TW202219125A - 感光性樹脂組成物、其硬化物及多層材料 - Google Patents
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Abstract
本發明的目的在於提供一種具有良好的顯影性、進而具有高絕緣可靠性與柔軟性的包括包含由二聚酸衍生的二胺與馬來酸酐的馬來醯亞胺化合物的組成物、以及含有其的硬化物。本發明者等人為了達成所述目的,反覆進行了努力研究,結果發現,包含馬來醯亞胺化合物(I)及反應性多羧酸樹脂(II)的樹脂組成物能夠利用弱鹼性水溶液進行顯影,且其硬化膜具有高的絕緣可靠性與柔軟性,所述馬來醯亞胺化合物(I)是由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐的反應產物,所述反應性多羧酸樹脂(II)是反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應產物,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。
Description
本發明是有關於一種感光性樹脂組成物、其硬化物及其用途。更詳細而言,是有關於一種除了優異的顯影性以外,其硬化物顯示出優異的介電特性、柔軟性、高絕緣可靠性的感光性樹脂組成物及其用途。
感光性樹脂組成物由於能夠進行基於光微影原理的微細加工,因此被應用於各種抗蝕劑材料或印刷配線板等中。近年來,伴隨資訊通信設備的小型化、高密度化、及通信速度的高速化,要求除了有低介電特性以外,亦有基板密接性、低吸水性、耐濕性等與長期可靠性相關的特性,且就環境對策的方面而言能夠利用弱鹼性水溶液進行顯影的負型感光性材料。
作為於某種程度上滿足所述特性的物質,公知的是使(甲基)丙烯酸與具有羥基的羧酸化合物一併和通常的環氧樹脂進行反應而獲得的羧酸酯樹脂,進而公知的是該樹脂具有抗蝕劑油墨適性(專利文獻1),但羧酸酯樹脂由於極性(偶極矩)高的酯基、或因未與羧酸化合物反應而殘存的二級羥基會對介電特性及低吸水性、耐濕性帶來不良影響,因此要求以更高的水準兼顧所述物性。
另外,作為其他的感光性樹脂,研究有專利文獻2中記載的使由二聚酸衍生的二胺與具有脂環骨架的四羧酸二酐及馬來酸酐進行反應而獲得的雙馬來醯亞胺化合物,其特徵在於除了具有因源自二聚酸的長鏈烷基而優異的介電特性、低吸水性、耐濕性以外,亦具有由柔軟性提高帶來的高的基板密接性。但是,包含由二聚酸衍生的二胺與馬來酸酐的馬來醯亞胺化合物雖可獲得因源自二聚酸的長鏈烷基而絕緣可靠性及柔軟性高的硬化膜,但由於因源自二聚酸的長鏈烷基導致的高疏水性,因此難以利用鹼性水溶液進行顯影。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開WO2020/059500號
[專利文獻2]日本專利特開2013-83958號公報
[發明所欲解決之課題]
因此,本發明的目的在於改善所述現有的問題點,提供一種具有良好的顯影性、進而具有高絕緣可靠性與柔軟性的包括包含由二聚酸衍生的二胺與馬來酸酐的馬來醯亞胺化合物的組成物、以及含有其的硬化物。
[解決課題之手段]
本發明者等人為了達成所述目的,反覆進行了努力研究,結果發現,同時包含馬來醯亞胺化合物(I)及反應性多羧酸樹脂(II)的樹脂組成物能夠利用弱鹼性水溶液進行顯影,且其硬化膜具有高的絕緣可靠性與柔軟性,所述馬來醯亞胺化合物(I)包含由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐,所述反應性多羧酸樹脂(II)是反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應產物,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。
即,本發明是有關於下述(1)~(8)。
(1)一種樹脂組成物,包含馬來醯亞胺化合物(I)及反應性多羧酸樹脂(II),所述馬來醯亞胺化合物(I)是由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐的反應產物,所述反應性多羧酸樹脂(II)是反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應產物,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。
(2)如(1)所述的樹脂組成物,其中馬來醯亞胺化合物(I)包含由二聚酸衍生的二胺(a-1)、多元酸酐(a-2)、以及馬來酸酐。
(3)如(2)所述的樹脂組成物,其中多元酸酐(a-2)具有脂環結構。
(4)如(1)至(3)中任一項所述的樹脂組成物,其中所述馬來醯亞胺化合物(I)由下述通式(1)表示,
[化1]
[式(1)中,R
1表示源自二聚酸的二價烴基(a),R
2表示源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b),R
3表示選自由源自二聚酸的二價烴基(a)、及源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)所組成的群組中的任一種,R
4及R
5分別獨立地含有在將R
4及R
5的總量設為100莫耳%時為5莫耳%至95莫耳%的選自如下有機基、即具有單環式或縮合多環式的脂環結構的碳數6至碳數40的四價有機基、具有單環式的脂環結構的有機基直接或經由交聯結構相互連結而成的碳數4至碳數40的四價有機基、及含有具有脂環結構與芳香環兩者的半脂環結構的碳數4至碳數40的四價有機基中的一種以上的有機基;m為1至30的整數,n為0至30的整數,於m為2以上時,存在多個的R
1及R
4可分別相同亦可不同,於n為2以上時,存在多個的R
2及R
5可分別相同亦可不同]。
(5)如(1)至(4)中任一項所述的樹脂組成物,其中環氧樹脂(b-1)由下述通式(2)表示,
[化2]
[式(2)中,R
6表示包含芳香環或碳數1至碳數40的脂環骨架的烴基,R
7可相同亦可不同,表示氫原子、鹵素原子或碳數1至碳數40的烴基;另外,x為1至30的整數]。
(6)如(1)至(5)中任一項所述的樹脂組成物,包含光聚合起始劑。
(7)一種硬化物,其是如(1)至(6)中任一項所述的樹脂組成物的硬化物。
(8)一種物品,其使用如(7)所述的硬化物。
[發明的效果]
本發明的包含馬來醯亞胺化合物(I)及反應性多羧酸樹脂(II)的樹脂組成物不僅獲得具有高絕緣可靠性與柔軟性的硬化,而且具有良好的顯影性,所述馬來醯亞胺化合物(I)是由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐的反應產物,所述反應性多羧酸樹脂(II)是反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應產物,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。因此,本發明品可較佳地用於需要使用弱鹼的顯影且具有高的絕緣可靠性的皮膜形成用材料中。
可較佳地用於例如尤其要求高的絕緣可靠性的印刷配線板用阻焊劑、多層印刷配線板的保護膜、多層印刷配線板用層間絕緣材料、柔性印刷配線板用阻焊劑、鍍敷抗蝕劑、感光性光波導等用途中。
一種物質,藉由包含馬來醯亞胺化合物(I)及反應性多羧酸樹脂(II)而獲得,且可發揮本發明的特徵,所述馬來醯亞胺化合物(I)是由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐的反應產物,所述反應性多羧酸樹脂(II)是反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應產物,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。
以下,對本發明根據其較佳的實施形態進行詳細說明。
<馬來醯亞胺化合物(I)>
本發明的馬來醯亞胺化合物(I)具有源自二聚酸的二價烴基(a)與環狀醯亞胺鍵。此種馬來醯亞胺化合物(I)可藉由使由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐進行反應而獲得。
所述源自二聚酸的二價烴基(a)是指自二聚酸中所含的二羧酸中去除兩個羧基而成的二價殘基。於本發明中,此種源自二聚酸的二價烴基(a)可藉由使由二聚酸衍生的二胺(a-1)與後述的多元酸酐(a-2)及馬來酸酐進行反應並形成醯亞胺鍵而導入至馬來醯亞胺化合物中。
於本發明中,所述二聚酸是使亞麻油酸、油酸、次亞麻油酸等不飽和羧酸的不飽和鍵二聚化、其後進行蒸餾精製而得者,主要含有碳數為36個的二羧酸,通常,以約5質量%為限度而包含碳數為54個的三羧酸,以約5質量%為限度而包含單羧酸。本發明的由二聚酸衍生的二胺(a-1)是藉由將所述二聚酸中所含的各二羧酸所具有的兩個羧基取代為胺基而獲得的二胺,通常為混合物,於本發明中,作為此種由二聚酸衍生的二胺(a-1),例如可列舉:[3,4-雙(1-胺基庚基)6-己基-5-(1-辛烯基)]環己烷等二胺、或者含有藉由對該些二胺進一步進行氫化而使不飽和鍵飽和的二胺的二胺。
作為使用此種由二聚酸衍生的二胺(a-1)而導入至馬來醯亞胺化合物中的、本發明的源自二聚酸的二價烴基(a),較佳為自所述由二聚酸衍生的二胺(a-1)中去除兩個胺基而成的殘基。另外,於使用所述源自二聚酸的二胺(a-1)獲得本發明的馬來醯亞胺化合物時,作為所述由二聚酸衍生的二胺(a-1),可單獨使用一種,亦可將組成不同的兩種以上組合使用。進而,作為此種由二聚酸衍生的二胺(a-1),例如可使用「普利亞敏(PRIAMINE)1074」(日本禾大(Croda Japan)股份有限公司製造)等市售品。
