JP2021063947A - 感光性組成物、透明硬化膜、積層体、及び積層体の製造方法 - Google Patents

感光性組成物、透明硬化膜、積層体、及び積層体の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高い透明性を有しながら、高解像度と優れた硬化性とを実現できる感光性組成物を提供することである。【解決手段】感光性組成物は、感光性樹脂(A)と、光重合開始剤(B)と、光重合性化合物(C)と、を含有する。感光性樹脂(A)は、エポキシ基を少なくとも2つ有するエポキシ化合物(a1)と、エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)とが反応して生成する生成物と、酸二無水物(a4)を含有する酸無水物(a3)とが反応して生成する、感光性樹脂(A1)を含有する。感光性組成物から、10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合、波長450〜800nmの光透過率が85%以上であり、乾燥皮膜の、250〜800nmの波長域における吸光度の最大値は300〜330nmの波長域にあり、吸光度の最大値は1以上である。【選択図】図1

Description

本発明は、感光性組成物、この感光性組成物の硬化物を含む透明硬化膜、この透明硬化膜を含む積層体、及びこの積層体の製造方法に関する。
特許文献1では、タッチパネル用電極上に形成する保護膜を形成する感光性樹脂組成物として、特定の酸価を有するバインダーポリマーと、光重合性化合物と、特定構造の光重合開始剤と、を含有する感光性樹脂組成物が開示されている。この感光性樹脂組成物は、薄膜であっても充分な解像度で樹脂硬化膜パターンの形成が可能であり、さらに紫外線吸収剤を併用することによって、より解像性を向上させている。
国際公開第2013/084886号
しかしながら、特許文献1の感光性樹脂組成物は、紫外線吸収剤を併用することで解像度を向上させているものの、透明性及び硬化性が低下することが懸念され、高い解像度を有しながら透明性及び硬化性を満足させることは容易ではない。また、紫外線吸収剤の析出や長期使用によるブリードアウトが懸念される。
本発明の目的は、高い透明性及び解像性を有する感光性組成物、この感光性組成物の硬化物を含む透明硬化膜、この透明硬化膜を含む積層体、及び積層体の製造方法を提供することである。
本発明の一態様に係る感光性組成物は、エチレン性不飽和基及びカルボキシル基を有する樹脂を含有する感光性樹脂(A)と、光重合開始剤(B)と、光重合性化合物(C)と、を含有する。前記感光性樹脂(A)は、エポキシ基を少なくとも2つ有するエポキシ化合物(a1)と、エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)とが反応して生成する生成物と、酸二無水物(a4)を含有する酸無水物(a3)とが反応して生成する、感光性樹脂(A1)を含有する。前記感光性樹脂(A1)の数平均分子量Mnは、500以上2500以下、多分散度Mw/Mnは、1.2以上2.8以下、かつ酸価は55mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である。前記感光性組成物から、10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合、波長450〜800nmの光透過率が85%以上であり、前記乾燥皮膜の、250〜800nmの波長域における吸光度の最大値は300〜330nmの波長域にあり、前記吸光度の最大値は1以上である。
本発明の一態様に係る透明硬化膜は、前記感光性組成物の硬化物を含む。
本発明の一態様に係る積層体は、基材と、前記基材に重なる前記透明硬化膜と、を備える。
本発明の一態様に係る積層体の製造方法は、基材上に、前記感光性組成物を塗布することで厚み10μm以下の厚み寸法を有する乾燥皮膜を作製し、前記乾燥皮膜を部分的に露光してからアルカリ現像液によって現像してパターン形成を行うことで、前記基材に重なる透明硬化膜を作製する。
本発明の一様態の感光性組成物、透明硬化膜、及び積層体によれば、高い透明性を有しながら、高解像度と優れた硬化性を実現できる。
本発明の一態様の積層体の製造方法によれば、光学用途に好適な透明性の高い積層体が得られる。
図1A及び図1Bは、本実施の一形態の積層体の概略を示す断面図である。 図2A〜図2Eは、本実施形態の積層体の製造工程の一例を示す概略図である。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。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」と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のうち少なくとも一方を意味する。
本実施形態の感光性組成物は、エチレン性不飽和基及びカルボキシル基を有する樹脂を含有する感光性樹脂(A)と、光重合開始剤(B)と、光重合性化合物(C)と、を含有する。感光性樹脂(A)が、エポキシ基を少なくとも2つ有するエポキシ化合物(a1)と、エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)とが反応して生成する生成物と、酸二無水物(a4)を含有する酸無水物(a3)とが反応して生成する感光性樹脂(A1)を含有する。感光性樹脂(A1)の数平均分子量Mnが500以上2500以下、多分散度Mw/Mnが1.2以上2.8以下、酸価が55mgKOH/g以上130mgKOH/g以下である。感光性組成物から作製される厚み10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合、波長450〜800nmの光透過率が85%以上である。乾燥皮膜の、250〜800nmの波長域における吸光度の最大値は、300〜330nmの波長域にあり、吸光度の最大値が1以上である。
感光性樹脂(A)がエチレン性不飽和基及びカルボキシル基を有することで、感光性組成物は、感光性を有し、かつアルカリ性溶液などを用いて現像することが可能である。また、感光性樹脂(A)の数平均分子量Mnが500以上2500以下、多分散度Mw/Mnが1.2以上2.8以下であることで、感光性組成物から作製される乾燥皮膜にタックが生じにくく、かつ感光性組成物の硬化物の絶縁信頼性及び耐メッキ性が損なわれにくく、更に感光性組成物が優れた現像性を有しうる。すなわち、感光性組成物の多分散度Mw/Mnが1.2以上であり、かつ数平均分子量Mnが500以上であることで、乾燥皮膜にタックが生じにくく、かつ絶縁信頼性及び耐メッキ性が損なわれにくく、多分散度Mw/Mnが2.8以下であり、かつ数平均分子量Mnが2500以下であることで、アルカリ性水溶液による現像性が向上しやすい。
さらに、感光性樹脂(A)の酸価が55mgKOH/g以上130mgKOH/g以下であることで、感光性組成物から作製される硬化物の解像性が特に向上しやすい。
感光性組成物から、10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合の、波長450〜800nmの光透過率が85%以上であることで、感光性組成物から透明性の高い硬化膜が作製されうる。また、前記乾燥皮膜における250〜800nmの波長域における吸光度の最大値が300〜330nmの波長域にあり、かつ吸光度の最大値が1以上であることで、解像性がより向上しやすい。その理由は次のとおりであると推察される。紫外線中の300〜330nmの波長域の光は、有機物を含む乾燥皮膜において底部(深部)まで光が届きにくく、前記波長域(300〜330nm)の光のエネルギーが乾燥皮膜の光硬化に利用されると解像性が低下しやすい。しかし、本実施形態の感光性組成物の乾燥皮膜の吸光度の最大値が300〜330nmの波長域にあると、前記波長域(300〜330nm)の光を感光性樹脂(A)が吸収し、光硬化に利用されにくくなることで、硬化物の解像性が低下しにくくなると考えられる。しかも、本実施形態では、乾燥皮膜の可視光の吸収が少ないため、透明性を損なうことなく、また、乾燥皮膜の吸光度の最大値の波長より長波長の光を硬化反応に利用できるので感光性組成物の硬化性が阻害されにくい。
以上により、本実施形態に係る感光性組成物から作製される硬化物は、透明性と硬化性を維持しながら、解像度を向上させることができる。
本実施形態に係る感光性組成物が含有しうる成分について、詳細に説明する。
上記のとおり、感光性樹脂(A)は、感光性樹脂(A1)を含有する。感光性樹脂(A1)の合成について説明する。
エポキシ化合物(a1)とカルボン酸(a2)とが反応して生成する生成物(以下、「生成物(X)」ともいう)は、エポキシ化合物(a1)における二つのエポキシ基の各々にカルボン酸(a2)におけるカルボキシル基が反応して生成した生成物(X1)を含有する。この生成物(X1)は、エポキシ基とカルボキシル基との反応により生じた二級の水酸基と、カルボン酸(a2)に由来するエチレン性不飽和基とを有する。生成物(X)は、エポキシ化合物(a1)における二つのエポキシ基のうち一方のみにカルボン酸(a2)におけるカルボキシル基が反応して生成した生成物(X2)も含有しうる。生成物(X2)は、二級の水酸基と、エチレン性不飽和基と、エポキシ基とを有する。生成物(X)は未反応のエポキシ化合物(a1)も含有しうる。すなわち、生成物(X)はエポキシ基を有する成分を含有することがあり、この成分は生成物(X2)とエポキシ化合物(a1)とのうち少なくとも一方を含みうる。
生成物(X)と酸無水物(a3)とが反応して生成する感光性樹脂(A1)は、生成物(X1)と酸二無水物(a4)との反応により生成する成分(X3)を含有する。成分(X3)は、酸二無水物(a4)に由来するカルボキシル基を有する。また、酸二無水物(a4)による架橋反応が生じうることから、成分(X3)には分子量分布が生じやすい。また、感光性樹脂(A1)は、未反応の生成物(X1)も含みうる。
さらに、酸無水物(a3)は、酸一無水物(a5)を含有しうる。よって、生成物(X)と酸無水物(a3)とが反応して生成する感光性樹脂(A1)は、生成物(X1)と酸一無水物(a5)との反応により生成する成分(X4)を含有する。成分(X4)は、酸一無水物(a5)に由来するカルボキシル基を有する。
