JP7007792B2 - 硬化性樹脂組成物、ドライフィルム、硬化物およびプリント配線板 - Google Patents

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

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Description

本発明は硬化性樹脂組成物、硬化物およびプリント配線板に関し、詳しくは、硬化物が低誘電率および低誘電正接であり、しかもハレーションおよびアンダーカットのない良好なパターン形状の硬化物を形成可能な硬化性樹脂組成物、該組成物から得られる樹脂層を有するドライフィルム、その硬化物および該硬化物を有するプリント配線板に関する。
一般に、プリント配線板においては、耐熱性や電気絶縁性の観点から、層間絶縁材料用やソルダーレジスト材料用として、変性エポキシアクリレート化合物やエポキシ樹脂などを主成分とし、さらにフィラーなどの添加成分を含有する樹脂組成物が広く用いられている。
しかしながら、このような基板材料に用いられる従来の樹脂組成物からなる硬化物の誘電率および誘電正接では、高周波領域で通信する場合に、電気信号の遅延や損失が避けられないという問題があった。
これに対し従来、配線板材料の誘電率および誘電正接を低下させるために、誘電率や誘電正接が小さいフィラーを多量に配合する必要があった。例えば、誘電率や誘電正接が小さい球状多孔質フィラーを多量に配合したソルダーレジストが提案されている(特許文献1参照)。
国際公開2006/008995号公報
しかしながら、無機フィラーを多量に配合するだけでは、誘電率および誘電正接の低下は十分ではなかった。また、誘電率および誘電正接を低下させるために、無機フィラーを多量に配合すると、硬化物にハレーションが発生したり、深部まで透過する光の量が減少するためアンダーカットが発生し、硬化後のパターン形状が図1(B)に示すような逆テーパー状になるため、密着性が悪くなるという問題もあることが新たにわかった。
そこで本発明の目的は、硬化物が低誘電率および低誘電正接であり、しかもハレーションおよびアンダーカットのない良好なパターン形状の硬化物を形成可能な硬化性樹脂組成物、該組成物から得られる樹脂層を有するドライフィルム、その硬化物および該硬化物を有するプリント配線板を提供することにある。
本発明者は上記に鑑み鋭意検討した結果、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれも有しない光硬化性化合物、および、密着性付与剤を添加することによって、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。
即ち、本発明の硬化性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)無機フィラー、(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物、(D)密着性付与剤、および、(E)光重合開始剤を含むことを特徴とするものである。
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに熱硬化成分としてのエポキシ化合物を含むことが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記(A)アルカリ可溶性樹脂としてのカルボキシル基含有樹脂を含み、前記カルボキシル基含有樹脂に含まれるカルボキシル基の当量に対する、前記エポキシ化合物に含まれるエポキシ基の当量の比が、1.0以下であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物が、炭化水素により構成される環状骨格を有する化合物であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物が、炭素数5以上の環状骨格を少なくとも2つ以上有することが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに、湿潤分散剤を含むことが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記湿潤分散剤がシランカップリング剤であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記(D)密着性付与剤が、イソシアネート化合物であることが好ましい。
本発明のドライフィルムは、前記硬化性樹脂組成物を、フィルムに塗布、乾燥して得られる樹脂層を有することを特徴とするものである。
本発明の硬化物は、前記硬化性樹脂組成物、または、前記ドライフィルムの樹脂層を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、前記硬化物を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、硬化物が低誘電率および低誘電正接であり、しかもハレーションおよびアンダーカットのない良好なパターン形状の硬化物を形成可能な硬化性樹脂組成物、該組成物から得られる樹脂層を有するドライフィルム、その硬化物および該硬化物を有するプリント配線板を提供することができる。
図1は、硬化性樹脂組成物の硬化塗膜からなるパターンの断面形状を示す模式図であり、(A)は深さ方向に設計幅通りの直線性が得られた理想状態を示し、(B)はアンダーカット状態を示す。
本発明の硬化性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性樹脂、(B)無機フィラー、(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物(以下、「(C)光硬化性化合物」とも称する)、および、(D)密着性付与剤、および、(E)光重合開始剤を含むことを特徴とするものである。詳しいメカニズムは明らかではないが、(C)光硬化性化合物を配合することによって、意外にも、誘電率および誘電正接が低下し、また、パターンの形状が良好となる。また、さらに(D)密着性付与剤を配合することにより、パターン形状が安定し、逆テーパ構造になりにくくなる。
以下、本発明の硬化性樹脂組成物の各成分について説明する。
[(A)アルカリ可溶性樹脂]
(A)アルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基等のアルカリ可溶性基を含有し、アルカリ溶液に可溶な樹脂であり、好ましくはカルボキシル基含有樹脂が挙げられる。(A)アルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシル基含有樹脂がより好ましい。前記カルボキシル基含有樹脂は、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であってもよい。エチレン性不飽和二重結合としては、(メタ)アクリル酸またはそれらの誘導体由来のものが好ましい。(A)アルカリ可溶性樹脂は、1種を単独または2種以上を組み合わせて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(オリゴマーおよびポリマーのいずれでもよい)が挙げられる。
(1)(メタ)アクリル酸等の不飽和カルボン酸と、スチレン、α-メチルスチレン、低級アルキル(メタ)アクリレート、イソブチレン等の不飽和基含有化合物との共重合により得られるカルボキシル基含有樹脂。このカルボキシル基含有樹脂が芳香環を有する場合、不飽和カルボン酸および不飽和基含有化合物の少なくとも1種が芳香環を有すればよい。
(2)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等のジイソシアネートと、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のカルボキシル基含有ジアルコール化合物および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およびアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物等のジオール化合物の重付加反応によるカルボキシル基含有ウレタン樹脂。このカルボキシル基含有ウレタン樹脂が芳香環を有する場合、ジイソシアネート、カルボキシル基含有ジアルコール化合物およびジオール化合物の少なくとも1種が芳香環を有すればよい。
(3)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等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およびアルコール性ヒドロキシル基を有する化合物等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。このカルボキシル基含有ウレタン樹脂が芳香環を有する場合、ジイソシアネート化合物、ジオール化合物および酸無水物の少なくとも1種が芳香環を有すればよい。
