JP4369287B2

JP4369287B2 - 画像形成用感光性樹脂組成物

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Publication number: JP4369287B2
Application number: JP2004128619A
Authority: JP
Inventors: 信章大槻
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: JP2004341517A

Description

本発明は、画像形成に有用な感光性樹脂組成物に関するものである。

エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とを反応させて得られたエポキシアクリレート（ビニルエステル）は熱あるいは光により硬化させることができ、硬化物は耐薬品性等の特性に優れているため、電子部品関連のレジスト材料等の各種用途に使用されている。また、エポキシアクリレートが有するヒドロキシル基に多塩基酸無水物を反応させてカルボキシル基を導入することにより、アルカリ現像が可能な感光性樹脂が得られることも知られている（例えば特許文献１および２）。

ところで、本願発明者らが検討したところによると、エポキシアクリレートを合成する際に、エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とのエステル化反応の触媒として、従来公知の３級アミンや３級ホスフィン類等を用いると、エポキシアクリレートを含む樹脂溶液（樹脂組成物）を保存している間に、その粘度が経時的に増加してしまうという問題が見い出されている。

一方、カルボキシル基含有エポキシアクリレートをソルダーレジスト等の画像形成用感光性樹脂組成物に適用する場合、露光後の硬化塗膜の架橋密度を向上させるために、エポキシ樹脂を配合することがある。このようなエポキシ樹脂を配合した感光性樹脂組成物の塗膜を、露光前に、加熱乾燥すると、アルカリ現像性が不充分になることがあった。これは、エポキシアクリレート合成の際の３級アミンや３級ホスフィン類等のエステル化触媒が、カルボキシル基含有エポキシアクリレートとエポキシ樹脂との架橋反応を進行させて、未露光部分のアルカリ溶解性を低減させているためであると考えられる。

樹脂溶液の保存中の粘度増加や、未露光部分の現像性低減を解決するため、エステル化触媒として、ナフテン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、オクトエン酸等のリチウム、クロム、ジルコニウム、カリウム、ナトリウム塩を使用する技術が開示されている（例えば特許文献３）。この技術では、樹脂溶液の保存安定性はかなり改良されるものの、エステル化反応の際に不溶物が生成しやすい上、この不溶物を濾過操作で完全には除去することができないため、工業的実施という点では改良が必要であった。加えて、昨今は環境への配慮からも、触媒として使用できる化合物の種類は限られてきている。

さらに、エステル化触媒として従来公知の３級ホスフィンを用いつつ、エポキシアクリレート合成を酸素雰囲気下で行うことで、３級ホスフィンの触媒活性を失わせる技術も提案されている（特許文献４）。しかし、この技術においても、合成時の安定性や未露光部分の現像性を確保するためには、合成工程や触媒失活工程での温度や時間を厳密に管理する必要があった。
特開昭６１−２４３８６９号公報特開昭６３−２５８９７５号公報特公平６−１２３２３３号公報特開２００２−２９３８７６号公報

本発明では、上記従来技術による問題点に鑑み、エポキシアクリレートの合成を円滑に進行させることができ、樹脂溶液の粘度の経時変化を起こさず、未露光部分の現像性も良好で、加えて環境に負荷を与えない触媒を見い出して、保存安定性に優れた画像形成用感光性樹脂組成物を提供することを課題として掲げた。

上記課題を解決した本発明の画像形成用感光性樹脂組成物は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とをエステル化触媒存在下で反応させ、この反応で得られたエポキシアクリレート中のヒドロキシル基に対しさらに多塩基酸無水物を反応させることにより得られるカルボキシル基含有エポキシアクリレートを含むものであって、エステル化触媒として下記一般式で表される４級ホスホニウム塩を用いるところに要旨を有する。

