JP4017086B2

JP4017086B2 - 感光性ペースト組成物

Info

Publication number: JP4017086B2
Application number: JP5252196A
Authority: JP
Inventors: 栄一小川; 洋之帯谷
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: JPH09222723A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性ペースト組成物、特に現像性、および長期保存安定性に優れた感光性ペースト組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、多層セラミック基板などの厚膜多層回路は、アルミナなどで形成したセラミック基板上に金、銀、パラジウムあるいはこれらの合金の導電性物質と感光性樹脂組成物とからなる感光性導電ペースト組成物を塗布し、それを露光、現像、焼成して回路パターンを形成し、その上にアルミナ、ガラスなどの絶縁性物質と感光性樹脂組成物を主成分とする感光性絶縁ペースト組成を塗布、露光、現像、焼成して絶縁層を形成して製造されていた。前記厚膜多層回路の製造に使用される感光性ペースト組成物としては、セラミック粒子、塩基性無機粉末、光硬化可能な単量体、有機バインダー、光重合開始剤、および有機媒体からなる感光性セラミック被覆組成物が特開昭６１−１５８８６１号公報で提案された。同公報記載の感光性セラミック被覆組成物は現像に有機溶媒を使用するところから環境上の問題があった。そこで、有機バインダーにカルボキシル基を導入し、希アルカリ水溶液で現像可能とした感光性セラミック被覆組成物が特開平２−２５８４７号公報で提案されたが、該感光性ペースト組成物は、無機粉末として例えばＰｂＯ−ＳｉＯ₂系、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ２系、ＺｎＯ−ＳｉＯ₂系、ＺｎＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系、ＢｉＯ−ＳｉＯ₂系、ＢｉＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系ガラスやＺｎＯ：Ｚｎ系蛍光体のような塩基性の無機粉末を混合することから、塩基性無機粉末の表面に存在する金属イオンがアルカリ可溶性高分子バインダー中のカルボキシル基と反応し、ペーストの粘度を変化したり、或は感光性ペースト組成物を短時間でゲル化し、保存安定性を低下させるといった欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、発明者等は、上記欠点のない感光性ペースト組成物を提供すべく鋭意研究を重ねた結果、希アルカリ水溶液現像型の感光性ペースト組成物にカルボキシル基を有する有機化合物を添加することでアルカリ水溶液による現像が可能であるとともに、長期保存安定性に優れた感光性ペーストが得られることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００４】
すなわち、本発明は、水、希アルカリ水溶液で現像できる上に、長期保存安定性にも優れた感光性ペースト組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、アルカリ可溶解性高分子バインダー、光重合性モノマー、光重合開始剤、塩基性無機粉末、およびカルボキシル基を有する有機化合物を含有する感光性ペースト組成物に係る。
【０００６】
上記本発明で使用するアルカリ可溶性高分子バインダーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、β−スチリルアクリル酸、β−フルフリルアクリル酸、クロトン酸、α−シアノケイ皮酸、ケイ皮酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などカルボキシル基を有するモノマーとアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、２−ヒドロキシメチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、グリセロール（モノ）アクリレート、グリセロール（モノ）メタクリレート、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート等のモノマーとの共重合したものが挙げられる。前記アルカリ可溶性高分子バインダーはその酸価が５０〜２５０の範囲であるのが好ましく、この酸価範囲が５０未満ではアルカリ水溶液での現像が困難となり、また２５０以上では塗膜性や分散性に劣り、焼成時の熱分解性が低下する。また、前記アルカリ可溶性高分子バインダーの重量平均分子量は１０，０００〜５００，０００、好ましくは２０，０００〜２００，０００の範囲がよい。重量平均分子量が１００００未満では基板への密着性が低下するとともに塩基性無機粉末の保持性が低下し良好な感光性ペーストが得られず、また重量平均分子量が２０００００を超えると焼成時にアルカリ可溶性高分子バインダーの熱分解、蒸発が困難となり好ましくない。
