JP2017167337A - 液状ソルダーレジスト組成物及びプリント配線板 - Google Patents

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Abstract

【課題】液状ソルダーレジスト組成物から形成されるソルダーレジスト層の表面を、液状ソルダーレジスト組成物中の樹脂成分の作用に起因して艶消しにする。【解決手段】液状ソルダーレジスト組成物は、カルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、光重合性成分(C)、光重合開始剤(D)、及び着色剤(E)を含有する。熱硬化性成分(B)は、エポキシ化合物(B1)を含有する。エポキシ化合物(B1)は、式(1)で表される粉体状のエポキシ化合物(B11)を含有する。カルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、及び光重合性成分(C)の合計量に対する、エポキシ化合物(B11)の量は、15〜40質量%の範囲内である。カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対する、エポキシ化合物(B1)のエポキシ基の当量は、1.0〜5.0当量の範囲内である。【選択図】なし

Description

本発明は、液状ソルダーレジスト組成物及びプリント配線板に関し、詳しくは光硬化性を有しアルカリ性溶液で現像可能な液状ソルダーレジスト組成物、及びこの液状ソルダーレジスト組成物から形成されたソルダーレジスト層を備えるプリント配線板に関する。
近年、民生用及び産業用のプリント配線板におけるソルダーレジスト層の形成方法として、印刷配線板の高配線密度化に対応するため、スクリーン印刷法に代わって、解像性及び寸法精度等に優れたアルカリ性溶液で現像可能な液状のソルダーレジスト組成物を用いる方法が、大きな位置を占めてきている。
ソルダーレジスト層が艶消しされた表面を有することが、要求されることがある。その目的は、例えば、はんだリフロー時のソルダーレジスト層へのはんだ付着を原因とするはんだブリッジを防止することである。また、近年使用が急拡大している発光ダイオードが搭載されたプリント配線板において、発光ダイオードの発光をより鮮やかにするために、ソルダーレジスト層の色を黒色にするとともにその表面を艶消しにすることが求められることもある。
ソルダーレジスト層の表面を艶消しにするために、通常、微粒子状のシリカ、タルク、カオリン等の艶消し材をソルダーレジスト組成物に配合することが行われている(特許文献1参照)。
しかし、艶消し材を利用して十分な艶消しを達成するためには、多量の艶消し材が必要である。そのことは、ソルダーレジスト層の耐電蝕性の低下、プレッシャークッカーテスト耐性の低下、及びソルダーレジスト組成物のチクソトロピック性の上昇による塗布性の悪化の原因となる。
特開平9−157574号公報
本発明の目的は、液状ソルダーレジスト組成物であって、この液状ソルダーレジスト組成物から形成されるソルダーレジスト層の表面を、液状ソルダーレジスト組成物中の樹脂成分の作用に起因して艶消しにしうる液状ソルダーレジスト組成物、及びこの液状ソルダーレジスト組成物の硬化物を含むソルダーレジスト層を備えるプリント配線板を提供することである。
本発明の一態様に係る液状ソルダーレジスト組成物は、
カルボキシル基含有樹脂(A)、
熱硬化性成分(B)、
光重合性成分(C)、
光重合開始剤(D)、及び
着色剤(E)
を含有し、
前記熱硬化性成分(B)は、エポキシ化合物(B1)を含有し、
前記エポキシ化合物(B1)は、下記式(1)で表される粉体状のエポキシ化合物(B11)を含有し、
前記カルボキシル基含有樹脂(A)、前記熱硬化性成分(B)、及び前記光重合性成分(C)の合計量に対する、前記エポキシ化合物(B11)の量は、15〜40質量%の範囲内であり、
前記カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対する、前記エポキシ化合物(B1)のエポキシ基の当量は、1.0〜5.0当量の範囲内であることを特徴とする。
式(1)中のR1、R2、R3及びR4は、各々独立にメチル基、水素原子又はt−ブチル基である。
本発明の一態様に係るプリント配線板は、前記液状ソルダーレジスト組成物の硬化物を含むソルダーレジスト層を備える。
本発明によれば、樹脂成分の作用によって、艶消しされた表面を有するソルダーレジスト層に形成されうる液状ソルダーレジスト組成物、及びこの液状ソルダーレジスト組成物の硬化物を含むソルダーレジスト層を備えるプリント配線板を得ることができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「(メタ)アクリル」とは、「アクリル」と「メタクリル」のうち少なくとも一方を意味する。例えば、(メタ)アクリレートは、アクリレートとメタクリレートとのうち少なくとも一方を意味する。
本実施形態に係る液状ソルダーレジスト組成物(以下、組成物(P)という)は、プリント配線板等におけるソルダーレジスト層を形成するための、液状の樹脂組成物である。
組成物(P)は、カルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、光重合性成分(C)、及び光重合開始剤(D)を含有する。
熱硬化性成分(B)は、エポキシ化合物(B1)を含有する。エポキシ化合物(B1)は、下記式(1)で表される、粉体状のハイドロキノン型のエポキシ化合物(B11)を含有する。カルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、及び光重合性成分(C)の合計量に対する、エポキシ化合物(B11)の量は、15〜40質量%の範囲内である。さらに、カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対する、エポキシ化合物(B1)のエポキシ基の当量は、1.0〜5.0当量の範囲内である。
式(1)中のR1、R2、R3及びR4は、各々独立にメチル基、水素原子又はt−ブチル基である。
組成物(P)を基材に塗布してから乾燥させることで皮膜を形成し、この皮膜を部分的に露光してから現像処理を施し、更に必要に応じて加熱することで、ソルダーレジスト層を作製できる。このソルダーレジスト層は、組成物(P)が含有する樹脂成分のうち、特にエポキシ化合物(B11)の作用によって、艶消しされた表面を有しうる。
このようにソルダーレジスト層が艶消しされた表面を有しうる理由は、次の通りであると推察される。エポキシ化合物(B11)は粉体状であるとともに138〜145℃程度という高い融点を有するため、組成物(P)中のエポキシ化合物(B11)以外の成分と相溶しにくい。そのため、組成物(P)から皮膜を形成し、この皮膜を露光してから現像しても、皮膜中にはエポキシ化合物(B11)が他の成分と相溶せずに分散して存在しやすい。さらに、この皮膜を加熱することでソルダーレジスト層を形成すると、エポキシ化合物(B11)が融解してからカルボキシル基含有樹脂(A)等と反応するが、皮膜中ではエポキシ化合物(B11)は移動しにくいため、ソルダーレジスト層内部には、エポキシ化合物(B11)とカルボキシル基含有樹脂(A)等との反応物の濃度が高い部分が分散した海島構造が形成される。このため、ソルダーレジスト層に入射した光が散乱しやすくなり、その結果、ソルダーレジスト層が艶消しされた表面を有しうると考えられる。
組成物(P)の成分について、更に詳しく説明する。
カルボキシル基含有樹脂(A)は、組成物(P)から形成される皮膜にアルカリ性溶液による現像性、すなわちアルカリ現像性、を付与できる。
カルボキシル基含有樹脂(A)は、ノボラック系カルボキシル基含有樹脂(A1)(以下、成分(A1)ともいう)を含有することが好ましい。成分(A1)は、ノボラック型エポキシ樹脂から誘導される化合物である。カルボキシル基含有樹脂(A)が成分(A1)を含有すると、ソルダーレジスト層が良好な耐熱性及び耐湿性を有しうる。
成分(A1)は、例えばノボラック型エポキシ樹脂(k1)とカルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物(k2)との反応物である中間体と、多価カルボン酸及びその無水物の群から選択される少なくとも一種の化合物(k3)との反応物である樹脂(k)を含有する。樹脂(k)は、例えばノボラック型エポキシ樹脂(k1)中のエポキシ基と、エチレン性不飽和化合物(k2)中のカルボキシル基とを反応させて得られた中間体に化合物(k3)を付加させて得られる。
ノボラック型エポキシ樹脂(k1)は、例えばクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノールノボラック型エポキシ樹脂とのうち少なくとも一方を含有する。エチレン性不飽和化合物(k2)は、アクリル酸及びメタクリル酸のうち少なくとも一方を含有することが好ましい。化合物(k3)は、例えばフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸と、これらの多価カルボン酸の無水物とからなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含有する。
