JP6006716B2 - 新規な絶縁膜及び絶縁膜付きプリント配線板 - Google Patents

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Description

本発明は、タックフリー性に優れ、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さい絶縁膜、絶縁膜付きプリント配線板に関するものである。
近年、電子機器や情報端末の高機能化、小型化、軽量化、薄型化への要求に伴いプリント配線板の高密度化、小型化、軽量化が進む中で、プリント配線板に用いられる絶縁膜へも高い信頼性や加工性が求められている。
プリント配線板の中でもフレキシブルプリント配線板は耐熱性、難燃性、電気絶縁信頼性や耐薬品性、機械特性に優れるポリイミドフィルムが用いられるため信頼性に優れ、プリント配線板の軽量化や薄型化に適しており、また、柔軟性にも優れるため狭い部分に折り曲げて組み込むことが可能となり、電子機器の小型化にも有利である。
フレキシブルプリント配線板の絶縁膜としては、例えば、ポリイミド等のフィルムに接着剤を塗布した接着剤付きカバーレイフィルムをパンチングなどの打ち抜き加工により開口部を設け、位置合わせをした後に熱プレス等で回路上に熱圧着することにより得られるカバーレイフィルム、ポリイミド樹脂等を有機溶媒に溶解させた溶液を回路上に直接塗布し、溶媒を乾燥させた後に硬化させることにより得られるカバーコート、また、酸変性エポキシアクリレートやエポキシ樹脂等を主体とした感光性樹脂組成物を回路上に直接塗布し、フォトリソグラフィーにより開口部の微細加工を施した後に硬化させることにより得られる感光性ソルダーレジストが用いられてきた。
しかし、カバーレイフィルムの場合、薄いフィルムに高精度な開口部を設けることは困難であり、また、張り合わせ時の位置合わせは手作業で行われる場合が多いため、位置精度が悪く、張り合わせの作業性も悪く、コスト高となっていた。また、カバーコートの場合、スクリーン印刷などの印刷技術により開口部とその他の部分を塗り分ける必要があるため高精度な開口部を設けることは困難であり、難燃性にも劣る問題があった。また、感光性ソルダーレジストの場合、フォトリソグラフィーにより開口部を形成できるため微細加工性に優れるものの、屈曲性等の柔軟性が悪く、硬化収縮が大きいためフレキシブルプリント配線板などの薄くて柔軟性に富む回路基板に積層した場合、基板の反りが大きくなる問題があった。
このフレキシブルプリント配線板の絶縁膜として、加工性、柔軟性や難燃性などの各種特性を両立することができる種々の提案がされている。
例えば、電気絶縁性と密着性の両方が優れ、更に耐熱性、柔軟性、低反り性、耐溶剤性、耐薬品性、耐屈曲性などに優れた新規な変性ポリイミド樹脂を含有する樹脂組成物及び硬化絶縁膜が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、印刷性、タックフリー性、つや消し性、電気絶縁特性及び被塗物との密着性などのバランスに優れた熱硬化性樹脂組成物の硬化物からなる絶縁膜が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
また、ハロゲン系難燃剤を用いずに十分な難燃性を確保することができ、十分な伸び率を有する絶縁膜を得られる感光性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
日本国公開特許公報「特開2006−307183号公報」 国際公開第2007/125806号 日本国公開特許公報「特開2008−134584号公報」
上記特許文献では、フレキシブルプリント配線板の絶縁膜の課題を解決する種々の方法が提案されている。しかし、特許文献1に記載されている樹脂組成物から得られる絶縁膜は、柔軟骨格を含有する変性ポリイミド樹脂を含有するため繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、電気絶縁信頼性、密着性、半田耐熱性、耐溶剤性に優れ、反りが小さいものの、難燃性に乏しく、また、塗膜乾燥後のベタツキが大きくタックフリー性に劣るため、塗膜乾燥後のプリント配線板同士を重ねた時の貼り付きが発生するという問題があった。また、特許文献2に記載されている熱硬化性樹脂組成物から得られる絶縁膜は、コアシェル多層構造を持つ有機微粒子を含有するため印刷性、つや消し性、タックフリー性、電気絶縁特性、密着性に優れるものの、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性や難燃性に乏しく、樹脂組成物を基材上に塗布、乾燥後の塗膜のタックフリー性も不充分である問題があった。また、特許文献3に記載されている感光性樹脂組成物から得られる絶縁膜は、ハロゲン系難燃剤を用いずに十分な難燃性を有し、電気絶縁信頼性、伸び、開口部の解像性に優れるものの、塗膜乾燥後のベタツキが大きくタックフリー性に劣り、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性に乏しいという問題があった。
本願発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、微粒子が分散した構造を有する絶縁膜であって、前記絶縁膜が(A)バインダーポリマーを含有し、前記微粒子が(B)球状有機ビーズ及び(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子であり、絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において、前記(B)が20〜50%の面積を占めることを特徴とする絶縁膜から、タックフリー性に優れ、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さい絶縁膜、絶縁膜付きプリント配線板が得られる知見を得、これらの知見に基づいて、本発明の第一の態様に達したものである。
また、本願発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、微粒子が分散した構造を有する絶縁膜であって、前記絶縁膜が(A)分子内にウレタン結合を有する化合物を含有し、前記微粒子が(B)球状有機ビーズ及び(C)リン元素を含有する微粒子であり、前記(B)球状有機ビーズが、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して前記(B)球状有機ビーズ領域の合計の長さが20〜80%であることを特徴とする絶縁膜から、タックフリー性に優れ、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さい絶縁膜、絶縁膜付きプリント配線板が得られる知見を得、これらの知見に基づいて、本発明の第二の態様に達したものである。
本願発明の第一の態様は以下の新規な構成の絶縁膜により上記課題を解決しうる。
すなわち、本願発明の第一の態様は、(A)バインダーポリマーを含有する化合物を含有する絶縁膜であって、前記絶縁膜は少なくとも(B)球状有機ビーズ、及び(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子を含有しており、前記(B)球状有機ビーズ及び前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子は、前記絶縁膜中に分散しており、前記絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において、前記(B)球状有機ビーズが20〜50%の面積を占めることを特徴とする絶縁膜である。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、前記(A)バインダーポリマーが、分子内にウレタン結合を含有する化合物であることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子が、リン元素を含有する微粒子であることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、絶縁膜の厚み方向の断面の125μm×15μmの任意の範囲において、前記(B)球状有機ビーズの半数以上が3〜15μmの粒子径で存在していることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、絶縁膜の厚み方向の断面の125μm×15μmの任意の範囲において、前記(B)球状有機ビーズの全数が15μm以下の粒子径で存在していることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、前記(B)球状有機ビーズの配合量が、(A)バインダーポリマー100重量部に対して30〜100重量部であることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、前記(B)球状有機ビーズが分子内にウレタン結合を含有する架橋球状有機ビーズであることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、絶縁膜の厚み方向の断面の125μm×15μmの任意の範囲において、前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子が1〜10μmの粒子径で存在していることが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、前記(C)リン元素を含有する微粒子が更にアルミニウム元素を含有することが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、更に(D)熱硬化性樹脂を含有することが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜では、更に(E)光重合開始剤を含有することが好ましい。
また、本願発明の第一の態様にかかる絶縁膜付きプリント配線板は、上記絶縁膜をプリント配線板に被覆してなるものである。
また、本願発明の第二の態様は以下の新規な構成の絶縁膜により上記課題を解決しうる。
すなわち、本願発明の第二の態様は、(A)分子内にウレタン結合を有する化合物を含有する絶縁膜であって、前記絶縁膜は少なくとも(B)球状有機ビーズ、及び(C)リン元素を含有する微粒子を含有しており、前記(B)球状有機ビーズ及び前記(C)リン元素を含有する微粒子は、前記絶縁膜中に分散しており、前記(B)球状有機ビーズが、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して前記(B)球状有機ビーズ領域の合計の長さが20〜80%であることを特徴とする絶縁膜である。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜では、前記(B)球状有機ビーズの少なくとも1個が、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、3〜15μmの長さであることが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜では、前記(B)球状有機ビーズの配合量が、(A)分子内にウレタン結合を有する化合物100重量部に対して30〜100重量部であることが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜では、前記(B)球状有機ビーズが分子内にウレタン結合を有する架橋球状有機ビーズであることが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜では、前記(C)リン元素を含有する微粒子の少なくとも1個が、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、1〜10μmの長さであることが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜では、前記(C)リン元素を含有する微粒子が更にアルミニウム元素を含有することが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜は、(D)熱硬化性樹脂を含有している樹脂組成物から得られることが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜は、(E)光重合開始剤を含有している樹脂組成物から得られることが好ましい。
また、本願発明の第二の態様にかかる絶縁膜付きプリント配線板は、上記絶縁膜がプリント配線板に被覆されたものである。
本願発明の第一の態様の絶縁膜は、以上のように、(A)バインダーポリマーを含有する絶縁膜であって、前記絶縁膜は少なくとも(B)球状有機ビーズ、及び(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子を含有しており、前記(B)球状有機ビーズ及び前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子は、前記絶縁膜中に分散しており、前記絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において、前記(B)球状有機ビーズが20〜50%の面積を占める構成を備えているので、本願発明の第一の態様の絶縁膜は、タックフリー性に優れ、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さい。従って、本願発明の第一の態様の絶縁膜は、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。
また、本願発明の第二の態様の絶縁膜は、以上のように、(A)分子内にウレタン結合を有する化合物を含有する絶縁膜であって、前記絶縁膜は少なくとも(B)球状有機ビーズ、及び(C)リン元素を含有する微粒子を含有しており、前記(B)球状有機ビーズ及び前記(C)リン元素を含有する微粒子は、前記絶縁膜中に分散しており、前記(B)球状有機ビーズが、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して前記(B)球状有機ビーズ領域の合計の長さが20〜80%である構成を備えているので、本願発明の第二の態様の絶縁膜は、タックフリー性に優れ、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さい。従って、本願発明の第二の態様の絶縁膜は、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。
本願発明の第一の態様に関して、微粒子が分散した構造を表している模式図である。 本願発明の第二の態様に関して、微粒子が分散した構造を表している模式図である。 フィルムの反り量を測定している模式図である。
(1.本願発明の第一の態様)
以下本願発明の第一の態様について、(I)絶縁膜、(II)絶縁膜の形成方法の順に詳細に説明する。
(I)絶縁膜
本願発明の絶縁膜とは、絶縁性を有する膜であり、好ましくは厚さが5〜50μmの膜である。
本願発明の絶縁膜の厚さは、任意の方法により測定することができるが、例えば、JIS K 5400 3.5に準拠した方法で測定することができる。上記範囲内に厚さを制御することにより、絶縁膜の柔軟性、電気絶縁信頼性が優れるため好ましい。厚さが5μm以下の場合は絶縁膜の電気絶縁信頼性が低下する場合があり、厚さが50μm以上の場合は絶縁膜の柔軟性が低下する場合がある。
ここで、本願発明の絶縁膜は、各種特性に優れる事を、本発明者らは見出したが、これは、以下の理由によるのではないかと推測している。つまり、本願発明の絶縁膜は微粒子が分散した構成を有しているため、絶縁膜表面にも凹凸が形成されタックフリー性に優れる。また、前記絶縁膜が(A)バインダーポリマーを含有するため、バインダーポリマーの柔軟性骨格により柔軟性に優れる。また、特に、前記(A)が分子内にウレタン結合を含有する化合物である場合には、ウレタン結合由来の柔軟性骨格により柔軟性に優れる。また、前記微粒子が(B)球状有機ビーズの場合は、球状ビーズであるため絶縁膜内で凝集が発生し難く、また有機物であるためマトリックスとなる絶縁膜との親和性に優れ、絶縁膜の機械的強度の低下が発生しない。また、前記微粒子が(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子の場合は、絶縁膜に対して優れた難燃性を付与できると共に、絶縁膜内でフィラー成分として存在するため絶縁膜の耐熱性や電気絶縁信頼性の低下を招かず、更に絶縁膜からのブリードアウトが発生しないため、部品実装部の接点障害や絶縁膜加工工程の汚染・コンタミを抑制することができる。また、前記(B)成分が絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において、20〜50%の面積を占めるため、絶縁膜表面に効果的に凹凸を形成することが可能となりタックフリー性に特に優れ、また、(B)成分による充填効果が得られるため絶縁膜の反りが低下し、(B)成分による応力緩和効果や破壊靱性の向上により繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上する。更に、驚くべきことに、一般的にはフィラー成分を高充填すると繰り返し折り曲げに耐える柔軟性が低下するが、(B)成分表面から(A)成分が内部に染み込むため、(A)成分と(B)成分との界面で強固な接着性が得られ、20〜50%の面積を占める程高充填して用いた場合でも繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟な絶縁膜が得られると推測している。
以下、(A)バインダーポリマー、(B)球状有機ビーズ、(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子、(D)熱硬化性樹脂、(E)光重合開始剤、その他成分、(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況、絶縁膜の厚み方向の断面の(B)成分が占める面積について説明する。
<(A)バインダーポリマー>
本願発明の(A)バインダーポリマーとは、有機溶媒に対して可溶性であり、重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下のポリマーである。
上記有機溶媒とは、特に限定されないが、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができる。さらに必要に応じて、これらの有機極性溶媒とキシレンあるいはトルエンなどの芳香族炭化水素とを組み合わせて用いることもできる。