於本發明中,環狀醯亞胺鍵是指兩個醯亞胺鍵呈環狀連結而成的鍵。於本發明中,此種環狀醯亞胺鍵可藉由使多元酸酐(a-2)與所述源自二聚酸的二胺(a-1)及後述的源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)進行反應並形成醯亞胺鍵而導入至馬來醯亞胺化合物中。
於本發明中,馬來醯亞胺化合物(I)較佳為下述通式(1)。通式(1)中,R
4及R
5為源自多元酸酐(a-2)的結構。
式(1)中,R
1表示源自二聚酸的二價烴基(a),R
2表示源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b),R
3表示選自由源自二聚酸的二價烴基(a)、及源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)所組成的群組中的任一種,R
4及R
5分別獨立地含有在將R
4及R
5的總量設為100莫耳%時為5莫耳%至95莫耳%的選自如下有機基、即具有單環式或縮合多環式的脂環結構的碳數6至碳數40的四價有機基、具有單環式的脂環結構的有機基直接或經由交聯結構相互連結而成的碳數4至碳數40的四價有機基、及含有具有脂環結構與芳香環兩者的半脂環結構的碳數4至碳數40的四價有機基中的一種以上的有機基。m為1至30的整數,n為0至30的整數,於m為2以上時,存在多個的R
1及R
4可分別相同亦可不同,於n為2以上時,存在多個的R
2及R
5可分別相同亦可不同。
於本發明中,多元酸酐(a-2)較佳為下述通式(3)所表示的多元酸酐(a-2)。下述通式(3)所表示的多元酸酐(a-2)與酐基鄰接並具有脂環結構。
(式中,Cy為碳數4~40的四價烴環基,所述烴環基亦可包含芳香族環)
於本發明中,多元酸酐(a-2)較佳為包含下述通式(3-1)~通式(3-16)所表示的結構。式(3-1)~式(3-16)所表示的多元酸酐(a-2)具有包含如下有機基的結構:具有單環式或縮合多環式的脂環結構的碳數4~40的四價有機基、具有單環式的脂環結構的有機基直接或經由交聯結構相互連結而成的碳數4~40的四價有機基、及含有具有脂環結構與芳香環兩者的半脂環結構的碳數4~40的四價有機基。
(通式(3-4)中,X
1為氧原子、硫原子、磺醯基或碳數1~3的二價有機基或者該些的兩個以上連結而成的二價交聯結構;通式(3-6)、通式(3-15)、通式(3-16)中,X
2為直接鍵結、氧原子、硫原子、選自磺醯基、羰基、碳數1~3的二價有機基或伸芳基中的兩個以上的有機基連結而成的二價交聯結構)
作為本發明中所使用的包含如下有機基、即具有單環式或縮合多環式的脂環結構的碳數4~40的四價有機基、具有單環式的脂環結構的有機基直接或經由交聯結構相互連結而成的碳數4~40的四價有機基、及含有具有脂環結構與芳香環兩者的半脂環結構的碳數4~40的四價有機基的多元酸酐(a-2),具體而言,可列舉:1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(CBDA)、1,2-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐(H-PMDA)、1,2,4,5-雙環己烷四羧酸二酐(H-BPDA)、4-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸酐、5-(2,5-二氧代四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸二酐、雙環[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、3,5,6-三羧基-2-降冰片烷乙酸二酐般的脂環式四羧酸二酐或者對該些的芳香族環利用烷基或鹵素原子進行取代而成的化合物,1,3,3a,4,5,9b-六氫-5(四氫-2,5-二氧代-3-呋喃基)萘並[1,2-c]呋喃-1,3-二酮般的半脂環式四羧酸二酐或者對該些的芳香族環的氫原子利用烷基或鹵素原子進行取代而成的化合物。另外,可列舉:均苯四甲酸二酐、4,4'-氧基二鄰苯二甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯基四羧酸二酐、2,3,3',4'-聯苯基四羧酸二酐、2,2',3,3'-聯苯基四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、2,3,5,6-吡啶四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐等芳香族四羧酸二酐、或雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐或者對該些化合物的芳香族環利用烷基或鹵素原子進行取代而成的化合物、及具有醯胺基的酸二酐等芳香族酸二酐。該些中,可將含有碳數為4~40的脂環結構、或半脂環結構的酸二酐組合使用兩種以上。
進而,就高曝光感度、高解析性、硬化膜的絕緣可靠性的觀點而言,較佳為不含芳香環者。其理由在於:含有芳香環者由於色相變差而有光感度降低的傾向。於不含芳香環的多元酸酐中,在使用1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐(H-PMDA)的情況下,光硬化性亦高而較佳。
進而,作為本發明的馬來醯亞胺化合物(I),可為使所述源自二聚酸的二胺(a-1)、所述源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)、所述四羧酸二酐、及所述馬來酸酐進行反應而獲得的馬來醯亞胺化合物。藉由使所述源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)共聚,能夠如使所獲得的硬化物的拉伸彈性係數進一步降低般視需要控制要求物性。
於本發明中,所述源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)(以下,根據情況簡稱為有機二胺(b))是指所述源自二聚酸的二胺(a-1)中所含的二胺以外的二胺。作為此種源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b),並無特別限制,例如可列舉:1,6-六亞甲基二胺等脂肪族二胺;1,4-二胺基環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷等脂環式二胺;4,4'-二胺基二苯基醚、3,4'-二胺基二苯基醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(胺基甲基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,4-二胺基苯、1,3-二胺基苯、2,4-二胺基甲苯、4,4'-二胺基二苯基甲烷等芳香族二胺;4,4'-二胺基二苯基碸;3,3'-二胺基二苯基碸;4,4-二胺基二苯甲酮;4,4-二胺基二苯基硫醚;2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷。該些中,就可獲得拉伸彈性係數更低的硬化物的觀點而言,更佳為1,6-六亞甲基二胺等碳數為6個~12個的脂肪族二胺;1,4-二胺基環己烷等二胺基環己烷;2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷等在芳香族骨架中具有碳數為1個~4個的脂肪族結構的芳香族二胺。另外,於使用該些源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)獲得本發明的馬來醯亞胺化合物(I)時,可單獨使用該些源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)中的一種,亦可將兩種以上組合使用。
所述式(1)中的所述源自二聚酸的二價烴基(a)為如上所述。另外,於本發明中,所述式(1)中的源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)是指自所述源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)中去除兩個胺基而成的二價殘基。其中,於同一化合物中,所述源自二聚酸的二價烴基(a)與所述源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)不相同。進而,所述式(1)中的所述四價有機基是指自所述四羧酸二酐中去除兩個由-CO-O-CO-表示的基而成的四價殘基。
於所述式(1)中,m為包含所述源自二聚酸的二價烴基(a)的重複單元(以下,根據情況稱為源自二聚酸的結構)的數量,表示1~30的整數。於m的值超過所述上限的情況下,在溶媒中的溶解性降低,尤其是在後述的顯影時的顯影液中的溶解性降低。另外,作為m的值,就於顯影時的顯影液中的溶解性變得較佳的觀點而言,特佳為3~10。
於所述式(1)中,n為包含所述源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)的重複單元(以下,根據情況稱為源自有機二胺的結構)的數量,表示0~30的整數。於n的值超過所述上限的情況下,所獲得的硬化物的柔軟性惡化,成為堅硬且脆弱的樹脂。另外,作為n的值,就存在可獲得低彈性係數的硬化物的傾向的觀點而言,特佳為0~10。
進而,於所述式(1)中的m為2以上的情況下,R
1及R
4可分別相同亦可不同,於所述式(1)中的n為2以上的情況下,R
2及R
5可分別相同亦可不同。進而,作為所述式(1)所表示的馬來醯亞胺化合物,所述源自二聚酸的結構及所述源自有機二胺的結構可為無規亦可為嵌段。