カルボキシル基含有樹脂(A)は、成分(A1)以外の化合物を含有してもよい。
例えば、カルボキシル基含有樹脂(A)は、ノボラック型エポキシ樹脂(k1)以外のエポキシ樹脂(l1)とカルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物(l2)との反応物である中間体と、多価カルボン酸及びその無水物の群から選択される少なくとも一種の化合物(l3)との反応物である樹脂(l)を含有できる。
カルボキシル基含有樹脂(A)は、アクリル共重合体系カルボキシル基含有樹脂(A2)(以下、成分(A2)ともいう)を含有してもよい。成分(A2)は、アクリル系化合物を含有するモノマーの共重合体からなる主鎖を有する化合物である。
成分(A2)は、カルボキシル基を有し光重合性を有さない化合物(以下、成分(A21)ともいう)を含有できる。成分(A21)は、例えばカルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物を含むエチレン性不飽和単量体の重合体を含有する。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物は、例えばアクリル酸、メタクリル酸、及びω−カルボキシ−ポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物は、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等と二塩基酸無水物との反応物も含有できる。エチレン性不飽和単量体は、2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、直鎖又は分岐の脂肪族或いは脂環族(但し、環中に一部不飽和結合を有してもよい)の(メタ)アクリル酸エステル等の、カルボキシル基を有さないエチレン性不飽和化合物を更に含有してもよい。
成分(A2)は、カルボキシル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(A22)(以下、成分(A22)ともいう)を含有してもよい。カルボキシル基含有樹脂(A2)は、成分(A22)のみを含有してもよい。
成分(A22)は、例えばエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物(h)を含有するエチレン性不飽和単量体の重合体(g1)とカルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物(g2)との反応物である中間体と、多価カルボン酸及びその無水物の群から選択される少なくとも一種の化合物(g3)との反応物である樹脂(g)を含有する。樹脂(g)は、例えば重合体(g1)中のエポキシ基と、エチレン性不飽和化合物(g2)中のカルボキシル基とを反応させて得られた中間体に化合物(g3)を付加させて得られる。
エチレン性不飽和化合物(h)は、例えばグリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する化合物(h1)を含有し、或いは更に2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート等のエポキシ基を有さない化合物(h2)を含有する。エチレン性不飽和化合物(g2)は、アクリル酸及びメタクリル酸のうち少なくとも一方を含有することが好ましい。化合物(g3)は、例えばフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸等の多価カルボン酸と、これらの多価カルボン酸の無水物とからなる群から選択される一種以上の化合物を含有する。
成分(A22)は、カルボキシル基を有するエチレン性不飽和化合物(j)を含有するエチレン性不飽和単量体の重合体(i1)とエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物(i2)との反応物である樹脂(i)も含有できる。エチレン性不飽和単量体はカルボキシル基を有さないエチレン性不飽和化合物を更に含有してもよい。樹脂(i)は、重合体(i1)におけるカルボキシル基の一部にエチレン性不飽和化合物(i2)のエポキシ基を反応させることで得られる。エチレン性不飽和化合物(j)は、例えばアクリル酸、メタクリル酸、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトン(n≒2)モノアクリレート、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等の化合物を含有する。カルボキシル基を有さないエチレン性不飽和化合物は、例えば2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、直鎖又は分岐の脂肪族或いは脂環族(但し、環中に一部不飽和結合を有してもよい)の(メタ)アクリル酸エステル等の化合物を含有する。エチレン性不飽和化合物(i2)は、グリシジル(メタ)アクリレートを含有することが好ましい。
カルボキシル基含有樹脂(A)の酸価は、20mgKOH/g以上であることが好ましく、30mgKOH/g以上であることがより好ましく、60mgKOH/g以上であれば更に好ましい。また、カルボキシル基含有樹脂(A)の酸価は、180mgKOH/g以下であることが好ましく、165mgKOH/g以下であればより好ましく、150mgKOH/g以下であれば更に好ましい。
カルボキシル基含有樹脂(A)の重量平均分子量は、800〜100000の範囲内であることが好ましく、1000〜50000の範囲内であればより好ましい。
なお、カルボキシル基含有樹脂(A)の重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィによる次の条件での分子量の測定結果から算出される。
GPC装置:昭和電工社製 SHODEX SYSTEM 11、
カラム:SHODEX KF−800P,KF−005,KF−003,KF−001の4本直列、
移動相:THF、
流量:1ml/分、
カラム温度:45℃、
検出器:RI、
換算:ポリスチレン。
組成物(P)の固形分量に対するカルボキシル基含有樹脂(A)の量は、5〜85質量%の範囲内であれば好ましく、10〜75質量%の範囲内であればより好ましく、30〜60質量%の範囲内であれば更に好ましい。なお、固形分量とは、組成物(P)から溶剤などの揮発性成分を除いた、全成分の合計量のことである。
熱硬化性成分(B)は、組成物(P)に熱硬化性を付与できる。上述の通り、熱硬化性成分(B)は、エポキシ化合物(B1)を含有し、エポキシ化合物(B1)は粉体状のハイドロキノン型のエポキシ化合物(B11)を含有する。
エポキシ化合物(B11)はその一分子中に芳香環を一つのみ有するため、エポキシ化合物(B11)を含有する組成物(P)から形成されたソルダーレジスト層が熱又は光によって分解しても、ソルダーレジスト層中に長大な共役結合が生じにくい。また、ハイドロキノン型エポキシ化合物は窒素原子及び硫黄原子を有さない。これらのために、ソルダーレジスト層は変色しにくい。さらに、エポキシ化合物(B11)は二官能であるとともにエーテル結合を有するため、ソルダーレジスト層の脆さが軽減されることで同層の柔軟性が高くなる。このため、ソルダーレジスト層に機械的加工が施される場合の同層のクラックが抑制される。また、基材とソルダーレジスト層との熱膨張係数が相違していても、ソルダーレジスト層が加熱された場合の熱クラックが抑制される。
さらに、エポキシ化合物(B11)は芳香環を有するため、ソルダーレジスト層の耐熱性を向上できる。また、エポキシ化合物(B11)は、138〜145℃程度という高い融点を有する。そのため組成物(P)を60〜80℃程度の比較的低温で加熱することで皮膜を形成する際には、カルボキシル基含有樹脂(A)とエポキシ化合物(B11)とが反応しにくい。このため、皮膜中ではカルボキシル基含有樹脂(A)が未反応のまま残留しやすく、このため皮膜を露光してから現像する際の高いアルカリ現像性が確保できる。
また、エポキシ化合物(B11)は高い融点を有するため、組成物(P)がエポキシ化合物(B11)を含有すると、組成物(P)から形成される皮膜のタックが低減される。
さらに、現像処理後の皮膜を適宜の温度、例えば150℃で加熱すると、皮膜中のハイドロキノン型エポキシ化合物が軟化又は溶融しやすいため、皮膜中でハイドロキノン型エポキシ化合物が関与する熱硬化反応が進みやすい。このため、ソルダーレジスト層の耐熱性を向上できる。
