JPWO2019187904A1 - アルカリ現像型感光性樹脂組成物、ドライフィルム、硬化物、およびプリント配線板 - Google Patents

アルカリ現像型感光性樹脂組成物、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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Abstract

[課題]高耐熱性を維持しながら、溶剤溶解性、解像性、感度および密着性に優れるアルカリ現像型感光性樹脂組成物の提供。[解決手段]本発明によるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、カルボキシル基含有樹脂、光塩基発生剤、熱硬化性樹脂、およびフィラーを含み、前記熱硬化性樹脂が、ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物を含み、前記フィラーが、表面に光反応性または熱反応性の官能基を有することを特徴とする。

Description

本発明は、アルカリ現像型感光性樹脂組成物に関する。さらに、本発明は、該アルカリ現像型感光性樹脂組成物を用いたドライフィルム、硬化物およびプリント配線板にも関する。
近年、電子機器の小型軽量化、多機能化、環境対応に伴い、プリント配線板等における高密度実装化、薄肉化等が進められている。特に、プリント配線板用ソルダーレジストは、実装時に種々の熱応力がかかるため、HAST(不飽和プレッシャークッカー試験)やTCT(冷熱サイクル試験)といった評価での高信頼性が求められている。
高信頼性の向上のために、マレイミド化合物を添加した感光性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。マレイミド化合物の添加により高耐熱性が付与でき、信頼性を向上させることが可能となる。
特開2011−42711号公報
しかしながら、マレイミド化合物は溶剤溶解性が悪く、マレイミド化合物をワニス化した際の固形分が非常に低くなる。そのため、このワニス化したマレイミド化合物を配合した感光性樹脂組成物は固形分が低下してしまう。したがって、感光性樹脂組成物を通常の条件で乾燥させた場合、ドライフィルム中の残溶剤量が多くなり、塗工性や光特性に問題が出やすくなる。また、マレイミド化合物は着色しているため、感光性樹脂組成物に使用する際に深部硬化性に影響を及ぼし解像性を損なうことが問題となっている。また深部の硬化が十分でないと樹脂と銅の界面で加湿等の影響を受けやすく密着性が低下してしまうことも問題となっている。特に、高温高湿化に放置した際には、樹脂と銅の界面に水分が入り込み密着性が大きく低下してしまう。
更に高信頼性を得るためにフィラーの高充填が効果的である。しかし、フィラーの充填量の増加に伴い密着性が低下するという課題がある。
したがって、本発明は、高耐熱性を維持しながら、溶剤溶解性、解像性、感度および密着性に優れるアルカリ現像型感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、カルボキシル基含有樹脂および熱硬化性樹脂を含むアルカリ現像型感光性樹脂組成物において、光塩基発生剤と、熱硬化性樹脂としてビフェニル骨格を有するマレイミド化合物と、表面に光反応性または熱反応性の官能基を有するフィラーとを併用することで、上記課題を解決できるとの知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。
すなわち、本発明によるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、カルボキシル基含有樹脂、光塩基発生剤、熱硬化性樹脂、およびフィラーを含み、
前記熱硬化性樹脂が、ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物を含み、
前記フィラーが、表面に光反応性または熱反応性の官能基を有することを特徴とする。
本発明の態様においては、前記光塩基発生剤が、オキシム骨格を有することが好ましい。
本発明の態様においては、前記光塩基発生剤の配合量が、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物中において、固形分換算で、0.05質量%以上0.7質量%以下であることが好ましい。
本発明の態様においては、前記マレイミド化合物の配合量が、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物中において、固形分換算で、0.3質量%以上10質量%以下であることが好ましい。
本発明の別の態様によるドライフィルムは、上記アルカリ現像型感光性樹脂組成物を支持フィルムに塗布、乾燥して得られる樹脂層を有することを特徴とする。
本発明の別の態様による硬化物は、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物、または、前記ドライフィルムの樹脂層を硬化させて得られることを特徴とする。
本発明の別の態様によるプリント配線板は、前記硬化物を有することを特徴とする。
本発明によれば、高耐熱性を維持しながら、溶剤溶解性、解像性、感度および密着性に優れるアルカリ現像型感光性樹脂組成物を提供することができる。特にフィラーを高充填した場合であっても、密着性に優れるアルカリ現像型感光性樹脂組成物を提供することができる。また、このようなアルカリ現像型感光性樹脂組成物を用いたドライフィルムおよび硬化物を提供することができる。本発明により提供される、耐熱性を向上しつつ密着性を保持できるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、次世代の高温高湿耐性が求められる車載等のアプリケーションへの適応が期待できる。
[アルカリ現像型感光性樹脂組成物]
本発明によるアルカリ現像型感光性樹脂組成物について説明する。本発明によるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、少なくとも、カルボキシル基含有樹脂、光塩基発生剤、熱硬化性樹脂、およびフィラーを含み、感光性モノマー(反応性希釈剤)、光重合開始剤、着色剤、有機溶剤(非反応性希釈剤)、硬化触媒、および添加剤等の他の成分をさらに含んでもよい。本発明においては、光塩基発生剤と、熱硬化性樹脂としてビフェニル骨格を有するマレイミド化合物と、表面に光反応性または熱反応性の官能基を有するフィラーとを併用することで、高耐熱性を維持しながら、溶剤溶解性、解像性、感度および密着性に優れるアルカリ現像型感光性樹脂組成物を提供することができる。以下、本発明によるアルカリ現像型感光性樹脂組成物を構成する各成分について説明する。
[カルボキシル基含有樹脂]
カルボキシル基含有樹脂としては、分子中にカルボキシル基を有している従来公知の各種樹脂を使用できる。感光性樹脂組成物が、カルボキシル基を有する樹脂を含むことにより、感光性樹脂組成物に対しアルカリ現像性を付与することができる。特に、分子中にエチレン性不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂が、光硬化性や耐現像性の面から好ましい。エチレン性不飽和二重結合は、アクリル酸もしくはメタクリル酸またはそれらの誘導体由来であることが好ましい。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用いる場合、組成物を感光性とするためには、後述する感光性モノマーを併用する必要がある。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(オリゴマーまたは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、
(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系アルキレンオキサイド付加体ジオール、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、
(3)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感光性ウレタン樹脂、
(4)前記(2)または(3)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内に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感光性ウレタン樹脂、
(5)前記(2)または(3)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など、分子内に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感光性ウレタン樹脂、
