JP4408401B2 - アルカリ水溶液可溶性樹脂、それを含む組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Description
特許文献3には、1分子中に1.2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と不飽和一塩基酸とを反応させて得られるビニルエステル樹脂等からなるウレタン変性ビニルエステル樹脂に、多塩基酸無水物を付加させることにより得られるウレタン変性酸付加ビニルエステル樹脂を含む光重合性樹脂組成物が開示されているが、その硬化物はフレキシブル性ではほぼ満足する性能が得られるが、感光性、耐熱性、絶縁性の低下等の課題があった。
本発明の目的は、今日のプリント配線板の高機能に対応し得る微細な画像を描画可能な活性エネルギー線に対する感光性に優れ、希アルカリ水溶液による現像によりパターン形成ができると共に、後硬化(ポストキュア)工程として熱硬化させて得られる硬化膜が十分な耐熱性、フレキシブル性を有し、高絶縁性で密着性、金メッキ耐性、無電解金メッキ耐性、スズメッキ耐性に優れたソルダーマスク用インキに適する組成物及び硬化物とそれらの特性を発揮させるアルカリ水溶液可溶性樹脂を提供することにある。
(1)分子中にエチレン性不飽和基を有するジオール化合物(a)、または、前記ジオール化合物(a)と化合物(a)以外のジオール化合物(d)に、多塩基酸無水物(b)を反応させて得られるエステル化合物(x)のカルボキシル基に、分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(c)を反応させ、更に生成したジオールと多塩基酸無水物(b’)とを反応させて得られるアルカリ水溶液可溶性樹脂(A);
(2)ジオール化合物(a)が分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸または桂皮酸との反応生成物であり、多塩基酸無水物が2塩基酸1無水物及び/または3塩基酸1無水物である請求項1に記載のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A);
(3)アルカリ水溶液可溶性樹脂(A)の固形分酸価が、30〜150mgKOH/gである上記(1)または(2)に記載のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A);
2.光重合開始剤(B)、
3.反応性架橋剤(C)、
4.任意成分としての硬化成分(D)
を含有する感光性樹脂組成物;
(5)上記(4)に記載の感光性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射することを特徴とする硬化物の製造法;
(6)上記(5)に記載の製造法による硬化物の層を有する基材;
(7)上記(6)に記載の基材を有する物品;
に関する。
また、エポキシ化合物(c)や多塩基酸無水物(b’)の仕込み量比を変えて上記構造式のm+nやmを変えることで、各種特性に寄与する樹脂の分子量や酸価を自由に制御することができる。
反応温度としては、例えば、60〜150℃であり、好ましくは80〜120℃である。また、反応時間は2〜10時間、好ましくは3〜8時間である。
第二の反応においては、第一の反応で生成したカルボキシル基1当量に対し、分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(c)のエポキシ基を0.1〜3当量、より好ましくは0.2〜1当量仕込むことが好ましい。この値が0.1を下回ると分子量が低くなり感光性や耐熱性の問題が生じやすくなる。また、この値が3を上回ると第三の反応中にゲル化を生じやすい。
反応温度としては、例えば、60〜180℃であり、好ましくは80〜150℃である。また、反応時間は2〜15時間、好ましくは3〜10時間である。
多塩基酸無水物(b’)の仕込み量としては、第二の反応で生成した水酸基の当量以下で、且つ、本発明のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)の固形分酸価が30〜150mgKOH/gの範囲になる計算量を仕込むことが好ましい。この固形分酸価が30mgKOH/g未満の場合、感光性樹脂組成物のアルカリ水溶液可溶性が著しく低下し、最悪の場合現像処理ができず、その結果パターニングができなくなる。また、固形分酸価が150mgKOH/gを超えるとアルカリ水溶液可溶性が大きくなりすぎて、密着性の低下やパターンの流れ等の不具合を生じ好ましくない。
本発明において固形分酸価とは、樹脂1g中のカルボン酸の酸性を中和するのに必要な水酸化カリウムの量(mg)であり、酸価とは樹脂を含む溶液1gを中和するのに必要な水酸化カリウムの量(mg)であり、JIS K0070に準じて通常の中和滴定法により測定される。また、溶液中の該樹脂の濃度がわかれば、溶液の酸価から固形分酸価を計算して求めることもできる。
第三の反応の反応温度としては、例えば、60〜150℃であり、好ましくは80〜120℃である。また、反応時間は2〜10時間、好ましくは3〜8時間である。
多カルボン酸化合物の酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