上述の通り、カルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、及び光重合性成分(C)の合計量に対する、エポキシ化合物(B11)の量は、15〜40質量%の範囲内である。このエポキシ化合物(B11)の量が15質量%以上であることで、組成物(P)から形成されるソルダーレジスト層は艶消しされた表面を有しうる。さらに、エポキシ化合物(B11)の量が40質量%以下であることで、組成物(P)から形成される皮膜の良好な現像性を維持するとともに、組成物(P)のチクソトロピック性の上昇を抑制して皮膜のレベリング性を良好に維持できる。このエポキシ化合物(B11)の量は、15〜30質量%の範囲内であれば、より好ましい。
さらに、カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対する、前記エポキシ化合物(B1)のエポキシ基の当量は、1.0〜5.0当量の範囲内である。このため、組成物(P)から形成されるソルダーレジスト層は艶消しされた表面を有しうるとともに、ソルダーレジスト層は良好な柔軟性、耐熱クラック性、耐熱性、耐電蝕性、耐めっき性、コア材との密着性、プレッシャークッカーテスト耐性、レべリング性等の良好な特性も有し、更に、組成物(P)から形成される皮膜は良好な低タック性を有しうる。エポキシ化合物(B1)のエポキシ基の当量は、1.0〜3.0当量の範囲内であれば、より好ましい。
エポキシ化合物(B1)は、エポキシ化合物(B11)以外のエポキシ化合物(B12)を更に含有してもよい。
エポキシ化合物(B12)は、1分子中に少なくとも2個のエポキシ基を有することが好ましい。エポキシ化合物(B12)は、溶剤難溶性エポキシ化合物であってもよく、汎用の溶剤可溶性エポキシ化合物であってもよい。
エポキシ化合物(B12)は、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON N−775)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON N−695)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(具体例として三菱化学株式会社製の品番jER1001)、ビスフェノールA−ノボラック型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON N−865)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(具体例として三菱化学株式会社製の品番jER4004P)、ビスフェノールS型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON EXA−1514)、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂(具体例として三菱化学株式会社製の品番YX4000)、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂(具体例として日本化薬株式会社製の品番NC−3000)、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(具体例として新日鉄住金化学株式会社製の品番ST−4000D)、ナフタレン型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON HP−4032、EPICLON HP−4700、EPICLON HP−4770)、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ターシャリーブチルカテコール型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON HP−820)、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(具体例としてDIC製の品番EPICLON HP−7200)、アダマンタン型エポキシ樹脂(具体例として出光興産株式会社製の品番ADAMANTATE X−E−201)、ビフェニルエーテル型エポキシ樹脂(具体例として新日鉄住金化学株式会社製の品番YSLV−80DE)、特殊二官能型エポキシ樹脂(具体例として、三菱化学株式会社製の品番YL7175−500、及びYL7175−1000;DIC株式会社製の品番EPICLON TSR−960、EPICLON TER−601、EPICLON TSR−250−80BX、EPICLON 1650−75MPX、EPICLON EXA−4850、EPICLON EXA−4816、EPICLON EXA−4822、及びEPICLON EXA−9726;新日鉄住金化学株式会社製の品番YSLV−120TE)、及び前記以外のビスフェノール系エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。
エポキシ化合物(B12)は、トリグリシジルイソシアヌレートを含有してもよい。トリグリシジルイソシアヌレートは、特にS−トリアジン環骨格面に対し3個のエポキシ基が同一方向に結合した構造をもつβ体を含有することが好ましく、或いはこのβ体と、S−トリアジン環骨格面に対し1個のエポキシ基が他の2個のエポキシ基と異なる方向に結合した構造をもつα体とを含有することが好ましい。
ただし、ソルダーレジスト層の脆さを特に効果的に抑制して柔軟性を付与すると共に変色を特に効果的に抑制するためには、エポキシ化合物(B12)が、トリグリシジルイソシアヌレートを含有しないこと、すなわち組成物(P)がトリグリシジルイソシアヌレートを含有しないことが、好ましい。
エポキシ化合物(B12)がリン含有エポキシ樹脂を含有することも好ましい。この場合、ソルダーレジスト組成物の硬化物の難燃性が向上する。リン含有エポキシ樹脂としては、リン酸変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(具体例としてDIC株式会社製の品番EPICLON EXA−9726、及びEPICLON EXA−9710)、新日鉄住金化学株式会社製の品番エポトートFX−305等が挙げられる。
エポキシ化合物(B12)は、60℃以上の融点又は軟化点を有する化合物を含有することが好ましい。この場合、組成物(P)から形成される皮膜のタックが低減される。この化合物の融点又は軟化点が64〜160℃の範囲内であればより好ましい。この化合物の具体例は、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、品番EPICLON N−775、軟化点70〜80℃)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、品名エピクロンN−665、軟化点64〜72℃)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製の品番jER1001、軟化点64℃)、ビスフェノールA−ノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製の品番EPICLON N−865、軟化点64〜82℃)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製の品番jER4004P、軟化点85℃)ビスフェノールS型エポキシ樹脂(DIC株式会社製の品番EPICLON EXA−1514、軟化点75℃)、ビフェニル型エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製の品番YX4000、融点105℃)、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(具体例として新日鉄住金化学株式会社製の品番ST−4000D、軟化点85〜100℃)、ナフタレン型エポキシ樹脂(DIC株式会社製の品番EPICLON EPICLON HP−4700、軟化点85〜95℃、EPICLON HP−4770、軟化点67〜77℃)、ビフェニルエーテル型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製の品番YSLV−80DE、融点83℃)、特殊二官能型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学株式会社製の品番YSLV−120TE、融点118℃)、及びトリグリシジルイソシアヌレート(1,3,5−トリス(2,3−エポキシプロピル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、融点156℃)を含む。
