説明

光硬化性・熱硬化性樹脂組成物及びその硬化物並びにそれを用いて得られるプリント配線板

【課題】 プリント配線板の製造に用いられるソルダーレジストや、各種電子部品の絶縁樹脂層として有用であり、高感度で塗膜特性や指触乾燥性を低下させることなく、レーザー・ダイレクト・イメージング工法にも対応し得る光硬化性・熱硬化性樹脂組成物、及びその硬化物並びにそれを用いてパターン形成されたプリント配線板を提供する。
【解決手段】 (A)(A1)カルボン酸含有樹脂に、(A2)1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させた不飽和基含有カルボン酸樹脂、(B)光重合開始剤、(C)分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、(D)フィラー、及び(E)分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ソルダーレジストを必要とするプリント配線板等や、各種電子部品の絶縁樹脂層として、有用な光硬化性・熱硬化性樹脂組成物及びその硬化物並びにそれを用いて得られるプリント配線板に関するものであり、さらに詳しくは、高感度で、レーザー・ダイレクト・イメージング工法にも対応し得る光硬化性・熱硬化性樹脂組成物及びその硬化物並びにそれを用いて得られるプリント配線板に関する。
【背景技術】
【0002】
最近の半導体部品の急速な進歩により、電子機器は小型軽量化、高性能化、多機能化の傾向にあり、これらに追従してプリント配線板の高密度化が進みつつある。このようなプリント配線板に用いられるソルダーレジストは、従来、熱硬化性組成物や光硬化性組成物をスクリーン印刷法によってパターン形成し、転写部を熱硬化あるいは光硬化させる方法が一般的であったが、プリント配線板の高密度化に対応して、現像型ソルダーレジストが主流になっている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このような現像型ソルダーレジストは、プリント配線基板上にスクリーン印刷法、カーテンコート法、スプレーコート法、ロールコート法等によりレジストを全面塗布する塗布工程、接触露光を可能にするため有機溶剤を揮発させる仮乾燥工程、冷却し接触露光する露光工程、未露光部を現像により取り除く現像工程、充分な塗膜特性を得るための熱硬化工程を必要とする。これらの工程の中で、露光工程は、プリント配線板の種類によりネガフィルムを交換し、位置合わせをした後、真空引きし、露光するというような極めて熕瑣な工程である。従って、生産性向上、低価格化のためには露光工程の短縮が大きなファクターとなり、また、露光工程の短縮にはソルダーレジストの高感度化が大きく寄与する。このようなことから、汎用の電子機器に使用されるソルダーレジストについては、高感度化の要望が高くなっている。一般に、高感度化のためには多官能(メタ)アクリレート化合物を多量に添加することが考えられる。しかし、低分子量の多官能(メタ)アクリレート化合物を増量すると、感度は上がるが、接触露光時に必要な指触乾燥性(タックフリー性)が著しく低下し、金めっき耐性等の硬化塗膜特性も低下するという問題がある。
【0004】
一方、分析機器などの少量生産機種に使用されるプリント配線板の製造や、試作品のプリント配線板の製造に関しては、コンピューターからのCAD(Computer Aided Design)データにより、直接プリント配線板にレーザーで画像を描くレーザー・ダイレクト・イメージング工法に対応したソルダーレジストの要求がある。このようなレーザー・ダイレクト・イメージングに使用されるレーザー光は、ビーム径が5〜15μmであり、出力が数ワット程度である。このようなレーザー光をON−OFFさせながら5〜15μm幅でスキャンし、画像を描くため、1枚のプリント配線板をパターン形成する時間は、ソルダーレジストの感度に大きく依存する。このようなことから、レーザー・ダイレクト・イメージング用ソルダーレジストについては、汎用の接触露光による現像型ソルダーレジスト以上の高感度化が要求されている(例えば、特許文献2)。
【0005】
レーザー・ダイレクト・イメージング工法に用いられる光源と波長は、用いられる光硬化性樹脂組成物の用途によって変わるが、大別すると光源にガスイオンレーザーを用いたタイプと固体レーザーを用いたタイプに分けることができる。ガスイオンレーザーではアルゴンガスが、固体レーザーでは半導体レーザーとYAGレーザーが一般的に使用されている。また、放射されるレーザーの波長域で分類すると、紫外域のタイプと可視域のタイプに分けられ、一般的に365nm、405nm、488nmが使用されている。しかし、可視光域である488nmで感光する光硬化性樹脂組成物は、赤色光下の特殊環境で使用しなくてはならないことから、350nm〜420nmで感光する高感度な光硬化性樹脂組成物の出現が望まれている。
【特許文献1】特開昭61−243869号公報(特許請求の範囲)
【特許文献2】国際公開WO02/096969公報(特許請求の範囲)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記したような従来技術の問題を解決すべくなされたものであり、その基本的な目的は、プリント配線板の製造に用いられるソルダーレジストや、各種電子部品の絶縁樹脂層として有用であり、高感度で塗膜特性や指触乾燥性を低下させることなく、レーザー・ダイレクト・イメージング工法にも対応し得る光硬化性・熱硬化性樹脂組成物、及びその硬化物並びにそれを用いてパターン形成されたプリント配線板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、(A)(A1)カルボン酸含有樹脂に、(A2)1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させた不飽和基含有カルボン酸樹脂、
(B)光重合開始剤、
(C)分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、
(D)フィラー、及び
(E)分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分を含んでなる希アルカリ溶液により現像可能な組成物が、高い光重合能力を発揮できると共に、十分な深部硬化性が得られ、さらに金めっき耐性等の塗膜特性に優れた組成物であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0008】
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の提供形態としては、液状の形態であってもよく、また、感光性ドライフィルムの形態であってもよい。
また、本発明によれば、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の硬化物、および該硬化物のパターンを形成してなるプリント配線板が提供される。
【発明の効果】
【0009】
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、高感度で塗膜特性や指触乾燥性を低下させることが無いことから、プリント配線板製造時の作業性が向上し、信頼性の高いプリント配線板を、安価で提供することが可能となる。
さらに、350nm〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能であることから、赤色光下等の特殊環境で使用する必要がなく、レーザー・ダイレクト・イメージング工法を用いることができ、ネガパターンが不要になり、初期生産性の向上、低コスト化に貢献できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明に係る光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、(A)(A1)カルボン酸含有樹脂に、(A2)1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させた不飽和基含有カルボン酸樹脂、
(B)光重合開始剤、
(C)分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、
(D)フィラー、及び
(E)分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分を含んでおり、ベースとなる不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)が、(A1)カルボン酸含有樹脂に、(A2)1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させて得られる高感度な感光性樹脂を用いる点に、特徴を有している。
【0011】
以下、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の各構成成分について詳しく説明する。
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物に含まれる不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)は、(A1)カルボン酸含有樹脂に、(A2)1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させて得られるカルボキシル基含有樹脂である。
上記カルボン酸含有樹脂(A1)は、分子中にカルボキシル基を含有している公知慣用のカルボキシル基含有樹脂が使用できる。
具体的には、下記に列挙するようなカルボン酸含有樹脂(A1)が挙げられる。
【0012】
(1)(a)多官能エポキシ樹脂に(b)飽和もしくは不飽和モノカルボン酸を反応させた後、(c)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、
(2)(d)2官能エポキシ樹脂に(e)2官能フェノール、及び/又は(f)ジカルボン酸を反応させた後(c)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、
(3)(g)多官能フェノール樹脂に(h)分子内に1個のエポキシ基を有する化合物を反応させた後(c)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、
(4)(i)分子内に2個以上のアルコール性水酸基を有する化合物に(c)多塩基酸無水物を反応させてなるカルボキシル基含有樹脂、
(5)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物の1種類以上とを共重合することにより得られるカルボキシル基含有樹脂、及び
(6)(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物の1種類以上との共重合体に、グリシジル(メタ)アクリレートや3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物や(メタ)アクリル酸クロライドなどによって、エチレン性不飽和基をペンダントとして付加させることによって得られるカルボン酸含有感光性樹脂、多官能エポキシ化合物と不飽和モノカルボン酸を反応させ、生成した水酸基に飽和又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感光性樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものでは無い。
これらの例示の中で好ましいものとしては、上記(1)、(2)、(3)、及び(4)のカルボキシル基含有樹脂であり、特に上記(1)のカルボキシル基含有樹脂が、光硬化性、硬化塗膜特性の面から好ましい。
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、メタクリレート及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。
【0013】
