JP2017194644A - ソルダーレジスト用樹脂組成物、ソルダーレジスト用フィルム、ソルダーレジスト層付き回路基板及びパッケージ - Google Patents
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Abstract
Description
(A)エポキシ樹脂と、
(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂と、
(C)光重合開始剤と、
(D)無機フィラーと、を含有し、
前記(D)無機フィラーは、ジルコニア、チタン酸バリウム及びフェライトからなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、
前記(D)無機フィラーの含有量は、固形分中80〜98質量%である。
本実施形態のソルダーレジスト用樹脂組成物は、(A)エポキシ樹脂と、(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂と、(C)光重合開始剤と、(D)無機フィラーとを含有する。(D)無機フィラーは、ジルコニア、チタン酸バリウム及びフェライトからなる群より選ばれた1種以上の化合物である。(D)無機フィラーの含有量は、ソルダーレジスト用樹脂組成物の固形分中80〜98質量%である。ソルダーレジスト用樹脂組成物は、無機フィラーが高充填化されている。ジルコニア、チタン酸バリウム及びフェライトからなる群より選ばれた1種以上の化合物である無機フィラーは、硬化体の強度を高める。ソルダーレジスト用樹脂組成物からソルダーレジスト用フィルムが得られる。ソルダーレジスト用フィルムは、加熱時に高流動性を発揮することができる。ソルダーレジスト用樹脂組成物によって形成されたソルダーレジスト層は、強靭性を有する。以上のことにより、本実施形態のソルダーレジスト用樹脂組成物は、剛性の高い硬化体を得ることができる。以下、各成分について述べる。例えば、(A)エポキシ樹脂を(A)成分ということがある。
(A)成分は、エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、ソルダーレジスト用樹脂組成物に熱硬化性を付与する。エポキシ樹脂の熱硬化性により、硬化体の強度が高まる。ソルダーレジスト用樹脂組成物では、熱硬化性と光硬化性との両方の硬化性が発揮され得る。
(B)成分は、カルボキシル基含有光重合性樹脂である。カルボキシル基含有光重合性樹脂は、カルボキシル基を含有し、光重合性を有する樹脂である。カルボキシル基含有光重合性樹脂は、ソルダーレジスト用樹脂組成物に光硬化性を付与する。光重合性樹脂は、紫外線(UV)により硬化し得る。光重合性樹脂は、感光性樹脂とも呼ばれる。光重合性樹脂のカルボキシル基は、エポキシ基の熱硬化性を高める。熱硬化性と光硬化性との両方の硬化性の発揮は、強靭性を向上させる。
(C)成分は、光重合開始剤である。光重合開始剤は、ソルダーレジスト用樹脂組成物の光硬化性を高める。光重合開始剤によって、光重合性樹脂は容易に重合が進行する。
(D)成分は、無機フィラーである。無機フィラーは、球状であることが好ましい。球状の無機フィラーはソルダーレジスト用樹脂組成物に高充填化されやすく、ソルダーレジスト用樹脂組成物の流動性も高めることができる。無機フィラーは、ソルダーレジストの強靭性を向上させる。無機フィラーは、平均比重が5.5以上であることが好ましい。無機フィラーの含有量は、ソルダーレジスト用樹脂組成物の固形分中80〜98質量%である。無機フィラーの含有量が80質量%以上となることで、強靭性が高まる。無機フィラーの含有量が98質量%以下となることで、硬化性が高まる。無機フィラーの含有量は、ソルダーレジスト用樹脂組成物の固形分中83〜93質量%であることが好ましい。ソルダーレジスト用樹脂組成物から形成されるソルダーレジスト層は、無機フィラーが高充填化される。そのため、ソルダーレジスト層は、強靭性が高くなる。特に、平均比重が5.5以上である無機フィラーは、強靭性を効果的に向上させる。無機フィラーの平均比重は大きければ大きいほどよく、無機フィラーの平均比重の上限は特に限定されないが、実用的には、無機フィラーの平均比重は、例えば、10以下が好ましい。なお、球状は、完全な球だけでなく、球と認識できる形状を含む。例えば、無機フィラーは、表面が凸凹となっていても、全体として丸ければ、球状である。球状は、例えば、棒状及び繊維状を含まない。
