JP4309225B2 - 硬化性組成物、その硬化物及びそれを用いたプリント配線板 - Google Patents
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Description
さらに、多官能エポキシ樹脂を含む硬化性樹脂組成物は、ドライフィルムの如き形態にすると、室温保存性に問題があり、シェルフライフ(保存寿命)が短くなるため、0℃以下の冷凍保存を行なう必要性があった。
T. Nishikubo and K. Sato, Chem. Lett., 697 (1991) T. Nishikubo, A. Kameyama, A. Suzuki, Reactive & Functional Polymers, 37, 19 (1998) T. Nishikubo, A. Kameyama, M. Ito, T. Nakajima, H. Miyazaki, Journal of Polymer Chemistry, Vol. 37, pp. 2781-2790 (1999)
本発明の他の目的は、前記したような問題もなく、保存安定性に優れて一液型に組成することが可能であると共に、現像時のライフが長く(現像の作業余裕度が大きく)、現像性に優れると共に、熱かぶりや塗膜の硬化収縮を生じることもなく、電気絶縁性、耐熱性、密着性等の諸特性に優れた硬化皮膜を形成できる光硬化性・熱硬化性組成物及びその硬化物を提供することにある。
さらに本発明の目的は、上記のような光硬化性・熱硬化性組成物の硬化物によりソルダーレジスト及び/又は導体回路層間の絶縁層が形成された絶縁信頼性の高いプリント配線板を提供することにある。
好適な態様においては、前記組成物は、前記各成分に加えて(F)s−トリアジン化合物及び/又はジシアンジアミドを、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して0.1〜20質量部の割合で含有する。
前記光硬化性・熱硬化性組成物は、液状形態であってもよく、あるいはドライフィルムの形態であってもよい。
さらに本発明によれば、前記光硬化性・熱硬化性組成物を硬化して得られる硬化物、あるいはさらに該硬化物によりソルダーレジスト及び/又は導体回路層間の絶縁層が形成されていることを特徴とするプリント配線板が提供される。
また、本発明の光硬化性・熱硬化性組成物は、現像時のライフが長い(現像の作業余裕度が大きい)と共に、現像性に優れ、また保存安定性に優れて一液型に組成することが可能であり、さらに室温保存性に優れた感光性ドライフィルムを作成できることから、作業性の点でも有利である。さらに、熱かぶりや塗膜の硬化収縮を生じることがなく、クラック耐性(靱性)、密着性、硬度、はんだ耐熱性、電気絶縁性等の諸特性に優れる硬化物が得られることから、各種レジスト材料や絶縁材料、特にプリント配線基板のソルダーレジストや、ビルドアップ多層プリント配線板の層間絶縁材料などとして有用である。
すなわち、本発明の光硬化性・熱硬化性組成物に熱硬化性成分として添加されるオキセタン化合物は、四員環のオキセタニル基を有し、これが熱硬化時にカルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基と反応して主に一級の水酸基が発生するので、主に二級の水酸基を発生する多官能エポキシ化合物を用いた場合に比べて基板との密着性に優れた硬化皮膜が得られると共に、四員環故に反応後にエチレンユニットが多い分、体積収縮が少なく、靭性に優れ、その結果、耐クラック性にも優れた硬化皮膜が得られる。また、多官能オキセタン化合物は多官能エポキシ化合物に比べて比較的低温での反応性が遅いため、これを含有する光硬化性・熱硬化性組成物はシェルフ・ライフ(保存寿命)が長く、一液型に組成することが可能となり、また室温保存が可能な感光性ドライフィルムを作成でき、さらにかかる一液型の光硬化性・熱硬化性組成物や感光性ドライフィルムを用いることにより作業性の点でも有利であり、さらに、現像ライフが長いと共に熱かぶりが起こり難いという効果も得られる。
さらに、本発明の光硬化性・熱硬化性組成物にs−トリアジン化合物及び/又はジシアンジアミドを添加することにより、金めっき耐性や耐変色性、基材への密着性がより一層向上する。
まず、カルボキシル基含有樹脂(A)としては、カルボキシル基を有する樹脂、具体的にはそれ自体がエチレン性不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂及びエチレン性不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂のいずれも使用可能であり、特定のものに限定されるものではないが、特に以下に列挙するような樹脂(オリゴマー及びポリマーのいずれでもよい)を好適に使用できる。
(2)不飽和カルボン酸(a)と不飽和二重結合を有する化合物(b)の共重合体に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カルボキシル基含有感光性樹脂、