另外,於由所述由二聚酸衍生的二胺(a-1)、所述馬來酸酐、所述多元酸酐(a-2)及視需要的所述有機二胺(b)獲得本發明的馬來醯亞胺化合物(I)的情況下,在反應率為100%時,所述n及m可由所述由二聚酸衍生的二胺(a-1)中所含的所有二胺、所述有機二胺(b)、所述馬來酸酐及所述多元酸酐(a-2)的混合莫耳比表示。即,(m+n):(m+n+2)由(源自二聚酸的二胺(a-1)中所含的所有二胺及源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)的合計莫耳數):(馬來酸酐及多元酸酐(a-2)的合計莫耳數)表示,m:n由(由二聚酸衍生的二胺(a-1)中所含的所有二胺的莫耳數):(源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)的莫耳數)表示,2:(m+n)由(馬來酸酐的莫耳數):(多元酸酐(a-2)的莫耳數)表示。
本發明中的馬來醯亞胺化合物(I)亦包含不使用多元酸酐(a-2)而是將源自二聚酸的二胺直接馬來醯亞胺化而成者。
作為本發明的馬來醯亞胺化合物(I),可適宜使用市售的化合物,例如可較佳地使用「BMI-689」、「BMI-1400」、「BMI-1500」、「BMI-1700」、「BMI-2500」、「BMI-2560」、「BMI-3000」(迪哉納莫來庫來斯公司(DESIGNER MOLECURES Inc.)製造)。另外,作為本發明的馬來醯亞胺化合物(I),可單獨使用一種,亦可將兩種以上組合使用。
本發明中的馬來醯亞胺化合物(I)較佳為相對於所有成分而為10質量%至95質量%。隨著馬來醯亞胺化合物(I)的含量增加,存在絕緣可靠性及柔軟性增加的傾向,但會對鹼顯影性造成不良影響。因此,更佳的範圍為30質量%至70質量%。
<反應性多羧酸樹脂(II)>
本發明中的反應性多羧酸樹脂(II)可藉由使反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)進行反應而獲得,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。
於本發明中,環氧樹脂(b-1)由下述通式(2)表示,
[化6]
[式(2)中,R
6表示包含芳香環或碳數1至碳數40的脂環骨架的烴基,R
7可相同亦可不同,表示氫原子、鹵素原子或碳數1至碳數40的烴基;另外,x為1至30的整數]
作為例子,可列舉:酚醛清漆型環氧樹脂、雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、及聯苯基型環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、包含萘基骨架的環氧化合物、包含芴基骨架的環氧化合物等。
作為酚醛清漆型環氧樹脂,例如能夠於商業上獲取YDCN-701、YDCN-702、YDCN-703、YDCN-704、YDCN-704L、YDPN-638、YDPN-602(以上,新日鐵住金化學(股)製造,商品名)、DEN-431、DEN-439(以上,陶氏化學(Dow Chemical)(股)製造,商品名)、EOCN-120、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、EOCN-1012、EOCN-1025、EOCN-1027、BREN(以上,日本化藥(股)製造,商品名)、EPN-1138、EPN-1235、EPN-1299(以上,日本巴斯夫(BASF Japan)(股)製造,商品名)、N-730、N-770、N-865、N-665、N-673、VH-4150、VH-4240(以上,迪愛生(DIC)(股)製造,商品名)等。作為雙酚A型環氧樹脂或雙酚F型環氧樹脂,例如能夠於商業上獲取艾比考特(EPIKOTE)807、815、825、827、828、834、1001、1004、1007及1009(以上,三菱化學(股)製造,商品名)、DER-330、DER-301、DER-361(以上,陶氏化學(Dow Chemical)(股)製造,商品名)、YD-8125、YDF-170、YDF-175S、YDF-2001、YDF-2004、YDF-8170(以上,新日鐵住金化學(股)製造,商品名)等。作為聯苯基型環氧樹脂,能夠於商業上獲取NC3000、NC3000H、NC3000L、NC3100(以上,日本化藥(股)製造)、GK3207(東都化成(股)製造)、YX4000HK(日本環氧樹脂(Japan Epoxy Resins)(股)製造)、BPAE(新日鐵化學(股)製造)等。作為二環戊二烯型環氧樹脂,能夠於商業上獲取HP7200、HP7200H、HP7200HH(以上,迪愛生(DIC)(股)製造)、XD-1000、XD-1000-L、XD-10002L(以上,日本化藥(股)製造)等。作為含有萘基骨架的環氧化合物,能夠於商業上獲取HP4032、4700、4770、5000、6000(迪愛生(DIC)(股)製造)、NC-7000、7300(日本化藥(股)製造)ESN-175(新日鐵化學(股)製造)、ESN-475V(東都化成(股)製造)等。作為含有芴基骨架的環氧化合物,能夠於商業上獲取OGSOL PG-100、OGSOL EG-200(以上,大阪瓦斯化學(Osaka Gas Chemical)(股)製造)等。尤其是,二環戊二烯型環氧樹脂與馬來醯亞胺化合物(I)的相容性高,鹼顯影性進一步提高,因此更佳。
於本發明中,一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)是為了賦予對活性能量線的反應性而進行反應者。若乙烯性不飽和基與羧基分別於分子內存在一個以上,則並無限制。
於本發明中,一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)例如可列舉:(甲基)丙烯酸類或丁烯酸、α-氰基肉桂酸、肉桂酸、或者飽和二元酸或不飽和二元酸與含有不飽和基的單縮水甘油基化合物的反應產物等。所述中,作為(甲基)丙烯酸類,例如可列舉:(甲基)丙烯酸、β-苯乙烯基丙烯酸、β-糠基丙烯酸、(甲基)丙烯酸二聚物、作為飽和二元酸酐或不飽和二元酸酐與一分子中具有一個羥基的(甲基)丙烯酸酯衍生物的等莫耳反應產物的半酯類、作為飽和二元酸或不飽和二元酸與(甲基)丙烯酸單縮水甘油酯衍生物類的等莫耳反應產物的半酯類等一分子中包含一個羧基的單羧酸化合物、以及作為飽和二元酸酐或不飽和二元酸酐與一分子中具有多個羥基的(甲基)丙烯酸酯衍生物的等莫耳反應產物的半酯類、作為飽和二元酸或不飽和二元酸與具有多個環氧基的(甲基)丙烯酸縮水甘油酯衍生物類的等莫耳反應產物的半酯類等一分子中具有多個羧基的多羧酸化合物等。
該些中,作為環氧樹脂(b-1)及一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2),較佳為單羧酸,即便於併用單羧酸與多羧酸的情況下,亦較佳為單羧酸的莫耳量/多羧酸的莫耳量所表示的值為15以上。
就製成樹脂組成物時的對活性能量線的感度的方面而言,最佳為可列舉(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸與ε-己內酯的反應生成物或肉桂酸。
作為一分子中兼具一個以上的能夠聚合的乙烯性不飽和基與一個以上的羧基的化合物,較佳為於化合物中不具有羥基者。
於本發明中,視需要使用的一分子中兼具羥基與羧基的化合物(c-1)(以下,亦簡單表示為「化合物(c-1)」)是出於將羥基導入至羧酸酯化合物中的目的而進行反應者。該些中,存在一分子中兼具一個羥基與一個羧基的化合物、一分子中兼具兩個以上的羥基與一個羧基的化合物、一分子中兼具一個以上的羥基與兩個以上的羧基的化合物。
作為一分子中兼具一個羥基與一個羧基的化合物,例如可列舉羥基丙酸、羥基丁酸、羥基硬脂酸等。另外,作為一分子中兼具兩個以上的羥基與一個羧基的化合物,可列舉二羥甲基乙酸、二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸等。作為一分子中兼具一個以上的羥基與兩個以上的羧基的化合物,可列舉羥基鄰苯二甲酸等。
該些中,若考慮到本發明的效果,則較佳為一分子中包含兩個以上的羥基者。進而,若考慮到羧酸酯化反應的穩定性,則較佳為羧基於一分子中為一個者。最佳為以一分子中具有兩個羥基與一個羧基者為宜。若考慮到原材料的獲取,則尤其較佳為二羥甲基丙酸與二羥甲基丁酸。
作為一分子中兼具一個以上的羥基與一個以上的羧基的化合物,較佳為於化合物中不具有能夠聚合的乙烯性不飽和基者。
作為該羧酸酯化反應中的環氧樹脂(b-1)、一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)、及視需要使用的化合物(c-1)的裝入比例,應根據用途適宜變更。即,於使所有的環氧基羧酸酯化的情況下,由於不殘存未反應的環氧基,因此作為反應性環氧羧酸酯樹脂的保存穩定性高。所述情況下,僅利用由導入的雙鍵帶來的反應性。
藉由減少一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)及化合物(c-1)的裝入量使未反應的殘存環氧基殘留,亦能夠複合利用由導入的不飽和鍵帶來的反應性、與基於殘存的環氧基的反應、例如利用光陽離子觸媒的聚合反應或熱聚合反應。然而,所述情況下,應注意研究反應性環氧羧酸酯樹脂的保存、及製造條件。
於製造不使環氧基殘存的反應性環氧羧酸酯樹脂的情況下,較佳為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)和視需要使用的化合物(c-1)的總計相對於環氧樹脂(b-1)1當量而為90當量%~120當量%。若為該範圍,則能夠進行比較穩定的條件下的製造。於羧酸化合物的裝入量比此多的情況下,會殘存過剩的一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)及化合物(c-1),因此欠佳。
