説明

感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの製造法、レジストパターン及びレジストパターン積層基板

【課題】 難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性及び耐薬品性も良好なソルダレジスト硬化膜を得ることができる感光性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 (A)感光性樹脂と、(B)光重合開始剤と、(C2)有機窒素系化合物、(C3)金属水酸化物、及び(C4)有機リン系化合物からなる群から選ばれるいずれか1種以上の難燃剤と、を含有してなる感光性樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、感光性樹脂組成物、これを用いた感光性エレメント、レジストパターンの製造法、レジストパターン及びレジストパターン積層基板に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、プリント配線板製造におけるソルダーマスクレジストは、熱あるいは紫外線硬化型レジストインキをスクリーン印刷する方法で作製されてきた。
近年、電子デバイスの高集積化に伴い、プリント配線板において配線パターン、絶縁パターンの高精細化が必要とされるようになってきたが、従来のスクリーン印刷によるレジスト形成法では、印刷時に滲み、タレ等が発生するため、高精細なレジスト像を形成するのが困難である。
そこで、フォトリソグラフィーによるレジスト像形成法が開発されるに至り、ソルダーレジスト、マーキングレジスト等の種々のインキが、従来の熱硬化型から像形成できる感光性型へ移行してきた。
【0003】
また近年、作業環境及び地球環境配慮の観点から、プリント配線板や半導体等の電気、電子材料分野において、環境負荷物質であるハロゲン系化合物及びアンチモン系化合物を含有せず、且つ難燃性を有する材料が急速に求められている。そこで、その一材料である感光性ソルダーマスクレジストについても同様のことが考えられる。しかし、難燃性を満足する非ハロゲン系、非アンチモン系感光性ソルダーマスクレジストは開発されていない。そのため、例えば、ノンハロゲンのプリント配線板を製造するために共に非ハロゲン系、非アンチモン系の基板とソルダレジストを使用した場合、基板が難燃性であってもソルダレジストが可燃性であればプリント配線板の難燃性の基準が満たされなくなってしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平9−258446号公報
【特許文献2】特開平11−184087号公報
【特許文献3】特開平8−292567号公報
【特許文献4】特開平11−288090号公報
【特許文献5】特開平2−294371号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明は、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いられる難燃性の感光性樹脂組成物を提供することを目的とし、また、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性及び耐薬品性も良好なソルダレジスト硬化膜を得ることができる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0006】
別の目的は、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いられるものであって、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性、耐薬品性、作業性及び生産性も良好なソルダレジスト硬化膜を得ることができる感光性エレメントを提供することである。
【0007】
さらに別の目的は、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いられるものであって、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性、耐薬品性、作業性及び生産性も良好なレジストパターン及びその製造法、ならびに、レジストパターン積層基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第一の側面によれば、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C)難燃剤を含有してなり、前記難燃剤化合物中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量が5重量%以下である感光性樹脂組成物が提供される。
本発明の第二の側面によれば、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C1)亜鉛化合物を含有してなる感光性樹脂組成物が提供される。
本発明の第三の側面によれば、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C2)有機窒素系化合物を含有してなる感光性樹脂組成物が提供される。
本発明の第四の側面によれば、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C3)金属水酸化物を含有してなる感光性樹脂組成物が提供される。
本発明の第五の側面によれば、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C4)有機リン系化合物を含有してなる感光性樹脂組成物が提供される。
【0009】
本発明の別の側面によれば、本発明に係る感光性樹脂組成物からなるレジスト層が支持体上に形成されてなる感光性エレメントが提供される。
【0010】
本発明のさらに別の側面によれば、以下の工程を含むレジストパターンの製造法が提供される:
i) 本発明に係る感光性樹脂組成物からなるレジスト層を基板上に積層する工程;
ii) 画像状に活性光線を照射して、露光部の前記レジスト層を光硬化させる工程;
iii) 未露光部の前記レジスト層を現像により選択的に除去してレジストパターンを形成する工程。
【0011】
本発明のさらに別の側面によれば、上記レジストパターンの製造法により製造されたレジストパターンが提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、本発明に係る感光性樹脂組成物からなるレジスト層を用いて得られるレジストパターンが基板上に積層されてなるレジストパターン積層基板が提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る感光性樹脂組成物は、実質的に非ハロゲン系、非アンチモン系でありながら難燃性に優れているため、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いることができ、また、これを用いて、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性及び耐薬品性も良好なソルダレジスト硬化膜を得ることができる。
【0013】
本発明に係る感光性エレメントは、レジスト層として本発明に係る感光性樹脂組成物を用いているので、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性、耐薬品性、作業性及び生産性も良好なソルダレジスト硬化膜を与えることができ、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いることができる。
【0014】
本発明に係るレジストパターンの製造法により、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性、耐薬品性、作業性及び生産性も良好であって、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いることができるレジストパターンを得ることができる。
【0015】
本発明に係る積層基板は、レジスト層として本発明に係る感光性樹脂組成物を用いているので、難燃性に優れると共に耐熱性、機械特性、密着性、耐薬品性、作業性及び生産性も良好であって、プリント配線板、半導体パッケージ等の製造のノンハロゲン化に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】感光性エレメントの一実施形態を示す模式図である。
【図2】レジストパターンの製造法の一工程例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に、本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、以下の説明において、(メタ)アクリル酸とはアクリル酸及びそれに対応するメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートとはアクリレート及びそれに対応するメタクリレートを意味し、(メタ)アクリロイル基とはアクリロイル基及びそれに対応するメタクリロイル基を意味する。
【0018】
本発明に係る感光性樹脂組成物は、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C)難燃剤を含有してなり、前記難燃剤化合物中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量が5重量%以下のものである(以下、これを「組成物X」という)。ここで、難燃剤化合物中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量は、難燃剤化合物の分子量に対する分子中のハロゲン原子とアンチモン原子のいずれか単独の量あるいは合計の量であり、難燃剤中に含まれる不純物としてのハロゲン原子又はアンチモン原子(例えば、難燃剤化合物を合成する際に用いられた触媒中のハロゲン原子又はアンチモン原子)の量はここには含まれない。難燃剤化合物中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量が5重量%以下であれば、環境負荷を与えることのない、実質的に非ハロゲン系、非アンチモン系の難燃性の感光性樹脂組成物となる。好ましくは、難燃剤化合物中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量は、3重量%以下であり、より好ましくは1重量%以下であり、さらに好ましくは0.5重量%以下であり、一層好ましくは0.1重量%以下である。特に好ましくは、難燃剤化合物分子中にハロゲン原子、アンチモン原子をどちらも含まない難燃剤が用いられる。
【0019】
この感光性樹脂組成物Xの難燃性は、厚み0.3mmのノンハロゲン銅張積層板の両面に、これを用いて各々厚み50μmで層を形成した積層板に対し、UL94V規格におけるUL94V−0またはV−1の基準を満たす難燃性を付与しうるものであることが好ましい。それにより、たとえばノンハロゲンの基板と組み合わせて、難燃性の高いプリント配線板を提供することができる。なお、上記ノンハロゲン銅張積層板は、日立化成工業(株)製「MCL−RO−67G」である。
【0020】
また、別の本発明に係る感光性樹脂組成物(以下、「組成物I」という)は、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C1)亜鉛化合物を含有している。
さらに別の本発明に係る感光性樹脂組成物(以下、「組成物II」という)は、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C2)有機窒素系化合物を含有している。
さらに別の本発明に係る感光性樹脂組成物(以下、「組成物III」という)は、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C3)金属水酸化物を含有している。
さらに別の本発明に係る感光性樹脂組成物(以下、「組成物IV」という)は、(A)感光性樹脂、(B)光重合開始剤及び(C4)有機リン系化合物を含有している。
なお、組成物I〜IVも、上記組成物Xにおいて説明したと同様のハロゲン原子・アンチモン原子含有量、難燃性の特性を備えていることが好ましい。
【0021】
以下に、上記各配合成分について説明する。
まず、(A)感光性樹脂は、感光性基を有していれば特に制限はなく、例えば、(a1)エポキシ樹脂と(a2)不飽和基含有モノカルボン酸との反応生成物(A’)に(a3)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物を反応させて得ることができる。このとき、最初の反応で、(a1)エポキシ樹脂のエポキシ基と(a2)不飽和基含有モノカルボン酸のカルボキシル基との付加反応により水酸基が形成され、次の反応で、生成した水酸基と(a3)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物の酸無水物基とが半エステル反応をしていると推察される。
【0022】
上記(a1)エポキシ樹脂としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0023】
ノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、一般式(XII):
【化1】