上記カルボン酸含有樹脂(A1)の合成に用いられる多官能エポキシ樹脂(a)としては、全てのエポキシ樹脂が使用できる。代表的な例としては、ビスフェノールA型、水添ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、ビスフェノールAのノボラック型、ビフェノール型、ビキシレノール型、N−グリシジル型等の公知慣用のエポキシ化合物や、市販品として好適なものとしてはダイセル社製EHPE−3150等が挙げられる。さらに、固形のビスフェノール型エポキシ樹脂の水酸基に、エピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリンを反応させ、多官能化した多官能ビスフェノール型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中で、特にエポキシ基が多く固形であるフェノールノボラック型、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂や多官能ビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることが好ましい。これら多官能エポキシ化合物(a)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0014】
また、飽和もしくは不飽和モノカルボン酸(b)としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸などの飽和モノカルボン酸や、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、α−シアノケイ皮酸、β−スチリルアクリル酸、β−フルフリルアクリル酸などの不飽和モノカルボン酸が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0015】
一方、多塩基酸無水物(c)としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、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、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸、メチルエンドメチレン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等が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0016】
前記(2)のカルボキシル基含有樹脂の合成に用いられる2官能エポキシ樹脂(d)としては、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A型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、テレフタル酸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などが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0017】
上記2官能エポキシ樹脂に反応させる2官能フェノール(e)としては、例えば1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,8−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシナフタレン誘導体、ビキシレノール、ビフェノール等のビフェノール誘導体、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル基置換ビスフェノール等のビスフェノール誘導体、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン等のハイドロキノン誘導体等を挙げることができる。
【0018】
また、同様に、前記2官能エポキシ樹脂に反応させるジカルボン酸化合物(f)としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハク酸、アジピン酸、ムコン酸、スベリン酸、セバシン酸、2−ヒドロキシ−2−メチルコハク酸と無水フタル酸の付加物などが挙げられるが、紫外線の透過性、柔軟性付与の面から、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、アジピン酸、ムコン酸、スベリン酸、セバシン酸など脂肪族又は脂環式のジカルボン酸化合物が特に好ましい。
これら前記2官能フェノール(e)、及び上記ジカルボン酸化合物(f)は、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0019】
また、(3)のカルボキシル基含有樹脂の合成に用いられる多官能フェノール樹脂(g)としては、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ジヒドロキシトルエン、ナフタレンジオール、t−ブチルカテコール、t−ブチルヒドロキノン、ピロガロール、フロログルシノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、フェノールフタレイン、ノボラック型フェノール樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物、ポリ−p−ヒドロキシスチレン、1−ナフトール又は2−ナフトールとアルデヒド類などの縮合物(すなわちナフトール型ノボラック樹脂)、1,2−、1,3−、1,4−、1,5−、1,6−、2,3−、2,6−、2,7−ジヒドロキシナフタレンとアルデヒド類との縮合物、モノナフトールと上記ジヒドロキシナフタレンとアルデヒド類との縮合物、モノ又はジヒドロキシナフタレンとキシリレングリコール類との縮合物、モノ又はジヒドロキシナフタレンとジエン化合物との付加物などを挙げることができるが、これらに限られるものではない。これらのフェノール性水酸基含有化合物は、単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。
【0020】
上記多官能フェノール化合物(g)に反応させる分子内に1個のエポキシ基を有する化合物(h)としては、ブチルグリシジルエーテル、アリ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、グリシドール、1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサン、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、スチレンオキサイド、α−ピネンオキサイドなどが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0021】
さらに、(4)のカルボキシル基含有樹脂の合成に用いられる分子内に2個以上のアルコール性水酸基を有する化合物(i)としては、公知慣用のポリオール化合物が使用でき、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、スチレン−アリルアルコール共重合体、セルロース樹脂、メトキシ化セルロース樹脂、ポリエステルポリオール樹脂などが挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0022】
このようにして得られたカルボン酸含有樹脂(A1)に反応させる前記1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)としては、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、1,1−(ビスメタクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、及び1分子中に1個の水酸基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物と、イソホロンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート、テトラメチルキシ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などのジイソシアネートとのハーフウレタン化合物が挙げられる。
このようなハーフウレタン化合物の中で、特に2つのイソシアネート基の反応性が異なり、光透過性を低下させる芳香環を持たないイソホロンジイソシアネート誘導体が、生産性、光硬化性の面からから、好ましい。
【0023】
また、前記ハーフウレタン化合物の合成に用いられる1分子中に1個の水酸基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレートなどのポリオールの(メタ)アクリル酸エステル類や、これらの原料となるポリオールにエチレンオキサイド(EOと略す。)やピロピレンオキサイド(POと略す。)を付加したポリオールの(メタ)アクリル酸エステル類、さらにグリシジル(メタ)アクリレートや3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基含有単官能モノマーの(メタ)アクリル酸エステル類が挙げられ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0024】
このような1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)の中で好ましいものとしては、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート誘導体、特に3個のエチレン性不飽和基を有するイソホロンジイソシアネート誘導体が挙げられる。
【0025】
上記のようにして得られた不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)の酸価は、40〜200mgKOH/gの範囲であり、より好ましくは45〜120mgKOH/gの範囲である。不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)の酸価が40mgKOH/g未満であるとアルカリ現像が困難となり、一方、200mgKOH/gを超えると現像液による露光部の溶解が進むために、必要以上にラインが痩せたり、場合によっては、露光部と未露光部の区別なく現像液で溶解剥離してしまい、正常なレジストパターンの描画が困難となるので好ましくない。
また、上記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)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、さらには5,000〜100,000の範囲にあるものが好ましい。重量平均分子量が2,000未満であると、タックフリー性能が劣ることがあり、露光後の塗膜の耐湿性が悪く現像時に膜減りが生じ、解像度が大きく劣ることがある。一方、重量平均分子量が150,000を超えると、現像性が著しく悪くなることがあり、貯蔵安定性が劣ることがある。
このような不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)の配合量は、全組成物中に、20〜60質量%、好ましくは30〜50質量%である。上記範囲より少ない場合、塗膜強度が低下したりするので好ましくない。一方、上記範囲より多い場合、粘性が高くなったり、塗布性等が低下するので好ましくない。
【0026】
本願発明に用いられる光重合開始剤(B)としては、例えばベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインとベンゾインアルキルエーテル類;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−[4−(4−ベンゾイルフェニルスルファニル)−2−メチル−2−(4−メチルフェニルスルファニル)プロパン−1−オン等のアセトフェノン類;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノアミノプロパノン−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)−ブタノン−1等のアミノアセトフェノン類;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン類;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;ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類又はキサントン類、更に下記一般式(I)で示されるオキシムエステル基を含むオキシムエステル系光重合開始剤
【化3】