(4)ジイソシアネートと、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂等の2官能エポキシ樹脂の(メタ)アクリレートもしくはその部分酸無水物変性物、カルボキシル基含有ジアルコール化合物およびジオール化合物の重付加反応によるカルボキシル基含有ウレタン樹脂。このカルボキシル基含有ウレタン樹脂が芳香環を有する場合、ジイソシアネート、2官能エポキシ樹脂の(メタ)アクリレート若しくはその部分酸無水物変性物、カルボキシル基含有ジアルコール化合物およびジオール化合物の少なくとも1種が芳香環を有すればよい。
(5)上記(2)または(4)の樹脂の合成中に、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の分子中に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。このカルボキシル基含有ウレタン樹脂が芳香環を有する場合、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が芳香環を有していてもよい。
(6)上記(2)または(4)の樹脂の合成中に、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等、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。このカルボキシル基含有ウレタン樹脂が芳香環を有する場合、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が芳香環を有していてもよい。
(7)多官能エポキシ樹脂に(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等の2塩基酸無水物を付加させたカルボキシル基含有樹脂。このカルボキシル基含有樹脂が芳香環を有する場合、多官能エポキシ樹脂および2塩基酸無水物の少なくとも1種が芳香環を有していればよい。
(8)2官能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樹脂。このカルボキシル基含有樹脂が芳香環を有する場合、2官能エポキシ樹脂および2塩基酸無水物の少なくとも1種が芳香環を有していればよい。
(9)多官能オキセタン樹脂に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。このカルボキシル基含有ポリエステル樹脂が芳香環を有する場合、多官能オキセタン樹脂、ジカルボン酸および2塩基酸無水物の少なくとも1種が芳香環を有していればよい。
(10)1分子中に複数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等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樹脂。
(11)1分子中に複数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等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樹脂。
(12)1分子中に複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物に、p-ヒドロキシフェネチルアルコール等の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)アクリル酸等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、アジピン酸等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樹脂。このカルボキシル基含有ポリエステル樹脂が芳香環を有する場合、エポキシ化合物、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、不飽和基含有モノカルボン酸および多塩基酸無水物の少なくとも1種が芳香環を有していればよい。
(13)上記(1)~(12)のいずれかの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)アクリレート等の分子中に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樹脂。このカルボキシル基含有樹脂が芳香環を有する場合、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が芳香環を有していてもよい。
(14)1分子中にそれぞれ1個のエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物と、不飽和二重結合を有する化合物の共重合体に、不飽和モノカルボン酸を反応させ、生成した第2級の水酸基に飽和または不飽和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樹脂。このカルボキシル基含有樹脂が芳香環を有する場合、共重合体、不飽和モノカルボン酸および不飽和多塩基酸無水物の少なくとも1種が芳香環を有していればよい。
(15)水酸基含有ポリマーに、飽和または不飽和多塩基酸無水物を反応させた後、生成したカルボン酸に、1分子中にそれぞれ1個のエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られる水酸基およびカルボキシル基含有樹脂。このカルボキシル基含有樹脂が芳香環を有する場合、水酸基含有ポリマー、多塩基酸無水物および1分子中にそれぞれ1個のエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物の少なくとも1種が芳香環を有していればよい。
なお、ここで(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレートおよびそれらの混合物を総称する用語であり、他の類似の表現についても同様である。
上記のような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、希アルカリ水溶液による現像が可能になる。
また、硬化物のはんだ耐熱性に優れるため芳香環を有するカルボキシル基含有樹脂が好ましい。
カルボキシル基含有樹脂は、その構造中に水酸基を実質的に有さないことが好ましい。そのような実質的に水酸基を有さないカルボキシル基含有樹脂としては、上記(1)、(10)および(11)のカルボキシル基含有樹脂が挙げられる。カルボキシル基含有樹脂が実質的に水酸基を有さないことにより、硬化物の誘電率および誘電正接を低くすることができる。
上記カルボキシル基含有樹脂の酸価は、20~200mgKOH/gの範囲が望ましく、より好ましくは40~180mgKOH/gの範囲である。20~200mgKOH/gの範囲であると、アルカリ水溶液による乾燥塗膜の剥離性と印刷性が良好となり、乾燥時にダレが生じ難い。
また、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、2,000~150,000の範囲が好ましい。この範囲であると、タックフリー性能が良好であり、露光後の塗膜の耐湿性が良く、現像時に膜減りが生じにくい。また、上記重量平均分子量の範囲であると、印刷性および塗膜の耐熱性が良好となる。より好ましくは、5,000~100,000である。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定することができる。
[(B)無機フィラー]
本発明の硬化性樹脂組成物は、(B)無機フィラーを含有する。(B)無機フィラーは、得られる硬化物の物理的強度等を上げるために用いられる。(B)無機フィラーは、特に限定されず、公知慣用の無機フィラー、例えばシリカ、ノイブルグ珪土、水酸化アルミニウム、ガラス粉末、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、天然マイカ、合成マイカ、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化鉄、酸化チタン、非繊維状ガラス、ハイドロタルサイト、ミネラルウール、アルミニウムシリケート、カルシウムシリケート、亜鉛華等の無機顔料などを用いることができる。(B)無機フィラーは、1種を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。また、(B)無機フィラーは、表面処理されていてもよい。
また、(B)無機フィラーとして、ペロブスカイト型化合物、すなわち、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸ストロンチウム、および、これらを主成分とする複合酸化物を用いてもよい。ペロブスカイト型化合物を用いることによって、誘電特性が良好な硬化物を得ることができる。