(6)2官能また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、
(7)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、
(8)2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等のジカルボン酸を反応させ、生じた1級の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ポリエステル樹脂、
(9)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感光性樹脂、
(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サイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイ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感光性樹脂、
(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、
(12)前記(1)〜(11)の樹脂にさらに1分子内に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、
等が挙げられる。なお、本明細書において、(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、他の類似の表現についても同様である。
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以上とすることにより、アルカリ現像が良好になる。また、酸価を150mgKOH/gを以下とすることで、良好なレジストパターンの描画をし易くできる。より好ましくは、50〜130mgKOH/gである。
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以上とすることにより、タックフリー性能や解像度を向上させることができる。また、重量平均分子量が150,000以下とすることで、現像性や貯蔵安定性を向上させることができる。より好ましくは、3,000〜100,000である。
カルボキシル基含有樹脂の配合量は、アルカリ現像型感光性樹脂組成物中において、固形分換算で、20〜60質量%であることが好ましい。20質量%以上とすることにより塗膜強度を向上させることができる。また60質量%以下とすることで粘性が適当となり加工性が向上する。より好ましくは、25〜50質量%である。
これらカルボキシル基含有樹脂は、前記列挙したものに限らず使用することができ、1種類を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。中でも、前記カルボキシル基含有樹脂(10)、(11)のごときフェノール性水酸基を有する化合物を出発原料と使用して合成されるカルボキシル基含有樹脂はHAST耐性、PCT耐性に優れるため好適に用いることが出来る。
[感光性モノマー]
感光性モノマーとして用いられる化合物としては、分子中にエチレン性不飽和基を有する化合物のことをいい、分子中にエチレン性不飽和基を有する化合物としては、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また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、およ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;前記に限らず、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およびメラミンアクリレート、および前記アクリレートに対応する各メタクリレート類のいずれか少なくとも1種から適宜選択して用いることができる。このような感光性モノマーは、反応性希釈剤としても用いることができる。
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。
感光性モノマーの配合量は、アルカリ現像型感光性樹脂組成物中に、固形分換算で、好ましくは0.2〜60質量%、より好ましくは0.2〜50質量%である。エチレン性不飽和基を有する化合物の配合量を0.2質量%以上とすることにより、アルカリ現像型感光性樹脂組成物の光硬化性が向上する。また、配合量を60質量%以下とすることにより、塗膜硬度を向上させることができる。
感光性モノマーは、特に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を使用した場合、組成物を感光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ため、有効である。
[熱硬化性樹脂]
本発明で用いられる熱硬化性樹脂は、少なくとも、ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物を含む。熱硬化性樹脂としてビフェニル骨格を有するマレイミド化合物を用いることで、高耐熱性を維持しながら、溶剤溶解性、解像性、感度および密着性を改善することが出来る。ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物は溶剤溶解性が良いため、他の骨格を有するマレイミド化合物に比べて、少ない溶剤量でワニス化が可能となる。そのため、ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物を添加したアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、全体の固形分を高く維持できる。その結果、ドライフィルムの乾燥性が上がり、残留溶剤量を低く抑えることができる。また、ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物は着色しているものの、他の骨格を有するマレイミド化合物と比較して解像性を損なうことがない。さらに光塩基発生剤と併用することで、光塩基発生剤がマレイミド化合物の硬化触媒として最適であるため、他の硬化触媒と比較してより高耐熱性を付与することが可能となる。この理由は定かではないが、以下のように考えられる。すなわち、光透過性の悪いマレイミド化合物を添加したアルカリ現像型感光性樹脂組成物においても、配合する光塩基発生剤に紫外線照射することにより表面で発生した塩基が連鎖反応を起こし、深部でも効率よく塩基が発生するためと考えられる。しかし、あくまでも推測の域であり、必ずしもこの限りではない。深部の硬化性が向上することにより、これまで問題となっていた密着性も改善される。特に、高温高湿化での密着性の低下が抑制される。
ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物としては、例えば、下記一般式(I)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2019187904
(式中、Rは、各々同一であっても異なっていてもよく、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、フェニル基等を表し、nは1<n≦5の整数を表す。)
マレイミド化合物の配合量は、アルカリ現像型感光性樹脂組成物中において、固形分換算で、好ましくは0.3質量%以上10質量%以下であり、より好ましくは0.5質量%以上8質量%以下であり、さらに好ましくは1質量%以上5質量%以下である。上記配合量とすることにより、耐熱性を損なうことなく基材形成材料に対する密着性を向上させることができる。
本発明で用いられる熱硬化性樹脂は、上記マレイミド化合物以外に、他の熱硬化性成分を含んでもよい。他の熱硬化成分を加えることにより耐熱性が向上することが期待できる。本発明に用いられる他の熱硬化成分としては、イソシアネート化合物、ブロックイソシアネート化合物、アミノ樹脂、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ものが挙げられる。これらの中でも好ましい熱架橋成分は、1分子中に複数の環状エーテル基および複数の環状チオエーテル基の少なくともいずれか1種(以下、環状(チオ)エーテル基と略称する)を有する熱架橋成分である。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。
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または5員環の環状エーテル基、または環状チオエーテル基のいずれか一方または2種類の基を複数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。