(3)エポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物(c)と不飽和二重結合を有する化合物(b)の共重合体に、不飽和カルボン酸(a)を反応させ、生成した二級の水酸基に飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(4)不飽和二重結合を有する酸無水物(e)と不飽和二重結合を有する化合物(b)の共重合体に、水酸基と不飽和二重結合を有する化合物(f)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(5)1分子中に少なくとも2個のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物(g)のエポキシ基と不飽和モノカルボン酸(h)のカルボキシル基をエステル化反応(全エステル化又は部分エステル化、好ましくは全エステル化)させ、生成した水酸基にさらに飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)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)不飽和二重結合を有する化合物(b)とグリシジル(メタ)アクリレートの共重合体のエポキシ基に、1分子中に1つのカルボキシル基を有し、エチレン性不飽和結合を持たない有機酸(i)を反応させ、生成した二級の水酸基に飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、
(7)水酸基含有ポリマー(j)に飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、
(8)水酸基含有ポリマー(j)に飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂に、エポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物(c)をさらに反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(9)1分子中に少なくとも2個のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物(g)と、不飽和モノカルボン酸(h)と、1分子中に少なくとも2個の水酸基と、エポキシ基と反応する水酸基以外の1個の他の反応性基を有する化合物(k)との反応生成物(I)に、飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(10)上記反応生成物(I)と、飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)と、不飽和基含有モノイソシアネート(m)との反応生成物からなる不飽和基含有ポリカルボン酸ウレタン樹脂、
(11)1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(n)に不飽和モノカルボン酸(h)を反応させ、得られた変性オキセタン樹脂中の一級水酸基に対して飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂、
(12)ビスエポキシ化合物(p)とジカルボン酸(q)との反応生成物に、不飽和二重結合を導入し、引き続き飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、
(13)ビスエポキシ化合物(p)とビスフェノール類(r)との反応生成物に、不飽和二重結合を導入し、引き続き飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂、及び
(14)ノボラック型フェノール樹脂(s)とアルキレンオキシド(t)との反応生成物に不飽和モノカルボン酸(h)を反応させ、得られた反応生成物に飽和又は不飽和多塩基酸無水物(d)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
前記1分子中に少なくとも2個以上の水酸基と、エポキシ基と反応する水酸基以外の1個の他の反応性基(例えば、カルボキシル基、二級アミノ基等)を有する化合物(k)の具体例としては、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酢酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、ジメチロールカプロン酸等のポリヒドロキシ含有モノカルボン酸;ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のジアルカノールアミン類等が挙げられる。
前記不飽和モノイソシアネート(m)の具体例としては、例えばメタクリロイルイソシアネート、メタクリロイルオキシエチルイソシアネートや、有機ジイソシアネート(例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等)と前記の1分子中に1個の水酸基を有する(メタ)アクリレート類を約等モル比で反応させることにより得られる反応生成物等が挙げられる。
また、前記カルボキシル基含有樹脂及びカルボキシル基含有感光性樹脂としては、それぞれ酸価30〜250mgKOH/g、好ましくは50〜200mgKOH/g、かつ、カルボキシル基含有感光性樹脂の場合、その二重結合当量が350〜2,000、好ましくは400〜1,500のものを好適に用いることができる。上記樹脂の酸価が30mgKOH/gより低い場合、オキセタン化合物(B)との充分な硬化反応が進行し難くなり、また、光硬化性・熱硬化性組成物の塗膜形成性分としても含有されている場合には、アルカリ水溶液に対する溶解性が不充分で現像不良を生じ易く、一方、250mgKOH/gより高い場合、現像時に皮膜の密着性の劣化や光硬化部(露光部)の溶解が生じるので好ましくない。さらに、カルボキシル基含有感光性樹脂の場合、感光性樹脂の二重結合当量が2,000よりも大きいと、現像時の作業余裕度が狭く、また光硬化時に高露光量を必要とするので好ましくない。