(B)無機フィラーとしては、硬化物を低誘電率および低誘電正接にしやすいことから、シリカが好ましい。シリカとしては、球状シリカが高充填する上でより好ましい。
球状シリカの形状は、球状であればよく、真球のものに限定されるものではない。好適な球状シリカとして例えば以下のように測定される真球度が、0.8以上のものが挙げられるが、これに限定されるものではない。
真球度は以下のように測定される。SEMで写真を撮り、その観察される粒子の面積と周囲長から、(真球度)={4π×(面積)÷(周囲長)}で算出される値として算出する。具体的には画像処理装置を用いて100個の粒子について測定した平均値を採用する。
(B)無機フィラーの配合量は、固形分換算で(A)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、1~1000質量部が好ましく、10~500質量部がより好ましい。
[(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物]
本発明の硬化性樹脂組成物は、(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物(以下、「(C)光硬化性化合物」とも称する)を含有する。
(C)光硬化性化合物としては、活性エネルギー線照射により硬化して電気絶縁性を示す化合物であって、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれも有さないのであれば特に限定されない。(C)光硬化性化合物は分子中に1個以上のエチレン性不飽和結合を有することが好ましく、(メタ)アクリロイル基を有することがより好ましい。(C)光硬化性化合物は、1種を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
従来光硬化性化合物としてよく使用されているジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート(DPHA)は、通常、ヒドロキシル基を有する化合物であるジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートとの混合物であるが、(C)光硬化性化合物としては、DPHAのようなヒドロキシル基を有する化合物との混合物ではないことが好ましい。
エチレン性不飽和結合を有する化合物としては、ヒドロキシル基およびカルボキシル基を含まなければ、公知慣用の光重合性オリゴマーおよび光重合性ビニルモノマー等を用いてもよい。このうち光重合性オリゴマーとしては、不飽和ポリエステル系オリゴマー、(メタ)アクリレート系オリゴマー等が挙げられる。(メタ)アクリレート系オリゴマーとしては、ウレタン(メタ)アクリレート、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、ポリブタジエン変性(メタ)アクリレート等が挙げられる。
光重合性ビニルモノマーとしては、例えば、スチレン、クロロスチレン、α-メチルスチレンなどのスチレン誘導体;酢酸ビニル、酪酸ビニルまたは安息香酸ビニルなどのビニルエステル類;ビニルイソブチルエーテル、ビニル-n-ブチルエーテル、ビニル-t-ブチルエーテル、ビニル-n-アミルエーテル、ビニルイソアミルエーテル、ビニル-n-オクタデシルエーテル、エチレングリコールモノブチルビニルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;アクリルアミド、メタクリルアミド、N-メトキシメチルアクリルアミド、N-エトキシメチルアクリルアミド、N-ブトキシメチルアクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド類;トリアリルイソシアヌレート、フタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリルなどのアリル化合物;2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリール(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸のエステル類;メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレートなどのアルコキシアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート類;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどのアルキレンポリオールポリ(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどのポリオキシアルキレングリコールポリ(メタ)アクリレート類;ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレートなどのポリ(メタ)アクリレート類;トリス[(メタ)アクリロキシエチル]イソシアヌレートなどのイソシアヌルレート型ポリ(メタ)アクリレート類などが挙げられる。
(C)光硬化性化合物は、炭化水素により構成される環状骨格を有する化合物であることが好ましい。ここで環状骨格としては、環状脂肪族骨格、芳香族骨格、縮合多環骨格が挙げられる。(C)光硬化性化合物は、炭素数5以上の環状骨格を少なくとも2つ以上有することが好ましく、芳香族骨格を2つ以上有することが好ましい。環状骨格、特に芳香族骨格が多いほど、耐現像性が向上するためパターン形状が良好となる。ここで2つ以上有するとは、ビフェニル骨格やビスフェノール骨格のように独立して環状骨格を2つ以上有していてもよく、また、ジシクロペンタジエン骨格、フルオレン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格のように環状骨格が2つ以上縮合した縮合多環であってもよい。縮合多環は、同一種類の環の縮合多環だけでなく、異なる種類の環、例えば五員環と六員環との縮合多環であってもよい。中でも、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、ジシクロペンタジエン骨格、フルオレン骨格、ノボラック型フェノール骨格が好ましい。
炭化水素により構成される環状骨格を有する化合物としては、ビニルシクロヘキシルエーテル、イソボロニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、9,9-ビス[4-(2-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。なお、本発明の効果を阻害しない範囲で、エポキシ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシル基を有する光硬化性化合物を含んでもよい。
(C)光硬化性化合物の配合量は、固形分換算でアルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、0.5~200質量部が好ましく、1~100質量部がより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、(C)光硬化性化合物以外の光硬化性化合物を含有してもよい。
[(D)密着性付与剤]
(D)密着性付与剤としては、イミダゾール系、チアゾール系、トリアゾール系、イソシアネート系等の密着性付与剤が好ましく、パターンの断面形状の観点からイソシアネート系の密着性付与剤がより好ましい。
イソシアネート系の密着性付与剤としては、イソシアネート基を1個有するモノイソシアネート化合物、イソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート等、公知のイソシアネート化合物を使用することができる。本発明においては、保存安定性に優れているため作業性が向上する観点から、ブロックイソシアネート化合物が好ましい。
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および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としては、例えば、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、ジフェニルメチレンジイソシアネートおよび2,4-トリレンダイマーを挙げることができる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、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)およびイソホロンジイソシアネートを挙げることができる。
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。また、先に挙げられたイソシアネート化合物のアダクト体、ビューレット体およびイソシアヌレート体を挙げることができる。
