JP5858739B2 - 新規な感光性樹脂組成物作製キット及びその利用 - Google Patents
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Description
また、その感光性樹脂組成物から得られる硬化膜は、柔軟性に富み、電気絶縁信頼性、ハンダ耐熱性、耐有機溶剤性、難燃性、遮蔽性に優れ、良好な物性を有するとともに、硬化後の反りが小さい。従って、本願発明の感光性樹脂組成物は、種々の回路基板の保護膜等に使用でき、優れた効果を奏するものである。
本願発明の感光性樹脂組成物は、A剤およびB剤の少なくとも2剤以上含んでなる感光性樹脂組成物作製キットであって、当該A剤は(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物を含有し、当該B剤は(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物、(C)オキシムエステル系光重合開始剤を含有し、A剤及び/又はB剤に(D)黒色着色剤を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物作製キットであればよい。
本願発明で用いられる(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物は、分子内に少なくとも一つのカルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物であれば特に限定されない。また、(A1)成分を単独で含有してもよいし、(A1)成分及び(A2)カルボキシル基及び感光性基を有する化合物の両方を含有してもよい。また、上記カルボキシル基は、二つのカルボキシル基が脱水したカルボン酸無水物であってもよい。
使用装置:東ソーHLC−8220GPC相当品
カラム :東ソー TSK gel Super AWM−H(6.0mmI.D.×15cm)×2本
ガードカラム:東ソー TSK guard column Super AW−H
溶離液:30mM LiBr+20mM H3PO4 in DMF
流速:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出条件:RI:ポラリティ(+)、レスポンス(0.5sec)
試料濃度:約5mg/mL
標準品:PEG(ポリエチレングリコール)
本願発明における(A2)カルボキシル基及び感光性基を有する化合物とは、分子内に少なくとも1つのカルボキシル基及び感光性基を有する化合物である。上記(A2)成分は(A1)成分と共に用いた場合、感光性樹脂組成物から得られる硬化膜の柔軟性と感光性樹脂組成物の感光性とをバランスよく両立することが可能となるため好ましい。
本願発明で用いられる(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物とは、分子内に少なくとも1つのカルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物であれば特に限定されない。ここで、カルボキシル基と反応する反応性基は、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、アミノ基、水酸基等が挙げられ、モノマー、オリゴマー、ポリマーの何れを用いることができる。また、(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物は、上記(A)カルボキシル基を有する化合物を含有するA剤とは別のB剤に配合されている。上記構成にすることで、(A)成分と(B)成分との長時間の接触による反応進行が抑制され、感光性樹脂組成物作製キットの保存安定性が向上する。
本願発明における(C)オキシムエステル系光重合開始剤とは、分子内に少なくとも1つの下記一般式(1)
で示されるオキシムエステル構造を有し、UVなどのエネルギーによって活性化し、感光性基の反応を開始・促進させる化合物である。また、上記(C)オキシムエステル系光重合開始剤は、上記(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物を含有するA剤とは別に、B剤として分けられている。上記構成にすることで、(A1)成分と(C)成分との長時間の接触による(C)成分の劣化が抑制されて感光性が低下しないため、感光性樹脂組成物作製キットの保存安定性が向上する。
本願発明の(D)黒色着色剤とは、黒色染料、黒色顔料などの他の物質を黒色に着色する効果を有する物質であり、着色性、耐熱性の観点より黒色顔料が好ましい。上記黒色顔料は、特に限定はされないが、例えば、カーボンブラック、ランプブラック、チタンブラック、グラファイト、酸化鉄、酸化銅、酸化コバルト、酸化ニッケル、鉄・クロム複合酸化物、鉄・マンガン複合酸化物、鉄・マンガン・アルミニウム複合酸化物、鉄・コバルト・クロム複合酸化物、鉄・クロム・マンガン複合酸化物、鉄・コバルト・ニッケル・マンガン複合酸化物、銅・クロム複合酸化物、銅・クロム・マンガン複合酸化物、銅・鉄・マンガン複合酸化物、マンガン・ビスマス複合酸化物、マンガン・イットリウム複合酸化物、マンガン・ストロンチウム複合酸化物、アニリン系化合物、アンスラキノン系化合物、ペリレン系化合等を挙げることができ、これらは単独であるいは2種類以上を組み合わせて用いることができる。中でも特にカーボンブラックを用いた場合、高い着色性、隠蔽性が得られるため好ましい。
