JP7425982B2 - 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
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、バインダーポリマーと、光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有し、バインダーポリマーが、カルボキシ基を有する重合性単量体に由来する構造単位(a1)と、スチレン又はスチレン誘導体に由来する構造単位(a2)と、炭素数が1~3のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリルレートに由来する構造単位(a3)と、炭素数が4~12のアルキル基を有するアルキル(メタ)メタクリレートに由来する構造単位(a4)とを有する。以下、本実施形態における感光性樹脂組成物で用いられる各成分について詳細に説明する。
本実施形態に係る(A)成分は、カルボキシ基を有する構造単位(a1)と、スチレン又はスチレン誘導体に由来する構造単位(a2)と、炭素数が1~3のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリルレートに由来する構造単位(a3)と、炭素数が4~12のアルキル基を有するアルキル(メタ)メタクリレートに由来する構造単位(a4)とを有するバインダーポリマーを含む。
(B)成分としては、エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有し、光重合可能な化合物であれば特に限定されない。エチレン性不飽和結合は、光重合が可能であれば特に限定されない。エチレン性不飽和結合としては、例えば、(メタ)アクリロイル基等のα,β-不飽和カルボニル基が挙げられる。
(C)成分としては、(B)成分を重合させることができるものであれば、特に制限は無く、通常用いられる光重合開始剤から適宜選択することができる。パターン形成性を向上させる観点から、活性光線により遊離ラジカルを生成するもの、例えば、アシルホスフィンオキサイド系、オキシムエステル系、芳香族ケトン系、キノン系、アルキルフェノン系、イミダゾール系、アクリジン系、フェニルグリシン系、クマリン系等の光重合開始剤が挙げられる。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、(D)成分として340~430nmに吸収を有する増感剤を更に含有してよい。これにより、感光性樹脂組成物の光感度が更に良好となる。増感剤としては、例えば、ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物、ピラゾリン化合物、アントラセン化合物、クマリン化合物、キサントン化合物、オキサゾール化合物、ベンゾオキサゾール化合物、チアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、トリアゾール化合物、スチルベン化合物、トリアジン化合物、チオフェン化合物、ナフタルイミド化合物、及びトリアリールアミン化合物が挙げられる。増感剤は、感度及び密着性の観点から、ピラゾリン化合物、アントラセン化合物、クマリン化合物、及びトリアリールアミン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでよく、ピラゾリン化合物、アントラセン化合物、及びクマリン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでよい。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、(E)成分として熱安定剤を更に含有してよい。(E)成分としては、例えば、ベンゾキノン、ハイドロキノン等のキノン誘導体、4-メトキシフェノール、4-t-ブチルカテコール等のフェノール誘導体(ヒンダードフェノール誘導体)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル、4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル等のアミノキシル誘導体、テトラメチルピペリジルメタクリレート等のヒンダードアミン誘導体が挙げられる。中でも(E)成分としてアミノキシル誘導体を用いることで、感光性樹脂組成物が良好な感度を有しつつ、形成されるレジストパターンの解像度及び密着性をより向上させることができる。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物には、必要に応じて、染料、光発色剤、熱発色防止剤、可塑剤、顔料、充填剤、消泡剤、難燃剤、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、重合禁止剤等の添加剤を更に含有してもよい。これらの添加剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の感光性エレメントは、支持体と、該支持体上に形成されたと感光層とを備え、感光層は上述の感光性樹脂組成物を含む。本実施形態の感光性エレメントを用いる場合には、感光層を基板上にラミネートした後、支持体(支持フィルム)を剥離することなく露光してもよい。本実施形態に係る感光性エレメント1は、図1にその一例の模式断面図を示すように、支持体2と、支持体2上に形成された上記感光性樹脂組成物に由来する感光層3とを備え、必要に応じて設けられる保護層4等のその他の層を備えて構成される。
支持体しては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレン-2,6-ナフタレート(PEN)等のポリエステルフィルム、及びポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。中でも、入手し易く、且つ、製造工程におけるハンドリング性(特に、耐熱性、熱収縮率、破断強度)に優れる点で、PETフィルムであってもよい。