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一もしくは異なって、置換基を有していても良い芳香環を有する有機基を表し、Ｘ^-は、対アニオンを表す。）
上記Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴が、同一もしくは異なって、置換基を有していても良いアリール基またはアラルキル基であることが好ましく、置換基を有していても良いフェニル基またはベンジル基であることがより好ましい。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物は、特定の触媒を用いて合成されているエポキシアクリレートを主成分としているので、樹脂組成物の保存中に増粘挙動を示さず、優れた保存安定性を示した。また、露光前の塗膜乾燥時に乾燥時間を長くしても弱アルカリ水溶液での現像性が良好である。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物は、種々の用途に用いることができ、ＦＲＰのマトリックス樹脂、塗料、接着剤等の他、微細加工や画像形成が可能なので、印刷版や各種レジスト材料にも使用することができる。

本発明は、画像形成用感光性樹脂組成物の主成分であるエポキシアクリレートを合成するに当たり、エステル化触媒として、芳香環を有する有機基を４つ有する４級ホスホニウム塩を用いるところにポイントを有する。この触媒を用いることにより、効率よくエステル化反応を行うことができ、得られた感光性樹脂の溶液を保存する際の粘度上昇を抑制することができた。さらに、感光性樹脂組成物にエポキシ樹脂を配合した場合であっても、このエポキシ樹脂と感光性樹脂（エポキシアクリレート）のカルボキシル基との架橋反応を抑制したので、未露光部分のアルカリ現像性を確保することができた。本発明によれば、環境への負荷が懸念される化合物を用いずとも反応が円滑に進行し、金属の有機酸塩を用いた従来技術に対しては、反応終了後に簡便な濾過で不溶物が除去できるため、工業的に有利である。以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物は、感光性樹脂としてエポキシアクリレートを主成分として含むものである。エポキシアクリレートの出発原料となるエポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であれば特に限定されることなく利用可能である。具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；脂環式エポキシ樹脂；テトラグリシジルアミノジフェニルメタン等の多官能性グリシジルアミン樹脂；テトラフェニルグリシジルエーテルエタン等の多官能性グリシジルエーテル樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂；フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ナフトール等のフェノール化合物と、フェノール性ヒドロキシル基を有する芳香族アルデヒドとの縮合反応により得られるポリフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとの反応物；フェノール化合物とジビニルベンゼンやジシクロペンタジエン等のジオレフィン化合物との付加反応により得られるポリフェノール化合物と、エピクロルヒドリンとの反応物；４−ビニルシクロヘキセン−１−オキサイドの開環重合物を過酸でエポキシ化したもの；トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環を有するエポキシ樹脂；フェノールアラルキル型エポキシ樹脂；等が挙げられる。また、これらの各エポキシ樹脂の２分子以上を、多塩基酸、ポリフェノール化合物、多官能アミノ化合物あるいは多価チオール等の鎖延長剤との反応によって結合して鎖延長したものも使用できる。また、グリシジル（メタ）アクリレートのようなグリシジル基を有する単量体の単独重合体や共重合体であっても良い。これらは、１種または２種以上を用いることができる。

エポキシアクリレートを合成する際のエポキシ樹脂の反応相手である不飽和一塩基酸とは、１個のカルボキシル基と１個以上のラジカル重合性二重結合を有する一塩基酸である。具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイヒ酸、β−アクリロキシプロピオン酸、１個のヒドロキシル基と１個の（メタ）アクリロイル基を有するヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートと二塩基酸無水物との反応物、１個のヒドロキシル基と２個以上の（メタ）アクリロイル基を有する多官能（メタ）アクリレートと二塩基酸無水物との反応物等が挙げられる。中でも好ましい具体例は、アクリル酸、メタクリル酸等の（メタ）アクリロイル基を有するものである。これらは、１種または２種以上を用いることができる。

上記エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とのエステル化反応についてはすでに公知であり、触媒として４級ホスホニウム塩を用いる以外は、そのまま採用可能である。通常、不飽和一塩基酸の使用量としては、エポキシ樹脂中のエポキシ基１化学当量に対し、０．８〜１．１モルが適しており、後述のラジカル重合性モノマーや溶媒といった希釈剤の存在下あるいは非存在下で、ハイドロキノン等のキノン類、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール等のアルキルフェノール類、フェノチアジン、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル等のＮ−オキシル類や酸素等の重合禁止剤、反応触媒として４級ホスホニウム塩の存在下、通常８０〜１３０℃で行うことにより、エポキシアクリレートが得られる。