本願発明の感光性樹脂組成物には、さらに必要に応じて感光性基を有する化合物、難燃剤、充填剤、接着助剤、消泡剤、レベリング剤、重合禁止剤等の各種添加剤を加えることができる。
本願発明におけるA剤は、例えば上記(A)カルボキシル基を有する化合物、その他成分及び有機溶媒を粉砕および分散させて混合し、得られることができる。粉砕および分散させる方法としては、特に限定されるものではないが、例えばビーズミル、ボールミル、3本ロール等の一般的な混練装置を用いて行われる方法が挙げられる。
本願発明の感光性樹脂組成物作製キットは、少なくともA剤と、A剤とは別の組成物であるB剤とから構成されており、A剤とB剤を混合することにより得られる感光性樹脂組成物を直接用い、以下のようにして硬化膜又はレリーフパターンを形成することができる。また当該感光性樹脂組成物を有機溶媒で希釈した感光性樹脂組成物溶液を調製した後に、以下のようにして硬化膜又はレリーフパターンを形成することもできる。
<(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物の合成1>
攪拌機、温度計、滴下漏斗、および窒素導入管を備えた反応容器に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン)100.0gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃まで昇温した。これに、室温で予め混合しておいた、メタクリル酸14.0g、アクリル酸エチル38.0g、メタクリル酸メチル38.0g、スチレン10.0g、ラジカル重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.4gを80℃に保温した状態で3時間かけて滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応溶液を攪拌しながら90℃まで昇温し、反応溶液の温度を90℃に保ちながら更に2時間攪拌し、本願発明のカルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物溶液を得た。得られたカルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物溶液の固形分濃度は50%、重量平均分子量は71,000、固形分の酸価は90mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量、酸価は下記の方法で測定した。
JIS K 5601−1−2に従って測定を行った。尚、乾燥条件は150℃×1時間の条件を選択した。
重量平均分子量の測定は、下記条件で実施した。
使用装置:東ソーHLC−8220GPC相当品
カラム :東ソー TSK gel Super AWM−H(6.0mmI.D.×15cm)×2本
ガードカラム:東ソー TSK guard column Super AW−H
溶離液:30mM LiBr+20mM H3PO4 in DMF
流速:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出条件:RI:ポラリティ(+)、レスポンス(0.5sec)
試料濃度:約5mg/mL
標準品:PEG(ポリエチレングリコール)
JIS K 5601−2−1に従って測定を行った。
<(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物の合成2>
窒素で加圧した、セパラブルフラスコ中に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタン)(20.0g)を仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネートを10.3g(0.050モル)を仕込み80℃に加温して溶解させた。この溶液に、ポリカーボネートジオールを50.0g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、平均分子量が2000)をメチルトリグライム(50.0g)に溶解した溶液を1時間かけて添加した。この溶液を5時間80℃で加熱攪拌を行った。反応終了後、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸二無水物(以下、「ODPA」という)31.02g(0.100モル)とメチルトリグライム(20.0g)を前述の反応溶液に添加した。添加後に200℃に加温して3時間反応させた。上記反応を行うことでカルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物溶液を得た。得られたカルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物溶液の固形分濃度は50%、重量平均分子量は9,000、固形分の酸価は75mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量、酸価は合成例1と同様に測定した。