多官能エポキシ化合物としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製のjER 828、jER 834、jER 1001、jER 1004、DIC株式会社製のEPICLON 840、EPICLON 840−S、EPICLON 850、EPICLON 1050、EPICLON 2055、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のエポトート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、住友化学工業株式会社製のスミ−エポキシESA−011、ESA−014、ELA−115、ELA−128、旭化成工業株式会社製の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;三菱ケミカル株式会社製のjER YL903、DIC株式会社製のEPICLON 152、EPICLON165、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のエポトートYDB−400、YDB−500、ダウケミカル社製のD.E.R.542、住友化学工業株式会社製のスミ−エポキシESB−400、ESB−700、旭化成工業株式会社製の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;三菱ケミカル株式会社製のjER 152、jER 154、ダウケミカル社製のD.E.N.431、D.E.N.438、DIC株式会社製のEPICLON N−730、EPICLON N−770、EPICLON N−865、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のエポトートYDCN−701、YDCN−704、日本化薬株式会社製のEPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020、EOCN−104S、RE−306、NC−3000H、住友化学工業株式会社製のスミ−エポキシESCN−195X、ESCN−220、旭化成工業株式会社製の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株式会社製のEPICLON 830、三菱ケミカル株式会社製jER 807、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のエポトート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;日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のエポトート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;三菱ケミカル株式会社製のjER 604、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製のエポトートYH−434、住友化学工業株式会社製のスミ−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;株式会社ダイセル製のセロキサイド2021等(商品名)の脂環式エポキシ樹脂;三菱ケミカル株式会社製のYL933、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;三菱ケミカル株式会社製のYL6056、YX4000、YL6121(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またはそれらの混合物;日本化薬株式会社製EBPS−200、旭電化工業株式会社製EPX−30、DIC株式会社製のEXA−1514(商品名)等のビスフェノールS型エポキシ樹脂;三菱ケミカル株式会社製のjER 157S(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;三菱ケミカル株式会社製のjER YL931等(商品名)のテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂;日産化学工業株式会社製のTEPIC等(商品名)の複素環式エポキシ樹脂;日本油脂株式会社製ブレンマーDGT等のジグリシジルフタレート樹脂;日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製ZX−1063等のテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂;日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製ESN−190、ESN−360、DIC株式会社製HP−4032、EXA−4750、EXA−4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;DIC株式会社製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、EXA−4816、EXA−4822、EXA−4850シリーズの柔軟強靭エポキシ樹脂;日本油脂株式会社製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。これらのエポキシ樹脂は、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。
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また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、また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。
エピスルフィド樹脂としては、例えば、三菱ケミカル株式会社製の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。
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、組成物中に、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含む場合、固形分換算で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、好ましくは0.3当量以上、より好ましくは、0.5〜3.0当量となる範囲である。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を0.3当量以上とすることにより、硬化被膜にカルボキシル基が残存せず、耐熱性、耐アルカリ性、電気絶縁性などがより向上する。
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、熱硬化触媒を配合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;トリフェニルフォ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株式会社製の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)、サンアプロ株式会社製のU−CAT 3513N(いずれもジメチルアミン系化合物の商品名)、DBU、DBN、U−CAT SA 102(いずれも二環式アミジン化合物およびその塩)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およびオキセタニル基の少なくとも何れか1種とカルボキシル基の反応を促進するものであればよく、単独でまたは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熱硬化触媒と併用する。
熱硬化触媒の配合量は、組成物中に、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含む場合、固形分換算で、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0.5〜17.0質量部である。
[光塩基発生剤]
光塩基発生剤は、紫外線や可視光等の光照射により分子構造が変化して1種以上の塩基性物質を生成する化合物である。光塩基発生剤は、前記内容を満たせば、何れの物質を用いることができる。また、塩基性物質としては、例えば2級アミン、3級アミンが挙げられる。塩基性物質は、上記の熱反応性化合物の付加反応の触媒として機能し得るものであることが好ましい。