另外,於使環氧基殘留的情況下,較佳為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)和視需要使用的化合物(c-1)的總計相對於環氧樹脂(b-1)的1當量而為20當量%~90當量%。於超出該範圍的情況下,複合硬化的效果會變弱。當然,該情況下,對於反應中的凝膠化、或反應性環氧羧酸酯樹脂的經時穩定性需要充分的注意。
關於羧酸酯化反應,可於無溶劑下進行反應,或者亦可利用溶劑進行稀釋後進行反應。作為此處可使用的溶劑,若相對於羧酸酯化反應為惰性溶劑,則並無特別限定。
較佳的溶劑的使用量應根據所獲得的樹脂的黏度或使用用途適宜調整,較佳為以固體成分含有率成為90質量%~30質量%、更佳為80質量%~50質量%的方式使用。
作為羧酸酯化反應中使用的溶劑,例如可列舉:甲苯、二甲苯、乙基苯、四甲基苯等芳香族系烴溶劑、己烷、辛烷、癸烷等脂肪族系烴溶劑、及作為該些的混合物的石油醚、無鉛汽油(white gasoline)、溶劑石腦油(solvent naphtha)等、酯系溶劑、醚系溶劑、酮系溶劑等。
作為酯系溶劑,可列舉:乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯等乙酸烷基酯類,γ-丁內酯等環狀酯類,乙二醇單甲醚乙酸酯、二乙二醇單甲醚單乙酸酯、二乙二醇單乙醚單乙酸酯、三乙二醇單乙醚單乙酸酯、二乙二醇單丁醚單乙酸酯、丙二醇單甲醚單乙酸酯、丁二醇單甲醚乙酸酯等單烷二醇單烷基醚單乙酸酯類或聚烷二醇單烷基醚單乙酸酯類,戊二酸二烷基酯、琥珀酸二烷基酯、己二酸二烷基酯等多羧酸烷基酯類等。
作為醚系溶劑,可列舉:二乙醚、乙基丁醚等烷基醚類,乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二乙醚、三乙二醇二甲醚、三乙二醇二乙醚等二醇醚類,四氫呋喃等環狀醚類等。
作為酮系溶劑,可列舉:丙酮、甲基乙基酮、環己酮、異佛爾酮等。
此外,亦可於後述的反應性化合物(D)(以下,亦簡單表示為「反應性化合物(D)」)等單獨或混合有機溶劑中進行。所述情況下,於作為硬化型樹脂組成物來使用的情況下,可直接作為組成物來利用,因此較佳。
於羧酸酯化反應時,為了促進反應,較佳為使用觸媒,該觸媒的使用量相對於反應物、即加入有環氧樹脂(b-1)、一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)、視需要使用的化合物(c-1)、以及根據情況的溶劑及其他成分的反應物的總量100質量份而為0.1質量份~10質量份。此時的反應溫度為60℃~150℃,另外,反應時間較佳為5小時~60小時。作為可使用的觸媒的具體例,例如可列舉:三乙基胺、苄基二甲基胺、三乙基氯化銨、苄基三甲基溴化銨、苄基三甲基碘化銨、三苯基膦、三苯基䏲、甲基三苯基䏲、辛酸鉻、辛酸鋯等已知通常的鹼性觸媒等。
另外,亦可使用熱聚合抑制劑。作為熱聚合抑制劑,較佳為使用對苯二酚單甲醚、2-甲基對苯二酚、對苯二酚、二苯基苦味肼(diphenyl picrylhydrazine)、二苯基胺、3,5-二-第三丁基-4-羥基甲苯等。
羧酸酯化反應是適宜進行取樣(sampling),並且將樣品的酸價成為5 mgKOH/g以下、較佳為成為3 mgKOH/g以下的時間點設為終點。
接著,對本發明中所使用的反應性多羧酸樹脂(II)進行說明。該些反應性多羧酸樹脂是使多元酸酐(b-3)與所述反應性環氧羧酸酯樹脂進行反應而獲得。作為藉由該酸加成步驟導入羧基的理由,例如是於需要抗蝕劑圖案化等的用途中對活性能量線非照射部賦予於鹼性水中的可溶性、以及賦予對金屬、無機物等的密接性等。該酸加成步驟是使多元酸酐(b-3)與環氧羧酸酯化合物的羥基進行反應並經由酯鍵導入羧基的步驟。
作為該多元酸酐(b-3),例如,若為一分子中具有環狀酸酐結構的化合物,則均可使用,較佳為鹼性水溶液顯影性、耐熱性、耐水解性等優異的琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、衣康酸酐、3-甲基-四氫鄰苯二甲酸酐、4-甲基-六氫鄰苯二甲酸酐、氫化偏苯三甲酸酐、偏苯三甲酸酐或馬來酸酐。
使多元酸酐(b-3)加成的反應可藉由對所述環氧羧酸酯化合物的溶液加入多元酸酐(b-3)來進行。添加量只要根據用途適宜變更即可。
藉由反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應而獲得的反應性多羧酸樹脂(II)較佳為裝入固體成分酸價(依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards,JIS)K5601-2-1:1999)成為20 mgKOH/g~120 mgKOH/g、更佳為60 mgKOH/g~120 mgKOH/g的計算量。
於固體成分酸價為該範圍的情況下,本發明的樹脂組成物中的鹼性水溶液顯影性顯示出良好的性能。即,良好的圖案化性與對過度顯影的管理幅度亦廣,且亦不會殘留過剩的酸酐。
於反應時,為了促進反應,較佳為使用觸媒,該觸媒的使用量相對於反應物、即加入有由環氧樹脂(b-1)、一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)及化合物(c-1)獲得的反應性環氧羧酸酯化合物、及多元酸酐(b-3)、以及根據情況的溶劑及其他成分的反應物的總量而為0.1質量份~10質量份。作為可使用的觸媒的具體例,例如可列舉:三乙基胺、苄基二甲基胺、三乙基氯化銨、苄基三甲基溴化銨、苄基三甲基碘化銨、三苯基膦、三苯基䏲、甲基三苯基䏲、辛酸鉻、辛酸鋯等。
本酸加成反應可於無溶劑下進行反應或者可利用溶劑進行稀釋後進行反應。作為溶劑,若為不影響酸加成反應的溶劑,則並無特別限定。另外,於在作為前步驟的環氧羧酸酯化反應中使用溶劑的情況下,亦可於不影響酸加成反應的條件下,不去除溶劑而是直接供至酸加成反應。可使用的溶劑可為與羧酸酯化反應中可使用的溶劑相同者。
較佳的溶劑的使用量應根據所獲得的樹脂的黏度或使用用途適宜調整,較佳為以固體成分含有率成為90質量%~30質量%、更佳為80質量%~50質量%的方式使用。
此外,亦可於所述反應性化合物(D)等單獨或混合有機溶劑中進行。該情況下,於作為硬化型樹脂組成物來使用的情況下,可直接作為組成物來利用,因此較佳。
另外,較佳為使用熱聚合抑制劑,作為該熱聚合抑制劑,可列舉與所述環氧羧酸酯化反應中的熱聚合抑制劑相同者。
本酸加成反應是適宜進行取樣,並且將反應產物的酸價成為設定的酸價的正負10%的範圍的點設為終點。作為如此獲得的反應性多羧酸樹脂(II)的較佳的分子量範圍,凝膠滲透層析(gel permeation chromatography,GPC)測定中的聚苯乙烯換算重量平均分子量為500至50,000的範圍,更佳為800至30,000,特佳為800~10,000。於小於該分子量的情況下,無法充分發揮硬化物的強韌性,另外,於較該分子量而言過大的情況下,黏度變高,塗敷、顯影等變困難。
本發明中的反應性多羧酸樹脂(II)較佳為相對於所有成分而為90質量%至5質量%。隨著反應性多羧酸樹脂(II)的含量增加,鹼顯影的時間變快,另一方面,介電特性及柔軟性降低。另外,隨著反應性多羧酸樹脂(II)的含量減少,介電特性及電氣絕緣性提高,但鹼顯影的時間變慢。因此,作為更佳的反應性多羧酸樹脂(II)的含量的範圍,相對於所有成分而為70質量%至30質量%。
亦可包含本發明的反應性多羧酸樹脂(II)以外的反應性化合物(D)。作為本發明中可使用的反應性化合物(D)的具體例,可列舉:自由基反應型的丙烯酸酯類、陽離子反應型的其他環氧化合物類、感應於該兩者的乙烯基化合物類等所謂的反應性低聚物類。
作為可使用的丙烯酸酯類,可列舉:單官能(甲基)丙烯酸酯類、多官能(甲基)丙烯酸酯類、其他環氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸胺基甲酸酯等。
作為單官能(甲基)丙烯酸酯類,可列舉:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯單甲醚、(甲基)丙烯酸苯基乙酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯等。
作為多官能(甲基)丙烯酸酯類,可列舉:丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸二伸乙酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、異氰脲酸三(甲基)丙烯醯基氧基乙酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二酸環氧二(甲基)丙烯酸酯、雙酚環氧乙烷二(甲基)丙烯酸酯、氫化雙酚環氧乙烷二(甲基)丙烯酸酯、雙酚二(甲基)丙烯酸酯、羥基特戊酸新戊二醇酯的ε-己內酯加成物的二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇與ε-己內酯的反應產物的聚(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇聚(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥乙基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、及其環氧乙烷加成物、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、及其環氧乙烷加成物、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、及其環氧乙烷加成物、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、及其環氧乙烷加成物等。
