JP6417430B2 - 光硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、硬化物及びプリント配線板 - Google Patents

光硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、硬化物及びプリント配線板 Download PDF

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Description

本発明は、光硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、及びこれらの硬化物と、これらの硬化物を用いたプリント配線板に関する。
近年、民生用プリント配線板や、産業用プリント配線板のソルダーレジストにおいて、高精度、高密度の観点から、紫外線照射後、現像することにより画像形成し、熱及び/又は光照射で仕上げ硬化(本硬化)する液状現像型ソルダーレジストが使用されている。また、エレクトロニクス機器の軽薄短小化に伴うプリント配線板の高密度化に対応して、ソルダーレジストの作業性の向上や高性能化が要求されている。
液状現像型ソルダーレジストの中でも、環境問題への配慮から、現像液としてアルカリ水溶液を用いるアルカリ現像型のフォトソルダーレジストが主流になっている。このようなアルカリ現像型のフォトソルダーレジストとして、エポキシ樹脂の変性により誘導されたエポキシアクリレート変性樹脂が一般的に用いられている。
例えば、特許文献1には、ノボラック型エポキシ化合物と不飽和一塩基酸の反応生成物に酸無水物を付加した感光性樹脂、光重合開始剤、希釈剤及びエポキシ化合物からなるソルダーレジスト組成物が開示されている。特許文献2には、サリチルアルデヒドと一価フェノールとの反応生成物にエピクロロヒドリンを反応させて得られたエポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を付加し、さらに多塩基性カルボン酸又はその無水物を反応させて得られる感光性樹脂、光重合開始剤、有機溶剤などからなるソルダーレジスト組成物が開示されている。
一方、最近、環境負荷低減の観点から従来の緑色の着色剤である塩素化フタロシアニングリーンに替えて、ハロゲン原子を有さないフタロシアニンブルーと黄色着色剤を用いたソルダーレジストが普及している(例えば、特許文献3を参照)。また、外観上から明確にハロゲンフリーであることを主張するために、フタロシアニンブルーを用い青色のままソルダーレジストとしても使用されるものもある。
特開昭61−243869号公報(特許請求の範囲) 特開平3−250012号公報(特許請求の範囲) 特開2000−7974号公報(特許請求の範囲、従来の技術)
しかしながら、現行のアルカリ現像型のフォトソルダーレジストは、従来の熱硬化型、溶剤現像型のものに比べて、耐アルカリ性、耐水性、耐熱性など、耐久性の点では必ずしも十分とはいえない面があった。これは、アルカリ現像型フォトソルダーレジストが、アルカリ現像性を付与するために親水性基を有するものを主成分としており、そのような親水性基が、硬化物への薬液、水、水蒸気などの浸透を引き起こし、アルカリ耐性など耐薬品性や、レジスト皮膜と銅との密着性を低下させることがあるためと考えられる。
特に、BGA(ボール・グリッド・アレイ)やCSP(チップ・スケール・パッケージ)などの半導体パッケージにおいては、高い耐湿熱性が要求されるが、現行のアルカリ現像型のフォトソルダーレジストは、高湿高温下で行われるPCT(プレッシャークッカー試験)や高温加湿条件下電圧を印加して行われるHAST(高度加速寿命試験)試験における数値を見ても、未だ改善の余地があるといえる。
さらに、表面実装への移行や、環境問題への配慮に伴う鉛フリーはんだの使用などにより、パッケージ内外部の到達温度は著しく高くなる傾向にある。それに伴い、熱履歴による塗膜の劣化、特性変化、剥がれの発生の問題が表面化してきており、PCT耐性、HAST耐性といった、アルカリ現像型フォトソルダーレジストの耐久性のさらなる向上が求められている。
また、フタロシアニングリーンによる緑色と比較すると、青色着色剤による青色ソルダーレジストインキや青色着色剤と黄色着色剤の併用による緑色ソルダーレジストインキは隠蔽性が弱く、外観的な不良を見えにくくするという着色剤としての機能を充分に果たし得ない場合のあることが明らかになってきた。
現在のソルダーレジストは光硬化で画像形成され、最終的に熱硬化処理が施される。熱硬化処理時の温度、処理時間は基板メーカーによって様々であるが、特に、温度が高く処理時間が長い場合に、銅回路の酸化による変色を、青色を用いた基板レジストが隠蔽しきれず、基板の見た目が悪くなるという問題が生じることがある。この問題は、上記のハロゲンフリーの青色着色剤と黄色着色剤を併用した緑色ソルダーレジストインキにおいても同様に生じ得るものであり、フタロシアニングリーンを用いたソルダーレジストに比べると隠蔽性が弱いことが本発明者等により確認されている。
また、基板上にマーキングインキを施す場合にはソルダーレジストの硬化後、さらにマーキングを印刷し熱硬化させるため、銅回路の変色は加速され、外観上の問題はさらに深刻になりうる。ソルダーレジストの熱硬化の際に生じる基板の反りの補正のため圧力と熱をかける場合もあり、同様に回路の変色が問題視されている。
さらに、同じ銅回路上であっても回路のエッジ(レジストが薄くなっているところ)のみ変色している状態だと、基板の検査や実装の際に検査データとの不整合により不良とされてしまう。一方、銅回路が均一に変色し、他の部分と識別可能な場合はそのような不具合とはならない。この仕上がりの差が、後の光学式自動外観検査(AOI)の検査工程で正常か異常かを判別できないような大きな問題を引き起こすことがあった。
これらの不具合は、以前より報告されていたものであるが、特にフタロシアニングリーンに替えハロゲン原子を有しないフタロシアニンブルー等の着色剤を用いた場合(着色剤のハロゲンフリー化)に顕著なものとなる。
そこで本発明の目的は、一般的な諸特性を維持しつつ、アルカリ現像可能で優れた解像性を有するとともに、耐(湿)熱性、冷熱衝撃耐性に優れた硬化物を形成することが可能であり、銅回路の酸化による変色に起因する外観不良を抑制することができる光硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、及びこれらの硬化物と、これらの硬化物を用いたプリント配線板を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の三色又は四色の着色顔料を併用した硬化性樹脂組成物とすることで上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のアルカリ現像可能な光硬化性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有樹脂と、(B)光重合開始剤と、(C)青色着色剤、黒色着色剤、または、青色着色剤および黒色着色剤と、(D)黄色着色剤と、(E)赤色着色剤と、を含有することを特徴とするものである。
また、本発明のアルカリ現像可能な光硬化性樹脂組成物は、さらに、充填剤としてノイブルグ珪土粒子を含有することが好ましい。
本発明の光硬化性フィルムは、上記のいずれかの光硬化性樹脂組成物を、フィルム上に塗布乾燥して得られることを特徴とするものである。
本発明の硬化物は、上記のいずれかに記載の光硬化性樹脂組成物、または、フィルムを、活性エネルギー線照射及び/又は加熱により硬化して得られることを特徴とするものである。
本発明のプリント配線板は、上記の硬化物を具備することを特徴とするものである。
本発明により、アルカリ現像可能で優れた解像性を有するとともに、耐(湿)熱性、冷熱衝撃耐性に優れ、銅回路の酸化による変色に起因する外観不良を抑制することができる硬化物を形成することが可能な光硬化性樹脂組成物を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明のアルカリ現像可能な光硬化性樹脂組成物は、(A)カルボキシル基含有樹脂と、(B)光重合開始剤と、(C)青色着色剤、黒色着色剤、または、青色着色剤および黒色着色剤と、(D)黄色着色剤と、(E)赤色着色剤と、を含有することを特徴とするものである。
また、本発明の光硬化性樹脂組成物は、特定の三色又は四色の着色顔料を併用することにより構成するものである。かかる構成により、高解像性を維持しつつ、銅回路の酸化による外観不良を抑制することができる。かかる目的を達成するには、黄色、赤色、青色の着色剤を組み合わせて使用することができる。その他、場合によって、青色着色剤の代わりに黒色着色剤を用いてもよく、青色と黒色着色剤とを組み合わせて用いてもよい。
各着色剤の好適な使用量は、下記の通りである。すなわち、(C)成分に該当する着色剤の含有量は、好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.06以上1.5質量部以下、より好ましくは0.15以上1.5質量部以下である。さらに好ましくは0.15以上1.0質量部以下である。(D)成分の含有量は、好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して1.0以上3.0質量部以下、より好ましくは1.5以上3.0質量部以下である。(E)成分の含有量は、好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.3以上2.0質量部以下、より好ましくは0.5以上1.5質量部以下である。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、特定の三色又は四色の着色顔料を併用することにより銅の酸化を隠蔽する、非遮蔽的隠蔽性を有するものである。ここで遮蔽とは、隠蔽対象物、この場合は下地銅(酸化した下地銅)、からの反射光を遮ることで対象物を覆い隠す作用のことをいい、非遮蔽的隠蔽性とは、遮蔽によらずに下地銅を隠す、ないしは目立たなくする作用のことをいう。本発明の光硬化性樹脂組成物は、特定の三色又は四色の着色顔料を併用することにより、遮蔽によらない隠蔽効果を奏する。また、樹脂組成物に遮蔽性を付与する特定のフィラーを含有することにより、回路の隠蔽性をさらに良好にすることができる。フィラーについては後述する。
以下、各成分について詳述する。
[(A)カルボキシル基含有樹脂]
上記(A)カルボキシル基含有樹脂としては、公知のカルボキシル基を含む樹脂を用いることができる。カルボキシル基の存在により、樹脂組成物をアルカリ現像性とすることができる。また、光硬化性や耐現像性の観点から、カルボキシル基の他に、分子内にエチレン性不飽和結合を有することが好ましいが、エチレン性不飽和二重結合を有さないカルボキシル基含有樹脂のみを(A)成分として用いることもできる。(A)成分の樹脂がエチレン性不飽和結合を有さない場合は、組成物を光硬化性とするために分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(感光性モノマー)を併用する必要がある。エチレン性不飽和二重結合としては、アクリル酸もしくはメタアクリル酸又はそれらの誘導体由来のものが好ましい。
また、(A)成分として、エポキシ樹脂を出発原料として使用していないカルボキシル基含有樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂を出発原料として使用していないカルボキシル基含有樹脂は、ハロゲン化物イオン含有量が非常に少なく、絶縁信頼性の劣化を抑えることができる。
本発明の光硬化性樹脂組成物に用いることができるカルボキシル基含有樹脂の具体例としては、以下に列挙するような化合物(オリゴマー及びポリマーのいずれでもよい)が挙げられる。
(1)後述するような2官能又はそれ以上の多官能(固形)エポキシ樹脂に(メタ)アクリル酸を反応させ、側鎖に存在する水酸基に無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸などの2塩基酸無水物を付加させたカルボキシル基含有感光性樹脂。
(2)後述するような2官能(固形)エポキシ樹脂の水酸基を、さらにエピクロロヒドリンでエポキシ化した多官能エポキシ樹脂に、(メタ)アクリル酸を反応させ、生じた水酸基に2塩基酸無水物を付加させたカルボキシル基含有感光性樹脂。
(3)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物に、1分子中に少なくとも1個のアルコール性水酸基と1個のフェノール性水酸基を有する化合物と、(メタ)アクリル酸などの不飽和基含有モノカルボン酸とを反応させ、得られた反応生成物のアルコール性水酸基に対して、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、アジピン酸などの多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(4)ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ノボラック型フェノール樹脂、ポリ−p−ヒドロキシスチレン、ナフトールとアルデヒド類の縮合物、ジヒドロキシナフタレンとアルデヒド類との縮合物などの1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物と、エチレンオキシド、プロピレンオキシドなどのアルキレンオキシドとを反応させて得られる反応生成物に、(メタ)アクリル酸などの不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、得られる反応生成物に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(5)1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物とエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状カーボネート化合物とを反応させて得られる反応生成物に、不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、得られる反応生成物に多塩基酸無水物を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(6)脂肪族ジイソシアネート、分岐脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物と、ポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、アクリル系ポリオール、ビスフェノールA系アルキレンオキシド付加体ジオール、フェノール性ヒドロキシル基及びアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物などのジオール化合物の重付加反応によるウレタン樹脂の末端に、酸無水物を反応させてなる末端カルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(7)ジイソシアネートと、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸などのカルボキシル基含有ジアルコール化合物と、ジオール化合物との重付加反応によるカルボキシル基含有ウレタン樹脂の合成中に、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートなどの分子中に1つの水酸基と1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を加え、末端(メタ)アクリル化したカルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(8)ジイソシアネートと、カルボキシル基含有ジアルコール化合物と、ジオール化合物との重付加反応によるカルボキシル基含有ウレタン樹脂の合成中に、イソホロンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの等モル反応物など、分子中に1つのイソシアネート基と1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を加え、末端(メタ)アクリル化したカルボキシル基含有ウレタン樹脂。