光塩基発生剤として、例えば、オキシムエステル化合物、α−アミノアセトフェノン化合物、アシルオキシイミノ基、N−ホルミル化芳香族アミノ基、N−アシル化芳香族アミノ基、ニトロベンジルカーバメイト基、アルコオキシベンジルカーバメート基等の置換基を有する化合物等が挙げられる。光塩基発生剤は、光重合開始剤としても機能するものが好ましい。例えば、オキシムエステル化合物、α−アミノアセトフェノン化合物等が挙げられる。これらの中でも、組成物の光重合性に加え、保存安定性の観点から、オキシムエステル化合物が好ましい。光塩基発生剤は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。
オキシムエステル化合物としては、光照射により塩基性物質を生成する化合物をいずれも使用することができる。市販品として、BASFジャパン株式会社製のIrgacure OXE01、Irgacure OXE02、株式会社ADEKA製N−1919、アデカアークルズ NCI−831、アデカアークルズ NCI−831E、常州強力電子新材料社製TR−PBG−304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化合物も好適に用いることができ、具体的には、下記一般式(II)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 2019187904
(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また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また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また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また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または1の整数である)
特に、上記式中、X、Yが、それぞれ、メチル基またはエチル基であり、Zがメチルまたはフェニルであり、nが0であり、Arが、フェニレン、ナフチレン、チオフェンまたはチエニレンであるオキシムエステル化合物が好ましい。
好ましいカルバゾールオキシムエステル化合物として、下記一般式(III)で表すことができる化合物を挙げることもできる。
Figure 2019187904
(式中、Rは、炭素原子数1〜4のアルキル基、または、ニトロ基、ハロゲン原子もしくは炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
は、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、または、炭素原子数1〜4のアルキル基もしくはアルコキシ基で置換されていてもよいフェニル基を表す。
は、酸素原子または硫黄原子で連結されていてもよく、フェニル基で置換されていてもよい炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基で置換されていてもよいベンジル基を表す。
は、ニトロ基、または、X−C(=O)−で表されるアシル基を表す。
は、炭素原子数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいアリール基、チエニル基、モルホリノ基、チオフェニル基、または、下記式(IV)で示される構造を表す。)
Figure 2019187904
その他、特開2004−359639号公報、特開2005−097141号公報、特開2005−220097号公報、特開2006−160634号公報、特開2008−094770号公報、特表2008−509967号公報、特表2009−040762号公報、特開2011−80036号公報記載のカルバゾールオキシムエステル化合物等を挙げることができる。
α−アミノアセトフェノン化合物は分子中にベンゾインエーテル結合を有し、光照射を受けると分子内で開裂が起こり、硬化触媒作用を奏する塩基性物質(アミン)が生成する。α−アミノアセトフェノン化合物としては、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、IGM Resins社製Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379などが挙げられる。
アシルオキシイミノ基を有する化合物の具体例としては,O,O’−コハク酸ジアセトフェノンオキシム,O,O’−コハク酸ジナフトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシムアクリレートースチレン共重合体などが挙げられる。
N−ホルミル化芳香族アミノ基、N−アシル化芳香族アミノ基を有する化合物の具体例としては、例えば、ジ−N−(p−ホルミルアミノ)ジフェニルメタン、ジ−N(p−アセエチルアミノ)ジフェニルメラン、ジ−N−(p−ベンゾアミド)ジフェニルメタン、4−ホルミルアミノトルイレン、4−アセチルアミノトルイレン、2,4−ジホルミルアミノトルイレン、1−ホルミルアミノナフタレン、1−アセチルアミノナフタレン、1,5−ジホルミルアミノナフタレン、1−ホルミルアミノアントラセン、1,4−ジホルミルアミノアントラセン、1−アセチルアミノアントラセン、1,4−ジホルミルアミノアントラキノン、1,5−ジホルミルアミノアントラキノン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジホルミルアミノビフェニル、4,4’−ジホルミルアミノベンゾフェノンなどが挙げられる。
ニトロベンジルカーバメイト基、アルコオキシベンジルカーバメート基を有する化合物の具体例としては、例えば、ビス{{(2−ニトロベンジル)オキシ}カルボニル}ジアミノジフェニルメタン、2,4−ジ{(2−ニトロベンジル)オキシ}トルイレン、ビス{{(2−ニトロベンジルオキシ)カルボニル}ヘキサン−1,6−ジアミン、m−キシリジン{{(2−ニトロ−4−クロロベンジル)オキシ}アミド}などが挙げられる。
その他の光塩基発生剤として、WPBG−018(商品名:9−anthrylmethylN,N’−diethylcarbamate)、WPBG−027(商品名:(E)−1−[3−(2−hydroxyphenyl)−2−propenoyl]piperidine)、WPBG−082(商品名:guanidinium2−(3−benzoylphenyl)propionate)、WPBG−140(商品名:1−(anthraquinon−2−yl)ethyl imidazolecarboxylate)等を使用することもできる。
また、特開平11−71450号公報、国際公開2002/051905号、国際公開2008/072651号、特開2003−20339号公報、特開2003−212856号公報、特開2003−344992号公報、特開2007−86763号公報、特開2007−231235号公報、特開2008−3581号公報、特開2008−3582号公報、特開2009−280785号公報、特開2009−080452号公報、特開2010−95686号公報、特開2010−126662号公報、特開2010−185010号公報、特開2010−185036号公報、特開2010−186054号公報、特開2010−186056号公報、特開2010−275388号公報、特開2010−222586号公報、特開2010−084144号公報、特開2011−107199号公報、特開2011−236416、特開2011−080032号公報等の文献記載の光塩基発生剤を使用することもできる。
光塩基発生剤の配合量は、アルカリ現像型感光性樹脂組成物中に、固形分換算で、好ましくは0.05質量%以上0.7質量%以下である。上記配合量とすることにより、銅上での光硬化性がより確実となり、耐薬品性などの塗膜特性が向上したり、また、ハレーション等が発生しにくく、解像性もより良好となる。
上記した光塩基発生剤と併用して、光重合開始剤、光開始助剤または増感剤を用いてもよい。光重合開始剤、光開始助剤または増感剤としては、アシルフォスフィン化合物、チタノセン化合物、ベンゾイン化合物、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、およびキサントン化合物などを挙げることができる。また、アセトフェノン化合物のうち、α-ヒドロキシアセトフェノンとα-メトキシアセトフェノンなどを挙げることができる。特に、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、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等のアシルフォスフィンオキサイド化合物を用いることが好ましい。市販品としてはOmnirad TPO(IGM Resins社製)などが挙げられる。また、光重合開始剤、光開始剤または増感剤は一種類を単独で用いても良く、2種類以上を併用しても良い。
