JP5393806B2 - 感光性樹脂組成物およびこれを含むドライフィルム - Google Patents
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Description
発明の一実施形態によれば、(A)下記化学式(1)の化合物を含む1種以上のジアミン化合物と、1種以上の酸二無水物の重合体を含むポリアミック酸、(B)分子内に少なくとも1つの重合可能なエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物、および(C)光重合開始剤を含む感光性樹脂組成物が提供される。
前記感光性樹脂組成物においてポリイミド前駆体として用いられるポリアミック酸(Polyamic Acid)は、1種以上のジアミン化合物と、1種以上の酸二無水物の重合体、例えば、縮重合体に該当し、前記ジアミン化合物として前記化学式(1)の化合物を必須で含む。
一実施形態の感光性樹脂組成物に含まれる光重合性化合物は、分子内に少なくとも1つの重合可能なエチレン性不飽和結合を有する。このような光重合性化合物としては、炭素間二重結合を1つ以上含む(メタ)アクリレート系化合物を用いたり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。
上述した感光性樹脂組成物は光重合開始剤を含む。光重合開始剤は、前記感光性樹脂組成物に含まれるポリアミック酸100重量部に対して0.3〜10重量部の含有量で含まれてもよい。光重合開始剤の含有量が0.3重量部未満の場合には光重合開始剤の光硬化の参与度が低下し、10重量部を超過する場合には硬化に参与できなかったラジカルが感光性樹脂組成物から製造されたフィルムの物性を低下させることがある。
前記感光性樹脂組成物は、補助成分としてラジカルの発生を促進させる光架橋増減剤および/または硬化を促進させる硬化促進剤を含んでもよい。これら成分は、上述したポリアミック酸100重量部に対してそれぞれ0.01〜10重量部の含有量で含まれてもよく、好ましくは、ポリアミック酸100重量部に対してそれぞれ0.1〜5重量部の含有量で含まれてもよい。このような含有量範囲を逸脱するようになれば、光架橋増減の効果などが適切に得られなかったり、現像性に好ましくない影響を与えることがある。
上述した感光性樹脂組成物は、リン系難燃剤のような難燃剤をさらに含んでもよい。リン系難燃剤は、ポリアミック酸および光重合性化合物などが含まれている溶液状態の組成物に相溶性を示すことができる。すなわち、リン系難燃剤は、前記感光性樹脂組成物と相溶性を有しながら求められる難燃性を付与することができる。このような難燃剤は、感光性樹脂組成物内からポリアミック酸を除いた全体固形分重量に対するリン原子の含有量の比で考察するとき、0.1〜20重量%、より好ましくは0.5〜5重量%の含有量で含まれてもよい。リン系難燃剤が0.1重量%未満である場合には難燃性の発現が困難であり、20重量%を超過する場合には現像性やフィルムの機械的物性が低下することがある。
上述した感光性樹脂組成物は、上述した各構成成分の媒質として溶媒をさらに含んでもよい。このような溶媒としては、ポリアミック酸、光重合性化合物、光重合開始剤、またはリン系難燃剤などを適切に溶解させるものを用いてもよく、感光性樹脂組成物のコーティング工程時に容易に乾燥される溶媒が好ましい。このような溶媒の含有量は、感光性樹脂組成物内のポリアミック酸100重量部に対して300〜700重量部であることが好ましい。
また、上述した感光性樹脂組成物は、必要に応じて塗布や硬化を容易にするために、またはその他の物性を向上させるために、消泡剤、レベリング剤、またはゲル化防止剤などのような添加剤を追加で含んでもよく、このような添加剤の具体的な種類や含有量は、当業者に自明である。
一方、発明の他の実施形態によれば、上述した感光性樹脂組成物を含むドライフィルムが提供される。このようなドライフィルムは、支持体上に感光性樹脂組成物を公知の方法によって塗布して乾燥することによって得られる。前記支持体は、感光性樹脂組成物層を剥離することができ、光透過性が良好であるものが好ましい。また、表面の平滑性が良好であるものが好ましい。
発明のさらに他の実施形態によれば、前記ドライフィルムを利用して製造されたプリント配線板が提供される。このようなプリント配線板は、前記ドライフィルムの硬化物を含んでもよい。
また、発明のさらに他の実施形態により、前記ドライフィルムを利用して製造されたフレキシブル回路基板または半導体用積層体が提供される。このようなフレキシブル回路基板または半導体用積層体は、前記ドライフィルムの硬化物を含んでもよい。
1,4−ビス(4−アミノベンゾイル)2,5−ビス(メタアクリロイル)エチルベンゾエートの合成
前記単量体(HEMA−DB)を下記反応式1の合成段階を経て合成した。
撹拌機を設置した3口の丸底フラスコにピロメリット酸無水物100g、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)121g、ピリジン162g、N−メチルピロリドン(NMP)溶媒250g、ヒドロキノン2gを入れて均一に攪拌した。この溶液を70℃で2時間攪拌して反応を進めた。この後、反応の終了を確認した後に酢酸エチル溶媒800gを入れ、10%の塩酸溶液10gを入れて10分間攪拌した。この後、水洗過程を経て塩とN−メチルピロリドンを除去し、減圧蒸留によって1段階化合物Aを得た。