合成例1〜2で得られた(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物、(D)黒色着色剤、その他の成分、及び有機溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンを添加してA剤を作製し、(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物、(C)オキシムエステル系光重合開始剤、(D)黒色着色剤、その他の成分、及び有機溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンを添加してB剤を作製した。
<1>カルボキシル基及び感光性基含有樹脂(日本化薬株式会社製カルボキシル基及び感光性基含有樹脂の製品名 固形分濃度65%、固形分酸価98mgKOH/g)
<2>オキシムエステル系光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製、1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]の製品名)
<3>三菱化学株式会社製 黒色着色剤(カーボンブラック)の製品名
<4>大塚化学株式会社製ホスファゼン化合物(リン系難燃剤)の製品名
<5>ジャパンエポキシレジン株式会社製液状エポキシ樹脂の製品名
<6>ジャパンエポキシレジン株式会社製粉体エポキシ樹脂の商品名
<7>オキシムエステル系光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシオム)の製品名)
<8>日立化成工業株式会社製EO変性(n=10)ビスフェノールA型ジメタクリレートの商品名。
上記A剤、B剤を混合することにより得られた感光性樹脂組成物を用いて、ベーカー式アプリケーターを用いて、25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製:商品名25NPI)に最終乾燥厚みが20μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分乾燥した。必要に応じてネガ型フォトマスクを置いた後、300mJ/cm2の積算露光量の紫外線を照射して露光した。次いで、1.0重量%の炭酸ナトリウム水溶液を30℃に加熱した溶液を用いて、1.0kgf/mm2の吐出圧で90秒スプレー現像を行った。現像後、純水で十分洗浄した後、150℃のオーブン中で60分加熱硬化させてポリイミドフィルム上に感光性樹脂組成物の硬化膜を作製した。
上記方法により塗膜を作製し、以下の項目につき評価を行った。評価結果を表2に記載する。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面に20μm厚みの感光性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを作製した。露光の際、21段ステップタブレットフォトマスク(Stouffer社製T2115)を用いた。この21段ステップタブレットフォトマスクは、光透過率が0〜100%の範囲で段階的に異なる1段から21段の領域に分かれている。これを感光性樹脂組成物上にかぶせて露光を行い、どの段数まで硬化するかを調べることによって、感光性樹脂組成物の感光性を評価することができる。本実施例においては、40℃で保管する前のA剤およびB剤を混合して得られた感光性樹脂組成物を評価して得られたステップタブレット段数を基準値とした。さらに、混合前のA剤およびB剤を40℃で保管し、各経過日数後に同様の評価を行った。その後、以下の基準に基づき判定を行った。
◎:300日経過後、ステップタブレット段数が基準値に対し±1の範囲にある。
○:50日経過後、ステップタブレット段数が基準値に対し±1の範囲にある。
△:10日経過後、ステップタブレット段数が基準値に対し±1の範囲にある。
×:10日経過後、ステップタブレット段数が基準値に対し±1の範囲にない。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面に20μm厚みの感光性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを作製した。得られた硬化膜積層フィルムの感光性樹脂組成物の硬化膜を上にして1mm角のマス目を有する方眼紙の上に置き、目視にて試験片の上からマス目を観察した。
○:マス目が見えないもの。
×:マス目が見えるもの。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面に20μm厚みの感光性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを作製した。この硬化膜を50mm×50mmの面積のフィルムに切り出して平滑な台の上に塗布膜が上面になるように置き、フィルム端部の反り高さを測定した。測定部位の模式図を図1に示す。平滑な台(3)上に、感光性樹脂組成物を積層したポリイミドフィルム(1)を載置し、平滑な台(3)の平面からフィルム端部までの距離(図1中の(2)を参照のこと。)を測定し、反り量(反り高さ)とした。また片方の端部における反り量(反り高さ)と、他方の端部における反り量(反り高さ)とが異なった場合には、大きい方を当該フィルムの反り量(反り高さ)として評価した。ポリイミドフィルム表面での反り量が少ない程、プリント配線板表面での応力が小さくなり、プリント配線板の反り量も低下することになる。反り量は5mm以下であることが好ましい。