これにより、感光性樹脂(A1)は適度な分子量分布を有しうる。このため、所望の分子量及び多分散度を有する感光性樹脂(A1)が容易に得られる。すなわち、数平均分子量Mnが500以上2500以下であり、かつ多分散度Mw/Mnが1.2以上2.8以下の範囲内である感光性樹脂(A1)が得られる。
感光性樹脂(A)は、エポキシ基を有する樹脂を含有することが好ましい。感光性樹脂(A)がエポキシ基を有する樹脂を含有すると、感光性組成物において、残存するカルボキシル基との反応性を有しうる。このため、感光性組成物は、熱硬化性を発現できうる。
感光性樹脂(A1)は、エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)に由来するエチレン性不飽和基を有しているから、光反応性を有する。このため、感光性樹脂(A1)は、感光性組成物に、感光性(具体的には紫外線硬化性)を付与できる。また、感光性樹脂(A1)は、酸無水物(a3)に由来するカルボキシル基を有しているから、感光性組成物に、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による現像性を付与できる。さらに、酸無水物(a3)が酸二無水物(a4)を含有する場合、感光性樹脂(A1)の分子量は、酸二無水物(a4)による架橋の数に依存する。このため、酸価と分子量とが適度に調整された感光性樹脂(A1)が得られる。また、酸無水物(a3)が酸二無水物(a4)を含有する場合、酸二無水物(a4)の量を制御することで、所望の分子量及び酸価の感光性樹脂(A1)が容易に得られる。
感光性樹脂(A1)の数平均分子量は500以上2500以下であることが好ましい。この場合、感光性組成物のアルカリ性水溶液による現像性が向上しやすい。数平均分子量は、より好ましくは800以上2300以下であり、更に好ましくは900以上2200以下であり、特に好ましくは1000以上2000以下である。
感光性樹脂(A1)の多分散度Mw/Mnは1.2以上2.8以下であることが好ましい。感光性樹脂(A1)の多分散度Mw/Mnは、より好ましくは1.3以上2.7以下であり、更に好ましくは1.4以上2.6以下であり、特に好ましくは1.5以上2.5以下である。なお、なお、多分散度は、感光性樹脂(A1)の数平均分子量(Mn)に対する重量平均分子量(Mw)の比の値(Mw/Mn)である。
感光性樹脂(A1)の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィによる分子量測定結果から算出される。ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィでの分子量測定は、例えば、次の条件の下で行うことができる。
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。
感光性樹脂(A1)の酸価は55mgKOH/g以上130mgKOH/g以下であることが好ましい。この場合、感光性組成物から作製される硬化物の解像性が特に向上する。感光性樹脂(A1)の酸価は、より好ましくは60mgKOH/g以上120mgKOH/g以下であり、更に好ましくは60mgKOH/g以上110mgKOH/g以下であり、特に好ましくは60mgKOH/g以上75mgKOH/g未満である。
感光性樹脂(A1)の原料、並びに感光性樹脂(A1)の合成時の反応条件について詳しく説明する。
エポキシ基を少なくとも2つ有するエポキシ化合物(a1)は、例えばビスフェノールフルオレン骨格を有する化合物を含有できる。感光性樹脂(A1)は、例えば、下記式(1)で示されるビスフェノールフルオレン骨格を有するエポキシ化合物とエチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)とが反応して生成する生成物と、酸無水物(a3)と、の反応物である。すなわち、感光性樹脂(A1)は、下記式(1)で示されるビスフェノールフルオレン骨格を有するエポキシ化合物とエチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)とを反応させ、それにより得られた生成物と、酸無水物(a3)とを反応させることで合成される。感光性組成物が感光性樹脂(A1)を含有していると、感光性組成物の硬化物は、高い耐熱性及び絶縁信頼性を有しうる。また、感光性樹脂(A1)がビスフェノールフルオレン骨格を有する場合は、300〜330nmの波長域の光を吸収しやすいため、感光性組成物から作製される硬化物の解像性が向上しうる。また、感光性樹脂(A1)がビスフェノールフルオレン骨格を有する場合は、嵩高い構造をもつため、生成するラジカル種の拡散を防ぐことができ、300〜330nmの波長域を有さない光で露光した場合においても、感光性組成物から作製される硬化物の解像性が向上しうる。
Figure 2021063947
式(1)におけるR1〜R8の各々は、水素でもよいが、炭素数1〜5のアルキル基又はハロゲンでもよい。なぜなら、芳香環における水素が低分子量のアルキル基又はハロゲンで置換されても、カルボキシル基含有樹脂(A1)の物性に悪影響はなく、むしろカルボキシル基含有樹脂(A1)を含む感光性組成物の硬化物の耐熱性あるいは難燃性が向上する場合もあるからである。
エポキシ化合物(a1)は、例えば下記式(2)に示す構造を有していてもよい。式(2)中のnは、例えば0〜20の範囲内の整数である。カルボキシル基含有樹脂(A1)の分子量を適切に制御するためには、nの平均は0〜1の範囲内であることが特に好ましい。nの平均が0〜1の範囲内であれば、酸無水物(a3)が酸二無水物を含有する場合でも、過剰な分子量の増大が抑制されやすくなる。また、式(2)において、R〜Rは各々独立に水素、炭素数1以上5以下のアルキル基又はハロゲンである。
Figure 2021063947
エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)は、例えば一分子中にエチレン性不飽和基を1個のみ有する化合物を含有できる。より具体的には、エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)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、クロトン酸、桂皮酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル酸、2−アクリロイルオキシプロピルフタル酸、2−メタクリロイルオキシプロピルフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、β−カルボキシエチルアクリレート、2−アクリロイルオキシエチルテトラヒドロフタル酸、2−メタクリロイルオキシエチルテトラヒドロフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、及び2−メタクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸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。好ましくは、エチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)はアクリル酸を含有する。
エポキシ化合物(a1)とカルボン酸(a2)とを反応させるに当たっては、適宜の方法が採用され得る。例えば、エポキシ化合物(a1)の溶剤溶液にカルボン酸(a2)を加え、更に必要に応じて熱重合禁止剤及び触媒を加えて攪拌混合することで、反応性溶液を得る。この反応性溶液を常法により、好ましくは60℃以上150℃以下、特に好ましくは80℃以上120℃以下の温度で反応させることで、生成物(X)を得ることができる。この場合の溶剤は、例えばメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、及びトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、及び酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類、及びジアルキルグリコールエーテル類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。熱重合禁止剤は例えばハイドロキノン及びハイドロキノンモノメチルエーテルのうち少なくとも一方を含有する。触媒は例えばベンジルジメチルアミン、トリエチルアミン等の第3級アミン類、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド、メチルトリエチルアンモニウムクロライド等の第4級アンモニウム塩類、トリフェニルフォスフィン、及びトリフェニルスチビ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できる。
触媒が特にトリフェニルフォスフィンを含有することが好ましい。すなわち、トリフェニルフォスフィンの存在下で、エポキシ化合物(a1)とカルボン酸(a2)とを反応させることが好ましい。この場合、エポキシ化合物(a1)におけるエポキシ基とカルボン酸(a2)との開環付加反応が特に促進され、95%以上、あるいは97%以上、あるいはほぼ100%の反応率(転化率)を達成できる。
エポキシ化合物(a1)とカルボン酸(a2)とを反応させる際のエポキシ化合物(a1)のエポキシ基1モルに対するカルボン酸(a2)の量は0.7モル以上1.0モル以下であることが好ましい。この場合、優れた感光性と安定性とを有する感光性組成物が得られる。
このようにして得られる生成物(X)は、エポキシ化合物(a1)のエポキシ基とカルボン酸(a2)のカルボキシル基との反応で生成された水酸基を備える。
酸二無水物(a4)は、酸無水物基を二つ有する化合物である。酸二無水物(a4)は、テトラカルボン酸の無水物を含有できる。酸二無水物(a4)は、例えば1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、テトラカルボン酸二無水物、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物、9,9’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン二無水物、グリセリンビスアンヒドロトリメリテートモノアセテート、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)ナフト〔1,2−c〕フラン−1,3−ジオン、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、及び3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水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。特に酸二無水物(a4)が3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含有することが好ましい。この場合、感光性組成物の良好な現像性を確保しながら、感光性組成物から作製される皮膜のタック性を更に抑制するとともに硬化物の絶縁信頼性及び耐メッキ性を更に向上できる。
