JP5820568B2 - 硬化性樹脂組成物、それを用いたドライフィルム及びプリント配線板 - Google Patents
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Description
一方、発光ダイオード(LED)を搭載するFPCにおいては、高反射率、耐折り曲げ性、解像性についての要求がある。しかし、高反射率を追求すると耐折り曲げ性、解像性が低下するなど、要求を充分に満たすソルダーレジストは得られない。
さらに本発明の目的は、かかる硬化性樹脂組成物を用いることによって、低反りで難燃性に優れたドライフィルム及び硬化塗膜、並びにこのような優れた特性の難燃性皮膜を有するプリント配線板を提供することにある。
また、本発明によれば、上記カルボキシル基含有樹脂が、ウレタン骨格を有するカルボン酸樹脂であることを特徴とする硬化性樹脂組成物が提供される。
さらに本発明によれば、上記白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物又は上記白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥してなるドライフィルムを、熱硬化又は光硬化あるいは光硬化及び熱硬化して得られる硬化塗膜が提供される。
また、ここで形成される塗膜は、白色顔料である酸化チタンを含有するため、白色度が高く、高反射率で液晶パネルのバックライト等に有用である。
以下、本発明の硬化性樹脂組成物の各構成成分について詳しく説明する。
(1)(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸と、スチレン、α−メチルスチレン、低級アルキル(メタ)アクリレート、イソブチレン等の不飽和基含有化合物との共重合により得られるカルボキシル基含有樹脂。
また、上記カルボキシル基含有樹脂の酸価は、20〜120mgKOH/gの範囲が望ましく、より好ましくは40〜100mgKOH/gの範囲である。カルボキシル基含有樹脂の酸価が20mgKOH/g未満であると、塗膜の密着性が得られなかったり、光硬化性樹脂組成物の場合にはアルカリ現像が困難となる。
一方、酸価が120mgKOH/gを超えた場合には、硬化塗膜の反りが非常に大きくなり、目的としているFPC用のコーティング剤として不適当である。また、光硬化性樹脂組成物の場合には、露光部と未露光部の区別なく現像液で溶解剥離してしまい、正常なレジストパターンの描画が困難となるので好ましくない。好ましいカルボキシル基含有樹脂としては、熱硬化性樹脂組成物の場合には酸価が20〜60mgKOH/gのものが、密着性と低反りの観点から好ましく、さらに現像性を付与する場合は、それら樹脂に酸価60〜120mgKOH/gの樹脂を併用することが好ましい。
この関係が逆であると、現像を必要とする光硬化性樹脂組成物の場合には、現像不良が発生したり、低反りや折り曲げ性が劣る結果となる。
特に好ましいウレタン樹脂としては、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリエーテルと脂肪族及び脂環式イソシアネートを原料としたものが好ましい。また、芳香族環を有するカルボキシル基含有樹脂としては、ビフェニルノボラック構造を有するものが難燃性、耐熱性の観点から好ましい。
これらカルボキシル基含有樹脂は、前記列挙したものに限らず使用することができ、1種類でも複数種混合しても使用することができる
ホスフィン酸金属塩の市販品としては、クラリアント社製のEXOLIT OP 1230、EXOLIT OP 930、EXOLIT OP 935などが挙げられる。
ブロック剤と反応し得るイソシアネート化合物としては、イソシアヌレート型、ビウレット型、アダクト型等が挙げられる。このイソシアネート化合物としては、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート又は脂環式ポリイソシアネートが用いられる。芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネートの具体例としては、先に例示したような化合物が挙げられる。
リン元素含有アクリレートは、リン元素を有しており、分子中に複数の(メタ)アクリレートを含む化合物が良く、具体的には、前記一般式(II)におけるR3とR4が水素原子であり、R5がアクリレート誘導体である化合物が挙げられ、一般に、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナンスレン−10−オキサイドと公知慣用の多官能アクリレートモノマーとのマイケル付加反応により合成することができる。
このフェノール性水酸基を有するリン化合物は、疎水性、耐熱性が高く、加水分解による電気特性の低下が無く、はんだ耐熱性が高い。また、好適な組み合わせとして、熱硬化性成分としてビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂やその他のエポキシ樹脂を使用することによって、エポキシ樹脂と反応し、ネットワークに取り込まれるので、硬化後にブリードアウトすることが無いという利点が得られる。市販品としては、三光(株)製HCA−HQなどがある。
オリゴマーもしくはポリマーであるリン化合物は、アルキル鎖の影響により折り曲げ性の低下が少なく、また分子量が大きいため硬化後のブリードアウトが無いという利点が得られる。市販品としては、三光(株)製M−Ester−HP、東洋紡(株)製バイロン337などがある。