(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、又はフェニル基を表わし、Rは、炭素数1〜7のアルキル基、又はフェニル基を表わす。)

が、挙げられる。
これらの中で、上記一般式(I)で表されるオキシムエステル系光重合開始剤、例えば、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)](チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュアーOXE)、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2(O−エトキシカルボニル)オキシム(インターナショナルバイオ−シンセエティックス社製Quantacure PDO)や、
下記式(II)で表わされる光重合開始剤






【化4】


が、揮発性が少なく、好適に用いることができる。
特に、上記式(II)で表される光重合開始剤、即ち2−(アセチルオキシイミノメチル)チオキサンテン−9−オン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製イルガキュアー下CGI−325と略す。)が、有機溶剤に難溶であるため指触乾燥性に優れ、プリント配線板製造に対して有用な350nm〜420nmの紫外線に対して少量で効率良くラジカルを発生し光重合させる事、更に熱硬化時やレーザー露光時の熱により光重合開始剤が昇華し難いことが無い事から、特に好ましい。
これら公知慣用の光重合開始剤を単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。これらの光重合開始剤(B)の配合割合は、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)100質量部に対して、0.01〜30質量部が適当であるが、上記オキシムエステル系光重合開始剤の場合、0.01〜20質量部、好ましくは0.01〜5質量部が適当である。光重合開始剤の使用量が上記範囲より少ない場合、光硬化性が悪くなり、一方、多い場合は、ソルダーレジストとしての特性が低下するので好ましくない。
【0027】
また、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、光開始助剤として、3級アミン化合物やベンゾフェノン化合物を含有することができる。そのような3級アミン類としては、エタノールアミン類、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン(日本曹達社製ニッソキュアーMABP)、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬社製カヤキュアーEPA)、2−ジメチルアミノ安息香酸エチル(インターナショナルバイオ−シンセエティックス社製Quantacure DMB)、4−ジメチルアミノ安息香酸(n−ブトキシ)エチル(インターナショナルバイオ−シンセエティックス社製Quantacure BEA)、p−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエチルエステル(日本化薬社製カヤキュアーDMBI)、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル(Van Dyk社製Esolol 507)、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン(保土ヶ谷化学社製EAB)等が挙げられる。これら公知慣用の3級アミン化合物は単独で又は2種類以上の混合物として使用できる。特に好ましい3級アミン化合物は、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノンであるが、特にこれらに限られるものではなく、波長350nm〜420nmの領域で光を吸収し、水素引き抜き型光重合開始剤と併用することによって増感効果を発揮するものであれば、光重合開始剤、光開始助剤に限らず、単独であるいは複数併用して使用できる。
【0028】
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物に用いられる分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(C)は、活性エネルギー線照射により、光硬化して、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)を、アルカリ水溶液に不溶化、又は不溶化を助けるものである。このような化合物としては、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;ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシアヌレートなどの多価アルコール又はこれらのエチレオキサイド付加物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;フェノキシアクリレート、ビスフェノールAジアクリレート、及びこれらのフェノール類のエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物などの多価アクリレート類;グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレートなどのグリシジルエーテルの多価アクリレート類;及びメラミンアクリレート、及び/又は上記アクリレートに対応する各メタクリレート類などが挙げられる。
さらに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂に、アクリル酸を反応させたエポキシアクリレート樹脂や、さらにそのエポキシアクリレート樹脂の水酸基に、ペンタエリスリトールトリアクリレートなどのヒドロキシアクリレートとイソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネートのハーフウレタン化合物を反応させたエポキシウレタンアクリレート化合物などが、挙げられる。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。
【0029】
このような分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(C)の配合量は、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)100質量部に対して、5〜100質量部、より好ましくは、1〜70質量部の割合である。前記配合量が、5質量部未満の場合、光硬化性が低下し、活性エネルギー線照射後のアルカリ現像により、パターン形成が困難となるので、好ましくない。一方、100質量部を超えた場合、アルカリ水溶液に対する溶解性が低下したり、塗膜が脆くなるので、好ましくない。
【0030】
本発明に使用されるフィラー(D)としては、公知慣用の無機又は有機フィラーが使用できるが、特に硫酸バリウム、球状シリカが好ましく用いられる。さらに、前述の2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(C)や後述の多官能エポキシ樹脂(E−1)にナノシリカを分散したHanse−Chemie社製のNANOCRYL(商品名) XP 0396、XP 0596、XP 0733、XP 0746、XP 0765、XP 0768、XP 0953、XP 0954、XP 1045(何れも製品グレード名)や、Hanse−Chemie社製のNANOPOX(商品名) XP 0516、XP 0525、XP 0314(何れも製品グレード名)も使用できる。
これらを単独で又は2種以上配合することができる。これらのフィラーは、塗膜の硬化収縮を抑制し、密着性、硬度などの基本的な特性を向上させることはもちろんのこと、活性エネルギー線が光硬化性樹脂組成物内を透過の際に光の反射や屈折等の妨げを抑制させる目的で用いられる。
【0031】
これらフィラー(D)の配合量は、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)100質量部に対して、0.1〜300質量部、より好ましくは、0.1〜150質量部の割合である。前記フィラー(D)の配合量が、0.1質量部未満の場合、はんだ耐熱、金めっき耐性等の硬化塗膜特性が低下するので、好ましくない。一方、300質量部を超えた場合、組成物の粘度が高くなり印刷性が低下たり、硬化物が脆くなるので好ましくない。
【0032】