(式中、Xは水素原子又はグリシジル基を示し、R42〜R44は各々独立して水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を示し、k1は1以上の整数である。)
で表されるエポキシ樹脂が好ましく挙げられる。
【0024】
上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、例えば、フェノールノボラック樹脂又はクレゾールノボラック樹脂にエピクロルヒドリンを反応させて得ることができる。
入手可能なノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、EOCN−102S、EOCN−103S、EOCN−104S、EOCN−1020、EOCN−1025、EOCN−1027、EOCN−100、EOCN−3300、EOCN−4400、EPPN−201、RE−305、RE−306(以上、日本化薬(株)製品名)、YDPN−638、YDPN−638P、YDCN−701、YDCN−702、YDCN−703、YDCN−704、YDCN−500(以上、東都化成(株)製品名)、ESCN−195XL、ESCN−195XF、ESCN−195XHH、ESCN−220L、ESCN−220F、ESCN−220HH、ESCN−200L(以上、住友化学工業(株)製品名)、“エピクロン”シリーズのN−660、N−665、N−667N−670、N−673、N−680、N−690、N−695、N−665EXP、N−673−70M、N−680−75M、N−690−75M、N−738、N−740、N−770、N−775、N−770−70M、N−865、N−865−70M(以上、大日本インキ化学工業(株)製品名)が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0025】
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、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、一般式(XIII):
【化2】

(式中、Xは前記一般式(XII)中のXと同意義であり、Yは−CH2−、−C(CH3)2−又は−SO2−を示し、R45〜R60は前記一般式(XII)中のR42と同意義であり、k2は1以上の整数である。)
で表されるエポキシ樹脂が好ましく挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0026】
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型樹脂の水酸基とエピクロルヒドリンを反応させて得られたものを用いることができる。
水酸基とエピクロルヒドリンとの反応を促進するためには、反応温度50〜120℃程度でアルカリ金属水酸化物存在下、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の極性有機溶剤中で反応を行うのが好ましい。上記反応温度が50℃未満では反応が遅くなる傾向があり、120℃を超えると副反応が多く生じる傾向がある。
【0027】
入手可能なビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、RE−310S、RE−304S、RE−404S(以上、日本化薬(株)製品名)、YD−115、YD−115G、YD−115CA、YD−118P、YD−127、YD−128、YD−128G、YD−128S、YD−128CA、YD−134、YD−134N、YD−011、YD−012、YD−013、YD−014、YD−017、YD−019、YD−020、YD−8125、YD−7011R、YD−7014R、YD−7017、YD−7019、YD−7020、YD−900、YD−901、YD−902、YD−903、YD−904、YD−907、YD−909、YD−927H、ZX−1059、YDF−8170、YDF−170、YDF−175S、YDF−2001、YDF−2004(以上、東都化成(株)製品名)、エピクロンシリーズの840、840S、850、850S、850CRP、855、857、D−515、860、900−IM、1050、1055、2055、3050、4050、4055、7050、9055、830、830S、830LVP、835、835LV、EXA−1514、EXA−4004(以上、大日本インキ化学工業(株)製品名)が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0028】
上記サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂は、例えば、サリチルアルデヒドとフェノール又はクレゾールとの反応物(サリチルアルデヒド型樹脂)にエピクロルヒドリンを反応させることで得ることができ、例えば、一般式(XIV):
【化3】