酸無水物(a3)は、酸一無水物(a5)を含んでいてもよい。酸一無水物(a5)は、酸無水物基を一つ有する化合物である。酸一無水物(a5)は、ジカルボン酸の無水物を含有できる。酸一無水物(a5)は、例えばフタル酸無水物、1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、コハク酸無水物、メチルコハク酸無水物、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、グルタル酸無水物、シクロヘキサン−1,2,4−トリカルボン酸−1,2−無水物、及びイタコン酸無水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。この場合、感光性組成物の良好な現像性を確保しながら、感光性組成物から作製される皮膜のタック性を更に抑制するとともに硬化物の絶縁信頼性及び耐メッキ性を更に向上できる。
生成物(X)と酸無水物(a3)とを反応させるに当たっては、適宜の方法が採用されうる。例えば、生成物(X)の溶剤溶液に酸無水物(a3)を加え、更に必要に応じて熱重合禁止剤及び触媒を加えて攪拌混合することで、反応性溶液を得る。この反応性溶液を常法により好ましくは60℃以上150℃以下、特に好ましくは80℃以上120℃以下の温度で反応させることで、感光性樹脂(A1)が得られる。溶剤、触媒及び重合禁止剤としては、適宜のものが使用でき、生成物(X)の合成時に使用した溶剤、触媒及び重合禁止剤をそのまま使用することもできる。
触媒が特にトリフェニルフォスフィンを含有することが好ましい。すなわち、トリフェニルフォスフィンの存在下で、生成物(X)と、酸無水物(a3)とを反応させることが好ましい。この場合、生成物(X)における二級の水酸基と酸無水物(a3)との反応が特に促進され、90%以上、95%以上、97%以上、あるいはほぼ100%の反応率(転化率)を達成できる。
酸無水物(a3)が酸二無水物(a4)を含有する場合、エポキシ化合物(a1)のエポキシ基1モルに対して、酸二無水物(a4)の量は、0.01モル以上0.24モル以下であることが好ましい。この場合、酸価と分子量とが適度に調整された感光性樹脂(A1)が容易に得られる。酸二無水物(a4)の量は、0.04モル以上0.22モル以下であることがより好ましい。
また、酸無水物(a3)が酸一無水物(a5)を更に含有する場合、エポキシ化合物(a1)のエポキシ基1モルに対して、酸一無水物(a5)の量は0.05モル以上0.7モル以下であることが好ましい。この場合、酸価と分子量とが適度に調整された感光性樹脂(A1)が容易に得られる。
生成物(X)と、酸無水物(a3)とを、エアバブリング下で反応させることも好ましい。この場合、生成される感光性樹脂(A1)の過度な分子量増大が抑制されることで、感光性組成物のアルカリ性水溶液による現像性が特に向上する。
感光性組成物中の、感光性樹脂(A1)以外の成分について説明する。
感光性組成物は、既に述べたとおり、例えばエチレン性不飽和基及びカルボキシル基を有する樹脂を含有する感光性樹脂(A)と、光重合開始剤(B)と、光重合性化合物(C)と、を含有する。
感光性樹脂(A)は、感光性樹脂(A1)のみを含有してもよく、感光性樹脂(A1)以外の感光性樹脂(A2)を含有してもよい。感光性樹脂(A2)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有するエチレン性不飽和単量体の重合体とエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物との反応物である樹脂を含有する。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。感光性樹脂(A2)は、重合体におけるカルボキシル基の一部にエポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物を反応させることで得られる。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。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、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あるいは脂環族(ただし、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。エポキシ基を有するエチレン性不飽和化合物は、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。
光重合開始剤(B)は、感光性組成物の感光性を向上させうる成分である。光重合開始剤(B)は、例えばα−アミノアルキル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、及び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少なくとも1種を含有することが好ましい。この場合、感光性組成物を紫外線等の光を照射して露光する場合に、感光性組成物に高い感光性を付与できる。光重合開始剤(B)は、アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を含有することが更に好ましい。この場合、感光性組成物に高い感光性を付与できるとともに、着色が少なく、高い透明性を維持できる。
α−アミノアルキルフェノン系光重合開始剤は、例えば2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルホリノプロパン−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。
アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤は、例えば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、並びにビス−(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、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、(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ビスアシルフォ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少なくとも一種の成分を含有できる。
オキシムエステル系光重合開始剤は、例えば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−(O−アセチルオキシム)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できる。
感光性組成物は、更に適宜の光重合促進剤、及び増感剤等を含有してもよい。例えば感光性組成物は、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、フェニルグリオキシックアシッドメチルエステル、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−ヒドロキシ−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−オン及び2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン等のヒドロキシケトン類;ベンゾインとそのアルキルエーテル類;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類;2−メチル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−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類;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、ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;2,4−ジイソプロピルキサントン等のキサントン類;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−ヒドロキシケトン類;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。感光性組成物は、光重合開始剤(B)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適宜の光重合促進剤及び増感剤等を含有してもよい。感光性組成物は、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。感光性接着剤組成物は、光重合開始剤(B)と共に、レーザー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。
光重合性化合物(C)は、感光性組成物に光硬化性を付与できる。光重合性化合物(C)は、光重合性モノマー及び光重合性プレポリマーからなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。光重合性モノマーとしては、例えば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の単官能(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。