フォスファゼンオリゴマーとしてはフェノキシフォスファゼン化合物が有効であり、置換もしくは無置換フェノキシフォスファゼンオリゴマー又は3量体、4量体、5量体の環状物があり、液状や固体粉末のものがあるがいずれも好適に使用することができる。市販品としては、(株)伏見製薬所製FP−100、FP−300、FP−390などがある。
このような光重合開始剤、光開始助剤、及び増感剤の総量は、前記カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して35質量部以下であることが好ましい。35質量部を超えると、これらの光吸収により深部硬化性が低下する傾向にある。
赤色着色剤としてはモノアゾ系、ジズアゾ系、アゾレーキ系、ベンズイミダゾロン系、ペリレン系、ジケトピロロピロール系、縮合アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系などがあり、具体的には以下のものが挙げられる。
モノアゾ系:Pigment Red 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 12, 14, 15, 16, 17, 21, 22, 23, 31, 32, 112, 114, 146, 147, 151, 170, 184, 187, 188, 193, 210, 245, 253, 258, 266, 267, 268, 269。
ジスアゾ系:Pigment Red 37, 38, 41。
モノアゾレーキ系:Pigment Red 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49:1, 49:2, 50:1, 52:1, 52:2, 53:1, 53:2, 57:1, 58:4, 63:1, 63:2, 64:1,68。
ベンズイミダゾロン系:Pigment Red 171、Pigment Red 175、Pigment Red 176、Pigment Red 185、Pigment Red 208。
ぺリレン系:Solvent Red 135、Solvent Red 179、Pigment Red 123、Pigment Red 149、Pigment Red 166、Pigment Red 178、Pigment Red 179、Pigment Red 190、Pigment Red 194、Pigment Red 224。
ジケトピロロピロール系:Pigment Red 254、Pigment Red 255、Pigment Red 264、Pigment Red 270、Pigment Red 272。
縮合アゾ系:Pigment Red 220、Pigment Red 144、Pigment Red 166、Pigment Red 214、Pigment Red 220、Pigment Red 221、Pigment Red 242。
アンスラキノン系:Pigment Red 168、Pigment Red 177、Pigment Red 216、Solvent Red 149、Solvent Red 150、Solvent Red 52、Solvent Red 207。
キナクリドン系:Pigment Red 122、Pigment Red 202、Pigment Red 206、Pigment Red 207、Pigment Red 209。
青色着色剤としてはフタロシアニン系、アントラキノン系があり、顔料系はピグメント(Pigment)に分類されている化合物、具体的には:Pigment Blue 15、Pigment Blue 15:1、Pigment Blue 15:2、Pigment Blue 15:3、Pigment Blue 15:4、Pigment Blue 15:6、Pigment Blue 16、Pigment Blue 60。
染料系としては、Solvent Blue 35、Solvent Blue 63、Solvent Blue 68、Solvent Blue 70、Solvent Blue 83、Solvent Blue 87、Solvent Blue 94、Solvent Blue 97、Solvent Blue 122、Solvent Blue 136、Solvent Blue 67、Solvent Blue 70等を使用することができる。上記以外にも、金属置換もしくは無置換のフタロシアニン化合物も使用することができる。
緑色着色剤としては、同様にフタロシアニン系、アントラキノン系、ペリレン系があり、具体的にはPigment Green 7、Pigment Green 36、Solvent Green 3、Solvent Green 5、Solvent Green 20、Solvent Green 28等を使用することができる。上記以外にも、金属置換もしくは無置換のフタロシアニン化合物も使用することができる。
黄色着色剤としてはモノアゾ系、ジスアゾ系、縮合アゾ系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、アントラキノン系等があり、具体的には以下のものが挙げられる。
アントラキノン系:Solvent Yellow 163、Pigment Yellow 24、Pigment Yellow 108、Pigment Yellow 193、Pigment Yellow 147、Pigment Yellow 199、Pigment Yellow 202。
イソインドリノン系:Pigment Yellow 110、Pigment Yellow 109、Pigment Yellow 139、Pigment Yellow 179、Pigment Yellow 185。
