特徴とするアルカリ現像型の感光性樹脂組成物が上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有樹脂、(B)光重合開始剤、(C)希釈溶剤、(D)1分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、および(E)タルクを含有し、(A)カルボキシル基含有樹脂として、少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)と不飽和カルボン酸(b)とのエステル化反応により生成するエポキシ基のエステル化生成物と飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)を含み、かつ(E)タルクの含有率が全量の10重量%以上、60重量%以下であることを特徴とする。
また、TH充填用途であることが好ましい。
また、(E)タルク以外の(F)フィラーを含有することが好ましい。
また、(G)熱硬化性成分を含有することが好ましい。
また、銅上に塗布して用いられることが好ましい。
また、本発明のドライフィルムは、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物を、キャリアフィルムに塗布、乾燥して得られることを特徴とする。
また、本発明の硬化物は、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物を銅上に塗布、乾燥して得られる塗膜、もしくは該感光性樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して得られる光硬化性のドライフィルムを銅上にラミネートして得られる塗膜を、光硬化して得られることを特徴とする。
また、本発明のプリント配線板は、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物を基材上に塗布、乾燥して得られる塗膜、もしくは該感光性樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して得られる光硬化性のドライフィルムを基材上にラミネートして得られる塗膜を、光硬化させた後、熱硬化して得られる硬化物を具備することを特徴とする。
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有樹脂として、少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)と不飽和カルボン酸(b)とのエステル化反応により生成するエポキシ基のエステル化生成物と飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)を含み、かつ(E)タルクの含有率が全量の10重量%以上、60重量%以下であることに最大の技術的特徴がある。
このような本発明の特徴的構成によれば、カルボキシル基含有樹脂(A)として可撓性を有する上記カルボキシル基含有樹脂(A−1)を用い、かつ(E)タルクの含有率が全量の10重量%以上、60重量%以下とすることで、硬化物の硬度を柔らかくし、その感光性樹脂組成物に柔軟性が付与される。その結果、ポストキュア時の感光性樹脂組成物が硬化する際の硬化収縮を緩和し、その感光性樹脂組成物の柔軟性によってTH内の銅表面の凹凸にしっかり感光性樹脂組成物が追随して硬化することが出来ることによって、TH内の銅と感光性樹脂組成物の界面でのクラックを防止することができるのである。また、アルカリ現像型感光性樹脂組成物の流動性が良好となり、印刷時にTH内への埋め込み性が良好となるのである。
これに対し、従来の空泡耐性を有するソルダーレジスト組成物では、空泡耐性は得られるものの、TH内の銅との密着性を十分に得ることができない。その理由は、従来のソルダーレジスト組成物では、上記カルボキシル基含有樹脂(A−1)と(F)フィラーは含有するものの、(F)フィラーには鉱物の硬さの尺度であるモース硬度が高い硫酸バリウム(モース硬度;3)やシリカ(モース硬度;7)を用いるのが一般的であったからである。モース硬度の硬さの尺度は、1から10までの整数値が用いられ、数字が大きい程、鉱物の硬さが高い事を意味する。モース硬度が高い硫酸バリウムやシリカを用いることにより、その感光性樹脂組成物に十分な柔軟性が付与されない。その結果、ポストキュア時の硬化収縮の緩和が十分でなく、TH内の銅表面の凹凸に十分に追随して硬化する事が困難となり、TH内の銅との密着性を十分に得ることができない。
このように、上述した従来の感光性樹脂組成物では、十分な柔軟性が不足し、TH内の銅との密着性を付与することは困難である。そこで本発明において、モース硬度が1であり、鉱物の中で最も柔らかい鉱物の一つである(E)タルクを用いることによって、前記の改善を図った。
以上のことから、本発明により、TH内の銅との密着性、爆孔耐性、空泡耐性、およびクラック耐性に優れた感光性樹脂組成物、及びその硬化物を提供することができる。
aはTHの銅と塗膜に剥がれ等の異常がないことを示す図面である。bはTHの銅と塗膜に剥がれが有ることを示す図面である。
以下、本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物における各構成成分について説明する。
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、(E)タルクを必須成分として含有することを特徴とすることから、先ず(E)タルクについて説明する。
(E)タルク
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物に用いられる(E)タルクは、TH内の銅との密着性とクラック耐性を高める為に用いられている。
このような(E)タルクとしては、母岩が炭酸マグネシウム、蛇紋岩、シリカ/シリカ −アルミナ、マグネシウム堆積物の何れかで良く、所謂、珪酸塩鉱物の一種であれば良く、形状が塊状でも微粉状でも構わない。表面処理に関しても有っても無くても構わない。
これらの(E)タルクの配合割合は、全量の10重量%以上、60重量%以下が適当である。10重量%未満だとTH内の銅との密着性とクラック耐性が十分に得られず、60重量%を超えるとアルカリ現像型感光性樹脂組成物の流動性が悪くなり印刷時にTH内への埋め込み性が悪くなるので好ましくない。