尚、フィルムが筒状に丸まった場合は、後出の表2において「×」と記載した。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面に20μm厚みの感光性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを作製した。硬化膜積層フィルムの耐折れ性の評価方法は、硬化膜積層フィルムを50mm×10mmの短冊に切り出して、硬化膜を外側にして25mmのところで180°に折り曲げ、折り曲げ部に5kgの荷重を3秒間乗せた後、荷重を取り除き、折り曲げ部の頂点を顕微鏡で観察した。顕微鏡観察後、折り曲げ部を開いて、再度5kgの荷重を3秒間乗せた後、荷重を取り除き完全に硬化膜積層フィルムを開いた。上記操作を繰り返し、折り曲げ部にクラックが発生する回数を折り曲げ回数とした。
プラスチック材料の燃焼性試験規格UL94VTM法に従い、以下のように燃焼性試験を行った。上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製:商品名アピカル12.5NPI)両面に20μm厚みの感光性樹脂組成物硬化膜積層フィルムを作製した。上記作製したサンプルを寸法:50mm幅×200mm長さ×75μm 厚み(ポリイミドフィルムの厚みを含む)に切り出し、125mmの部分に標線を入れ、直径約13mmの筒状に丸め、標線よりも上の重ね合わせ部分(75mmの箇所)、及び、上部に隙間がないようにPIテープを貼り、難燃性試験用の筒を20本用意した。 そのうち10本は(1)23℃/50%相対湿度/48時間で処理し、残りの10本は(2)70℃で168時間処理後無水塩化カルシウム入りデシケーターで4時間以上冷却した。これらのサンプルの上部をクランプで止めて垂直に固定し、サンプル下部にバーナーの炎を3秒間近づけて着火する。3秒間経過したらバーナーの炎を遠ざけて、サンプルの炎や燃焼が何秒後に消えるか測定する。
○:各条件((1)、(2))につき、サンプルからバーナーの炎を遠ざけてから平均(10本の平均)で10秒以内、最高で10秒以内に炎や燃焼が停止し自己消火し、かつ、評線まで燃焼が達していないもの。
×:1本でも10秒以内に消火しないサンプルがあったり、炎が評線以上のところまで上昇して燃焼したりするもの。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、25μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル25NPI)表面に感光性樹脂組成物を塗布、乾燥し、乾燥後の厚みが20μmの塗膜を得た。得られた塗膜の面を折り曲げて軽く重ね合わせ、以下の基準に基づき判定を行った。
◎:面同士が張り付かず、張り付き跡も残らない。
○:面同士が張り付かないが、やや張り付き跡が残る。
△:面同士が張り付くが、容易に剥がれる。
×:面同士が張り付き、容易に剥がすことが出来ない。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目と同様の方法で、75μm厚みのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製アピカル75NPI)表面に20μm厚みの感光性樹脂組成物の硬化膜積層フィルムを作製した。上記塗工膜を260℃で完全に溶解してある半田浴に感光性樹脂組成物の硬化膜が塗工してある面が接する様に浮かべて10秒後に引き上げた。その操作を3回行い、フィルム表面の状態を観察した。
○:塗膜に異常がない。
×:塗膜に膨れや剥がれなどの異常が発生する。
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目で得られた硬化膜の耐溶剤性の評価を行った。評価方法は25℃のメチルエチルケトン中に15分間浸漬したのち風乾し、フィルム表面の状態を観察した。
○:塗膜に異常がない。
×:塗膜に膨れや剥がれなどの異常が発生する。
フレキシブル銅貼り積層板(電解銅箔の厚み12μm、ポリイミドフィルムは株式会社カネカ製アピカル25NPI、ポリイミド系接着剤で銅箔を接着している)上にライン幅/スペース幅=100μm/100μmの櫛形パターンを作製し、10容量%の硫酸水溶液中に1分間浸漬した後、純水で洗浄し銅箔の表面処理を行った。その後、上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>方法と同様の方法で櫛形パターン上に20μm厚みの感光性樹脂組成物の硬化膜を作製し、試験片の調製を行った。85℃、相対湿度85%の環境試験機中で試験片の両端子部分に100Vの直流電流を印加し、絶縁抵抗値の変化やマイグレーションの発生などを観察した。
○:試験開始後、1000時間で10の8乗以上の抵抗値を示し、マイグレーション、デンドライトなどの発生が無いもの。
×:試験開始後、1000時間でマイグレーション、デンドライトなどの発生があるもの。
実施例同様、A剤、B剤からなる感光性樹脂組成物を作製した。尚、(C)成分は、A剤に添加した。それぞれの構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表1に記載する。実施例同様、粒度を確認し、得られた感光性樹脂組成物を用いて、実施例と同様の方法で評価を行った。評価結果を表2に記載する。