(式中、Xは前記一般式(XII)中のXと同意義であり、R61〜R65は前記一般式(XII)中のR42と同意義であり、k3は1以上の整数である。)
で表されるエポキシ樹脂が好ましく挙げられる。
【0029】
入手可能なサリチルアルデヒド型エポキシ樹脂としては、例えば、EPPN−501H、EPPN−501HY、EPPN−502H、FAE−2500(以上、日本化薬(株)製品名)が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0030】
上記ゴム変性エポキシ樹脂は、例えば、上述のビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の一部又は全部のエポキシ基を、両末端カルボン酸変性型ブタジエン−アクリルニトリルゴム(例えば、グットリッチ社製のCTBN、Hycar CTB等)、末端アミノ変性シリコーンゴム等で変性することによって得ることができる。
【0031】
入手可能なゴム変性エポキシ樹脂としては、例えば、エポキシ化ポリブタジエン変性エポキシ樹脂:エポリードPB3600、PB4700(以上、ダイセル化学工業(株)製品名)、EPB−13、EPB−1054(以上、日本曹達(株)製品名)、エポキシ化ブタジエン−スチレン変性エポキシ樹脂:エポフレンドAT014、AT015、AT000(以上、ダイセル化学工業(株)製品名)、ポリジメチルシロキサンのエポキシ化合物:X22−163B、KF100T(信越シリコン(株)製品名)、α,ω−ポリブタジエンジカルボン酸に上記のようなエポキシ化合物を反応させて得られるエポキシ化合物、両末端カルボン酸のアクリロニトリル−ブタジエンゴムに上記のビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂の一部を反応させることで得られるエポキシ化合物が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0032】
これらの(a1)エポキシ樹脂の中で、機械特性、密着性、現像性等の点から、ビスフェノールF型エポキシ樹脂又はゴム変性エポキシ樹脂が好ましい。
また、必要に応じて、(a1)成分として、例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂等を一部併用することもできる。
【0033】
(a2)不飽和基含有モノカルボン酸としては、例えば、アクリル酸、アクリル酸の二量体、メタクリル酸、β−フルフリルアクリル酸、β−スチリルアクリル酸、桂皮酸、クロトン酸、α−シアノ桂皮酸、水酸基含有アクリレートと飽和又は不飽和二塩基酸無水物との反応生成物である半エステル化合物、不飽和基含有モノグリシジルエーテルと飽和又は不飽和二塩基酸無水物との反応生成物である半エステル化合物が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0034】
上記半エステル化合物は、例えば、水酸基含有アクリレート、不飽和基含有モノグリシジルエーテルと飽和又は不飽和二塩基酸無水物とを等モル比で反応させることにより得られる。
この水酸基含有アクリレート及び不飽和基含有モノグリシジルエーテルとしては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、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、ペンタエリスリトールペンタメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0035】
上記飽和又は不飽和二塩基酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エチル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、エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0036】
また、必要に応じて(a2)成分として、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、ビフェニルテトラカルボン酸無水物等の多塩基酸無水物を併用することができる。
【0037】
上述した(a1)成分と(a2)成分との反応において、(a1)エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、(a2)不飽和基含有モノカルボン酸が0.8〜1.05当量となる比率で反応させることが好ましく、0.9〜1.0当量となる比率で反応させることがより好ましい。
【0038】
また、(a1)成分と(a2)成分は、例えば、有機溶剤に溶かして反応させることができる。有機溶剤としては、例えば、エチルメチルケトン、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;メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、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エチルエーテル、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;酢酸エチル、酢酸ブチル、ブチルセロソルブアセテート、カルビトールアセテート等のエステル類;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、水添石油ナフサ、ソルベントナフサ等の石油系溶剤が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0039】
更に、(a1)成分と(a2)成分との反応を促進させるために触媒を用いるのが好ましく、例えば、トリエチルアミン、ベンジルメチルアミン、メチルトリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムアイオダイド、トリフェニルホスフィンを用いることができる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。触媒の使用量は、(a1)成分と(a2)成分との合計100重量部に対して、0.1〜10重量部程度であることが好ましい。
【0040】
また、(a1)成分と(a2)成分との反応中の重合を防止する目的で、重合禁止剤を使用するのが好ましく、例えば、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、カテコール、ピロガロールが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。重合禁止剤の使用量は、(a1)成分と(a2)成分との合計100重量部に対して、0.01〜1重量部程度であることが好ましい。
【0041】
以上のような化合物を用いて行う(a1)成分と(a2)成分との反応温度は60〜150℃程度であることが好ましく、80〜120℃程度であることがより好ましい。
【0042】
上記(a1)成分と(a2)成分との反応生成物A’と反応させるための(a3)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エチル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、エチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水イタコン酸が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0043】
反応生成物(A’)と(a3)成分との反応において、例えば、反応生成物(A’)中の水酸基1当量に対して、(a3)成分を0.1〜1.0当量反応させることで、感光性樹脂(A)の酸価を調整することができる。
(A)感光性樹脂の酸価は、感光性樹脂組成物の希アルカリ溶液への溶解性の観点から30mgKOH/g以上であることが好ましく、硬化膜の電気特性の観点から150mgKOH/g以下であることが好ましく、50〜120mgKOH/gであることがより好ましい。
反応生成物(A’)と(a3)成分との反応温度は、60〜120℃程度であることが好ましい。
【0044】
以上、原料としてエポキシ樹脂を用いた反応により(A)感光性樹脂を得る方法について述べてきたが、この(A)感光性樹脂として、ZFR1122、ZFR1179(日本化薬(株)製品名)等の市販の感光性樹脂を使用することもできる。また、(A)感光性樹脂として、スチレン−無水マレイン酸共重合体のヒドロキシエチルアクリレート変性物あるいはスチレン−無水マレイン酸共重合体のヒドロキシエチルメタクリレート変性物等のスチレン−マレイン酸系樹脂を一部併用することもできる。(A)成分の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、10〜90重量%であることが好ましい。
【0045】
次に、(B)光重合開始剤について説明する。
この(B)光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類;アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノン等のアセトフェノン類;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノン、2−アミノアントラキノン等のアントラキノン類;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など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、メチルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4,4’−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン類;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0046】
また、本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて、光重合開始助剤を含有させることができる。この光重合開始助剤としては、例えば、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、ペンチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミン等の三級アミン類が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0047】
(B)成分の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、感光性樹脂の光重合性を確保する観点から0.5重量%以上であることが好ましく、得られる硬化物の耐熱性の観点から20重量%以下であることが好ましく、2〜15重量%であることがより好ましい。なお、光重合開始剤の配合量が0.5重量%未満では、露光部が現像中に溶出する傾向がある。
【0048】
次に、(C)難燃剤について説明する。この(C)難燃剤は、難燃剤化合物中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量が5重量%以下のものであり、感光性樹脂組成物に対し必要な難燃性を付与できるものであればよい。特に好ましくは、分子中にハロゲン原子、アンチモン原子を含まないものが用いられるが、上記含有量を超えない範囲で置換基等としてこれらの原子を有する化合物であってもよい。
【0049】
好ましい難燃剤としては、例えば、(C1)亜鉛化合物、(C2)有機窒素系化合物、(C3)金属水酸化物、(C4)有機リン系化合物が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
【0050】
上記(C1)亜鉛化合物は、本発明に係る感光性樹脂組成物Iの必須成分として用いられるものであり、また、本発明に係る感光性樹脂組成物II、組成物III、組成物IVのそれぞれに、任意に配合することもできる。
この(C1)亜鉛化合物としては、特に制限はなく、例えば、モリブデン酸、リン酸、ヘキサヒドロオクソスズ酸、スズ酸、ホウ酸等の酸と亜鉛とから合成することができる。それらの例としては、例えば、モリブデン酸カルシウム亜鉛、モリブデン酸亜鉛、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、ヘキサヒドロオクソスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛が挙げられ、中でもモリブデン酸亜鉛、スズ酸亜鉛及びホウ酸亜鉛であることが好ましい。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。廉価性の見地からは、タルク等のフィラー上に上記亜鉛化合物を湿式法などでコーティングすることが好ましい。
【0051】
入手可能な亜鉛化合物としては、例えば、KEMGARD911A、KEMGARD911B、KEMGARD911C、KEMGARD981、KEMGARD425(以上、日本シャーウィン・ウィリアムズ(株)製品名)、FLAMTARD−H、FLAMTARD−S(以上、日本軽金属(株)製品名)、HA−1、SZB−2335、HA−S1、HA−1T(以上、堺化学工業(株)製品名)が挙げられる。
【0052】
上記(C1)成分の使用量は、感光性樹脂組成物総量に対して、得られる硬化物の難燃性の観点から0.5重量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から20重量%以下であることが好ましく、1〜15重量%であることがより好ましい。
【0053】
次に、上記(C2)有機窒素系化合物は、本発明に係る感光性樹脂組成物IIの必須成分として用いられるものであり、また、本発明に係る感光性樹脂組成物I、組成物III、組成物IVのそれぞれに、任意に配合することもできる。
この(C2)有機窒素系化合物は、分子内に1以上の窒素原子を有する有機化合物であり、1分子中に少なくとも3つの窒素原子を有するものであることが好ましく、さらには、1分子中に3つの窒素原子を有する六員環(ヒドロトリアジン環を含むトリアジン環)構造を有するトリアジン系化合物であることが一層好ましい。
【0054】
このトリアジン系化合物としては、下記一般式(Ia)および一般式(Ib)で表される繰り返し単位を有するメラミンフェノール化合物、下記一般式(Ic)および一般式(Id)で表される繰り返し単位を有するメラミンフェノール化合物、をそれぞれ好ましく用いることができる。
【化4】