(A)カルボキシル基含有樹脂
まず、本発明のカルボキシル基含有樹脂(A)である、少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)と不飽和カルボン酸(b)とのエステル化反応により生成するエポキシ基のエステル化生成物と飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)について説明する。
このカルボキシル基含有樹脂(A−1)の製造に使用される少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)としては、ビスフェノールA型またはビスフェノールF型のアルコール性水酸基にエピクロルヒドリン等のエピハロヒドリンをアルコール性水酸基1当量に対して1当量以上使用して付加したものを用いる。
前記ビスフェノール型エポキシ化合物のエポキシ基に付加する不飽和カルボン酸(b)としては、アクリル酸、アクリル酸の二量体、メタアクリル酸、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、フェニルグリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸カプロラクトン付加物など水酸基含有アクリレートの不飽和二塩基酸無水物付加物などが挙げられる。ここで特に好ましいのは、アクリル酸、メタアクリル酸である。これら不飽和基含有モノカルボン酸は単独または混合して用いることができる。
前記ビスフェノール型エポキシ化合物と前記不飽和カルボン酸とのエステル化反応により生成するエステル化物中のアルコール性水酸基と反応させる飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸などの脂肪族または芳香族二塩基酸無水物が挙げられる。
なお、この飽和又は不飽和多塩基酸無水物の使用量は、得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)の酸価が45〜120mgKOH/gになる範囲内で付加することが好ましい。
次に他のカルボキシル基含有樹脂(A)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かでよい)が好ましい。
(1)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物の1種類以上とを共重合することにより得られるカルボキシル基含有共重合樹脂、
(2)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物の1種類以上との共重合体に、グリシジル(メタ)アクリレートや3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物や(メタ)アクリル酸クロライドなどによって、エチレン性不飽和基をペンダントとして付加させることによって得られる感光性のカルボキシル基含有共重合樹脂、
(3)グリシジル(メタ)アクリレートや3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート等のエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物との共重合体に、(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸を反応させ、生成した二級の水酸基に多塩基酸無水物を反応させて得られる感光性のカルボキシル基含有共重合樹脂、
(4)無水マレイン酸などの不飽和二重結合を有する酸無水物と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物との共重合体に、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られる感光性のカルボキシル基含有共重合樹脂、
(5)多官能エポキシ化合物と不飽和モノカルボン酸を反応させ、生成した水酸基に飽和又は不飽和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、
(6)ポリビニルアルコー誘導体などの水酸基含有ポリマーに、飽和又は不飽和多塩基酸無水物を反応させた後、生成したカルボン酸に一分子中にエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られる水酸基及びカルボキシル基を含有する感光性樹脂、
(7)多官能エポキシ化合物と、不飽和モノカルボン酸と、一分子中に少なくとも1個のアルコール性水酸基と、エポキシ基と反応するアルコール性水酸基以外の1個の反応性基を有する化合物との反応生成物に、飽和又は不飽和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、
(8)一分子中に少なくとも2個のオキセタン環を有する多官能オキセタン化合物に不飽和モノカルボン酸を反応させ、得られた変性オキセタン樹脂中の第一級水酸基に対して飽和又は不飽和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、及び
(9)多官能エポキシ樹脂に不飽和モノカルボン酸を反応させた後、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樹脂に、さらに、分子中に1個のオキシラン環と1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合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などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
これらの例示の中でも好ましいものとしては、上記(2)、(5)、(7)、(9)のカルボキシル基含有樹脂である。
なお、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。