単官能オキセタン化合物としては、下記一般式(1)で表わされるオキセタン化合物を好適に用いることができる。
アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基等の直鎖又は分岐鎖のアルキル基が挙げられる。これらの中でも、3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−メチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタンが好ましい。
アセチルアセトンとの錯体(錯塩)形成に用いられる金属としては、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、チタン、銅、亜鉛、スズ、ジルコニウム、アルミニウム等の周期律表の5〜14族に属する金属が使用可能であるが、それらの中でもバナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルが好ましく、特に好ましい金属はマンガン、鉄、コバルトである。
また、上記のような光ラジカル重合開始剤(E)の使用量の好適な範囲は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して0.2〜30質量部、好ましくは2〜10質量部となる割合である。光ラジカル重合開始剤の配合割合が0.2質量部未満の場合には光硬化性が悪くなり、一方、30質量部より多い場合には硬化塗膜の特性が悪くなり、また、保存安定性が悪くなるので好ましくない。
上記s−トリアジン化合物及び/又はジシアンジアミドの配合量は通常の量的割合で充分であり、例えば前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜15.0質量部の割合である。
さらに、熱硬化反応を促進するために、四級アンモニウム塩類、四級ホスホニウム塩類、三級アミン類、イミダゾール類などの公知のエポキシ硬化促進剤を少量併用することができる。
また、ビルドアップ多層プリント配線板の層間絶縁層(導体回路層間の絶縁層)として用いる場合にも、同様にしてパターンを形成することができる。
その後、前記と同様に、転写後の乾燥皮膜層をパターンマスクを通して露光し、次いで現像を行ない、未露光部分を除去することによりパターン形成される。
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、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。その他、レーザー光線、電子線なども露光用活性光線として利用できる。
合成例1:
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エピクロンN−695、大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量220g/eq)220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214部を加え、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。この反応物を80〜90℃まで冷却し、テトラヒドロフタル酸無水物106部を加え、8時間反応させ、冷却後、取り出した。このようにしてエチレン性不飽和結合及びカルボキシル基を併せ持つ感光性樹脂を、不揮発分65%、固形分酸価100mgKOH/gの感光性樹脂溶液として得た。以下、この感光性樹脂溶液をA−1ワニスと称す。
平均の重合度nが6.2であるビスフェノールF型エポキシ化合物(エポキシ当量950g/eq、軟化点85℃)380部とエピクロルヒドリン925部をジメチルスルホキシド462.5部に溶解させた後、攪拌下、70℃で98.5%NaOHを60.9部(1.5モル)100分かけて添加した。添加後、さらに70℃で3時間反応を行なった。反応終了後、水250部を加え水洗を行なった。油水分離後、油層よりジメチルスルホキシドの大半及び過剰の未反応エピクロルヒドリンを減圧下に蒸留回収し、次いでジメチルスルホキシドを留去し、副生塩を含む反応生成物をメチルイソブチルケトン750部に溶解させ、さらに30%NaOHを10部加え、70℃で1時間反応させた。反応終了後、水200部で2回水洗を行なった。油水分離後、油層よりメチルイソブチルケトンを蒸留回収して、エポキシ当量310g/eq、軟化点69℃のエポキシ樹脂を得た。得られたエポキシ樹脂は、エポキシ当量から計算すると、前記出発物質ビスフェノールF型エポキシ化合物におけるアルコール性水酸基6.2個のうち約5個がエポキシ化されたものであった。このエポキシ樹脂310部及びカルビトールアセテート251部を仕込み、90℃に加熱攪拌し、溶解した。得られた溶液を60℃まで冷却し、アクリル酸60部、ダイマー酸(酸価196mgKOH/g)97部、メチルハイドロキノン0.8部、トリフェニルホスフィン2.5部を加え、80℃で加温溶解し、98℃で35時間反応させ、酸価が0.5mgKOH/g、固形分が65%であるエポキシアクリレートを得た。次いで、このエポキシアクリレート718.5部、無水コハク酸100部、カルビトールアセテート54部を仕込み、90℃で6時間反応させ、固形分酸価が99mgKOH/g、固形分が65%である感光性樹脂溶液を得た。以下、この感光性樹脂溶液をA−2ワニスと称す。