(E)成分は、(B)成分以外の光重合性化合物である。ソルダーレジスト用樹脂組成物は、(B)成分以外の光重合性化合物をさらに含有することが好ましい。(E)成分は、便宜上、(E)光重合性化合物と記載される。(E)成分は、カルボキシル基を含まない。(E)光重合性化合物は、耐水性及び耐熱性を向上させ、流動性を高め、ガラス転移温度(Tg)を向上させることができる。なお、(B)成分は光重合性を有する化合物の範疇であるが、(B)成分は(E)光重合性化合物から除外される。
(F)成分は、溶剤である。ソルダーレジスト用樹脂組成物は、溶剤を含有してもよい。溶剤は、ソルダーレジスト用樹脂組成物の塗布を容易にさせる。溶剤の使用により、ソルダーレジスト用樹脂組成物は液状になり得る。溶剤は、揮発性成分となり得る。溶剤は、ソルダーレジスト用フィルムにほとんど残存しなくてもよい。溶剤は、ソルダーレジスト用フィルムに残存しないことが好ましい。溶剤は、1種類を含んでもよいし、2種類以上を含んでもよい。沸点の異なる2種類以上の溶剤が用いられてもよい。沸点の異なる溶剤を用いた場合、1種類の溶剤のときよりも塗膜の外観が良好になりやすい。
ソルダーレジスト用樹脂組成物は、適宜、上記(A)〜(F)の成分以外のその他の成分を含み得る。(G)その他の成分は、(G)追加成分と定義される。ソルダーレジスト用樹脂組成物は、追加成分を含んでもよいし、含まなくてもよい。
ソルダーレジスト用樹脂組成物は、上記(A)〜(D)の成分、及び、場合に応じてさらに上記(E)〜(G)のなかから選ばれる1つ以上の成分を混合することで調製され得る。ソルダーレジスト用樹脂組成物は液状であってよい。ソルダーレジスト用樹脂組成物は、物体の表面への塗布によって塗膜を形成する。塗膜は、乾燥により乾燥塗膜となる。乾燥塗膜は、いわゆるドライフィルムと呼ばれる。乾燥塗膜は、未硬化である。乾燥塗膜は、光及び熱によって硬化し、硬化塗膜となる。光は、紫外線を含む。光重合性樹脂は、紫外線の照射により重合し、硬化する。熱硬化性樹脂は、加熱により硬化する。硬化塗膜は、硬化体であり、ソルダーレジスト層になる。ソルダーレジスト層は、現像可能に形成され得る。硬化している部分と硬化していない部分とをパターン状に有する硬化工程後の塗膜は、硬化していない部分が除去されることで、硬化している部分のパターン状の硬化塗膜が現れる。このパターン状の硬化塗膜がソルダーレジスト層になり得る。
ソルダーレジスト用フィルムは、ソルダーレジスト用樹脂組成物から形成される。ソルダーレジスト用フィルムは、未硬化のフィルムである。ソルダーレジスト用フィルムは、ソルダーレジスト用樹脂組成物の一態様といえる。ソルダーレジスト用フィルムは、(F)溶剤を含まなくてよい。ソルダーレジスト用フィルムは、硬化により、ソルダーレジスト層になる。ソルダーレジスト用フィルムは、回路基板の上に貼り付けられ得る。ソルダーレジスト用フィルムは、ソルダーレジスト層の形成を容易にさせる。
ソルダーレジスト層付き回路基板は、ソルダーレジスト層と回路基板とを備えている。ソルダーレジスト層は、上述のソルダーレジスト用樹脂組成物から形成される。回路基板は、電気接続部を備えている。ソルダーレジスト層は、電気接続部が露出するパターンで、回路基板の上に形成されている。電気接続部は、配線、はんだなどの電気接続によって電子部品への電気的な接続を行う部分である。回路基板は、パターン状の回路を有し得る。電気接続部は、パターン状の回路の一部で形成され得る。
パッケージは、上記のソルダーレジスト層付き回路基板と、電子部品と、封止材と、電気接続用の端子とを備える。電子部品は、ソルダーレジスト層付き回路基板に実装される。電子部品は、回路基板の回路に電気的に接続される。封止材は、ソルダーレジスト層付き回路基板に電子部品を封止する。電気接続用の端子は、電子部品と電気的に接続される。回路基板の回路は、電子部品と電気接続用の端子とを電気的に繋ぐ。電子部品と回路とは、ワイヤを介して電気的に接続されてもよい。電気接続用の端子は、外部に露出する。電気接続用の端子は、例えば、はんだボールで形成され得る。電気接続用の端子は、回路基板のソルダーレジスト層のある面とは反対の面に形成されてもよい。封止材は、電子部品を回路基板に固着させ得る。パッケージは、上記のソルダーレジスト層付き回路基板を含むので、反りが低減される。パッケージは、特に高温の反りを効果的に低減する。