また、上記エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸との反応の際には、不飽和一塩基酸と併用して、長鎖アルキル基、芳香環を含む置換基、アルコール性ヒドロキシル基等を有するフェノール化合物や、酢酸、プロピオン酸、ジメチロールプロピオン酸等のラジカル重合性を有さない一塩基酸を、１種または２種以上用いてもよい。これらの種類や使用量は、硬化物物性等の各要求特性に応じて適宜選択される。これらを不飽和一塩基酸と併用してラジカル重合性二重結合とヒドロキシル基とを有する硬化性樹脂を得る場合、エポキシ樹脂中のエポキシ基の１化学当量に対して不飽和一塩基酸を０．４モル以上、好ましくは０．５モル以上とすることが適しており、不飽和一塩基酸とフェノール化合物やラジカル重合性を有さない一塩基酸との合計としては、エポキシ基１化学当量に対して０．８〜１．１モルとするのが好ましい。不飽和一塩基酸の量が少ないと、エポキシアクリレートの光重合性が不充分となる。また、この合計量が１．１モルを越えると、未反応で残存する不飽和一塩基酸等が増大し、これらの低分子量化合物が硬化物の特性低下を引き起こすため好ましくない。

上記エステル化反応において、従来法では、触媒としてトリエチルアミン等の３級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等の３級ホスフィン、金属の有機酸塩等が使用されてきたが、本発明では、これらのエステル化触媒に替えて、下記一般式（１）で示される特定の４級ホスホニウム塩を用いる。

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一もしくは異なって、置換基を有していても良い芳香環を有する有機基を表し、Ｘ^-は、対アニオンを表す。）

上記４級ホスホニウム塩は、リン原子に結合する有機基Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴の全てが、芳香環を有しているところに特徴がある。後述する実施例からも明らかなように、リン原子に結合する有機基Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴のうち、１つが芳香環を持たないアルキル基である４級ホスホニウム塩では、樹脂組成物の保存中の粘度上昇を抑制する効果が不充分である。このため、本発明では、全ての有機基がリン原子に直接結合するか、間にアルキル基等の他の有機基を介して芳香環を有している４級ホスホニウム塩をエステル化触媒として用いるのである。なぜ、このような特定の４級ホスホニウム塩のみが有用であるかは、明確ではないが、４級ホスホニウム塩が有する芳香環の影響であると考えられる。ただ、上記特定の４級ホスホニウム塩は従来公知の３級アミンや３級ホスフィン類といったエステル化触媒よりも触媒活性が高いため、エポキシアクリレートに残存するエポキシ基が少なくなり、感光性樹脂組成物を保存している間に、この残存エポキシ基とカルボキシル基（未反応の不飽和一塩基酸由来のカルボキシル基および／または多塩基酸無水物との反応によって導入されたカルボキシル基）との反応確率が低減したため、粘度上昇が抑えられたと考えられる。また、上記特定の４級ホスホニウム塩は、エステル化反応条件下で徐々に失活するため、あるいは、硬化塗膜の予備乾燥時の温度条件では触媒活性を示さないため、エポキシ樹脂を別途配合した場合でも、アルカリ現像性の低減が抑えられたと考えられる。

上記（１）式において、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴はアリール基またはアラルキル基が好ましく、これらは置換基を有していても良いし、アラルキル基のアルキル基（リン原子と芳香環の間の炭化水素基）の炭素数も特に限定されない。最も好ましいのは、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴が、フェニル基またはベンジル基である４級ホスホニウム塩である。Ｘ^-は、対アニオンを表し、ハロゲン化物イオン、酢酸イオン、ホウ酸イオン等を意味する。

上記（１）式で表される４級ホスホニウム塩の具体例としては、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、ベンジルトリフェニルホスホニウムハイドロオキサイド、４−クロロベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、シンナミルトリフェニルホスホニウムクロライド、４−エトキシベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド、フェナシルトリフェニルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムクロライド、テトラフェニルホスホニウムアイオダイド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等が挙げられ、１種または２種以上を用いることができる。これらの中でも、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、４−クロロベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド等が好ましい。