感光性エレメントは、必要に応じて保護層を更に備えてもよい。保護層としては、感光層と支持体との間の接着力よりも、感光層と保護層との間の接着力が小さくなるようなフィルムを用いてもよく、また、低フィッシュアイのフィルムを用いてもよい。具体的には、例えば、上述する支持体として用いることができるフィルムが挙げられる。感光層からの剥離性の見地から、保護層としてポリエチレンフィルムを用いてもよい。保護層の厚さは、用途により異なるが、1~100μm程度であってもよい。
本実施形態のレジストパターンの形成方法は、(i)基板上に、上記感光性樹脂組成物、又は、上記感光性エレメントを用いて、感光層を形成する工程(感光層形成工程)と、(ii)上記感光層の少なくとも一部(所定部分)に活性光線を照射して、光硬化部を形成する工程(露光工程)と、(iii)上記基板上から上記未光硬化部の少なくとも一部を除去する工程(現像工程)と、を備え、必要に応じてその他の工程を含んで構成されてもよい。レジストパターンとは、感光性樹脂組成物の光硬化物パターンともいえ、レリーフパターンともいえる。レジストパターンの形成方法は、レジストパターン付き基板の製造方法ともいえる。
基板上に感光層を形成する方法としては、例えば、上記感光性樹脂組成物を塗布及び乾燥してもよく、又は、上記感光性エレメントから保護層を除去した後、感光性エレメントの感光層を加熱しながら上記基板に圧着してもよい。感光性エレメントを用いた場合、基板と感光層と支持体とからなり、これらが順に積層された積層体が得られる。上記基板としては特に制限されないが、通常、絶縁層と絶縁層上に形成された導体層とを備えた回路形成用基板、又は合金基材等のダイパッド(リードフレーム用基材)が用いられる。
露光工程においては、基板上に形成された感光層の少なくとも一部に活性光線を照射することで、活性光線が照射された部分が光硬化して、潜像が形成される。この際、感光層上に支持体が存在する場合、その支持体が活性光線に対して透過性であれば、支持体を通して活性光線を照射することができるが、支持体が遮光性の場合には、支持体を除去した後に感光層に活性光線を照射する。
現像工程においては、上記感光層の未光硬化部(光硬化部以外)の少なくとも一部が基板上から除去されることで、レジストパターンが基板上に形成される。
本実施形態のプリント配線板の製造方法は、上記レジストパターンの形成方法によって、レジストパターンが形成された基板をエッチング処理又はめっき処理して導体パターンを形成する工程を含み、必要に応じて、レジストパターン除去工程等のその他の工程を含んで構成されてもよい。
実施例及び比較例で用いるバインダーポリマーを合成するための重合性単量体として、メタクリル酸(MAA)、スチレン(ST)、メチルメタクリレート(MMA)、ブチルメタクリレート(BMA)、ブチルアクリレート(BA)、2-エチルヘキシルアクリレート(EHA)、エチルアクリレート(AEEC)、及びベンジルメタクリレート(BZMA)を準備した。
メタクリル酸(MAA)25.5g、スチレン(ST)52.9g、メチルメタクリレート(MMA)9.9g、ブチルアクリレート(BA)3.2g、ベンジルメタクリレート(BZMA)23.5g、4-メトキシフェノール0.02g、及びアゾビスイソブチロニトリル0.7gを混合して、溶液aを調製した。また、プロピレングリコールモノメチルエーテル9g、トルエン7.6g、及びアゾビスイソブチロニトリル0.14gを混合して、溶液bを調製した。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテル4.5g、トルエン7.6g、及びアゾビスイソブチロニトリル0.5gを混合して、溶液cを調製した。
重合性単量体を表1又は表2に示す材料を同表に示す質量比で用いた以外は、バインダーポリマー(A-1)の溶液を得るのと同様にして、バインダーポリマー(A-2)~(A-18)の溶液を得た。
バインダーポリマー溶液を120mg採取し、5mLのテトラヒドロフランに溶解して、Mw測定用の試料を調製した。Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)によって測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算することにより導出した。GPCの条件を以下に示す。
ポンプ:日立 L-6000型(株式会社日立製作所製)
カラム:Gelpack GL-R440、Gelpack GL-R450及びGelpack GL-R440M(昭和電工マテリアルズ・テクノサービス株式会社製、カラム仕様:10.7mmφ×300mm)
溶離液:テトラヒドロフラン
測定温度:40℃
注入量:200μL
圧力:49Kgf/cm2(4.8MPa)
流量:2.05mL/分
検出器:日立 L-2490型RI(株式会社日立製作所製)
酸価は、JIS K0070に基づいた中和滴定法により測定した。バインダーポリマー約1gに混合溶剤(質量比:トルエン/メタノール=70/30)を加えて溶解した溶液に、指示薬としてフェノールフタレイン溶液を適量添加し、0.1Nの水酸化カリウム水溶液で滴定を行うことで、バインダーポリマーの酸価を測定した。
バインダーポリマーのガラス転移温度(Tg)は、Foxの式から算出した。
表3又は表4に示す配合量(質量部)の(A)、(B)及び(C)成分と、溶剤であるメタノール5質量部、トルエン10質量部、及びアセトン11質量部とを混合することにより、実施例及び比較例の感光性樹脂組成物をそれぞれ調製した。表3及び4に示すバインダーポリマーの配合量は、不揮発分の質量(固形分量)である。
((B)成分:光重合性化合物)
B-1:FA-321M 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(昭和電工マテリアルズ株式会社)