反応性架橋剤(C)におけるモノまたはポリグリシジル化合物と(メタ)アクリル酸の反応物であるエポキシ(メタ)アクリレートにおいてモノまたはポリグリシジル化合物としては、例えば、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、グリセリンポリグリシジルエーテル、グリセリンポリエトキシグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリエトキシポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
これら反応性架橋剤(C)の添加割合としては、感光性樹脂組成物の固形分を100重量%としたとき、通常2〜40重量%、好ましくは、5〜30重量%である。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、例えばエピクロンN−695(大日本インキ化学工業(株)製)、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S(いずれも日本化薬(株)製)、UVR−6650(ユニオンカーバイド社製)、ESCN−195(住友化学工業(株)製)等が挙げられる。
ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂としては、例えばエピクロンN−880(大日本インキ化学工業(株)製)、エピコートE157S75(ジャパンエポキシレジン(株)製)等が挙げられる。
ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂としては、例えばエピクロンEXA−7200(大日本インキ化学工業(株)製)、TACTIX−556(ダウ・ケミカル社製)等が挙げられる。
ビフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、NC−3000、NC−3000H(いずれも日本化薬(株)製)等のビフェノール型エポキシ樹脂、YX−4000(ジャパンエポキシレジン(株)製)のビキシレノール型エポキシ樹脂、YL−6121(ジャパンエポキシレジン(株)製)等が挙げられる。
脂環式エポキシ樹脂としては、例えばEHPE−3150(ダイセル化学工業(株)製)等が挙げられる。
複素環式エポキシ樹脂としては、例えばTEPIC−L、TEPIC−H、TEPIC−S(いずれも日産化学工業(株)製)等が挙げられる。
この硬化物層の膜厚は0.5〜160μm程度で、1〜100μm程度が好ましい。
これらのアルカリ水溶液の濃度は0.1〜5重量%程度、好ましくは0.5〜3重量%程度である。
2Lの4口フラスコに、分子中にエチレン性不飽和基を有するジオール化合物(a)としてカヤラッドR−115(日本化薬(株)製 ビスフェノール−A型エポキシアクリレート、分子量508.52)を508.52g(1.00モル)、多塩基酸無水物(b)として無水コハク酸を200.14g(2.00モル)、溶剤としてジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを303.71g及び重合禁止剤として2,6−ジ第三ブチル−p−クレゾールを3.04g、触媒としてトリフェニルホスフィンを3.04g仕込み、98℃の温度で4時間反応させた。反応後の固形分酸価を測定したところ、158.36mgKOH/gであった。次いで、この反応溶液に、分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(c)としてRE310S(日本化薬(株)製 2官能ビスフェノール−A型エポキシ樹脂、エポキシ当量:184g/当量)を184.0g、溶剤としてジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを78.86g加え、98℃の温度で10時間反応させた。反応後の固形分酸価を測定したところ、62.86mgKOH/gであった。次いで、この反応溶液に多塩基酸無水物(b’)として無水コハク酸を71.97g(0.72モル)、溶剤としてジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートを136.85g加え、98℃で5時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)を65重量%含む樹脂溶液を得た。この樹脂溶液をA−1とする。酸価を測定したところ、65mgKOH/g(固形分酸価:100mgKOH/g)であった。
2Lの4口フラスコに、分子中にエチレン性不飽和基を有するジオール化合物(a)としてR−9467(日本化薬(株)製 ビスフェノール−A型エポキシメタクリレート、分子量540.18)を540.18g(1.00モル)、多塩基酸無水物(b)としてテトラヒドロ無水フタル酸を304.30g(2.00モル)、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを361.92g及び重合禁止剤として2,6−ジ第三ブチル−p−クレゾールを、3.62g、触媒としてトリフェニルホスフィンを3.62g仕込み、98℃の温度で5時間反応させた。反応後の固形分酸価を測定したところ132.89mgKOH/gであった。次いで、この反応溶液に、分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(c)としてエピコート806(ジャパンエポキシレジン(株)製 2官能ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量165g/当量)を165g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを70.71g加え、98℃の温度で10時間反応させた。