また、アセトニルトリフェニルホスホニウムクロライド、アリルトリフェニルホスホニウムブロマイド、アリルトリフェニルホスホニウムクロライド、ｎ−アミルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ブロモメチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、３−ブロモプロピルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ｎ−ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、４−カルボキシブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、（３−カルボキシプロピル）トリフェニルホスホニウムブロマイド、クロロメチルトリフェニルホスホニウムクロライド、シアノメチルトリ−ｎ−ブチルホスホニウムクロライド、シクロプロピルトリフェニルホスホニウムブロマイド、２−（１，３−ジオキサン−２−イル）エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、２−（１，３−ジオキソラン−２−イル）エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、２−（１，３−ジオキソラン−２−イル）メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、エトキシカルボニルメチル（トリフェニル）ホスホニウムブロマイド、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、（フォルミルメチル）トリフェニルホスホニウムクロライド、ｎ−ヘプチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ｎ−ヘキシルトリフェニルホスホニウムブロマイド、イソプロピルトリフェニルホスホニウムアイオダイド、メトキシカルボニルメチル（トリフェニル）ホスホニウムブロマイド、（メトキシメチル）トリフェニルホスホニウムクロライド、メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、メチルトリフェニルホスホニウムアイオダイド、ｎ−プロピルトリフェニルホスホニウムブロマイド、テトラ−ｎ−ブチルホスホニウムブロマイド、テトラ−ｎ−ブチルホスホニウムクロライド、ｎ−テトラデシルトリフェニルホスホニウムブロマイド、テトラエチルホスホニウムブロマイド、テトラエチルホスホニウムヘキサフルオロホスフェイト、テトラエチルホスホニウムテトラフルオロボレート、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムクロライド、テトラキス（ヒドロキシメチル）ホスホニウムサルフェート、テトラ−ｎ−オクチルホスホニウムブロマイド、２−（トリメチルシリル）エトキシメチルトリフェニルホスホニウムクロライド、２−（トリメチルシリルエチル）トリフェニルホスホニウムアイオダイド、（３−トリメチルシリル−２−プロピニル）トリフェニルホスホニウムブロマイド、トリフェニルビニルホスホニウムブロマイド等の上記一般式（１）には該当しない４級ホスホニウム塩を、上記式（１）で表される４級ホスホニウム塩と共に、エステル化触媒として用いてもよい。

さらに、トリエチルアミン等の３級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等の３級ホスフィン、金属の有機酸または無機塩あるいはキレート化合物等の従来公知であるエステル化触媒も、一部併用してもよい。

上記式（１）で表される４級ホスホニウム塩は、エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸との合計量に対し、通常、０．０１〜１０質量％、好ましくは０．０５〜５質量％使用する。使用量が０．０１質量％に満たないと、エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とのエステル化反応が充分に進行せず、１０質量％を越えると、無駄になるばかりか、樹脂組成物の保存安定性が低下してしまう場合がある。

エポキシアクリレート合成時に使用可能な溶剤（希釈剤）としては、トルエン、キシレン等の炭化水素類；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；セロソルブアセテート、カルビトールアセテート、（ジ）プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、グルタル酸（ジ）メチル、コハク酸（ジ）メチル、アジピン酸（ジ）メチル等のエステル類；メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類；（ジ）エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類等が挙げられ、これらの溶媒は１種または２種以上を混合して用いることができる。

上記エステル化反応によって得られたエポキシアクリレートには、エポキシ基の開環反応によりヒドロキシル基が生成している。このヒドロキシル基に多塩基酸無水物を付加させることで、得られるエポキシアクリレートにはカルボキシル基が導入されるため、未露光部分をアルカリ水溶液に溶解させることができ、フォトリソグラフィーによって微細加工や画像形成する場合にアルカリ現像が可能となる。

ヒドロキシル基に反応させる多塩基酸無水物としては、無水フタル酸、無水コハク酸、オクテニル無水コハク酸、ペンタドデセニル無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−フォスファフェナントレン−１０−オキシドと無水イタコン酸あるいは無水マレイン酸との反応物等の二塩基酸無水物；無水トリメリット酸；ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族あるいは芳香族四塩基酸二無水物等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を用いることができる。