ソルダーレジスト用樹脂組成物によって基板の反りを低減させる効果は、例えば、次の方法(たわみ実験)で確認される。まず、長さ200mm×幅20mmのサイズで厚み0.06mmの基板を準備する。基板は1層で構成される。基板は、例えば、樹脂基板である。そして、この基板の両面に、厚み20μmのソルダーレジスト用フィルムを貼り付け、光及び熱で樹脂を硬化させる。これにより、両面にソルダーレジスト層を備えるソルダーレジスト層付き基板(試験板と定義される)が得られる。なお、実験の単純化のため、基板には回路が形成されていなくてよい。実験の単純化のため、ソルダーレジスト層はパターンを有していなくてよい。ソルダーレジスト層は、途切れのない一体的な層であってよい。次に、試験板の長さ100mm分をはみ出させて地表に水平な台の上に試験板を置く。このように試験板が置かれると、試験板のはみ出した部分は垂れ下がり、試験板はたわむ。そして、たわみ量を測定する。たわみ量は、試験板の台の上に載っている部分の上面から、試験板の垂れ下がった先端までの、地表に垂直な長さで定義される。たわみ量は、複数回の測定の平均値で算出されると精度が高まる。上記のたわみを利用した方法によって、上記のソルダーレジスト用樹脂組成物を利用した試験板は、ソルダーレジスト層が形成されていない基板に比べてたわみ量が1/3以下になることが確認されている。よって、回路基板の反りはソルダーレジスト層によって低減され得る。
表1に示す配合組成により、原料を混合し、実施例1〜3及び比較例1のソルダーレジスト用樹脂組成物を調製した。ソルダーレジスト用樹脂組成物をPETフィルム上に塗布し、乾燥させて、ソルダーレジスト用フィルムを形成した。
−−(A)成分−−
・EPICLON840:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、DIC株式会社製、1分子中に2つのエポキシ基を含む。
・EXA−7241:トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、DIC株式会社製、1分子中に3以上のエポキシ基を含む。
−−(B)成分−−
・KAYARAD TCR−1348H:トリスフェノールメタン型エポキシアクリレート、日本化薬株式会社製、酸価98mgKOH/g、1分子あたり平均14個以上のベンゼン環を含有する。
・KAYARAD CCR−1309H:クレゾールノボラック型エポキシアクリレート、日本化薬株式会社製、酸価60mgKOH/g。
・M−510:多塩基酸変性アクリルオリゴマー、東亞合成株式会社製、酸価98mgKOH/g。
−−(C)成分−−
・IRGACURE184:光重合開始剤、チバジャパン株式会社製。
−−(D)成分−−
・二酸化ジルコニウム:球状の無機フィラー、平均比重6.00、平均粒径2μm、最大粒径5μm。
・酸化アルミニウム:球状の無機フィラー、平均比重3.96、平均粒径1μm以下、最大粒径5μm。
・シリカ:球状の無機フィラー、平均比重2.21、平均粒径2μm、最大粒径5μm。
−−(E)成分−−
・アロニックスM−309:アクリル系モノマー、東亜合成株式会社製。
−−(F)成分−−
・MEK:メチルエチルケトン。
−−(G)成分−−
・ヘリオゲンブルー:着色剤。
・パリオトールイエロー:着色剤。
上記で得たソルダーレジスト用フィルムを用い、上述の「たわみ実験」に記載された方法で、基板と、基板の両面に設けられたソルダーレジスト層(硬化塗膜)とを有する試験板を形成した。この試験板から、上述の「たわみ実験」の方法で、たわみ量を測定した。
10 ソルダーレジスト層付き回路基板
11 ソルダーレジスト層
12 回路基板
13 電気接続部
20 電子部品
30 封止材
40 端子
Claims (21)
- (A)エポキシ樹脂と、
(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂と、
(C)光重合開始剤と、
(D)無機フィラーと、を含有し、
前記(D)無機フィラーは、ジルコニア、チタン酸バリウム及びフェライトからなる群より選ばれた1種以上の化合物であり、
前記(D)無機フィラーの含有量は、固形分中80〜98質量%である、
ソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(D)無機フィラーは、平均比重が5.5以上である、
請求項1に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(D)無機フィラーは、球状である、