光重合性プレポリマーは、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、及びオリゴ(メタ)アクリレートプレポリマー類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。オリゴ(メタ)アクリレートプレポリマー類は、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。
特に光重合性化合物(C)は、二官能の不飽和化合物と三官能の不飽和化合物とのうち少なくとも一方、すなわち一分子中に不飽和結合を2つ有する化合物又は一分子中に不飽和結合を3つ有する化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。この場合、感光性組成物から作製される乾燥皮膜を露光・現像する場合の解像性が向上するとともに、感光性組成物のアルカリ性水溶液による現像性が特に向上する。
感光性組成物は、エポキシ化合物(D)を更に含有することが好ましい。この場合、感光性組成物に熱硬化性を付与できる。また、この場合、感光性組成物から作製される硬化物の耐メッキ性、及び絶縁性を向上させることができる。
エポキシ化合物(D)は、例えば結晶性エポキシ樹脂(D1)を含有することができる。また、エポキシ化合物(D)は、非晶性エポキシ樹脂(D2)を更に含有してもよい。ここで「結晶性エポキシ樹脂」は、融点を有するエポキシ樹脂であり、「非晶性エポキシ樹脂」は、融点を有さないエポキシ樹脂である。
結晶性エポキシ樹脂(D1)は、例えば、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、ハイドロキノン型結晶性エポキシ樹脂(具体例として新日鉄住金化学株式会社製の品名YDC−1312)、ビフェニル型結晶性エポキシ樹脂(具体例として三菱化学株式会社製の品名YX−4000)、ジフェニルエーテル型結晶性エポキシ樹脂(具体例として日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製の品番YSLV−80DE)、ビスフェノール型結晶性エポキシ樹脂(具体例として新日鉄住金化学株式会社製の品名YSLV−80XY)、テトラキスフェノールエタン型結晶性エポキシ樹脂(具体例として日本化薬株式会社製の品番GTR−1800)、ビスフェノールフルオレン型結晶性エポキシ樹脂(具体例として構造(S7)を有するエポキシ樹脂)からなる群から選択される一種以上の成分を含有することが好ましい。
結晶性エポキシ樹脂(D1)は、1分子中に2個のエポキシ基を有することが好ましい。この場合、温度変化が繰り返される中で、硬化物にクラックを更に生じ難くさせることができる。
結晶性エポキシ樹脂(D1)は150g/eq以上300g/eq以下のエポキシ当量を有することが好ましい。このエポキシ当量は、1グラム当量のエポキシ基を含有する結晶性エポキシ樹脂(D1)のグラム重量である。結晶性エポキシ樹脂(D1)は融点を有する。結晶性エポキシ樹脂(D1)の融点としては、例えば70℃以上180℃以下が挙げられる。
特にエポキシ化合物(D)は、融点110℃以下の結晶性エポキシ樹脂(D1−1)を含有することが好ましい。この場合、感光性剤組成物のアルカリ性水溶液による現像性が特に向上する。また、この場合、感光性組成物から作製される硬化物層の解像性(開口性)も向上しうる。融点110℃以下の結晶性エポキシ樹脂(D1−1)は、例えば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YX−4000)、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)、及びビスフェノール型エポキシ樹脂(具体例として新日鉄住金化学製の品番YSLV−80XY)、ビスフェノールフルオレン型結晶性エポキシ樹脂(具体例として構造(S7)を有するエポキシ樹脂)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。
非晶性エポキシ樹脂(D2)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)、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ADAMANTATEX−E−201)、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、EPILON 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)、ゴム状コアシェルポリマー変性ビスフェノールA型エポキシ樹脂(具体例として株式会社カネカ製の品番MX−156)、ゴム状コアシェルポリマー変性ビスフェノールF型エポキシ樹脂(具体例として株式会社カネカ製の品番MX−136)、並びにゴム粒子含有ビスフェノールF型エポキシ樹脂(具体例として株式会社カネカ製の品番カネエースMX−130)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ことが好ましい。
感光性組成物がエポキシ化合物(D)を含有する場合、感光性組成物は、結晶性エポキシ樹脂(D1)と非晶性エポキシ樹脂(D2)との両方を含有することが好ましい。この場合、感光性組成物から作製される硬化物の耐メッキ性、及び絶縁性をより向上させることができる。
エポキシ化合物(D)はリン含有エポキシ樹脂を含有してもよい。この場合、感光性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は結晶性エポキシ樹脂(D1)に含有されてもよいし、あるいは非晶性エポキシ樹脂(D2)に含有されてもよい。リン含有エポキシ樹脂は、例えば、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等である。
エポキシ化合物(D)は、ビスフェノールフルオレン骨格を有するエポキシ化合物(D3)を含有してもよい。このエポキシ化合物(D3)は、例えば上記で説明した式(1)で示されるビスフェノールフルオレン骨格(S1)を有するエポキシ化合物(a1)を含む。
感光性組成物は、溶剤(E)を含有することが好ましい。溶剤(E)は、水、エタノール、イソブタノール、1−ブタノール、イソプロパノール、ヘキサノール、エチレングリコール、3−メチル−3−メトキシブタノール等の直鎖、分岐、2級又は多価のアルコール類;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、キシレン等の芳香族炭化水素類;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類;カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類;エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル等のアルキレングリコールアルキルエーテル類;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類;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類;並びにジアルキルグリコールエーテル類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。溶剤(E)は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エタノール、イソブタノール、1−ブタノール、イソプロパノール、ヘキサノール、エチレングリコール、3−メチル−3−メトキシブタノール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、及び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からなる群から選択される少なくとも一種のアルコール系溶剤(E1)を含有することが好ましい。すなわち、感光性組成物は、アルコール系溶剤(E1)を含有することが好ましい。この場合、感光性組成物を調製するにあたって、感光性組成物の塗布性及び均一性をより向上させることができる。また、基材に熱可塑性のフィルムを用いた場合においても、基材の溶解を生じにくくでき基材に損傷を与えにくい。溶剤(E)は、プロピレングリコールモノメチルエーテルを含むことがより好ましい。この場合、感光性組成物の塗布性及び均一性を更に向上させることができ、かつ良好な乾燥性も得られる。プロピレングリコールモノメチルエーテルは、溶剤(E)に対して50質量%以上の割合で含有することが更に好ましい。
感光性組成物中の成分の量は、感光性組成物が光硬化性を有し、かつ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。
感光性組成物の固形分量に対する感光性樹脂(A)の量は、50質量%以上90質量%以下であれば好ましく、55質量%以上85質量%以下であればより好ましく、60質量%以上80質量%以下であれば更に好ましい。また、感光性組成物の固形分量に対する感光性樹脂(A1)の量は、50質量%以上90質量%以下であれば好ましく、55質量%以上85質量%以下であればより好ましく、60質量%以上80質量%以下であれば更に好ましい。
感光性樹脂(A)に対する光重合開始剤(B)の量は、0.5質量%以上20質量%以下であることが好ましく、1質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、2質量%以上10質量%以下であれば更に好ましい。
感光性樹脂(A)に対する光重合性化合物(C)の量は、5質量%以上60質量%以下であれば好ましく、10質量%以上50質量%以下であればより好ましく、25質量%以上45質量%以下の範囲内であれば更に好ましい。
感光性組成物が、エポキシ化合物(D)を含有する場合、エポキシ化合物(D)の量に関しては、エポキシ化合物(D)に含まれるエポキシ基の当量の合計が、感光性樹脂(A)に含まれるカルボキシル基1当量に対して0当量超2当量以下であることが好ましく、0当量超1当量以下であることがより好ましく、0当量超0.5当量以下であれば更に好ましい。