縮合アゾ系:Pigment Yellow 93、Pigment Yellow 94、Pigment Yellow 95、Pigment Yellow 128、Pigment Yellow 155、Pigment Yellow 166、Pigment Yellow 180。
ベンズイミダゾロン系:Pigment Yellow 120、Pigment Yellow 151、Pigment Yellow 154、Pigment Yellow 156、Pigment Yellow 175、Pigment Yellow 181。
モノアゾ系:Pigment Yellow 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 12, 61, 62, 62:1, 65, 73, 74, 75, 97, 100, 104, 105, 111, 116, 167, 168, 169, 182, 183。
ジスアゾ系:Pigment Yellow 12, 13, 14, 16, 17, 55, 63, 81, 83, 87, 126, 127, 152, 170, 172, 174, 176, 188, 198。
具体的に例示すれば、Pigment Violet 19、23、29、32、36、38、42、Solvent Violet 13、36、C.I.ピグメントオレンジ1、C.I.ピグメントオレンジ5、C.I.ピグメントオレンジ13、C.I.ピグメントオレンジ14、C.I.ピグメントオレンジ16、C.I.ピグメントオレンジ17、C.I.ピグメントオレンジ24、C.I.ピグメントオレンジ34、C.I.ピグメントオレンジ36、C.I.ピグメントオレンジ38、C.I.ピグメントオレンジ40、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントオレンジ46、C.I.ピグメントオレンジ49、C.I.ピグメントオレンジ51、C.I.ピグメントオレンジ61、C.I.ピグメントオレンジ63、C.I.ピグメントオレンジ64、C.I.ピグメントオレンジ71、C.I.ピグメントオレンジ73、C.I.ピグメントブラウン23、C.I.ピグメントブラウン25、C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック7等がある。
上記の酸化防止剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
画像形成のための露光量は膜厚等によって異なるが、一般には20〜2000mJ/cm2、好ましくは20〜1500mJ/cm2の範囲内とすることができる。
撹拌装置、温度計、コンデンサーを備えた反応容器に、アルコール性ヒドロキシル基を複数有する化合物として1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ(株)製TJ5650J、数平均分子量800)を3600g(4.5モル)、ジメチロールブタン酸を814g(5.5モル)、及び分子量調整剤(反応停止剤)としてn−ブタノール118g(1.6モル)を投入した。次に、芳香環を有しないイソシアネート化合物としてトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート2009g(10.8モル)を投入し、撹拌しながら60℃まで加熱して停止し、反応容器内の温度が低下し始めた時点で再度加熱して80℃で撹拌を続け、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収スペクトル(2280cm−1)が消失したことを確認して反応を終了した。次いで、固形分が60wt%となるようにカルビトールアセテートを添加し、希釈剤を含有する粘稠液体のカルボキシル基含有樹脂を得た。得られたカルボキシル基含有ポリウレタンの固形分の酸価は49.8mgKOH/gであった。以下、この反応生成物の樹脂溶液をワニスA−1とする。
撹拌装置、温度計、コンデンサーを備えた反応容器に、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオール(旭化成ケミカルズ(株)製、TJ5650J、数平均分子量800)を2400g(3モル)、ジメチロールプロピオン酸を603g(4.5モル)、及びモノヒドロキシル化合物として2−ヒドロキシエチルアクリレートを238g(2.6モル)投入した。次いで、ポリイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネート1887g(8.5モル)を投入し、撹拌しながら60℃まで加熱して停止し、反応容器内の温度が低下し始めた時点で再度加熱して80℃で撹拌を続け、赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収スペクトル(2280cm−1)が消失したことを確認して反応を終了した。固形分が50質量%となるようにカルビトールアセテートを添加した。得られたカルボキシル基含有樹脂の固形分の酸価は50mgKOH/gであった。以下、この反応生成物の樹脂溶液をワニスA−2とする。