B-2:FA-MECH γ-クロロ-β-ヒドロキシプロピル-β’-メタクリロイルオキシエチル-o-フタレート(昭和電工マテリアルズ株式会社)
B-3:M2200 エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(EO平均20mol変性)(Miwon社製)
B-4:BPE-200 エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(EO平均4mol変性)(新中村化学工業株式会社)
B-5:SR454 EO変性トリメチロールプロパンアクリレート(巴工業株式会社)
B-6:FA-137M EO変性トリメチロールプロパンアクリレート(昭和電工マテリアルズ株式会社)
B-7:DPEA-12 EO基を有するジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート(日本化薬株式会社)
B-8:UA-21 トリス(メタクリロキシテトラエチレングリコールイソシアネート)ヘキサメチレンイソシアヌレート(新中村化学工業株式会社)
B-9:FA-024M EOPO変性ジメタクリレート(昭和電工マテリアルズ株式会社)
((C)成分:光重合開始剤)
C-1:9-PA 9-フェニルアクリジン(常州強力電子新材料株式会社)
C-2:N-PG N-フェニルグリシン(常州強力電子新材料株式会社)
C-3:B-CIM 2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール(保土谷化学工業株式会社)
((D)成分:増感剤)
D-1:DBA 9,10-ジブトキシアントラセン(川崎化成工業株式会社)
感光性樹脂組成物の溶液を、厚み16μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人フィルムソリューション株式会社、商品名「G2J」)(支持体)上に塗布し、75℃及び125℃の熱風対流式乾燥器で順次乾燥して、乾燥後の厚みが25μmの感光層を形成した。この感光層上にポリプロピレンフィルム(タマポリ株式会社、商品名「NF-13」)(保護層)を貼り合わせ、支持体と、感光層と、保護層とがこの順に積層された感光性エレメントをそれぞれ得た。
銅張積層板の銅表面をエッチングして、直径200μm及び深さ11μmの丸穴を8箇所に形成した基板を作製した。次いで、基板を80℃に加温し、感光性エレメントを基板に積層した。積層は、110℃のヒートロールを用いて、保護層を除去しながら、基板の0.3MPaの圧着圧力、1.5m/分のロール速度で行った。こうして、基板と感光層と支持体とがこの順に積層された積層体を得た。光学顕微鏡(キーエンス株式会社、VK-8500)を用いて積層体の真上から丸穴部を観察して、基板の丸穴と感光層との間に発生する気泡の直径を測定した。気泡の直径が小さいほど、追従性に優れることを意味する。
Claims (8)
- バインダーポリマーと、光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有する感光性樹脂組成物(但し、無機系黒色顔料を含有する感光性樹脂組成物を除く。)であって、
前記バインダーポリマーが、カルボキシ基を有する重合性単量体に由来する構造単位(a1)と、スチレン又はスチレン誘導体に由来する構造単位(a2)と、炭素数が1~3のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリルレートに由来する構造単位(a3)と、炭素数が4~12のアルキル基を有するアルキル(メタ)メタクリレートに由来する構造単位(a4)とを有し、前記構造単位(a4)の含有量が、前記バインダーポリマーの全体量を基準として、0.5~25質量%であり、前記構造単位(a2)の含有量が、前記バインダーポリマーの全体量を基準として、12~50質量%であり、
前記バインダーポリマーの重量平均分子量が、10000以上60000以下であり、
前記光重合開始剤が、アクリジン系光重合開始剤を含む、導体パターンを形成するための感光性樹脂組成物。 - 前記バインダーポリマーの酸価が、100mgKOH/g以上180mgKOH/g以下である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合性化合物が、ビスフェノール型ジ(メタ)アクリレートを含む、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記光重合性化合物が、ジペンタエリスリトール又はペンタエリスリトール由来の骨格を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 支持体と、該支持体上に形成された感光層と、を備え、
前記感光層が、請求項1~4のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を含む、感光性エレメント。 - 基板上に、請求項1~4のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物又は請求項5に記載の感光性エレメントを用いて、感光層を形成する工程と、
前記感光層の少なくとも一部に活性光線を照射して、光硬化部を形成する工程と、
前記基板から、前記感光層の未光硬化部の少なくとも一部を除去する工程と、
を備える、レジストパターンの形成方法。 - 請求項6に記載のレジストパターンの形成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処理又はめっき処理して、導体パターンを形成する工程を備える、プリント配線板の製造方法。
- 前記エッチング処理又はめっき処理の後に、前記レジストパターンを除去する工程を更に備える、請求項7に記載のプリント配線板の製造方法。
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