(式中、Rは2価の有機基を示す。)

(式中、R’は2価の有機基を示し、Zは−NH

又は炭素数6〜18のアリール基を示す。)
【0055】
【化5】

(式中、Rは水素原子又はメチル基を示す。)

(式中、Zは上記一般式(Ib)におけるZと同じである。)
【0056】
さらに、上記トリアジン系化合物として、下記一般式(II)で表されるメラミンアクリレート化合物:
【化6】

(式中、6つのAは各々独立に(メタ)アクリロイル基を示し、6つのRは各々独立に2価の有機基を示す。)
【0057】
下記一般式(III)で表されるトリアジン誘導体:
【化7】

(式中、Rは炭素数1〜10の1価の脂肪族基又は炭素数6〜18のアリール基を示す。)
【0058】
下記一般式(IV)で表されるトリアジン誘導体:
【化8】

(式中、Rは炭素数1〜10の2価の脂肪族基又は炭素数6〜18のアリーレン基を示す。)
【0059】
下記一般式(V)で表されるイソシアヌレート誘導体:
【化9】

(式中、3つのRは各々独立に水素原子又はメチル基を示す。)
【0060】
下記一般式(VI)で表されるイソシアヌレート誘導体:
【化10】

(式中、3つのRは各々独立に水素原子又はメチル基を示し、3つのRは各々独立に炭素数1〜10のアルキレン基を示す。)
【0061】
下記一般式(VII)で表されるトリアジン誘導体:
【化11】

(式中、6つのRは各々独立に炭素数1〜10のアルキル基を示す。)
【0062】
下記一般式(VIII)で表されるトリアジン誘導体:
【化12】

(式中、m1〜m6は各々独立に0、1又は2であり、(m1+m2)=(m3+m4)=(m5+m6)=2である。)
【0063】
下記一般式(IX)で表されるトリアジン誘導体:
【化13】

(式中、6つのRは各々独立に前記一般式(V)におけるRと同じである。)
ならびに、1,3,5−トリアミノトリアジンとホルムアルデヒドとの共重合物であるメラミンホルムアルデヒド樹脂、1,3,5−トリアミノトリアジンとリン酸との共重合物であるメラミンフォスフェート化合物、1,3,5−トリアミノトリアジンとピロリン酸との化合物、硫酸−2−メラミン、ベンゾグアナミンとホルムアルデヒドとの共重合物であるメラミン樹脂、ポリリン酸メラミン、トリグリシジルイソシアヌレート、1,3,5−トリアミノトリアジンが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0064】
感光性樹脂組成物塗膜の密着性の観点からは、1,3,5−トリアミノトリアジンを用いることが好ましい。また、入手容易性の観点からは、一般式(III)で表されるトリアジン誘導体であることが好ましく、例えばベンゾグアナミン(一般式(III)においてR=フェニル基)が好ましく挙げられる。
【0065】
難燃性の見地からは一般式(Ia)〜(Id)で表されるメラミンフェノール化合物、一般式(II)で表されるメラミンアクリレート化合物、一般式(IV)で表されるトリアジン誘導体、一般式(V)で表されるイソシアヌレート誘導体、一般式(VI)で表されるイソシアヌレート誘導体、一般式(VII)で表されるトリアジン誘導体、一般式(VIII)で表されるトリアジン誘導体、一般式(IX)で表されるトリアジン誘導体、1,3,5−トリアミノトリアジンとリン酸との共重合物であるメラミンフォスフェート化合物、1,3,5−トリアミノトリアジンとホルムアルデヒドとの共重合物であるメラミンホルムアルデヒド樹脂、1,3,5−トリアミノトリアジンとピロリン酸との化合物、硫酸−2−メラミン、ベンゾグアナミンとホルムアルデヒドとの共重合物であるメラミン樹脂、ポリリン酸メラミン、トリグリシジルイソシアヌレート等が好ましい。
【0066】
前記一般式(Ia)〜(Id)で表される繰り返し単位を有するメラミンフェノール化合物は、1分子内にメラミン単位及びフェノール単位を各々少なくとも1以上有していれば特に制限はない。また、メラミン単位とフェノール単位の繰り返し数が複数である場合、メラミン単位及びフェノール単位は連続してブロック的に存在してもよいし、ランダムに存在してもよい。
【0067】
前記一般式(I)〜(IX)において、炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、及びこれらの構造異性体が挙げられる。
【0068】
前記一般式(I)〜(IX)において、炭素数1〜10のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、n−ブチレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン基、tert−ブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、及びこれらの構造異性体が挙げられる。
【0069】
前記一般式(I)〜(IX)において、炭素数6〜18のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基が挙げられ、これらは、ハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、アリル基、炭素数1〜20のアルキル基等で置換されていてもよい。
【0070】
前記一般式(I)〜(IX)において、炭素数6〜18のアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、トリレン基、キシリレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、アントリレン基、フェナントリレン基が挙げられ、これらは、ハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、アリル基、炭素数1〜20のアルキル基等で置換されていてもよい。
【0071】
以上の前記一般式(I)〜(IX)で表される化合物は、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メルカプト基、アリル基、炭素数1〜20のアルキル基等の置換可能な置換基により置換されていてもよい。
【0072】
入手可能な(C2)有機窒素系化合物としては、例えば、1,3,5−トリアミノトリアジン、ベンゾグアナミン、1,3,5−トリアクロイルヘキサヒドロ−S−トリアジン(TAF)、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート(一般式(VI)においてR6=水素原子、R7=エチル基である化合物)、トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート(一般式(VI)においてR6=メチル基、R7=エチル基である化合物)、カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、ヘキサメトキシメラミン、ヘキサブトキシメラミン、ヘキサメチロールメラミン、N−3A、N−6A、N−6M(新中村化学工業(株)製品名)、SetaCure590、SetaCure591(AKZO社製品名)、Melapur200,Melapur MC15(DSMジャパン社製品名)、SG−102、SGO−201(四国化成工業(株)製品名)、アピノン−901、P−7202、MPP−A、SB−201、SB−202、SB−203、SB−254、SB−255、SB−301、SB−302、SB−303、SB−354、SB−355(以上、(株)三和ケミカル製品名)、プラネロンNP(以上、三井化学ファイン(株)製品名)、サイメル300、サイメル301、サイメル303、サイメル325、サイメル350、サイメル370、サイメル1123(以上、三井サイテック(株)製品名)、メラン523、メラン2000、メラン3000(以上、日立化成工業(株)製品名)、メレム(日産化学工業(株)製品名、一般式(IX)においてR5=水素原子である化合物)、PMP−100、PMP−200、PMP−300(以上、日産化学工業(株)製品名、ポリリン酸メラミン)などが挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0073】
前記(C2)成分の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、得られる硬化物の難燃性の観点から0.2重量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から10重量%以下であることが好ましく、0.5〜8重量%であることがより好ましい。
【0074】
次に、上記(C3)金属水酸化物は、本発明に係る感光性樹脂組成物IIIの必須成分として用いられるものであり、また、本発明に係る感光性樹脂組成物I、組成物II、組成物IVのそれぞれに、任意に配合することもできる。
この(C3)金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムマグネシウム炭酸塩水和物、水酸化ニッケル、水酸化チタン、水酸化イリジウムが挙げられる。これらは単独で、又は2種類以上を組み合わせて使用される。
【0075】
上記(C3)成分の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、得られる硬化物の難燃性の観点から5重量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から50重量%以下であることが好ましく、10〜40重量%であることがより好ましい。
【0076】
次に、上記(C4)有機リン系化合物は、本発明に係る感光性樹脂組成物IVの必須成分として用いられるものであり、また、本発明に係る感光性樹脂組成物I、組成物II、組成物IIIのそれぞれに、任意に配合することもできる。
【0077】
この(C4)有機リン系化合物は、分子中にリン原子を含む有機化合物であり、例えば、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート、クレジルジ2,6−キシレニルホスフェート、2−メタアクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジフェニル−2−メタアクリロイルオキシエチルホスフェート、下記一般式(X)で表されるリン酸エステル系化合物:
【化14】