熱硬化性成分(B)は、エポキシ化合物(B1)のみを含有してもよいが、エポキシ化合物(B1)以外の熱硬化性のモノマー、プレポリマー等の化合物を含有してもよい。例えば熱硬化性成分(B)は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、トリアジン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ケイ素樹脂、ポリエステル樹脂、シアネートエステル樹脂、並びにこれらの樹脂の変性物からなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。
光重合性成分(C)は、例えばエチレン性不飽和基を有するモノマー(C1)及びエチレン性不飽和基を有するプレポリマー(C2)のうち少なくとも一方を含有する。なお、カルボキシル基含有樹脂(A)に含まれる成分は、光重合性成分(C)から除かれる。
モノマー(C1)は、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート;並びにジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、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、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ε―カプロラクトン変性ペンタエリストールヘキサアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含有できる。
光重合性成分(C)は、三官能の化合物、すなわち一分子中に不飽和結合を3つ有する化合物を含有してもよい。三官能の化合物は、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、EO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリストールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート及びε−カプロラクトン変性トリス−(2−アクリロキシエチル)イソシアヌレート及びエトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含有できる。
モノマー(C1)は、リン含有化合物(リン含有不飽和化合物)を含有してもよい。この場合、組成物(P)の硬化物の難燃性が向上する。リン含有不飽和化合物は、例えば2−メタクリロイロキシエチルアシッドフォスフェート(具体例として共栄社化学株式会社製の品番ライトエステルP−1M、及びライトエステルP−2M)、2−アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート(具体例として共栄社化学株式会社製の品番ライトアクリレートP−1A)、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルフォスフェート(具体例として大八工業株式会社製の品番MR−260)、並びに昭和高分子株式会社製のHFAシリーズ(具体例としてジペンタエリストールヘキサアクリレートとHCA(9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキサイド)との付加反応物である品番HFA−6003、及びHFA−6007、カプロラクトン変性ジペンタエリストールヘキサアクリレートとHCA(9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキサイド)との付加反応物である品番HFA−3003、及びHFA−6127等)からなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含有できる。
プレポリマー(C2)は、例えばエチレン性不飽和結合を有するモノマーを重合させてからエチレン性不飽和基を付加して得られるプレポリマーと、オリゴ(メタ)アクリレートプレポリマー系化合物とのうち、少なくとも一方を含有できる。オリゴ(メタ)アクリレートプレポリマー系化合物は、例えばエポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、アルキド樹脂(メタ)アクリレート、シリコーン樹脂(メタ)アクリレート、及びスピラン樹脂(メタ)アクリレートからなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。
カルボキシル基含有樹脂(A)に対する光重合性成分(C)の量は、1〜50質量%の範囲内であれば好ましく、10〜45質量%の範囲内であればより好ましく、21〜40質量%の範囲内であれば更に好ましい。
光重合開始剤(D)は、公知の材料を含有できる。具体的には、光重合開始剤(D)は、例えば、ベンゾインとそのアルキルエーテル;アセトフェノン、ベンジルジメチルケタール等のアセトフェノン系化合物;2−メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物;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−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、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系化合物;ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド等のベンゾフェノン系化合物;2,4−ジイソプロピルキサントン等のキサントン系化合物;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノン等の窒素原子を含む化合物;1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒロドキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチル−プロパン−1−オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル等のα−ヒドロキシアルキルフェノン系化合物;2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、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−ブタノン等のα−アミノアルキルフェノン系化合物;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、2,4,6−トリメチルベンゾイル−エチル−フェニル−フォスフィネート等のモノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤;ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルフォ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フォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、(2,5,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィン系光重合開始剤;並びに、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(О‐ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム)等のオキシムエステル系光重合開始剤からなる群から選択される一種以上の成分を含有できる。
光重合開始剤(D)は、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びα−ヒドロキシアルキルフェノン系光重合開始剤を含有することが好ましい。この場合、組成物(P)から形成される皮膜を露光する際に、皮膜を表層から深部にわたって十分に硬化させることが容易である。この場合、更に光重合開始剤(D)がモノアシルフォスフィンオキサイドを含有しなければ、露光時の皮膜の深部硬化性が特に高くなる。光重合開始剤(D)に対する、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びα−ヒドロキシアルキルフェノン系光重合開始剤の合計量は、5〜100質量%の範囲内であることが好ましく、7〜100質量%の範囲であればより好ましく、9〜100質量%の範囲内であれば更に好ましく、70〜100%であれば、特に好ましい。また、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びα−ヒドロキシアルキルフェノン系光重合開始剤の合計量対対する、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤の量は、1〜99質量%の範囲内であることが好ましく、5〜60質量%の範囲であればより好ましく、10〜40質量%の範囲内であれば更に好ましい。