エポキシアクリレートと多塩基酸無水物との反応によって、カルボキシル基含有エポキシアクリレートが得られるが、このカルボキシル基含有エポキシアクリレートの酸価が３０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上となるように、エポキシアクリレートと多塩基酸無水物との反応比率を調整することが好ましい。より好ましい酸価の下限は５０ｍｇＫＯＨ／ｇである。また、好ましい上限は１２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましい上限は１００ｍｇＫＯＨ／ｇである。これらの酸価を満足させるには、エポキシアクリレート中のヒドロキシル基１化学当量に対し、多塩基酸無水物中の酸無水物基が０．１〜１．１モルの範囲となるように、反応させるとよい。より好ましくは０．２〜０．９モルである。この反応は、通常５０〜１３０℃で行う。反応の際には、前記した溶剤あるいはハイドロキノンや酸素等の重合禁止剤を存在させてもよく、必要に応じて公知の触媒を添加してもよい。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物は、感光性樹脂成分として上記カルボキシル基含有エポキシアクリレートを含むものであるが、この組成物には、公知のラジカル重合性化合物が含まれていてもよい。カルボキシル基含有エポキシアクリートとラジカル重合性化合物の比率は特に限定されないが、１００：５〜５００（質量比）とすることが好ましい。このようなラジカル重合性化合物には、オリゴマーとモノマーがある。

ラジカル重合性オリゴマーとしては、不飽和ポリエステル、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等が使用できる。

ラジカル重合性モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、α−クロロスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルベンゼンホスホネート等の芳香族ビニル系モノマー；酢酸ビニル、アジピン酸ビニル等のビニルエステルモノマー；メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、β−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（２−オキソ−１，３−ジオキソラン−４−イル）−メチル（メタ）アクリレート、（ジ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（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テトラ（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、トリス［２−（メタ）アクリロイルオキシエチル］トリアジン等の（メタ）アクリル系モノマー；（メタ）アクリル酸−２−（ビニロキシエトキシ）エチル、（メタ）アクリル酸−２−（チオビニロキシエトキシ）エチル、（メタ）アクリル酸−２−（イソプロペノキシエトキシエトキシ）エチル、（メタ）アクリル酸−２−（イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシ）エチル、（メタ）アクリル酸−２−（イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシエトキシ）エチル等のラジカル重合性二重結合を有するビニル（チオ）エーテル化合物；トリアリルシアヌレート等が挙げられる。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物には、露光後の硬化塗膜の架橋密度を向上させるために、エポキシ樹脂を配合してもよい。エポキシ樹脂としては、前記エポキシアクリレートの出発原料として例示したものがいずれも使用可能である。このとき、ジシアンジアミド、イミダゾール化合物等のエポキシ硬化剤を配合してもよい。

また、本発明の画像形成用感光性樹脂組成物には、必要に応じて、タルク、クレー、硫酸バリウム等の充填材、着色用顔料、消泡剤、カップリング剤、レベリング剤、増感剤、離型剤、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、重合抑制剤、増粘剤等の公知の添加剤を添加してもよい。また、オキサゾリン化合物、オキセタン化合物等を配合してもよい。さらに、各種強化繊維を補強用繊維として用い、繊維強化複合材料とすることができる。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物は公知の熱重合開始剤を使用することにより熱硬化も可能であるが、フォトリソグラフィーにより微細加工や画像形成するには、光重合開始剤を添加して光硬化させることが好ましい。

光重合開始剤としては公知のものが使用でき、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等のベンゾインとそのアルキルエーテル類；アセトフェノン、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１，１−ジクロロアセトフェノン、４−（１−ｔ−ブチルジオキシ−１−メチルエチル）アセトフェノン等のアセトフェノン類；２−メチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、１−クロロ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−ジイソプロピルチオキサントン、２−クロロチオキサントン等のチオキサントン類；アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類；ベンゾフェノン、４−（１−ｔ−ブチルジオキシ−１−メチルエチル）ベンゾフェノン、３，３’，４，４’−テトラキス（ｔ−ブチルジオキシカルボニル）ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類；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−オンや２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタノン−１；アシルホスフィンオキサイド類およびキサントン類等が挙げられる。