(9)(メタ)アクリル酸など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、イソブチレンなど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。
(10)後述するような多官能オキセタン樹脂に、アジピン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸などのジカルボン酸を反応させ、生じた1級の水酸基に、2塩基酸無水物を付加させたカルボキシル基含有ポリエステル樹脂に、さらにグリシジル(メタ)アクリレート、α−メチルグリシジル(メタ)アクリレートなどの1分子中に1つのエポキシ基と1つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を付加してなるカルボキシル基含有感光性樹脂。
(11)上述した(1)〜(10)のいずれかのカルボキシル基含有樹脂に、1分子中に環状エーテル基と(メタ)アクリロイル基を有する化合物を付加させたカルボキシル基含有感光性樹脂。
なお、ここで(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレート及びそれらの混合物を総称する用語で、以下他の類似の表現についても同様である。
上記カルボキシル基含有樹脂の中でも、上述したように、エポキシ樹脂を出発原料として用いていないカルボキシル基含有樹脂を好適に用いることができる。従って、上述したカルボキシル基含有樹脂の具体例のうち、(4)〜(8)のいずれか1種以上のカルボキシル基含有樹脂を特に好適に用いることができる。
このように、エポキシ樹脂を出発原料として用いないことにより、塩素イオン不純物量を例えば100ppm以下と非常に少なく抑えることができる。本発明において好適に用いられるカルボキシル基含有樹脂の塩素イオン不純物含有量は0〜100ppm、より好ましくは0〜50ppm、さらに好ましくは0〜30ppmである。
また、エポキシ樹脂を出発原料として用いないことにより、水酸基を含まない(もしくは、水酸基の量が低減された)樹脂を容易に得ることができる。一般的に水酸基の存在は水素結合による密着性の向上など優れた特徴も有しているが、著しく耐湿性を低下させることが知られており、水酸基を含まないカルボキシル基含有樹脂とすることにより、耐湿性を向上させることが可能となる。
なお、ホスゲンを出発原料として用いていないイソシアネート化合物、エピハロヒドリンを使用しない原料から合成され、塩素イオン不純物量が0〜30ppmのカルボキシル基含有ウレタン樹脂も好適に用いられる。このようなウレタン樹脂において、水酸基とイソシアネート基の当量を合わせることにより、水酸基を含まない樹脂を容易に合成することができる。
また、ウレタン樹脂の合成の際に、ジオール化合物としてエポキシアクリレート変性原料を使用することもできる。塩素イオン不純物は入ってしまうが、塩素イオン不純物量をコントロールできるといった点から使用することは可能である。
このような観点から、例えば半導体パッケージ用ソルダーレジストとしてより優れたPCT耐性、HAST耐性、冷熱衝撃耐性を有するソルダーレジスト組成物を得るためには、上述したカルボキシル基含有樹脂(4)〜(8)のいずれか1種以上をより好適に用いることができる。
また、先に示した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(9)に対し、一分子中に環状エーテル基と(メタ)アクリロイル基を有する化合物として3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレートを反応させたカルボキシル基含有感光性樹脂も、脂環式エポキシを使用していることから、塩素イオン不純物が少なく、好適に用いることができる。
上記したような(A)カルボキシル基含有樹脂は、バックボーン・ポリマーの側鎖に多数のカルボキシル基を有するため、アルカリ水溶液による現像が可能である。
本発明で用いる(A)カルボキシル基含有樹脂の酸価は、40〜150mgKOH/gであることが好ましい。カルボキシル基含有樹脂の酸価が40mgKOH/g未満であると、アルカリ現像が困難となる場合がある。一方、150mgKOH/gを超えると、現像液による露光部の溶解が進むために、必要以上にラインが痩せ、場合によっては、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。より好ましくは、50〜130mgKOH/gである。
本発明で用いる(A)カルボキシル基含有樹脂の重量平均分子量は、樹脂骨格により異なるが、一般的に2,000〜150,000であることが好ましい。重量平均分子量が2,000未満であると、タックフリー性能が劣ることがあり、露光後の塗膜の耐湿性が悪く、現像時に膜減りが生じ、解像度が大きく劣ることがある。一方、重量平均分子量が150,000を超えると、現像性が著しく悪くなることがあり、貯蔵安定性が劣ることがある。より好ましくは、5,000〜100,000である。
(A)カルボキシル基含有樹脂の配合量は、本発明の光硬化性樹脂組成物全体中、20〜60質量%であることが好ましい。20質量%より少ない場合、塗膜強度が低下してしまうことがある。一方、60質量%より多い場合、粘性が高くなり、塗布性などが低下してしまうことがある。より好ましくは、30〜50質量%である。
[(B)光重合開始剤]
本発明において用いられる(B)光重合開始剤としては、公知のいずれのものも用いることができるが、中でも、オキシムエステル基を有するオキシムエステル系光重合開始剤、α−アミノアセトフェノン系光重合開始剤、アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤が好ましい。(B)光重合開始剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用して用いてもよい。
オキシムエステル系光重合開始剤としては、市販品として、BASFジャパン社製のCGI−325、イルガキュア(登録商標)OXE01、イルガキュアOXE02、(株)ADEKA製N−1919、アデカアークルズ(登録商標)NCI−831などが挙げられる。
また、分子内に2個のオキシムエステル基を有する光重合開始剤も好適に用いることができ、具体的には、下記一般式で表されるカルバゾール構造を有するオキシムエステル化合物が挙げられる。
Figure 0006417430
(式中、Xは、水素原子、炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、フェニル基、フェニル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、ナフチル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)を表し、Y、Zはそれぞれ、水素原子、炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、ハロゲン基、フェニル基、フェニル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、ナフチル基(炭素数1〜17のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アミノ基、炭素数1〜8のアルキル基を持つアルキルアミノ基又はジアルキルアミノ基により置換されている)、アンスリル基、ピリジル基、ベンゾフリル基、ベンゾチエニル基を表し、Arは、炭素数1〜10のアルキレン、ビニレン、フェニレン、ビフェニレン、ピリジレン、ナフチレン、チオフェン、アントリレン、チエニレン、フリレン、2,5−ピロール−ジイル、4,4’−スチルベン−ジイル、4,2’−スチレン−ジイルを表し、nは0又は1の整数である)
特に、上記式中、X、Yが、それぞれ、メチル基又はエチル基であり、Zがメチル又はフェニルであり、nが0であり、Arが、フェニレン、ナフチレン、チオフェン又はチエニレンであるオキシムエステル系光重合開始剤が好ましい。
オキシムエステル系光重合開始剤を使用する場合の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01〜5質量部とすることが好ましい。0.01質量部未満であると、銅上での光硬化性が不足し、塗膜が剥離するとともに、耐薬品性などの塗膜特性が低下することがある。一方、5質量部を超えると、ソルダーレジスト塗膜表面での光吸収が激しくなり、深部硬化性が低下する傾向がある。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.5〜3質量部である。
α−アミノアセトフェノン系光重合開始剤としては、具体的には、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノンなどが挙げられる。市販品としては、BASFジャパン社製のイルガキュア907、イルガキュア369、イルガキュア379などが挙げられる。
アシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、具体的には2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホ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−ペンチルホスフィンオキサイドなどが挙げられる。市販品としては、BASFジャパン社製のルシリン(登録商標)TPO、BASFジャパン社製のイルガキュア819などが挙げられる。
α−アミノアセトフェノン系光重合開始剤またはアシルホスフィンオキサイド系光重合開始剤を用いる場合のそれぞれの配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01〜15質量部であることが好ましい。0.01質量部未満であると、同様に銅上での光硬化性が不足し、塗膜が剥離するとともに、耐薬品性などの塗膜特性が低下することがある。一方、15質量部を超えると、十分なアウトガスの低減効果が得られず、さらにソルダーレジスト塗膜表面での光吸収が激しくなり、深部硬化性が低下する傾向がある。より好ましくは(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.5〜10質量部である。
チタノセン系光重合開始剤としては、具体的にはビス(シクロペンタジエニル)−ジ−フェニル−チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)−ジ−クロロ−チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2、3、4、5、6ペンタフルオロフェニル)チタニウム、ビス(シクロペンタジエニル)−ビス(2、6−ジフルオロ−3−(ピロール−1−イル)フェニル)チタニウムなどが挙げられる。市販品としては、BASFジャパン社製のイルガキュア784などが挙げられる。
上記チタノセン系光重合開始剤を用いる場合の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜2質量部であり、より好ましくは0.05〜1質量部である。0.05質量部未満であると、深部硬化性の向上が確認されない。一方、2質量部を超えると、大きなハレーションを引き起こすおそれがあることより、好ましくない。さらに好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.1〜1質量部である。
また、光重合開始剤としてはBASFジャパン製のイルガキュア389も好適に用いることが出来る。
(光開始助剤または増感剤)
(B)光重合開始剤の他、本発明の光硬化性樹脂組成物には、光開始助剤または増感剤を好適に用いることができる。光開始助剤または増感剤としては、ベンゾイン化合物、アセトフェノン化合物、アントラキノン化合物、チオキサントン化合物、ケタール化合物、ベンゾフェノン化合物、3級アミン化合物、及びキサントン化合物などを挙げることができる。これらの化合物は、(B)光重合開始剤として用いることができる場合もあるが、(B)光重合開始剤と併用して用いることが好ましい。また、光開始助剤または増感剤は1種類を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ベンゾイン化合物としては、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどが挙げられる。
アセトフェノン化合物としては、例えばアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノンなどが挙げられる。
アントラキノン化合物としては、例えば2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノンなどが挙げられる。
チオキサントン化合物としては、例えば2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどが挙げられる。
ケタール化合物としては、例えばアセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどが挙げられる。
ベンゾフェノン化合物としては、例えばベンゾフェノン、4−ベンゾイルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−エチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−プロピルジフェニルスルフィドなどが挙げられる。