光重合開始剤(D)は、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びフェニルグリオキシレート系光重合開始剤を含有することも好ましい。この場合も、組成物(P)から形成される皮膜を露光する際に、皮膜を表層から深部にわたって十分に硬化させることが容易である。光重合開始剤(D)に対する、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びフェニルグリオキシレート系光重合開始剤の合計量は、3〜100質量%の範囲内であることが好ましく、6〜100質量%の範囲であればより好ましく、9〜100質量%の範囲内であれば更に好ましく、50〜100%の範囲であれば特に好ましい。また、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤及びフェニルグリオキシレート系光重合開始剤の合計量に対する、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤の量は、1〜99質量%の範囲内であることが好ましく、5〜60質量%の範囲であればより好ましく、10〜40質量%の範囲内であれば更に好ましい。
カルボキシル基含有樹脂(A)に対する、光重合開始剤(D)の量は、0.1〜30質量%の範囲内であることが好ましく、1〜25質量%の範囲内であれば更に好ましい。
組成物(P)は、更に公知の光重合促進剤、増感剤等を含有してもよい。例えば組成物(P)は、ベンゾインとそのアルキルエーテル;アセトフェノン、ベンジルジメチルケタール等のアセトフェノン系化合物;2−メチルアントラキノン等のアントラキノン系化合物;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−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、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系化合物;ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド等のベンゾフェノン系化合物;2,4−ジイソプロピルキサントン等のキサントン系化合物;並びに2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン等のα−ヒドロキシケトン系化合物;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノン等の窒素原子を含む化合物からなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。組成物(P)は、光重合開始剤(D)と共に、p−ジメチル安息香酸エチルエステル、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、2−ジメチルアミノエチルベンゾエート等の第三級アミン系等の公知の光重合促進剤や増感剤等を含有してもよい。組成物(P)は、必要に応じて、可視光露光用の光重合開始剤及び近赤外線露光用の光重合開始剤のうちの少なくとも一種を含有してもよい。組成物(P)は、光重合開始剤(D)と共に、レーザ露光法用増感剤である7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン等のクマリン誘導体、カルボシアニン色素系、キサンテン色素系等を含有してもよい。
組成物(P)は、着色剤(E)を含有してもよい。着色剤は、例えば赤色着色剤、青色着色剤、緑色着色剤、黄色着色剤、紫色着色剤、オレンジ色着色剤、茶色着色剤、及び黒色着色剤(E1)からなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。
赤色着色剤の例は、モノアゾ系化合物、ジスアゾ系化合物、アゾレーキ系化合物、ベンズイミダゾロン系化合物、ペリレン系化合物、ジケトピロロピロール系化合物、縮合アゾ系化合物、アントラキノン系化合物、及びキナクリドン系化合物を含む。
青色着色剤の例は、フタロシアニン系化合物、及びアントラキノン系化合物を含む。
緑色着色剤の例は、フタロシアニン系化合物、アントラキノン系化合物、及びペリレン系化合物を含む。
黄色着色剤の例は、モノアゾ系化合物、ジスアゾ系化合物、縮合アゾ系化合物、ベンズイミダゾロン系化合物、イソインドリノン系化合物、及びアントラキノン系化合物を含む。
黒色着色剤(E1)の例は、カーボンブラック、ナフタレンブラック、及びペリレンを含む。
特に着色剤(E)が黒色着色剤(E1)を含有する場合、すなわち組成物(P)が黒色着色剤(E1)を含有する場合、組成物(P)から、艶消しされた表面を有するとともに黒色のソルダーレジスト層を形成できる。この場合、ソルダーレジスト層を備えるプリント配線板に発光ダイオードが搭載されると、発光ダイオードの発光がより鮮やかになりうる。さらに、黒色着色剤(E1)がペリレンを含有することが好ましい。この場合、組成物(P)の露光時に黒色着色剤(E1)が組成物(P)の硬化を阻害しにくくなり、このため、黒色着色剤(E1)を含有するにもかかわらず、組成物(P)は良好な光硬化性を有しうる。このため、組成物(P)は高い解像性を有しうる。
カルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、及び光重合性成分(C)の合計量に対する、着色剤(E)の量は、0〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜5質量%の範囲内であればより好ましい。
組成物(P)は、メラミンとメラミン誘導体とのうち少なくとも一方を含有する成分(F)を含有してもよい。この場合、組成物(P)の硬化物と銅などの金属との間の密着性が高くなる。このため、組成物(P)は、プリント配線板用の絶縁材料として特に適する。また、組成物(P)の硬化物の耐メッキ性、すなわち無電解ニッケル/金メッキ処理時の白化耐性が向上する。
メラミンは、2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジンであり、一般的に市販されている化合物から入手可能である。また、メラミン誘導体は、その一分子中に1つのトリアジン環と、アミノ基とを有する化合物であるとよい。メラミン誘導体としては、例えばグアナミン;アセトグアナミン;ベンゾグアナミン;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−4,6−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;並びにメラミン−テトラヒドロフタル酸塩等のメラミンと酸無水物との反応物が、挙げられる。メラミン誘導体の、より詳細な具体例として、四国化成工業株式会社の製品名VD−1、製品名VD−2、製品名VD−3が挙げられる。
組成物(P)が成分(F)を含有する場合、カルボキシル基含有樹脂(A)に対する成分(F)の量は、0.1〜10質量%の範囲内であることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲内であれば更に好ましい。
組成物(P)は、艶消し材を含有せず、又はカルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、及び光重合性成分(C)の合計に対して12質量%以下の艶消し材を含有することが好ましい。この場合でも、組成物(P)から形成されたソルダーレジスト層が、十分に艶消しされた表面を有しうる。また、組成物(P)が艶消し材を含有すれば、ソルダーレジスト層の表面の艶消し効果は、更に高くなる。さらに、艶消し材を含有せず、又は含有してもその量がカルボキシル基含有樹脂(A)、熱硬化性成分(B)、及び光重合性成分(C)の合計に対して12質量%以下であると、ソルダーレジスト層の良好な耐電蝕性及びプレッシャークッカーテスト耐性が維持されるとともに、組成物(P)のチクソトロピック性の上昇を抑制してその良好な塗布性を維持できる。
艶消し材は、ソルダーレジスト層の表面を艶消しにする性質を有するフィラーであり、一般的に多孔質の粒子であることが多い。艶消し材の例は、微粒子シリカ、ケイ酸アルミニウム、ポリエチレン微粒子、アクリル微粒子、タルク、及びカオリンを含む。組成物(P)は、微粒子シリカ、ケイ酸アルミニウム、ポリエチレン微粒子、アクリル微粒子、タルク、及びカオリンを含有せず、又は含有しても、カルボキシル基含有樹脂と熱硬化性成分と光重合性成分の総量に対する微粒子シリカ、ケイ酸アルミニウム、ポリエチレン微粒子、アクリル微粒子、タルク、及びカオリンの合計量が12質量%以下であることが好ましい。