感光性組成物が、溶剤(E)を含有する場合、溶剤(E)の量に関しては、感光性組成物全体に対して50質量%以上95質量%以下であることが好ましい。この場合、感光性組成物を塗布するにあたって、感光性組成物の塗布性が向上しうる。
本実施形態の効果を阻害しない限りにおいて、感光性組成物は、上記成分以外の成分を更に含有してもよい。
感光性組成物は、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;ブチル化尿素樹脂;前記以外の各種熱硬化性樹脂;紫外線硬化性エポキシ(メタ)アクリレート;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。
感光性組成物は、エポキシ化合物(D)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、UCAT3502T(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。
感光性組成物は、密着性付与剤を含有してもよい。密着性付与剤としては、例えばアセトグアナミン(2,4−ジアミノ−6−メチル−1,3,5−トリアジン)、及びベンゾグアナミン(2,4−ジアミノ−6−フェニル−1,3,5−トリアジン)等のグアナミン誘導体、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、シランカップリング剤等が、挙げられる。
感光性組成物は、レオロジーコントロール剤を含有してもよい。レオロジーコントロール剤により、感光性組成物の粘性が好適化しやすくなる。レオロジーコントロール剤としては、例えば、ウレア変性中極性ポリアマイド(ビッグケミー・ジャパン株式会社製の品番BYK−430、BYK−431)、ポリヒドロキシカルボン酸アミド(ビッグケミー・ジャパン株式会社製の品番BYK−405)、変性ウレア(ビッグケミー・ジャパン株式会社製の品番BYK−410、BYK−411、BYK−420)、高分子ウレア誘導体(ビッグケミー・ジャパン株式会社製の品番BYK−415)、ウレア変性ウレタン(ビッグケミー・ジャパン株式会社製の品番BYK−425)、ポリウレタン(ビッグケミー・ジャパン株式会社製の品番BYK−428)、ひまし油ワックス、ポリエチレンワックス、ポリアマイドワックス、ベントナイト、カオリン、クレーが挙げられる。
感光性組成物は、硬化促進剤;着色剤;シリコーン、アクリレート等の共重合体;レベリング剤;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。
本実施形態の感光性組成物を調製するにあたっては、適宜の方法で調整すればよい。例えば感光性組成物は、感光性組成物の原料を混合し、撹拌することにより調整可能である。また、例えば三本ロール、ボールミル、サンドミル等を用いる適宜の混練方法によって混練することで、感光性組成物を調製してもよい。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混合物を調製してから、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、感光性組成物を調製してもよい。感光性組成物が溶剤(E)を含む場合、まず原料のうち、溶剤の一部又は全部を混合してから、原料の残りと混合してもよい。
本実施形態の感光性組成物は、この感光性組成物から、10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合の、波長450〜800nmの光透過率が85%以上である。これにより、透明性の高い硬化膜が得られ、光学用途に特に好適に用いられうる。感光性組成物から作製される乾燥皮膜の吸収スペクトルは、例えば分光光度計等の分光分析装置により測定される。具体的な測定方法は、後述の実施例の評価試験(4−1)及び(4−2)と同様にして測定できる。感光性組成物から作製された乾燥皮膜の吸収スペクトルを測定することにより、光透過率、及び吸光度を得ることができる。感光性組成物から作製される厚み10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合の、波長450〜800nmにおける光透過率は、90%以上であればより好ましい。また、250〜800nmの波長域における吸光度の最大値が300〜330nmの波長域にあり、300〜330nmの波長域における吸光度の最大値が1以上である。これにより、感光性組成物から作製される硬化物の解像性をより向上させることができる。吸光度の最大値は、1.2以上であればより好ましく、1.5以上であれば更に好ましい。なお、上記の「10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜」とは、本実施形態の感光性組成物から作製される乾燥皮膜の厚みが10μmであることに限る主旨ではない。
本実施形態に係る感光性組成物は、ソルダーレジスト層、層間絶縁層、めっきレジスト層等の、電気絶縁性の層の材料に適しており、特に、上記のとおり、感光性組成物は、高い透明性を有しながら、高い現像性も有することができため、光学用途の電気絶縁性材料に適している。
本実施形態に係る感光性組成物は、厚み25μmの皮膜であっても炭酸ナトリウム水溶液で現像可能であるような性質を有することが好ましい。この場合、十分に厚い電気絶縁性の層を、感光性組成物からフォトリソグラフィー法で作製することが可能であるため、感光性組成物を、プリント配線板における層間絶縁層、ソルダーレジスト層等を作製するために広く適用可能である。勿論、感光性組成物から厚み25μmより薄い電気絶縁性の層を作製することも可能である。
厚み25μmの皮膜が炭酸ナトリウム水溶液で現像可能であるかどうかは、次の方法で確認できる。適当な基材上に感光性組成物を塗布することで湿潤塗膜を作製し、この湿潤塗膜を80℃で40分加熱することで、厚み25μmの皮膜を形成する。この皮膜に紫外線を透過する露光部と紫外線を遮蔽する非露光部とを有するネガマスクを直接当てた状態で、皮膜に500mJ/cm2の条件で紫外線を照射して露光を行う。露光後に、皮膜に30℃の1%Na2CO3水溶液を0.2MPaの噴射圧で90秒間噴射してから、純水を0.2MPaの噴射圧で90秒間噴射する処理を行う。この処理後に皮膜を観察した結果、皮膜における非露光部に対応する部分が除去されて残渣が認められない場合に、厚み25μmの皮膜が炭酸ナトリウム水溶液で現像可能であると判断できる。なお、他の厚み(例えば30μm)の皮膜についても、同様に、炭酸ナトリウム水溶液での現像が可能かどうかを確認することができる。
次に、本実施形態に係る積層体10について、図1A及び図1Bを参照して説明する。
積層体10は、基材1と、基材1に重なる透明硬化膜40とを備える。透明硬化膜40は、上記で説明した感光性組成物の硬化物を含む。積層体10は、透明硬化膜40を備えるため、光学用途に好適に利用可能である。
基材1としては、例えばガラス、プラスチック、及びセラミック等といった適宜の基板を挙げることができる。より具体的には、例えば基材1は、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、液晶ポリマー及びポリカーボネート等の熱可塑性樹脂製のフィルムを含む。また、基材1は、絶縁層2と、絶縁層2上に導体配線3を備える基板等であってもよい(図2A参照)。
透明硬化膜40は、既に述べたとおり、感光性組成物の硬化物を含む。このため、透明硬化膜40は、めっきレジストとしても利用可能である。そのため、積層体10は、ホールメッキ8等のめっき層を備えていてもよい。具体的には、積層体10は、例えば感光性組成物を基材1上に塗布することで塗膜を作製し、フォトリソグラフィー等により、感光性組成物の塗膜を露光及び現像することで作製される、硬化物(透明硬化膜40)の隙間に、めっき処理を施すことで、ホールメッキ8を備えていてもよい(図1B参照)。
積層体10は、図1A及び図1Bに示す構成に限らず、例えば基材1と透明硬化膜40との間に、基材1及び透明硬化膜40とは異なる層を備えていてもよい。
本実施形態に係る積層体10は、例えば以下のようにして作製可能である。
積層体10は、基材1上に、感光性組成物を塗布することで厚み10μm以下の乾燥皮膜を作製し、乾燥皮膜を部分的に露光してから、アルカリ現像液によって現像してパターン形成を行うことで、基材1に重なる透明硬化膜40が作製される。これにより、基材1と、基材1上に重なる透明硬化膜40を備える積層体10が得られる。
積層体10の製造方法について、図2A〜図2Eを参照し、一例を挙げて、より具体的に説明する。
まず、図2Aに示すように基材1を用意する。図2Aでは、基材1は、少なくとも一つの絶縁層2と、少なくとも一つの導体配線3とを備えているが、これに限られず、基材1は、例えば熱可塑性樹脂製のフィルム材等であってもよい。以下では、一例として、基材1が絶縁層2と、導体配線3とを備える場合について説明する。また、基材1上に設けられている導体配線3を、以下、第一の導体配線31という。
続いて、図2Bに示すように、基材1の一面上に、感光性組成物から皮膜4を形成する。皮膜4の形成方法は、例えば、塗布法とドライフィルム法とがある。
塗布法では、例えば基材1上に感光性組成物を塗布して湿潤塗膜を形成する。感光性組成物の塗布方法は、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、感光性組成物中の有機溶剤を揮発させるために、例えば60〜130℃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4を得ることができる。
ドライフィルム法では、まずポリエステルなどでできた適宜の支持体上に感光性組成物を塗布してから乾燥することで、支持体上に感光性組成物の乾燥物であるドライフィルムを形成する。これにより、ドライフィルムと、ドライフィルムを支持する支持体とを備える支持体付きドライフィルムが得られる。この支持体付きドライフィルムにおけるドライフィルムを基材1に重ねてから、ドライフィルムと基材1に圧力をかけ、続いて支持体をドライフィルムから剥離することで、ドライフィルムを支持体上から基材1上へ転写する。これにより、基材1上に、ドライフィルムからなる皮膜4が設けられる。