3級アミン化合物としては、例えばエタノールアミン化合物、ジアルキルアミノベンゼン構造を有する化合物、例えば、市販品では、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン(日本曹達(株)製ニッソキュアー(登録商標)MABP)、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン(保土ヶ谷化学(株)製EAB)などのジアルキルアミノベンゾフェノン、7−(ジエチルアミノ)−4−メチル−2H−1−ベンゾピラン−2−オン(7−(ジエチルアミノ)−4−メチルクマリン)などのジアルキルアミノ基含有クマリン化合物、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬(株)製カヤキュアー(登録商標)EPA)、2−ジメチルアミノ安息香酸エチル(インターナショナルバイオ−シンセティクス社製QuantacureDMB)、4−ジメチルアミノ安息香酸(n−ブトキシ)エチル(インターナショナルバイオ−シンセエティックス社製Quantacure BEA)、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエチルエステル(日本化薬(株)製カヤキュアーDMBI)、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル(VanDyk社製Esolol 507)などが挙げられる。3級アミン化合物としては、ジアルキルアミノベンゼン構造を有する化合物が好ましく、中でも、ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物、最大吸収波長が350〜450nmにあるジアルキルアミノ基含有クマリン化合物及びケトクマリン類が特に好ましい。
ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物としては、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンが毒性が低いことから好ましい。ジアルキルアミノ基含有クマリン化合物は、最大吸収波長が350〜410nmと紫外線領域にあるため、着色が少なく、無色透明な感光性組成物はもとより、着色顔料を用い、着色顔料自体の色を反映した着色ソルダーレジスト膜を得ることが可能となる。特に、7−(ジエチルアミノ)−4−メチル−2H−1−ベンゾピラン−2−オンが、波長400〜410nmのレーザー光に対して優れた増感効果を示すことから好ましい。
これらのうち、チオキサントン化合物及び3級アミン化合物が好ましい。特に、チオキサントン化合物が含まれることにより、深部硬化性を向上させることができる。
光開始助剤または増感剤を用いる場合の配合量としては、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.1〜20質量部であることが好ましい。光開始助剤または増感剤の配合量が0.1質量部未満であると、十分な増感効果を得ることができない傾向にある。一方、20質量部を超えると、3級アミン化合物による塗膜の表面での光吸収が激しくなり、深部硬化性が低下する傾向がある。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部である。
光重合開始剤、光開始助剤、及び増感剤の総量は、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。
なお、これら光重合開始剤、光開始助剤、及び増感剤は、特定の波長を吸収するため、場合によっては感度が低くなり、紫外線吸収剤として働くことがある。しかしながら、これらは組成物の感度を向上させることだけの目的に用いられるものではない。必要に応じて特定の波長の光を吸収させて、表面の光反応性を高め、レジストのライン形状及び開口を垂直、テーパー状、逆テーパー状に変化させるとともに、ライン幅や開口径の加工精度を向上させることができる。
[(C)青色着色剤、黒色着色剤、または、青色着色剤および黒色着色剤]
本発明の(C)成分は、青色着色剤、黒色着色剤、または、青色着色剤および黒色着色剤である。すなわち、(C)成分として青色着色剤のみを用いるか、黒色着色剤のみを用いるか、青色着色剤と黒色着色剤とを併用するかである。
本発明に用いられる青色着色剤は、公知慣用の青色着色剤を使用することができるが、中でもハロゲン原子を含有していないものが好ましい。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、下記のようなものを挙げることができる:Pigment Blue 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6,16, 60。染料系としては、Solvent Blue 35, 63, 68, 70, 83, 87, 94, 97, 122, 136, 67,70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。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
青色着色剤の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上1.0質量部以下であることが好ましい。0.05質量部未満ではその効果が現れないことがあり、1.0質量部を超えると目的とする非遮蔽的隠蔽性と、解像性の両立ができない恐れがある。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.1以上1.0質量部以下である。
本発明に用いられる黒色着色剤としては、公知慣用の黒色着色剤を使用することができる。黒色着色剤としては、C.I.Pigmentblack 6、7、9および18等に示されるカーボンブラック系の顔料、C.I.Pigment black 8、10等に示される黒鉛系の顔料、C.I.Pigmentblack 11、12および27,Pigment Brown35等で示される酸化鉄系の顔料:例えば戸田工業(株)製KN−370の酸化鉄、三菱マテリアル(株)製13Mのチタンブラック、C.I.Pigment black 20等で示されるアンスラキノン系の顔料、C.I.Pigmentblack13、25および29等で示される酸化コバルト系の顔料、C.I.Pigment black 15および28等で示される酸化銅系の顔料、C.I.Pigmentblack 14および26等で示されるマンガン系の顔料、C.I.Pigmentblack 23等で示される酸化アンチモン系の顔料、C.I.Pigment black 30等で示される酸化ニッケル系の顔料、C.I.Pigmentblack 31、32で示されるペリレン系の顔料、PigmentBlack 1で示されるアニリン系の顔料および硫化モリブデンや硫化ビスマスも好適な顔料として例示できる。これらの顔料は、単独で、または適宜組合せて使用される。特に好ましいのは、カーボンブラックであり例えば、三菱化学(株)製のカーボンブラック、M−40、M−45、M−50、MA−8、MA−100、またペリレン系の顔料は有機顔料の中でも低ハロゲン化に有効である。
黒色着色剤の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上0.5質量部以下であることが好ましい。0.01質量部未満ではその効果が確認されないことがあり、0.5質量部を超えると目的とする非遮蔽的隠蔽性と、解像性の両立ができない恐れがある。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.05以上0.5質量部以下である。
[(D)黄色着色剤]
本発明に用いられる黄色着色剤は、公知慣用の黄色着色剤を使用することができるが、中でもハロゲン原子を含有していないものが好ましい。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:SolventYellow 163、Pigment Yellow 24、PigmentYellow 108、Pigment Yellow 193、PigmentYellow 147、Pigment Yellow199、PigmentYellow202。
イソインドリノン系:PigmentYellow 110、Pigment Yellow 109、PigmentYellow 139、Pigment Yellow179、PigmentYellow185。
縮合アゾ系:Pigment Yellow93、Pigment Yellow 94、PigmentYellow 95、Pigment Yellow 128、PigmentYellow 155、Pigment Yellow166、PigmentYellow180。
ベンズイミダゾロン系:PigmentYellow 120、Pigment Yellow 151、PigmentYellow 154、Pigment Yellow156、PigmentYellow175、PigmentYellow 181。
モノアゾ系:Pigment Yellow1, 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 Yellow12, 13, 14, 16, 17, 55, 63, 81, 83, 87, 126,127, 152, 170, 172, 174, 176, 188,198。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
黄色着色剤の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、1.0質量部以上3.0質量部以下であることが好ましい。1.0質量部未満ではその効果が確認されないことがあり、3.0質量部を超えると光硬化性樹脂組成物として解像性不良を起こす恐れがある。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して1.5以上3.0質量部以下である。
[(E)赤色着色剤]
本発明に用いられる赤色着色剤としては、公知慣用の赤色着色剤を使用することができるが、中でもハロゲン原子を含有していないものが好ましい。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、具体的には以下のようなカラ−インデックス(C.I.;ザ ソサイエティ オブ ダイヤーズ アンド カラリスツ(The Society of Dyers and Colourists)発行)番号が付されているものが挙げられる。
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 Red48:1, 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:PigmentRed 171、Pigment Red 175、PigmentRed 176、Pigment Red 185、PigmentRed 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:PigmentRed 254、Pigment Red 255、PigmentRed 264、Pigment Red 270、PigmentRed 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 Red168、Pigment Red 177、Pigment Red216、Solvent Red 149、Solvent Red150、Solvent Red 52、Solvent Red207。
キナクリドン系:Pigment Red 122、Pigment Red 202、Pigment Red 206、Pigment Red 207、Pigment Red 209。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
赤色着色剤の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.3質量部以上2.0質量部以下であることが好ましい。0.3質量部未満ではその効果が確認されないことがあり、2.0質量部を超えると目的とする非遮蔽的隠蔽性と、解像性の両立ができない恐れがある。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.5以上1.5質量部以下である。
(酸化防止剤)
本発明の光硬化性樹脂組成物は、酸化を防ぐために、発生したラジカルを無効化するようなラジカル捕捉剤や、発生した過酸化物を無害な物質に分解し、新たなラジカルが発生しないようにする過酸化物分解剤などの酸化防止剤を含有することができる。本発明で用いられる酸化防止剤は、カルボキシル基含有樹脂等の酸化劣化を防止し、黄変を抑制することができる。さらに、酸化防止剤の添加により、上記記載の効果のほかに、光硬化性樹脂組成物の光硬化反応によるハレーションの防止、開口形状の安定化など、光硬化性樹脂組成物作製にあたるプロセスマージンを向上させることが可能となる。酸化防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ラジカル捕捉剤として働く酸化防止剤としては、例えば、ヒドロキノン、4−t−ブチルカテコール、2−t−ブチルヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,2−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−S−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)トリオン等のフェノール系化合物、メタキノン、ベンゾキノン等のキノン系化合物、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート、フェノチアジン等のアミン系化合物などが挙げられる。市販品としては、例えば、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−330、アデカスタブAO−20、アデカスタブLA−77、アデカスタブLA−57、アデカスタブLA−67、アデカスタブLA−68、アデカスタブLA−87(以上、(株)ADEKA製、商品名)、IRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1135、TINUVIN 111FDL、TINUVIN 123、TINUVIN 144、TINUVIN 152、TINUVIN 292、TINUVIN 5100(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
過酸化物分解剤として働く酸化防止剤としては、例えば、トリフェニルフォスファイト等のリン系化合物、ペンタエリスリトールテトララウリルチオプロピオネート、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリル3,3’−チオジプロピオネート等の硫黄系化合物などが挙げられる。市販品としては、例えば、アデカスタブTPP((株)ADEKA製、商品名)、マークAO−412S((株)ADEKA製、商品名)、スミライザーTPS(住友化学社製、商品名)などが挙げられる。
上記酸化防止剤を用いる場合の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01質量部〜10質量部が好ましく、0.01〜5質量部がより好ましい。酸化防止剤の配合量が0.01質量部未満の場合、前記した酸化防止剤添加の効果が得られなくなることがある。一方、10質量部を超えて多量に配合すると、光反応の阻害、アルカリ水溶液に対する現像不良、タック性の悪化、塗膜物性の低下の恐れがあるため好ましくない。
また、前記した酸化防止剤、特にフェノール系酸化防止剤は、耐熱安定剤と併用することにより、さらなる効果を発揮する場合があるため、本発明の光硬化性樹脂組成物に、耐熱安定剤を配合してもよい。