(式中、R〜R25は各々独立に水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基、Wは単結合、炭素数1〜10のアルキレン基、−S−、−SO−、−O−、−CO−あるいは−N=N−を示し、nは1以上の整数である。)
【0078】
下記一般式(XI)で表されるリン酸エステル系化合物:
【化15】

(式中、R26〜R41は、各々独立に水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基、nは1以上の整数である。)
トリアリールリン酸エステル、リン含有エポキシ樹脂が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0079】
入手可能な(C4)有機リン系化合物としては、例えば、CR−733S、CR−741、CR−747、PX−200(以上、大八化学工業(株)製品名)等の芳香族縮合リン酸エステル、SP−703、SP−601(四国化成工業(株)製品名)、”レオフォス”シリーズの35、50、65、95、110(以上、味の素(株)製品名)等が挙げられる。また、リン含有エポキシ樹脂としては、例えば、ZX−1548シリーズの1、2、3、4(東都化成(株)製品名)が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0080】
上記(C4)成分の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、得られる硬化物の難燃性の観点から2重量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から50重量%以下であることが好ましく、5〜40重量%であることがより好ましい。
【0081】
本発明の感光性樹脂組成物(上記組成物Xおよび組成物I〜IVをいう;以下同じ)には、必要に応じて、(D)硬化剤を用いることができる。この硬化剤としては、それ自体が熱、紫外線等で硬化する化合物又は本発明の感光性樹脂組成物中の感光性樹脂成分のカルボキシ基、水酸基等と熱、紫外線等で硬化する化合物が好ましい。上記硬化剤を用いることで、最終硬化膜の耐熱性、密着性、耐薬品性等を向上させることができる。
【0082】
上記(D)硬化剤としては、例えば、エポキシ化合物、尿素化合物、オキサゾリン化合物等が挙げられる。このエポキシ化合物としては、例えば、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、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環式エポキシ樹脂、YX4000(油化シェル社製)のビキシレニルグリシジルエーテル等のビキシレノール型エポキシ樹脂が挙げられる。上記尿素化合物としては、ジメチロール尿素等が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0083】
この(D)成分を配合する場合の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、最終硬化塗膜の耐熱性の観点から2重量%以上であることが好ましく、現像性の観点から50重量%以下であることが好ましく、10〜40重量%であることがより好ましい。
【0084】
本発明の感光性樹脂組成物には、最終硬化膜の耐熱性、密着性、耐薬品性等の諸特性を更に向上させる目的で、エポキシ樹脂硬化剤を使用することができる。
このエポキシ樹脂硬化剤としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール類;ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルスルフォン、ジシアンジアミド、尿素、尿素誘導体等のアミン類;これらの有機酸塩又はエポキシ付加物;三フッ化ホウ素のアミン錯体;エチルジアミノ−S−トリアジン、2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−キシリル−S−トリアジン等のトリアジン誘導体;トリエチルアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルオクチルアミン、N−ベンジルジメチルアミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、ヘキサ(N−メチル)メラミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノフェノール)メラミン、テトラメチルグアニジン、m−ジメチルアミノフェノール等の三級アミン類;ポリビニルフェノール、フェノールノボラック、アルキルフェノールノボラック等のポリフェノール類;トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス−2−シアノエチルホスフィンなどの有機ホスフィン類が挙げられ、その使用量は、感光性樹脂組成物総量に対して、0.01〜20重量%であることが好ましく、0.1〜10重量%であることがより好ましい。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0085】
さらに、本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて、希釈剤が用いられる。この希釈剤としては、例えば、有機溶剤、光重合性化合物が使用できる。有機溶剤としては、例えば、上述した(a1)成分と(a2)成分との反応の際に使用される有機溶剤が挙げられる。
【0086】
上記光重合性化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)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等のグリコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート類;N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類;N,N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノアルキル(メタ)アクリレート類;ヘキサンジオール、トリメチルロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン、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等の多価アルコール又はこれらのエチレンオキサイドあるいはプピレンオキサイド付加物の多価(メタ)アクリレート類;フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのポリエトキシジ(メタ)アクリレート等のフェノール類のエチレンオキサイドあるいはプロピレンオキサイド付加物の(メタ)アクリレート類;グリセリンジ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等のグリシジルエーテルの(メタ)アクリレート類が挙げられる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0087】
この希釈剤が用いられる場合の配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、光感度の観点から5重量%以上であることが好ましく、耐熱性の観点から80重量%以下であることが好ましく、10〜70重量%であることがより好ましい。
【0088】
本発明の感光性樹脂組成物には、密着性、塗膜硬度等の諸特性を更に向上させる目的で、必要に応じて、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、シリカ、タルク、焼成カオリン、炭酸マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、雲母等の公知の無機フィラーを配合することができ、その配合量は、感光性樹脂組成物総量に対して、2〜80重量%であることが好ましく、5〜50重量%であることがより好ましい。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0089】
本発明の感光性樹脂組成物には、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等の公知の着色剤、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、カテコール、ピロガロール等の重合禁止剤、ベントン、モンモリロナイト等の増粘剤、シリコーン系、フッ素系、ビニル樹脂系の消泡剤、シランカップリング剤等の公知慣用の各種添加剤を用いることができる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて使用される。
【0090】
本発明では、上記添加剤等の配合成分として、ハロゲン原子又はアンチモン原子を含まないものを用いることが好ましく、感光性樹脂組成物の固形分総量(組成物が希釈剤等の溶剤を含む場合にはその溶剤分を除いた、組成物の乾燥重量)に対し、ハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量が1重量%以下であることが好ましく、0.5重量%以下であることがより好ましい。
【0091】
以上のような成分を含む本発明の感光性樹脂組成物は、例えば、配合成分をロールミル、ビーズミル等で均一に混練、混合することにより得ることができる。
【0092】
得られた感光性樹脂組成物は、例えば、以下のようにして像形成し、硬化塗膜作製に使用される。即ち、フレキシブルプリント配線板等の基板に、スクリーン印刷法、スプレー法、ロールコート法、カーテンコート法、静電塗装法等の方法で10〜200μm程度の膜厚で塗布し、次に塗膜を60〜110℃程度で乾燥させた後、ネガフィルムを直接接触(又は透明なフィルムを介して非接触)させて、紫外線等の活性光を照射し、その後、未露光部を希アルカリ水溶液で溶解除去(現像)する。
【0093】
次に、必要に応じ、露光部分を紫外線露光等の後露光又は後加熱によって充分に硬化させ、硬化膜を得る。後露光は、例えば1〜5J/cm程度が好ましく、後加熱は、100〜200℃程度で30分〜12時間程度行うことが好ましい。
また、後に詳しく述べるが、感光性樹脂組成物の層を支持体に積層して、感光性エレメントとすることもできる。
【0094】
本発明の感光性樹脂組成物は、プリント配線板や半導体等の電気、電子材料分野に用いることが可能であり、ボールグリッドアレイ用配線板、チップサイズパッケージ用配線板、フレキシブルプリント配線板、高密度多層基板、テープキャリア等において、ハロゲン系化合物及びアンチモン系化合物を含まず、難燃性、耐熱性、機械特性、密着性、耐薬品性等に優れたソルダーマスクレジスト、層間絶縁膜(ビルドアップ材)、めっきレジスト等として使用することができる、非ハロゲン系、非アンチモン系の感光性樹脂組成物として好適である。