(1)現像性:
塗膜作製工程で現像後に塗膜を目視で観察して残渣を評価した。
○:全く残渣のないもの。
△:若干の残渣があるもの。
×:残渣があるもの。
塗膜作製工程でネガフィルムとしてUGRA PLATE COTROL WEGGIを使用して、現像後のステップタブレットの段数を目視にて確認した。
実施例1〜3の組成物を50℃のオーブンに投入し、5日後の粘度変化率で評価した。判定基準は以下の通りである。
○:粘度の変化率が30%未満のもの。
△:粘度の変化率が30〜50%のもの。
×:粘度の変化率が50%を超えるもの。
硬化塗膜を、JIS C−6481の方法に準拠し、260℃のはんだ槽に10秒間浸漬した後、セロハン粘着テープによるピーリング試験を3回繰り返した。判定基準は以下の通りである。
○:塗膜に変化がないもの。
△:塗膜に若干の変化がみられるもの。
×:塗膜が剥離したもの。
硬化塗膜を、25℃、10wt%の硫酸水溶液に10分間浸漬した後、セロハン粘着テープによるピーリング試験を行なった。判定基準は以下の通りである。
◎:全く変化のないもの。
○:殆ど変化がないもの。
△:塗膜に若干の変化がみられるもの。
×:塗膜が剥離したもの。
硬化塗膜を、25℃、10wt%の水酸化ナトリウム水溶液に10分間浸漬した後、セロハン粘着テープによるピーリング試験を行なった。判定基準は以下の通りである。
○:塗膜に変化がないもの。
△:塗膜に若干の変化がみられるもの。
×:塗膜が剥離したもの。
硬化塗膜を、25℃のプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに10分間浸漬した後、セロハン粘着テープによるピーリング試験を行なった。判定基準は以下の通りである。
○:塗膜に変化がないもの。
△:塗膜に若干の変化がみられるもの。
×:塗膜が剥離したもの。
JIS K−5400に準拠して測定した。
市販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、ニッケル3μm、金0.03μmの条件でめっきを行ない、硬化塗膜の表面状態の観察を行なった。判定基準は以下の通りである。
◎:全く変化のないもの。
○:殆ど変化がないもの。
△:剥がれもしくは曇りが生じたもの。
×:顕著に剥がれもしくは曇りが生じたもの
実施例4、5の組成物をメチルエチルケトンを用いて希釈して、粘度が20dPa・sになるように調整した。その後、常法にてPETフィルム上に膜厚50μmのドライフィルムを作製した。これを、回路形成されたプリント配線板にラミネートし、ネガフィルムを介して300mJ/cm2の露光量にて露光を行なった。次いで、PETフィルムを剥離した後、1wt%の炭酸ナトリウム水溶液にて60秒間現像を行ない、画像形成した。次いで、170℃にて60分間熱硬化反応を行い、試験基板を作製した。
(3)保存安定性:
作製したドライフィルムを25℃で6ヶ月間暗所にて保存した後、銅張り積層板にラミネートし、PETフィルムを剥離した後、1wt%の炭酸ナトリウム水溶液にて60秒間現像して残渣の有無を目視にて評価した。
○:全く残渣のないもの。
△:若干の残渣があるもの。
×:残渣があるもの。
市販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、ニッケル3μm、金0.03μmの条件でめっきを行ない、硬化塗膜の表面状態の観察を行なった。判定基準は以下の通りである。
◎:全く変化のないもの。
○:ほとんど変化がないもの。
△:剥がれもしくは曇りが生じたもの。
×:顕著に剥がれもしくは曇りが生じたもの。
Claims (5)
- (A)カルボキシル基含有樹脂、(B)オキセタニル基を有する化合物、(C)アセチルアセトン金属錯体、(D)重合性不飽和二重結合を含む化合物、及び(E)光ラジカル重合開始剤を含有し、上記オキセタニル基を有する化合物(B)の配合量は上記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して5〜200質量部の割合であり、上記アセチルアセトン金属錯体(C)の配合量は上記オキセタニル基を有する化合物(B)のオキセタニル基1モルに対して0.1〜25モル%の割合であり、上記重合性不飽和二重結合を含む化合物(D)の配合量は上記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し3〜50質量部の割合であり、上記光ラジカル重合開始剤(E)の配合量は上記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して0.2〜30質量部であり、光硬化性・熱硬化性であることを特徴とする硬化性組成物。
- さらに(F)s−トリアジン化合物及び/又はジシアンジアミドを、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して0.1〜20質量部の割合で含有することを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記請求項1又は2に記載の硬化性組成物を用いて形成してなるドライフィルム。
- 前記請求項1又は2に記載の硬化性組成物を硬化して得られる硬化物。
- 前記請求項1又は2に記載の硬化性組成物の硬化物又は請求項3に記載のドライフィルムによりソルダーレジスト及び/又は導体回路層間の絶縁層が形成されていることを特徴とするプリント配線板。
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