JP6064493B2 - 感光性樹脂組成物、感光性エレメント、レジストパターンの形成方法及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
[式(1)中、Qは炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜10のシクロアルキレン基又はフェニレン基を示し、R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、L1、L2及びL3はそれぞれ独立に炭素数2〜4のアルキレン基を示し、r1及びr2は、それぞれ独立に1〜40の整数を示し、s1、s2、t1及びt2はそれぞれ独立に0〜40の整数を示す。ただし、s1、s2、t1及びt2が0の場合、L1はエチレン基を示し、r1、r2、s1、s2、t1又はt2が2以上の場合、複数存在する−L1−O−、−L2−O−又は−L3−O−で表される構造単位はランダムに存在してもブロックを形成してもよい。]
[式(2)中、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキレン基を示し、R8、R9及びR10はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、L1、L2及びL3はそれぞれ独立に炭素数2〜4のアルキレン基を示し、r3、r4及びr5はそれぞれ独立に1〜40の整数を示し、s3、s4、s5、t3、t4及びt5はそれぞれ独立に0〜40の整数を示す。ただし、s3、s4、s5、t3、t4及びt5が0の場合、L1はエチレン基を示し、r3、r4、r5、s3、s4、s5、t3、t4又はt5が2以上の場合、複数存在する−L1−O−、−L2−O−又は−L3−O−で表される構造単位はランダムに存在してもブロックを形成してもよい。]
本実施形態の感光性樹脂組成物は、分散度が1.6以下のバインダーポリマーと、ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート化合物を含む光重合性化合物と、光重合開始剤とを含有する。
まず、分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が1.6以下のバインダーポリマー(以下「(A)成分」ともいう。)について説明する。
次に、光重合性化合物(以下「(B)成分」ともいう。)について説明する。
次に、光重合開始剤(以下「(C)成分」ともいう。)について説明する。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、増感色素(以下「(D)成分」ともいう。)を更に含有することができる。増感色素は、340〜430nmに吸収極大を有することが好ましい。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記トリアリールアミン化合物とは異なるアミン化合物(以下「(E)成分」ともいう)を更に含有することができる。(E)成分としては、例えば、ビス[4−(ジメチルアミノ)フェニル]メタン、ビス[4−(ジエチルアミノ)フェニル]メタン及びロイコクリスタルバイオレットが挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、必要に応じて、分子内に少なくとも1つのカチオン重合可能な環状エーテル基を有する光重合性化合物(オキセタン化合物等)、カチオン重合開始剤、マラカイトグリーン等の染料、トリブロモフェニルスルホン、ロイコクリスタルバイオレット等の光発色剤、熱発色防止剤、p−トルエンスルホンアミド等の可塑剤、顔料、充填剤、消泡剤、難燃剤、安定剤、密着性付与剤、レベリング剤、剥離促進剤、酸化防止剤、香料、イメージング剤、熱架橋剤等を含有してもよい。これらは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。これらの含有量は、(A)成分(バインダーポリマー)及び(B)成分(光重合性化合物)の総量100質量部に対して、それぞれ0.01〜20質量部程度とすることが好ましい。
本実施形態の感光性樹脂組成物を有機溶剤に溶解して、固形分30〜60質量%程度の溶液(塗布液)として用いることができる。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、トルエン、N,N−ジメチルホルムアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル及びこれらの混合溶剤が挙げられる。
図1は、本発明の感光性エレメント1の好適な実施形態を示す模式断面図である。
上記感光性樹脂組成物を用いて、レジストパターンを形成することができる。本実施形態に係るレジストパターンの形成方法は、(i)上記感光性樹脂組成物を用いて形成された感光層を基板上に積層する積層工程と、(ii)感光層の所定部分に活性光線を照射してその所定部分を露光させ、硬化させる露光工程と、(iii)感光層の上記所定部分以外の部分を基板上から除去することにより、基板上に、感光性樹脂組成物の硬化物からなるレジストパターンを形成する現像工程と、を有する。