作為可使用的乙烯基化合物類,可列舉:乙烯基醚類、苯乙烯類、其他乙烯基化合物。作為乙烯基醚類,可列舉:乙基乙烯基醚、丙基乙烯基醚、羥基乙基乙烯基醚、乙二醇二乙烯基醚等。作為苯乙烯類,可列舉:苯乙烯、甲基苯乙烯、乙基苯乙烯等。作為其他乙烯基化合物,可列舉:異氰脲酸三烯丙酯、異氰脲酸三甲基烯丙酯等。
進而,作為所謂的反應性低聚物類,可列舉:於同一分子內兼具能夠感應於活性能量線的官能基與胺基甲酸酯鍵的丙烯酸胺基甲酸酯、同樣地於同一分子內兼具能夠感應於活性能量線的官能基與酯鍵的聚酯丙烯酸酯、由其他環氧樹脂衍生且於同一分子內兼具能夠感應於活性能量線的官能基的環氧丙烯酸酯、複合使用該些鍵的反應性低聚物等。
另外,作為陽離子反應型單量體,通常若為具有環氧基的化合物,則並無特別限定。例如可列舉:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、甲基縮水甘油醚、乙基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、雙酚A二縮水甘油醚、3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯(聯合碳化物(UnionCarbide)公司製造的「塞拉固(Cyracure)UVR-6110」等)、3,4-環氧環己基乙基-3,4-環氧環己烷羧酸酯、乙烯基環己烯二氧化物(聯合碳化物(UnionCarbide)公司製造的「ELR-4206」等)、檸檬烯二氧化物(大賽璐(股)製造的「賽羅西德(Celloxide)3000」等)、烯丙基環己烯二氧化物、3,4-環氧-4-甲基環己基-2-環氧丙烷、2-(3,4-環氧環己基-5,5-螺環-3,4-環氧)環己烷-間二噁烷、雙(3,4-環氧環己基)己二酸酯(聯合碳化物(UnionCarbide)公司製造的「塞拉固(Cyracure)UVR-6128」等)、雙(3,4-環氧環己基甲基)己二酸酯、雙(3,4-環氧環己基)醚、雙(3,4-環氧環己基甲基)醚、雙(3,4-環氧環己基)二乙基矽氧烷等。
該些中,作為反應性化合物(D),最佳為作為自由基硬化型的丙烯酸酯類。於陽離子型的情況下,羧酸與環氧基會進行反應,因此根據反應性化合物(D)的種類,亦可設為二液混合系。
本發明中的反應性化合物(D)相對於所有成分而為0質量%至95質量%,更佳為3質量%至80質量%。作為其他成分,可列舉:光聚合起始劑、其他添加劑、著色材料、硬化促進劑、以及為了調整黏度以賦予塗敷適性等而添加的揮發性溶劑等。以下例示可使用的其他成分。
本發明的樹脂組成物中可進而包含著色顏料,著色顏料是為了將本發明的樹脂組成物製成著色材料而使用者。推測藉由本發明的樹脂組成物中所使用的反應性多羧酸樹脂(II)的羥基,可發揮特別優異的對顏料的親和性、即分散性。作為分散性良好的結果,可提高顏料濃度。另外,於需要顯影的組成物中,分散性進一步較佳,可發揮良好的圖案化特性,另外,顯影溶解部中的顯影殘渣亦少而較佳。
即,本發明的樹脂組成物中所使用的反應性多羧酸樹脂(II)與碳黑等著色顏料具有高的親和性,即便於高的顏料濃度下亦可發揮良好的顯影性,亦可較佳地用於彩色抗蝕劑、彩色濾光片用的抗蝕劑材料、尤其是黑色矩陣材料、黑色管柱間隔物等中。
作為該著色顏料,可列舉:酞菁系、偶氮系、喹吖啶酮系等有機顏料、碳黑、氧化鈦等無機顏料。該些中,碳黑的分散性高而較佳。
本發明的樹脂組成物可進而包含光聚合起始劑。作為光聚合起始劑,較佳為自由基型光聚合起始劑、陽離子系光聚合起始劑、光鹼起始劑。
作為自由基型光聚合起始劑,例如可列舉:安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香丙醚、安息香異丁醚等安息香類;苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、1,1-二氯苯乙酮、2-羥基-2-甲基-苯基丙烷-1-酮、二乙氧基苯乙酮、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-丙烷-1-酮等苯乙酮類;2-乙基蒽醌、2-第三丁基蒽醌、2-氯蒽醌、2-戊基蒽醌等蒽醌類;2,4-二乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、2-氯噻噸酮等噻噸酮類;苯乙酮二甲基縮酮、苯偶醯二甲基縮酮等縮酮類;二苯甲酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二苯基硫醚、4,4'-雙甲基胺基二苯甲酮等二苯甲酮類;2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦等氧化膦類等公知通常的自由基型光聚合起始劑。
另外,作為陽離子系光聚合起始劑,可列舉:路易斯酸的重氮鎓鹽、路易斯酸的錪鹽、路易斯酸的鋶鹽、路易斯酸的鏻鹽、其他鹵化物、三嗪系起始劑、硼酸鹽系起始劑、及其他光酸產生劑等。
另外,作為光鹼起始劑,可列舉:TRD-001(日本化藥公司製造)、TRD-008(日本化藥公司製造)、WPBG-300(富士軟片和光純藥公司製造)、WPBG-345(富士軟片和光純藥公司製造)、PBG-266(富士軟片和光純藥公司製造)、WPBG-018(富士軟片和光純藥公司製造)、WPBG-027(富士軟片和光純藥公司製造)、WPBG-140(富士軟片和光純藥公司製造)、WPBG-165(富士軟片和光純藥公司製造)等光鹼起始劑。
作為路易斯酸的重氮鎓鹽,可列舉:對甲氧基苯基重氮鎓氟膦酸鹽、N,N-二乙基胺基苯基重氮鎓六氟膦酸鹽(三新化學工業公司製造的桑艾德(Sun Aid)SI-60L/SI-80L/SI-100L等)等,作為路易斯酸的錪鹽,可列舉:二苯基錪六氟膦酸鹽、二苯基錪六氟銻酸鹽等,作為路易斯酸的鋶鹽,可列舉:三苯基鋶六氟膦酸鹽(聯合碳化物(UnionCarbide)公司製造的塞拉固(Cyracure)UVI-6990等)、三苯基鋶六氟銻酸鹽(聯合碳化物(UnionCarbide)公司製造的塞拉固(Cyracure)UVI-6974等)等,作為路易斯酸的鏻鹽,可列舉三苯基鏻六氟銻酸鹽等。
作為其他鹵化物,可列舉:2,2,2-三氯-[1-4'-(二甲基乙基)苯基]乙酮(阿克蘇(AKZO)公司製造的特力高納魯(Trigonal)PI等)、2,2-二氯-1-4-(苯氧基苯基)乙酮(山德士(Sandoz)公司製造的桑德萊(Sandray)1000等)、α,α,α-三溴甲基苯基碸(製鐵化學公司製造的BMPS等)等。作為三嗪系起始劑,可列舉:2,4,6-三(三氯甲基)-三嗪、2,4-三氯甲基-(4'-甲氧基苯基)-6-三嗪(潘西姆(Panchim)公司製造的三嗪(Triazine)A等)、2,4-三氯甲基-(4'-甲氧基苯乙烯基)-6-三嗪(潘西姆(Panchim)公司製造的三嗪(Triazine)PMS等)、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪(潘西姆(Panchim)公司製造的三嗪(Triazine)PP等)、2,4-三氯甲基-(4'-甲氧基萘基)-6-三嗪(潘西姆(Panchim)公司製造的三嗪(Triazine)B等)、2[2'(5-甲基呋喃基)亞乙基]-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪(三和化學(SANWA CHEMICAL)公司製造等)、2(2'-呋喃基亞乙基)-4,6-雙(三氯甲基)-均三嗪(三和化學(SANWA CHEMICAL)公司製造)等。
作為硼酸鹽系光聚合起始劑,可列舉日本感光色素製造的NK-3876及NK-3881等,作為其他光酸產生劑等,可列舉:9-苯基吖啶、2,2'-雙(鄰氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基-1,2-聯咪唑(黑金化成公司製造的聯咪唑(BIIMIDAZOLE)等)、2,2-偶氮雙(2-胺基-丙烷)二氫氯化物(富士軟片和光純藥公司製造的V50等)、2,2-偶氮雙[2-(咪唑啉-2基)丙烷]二氫氯化物(富士軟片和光純藥公司製造的VA044等)、[η-5-2-4-(環十五烷基)(1,2,3,4,5,6,η)-(甲基乙基)-苯]鐵(II)六氟膦酸鹽(汽巴嘉基(CibaGeigy)公司製造的豔佳固(Irgacure)261等)、雙(y5-環戊二烯基)雙[2,6-二氟-3-(1H-吡-1-基)苯基]鈦(汽巴嘉基(CibaGeigy)公司製造的CGI-784等)等。
此外,亦可將偶氮雙異丁腈等偶氮系起始劑、過氧化苯甲醯等感應於熱的過氧化物系自由基型起始劑等一併使用。另外,亦可將自由基系與陽離子系兩種光聚合起始劑一併使用。光聚合起始劑可單獨使用一種,亦可將兩種以上一併使用。
該些中,若考慮到本發明的反應性多羧酸樹脂(II)的特性,特佳為自由基型光聚合起始劑。
進而,本發明的樹脂組成物亦可包含著色顏料。作為著色顏料,例如亦可使用不以著色為目的的材料即所謂的體質顏料。例如可列舉:滑石、硫酸鋇、碳酸鈣、碳酸鎂、鈦酸鋇、氫氧化鋁、二氧化矽、黏土等。
進而,本發明的樹脂組成物視需要亦可包含其他添加劑。作為其他添加劑,例如可使用三聚氰胺等熱硬化觸媒、艾羅技(Aerosil)等觸變性(thixotropy)賦予劑、矽酮系、氟系的調平劑或消泡劑、對苯二酚、對苯二酚單甲醚等聚合抑制劑、穩定劑、抗氧化劑等。
此外,作為對活性能量線不顯示出反應性的樹脂類(所謂的惰性聚合物),例如亦可使用其他環氧樹脂、酚樹脂、胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、酮類甲醛樹脂、甲酚樹脂、二甲苯樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、苯乙烯樹脂、胍胺樹脂、天然橡膠及合成橡膠、丙烯酸樹脂、聚烯烴樹脂、及該些的改質物。該些較佳為於樹脂組成物中在至多40質量份的範圍內使用。