【０００７】
また、上記光重合性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルアクリレート、エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、グリセロールアクリレート、グリセロールメタクリレート、アクリル酸アミド、メタクリル酸アミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート等の単官能モノマー、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、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、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、カルドエポキシジアクリレート等の多官能モノマーを使用することができる。
【０００８】
さらに、光重合開始剤としては、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、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）−ブタン−１−オン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、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シド、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、２，４−ジエチルチオキサントン、２−クロロチオキントン、２，４−ジメチルチオキサントン、３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、ベンゾフェノン、１−クロロ−４−プロポキシチオキサントン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、１−（４−ドデシルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、４−ベンゾイル−４’−メチルジメチルスルフィド、４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸メチル、４−ジメチルアミノ安息香酸エチル、４−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、４−ジメチルアミノ安息香酸−２−エチルヘキシル、４−ジメチルアミノ安息香酸−２−イソアミル、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、１−フェニル−１，２−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、ビス（４−ジメチルアミノフェニル）ケトン、４，４’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、４，４’−ジクロロベンゾフェノン、ベンジル、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、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ｐ−ジメチルアミノアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルトリクロロアセトフェノン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジベンゾスベロン、α，α−ジクロロ−４−フェノキシアセトフェノン、ペンチル−４−ジメチルアミノベンゾエートなどを挙げることができる。
【０００９】
本発明の感光性ペースト組成物はＰｂＯ−Ｂ _２Ｏ _３ −ＳｉＯ _２系のホウ珪酸鉛ガラス、ＺｎＯ−Ｂ _２Ｏ _３ −ＳｉＯ _２系のホウ珪酸亜鉛ガラス又はＢｉＯ−Ｂ _２Ｏ _３ −ＳｉＯ _２系のホウ珪酸ビスマスガラスからなるガラス粉末からなる塩基性無機粉末を含有する。
【００１０】
上記塩基性無機粉末に加えて、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、銀、金等の導電性粒子を添加することで導電性ペースト組成物とすることもできる。
【００１１】
本発明ではエチレン性不飽和二重結合がなく、カルボキシル基を有する有機化合物を含有することを必須とするが、該エチレン性不飽和二重結合がなく、カルボキシル基を有する有機化合物としては、具体的にアジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、マロン酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、サリチル酸又は乳酸などを挙げることができる。乳酸、リンゴ酸、クエン酸又はシュウ酸が好適である。前記エチレン性不飽和二重結合がなく、カルボキシル基を有する有機化合物を含有することで、感光性ペースト組成物中の塩基性無機粉末の表面に存在する金属イオンがアルカリ可溶性高分子バインダー中のカルボキシル基と反応するのが防止され、粘度変化やゲル化の発生がなく長期保存安定性が達成される。