更に、例えばメチルモノグライム(1,2-ジメトキシエタン)、メチルジグライム(ビス(2-メトキシエテル)エーテル)、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)、メチルテトラグライム(ビス[2-(2-メトキシエトキシエチル)]エーテル)、エチルモノグライム(1,2-ジエトキシエタン)、エチルジグライム(ビス(2-エトキシエチル)エーテル)、ブチルジグライム(ビス(2-ブトキシエチル)エーテル)等の対称グリコールジエーテル類、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、n―プロピルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(別名、カルビトールアセテート、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル))、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、1,3―ブチレングリコールジアセテート等のアセテート類や、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、1,3―ジオキソラン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールものエチルエーテル等のエーテル類の溶剤が挙げられる。
有機溶媒に対して可溶性となる指標である有機溶媒溶解性は、有機溶媒100重量部に対して溶解するバインダーポリマーの重量部として測定することが可能であり、有機溶媒100重量部に対して溶解するバインダーポリマーの重量部が5重量部以上であれば有機溶媒に対して可溶性とすることができる。有機溶媒溶解性測定方法は、特に限定されないが、例えば、有機溶媒100重量部に対してバインダーポリマーを5重量部添加し、40℃で1時間攪拌後、室温まで冷却して24時間以上放置し、不溶解物や析出物の発生なく均一な溶液であることを確認する方法で測定することができる。
本願発明の(A)成分の重量平均分子量は、例えば、以下の方法で測定することができる。
(重量平均分子量測定)
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)
上記範囲内に重量平均分子量を制御することにより、得られる硬化膜の柔軟性、耐薬品性が優れるため好ましい。重量平均分子量が1,000以下の場合は、柔軟性や耐薬品性が低下する場合があり、重量平均分子量が1,000,000以上の場合は感光性樹脂組成物の粘度が高くなる場合がある。
本願発明の(A)成分は、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。中でも分子内にウレタン結合を含有する化合物であるポリウレタン系樹脂やポリ(メタ)アクリル系樹脂を用いた場合、(A)成分が吸油性を持つ(B)成分の内部に染み込み易くなるため、(A)成分と(B)成分との界面で強固な接着性が得られ、(A)成分及び(B)成分を含む感光性樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化膜の柔軟性、耐折れ性が向上し、硬化膜の反りが小さくなるため好ましい。
<分子内にウレタン結合を含有する化合物>
本願発明に好適に用いられる分子内にウレタン結合を含有する化合物とは、分子内に少なくとも1つのウレタン結合を含有する有機化合物である。
本願発明の絶縁膜が分子内にウレタン結合を含有する化合物を含有することは任意の方法で確認することが可能であるが、例えば、斜め切削装置等を用いて絶縁膜表面数μmを削り取り、得られた絶縁膜の切片の連続相を顕微赤外吸収スペクトル法(μIR)で分析し、1715〜1730cm−1付近にウレタン結合内のC=O間の伸縮振動由来のスペクトルの有無を確認する方法が挙げられる。
(斜め切削装置)
装置:ダイプラ・ウィンテス株式会社製SAICAS DN−20S型相当品
切り刃:素材/ダイヤモンド、刃幅0.3mm、すくい角20°、にげ角10°
測定モード:低圧モード
(顕微赤外吸収スペクトル分析)
装置:Thermo SCIENTIFIC社製 NICOLET6700/NICOLET(CONTINUμM)相当品
測定領域:700〜4000cm−1
検出器:MCT
分解能:4cm−1
積算回数:500回
測定法:透過法
また、上記方法に加えて、上記得られた絶縁膜の切片を用いて熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析(PyGC/MS)を行い、検出したピークのMSスペクトルをライブラリ検索し成分定性し、ウレタン結合を生成させる原料であるジイソシアネート化合物由来のピークの有無を確認する方法を実施することにより、確認精度を向上させることが可能である。
(熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析)
装置:Agilent tschnologies社製 GC/MS−5973N相当品カラム:J&W社製 DB−5MS 0.25mmφ×30m(0.25μm)
カラム温度:35℃(5minホールド)→10℃/min→290℃(19.5minホールド)
キャリヤー:ヘリウム 1mL/min
注入法:スプリット(1:50)
注入口温度:290℃
インターフェイス温度:290℃
熱分解装置:日本分析工業株式会社製 JCI−22型パイロライザー相当品
熱分解条件:250℃×0.5min
本願発明の分子内にウレタン結合を含有する化合物は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、下記一般式(1)
Figure 0006006716
(式中、Rは2価の有機基を示す)
で示されるジオール化合物と、下記一般式(2)
Figure 0006006716
(式中、Xは2価の有機基を示す)
で示されるジイソシアネート化合物を反応させることにより、下記一般式(3)
Figure 0006006716
(式中、R及びXはそれぞれ独立に2価の有機基を示し、nは1以上の整数を示す)で示されるウレタン結合を含有する繰り返し単位を含有する構造として得られる。
上記ジオール化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等のアルキレンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、テトラメチレングリコールとネオペンチルグリコールとのランダム共重合体等のポリオキシアルキレンジオール、多価アルコールと多塩基酸とを反応させて得られるポリエステルジオール、カーボネート骨格を有するポリカーボネートジオール、γ−ブチルラクトン、ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン類を開環付加反応させて得られるポリカプロラクトンジオール、ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記ジイソシアネート化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、ジフェニルメタン−2,4′−ジイソシアネート、3,2′−又は3,3′−又は4,2′−又は4,3′−又は5,2′−又は5,3′−又は6,2′−又は6,3′−ジメチルジフェニルメタン−2,4′−ジイソシアネート、3,2′−又は3,3′−又は4,2′−又は4,3′−又は5,2′−又は5,3′−又は6,2′−又は6,3′−ジエチルジフェニルメタン−2,4′−ジイソシアネート、3,2′−又は3,3′−又は4,2′−又は4,3′−又は5,2′−又は5,3′−又は6,2′−又は6,3′−ジメトキシジフェニルメタン−2,4′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−3,3′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−3,4′−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4′−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−4,4′−ジイソシアネート、トリレン−2,4−ジイソシアネート、トリレン−2,6−ジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート、4,4′−[2,2−ビス(4−フェノキシフェニル)プロパン]ジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート化合物、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート化合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記分子内にウレタン結合を含有する化合物は、更に(a1)(メタ)アクリロイル基、(a2)カルボキシル基及び(a3)イミド基からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機基を含有してもよい。(a1)(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基のことであり、(a1)(メタ)アクリロイル基を含有する場合は絶縁膜が感光性樹脂組成物から得られる場合、感光性が向上するため短時間での紫外線照射で硬化させることが可能となる。また、(a2)カルボキシル基を含有する場合は絶縁膜に熱硬化性樹脂が含まれる場合、カルボキシル基と熱硬化性樹脂との反応により絶縁膜の耐熱性や高温高湿条件下での電気絶縁信頼性が向上させることが可能となる。また、(a3)イミド基を含有する場合は絶縁膜の耐熱性、難燃性や高温高湿条件下での電気絶縁信頼性が向上させることが可能となる。
ここで、(a1)(メタ)アクリロイル基を含有する分子内にウレタン結合を含有する化合物は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記ジオール化合物、上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(4)
Figure 0006006716
(式中、Rはm+1価の有機基を示し、Rは水素又はアルキル基を示す。mは1〜3の整数を示す)
で示される水酸基及び少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物及び/又は下記一般式(5)
Figure 0006006716
(式中、Xはl+1価の有機基を示し、Xは水素又はアルキル基を示す。lは1〜3の整数を示す)
で示されるイソシアネート基及び少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物を反応させることにより得られる。
上記水酸基及び少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、o−フェニルフェノールグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシフェニル(メタ)アクリレート、2−(4−ヒドロキシフェニル)エチル(メタ)アクリレート、N−メチロールアクリルアミド、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンジルアクリルアミド等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記イソシアネート基及び少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、2−(2−メタクリロイルオキシエチルオキシ)エチルイソシアネート等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
また、(a2)カルボキシル基を含有する分子内にウレタン結合を含有する化合物は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記ジオール化合物、上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(6)
Figure 0006006716
(式中、Rは3価の有機基を示す)
で示される2つの水酸基及び1つのカルボキシル基を含有する化合物を反応させることにより得られる。
上記2つの水酸基及び1つのカルボキシル基を含有する化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシメプロピル)プロピオン酸、2,3−ジヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)ブタン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ブタン酸、2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,4−ジヒドロキシ−3,3−ジメチルブタン酸、2,3−ジヒドロキシヘキサデカン酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、3,5−ジヒドロキシ安息香酸等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
また、(a3)イミド基を含有する分子内にウレタン結合を含有する化合物は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記ジオール化合物、上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(7)
Figure 0006006716
(式中、Yは4価の有機基を示す)
で示されるテトラカルボン酸二無水物を反応させることにより得られる。
上記テトラカルボン酸二無水物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、3,3’,4,4’―ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’―オキシジフタル酸二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3´,4,4´−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’―ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’―ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4―ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物等のテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記分子内にウレタン結合を含有する化合物の合成方法は、上記ジオール化合物と上記ジイソシアネート化合物との配合量を、水酸基数とイソシアネート基数との比率が、イソシアネート基/水酸基=0.5以上2.0以下になるように配合し、無溶媒あるいは有機溶媒中で反応させることで得られる。
また、2種類以上のジオール化合物を用いる場合、ジイソシアネート化合物との反応は、2種類以上のジオール化合物を混合した後に行ってもよいし、それぞれのジオール化合物とジイソシアネート化合物とを別個に反応させてもよい。また、ジオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させた後に、得られた末端イソシアネート化合物をさらに他のジオール化合物と反応させ、さらにこれをジイソシアネート化合物と反応させてもよい。また、2種類以上のジイソシアネート化合物を用いる場合も同様である。このようにして、所望の分子内にウレタン結合を含有する化合物を製造することができる。
上記ジオール化合物と上記ジイソシアネート化合物との反応温度は、40〜160℃とすることが好ましく、60〜150℃とすることがより好ましい。40℃未満では反応時間が長くなり過ぎ、160℃を超えると反応中に三次元化反応が生じてゲル化が起こり易い。反応時間は、バッチの規模、採用される反応条件により適宜選択することができる。また、必要に応じて、三級アミン類、アルカリ金属、アルカリ土類金属、錫、亜鉛、チタニウム、コバルト等の金属又は半金属化合物等の触媒存在下に反応を行っても良い。
上記反応は、無溶媒で反応させることもできるが、反応を制御する為には、有機溶媒系で反応させることが望ましく、例えば有機溶媒としては、上記<(A)バインダーポリマー>の項目で挙げられたものが使用できる。
反応の際に用いられる有機溶媒量は、反応溶液中の溶質重量濃度すなわち溶液濃度が5重量%以上90重量%以下となるような量とすることが望ましい。反応溶液中の溶質重量濃度は、更に好ましくは、10重量%以上80重量%以下となることが望ましい。溶液濃度が5%以下の場合には、重合反応が起こりにくく反応速度が低下すると共に、所望の構造物質が得られない場合がある。
<ポリ(メタ)アクリル系樹脂>
本願発明に好適に用いられる上記ポリ(メタ)アクリル系樹脂とは、有機溶媒に対して可溶性であり、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸エステル誘導体を共重合させることにより得られる繰り返し単位を含有している、重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下のポリマーである。
上記ポリ(メタ)アクリル系樹脂は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸エステル誘導体を溶媒中、ラジカル重合開始剤存在下で反応させることにより得られる。
上記(メタ)アクリル酸エステル誘導体は、特に限定はされないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ターシャリーブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。これら(メタ)アクリル酸エステル誘導体の中でも、特に(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチルを用いることが、感光性樹脂組成物の硬化膜の柔軟性と耐薬品性の観点から好ましい。
上記ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリルなどのアゾ系化合物、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイドなどの有機過酸化物、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩、過酸価水素等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記ラジカル重合開始剤の使用量は、使用するモノマー100重量部に対して0.001〜5重量部とすることが好ましく、0.01〜1重量部とすることがより好ましい。0.001重量部より少ない場合では反応が進行しにくく、5重量部より多い場合では分子量が低下する場合がある。
上記反応の際に用いられる溶媒量は、反応溶液中の溶質重量濃度すなわち溶液濃度が5重量%以上90重量%以下となるような量とすることが好ましく、20重量%以上70重量%以下とすることがより好ましい。溶液濃度が5%より少ない場合では重合反応が起こりにくく反応速度が低下すると共に、所望の構造物質が得られない場合があり、また、溶液濃度が90重量%より多い場合では反応溶液が高粘度となり反応が不均一となる場合がある。