尤其是,在欲於阻焊劑用途中使用反應性多羧酸樹脂(II)的情況下,作為對活性能量線不顯示出反應性的樹脂類,較佳為使用公知通常的環氧樹脂。其原因在於,藉由活性能量線進行反應、硬化後,源自反應性多羧酸樹脂(II)的羧基亦會殘留,結果,其硬化物的耐水性或水解性差。因此,藉由使用環氧樹脂使所殘留的羧基進一步羧酸酯化,進而形成牢固的交聯結構。該公知通常的環氧樹脂可使用所述陽離子反應型單量體。
另外,為了根據使用目的調整黏度,亦可於樹脂組成物中在至多50質量份、進而佳為至多35質量份的範圍內添加揮發性溶劑。
本發明的樹脂組成物藉由活性能量線而容易硬化。此處,作為活性能量線的具體例,可列舉:紫外線、可見光線、紅外線、X射線、伽馬射線(γ射線)、雷射光線等電磁波、阿爾法射線(α射線)、貝塔射線(β射線)、電子束等粒子束等。若考慮到本發明的較佳的用途,則該些中,較佳為紫外線、雷射光線、可見光線、或電子束。
於本發明中,成形用材料是指用於如下用途的材料:將未硬化的組成物放入至模具中或按壓模具而使物體成形後,藉由活性能量線引起硬化反應而成形的用途;或者對未硬化的組成物照射雷射等焦點光等引起硬化反應而成形的用途。
作為具體的用途,可列舉如下材料作為較佳的用途:成形為平面狀的片材、用於保護元件的密封材、對未硬化的組成物按壓經微細加工的「模具」而進行微細成形的所謂奈米壓印材料、進而尤其是熱方面的要求嚴格的發光二極體、光電轉換元件等的周邊密封材料等。
於本發明中,皮膜形成用材料是指以被覆基材表面為目的而利用者。就具體的用途而言,凹版油墨(gravure ink)、柔印油墨(flexo ink)、絲網版油墨(silk screen ink)、平板油墨(offset ink)等油墨材料、硬塗層(hard coat)、外塗層(top coat)、罩光漆(overprint varnish)、透明塗層(clear coat)等塗敷材料、層壓用、光碟(optical disk)用其他各種接著劑、黏著劑等接著材料、阻焊劑、蝕刻抗蝕劑、微型機器(micromachine)用抗蝕劑等抗蝕劑材料等相當於所述皮膜形成用材料。進而,將皮膜形成用材料暫時塗敷於剝離性基材並膜化後,貼合於原本的目標基材而形成皮膜的所謂的乾膜(dry film)亦相當於皮膜形成用材料。
本發明中亦包含對所述硬化型樹脂組成物照射活性能量線而獲得的硬化物,另外,亦包含具有該硬化物的層的多層材料。
該些中,藉由導入反應性多羧酸樹脂(II)的羧基而提高對基材的密接性,因此較佳為作為用於被覆塑膠基材、或金屬基材的用途來使用。
進而,亦較佳為有效利用未反應的反應性多羧酸樹脂(II)對於鹼性水溶液成為可溶性的特徵而作為鹼性水顯影型抗蝕劑材料組成物來使用。
於本發明中,抗蝕劑材料組成物是指於基材上形成該組成物的皮膜層,其後局部照射紫外線等活性能量線,從而欲利用照射部、未照射部的物性差異而進行描繪的活性能量線感應型組成物。具體而言,是出於利用某種方法、例如利用溶劑等或鹼性溶液等進行溶解等將照射部、或未照射部去除而進行描繪的目的而使用的組成物。
作為本發明的抗蝕劑材料組成物的樹脂組成物可適應於能夠進行圖案化的各種材料,例如尤其對阻焊劑材料、增層(build up)工法用的層間絕緣材有用,進而亦可作為光波導而用於印刷配線板、光電子基板或光基板般的電氣/電子/光基材等中。
作為尤其較佳的用途,可有效利用耐熱性或顯影性良好的特性,而於感光性膜、帶支撐體的感光性膜、預浸體等絕緣樹脂片材、電路基板(積層板用途、多層印刷配線板用途等)、阻焊劑、底部填充材、黏晶材、半導體密封材、填孔樹脂、零件填埋樹脂等需要樹脂組成物的用途的廣範圍中使用。其中,由於即便於高的顏料濃度下亦可發揮良好的顯影性,因此亦可較佳地用於彩色抗蝕劑、彩色濾光片用的抗蝕劑材料、尤其是黑色矩陣材料等中。
進而,亦可較佳地用於多層印刷配線板的絕緣層用樹脂組成物(將感光性樹脂組成物的硬化物製成絕緣層的多層印刷配線板)、層間絕緣層用樹脂組成物(將感光性樹脂組成物的硬化物製成層間絕緣層的多層印刷配線板)、鍍敷層形成用樹脂組成物(於感光性樹脂組成物的硬化物上形成有鍍敷層的多層印刷配線板)等中。
使用本發明的樹脂組成物的圖案化例如可以如下方式進行。利用網版印刷法、噴霧法、輥塗佈法、靜電塗裝法、簾幕塗佈法、旋轉塗佈法等方法以0.1 μm~200 μm的膜厚將本發明的硬化型樹脂組成物塗佈於基板上,於通常50℃~110℃、較佳為60℃~100℃的溫度下使塗膜乾燥,藉此可形成塗膜。其後,可經由形成有曝光圖案的光罩對塗膜直接或間接地以通常10 mJ/cm
2~2000 mJ/cm
2左右的強度照射紫外線等高能量線,使用後述的顯影液,藉由例如噴霧、振動浸漬、覆液(puddle)、刷洗(brushing)等而獲得所期望的圖案。
作為所述顯影中所使用的鹼性水溶液,可使用氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、磷酸鈉、磷酸鉀等無機鹼水溶液或四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丁基氫氧化銨、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等有機鹼水溶液。該水溶液中可進而包含有機溶劑、緩衝劑、錯合劑、染料或顏料。
此外,可尤其較佳地作為要求利用活性能量線進行的硬化反應前的機械強度的乾膜用途來使用。即,由於本發明中所使用的反應性多羧酸樹脂(II)的羥基、羧基的平衡處於特定範圍內,因此本發明的反應性多羧酸樹脂(II)可發揮良好的顯影性。
作為形成皮膜的方法,並無特別限制,可任意地採用凹版等凹版印刷方式、柔印等凸版印刷方式、絲網版等孔版印刷方式、平板等平板印刷方式、輥塗佈機、刮刀塗佈機、模具塗佈機、簾幕塗佈機、旋轉塗佈機等各種塗敷方式。
[實施例]
以下,藉由實施例更詳細地說明本發明,但本發明並不受該些實施例的限定。另外,於實施例中,只要無特別說明,則%表示質量%。
軟化點、環氧當量、酸價是於以下條件下進行測定。
1)環氧當量:利用依據JISK7236:2001的方法進行測定。
2)酸價:利用依據JISK0070:1992的方法進行測定。
3)GPC的測定條件為如下所述。
機型:TOSOH HLC-8320GPC
管柱:Super HZM-N
溶離液:THF(四氫呋喃);0.35 ml/分鐘、40℃
檢測器:RI(示差折射計)
分子量標準:聚苯乙烯
<馬來醯亞胺樹脂(I)>
合成例1(I-1)
於裝備有塗佈有氟樹脂的攪拌棒的500 ml的圓底燒瓶中,投入110 g的甲苯與36 g的N-甲基吡咯啶酮。接著,加入作為由二聚酸衍生的二胺(a-1)的普利亞敏(PRIAMINE)1074(日本禾大(Croda Japan)股份有限公司製造)的85.6 g(0.16 mol),繼而,緩慢加入無水甲磺酸15.4 g(0.16 mol),形成鹽。攪拌約10分鐘並進行混合,繼而,對攪拌後的混合物緩慢加入作為多元酸酐(a-2)的1,2,4,5-環己烷四羧酸二酐(24.5 g,0.08 mol)。將迪恩-斯塔克分水器(Dean-Stark trap)與冷凝器安裝到燒瓶。將混合物加熱回流6小時,形成胺末端的二醯亞胺。至此時為止,獲得由該縮合生成的生成水的理論量。將反應混合物冷卻至室溫以下,於燒瓶中加入馬來酸酐的18.8 g(0.19 mol)。將混合物進而回流8小時,獲得所期望的量的生成水。冷卻至室溫後,進而將甲苯200 ml加入至燒瓶中。接著,利用水(100 ml×3)對稀釋後的有機層進行清洗,去除鹽或未反應的原料。其後,於真空下去除溶劑,獲得琥珀色蠟狀的馬來醯亞胺化合物108 g(產率90%,Mw=3,600)。
合成例2(I-2)
於裝備有塗佈有氟樹脂的攪拌棒的500 ml的圓底燒瓶中,投入110 g的甲苯與36 g的N-甲基吡咯啶酮。接著,加入作為由二聚酸衍生的二胺(a-1)的普利亞敏(PRIAMINE)1074(日本禾大(Croda Japan)股份有限公司製造)的85.3 g(0.16 mol),繼而,緩慢加入無水甲磺酸15.4 g(0.16 mol),形成鹽。攪拌約10分鐘並進行混合,繼而,對攪拌後的混合物緩慢加入作為多元酸酐(a-2)的4,4'-氧基二鄰苯二甲酸二酐(24.8 g,0.08 mol)。將迪恩-斯塔克分水器與冷凝器安裝到燒瓶。將混合物加熱回流6小時,形成胺末端的二醯亞胺。至此時為止,獲得由該縮合生成的生成水的理論量。將反應混合物冷卻至室溫以下,於燒瓶中加入馬來酸酐的18.8 g(0.19 mol)。將混合物進而回流8小時,獲得所期望的量的生成水。冷卻至室溫後,進而將甲苯200 ml加入至燒瓶中。接著,利用水(100 ml×3)對稀釋後的有機層進行清洗,去除鹽或未反應的原料。其後,於真空下去除溶劑,獲得褐色蠟狀的馬來醯亞胺化合物106 g(產率88%,Mw=3,700)。
合成例3(I-3)
於裝備有塗佈有氟樹脂的攪拌棒的500 ml的圓底燒瓶中,投入110 g的甲苯與36 g的N-甲基吡咯啶酮。接著,加入作為由二聚酸衍生的二胺(a-1)的普利亞敏(PRIAMINE)1074(日本禾大(Croda Japan)股份有限公司製造)的460.8 g(0.85 mol),繼而,緩慢加入作為觸媒的無水甲磺酸81.7 g(0.85 mol),形成鹽。攪拌約10分鐘並進行混合,將馬來酸酐的200.0 g(2.04 mol)加入燒瓶中。將混合物進而回流8小時,獲得所期望的量的生成水。冷卻至室溫後,進而將甲苯200 ml加入至燒瓶中。接著,利用水(100 ml×3)對稀釋後的有機層進行清洗,去除鹽或未反應的原料。其後,於真空下去除溶劑,獲得褐色蠟狀的馬來醯亞胺化合物520.0 g(產率89%,Mw=689)。
合成例A(I-4)