なお、これら光重合開始剤、光開始助剤、および増感剤は、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機能することがある。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および開口を垂直、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。
[フィラー]
本発明で用いられるフィラーは、表面に光反応性または熱反応性の官能基を有することを特徴とする。このようなフィラーを用いることで、カルボキシル基含有樹脂や熱硬化性樹脂との反応により、高耐熱性や密着性をより向上させることができる。
本発明で用いられるフィラーは、光反応性または熱反応性の官能基を有する表面処理剤、例えば、光反応性または熱反応性の官能基を有機基として有するカップリング剤等で、無機フィラーの表面を処理することにより得ることができる。
無機フィラーとしては、例えば、シリカ、ハイドロタルサイト、タルク、クレー、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ノイブルグ珪土、ガラス粉末、天然マイカ、合成マイカ、酸化鉄、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等を用いることができる。これらの中でも、シリカが好ましい。
光反応性基としては、アクリロイル基、メタアクリロイル基、ビニル基、環状エーテル基、および環状チオエーテル基等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリロイル基およびビニル基のいずれか少なくとも1種が好ましい。
熱反応性基としては、水酸基、カルボキシル基、イソシアネート基、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、オキセタニル基、メルカプト基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、オキサゾリン基等が挙げられる。これらの中でも、アミノ基およびエポキシ基のいずれか少なくとも1種が好ましい。
カップリング剤としては、フィラーに上記の光反応性基ないし熱反応性基を導入可能なカップリング剤を用いることができる。カップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤、アルミニウムカップリング剤等を用いることができる。これらの中でも、シランカップリング剤が好ましい。
フィラーの配合量は、アルカリ現像型感光性樹脂組成物中に、固形分換算で、好ましくは20質量%以上80質量%以下であり、より好ましくは30質量%以上60質量%以下である。上記配合量とするとすることで、硬化物の強度および剛性を向上させることができる。
[着色剤]
アルカリ現像型感光性樹脂組成物には、着色剤が含まれていてもよい。着色剤としては、赤、青、緑、黄等の公知の着色剤を使用することができ、顔料、染料、色素のいずれでもよい。但し、環境負荷低減並びに人体への影響の観点からハロゲンを含有しないことが好ましい。
赤色着色剤としてはモノアゾ系、ジスアゾ系、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、キナクリドン系等があり、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 Dyersand Colourists)発行)番号が付されているものが挙げられる。
モノアゾ系赤色着色剤としては、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等が挙げられる。また、ジスアゾ系赤色着色剤としては、Pigment Red 37,38,41等が挙げられる。また、モノアゾレーキ系赤色着色剤としては、Pigment Red 48:1,48:2,48:3,48:4,49:1,49:2,50:1,52:1,52:2,53:1,53:2,57:1,58:4,63:1,63:2,64:1,68等が挙げられる。また、ベンズイミダゾロン系赤色着色剤としては、Pigment Red 171,175,176、185、208等が挙げられる。また、ペリレン系赤色着色剤としては、Solvent Red 135,179,Pigment Red 123,149,166,178,179,190,194,224等が挙げられる。また、ジケトピロロピロール系赤色着色剤としては、Pigment Red 254,255,264,270,272等が挙げられる。また、縮合アゾ系赤色着色剤としては、Pigment Red 220,144,166,214,220,221,242等が挙げられる。また、アントラキノン系赤色着色剤としては、Pigment Red 168,177,216、Solvent Red 149,150,52,207等が挙げられる。また、キナクリドン系赤色着色剤としては、Pigment Red 122,202,206,207,209等が挙げられる。
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が挙げられ、例えば、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、金属置換若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。
黄色着色剤としてはモノアゾ系、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挙げられ、例えば、アントラキノン系黄色着色剤としては、Solvent Yellow 163,Pigment Yellow 24,108,193,147,199,202等が挙げられる。イソインドリノン系黄色着色剤としては、Pigment Yellow 110,109,139,179,185等が挙げられる。縮合アゾ系黄色着色剤としては、Pigment Yellow
93,94,95,128,155,166,180等が挙げられる。ベンズイミダゾロン系黄色着色剤としては、Pigment Yellow 120,151,154,156,175,181等が挙げられる。また、モノアゾ系黄色着色剤としては、Pigment Yellow 1,2,3,4,5,6,9,10,12,61,62,62:1,65,73,74,75,97,100,104,105,111,116,167,168,169,182,183等が挙げられる。また、ジスアゾ系黄色着色剤としては、Pigment Yellow 12,13,14,16,17,55,63,81,83,87,126,127,152,170,172,174,176,188,198等が挙げられる。
その他、紫、オレンジ、茶色、黒等の着色剤を加えてもよい。具体的には、Pigment Black 1,6,7,8,9,10,11,12,13,18,20,25,26,28,29,30,31,32、Pigment Violet 19、23、29、32、36、38、42、Solvent Violet13,36、C.I.Pigment Orange 1,5,13,14,16,17,24,34,36,38,40,43,46,49,51,61,63,64,71,73、PigmentBrown 23,25、カーボンブラック等が挙げられる。
[有機溶剤]
アルカリ現像型感光性樹脂組成物には、組成物の調製や、基板や支持フィルムに塗布する際の粘度調整等の目的で、有機溶剤を配合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、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。
[他の成分]
アルカリ現像型感光性樹脂組成物には、必要に応じてさらに、難燃剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、分散剤などの成分を配合することができる。これらは、電子材料の分野において公知の物を使用することができる。また、シリコーン系、フッ素系、高分子系などの消泡剤およびレベリング剤の少なくともいずれか1種、イミダゾール系、チアゾール系、トリアゾール系等のシランカップリング剤、防錆剤、蛍光増白剤などのような公知慣用の添加剤類の少なくとも何れか一種を配合することができる。