攪拌機、温度計、滴下漏斗、および空気導入管を備えた反応容器に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量217)217.0g、重合禁止剤としてハイドロキノン0.2g、触媒としてトリフェニルホスフィン1.0g、重合用溶媒としてカルビトールアセテート204.8gを仕込み、空気気流下で攪拌しながら80℃まで昇温した。次いで、アクリル酸72.0gを徐々に加えながら85〜105℃に保温した状態で、攪拌しながら16時間反応させた。更に、テトラヒドロフタル酸無水物91.2gを付加反応させて(a2)カルボキシル基及び感光性基を有する化合物溶液を得た。得られた(a2)カルボキシル基及び感光性基を有する化合物溶液の固形分濃度は65%、固形分の酸価は65mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、酸価は合成例と同様の方法で測定した。
2 反り量(反り高さ)
3 平滑な台
Claims (12)
- A剤およびB剤の少なくとも2剤以上含んでなる感光性樹脂組成物作製キットであって、
当該A剤は(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物を含有し、
当該B剤は(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物、(C)オキシムエステル系光重合開始剤を含有し、A剤及び/又はB剤に(D)黒色着色剤を含有し、
前記(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物は、酸変性ポリウレタン、酸変性ポリアミド、および酸変性ポリイミドから選択される少なくとも1種以上の化合物であり、
前記A剤が、更に(A2)カルボキシル基及び感光性基を有する化合物を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物作製キット。 - 前記(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物が、エポキシ樹脂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作製キット。
- 前記エポキシ樹脂が、B剤中で、室温(25℃)において、固体で存在することを特徴とする請求項2に記載の感光性樹脂組成物作製キット。
- 前記(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物は、酸変性ポリイミドであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物作製キット。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物作製キットを用いた感光性樹脂組成物の作製方法であって、
前記A剤およびB剤の少なくとも2剤を混合することを特徴とする感光性樹脂組成物の作製方法。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物作製キットを用いた樹脂フィルムの作製方法であって、
前記A剤およびB剤の少なくとも2剤の混合物を基材表面に塗布した後、当該混合物を乾燥することを特徴とする樹脂フィルムの作製方法。 - 請求項6に記載の樹脂フィルムの作製方法で得られる樹脂フィルムを硬化させることを特徴とする絶縁膜の作製方法。
- 請求項7に記載の絶縁膜の作製方法で得られる絶縁膜をプリント配線板に被覆することを特徴とする絶縁膜付きプリント配線板の作製方法。
- 少なくとも(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物、(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物、(C)オキシムエステル系光重合開始剤、及び(D)黒色着色剤を含有する感光性樹脂組成物を構成する化合物の保存方法であって、
(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物を含有するA剤と、
(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物、(C)オキシムエステル系光重合開始剤を含有するB剤を含有する2剤以上を調製し、
少なくともA剤とB剤とを別個に保管し、
A剤及び/又はB剤に(D)黒色着色剤を含有し、
前記(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物は、酸変性ポリウレタン、酸変性ポリアミド、および酸変性ポリイミドから選択される少なくとも1種以上の化合物であり、
前記A剤が、更に(A2)カルボキシル基及び感光性基を有する化合物を含有することを特徴とする保存方法。 - 前記(A1)カルボキシル基を有し感光性基を有さない化合物は、酸変性ポリイミドであることを特徴とする請求項9に記載の保存方法。
- 前記(B)カルボキシル基と反応する反応性基を有する化合物が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項9または10に記載の保存方法。
- 前記エポキシ樹脂が、B剤中で、室温(25℃)において、固体で存在することを特徴とする請求項11に記載の保存方法。
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