於裝備有塗佈有鐵氟龍(teflon;註冊商標)的攪拌棒的500 ml的圓底燒瓶中,投入110 g的甲苯與36 g的N-甲基吡咯啶酮。接著,加入普利亞敏(PRIAMINE)1074(日本禾大(Croda Japan)股份有限公司製造)的73.5 g(0.14 mol)與1,3-雙(胺基甲基)環己烷的8.4 g(0.06 mol),繼而,緩慢地加入無水甲磺酸18.9 g(0.20 mol),形成鹽。攪拌約10分鐘並進行混合,繼而,對攪拌後的混合物緩慢加入5-(2,5-二氧代四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸二酐(26.0 g,0.10 mol)。將迪恩-斯塔克分水器與冷凝器安裝到燒瓶。將混合物加熱回流6小時,形成胺末端的二醯亞胺。至此時為止,獲得由該縮合生成的生成水的理論量。將反應混合物冷卻至室溫以下,於燒瓶中加入馬來酸酐的23.1 g(0.24 mol)。將混合物進而回流8小時,獲得所期望的量的生成水。冷卻至室溫後,進而將甲苯200 ml加入至燒瓶中。接著,利用水(100 ml×3)對稀釋後的有機層進行清洗,去除鹽或未反應的原料。其後,於真空下去除溶劑,獲得琥珀色蠟狀的馬來醯亞胺化合物108 g(產率90%,Mw=2,800)。
<反應性多羧酸樹脂(II)>
合成例4(II-1)
於1 L的四口燒瓶中,加入作為環氧樹脂(b-1)的XD-1000(日本化藥(股)製造,軟化點70℃,環氧當量252 g/eq.)330 g、作為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的丙烯酸(AA)95 g、作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)3 g、作為觸媒的三苯基膦3 g、作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為80質量%,於100℃下反應24小時,在固體成分酸價(AV:mgKOH/g)成為3以下時,結束反應,獲得反應性環氧羧酸酯樹脂溶液。固體成分酸價(mgKOH/g)的測定是以溶液的形式進行測定並換算成以固體成分計的值。
繼而,於所獲得的反應性環氧羧酸酯樹脂溶液中,添加作為多元酸酐(b-3)的THPA(1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造)180 g、及作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為65%,加熱至100℃後,進行酸加成反應,獲得反應性多羧酸樹脂(II-1)溶液。所獲得的反應性多羧酸樹脂(II-1)的固體成分酸價(AV:mgKOH/g)為110。
合成例5(II-2)
於1 L的四口燒瓶中,加入作為環氧樹脂(b-1)的NC-6000(日本化藥(股)製造,軟化點60℃,環氧當量207 g/eq.)315 g、作為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的丙烯酸(AA)110 g、作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)3 g、作為觸媒的三苯基膦3 g、作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為80質量%,於100℃下反應24小時,在固體成分酸價(AV:mgKOH/g)成為3以下時,結束反應,獲得反應性環氧羧酸酯樹脂溶液。固體成分酸價(mgKOH/g)的測定是以溶液的形式進行測定並換算成以固體成分計的值。
繼而,於所獲得的反應性環氧羧酸酯樹脂溶液中,添加作為多元酸酐(b-3)的THPA(1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造)158 g、及作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為65%,加熱至100℃後,進行酸加成反應,獲得反應性多羧酸樹脂(II-2)溶液。所獲得的反應性多羧酸樹脂(II-2)的固體成分酸價(AV:mgKOH/g)為100。
合成例6(II-3)
於1 L的四口燒瓶中,加入作為環氧樹脂(b-1)的NC-3500(日本化藥(股)製造,軟化點70℃,環氧當量205 g/eq.)312 g、作為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的丙烯酸(AA)111 g、作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)3 g、作為觸媒的三苯基膦3 g、作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為80質量%,於100℃下反應24小時,在固體成分酸價(AV:mgKOH/g)成為3以下時,結束反應,獲得反應性環氧羧酸酯樹脂溶液。固體成分酸價(mgKOH/g)的測定是以溶液的形式進行測定並換算成以固體成分計的值。
繼而,於所獲得的反應性環氧羧酸酯樹脂溶液中,添加作為多元酸酐(b-3)的THPA(1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造)157 g、及作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為65%,加熱至100℃後,進行酸加成反應,獲得反應性多羧酸樹脂(II-3)溶液。所獲得的反應性多羧酸樹脂(II-3)的固體成分酸價(AV:mgKOH/g)為100。
合成例7(II-4)
於1 L的四口燒瓶中,加入作為環氧樹脂(b-1)的EPPN-503(日本化藥(股)製造,軟化點94℃,環氧當量185 g/eq.)305 g、作為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的丙烯酸(AA)120 g、作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)3 g、作為觸媒的三苯基膦3 g、作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為80質量%,於100℃下反應24小時,在固體成分酸價(AV:mgKOH/g)成為3以下時,結束反應,獲得反應性環氧羧酸酯樹脂溶液。固體成分酸價(mgKOH/g)的測定是以溶液的形式進行測定並換算成以固體成分計的值。
繼而,於所獲得的反應性環氧羧酸酯樹脂溶液中,添加作為多元酸酐(b-3)的THPA(1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造)158 g、及作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為65%,加熱至100℃後,進行酸加成反應,獲得反應性多羧酸樹脂(II-4)溶液。所獲得的反應性多羧酸樹脂(II-4)的固體成分酸價(AV:mgKOH/g)為100。
合成例8(II-5)
於1 L的四口燒瓶中,加入作為環氧樹脂(b-1)的NC-3000(日本化藥(股)製造,軟化點58℃,環氧當量276 g/eq.)336 g、作為一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的丙烯酸(AA)89 g、作為聚合抑制劑的BHT(二丁基羥基甲苯)3 g、作為觸媒的三苯基膦3 g、作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為80質量%,於100℃下反應24小時,在固體成分酸價(AV:mgKOH/g)成為3以下時,結束反應,獲得反應性環氧羧酸酯樹脂溶液。固體成分酸價(mgKOH/g)的測定是以溶液的形式進行測定並換算成以固體成分計的值。
繼而,於所獲得的反應性環氧羧酸酯樹脂溶液中,添加作為多元酸酐(b-3)的THPA(1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐,新日本理化(股)製造)158 g、及作為溶劑的丙二醇單甲醚單乙酸酯以使固體成分含有率成為65%,加熱至100℃後,進行酸加成反應,獲得反應性多羧酸樹脂(II-5)溶液。所獲得的反應性多羧酸樹脂(II-5)的固體成分酸價(AV:mgKOH/g)為100。
<光起始劑>
豔佳固(Irgacure)907(巴斯夫(BASF)製造)
<光增感劑>
卡亞固(Kayacure)DETX-S(日本化藥(股)製造)
<溶媒>
卡必醇乙酸酯(CA)
(實施例1至實施例11、及比較例1至比較例8)
調配表1及表2所示的調配量的(I)至(II)成分以及光起始劑、光增感劑、溶劑,製備實施例1至實施例11、及比較例1至比較例8的感光性樹脂組成物。
<感光性樹脂組成物的評價>
對實施例1至實施例11、及比較例1至比較例8的感光性樹脂組成物,進行以下所示的評價。將其結果彙總示於表1及表2中。
[表1]
成分 | 材料 | 實施 例1 | 實施 例2 | 實施 例3 | 實施 例4 | 實施 例5 | 實施 例6 | 實施 例7 | 實施 例8 | 實施 例9 | 實施 例10 | 實施 例11 |
馬來醯亞 胺化合物(I) | (I)-1 | 67 | 60 | 60 | 60 | 60 | ||||||
(I)-2 | 50 | |||||||||||
(I)-3 | 33 | 50 | 40 | 40 | ||||||||
(I)-4 | 60 | |||||||||||
反應性多羧酸樹脂(II) | (II)-1 | 33 | 50 | 67 | 34 | 34 | 34 | 34 | 50 | 34 | ||
(II)-2 | 6 | 60 | 6 | |||||||||
(II)-3 | 6 | 60 | ||||||||||
(II)-4 | 6 | |||||||||||