上記反応温度は、20〜120℃とすることが好ましく、50〜100℃とすることがより好ましい。20℃より低い温度の場合では反応時間が長くなり過ぎ、120℃を超えると急激な反応の進行や副反応に伴う三次元架橋によるゲル化を招く恐れがある。反応時間は、バッチの規模、採用される反応条件により適宜選択することができる。
<(B)球状有機ビーズ>
本願発明の(B)球状有機ビーズとは、炭素を含む球状ポリマーで、楕円状のものも含まれる。
本願発明の(B)成分の平均粒子径は、例えば、以下の方法で体積基準のメジアン径(積算分布値50%に対する粒子径)として測定することができる。
(平均粒子径測定)
装置:株式会社堀場製作所製 LA−950V2相当品
測定方式:レーザー回折/散乱式
本願発明の(B)成分の平均粒子径は、3〜15μmとすることが、絶縁膜の柔軟性、耐薬品性が優れるため好ましい。平均粒子径が3μmより小さい場合は、絶縁膜表面に効果的に凹凸が形成されず、タックフリー性に劣る場合があり、平均粒子径が15μm以上の場合は耐折れ性の低下や、微細パターン形成時の開口部に粒子が露出し解像性不良になる場合がある。
本願発明の(B)成分は、特に限定はされないが、例えば、ポリメタクリル酸メチル系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGM−0600、GM−0600W、架橋ポリメタクリル酸メチル系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGM−0801S、GM−0807S、GM−1001−S、GM−1007S、GM−1505S−S、GMX−0610、GMX−0810、GMP−0800、GMDM−050M、GMDM−080M、GMDM−100M、GMDM−150M、積水化成品工業株式会社製の製品名テクポリマーMBX−5、MBX−8、MBX−12、架橋ポリメタクリル酸ブチル系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGB−05S、GB−08S、GB−10S、GB−15S、積水化成品工業株式会社製の製品名テクポリマーBM30X−5、BM30X−8、架橋アクリル系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGMP−0820、アクリルコポリマー系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGBM−55COS、架橋スチレン系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGS−0605、GS−1105、積水化成品工業株式会社製の製品名テクポリマーSBX−6、SBX−8、架橋ポリアクリル酸エステル系有機ビーズとしては、積水化成品工業株式会社製の製品名テクポリマーABX−8、AF10X−8、AFX−15、ARX−15、ナイロン系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールGPA−550、シリコーン系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールSI−020、SI−030、SI−045、架橋シリコーン系球状有機ビーズとしては、ガンツ化成株式会社製の製品名ガンツパールSIG−070、架橋ウレタン系球状有機ビーズとしては、大日精化工業株式会社製の商品名ダイミックビーズUCN−8070CMクリヤー、UCN−8150CMクリヤー、UCN−5070Dクリヤー、UCN−5150Dクリヤー、根上工業株式会社製の商品名アートパールC−100透明、C−200透明、C−300透明、C−300WA、C−400透明、C−400WA、C−600透明、C−800透明、C−800WA、P−400T、P−800T、U−600T、CF−600T、JB−400T、JB−800T、CE−400T、CE−800T等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明の(B)成分は、上記球状有機ビーズの中でも、特に分子内にウレタン結合を含有する架橋球状有機ビーズを用いることが、絶縁膜の反り低下、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性の向上、(A)成分との接着性の向上のために好ましい。
本願発明の(B)成分の配合量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して30〜100重量部、より好ましくは40〜80重量部とすることにより、得られる絶縁膜表面に効果的に凹凸を形成することが可能となりタックフリー性に優れ、(B)成分による充填硬化が得られるため絶縁膜の反りが低下し、応力緩和効果や破壊靱性の向上により繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上する。(B)成分が30重量部より少ない場合はタックフリー性や繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性に劣る場合があり、100重量部より多い場合は難燃性や樹脂組成物溶液を塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生する場合がある。
<(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子>
本願発明の(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子とは、構造中に少なくとも1つのリン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を有している微粒子である。
本願発明の絶縁膜は、(C)成分を含有することにより、絶縁膜に対して優れた難燃性を付与できると共に、絶縁膜内でフィラー成分として存在するため絶縁膜の耐熱性や電気絶縁信頼性の低下を招かず、更に絶縁膜からのブリードアウトが発生しないため、部品実装部の接点障害や絶縁膜加工工程の汚染・コンタミを抑制することができる。
本願発明の(C)成分の平均粒子径は、例えば、上記(B)成分と同様の方法で測定することができる。
本願発明の(C)成分の平均粒子径は、1〜10μmとすることが、絶縁膜の柔軟性、難燃性が優れるため好ましい。平均粒子径が1μmより小さい場合は、絶縁膜表面に効果的に凹凸が形成されず、タックフリー性に劣る場合があり、平均粒子径が10μm以上の場合は耐折れ性の低下や、微細パターン形成時の開口部に粒子が露出し解像性不良になる場合がある。
本願発明の(C)成分は、特に限定はされないが、リン元素を含有する微粒子としては、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラミンリン酸塩、ホスフィン酸塩が挙げられ、アルミニウム元素を含有する微粒子としては、例えば、水酸化アルミニウムが挙げられ、マグネシウム元素を含有する微粒子としては、例えば、水酸化マグネシウム等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
上記リン元素を含有する微粒子の中でも、特にホスフィン酸塩を用いることが、絶縁膜に対して優れた難燃性を付与できると共に、絶縁膜からのブリードアウトが少ないため、接点障害や工程汚染を抑制することができるため好ましい。
上記ホスフィン酸塩とは、下記一般式(8)で示される化合物である。
Figure 0006006716
(式中、R及びRは、それぞれ独立に直鎖状または枝分かれした炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基を示し、Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na及びKからなる群の少なくとも1種より選択される金属類を示し、tは1〜4の整数である。)
上記ホスフィン酸塩は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスジフェニルホスフィン酸アルミニウム、ビスジエチルホスフィン酸亜鉛、ビスメチルエチルホスフィン酸亜鉛、ビスジフェニルホスフィン酸亜鉛、ビスジエチルホスフィン酸チタニル、ビスメチルエチルホスフィン酸チタニル、ビスジフェニルホスフィン酸チタニル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。
上記リン元素を含有する微粒子が更にアルミニウム元素を含有することが、高い難燃性が得られる点で好ましく、中でも特に、アルミニウム元素を含有するトリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウムを用いた場合、さらに高い難燃性が得られるため好ましい。
また、アルミニウム元素を含有する微粒子としては、ギブサイト型水酸化アルミニウム、ベーマイト型水酸化アルミニウム、トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスジフェニルホスフィン酸アルミニウムが挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。上記アルミニウム元素を含有する微粒子を含有する場合、絶縁膜中でフィラーとして存在するため、絶縁膜のガラス転移温度の低下を引き起こすことなく、優れた難燃性を付与することができるため好ましい。
また、マグネシウム元素を含有する微粒子としては、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウムが挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。上記マグネシウム元素を含有する微粒子を含有する場合、絶縁膜中でフィラーとして存在するため、絶縁膜のガラス転移温度の低下を引き起こすことなく、優れた難燃性を付与することができるため好ましい。
本願発明の(C)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して20〜80重量部、より好ましくは25〜75重量部とすることにより、得られる硬化膜の難燃性、電気絶縁信頼性に優れる。(E)成分が20重量部より少ない場合は難燃性に劣る場合があり、80重量部より多い場合は樹脂組成物溶液を塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生する場合がある。
<(D)熱硬化性樹脂>
本願発明の(D)熱硬化性樹脂とは、分子内に少なくとも1つの熱硬化性の有機基を含有する化合物である。
本願発明の(D)熱硬化性樹脂を含有する絶縁膜とは、樹脂組成物中に(D)成分が含まれたものを使用して得られた絶縁膜である。
本願発明の絶縁膜は、(D)成分を含有することにより、絶縁膜に対して優れた耐熱性、電気絶縁信頼性を付与できると共に、絶縁膜と各種基材、銅箔、熱硬化性接着剤との密着性を向上させることができる。
上記(D)成分は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂、ブロックイソシアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスアリルナジイミド樹脂、ポリエステル樹脂(例えば不飽和ポリエステル樹脂等)、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂、ビニルエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、シアネート樹脂(例えばシアネートエステル樹脂等)、ユリア樹脂、グアナミン樹脂、スルホアミド樹脂、アニリン樹脂、ポリウレア樹脂、チオウレタン樹脂、ポリアゾメチン樹脂、エピスルフィド樹脂、エン−チオール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、これらの共重合体樹脂、これら樹脂を変性させた変性樹脂、又はこれらの樹脂同士もしくは他の樹脂類との混合物等が挙げられる。
上記(D)成分は、上記熱硬化性樹脂の中でも、特に多官能エポキシ樹脂を用いることが、絶縁膜に対して耐熱性を付与できると共に、金属箔等の導体や回路基板に対する接着性を付与することができるため好ましい。
上記多官能エポキシ樹脂とは、分子内に少なくとも2つのエポキシ基を含有する化合物であり、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER828、jER1001、jER1002、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−4100E、アデカレジンEP−4300E、日本化薬株式会社製の商品名RE−310S、RE−410S、DIC株式会社製の商品名エピクロン840S、エピクロン850S、エピクロン1050、エピクロン7050、東都化成株式会社製の商品名エポトートYD−115、エポトートYD−127、エポトートYD−128、ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER806、jER807、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−4901E、アデカレジンEP−4930、アデカレジンEP−4950、日本化薬株式会社製の商品名RE−303S、RE−304S、RE−403S,RE−404S、DIC株式会社製の商品名エピクロン830、エピクロン835、東都化成株式会社製の商品名エポトートYDF−170、エポトートYDF−175S、エポトートYDF−2001、ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、DIC株式会社製の商品名エピクロンEXA−1514、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jERYX8000、jERYX8034,jERYL7170、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−4080E、DIC株式会社製の商品名エピクロンEXA−7015、東都化成株式会社製の商品名エポトートYD−3000、エポトートYD−4000D、ビフェニル型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jERYX4000、jERYL6121H、jERYL6640、jERYL6677、日本化薬株式会社製の商品名NC−3000、NC−3000H、フェノキシ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER1256、jER4250、jER4275、ナフタレン型エポキシ樹脂としては、DIC株式会社製の商品名エピクロンHP−4032、エピクロンHP−4700、エピクロンHP−4200、日本化薬株式会社製の商品名NC−7000L、フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER152、jER154、日本化薬株式会社製の商品名EPPN−201−L、DIC株式会社製の商品名エピクロンN−740、エピクロンN−770、東都化成株式会社製の商品名エポトートYDPN−638、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、DIC株式会社製の商品名エピクロンN−660、エピクロンN−670、エピクロンN−680、エピクロンN−695、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名EPPN−501H、EPPN−501HY、EPPN−502H、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名XD−1000、DIC株式会社製の商品名エピクロンHP−7200、アミン型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER604、jER630、東都化成株式会社の商品名エポトートYH−434、エポトートYH−434L、三菱ガス化学株式会社製の商品名TETRAD−X、TERRAD−C、可とう性エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名jER871、jER872、jERYL7175、jERYL7217、DIC株式会社製の商品名エピクロンEXA−4850、ウレタン変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEPU−6、アデカレジンEPU−73、アデカレジンEPU−78−11、ゴム変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEPR−4023、アデカレジンEPR−4026、アデカレジンEPR−1309、キレート変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名アデカレジンEP−49−10、アデカレジンEP−49−20、複素環含有エポキシ樹脂としては、日産化学株式会社製の商品名TEPIC等が挙げられる。
本願発明の絶縁膜には、上記熱硬化性樹脂の硬化剤として、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、アミノ樹脂、ユリア樹脂、メラミン、ジシアンジアミド等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
また、硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、トリフェニルホスフィン等のホスフィン系化合物;3級アミン系、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエタノールアミン等のアミン系化合物;1,8−ジアザ−ビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムテトラフェニルボレート等のボレート系化合物等、イミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;2−メチルイミダゾリン、2−エチルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリン等のイミダゾリン類;2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン等のアジン系イミダゾール類等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
<(E)光重合開始剤>
本願発明の(E)光重合開始剤とは、UVなどのエネルギーによって活性化し、ラジカル重合性基の反応を開始・促進させる化合物である。
本願発明の(E)光重合開始剤を含有する絶縁膜とは、樹脂組成物中に(E)成分が含まれたものを使用して得られた絶縁膜である。
本願発明の絶縁膜は、(E)成分を含有することにより、絶縁膜に対して優れた感光性を付与することができるため、絶縁膜に紫外線を照射することにより硬化反応を促進させることが可能となり、絶縁膜の微細加工性、耐薬品性を向上させることができる。