組成物(P)は、艶消し材以外の無機充填材を含有してもよい。この場合、組成物(P)から形成される皮膜が硬化する際の硬化収縮が低減するとともに、ソルダーレジスト層が高い硬度を有し、更にソルダーレジスト層が金属との密着性を有しうる。無機充填材は、例えば、硫酸バリウム、結晶性シリカ、ナノシリカ、カーボンナノチューブ、ベントナイト、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムからなる群から選択される少なくとも一種の材料を含有できる。カルボキシル基含有樹脂(A)に対する、無機充填材の量は、例えば0〜300質量%の範囲内である。
組成物(P)は、有機溶剤を含有してもよい。有機溶剤は、組成物(P)の液状化又はワニス化、粘度調整、塗布性の調整、造膜性の調整などの目的で使用される。
有機溶剤は、例えばエタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ヘキサノール、エチレングリコール等の直鎖、分岐、2級或いは多価のアルコール;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;スワゾールシリーズ(丸善石油化学社製)、ソルベッソシリーズ(エクソン・ケミカル社製)等の石油系芳香族系混合溶剤;セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系化合物;カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール系化合物;プロピレングリコールメチルエーテル等のプロピレングリコールアルキルエーテル系化合物;ジプロピレングリコールメチルエーテル等のポリプロピレングリコールアルキルエーテル系化合物;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル系化合物;並びにジアルキルグリコールエーテル系化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物を含有できる。
組成物(P)中の成分の量は、組成物(P)が光硬化性を有しアルカリ性溶液で現像可能であるように、適宜調整される。
組成物(P)が有機溶剤を含有する場合、有機溶剤の量は、組成物(P)から形成される皮膜を乾燥させる際に速やかに有機溶剤が揮散して無くなるように、すなわち有機溶剤が乾燥膜に残存しないように、調整されることが好ましい。特に、組成物(P)全体に対する有機溶剤の量は、0〜99.5質量%の範囲内であることが好ましく、15〜60質量%の範囲内であれば更に好ましい。なお、有機溶剤の好適な割合は塗布方法などにより異なるので、塗布方法に応じて割合が適宜調節されることが好ましい。
本実施形態の効果を阻害しない限りにおいて、組成物(P)は、上記成分以外の成分を更に含有してもよい。
例えば、組成物(P)は、酸化防止剤を含有してもよい。酸化防止剤は、ソルダーレジスト層の耐熱変色性の向上に寄与すると共に、ソルダーレジスト層を表面から深部にわたって十分に硬化させることにも寄与し、更に密着性の向上に寄与する。
酸化防止剤の融点は50〜150℃の範囲内であることが好ましい。この場合、ソルダーレジスト組成物から形成される皮膜からの酸化防止剤のブリードアウト及び酸化防止剤の結晶の析出が抑制され、ソルダーレジスト層の表面の均一性が向上する。
酸化防止剤は、例えばヒンダードフェノール系酸化防止剤であるBASF社製のIRGANOX 245(融点76〜79℃)、IRGANOX 259(融点104〜108℃)、IRGANOX 1035(融点63〜67℃)、IRGANOX 1098(融点156〜161℃)、IRGANOX 1010(融点110〜125℃)、IRGANOX 1076(融点50〜55℃)及びIRGANOX 1330(融点240〜245℃)、ADEKA社製のアデカスタブAO−20(融点220〜222℃)、アデカスタブAO−30(融点183〜185℃)、アデカスタブAO−40(融点210〜214℃)、アデカスタブAO−50(融点51〜54℃)、アデカスタブAO−60(110〜130℃)、アデカスタブAO−80(融点110〜120℃)、アデカスタブAO−330(融点243〜245℃)、シプロ化成社製SEENOX224M(融点129〜132℃)、及びSEENOX326M(融点241〜249℃)、並びに住友化学社製スミライザーGA−80(融点≧110℃)、スミライザーMDP−S(融点≧128℃)、川口化学工業社製アンテージBHT(融点≧69℃)、アンテージW−300(融点≧205℃)、アンテージW−400(融点≧120℃)、及びアンテージW−500(融点≧120℃)のうち、少なくとも一種の成分を含有できる。特に、酸化防止剤がIRGANOX 1010(融点110〜125℃)を含有することが好ましい。
組成物(P)は、カプロラクタム、オキシム、マロン酸エステル等でブロックされたトリレンジイソシアネート系、モルホリンジイソシアネート系、イソホロンジイソシアネート系及びヘキサメチレンジイソシアネート系のブロックドイソシアネート;ビスフェノールA型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、脂環型等のエポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を付加して得られる樹脂;並びにジアリルフタレート樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等の高分子化合物からなる群から選択される少なくとも一種の樹脂を含有してもよい。
組成物(P)は、エポキシ化合物(B1)を硬化させるための硬化剤を含有してもよい。硬化剤は、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;アジピン酸ヒドラジド、セバシン酸ヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルフォスフィン等のリン化合物;酸無水物;フェノール;メルカプタン;ルイス酸アミン錯体;及びオニウム塩からなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有できる。これらの成分の市販品は、例えば、四国化成株式会社製の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)、サンアプロ株式会社製の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)である。
組成物(P)は、成分(F)以外の密着性付与剤を含有してもよい。密着性付与剤は、例えば、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、並びに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−4,6−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−トリアジン誘導体である。
組成物(P)は、硬化促進剤;シリコーン、アクリレート等の共重合体;レベリング剤;シランカップリング剤等の密着性付与剤;チクソトロピー剤;重合禁止剤;ハレーション防止剤;難燃剤;消泡剤;酸化防止剤;界面活性剤;並びに高分子分散剤からなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有してもよい。
組成物(P)中のアミン化合物の含有量はできるだけ少ないことが好ましい。このようにすれば、組成物(P)の硬化物からなる層の電気絶縁性が損なわれにくい。特にカルボキシル基含有樹脂(A)に対するアミン化合物の量は6質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であれば更に好ましい。
上記のような組成物(P)の原料が配合され、例えば三本ロール、ボールミル、サンドミル等を用いる公知の混練方法によって混練されることにより、組成物(P)が調製されうる。組成物(P)の原料に液状の成分、粘度の低い成分等が含まれる場合には、原料のうち液状の成分、粘度の低い成分等を除く部分をまず混練し、得られた混合物に、液状の成分、粘度の低い成分等を加えて混合することで、組成物(P)を調製してもよい。
保存安定性等を考慮して、組成物(P)の成分の一部を混合することで第一剤を調製し、成分の残部を混合することで第二剤を調製してもよい。すなわち、組成物(P)は、第一剤と第二剤とを備えてもよい。この場合、例えば、組成物(P)の成分のうち、光重合性成分(C)、有機溶剤の一部、及び熱硬化性成分(B)を予め混合して分散させることで第一剤を調製し、組成物(P)の成分のうち、残部を混合して分散させることで第二剤を調製してもよい。この場合、適時必要量の第一剤と第二剤とを混合して混合液を調製し、この混合液からソルダーレジスト層を形成しうる。
組成物(P)から形成されたソルダーレジスト層を備えるプリント配線板を製造する方法の一例を説明する。