(II)-5 | 6 | |||||||||||
光起始劑 | Irg.907 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
增感劑 | DETX-S | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
溶媒 | CA | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
相容性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
顯影性 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
介電特性 | 介電常數 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | 2.7 | 2.8 | 2.8 | 2.8 |
介電損耗角正切 | 0.005 | 0.010 | 0.012 | 0.009 | 0.009 | 0.009 | 0.010 | 0.010 | 0.015 | 0.016 | 0.012 | |
機械特性 | 拉伸彈性係數(GPa) | 1.05 | 1.32 | 1.55 | 1.08 | 1.10 | 1.10 | 1.12 | 1.14 | 1.30 | 1.34 | 1.544 |
斷裂點伸長率(%) | 60 | 50 | 41 | 54 | 56 | 50 | 48 | 49 | 42 | 41 | 40 | |
絕緣可靠性 | HAST耐性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
[表2]
成分 | 材料 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | 比較例5 | 比較例6 | 比較例7 | 比較例8 |
馬來醯亞 胺化合物(I) | (I)-1 | 100 | |||||||
(I)-2 | 100 | ||||||||
(I)-3 | 100 | ||||||||
反應性多羧酸樹脂(II) | (II)-1 | 100 | |||||||
(II)-2 | 100 | ||||||||
(II)-3 | 100 | ||||||||
(II)-4 | 100 | ||||||||
(II)-5 | 100 | ||||||||
光起始劑 | Irg.907 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
增感劑 | DETX-S | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 |
溶媒 | CA | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
相容性 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
顯影性 | × | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | |
介電特性 | 介電常數 | 2.4 | 2.4 | 2.4 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.3 | 3.3 |
介電損耗角正切 | 0.003 | 0.003 | 0.003 | 0.025 | 0.027 | 0.028 | 0.030 | 0.031 | |
機械特性 | 拉伸彈性係數(GPa) | 0.20 | 0.21 | 0.15 | 2.3 | 2.4 | 2.3 | 2.4 | 2.4 |
斷裂點伸長率(%) | 81 | 80 | 79 | 3 | 3 | 4 | 3 | 3 | |
絕緣可靠性 | HAST耐性 | ○ | ○ | ○ | △ | △ | △ | △ | △ |
(相容性)
藉由目視來確認實施例1至實施例11及比較例1至比較例8中所獲得的感光性樹脂組成物是否均勻地混合。
○··相溶
△··看到少量渾濁
×··完全不相容,看到白濁的沈澱物
(顯影性)
將實施例1至實施例11及比較例1至比較例8中所獲得的感光性樹脂組成物流延到覆銅積層板(住友電木(Sumitomo Bakelite)製造,ELC4762)上,於80℃下加熱30分鐘,形成膜厚20 μm至25 μm的塗膜。繼而,經由階段式曝光表(Step Tablet)(柯達(Kodak)製造的斯托夫21階段感光計(STOUFFER 21 STEP SENSITIVITY GUIDE)),照射500 mJ/cm
2的紫外線。其後,利用1%碳酸鈉水溶液進行噴霧顯影(噴霧壓力0.2 MPa),去除紫外線未照射部的樹脂。顯影性是以於對透過圖案遮罩的曝光部進行顯影時直至圖案形狀部完全顯影為止的時間、即所謂的出像時間(break time)進行顯影性的評價。
◎··出像時間為30秒至60秒以內
○··出像時間為61秒至120秒以內
×··不能顯影
(介電特性(介電常數、介電損耗角正切)評價)
關於介電特性的評價,利用台式塗佈機將清漆以乾燥後的厚度成為50 μm的方式塗敷於銅箔上並使其乾燥,獲得樹脂膜(半硬化)。繼而,對所獲得的樹脂膜(半硬化)照射1000 mJ/cm
2的紫外線(ultraviolet,UV)。進而,藉由物理性剝離或蝕刻去除作為支撐體的銅箔,獲得評價用的樹脂膜。
然後,將樹脂膜以長60 mm、寬2 mm、厚50 μm積層,將如此而得者設為試驗片,利用空腔共振器擾動法測定介電特性。測定器使用AET公司製造的向量型網路分析器(network analyzer)ADMSO10c1,空腔共振器使用關東電子應用開發股份有限公司製造的CP531(10 GHz頻帶共振器)。條件是設為頻率10 GHz、測定溫度25℃。
(機械特性評價)
首先,使用敷料器於厚度12 μm的銅箔上將各實施例及比較例中獲得的感光性樹脂組成物塗佈為約20 μm厚後,於溫度80℃下乾燥30分鐘,於銅箔上形成膜狀感光性樹脂組成物。以乾燥後的膜狀感光性樹脂組成物的膜厚成為20 μm至25 μm的方式調整感光性樹脂組成物的塗佈厚度。對於該膜狀感光性樹脂組成物,使用牛尾(USHIO)製造的「超高壓水銀燈 500 W多光(Multi-Light)」,以波長365 nm、曝光量1000 mJ/cm
2進行曝光,繼而,藉由蝕刻去除銅箔,藉此獲得硬化膜。
繼而,將所獲得的硬化膜切斷為長50 mm、寬5 mm,於夾頭間距離4 cm、溫度23℃下,使用滕喜龍(tensilon)(拉伸試驗機),於拉伸速度5 mm/min的條件下測定拉伸彈性係數(GPa)及斷裂點伸長率(%)並求出。
(HAST(高加速應力試驗(High Accelerated Stress Test))耐性)
將各組成物以成為25 μm的厚度的方式塗佈於形成有L/S=100 μm/100 μm的梳型圖案的艾斯帕奈庫斯(ESPANEX)M系列(新日鐵化學製造:基底醯亞胺厚25 μm Cu厚18 μm)上,利用80℃的熱風乾燥器將塗膜乾燥30分鐘。繼而,使用紫外線曝光裝置(牛尾(USHIO)製造:500 W多光)以1000 mJ/cm
2進行曝光而進行硬化,藉此獲得HAST評價用的試驗基板。對所獲得的基板的電極部分利用焊料進行配線連接,放置於130℃/85%RH的環境下,施加5.5 V的電壓,測定直至電阻值成為1×10
9Ω以下為止的時間。
○··300小時以上
△··30小時~300小時
×··30小時以下
如根據表1及表2所示的結果而明確般,顯示出:本發明的感光性樹脂組成物能夠利用弱鹼性水溶液進行顯影,另外,硬化物的柔軟性、介電特性、絕緣可靠性高。
無
無
Claims (8)
- 一種樹脂組成物,包含馬來醯亞胺化合物(I)及反應性多羧酸樹脂(II),所述馬來醯亞胺化合物(I)是由二聚酸衍生的二胺(a-1)與馬來酸酐的反應產物,所述反應性多羧酸樹脂(II)是反應性環氧羧酸酯樹脂與多元酸酐(b-3)的反應產物,所述反應性環氧羧酸酯樹脂是環氧樹脂(b-1)與一分子中兼具能夠聚合的乙烯性不飽和基與羧基的化合物(b-2)的反應產物。
- 如請求項1所述的樹脂組成物,其中馬來醯亞胺化合物(I)包含由二聚酸衍生的二胺(a-1)、多元酸酐(a-2)、以及馬來酸酐。
- 如請求項2所述的樹脂組成物,其中多元酸酐(a-2)具有脂環結構。
- 如請求項1至請求項3中任一項所述的樹脂組成物,其中所述馬來醯亞胺化合物(I)由下述通式(1)表示, [式(1)中,R 1表示源自二聚酸的二價烴基(a),R 2表示源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b),R 3表示選自由源自二聚酸的二價烴基(a)、及源自二聚酸的二價烴基(a)以外的二價有機基(b)所組成的群組中的任一種,R 4及R 5分別獨立地含有在將R 4及R 5的總量設為100莫耳%時為5莫耳%至95莫耳%的選自如下有機基、即具有單環式或縮合多環式的脂環結構的碳數6至碳數40的四價有機基、具有單環式的脂環結構的有機基直接或經由交聯結構相互連結而成的碳數4至碳數40的四價有機基、及含有具有脂環結構與芳香環兩者的半脂環結構的碳數4至碳數40的四價有機基中的一種以上的有機基;m為1至30的整數,n為0至30的整數,於m為2以上時,存在多個的R 1及R 4可分別相同亦可不同,於n為2以上時,存在多個的R 2及R 5可分別相同亦可不同]。
- 如請求項1至請求項5中任一項所述的樹脂組成物,包含光聚合起始劑。
- 一種硬化物,其是如請求項1至請求項6中任一項所述的樹脂組成物的硬化物。
- 一種多層材料,其包含如請求項7所述的硬化物的層。
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