【0095】
次に、本発明に係る感光性エレメント、すなわち、上述した感光性樹脂組成物X、感光性樹脂組成物I〜IVからなるレジスト層が支持体上に形成されてなる感光性エレメント、について図面を参照しながら説明する。
【0096】
図1は、感光性エレメントの一実施形態を模式的に示したものであり、感光性エレメント1は、支持体11と、その上に形成されたレジスト層(感光性樹脂組成物層)12とを含んでいる。支持体11としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル等の重合体フィルムを好ましく用いることができる。重合体フィルムの厚みは、5〜100μm程度とすることが好ましい。支持体11上へのレジスト層12の形成方法は、特に限定されないが、感光性樹脂組成物の溶液を塗布、乾燥することにより好ましく得ることができる。塗布される感光性樹脂組成物層の厚みは、用途により異なるが、乾燥後の厚みで10〜100μm程度であることが好ましい。塗布は、例えば、ロールコータ、コンマコータ、グラビアコータ、エアーナイフコータ、ダイコータ、バーコータ等の公知の方法で行うことができる。乾燥は、70〜150℃、5〜30分間程度で行うことができる。また、レジスト層12中の残存有機溶剤量は、後の工程での有機溶剤の拡散を防止する点から、2重量%以下とすることが好ましい。レジスト層表面を、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体フィルムからなる保護フィルムで被覆してもよい。
【0097】
次に、本発明に係るレジストパターンの製造法について、その工程の一例を模式的に示した図2を参照しながら説明する。
まず、工程(i)として、上述した本発明の感光性樹脂組成物X、感光性樹脂組成物I〜IVからなるレジスト層を基板上に積層する。積層方法は任意であるが、例えば、図2(A)にみるように、ガラス繊維入りエポキシ樹脂等からなるベース21上に銅等からなる被加工層22を有する基板2上に、上述した感光性エレメント1を、レジスト層12が被加工層22の表面に密着するようにして積層する。積層に先立ち、感光性エレメント1のレジスト層12上に保護フィルム(図示せず)が存在している場合には、保護フィルムを除去する。この積層方法としては、例えば、レジスト層12を70〜130℃程度に加熱しながら、基板2に0.1〜1MPa程度(1〜10kgf/cm程度)の圧力で圧着することにより積層する方法が挙げられ、減圧下で積層することも可能である。
【0098】
レジスト層の積層が完了した後、工程(ii)として、画像状に活性光線を照射して、露光部の前記レジスト層を光硬化させる。画像状に活性光線を照射させる方法として、例えば、図2(B)にみるように、マスクパターン3を通してレジスト層12上に、画像状に活性光線を照射し、露光部のレジスト層12を光硬化させることができる。マスクパターン3は、ネガ型でもポジ型でもよく、一般に用いられているものを使用できる。活性光線の光源としては、公知の光源、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、高圧水銀灯、キセノンランプ等の紫外線、可視光を有効に放射するものが用いられる。また、マスクパターンを用いずにレーザー直接描画露光を行うこともできる。
【0099】
露光後、工程(iii)として、未露光部のレジスト層を現像により選択的に除去することにより、図2(C)に示すようにレジストパターン121が形成される。なお、工程(ii)の露光は、レジスト層12への光照射が妨げられない限り、支持体11が存在した状態で行うことができるが、その場合には、現像に先立ち支持体11を除去する。現像は、アルカリ性水溶液、水系現像液、有機溶剤等の現像液によるウエット現像、ドライ現像等で未露光部を除去することにより行われる。上記アルカリ性水溶液を好ましく用いることができ、例えば、0.1〜5重量%炭酸ナトリウムの希薄溶液、0.1〜5重量%炭酸カリウムの希薄溶液、0.1〜5重量%水酸化ナトリウムの希薄溶液が挙げられる。このアルカリ性水溶液のpHは9〜11の範囲とすることが好ましく、その温度は、感光性樹脂組成物層の現像性に合わせて調節される。また、アルカリ性水溶液中には、表面活性剤、消泡剤、有機溶剤等を混入させてもよい。上記現像の方式としては、例えば、ディップ方式、スプレー方式、ブラッシング、スラッピングが挙げられる。
【0100】
現像後の処理として、必要に応じて60〜250℃程度の加熱又は0.2〜10J/cm程度の露光を行うことにより、形成されたレジストパターンをさらに硬化するようにしてもよい。
【0101】
次に、本発明に係るレジストパターン積層基板は、本発明に係る感光性樹脂組成物X又は組成物I〜IVからなるレジスト層を用いて得られるレジストパターンが基板上に積層されてなるものである。この積層基板は、公知の任意の方法により製造することができる。
【実施例】
【0102】
次に、本発明を、実施例を参照してさらに詳しく説明する。なお、合成例中及び実施例中の「部」は重量部を示す。
【0103】
<合成例1>
YDCN704(東都化成(株)製、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)220部、アクリル酸72部、ハイドロキノン1.0部、カルビトールアセテート180部を仕込み、90℃に加熱、撹拌して反応混合物を溶解した。
次に、得られた混合物を60℃に冷却し、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム1部を仕込み、100℃に加熱して、酸価が1mgKOH/gになるまで反応させた。
続いて、テトラヒドロ無水フタル酸152部とカルビトールアセテート100部を仕込み、80℃に加熱し、6時間反応させて冷却し、固形分濃度が60%になるようにカルビトールアセテートで希釈して、感光性樹脂P1を得た。
【0104】
<合成例2>
EPPN502H(日本化薬(株)製、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂)330部に、アクリル酸144部、ハイドロキノン1.5部、カルビトールアセテート250部を仕込み、90℃に加熱、撹拌して反応混合物を溶解した。
次に、得られた混合物を60℃に冷却し、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム2部を仕込み、100℃に加熱して、酸価が1mgKOH/gになるまで反応させた。
続いて、テトラヒドロ無水フタル酸230部とカルビトールアセテート180部を仕込み、80℃に加熱し、6時間反応させて冷却し、固形分濃度が60%になるようにカルビトールアセテートで希釈して、感光性樹脂P2を得た。
【0105】
<合成例3>
YDF2001(東都化成(株)製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂)475部、アクリル酸72部、ハイドロキノン0.5部、カルビトールアセテート120部を仕込み、90℃に加熱、撹拌して反応混合物を溶解した。
次に、得られた混合物を60℃に冷却し、塩化ベンジルトリメチルアンモニウム2部を仕込み、100℃に加熱して、酸価が1mgKOH/gになるまで反応させた。
続いて、無水マレイン酸98部とカルビトールアセテート85部を仕込み、80℃に加熱し、6時間反応させて冷却し、固形分濃度が60%になるようにカルビトールアセテートで希釈して、感光性樹脂P3を得た。
【0106】
<実施例1〜32及び比較例1〜4>
表1〜表3に示す配合組成に従って組成物を配合し、3本ロールミルで混練して調製した。
これをスクリーン印刷法により、120メッシュのテトロンスクリーンを用いて、30μmの厚さ(乾燥後)になるように銅張り積層板(MCL−RO−67G、基材厚0.3mm、日立化成工業(株)製)に塗布し、80℃で30分間、熱風循環式乾燥機を用いて乾燥させた。
次に所定のパターンを有するネガマスクを塗膜に密着させ、紫外線露光装置を用いて500mJ/cm露光した。
その後、1%の炭酸ナトリウム水溶液で60秒間0.18MPaの圧力でスプレー現像し、未露光部を溶解現像した。
【0107】
得られた像を用いて現像性、光感度を評価し、次に150℃で1時間加熱し試験板を作成した。
試験板について、後述の密着性、耐酸性、耐アルカリ性、はんだ耐熱性、耐熱衝撃性の試験を行った。表4に評価結果をまとめて示した。なお、試験方法及び評価方法は下記のとおりである。
【0108】
〔密着性〕
JIS K5400に準じて、試験片に1mmのごばん目を100個作成して、セロハンテープにより剥離試験を行った。ごばん目の剥離状態を観察し、以下の基準で評価した。
A:90/100以上剥離なし
B:50/100以上90/100未満で剥離なし
C:0/100〜50/100未満で剥離なし
【0109】
〔耐酸性〕
試験片を10%塩酸水溶液に室温で30分間浸漬し、JIS K5400に準じて、試験片に1mmのごばん目を100個作成して、セロハンテープにより剥離試験を行った。ごばん目の剥離状態を観察し、以下の基準で評価した。
A:90/100以上剥離なし
B:50/100以上90/100未満で剥離なし
C:0/100〜50/100未満で剥離なし
【0110】
〔耐アルカリ性〕
試験片を5%水酸化ナトリウム水溶液に室温で30分間浸漬し、JIS K5400に準じて、試験片に1mmのごばん目を100個作成して、セロハンテープにより剥離試験を行った。ごばん目の剥離状態を観察し、以下の基準で評価した。
A:90/100以上剥離なし
B:50/100以上90/100未満で剥離なし
C:0/100〜50/100未満で剥離なし
【0111】
〔はんだ耐熱性〕
試験片にロジン系フラックス又は水溶性フラクッスを塗布し、260℃のはんだ槽に10秒間浸漬した。これを1サイクルとして、6サイクル繰り返した後、塗膜外観を目視観察した。
A:塗膜外観に異常(剥離、フクレ)がなく、はんだのもぐりのないもの
B:塗膜外観に異常(剥離、フクレ)又ははんだのもぐりのあるもの
【0112】
〔耐熱衝撃性〕
試験片に対し、−55℃/30分、125℃/30分を1サイクルとして熱履歴を加え、1000サイクル経過後、試験片を目視観察及び顕微鏡観察した。
A:クラック発生なし
B:クラック発生あり
【0113】
〔難燃性〕
基材としてノンハロゲン銅張積層板(MCL−RO−67G,基材厚0.3mm)を用いて片面50μm厚で両面にレジストを塗布した後に、UL94Vに規定される試験片を作成し、UL94Vの規格に準じた垂直燃焼試験を行った。
A:クランプまで残炎せず、10秒以内に消火し、且つ、305mm下の綿を発火するflaming粒を滴下しないもの(UL94V−0達成)
B:クランプまで残炎せず、30秒以内に消火し、且つ、305mm下の綿を発火するflaming粒を滴下しないもの(UL94V−1達成)
C:UL94V−0もUL94V−1も達成しないもの
【0114】
【表1】