反応後の固形分酸価を測定したところ55.58mgKOH/gであった。次いで、この反応溶液に酸無水物(b’)として無水コハク酸を97.32g(0.97モル)、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを163.34g加え、98℃で5時間反応させ、本発明のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)を65重量%含む樹脂溶液を得た。この樹脂溶液をA−2とする。酸価を測定したところ65mgKOH/g(固形分酸価:100mgKOH/g)であった。
前記実施例1で得られた(A−1)を表1に示す配合割合で混合、3本ロールミルで混練し、本発明の感光性樹脂組成物を得た。これをスクリーン印刷法により、乾燥膜厚が15〜25μmの厚さになるようにプリント基板に塗布し塗膜を80℃の熱風乾燥器で30分乾燥させた。次いで、紫外線露光装置((株)オーク製作所、型式HMW−680GW)を用い回路パターンの描画されたマスクを通して紫外線を照射した。その後、1重量%炭酸ナトリウム水溶液でスプレー現像を行い、紫外線未照射部の樹脂を除去した。水洗乾燥した後、プリント基板を150℃の熱風乾燥器で60分加熱硬化反応させ硬化膜を得た。塗膜及び硬化物について、後述のとおり、タック性、現像性、解像性、光感度、表面光沢、基板そり、屈曲性、密着性、鉛筆硬度、耐溶剤性、耐酸性、耐熱性、金メッキ耐性、耐PCT性、耐熱衝撃性の試験を行ない、それらの結果を表2に示す。
実施例4
前記実施例2で得られた(A−2)を表1に示す配合割合で混合、3本ロールミルで混練し、本発明の感光性樹脂組成物を得た。これをスクリーン印刷法により、乾燥膜厚が15〜25μmの厚さになるようにプリント基板に塗布し塗膜を80℃の熱風乾燥器で30分乾燥させた。次いで、紫外線露光装置((株)オーク製作所、型式HMW−680GW)を用い回路パターンの描画されたマスクを通して紫外線を照射した。その後、1重量%炭酸ナトリウム水溶液でスプレー現像を行い、紫外線未照射部の樹脂を除去した。水洗乾燥した後、プリント基板を150℃の熱風乾燥器で60分加熱硬化反応させ硬化膜を得た。塗膜及び硬化物について、後述のとおり、タック性、現像性、解像性、光感度、表面光沢、基板そり、屈曲性、密着性、鉛筆硬度、耐溶剤性、耐酸性、耐熱性、金メッキ耐性、耐PCT性、耐熱衝撃性の試験を行ない、それらの結果を表2に示す。
比較例
日本化薬(株)製KAYARAD ZFR−1122(アルカリ現像型多官能BisFエポキシアクリレート;ビスフェノールFのエポキシ化物とアクリル酸との反応により生成する水酸基とテトラヒドロ無水フタル酸との反応物)を用い、表1に示す配合割合で混合、3本ロールミルで混練し、感光性樹脂組成物を得た。これをスクリーン印刷法により、乾燥膜厚が15〜25μmの厚さになるようにプリント基板に塗布し塗膜を80℃の熱風乾燥器で30分乾燥させた。次いで、紫外線露光装置((株)オーク製作所、型式HMW−680GW)を用い回路パターンの描画されたマスクを通して紫外線を照射した。その後、1重量%炭酸ナトリウム水溶液でスプレー現像を行い、紫外線未照射部の樹脂を除去した。水洗乾燥した後、プリント基板を150℃の熱風乾燥器で60分加熱硬化反応させ硬化膜を得た。塗膜及び硬化物について、後述のとおり、タック性、現像性、解像性、光感度、表面光沢、基板そり、屈曲性、密着性、鉛筆硬度、耐溶剤性、耐酸性、耐熱性、金メッキ耐性、耐PCT性、耐熱衝撃性の試験を行ない、それらの結果を表2に示す。
実施例 比較例
注 3 4
樹脂溶液
A−1 46.55
A−2 46.55
比較樹脂溶液
ZFR−1122 46.55
架橋剤(C)
DPCA−60 *1 6.06 6.06
HX−220 *2 6.06
光重合開始剤(B)
イルガキュアー907 *3 4.54 4.54 4.54
DETX−S *4 0.91 0.91 0.91
硬化成分(D)
YX−4000 *5 18.31 18.31 18.31
熱硬化触媒
メラミン 1.00 1.00 1.00
フィラー
硫酸バリウム 15.15 15.15 15.15
フタロシアニンブルー 0.61 0.61 0.61
添加剤
BYK−354 *6 0.39 0.39 0.39
KS−66 *7 0.69 0.69 0.69
溶剤
CA *8 4.54 4.54 4.54
*1 日本化薬(株)製 :ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
*2 日本化薬(株)製 :ε−カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート
*3 チバスペシャリティケミカルズ社製 :2−メチル−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モルホリノ−1−プロパン
*4 日本化薬(株)製 :2,4−ジエチルチオキサントン
*5 ジャパンエポキシレジン(株)製 :2官能ビキシレノール型エポキシ樹脂
*6 ビックケミー社製 :レベリング剤
*7 信越化学(株)製 :消泡剤
*8 大阪有機(株)製 :カルビトールアセテート