セパラブルフラスコ中に、ビスフェノールA型エポキシ化合物として、日本化薬(株)製RE310S(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368.0g、アクリル酸(分子量:72.06)を142.7g、熱重合禁止剤として2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを2.94g及び反応触媒としてトリフェニルホスフィンを1.53g仕込み、98℃の温度で反応液の酸価が0.5mgKOH/g以下になるまで反応させ、エポキシカルボキシレート化合物(理論分子量:510.7)を得た。次いで、この反応液に反応用溶媒としてのカルビトールアセテートを588.2g、ジメチロールプロピオン酸(分子量:134.16)を105.5g加え、45℃に昇温させた。この溶液にイソホロンジイソシアネート(分子量:222.28)264.7gを反応温度が65℃を超えないように徐々に滴下した。滴下終了後、温度を80℃に上昇させ、赤外吸収スペクトル測定法により、2250cm−1付近の吸収がなくなるまで6時間反応させ、更に98℃の温度で2時間反応させ、アルカリ水溶液可溶性ウレタン樹脂を60重量%含む樹脂溶液を得た。酸価を測定したところ、28.9mgKOH/g(固形分酸価:48.1mgKOH/g)であった。以下、この反応生成物の樹脂溶液をワニスA−3とする。
ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート600gにオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC社製、EPICLON N−695、軟化点95℃、エポキシ当量214、平均官能基数7.6)1070g、アクリル酸360g、及びハイドロキノン1.5gを仕込み、100℃に加熱攪拌し、均一溶解した。次いで、トリフェニルホスフィン4.3gを仕込み、110℃に加熱して2時間反応後、120℃に昇温してさらに12時間反応を行った。得られた反応液に芳香族系炭化水素(ソルベッソ150)415g、テトラヒドロ無水フタル酸456.0gを仕込み、110℃で4時間反応を行い、冷却後、固形分酸価89mgKOH/g、固形分65%の樹脂溶液を得た。以下、この樹脂溶液をワニスA−4とする。
温度計、窒素導入装置兼アルキレンオキシド導入装置及び撹拌装置を備えたオートクレーブに、ノボラック型クレゾール樹脂(昭和高分子(株)製、商品名「ショーノールCRG951」、OH当量:119.4)119.4g、水酸化カリウム1.19g及びトルエン119.4gを仕込み、撹拌しつつ系内を窒素置換し、加熱昇温した。次に、プロピレンオキシド63.8gを徐々に滴下し、125〜132℃、0〜4.8kg/cm2で16時間反応させた。その後、室温まで冷却し、この反応溶液に89%リン酸1.56gを添加混合して水酸化カリウムを中和し、不揮発分62.1%、水酸基価が182.2g/eq.であるノボラック型クレゾール樹脂のプロピレンオキシド反応溶液を得た。これは、フェノール性水酸基1当量当りアルキレンオキシドが平均1.08モル付加しているものであった。得られたノボラック型クレゾール樹脂のアルキレンオキシド反応溶液293.0g、アクリル酸43.2g、メタンスルホン酸11.53g、メチルハイドロキノン0.18g及びトルエン252.9gを、撹拌機、温度計及び空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を10ml/分の速度で吹き込み、撹拌しながら、110℃で12時間反応させた。反応により生成した水は、トルエンとの共沸混合物として、12.6gの水が留出した。その後、室温まで冷却し、得られた反応溶液を15%水酸化ナトリウム水溶液35.35gで中和し、次いで水洗した。その後、エバポレーターにてトルエンをジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート118.1gで置換しつつ留去し、ノボラック型アクリレート樹脂溶液を得た。次に、得られたノボラック型アクリレート樹脂溶液332.5g及びトリフェニルホスフィン1.22gを、撹拌器、温度計及び空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を10ml/分の速度で吹き込み、撹拌しながら、テトラヒドロフタル酸無水物60.8gを徐々に加え、95〜101℃で6時間反応させた。固形物の酸価88mgKOH/g、不揮発分71%のカルボキシル基含有感光性樹脂を得た。以下、この樹脂溶液をワニスA−5とする。
水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製ハイジライト42M)700gと、溶剤としてカルビトーアセテート280g、BYK−110(ビックケミー・ジャパン(株)製湿潤分散剤)20gを混合攪拌し、ビーズミルにて0.5μmのジルコニアビーズを用い分散処理を行った。これを3回繰り返して3μmのフィルターを通した水酸化アルミニウムスラリーを作製した。
前記各合成例の樹脂溶液を用い、表1に示す種々の成分とともに表1に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた各硬化性樹脂組成物の分散度をエリクセン社製グラインドメータによる粒度測定にて評価したところ、15μm以下であった。
<最適露光量>
上記参考例1、実施例3〜6及び比較例1、2の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、銅厚35μmの回路パターン基板をバフロール研磨後、水洗し、乾燥してからスクリーン印刷法により全面に塗布し、80℃の熱風循環式乾燥炉で30分間乾燥させた。乾燥後、メタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いてステップタブレット(Kodak No.2)を介して露光し、現像(30℃、0.2MPa、1wt%Na2CO3水溶液)を60秒で行った際残存するステップタブレットのパターンが6段の時を最適露光量とした。