【0115】
【表2】

【0116】
【表3】

【0117】
【表4】

【0118】
なお、配合表において使用した各材料を以下に示す。
ZFR1122:酸含有エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、固形分濃度60重量%)
ZFR1179:酸含有ゴム変性エポキシ樹脂(日本化薬(株)製、固形分濃度重量60%)
イルガキュア907:2−メチル−〔4−(メチルチオ)フェニル〕モルフォリノ−1−プロパノン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)
カヤキュアDETX−S:2,4−ジエチルチオキサントン(日本化薬(株)製)
KEMGARD911A:モリブデン酸亜鉛化合物(日本シャーウィン・ウィリアムズ(株)製)
KEMGARD911C:モリブデン酸亜鉛化合物(日本シャーウィン・ウィリアムズ(株)製)
FLAMTARD−H:スズ酸亜鉛化合物(日本軽金属(株)製)
HA−1:ホウ酸亜鉛化合物(堺化学工業(株)製)
SG−102:トリアジン誘導体(四国化成工業(株)製)
SGO−201:トリアジン誘導体(四国化成工業(株)製)
Melapur200:1,3,5−トリアミノトリアジンとリン酸との共重合物(DSMジャパン(株)製)
MPP−A:リン酸メラミン誘導体((株)三和ケミカル製)
プラネロンNP:トリアジン誘導体(三井化学ファイン(株)製)
N−3A:メラミンアクリレート(新中村化学工業(株)製)
エピコート828:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ(株)製)
BREN−S:臭素含有エポキシ樹脂(日本化薬(株)製;臭素含有量35重量%)
EBR−100:臭素化ビスフェノールA型エポキシアクリレート樹脂(マナック(株)製;臭素含有量41重量%)
カヤラッドDPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(日本化薬(株)製)
CR−747:リン酸エステル化合物(大八化学工業(株)製;前記一般式(X)においてR9〜R12,R14〜R19,R22〜R25は水素原子、R13,R20,R21はメチル基、Wはプロピレン基である)
PX−200:リン酸エステル化合物(大八化学工業(株)製)
ZX−1548−3:リン含有エポキシ樹脂(東都化成(株)製)
SP−703:リン酸エステル化合物(四国化成工業(株)製)
レオフォス110:リン酸エステル化合物(味の素(株)製)
【0119】
本願の開示は、1999年10月22日に出願された特願平11−300995号、1999年10月28日に出願された特願平11−307516号、1999年10月29日に出願された特願平11−307946号、1999年10月29日に出願された特願平11−307947号、2000年6月29日に出願された特願2000−196492号に記載の主題と関連しており、それらの開示内容は引用により援用される。
既に述べられたもの以外に、本発明の新規かつ有利な特徴から外れることなく、上記の実施形態に様々な修正や変更を加えてもよいことに注意すべきである。従って、そのような全ての修正や変更は、添付の請求の範囲に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【0120】
1 感光性エレメント
11 支持体
12 レジスト層(感光性樹脂組成物層)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)感光性樹脂と、
(B)光重合開始剤と、
(C2)有機窒素系化合物、(C3)金属水酸化物、及び(C4)有機リン系化合物からなる群から選ばれるいずれか1種以上の難燃剤と、
を含有してなる感光性樹脂組成物。
【請求項2】
前記(C2)有機窒素系化合物が、1分子中に少なくとも3つの窒素原子を有するものである請求項1記載の感光性樹脂組成物。
【請求項3】
前記(C2)有機窒素系化合物がトリアジン系化合物である請求項2記載の感光性樹脂組成物。
【請求項4】
前記トリアジン系化合物が一般式(Ia)および一般式(Ib)で表される繰り返し単位を有するメラミンフェノール化合物である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化1】