ブロックイソシアネート化合物に含まれるブロック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、上述のポリイソシアネート化合物等を挙げることができる。
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、クロロフェノールおよ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-ブチロラクタムおよびβ-プロピオラクタム等のラクタム系ブロック剤;アセト酢酸エチルおよびアセチルアセトン等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、乳酸メチルおよ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;コハク酸イミドおよ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;メチレンイミンおよびプロピレンイミン等のイミン系ブロック剤;ジメチルピラゾール等のピラゾール系ブロック剤;ジエチルマレイン酸等のマレイン酸エステル系ブロック剤等を挙げることができる。
ブロックイソシアネート化合物としては、市販のものとして、例えば、スミジュール(登録商標)BL-3175、BL-4165、BL-1100、BL-1265、デスモジュール(登録商標)TPLS-2957、TPLS-2062、TPLS-2078、TPLS-2117、デスモサーム2170、デスモサーム2265(いずれも住友バイエルウレタン(株)製)、コロネート(登録商標)2512、コロネート2513、コロネート2520(いずれも日本ポリウレタン工業(株)製)、B-830、B-815、B-846、B-870、B-874、B-882(いずれも三井武田ケミカル(株)製)、デュラネートSBN-70D、TPA-B80E、17B-60PX、E402-B80T(いずれも旭化成ケミカルズ(株)製)、TRIXENE BI 7982、同7950、同7951、同7960、同7961、(Baxeneden Chemicals Limited社製)を挙げることができ、中でも、デュラネートSBN-70D、TRIXENE BI 7982が好ましい。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。
このようなイソシアネート化合物は、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
(D)密着性付与剤の配合量は、固形分換算で(A)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましい。配合量が、前記質量部数の範囲内であれば、十分なパターンの断面形状が得られ、良好な密着性を有する。より好ましくは、0.1~20質量部である。
[(E)光重合開始剤]
本発明の硬化性樹脂組成物は、(E)光重合開始剤を含有する。(E)光重合開始剤としては、光重合開始剤や光ラジカル発生剤として公知の光重合開始剤であれば、いずれのものを用いることもできる。
(E)光重合開始剤としては、例えば、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-4-プロピルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,6-ジクロロベンゾイル)-1-ナフチ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)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、ビス-(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,5-ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(BASFジャパン(株)製,IRGACURE819)等のビスアシルフォスフィンオキサイド類;2,6-ジメトキシベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,6-ジクロロベンゾイルジフェニ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フェニルフォスフィン酸メチルエステル、2-メチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ピバロイルフェニルフォスフィン酸イソプロピルエステル、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(BASFジャパン(株)製,DAROCUR TPO)等のモノアシルフォスフィンオキサイド類;1-ヒドロキシ-シクロヘキシルフェニルケトン、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-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン等のヒドロキシアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンジル、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n-プロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn-ブチルエーテル等のベンゾイン類;ベンゾインアルキルエーテル類;ベンゾフェノン、p-メチルベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、メチルベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、4,4’-ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;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、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-1-プロパノン、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)-ブタノン-1、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等のアセトフェノン類;チオキサントン、2-エチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、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等のチオキサントン類;アントラキノン、クロロアントラキノン、2-メチルアントラキノン、2-エチルアントラキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、1-クロロアントラキノン、2-アミルアントラキノン、2-アミノアントラキノン等のアントラキノン類;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等のケタール類;エチル-4-ジメチルアミノベンゾエート、2-(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、p-ジメチル安息香酸エチルエステル等の安息香酸エステル類;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)]、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-(0-アセチルオキシム)等のオキシムエステル類;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、ビス(シクロペンタジエニル)-ビス[2,6-ジフルオロ-3-(2-(1-ピル-1-イル)エチル)フェニル]チタニウム等のチタノセン類;フェニルジスルフィド2-ニトロフルオレン、ブチロイン、アニソインエチルエーテル、アゾビスイソブチロニトリル、テトラメチルチウラムジスルフィド等を挙げることができる。光重合開始剤は、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。
上記のうちでも、アセトフェノン類(以下、「アセトフェノン系光重合開始剤」と称する)、チタノセン類(以下、「チタノセン系光重合開始剤」と称する)、および、ビスアシルフォスフィンオキサイド類やモノアシルフォスフィンオキサイド類等のアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤が好ましい。アセトフェノン系光重合開始剤を配合すると、酸素による硬化阻害が生じにくいので好ましい。チタノセン系光重合開始剤を配合すると、深部硬化性が得られ、パターン形状が良好となるので好ましい。アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤を配合すると、タックが少なく、変色抑制効果に優れるために好ましい。