(タック性)基板に塗布した乾燥後の膜に脱脂綿をこすりつけ、膜のタック性を評価した。
○・・・・脱脂綿は貼り付かない。
×・・・・脱脂綿の糸くずが、膜に貼り付く。
○・・・・基板にそりは見られない
△・・・・ごくわずか基板がそっている
×・・・・基板のそりが見られる
○・・・・膜面に割れは見られない
×・・・・膜面が割れる
〇・・・・剥れのないもの
×・・・・剥離するもの
○・・・・塗膜外観に異常がなく、フクレや剥離のないもの
×・・・・塗膜にフクレや剥離のあるもの
○・・・・塗膜外観に異常がなく、フクレや剥離のないもの
×・・・・塗膜にフクレや剥離があるもの
〇・・・・塗膜外観に異常がなく、フクレや剥離のないもの
×・・・・塗膜にフクレや剥離のあるもの
○・・・・全く異常が無いもの
×・・・・若干剥がれが観られたもの
○・・・・塗膜外観に異常がなく、フクレや剥離のないもの
×・・・・塗膜にフクレや剥離があるもの
○・・・・塗膜にクラックの発生のないもの
×・・・・塗膜にクラックが発生したもの
実施例 3 4 比較例
評価項目
タック性 ○ ○ ○
現像性 15 25 42
解像性 30 30 30
光感度 10 13 8
表面光沢 88 85 87
基板そり ○ ○ △
屈曲性 ○ ○ ○
密着性 ○ ○ ○
鉛筆硬度 6H 6H 6H
耐溶剤性 ○ ○ ○
耐酸性 ○ ○ ○
耐熱性 ○ ○ ○
耐金メッキ性 ○ ○ ○
耐PCT性 ○ ○ ○
耐熱衝撃性 ○ ○ ○
実施例2で得られた樹脂溶液(A−2)54.44g、反応性架橋剤(C)としてHX−220(日本化薬(株)製 2官能アクリレート樹脂)3.54g、光重合開始剤(B)としてイルガキュアー907(バンティコ製 光重合開始剤)4.72g及びカヤキュアーDETX−S(日本化薬(株)製 光重合開始剤)0.47g、硬化成分(D)としてYX−8000(ジャパンエポキシレジン(株)製 2官能水素化ビスフェノール−A型エポキシ樹脂、エポキシ当量:202.06g/当量)14.83g、熱硬化触媒としてメラミン1.05g及び濃度調整溶媒としてメチルエチルケトン20.95gを加え、ビーズミルにて混練し均一に分散させ本発明の感光性樹脂組成物を得た。
実施例1で得られた樹脂溶液(A−1)19.8g、反応性架橋剤(C)としてDPHA(日本化薬(株)製 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)13.4g及びPET−30(日本化薬(株)製 ペンタエリスリトールトリアクリレート)4.0g、改質剤(ハードコート用の添加剤)としてMEK−ST(日産化学(株)製 オルガノシリカゾルMEK−ST)45.1g、光重合開始剤(B)としてIrg−184(チバスペシャリティケミカルズ製 1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)0.9g及びルシリンTPO(BASFジャパン製 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)0.2g、溶媒としてメチルエチルケトン16.6gを配合し、本発明の感光性樹脂からなる感光性塗料組成物を得た。
Claims (8)
- 分子中にエチレン性不飽和基を有するジオール化合物(a)、または、前記ジオール化合物(a)と化合物(a)以外のジオール化合物(d)に、多塩基酸無水物(b)を反応させて得られるエステル化合物(x)のカルボキシル基に、分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物(c)を反応させ、更に生成したジオールと多塩基酸無水物(b’)とを反応させて得られるアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)。
- ジオール化合物(a)が分子中に2個のエポキシ基を有するエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸または桂皮酸との反応生成物であり、多塩基酸無水物が2塩基酸1無水物及び/または3塩基酸1無水物である請求項1に記載のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)。
- アルカリ水溶液可溶性樹脂(A)の固形分酸価が、30〜150mgKOH/gである請求項1または2に記載のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)。
- 1.請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルカリ水溶液可溶性樹脂(A)、
2.光重合開始剤(B)、
3.反応性架橋剤(C)、
4.任意成分としての硬化成分(D)
を含有する感光性樹脂組成物。 - 請求項4に記載の感光性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射することを特徴とする硬化物の製造法。
- 請求項5に記載の製造法による硬化物の層を有する基材。
- 請求項6に記載の基材を有する物品。
- 請求項4に記載の感光性樹脂組成物を塗布し、光硬化し、アルカリ処理及び熱処理する工程を含むことを特徴とするプリント配線板用ソルダーマスクまたはフレキシブルプリント配線板用ソルダーマスクの製造法。
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