まず、感光性樹脂組成物を用いて形成された感光層を基板上に積層する。基板としては、絶縁層と該絶縁層上に形成された導体層とを備えた基板を用いることができる。
次に、基板上の感光層の所定部分に活性光線を照射してその所定部分を露光させ、硬化させる。この際、感光層上に存在する支持フィルムが活性光線に対して透過性である場合には、支持フィルムを通して活性光線を照射することができるが、支持フィルムが遮光性である場合には、支持フィルムを除去した後に感光層に活性光線を照射する。
さらに、感光層の上記所定部分以外の領域を基板上から除去することにより、基板上に、感光性樹脂組成物の硬化物からなるレジストパターンを形成する。感光層上に支持フィルムが存在している場合には、支持フィルムを除去してから、上記所定部分(露光部分)以外の部分(未露光部分)の除去(現像)を行う。現像方法には、ウェット現像とドライ現像とがあるが、ウェット現像が広く用いられている。現像液としては、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤系現像液等が挙げられる。
上記方法によりレジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきすることにより、プリント配線板を製造することができる。基板のエッチング又はめっきは、形成されたレジストパターンをマスクとして、基板の導体層等に対して行われる。
表2及び表3に示す成分を同表に示す配合量で混合することにより、実施例1〜10及び比較例1〜12の感光性樹脂組成物の溶液を調製した。表2及び表3に示す(A)成分の配合量は不揮発分の質量(固形分量)である。表2及び表3に示す各成分の詳細については、以下のとおりである。
[バインダーポリマー(A−1)及び(A−2)]
バインダーポリマー(A−1)及び(A−2)としては、リビングラジカル重合(精密重合)により合成されたバインダーポリマーを使用した。合成手法としては、例えば、特開2009−19165号公報に記載の手法が挙げられる。
重合性単量体(モノマー)であるメタクリル酸150g、メタクリル酸ベンジル125g、メタクリル酸メチル25g及びスチレン200g(質量比30/25/5/40)と、アゾビスイソブチロニトリル9.0gとを混合して得た溶液を「溶液a」とした。
GPC条件
ポンプ:日立 L−6000型((株)日立製作所製、製品名)
カラム:Gelpack GL−R420、Gelpack GL−R430、Gelpack GL−R440(以上、日立化成工業(株)製、製品名)
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
流量:2.05mL/分
検出器:日立 L−3300型RI((株)日立製作所製、製品名)
重合性単量体(モノマー)として、表1に示す材料を同表に示す質量比で用いたほかは、バインダーポリマー(A−3)の溶液を得るのと同様にしてバインダーポリマー(A−4)〜(A−8)の溶液を得た。
TMPT21E(日立化成工業(株)製、サンプル名):EO変性トリメチロールプロパントリメタクリレート(エチレンオキサイド平均21mol付加物)
FA−321M(日立化成工業(株)製、製品名):2,2−ビス(4−(メタクリロキシペンタエトキシ)フェニル)プロパン
UA−13(日立化成工業(株)製、サンプル名):(EO)(PO)変性ウレタンジメタクリレート(エチレンオキサイド平均2mol、プロピレンオキサイド平均18mol付加物)
UA−7100(新中村化学工業(株)製、製品名):(EO)変性イソシアヌレート誘導トリメタクリレート(エチレンオキサイド平均27mol付加物)
FA−024M(日立化成工業(株)製、製品名):上記一般式(4)において、R7及びR8=メチル基、r3=6(平均値)、s2+s3=12(平均値)であるビニル化合物
FA−023M(日立化成工業(株)製、製品名):上記一般式(3)において、R5及びR6=メチル基、r1+r2=6(平均値)、s1=12(平均値)であるビニル化合物
M−114(東亞合成(株)製、製品名):4−ノルマルノニルフェノキシオクタエチレングリコールアクリレート
B−CIM(Hampford社製、製品名):2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニルビスイミダゾール
PYR−1((株)日本化学工業所社製):1−フェニル−3−(4−メトキシスチリル)−5−(4−メトキシフェニル)ピラゾリン
DBA(川崎化成工業(株)製、製品名):9,10−ジブトキシアントラセン
EAB(保土ヶ谷化学(株)製、製品名):4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
J205(日本蒸溜工業(株)製、製品名):下記式(11a)で表されるトリフェニルアミン誘導体
LCV(山田化学(株)製、製品名):ロイコクリスタルバイオレット
<染料>
MKG(大阪有機化学工業(株)製、製品名):マラカイトグリーン