上記(E)成分は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、ミヒラ−ズケトン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’,4’’−トリス(ジメチルアミノ)トリフェニルメタン、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ジイミダゾール、アセトフェノン、ベンゾイン、2−メチルベンゾイン、ベンゾインメチルエ−テル、ベンゾインエチルエ−テル、ベンゾインイソプロピルエ−テル、ベンゾインイソブチルエ−テル、2−t−ブチルアントラキノン、1,2−ベンゾ−9,10−アントラキノン、メチルアントラキノン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジアセチルベンジル、ベンジルジメチルケタ−ル、ベンジルジエチルケタ−ル、2(2’−フリルエチリデン)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2[2’(5’’−メチルフリル)エチリデン]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2,6−ジ(p−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノン、4,4’−ジアジドカルコン、ジ(テトラアルキルアンモニウム)−4,4’−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルフォネ−ト、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド、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、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−ケトン、ビス(n5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、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)]、ヨード二ウム,(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]−ヘキサフルオロフォスフェート(1−)、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−エチルヘキシル−4−ジメチルアミノベンゾエート、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)等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
<その他成分>
本願発明の絶縁膜には、さらに必要に応じてラジカル重合性化合物、充填剤、接着助剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤、重合禁止剤等の各種添加剤を加えることができる。
上記ラジカル重合性化合物とは、ラジカル重合開始剤により重合反応が進行するラジカル重合性基を分子内に含有する化合物である。その中でも分子内に不飽和二重結合を少なくとも1つ有する樹脂であることが好ましい。さらには、上記不飽和二重結合は、(メタ)アクリロイル基、もしくはビニル基であることが好ましい。
上記ラジカル重合性化合物としては、例えばビスフェノールF EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールA EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールS EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールF EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、ビスフェノールA EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、ビスフェノールS EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、ラウリルアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジメタクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、1 − アクリロイルオキシプロピル−2−フタレート、イソステアリルアクリレート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルアクリレート、ノニルフェノキシエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−メキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールメタクリレート、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、2,2−水添ビス[4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル]プロパン、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、エトキシ化トチメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トチメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸トリ(エタンアクリレート)、ペンタスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタスリトールテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、イソシアヌル酸トリアリル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアリルエーテル、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、トリアリル1,3,5−ベンゼンカルボキシレート、トリアリルアミン、トリアリルシトレート、トリアリルフォスフェート、アロバービタル、ジアリルアミン、ジアリルジメチルシラン、ジアリルジスルフィド、ジアリルエーテル、ザリルシアルレート、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、1,3−ジアリロキシ−2−プロパノール、ジアリルスルフィドジアリルマレエート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジメタクリレート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジアクリレート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。特に、ジアクリレートあるいはジメタクリレートの一分子中に含まれるEO(エチレンオキサイド)の繰り返し単位が2〜50モル含有されるものを用いた場合、感光性樹脂組成物のアルカリ水溶液に代表される水系現像液への溶解性が向上し、現像時間が短縮されるので好ましい。
上記充填剤としては、シリカ、マイカ、タルク、硫酸バリウム、ワラストナイト、炭酸カルシウムなどの微細な無機充填剤が挙げられる。
上記消泡剤としては、例えば、アクリル系化合物、ビニル系化合物、ブタジエン系化合物等が挙げられる。
上記レベリング剤としては、例えば、アクリル系化合物、ビニル系化合物等が挙げられる。
上記着色剤としては、例えば、フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物、カーボンブラック等が挙げられる。
上記接着助剤(密着性付与剤ともいう。)としては、シランカップリング剤、トリアゾール系化合物、テトラゾール系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。
上記重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル等が挙げられる。
本願発明の絶縁膜は、(C)リン、アルミニウム、マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子を含むため難燃性に優れているが、より高い難燃効果を得るために他の難燃剤を加えてもよい。難燃剤としては、例えば、含ハロゲン系化合物、リン系化合物、メラミン系化合物等を添加することができる。上記各種添加剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
<(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況>
本願発明の(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散しているとは、絶縁膜の厚み方向の断面において(B)成分がそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域として観察され、且つ(C)成分がそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域として観察されることである。ここで、(B)成分同士、(C)成分同士、又は(B)成分と(C)成分は、それぞれ独立して観察されることが好ましいが、本願発明の効果を損なわない範囲であれば隣接して観察されても良い。ここで、本願発明の効果を損なわない範囲とは、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、(B)成分同士、(C)成分同士、又は(B)成分と(C)成分領域の合計の長さが絶縁膜の厚み以下の範囲である。
本願発明の絶縁膜は、(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散しているため、得られる絶縁膜表面に効果的に凹凸を形成することが可能となりタックフリー性に優れ、(B)成分によって充填効果が得られるため絶縁膜の反りが低下し、応力緩和効果や破壊靱性の向上により繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上し、(C)成分によって絶縁膜に対して優れた難燃性を付与できると共に、絶縁膜内でフィラー成分として存在するため絶縁膜の耐熱性や電気絶縁信頼性の低下を招かず、更に絶縁膜からのブリードアウトが発生しないため、部品実装部の接点障害や絶縁膜加工工程の汚染・コンタミを抑制することができる。
本願発明の(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散していることについて図1を用いて説明する。図1に示されるように、絶縁膜1の厚み方向の断面中に連続相2と(B)成分からなるそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域である分散相3、及び(C)成分からなるそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域である分散相4が存在する構成となっている。ここで、絶縁膜の厚み方向の断面とは、絶縁膜がプリント配線板などの基材5に積層されている場合、絶縁膜の表面から基材方向に向かう軸方向に沿って切り取られた面のことである。
本願発明の(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散していることは任意の方法で確認することが可能であるが、例えば、下記のように絶縁膜を含むプリント配線板を熱硬化性樹脂で包埋し、厚み方向の断面をイオンビームで研磨して絶縁膜の断面出しを行い、絶縁膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察する方法が挙げられる。
(絶縁膜の断面出し)
絶縁膜がプリント配線板などの基材に積層されている場合、5mm×3mmの範囲をカッターナイフで切り出し、エポキシ系包埋樹脂及びカバーガラスを使用して切り出した積層体の絶縁膜側表面及び積層体の基材側表面の両面に保護膜層及びカバーガラス層を形成した後、絶縁膜の厚み方向の断面をイオンビームによるクロスセクションポリッシャ加工を行った。
(クロスセクションポリッシャ加工)
使用装置:日本電子株式会社製 SM−09020CP相当品
加工条件:加速電圧 6kV
(絶縁膜の断面観察)
上記得られた絶縁膜の厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡により観察を行った。
(走査型電子顕微鏡観察)
使用装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ製 S−3000N相当品
観察条件:加速電圧 15kV
検出器:反射電子検出(組成モード)
倍率:1000倍
ここで用いた反射電子検出(組成モード)は、観察領域の平均原子番号の差がコントラストに強く反映されるため、重元素が存在する領域が明るく(白く)、軽元素が存在する領域が暗く(黒く)観察される。よって炭素、水素、酸素、窒素等の比較的軽元素から構成される有機物で、球状である(B)成分は暗い(黒い)円状領域として観察され、比較的重元素であるリン、アルミニウム、マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有し、不定形である(C)成分は薄暗い(グレーの)又は明るい(白い)、円状又は多角状領域として観察される。
また、絶縁膜の厚み方向の断面中の(B)成分領域を上記(A)成分と同様の顕微赤外吸収スペクトル法(μIR)で分析し、1715〜1730cm−1付近にウレタン結合内のC=O間の伸縮振動由来のスペクトルの有無を確認することにより、(B)成分が分子内にウレタン結合を有することを確認することが出来る。
また、絶縁膜の厚み方向の断面中の(C)成分領域を走査型電子顕微鏡−X線マイクロアナライザー(SEM−EPMA)で分析することにより、(C)成分が含有する元素の情報を得ることができるため、リン、アルミニウム、マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素が含有されることを確認することができる。
(走査型電子顕微鏡−X線マイクロアナライザー分析)
使用装置:株式会社堀場製作所製 EMAX−7000相当品
分析条件:加速電圧 15kV 積算時間900秒
本願発明における(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況は、測定ばらつき及び異常検出を防止するために、任意の点を決めてそこから5μm間隔で10点測定し、測定値の最大値と最小値を切り捨てた残りの値を平均した値を測定し、場所を変えて3回測定すればよい。
<絶縁膜の厚み方向の断面の(B)成分が占める面積>
本願発明の絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において(B)成分が占める面積は任意の方法で測定することが可能であるが、例えば、上記(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散していることを確認する方法において、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜部分の任意の125μm×15μmの範囲において観察された、全ての(B)成分領域の面積の総合計として測定することができる。
たとえば、(B)成分領域が円状の場合、(B)成分領域の面積(S1)の測定方法は、(B)成分領域の半径(r1)を測定し、下記計算式で計算した面積として測定すればよい。
S1=3.14*(r1)
また、(B)成分領域が楕円状の場合、(B)成分領域の面積(S2)の測定方法は、(B)成分領域の中心を通る軸に沿った最大長さ(a)と最小長さ(b)を実測し、下記計算式で計算した面積として測定すればよい。
S2=3.14*(a/2)*(b/2)
また、(B)成分領域の半分以下が部分的に125μm×15μmの範囲に入っている場合、(B)成分領域の面積(S3)の測定方法は、(B)成分領域の125μm×15μmの範囲に入っている半円状部分の曲線部分の中央点である頂点から出発し、125μm×15μmの範囲に入っていない部分も含めた(B)成分領域の中心までの距離である半径(r2)を測定し、上記半径を測定するために引いた直線上において、125μm×15μmの範囲に入っている部分を、半径(r2)から引いた長さ(c)を測定し、下記計算式で計算した面積として測定すればよい。
S3=(r2)*Arccos(c/r2)−c*√{(r2)−c)}
また、(B)成分領域の半分以上が部分的に125μm×15μmの範囲に入っている場合、(B)成分領域の面積(S4)の測定方法は、(B)成分領域の125μm×15μmの範囲に入っていない半円状部分の曲線部分の中央点である頂点から出発し、125μm×15μmの範囲に入っている部分も含めた(B)成分領域の中心までの距離である半径(r3)を測定し、上記半径を測定するために引いた直線上において、125μm×15μmの範囲に入ってない部分を、半径(r3)から引いた長さ(d)を測定し、下記計算式で計算した面積として測定すればよい。
S4=3.14*(r3)−[(r3)*Arccos(d/r3)−d*√{(r3)−d)}]
上記方法により測定した(B)成分の面積は、絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において20〜50%の面積を占めていることが必須である。前記範囲内にあることにより、絶縁膜表面に効果的に凹凸を形成することが可能となりタックフリー性に優れ、(B)成分による充填硬化が得られるため絶縁膜の反りが低下し、応力緩和効果や破壊靱性の向上により繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上する。(B)成分の占める面積が20%より少ない場合はタックフリー性や繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性に劣る場合があり、50%より多い場合は難燃性や絶縁膜を形成するために樹脂組成物溶液を塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生する場合がある。
ここで(B)成分の絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲における面積の割合は、測定ばらつき及び異常検出を防止するために場所を変えて3回測定した場合、少なくとも1回、20〜50%の範囲に入っていてもよいし、3回とも上記範囲に入ってもよい。
本願発明の絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において、前記(B)球状有機ビーズが20〜50%の面積を占めることを実現するための手段の例としては、例えば、(B)成分の配合量が(A)バインダーポリマー100重量部に対して30〜100重量部であるようにすることが好ましい。