本発明に用いられる分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分(以下、環状(チオ)エーテル化合物と略す。)(E)は、分子中に3、4または5員環の環状エーテル基、又は環状チオエーテル基のいずれか一方又は2種類の基を2個以上有する化合物であり、例えば、分子内に少なくとも2つ以上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(E−1)、分子内に少なくとも2つ以上のオキセタン基を有する化合物、すなわち多官能オキセタン化合物(E−2)、分子内に2個以上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。
【0033】
前記多官能性エポキシ化合物(E−1)としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製のエピコート828、エピコート834、エピコート1001、エピコート1004、大日本インキ化学工業社製のエピクロン840、エピクロン850、エピクロン1050、エピクロン2055、東都化成社製のエポトートYD−011、YD−013、YD−127、YD−128、ダウケミカル社製のD.E.R.317、D.E.R.331、D.E.R.661、D.E.R.664、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社のアラルダイド6071、アラルダイド6084、アラルダイドGY250、アラルダイドGY260、住友化学工業社製のスミ−エポキシESA−011、ESA−014、ELA−115、ELA−128、旭化成工業社製のA.E.R.330、A.E.R.331、A.E.R.661、A.E.R.664等(何れも商品名)のビスフェノールA型エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン社製のエピコートYL903、大日本インキ化学工業社製のエピクロン152、エピクロン165、東都化成社製のエポトートYDB−400、YDB−500、ダウケミカル社製のD.E.R.542、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイド8011、住友化学工業社製のスミ−エポキシESB−400、ESB−700、旭化成工業社製のA.E.R.711、A.E.R.714等(何れも商品名)のブロム化エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン社製のエピコート152、エピコート154、ダウケミカル社製のD.E.N.431、D.E.N.438、大日本インキ化学工業社製のエピクロンN−730、エピクロンN−770、エピクロンN−865、東都化成社製のエポトートYDCN−701、YDCN−704、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイドECN1235、アラルダイドECN1273、アラルダイドECN1299、アラルダイドXPY307、日本化薬社製のEPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020、EOCN−104S、RE−306、住友化学工業社製のスミ−エポキシESCN−195X、ESCN−220、旭化成工業社製のA.E.R.ECN−235、ECN−299等(何れも商品名)のノボラック型エポキシ樹脂;大日本インキ化学工業社製のエピクロン830、ジャパンエポキシレジン社製エピコート807、東都化成社製のエポトートYDF−170、YDF−175、YDF−2004、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイドXPY306等(何れも商品名)のビスフェノールF型エポキシ樹脂;東都化成社製のエポトートST−2004、ST−2007、ST−3000(商品名)等の水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン社製のエピコート604、東都化成社製のエポトートYH−434、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイドMY720、住友化学工業社製のスミ−エポキシELM−120等(何れも商品名)のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイドCY−350(商品名)等のヒダントイン型エポキシ樹脂;ダイセル化学工業社製のセロキサイド2021、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイドCY175、CY179等(何れも商品名)の脂環式エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン社製のYL−933、ダウケミカル社製のT.E.N.、EPPN−501、EPPN−502等(何れも商品名)のトリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン社製のYL−6056、YX−4000、YL−6121(何れも商品名)等のビキシレノール型もしくはビフェノール型エポキシ樹脂又はそれらの混合物;日本化薬社製EBPS−200、旭電化工業社製EPX−30、大日本インキ化学工業社製のEXA−1514(商品名)等のビスフェノールS型エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン社製のエピコート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;ジャパンエポキシレジン社製のエピコートYL−931、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイド163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;チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のアラルダイドPT810、日産化学工業社製のTEPIC等(何れも商品名)の複素環式エポキシ樹脂;日本油脂社製ブレンマーDGT等のジグリシジルフタレート樹脂;東都化成社製ZX−1063等のテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂;新日鉄化学社製ESN−190、ESN−360、大日本インキ化学工業社製HP−4032、EXA−4750、EXA−4700等のナフタレン基含有エポキシ樹脂;大日本インキ化学工業社製HP−7200、HP−7200H等のジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂;日本油脂社製CP−50S、CP−50M等のグリシジルメタアクリレート共重合系エポキシ樹脂;さらにシクロヘキシルマレイミドとグリシジルメタアクリレートの共重合エポキシ樹脂;エポキシ変性のポリブタジエンゴム誘導体(例えばダイセル化学工業製PB−3600等)、CTBN変性エポキシ樹脂(例えば東都化成社製のYR−102、YR−450等)等が挙げられるが、これらに限られるものではない。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも特にノボラック型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂又はそれらの混合物が好ましい。
【0034】
前記多官能オキセタン化合物(E−2)としては、ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、1,4−ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、1,4−ビス[(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼン、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルアクリレート、(3−メチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレート、(3−エチル−3−オキセタニル)メチルメタクリレートやそれらのオリゴマー又は共重合体等の多官能オキセタン類の他、オキセタンとノボラック樹脂、ポリ(p−ヒドロキシスチレン)、カルド型ビスフェノール類、カリックスアレーン類、カリックスレゾルシンアレーン類、又はシルセスキオキサンなどの水酸基を有する樹脂とのエーテル化物などが挙げられる。その他、オキセタン環を有する不飽和モノマーとアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体なども挙げられる。
【0035】
前記分子中に2個以上の環状チオエーテル基を有する化合物としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製のビスフェノールA型エピスルフィド樹脂 YL7000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。
