JP4392464B2 - レジスト材料及び積層体 - Google Patents
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Description
このレジスト材料を用いて形成された白色のレジスト膜は、高温に晒されても、黄変し難い。
このため、半田リフロー時のような200℃程度以上の高温に晒されると、レジスト膜が黄変することがあった。
上記式(1)中、Xは加水分解性基を表し、Rは炭素数1〜30の非加水分解性の有機基を表し、pは1〜4の整数を表す。pが2〜4のとき、複数のXは同一であってもよく、異なっていてもよい。pが1又は2のとき、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
(発明の効果)
2…基板
2a…上面
3…レジスト膜
3a…上面
4a,4b…電極
7…LEDチップ
7a…下面
8a,8b…端子
9a,9b…半田
11…レジスト材料層
11a…露光部
11b…未露光部
12…マスク
12a…開口部
12b…マスク部
21…樹脂板
A…LEDより発光した光
本発明に係るレジスト材料は、シロキサンポリマーと、白色フィラーとを含有する。
上記シロキサンポリマーは、下記式(1)で表される少なくとも1種のシラン化合物を重合させることにより得られたシロキサンポリマーである。シラン化合物は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。シロキサンポリマーは、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記式(1)中、Xは加水分解性基を表し、Rは炭素数1〜30の非加水分解性の有機基を表し、pは1〜4の整数を表す。pが2〜4のとき、複数のXは同一であってもよく、異なっていてもよい。pが1又は2のとき、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。
上記式(1A)中、R1は水素又は炭素数が1〜30である非加水分解性の有機基を表し、R2はアルコキシ基を表し、R3はアルコキシ基以外の加水分解性基を表し、sは0〜3の整数を表し、tは1〜4の整数を表し、s+t≦4である。sが2又は3であるとき、複数のR1は同一であってもよく異なっていてもよい。tが2〜4であるとき、複数のR2は同一であってもよく異なっていてもよい。s+t≦2であるとき、複数のR3は同一であってもよく異なっていてもよい。
シロキサンポリマーの重量平均分子量が小さすぎると、レジスト膜のタック性が低下することがある。シロキサンポリマーの重量平均分子量が大きすぎると、シロキサンポリマーと他の成分との相溶性が低下することがある。上記シロキサンポリマーの重量平均分子量の好ましい上限は20000である。
本発明に係るレジスト材料に含まれる白色フィラーは白色であれば特に限定されない。
白色フィラーとして、例えば、酸化チタン、タルク、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化ケイ素粉、微粉状酸化ケイ素、無定形シリカ、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ダイヤモンド粉末、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、水酸化マグネシウム、マイカ、雲母粉、シリコーンパウダー又は有機樹脂フィラー等が挙げられる。なかでも、高反射率が得られることから、酸化チタンがより好ましい。白色フィラーは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係るレジスト材料は、重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤は外的刺激により樹脂組成物中の架橋成分を架橋させるものであれば特に限定されない。重合開始剤は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。上記外的刺激として、熱、可視光線や紫外線などの光、超音波又はマイクロ波等が挙げられる。上記重合開始剤は、光の照射によりレジスト材料中の架橋成分を架橋させる光重合開始剤であることが好ましい。
本発明に係るレジスト材料は、溶剤を含有していてもよい。溶剤が含有されている場合、レジスト材料の塗工が容易となる。
本発明に係るレジスト材料は、800nm以下の波長の光を発光するLEDデバイスのレジスト膜を形成するのに好適に用いられる。すなわち、本発明に係るレジスト材料は、LEDデバイスのレジスト膜形成用レジスト材料として好適に用いられる。本発明に係るレジスト材料は、LEDデバイスのソルダーレジスト膜を形成するのに用いるソルダーレジスト材料としてより好ましく用いられる。