皮膜4を露光することで図2Cに示すように皮膜4を部分的に硬化させる。そのために、例えばネガマスクを皮膜4に当ててから、皮膜4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、非露光部はスルーホール9の位置と合致する位置に設けられる。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、メタルハライドランプ、LED、YAG、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。紫外線の光源はこれらに限定されず、感光性組成物を硬化させうる紫外線を照射できる光源であればよい。
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、メタルハライドランプ、LED、YAG、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。紫外線の光源はこれらに限定されず、感光性組成物を硬化させうる紫外線を照射できる光源であればよい。
また、ドライフィルム法では、支持体付きドライフィルムにおけるドライフィルムを基材1に重ねてから、支持体を剥離することなく、支持体を通して紫外線をドライフィルムからなる皮膜4に照射することで皮膜4を露光し、続いて現像処理前に皮膜4から支持体を剥離してもよい。
続いて、皮膜4に現像処理を施すことで、図2Cに示す皮膜4の露光されていない部分5を除去し、これにより、図2Dに示すようにスルーホール9が形成される位置に孔6を設ける。現像処理では、感光性組成物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類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。
現像液は、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であることが好ましく、炭酸ナトリウム水溶液であることが特に好ましい。この場合、作業環境の向上及び廃棄物処理の負担軽減を達成できる。
これにより、基材1上に、感光性組成物の硬化物を含む透明硬化膜40を備える積層体10が得られる。
上記で作製した透明硬化膜40には、更に以下のような処理を施してもよい。
例えば、透明硬化膜40を加熱することで熱硬化させてもよい。加熱の条件は、例えば加熱温度80〜200℃の範囲内、加熱時間2〜120分間の範囲内である。この場合、例えば、透明硬化膜40から形成される層間絶縁層の強度、硬度、及び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、透明硬化膜40に更に紫外線を照射してもよい。また、加熱することなく、透明硬化膜40に更に紫外線を照射してもよい。この場合、透明硬化膜40の光硬化を更に進行させることができる。
さらに、透明硬化膜40には、メッキ処理を施してもよい。メッキ処理は、適宜の方法が採用でき、例えば積層体10における透明硬化膜40上に、アディティブ法などの方法で、第二の導体配線32及びホールメッキ8を設けることができる。この場合、図2Eに示すように、第一の導体配線31、第二の導体配線32、第一の導体配線31と第二の導体配線32との間に介在する透明硬化膜40、並びに第一の導体配線31と第二の導体配線32とを電気的に接続するスルーホール9を備えるプリント配線板11が得られる。
なお、図2Eにおいて、ホールメッキ8は孔6の内面を覆う筒状の形状を有するが、孔6の内側全体にホールメッキ8が充填されていてもよい。ホールメッキ8を設けるにあたって、後述する粗化された外表面の一部と、孔6の内側面とに無電解金属メッキ処理を施して初期配線を形成することができる。その後、電解金属メッキ処理で初期配線に電解質メッキ液中の金属を析出させることでホールメッキ8を形成することができる。
また、上記メッキ処理を施す前に、透明硬化膜40に粗化処理を施すことで、透明硬化膜40の表面を粗化してもよい。例えば透明硬化膜40の外表面の一部と孔6の内側面全体とを粗化するにあたって、酸化剤を用いた一般的なデスミア処理と同じ手順で行うことができる。例えば、透明硬化膜40の外表面に酸化剤を接触させて、透明硬化膜40に粗面を付与する。しかし、これに限らず、プラズマ処理、コロナ処理、UV処理、オゾン処理やプライマー処理等の硬化物に粗面を付与しない手法も適宜採用することができる。酸化剤は、デスミア液として入手可能な酸化剤であってもよい。例えば、市販のデスミア用膨潤液とデスミア液とにより、酸化剤が構成され得る。このような酸化剤は、例えば過マンガン酸ナトリウムや過マンガン酸カリウムの群から選択される少なくとも1種の過マンガン酸塩を含有することができる。
透明硬化膜40の厚みは、特に限定されないが、0.1μm以上100μm以下であることが好ましい。透明硬化膜40の厚みは、0.2μm以上50μm以下であることがより好ましく、0.3μm以上20μm以下であることが更に好ましく、1μm以上15μm以下であることが特に好ましい。透明硬化膜40は、既に述べたとおり、例えば層間絶縁層として好適に用いることができる。透明硬化膜40を層間絶縁層として用いる場合、層間絶縁層の高い解像性を確保するためには、1μm以上25μm以下であることが好ましく、1以上10μm以下の範囲内であることがより好ましい。
以上により、基材1上に、感光性組成物の硬化物からなる透明硬化膜40が設けられる。
本実施形態の感光性組成物では、この乾燥物であるドライフィルムから、あるいは感光性組成物の塗膜から、めっきレジスト層、ソルダーレジスト層、及び層間絶縁層等の電気絶縁性層を特に良好に形成することができる。
以下、本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、本発明は実施例のみに制限されない。
(1)感光性樹脂の合成
(1−1)合成例1(感光性樹脂A−1)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量部、メチルハイドロキノン0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート7質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂A1の65質量%溶液を得た。感光性樹脂A1の多分散度(Mw/Mn)は2.11、数平均分子量(Mn)は、1486、及び酸価は、59mgKOHであった。
(1−2)合成例2(感光性樹脂A−2)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量部、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物73.55質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂A2の65質量%溶液を得た。感光性樹脂A2の多分散度(Mw/Mn)は2.04、数平均分子量(Mn)は、1682、及び酸価は、69mgKOHであった。
(1−3)合成例3(感光性樹脂A−3)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸15.4質量部、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂A3の65質量%溶液を得た。感光性樹脂A3の多分散度(Mw/Mn)は1.99、数平均分子量(Mn)は、1460、及び酸価は、71mgKOHであった。
(1−4)合成例4(感光性樹脂A−4)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸60.8質量部、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂A4の65質量%溶液を得た。感光性樹脂A4の多分散度(Mw/Mn)は1.89、数平均分子量(Mn)は、1552、及び酸価は、104mgKOHであった。
(1−5)合成例5(感光性樹脂A−5)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸115.5質量部、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物7.355質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート42質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂A5の65質量%溶液を得た。感光性樹脂A5の多分散度(Mw/Mn)は1.28、数平均分子量(Mn)は、1054、及び酸価は、102mgKOHであった。
(1−6)合成例6(感光性樹脂A−6)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸64.8質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸60.8質量部、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート36質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂A6の65質量%溶液を得た。感光性樹脂A6の多分散度(Mw/Mn)は2.21、数平均分子量(Mn)は、1753、及び酸価は、98mgKOHであった。
(1−7)合成例7(感光性樹脂B−1)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量部、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物44.13質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂B1の65質量%溶液を得た。感光性樹脂B1の多分散度(Mw/Mn)は1.56、数平均分子量(Mn)は、1364、及び酸価は、46mgKOHであった。
(1−8)合成例8(感光性樹脂B−2)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量650g/eqのエポキシ化合物)650質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量部、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート500質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸60.8質量部、3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート4質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂B2の65質量%溶液を得た。感光性樹脂B2の多分散度(Mw/Mn)は4.12、数平均分子量(Mn)は、1324、及び酸価は、55mgKOHであった。