【００１２】
上記カルボキシル基を有する有機化合物の配合割合は、塩基性無機粉末１００重量部に対し０．１〜５重量部の範囲で含有することが好ましく、前記範囲が０．１重量部未満では長期保存性が低下し、また５重量部を超えるとアルカリ水溶液による現像性が低下し好ましくない。
【００１３】
本発明の感光性ペースト組成物には上記各成分にさらに粘度調整などの目的のために必要に応じて、アルコール類、ケトン類、酢酸エステル類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルエステル類、石油系溶剤などを適宜加えることができる。前記溶剤の具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ベンジルアルコール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、２−メトキシブチルアセテート、３−メトキシブチルアセテート、４−メトキシブチルアセテート、２−メチル−３−メトキシブチルアセテート、３−メチル−３−メトキシブチルアセテート、３−エチル−３−メトキシブチルアセテート、２−エトキシブチルアセテート、４−エトキシブチルアセテート、４−プロポキシブチルアセテート、２−メトキシペンチルアセテート、３−メトキシペンチルアセテート、４−メトキシペンチルアセテート、２−メチル−３−メトキシペンチルアセテート、３−メチル−３−メトキシペンチルアセテート、３−メチル−４−メトキシペンチルアセテート、４−メチル−４−メトキシペンチルアセテート、メチルラクテート、エチルラクケート、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、プロピレンブリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸ブチル、メチルブチレート、エチルブチレート、プロピルブチレートなどのほか、「スワゾール」（丸善石油化学（株）製）、「ソルベッソ」（エクソン化学（株）製）などの製品名で入手可能な石油系溶剤などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
また、染料、重合禁止剤、絶縁抵抗値調整のためのカーボンや金属粒子などの導電性物質、カチオン系、アニオン系または両性界面活性剤なども必要に応じ適宜添加することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の感光性ペースト組成物の具体的な使用方法と実施例を以下に示す。
【００１６】
〈感光性ペースト組成物の使用方法〉
（１）感光性ペースト組成物の調製
本発明の感光性ペースト組成物を溶剤などにより０．５〜３００パスカル、好ましくは１０〜２００パスカルに粘度調整し、それをスクリーン印刷、バーコータなどを用いて基板状に乾燥膜厚が１０μｍ以上となるように塗布する。前記乾燥膜厚が３００μｍを超える厚さに塗布するには塗布回数を複数回繰り返すのがよい。また粘度調整に使用する溶剤はアルカリ可溶性高分子バインダーと光重合性モノマーの総量１００重量部に対し、１００〜２０００重量部の範囲で混合する。前記塗布後、７０〜９０℃で１５〜３０分乾燥して感光性ペースト層を形成する。
【００１７】
（２）露光
上記感光性ペースト層に、所望のパターンを備えたマスクを介して活性光線を照射し露光する。前記活性光線の露光量は、超高圧水銀灯やケミカルランプを用いた場合２０〜１０００ｍＪ／ｃｍ²の範囲がよい。
【００１８】
（３）現像
上記露光した感光性ペースト層を現像液で現像し未露光部を除去し、露光部の樹脂層を残留させる。現像剤としては、汎用のアルカリ現像液を用いることができ、具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム等アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、リン酸塩、ピロリン酸塩、ベンジルアミン、ブチルアミン等の第１級アミン、ジメチルアミン、ジベンジルアミン、ジエタノールアミン等の第２級アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の第３級アミン、モルホリン、ピペラジン、ピリジン等の環状アミン、、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のポリアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルフェニルベンジルアンモニウムヒドロキシド等のアンモニウムヒドロキシド類、トリメチルスルホニウムヒドロキシド、ジエチルメチルスルホニウムヒドロキシド、ジメチルベンジルスルホニウムヒドロキシド等のスルホニウムヒドロキシド類、その他コリン、ケイ酸塩含有緩衝液などが挙げられる。
【００１９】
（４）絶縁パターンの焼成