(II)絶縁膜の形成方法
本願発明の絶縁膜は、上記(A)〜(C)成分及び必要に応じて(D)成分、(E)成分、その他成分を混合して樹脂組成物を得た後、この樹脂組成物を基材上に塗布・乾燥後、必要に応じて露光・現像により微細開口部を形成後、加熱処理を行うことにより得られることができる。
混合方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、3本ロール、ビーズミル、ボールミル等の一般的な混練装置を用いて行われる。この中でも、特に3本ロールを用いて粉砕・分散させて混同した場合、(C)成分が均一な大きさになるため好ましい。混合後の樹脂組成物中の各成分の粒子径はJIS K 5600−2−5で規定されたゲージを用いる方法で測定することができる。また粒度分布測定装置を使用すれば、平均粒子径、粒子径、粒度分布を測定することができる。
次いで上記得られた樹脂組成物を用いて以下の方法により硬化膜を得ることができる。先ず、上記樹脂組成物を基材に塗布し乾燥する。基材への塗布はスクリ−ン印刷、カ−テンロ−ル、リバ−スロ−ル、スプレーコーティング、スピンナーを利用した回転塗布等により行うことができる。塗布膜(好ましくは厚み:5〜100μm、特に10〜100μm)の乾燥は120℃以下、好ましくは40〜100℃で行う。
次いで、必要に応じて乾燥後、乾燥塗布膜にネガ型のフォトマスクを置き、紫外線、可視光線、電子線などの活性光線を照射して露光する。次いで、未露光部分をシャワー、パドル、浸漬または超音波等の各種方式を用い、現像液で現像することにより微細開口部を得ることができる。なお、現像装置の噴霧圧力や流速、エッチング液の温度によりパターンが露出するまでの時間が異なる為、適宜最適な装置条件を見出すことが望ましい。
上記現像液としては、アルカリ水溶液を使用することが好ましい。この現像液には、メタノ−ル、エタノ−ル、n−プロパノ−ル、イソプロパノ−ル、N−メチル−2−ピロリドン等の水溶性有機溶媒が含有されていてもよい。上記のアルカリ水溶液を与えるアルカリ性化合物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアンモニウムイオンの、水酸化物または炭酸塩や炭酸水素塩、アミン化合物などが挙げられ、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、N−メチルジエタノ−ルアミン、N−エチルジエタノ−ルアミン、N,N−ジメチルエタノ−ルアミン、トリエタノ−ルアミン、トリイソプロパノ−ルアミン、トリイソプロピルアミンなどを挙げることができ、水溶液が塩基性を呈するものであればこれ以外の化合物も当然使用することができる。また、現像液の温度は樹脂組成物の組成や、アルカリ現像液の組成に依存しており、一般的には0℃以上80℃以下、より一般的には、10℃以上60℃以下で使用することが好ましい。
上記現像工程によって形成した微細開口部は、リンスして不用な残分を除去する。リンス液としては、水、酸性水溶液などが挙げられる。
次いで、加熱処理を行う。加熱処理を行うことにより、耐熱性・耐薬品性に富む硬化膜を得ることができる。硬化膜の厚みは、基材厚み等を考慮して決定されるが、2〜50μm程度であることが好ましい。このときの最終加熱処理温度は配線等の酸化を防ぎ、基材との密着性を低下させないことを目的として100℃以上250℃以下であることが好ましく、更に好ましくは120℃以上200℃以下であり、特に好ましくは130℃以上180℃以下である。加熱処理温度が高くなると配線等の酸化劣化が進み、基材との密着性が低下する場合がある。
本願発明の絶縁膜は、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さいため、フレキシブル基板の絶縁膜として特に適しているのである。また更には、各種配線被覆保護剤、耐熱性接着剤、電線・ケーブル絶縁被膜等にも用いられる。
(2.本願発明の第二の態様)
以下本願発明の第二の態様について、(I)絶縁膜、(II)絶縁膜の形成方法の順に詳細に説明する。
(I)絶縁膜
本願発明の絶縁膜とは、絶縁性を有する膜であり、好ましくは厚さが5〜50μmの膜である。
本願発明の絶縁膜の厚さは、任意の方法により測定することができるが、例えば、JIS K 5400 3.5に準拠した方法で測定することができる。上記範囲内に厚さを制御することにより、絶縁膜の柔軟性、電気絶縁信頼性が優れるため好ましい。厚さが5μm以下の場合は絶縁膜の電気絶縁信頼性が低下する場合があり、厚さが50μm以上の場合は絶縁膜の柔軟性が低下する場合がある。
ここで、本願発明の絶縁膜は、各種特性に優れる事を、本発明者らは見出したが、これは、以下の理由によるのではないかと推測している。つまり、本願発明の絶縁膜は微粒子が分散した構成を有しているため、絶縁膜表面にも凹凸が形成されタックフリー性に優れる。また、前記絶縁膜が(A)分子内にウレタン結合を有する化合物を含有するため、ウレタン結合由来の柔軟性骨格により柔軟性に優れる。また、前記微粒子が(B)球状有機ビーズの場合は、球状ビーズであるため絶縁膜内で凝集が発生し難く、また有機物であるためマトリックスとなる絶縁膜との親和性に優れ、絶縁膜の機械的強度の低下が発生しない。また、前記微粒子が(C)リン元素を含有する微粒子の場合は、絶縁膜に対して優れた難燃性を付与できると共に、絶縁膜内でフィラー成分として存在するため絶縁膜の耐熱性や電気絶縁信頼性の低下を招かず、更に絶縁膜からのブリードアウトが発生しないため、部品実装部の接点障害や絶縁膜加工工程の汚染・コンタミを抑制することができる。また、前記(B)球状有機ビーズが、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して前記(B)球状有機ビーズ領域の合計の長さが20〜80%であるため、絶縁膜表面に効果的に凹凸を形成することが可能となりタックフリー性に特に優れ、また、(B)成分による充填効果が得られるため絶縁膜の反りが低下し、(B)成分による応力緩和効果や破壊靱性の向上により繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上する。更に、驚くべきことに、一般的にはフィラー成分を高充填すると繰り返し折り曲げに耐える柔軟性が低下するが、(B)成分表面から(A)成分が内部に染み込むため、(A)成分と(B)成分との界面で強固な接着性が得られ、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して前記(B)球状有機ビーズ領域の合計の長さが20〜80%である程高充填した用いた場合でも繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟な絶縁膜が得られると推測している。
以下、(A)分子内にウレタン結合を有する化合物、(B)球状有機ビーズ、(C)リン元素を含有する微粒子、(D)熱硬化性樹脂、(E)光重合開始剤、その他成分、(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況、及び絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合について説明する。
<(A)分子内にウレタン結合を有する化合物>
本願発明の(A)分子内にウレタン結合を有する化合物とは、分子内に少なくとも1つのウレタン結合を有する有機化合物である。
本願発明の絶縁膜が(A)成分を含有することは任意の方法で確認することが可能であるが、例えば、斜め切削装置等を用いて絶縁膜表面数μmを削り取り、得られた絶縁膜の切片の連続相を顕微赤外吸収スペクトル法(μIR)で分析し、1715〜1730cm−1付近にウレタン結合内のC=O間の伸縮振動由来のスペクトルの有無を確認する方法が挙げられる。なお、斜め切削装置は、上述の(1.本願発明の第一の態様)中の説明と同一であるため、説明を省略する。
また、上記方法に加えて、上記得られた絶縁膜の切片を用いて熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析(PyGC/MS)を行い、検出したピークのMSスペクトルをライブラリ検索し成分定性し、ウレタン結合を生成させる原料であるジイソシアネート化合物由来のピークの有無を確認する方法を実施することにより、確認精度を向上させることが可能である。ここで、熱分解ガスクロマトグラフィー/質量分析も上述の(1.本願発明の第一の態様)中の説明と同一であるため、説明を省略する。
本願発明の(A)成分は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、下記一般式(1)
Figure 0006006716
(式中、Rは2価の有機基を示す)
で示されるジオール化合物と、下記一般式(2)
Figure 0006006716
(式中、Xは2価の有機基を示す)
で示されるジイソシアネート化合物を反応させることにより、下記一般式(3)
Figure 0006006716
(式中、R及びXはそれぞれ独立に2価の有機基を示し、nは1以上の整数を示す)で示されるウレタン結合を有する繰り返し単位を含有する構造として得られる。
本願発明のジオール化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、上述の(1.本願発明の第一の態様)中に記載のものと同一のものを挙げることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明のジイソシアネート化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、上述の(1.本願発明の第一の態様)中に記載のものと同一のものを挙げることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明の(A)分子内にウレタン結合を有する化合物は、更に(a1)(メタ)アクリロイル基、(a2)カルボキシル基及び(a3)イミド基からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機基を含有してもよい。(a1)(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基及び/又はメタクリロイル基のことであり、(a1)(メタ)アクリロイル基を含有する場合は絶縁膜が感光性樹脂組成物から得られる場合、感光性が向上するため短時間での紫外線照射で硬化させることが可能となる。また、(a2)カルボキシル基を含有する場合は絶縁膜に熱硬化性樹脂が含まれる場合、カルボキシル基と熱硬化性樹脂との反応により絶縁膜の耐熱性や高温高湿条件下での電気絶縁信頼性が向上させることが可能となる。また、(a3)イミド基を含有する場合は絶縁膜の耐熱性、難燃性や高温高湿条件下での電気絶縁信頼性が向上させることが可能となる。
ここで、(a1)(メタ)アクリロイル基を含有する(A)成分は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記ジオール化合物、上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(4)
Figure 0006006716
(式中、Rはm+1価の有機基を示し、Rは水素又はアルキル基を示す。mは1〜3の整数を示す)
で示される水酸基及び少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物及び/又は下記一般式(5)
Figure 0006006716
(式中、Xはl+1価の有機基を示し、Xは水素又はアルキル基を示す。lは1〜3の整数を示す)
で示されるイソシアネート基及び少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物を反応させることにより得られる。
本願発明の水酸基及び少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、上述の(1.本願発明の第一の態様)中に記載のものと同一のものを挙げることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明のイソシアネート基及び少なくとも一つの(メタ)アクリロイル基を含有する化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、2−(2−メタクリロイルオキシエチルオキシ)エチルイソシアネート等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
また、(a2)カルボキシル基を含有する(A)成分は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記ジオール化合物、上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(6)
Figure 0006006716
(式中、Rは3価の有機基を示す)
で示される2つの水酸基及び1つのカルボキシル基を含有する化合物を反応させることにより得られる。
本願発明の2つの水酸基及び1つのカルボキシル基を含有する化合物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、上述の(1.本願発明の第一の態様)中に記載のものと同一のものを挙げることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
また、(a3)イミド基を含有する(A)成分は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記ジオール化合物、上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(7)
Figure 0006006716
(式中、Yは4価の有機基を示す)
で示されるテトラカルボン酸二無水物を反応させることにより得られる。
本願発明のテトラカルボン酸二無水物は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、上述の(1.本願発明の第一の態様)中に記載のものと同一のものを挙げることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明の(A)分子内にウレタン結合を有する化合物の合成方法は、例えばジオール化合物とジイソシアネート化合物との配合量を、水酸基数とイソシアネート基数との比率が、イソシアネート基/水酸基=0.5以上2.0以下になるように配合し、無溶媒あるいは有機溶媒中で反応させることで得られる。
また、2種類以上のジオール化合物を用いる場合、ジイソシアネート化合物との反応は、2種類以上のジオール化合物を混合した後に行ってもよいし、それぞれのジオール化合物とジイソシアネート化合物とを別個に反応させてもよい。また、ジオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させた後に、得られた末端イソシアネート化合物をさらに他のジオール化合物と反応させ、さらにこれをジイソシアネート化合物と反応させてもよい。また、2種類以上のジイソシアネート化合物を用いる場合も同様である。このようにして、所望の(A)分子内にウレタン結合を有する化合物を製造することができる。
ジオール化合物とジイソシアネート化合物との反応温度は、40〜160℃とすることが好ましく、60〜150℃とすることがより好ましい。40℃未満では反応時間が長くなり過ぎ、160℃を超えると反応中に三次元化反応が生じてゲル化が起こり易い。反応時間は、バッチの規模、採用される反応条件により適宜選択することができる。また、必要に応じて、三級アミン類、アルカリ金属、アルカリ土類金属、錫、亜鉛、チタニウム、コバルト等の金属又は半金属化合物等の触媒存在下に反応を行っても良い。
上記反応は、無溶媒で反応させることもできるが、反応を制御する為には、有機溶媒系で反応させることが望ましく、例えば有機溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、あるいはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどを挙げることができる。さらに必要に応じて、これらの有機極性溶媒とキシレンあるいはトルエンなどの芳香族炭化水素とを組み合わせて用いることもできる。
更に、例えばメチルモノグライム(1,2-ジメトキシエタン)、メチルジグライム(ビス(2-メトキシエテル)エーテル)、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)、メチルテトラグライム(ビス[2-(2-メトキシエトキシエチル)]エーテル)、エチルモノグライム(1,2-ジエトキシエタン)、エチルジグライム(ビス(2-エトキシエチル)エーテル)、ブチルジグライム(ビス(2-ブトキシエチル)エーテル)等の対称グリコールジエーテル類、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、n―プロピルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(別名、カルビトールアセテート、酢酸2-(2-ブトキシエトキシ)エチル))、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、1,3―ブチレングリコールジアセテート等のアセテート類や、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、1,3―ジオキソラン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールものエチルエーテル等のエーテル類の溶剤を用いることもできる。中でも、副反応が生じにくいことから、対称グリコールジエーテル類を用いることが好ましい。
反応の際に用いられる溶剤量は、反応溶液中の溶質重量濃度すなわち溶液濃度が5重量%以上90重量%以下となるような量とすることが望ましい。反応溶液中の溶質重量濃度は、更に好ましくは、10重量%以上80重量%以下となることが望ましい。溶液濃度が5%以下の場合には、重合反応が起こりにくく反応速度が低下すると共に、所望の構造物質が得られない場合がある。
<(B)球状有機ビーズ>
本願発明の(B)球状有機ビーズとは、炭素を含む球状ポリマーで、楕円状のものも含まれる。本(B)球状有機ビーズは、上述の(1.本願発明の第一の態様)における説明と同一であるため、ここではその記載を援用するとし、説明を省略する。
<(C)リン元素を含有する微粒子>
本願発明の(C)リン元素を含有する微粒子とは、構造中に少なくとも1つのリン元素を有している微粒子である。
本願発明の(C)成分の平均粒子径は、例えば、上記(B)成分と同様の方法で測定することができる。
本願発明の(C)成分の平均粒子径は、1〜10μmとすることが、絶縁膜の柔軟性、難燃性が優れるため好ましい。平均粒子径が1μmより小さい場合は、絶縁膜表面に効果的に凹凸が形成されず、タックフリー性に劣る場合があり、平均粒子径が10μm以上の場合は耐折れ性の低下や、微細パターン形成時の開口部に粒子が露出し解像性不良になる場合がある。