【0036】
このような環状(チオ)エーテル(E)の配合量は、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂のカルボキシル基1当量に対して、0.6〜2.0当量、好ましくは、0.8〜1.5当量となる範囲である。環状(チオ)エーテル(E)の配合量が、上記範囲より少ない場合、カルボキシル基が残り、耐熱性、耐アルカリ性、電気絶縁性などが低下するので、好ましくない。一方、上記範囲を超えた場合、低分子量の環状(チオ)エーテル(E)が残存することにより、塗膜の強度などが低下するので、好ましくない。
【0037】
上記環状(チオ)エーテル化合物(E)を使用する場合、熱硬化触媒を含有することが好ましい。そのような熱硬化触媒としては、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール誘導体;ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等のアミン化合物、アジピン酸ヒドラジド、セバシン酸ヒドラジド等のヒドラジン化合物;トリフェニルホスフィン等のリン化合物など、また市販されているものとしては、例えば四国化成工業社製の2MZ−A、2MZ−OK、2PHZ、2P4BHZ、2P4MHZ(いずれもイミダゾール系化合物の商品名)、サンアプロ社製のU−CAT3503X、U−CAT3502X(いずれもジメチルアミンのブロックイソシアネート化合物の商品名)、DBU、DBN、U−CATSA102、U−CAT5002(いずれも二環式アミジン化合物及びその塩)などがある。特に、これらに限られるものではなく、エポキシ樹脂やオキセタン化合物の熱硬化触媒、もしくはエポキシ基及び/又はオキセタニル基とカルボキシル基の反応を促進するものであればよく、単独で又は2種以上を混合して使用してもかまわない。また、密着性付与剤としても機能するグアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メラミン、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等のS−トリアジン誘導体を用いることもでき、好ましくはこれら密着性付与剤としても機能する化合物を前記熱硬化触媒と併用する。
【0038】
熱硬化触媒の配合量は通常の量的割合で充分であり、例えば不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)または環状(チオ)エーテル化合物(E)100質量部に対して、0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜15.0質量部の割合である。
【0039】
さらに、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)の合成や組成物の調整のため、又は基板やキャリアフィルムに塗布するための粘度調整のため、有機溶剤を使用することができる。
このような有機溶剤としては、ケトン類、芳香族炭化水素類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルアセテート類、エステル類、アルコール類、脂肪族炭化水素、石油系溶剤などが挙げることができる。より具体的には、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;トルエン、キシレン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;セロソルブ、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、カルビトール、メチルカルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールエーテル類;ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールブチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルアセテート類;酢酸エチル、酢酸ブチル及び上記グリコールエーテル類の酢酸エステル化物などのエステル類;エタノール、プロパノール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類;オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤などである。
このような有機溶剤は、単独で又は2種以上の混合物として用いられる。
【0040】
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、さらに必要に応じて、フタロシアニン・ブルー、フタロシアニン・グリーン、アイオジン・グリーン、ジスアゾイエロー、クリスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック、ナフタレンブラックなどの公知慣用の着色剤、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、t−ブチルカテコール、ピロガロール、フェノチアジンなどの公知慣用の熱重合禁止剤、微粉シリカ、有機ベントナイト、モンモリロナイトなどの公知慣用の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、高分子系などの消泡剤及び/又はレベリング剤、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などのような公知慣用の添加剤類を配合することができる。
【0041】
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、例えば前記有機溶剤で塗布方法に適した粘度に調整し、基材上に、ディップコート法、フローコート法、ロールコート法、バーコーター法、スクリーン印刷法、カーテンコート法等の方法により塗布し、約60〜100℃の温度で組成物中に含まれる有機溶剤を揮発乾燥(仮乾燥)させることにより、タックフリーの塗膜を形成できる。また、上記組成物をキャリア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ものを基材上に張り合わせることにより、樹脂絶縁層を形成できる。その後、接触式(又は非接触方式)により、パターンを形成したフォトマスクを通して選択的に活性エネルギー線により露光し、未露光部を希アルカリ水溶液(例えば0.3〜3%炭酸ソーダ水溶液)により現像してレジストパターンが形成される。さらに、例えば約140〜180℃の温度に加熱して熱硬化させることにより、前記不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)のカルボキシル基と、分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分(E)が反応し、耐熱性、耐薬品性、耐吸湿性、密着性、電気特性などの諸特性に優れた硬化塗膜を形成することができる。
【0042】
上記基材としては、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・ポリエチレン・PPO・シアネートエステル等を用いた高周波回路用銅張積層版等の材質を用いたもので全てのグレード(FR−4等)の銅張積層版、その他ポリイミドフィルム、PETフィルム、ガラス基板、セラミック基板、ウエハ板等を挙げることができる。
【0043】
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布した後に行う揮発乾燥は、熱風循環式乾燥炉、IR炉、ホットプレート、コンベクションオーブンなど(蒸気による空気加熱方式の熱源を備えたものを用い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。
以下のように本発明の光硬化性樹脂組成物を塗布し、揮発乾燥した後、得られた塗膜に対し、露光(活性エネルギー線の照射)を行う。塗膜は、露光部(活性エネルギー線により照射された部分)が硬化する。
【0044】
上記活性エネルギー線照射に用いられる露光機としては、直接描画装置(例えばコンピューターからのCADデータにより直接レーザーで画像を描くレーザーダイレクトイメージング装置)を用いることができる。活性エネルギー線としては、最大波長が350nm〜420nmの範囲にあるレーザー光を用いていればガスレーザー、固体レーザーどちらでもよい。また、その露光量は膜厚等によって異なるが、一般には2〜100mJ/cm、好ましくは5〜60mJ/cm、さらに好ましくは10〜30mJ/cmの範囲内とすることができる。上記直接描画装置としては、例えばペンタックス社製、日立ビアメカニクス社製、ボール・セミコンダクター社製等のものを使用することができ、いずれの装置を用いてもよい。