(1−9)合成例9(感光性樹脂C−1)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物(上記式(2)で示され、式(2)中のR1〜R8がすべて水素であるエポキシ当量252g/eqのエポキシ化合物)252質量部、アクリル酸72質量部、トリフェニルフォスフィン1.5質量部、4−メトキシフェノール0.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を加えた。これらをエアバブリング下で攪拌することで混合物を調製した。この混合物をフラスコ内で、エアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度115℃、加熱時間12時間の条件で加熱した。これにより、中間体の溶液を調製した。
続いて、フラスコ内の中間体の溶液に1,2,3,6−テトラヒドロ無水フタル酸123.2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート42質量部を投入した。これらをエアバブリング下で攪拌しながら加熱温度115℃、加熱時間6時間の条件で加熱し、更にエアバブリング下で攪拌しながら、加熱温度60℃、加熱時間6時間の条件で加熱した。これにより、感光性樹脂C1の65質量%溶液を得た。感光性樹脂C1の多分散度(Mw/Mn)は1.18、数平均分子量(Mn)は、783、及び酸価は、102mgKOHであった。
(1−10)合成例10(感光性樹脂C−2)
還流冷却器、温度計、空気吹き込み管及び攪拌機を取付けた四つ口フラスコ内に、メタクリル酸80質量部、メチルメタクリレート95質量部、スチレン25質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル酸80質量部、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3.5質量部を加えた。この四つ口フラスコ内の混合液を、窒素気流下で撹拌しながら、加熱温度75℃で5時間加熱して重合反応を進行させた。これにより、濃度32%の共重合体溶液を得た。
続いて、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、ジメチルベンジルアミン0.8質量部を投入した。これらを、撹拌しながら、加熱温度80℃、加熱時間24時間の条件で加熱することで付加反応を進行させた。これにより、感光性樹脂C2の38質量%溶液を得た。感光性樹脂C2の多分散度(Mw/Mn)は2.13、数平均分子量(Mn)は、10530、及び酸価は、104mgKOHであった。
(2)感光性組成物の調製
[各実施例及び比較例]
後掲の表に示す成分をフラスコ内に加え、温度35℃で撹拌混合することで、感光性組成物を得た。なお、表に示される成分の詳細は次のとおりである。
・光重合開始剤A: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(IGM Resins B.V.社製、品番Omnirad TPO H)。
・光重合開始剤B: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(IGM Resins B.V.社製、品番Omnirad 819)。
・光重合開始剤C:2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン(IGM Resins B.V.社製、品番Omnirad 907)。
・光重合開始剤D:2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−4’−モルホリノブチロフェノン(IGM Resins B.V.社製、品番Omnirad 369)。
・光重合開始剤E: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−(O−アセチルオキシム)(BASFジャパン株式会社製、品番Irgacure OXE02)。
・光重合開始剤F:1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(IGM Resins B.V.社製、品番Omnirad 184)。
・光重合性化合物A:トリメチロールプロパントリアクリレート。
・光重合性化合物B:トリシクロデカンジメタノールジアクリレート。
・光重合性化合物C:ジペンタエリストールペンタ及びヘキサアクリレート(日本化薬株式会社製、品番KAYARAD DPHA)。
・酸化防止剤:Pentaerythritol tetrakis(3−(3,5−di−tert−butyl−4−hydroxyphenyl)propionate)(BASFジャパン株式会社製、品番Irganox 1010)。
・表面改質剤:界面活性剤(DIC株式会社製、品番メガファックF−557)
・エポキシ化合物A:ビフェニル型結晶性エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、品名YX−4000、融点105℃、エポキシ当量187g/eq.)。
・エポキシ化合物B:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、品番YD−128、エポキシ当量187g/eq。
・溶剤A:プロピレングリコールモノメチルエーテル。
・溶剤B:メチルエチルケトン。
・溶剤C:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート。
(3)テストピースの作製
上記(2)で調製した感光性組成物から、テストピースを次のようにして作製した。
まず、厚み17.5μmの銅箔を備えるガラスエポキシ銅張積層板(FR−4タイプ)を用意した。このプリント配線板の銅箔における厚み1μm程度の表面部分を、エッチング剤(メック株式会社製の品番CZ−8101)で溶解除去することにより、銅箔を粗化した。この基板上に、各実施例及び比較例の組成物を、アプリケーターで塗布することにより、湿潤塗膜を形成した。この塗膜に、120℃で5分間の条件で、熱乾燥を行い、銅箔上に厚み10μmの皮膜を形成した。
この皮膜にライン幅6μm、8μm、及び10μmのラインを含むパターンを有し、かつ非露光部有するネガマスクを直接当てた状態で、皮膜に超高圧水銀ランプにより、400mJ/cm2の条件で紫外線を照射した。露光後の皮膜に現像処理を施した。
現像処理にあたっては、皮膜に30℃の1%Na2CO3水溶液を0.05MPaの噴射圧で60秒間噴射した。なお、60秒間噴射して現像できないものについては90秒間噴射した。また、90秒間噴射して現像できないものについては120秒間噴射した。続いて、皮膜に純水を0.05MPaの噴射圧で60秒間噴射した。これにより、皮膜における露光されていない部分を除去して、皮膜にライン抜けのパターンを形成した。
続いて、実施例14、及び15に対しては、150℃で30分間の条件で熱硬化を行った。
続いて、各実施例、及び比較例に対して、皮膜にメタルハライドランプにより、1000mJ/cm2の条件で紫外線を照射し、感光性組成物の硬化物を作製した。これにより、テストピースを得た。
(4)評価
(4−1)透過率
ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethyleneterephthalate)製のフィルム上に、上記(2)で調製した感光性組成物を、アプリケーターで塗布することにより、湿潤塗膜を形成した。この塗膜に、120℃で5分間の条件で、加熱乾燥を行い、PET製のフィルム上に厚み10μmの皮膜(乾燥皮膜)を作製した。続いて、PET製のフィルム上に作製した皮膜の全面に、超高圧水銀ランプにより、400mJ/cm2の条件で紫外線を照射した。露光後の皮膜に現像処理を施した。現像処理にあたっては、皮膜に30℃の1%Na2CO3水溶液を0.05MPaの噴射圧で60秒間噴射した。続いて、皮膜に純水を0.05MPaの噴射圧で60秒間噴射した。
続いて、皮膜にメタルハライドランプにより、1000mJ/cm2の条件で紫外線を照射し、感光性組成物を硬化させた。PET製のフィルム上に作製した硬化物を、紫外可視近赤外分光光度計(株式会社島津製作所製の品番UV−3100PC)にセットして、硬化物の450〜800nmの透過率を測定した。リファレンスには、基材であるPET製のフィルムを使用した。得られた透過率曲線を、以下の基準で評価し、その結果を表1〜3に示した。
○:450nm〜800nmの波長域において、透過率がすべて90%以上であった。
△:450nm〜800nmの波長域において、透過率が85%以上90%未満となる波長域があった。
×:450nm〜800nmの波長域において、透過率が85%未満となる波長域があった。
また、上記の方法で作製した硬化物の測定サンプルを、−40℃で1000時間の条件で保管した後と、105℃で1000時間の条件で保管した後と、のそれぞれの測定サンプルについて、上記と同様の方法で透過率を測定することで透過率曲線を得、透過率曲線から上記同様の基準で評価した。
(4−2)吸収スペクトル
PET製のフィルム上に、上記(2)で調製した感光性組成物を、アプリケーターで塗布することにより、湿潤塗膜を作製した。この塗膜に、120℃で5分間の条件で、加熱乾燥を行い、PET製のフィルム上に厚み10μmの皮膜(乾燥皮膜)を作製した。PET製のフィルム上に作製した皮膜を、紫外可視近赤外分光光度計(株式会社島津製作所製の品番UV−3100PC)にセットして、皮膜の250〜800nmの吸収スペクトルを測定した。リファレンスには、基材であるPET製のフィルムを使用した。得られた吸収スペクトルを、以下の基準で評価し、その結果を表1〜3に示した。また、表1〜3には、[300nm〜330nmにおける吸光度の最大値]の欄には、括弧書きで、吸光度の最大値を示している。
[吸光度の最大値が含まれる波長域]
○:250nm〜800nmの波長域において、吸光度の最大値が300nm〜330nmの波長域にある。
×:250nm〜800nmの波長域において、吸光度の最大値が300nm〜330nmの波長域にない。