LEDデバイス1を得る際には、先ず、例えば図3(a)に示すように、基板2上に、所定の厚みのレジスト材料層11を形成する。
(1)アルコシキシラン縮合物の調製
冷却管をつけた100mlのフラスコに、フェニルトリエトキシシラン7g、メチルトリエトキシシラン47g、シュウ酸0.2g、水15ml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14mlを加えた。半円形型のメカニカルスターラーを用いて溶液を撹拌し、マントルヒーターを用いて70℃で6時間反応させた。次に、エバポレーターを用いて、水との縮合反応で生成したエタノールと残留水とを除去した。その後、フラスコを室温になるまで放置し、固形分濃度が70重量%であるアルコキシシラン縮合物を含む溶液を得た。
シロキサンポリマーとしてのアルコキシシラン縮合物を含む溶液(固形分濃度70重量%)10重量部と、重合開始剤としての光酸発生剤(ミドリ化学社製、型番:PAI−101)0.7重量部と、白色フィラーとしての二酸化チタン(石原産業社製、型番:CR−50)10重量部と、増感剤としてのジブトキシアントラセン(川崎化成社製)0.14重量部とを配合し、攪拌機にて2分間混合した後、3本ロールにて混合した。その後、ミキサー(シンキー社製、錬太郎SP−500)を用いて、混合物を3分間脱泡することにより、レジスト材料を得た。
(1)ワニスAの製造
ウレタンアクリレート(XP−4000B)40重量部と、エポキシアクリレート(スミフラツシユA)40重量部と、アルミニウムキレート化合物(ALCH)3重量部とを配合し、この配合物を常圧にて130℃で120分間撹拌しつつ加熱することによりワニスAを製造した。
ポリブタジエンアクリレート(R−45ACR)20重量部と、エポキシアクリレート(SP−1509)10重量部と、硫酸バリウム30重量部と、ペンタエリスリトールテトラアクリレート15重量部と、ポリエチレングリコールジアクリレート20重量部と、ゲルワニス4重量部と、フタロシアニングリーン1重量部と、2−エチルアントラキノン4重量部と、上記(1)で得られたワニスA50重量部と、界面活性剤1重量部とを配合し、この配合物を常法により3本ロールミルにて混合し、均一に分散させることにより、レジスト材料としてのソルダーレジストインキを製造した。
(1)レジスト膜の作製
得られたレジスト材料を、ガラスからなる基板上に、スクリーン印刷法により、30μmの厚みとなるように塗工した。スクリーン印刷は、スキージスピート:250mm/秒、スキージ圧:0.17MPa、スクレイパー圧:0.17MPa、背圧:0.10MPa、スクレイパースピート:50mm/秒、及びクリアランス1.7mmの各条件で行った。
得られたレジスト膜を、270℃で2分間放置し、評価サンプルを得た。また、得られたレジスト膜を288℃で2分間放置した評価サンプルも用意した。
冷却管が取り付けられた1000mlのフラスコに、GTMS0.16molと、MTMS0.24molと、DMDMS0.6molと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート87.4mlとを加え、溶液を得た。
アルコキシシランの種類及び配合量を下記の表2に示すように変更したこと、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の添加量を縮合後の樹脂固形分が50重量%になるように調整したこと以外は、シロキサンポリマー1と同様にして、シロキサンポリマー2、4、6〜8、10、12、17、21を含む溶液を得た。得られたシロキサンポリマー2、4、6〜8、10、12、17、21を含む溶液の固形分濃度は、50重量%であった。
冷却管が取り付けられた1000mlのフラスコに、GTMS0.89molと、DMDMS0.11molと、トルエン200mlと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート67.3mlとを加え、溶液を得た。
アルコキシシランの種類及び配合量を下記の表2に示すように変更したこと、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の添加量を縮合後の樹脂固形分が50重量%になるように調整したこと以外は、シロキサンポリマー3と同様にして、シロキサンポリマー5、9、11、14〜16を含む溶液を得た。得られたシロキサンポリマー5、9、11、14〜16を含む溶液の固形分濃度は、50重量%であった。