【0045】
前記現像方法としては、ディッピング法、シャワー法、スプレー法、ブラシ法等によることができ、現像液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、アミン類などのアルカリ水溶液が使用できる。
【実施例】
【0046】
以下に実施例および比較例を示して本発明について具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されるものではないことはもとよりである。
【0047】
〈不飽和基含有カルボン酸樹脂の合成〉
合成例1
攪拌機、温度計、環流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた1リットルのセパラブルフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、エピクロン N−680、軟化点78℃、エポキシ当量215)215g、及び脱水乾燥したカルビトールアセテート 112.3gを加え、90℃に加熱・攪拌し、溶解した。次に、一旦60℃まで冷却し、アクリル酸 72g、トリフェニルホスフィン 1.0g、メチルハイドロキノン0.2gを加えて、95℃で16時間反応させ、酸価が0.2mgKOH/gの反応生成物を得た。これにテトラヒドロ無水フタル酸 91.2gを仕込み、85℃に加熱し、8時間反応させた。
この反応溶液に、出光石油化学社製のイプゾール#150 112.3gを加え、約60℃に維持した。更に、予め、常法により、ペンタエリスリトール1モル(298g)とイソホロンジイソシアネート1モル(222g)を反応させたハーフウレタン15.6gを脱炭酸による発泡に注意しながら、約1時間かけて徐々に滴下・反応させた。更に、80℃まで加熱し、1時間反応させ、取り出した。
このようにして得られた不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)溶液は、ワニス酸価が52.1mgKOH/g、二重結合当量(固形分換算値)が358、不揮発分が63.6質量%であった。この樹脂溶液を、以下(A−1)ワニスと称す。
【0048】
〈不飽和基含有カルボン酸樹脂の合成〉
合成例2
攪拌機、温度計、環流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2リットルのセパラブルフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、エピクロン N−680、軟化点78℃、エポキシ当量215)215g、及び脱水乾燥したカルビトールアセテート 128.1gを加え、90℃に加熱・攪拌し、溶解した。次に、一旦60℃まで冷却し、アクリル酸 72g、トリフェニルホスフィン 1.0g、メチルハイドロキノン0.2gを加えて、95℃で16時間反応させ、酸価が0.2mgKOH/gの反応生成物を得た。これにテトラヒドロ無水フタル酸 91.2gを仕込み、85℃に加熱し、8時間反応させた。
この反応溶液に、出光石油化学社製のイプゾール#150 128.1gを加え、約60℃に維持した。更に、予め、常法により、ペンタエリスリトール1モル(298g)とイソホロンジイソシアネート1モル(222g)を反応させたハーフウレタン31.2gを脱炭酸による発泡に注意しながら、約1時間かけて徐々に滴下・反応させた。更に、80℃まで加熱し、1時間反応させ、取り出した。
このようにして得られた不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)溶液は、ワニス酸価が51.2mgKOH/g、二重結合当量(固形分換算値)が347、不揮発分が61.5質量%であった。この樹脂溶液を、以下(A−2)ワニスと称す。
【0049】
〈不飽和基含有カルボン酸樹脂の合成〉
合成例3
攪拌機、温度計、環流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2リットルのセパラブルフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大日本インキ化学社製、エピクロン N−680、軟化点78℃、エポキシ当量215)215g、及び脱水乾燥したカルビトールアセテート 126.3gを加え、90℃に加熱・攪拌し、溶解した。次に、一旦60℃まで冷却し、アクリル酸 72g、トリフェニルホスフィン 1.0g、メチルハイドロキノン0.2gを加えて、95℃で16時間反応させ、酸価が0.2mgKOH/gの反応生成物を得た。これにテトラヒドロ無水フタル酸 101.3gを仕込み、85℃に加熱し、8時間反応させた。
この反応溶液に、出光石油化学社製のイプゾール#150 126.3gを加え、約60℃に維持した。更に、昭和電工社製のカレンズ BEI(1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート)23.9gを脱炭酸による発泡に注意しながら、約1時間かけて徐々に滴下・反応させた。更に、80℃まで加熱し、1時間反応させ、取り出した。
このようにして得られた不飽和基含有カルボン酸樹脂(A)溶液は、ワニス酸価が47.8mgKOH/g、二重結合当量(固形分換算値)が343.5、不揮発分が62.0質量%であった。この樹脂溶液を、以下(A−3)ワニスと称す。
【0050】
〈分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物の合成〉
合成例4
攪拌機、温度計、環流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2リットルのセパラブルフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエピクロンN−680(大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量=215g/当量)215部を入れ、カルビトールアセテート266.5部を加え、加熱溶解した。この樹脂溶液に、重合禁止剤としてハイドロキノン0.05部と、反応触媒としてトリフェニルホスフィン1.0部を加えた。この混合物を85〜95℃に加熱し、アクリル酸72部を徐々に滴下し、24時間反応させた。このエポキシアクリレートに、予め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を1:1モルで反応させたハーフウレタン208部を徐々に滴下し、60〜70℃で4時間反応させた。このようにして得られた分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(C)であるエポキシウレタンアクリレートワニス(不揮発分=65質量%)を、以下(C−1)ワニスと称す。
【0051】
比較合成例1
攪拌機、温度計、環流冷却管、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2リットルのセパラブルフラスコに、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエピクロンN−680(大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量=215)215部を入れ、カルビトールアセテート110.3部を加え、加熱溶解した。この樹脂溶液に、重合禁止剤としてハイドロキノン0.05部と、反応触媒としてトリフェニルホスフィン1.0部を加えた。この混合物を85〜95℃に加熱し、アクリル酸72部を徐々に滴下し、24時間反応させ、酸価が0.2mgKOH/gの反応生成物を得た。これにテトラヒドロ無水フタル酸 91.2gを仕込み、85℃に加熱し、8時間反応させた。この溶液に、出光石油化学社製のイプゾール#150 110.3gを加え、取り出した。
このようにして得られた不飽和基含有カルボン酸樹脂溶液は、ワニス酸価が57.9mgKOH/g、二重結合当量が378、不揮発分が65.0質量%であった。この樹脂溶液を、以下(R−1)ワニスと称す。
た。
【0052】
〈i線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の調整〉
上記合成例1〜4及び比較合成例1の樹脂溶液を用い、下記表1に示す種々の成分とともに表1に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、i線用の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の分散度をエリクセン社製グラインドメータによる粒度測定にて評価したところ15μm以下であった。
