アルカリ現像型感光性樹脂組成物は、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。また、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。
[用途]
本発明によるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、プリント配線板のソルダーレジスト層の形成に好適に使用でき、特にICパッケージ用のソルダーレジスト層の形成に好適に使用できる。
[ドライフィルム]
本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物は、支持(キャリア)フィルムと、この支持フィルム上に形成された上記アルカリ現像型感光性樹脂組成物からなる樹脂層とを備えたドライフィルムの形態とすることもできる。ドライフィルム化に際しては、本発明のアルカリ現像型感光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、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でキャリアフィルム上に均一な厚さに塗布し、通常、50〜130℃の温度で1〜30分間乾燥して膜を得ることができる。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、1〜150μm、好ましくは10〜60μmの範囲で適宜選択される。
支持フィルムとしては、公知のものであれば特に制限なく使用することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート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の熱可塑性樹脂からなるフィルムを好適に使用することができる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度、取扱性等の観点から、ポリエステルフィルムが好ましい。また、これらフィルムの積層体を支持フィルムとして使用することもできる。
また、上記したような熱可塑性樹脂フィルムは、機械的強度向上の観点から、一軸方向または二軸方向に延伸されたフィルムであることが好ましい。
支持フィルムの厚さは、特に制限されるものではないが、例えば、10μm〜150μmとすることができる。
支持フィルム上に本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物の樹脂層を形成した後、さらに、樹脂層の表面に塵が付着するのを防ぐなどの目的で、樹脂層の表面に剥離可能な保護(カバー)フィルムを積層することが好ましい。剥離可能な保護フィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルム、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、保護フィルムを剥離するときに樹脂層と支持フィルムとの接着力よりも樹脂層と保護フィルムとの接着力がより小さいものであればよい。
保護フィルムの厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、10μm〜150μmとすることができる。
[硬化物]
本発明の硬化物は、上記本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物、または、上記本発明のドライフィルムの樹脂層を硬化して得られるものである。
[プリント配線板]
本発明のプリント配線板は、本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物またはドライフィルムの樹脂層から得られる硬化物を有するものである。本発明のプリント配線板の製造方法としては、例えば、本発明のアルカリ現像型感光性樹脂組成物を、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、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。また、ドライフィルムの場合、ラミネーター等により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。
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サイド・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、ポリエチレンテレフタレートフィルム、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。
ドライフィルムの基材上への貼合は、真空ラミネーター等を用いて、加圧および加熱下で行うことが好ましい。このような真空ラミネーターを使用することにより、回路形成された基板を用いた場合に、回路基板表面に凹凸があっても、ドライフィルムが回路基板に密着するため、気泡の混入がなく、また、基板表面の凹部の穴埋め性も向上する。加圧条件は、0.1〜2.0MPa程度であることが好ましく、また、加熱条件は、40〜120℃であることが好ましい。
本発明のアルカリ現像型感光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。
基材上に樹脂層を形成後、所定の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、未露光部を希アルカリ水溶液により現像して硬化物のパターンを形成する。ドライフィルムの場合には、露光後、ドライフィルムから支持フィルムを剥離して現像を行うことにより、基材上にパターニングされた硬化物を形成する。なお、特性を損なわない範囲であれば、露光前にドライフィルムから支持フィルムを剥離して、露出した樹脂層を露光および現像しても良い。
さらに、硬化物に活性エネルギー線を照射後に加熱硬化(例えば、100〜220℃)、もしくは加熱硬化後に活性エネルギー線を照射、または、加熱硬化のみで最終仕上げ硬化(本硬化) させることにより、密着性、硬度等の諸特性に優れた硬化膜を形成する。
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、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350〜450nm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10〜1000mJ/cm、好ましくは20〜800mJ/cmの範囲内とすることができる。
本発明におけるアルカリ現像型感光性樹脂組成物は塗膜形成時、露光後にアルカリ現像によりアルカリ現像される。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。これらの中でも、環境負荷低減の観点より、炭酸ナトリウムが好ましい。また、濃度としては、0.3〜3質量%であることが好ましい。
次に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
(合成例1)
<カルボキシル基含有樹脂ワニス1の合成>
温度計、窒素導入装置兼アルキレンオキサイ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(商品名「ショウノールCRG951」、アイカ工業株式会社製、OH当量:119.4)119.4質量部、水酸化カリウム1.19質量部およびトルエン119.4質量部を導入し、撹拌しつつ系内を窒素置換し、加熱昇温した。次に、プロピレンオキサイド63.8質量部を徐々に滴下し、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質量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%、水酸基価が182.2mgKOH/g(307.9g/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サイド反応溶液を得た。これは、フェノール性水酸基1当量当りプロピレンオキサイドが平均1.08モル付加したものであった。