1段階から得られた化合物A100gをジメチルクロライド200gに薄めた後、15℃の冷却槽を設置した。この後、五塩化リン100gを1時間に渡って分けて滴加した。反応が終了した後、ヘキサン300gに溶液を滴加して未反応の五塩化リンを除去し、減圧蒸留によって2段階化合物Bを得た。
撹拌機を設置した3口の丸底フラスコに4−ニトロフェノール30g、メチレンクロライド100g、トリエチルアミン23gを入れた後、10℃の冷却槽を設置した。2段階から得られた化合物B51gをメチレンクロライド100gに薄め、この溶液を上述したように準備した溶液に10分に渡って滴加した。この後、室温で1時間追加して攪拌した。反応の終結を確認した後、5%の塩酸溶液10gを入れて10分間攪拌した。この後、水洗過程と減圧蒸留によって3段階化合物Cを得た。
3口の丸底フラスコに3段階から得られた化合物C30g、イソプロピルアルコール200g、蒸溜水30gを添加した後、50℃まで徐々に昇温した。この後、塩酸7mlと鉄粉30gを添加し、反応溶液の温度を70℃に維持しながら8時間反応を進めた。反応の終結を確認した後、高温ろ過によって鉄粉を除去し、得られた溶液は減圧蒸留した。これから得られた生成物をジクロロメタンに溶解した後、水酸化ナトリウム溶液を利用して残留塩酸を除去し、水洗過程と減圧蒸留によって最終未精製化合物を得た。この化合物からヘキサンとイソプロピルアルコールを利用して再結晶過程によって最終生成物を得た。
ポリアミック酸の製造
製造例1
温度計、撹拌機、および窒素吸入口と粉末投入口(powder dispensing funnel)を設置した4口の丸底フラスコに窒素を流し入れながら、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)38gをトルエンとジメチルアセトアミドが重量比として3:7で混合された溶媒490gに分散させた。この後、X−22−9409(信越社製品、ジアミンシロキサン化合物)43gを15分に渡って投入した。この後、室温で40分間攪拌した後に、4,4’−オキシジアニリン(4,4’−ODA)19.35g、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(TPE−R)38g、前記合成例で合成したHEMA−DB17.3gを溶液に攪拌して完全に溶解した。前記溶液を15℃以下に冷却させながら、54gの3,3’−4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を徐々に加え、24時間攪拌してポリアミック酸ワニスを得た。このワニス溶液の固形分は30wt%であり、粘度は室温で3,200cpsの結果を得た。
温度計、撹拌機、および窒素吸入口と粉末投入口(powder dispensing funnel)を設置した4口の丸底フラスコに窒素を流し入れながら、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)27.7gをトルエンとジメチルアセトアミドが重量比として3:7で混合された溶媒350gに分散させた。この後、X−22−9409(信越製品、ジアミンシロキサン化合物)31.1gを15分に渡って投入した。この後、室温で40分間攪拌した後に、4,4’−オキシジアニリン(4,4’−ODA)18.33g、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(TPE−R)33.5gを溶液に攪拌して完全に溶解した。前記溶液を15℃以下に冷却させながら、39.33gの3,3’−4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)を徐々に加え、24時間攪拌してポリアミック酸ワニスを得た。このワニス溶液の固形分は30wt%であり、粘度は室温で3,200cpsの結果を得た。
温度計、撹拌機、および窒素吸入口と粉末投入口(powder dispensing funnel)を設置した4口の丸底フラスコに窒素を流し入れながら、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)91.8gをトルエンとジメチルアセトアミドが重量比として3:7で混合された溶媒490gに分散させた。この後、X−22−9409(信越製品、ジアミンシロキサン化合物)42.45gを15分に渡って投入した。この後、室温で40分間攪拌した後に、4,4’−オキシジアニリン(4,4’−ODA)18.7g、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン(TPE−R)36.5g、前記合成例で合成したHEMA−DB20.5gを溶液に攪拌して完全に溶解した。前記溶液を15℃以下に冷却させ、24時間攪拌してポリアミック酸ワニスを得た。このワニス溶液の固形分は30wt%であり、粘度は室温で3,800cpsの結果を得た。