【0053】
〈i線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物〉
【表1】

【0054】
〈h線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の調整〉
上記合成例1〜4及び比較合成例1の樹脂溶液を用い、下記表2に示す種々の成分とともに表2に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、h線用の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の分散度をエリクセン社製グラインドメータによる粒度測定にて評価したところ15μm以下であった。









【0055】
〈h線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物〉
【表2】

【0056】
〈メタルハライドランプ用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の調整〉
上記合成例1〜4及び比較合成例1の樹脂溶液を用い、下記表3に示す種々の成分とともに表3に示す割合(質量部)にて配合し、攪拌機にて予備混合した後、3本ロールミルで混練し、メタルハライドランプ用の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の分散度をエリクセン社製グラインドメータによる粒度測定にて評価したところ15μm以下であった。







【0057】
〈メタルハライドランプ用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物〉
【表3】

【0058】
性能評価:
<感度>
このようにして調製した実施例1〜9及び比較例1〜3の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を、銅張り積層版FR−4の銅箔を全て除去したエッチングアウト基板に、スクリーン印刷法で、乾燥膜厚が約20μmになるように全面塗布し、80℃で15分間乾燥し、タックフリーの塗膜を得た。
実施例1〜3及び比較例1のi線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、コダックNo.2のステップタブレットを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、オルボテック社製のi線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(Paragon8000)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像した後、ステップタブレットから得られた段数より感度を評価した。その結果を、表4に示した。
実施例4〜6及び比較例2のh線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、コダックNo.2のステップタブレットを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、ペンタックス社製のh線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(DI−μ10)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像した後、ステップタブレットから得られた段数より感度を評価した。その結果を、表5に示した。
実施例7〜9及び比較例3のメタルハライドランプ線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、コダックNo.2のステップタブレットを密着させて、積算光量が150mJ/cmとなるように、オーク製作所社製の露光機(GW−680)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像した後、ステップタブレットから得られた段数より感度を評価した。その結果を、表6に示した。
【0059】
<解像性>
上記と同様に、実施例1〜9及び比較例1〜3の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を、銅張り積層版FR−4の銅箔を全て除去したエッチングアウト基板に、スクリーン印刷法で、乾燥膜厚が約20μmになるように全面塗布し、80℃で15分間乾燥し、タックフリーの塗膜を得た。
実施例1〜3及び比較例1のi線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、ライン/スペースが、それぞれ30,40,50,60,70,80,90,100μmのパターンが描かれているフォトマスクを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、オルボテック社製のi線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(Paragon8000)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像した後、画像が残った最小ライン幅を目視にて、評価した。その結果を、表4に示した。
実施例4〜6及び比較例2のh線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、ライン/スペースが、それぞれ30,40,50,60,70,80,90,100μmのパターンが描かれているフォトマスクを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、ペンタックス社製のh線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(DI−μ10)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像した後、画像が残った最小ライン幅を目視にて、評価した。その結果を、表5に示した。
実施例7〜9及び比較例3のメタルハライドランプ線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、ライン/スペースが、それぞれ30,40,50,60,70,80,90,100μmのパターンが描かれているフォトマスクを密着させて、積算光量が150mJ/cmとなるように、オーク製作所社製の露光機(GW−680)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像した後、画像が残った最小ライン幅を目視にて、評価した。その結果を、表6に示した。
【0060】
〈塗膜特性評価基板の作成〉
実施例1〜9及び比較例1〜3の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を、回路形成された銅張り積層版FR−4に、スクリーン印刷法で、乾燥膜厚が約20μmになるように全面塗布し、80℃で15分間乾燥し、タックフリーの塗膜を得た。
実施例1〜3及び比較例1のi線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、所望の回路パターンが描かれたフォトマスクを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、オルボテック社製のi線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(Paragon8000)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像して、塗膜特性評価用基板を作成した。
同様に、実施例4〜6及び比較例2のh線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、所望の回路パターンが描かれたフォトマスクを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、ペンタックス社製のh線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(DI−μ10)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像して、塗膜特性評価用基板を作成した。
実施例7〜9及び比較例3のメタルハライドランプ線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、所望の回路パターンが描かれたフォトマスクを密着させて、積算光量が150mJ/cmとなるように、オーク製作所社製の露光機(GW−680)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像して、塗膜特性評価用基板を作成した。
【0061】
〈はんだ耐熱性〉
上記のようにして得られた各評価基板に、ロジン系フラックスを塗布し、予め260℃に加熱したはんだ槽に30秒間浸漬し、プロピレングリコールモノメチルエーテルでフラックスを洗浄した後、目視によるレジスト層の膨れ・剥がれ・変色について評価した。その結果を、それぞれ、表4、表5、及び表6に示した。
○:全く変化が認められないもの
△:ほんの僅か変化したもの
×:塗膜に膨れ、剥がれがあるもの
【0062】
〈無電解金めっき耐性〉
上記のようにして得られた各評価基板を、30℃の酸性脱脂液(日本マクダーミッド社製、Metex L−5Bの20vol%水溶液)に3分間浸漬して脱脂し、次いで流水中に3分間浸漬して水洗した。この評価基板を14.3wt%過硫酸アンモン水溶液に室温で3分間浸漬し、ソフトエッチングを行い、次いで流水中に3分間浸漬して水洗した。10vol%硫酸水溶液に室温で試験基板を1分間浸漬した後、流水中に30秒〜1分間浸漬して水洗した。この評価基板を30℃の触媒液(メルテックス社製、メタルプレートアクチベーター350の10vol%水溶液)に7分間浸漬し、触媒付与を行った後、流水中に3分間浸漬して水洗した。触媒付与を行った評価基板を、85℃のニッケルめっき液(メルテックス社製、メルプレートNi−865Mの20vol%水溶液、pH4.6)に20分間浸漬して、無電解ニッケルめっきを行った。10vol%硫酸水溶液に室温で評価基板を1分間浸漬した後、流水中に30秒〜1分間浸漬して水洗した。次いで、評価基板を95℃の金めっき液(メルテックス社製、オウロレクトロレスUP15vol%とシアン化金カリウム3vol%の水溶液、pH6)に10分間浸漬して無電解金めっきを行った後、流水中に3分間浸漬して水洗し、さらに60℃の温水に3分間浸漬して湯洗した。十分に水洗後、水をよくきり、乾燥し、無電解金めっきをした評価基板を得た。このようにして無電解金めっきをした評価基板を用いて、セロハン粘着テープによるピールテストを行い、塗膜の剥がれ・変色について、次の基準で評価した。その結果を、それぞれ、表4、表5、及び表6に示した。
○:全く変化が認められない。
△:塗膜がほんの僅かに剥がれ、又は変色が認められた。
×:塗膜に剥がれが認められる。
【0063】
〈電気絶縁性〉
上記と同様に、実施例1〜9及び比較例1〜3の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を、IPC B−25 クシ型電極Bクーポンが形成された銅張り積層版FR−4基板に、スクリーン印刷法で、乾燥膜厚が約20μmになるように全面塗布し、80℃で15分間乾燥し、タックフリーの塗膜を得た。
実施例1〜3及び比較例1のi線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、所望の回路パターンが描かれたフォトマスクを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、オルボテック社製のi線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(Paragon8000)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像して、塗膜特性評価用基板を作成した。
同様に、実施例4〜6及び比較例2のh線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、所望の回路パターンが描かれたフォトマスクを密着させて、積算光量が50mJ/cmとなるように、ペンタックス社製のh線用レーザー・ダイレクト・イメージング装置(DI−μ10)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像して、塗膜特性評価用基板を作成した。
実施例7〜9及び比較例3のメタルハライドランプ線用光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布・乾燥した基板上に、所望の回路パターンが描かれたフォトマスクを密着させて、積算光量が150mJ/cmとなるように、オーク製作所社製の露光機(GW−680)で全面露光し、1wt%のNaCO水溶液によりスプレー圧0.2MPaで1分間現像して、塗膜特性評価用基板を作成した。
このようにして得られた評価基板のクシ型電極にDC5.5Vのバイアス電圧を印加し、湿度85%、温度130℃で150時間放置した後の絶縁抵抗値を測定した。その結果を、それぞれ、表4、表5、及び表6に示した。
【0064】
【表4】