冷却管が取り付けられた1000mlのフラスコに、GTMS0.26molと、EpTMS0.26molと、DMDMS0.48molと、トルエン100mlと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート53.7mlとを加え、溶液を得た。
冷却管が取り付けられた1000mlのフラスコに、GTMS0.26molと、EpTMS0.26molと、DMDMS0.48molとを加え、溶液を得た。
冷却管が取り付けられた1000mlのフラスコに、GTMS0.26molと、EpTMS0.26molと、DMDMS0.48molと、トルエン300mlと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート53.7mlとを加え、溶液を得た。
冷却管が取り付けられた1000mlのフラスコに、GTMS0.26molと、EpTMS0.26molと、DMDMS0.48molとを加え、溶液を得た。
828(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン社製)
YX8000(水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン社製)
806(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン社製)
Z300(カルボキシル基と、側鎖に不飽和二重結合とを有する樹脂、ダイセル化学工業社製)
DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
CR−58(ルチル型酸化チタン、石原産業社製)
KS−69(コンパウンド型消泡剤、信越シリコーン社製)
光重合開始剤(光ラジカル発生剤、TPO、日本シイベルヘグナー社製)
溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
シロキサンポリマー1を72重量部と、Z300(カルボキシル基と、側鎖に不飽和二重結合とを有する(メタ)アクリル樹脂、ダイセル化学工業社製)100重量部と、DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)10重量部と、CR−58(ルチル型酸化チタン、石原産業社製)120重量部と、KS−69(コンパウンド型消泡剤、信越シリコーン社製)5重量部と、光重合開始剤(光ラジカル発生剤、TPO、日本シイベルヘグナー社製)9重量部とを配合し、練太郎SP−500(シンキー社製)にて2分間混合した後、3本ロールにて混合した。その後、SP−500を用いて、混合物を3分間脱泡することにより、樹脂組成物としてのレジスト材料を得た。
使用した材料を下記の表3〜6に示すように変更したこと以外は実施例2と同様にして、レジスト材料を得た。
(1)相溶性
レジスト材料を調製した後、放置したときに、層分離するか否か観察し、相溶性を下記の評価基準で評価した。
○:2時間放置した後、層分離なし
△:1時間放置した後、2時間放置するまでに層分離した
×:1時間放置するまでに層分離した
得られたレジスト材料を、ガラスからなる基板上に、スクリーン印刷法により、塗工した。
上記(2)反射率で得られた評価サンプルを、270℃で5分間熱処理した。
上記(2)反射率で得られた評価サンプルに、UV照射機を用いて、365nmの波長の光を、照射エネルギーが100J/cm2となるように照射した。
ガラス基板上に、スクリーン印刷法により、得られたレジスト材料を20μmの厚みとなるように塗工した。スクリーン印刷は、スキージスピート:250mm/秒、スキージ圧:0.17MPa、スクレイパー圧:0.17MPa、背圧:0.10MPa、スクレイパースピート:50mm/秒、及びクリアランス1.7mmの各条件で行った。
○:L/S 100μmのパターンが形成されていた
△:L/S 100μmのパターンが形成されていたものの、パターンの長さ方向寸法に10%以上のばらつきがあった
×:L/S 100μmのパターンが形成されていなかった
上記(5)現像性の評価において、80℃で20分加熱後、レジスト材料層(80℃20分加熱後のレジスト膜)の表面を指で強く押し、タック性を下記の評価基準で評価した。
○:レジスト膜に指で触れた跡がつかなかった
△:レジスト膜にわずかに指で触れた跡がついた
×:レジスト膜に顕著に指で触れた跡がついた
上記(5)現像性の評価で得られた基板上のレジスト膜を、高寿命加速試験装置(EHS−211M、エスペック社製)を用いて、130℃、相対湿度85%RHの条件で、72時間、48時間又は24時間熱処理することにより、評価サンプルを得た。
◎:72時間熱処理の後にレジスト膜にクラックはなかった
○:72時間熱処理の後にレジスト膜にクラックが生じたものの、48時間熱処理の後にレジスト膜にクラックはなかった