請求項1又は2に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(D)無機フィラーは、平均粒径が1〜5μmであり、最大粒径が5μm以下である、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(D)無機フィラーとして酸化アルミニウムをさらに含有する、
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記酸化アルミニウムの平均粒径が5μm以下である、
請求項5に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂は、(B1)1分子あたり平均14個以上のベンゼン環を含むカルボキシル基含有光重合性樹脂を含有する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(A)エポキシ樹脂は、1分子中に2以上のエポキシ基を含む、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂は、酸価が60〜100mgKOH/gである、
請求項1乃至8のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - (E)光重合性化合物をさらに含有し、
前記(E)光重合性化合物から前記(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂は除外される、
請求項1乃至9のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 前記(B)カルボキシル基含有光重合性樹脂は、クレゾールノボラック型の構造を含むカルボキシル基含有光重合性樹脂を含有する、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - (F)溶剤をさらに含有し、
前記(F)溶剤は、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンの一方又は両方を含む、
請求項1乃至11のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - アルカリ性水溶液により現像可能である、
請求項1乃至12のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - フィルム状に硬化されたときに、硬化体は、比重が2.8以上である、
請求項1乃至13のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - フィルム状に硬化されたときに、硬化体は、30℃の弾性率が20GPa以上である、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - フィルム状に硬化されたときに、硬化体は、200℃の弾性率が3GPa以上である、
請求項1乃至15のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - フィルム状に硬化されたときに、硬化体は、20℃の熱膨張率が20ppm/℃以下である、
請求項1乃至16のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - フィルム状に硬化されたときに、硬化体は、500〜700nmの波長における光透過率が60%以下である、
請求項1乃至17のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物。 - 請求項1乃至18のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物から形成され、厚みが50μm以下である、
ソルダーレジスト用フィルム。 - 請求項1乃至18のいずれか1項に記載のソルダーレジスト用樹脂組成物から形成されたソルダーレジスト層と、
電気接続部を備えた回路基板と、
を備え、
前記ソルダーレジスト層は、前記電気接続部が露出するパターンで、前記回路基板の上に形成されている、
ソルダーレジスト層付き回路基板。 - 請求項20に記載のソルダーレジスト層付き回路基板と、
前記ソルダーレジスト層付き回路基板に実装される電子部品と、
前記電子部品を前記ソルダーレジスト層付き回路基板に封止する封止材と、
前記電子部品と電気的に接続され、外部に露出する電気接続用の端子と、
を備える、
パッケージ。
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