耐熱安定剤としては、リン系、ヒドロキシルアミン系、イオウ系耐熱安定剤などを挙げることができる。これら耐熱安定剤の市販品としては、IRGAFOX168、IRGAFOX12、IRGAFOX38、IRGASTAB PUR68、IRGASTAB PVC76、IRGASTAB FS301FF、IRGASTAB FS110、IRGASTAB FS210FF、IRGASTAB FS410FF、IRGANOX PS800FD、IRGANOX PS802FD、RECYCLOSTAB 411、RECYCLOSTAB 451AR、RECYCLOSSORB 550、RECYCLOBLEND 660(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。上記耐熱安定剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
耐熱安定剤を用いる場合の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01質量部〜10質量部が好ましく、0.01〜5質量部がより好ましい。
(充填剤(フィラー))
本発明の光硬化性樹脂組成物は、その塗膜の物理的強度等を上げるために、必要に応じて、充填剤(フィラーとも称する。)を配合することができる。このようなフィラーとしては、公知慣用の無機又は有機フィラーが使用できるが、特に硫酸バリウム、球状シリカ及びタルク、ノイブルグ珪土粒子が好ましく用いられる。中でもノイブルグ珪土粒子は下記に示す理由から特に好ましい。さらに、白色の外観や難燃性を得るために酸化チタンや金属酸化物、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物を体質顔料フィラーとしても使用することができる。これらフィラーのうち、ノイブルグ珪土粒子以外のものについての配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは200質量部以下、より好ましくは0.1〜150質量部、特に好ましくは、1〜100質量部である。フィラーの配合量が、200質量部を超えた場合、組成物の粘度が高くなり、印刷性が低下したり、硬化物が脆くなったりするので好ましくない。なお、ノイブルグ珪土粒子については、配合量が、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、5質量部〜300質量部であることが好ましい。5質量部未満ではその効果が確認されないことがあり、300質量部を超えると光硬化性樹脂組成物として分散不良、また著しいチキソ性の向上などを引き起こすおそれがあるためである。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して20〜250質量部である。
本発明に使用可能なノイブルグ珪土粒子は、シリチン、シリコロイドと呼ばれる天然の結合物であり、球状のシリカと板状のカオリナイトが互いにゆるく結合した構造を有するものである。このような構造により、例えば硫酸バリウムや破砕、あるいは溶融シリカなどのフィラーよりも優れた硬化物物性を付与することが可能になる。
このようなノイブルグ珪土粒子は、硬化物の低CTE化に大きな効果を発揮するだけでなく、用いる樹脂類と屈折率(n=1.55)が近いため、高充填しても解像性を低下させることがなく、冷熱衝撃耐性等の特性の向上と優れた解像性の両立が可能となる。
また、ノイブルグ珪土粒子は、シリカとカオリナイトから構成されることから、後述するシランカップリング剤が非常に有効に働き、樹脂類に対して十分な濡れ性を得ることができる。
このようなノイブルグ珪土粒子は、容易に入手可能であるが、鉱物であるため比較的粒径が大きい。しかしながら、粉砕することで容易に小径化することができるため、電子材料に使用する際に、適宜、最適な粒径にすることで、より好適に使用することができる。
本発明に用いる場合、ノイブルグ珪土粒子は粒径D50=2.0μm以下とすることが好ましい。さらには、粗大な粒子を完全に取り除くため、再度、ジェットミル、ビーズミル等分散機で分散、さらに分級、あるいはスラリーにして、ろ別して用いることが好ましい。また、ノイブルグ珪土粒子の最大粒径は5.0μm以下であることが好ましい。最大粒径を5.0μm以下とすることにより、例えばソルダーレジストとして用いた場合、解像性が優れるだけでなく、開口側面からの粒子の突起物などが確認されず、非常にきれいなものを得ることができる。より好ましくは、3.0μm以下である。
ノイブルグ珪土粒子としては、例えば、シリチンV85、シリチンV88、シリチンN82、シリチンN85、シリチンN87、シリチンZ86、シリチンZ89、シリコロイドP87、シリチンN85ピュリス、シリチンZ86ピュリス、シリチンZ89ピュリス、シリコロイドP87ピュリス、(いずれも商品名;ホフマンミネラル(Hoffmann-mineral)社製)などを挙げることができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなノイブルグ珪土粒子は、樹脂類に対する十分な濡れ性を得るために、表面処理が施されていることが好ましい。例えば、アミノシラン、メルカプトシランや、ビニールシラン、メタクリルシラン、エポキシシラン、アルキルシランなどにより表面処理(シランカップリング処理)を行うことができる。
表面処理が施されたノイブルグ珪土粒子としては、アクティジルVM56、アクティジルMAM、アクティジルMAM−R、アクティジルEM、アクティジルAM、アクティジルMM、アクティジルPF777(いずれも商品名;ホフマンミネラル(Hoffmann-mineral)社製)などを挙げることができる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、フィラーとして、アルミニウムまたはマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーを用いることもできる。本発明において用いられるアルミニウムまたはマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーは、含水ケイ酸塩鉱物を主成分とする、天然に産出する粘土鉱物を焼成炉にて焼成を行い、水分を除去したアルミニウム又はマグネシウムを含む無水ケイ酸塩鉱物である。焼成温度は、600〜1300℃が好ましく、600〜1000℃がより好ましい。
アルミニウム又はマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーを用いることで、良好な白色度、解像性を呈する光硬化性樹脂組成物が得られる。これはアルミニウム又はマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーの屈折率が感光性樹脂と近いため感光性樹脂の深さ方向に対して光を充分に透過させることができたためであると考えられる。
アルミニウムまたはマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーの具体例としては、例えば、焼成カオリンクレー、焼成タルク、焼成ノイブルグ珪土粒子が挙げられる。アルミニウム又はマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーは使用量が多いと塗膜が半光沢に仕上がることがある。これは樹脂とのなじみが原因であると考えられる。焼成ノイブルグ珪土粒子は非結晶(アモルファス)のシリカと板状のカオリナイトから成る天然の結合物の焼成物であり、その表面は非常に細かいシリカ成分で覆われているため、他の含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーと同様に用いても光沢を維持することができ、さらに表面処理も容易に行うことが可能であるため好ましい。
また、アルミニウムまたはマグネシウムを含む含水ケイ酸塩鉱物を焼成したフィラーの市販品としては例えば以下のものを挙げることができる。焼成カオリンクレーとしては、(株)イメリスミネラルズ・ジャパン社製GlomaxLL、PoleSter400、PoleSter200R、PoleSterLD、PoleSter501、PoleSter102A、PoleSter103A、PoleSter402、Alphatex、Opacitex、BASFジャパン社製トランスリンク37、トランスリンク77、トランスリンク445、トランスリンク555、トランスリンクHF−900、トランスリンクPA100、サテントン5、サテントン5HB、サテントンSPECIAL、サテントンW、サテントンPLUS、サテントンSP−33、ウルトレックス95、ウルトレックス96、Mattex、Metamax、MetamaxFF等が挙げられる。焼成タルクとしては日本タルク(株)社製CTH−125、BST、ST−95、ST−2000などが使用できる。焼成ノイブルグ珪土粒子としては、ホフマンミネラル社製シルフィットZ91が挙げられる。
(シランカップリング剤)
本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記フィラーと樹脂類の濡れ性を向上させるため、シランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は、有機物(有機基)とケイ素から構成される化合物であり、分子中に2つ以上の異なった反応基を有する。そのため、通常では非常に結びつきにくい有機材料と無機材料を結ぶ仲介として働き、複合材料の強度向上、樹脂の改質、表面改質などに使用される。特にノイブルグ珪土粒子のような酸化ケイ素構造を有するものは、シランカップリング剤が非常に有効に働き、従って、シランカップリング剤を加えることで、樹脂類に対して十分な濡れ性を得ることができるため好ましい。
ノイブルグ珪土粒子は、あらかじめシランカップリング剤を用いて表面処理を行い、樹脂に対する濡れ性を向上させることもできる。また、上記フィラーをジェットミル、ビーズミルなどの分散機を用いて分散、分級を行い表面積を増大させた後にシランカップリング剤と反応させることにより、確実に表面処理を行うことができる。
上記のように、ノイブルグ珪土粒子の表面処理、或いはシランカップリング剤の添加で、樹脂類に対する十分な濡れ性が得られることにより、樹脂類とノイブルグ珪土粒子との界面がなくなり、更なる絶縁信頼性、PCT耐性、硬化物物性などの諸特性の向上が可能となる。
上記シランカップリング剤に含有される有機基としては、例えば、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、ポリスルフィド基、イソシアネート基などが挙げられる。
上記シランカップリング剤の市販品としては、例えば、KA−1003、KBM−1003、KBE−1003、KBM−303、KBM−403、KBE−402、KBE−403、KBM−1403、KBM−502、KBM−503、KBE−502、KBE−503、KBM−5103、KBM−602、KBM−603、KBE−603、KBM−903、KBE−903、KBE−9103、KBM−9103、KBM−573、KBM−575、KBM−6123、KBE−585、KBM−703、KBM−802、KBM−803、KBE−846、KBE−9007(いずれも商品名;信越シリコーン社製)などを挙げることができる。これらは1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤の配合量は、上記フィラー100質量部に対して、0.1質量部〜10質量部であることが好ましい。0.1質量部未満では、その効果が確認されないことがあり、10質量部を超えると、光硬化性樹脂組成物の増粘、あるいはコストアップにつながりうるためである。より好ましくは、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して0.1質量部〜5質量部であり、さらに好ましくは、上記フィラー100質量部に対して、1〜5質量部である。
(熱硬化性成分)
さらに本発明の光硬化性樹脂組成物には、耐熱性を付与するために、熱硬化性成分を加えることができる。本発明に用いられる熱硬化性成分としては、ブロックイソシアネート化合物、アミノ樹脂、マレイミド化合物、ベンゾオキサジン樹脂、カルボジイミド樹脂、シクロカーボネート化合物、多官能エポキシ化合物、多官能オキセタン化合物、エピスルフィド樹脂などの公知慣用の熱硬化性樹脂等が挙げられる。これらの中でも好ましい熱硬化性成分は、1分子中に複数の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基(以下、環状(チオ)エーテル基と略称する)を有する熱硬化性成分である。これら環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分は、市販されている種類が多く、その構造によって多様な特性を付与することができる。
このような分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分は、分子中に3、4又は5員環の環状エーテル基、又は環状チオエーテル基のいずれか一方又は2種類の基を2個以上有する化合物であり、例えば、分子中に複数のエポキシ基を有する化合物、すなわち多官能エポキシ化合物、分子中に複数のオキセタニル基を有する化合物、すなわち多官能オキセタン化合物、分子中に複数のチオエーテル基を有する化合物、すなわちエピスルフィド樹脂などが挙げられる。