まず、コア材を用意する。コア材は、例えば少なくとも一つの絶縁層と少なくとも一つの導体配線とを備える。コア材の導体配線が設けられている面上に、組成物(P)から皮膜を形成する。皮膜の形成方法は、塗布法であることが好ましい。この場合、ソルダーレジスト層の表面の艶消し効果が、より高まる。塗布法では、例えばコア材上に組成物(P)を塗布して湿潤塗膜を形成する。組成物(P)の塗布方法は、公知の方法、例えば浸漬法、スプレー法、スピンコート法、ロールコート法、カーテンコート法、及びスクリーン印刷法からなる群から選択される。続いて、組成物(P)中の有機溶剤を揮発させるために、例えば60〜120℃の範囲内の温度下で湿潤塗膜を乾燥させ、これによって、皮膜を得ることができる。
皮膜を露光することで部分的に硬化させる。露光方法も、そのために、例えばネガマスクを皮膜に当ててから、皮膜に紫外線を照射する。ネガマスクは、紫外線を透過させる露光部と紫外線を遮蔽する非露光部とを備える。ネガマスクは、例えばマスクフィルム、乾板等のフォトツールである。紫外線の光源は、例えばケミカルランプ、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ及びメタルハライドランプからなる群から選択される。なお、露光方法は、ネガマスクを用いる方法以外の方法であってもよい。例えば光源から発せられる紫外線を皮膜4の露光すべき部分のみに照射する直接描画法で皮膜4を露光してもよい。直接描画法に適用される光源は、例えば高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、g線(436nm)、h線(405nm)、i線(365nm)、並びにg線、h線及びi線のうちの二種以上の組み合わせからなる群から選択される。
続いて、皮膜に現像処理を施すことで、皮膜4の露光されていない部分を除去する。現像処理では、組成物(P)の組成に応じた適宜の現像液を使用できる。現像液は、例えばアルカリ金属塩及びアルカリ金属水酸化物のうち少なくとも一方を含有するアルカリ性水溶液、又は有機アミンである。アルカリ性水溶液は、より具体的には例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム及び水酸化リチウムからなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有する。アルカリ性水溶液中の溶媒は、水のみであっても、水と低級アルコール等の親水性有機溶媒との混合物であってもよい。有機アミンは、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン及びトリイソプロパノールアミンからなる群から選択される少なくとも一種の成分を含有する。
続いて、現像処理後の皮膜を加熱する。これにより、ソルダーレジスト層の表面の艶消しの効果が、特に高まる。加熱の条件は、例えば加熱温度120〜200℃の範囲内、加熱時間30〜120分間の範囲内である。このようにして皮膜を硬化させると、ソルダーレジスト層の強度、硬度、耐薬品性等の性能が向上する。必要により、加熱前と加熱後のうちの一方又は両方で、皮膜に更に紫外線を照射してもよい。この場合、皮膜の光硬化を更に進行させることができる。
以上により、コア材1上に、組成物(P)の硬化物からなるソルダーレジスト層が設けられる。これにより、ソルダーレジスト層を備えるプリント配線板が得られる。
本実施形態では、上述の通り、組成物(P)から形成されたソルダーレジスト層は、艶消しされた表面を有しうる。このため、例えば上述のような塗布法を含む方法で形成されたソルダーレジスト層の表面の光沢値が40以下であることも達成可能である。ソルダーレジスト層の表面の光沢値が40以下であれば、はんだリフロー時のソルダーレジスト層へのはんだ付着を原因とするはんだブリッジを防止できる。さらに、ソルダーレジスト層が黒色であれば、ソルダーレジスト層を備えるプリント配線板に発光ダイオードが搭載されると、発光ダイオードの発光をより鮮やかにできる。
1.カルボキシル基含有樹脂の準備
(1)カルボキシル基含有樹脂溶液A
還流冷却器、温度計、窒素置換基用ガラス管及び攪拌機を取り付けた四つ口フラスコ中に、メタクリル酸80質量部、メチルメタクリレート80質量部、スチレン20質量部、n−ブチルメタクリレート20重量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル430質量部、及びアゾビスイソブチロニトリル5質量部を加えた。この四つ口フラスコ内の液を窒素気流下で75℃で5時間加熱して重合反応を進行させることで、濃度32質量%の共重合体溶液を得た。
この共重合体溶液に、ハイドロキノン0.1質量部、グリシジルメタクリレート64質量部、及びジメチルベンジルアミン0.8質量部を加え、80℃で24時間加熱することで付加反応を進行させた。これにより、固形分酸価105mgKOH/gでありカルボキシル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物の38質量%溶液を得た。この溶液が、カルボキシル基含有樹脂溶液Aである。
(2)カルボキシル基含有樹脂溶液B
還流冷却器、温度計、窒素置換基用ガラス管及び攪拌機を取り付けた四つ口フラスコ中に、メチルメタクリレート30質量部、グリシジルメタクリレート70質量部、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート100質量部、ラウリルメルカプタン0.2質量部、及びアゾビスイソブチロニトリル5質量部を加えた。この四つ口フラスコ内の液を窒素気流下で80℃で5時間加熱して重合反応を進行させることで、濃度50質量%の共重合体溶液を得た。
この共重合体溶液に、重合禁止剤としてハイドロキノン0.05質量部、アクリル酸37質量部、及びジメチルベンジルアミン0.2質量部、を加えて100℃で24時間加熱することで付加反応を進行させた。続いて、テトラヒドロフタル酸無水物45質量部、及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート79質量部を加え、100℃で3時間反応させた。これにより、固形分酸価95mgKOH/gでありカルボキシル基及びエチレン性不飽和基を有する化合物の50質量%溶液を得た。この溶液が、カルボキシル基含有樹脂溶液Bである。
(3)カルボキシル基含有樹脂溶液C
カルボキシル基含有樹脂溶液Cとして、酸変性エポキシアクリレート溶液(昭和電工株式会社製、リポキシPR−300CP、濃度65%、樹脂固形分酸価78mgKOH/g)を用意した。
2.実施例1〜17及び比較例1〜8の調製。
表1から3の「組成」の欄に示す成分を配合して混合物を調製し、この混合物を3本ロールで混練することで、ソルダーレジスト組成物である実施例1〜17及び比較例1〜11を得た。尚、表に示される成分の詳細は次の通りである。
・光重合開始剤(IRGACURE907);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、BASF社製、品番IRGACURE907.
・光重合開始剤(DETX);2,4−ジエチルチオキサンテン−9−オン。
・着色剤1;フタロシアニングリーン、BASF社製、品番ヘリオゲングリーンK8730。
・着色剤2;ペリレンブラック、BASF社製、品番パリオゲンブラックS0084。
・エポキシ化合物YDC−1312;式(1)で表されるハイドロキノン型エポキシ化合物(2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノンジグリシジルエーテル)、新日鉄住金化学株式会社製、品番YDC−1312。
・エポキシ化合物エピクロンN−665;クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、DIC株式会社製、品名エピクロンN−665、軟化点64〜72℃。
・エポキシ化合物TGIC;トリグリシジルイソシアヌレート(1,3,5−トリス(2,3−エポキシプロピル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン)。
・硫酸バリウム;堺化学工業株式会社製、品番バリエースB31。
・艶消し剤:非結晶性二酸化ケイ素、グレースジャパン製、品名サイロイドED−41。
・有機溶剤;ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジャパンケムテック製、品番D.O.A。
・光重合性モノマーDPHA;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、日本化薬株
・消泡剤;信越シリコーン株式会社製、品番KS−66。
・メラミン;日産化学工業株式会社製、微粉メラミン。
3.評価試験
(1)テストピースの作製