(式中、Rは2価の有機基を示す。)

(式中、R’は2価の有機基を示し、Zは−NH

又は炭素数6〜18のアリール基を示す。)
【請求項5】
前記トリアジン系化合物が一般式(Ic)および一般式(Id)で表される繰り返し単位を有するメラミンフェノール化合物である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化2】

(式中、Rは水素原子又はメチル基を示す。)

(式中、Zは上記一般式(Ib)におけるZと同じである。)
【請求項6】
前記トリアジン系化合物が一般式(II)で表されるメラミンアクリレート化合物である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化3】

(式中、6つのAは各々独立に(メタ)アクリロイル基を示し、6つのRは各々独立に2価の有機基を示す。)
【請求項7】
前記トリアジン系化合物が一般式(III)で表されるトリアジン誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化4】

(式中、Rは炭素数1〜10の1価の脂肪族基又は炭素数6〜18のアリール基を示す。)
【請求項8】
前記トリアジン系化合物が一般式(IV)で表されるトリアジン誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化5】

(式中、Rは炭素数1〜10の2価の脂肪族基又は炭素数6〜18のアリーレン基を示す。)
【請求項9】
前記トリアジン系化合物が一般式(V)で表されるイソシアヌレート誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化6】

(式中、3つのRは各々独立に水素原子又はメチル基を示す。)
【請求項10】
前記トリアジン系化合物が一般式(VI)で表されるイソシアヌレート誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化7】

(式中、3つのRは各々独立に水素原子又はメチル基を示し、3つのRは各々独立に炭素数1〜10のアルキレン基を示す。)
【請求項11】
前記トリアジン系化合物が一般式(VII)で表されるトリアジ誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化8】

(式中、6つのRは各々独立に炭素数1〜10のアルキル基を示す。)
【請求項12】
前記トリアジン系化合物が一般式(VIII)で表されるトリアジン誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化9】

(式中、m1〜m6は各々独立に0、1又は2であり、(m1+m2)=(m3+m4)=(m5+m6)=2である。)
【請求項13】
前記トリアジン系化合物が一般式(IX)で表されるトリアジン誘導体である請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【化10】

(式中、6つのRは各々独立に前記一般式(V)におけるRと同じである。)
【請求項14】
前記トリアジン系化合物が1,3,5−トリアミノトリアジンとホルムアルデヒドとの共重合物であるメラミンホルムアルデヒド樹脂、1,3,5−トリアミノトリアジンとリン酸との共重合物であるメラミンフォスフェート化合物、1,3,5−トリアミノトリアジンとピロリン酸との化合物、硫酸−2−メラミン、ベンゾグアナミンとホルムアルデヒドとの共重合物であるメラミン樹脂、ポリリン酸メラミン及びトリグリシジルイソシアヌレートからなる群から選択されるものである請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【請求項15】
前記トリアジン系化合物が1,3,5−トリアミノトリアジンである請求項3記載の感光性樹脂組成物。
【請求項16】
組成物の総量に対して、前記(A)成分が10〜90重量%、前記(B)成分が0.5〜20重量%、前記(C2)成分が0.2〜10重量%含まれている請求項1〜15のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項17】
前記(C3)金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムマグネシウム炭酸塩水和物、水酸化ニッケル、水酸化チタン及び水酸化イリジウムからなる群から選択されるものである請求項1〜16のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項18】
組成物の総量に対して、前記(A)成分が10〜90重量%、前記(B)成分が0.5〜20重量%、前記(C3)成分が5〜50重量%含まれている請求項1〜17のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項19】
前記(C4)有機リン系化合物が、一般式(X):
【化11】

(式中、R〜R25は各々独立に水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基、Wは単結合、炭素数1〜10のアルキレン基、−S−、−SO−、−O−、−CO−あるいは−N=N−を示し、nは1以上の整数である。)
で表されるリン酸エステル系化合物、一般式(XI):
【化12】

(式中、R26〜R41は、各々独立に水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基、nは1以上の整数である。)
で表されるリン酸エステル系化合物及びリン含有エポキシ樹脂からなる群から選択されるものある請求項1〜18のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項20】
組成物の総量に対して、前記(A)成分が10〜90重量%、前記(B)成分が0.5〜20重量%、前記(C4)成分が2〜50重量%含まれている請求項1〜19のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項21】
さらに(D)硬化剤を含有する請求項1〜20のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
【請求項22】
前記(D)成分の配合量が、組成物の総量に対して2〜50重量%である請求項21記載の感光性樹脂組成物。
【請求項23】
前記(A)感光性樹脂が、(a1)エポキシ樹脂と(a2)不飽和基含有モノカルボン酸との反応生成物に(a3)飽和又は不飽和基含有多塩基酸無水物を反応させて得られるものである請求項1〜22のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
【請求項24】
前記(a1)エポキシ樹脂が、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒド型エポキシ樹脂及びゴム変性エポキシ樹脂からなる群から選択されるものである請求項23記載の感光性樹脂組成物。
【請求項25】
前記難燃剤中のハロゲン原子又はアンチモン原子の含有量が5重量%以下である、請求項1〜24のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項26】
請求項1〜25のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物からなるレジスト層が支持体上に形成されてなる感光性エレメント。
【請求項27】
以下の工程を含むレジストパターンの製造法:
i)請求項1〜25のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物からなるレジスト層を基板上に積層する工程;
ii) 画像状に活性光線を照射して、露光部の前記レジスト層を光硬化させる工程;および
iii)未露光部の前記レジスト層を現像により選択的に除去してレジストパターンを形成する工程。
【請求項28】
請求項1〜25のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物からなるレジスト層を用いて得られるレジストパターンが基板上に積層されてなるレジストパターン積層基板。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−231220(P2010−231220A)
【公開日】平成22年10月14日(2010.10.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−106681(P2010−106681)
【出願日】平成22年5月6日(2010.5.6)
【分割の表示】特願2001−532150(P2001−532150)の分割
【原出願日】平成12年10月23日(2000.10.23)
【出願人】(000004455)日立化成工業株式会社 (4,649)
【Fターム(参考)】