これらの光重合開始剤は１種または２種以上の混合物として使用され、画像形成用感光性樹脂（カルボキシル基含有エポキシアクリレートと必要により使用されるラジカル重合性化合物の合計）１００質量部に対し、０．５〜３０質量部含まれていることが好ましい。光重合開始剤の量が０．５質量部より少ない場合には、光照射時間を増やさなければならなかったり、光照射を行っても重合が起こりにくかったりするため、適切な表面硬度が得られなくなる。なお、光重合開始剤を３０重量部を越えて配合しても、多量に使用するメリットはない。

画像形成用感光性樹脂組成物を基材に塗布する際の作業性等の観点から、画像形成用感光性樹脂組成物を保存する際は、溶液状態で保存することが好ましい。溶媒としては、エポキシアクリレート合成時に使用できる溶媒がいずれも使用可能である。塗布作業時には、最適粘度となるようさらに希釈・濃縮することもできる。

本発明の画像形成用感光性樹脂組成物を光硬化させて使用する場合は、未露光部分がアルカリ水溶液に溶解するので、アルカリ現像を行うことができる。使用可能なアルカリの具体例としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物；水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属化合物；アンモニア；モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジメチルプロピルアミン、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、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレンイミン等の水溶性有機アミン類が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の範囲を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術範囲に包含される。なお、実施例中の部および％は質量基準である。

合成例１
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂「ＥＳＣＮ１９５ＸＨＨ」（住友化学製、エポキシ当量２００）４００部に、アクリル酸１４５部、エチルカルビトールアセテート２９３部、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド２．２部およびメチルハイドロキノン０．５部を加え、１１５℃で１０時間反応させ、反応物の酸価が１．７になったところで反応を終了した。エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液を得た。

次に、この溶液の２００部に、テトラヒドロ無水フタル酸４３部とエチルカルビトールアセテート２３部を加え、１００℃で６時間反応させた。酸価９４のカルボキシル基含有エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液Ａ−１を得た。

合成例２
合成例１で用いたベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド２．２部を、テトラフェニルホスホニウムブロマイド２．２部に変更した以外は、合成例１と同様にして１１５℃で１０時間反応させ、反応物の酸価が２．５になったところで反応を終了した。エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液を得た。
次に、この溶液の２００部に、テトラヒドロ無水フタル酸４３部とエチルカルビトールアセテート２３部を加え、１００℃で６時間反応させた。酸価９６のカルボキシル基含有エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液Ａ−２を得た。

合成例３
合成例１で用いたものと同じクレゾールノボラック型エポキシ樹脂「ＥＳＣＮ１９５ＸＨＨ」４００部に、ｐ−ヒドロキシフェニル−２−エタノール８３部、エチルカルビトールアセテート３１５部、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムクロライド０．６部を加え、１２０℃で４時間反応させた後、アクリル酸１０２部、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド２．３部およびメチルハイドロキノン０．６部を加え、さらに１１５℃で１０時間反応させ、反応物の酸価が１．５になったところで反応を終了した。エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液を得た。

次に、この溶液の２００部に、テトラヒドロ無水フタル酸３４部とエチルカルビトールアセテート１８部を加え、１００℃で６時間反応させた。酸価７９のカルボキシル基含有エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液Ａ−３を得た。

比較合成例１
合成例１で用いたベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド２．２部を、トリフェニルホスフィン２．２部に変更した以外は、合成例１と同様にして１１５℃で１０時間反応させ、反応物の酸価が６．６になったところで反応を終了した。エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液を得た。

次に、この溶液の２００部に、テトラヒドロ無水フタル酸４３部とエチルカルビトールアセテート２３部を加え、１００℃で６時間反応させた。酸価１００の比較用のカルボキシル基含有エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液Ｂ−１を得た。

比較合成例２
合成例１で用いたベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド２．２部を、テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロマイド２．２部に変更した以外は、合成例１と同様にして１１５℃で１０時間反応させ、反応物の酸価が４．０になったところで反応を終了した。エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液を得た。