上記のようなカルボキシル基含有樹脂(A)は、バックボーン・ポリマーの側鎖に多数の遊離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(A)の酸価は、40〜200mgKOH/gの範囲が望ましく、より好ましくは45〜120mgKOH/gの範囲である。カルボキシル基含有樹脂の酸価が40mgKOH/g未満であるとアルカリ現像が困難となり、一方、200mgKOH/gを超えると現像液による露光部の溶解が進むために、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てしまい、正常なレジストパターンの描画が困難となるので好ましくない。
また、上記カルボキシル基含有樹脂(A)の重量平均分子量は、樹脂骨格により異なるが、一般的に2,000〜150,000、さらには5,000〜100,000の範囲にあるものが好ましい。重量平均分子量が2,000未満であると、基板への塗布、乾燥後のタックフリー性能が劣ることがあり、また、露光後の塗膜の耐湿性が悪く、現像時に膜減りが生じ、解像度が大きく劣ることがある。一方、重量平均分子量が150,000を超えると、現像性が著しく悪くなることがあり、貯蔵安定性が劣ることがある。
このようなカルボキシル基含有樹脂(A)の配合量は、全組成物の20〜60質量%の範囲が望ましく、好ましくは30〜50質量%である。カルボキシル基含有樹脂(A)の配合量が上記範囲より少ない場合、塗膜強度が低下したりするので好ましくない。一方、上記範囲より多い場合、組成物の粘性が高くなったり、塗布性等が低下するので好ましくない。
(B)光重合開始剤
本発明のアルカリ現像型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(B)としては、
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等のベンゾインとベンゾインアルキルエーテル類;
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−[4−(4−ベンゾイルフェニルスルファニル)−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルファニル)プロパン−1−オン等のアセトフェノン類;
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)−ブタノン−1等のアミノアセトフェノン類;
2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、1−クロロ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;
ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類又はキサントン類;
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)ホスフィンオキシド、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、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、エチル−2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィネイト等のアシルホスフィンオキサイド類;
各種パーオキサイド類などが挙げられ、これら公知慣用の光重合開始剤を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(B)光重合開始剤の好ましい形態としては、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が用いられ、市販品としては、チバガイギー社製のイルガキュアー907などが挙げられる。
これらの光重合開始剤(B)の配合割合は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、0.01〜30質量部が適当であり、好ましくは5〜25質量部である。光重合開始剤の使用量が上記範囲より少ない場合、組成物の光硬化性が悪くなり、一方、多過ぎる場合は、ソルダーレジストとしての特性が低下するので好ましくない。
(C)有機溶剤
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物に用いられる有機溶剤(C)は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)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、石油系溶剤などが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、単独で又は2種以上の混合物として用いられる。
(D)分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物に用いられる分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(D)は、活性エネルギー線照射により光硬化して、前記カルボキシル基含有樹脂(A)をアルカリ水溶液に不溶化し又は不溶化を助けるものである。このような化合物の具体例としては、
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等のグリコールのモノ又はジアクリレート類;
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等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等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等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;
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等のグリシジルエーテルのアクリレート類;
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。
さらに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等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等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等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が挙げられる。