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サイド反応溶液293.0質量部、アクリル酸43.2質量部、メタンスルホン酸11.53質量部、メチルハイドロキノン0.18質量部およびトルエン252.9質量部を、撹拌機、温度計および空気吹き込み管を備えた反応器に導入し、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質量部の水が留出した。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質量部で中和し、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質量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。次に、得られたノボラック型アクリレート樹脂溶液332.5質量部およびトリフェニルフォスフィン1.22質量部を、撹拌器、温度計および空気吹き込み管を備えた反応器に導入し、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質量部を徐々に加え、95〜101℃で6時間反応させ、冷却後、取り出した。このようにして、固形分65%、固形分の酸価87.7mgKOH/gの感光性のカルボキシル基含有樹脂ワニス1を得た。
(合成例2)
<カルボキシル基含有樹脂ワニス2の合成>
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、登録商標“EPICLON N−695、エポキシ当量:220)220部を撹拌機および還流冷却器の付いた四つ口フラスコに入れ、カルビトールアセテート214部を加え、加熱溶解した。次に、重合禁止剤としてハイドロキノン0.1部と、反応触媒としてジメチルベンジルアミン2.0部を加えた。この混合物を95〜105℃に加熱し、アクリル酸72部を徐々に滴下し、16時間反応させた。この反応生成物を80〜90℃まで冷却し、テトラヒドロフタル酸無水物106部を加え、8時間反応させ、冷却後、取り出した。このようにして、固形分65%、固形物の酸価100mgKOH/gの感光性のカルボキシル基含有樹脂ワニス2を得た。
(合成例3)
<カルボキシル基含有樹脂ワニス3の合成>
温度計、撹拌機、滴下ロートおよび還流冷却器を備えたフラスコに、溶媒としてのジプロピレングリコールモノメチルエーテル325.0質量部を110℃まで加熱し、メタクリル酸174.0質量部、ε−カプロラクトン変性メタクリル酸(平均分子量314)174.0質量部、メタクリル酸メチル77.0質量部、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル222.0質量部、および、重合触媒としてのt−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート(日油株式会社製、パーブチルO)12.0質量部の混合物を、3時間かけて滴下し、さらに110℃で3時間攪拌し、重合触媒を失活させて、樹脂溶液を得た。この樹脂溶液を冷却後、株式会社ダイセル製サイクロマーM100を289.0質量部、トリフェニルフォススフィン3.0質量部およびハイドロキノンモノメチルエーテル1.3質量部を加え、100℃に昇温し、攪拌することによってエポキシ基の開環付加反応を行い、固形分45.5%、固形物の酸価79.8mgKOH/gの感光性のカルボキシル基含有樹脂ワニス3を得た。
(合成例4)
<ケイ素の水和酸化物で被覆された後にアルミニウムの水和酸化物で被覆されたシリカ粒子の合成>
球状シリカ粒子(デンカ株式会社製SFP−20M、平均粒径:400nm)50gの水スラリーを70℃に昇温後、10%ケイ酸ナトリウム水溶液をシリカ粒子に対して、シリカ粒子換算で1%添加した。このスラリ−に塩酸を加えてpHを4とし、30分間熟成し、さらに、塩酸によりpHを7±1に維持しながら、20%アルミン酸ナトリウム(NaAlO)水溶液をシリカ粒子に対してアルミナ(Al)換算で5%添加した。この後、20%水酸化ナトリウム水浴液を加え、pHを7に調整し、30分間熟成した。この後、スラリーをフィルタープレスにてろ過水洗し、真空乾燥し、ケイ素の水和酸化物およびアルミニウムの水和酸化物で被覆されたシリカ粒子の固形物を得た。以下、シリカ粒子の固形物Aと称する。
(合成例5)
<ケイ素の水和酸化物で被覆された後にアルミニウムの水和酸化物で被覆されたバリウム粒子の合成>
硫酸バリウム粒子50gの水スラリーを70℃に昇温後、10%ケイ酸ナトリウム水溶液をシリカ粒子に対して、シリカ粒子換算で1%添加した。このスラリ−に塩酸を加えてpHを4とし、30分間熟成し、さらに、塩酸によりpHを7±1に維持しながら、20%アルミン酸ナトリウム(NaAlO)水溶液をシリカ粒子に対してアルミナ(Al)換算で5%添加した。この後、20%水酸化ナトリウム水浴液を加え、pHを7に調整し、30分間熟成した。この後、スラリーをフィルタープレスにてろ過水洗し、真空乾燥し、ケイ素の水和酸化物およびアルミニウムの水和酸化物で被覆されたバリウム粒子の固形物を得た。以下、バリウム粒子の固形物Bと称する。
(合成例6)
<フィラー1の合成>
シリカ粒子の固形物A50gと、溶剤としてPMA48gと、メタクリル基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製KBM−503)1gとを均一分散させて、濾過、水洗、真空乾燥により無機処理に加えてメタクリルシランで表面処理されたフィラー1を得た。
(合成例7)
<フィラー2の合成>
バリウム粒子の固形物B50gと、溶剤としてPMA48gと、メタクリル基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製KBM−503)1gとを均一分散させて、濾過、水洗、真空乾燥により無機処理に加えてメタクリルシランで表面処理されたフィラー2を得た。
(合成例8)
<フィラー3の合成>
球状シリカ粒子(デンカ株式会社製SFP−20M、平均粒径:400nm)50gと、溶剤としてPMA48gと、メタクリル基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製KBM−503)1gとを均一分散させて、濾過、水洗、真空乾燥によりメタクリルシランで表面処理されたフィラー3を得た。
(合成例9)
<フィラー4の合成>
バリウム粒子の固形物B50gと、溶剤としてPMA48gと、エポキシ基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製KBM−403)1gとを均一分散させて、濾過、水洗、真空乾燥により無機処理に加えてメタクリルシランで表面処理されたフィラー4を得た。
(合成例10)
<フィラー5の合成>
球状シリカ粒子(デンカ株式会社製SFP−20M、平均粒径:400nm)50gと、溶剤としてPMA48gと、エポキシ基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製KBM−403)1gとを均一分散させて、濾過、水洗、真空乾燥によりエポキシシランで表面処理されたフィラー5を得た。
(合成例11)
<フィラー6の合成>
球状シリカ粒子(デンカ株式会社製SFP−20M、平均粒径:400nm)50gと、溶剤としてPMA48gと、アミノ基を有するシランカップリング剤(信越化学工業社製KBM−573)1gとを均一分散させて、濾過、水洗、真空乾燥によりアミノシランで表面処理されたフィラー6を得た。
<アルカリ現像型感光性樹脂組成物の調製>
[実施例1]
カルボキシル基含有樹脂、光塩基発生剤、光重合開始剤、熱硬化性樹脂、フィラー、感光性モノマー(反応性希釈剤)、着色剤、および硬化触媒を表1に示す割合(質量部)にて配合した後、攪拌機にて予備混合した後3本ロールミルで混練して、アルカリ現像型感光性樹脂組成物(ソルダーレジスト)1を調製した。なお、表中の配合量の値は、特に断りがない限り、固形分の質量部を示す。
[実施例2〜14]
各成分の配合を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、アルカリ現像型感光性樹脂組成物2〜14を調製した。
[比較例1〜5]
各成分の配合を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、アルカリ現像型感光性樹脂組成物15〜19を調製した。
Figure 2019187904
※1:カルボキシル基含有樹脂ワニス1(合成例1)
※2:カルボキシル基含有樹脂ワニス2(合成例2)
※3:カルボキシル基含有樹脂ワニス3(合成例3)
※4:オキシムエステル化合物(光塩基発生剤、BASFジャパン株式会社製、Irgacure OXE02)
※5:WPBG−027(光塩基発生剤、和光純薬工業株式会社製、(E)−1−[3−(2−hydroxyphenyl)−2−propenoyl]piperidine)
※6:アシルフォスフィンオキサイド化合物(光重合開始剤、IGM Resins社製、Omnirad TPO)
※7:マレイミド化合物1(下記式の骨格を持つ化合物)
Figure 2019187904
(上記式中、Rは水素原子を表し、nは平均値で1.5を表す。)