上記感光性樹脂組成物の溶液を、それぞれ厚さ16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人(株)製、製品名「HTF−01」)上に均一に塗布し、70℃及び110℃の熱風対流式乾燥器で乾燥して、乾燥後の膜厚が25μmである感光層を形成した。この感光層上に保護フィルム(タマポリ(株)製、製品名「NF−15」)を貼り合わせ、ポリエチレンテレフタレートフィルム(支持フィルム)と、感光層と、保護フィルムとが順に積層された感光性エレメントを得た。
ガラスエポキシ材と、その両面に形成された銅箔(厚さ16μm)とからなる銅張積層板(日立化成工業(株)製、製品名「MCL−E−679F」)の銅表面を、メック(株)製CZ処理液で粗化した。この粗化銅基板(以下、「基板」という。)を加熱して80℃に昇温させた後、実施例1〜10及び比較例1〜12に係る感光性エレメントを、基板の銅表面にラミネート(積層)した。ラミネートは、保護フィルムを除去しながら、各感光性エレメントの感光層が基板の銅表面に密着するようにして、温度120℃、ラミネート圧力4kgf/cm2の条件下で行った。このようにして、基板の銅表面上に感光層及びポリエチレンテレフタレートフィルムが積層された積層基板を得た。
得られた積層基板を放冷し、23℃になった時点で、積層基板のポリエチレンテレフタレートフィルム上に、濃度領域0.00〜2.00、濃度ステップ0.05、タブレットの大きさ20mm×187mm、各ステップの大きさが3mm×12mmである41段ステップタブレットを有するフォトツールを密着させた。波長405nmの青紫色レーザダイオードを光源とする日立ビアメカニクス(株)製の直描露光機「DE−1UH」(製品名)を使用して、80mJ/cm2のエネルギー量(露光量)でフォトツール及びポリエチレンテレフタレートフィルムを介して感光層に対して露光を行った。なお、照度の測定は、405nm対応プローブを適用した紫外線照度計(ウシオ電機(株)製、製品名「UIT−150」)を用いて行った。
結果を表5及び表6に示す。
ライン幅(L)/スペース幅(S)(以下、「L/S」と記す。)が3/3〜30/30(単位:μm)である描画パターンを用いて、41段ステップタブレットの残存段数が16段となるエネルギー量で上記積層基板の感光層に対して露光(描画)を行った。露光後、上記感度の評価と同様の現像処理を行った。
上記解像度及び密着性の評価において、得られたレジスト形状(レジストパターンの断面形状)を日立走査型電子顕微鏡S−500Aを用いて観察した。レジスト形状が台形又は逆台形である場合、又は、レジストの裾引き又はクラックがある場合には、その後のエッチング処理又はめっき処理により形成された回路に短絡及び/又は断線が生じ易くなる傾向がある。従って、レジスト形状は矩形(長方形)で、且つレジストの裾引き又はクラックがないことが望ましい。なお、「クラック」とは、レジストパターンのライン部分(露光部分)に、ひび及び/又は亀裂が生じ、あるいはそれに伴いライン部分に欠け及び/又は断裂が生じたことを意味する。レジスト形状が矩形で、且つレジストの裾引き又はクラックがない場合を「A」、レジストの裾引きが見られた場合を「B」として評価した。結果を表5及び表6に示す。
各感光性エレメントを上記銅張積層板(基板)上に積層し、表4に示す条件で露光及び現像を行うことにより、基板上に硬化膜が形成された試験片(40mm×50mm)を作製した。この試験片を室温で一昼夜放置した後、表4に示す条件で剥離を行った。撹拌開始から、硬化膜が基板から完全に剥離除去されるまでの時間を剥離時間(秒)とした。また、剥離後の剥離片のサイズを目視にて観察し、以下の基準で評価した。剥離時間が短く、剥離片サイズが小さいほど剥離特性が良好であることを意味する。結果を表5及び表6に示す。
剥離片サイズ
L:シート状
M:30〜40mm角
S:30mm角より小さい
1.6mm厚の銅張積層板に直径4mmの穴が3個連なって空いてある図2に示す穴破れ数測定用基板上に、実施例及び比較例で作製した感光性エレメントを温度120℃、ラミネート圧力4kgf/cm2の条件下でラミネートした。ラミネートは、保護フィルムを除去しながら、感光性エレメントの感光性樹脂層が穴破れ数測定用基板面に密着するようにして行った。次いで、現像後の残存ステップ段数が16.0段となるエネルギー量で露光を行い、露光後、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がし、50秒の現像を2回行った。現像後、図2に示した箇所(合計18個の3連φ4mm穴)の穴破れ個数を測定し、異形テント破れ率として評価し、これをテント信頼性とした。
異形テント破れ率(%)=(穴破れ数(個)/18(個))×100
FPC基板(製品名:F−30VC1、基板厚:25μm、銅厚:18μm、ニッカン工業(株)製)を80℃に加温し、その銅表面上に実施例及び比較例の感光性エレメントを、保護フィルムを剥がしながら感光層を銅張り積層板側に向けて、110℃のヒートロールを用い1.5m/分の速度でラミネートした。この感光層及び支持フィルムが積層されたFPC基板を、屈曲性を評価するための試験片とした。