前記多官能エポキシ化合物としては、例えば、三菱化学社製のjER828、jER834、jER1001、jER1004、DIC社製のエピクロン840、エピクロン850、エピクロン1050、エピクロン2055、東都化成社製のエポトートYD−011、YD−013、YD−127、YD−128、ダウケミカル社製のD.E.R.317、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、住友化学工業社製のスミ−エポキシESA−011、ESA−014、ELA−115、ELA−128、旭化成工業社製のA.E.R.330、A.E.R.331、A.E.R.661、A.E.R.664等(何れも商品名)のビスフェノールA型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjERYL903、DIC社製のエピクロン152、エピクロン165、東都化成社製のエポトートYDB−400、YDB−500、ダウケミカル社製のD.E.R.542、住友化学工業社製のスミ−エポキシESB−400、ESB−700、旭化成工業社製のA.E.R.711、A.E.R.714等(何れも商品名)のブロム化エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER152、jER154、ダウケミカル社製のD.E.N.431、D.E.N.438、DIC社製のエピクロンN−730、エピクロンN−770、エピクロンN−865、東都化成社製のエポトートYDCN−701、YDCN−704、日本化薬社製のEPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020、EOCN−104S、RE−306、NC−3000、住友化学工業社製のスミ−エポキシESCN−195X、ESCN−220、旭化成工業社製のA.E.R.ECN−235、ECN−299等(何れも商品名)のノボラック型エポキシ樹脂;DIC社製のエピクロン830、三菱化学社製jER807、東都化成社製のエポトートYDF−170、YDF−175、YDF−2004等(何れも商品名)のビスフェノールF型エポキシ樹脂;東都化成社製のエポトートST−2004、ST−2007、ST−3000(商品名)等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER604、東都化成社製のエポトートYH−434、住友化学工業社製のスミ−エポキシELM−120等(何れも商品名)のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ダイセル化学工業社製のセロキサイド2021等(商品名)の脂環式エポキシ樹脂;三菱化学社製のYL−933、ダウケミカル社製のT.E.N.、EPPN−501、EPPN−502等(何れも商品名)のトリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂;三菱化学社製のYL−6056、YX−4000、YL−6121(何れも商品名)等のビキシレノール型もしくはビフェノール型エポキシ樹脂又はそれらの混合物;日本化薬社製EBPS−200、(株)ADEKA製EPX−30、DIC社製のEXA−1514(商品名)等のビスフェノールS型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjER157S(商品名)等のビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂;三菱化学社製のjERYL−931等(商品名)のテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂;日産化学工業社製のTEPIC等(何れも商品名)の複素環式エポキシ樹脂;日本油脂社製ブレンマーDGT等のジグリシジルフタレート樹脂;東都化成社製ZX−1063等のテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂;新日鐵化学社製ESN−190、ESN−360、DIC社製HP−4032、EXA−4750、EXA−4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;DIC社製HP−7200、HP−7200H等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂;日本油脂社製CP−50S、CP−50M等のグリシジルメタアクリレート共重合系エポキシ樹脂;さらにシクロヘキシルマレイミドとグリシジルメタアクリレートの共重合エポキシ樹脂;CTBN変性エポキシ樹脂(例えば東都化成社製のYR−102、YR−450等)等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらの中でも、特にノボラック型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂又はそれらの混合物が好ましい。これらのエポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記多官能オキセタン化合物としては、ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、1,4−ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレートやそれらのオリゴマー又は共重合体等の多官能オキセタン類の他、オキセタンアルコールとノボラック樹脂、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、カルド型ビスフェノール類、カリックスアレーン類、カリックスレゾルシンアレーン類、又はシルセスキオキサンなどの水酸基を有する樹脂とのエーテル化物などが挙げられる。その他、オキセタン環を有する不飽和モノマーとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体なども挙げられる。
前記分子中に複数の環状チオエーテル基を有するエピスルフィド樹脂としては、例えば、三菱化学社製のYL7000(ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂)などが挙げられる。また、同様の合成方法を用いて、ノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基の酸素原子を硫黄原子に置き換えたエピスルフィド樹脂なども用いることができる。
前記分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基1当量に対して、環状(チオ)エーテル基が0.6〜2.5当量となる量が好ましく、0.8〜2.0当量となる量がより好ましい。0.6当量未満である場合、ソルダーレジスト膜にカルボキシル基が残り、耐熱性、耐アルカリ性、電気絶縁性などが低下することがあり、一方、2.5当量を超える場合、低分子量の環状(チオ)エーテル基が乾燥塗膜に残存することにより、塗膜の強度などが低下することがある。
また、本発明の光硬化性樹脂組成物は、上記熱硬化性成分に加えて、メラミン誘導体、ベンゾグアナミン誘導体といったアミノ樹脂等の熱硬化成分を用いることができる。そのような熱硬化成分としては、例えばメチロールメラミン化合物、メチロールベンゾグアナミン化合物、メチロールグリコールウリル化合物、メチロール尿素化合物、アルコキシメチル化メラミン化合物、アルコキシメチル化ベンゾグアナミン化合物、アルコキシメチル化グリコールウリル化合物、アルコキシメチル化尿素化合物などが挙げられる。上記アルコキシメチル基の種類については特に限定されるものではなく、例えばメトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基等とすることができる。特に人体や環境に優しいホルマリン濃度が0.2%以下のメラミン誘導体が好ましい。上記熱硬化成分は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの熱硬化成分の市販品としては、例えばサイメル300、同301、同303、同370、同325、同327、同701、同266、同267、同238、同1141、同272、同202、同1156、同1158、同1123、同1170、同1174、同UFR65、同300(以上、三井サイアナミッド(株)製)、ニカラックMx−750、同Mx−032、同Mx−270、同Mx−280、同Mx−290、同Mx−706、同Mx−708、同Mx−40、同Mx−31、同Ms−11、同Mw−30、同Mw−30HM、同Mw−390、同Mw−100LM、同Mw−750LM、(以上、(株)三和ケミカル製)等を挙げることができる。
(熱硬化触媒)
上記分子中に複数の環状(チオ)エーテル基を有する熱硬化性成分を使用する場合、熱硬化触媒を含有することが好ましい。そのような熱硬化触媒としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、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、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルホスフィン等のリン化合物などが挙げられる。また、市販されているものとしては、例えば四国化成工業社製の2MZ−A、2MZ−OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ(いずれもイミダゾール系化合物の商品名)、サンアプロ社製のU−CAT(登録商標)3503N、U−CAT3502T(いずれもジメチルアミンのブロックイソシアネート化合物の商品名)、DBU、DBN、U−CATSA102、U−CAT5002(いずれも二環式アミジン化合物及びその塩)などが挙げられる。特に、これらに限られるものではなく、エポキシ樹脂やオキセタン化合物の熱硬化触媒、もしくはエポキシ基及び/又はオキセタニル基とカルボキシル基の反応を促進するものであればよく、単独で又は2種以上を混合して使用してもかまわない。また、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メラミン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等のS−トリアジン誘導体を用いることもでき、好ましくはこれら密着性付与剤としても機能する化合物を前記熱硬化触媒と併用する。
これら熱硬化触媒の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜15.0質量部である。
(イソシアネート基又はブロック化イソシアネート基を有する化合物)
また、本発明の光硬化性樹脂組成物には、組成物の硬化性及び得られる硬化膜の強靭性を向上させるために1分子中に複数のイソシアネート基又はブロック化イソシアネート基を有する化合物を加えることができる。このような1分子中に複数のイソシアネート基又はブロック化イソシアネート基を有する化合物は、1分子中に複数のイソシアネート基を有する化合物、すなわちポリイソシアネート化合物、又は1分子中に複数のブロック化イソシアネート基を有する化合物、すなわちブロックイソシアネート化合物などが挙げられる。
前記ポリ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の具体例としては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、o−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート及び2,4−トリレンダイマーが挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、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、4,4−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)及びイソホロンジイソシアネートが挙げられる。脂環式ポリイソシアネートの具体例としてはビシクロヘプタントリイソシアネートが挙げられる。並びに先に挙げられたイソシアネート化合物のアダクト体、ビューレット体及びイソシアヌレート体が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物に含まれるブロック化イソシアネート基は、イソシアネート基がブロック剤との反応により保護されて一時的に不活性化された基である。所定温度に加熱されたときにそのブロック剤が解離してイソシアネート基が生成する。
ブロックイソシアネート化合物としては、イソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤との付加反応生成物が用いられる。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。
イソシアネートブロック剤としては、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、クロロフェノール及びエチルフェノール等のフェノール系ブロック剤;ε−カプロラクタム、δ−パレロラクタム、γ−ブチロラクタム及びβ−プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;アセト酢酸エチル及びアセチルアセトンなどの活性メチレン系ブロック剤;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、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メチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルエーテル、グリコール酸メチル、グリコール酸ブチル、ジアセトンアルコール、乳酸メチル及び乳酸エチル等のアルコール系ブロック剤;ホルムアルデヒドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセチルモノオキシム、シクロヘキサンオキシム等のオキシム系ブロック剤;ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン、チオフェノール、メチルチオフェノール、エチルチオフェノール等のメルカプタン系ブロック剤;酢酸アミド、ベンズアミド等の酸アミド系ブロック剤;コハク酸イミド及びマレイン酸イミド等のイミド系ブロック剤;キシリジン、アニリン、ブチルアミン、ジブチルアミン等のアミン系ブロック剤;イミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系ブロック剤;メチレンイミン及びプロピレンイミン等のイミン系ブロック剤等が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物は市販のものであってもよく、例えば、スミジュールBL−3175、BL−4165、BL−1100、BL−1265、デスモジュールTPLS−2957、TPLS−2062、TPLS−2078、TPLS−2117、デスモサーム2170、デスモサーム2265(以上、住友バイエルウレタン社製、商品名)、コロネート2512、コロネート2513、コロネート2520(以上、日本ポリウレタン工業社製、商品名)、B−830、B−815、B−846、B−870、B−874、B−882(以上、三井武田ケミカル社製、商品名)、TPA−B80E、17B−60PX、E402−B80T(以上、旭化成ケミカルズ社製、商品名)等が挙げられる。なお、スミジュールBL−3175、BL−4265はブロック剤としてメチルエチルオキシムを用いて得られるものである。
上記の1分子中に複数のイソシアネート基又はブロック化イソシアネート基を有する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
このような1分子中に複数のイソシアネート基又はブロック化イソシアネート基を有する化合物の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、1〜100質量部、より好ましくは、2〜70質量部である。前記配合量が、1質量部未満の場合、十分な塗膜の強靭性が得られないことがある。一方、100質量部を超えた場合、保存安定性が低下することがある。
(ウレタン化触媒)
本発明の光硬化性樹脂組成物には、水酸基やカルボキシル基とイソシアネート基との硬化反応を促進させるためにウレタン化触媒を加えることができる。ウレタン化触媒としては錫系触媒、金属塩化物、金属アセチルアセトネート塩、金属硫酸塩、アミン化合物、及びアミン塩よりなる群から選択される1種以上のウレタン化触媒を使用することが好ましい。
前記錫系触媒としては、例えばスタナスオクトエート、ジブチルすずジラウレートなどの有機すず化合物、無機すず化合物などが挙げられる。
前記金属塩化物としては、Cr、Mn、Co、Ni、Fe、Cu又はAlからなる金属の塩化物で、例えば、塩化第二コバルト、塩化第一ニッケル、塩化第二鉄などが挙げられる。