温度計、撹拌機、および窒素吸入口と粉末投入口(powder dispensing funnel)を設置した4口の丸底フラスコに窒素を流し入れながら、4,4’−オキシジフタル酸二無水物(ODPA)31.6gをジメチルアセトホルムアミド275gに分散させた。この後、X−22−9409(信越製品、ジアミンシロキサン化合物)22gを15分に渡って投入した。この後、室温で40分間攪拌した後に、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB−N)42.6g、前記合成例で合成したHEMA−DB10.7gを添加して攪拌して完全に溶解した。前記溶液を15℃以下に冷却させながら9.5gのピロメリット酸二無水物(PMDA)を徐々に加え、24時間攪拌してポリアミック酸ワニスを得た。このワニス溶液の固形分は30wt%であり、粘度は室温で3,400cpsの結果を得た。
感光性樹脂組成物の製造
製造例1、3、4の方法によって得られたポリアミック酸ワニス100重量部に対し、表1と表2に示される各成分を固形分の配合比(重量部)を基準として混合して感光性樹脂組成物を得た。
製造例2の方法によって得られたポリアミック酸ワニス100重量部に対し、表1に示される各成分を固形分の配合比(重量部)を基準として混合して感光性樹脂組成物を得た。
試験片の製作
得られた各感光性樹脂組成物の溶液を、支持フィルムとして25μmの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポン(株)製)上に均一に塗布した。その後、75℃の熱風対流式乾燥機を利用して乾燥し、乾燥後の膜の厚さが31μmである感光性樹脂組成物層を形成した。続いて、感光性樹脂組成物層上にポリエチレン保護フィルム(タマポリ(株)製、商品名:NF−15)をロール加圧によって積層し、各実施例および比較例に対する感光性エレメント(ドライフィルム)を得た。
前記真空ラミネーション(温度:70℃、圧力:0.7MPa、真空時間:20秒、加圧時間:40秒)を行った後、フィルムの回路における充填性を評価した。
製造されたドライフィルムを銅箔上に真空ラミネーションし、350mJ/cm2で露光し、30℃の1wt%の炭酸ナトリウム水溶液で噴霧現像した後に、L/S=50μm/50μmピッチで現像が可能であるかを確認した。
2CCL製品の銅箔面の上に一連の過程によって得られた感光性樹脂組成物の最終硬化膜の接着強度をJIS K5400によってチェック柄テープ(tape)法で評価した。
銅箔面上に一連の過程によって得られた感光性樹脂組成物の最終硬化膜の接着強度をJIS K5404によってピール(Peel)で測定した。
2CCL製品の銅箔面上に一連の過程によって得られた感光性樹脂組成物の最終硬化膜を200mm×200mmのフィルムに切断し、直角に立てたときに得られる曲率半径を測定した。
2CCL製品の銅箔面上に一連の過程によって得られた感光性樹脂組成物の最終硬化膜を120℃、100%RHの高温高湿下で5時間放置し、硬化膜の変色および界面における膨張が発生するかを観察した。
288±5℃であるはんだ槽にドライフィルム面が上にいくようにして1分間フローティングした後、ドライフィルムに異常があるかを目視検査した。
L/S=100μm/100μmであるFCCLパターン上にドライフィルムを真空ラミネーションして露光、現像、硬化した後、MIT方法(0.38R、500g load)によって屈曲性を測定した(JIS C6471)。
室温で10(v/v)%のH2SO4溶液、10(v/v)%のNaOH溶液、イソプロピルアルコール(IPA)に10分間浸漬した後、剥離、変色などがあるかを確認した。
銅箔面の上に一連の過程によって得られた感光性樹脂組成物の最終硬化膜を幅5mmのフィルムに切断した後、銅箔面から分離した。このように得られた硬化膜をTMA(thermal mechanical analysis)を利用して温度によるフィルムの膨張程度を測定した。
Claims (23)
- (A)下記化学式(1)の化合物を含む1種以上のジアミン化合物と、1種以上の酸二無水物の重合体を含むポリアミック酸;
(B)分子内に少なくとも1つの重合可能なエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物;および
(C)光重合開始剤を含む、感光性樹脂組成物。
X1〜X4はそれぞれ独立的に−O−または−NR’−であり、R’はそれぞれ独立的に水素または炭素数1〜3のアルキル基であり、
R1は炭素数5〜18の4価の環状脂肪族炭化水素基または炭素数6〜18の4価の芳香族炭化水素基であり、
R2およびR3はそれぞれ独立的に炭素数1〜6のアルキレン基であり、
R4およびR5はそれぞれ独立的に水素、または炭素数1〜6のアルキル基であり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立的に炭素数6〜18のアリーレン基である。 - 前記化学式(1)の化合物において、
前記X1〜X4は−O−であり、
前記R1は炭素数6〜10の4価の芳香族炭化水素基であり、
前記R2およびR3はそれぞれ独立的に炭素数1〜3のアルキレン基であり、
前記R4およびR5はそれぞれ独立的に水素、または炭素数1〜3のアルキル基であり、