このような分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(D)の配合量は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、5〜100質量部の割合が望ましく、より好ましくは10〜70質量部の割合である。前記配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し5質量部未満の場合、得られるアルカリ現像型感光性樹脂組成物の光硬化性が低下し、活性エネルギー線照射後のアルカリ現像により、パターン形成が困難となるので、好ましくない。一方、100質量部を超えた場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が低下や、硬化塗膜が脆くなるので、好ましくない。
(F)フィラー
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、耐熱性とTH内の銅との密着性を高める為に、(F)フィラーを用いる事ができる。
このような(F)フィラーとしては、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化ケイ素粉、球状シリカ、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ガラス繊維、炭素繊維、雲母粉などの公知慣用の無機又は有機フィラーが挙げられる。これらの(F)フィラーには表面処理が有っても無くても良い。
これらの(F)フィラーの配合割合は、全量の0.01重量%以上、50重量%以下が適当である。0.01重量%未満だとTH内の銅との密着性と耐熱性が十分に得られず、50重量%を超えるとアルカリ現像型感光性樹脂組成物の流動性が悪くなり、印刷時にTH内への埋め込み性が悪くなるので好ましくない。
(G)熱硬化性成分
本発明に用いるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、耐熱性とクラック耐性を付与するために、分子中に2個以上の反応基(環状エーテル基及び環状チオエーテル基の少なくとも何れか1種(以下、環状(チオ)エーテル基と略す))を有する熱硬化性成分(G)を配合する。
熱硬化性成分(G)は、分子中に3、4または5員環の環状エーテル基、又は環状チオエーテル基のいずれか一方又は2種類の基を2個以上有する化合物であり、例えば、分子内に少なくとも2つ以上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(G−1)、分子内に少なくとも2つ以上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(G−2)、分子内に2個以上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(G−3)などが挙げられる。
前記多官能エポキシ化合物(G−1)としては、例えば、三菱化学社製のエピコート828、エピコート834、エピコート1001、エピコート1004、DIC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;三菱化学製のエピコートYL903、DIC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;三菱化学社製のエピコート152、エピコート154、ダウケミカル社製のD.E.N.431、D.E.N.438、DIC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製のエピクロン830、三菱化学社製エピコート807、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;三菱化学社製のエピコート604、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又はそれらの混合物;日本化薬社製EBPS−200、旭電化工業社製EPX−30、DIC製のEXA−1514(商品名)等のビスフェノールS型エポキシ樹脂;三菱化学社製のエピコート157S(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;三菱化学社製のエピコートYL−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;日本油脂社製ブレンマー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;新日鉄化学社製ESN−190、ESN−360、DIC製HP−4032、EXA−4750、EXA−4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;DIC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;日本油脂社製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;エポキシ変性のポリブタジエンゴム誘導体(例えばダイセル化学工業製PB−3600等)、CTBN変性エポキシ樹脂(例えば東都化成社製のYR−102、YR−450等)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、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも特にビスフェノールA型エポキシ樹脂又はそれらの混合物が好ましい。
前記多官能オキセタン化合物(G−2)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又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、又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。
前記分子中に2個以上の環状チオエーテル基を有する化合物(G−3)としては、例えば、三菱化学社製のビスフェノールA型エピスルフィド樹脂YL7000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。