【0065】
【表5】

【0066】
【表6】

【0067】
上記表4、表5、及び表6に示す結果からわかるように、本発明の不飽和基含有カルボン酸樹脂を用いた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、従来の樹脂と異なり、高感度で、解像性、はんだ耐熱性、無電解金めっき耐性に優れている。
また、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、光重合開始剤組成を変えることにより、i線やh線などの単色光に対しても、又メタルハライドランプなどの紫外線光源に対しても、対応が可能なことが判る。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)(A1)カルボン酸含有樹脂に、(A2)1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物を反応させた不飽和基含有カルボン酸樹脂、(B)光重合開始剤、
(C)分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物、
(D)フィラー、及び
(E)分子中に2個以上の環状エーテル基及び/又は環状チオエーテル基を有する熱硬化性成分を含んでなる希アルカリ溶液により現像可能な光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項2】
前記カルボン酸含有樹脂(A1)が、(a)多官能エポキシ樹脂に(b)飽和もしくは不飽和モノカルボン酸を反応させた後、(c)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であることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項3】
前記カルボン酸含有樹脂(A1)が、(d)2官能エポキシ樹脂に(e)2官能フェノール、及び/又は(f)ジカルボン酸を反応させた後(c)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であることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項4】
前記カルボン酸含有樹脂(A1)が、(g)多官能フェノール樹脂に(h)分子内に1個のエポキシ基を有する化合物を反応させた後(c)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であることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項5】
前記カルボン酸含有樹脂(A1)が、(i)分子内に2個以上のアルコール性水酸基を有する化合物に(c)多塩基酸無水物を反応させてなるカルボキシル基含有樹脂あることを特徴とする請求項1に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項6】
前記1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)が、イソホロンジイソシアネート誘導体であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項7】
前記1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)が、3個のエチレン性不飽和基を有する化合物であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項8】
前記1分子内に1個のイソシアネート基と2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(A2)が、1,1−(ビスアクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項9】
前記(B)光重合開始剤が、下記一般式(I)で示されるオキシムエステル基を含むオキシムエステル系光重合開始剤







【化1】



(式中、Rは、水素原子、炭素数1〜7のアルキル基、又はフェニル基を表わし、Rは、炭素数1〜7のアルキル基、又はフェニル基を表わす。)

であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項10】
前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)が、下記式(II)で表わされる光重合開始剤
【化2】



であることを特徴とする請求項8に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項11】
最大波長が350nm〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能である請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
【請求項12】
前記請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を、キャリアフィルムに塗布・乾燥して得られる光硬化性・熱硬化性のドライフィルム。
【請求項13】
前記請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物、又は前記請求項12記載のドライフィルムを、銅上にて光硬化して得られる硬化物。
【請求項14】
前記請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物、又は前記請求項12記載のドライフィルムを、レーザー発振光源にて光硬化して得られる硬化物。
【請求項15】
前記請求項1乃至10のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物、又は前記請求項12記載のドライフィルムを、波長が350nm〜420nmのレーザー光によって光硬化させた後、熱硬化して得られるプリント配線板。


【公開番号】特開2007−101830(P2007−101830A)
【公開日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−290765(P2005−290765)
【出願日】平成17年10月4日(2005.10.4)
【出願人】(591021305)太陽インキ製造株式会社 (327)
【Fターム(参考)】