前記Ar1およびAr2はそれぞれ独立的に炭素数6〜10のアリーレン基である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。 - 光架橋増減剤、硬化促進剤、難燃剤、消泡剤、レベリング剤、およびゲル化防止剤からなる群より選択された1種以上の添加剤をさらに含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記ジアミン化合物は、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−オキシジアニリン、3,4’−オキシジアニリン、2,2−ビス(4−[4−アミノフェノキシ]−フェニル)プロパン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、および2,2−ビス(4−[3−アミノフェノキシ]フェニル)スルホンからなる群より選択された1種以上の化合物をさらに含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記酸二無水物は、ピロメリット酸二無水物、3,3’−4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシダイフタロ酸二無水物、4,4’−(4,4’−イソプロピルビフェノキシ)ビフタル酸二無水物、2,2’−ビス−(3,4−ジカルボキシルフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、およびエチレングリコールビス二無水物−トリメリテートからなる群より選択された1種以上の化合物をさらに含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記ジアミン化合物、前記酸二無水物のモル比は1:0.9〜1:1.1である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記ポリアミック酸の重量平均分子量は5,000〜300,000であることを特徴とする、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合性化合物は、光重合可能な2つの二重結合を有したり、1つ以上の二重結合と1つ以上の水酸基またはエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合性化合物は、ポリアミック酸100重量部に対して30〜200重量部で含まれる、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合開始剤は、ポリアミック酸100重量部に対して0.3〜10重量部で含まれる、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光架橋増減剤および前記硬化促進剤は、ポリアミック酸100重量部に対してそれぞれ0.01〜10重量部で含まれる、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記難燃剤は、2−ヒドロキシエチルメタクリレートホスフェート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートカプロラクトンホスフェート、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、および9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシドからなる群より選択された1種以上の化合物を含む、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記難燃剤は、ポリアミック酸を除いた全体固形分重量に対して0.1〜20重量%で含まれる、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。
- N−メチル−2−ピロリドン、N−アセチル−2−ピロリドン、N−ベンジル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホリトリアミド、N−アセチル−ε−カプロラクトン、ジメチルイミダゾリジノン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、γ−ブチロラクトン、ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、および塩化メチレンからなる群より選択された1種以上の溶媒をさらに含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記溶媒は、ポリアミック酸100重量部に対して300〜700重量部で含まれる、請求項16に記載の感光性樹脂組成物。
- 請求項1〜17のうちのいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を含む、ドライフィルム。
- プリント配線板のカバーフィルム形成のために用いられる、請求項18に記載のドライフィルム。
- 請求項18に記載のドライフィルムに露光する段階、および
前記ドライフィルムをアルカリ水溶液によって現像する段階を含む、パターン形成方法。 - 請求項18に記載のドライフィルムの硬化物を含む、プリント配線板。
- 請求項18に記載のドライフィルムの硬化物を含む、フレキシブル回路基板。
- 請求項18に記載のドライフィルムの硬化物を含む、半導体用積層体。
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