説明

末端カルボキシウレタン樹脂を用いる熱硬化性樹脂組成物

【課題】基材との密着性、低反り性、可とう性、耐湿熱性、はんだ耐熱性、特に耐錫めっき性に優れた熱硬化性樹脂組成物を提供する。
【解決手段】分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン(A)と熱硬化性成分(B)を含む熱硬化性樹脂組成物、その樹脂組成物の硬化物、その硬化物からなるソルダーレジストおよび保護膜ならびにその硬化物で被覆されたプリント配線基板。ポリウレタン(A)としては数平均分子量500〜100,000で酸価が5〜150mgKOH/gのものが好ましく、熱硬化性成分(B)としてはエポキシ樹脂が好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン、および熱硬化性成分を含む熱硬化性樹脂組成物に関する。さらに詳しく言えば、基材との密着性、低反り性、可とう(撓)性、耐湿熱性、はんだ耐熱性、特に耐錫めっき性に優れた熱硬化性樹脂組成物に関する。本発明の熱硬化性樹脂組成物は、ソルダーレジストや層間絶縁膜等の保護膜や電気絶縁材料、ICや超LSI封止材料、積層板等の分野の用途に効果的に利用できる。
【背景技術】
【0002】
熱硬化性樹脂は、先端機能性材料等として広く用いられる材料であり、一般に耐熱性、環境安定性、力学的性質、電気的性質等において優れた性能を有する高分子材料としてソルダーレジストや層間絶縁膜等の保護膜や電気絶縁材料、ICや超LSI封止材料、積層板のような用途に使用されている。
しかしながら、ソルダーレジストでは、硬化収縮および硬化後の冷却収縮が大きいために生じる反りが問題となっている。
【0003】
従来の熱硬化型レジストとしては、特公平5−75032号公報(特許文献1)に開示されているようなエポキシ樹脂と二塩基酸無水物を必須成分とするエポキシ樹脂系レジスト組成物があるが、例えば形成される被膜に低反り性、可とう性を付与するように調整した場合、耐湿熱性、はんだ耐熱性、特に耐錫めっき性が低下するという問題がある。
【0004】
また、反りの少ない可とう性の保護膜を形成する組成物が、特開平11−158252号公報(特許文献2)に開示されているが、この組成物では多官能のエポキシ樹脂と特定のポリアクリル酸樹脂を必須成分とするため、これらと相反する特性(耐めっき性等)をバランスさせるためには、前記ポリアクリル酸樹脂を酸価とガラス転移温度の両方から規制することを必要とするばかりではなく、低そり性を得ようとすれば耐めっき性は必ずしも十分とは言えない。
【0005】
【特許文献1】特公平5−75032号公報
【特許文献2】特開平11−158252号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、本発明は、上記問題点を解決し、基材との密着性、低反り性、可とう性に優れ、かつ耐湿熱性、はんだ耐熱性、特に耐錫めっき性に優れた熱硬化性樹脂組成物を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究した結果、分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン(A)、および熱硬化性成分(B)を含む熱硬化性樹脂組成物によれば、基材との密着性、低反り性、可とう性、耐湿熱性、はんだ耐熱性のバランスに優れ、特に耐錫めっき性に優れ、前記課題が解決できること見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明は以下の1〜23に示される熱硬化性樹脂組成物、その硬化物、その硬化物からなるソルダーレジストおよび保護膜ならびにその硬化物で被覆されたプリント配線基板に関する。
1.分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン(A)、および熱硬化性成分(B)を含むことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
2.ポリウレタン(A)が、分子中にイソシアネート基と付加反応または縮合反応し得る官能基とカルボキシル基の両方を有するモノカルボン酸化合物(a)を用いる末端封止反応で形成されるポリウレタン(A)であって、分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有し、かつポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)との反応で形成されるウレタン結合を有するポリウレタン(A)である前記1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
3.ポリウレタン(A)の数平均分子量が500〜100,000で、酸価が5〜150mgKOH/gである前記1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
4.分子中にイソシアネート基と付加反応または縮合反応し得る官能基とカルボキシル基の両方を有するモノカルボン酸化合物(a)が、ヒドロキシル基を有するモノカルボン酸化合物、アミノ基を有するモノカルボン酸化合物、およびチオール基を有するモノカルボン酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
5.モノカルボン酸化合物(a)がモノヒドロキシカルボン酸である前記2または4に記載の熱硬化性樹脂組成物。
6.ポリマーポリオール(b)が、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、およびアクリル系ポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種である前記2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
7.ポリマーポリオール(b)がポリカーボネートジオールである前記2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
8.ポリカーボネートジオールの数平均分子量が200〜5,000である前記7に記載の熱硬化性樹脂組成物。
9.ポリカーボネートジオールが、構成単位として、1種または2種以上の直鎖状脂肪族ジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール、1種または2種以上の脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール、およびこれら両方のジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種である前記7に記載の熱硬化性樹脂組成物。