(E)光重合開始剤の配合量は、固形分換算で(A)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.01~50質量部が好ましく、0.1~30質量部がより好ましい。
(湿潤分散剤)
湿潤分散剤としては、一般的に有機または無機フィラーの分散を補助する効果のあるものを用いる事が出来る。このような湿潤分散剤としては、カルボキシル基、水酸基、酸エステルなどの極性基を有する化合物や高分子化合物、例えばリン酸エステル類などの酸含有化合物や、酸基を含む共重合物、水酸基含有ポリカルボン酸エステル、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドと酸エステルの塩などを用いることができる。湿潤分散剤は、1種を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
このような湿潤分散剤は、カップリング剤であることが好ましい。カップリング剤としては、シラン系カップリング剤や、オルガノシラザン化合物、チタネート系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などを用いることができる。特に、本発明においては、シラン系カップリング剤を好適に用いることができる。
このようなシラン系カップリング剤としては、ビニルシラン系カップリング剤、アミノシラン系カップリング剤、エポキシシラン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、(メタ)アクリルシラン系カップリング剤等のシラン系カップリング剤が挙げられる。
前記シラン系カップリング剤の中でも(メタ)アクリル系シランカップリング剤、ビニル系シランカップリング剤、エポキシ系シランカップリング剤が好ましい。
前記シラン系カップリング剤は、有機物(有機基)とケイ素から構成され、一般にXnR’(n-1)Si-R”-Y(X=ヒドロキシル、およびアルコキシル等、Y=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、イソシアネート基等)で示される化合物である。シラン系カップリング剤は、分子中に2つ以上の異なった反応基を有するため、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。
シラン系カップリング剤の具体例は以下の通りである。
N-γ-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-γ-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルフェニルジエトキシシラン、2-アミノ-1-メチルエチルトリエトキシシラン、N-メチル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-ブチル-γ-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン)、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ-イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ-ポリオキシエチレンプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができ、中でも、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。
シラン系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-402、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(株)製)などを挙げることができる。これらは単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
湿潤分散剤の配合量は、固形分換算でアルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.01~20質量部が好ましく、0.1~10質量部がより好ましい。
(熱硬化成分)
本発明の光硬化性樹脂組成物は、熱硬化成分を含有することができる。光硬化後の樹脂組成物を更に熱硬化することにより、硬化物の耐熱性、絶縁信頼性等の特性を向上させることができる。熱硬化成分としては、アミノ樹脂、メラミン樹脂、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、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等の公知慣用の熱硬化性樹脂が使用できる。本発明においては、エポキシ化合物およびオキセタン化合物を好適に用いることができ、これらは併用してもよい。
上記エポキシ化合物としては、1個以上のエポキシ基を有する公知慣用の化合物を使用することができ、中でも、2個以上のエポキシ基を有する化合物が好ましい。例えば、ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレートなどのモノエポキシ化合物などのモノエポキシ化合物、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、フェニル-1,3-ジグリシジルエーテル、ビフェニル-4,4’-ジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールまたはプロピレングリコールのジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、トリグリシジルトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート等の1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物が挙げられる。これらは、要求特性に合わせて、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
2個以上のエポキシ基を有する化合物としては、具体的には、三菱化学(株)製のjER828、jER834、jER1001、jER1004、DIC(株)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、新日鉄住金化学(株)製のエポトートYD-011、YD-013、YD-127、YD-128、ダウケミカル日本(株)製のD.E.R.317、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、住友化学(株)製のスミ-エポキシESA-011、ESA-014、ELA-115、ELA-128、旭化成イーマテリアルズ(株)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(株)製のjERYL903、DIC(株)製のエピクロン152、エピクロン165、新日鉄住金化学(株)製のエポトートYDB-400、YDB-500、ダウケミカル日本(株)製のD.E.R.542、住友化学(株)製のスミ-エポキシESB-400、ESB-700、旭化成イーマテリアルズ(株)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(株)製のjER152、jER154、ダウケミカル日本(株)製のD.E.N.431、D.E.N.438、DIC(株)製のエピクロンN-730、エピクロンN-770、エピクロンN-865、新日鉄住金化学(株)製のエポトートYDCN-701、YDCN-704、日本化薬(株)製のEPPN-201、EOCN-1025、EOCN-1020、EOCN-104S、RE-306、NC-3000、住友化学(株)製のスミ-エポキシESCN-195X、ESCN-220、旭化成イーマテリアルズ(株)製のA.E.R.ECN-235、ECN-299、新日鉄住金化学(株)製のYDCN-700-2、YDCN-700-3、YDCN-700-5,YDCN-700-7、YDCN-700-10、YDCN-704 