[300nm〜330nmにおける吸光度の最大値]
○:300nm〜330nmの波長域において、吸光度の最大値が1以上である。
×:300nm〜330nmの波長域において、吸光度の最大値が1未満である。
(4−3)低タック性
上記(4−1)と同様に、PET製のフィルム上に皮膜(乾燥皮膜)を作製し、乾燥皮膜に対し、指を押し当てることにより、ベタつきを評価した。
さらに、上記(4−1)と同様に、PET製のフィルム上の皮膜を露光して硬化させることで、感光性樹脂の硬化物を作製した。感光性樹脂を硬化させるにあたり、露光後にネガマスクを剥離した後の感光性樹脂の硬化物を観察した。
上記結果から、以下の基準で、低タック性を評価し、その結果を表1〜3に示した。
A:熱乾燥後の皮膜に指を押し付けても、ベタツキが感じられず、また露光後の硬化物には、ネガマスクの貼り跡は見られない。
B:熱乾燥後の皮膜に指を押し付けると、ベタツキが感じられるが、露光後の硬化物には、ネガマスクの貼り跡は見られない。
C:熱乾燥後の皮膜に指を押し付けると、ベタツキが感じられ、また露光後の硬化物には、ネガマスクの貼り跡が見られる。
D:熱乾燥後の皮膜に指を押し付けると、大きなベタツキが感じられ、さらに露光後にネガマスクを剥離するとネガマスクへの硬化物の転着が見られた。
(4−4)現像性
上記(3)のテストピースの作製において、現像処理後のテストピースを観察し、以下の基準で評価し、その結果を表1〜3に示した。
A:1%Na2CO3水溶液、30℃、0.05MPa、60秒現像で現像残渣が見られない。
B:1%Na2CO3水溶液、30℃、0.05MPa、60秒現像で現像残渣が見られるが、1%Na2CO3水溶液、30℃、0.05MPa、90秒現像で現像残渣が見られない。
C:1%Na2CO3水溶液、30℃、0.05MPa、90秒現像で現像残渣が見られるが、1%Na2CO3水溶液、30℃、0.05MPa、120秒現像で現像残渣が見られない。
D:1%Na2CO3水溶液、30℃、0.05MPa、120秒現像で現像残渣が見られる。
(4−5)解像性
上記(3)で作製したテストピースを観察し、以下の基準で評価し、その結果を表1〜3に示した。
A:ライン幅6μmのスペースが解像できている。
B:ライン幅6μmのスペースは解像できていないが、ライン幅8μmのスペースが解像できている。
C:ライン幅8μmのスペースは解像できていないが、ライン幅10μmのスペースが解像できている。
D:ライン幅10μmのスペースが解像できていない。
(4−6)無電解めっき耐性(耐めっき性)
上記(3)で作製したテストピースの銅箔における外部に露出する部分の上に、市販の無電解ニッケルメッキ浴を用いてニッケルメッキ層を作製してから、市販の無電解金メッキ浴を用いて、金メッキ層を形成し、硬化物からなる層及び金属層を目視で外観を観察した。また、感光性樹脂の硬化物からなる層に対してセロハン粘着テープ剥離試験をおこなった。そして、上記試験の結果を、以下の基準で評価し、その結果を表1〜3に示した。
A:硬化物からなる層及び金属層の外観に異常が認められず、セロハン粘着テープ剥離試験による硬化物からなる層の剥離は生じなかった。
B:硬化物からなる層に僅かな変色が認められるが、セロハン粘着テープ剥離試験による硬化物からなる層の剥離は生じなかった。
C:硬化物からなる層に変色が認められるが、セロハン粘着テープ剥離試験による硬化物からなる層の剥離は生じなかった。
D:硬化物からなる層の浮き上がりが認められ、セロハン粘着テープ剥離試験による硬化物からなる層の剥離が生じた。
(4−7)電気絶縁性
IPCで定められたプリント回路基板(厚さ1.6mm)のBパターンを用い、前述の方法にて感光性組成物の塗布、硬化を行ない、得られた硬化膜の電気絶縁性を以下の基準にて評価した。
測定条件:測定時間60秒、印加電圧500V。
A:絶縁抵抗値が1011Ω以上。
B:絶縁抵抗値が1010Ω以上、1011Ω未満。
C:絶縁抵抗値が10Ω以上、1010Ω未満。
D:絶縁抵抗値が10Ω未満。
(4−8)各基材上への塗布性、及び基材の耐性
基材(PET基材、COP基材、又はPC基材)上に、上記(2)で調製した感光性組成物を塗布、加熱乾燥、露光、及び現像を行うことで、基材上に感光性樹脂の硬化物を作製し、感光性樹脂に対する基材の耐性を評価した。具体的な試験方法は、以下のとおりである。
(4−8−1)PET基材
PET製のフィルム上に、(2)で調製した感光性組成物を、上記(3)のテストピースの作製で述べた方法と同様にして、加熱乾燥、露光及び現像処理を行うことで、評価用のサンプルを作製した。なお、実施例14、及び15に対しては、上記(3)に記載の「150℃で30分間の条件で熱硬化」は行っていない。得られた評価用サンプルを、目視で観察し、以下の基準で評価した。
○:均一な硬化膜が得られる。また、基材に白化、クラック、及び割れ等の異常が発生しない。
×:均一な硬化膜が得られない。あるいは、基材に白化、クラック、及び割れ等の異常が発生する。
(4−8−2)COP基材
上記(4−8−1)における基材を、シクロオレフィンポリマー(COP:Cyclo Olefin polymer)製のフィルムに変更した以外は、上記(4−8−1)と同様にして、基材上に感光性樹脂の硬化物を作製し、評価用のサンプルを得た。得られた評価用サンプルを、目視で観察し、以下の基準で評価した。
○:均一な硬化膜が得られる。また、基材に白化、クラック、及び割れ等の異常が発生しない。
×:均一な硬化膜が得られない、又は、基材に白化、クラック、及び割れ等の異常が発生する。
(4−8−3)PC基材
上記(4−8−1)における基材を、ポリカーボネート(PC:Polycarbonate)製のフィルムに変更した以外は、上記(4−8−1)と同様にして、基材上に感光性樹脂の硬化物を作製し、評価用のサンプルを得た。得られた評価用サンプルを、目視で観察し、以下の基準で評価した。
○:均一な硬化膜が得られる。また、基材に白化、クラック、及び割れ等の異常が発生しない。
×:均一な硬化膜が得られない、又は基材に白化、クラック、及び割れ等の異常が発生する。
Figure 2021063947
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1 基材
40 透明硬化膜
10 積層体

Claims (15)

  1. エチレン性不飽和基及びカルボキシル基を有する樹脂を含有する感光性樹脂(A)と、
    光重合開始剤(B)と、
    光重合性化合物(C)と、を含有する感光性組成物であって、
    前記感光性樹脂(A)は、エポキシ基を少なくとも2つ有するエポキシ化合物(a1)とエチレン性不飽和基を有するカルボン酸(a2)とが反応して生成する生成物と、酸二無水物(a4)を含有する酸無水物(a3)とが反応して生成する、感光性樹脂(A1)を含有し、
    前記感光性樹脂(A1)の数平均分子量Mnが500以上2500以下、多分散度Mw/Mnが1.2以上2.8以下、かつ酸価が55mgKOH/g以上130mgKOH/g以下であり、
    前記感光性組成物から、10μmの厚み寸法を有する乾燥皮膜が作製された場合、波長450〜800nmの光透過率が85%以上であり、前記乾燥皮膜の、250〜800nmの波長域における吸光度の最大値は300〜330nmの波長域にあり、かつ前記吸光度の最大値は1以上である、
    感光性組成物。
  2. 前記感光性樹脂(A)は、エポキシ基を有する樹脂を含有する、
    請求項1に記載の感光性組成物。
  3. 前記酸無水物(a3)は、酸一無水物(a5)を更に含有する、
    請求項1又は2に記載の感光性組成物。
  4. 前記酸二無水物(a4)は、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を含有する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  5. 前記エポキシ化合物(a1)1モルに対して、前記酸二無水物(a4)の量は、0.01モル以上0.24モル以下である、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  6. 前記光重合開始剤(B)は、α−アミノアルキル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、及び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少なくとも一種を含有する、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  7. 前記光重合性化合物(C)は、二官能性不飽和化合物と三官能性不飽和化合物とのうち少なくとも一方を含有する、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  8. 前記エポキシ化合物(a1)は、ビスフェノールフルオレン骨格を有する化合物を含有する、
    請求項1から7のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  9. エポキシ化合物(D)を更に含有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  10. 溶剤(E)を更に含有し、
    前記溶剤(E)の割合が、前記感光性組成物に対して50質量%以上である、
    請求項1から9のいずれか1項に記載の感光性組成物。
  11. 前記溶剤(E)は、アルコール系溶剤(E1)を含有する、
    請求項10に記載の感光性組成物。
  12. 前記溶剤(E)は、プロピレングリコールモノメチルエーテルを含有する、
    請求項10又は11に記載の感光性組成物。
  13. 請求項1から12のいずれか1項に記載の感光性組成物の硬化物を含む、
    透明硬化膜。
  14. 基材と、前記基材に重なる請求項13に記載の透明硬化膜と、を備える、
    積層体。
  15. 基材上に、請求項1から12のいずれか1項に記載の感光性組成物を塗布することで厚み10μm以下の厚み寸法を有する乾燥皮膜を作製し、
    前記乾燥皮膜を部分的に露光してからアルカリ現像液によって現像してパターン形成を行うことで、前記基材に重なる透明硬化膜を作製する、
    積層体の製造方法。
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