厚み35μmの銅箔を備えるガラスエポキシ銅張積層板を用意した。このガラスエポキシ銅張積層板にエッチングを施して導体配線を形成することで、コア材を得た。このコア材の一面全体にソルダーレジスト用樹脂組成物をスクリーン印刷により塗布してから、80℃で20分加熱することで乾燥させて、厚み20μmの皮膜を作製した。この皮膜の表面上にネガマスクを直接当てた状態で、ネガマスクに向けてメタルハライドランプを搭載した露光装置を用いて紫外線を照射することで、露光量450mJ/cm2の条件で皮膜を選択的に露光した。続いて、皮膜からネガマスクを取り外してから、皮膜に炭酸ナトリウム水溶液を用いて現像処理を施すことで、皮膜のうち露光により硬化した部分を、プリント配線板上にソルダーレジスト層として残存させた。このソルダーレジスト層を更に150℃で60分間加熱して熱硬化させた。これによりソルダーレジスト層を備えるテストピースを得た。
このテストピースに対して、次の評価試験をおこなった。
(2)低タック性評価
テストピースの作製時において、露光後の皮膜からネガマスクを取り外す際に、皮膜とネガマスクとの間の剥離抵抗の程度、及びネガマスクを取り外した後の皮膜の状態を確認し、その結果を次のように評価した。
A:露光前の皮膜を指触すると全く粘着を感じず、露光後にネガマスクを取り外した後の皮膜にはネガマスクの痕は認められなかった。
B:露光前の皮膜を指触すると少し粘着を感じ、露光後にネガマスクを取り外した後の皮膜にはネガマスクの痕が認められた。
C:露光前の皮膜を指触すると顕著な粘着を感じ、露光後にネガマスクを取り外すと皮膜が毀損した。
(3)感光性評価(残存ステップ段)
各実施例及び比較例から形成された皮膜に、露光用テストマスク(日立化成工業社製のステップタブレットPHOTEC21段)を直接当てがい、減圧密着させた。続いて、メタルハライドランプを搭載したオーク社製の減圧密着型両面露光機(型番ORC HMW680GW)を用い、露光用テストマスクを介して皮膜に照射エネルギー密度450mJ/cm2の条件で紫外線を照射した。続いて現像液(濃度1質量%の炭酸ナトリウム水溶液)を用いて皮膜を現像した。この場合の残存ステップ段数で、皮膜の感光性を評価した。
(4)光沢値評価
テストピースにおけるソルダーレジスト層の、JIS Z8741による入射角60°での鏡面光沢度を、株式会社堀場製作所製「GLOSS CHECKER」を用いて測定した。
(5)はんだ耐熱性
フラックスとしてLONCO 3355−11(ロンドンケミカル社製の水溶性フラックス)を用い、まずテストピースにフラックスを塗布し、次いでこれを260℃の溶融はんだ浴に10秒間浸漬し、その後水洗した。このサイクルを3回おこなった後のソルダーレジスト層の外観を観察し、その結果を次に示すように評価した。
A:異常を生じない。
B:極僅かに変化が見られる。
C:少し変化が見られる。
D:ソルダーレジスト層に剥がれ等の大きな変化が見られる。
(6)耐熱クラック性評価
厚み25μmの銅製の導体配線を備えるプリント配線板を用意した。このプリント配線板上に、上記のテストピースの場合と同じ条件でソルダーレジスト層を形成した。
フラックスとしてLONCO3355−11(ロンドンケミカル社製の水溶性フラックス)を用い、まずプリント配線板上のソルダーレジスト層上にフラックスを塗布した。続いて、プリント配線板を280℃の溶融はんだ浴に10秒間浸漬してから水洗する工程を1サイクルとする処理を、3サイクルおこなった後、ソルダーレジスト層の外観を観察し、その結果を次に示すように評価した。
A:ソルダーレジスト層にクラック(ひび割れ)が認められない。
B:ソルダーレジスト層の導体配線との界面付近に僅かにクラックが認められる。
C:ソルダーレジスト層にはっきりとクラックが認められる。
(7)耐めっき性評価
市販品の無電解ニッケルめっき浴及び無電解金めっき浴を用いて、テストピースのめっきを行い、めっきの状態及びソルダーレジスト層の密着状態を観察した。また、ソルダーレジスト層に対してセロハン粘着テープ剥離試験を行うことでめっき後のソルダーレジスト層の密着状態を観察した。その結果を次に示すように評価した。
A:めっきによる外観の変化、テープ剥離時のソルダーレジスト層の剥離、めっきの潜り込みのいずれも認められなかった。
B:めっきによる外観変化はなく、テープ剥離時においてもソルダーレジスト層の剥離も生じなかったが、ソルダーレジスト層の末端部分において、極めてわずかながら、めっきの潜り込みが認められなかった。
C:めっきによる外観変化はないが、テープ剥離時にソルダーレジスト層に一部剥離が認められた。
D:めっき後にソルダーレジスト層の浮きが認められ、テープ剥離時にソルダーレジスト層の剥離が認められた。
(8)密着性評価
JIS D0202の試験方法に従って、テストピースのソルダーレジスト層に碁盤目状にクロスカットを入れ、次いでセロハン粘着テープによるピーリング試験後の剥がれの状態を目視により観察した。その結果を次に示すように評価した。
A:100個のクロスカット部分のうちの全てに全く変化が見られない。
B:100個のクロスカット部分のうち1箇所に僅かに浮きを生じた。
C:100個のクロスカット部分のうち2〜10箇所に剥がれを生じた。
D:100個のクロスカット部分のうち11〜100箇所に剥がれを生じた。
(9)耐電蝕性評価
コア材としてIPC B−25のくし型電極Bクーポンを用いたこと以外は、テストピースの作製条件と同じ条件で、評価基板を作製した。この評価基板のくし型電極にDC100Vのバイアス電圧を印加し、40℃、90%R.H.の条件下にて500時間処理した後、マイグレーションの有無を確認した。その結果を次のように評価した。
A:全くマイグレーションが認められない。
B:マイグレーションが僅かに認められる。
C:マイグレーションが明確に認められる。
(10)プレッシャークッカーテスト耐性(PCT耐性)
テストピースを121℃、100%RH、2atmの雰囲気に8時間曝露してから、テストピースにおけるソルダーレジスト層の外観を確認するとともに、ソルダーレジスト層にセロハン粘着テープ剥離試験を行った。その結果を次のように評価した。
A:ソルダーレジスト層の変色は僅かであり、セロハン粘着テープ剥離試験ではソルダーレジスト層の剥離は認められなかった。
B:ソルダーレジスト層の変色は認められるが、セロハン粘着テープ剥離試験ではソルダーレジスト層の剥離は認められなかった。
C:ソルダーレジスト層の変色は認められ、セロハン粘着テープ剥離試験ではソルダーレジスト層の剥離が認められた。
以上の結果を、表1から3の「評価」の欄に示す。
また、表1から3中の「E/A比」は、ソルダーレジスト組成物中の全カルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基1当量に対する、全エポキシ化合物のエポキシ基の当量の比であり、「YDC率」はソルダーレジスト組成物中の全カルボキシル基含有樹脂、全熱硬化性成分、及び全光重合性成分の合計量に対する、粉体状のハイドロキノン型のエポキシ化合物の質量百分率である。

Claims (7)

  1. カルボキシル基含有樹脂(A)、
    熱硬化性成分(B)、
    光重合性成分(C)、
    光重合開始剤(D)、及び
    着色剤(E)
    を含有し、
    前記熱硬化性成分(B)は、エポキシ化合物(B1)を含有し、
    前記エポキシ化合物(B1)は、下記式(1)で表される粉体状のエポキシ化合物(B11)を含有し、
    前記カルボキシル基含有樹脂(A)、前記熱硬化性成分(B)及び前記光重合性成分(C)の合計量に対する、前記エポキシ化合物(B11)の量は、15〜40質量%の範囲内であり、
    前記カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対する、前記エポキシ化合物(B1)のエポキシ基の当量は、1.0〜5.0当量の範囲内である、
    液状ソルダーレジスト組成物、
    式(1)中のR1、R2、R3及びR4は、各々独立にメチル基、水素原子又はt−ブチル基である。
  2. 前記エポキシ化合物(B1)は、前記エポキシ化合物(B11)以外のエポキシ化合物(B12)を更に含有する、
    請求項1に記載の液状ソルダーレジスト組成物。
  3. 前記エポキシ化合物(B12)の融点又は軟化点は、60℃以上である、
    請求項2に記載の液状ソルダーレジスト組成物。
  4. 前記着色剤(E)は、黒色着色剤(E1)を含有する、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の液状ソルダーレジスト組成物。
  5. 前記黒色着色剤(E1)は、ペリレンを含有する、
    請求項4に記載の液状ソルダーレジスト組成物。
  6. 前記カルボキシル基含有樹脂(A)は、ノボラック系カルボキシル基含有樹脂(A1)を含有する、
    請求項1から5のいずれか一項に記載の液状ソルダーレジスト組成物。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の液状ソルダーレジスト組成物の硬化物を含むソルダーレジスト層を備える、
    プリント配線板。
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