△:48時間熱処理の後にレジスト膜にクラックが生じたものの、24時間熱処理の後にレジスト膜にクラックはなかった
×:24時間熱処理の後にレジスト膜にクラックが生じた
結果を下記の表3〜6に示す。
冷却管が取り付けられた100mlのフラスコに、メチルトリメトキシシラン15molと、3−(トリメトキシシリル)プロピル無水コハク酸トリメトキシシラン(信越化学工業社製、X12−967)5molと、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン80molと、水15mlと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート20mlとを加え、溶液を得た。
アルコキシシランの種類及び配合量を下記の表7〜10に示すように変更したこと以外は、シロキサンポリマー22と同様にして、シロキサンポリマー23〜37及び44〜46を含む溶液を得た。得られたシロキサンポリマー23〜37及び44〜46を含む溶液の固形分濃度は、70重量%であった。
冷却管が取り付けられた100mlのフラスコに、メチルトリメトキシシラン39molと、ジメチルメトキシシラン40molと、3−(トリメトキシシリル)プロピル無水コハク酸トリメトキシシラン(信越化学工業社製、X12−967)1molと、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン5molと、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン15molと、水15mlと、水酸化カリウム1.5molと、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート20mlとを加え、溶液を得た。
アルコキシシランの種類及び配合量を下記の表9,10に示すように変更したこと以外は、シロキサンポリマー38と同様にして、シロキサンポリマー39〜43及び47〜53を含む溶液を得た。得られたシロキサンポリマー39〜43及び47〜53を含む溶液の固形分濃度は、70重量%であった。
アクリル樹脂(新中村化学工業社製、商品名「MSP−5969」)
エポキシシロキサン(信越化学工業社製、「KF−101」)
水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、商品名「YX8000」)
脂環エポキシ樹脂(ダイセル化学工業社製、商品名「セロキサイド2021P」)
イソシアヌルエポキシ(日産化学社製、商品名「TEPIC−SP」)
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、商品名「828」)
光重合開始剤(光ラジカル発生剤、日本シイベルヘグナー社製、商品名「TPO」)
酸化チタン(石原産業社製、商品名「CR−97」)
シロキサンポリマー22を100重量部と、光重合開始剤(光ラジカル発生剤、日本シイベルヘグナー社製、商品名「TPO」)20重量部と、酸化チタン(石原産業社製、商品名「CR−97」)300重量部とを配合し、攪拌機にて2分間混合した後、3本ロールにて混合した。その後、錬太郎SP−500(シンキー社製)を用いて、混合物を3分間脱泡することにより、レジスト材料を得た。
使用した材料を下記の表11〜17に示すように変更したこと以外は実施例34と同様にして、レジスト材料を得た。
(1)初期反射率
80mm×90mmの大きさ、かつ1.0mmの厚さのガラス基板を用意した。該ガラス基板上に得られたレジスト材料を、スクリーン印刷法により、100メッシュポリエステルバイアス製の版を使用してベタパターンで印刷した。その後、80℃の熱風オーブン内で20分間乾燥させた。
上記(1)初期反射率で得られた評価サンプルを、紫外線照射装置(ウシオ電機社製、スポットキュアSP−5)を用いて、365nmの波長の紫外線を、照射エネルギーが100J/cm2となるように200mW/cm2の紫外線照度で500秒間照射した。
上記(1)初期反射率で得られた評価サンプルを、270℃で5分間放置することにより熱処理した。
基板上に得られたレジスト材料を塗布した後、80℃の熱風オーブン内で20分間乾燥させ、基板上に評価サンプルを得た。得られた基板上の評価サンプルを指で強く押すことにより、タック性を下記の評価基準で判定した。
○:べたつきがない
△:わずかにべたつく
×:顕著にべたつく
厚み40μmの銅回路が上面に形成されており、80mm×90mmの大きさ、かつ1.0mmの厚さのプリント配線基板を用意した。該プリント配線基板の上面に、得られたレジスト材料を、スクリーン印刷法により、100メッシュのポリエステルバイアス製の版を使用してベタパターンで印刷した。その後、80℃の熱風オーブン内で20分間乾燥させた。