YDCN-704A、DIC(株)製のエピクロンN-680、N-690、N-695(いずれも商品名)等のノボラック型エポキシ樹脂;DIC(株)製のエピクロン830、三菱化学(株)製jER807、新日鉄住金化学(株)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;新日鉄住金化学(株)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(株)製のjER604、新日鉄住金化学(株)製のエポトートYH-434;住友化学(株)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;ヒダントイン型エポキシ樹脂;(株)ダイセル製のセロキサイド2021等(何れも商品名)の脂環式エポキシ樹脂;三菱化学(株)製のYL-933、ダウケミカル日本(株)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(株)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(株)製EBPS-200、(株)ADEKA製EPX-30、DIC(株)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(株)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(株)製のjERYL-931等(何れも商品名)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(株)製のTEPIC等(何れも商品名)の複素環式エポキシ樹脂;日油(株)製ブレンマーDGT等のジグリシジルフタレート樹脂;新日鉄住金化学(株)製ZX-1063等のテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂;新日鉄住金化学(株)製ESN-190、ESN-360、DIC(株)製HP-4032、EXA-4750、EXA-4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;DIC(株)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;日油(株)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(例えば新日鉄住金化学(株)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、特に変色耐性に優れることよりビスフェノールA型エポキシ樹脂、複素環式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。
次に、オキセタン化合物について説明する。下記一般式(I)、
Figure 0007007792000001
(式中、Rは、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を示す)により表されるオキセタン環を含有するオキセタン化合物の具体例としては、3-エチル-3-ヒドロキシメチルオキセタン(東亞合成(株)製、商品名OXT-101)、3-エチル-3-(フェノキシメチル)オキセタン(東亞合成(株)製、商品名OXT-211)、3-エチル-3-(2-エチルヘキシロキシメチル)オキセタン(東亞合成(株)製、商品名OXT-212)、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(東亞合成(株)製、商品名OXT-121)、ビス(3-エチル-3-オキセタニルメチル)エーテル(東亞合成(株)製、商品名OXT-221)などが挙げられる。さらに、フェノールノボラックタイプのオキセタン化合物なども挙げられる。これらオキセタン化合物は、上記エポキシ化合物と併用してもよく、また、単独で使用してもよい。
熱硬化成分は、炭化水素により構成される環状骨格を有する化合物であることが好ましく、炭化水素により構成される環状骨格を有するエポキシ化合物であることがより好ましい。ここで環状骨格の例については、上記(C)光硬化成分と同様である。前記環状骨格は、炭素数5以上の環状骨格を少なくとも2つ以上有することが好ましい。中でも、ビフェニル骨格、ビスフェノール骨格、ジシクロペンタジエン骨格、フルオレン骨格が好ましい。
熱硬化成分の配合量は、固形分換算で(A)アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、0.5~100質量部が好ましく、1~50質量部がより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物が、(A)アルカリ可溶性樹脂としてのカルボキシル基含有樹脂を含む際、カルボキシル基含有樹脂に含まれるカルボキシル基の当量に対する、エポキシ化合物に含まれるエポキシ基の当量の比が、1.0以下であることが好ましく、より好ましくは、0.7以下であり、さらにより好ましくは0.5以下である。前記当量比が1.0以下であると、硬化物中のヒドロキシル基の割合を少なくなり、誘電率を低下し、特に誘電正接を低下させることができる。
(有機溶剤)
また、本発明の硬化性樹脂組成物には、組成物の調製や、基板やキャリアフィルムに塗布する際の粘度調整等の目的で、有機溶剤を含有させることができる。有機溶剤としては、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、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリプロピレングリコールモノメ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、乳酸ブチル、セロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、炭酸プロピレン等のエステル類;オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素類;石油エーテル、石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤など、公知慣用の有機溶剤が使用できる。これらの有機溶剤は、単独で、または二種類以上組み合わせて用いることができる。
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物には、電子材料の分野において公知慣用の他の添加剤を配合してもよい。他の添加剤としては、硬化剤、硬化触媒、酸化防止剤、耐熱安定剤、熱重合禁止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、老化防止剤、抗菌・防黴剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、チキソ性付与剤、着色剤、光開始助剤、増感剤、硬化促進剤、離型剤、表面処理剤、分散剤、分散助剤、表面改質剤、安定剤、蛍光体等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、ドライフィルム化して用いても液状として用いてもよい。液状として用いる場合は、1液性でも2液性以上でもよい。
本発明のドライフィルムは、キャリアフィルム上に、本発明の硬化性樹脂組成物を塗布、乾燥させることにより得られる樹脂層を有する。ドライフィルムを形成する際には、まず、本発明の硬化性樹脂組成物を上記有機溶剤で希釈して適切な粘度に調整した上で、コンマコーター、ブレードコーター、リップコーター、ロッドコーター、スクイズコーター、リバースコーター、トランスファロールコーター、グラビアコーター、スプレーコーター等により、キャリアフィルム上に均一な厚さに塗布する。その後、塗布された組成物を、通常、50~130℃の温度で1~30分間乾燥することで、樹脂層を形成することができる。塗布膜厚については特に制限はないが、一般に、乾燥後の膜厚で、10~150μm、好ましくは20~60μmの範囲で適宜選択される。
キャリアフィルムとしては、プラスチックフィルムが用いられ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム等を用いることができる。キャリアフィルムの厚さについては特に制限はないが、一般に、10~150μmの範囲で適宜選択される。
キャリアフィルム上に本発明の硬化性樹脂組成物からなる樹脂層を形成した後、膜の表面に塵が付着することを防ぐ等の目的で、さらに、膜の表面に、剥離可能なカバーフィルムを積層することが好ましい。剥離可能なカバーフィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルムやポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、表面処理した紙等を用いることができる。カバーフィルムとしては、カバーフィルムを剥離するときに、樹脂層とキャリアフィルムとの接着力よりも小さいものであればよい。
なお、本発明においては、上記保護フィルム上に本発明の硬化性樹脂組成物を塗布、乾燥させることにより樹脂層を形成して、その表面にキャリアフィルムを積層するものであってもよい。すなわち、本発明においてドライフィルムを製造する際に本発明の硬化性樹脂組成物を塗布するフィルムとしては、キャリアフィルムおよび保護フィルムのいずれを用いてもよい。