前記金属アセチルアセトネート塩としては、Cr、Mn、Co、Ni、Fe、Cu又はAlからなる金属のアセチルアセトネート塩であり、例えば、コバルトアセチルアセトネート、ニッケルアセチルアセトネート、鉄アセチルアセトネートなどが挙げられる。
前記金属硫酸塩としては、Cr、Mn、Co、Ni、Fe、Cu又はAlからなる金属の硫酸塩で、例えば、硫酸銅などが挙げられる。
前記アミン化合物としては、例えば、従来公知のトリエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,6−ヘキサンジアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、N−メチルモルフォリン、N−エチルモルフォリン、N,N−ジメチルエタノールアミン、ジモルホリノジエチルエーテル、N−メチルイミダゾール、ジメチルアミノピリジン、トリアジン、N’−(2−ヒドロキシエチル)−N,N,N’−トリメチルービス(2−アミノエチル)エーテル、N,N−ジメチルヘキサノールアミン、N,N−ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)−N,N’,N”,N”−テトラメチルジエチレントリアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)−N,N’,N”,N”−テトラメチルジエチレントリアミン、N,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)プロパンジアミン、N−メチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、ビス(N,N−ジメチルアミノプロピル)アミン、ビス(N,N−ジメチルアミノプロピル)イソプロパノールアミン、2−アミノキヌクリジン、3−アミノキヌクリジン、4−アミノキヌクリジン、2−キヌクリジオール、3−キヌクリジノール、4−キヌクリジノール、1−(2’−ヒドロキシプロピル)イミダゾール、1−(2’−ヒドロキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2’−ヒドロキシエチル)イミダゾール、1−(2’−ヒドロキシエチル)−2−メチルイミダゾール、1−(2’−ヒドロキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(3’−アミノプロピル)イミダゾール、1−(3’−アミノプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(3’−ヒドロキシプロピル)イミダゾール、1−(3’−ヒドロキシプロピル)−2−メチルイミダゾール、N,N−ジメチルアミノプロピル−N’−(2−ヒドロキシエチル)アミン、N,N−ジメチルアミノプロピル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミン、N,N−ジメチルアミノプロピル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミン、N,N−ジメチルアミノエチル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミン、N,N−ジメチルアミノエチル−N’,N’−ビス(2−ヒドロキシプロピル)アミン、メラミン又は/及びベンゾグアナミンなどが挙げられる。
前記アミン塩としては、例えば、DBU(1,8−ジアザ−ビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7)の有機酸塩系のアミン塩などが挙げられる。
前記ウレタン化触媒の配合量は、(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜20質量部、より好ましくは0.5〜10.0質量部である。
(エチレン性不飽和基を有する化合物(感光性モノマー))
本発明の光硬化性樹脂組成物は、分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(感光性モノマー)を用いてもよい。分子中に1個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物は、活性エネルギー線照射により、光硬化して、前記カルボキシル基含有樹脂を、アルカリ水溶液に不溶化、又は不溶化を助けるものである。
上記感光性モノマーとして用いられる化合物としては、例えば、慣用公知のポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、カーボネート(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。具体的には、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレートなどのヒドロキシアルキルアクリレート類;エチレングリコール、メトキシテトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコールのジアクリレート類;N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどのアクリルアミド類;N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレートなどのアミノアルキルアクリレート類;ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシアヌレートなどの多価アルコール又はこれらのエチレオキサイド付加物、プロピレンオキサイド付加物、もしくはε−カプロラクトン付加物などの多価アクリレート類;フェノキシアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、及びこれらのフェノール類のエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物などの多価アクリレート類;グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレートなどのグリシジルエーテルの多価アクリレート類;上記に限らず、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートジオール、水酸基末端ポリブタジエン、ポリエステルポリオールなどのポリオールを直接アクリレート化、もしくは、ジイソシアネートを介してウレタンアクリレート化したアクリレート類及びメラミンアクリレート、及び/又は上記アクリレートに対応する各メタクリレート類などが挙げられる。
さらに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂に、アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート樹脂や、さらにそのエポキシアクリレート樹脂の水酸基に、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどのヒドロキシアクリレートとイソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネートのハーフウレタン化合物を反応させたエポキシウレタンアクリレート化合物などを感光性モノマーとして用いてもよい。このようなエポキシアクリレート系樹脂は、指触乾燥性を低下させることなく、光硬化性を向上させることができる。
上記の感光性モノマーとして用いられる分子中に複数のエチレン性不飽和基を有する化合物の配合量は、好ましくは(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、5〜100質量部、より好ましくは、5〜70質量部の割合である。前記配合量が、5質量部未満の場合、光硬化性が低下し、活性エネルギー線照射後のアルカリ現像により、パターン形成が困難となることがある。一方、100質量部を超えた場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が低下して、塗膜が脆くなることがある。
(バインダーポリマー)
さらに本発明の光硬化性樹脂組成物は、指触乾燥性の改善、ハンドリング性の改善などを目的にバインダーポリマーを使用することができる。バインダーポリマーとして用いることができるものとしては、例えば、ポリエステル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリエステルウレタン系ポリマー、ポリアミド系ポリマー、ポリエステルアミド系ポリマー、アクリル系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリ乳酸系ポリマー、フェノキシ系ポリマーなどが挙げられる。これらのバインダーポリマーは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の混合物として用いてもよい。
(エラストマー)
さらに本発明の光硬化性樹脂組成物は、柔軟性の付与、硬化物の脆さを改善することなどを目的にエラストマーを使用することができる。エラストマーとしては、例えばポリエステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステルウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステルアミド系エラストマー、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマーなどが挙げられる。これらのエラストマーは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の混合物として用いてもよい。
(有機溶剤)
さらに、本発明の光硬化性樹脂組成物は、前記カルボキシル基含有樹脂の合成や組成物の調整のため、又は基板やキャリアフィルムに塗布するための粘度調整のため、有機溶剤を使用することができる。
このような有機溶剤としては、ケトン類、芳香族炭化水素類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルアセテート類、エステル類、アルコール類、脂肪族炭化水素、石油系溶剤などを挙げることができる。より具体的には、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、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メチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテートなどのエステル類;エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類;オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤などが挙げられる。このような有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。
(紫外線吸収剤)
一般に、高分子材料は光を吸収し、それにより分解・劣化を起こすことから、本発明の光硬化性樹脂組成物には、紫外線に対する安定化対策を行うために、上記酸化防止剤の他に、紫外線吸収剤を使用することができる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾエート誘導体、ベンゾトリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、シンナメート誘導体、アントラニレート誘導体、ジベンゾイルメタン誘導体などが挙げられる。ベンゾフェノン誘導体の具体的な例としては、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン及び2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンなどが挙げられる。ベンゾエート誘導体の具体的な例としては、2−エチルヘキシルサリチレート、フェニルサリチレート、p−t−ブチルフェニルサリチレート、2,4−ジ−t−ブチルフェニル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート及びヘキサデシル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートなどが挙げられる。ベンゾトリアゾール誘導体の具体的な例としては、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)べンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール及び2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。トリアジン誘導体の具体的な例としては、ヒドロキシフェニルトリアジン、ビスエチルヘキシルオキシフェノールメトキシフェニルトリアジンなどが挙げられる。
紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、TINUVIN PS、TINUVIN 99−2、TINUVIN 109、TINUVIN 384−2、TINUVIN 900、TINUVIN 928、TINUVIN 1130、TINUVIN 400、TINUVIN 405、TINUVIN 460、TINUVIN 479(以上、BASFジャパン社製、商品名)などが挙げられる。
上記の紫外線吸収剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。前記酸化防止剤と併用することで本発明の光硬化性樹脂組成物より得られる成形物の安定化が図れる。
(連鎖移動剤)
本発明の光硬化性樹脂組成物には、感度を向上するために連鎖移動剤として公知慣用のNフェニルグリシン類、フェノキシ酢酸類、チオフェノキシ酢酸類、メルカプトチアゾール等を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、メルカプト琥珀酸、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、メチオニン、システイン、チオサリチル酸及びその誘導体等のカルボキシル基を有する連鎖移動剤;メルカプトエタノール、メルカプトプロパノール、メルカプトブタノール、メルカプトプロパンジオール、メルカプトブタンジオール、ヒドロキシベンゼンチオール及びその誘導体等の水酸基を有する連鎖移動剤;1−ブタンチオール、ブチル−3−メルカプトプロピオネート、メチル−3−メルカプトプロピオネート、2,2−(エチレンジオキシ)ジエタンチオール、エタンチオール、4−メチルベンゼンチオール、ドデシルメルカプタン、プロパンチオール、ブタンチオール、ペンタンチオール、1−オクタンチオール、シクロペンタンチオール、シクロヘキサンチオール、チオグリセロール、4,4−チオビスベンゼンチオール等が挙げられる。