○:L/S 100μmのパターンが形成されていた
△:L/S 100μmのパターンが形成されていたものの、パターンの長さ方向寸法に10%以上のばらつきがあった
×:L/S 100μmのパターンが形成されていなかった
上記(5)現像性の評価で得られたレジスト膜をプリント配線基板ごと、半田リフロー炉(プレヒート150℃×100秒+リフロー[最高温度260℃])に3回通過させた。
○:レジスト膜の剥離又はレジスト膜にクラックなし
△:レジスト膜の剥離又はレジスト膜にクラックがわずかに見られる
×:レジスト膜の剥離又はレジスト膜にクラックが全面に見られる
JIS K5400に準拠して、カッターを用いて、平面視したときに1mm×1mmの大きさになるようにレジスト膜を切断し、レジスト膜を100個に分割した。分割されたレジスト膜に、テープを貼り付けた後、テープを剥離することにより、密着性を下記評価基準で評価した。
○:分割されたレジスト膜100個中、剥離しなかったレジスト膜が100個
△:分割されたレジスト膜100個中、剥離しなかったレジスト膜が80個〜99個
×:分割されたレジスト膜100個中、剥離しなかったレジスト膜が0個〜79個
プリント配線基板の代わりに、IPC B−25テストパターンのくし型電極Bクーポンを用いたこと以外は上記(5)現像性の評価と同様の条件で評価サンプルを得た。この評価サンプルに、DC500Vのバイアスを印加し、リーク電流を測定した。また、リーク電流の測定値から、電気絶縁性を下記の評価基準で評価した。
◎:リーク電流が1.0×10−6A/cm2未満
○:リーク電流が1.0×10−6A/cm2以上、1.5×10−6A/cm2未満
△:リーク電流が1.5×10−6A/cm2以上、2.0×10−6A/cm2未満
×:リーク電流が2.0×10−6A/cm2以上
結果を下記の表11〜17に示す。
Claims (9)
- 800nm以下の波長の光を発光する発光ダイオードデバイスのレジスト膜を形成するのに用いられるレジスト材料であって、
シロキサンポリマーと、
白色フィラーと、
酸無水物基又はカルボキシル基と、不飽和二重結合とを有する樹脂とを含有し、
前記シロキサンポリマーが、下記式(1)で表される少なくとも1種のシラン化合物を重合させることにより得られた環状エーテル基を有するシロキサンポリマーであり、
前記シラン化合物の少なくとも1種が、下記式(1)中のpが1〜3の整数であり、かつ少なくとも1つのRが環状エーテル基を有するシラン化合物である、レジスト材料。
Si(X) p (R) 4−p ・・・式(1)
上記式(1)中、Xは加水分解性基を表し、Rは炭素数1〜30の非加水分解性の有機基を表し、pは1〜4の整数を表す。pが2〜4のとき、複数のXは同一であってもよく、異なっていてもよい。pが1又は2のとき、複数のRは同一であってもよく、異なっていてもよい。 - 前記環状エーテル基を有するシロキサンポリマーが、ケイ素原子に炭素原子が直接結合されている有機基を有し、該有機基の10〜80%が環状エーテル基を有する、請求項1に記載のレジスト材料。
- 前記環状エーテル基を有する有機基が、シクロヘキセンオキシド骨格を有する有機基を含む、請求項1または2に記載のレジスト材料。
- 前記環状エーテル基を有するシロキサンポリマーが、ケイ素原子に炭素原子が直接結合されている有機基を有し、該有機基の10〜80%がシクロヘキセンオキシド骨格を有する、請求項3に記載のレジスト材料。
- 前記式(1)で表されるシラン化合物100mol%中に、前記式(1)で表され、かつ前記式(1)中のpが2であるシラン化合物が20〜100mol%の範囲内で含まれている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のレジスト材料。
- 樹脂成分の固形分酸価(mgKOH/g)と、樹脂成分のエポキシ当量(g/eq)との積が、25000〜100000の範囲内にある、請求項1〜5のいずれか1項に記載のレジスト材料。
- 光ラジカル発生剤をさらに含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のレジスト材料。
- 光酸発生剤をさらに含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のレジスト材料。
- プリント配線板と、該プリント配線板の表面に積層されており、かつ請求項1〜8のいずれか1項に記載のレジスト材料を用いて形成されたレジスト膜とを備える、積層体。
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