上記積層基板から支持フィルムを剥離し、感光層を露出させ、現像後の残存ステップ段数が16.0段となるエネルギー量で露光を行い、1質量%炭酸ナトリウム水溶液で現像した。次いで、脱脂液(メルテックス(株)製、製品名「PC−455」、25質量%)に5分間浸漬→水洗→ソフトエッチ液(過硫酸アンモニウム150g/L)に2分間浸漬→水洗→10質量%硫酸に1分間浸漬の順で前処理を行い、硫酸銅めっき浴(硫酸銅75g/L、硫酸190g/L、塩素イオン50ppm、メルテックス(株)製、製品名「カパーグリームPCM」5mL/L)に入れ、硫酸銅めっきを室温、2.0A/dm2で40分間行い、その後水洗した。
Claims (10)
- 分散度が1.6以下のバインダーポリマーと、
ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート化合物を含む光重合性化合物と、
光重合開始剤と、
を含有し、
前記バインダーポリマーの酸価が90〜250mgKOH/gである、感光性樹脂組成物。 - 前記ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート化合物が、下記一般式(1)で表される化合物又は下記一般式(2)で表される化合物である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
[式(1)中、Qは炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜10のシクロアルキレン基又はフェニレン基を示し、R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、L1、L2及びL3はそれぞれ独立に炭素数2〜4のアルキレン基を示し、r1及びr2は、それぞれ独立に1〜40の整数を示し、s1、s2、t1及びt2はそれぞれ独立に0〜40の整数を示す。ただし、s1、s2、t1及びt2が0の場合、L1はエチレン基を示し、r1、r2、s1、s2、t1又はt2が2以上の場合、複数存在する−L1−O−、−L2−O−又は−L3−O−で表される構造単位はランダムに存在してもブロックを形成してもよい。]
[式(2)中、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に炭素数1〜20のアルキレン基を示し、R8、R9及びR10はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を示し、L1、L2及びL3はそれぞれ独立に炭素数2〜4のアルキレン基を示し、r3、r4及びr5はそれぞれ独立に1〜40の整数を示し、s3、s4、s5、t3、t4及びt5はそれぞれ独立に0〜40の整数を示す。ただし、s3、s4、s5、t3、t4及びt5が0の場合、L1はエチレン基を示し、r3、r4、r5、s3、s4、s5、t3、t4又はt5が2以上の場合、複数存在する−L1−O−、−L2−O−又は−L3−O−で表される構造単位はランダムに存在してもブロックを形成してもよい。] - 前記バインダーポリマーが、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸ベンジル誘導体、スチレン及びスチレン誘導体からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性単量体に基づく構造単位を有する、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記バインダーポリマーの重量平均分子量が10000〜100000である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合性化合物が、ビスフェノールA系ジ(メタ)アクリレート化合物を更に含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合開始剤が、2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 340〜430nmに吸収極大を有する増感色素を更に含有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 支持フィルムと、該支持フィルム上に請求項1〜7のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物から形成された感光層と、を備える感光性エレメント。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物から形成される感光層又は請求項8に記載の感光性エレメントの感光層を基板上に積層する工程と、
前記感光層の所定部分に活性光線を照射して光硬化部を形成する露光工程と、
前記感光層の前記所定部分以外の領域を前記基板上から除去する現像工程と、
を有するレジストパターンの形成方法。 - 請求項9に記載の方法によりレジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきする工程を含む、プリント配線板の製造方法。
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