参考例1、実施例3〜6及び比較例1,2の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、銅べた基板上にスクリーン印刷で前面塗布し、80℃で30分乾燥させた。L/S(ライン/スペース)=80/400μmのネガフィルムを用いて最適露光量で露光し、上記条件で現像する。現像後、100μmのラインが残っているかどうかを確認した。
○:銅べた基板上に80μmのラインが残っている。
×:銅べた基板上に80μmのラインが残っていない。
上記各実施例及び比較例の硬化性樹脂組成物を、25μm厚のポリイミドフィルム(東レ・デュポン(株)製カプトン100H)にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥し、室温まで放冷した。実施例1の熱硬化性樹脂組成物については、得られた基板を150℃で60分加熱して硬化した。参考例1、実施例3〜6及び比較例1、2の光硬化性熱硬化性樹脂組成物については、得られた基板にメタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いて最適露光量でレジストパターンを露光し、30℃の1wt%Na2CO3水溶液をスプレー圧0.2MPaの条件で60秒間現像を行い、レジストパターンを得、この基板を、150℃で60分加熱して硬化した。
得られた評価基板に対してハゼ折りにより180°折り曲げを数回繰り返して行い、その際の塗膜におけるクラック発生状況を目視及び200倍の光学顕微鏡で観察し、クラックが発生しなかった回数を評価した。
可撓性(耐折性)の評価用サンプルと同様に作製したサンプルを50mm×50mm□に切り出し、4角の反りを測定して平均値を求め、以下の基準で評価した。
○:反りが1mm未満であるもの。
△:反りが1mm以上、4mm未満であるもの。
×:反りが4mm以上であるもの。
各実施例及び比較例の硬化性樹脂組成物を、12.5μm又は25μm厚のポリイミドフィルム(東レ・デュポン(株)製カプトン50H、100H)にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で20分乾燥して室温まで放冷した。さらに裏面を同様にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で20分乾燥して室温まで放冷し両面塗布基板を得た。実施例1の熱硬化性樹脂組成物については、得られた基板を150℃で60分加熱して硬化し、試験片とした。参考例1、実施例3〜6及び比較例1、2の光硬化性熱硬化性樹脂組成物については、この基板にメタルハライドランプ搭載の露光装置(HMW−680−GW20)を用いて最適露光量でソルダーレジストを全面露光し、30℃の1%Na2CO3水溶液をスプレー圧0.2MPaの条件で60秒間現像を行い、150℃で60分間熱硬化を行い評価サンプルとした。この難燃性評価用サンプルついて、UL94規格に準拠した薄材垂直燃焼試験を行った。評価は難燃性試験合格をVTM−0、不合格を燃焼と表した
前記各評価試験の結果を表2にまとめて示す
表1に示す参考例1及び実施例3〜6の各光硬化性熱硬化性樹脂組成物をシリコーン系消泡剤を配合せずに調製した各硬化性樹脂組成物をメチルエチルケトンで希釈し、キャリアフィルム上に塗布し、加熱乾燥して、厚さ20μmの硬化性樹脂組成物層を形成し、その上にカバーフィルムを貼り合わせて、それぞれ参考例2及び実施例8〜11のドライフィルムを得た。このドライフィルムを、前述した試験方法に用いた試験基板にラミネーターを用いて張り合わせ、試験基板を作製した。得られた試験基板について、前述した評価方法と同様にして各特性の評価試験を行った。結果を表3に示す。
Claims (5)
- カルボキシル基含有樹脂、
エポキシ樹脂
酸化チタン、
ホスフィン酸金属塩、及び、ホスフィン酸金属塩以外の難燃剤としてのリン化合物
を含有し、
前記ホスフィン酸金属塩以外の難燃剤としてのリン化合物が、アクリレート基を有するリン化合物、フェノール性水酸基を有するリン化合物、オリゴマーもしくはポリマーであるリン化合物、及び、フォスファゼンオリゴマーからなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物。 - 前記カルボキシル基含有樹脂がポリウレタンであることを特徴とする請求項1に記載の白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥してなるドライフィルム。
- 請求項1又は2に記載の白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物又は該硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥してなるドライフィルムを、熱硬化又は光硬化あるいは光硬化及び熱硬化して得られる白色硬化塗膜。
- 請求項1又は2に記載の白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物又は該白色塗膜層形成用硬化性樹脂組成物をフィルムに塗布乾燥してなるドライフィルムを、熱硬化又は光硬化あるいは光硬化及び熱硬化して得られる白色硬化塗膜を有するプリント配線板。
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