また、連鎖移動剤として多官能性メルカプタン系化合物も用いることができる。多官能性メルカプタン系化合物としては、例えば、ヘキサン−1,6−ジチオール、デカン−1,10−ジチオール、ジメルカプトジエチルエーテル、ジメルカプトジエチルスルフィド等の脂肪族チオール類、キシリレンジメルカプタン、4,4’−ジメルカプトジフェニルスルフィド、1,4−ベンゼンジチオール等の芳香族チオール類;エチレングリコールビス(メルカプトアセテート)、ポリエチレングリコールビス(メルカプトアセテート)、プロピレングリコールビス(メルカプトアセテート)、グリセリントリス(メルカプトアセテート)、トリメチロールエタントリス(メルカプトアセテート)、トリメチロールプロパントリス(メルカプトアセテート)、ペンタエリスリトールテトラキス(メルカプトアセテート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(メルカプトアセテート)等の多価アルコールのポリ(メルカプトアセテート)類;エチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、ポリエチレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、プロピレングリコールビス(3−メルカプトプロピオネート)、グリセリントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールエタントリス(メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)等の多価アルコールのポリ(3−メルカプトプロピオネート)類;1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、ペンタエリリトールテトラキス(3−メルタプトブチレート)等のポリ(メルカプトブチレート)類等が挙げられる。
これらの市販品としては、例えばBMPA、MPM、EHMP、NOMP、MBMP、STMP、TMMP、PEMP、DPMP、及びTEMPIC(以上、堺化学工業(株)製)、カレンズMT−PE1、カレンズMT−BD1、及びカレンズ−NR1(以上、昭和電工(株)製)等を挙げることができる。
また、連鎖移動剤としてメルカプト基を有する複素環化合物も用いることができる。メルカプト基を有する複素環化合物としては、例えば、メルカプト−4−ブチロラクトン(別名:2−メルカプト−4−ブタノリド)、2−メルカプト−4−メチル−4−ブチロラクトン、2−メルカプト−4−エチル−4−ブチロラクトン、2−メルカプト−4−ブチロチオラクトン、2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−メトキシ−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−エトキシ−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−メチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−エチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−(2−メトキシ)エチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、N−(2−エトキシ)エチル−2−メルカプト−4−ブチロラクタム、2−メルカプト−5−バレロラクトン、2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−メチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−エチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−(2−メトキシ)エチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、N−(2−エトキシ)エチル−2−メルカプト−5−バレロラクタム、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプト−5−メチルチオ−チアジアゾール、2−メルカプト−6−ヘキサノラクタム、2,4,6−トリメルカプト−s−トリアジン(三協化成株式会社製:商品名 ジスネットF)、2−ジブチルアミノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン(三協化成株式会社製:商品名 ジスネットDB)、及び2−アニリノ−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン(三協化成株式会社製:商品名 ジスネットAF)等が挙げられる。
特に、光硬化性樹脂組成物の現像性を損なうことがないことから、メルカプトベンゾチアゾール、3−メルカプト−4−メチル−4H−1,2,4−トリアゾール、5−メチル−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、1−フェニル−5−メルカプト−1H−テトラゾールが好ましい。これらの連鎖移動剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(密着促進剤)
本発明の光硬化性樹脂組成物には、層間の密着性、又は感光性樹脂層と基材との密着性を向上させるために密着促進剤を用いることができる。密着促進剤としては、例えば、ベンゾイミダゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール(商品名:川口化学工業(株)製アクセルM)、3−モルホリノメチル−1−フェニル−トリアゾール−2−チオン、5−アミノ−3−モルホリノメチル−チアゾール−2−チオン、2−メルカプト−5−メチルチオ−チアジアゾール、トリアゾール、テトラゾール、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、アミノ基含有ベンゾトリアゾール、シランカップリング剤などが挙げられる。
(添加剤)
本発明の光硬化性樹脂組成物は、さらに必要に応じて、微粉シリカ、有機ベントナイト、モンモリロナイト、ハイドロタルサイトなどのチキソ化剤を添加することができる。チキソ化剤としては、有機ベントナイト、ハイドロタルサイトが経時安定性に優れるので好ましく、特にハイドロタルサイトは電気特性に優れている為好ましい。また、熱重合禁止剤や、シリコーン系、フッ素系、高分子系などの消泡剤及び/又はレベリング剤、防錆剤、さらにはビスフェノール系、トリアジンチオール系などの銅害防止剤などのような公知慣用の添加剤類を配合することができる。
前記熱重合禁止剤は、前記重合性化合物の熱的な重合又は経時的な重合を防止するために用いることができる。熱重合禁止剤としては、例えば、4−メトキシフェノール、ハイドロキノン、アルキル又はアリール置換ハイドロキノン、t−ブチルカテコール、ピロガロール、2−ヒドロキシベンゾフェノン、4−メトキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、塩化第一銅、フェノチアジン、クロラニル、ナフチルアミン、β−ナフトール、2,6−ジ−t−ブチル−4−クレゾール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、ピリジン、ニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、ピクリン酸、4−トルイジン、メチレンブルー、銅と有機キレート剤反応物、サリチル酸メチル、及びフェノチアジン、ニトロソ化合物、ニトロソ化合物とAlとのキレートなどが挙げられる。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、例えば前記有機溶剤で塗布方法に適した粘度に調整し、基材上に、ディップコート法、フローコート法、ロールコート法、バーコーター法、スクリーン印刷法、カーテンコート法等の方法により塗布し、約60〜100℃の温度で組成物中に含まれる有機溶剤を揮発乾燥(仮乾燥)させることにより、タックフリーの塗膜を形成できる。その後、接触式(又は非接触方式)により、パターンを形成したフォトマスクを通して選択的に活性エネルギー線により露光し、もしくはレーザーダイレクト露光機により直接パターン露光し、未露光部をアルカリ水溶液(例えば0.3〜3%炭酸ソーダ水溶液)により現像してレジストパターンが形成される。さらに、熱硬化性成分を含有している組成物の場合、例えば約140〜180℃の温度に加熱して熱硬化させることにより、前記カルボキシル基含有樹脂のカルボキシル基と、分子中に複数の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分が反応し、耐熱性、耐薬品性、耐吸湿性、密着性、電気特性などの諸特性に優れた硬化塗膜を形成することができる。尚、熱硬化性成分を含有していない場合でも、熱処理することにより、露光時に未反応の状態で残った光硬化性成分のエチレン性不飽和結合が熱ラジカル重合し、塗膜特性が向上するため、目的・用途により、熱処理(熱硬化)してもよい。
上記基材としては、予め回路形成されたプリント配線板やフレキシブルプリント配線板の他、紙−フェノール樹脂、紙−エポキシ樹脂、ガラス布−エポキシ樹脂、ガラス−ポリイミド、ガラス布/不繊布−エポキシ樹脂、ガラス布/紙−エポキシ樹脂、合成繊維−エポキシ樹脂、フッ素樹脂・ポリエチレン・ポリフェニレンエーテル,ポリフェニレンオキシド・シアネートエステル等の複合材を用いた全てのグレード(FR−4等)の銅張積層板、ポリイミドフィルム、PETフィルム、ガラス基板、セラミック基板、ウエハ板等を用いることができる。
本発明の光硬化性樹脂組成物を塗布した後に行う揮発乾燥は、熱風循環式乾燥炉、IR炉、ホットプレート、コンベクションオーブンなど(蒸気による空気加熱方式の熱源を備えたものを用いて乾燥機内の熱風を向流接触せしめる方法及びノズルより支持体に吹き付ける方式)を用いて行うことができる。
以下のように本発明の光硬化性樹脂組成物を塗布し、揮発乾燥した後、得られた塗膜に対し、露光(活性エネルギー線の照射)を行う。塗膜は、露光部(活性エネルギー線により照射された部分)が硬化する。
上記活性エネルギー線照射に用いられる露光機としては、直接描画装置(例えばコンピューターからのCADデータにより直接レーザーで画像を描くレーザーダイレクトイメージング装置)、メタルハライドランプを搭載した露光機、(超)高圧水銀ランプを搭載した露光機、水銀ショートアークランプを搭載した露光機、もしくは(超)高圧水銀ランプなどの紫外線ランプを使用した直接描画装置を用いることができる。活性エネルギー線としては、最大波長が350〜410nmの範囲にあるレーザー光を用いていればガスレーザー、固体レーザーどちらでもよい。また、その露光量は膜厚等によって異なるが、一般には5〜200mJ/cm、好ましくは5〜100mJ/cm、さらに好ましくは5〜50mJ/cmの範囲内とすることができる。上記直接描画装置としては、例えば日本オルボテック社製、ペンタックス社製等のものを使用することができ、最大波長が350〜410nmのレーザー光を発振する装置であればいずれの装置を用いてもよい。
前記現像方法としては、ディッピング法、シャワー法、スプレー法、ブラシ法等によることができ、現像液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、アミン類などのアルカリ水溶液が使用できる。
本発明の光硬化性樹脂組成物は、液状で直接基材に塗布する方法以外にも、予めポリエチレンテレフタレート等のフィルムにソルダーレジストを塗布・乾燥して形成したソルダーレジスト層を有するドライフィルムの形態で使用することもできる。本発明の光硬化性樹脂組成物をドライフィルムとして使用する場合の例を以下に示す。
ドライフィルムは、キャリアフィルムと、ソルダーレジスト層と、必要に応じて用いられる剥離可能なカバーフィルムとが、この順序に積層された構造を有するものである。ソルダーレジスト層は、アルカリ現像性の光硬化性樹脂組成物をキャリアフィルム又はカバーフィルムに塗布・乾燥して得られる層である。キャリアフィルムにソルダーレジスト層を形成した後に、カバーフィルムをその上に積層するか、カバーフィルムにソルダーレジスト層を形成し、この積層体をキャリアフィルムに積層すればドライフィルムが得られる。
キャリアフィルムとしては、例えば、2〜150μmの厚みのポリエステルフィルム等の熱可塑性フィルムが用いられる。
ソルダーレジスト層は、光硬化性樹脂組成物をブレードコーター、リップコーター、コンマコーター、フィルムコーター等でキャリアフィルム又はカバーフィルムに10〜150μmの厚さで均一に塗布し乾燥して形成される。
カバーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等を使用することができるが、ソルダーレジスト層との接着力が、キャリアフィルムよりも小さいものが好ましい。
ドライフィルムを用いてプリント配線板上に保護膜(永久保護膜)を作製するには、カバーフィルムを剥がし、ソルダーレジスト層と回路形成された基材を重ね、ラミネーター等を用いて張り合わせ、回路形成された基材上にソルダーレジスト層を形成する。形成されたソルダーレジスト層に対し、前記と同様に露光、現像、加熱硬化すれば、硬化塗膜を形成することができる。キャリアフィルムは、露光前又は露光後のいずれかに剥離すればよい。
本発明の光重合性樹脂組成物、及び、ドライフィルムにより形成された硬化塗膜はプリント配線板の永久被膜として好適であり、中でもソルダーレジストや層間絶縁材料として好適である。
以下、実施例及び比較例を示して、本発明について具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。なお、以下において「部」及び「%」とあるのは、特に断りのない限り全て質量基準である。
(カルボキシル基含有樹脂の合成)
[合成例1]
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(昭和電工(株)製、ショウノール(登録商標)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。
次いで、プロピレンオキシド63.8gを徐々に滴下し、125〜132℃、0〜4.8kgf/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当量当りプロピ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。
そして、得られた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。そして、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。さらに、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。
このようにして、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の樹脂溶液を得た。以下、これをワニスA−1と称す。
[合成例2]
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(株)製、EPICLON(登録商標) N−695、軟化点95℃、エポキシ当量214、平均官能基数7.6)1070g(グリシジル基数(芳香環総数):5.0モル)、アクリル酸360g(5.0モル)、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(3.0モル)を仕込み、110℃で4時間反応を行い、冷却した。