前記分子中に2つ以上の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分(G)の配合量は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対して、環状(チオ)エーテル基が好ましくは0.6〜2.0当量、より好ましくは、0.8〜1.5当量となる範囲にある。分子中に2つ以上の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分(G)の配合量が0.6未満である場合、ソルダーレジスト膜にカルボキシル基が残り、耐熱性、耐アルカリ性、電気絶縁性などが低下するので、好ましくない。一方、2.0当量を超える場合、低分子量の環状(チオ)エーテル基が乾燥塗膜に残存することにより、塗膜の強度などが低下するので、好ましくない。
上記分子中に2つ以上の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分(G)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、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−CAT3503N、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及びその塩)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及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、単独で又は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前記熱硬化触媒と併用する。
その他の成分
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、さらに必要に応じて、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、クリ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などの公知慣用の着色剤、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密着性付与剤やシランカップリング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。
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物をプリント配線板のソルダーレジスト形成に用いる場合には、必要に応じて塗布方法に適した粘度に調整した後、これを例えば予め回路形成されたプリント配線板にスクリーン印刷法、カーテンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等の方法により塗布し、必要に応じて例えば約60〜100℃の温度で乾燥処理することにより、タックフリーの塗膜を形成できる。その後、所定の露光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光線により露光し、未露光部をアルカリ水溶液により現像してレジストパターンを形成でき、さらに、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、前記熱硬化性成分の硬化反応に加えて感光性樹脂成分の重合が促進され、得られるレジスト皮膜の耐熱性、耐溶剤性、耐酸性、耐吸湿性、PCT耐性、密着性、電気特性などの諸特性を向上せしめることができる。
上記現像に使用されるアルカリ水溶液としては、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。また、光硬化させるための照射光源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、半導体レーザー、固体レーザー、キセノンランプ又はメタルハライドランプなどが適当である。
本発明を実施例および比較例に基づき、更に詳しく説明するが本発明の技術範囲およびその実施態様はこれらに限定されるものではない。実施例及び比較例中の「部」または「%」は特記しない限り重量基準である。以下に述べる手法により、本実施例の組成物の性状値試験を行った。
合成例1
ガス導入管、撹拌装置、冷却管、温度計、及び連続滴下用の滴下ロートを備えた反応容器にカルボン酸当量86g/当量の1,4−シクロヘキサンジカルボン酸86部とビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製、エピコート828、エポキシ当量189g/当量)378部を仕込み、窒素雰囲気下にて、撹拌下110℃で溶解させた。その後、トリフェニルホスフィン0.3部を添加し、反応容器内の温度を150℃まで昇温し、温度を150℃で保持しながら、約90分間反応させ、エポキシ当量464g/当量のエポキシ化合物を得た。次にフラスコ内の温度を40℃まで冷却し、カルビトールアセテート390部を加え、加熱溶解し、メチルハイドロキノン0.46部と、トリフェニルホスフィン1.38部を加え、95〜105℃に加熱し、アクリル酸72部を徐々に滴下し、16時間反応させた。この反応生成物を、80〜90℃まで冷却し、テトラヒドロフタル酸無水物190部を加え、8時間反応させた。このようにして得られたカルボキシル基含有感光性樹脂は、不揮発分65%、固形分の酸価100mgKOH/gであった。以下この樹脂溶液をワニスAと称す。
合成例2
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のEPICLON N−695(DIC社製、エポキシ当量=214)214部を撹拌機及び還流冷却器の付いた四つ口フラスコに入れ、カルビトールアセテート103部、石油系炭化水素溶剤(ジャパンエナジー社製 商品名:カクタスファインSF−01)103部を加えて加熱溶解した。次に、重合禁止剤としてハイドロキノン0.1部と、反応触媒としてトリフェニルホスフィン2.0部を加えた。この混合物を95〜105℃に加熱し、アクリル酸72部を徐々に滴下し、16時間反応させた。得られた反応生成物を80〜90℃まで冷却し、テトラヒドロフタル酸無水物91.2部を加えて8時間反応させ、冷却後、取り出した。このようにして得られたカルボキシル基含有光重合性不飽和化合物は、不揮発分65%、固形物の酸価87.5mgKOH/gであった。以下、この反応生成物の溶液をワニスBと称す。