本願発明の(C)成分は、特に限定はされないが、例えば、ポリリン酸アンモニウム、メラミンリン酸塩、ホスフィン酸塩等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
本願発明の(C)成分は、上記リン元素を含有する微粒子の中でも、特にホスフィン酸塩を用いることが、絶縁膜に対して優れた難燃性を付与できると共に、絶縁膜からのブリードアウトが少ないため、接点障害や工程汚染を抑制することができるため好ましい。
本願発明のホスフィン酸塩とは、下記一般式(8)で示される化合物である。
Figure 0006006716
(式中、R及びRは、それぞれ独立に直鎖状または枝分かれした炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基を示し、Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na及びKからなる群の少なくとも1種より選択される金属類を示し、tは1〜4の整数である。)
本願発明のホスフィン酸塩は、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスジフェニルホスフィン酸アルミニウム、ビスジエチルホスフィン酸亜鉛、ビスメチルエチルホスフィン酸亜鉛、ビスジフェニルホスフィン酸亜鉛、ビスジエチルホスフィン酸チタニル、ビスメチルエチルホスフィン酸チタニル、ビスジフェニルホスフィン酸チタニル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。本願発明の(C)リン元素を含有する微粒子が更にアルミニウム元素を含有することが、高い難燃性が得られる点で好ましく、中でも特に、アルミニウム元素を含有するトリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウムを用いた場合、さらに高い難燃性が得られるため好ましい。
本願発明の(C)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して20〜80重量部、より好ましくは25〜75重量部とすることにより、得られる硬化膜の難燃性、電気絶縁信頼性に優れる。(E)成分が20重量部より少ない場合は難燃性に劣る場合があり、80重量部より多い場合は樹脂組成物溶液を塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生する場合がある。
<(D)熱硬化性樹脂>
本願発明の(D)熱硬化性樹脂とは、分子内に少なくとも1つの熱硬化性の有機基を含有する化合物である。本(D)熱硬化性樹脂は、上述の(1.本願発明の第一の態様)における説明と同一であるため、ここではその記載を援用するとし、説明を省略する。
<(E)光重合開始剤>
本願発明の(E)光重合開始剤とは、UVなどのエネルギーによって活性化し、ラジカル重合性基の反応を開始・促進させる化合物である。本(E)光重合開始剤は、上述の(1.本願発明の第一の態様)における説明と同一であるため、ここではその記載を援用するとし、説明を省略する。
<その他成分>
本願発明の絶縁膜には、さらに必要に応じてラジカル重合性化合物、充填剤、接着助剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤、重合禁止剤等の各種添加剤を加えることができる。本<その他成分>についても、上述の(1.本願発明の第一の態様)における説明と同一であるため、ここではその記載を援用するとし、説明を省略する。
なお、本願発明の絶縁膜は、(C)リン元素を含有する微粒子を含むため難燃性に優れているが、より高い難燃効果を得るために他の難燃剤を加えてもよい。難燃剤としては、例えば、含ハロゲン系化合物、リン系化合物、金属水酸化物、メラミン系化合物等を添加することができる。上記各種添加剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用できる。
<(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況>
本願発明の(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散しているとは、絶縁膜の厚み方向の断面において(B)成分がそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域として観察され、且つ(C)成分がそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域として観察されることである。ここで、(B)成分同士、(C)成分同士、又は(B)成分と(C)成分は、それぞれ独立して観察されることが好ましいが、本願発明の効果を損なわない範囲であれば隣接して観察されても良い。ここで、本願発明の効果を損なわない範囲とは、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、(B)成分同士、(C)成分同士、又は(B)成分と(C)成分領域の合計の長さが絶縁膜の厚み以下の範囲である。
本願発明の(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散していることについて図2を用いて説明する。図2に示されるように、絶縁膜1の厚み方向の断面中に連続相2と(B)成分からなるそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域である分散相3、及び(C)成分からなるそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域である分散相4’が存在する構成となっている。ここで、絶縁膜の厚み方向の断面とは、絶縁膜がプリント配線板などの基材5に積層されている場合、絶縁膜の表面から基材方向に向かう軸方向に沿って切り取られた面のことである。
本願発明の(B)成分及び(C)成分が絶縁膜中に分散していることは任意の方法で確認することが可能であるが、例えば、下記のように絶縁膜を含むプリント配線板を熱硬化性樹脂で包埋し、厚み方向の断面をイオンビームで研磨して絶縁膜の断面出しを行い、絶縁膜の断面を走査型電子顕微鏡で観察する方法が挙げられる。
(絶縁膜の断面出し)
絶縁膜がプリント配線板などの基材に積層されている場合、5mm×3mmの範囲をカッターナイフで切り出し、エポキシ系包埋樹脂及びカバーガラスを使用して切り出した積層体の絶縁膜側表面及び積層体の基材側表面の両面に保護膜層及びカバーガラス層を形成した後、絶縁膜の厚み方向の断面をイオンビームによるクロスセクションポリッシャ加工を行った。
(クロスセクションポリッシャ加工)
使用装置:日本電子株式会社製 SM−09020CP相当品
加工条件:加速電圧 6kV
(絶縁膜の断面観察)
上記得られた絶縁膜の厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡により観察を行った。
(走査型電子顕微鏡観察)
使用装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ製 S−3000N相当品
観察条件:加速電圧 15kV
検出器:反射電子検出(組成モード)
倍率:1000倍
ここで用いた反射電子検出(組成モード)は、観察領域の平均原子番号の差がコントラストに強く反映されるため、重元素が存在する領域が明るく(白く)、軽元素が存在する領域が暗く(黒く)観察される。よって炭素、水素、酸素、窒素等の比較的軽元素から構成される有機物で、球状である(B)成分は暗い(黒い)円状領域として観察され、比較的重元素であるリン元素を含有し、不定形である(C)成分は薄暗い(グレーの)円状又は多角状領域として観察される。
また、絶縁膜の厚み方向の断面中の(B)成分領域を上記(A)成分と同様の顕微赤外吸収スペクトル法(μIR)で分析し、1715〜1730cm−1付近にウレタン結合内のC=O間の伸縮振動由来のスペクトルの有無を確認することにより、(B)成分が分子内にウレタン結合を有することを確認することが出来る。
また、絶縁膜の厚み方向の断面中の(C)成分領域を走査型電子顕微鏡−X線マイクロアナライザー(SEM−EPMA)で分析することにより、(C)成分が含有する元素の情報を得ることができるため、リン元素が含有されることを確認することができる。
(走査型電子顕微鏡−X線マイクロアナライザー分析)
使用装置:株式会社堀場製作所製 EMAX−7000相当品
分析条件:加速電圧 15kV 積算時間900秒
また、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上における(B)成分の長さについて図2を用いて説明する。図2に示されるように、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜1の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面7に向かって基材面7と直交するように引いた線6上において観察された(B)成分領域の長さd1及びd2が、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上における(B)成分の長さとなっている。
本願発明における前記(B)成分の長さは、少なくとも1個が3〜15μmであることが、絶縁膜の柔軟性、耐薬品性が優れるため好ましい。前記(B)成分の長さが3μmより小さい場合は、絶縁膜表面に効果的に凹凸が形成されず、タックフリー性に劣る場合があり、15μm以上の場合は微細パターン形成時の開口部に粒子が露出し、解像性不良になる場合がある。ここで前記(B)成分の長さは、測定ばらつき及び異常検出を防止するために、任意の点を決めてそこから5μm間隔で10点測定し、測定値の最大値と最小値を切り捨てた残りの値を平均した値を測定し、場所を変えて3回測定すればよい。
また、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上における(C)成分の長さも上記(B)成分の長さと同様の方法により測定することができる。
本願発明における前記(C)成分の長さは、少なくとも1個が1〜10μmであることが、絶縁膜の柔軟性、耐薬品性が優れるため好ましい。前記(C)成分の長さが1μmより小さい場合は、絶縁膜表面に効果的に凹凸が形成されず、タックフリー性に劣る場合があり、10μm以上の場合は耐折れ性の低下や、微細パターン形成時の開口部に粒子が露出し解像性不良になる場合がある。ここで前記(C)成分の長さは、測定ばらつき及び異常検出を防止するために、任意の点を決めてそこから5μm間隔で10点測定し、測定値の最大値と最小値を切り捨てた残りの値を平均した値を測定し、場所を変えて3回測定すればよい。
<絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合>
本願発明の絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合について図2を用いて説明する。図2に示されるように、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜1の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面7に向かって基材面7と直交するように引いた線6上において観察された(B)成分領域の長さd1及びd2の合計が、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上における(B)成分領域の合計の長さである。
また、絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合(%)は、下記計算式により算出することが出来る。
((B)成分領域の合計の長さ/絶縁膜領域の長さ)×100
上記方法により測定した絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合は、20〜80%の割合を占めていることが必須であり、20〜70%の割合を占めていることが好ましい。前記範囲内にあることにより、絶縁膜表面に効果的に凹凸を形成することが可能となりタックフリー性に優れ、(B)成分による充填効果が得られるため絶縁膜の反りが低下し、応力緩和効果や破壊靱性の向上により繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上する。(B)成分領域の占める長さが20%より少ない場合はタックフリー性や繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性に劣り、80%より多い場合は難燃性や絶縁膜を形成するために樹脂組成物溶液を塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生する。
ここで絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合は、測定ばらつき及び異常検出を防止するために、任意の位置を決めてそこから5μm間隔で10点測定し、測定値の最大値と最小値を切り捨てた残りの値を平均した値を測定し、場所を変えて3回測定した場合、少なくとも1回、20〜80%の範囲に入っていてもよいし、3回とも上記範囲に入ってもよい。
本願発明の絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合が20〜80%となることを実現するための手段の例としては、例えば、上記(B)成分が絶縁膜中に分散していることを確認する方法において、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように1本の線を引き、線上の(B)成分領域の少なくとも1個の長さが3〜15μmとなるようにすることや、(B)成分の配合量が(A)分子内にウレタン結合を有する化合物100重量部に対して30〜100重量部であるようにすることが好ましい。
(II)絶縁膜の形成方法
本願発明の絶縁膜は、上記(A)〜(C)成分及び必要に応じて(D)成分、(E)成分、その他成分を混合して樹脂組成物を得た後、この樹脂組成物を基材上に塗布・乾燥後、必要に応じて露光・現像により微細開口部を形成後、加熱処理を行うことにより得られることができる。本絶縁膜の形成方法は、上述の(1.本願発明の第一の態様)における説明と同一であるため、ここではその記載を援用するとし、説明を省略する。
本願発明の絶縁膜は、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さいため、フレキシブル基板の絶縁膜として特に適しているのである。また更には、各種配線被覆保護剤、耐熱性接着剤、電線・ケーブル絶縁被膜等にも用いられる。
以下本願発明を実施例により具体的に説明するが本願発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
(a.本願発明の第一の態様に関する実施例)
(合成例1a)
<(A)バインダーポリマー1>
攪拌機、温度計、及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)30.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート10.31g(0.050モル)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら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50.00g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、重量平均分子量2000)及び2−ヒドロキシエチルメタクリレート6.51g(0.050モル)をメチルトリグライム(30.00g)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℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合及びメタクリロイル基を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は53%、重量平均分子量は5,200であった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は下記の方法で測定した。
<固形分濃度>
JIS K 5601−1−2に従って測定を行った。尚、乾燥条件は170℃×1時間の条件を選択した。
<重量平均分子量>
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
(合成例2a)
<(A)バインダーポリマー2>
攪拌機、温度計、及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)30.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート10.31g(0.050モル)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら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50.00g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、重量平均分子量2000)及び2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸3.70g(0.025モル)をメチルトリグライム30.00g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℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合及びカルボキシル基を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は52%、重量平均分子量は5,600、固形分の酸価は22mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は合成例1aと同様の方法で、酸価は下記の方法で測定した。
<酸価>
JIS K 5601−2−1に従って測定を行った。
(合成例3a)
<(A)バインダーポリマー3>
攪拌機、温度計、滴下漏斗、及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12.0g(0.14モル)、メタクリル酸ベンジル28.0g(0.16モル)、メタクリル酸ブチル60.0g(0.42モル)、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0.5g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時間攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にカルボキシル基を含有するアクリル系樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は50%、重量平均分子量は48,000、固形分の酸価は78mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は合成例1aと同様の方法で、酸価は合成例2aと同様の方法で測定した。