次に、この溶液の２００部に、テトラヒドロ無水フタル酸４３部とエチルカルビトールアセテート２３部を加え、１００℃で６時間反応させた。酸価９９の比較用のカルボキシル基含有エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液Ｂ−２を得た。

比較合成例３
合成例１で用いたベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド２．２部を、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド２．２部に変更した以外は、合成例１と同様にして１１５℃で１０時間反応させ、反応物の酸価が３．９になったところで反応を終了した。エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液を得た。

次に、この溶液の２００部に、テトラヒドロ無水フタル酸４３部とエチルカルビトールアセテート２３部を加え、１００℃で６時間反応させた。酸価９７の比較用のカルボキシル基含有エポキシアクリレートを６５％含むエチルカルビトールアセテート溶液Ｂ−３を得た。

実施例１〜３および比較例１〜３
［保存安定性］
合成例１〜３および比較合成例１〜３で得た樹脂溶液について保存安定性を評価して、結果を表１に示した。なお保存安定性は、各樹脂溶液をφ１８ｍｍのガラス製試験管に入れて８０℃のオイルバス中に保持し、Ｅ型粘度計を用いて粘度を経時的に測定し、初期粘度（＝１．０）に対する増粘度（倍率）を評価した。

表１から、本発明の実施例は、粘度の経時的な上昇が抑制され、保存安定性に優れていることがわかる。比較例は、粘度上昇が顕著であった。

実施例４〜６および比較例４〜６
合成例１〜３および比較合成例１〜３で得た樹脂溶液を用いて、表２に示す配合の感光性樹脂組成物を調製し、以下の方法による評価を行った。合成例１が実施例４に、合成例２が実施例５に、合成例３が実施例６に、比較合成例１が比較例４に、比較合成例２が比較例５に、比較合成例３が比較例６に、それぞれ対応している。結果を表３に示す。
［アルカリ現像性］
各感光性樹脂組成物を脱脂洗浄した厚さ１．６ｍｍの銅張積層板上に２０〜３０μｍの厚さに塗布し、熱風循環式乾燥炉中において８０℃で乾燥して（乾燥時間：３０分、６０分、９０分）塗膜を得、次いで１％Ｎａ₂ＣＯ₃水溶液を使用して３０℃で各々２．１ｋｇ／ｃｍ²の圧力下、６０秒間現像を行い、塗膜の残存の有無を目視で評価した。
［光硬化性］
各感光性樹脂組成物を脱脂洗浄した厚さ１．６ｍｍの銅張積層板上に２０〜３０μｍの厚さに塗布し、熱風循環式乾燥炉中において８０℃で３０分乾燥し塗膜を得た。次いで紫外線露光装置を用いて５００ｍＪ／ｃｍ²露光した後、１％Ｎａ₂ＣＯ₃水溶液を使用して３０℃で各々２．１ｋｇ／ｃｍ²の圧力下、９０秒間現像を行い、塗膜の残存の有無を目視で評価した。

表３から、本発明の実施例は、アルカリ現像性に優れており乾燥時間を長くしても現像性が維持されることがわかる。比較例は、乾燥時間を延長すると現像性低下が顕著であった。また、いずれも光硬化性は良好であった。

Claims

１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とをエステル化触媒存在下で反応させ、この反応で得られたエポキシアクリレート中のヒドロキシル基に対しさらに多塩基酸無水物を反応させることにより得られるカルボキシル基含有エポキシアクリレートを含むものであって、エステル化触媒として下記一般式で表される４級ホスホニウム塩を用いることを特徴とする光硬化性かつアルカリ現像性である画像形成用感光性樹脂組成物。

（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、同一もしくは異なって、置換基を有していても良い芳香環を有する有機基を表し、Ｘ^-は、対アニオンを表す。）
上記Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴が、同一もしくは異なって、置換基を有していても良いアリール基またはアラルキル基である請求項１に記載の光硬化性かつアルカリ現像性である画像形成用感光性樹脂組成物。
上記Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴が、同一もしくは異なって、置換基を有していても良いフェニル基またはベンジル基である請求項２に記載の光硬化性かつアルカリ現像性である画像形成用感光性樹脂組成物。