※8:マレイミド化合物2(脂肪族骨格、ケイ・アイ化成株式会社製、BMI−70)
※9:ノボラック型エポキシ樹脂(176g/eq、ダウケミカル社製、DEN431)
※10:変性ノボラック型エポキシ樹脂(205g/eq、DIC株式会社製、N870−75EA)
※11:フィラー1(無機処理およびメタクリルシラン処理シリカ、合成例6)
※12:フィラー2(無機処理およびメタクリルシラン処理バリウム、合成例7)
※13:フィラー3(メタクリルシラン処理シリカ、合成例8)
※14:フィラー4(無機処理およびエポキシシラン処理バリウム、合成例9)
※15:フィラー5(エポキシシラン処理シリカ、合成例10)
※16:フィラー6(アミノシラン処理シリカ、合成例11)
※17:球状シリカ(表面処理無し、平均粒径:400nm、デンカ株式会社製、SFP−20M)
※18:硫酸バリウム(表面処理無し、堺化学工業株式会社製、沈降性バリウム100)
※19:熱硬化触媒(2,4,6−トリメルカプトs−トリアジン)
※20:感光性モノマー(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
※21:着色剤(青色顔料、フタロシアニンブルー、C.I.Pigment Blue 15:3)
※22:着色剤(黄色顔料、クロモフタルイエロー、C.I.Pigment Yellow 147)
※23:熱硬化触媒(メラミン)
※24:熱硬化触媒(ジシアンジアミド)
<ドライフィルムの作製>
上記実施例および比較例で調製したアルカリ現像型感光性樹脂組成物1〜19を、それぞれプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PMA)で適宜粘度に希釈した後、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(三菱ケミカル株式会社製T100:25μm)に塗布し、80℃で30分乾燥させて、ドライフィルムを得た。
<耐熱性>
表面処理(CZ8101B薬液、エッチングレート1.0μmでのCZ粗化処理)した銅箔貼り基板に上記ドライフィルムを真空ラミネーターを用いて加熱ラミネートした。得られた積層体にDMA測定サンプルのパターンを露光しPETフィルムを剥離した後、30℃の1質量%NaCO水溶液をスプレー圧2kg/cmの条件で60秒間現像を行った。現像後、UVコンベアで積算光量2000mJ/cmで光照射し、170℃の乾燥炉で60分間熱硬化させて、レジスト膜を得た。この積層体から剥離したレジスト膜をDMAで測定し、tanδのピークトップの温度からガラス転移点を測定した。
以下の基準にて耐熱性を評価し、評価結果を表2に示した。
[評価基準]
◎:180℃以上であった。
○:170℃以上180℃未満であった。
△:160℃以上170℃未満であった。
×:160℃未満であった。
<密着性>
パターン形成された銅箔基板上に、上記ドライフィルムを真空ラミネーターを用いて加熱ラミネートした。得られた積層体を全面露光しPETフィルムを剥離した後、30℃の1質量%NaCO水溶液をスプレー圧2kg/cmの条件で60秒間現像を行った。現像後、UVコンベアで積算光量2000mJ/cmで光照射し、170℃の乾燥炉で60分間熱硬化させて、レジスト膜を得た。この積層体を130℃、湿度85%の雰囲気下の高温高湿槽にて処理した。処理後、JIS D0202の試験法に従い碁盤目状にクロスカットを入れ粘着テープによるピールテストを行ない、レジスト層の剥がれについて評価した。 以下の基準にてHAST後の密着性を評価し、評価結果を表2に示した。
[評価基準]
◎:HAST300時間後に剥がれなかった。
〇:HAST200時間後に剥がれなかった。
△:HAST100時間後に剥がれなかった。
×:HAST100時間後に剥がれた。
<解像性>
表面処理(CZ8101B薬液、エッチングレート1.0μmでのCZ粗化処理)した銅めっき基板に上記手法で作成した厚さ10〜15μmのドライフィルムを真空ラミネーターにより加熱ラミネートした。この積層体を投影露光機により各開口パターンにて露光を行なった。露光量は、ステップタブレット(Photec 41段)で光沢感度が8段になるように露光量を調整した。その後、30℃の1質量%NaCO水溶液をスプレー圧2kg/cmの条件で60秒間現像を行った。この積層体をUVコンベア炉にて積算露光量2000mJ/cmの条件で紫外線照射した後、170℃で60分間加熱硬化した。得られた硬化物の開口径をSEMにより観測し、ハレーション、アンダーカットの発生がないかを評価した。
以下の基準にて解像性を評価し、評価結果を表2に示した。
[評価基準]
◎:40μmにて良好な開口径が得られた。
○:50μmにて良好な開口径が得られた。
△:60μmにて良好な開口径が得られた。
×:60μmにて良好な開口径が得られなかった、または現像不可であった。
<感度>
表面処理(CZ8101B薬液、エッチングレート1.0μmでのCZ粗化処理)した銅めっき基板に上記ドライフィルムを真空ラミネーターを用いて加熱ラミネートした。得られた積層体に41段ステップタブレットを用い、現像後の残存段数が10段となる露光量で投影露光機で露光した。
以下の基準にて感度を評価し、評価結果を表2に示した。
[評価基準]
◎:露光量150mJcm未満で10段残存
○:露光量150mJ/cm以上200mJ/cm未満で10段残存
△:露光量200mJ/cm以上300mJ/cm未満で10段残存
×:露光量300mJ/cm以上で10段残存
<溶剤溶解性>
80℃、30分空焼きしたガラス板の重量を計測した(重量A)。このガラスに上記ドライフィルムを、真空ラミネーターを用いて加熱ラミネートした。ドライフィルムの支持フィルムを剥がした後、重量を測定した(重量B)。作成した、ドライフィルムを貼ったガラス板を80℃30分乾燥した。冷却後、ドライフィルムを貼ったガラス板の重量を測定した(重量C)。残存溶剤量(%)=(B−C)/(B−A)×100で算出した。これらの手順で7点測定し、最大値および最小値を各点除いた5点を平均した値を残留溶剤量とした。
以下の基準にて溶剤溶解性を評価し、評価結果を表2に示した。
[評価基準]
◎:残留溶剤量が0.5%未満であった。
○:残留溶剤量が0.5%以上1.5%未満であった。
×:残留溶剤量が1.5%以上であった。
Figure 2019187904
上記の実験結果から明らかなように、本発明による感光性樹脂組成は、高耐熱性を維持しながら、溶剤溶解性、解像性、感度および密着性に優れることが分かった。特にフィラーを高充填した場合であっても、密着性に優れることが分かった。また、光塩基発生剤としてIrgacure OXE02を用いた実施例1〜12および14は、光塩基発生剤としてWPBGを用いた実施例13に比べて、乾燥時に管理し易く、またアルカリ現像型感光性樹脂組成物の保存安定性にも優れるものであった。

Claims (7)

  1. カルボキシル基含有樹脂、光塩基発生剤、熱硬化性樹脂、およびフィラーを含むアルカリ現像型感光性樹脂組成物であって、
    前記熱硬化性樹脂が、ビフェニル骨格を有するマレイミド化合物を含み、
    前記フィラーが、表面に光反応性または熱反応性の官能基を有することを特徴とする、アルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  2. 前記光塩基発生剤が、オキシム骨格を有する、請求項1に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  3. 前記光塩基発生剤の配合量が、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物中において、固形分換算で、0.05質量%以上0.7質量%以下である、請求項1または2に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  4. 前記マレイミド化合物の配合量が、前記アルカリ現像型感光性樹脂組成物中において、固形分換算で、0.3質量%以上10質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物を支持フィルムに塗布、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。
  6. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のアルカリ現像型感光性樹脂組成物、または、請求項5に記載のドライフィルムの樹脂層を硬化させて得られることを特徴とする、硬化物。
  7. 請求項6に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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