また、本発明の硬化性樹脂組成物を塗布し、溶剤を揮発乾燥した後に得られた樹脂層に対し、露光(光照射)を行うことにより、露光部(光照射された部分)が硬化する。具体的には、接触式また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、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て、未露光部を希アルカリ水溶液(例えば、0.3~3質量%炭酸ソーダ水溶液)により現像することにより、レジストパターンが形成される。本発明の硬化性樹脂組成物が熱硬化成分を含有する場合には、さらに約100~180℃の温度に加熱して熱硬化(ポストキュア)させることにより、耐熱性、耐薬品性、耐吸湿性、密着性、電気特性等の諸特性に優れた硬化皮膜(硬化物)を形成することができる。
また、本発明の硬化性樹脂組成物を、例えば、上記有機溶剤を用いて塗布方法に適した粘度に調整して、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た後、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)させることで、タックフリーの樹脂層を形成することができる。また、上記組成物をキャリアフィルムまたは保護フィルム上に塗布し、乾燥させてフィルムとして巻き取ったドライフィルムの場合、ラミネーター等により本発明の組成物の樹脂層が基材と接触するように基材上に貼り合わせた後、キャリアフィルムを剥がすことにより、基材上に樹脂層を形成することができる。
上記基材としては、あらかじめ銅等により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、紙エポキシ、ガラス布エポキシ、ガラスポリイミド、ガラス布/不繊布エポキシ、ガラス布/紙エポキシ、合成繊維エポキシ、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・シアネート等を用いた高周波回路用銅張積層板等の材質を用いたもので、全てのグレード(FR-4等)の銅張積層板、その他、金属基板、ポリイミドフィルム、PETフィルム、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム、ガラス基板、セラミック基板、ウエハ板等を挙げることができる。
上記揮発乾燥または熱硬化は、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等(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およ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。
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、高圧水銀灯ランプ、超高圧水銀灯ランプ、メタルハライドランプ、水銀ショートアークランプ等を搭載し、350~450nmの範囲で紫外線を照射する装置であればよく、さらに、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)も用いることができる。直描機のランプ光源またはレーザー光源としては、最大波長が350~410nmの範囲にあるものでよい。画像形成のための露光量は膜厚等によって異なるが、一般には20~1000mJ/cm、好ましくは20~800mJ/cmの範囲内とすることができる。
上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、アミン類等のアルカリ水溶液が使用できる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、プリント配線板上に硬化皮膜を形成するために、すなわちプリント配線板用として好適に使用され、より好適には、永久被膜を形成するために使用され、さらに好適には、永久絶縁膜、ソルダーレジスト、層間絶縁層またはカバーレイを形成するために使用される。特に好適には、ソルダーレジストを形成するため、すなわちソルダーレジスト組成物として使用される。なお、本発明の硬化性樹脂組成物は、ソルダーダムを形成するために使用してもよい。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
(アルカリ可溶性樹脂の合成例1(アルカリ可溶性樹脂A-1))
温度計、窒素導入装置兼アルキレンオキシド導入装置およ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(昭和電工社製、商品名「ショーノールCRG951」、OH当量:119.4)119.4部、水酸化カリウム1.19部およびトルエン119.4部を仕込み、撹拌しつつ系内を窒素置換し、加熱昇温した。次に、プロピレンオキシド63.8部を徐々に滴下し、125~132℃、0~4.8kg/cm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1.56部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182.2g/eq.であるノボラック型クレゾール樹脂のプロピレンオキシド反応溶液を得た。これは、フェノール性水酸基1当量当りアルキレンオキシドが平均1.08モル付加しているものであった。
次いで、得られたノボラック型クレゾール樹脂のアルキレンオキシド反応溶液293.0部、アクリル酸43.2部、メタンスルホン酸11.53部、メチルハイドロキノン0.18部およびトルエン252.9部を、撹拌機、温度計およ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、12.6部の水が留出した。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35.35部で中和し、次いで水洗した。その後、エバポレーターにてトルエンをジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート118.1部で置換しつつ留去し、ノボラック型アクリレート樹脂溶液を得た。
次いで、得られたノボラック型アクリレート樹脂溶液332.5部およびトリフェニルホスフィン1.22部を、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60.8部を徐々に加え、95~101℃で6時間反応させた。固形分酸価88mgKOH/g、カルボン酸当量(固形分)638、不揮発分71%、Mw約10,000のカルボキシル基含有感光性樹脂の樹脂溶液を得た。この樹脂溶液をアルカリ可溶性樹脂溶液A-1と称する。
(アルカリ可溶性樹脂の合成例2(アルカリ可溶性樹脂A-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〔大日本インキ化学工業株式会社製、EPICLON N-695、軟化点95℃、エポキシ当量214、平均官能基数7.6〕1070g(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)、およびハイドロキノン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、感光性のカルボキシル基含有樹脂溶液を得た。この樹脂溶液をアルカリ可溶性樹脂溶液A-2と称する。アルカリ可溶性樹脂溶液A-2の固形分は65%、固形分の酸価は89mgKOH/gであった。
(アルカリ可溶性樹脂の合成例3(アルカリ可溶性樹脂A-3))
ダイセル社製サイクロマーACA Z250(固形分酸価65gKOH/g、固形分46%)を用いた。これをアルカリ可溶性樹脂溶液A-3とする。
(アルカリ可溶性樹脂の合成例4(アルカリ可溶性樹脂A-4))
攪拌機と冷却管を備えた2000mlのフラスコに、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル431gを入れ、窒素気流下で90℃に加熱した。スチレン104.2g、メタクリル酸296.6g、ジメチル2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)(和光純薬工業(株)製:V-601)23.9gを混合溶解したものを、4時間かけてフラスコに滴下した。
このようにして、非感光性カルボキシル基含有樹脂としてのアルカリ可溶性樹脂A-4を得た。この樹脂A-4は、固形分酸価が140mgKOH/g、固形分が50質量%であった。
(ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物C-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、ノボラック型フェノール樹脂(昭和高分子株式会社製、水酸基当量106)106部、50%水酸化ナトリウム水溶液2.6部、トルエン/メチルイソブチルケトン(質量比=2/1)100部を仕込み、撹拌しつつ系内を窒素置換し、次に加熱昇温し、150℃、8kg/cmでプロピレンオキシド60部を徐々に導入し反応させた。反応はゲージ圧0.0kg/cmとなるまで約4時間を続けた後、室温まで冷却した。この反応溶液に3.3部の36%塩酸水溶液を添加混合し、水酸化ナトリウムを中和した。この中和反応生成物をトルエンで希釈し、3回水洗し、エバポレーターにて脱溶剤して、水酸基当量が164g/eq.のノボラック型フェノール樹脂のアルキレンオキシド付加物を得た。これは、水酸基1当量当りアルキレンオキシドが平均1モル付加しているものであった。