(実施例1a〜7a)
<樹脂組成物の調製>
合成例で得られた(A)成分、(B)球状有機ビーズ、(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子、(D)熱硬化性樹脂、(E)光重合開始剤、その他成分、及び有機溶媒を添加して樹脂組成物を作製した。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。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成した樹脂溶液に含まれる溶剤も含めた全溶剤量である。樹脂組成物ははじめに一般的な攪拌翼のついた攪拌装置で混合し、その後3本ロールで2回パスし均一な溶液とした。グラインドメーターにて樹脂組成物中に含まれる各成分の粒子径を測定したところ、いずれも15μm以下であった。得られた樹脂組成物を脱泡装置で樹脂組成物中の泡を完全に脱泡して下記評価を実施した。
Figure 0006006716
<1>大日精化工業株式会社製 球状有機ビーズ(分子内にウレタン結合を含有する架橋球状有機ビーズ)の製品名、平均粒子径7μm
<2>クラリアントジャパン株式会社製 リン及びアルミニウム元素を含有する微粒子(ジエチルホスフィン酸アルミニウム塩)の製品名、平均粒子径2.5μm
<3>昭和電工株式会社製 アルミニウム元素を含有する微粒子(水酸化アルミニウム)の製品名、平均粒子径1.0μm
<4>タテホ化学工業株式会社製 マグネシウム元素を含有する微粒子(水酸化マグネシウム)の製品名、平均粒子径1.0μm
<5>日産化学株式会社製 熱硬化性樹脂(トリグリシジルイソシアヌレート)の製品名<6>BASFジャパン株式会社製 光重合開始剤の製品名
<7>日立化成工業株式会社製 EO変性ビスフェノールAジメタクリレートの製品名
<8>共栄社化学株式会社製 ブタジエン系消泡剤の製品名
<ポリイミドフィルム上への硬化膜の形成>
上記樹脂組成物を、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分乾燥した後、300mJ/cm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/mm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30分加熱硬化させてポリイミドフィルム上に硬化膜を形成した積層体を得た。
<硬化膜の評価>
上記得られた硬化膜について、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。
(i)(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況
上記<ポリイミドフィルム上への硬化膜の作成>の項目と同様の方法で得られた硬化膜を形成した積層体において、5mm×3mmの範囲をカッターナイフで切り出し、エポキシ系包埋樹脂及びカバーガラスを使用して切り出した積層体の絶縁膜側表面及びポリイミドフィルム側表面の両面に保護膜層及びカバーガラス層を形成した後、絶縁膜の厚み方向の断面をイオンビームによるクロスセクションポリッシャ加工を行った。
使用装置:日本電子株式会社製 SM−09020CP相当品
加工条件:加速電圧 6kV
上記得られた絶縁膜の厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡により観察を行った。
使用装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ製 S−3000N相当品
観察条件:加速電圧 15kV
検出器:反射電子検出(組成モード)
倍率:1000倍
○:(B)成分がそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域として観察され、且つ(C)成分がそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域として観察される。
×:(B)成分がそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域として観察されない、又は、(C)成分がそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域として観察されない。
(ii)絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において存在している(B)成分が占める面積の割合
上記(i)の項目と同様の観察方法で、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜部分の任意の125μm×15μmの範囲において観察された、全ての(B)成分領域の最大長さを実測し、実測した長さより算出した(B)成分領域の面積の総合計を算出し、125μm×15μmの範囲における面積割合を測定した。
(iii)絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において存在している(B)成分の粒子径
上記(i)の項目と同様の観察方法で実測された、各(B)成分の最大長さを粒子径とし、絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において存在している(B)成分の中で最大粒子の粒子径、最小粒子の粒子径、3〜15μmの粒子径を持つ(B)成分の全(B)成分中における割合を測定した。
(iv)絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において存在している(C)成分の粒子径
上記(i)の項目と同様の観察方法で実測された、各(C)成分の最大長さを粒子径とし、絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において存在している(C)成分の中で最大粒子の粒子径、最小粒子の粒子径を測定した。
(v)タックフリー性
上記樹脂組成物を、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分乾燥して溶媒乾燥後の塗膜を作製した。塗膜のタックフリー性の評価方法は、作製した溶媒乾燥後の塗膜付きフィルムを50mm×30mmの短冊に切り出して、塗膜を内側にして塗膜面同士を重ね合わせ、重ね合わせた部分に300gの荷重を3秒間のせた後、荷重を取り除き、塗膜面を引き剥がした時の状態を観察した。
○:塗膜同士の貼り付きがなく、塗膜に貼り付き跡も残っていない。
△:塗膜同士が少し貼り付き、塗膜に貼り付き跡が残っている。
×:塗膜同士が完全に貼り付いて引き剥がせない。
(vi)耐折れ性
上記<ポリイミドフィルム上への硬化膜の作製>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厚みの絶縁膜積層フィルムを作製した。絶縁膜積層フィルムの耐折れ性の評価方法は、絶縁膜積層フィルムを50mm×10mmの短冊に切り出して、絶縁膜を外側にして25mmのところで180°に折り曲げ、折り曲げ部に5kgの荷重を3秒間のせた後、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。
○:折り曲げ回数5回で絶縁膜にクラックが無いもの。
△:折り曲げ回数3回で絶縁膜にクラックが無いもの。
×:折り曲げ1回目に絶縁膜にクラックが発生するもの。
(vii)電気絶縁信頼性
フレキシブル銅貼り積層版(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>の項目と同様の方法で櫛形パターン上に20μm厚みの絶縁膜を作製し試験片の作成を行った。85℃、85%RH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。
(viii)半田耐熱性
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厚みの絶縁膜積層フィルムを作製した。
得られた絶縁膜積層フィルムを260℃で完全に溶解してある半田浴に絶縁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。
○:絶縁膜に異常がない。
×:絶縁膜に膨れや剥がれなどの異常が発生する。
(ix)反り
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厚みの絶縁膜積層フィルムを作製した。
得られた絶縁膜積層フィルムを50mm×50mmの面積に切り出して平滑な台の上に絶縁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3に示す。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、筒状に丸まる場合は×とした。
(x)難燃性
プラスチック材料の燃焼性試験規格UL94VTM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25NPI)両面に25μm厚みの絶縁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、燃焼性試験用の筒を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するもの。
Figure 0006006716
(比較例1a)
上記実施例1aの樹脂組成物おいて、(B)球状有機ビーズの配合量を20.0重量部とした以外は実施例1aと同様の方法で評価を行った。評価結果を表3に記載する。
(比較例2a)
攪拌機、温度計、窒素導入管、ディーンスタークレシバー及び冷却管を備えた反応容器に、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8g(0.20モル)、3−アミノプロパノール30g(0.40モル)、及びジメチルアセトアミド200ミリリットルを仕込み、窒素雰囲気下、100℃で1時間撹拌した。次いで、トルエン50ミリリットルを加え、180℃4時間加熱し、イミド化反応により生じた水をトルエンと共沸により除いた。反応溶液を水2リットルに投入して、生じた沈殿を濾取し、水洗後減圧乾燥し、2官能性水酸基末端イミドオリゴマー粉末43.16gを得た。次いで、攪拌機、温度計、及び窒素導入管を備えた反応容器に、ポリカーボネートジオール(株式会社クラレ製、製品名クラレポリオールC−2015、重量平均分子量2000)29.94g(0.015モル)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸1.01g(7.50ミリモル)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート8.53g(34.09ミリモル)、イソホロン13.7gを仕込み、窒素雰囲気下、80℃で1.5時間撹拌した。次いで、上記調製した2官能性水酸基末端イミドオリゴマー6.13g(15.00ミリモル)、イソホロン31.9gを加え、80℃で1.5時間撹拌した。得られたウレタン樹脂溶液の固形分濃度は50重量%、数平均分子量は26000であった。上記得られたウレタン樹脂溶液に、ウレタン樹脂100質量部に対してエポキシ樹脂(ダイセル化学工業株式会社製、製品名エポリードPB3600、エポキシ当量194)を10質量部、ブロックイソシアネート(DIC株式会社、製品名バーノックD−550)を20質量部、及びアミン系硬化触媒(四国化成工業株式会社製、製品名キュアゾール2E4MZ)0.8質量部加え、均一に撹拌・混合した。更に微粉状シリカ(日本アエロジル株式会社製、製品名アエロジル130、比表面積(BET法)130m/g)10質量部加え、攪拌・混練して、均一に混合された樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を実施例1aと同様の方法で物性評価を行った。その結果を表3に記載する。
(比較例3a)
攪拌装置、温度計及びコンデンサーを備えた反応容器に、ポリカーボネートジオール(株式会社クラレ製、製品名クラレポリオールC−1065N、重量平均分子量991)70.7g、2,2−ジメチロールブタン酸13.5g、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート128.9gを仕込み、90℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を70℃まで下げ、滴下ロートによりメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン株式会社製、製品名デスモジュール−W)42.4gを30分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で1時間、90℃で1時間、100℃で2時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬(株)製)1.46gを滴下し、さらに105℃にて1.5時間反応を行った。得られたウレタン樹脂溶液の固形分濃度は50%、数平均分子量は6,800、固形分の酸価は40mgKOH/gであった。上記得られたウレタン樹脂溶液に、ウレタン樹脂100質量%に対して、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名jER828EL)を37.5質量%、硬化促進剤としてメラミンを4質量%、コアシェル多層構造をもつ有機微粒子(ガンツ化成株式会社製、製品名スタフィロイドAC−3816、平均粒子径 0.5μm)を20質量%の割合で加え、攪拌・混練して、均一に混合された樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を実施例1aと同様の方法で物性評価を行った。その結果を表3に記載する。
(比較例4a)
メタクリル酸、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルを20:45:35の質量割合で共重合させた共重合体(重量平均分子量70,000、酸価117mg/g)を70質量部(固形分)、ウレタン結合含有モノマー(新中村化学工業株式会社製、製品名UA−11)を30質量部(固形分)、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製、製品名イルガキュア651)を5質量部、ジエチルホスフィン酸アルミニウム塩(クラリアントジャパン株式会社製、製品名エクソリットOP−930)を13質量部、熱硬化剤(日立化成工業株式会社製、2,2−ビス[4−(4−N−マレイミジニルフェノキシ)フェニル]プロパン)を10質量部、熱重合開始剤(日本油脂株式会社製、製品名パーヘキシン25B)を2質量部、メチルエチルケトンを20質量部加え、攪拌・混練して、均一に混合された樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を実施例1aと同様の方法で物性評価を行った。その結果を表3に記載する。
Figure 0006006716
(b.本願発明の第二の態様に関する実施例)
(合成例1b)
<(A)分子内にウレタン結合を有する化合物1>
攪拌機、温度計、及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)30.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート10.31g(0.050モル)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら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50.00g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、重量平均分子量2000)及び2−ヒドロキシエチルメタクリレート6.51g(0.050モル)をメチルトリグライム30.00g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℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合及びメタクリロイル基を有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は53%、重量平均分子量は5,200であった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は下記の方法で測定した。
<固形分濃度>
JIS K 5601−1−2に従って測定を行った。尚、乾燥条件は170℃×1時間の条件を選択した。
<重量平均分子量>
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
(合成例2b)
<(A)分子内にウレタン結合を有する化合物2>
攪拌機、温度計、及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)30.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート10.31g(0.050モル)を仕込み、窒素気流下で攪拌しながら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50.00g(0.025モル)(旭化成株式会社製:商品名PCDL T5652、重量平均分子量2000)及び2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸3.70g(0.025モル)をメチルトリグライム30.00g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℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合及びカルボキシル基を有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は52%、重量平均分子量は5,600、固形分の酸価は22mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は合成例1bと同様の方法で、酸価は下記の方法で測定した。
<酸価>
JIS K 5601−2−1に従って測定を行った。
(実施例1b〜4b、比較例1b)
<樹脂組成物の調製>
合成例1b、2bで得られた(A)成分、(B)球状有機ビーズ、(C)リン元素を含有する微粒子、(D)熱硬化性樹脂、(E)光重合開始剤、その他成分、及び有機溶媒を添加して樹脂組成物を作製した。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4に記載する。なお、表中の溶媒である1,2-ビス(2-メトキシエトキシ)エタンは上記合成した樹脂溶液に含まれる溶剤も含めた全溶剤量である。樹脂組成物ははじめに一般的な攪拌翼のついた攪拌装置で混合し、その後3本ロールで2回パスし均一な溶液とした。グラインドメーターにて樹脂組成物中に含まれる各成分の粒子径を測定したところ、いずれも15μm以下であった。得られた樹脂組成物を脱泡装置で樹脂組成物中の泡を完全に脱泡して下記評価を実施した。