上記現像処理して形成した絶縁パターンを乾燥したのち、焼成炉中に移行し炉内の温度を徐々に上げながら焼成する。焼成過程でアルカリ可溶性高分子バインダー、光重合性モノマー、光重合開始剤、およびカルボキシル基を有する有機化合物は熱分解され除去される。焼成温度は使用する塩基性無機粉末の種類によっても異なるが、最高温度で５００〜１，０００℃の範囲が採用される。焼成後さらに導体パターン、絶縁パターンを形成してゆき多層配線パターンを製造することができる。
【００２０】
【実施例】
実施例１〜７、比較例１〜３
（ｉ）感光性ペースト組成物の調製
（イ）高分子バインダーの合成
下記
メチルメタクリレート３５重量部
２−ヒドロキシメチルメタクリレート５重量部
メタクリル酸１０重量部
アゾビスイソブチロニトリル１重量部
ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート６５重量部
で表される化合物をコンデンンサー、温度計、かくはん装置を取り付けた３ｌのセパラブルフラスコ中に入れ、マントルヒーターで３０分間かくはんしながら液温を７０℃に上昇させ、温度を７０〜７５℃に制御しながら３０分間かくはんし反応させた。反応終了後、液温を１３５℃まで上げてアゾビスイソブチロニトリルを失活させ、室温まで冷却した。前記反応により、透明で粘調なメチルメタクリレート／２−ヒドロキシメチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体からなる高分子バインダーが得られた。その重量平均分子量は５７０００であった。
【００２１】
（ロ）塩基性無機粉末のｐＨ測定
塩基性無機粉末としてホウ珪酸鉛ガラス（平均粒径３．０μｍ）１００重量部を蒸留水１０００重量部中に入れよくかくはんしたのち、１時間静置し、ｐＨ試験紙を用いて上澄み液のｐＨを測定したところ、ｐＨ＝９であった。
【００２２】
（ハ）感光性ペースト組成物の調製
（イ）で合成した高分子バインダーのジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート３５重量％溶液を１００重量部、テトラエチレングリコールジアクリレートを１３重量部、ｔ−ブチルアントラキノンを２重量部、メチルヒドロキノンを０．１重量部、（ロ）のホウ珪酸鉛ガラス（平均粒径３．０μｍ）を１９５重量部、および表１で表されるカルボキシル基を有する有機化合物を３本ロールミルにて混練して感光性ペースト組成物を得た。該感光性ペースト組成物について保存安定性および現像性を調べたところ表１に示すとおりであった。
【００２３】
【表１】
【００２４】
〈保存安定性および現像性の評価方法〉
・保存安定性の評価方法
感光性ペースト組成物を１カ月、３カ月、６カ月室温にて放置した後、感光性ペースト組成物のゲル化の有無を観察しその結果を
○：感光性ペースト組成物の粘度増加やゲル化はみられない
△：感光性ペースト組成物の粘度増加はみられたが使用可能であった
×：感光性ペースト組成物のゲル化がみられ使用に適さない
として評価した。
【００２５】
・現像性の評価方法
感光性ペースト組成物をアルミナ基板上に２３０メッシュのステンレススクリーンを用いて乾燥後の膜厚が２５μｍとなるように全面印刷し、８０℃の温風乾燥機で３０分乾燥したのち、室温になるまで放置して感光性ペースト層を形成した。前記感光性ペースト層に５０μｍライン／８０μｍスペースを再現し得るホトマスクを介して、超高圧水銀灯を用いて５０ｍＪ／ｃｍ²のエネルギー線量を照射してで露光を行い、それを５％トリエタノールアミン水溶液を用いて、２５℃、９０秒間現像処理して、パターンの現像性を観察し、その結果を
○：５０μｍラインのパターンが再現性よく形成され、８０μｍスペース部分に残さはみられなかった
×：９０秒間の現像では、８０μｍスペース部分を現像除去することができず、現像残さがみられた
／：ゲル化のため現像性試験不能であった
として評価した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の感光性ペースト組成物は、現像性、および長期保存安定性に優れたペースト組成物であり、例えばＩＣ、ＬＳＩなどのエレクトロニクス素子などを高密度に実装する多層セラミック基板などの絶縁性セラミック層、インクジェット型プリンターのインクノズル、蛍光表示管、プラズマディスプレイパネルなどの絶縁層、導電層および蛍光体パターンなどの作成に有効に使用される。

Claims

アルカリ可溶解性高分子バインダー、光重合性モノマー、光重合開始剤、ＰｂＯ−Ｂ _２Ｏ _３ −ＳｉＯ _２系のホウ珪酸鉛ガラス、ＺｎＯ−Ｂ _２Ｏ _３ −ＳｉＯ _２系のホウ珪酸亜鉛ガラス又はＢｉＯ−Ｂ _２Ｏ _３ −ＳｉＯ _２系のホウ珪酸ビスマスガラスからなるガラス粉末及びアジピン酸、セバシン酸、グルタル酸、マロン酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、サリチル酸又は乳酸からなるエチレン性不飽和二重結合がなく、カルボキシル基を有する有機化合物を含有することを特徴とする感光性ペースト組成物。
エチレン性不飽和二重結合がなく、カルボキシル基を有する有機化合物が乳酸、リンゴ酸、クエン酸又はシュウ酸であることを特徴とする請求項１記載の感光性ペースト組成物。
エチレン性不飽和二重結合がなく、カルボキシル基を有する有機化合物がガラス粉末１００重量部に対し０．１〜５重量部の範囲で含有することを特徴とする請求項１記載の感光性ペースト組成物