上記合成例1−2のカルボキシル基含有樹脂溶液(ワニスA、ワニスB)を用い、表1に示す種々の成分と割合(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、アルカリ現像型感光性樹脂組成物を調製した。ここで、得られたアルカリ現像型感光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 2016513268
性能評価:
(1)爆孔耐性
上記の実施例1−4及び比較例1−3の各アルカリ現像型感光性樹脂組成物をΦ0.5、0.8mmtの基板に充填した後、光硬化と熱硬化させて硬化した塗膜をJIS C6481の試験方法に従いロジン系及び水溶性フラックスを用いて288℃のはんだ浴に10秒3回浸漬させた。その後TH部分の塗膜の状態を目視で観察した。評価基準は以下の通りである。
○:φ500のTH500穴中塗膜の突出が全くないもの
△:φ500のTH500穴中塗膜の突出が5個未満のもの
×:φ500のTH500穴中塗膜の突出が5個以上のもの
(2)空泡耐性
上記の実施例1−4及び比較例1−3の各アルカリ現像型感光性樹脂組成物をΦ0.5、0.8mmtの基板に充填した後、光硬化と熱硬化させて硬化した塗膜をJIS C6481の試験方法に従いロジン系及び水溶性フラックスを用いて288℃のはんだ浴に10秒3回浸漬させた。その後テープピールを行い、TH周辺の剥がれの状態を確認した。評価基準は以下の通りである。
○:φ500のTH500穴中空泡の発生が全くないもの
△:φ500のTH500穴中空泡の発生が5個未満のもの
×:φ500のTH500穴中空泡の発生が5個以上のもの
(3)TH内の銅との密着性
上記実施例1−4及び比較例1−3の各アルカリ現像型感光性樹脂組成物をΦ0.5、0.8mmtの基板に充填した後、光硬化と熱硬化させて硬化塗膜を形成する。その後基板の断面状態を光学顕微鏡にて確認した。評価基準は以下の通りである。断面形状の模式図を図に示す。
○:THの銅と塗膜に剥がれ等異常のないこと
×:THの銅と塗膜に剥がれのあるもの
(4)クラック耐性
上記の実施例1−4及び比較例1−3の各アルカリ現像型感光性樹脂組成物をΦ0.5、0.8mmtの基板に充填した後、光硬化と熱硬化させて硬化塗膜を形成させる。その後TH部分の塗膜の状態を光学顕微鏡で観察した。評価基準は以下の通りである。
○:φ500のTH500穴中クラックが全くないもの
△:φ500のTH500穴中クラックの発生が5個未満のもの
×:φ500のTH500穴中クラックの発生が5個以上のもの
上記各試験の結果を表2に示す。
Figure 2016513268
以上のことから、実施例1−4の組成に調整することで爆孔耐性、空泡耐性、およびTH内の銅との密着性とクラック耐性に優れた感光性樹脂組成物が得られる事が分かる。それに対し比較例1は、(E)タルクの含有率が低い為に十分な密着性が不足し、その結果、TH内の銅との密着性が得られなかった。比較例2は、(E)タルクの含有率は足りるもののカルボキシル基含有樹脂(A−1)を含有していない為に十分な柔軟性が不足し、その結果、爆孔耐性、空泡耐性が得られなかった。比較例3は、(E)タルクを含有していない為に十分な密着性と柔軟性が不足し、その結果、TH内の銅との密着性とクラック耐性が得られなかった。
1インク 2銅 3基材

Claims (8)

  1. (A)カルボキシル基含有樹脂、(B)光重合開始剤、(C)希釈溶剤、(D)1分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、および(E)タルクを含有し、(A)カルボキシル基含有樹脂として、少なくとも1種類のビスフェノール型エポキシ化合物(a)と不飽和カルボン酸(b)とのエステル化反応により生成するエポキシ基のエステル化生成物と飽和又は不飽和多塩基酸無水物(c)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂(A−1)を含み、かつ(E)タルクの含有率が全量の10重量%以上、60重量%以下であることを特徴とするアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  2. スルーホール(TH)充填用途であることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  3. (E)タルク以外の(F)フィラーを含有することを特徴とする請求項1に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  4. (G)熱硬化性成分を含有することを特徴とする請求項1に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  5. 銅上に塗布して用いられることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物を、キャリアフィルムに塗布、乾燥して得られることを特徴とする光硬化性のドライフィルム。
  7. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物を銅上に塗布、乾燥して得られる塗膜、もしくは該感光性樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して得られる光硬化性のドライフィルムを銅上にラミネートして得られる塗膜を、光硬化して得られることを特徴とする硬化物。
  8. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物を基材上に塗布、乾燥して得られる塗膜、もしくは該感光性樹脂組成物をキャリアフィルムに塗布、乾燥して得られる光硬化性のドライフィルムを基材上にラミネートして得られる塗膜を、光硬化させた後、熱硬化して得られる硬化物を具備することを特徴とするプリント配線板。
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