Figure 0006006716
<1>大日精化工業株式会社製 球状有機ビーズ(分子内にウレタン結合を有する架橋球状有機ビーズ)の製品名、平均粒子径7μm
<2>クラリアントジャパン株式会社製 リン元素を含有する微粒子(ジエチルホスフィン酸アルミニウム塩)の製品名、平均粒子径2.5μm
<3>日産化学株式会社製 熱硬化性樹脂(トリグリシジルイソシアヌレート)の製品名<4>BASFジャパン株式会社製 光重合開始剤の製品名
<5>日立化成工業株式会社製 EO変性ビスフェノールAジメタクリレートの製品名
<6>共栄社化学株式会社製 ブタジエン系消泡剤の製品名。
<ポリイミドフィルム上への硬化膜の形成>
上記樹脂組成物を、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分乾燥した後、300mJ/cm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/mm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30分加熱硬化させてポリイミドフィルム上に硬化膜を形成した積層体を得た。
<硬化膜の評価>
上記得られた硬化膜について、以下の項目につき評価を行った。評価結果を表5に記載する。
(i)(B)成分及び(C)成分の絶縁膜中での分散状況
上記<ポリイミドフィルム上への硬化膜の作成>の項目と同様の方法で得られた硬化膜を形成した積層体において、5mm×3mmの範囲をカッターナイフで切り出し、エポキシ系包埋樹脂及びカバーガラスを使用して切り出した積層体の絶縁膜側表面及びポリイミドフィルム側表面の両面に保護膜層及びカバーガラス層を形成した後、絶縁膜の厚み方向の断面をイオンビームによるクロスセクションポリッシャ加工を行った。
使用装置:日本電子株式会社製 SM−09020CP相当品
加工条件:加速電圧 6kV
上記得られた絶縁膜の厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡により観察を行った。
使用装置:株式会社日立ハイテクノロジーズ製 S−3000N相当品
観察条件:加速電圧 15kV
検出器:反射電子検出(組成モード)
倍率:1000倍
○:(B)成分がそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域として観察され、且つ(C)成分がそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域として観察される。
×:(B)成分がそれぞれ独立した球状又は楕円状の領域として観察されない、又は、(C)成分がそれぞれ独立した不定形の円状又は多角状の領域として観察されない。
(ii)絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して(B)成分領域の合計の長さの割合
上記(i)の項目と同様の観察方法で、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように1本の線を引き、線上の(B)成分領域の長さの合計を測定し、絶縁膜領域の長さに対する割合を測定した。
(iii)絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上における(B)成分の長さ
上記(i)の項目と同様の観察方法で、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように1本の線を引き、線上の(B)成分領域の最大・最小長さを測定した。
(iv)絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交する点に向かって引いた線上における(C)成分の長さ
上記(i)の項目と同様の観察方法で、走査型電子顕微鏡画像の絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面と直交する点に向かって1本の線を引き、(C)成分領域の最大・最小長さを測定した。
(v)タックフリー性
上記樹脂組成物を、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分乾燥して溶媒乾燥後の塗膜を作製した。塗膜のタックフリー性の評価方法は、作製した溶媒乾燥後の塗膜付きフィルムを50mm×30mmの短冊に切り出して、塗膜を内側にして塗膜面同士を重ね合わせ、重ね合わせた部分に300gの荷重を3秒間のせた後、荷重を取り除き、塗膜面を引き剥がした時の状態を観察した。
○:塗膜同士の貼り付きがなく、塗膜に貼り付き跡も残っていない。
△:塗膜同士が少し貼り付き、塗膜に貼り付き跡が残っている。
×:塗膜同士が完全に貼り付いて引き剥がせない。
(vi)耐折れ性
上記<ポリイミドフィルム上への硬化膜の作製>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厚みの絶縁膜積層フィルムを作製した。絶縁膜積層フィルムの耐折れ性の評価方法は、絶縁膜積層フィルムを50mm×10mmの短冊に切り出して、絶縁膜を外側にして25mmのところで180°に折り曲げ、折り曲げ部に5kgの荷重を3秒間のせた後、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。
○:折り曲げ回数5回で絶縁膜にクラックが無いもの。
△:折り曲げ回数3回で絶縁膜にクラックが無いもの。
×:折り曲げ1回目に絶縁膜にクラックが発生するもの。
(vii)電気絶縁信頼性
フレキシブル銅貼り積層版(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>の項目と同様の方法で櫛形パターン上に20μm厚みの絶縁膜を作製し試験片の作成を行った。85℃、85%RH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。
(viii)半田耐熱性
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厚みの絶縁膜積層フィルムを作製した。
得られた絶縁膜積層フィルムを260℃で完全に溶解してある半田浴に絶縁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。
○:絶縁膜に異常がない。
×:絶縁膜に膨れや剥がれなどの異常が発生する。
(ix)反り
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厚みの絶縁膜積層フィルムを作製した。
得られた絶縁膜積層フィルムを50mm×50mmの面積に切り出して平滑な台の上に絶縁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3に示す。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、筒状に丸まる場合は×とした。
(x)難燃性
プラスチック材料の燃焼性試験規格UL94VTM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25NPI)両面に25μm厚みの絶縁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、燃焼性試験用の筒を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するもの。
Figure 0006006716
(比較例2b)
攪拌機、温度計、窒素導入管、ディーンスタークレシバー及び冷却管を備えた反応容器に、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物58.8g(0.20モル)、3−アミノプロパノール30g(0.40モル)、及びジメチルアセトアミド200ミリリットルを仕込み、窒素雰囲気下、100℃で1時間撹拌した。次いで、トルエン50ミリリットルを加え、180℃4時間加熱し、イミド化反応により生じた水をトルエンと共沸により除いた。反応溶液を水2リットルに投入して、生じた沈殿を濾取し、水洗後減圧乾燥し、2官能性水酸基末端イミドオリゴマー粉末43.16gを得た。次いで、攪拌機、温度計、及び窒素導入管を備えた反応容器に、ポリカーボネートジオール(株式会社クラレ製、製品名クラレポリオールC−2015、重量平均分子量2000)29.94g(0.015モル)、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸1.01g(7.50ミリモル)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート8.53g(34.09ミリモル)、イソホロン13.7gを仕込み、窒素雰囲気下、80℃で1.5時間撹拌した。次いで、上記調製した2官能性水酸基末端イミドオリゴマー6.13g(15.00ミリモル)、イソホロン31.9gを加え、80℃で1.5時間撹拌した。得られたウレタン樹脂溶液の固形分濃度は50重量%、数平均分子量は26000であった。上記得られたウレタン樹脂溶液に、ウレタン樹脂100質量部に対してエポキシ樹脂(ダイセル化学工業株式会社製、製品名エポリードPB3600、エポキシ当量194)を10質量部、ブロックイソシアネート(DIC株式会社、製品名バーノックD−550)を20質量部、及びアミン系硬化触媒(四国化成工業株式会社製、製品名キュアゾール2E4MZ)0.8質量部加え、均一に撹拌・混合した。更に微粉状シリカ(日本アエロジル株式会社製、製品名アエロジル130、比表面積(BET法)130m/g)10質量部加え、攪拌・混練して、均一に混合された樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を実施例1bと同様の方法で物性評価を行った。その結果を表5に記載する。
(比較例3b)
攪拌装置、温度計及びコンデンサーを備えた反応容器に、ポリカーボネートジオール(株式会社クラレ製、製品名クラレポリオールC−1065N、重量平均分子量991)70.7g、2,2−ジメチロールブタン酸13.5g、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート128.9gを仕込み、90℃に加熱してすべての原料を溶解した。反応液の温度を70℃まで下げ、滴下ロートによりメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)(住化バイエルウレタン株式会社製、製品名デスモジュール−W)42.4gを30分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で1時間、90℃で1時間、100℃で2時間反応を行い、ほぼイソシアネートが消失したことを確認した後、イソブタノール(和光純薬(株)製)1.46gを滴下し、さらに105℃にて1.5時間反応を行った。得られたウレタン樹脂溶液の固形分濃度は50%、数平均分子量は6,800、固形分の酸価は40mgKOH/gであった。上記得られたウレタン樹脂溶液に、ウレタン樹脂100質量%に対して、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、製品名jER828EL)を37.5質量%、硬化促進剤としてメラミンを4質量%、コアシェル多層構造をもつ有機微粒子(ガンツ化成株式会社製、製品名スタフィロイドAC−3816、平均粒子径 0.5μm)を20質量%の割合で加え、攪拌・混練して、均一に混合された樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を実施例1bと同様の方法で物性評価を行った。その結果を表5に記載する。
(比較例4b)
メタクリル酸、メタクリル酸メチル及びアクリル酸メチルを20:45:35の質量割合で共重合させた共重合体(重量平均分子量70,000、酸価117mg/g)を70質量部(固形分)、ウレタン結合を有するモノマー(新中村化学工業株式会社製、製品名UA−11)を30質量部(固形分)、光重合開始剤(BASFジャパン株式会社製、製品名イルガキュア651)を5質量部、ジエチルホスフィン酸アルミニウム塩(クラリアントジャパン株式会社製、製品名エクソリットOP−930)を13質量部、熱硬化剤(日立化成工業株式会社製、2,2−ビス[4−(4−N−マレイミジニルフェノキシ)フェニル]プロパン)を10質量部、熱重合開始剤(日本油脂株式会社製、製品名パーヘキシン25B)を2質量部、メチルエチルケトンを20質量部加え、攪拌・混練して、均一に混合された樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を実施例1bと同様の方法で物性評価を行った。その結果を表5に記載する。
本願発明の絶縁膜は、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性、難燃性、電気絶縁信頼性に優れ、反りが小さいため、フレキシブル基板の絶縁膜として特に適しているのである。また更には、各種配線被覆保護剤、耐熱性接着剤、電線・ケーブル絶縁被膜等にも用いられる。
1 絶縁膜
2 連続相
3 分散相(球状有機ビーズ)
4 分散相(リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子)
4’ 分散相(リン元素を含有する微粒子)
5 基材
6 絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線
7 基材面
8 樹脂組成物を積層したポリイミドフィルム
9 反り量
10 平滑な台



Claims (19)

  1. (A)バインダーポリマーを含有する絶縁膜であって、
    前記絶縁膜は少なくとも(B)球状有機ビーズ、及び(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子を含有しており、
    前記(B)球状有機ビーズ及び前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子は、前記絶縁膜中に分散しており、
    前記(B)球状有機ビーズが、分子内にウレタン結合を含有する架橋球状有機ビーズであり、
    前記絶縁膜の厚み方向の断面の任意の125μm×15μmの範囲において、前記(B)球状有機ビーズが20〜50%の面積を占めることを特徴とする絶縁膜。
  2. 前記(A)バインダーポリマーが、分子内にウレタン結合を含有する化合物であることを特徴とする請求項1に記載の絶縁膜。
  3. 前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子が、リン元素を含有する微粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の絶縁膜。
  4. 前記絶縁膜の厚み方向の断面の125μm×15μmの任意の範囲において、前記(B)球状有機ビーズの半数以上が3〜15μmの粒子径で存在していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  5. 前記絶縁膜の厚み方向の断面の125μm×15μmの任意の範囲において、前記(B)球状有機ビーズの全数が15μm以下の粒子径で存在していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  6. 前記(B)球状有機ビーズの配合量が、(A)バインダーポリマー100重量部に対して30〜100重量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  7. 前記絶縁膜の厚み方向の断面の125μm×15μmの任意の範囲において、前記(C)リン、アルミニウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する微粒子が1〜10μmの粒子径で存在していることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  8. 前記(C)リン元素を含有する微粒子が更にアルミニウム元素を含有することを特徴とする請求項3に記載の絶縁膜。
  9. 更に(D)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  10. 更に(E)光重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  11. 少なくとも請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁膜をプリント配線板に被覆した絶縁膜付きプリント配線板。
  12. (A)分子内にウレタン結合を有する化合物を含有する絶縁膜であって、
    前記絶縁膜は少なくとも(B)球状有機ビーズ、及び(C)リン元素を含有する微粒子を含有しており、
    前記(B)球状有機ビーズ及び前記(C)リン元素を含有する微粒子は、前記絶縁膜中に分散しており、
    前記(B)球状有機ビーズが、分子内にウレタン結合を含有する架橋球状有機ビーズであり、
    前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、絶縁膜領域の長さに対して前記(B)球状有機ビーズ領域の合計の長さが20〜80%であることを特徴とする絶縁膜。
  13. 前記(B)球状有機ビーズの少なくとも1個が、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、3〜15μmの長さであることを特徴とする請求項12に記載の絶縁膜。
  14. 前記(B)球状有機ビーズの配合量が、(A)分子内にウレタン結合を有する化合物100重量部に対して30〜100重量部であることを特徴とする請求項12または13に記載の絶縁膜。
  15. 前記(C)リン元素を含有する微粒子の少なくとも1個が、前記絶縁膜の厚み方向の断面中で絶縁膜表面の任意の点から基材面に向かって基材面と直交するように引いた線上において、1〜10μmの長さであることを特徴とする請求項1214のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  16. 前記(C)リン元素を含有する微粒子が更にアルミニウム元素を含有することを特徴とする請求項1215のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  17. 更に(D)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする請求項1216のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  18. 更に(E)光重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1217のいずれか1項に記載の絶縁膜。
  19. 少なくとも請求項1218のいずれか1項に記載の絶縁膜がプリント配線板に被覆された絶縁膜付きプリント配線板。
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