得られたノボラック型フェノール樹脂のアルキレンオキシド付加物164部、メタクリル酸86部、p-トルエンスルホン酸3.0部、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.05部、トルエン100部を撹拌機、温度計、空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を吹き込みながら攪拌して、110℃で6時間反応させた。反応により生成した水がトルエンとの共沸混合物として留出し始めた後、さらに5時間反応させ、室温まで冷却した。得られた反応溶液を5%NaCl水溶液を用いて水洗し、エバポレーターにてトルエンを留去し、カルビトールアセテートを加えて、不揮発分75%のノボラック型PO付加メタクリレート樹脂溶液を得た。これを(C)光硬化性化合物C-1と称す。
下記の表中に示す配合に従い、各成分を配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで分散させ、混練して、それぞれ組成物を調製した。なお、表中の配合量は、質量部を示す。
Figure 0007007792000002
*1:上記で合成したアルカリ可溶性樹脂A-1の樹脂溶液
*2:上記で合成したアルカリ可溶性樹脂A-2の樹脂溶液
*3:上記で合成したアルカリ可溶性樹脂A-3の樹脂溶液
*4:上記で合成したアルカリ可溶性樹脂A-4の樹脂溶液
*5:信越化学工業(株)製シランカップリング剤KBE-503、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン
*6:共栄社化学(株)製ポリフローNo.90
*7:C.I.Pigment Blue 15:3
*8:C.I.Pigment Yellow 147
*9:BASFジャパン社製イルガキュア379、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
*10:岳陽市金茂泰科技有限公司社製(チタノセン系光重合開始剤)
*11:日産化学工業(株)製メラミン
*12:信越化学工業(株)製KS-66
*13:アドマテックス社製SO-E2、球状シリカ
*14:上記で合成した光硬化性化合物C-1の樹脂溶液
*15:新中村化学工業(株)製A-BPEF、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン
*16:共栄社化学(株)製ライトアクリレートDCP-A、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート
*17:新中村化学工業(株)製AMP-20GY、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート
*18:大阪有機化学工業(株)製ビスコート#540、ビスフェノールAジグリシジルエーテル アクリル酸付加物
*19:共栄社化学(株)製エポキシエステルM-600A、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート
*20:日本化成(株)製4HBA、4-ヒドロキシブチルアクリレート
*21:日本化薬(株)製NC-3000H、ビフェニルノボラック型エポキシ化合物、カルビトールアセテート溶解品、固形分75%
*22:Baxenden Chemicals社製TRIXENE BI7982、密着性付与剤(ブロックイソシアネート)
*23:カルビトールアセテート
得られた各実施例、参考例および比較例の硬化性樹脂組成物について、以下に従い、評価を行った。その結果を、上記の表中に示す。
<誘電率、誘電正接の評価>
(試験片の作製)
実施例、参考例および比較例で得られた硬化性樹脂組成物を、それぞれメチルエチルケトンで適宜希釈した後、アプリケーターを用いて、乾燥後の膜厚が20μmになるようにPETフィルム(東レ(株)製、FB-50:16μm)に塗布し、80℃で30分乾燥させドライフィルムを得た。得られたドライフィルムを、厚さ9μmの電解銅箔(古川電工(株)製)上に、真空ラミネーター((株)名機製作所製、MVLP-500)を用いて加圧度:0.8MPa、70℃、1分、真空度:133.3Paの条件で加熱ラミネートした。この銅箔にラミネートされたドライフィルムに対し、高圧水銀灯(ショートアークランプ)搭載の露光装置を用いて、最適露光量でベタ露光し、PETフィルムを剥離した。その露光されたドライフィルム上に、再度ドライフィルムを熱ラミネートした後、最適露光量でベタ露光した。ラミネートと露光を20回繰り返すことによって、銅箔上に厚さ400μmのドライフィルム層を形成した。このようにしてドライフィルム層を形成した銅箔に対し、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、160℃で60分加熱し、ドライフィルム層を硬化した。次いで、このドライフィルム層付銅箔に対し、塩化第二銅340g/l、遊離塩酸濃度51.3g/lの組成のエッチング液を用いて銅箔をエッチング除去し、十分に水洗、乾燥して厚さ400μmの硬化フィルムからなる試験片を作製した。
(評価方法)
このようにして作製した試験片を、RFインピーダンス/マテリアルアナライザー(アジレントテクノロジー社製、Agilent E4991A)を用いて、1GHzにおける誘電率および誘電正接を測定し評価した。その評価基準は以下のとおりである。
<断面形状>
各実施例、参考例および比較例の硬化性樹脂組成物を銅べた基板上にスクリーン印刷で全面塗布し80℃30分乾燥させた。L/S=50/500のネガフィルムを用いて最適露光量で露光し、30℃の1%NaCO水溶液をスプレー圧2kg/cmの条件で60秒間現像を行い、パターンを得た。現像後、レリーフ形状を光学顕微鏡で観察し、下記のように評価した。得られた結果を上記表1に示す。
◎:細線パターンのヨレ、太り、およびアンダーカット(トップとボトムの寸法差)の何れも確認できない。
○:若干の細線パターンのヨレ、太り、およびアンダーカット(トップとボトムの寸法差)の何れかが確認された。
△:明かな細線パターンのヨレ、太り、およびアンダーカット(トップとボトムの寸法差)の何れかが確認された。
×:細線パターンの欠損が確認された。
上記表中に示すように、本発明の硬化性樹脂組成物は、低誘電率および低誘電正接であり、しかもハレーションおよびアンダーカットのない良好なパターン形状の硬化物を形成すること可能な硬化性樹脂組成物が得られることがわかる。

Claims (5)

  1. (A)アルカリ可溶性樹脂、
    (B)無機フィラー、
    (C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物(但し、ジメチロール-トリシクロデカンジ(メタ)アクリレートを除く)、
    (D)密着性付与剤、および、
    (E)光重合開始剤を含む硬化性樹脂組成物であって、
    前記(A)アルカリ可溶性樹脂としてのカルボキシル基含有樹脂を含み、さらに熱硬化成分としてのエポキシ化合物を含み、前記カルボキシル基含有樹脂に含まれるカルボキシル基の当量に対する、前記エポキシ化合物に含まれるエポキシ基の当量の比が、1.0以下であり、
    前記(B)無機フィラーが、ペロブスカイト型化合物およびシリカのいずれか少なくとも1種を含み、
    前記(C)ヒドロキシル基およびカルボキシル基を有しない光硬化性化合物が、ビフェニル骨格、ジシクロペンタジエン骨格、フルオレン骨格、及び、ノボラック型フェノール骨格からなる群から選ばれる炭化水素により構成される環状骨格を有する化合物であり、
    前記(D)密着性付与剤が、イソシアネート化合物であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  2. さらに、湿潤分散剤として、シランカップリング剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  3. 請求項1または2記載の硬化性樹脂組成物を、フィルムに塗布、乾燥して得られる樹脂層を有す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記載の硬化性樹脂組成物、または、請求項記載のドライフィルムの樹脂層を硬化して得られることを特徴とする硬化物。
  5. 請求項記載の硬化物を有することを特徴とするプリント配線板。
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