このようにして、固形分酸価89mgKOH/g、固形分65%の樹脂溶液を得た。以下、これをワニスA−2と称す。
[合成例3]
エポキシ当量800、軟化点79℃のビスフェノールF型固型エポキシ樹脂400部をエピクロルヒドリン925部とジメチルスルホキシド462.5部を溶解させた後、攪拌下70℃で、98.5%NaOH81.2部を、100分かけて添加した。添加後、さらに70℃で3時間反応を行なった。
次いで、過剰の未反応エピクロルヒドリン及びジメチルスルホキシドの大半を減圧下に留去し、副生塩とジメチルスルホキシドを含む反応生成物をメチルイソブチルケトン750部に溶解させ、さらに30%NaOH10部を加え、70℃で1時間反応させた。反応終了後、水200部で2回水洗を行った。油水分離後、油層よりメチルイソブチルケトンを蒸留回収して、エポキシ当量290、軟化点62℃のエポキシ樹脂(a−1)370部を得た。
得られたエポキシ樹脂(a−1)2900部(10当量)、アクリル酸720部(10当量)、メチルハイドロキノン2.8部、カルビトールアセテート1950部を仕込み、90℃に加熱、攪拌し、反応混合物を溶解した。次いで、反応液を60℃に冷却し、トリフェニルフォスフィン16.7部を仕込み、100℃に加熱し、約32時間反応させ、酸価が1.0mgKOH/gの反応物を得た。次に、これに無水コハク酸786部(7.86モル)、カルビトールアセテート423部を仕込み、95℃に加熱し、約6時間反応を行った。
このようにして、固形分酸価100mgKOH/g、固形分65%の樹脂溶液を得た。以下、これをワニスA−3と称す。
(実施例1〜17及び比較例1〜5の光硬化性樹脂組成物の調製)
これら合成例の樹脂溶液を用い、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、光硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた光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。
Figure 0006417430
*1:2−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(イルガキュア907:BASFジャパン社製)
*2:2,4−ジエチルチオキサントン(KAYACURE DETX−S:日本化薬(株)製)
*3:2,4,6−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(ルシリンTPO:BASFジャパン社製)
*4: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]−,1,1−(O−アセチルオキシム)
(イルガキュア OXE 02:BASFジャパン社製)
*5:ビス(η5−2,4−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
(イルガキュア 784:BASFジャパン製)
*6:ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂(NC3000HCA75:日本化薬(株)製)
*7:ビキシレノール型エポキシ樹脂(YX−4000:三菱化学(株)製)
*8:C.I.Pigment Yellow147
*9:C.I.Pigment Red149
*10:C.I.Pigment Blue 15:3
*11:カーボンブラック
*12:IRGAFOS168:BASFジャパン社製
*13:IRGANOX1010:BASFジャパン社製)
*14:2−メルカプトベンゾチアゾール(アクセルM:川口化学工業(株)製)
*15:ノイブルグ珪土粒子(アクティジルAM:ホフマンミネラル社製)
*16:硫酸バリウム(B−30:堺化学(株)製)
*17:タルク(SG−2000:日本タルク(株)製)
*18:ハイドロタルサイト(DHT−4A:協和化学工業(株)製)
*19:ジエチレングリコールモノエチルエーテールアセテート
*20:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
*21:エポキシ化ポリブタジエン(PB3600:ダイセル化学工業(株)製)
*22:ブロックイソシアネート(TPA−B80E:旭化成ケミカルズ(株)製)
*23:メチル化メラミン樹脂(Mw−100LM:(株)三和ケミカル製)
塗膜特性評価:
<最適露光量>
銅厚18μmの回路パターン基板を、銅表面粗化処理(メック(株)製メックエッチボンド(登録商標)CZ−8100)後、水洗し、乾燥した。そして、基板全面に、実施例1〜17及び比較例1〜5の光硬化性樹脂組成物を、乾燥膜厚が20μmになるようにスクリーン印刷法により塗布し、80℃の熱風循環式乾燥炉で60分間乾燥させた。
乾燥後、高圧水銀灯搭載の露光装置を用いてステップタブレット(Kodak No.2)を介して露光した。現像(30℃、0.2MPa、1wt%炭酸ナトリウム水溶液)を90秒で行い、残存するステップタブレットのパターンが7段の時の露光量を、最適露光量とした。
<最大現像ライフ>
実施例1〜17及び比較例1〜5の光硬化性樹脂組成物をそれぞれ、パターン形成された銅箔基板上に、乾燥膜厚が20μmになるようにスクリーン印刷で全面塗布した。このようにして光硬化性樹脂組成物が塗布された基板を各実施例、比較例ごとに7枚ずつ用意し、80℃で乾燥を行った。乾燥開始後20分から80分まで10分おきに各実施例、比較例ごとに1枚ずつ基板を取り出し、それぞれ室温まで放冷した。
乾燥時間の異なる各基板に対して30℃の1%炭酸ナトリウム水溶液により、スプレー圧0.2MPaの条件で、90秒間現像を行い、残渣が残らない最大許容乾燥時間を最大現像ライフとした。
硬化物特性評価:
各実施例及び比較例の光硬化性樹脂組成物を、パターン形成された銅箔基板上に、乾燥膜厚が20μmになるようにスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分間乾燥し、室温まで放冷した。この基板に高圧水銀灯を搭載した露光装置を用いて、最適露光量でパターンを露光した後、30℃の1%炭酸ナトリウム水溶液により、スプレー圧0.2MPaの条件で、90秒間現像を行い、パターンを得た。
この基板を、UVコンベア炉にて積算露光量1000mJ/cmの条件で紫外線照射した後、150℃で60分加熱して硬化させ、硬化物パターンの形成された評価基板を得た。
得られた評価基板を用いて、耐酸性、耐アルカリ性、はんだ耐熱性、耐無電解金めっき性、PCT耐性について、以下のように評価した。また、同様にして評価基板を作成し、冷熱衝撃耐性、HAST耐性、変色耐性について、以下のように評価した。
<耐酸性>
評価基板を、10vol%HSO水溶液に室温で30分間浸漬し、染み込みや塗膜の溶け出しを目視にて確認し、さらにテープピーリングによる剥がれを確認した。判定基準は以下のとおりである。
○:塗膜に変化が認められないもの
△:塗膜が僅かに変化しているもの
×:塗膜に膨れあるいは膨潤脱落があるもの
<耐アルカリ性>
評価基板を、10vol%NaOH水溶液に室温で30分間浸漬し、染み込みや塗膜の溶け出しを目視にて確認し、さらにテープピーリングによる剥がれを確認した。判定基準は以下のとおりである。
○:塗膜に変化が認められないもの
△:塗膜が僅かに変化しているもの
×:塗膜に膨れあるいは膨潤脱落があるもの
<はんだ耐熱性>
評価基板にロジン系フラックスを塗布した後、予め260℃に設定したはんだ槽に浸漬した。そして、変性アルコールでフラックスを洗浄した後、目視によるレジスト層の膨れ・剥がれについて評価した。判定基準は以下のとおりである。
○:10秒間浸漬を4回以上繰り返しても剥がれが認められない。
△:10秒間浸漬を4回繰り返すと少し剥がれる。
×:10秒間浸漬を3回以内にレジスト層に膨れ、剥がれがある。
<耐無電解金めっき性>
評価基板について、市販品の無電解ニッケルめっき浴及び無電解金めっき浴を用いて、ニッケル5μm、金0.05μmの条件でめっきを行った。メッキされた評価基板において、レジスト層の剥がれの有無やめっきのしみ込みの有無を評価した後、テープピーリングによりレジスト層の剥がれの有無を評価した。判定基準は以下のとおりである。
○:めっき後にしみ込みが見られず、テープピーリング後に剥がれはない。
△:めっき後に僅かなしみ込みが確認されるが、テープピーリング後の剥がれはない。
×:めっき後に僅かなしみ込みが確認され、テープピーリング後に剥がれも見られる。
<PCT耐性>
耐無電解金めっき性の評価と同様に無電解金めっきを施した評価基板を、PCT装置(エスペック(株)製HAST SYSTEM TPC−412MD)を用いて、121℃、飽和、0.2MPaの条件で168時間処理し、塗膜の状態によりPCT耐性を評価した。判定基準は以下のとおりである。
○:膨れ、剥がれ、変色、溶出のないもの
△:若干の膨れ、剥がれ、変色、溶出があるもの
×:膨れ、剥がれ、変色、溶出が多く見られるもの
<冷熱衝撃耐性>
耐無電解金めっき性の評価と同様に無電解金めっきを施した評価基板の基板上に□抜き、○抜きの硬化物パターンを形成して得られた冷熱衝撃耐性評価基板について、冷熱衝撃試験器(エタック(株)製)により、−55℃/30分〜150℃/30分を1サイクルとして、1000サイクルの耐性試験を行った。
試験後、処理後の硬化物パターンを目視により観察し、クラックの発生状況を評価した。判定基準は以下のとおりである。
○:クラック発生率30%未満
△:クラック発生率30〜50%
×:クラック発生率50%超
<HAST耐性>
クシ型電極(ライン/スペース=30ミクロン/30ミクロン)が形成されたBT基板上に、上記硬化物特性評価用の評価基板の作製と同様にして光硬化性樹脂組成物の硬化物パターンを形成し、HAST耐性評価基板を作成した。この評価基板を、130℃、湿度85%の雰囲気下の高温高湿槽に入れ、電圧12Vを荷電し、168時間、槽内HAST試験を行った。
168時間経過時の槽内絶縁抵抗値を測定し、HAST耐性を評価した。判定基準は以下のとおりである。
○:10Ω超
△:10〜10Ω
×:10Ω未満あるいはショート発生
<回路隠蔽性>
光硬化性樹脂組成物の硬化物を形成した評価基板を150℃で1時間加熱し、この加熱処理でのソルダーレジストで被覆された銅回路の変色レベルについて確認した。
○:目視にて銅回路の変色が確認できないもの。
×:目視にて銅回路の変色が確認できるもの。
<解像性>
銅上に、150μmの開口を有する光硬化性樹脂組成物の硬化物パターンを形成し、SEM(走査型電子顕微鏡)により観察した。得られた開口形状を確認し、以下の基準にて評価した。
○:開口形状良好
×:開口形状不良
Figure 0006417430
[実施例18〜34、比較例6〜10]
表1に示す配合割合で調製した実施例1〜17、及び比較例1〜5の各光硬化性樹脂組成物を、メチルエチルケトンにて希釈し、PETフィルム上に塗布した。これを80℃で30分乾燥し、厚さ20μmの乾燥塗膜を形成し、さらにその上にカバーフィルムを貼り合わせて、実施例18〜34、比較例6〜10のドライフィルムを作製した。なお、実施例1の樹脂組成物を用いたドライフィルムを実施例18とし、実施例2の樹脂組成物を用いたドライフィルムを実施例19とするというように、実施例1〜17、比較例1〜5の組成と実施例18〜34、比較例6〜10のドライフィルムは、順に対応する。
得られたドライフィルムについて、以下のように評価を行った。
<ドライフィルム評価>
得られたドライフィルムからカバーフィルムを剥がし、パターン形成された銅箔基板に、ドライフィルムを熱ラミネートした。次いで、この基板に高圧水銀灯を搭載した露光装置を用いて、最適露光量でパターン露光を行った。
露光後、キャリアフィルムを剥がし、30℃の1%炭酸ナトリウム水溶液により、スプレー圧0.2MPaの条件で90秒間現像を行い、パターンを得た。この基板を、UVコンベア炉にて積算露光量1000mJ/cmの条件で紫外線照射した後、150℃で60分加熱して硬化し、硬化物パターンの形成された評価基板を得た。
得られた評価基板について、実施例1〜17、比較例1〜5の評価と同様にして、各特性の評価を行った。結果を表3に示す。
Figure 0006417430
表2及び表3に示す結果より、本実施形態の光硬化性樹脂組成物及びそのドライフィルムにおいて、優れた解像性や塗膜特性を有し、その硬化物において、例えば半導体パッケージ用ソルダーレジストに必要とされるPCT耐性、冷熱衝撃耐性、HAST耐性を有するとともに、ソルダーレジスト自身が特定の三色又は四色の着色顔料を併用したものであることにより特定の色調となることで良好な回路隠蔽性が得られることを明らかとした。

Claims (6)

  1. (A)カルボキシル基含有樹脂と、
    (B)光重合開始剤と、
    (C)青色着色剤、黒色着色剤、または、青色着色剤および黒色着色剤と、
    (D)黄色着色剤と、
    (E)赤色着色剤と、
    を含有し、
    前記(C)成分として、青色着色剤を含有する場合の青色着色剤の配合量は、前記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.05質量部以上1.0質量部以下であり、
    前記(C)成分として、黒色着色剤を含有する場合の黒色着色剤の配合量は、
    前記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上0.5質量部以下であり
    記(D)黄色着色剤の配合量は、前記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、1.5質量部以上3.0質量部以下であり、
    前記(E)赤色着色剤の配合量は、前記(A)カルボキシル基含有樹脂100質量部に対して、0.5質量部以上2.0質量部以下であり、
    前記(C)成分の青色着色剤はフタロシアニンブルーであり、黒色着色剤はカーボンブラックであり、
    前記(D)黄色着色剤はC.I.Pigment Yellow147であり、
    前記(E)赤色着色剤はC.I.Pigment Red149であり、
    さらに、エチレン性不飽和基を有する化合物を含有するか、前記(A)カルボキシル基含有樹脂がエチレン性不飽和結合を有することを特徴とするアルカリ現像可能な光硬化性樹脂組成物。
  2. さらに、充填剤としてノイブルグ珪土粒子を含有することを特徴とする請求項1記載のアルカリ現像可能な光硬化性樹脂組成物。
  3. フィルムに請求項1または2記載の光硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥して形成されたソルダーレジスト層が積層していることを特徴とするドライフィルム。
  4. 請求項1または2記載の光硬化性樹脂組成物を硬化して得られることを特徴とする硬化物。
  5. 請求項3に記載のドライフィルムのソルダーレジスト層を硬化して得られることを特徴とする硬化物。
  6. 請求項4または5に記載の硬化物を具備することを特徴とするプリント配線板。
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