10.ポリカーボネートジオールが、構成単位として、直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオールであって、数平均分子量が400〜2,000であり、直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールの共重合割合が質量比で3:7〜7:3である前記9に記載の熱硬化性樹脂組成物。
11.ポリイソシアネート(c)が脂環式ジアミンから誘導される脂環式ジイソシアネートである前記2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
12.ポリウレタン(A)が、ポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)のほかにさらにカルボキシル基を有するポリオール(d)を用いて反応させて得られる前記2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
13.カルボキシル基を有するポリオール(d)がジヒドロキシ脂肪族カルボン酸である前記12に記載の熱硬化性樹脂組成物。
14.熱硬化性成分(B)がエポキシ樹脂である前記1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
15.エポキシ樹脂が、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート樹脂、ヘテロサイクリックエポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、およびテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記14に記載の熱硬化性樹脂組成物。
16.分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン(A)のカルボキシル基当量に対する、熱硬化性成分(B)であるエポキシ樹脂のエポキシ当量の比が、1.0〜3.0である前記14または15に記載の熱硬化性樹脂組成物。
17.さらに硬化剤を含む前記1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
18.硬化剤が、アミン、四級アンモニウム塩、酸無水物、ポリアミド、窒素含有複素環化合物、および有機金属化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である前記17に記載の熱硬化性樹脂組成物。
19.さらに有機溶媒を含む前記1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
20.前記1乃至19のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を硬化してなることを特徴とする硬化物。
21.前記20に記載の硬化物からなるソルダーレジスト。
22.前記20に記載の硬化物からなる保護膜。
23.前記20に記載の硬化物で面の一部または全面が被覆されたプリント配線基板。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係るウレタン結合を有するポリウレタン(A)および熱硬化性成分(B)を含む熱硬化性樹脂組成物は、基材との密着性、低反り性、可とう性に優れ、かつ耐湿熱性、はんだ耐熱性、特に耐錫めっき性に優れており、ソルダーレジストや層間絶縁膜等の保護膜や電気絶縁材料、ICや超LSI封止材料、積層板等の分野の用途に好適に利用できる。従来のソルダーレジストでは、硬化収縮および硬化後の冷却収縮が大きいため反りが生じ、歩留まり低下の原因となっていたが、本発明の熱硬化性樹脂組成物によれば、低反り性や可とう性とトレードオフの関係にあったはんだ耐熱性、耐湿熱性、および耐めっき性を同時達成し、特に耐錫めっき性に優れたソルダーレジスト、あるいは保護膜を低コストで生産性よく形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明を詳細に説明する。
ポリウレタン(A)は、分子中にイソシアネート基と付加反応または縮合反応し得る官能基とカルボキシル基の両方を有するモノカルボン酸化合物(a)を用いる末端封止反応で形成されるポリウレタン(A)であって、分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有し、かつポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)との反応で形成されるウレタン結合を有する。ポリウレタン(A)は、例えば、少なくともポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)とを反応させ、続いて末端封止剤としてモノカルボン酸化合物(a)を反応させて得られるが、酸価を調節する目的で、上記ポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)にさらにカルボキシル基を有するポリオール(d)を加えて反応させても良い。
【0011】
モノカルボン酸化合物(a)は、ポリウレタン(A)の末端にカルボキシル基を存在させる目的で用いられ、ポリウレタン(A)の末端封止剤となるもので、分子中にイソシアネートと反応し得る官能基とカルボキシル基との両方を有するモノカルボン酸化合物であれば良い。モノカルボン酸化合物(a)の具体例としては、イソシアネート基と付加反応または縮合反応し得る官能基例えばヒドロキシル基、アミノ基、またはチオールを有するモノカルボン酸、例えば、モノヒドロキシカルボン酸(a1)、アミノ基を有するモノカルボン酸(a2)、またはチオール基を有するモノカルボン酸(a3)などが挙げられる。モノヒドロキシカルボン酸(a1)の具体例としては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシピバリン酸、リンゴ酸、クエン酸が挙げられる。アミノ基を有するモノカルボン酸(a2)の具体例としてはグリシンなどが挙げられる。チオール基を有するモノカルボン酸(a3)の具体例としてはチオグリコール酸等が挙げられる。
【0012】
これら分子中にイソシアネート基と反応し得る官能基とカルボキシル基の両方を有するモノカルボン酸(a)を使用することによって、ポリウレタン(A)の分子末端にカルボキシル基を存在させることができ、基材との密着性、低反り性、および可とう性に優れ、かつ耐湿熱性、はんだ耐熱性、および耐めっき性とのバランスに優れ、特に耐錫めっき性に優れた熱硬化性樹脂組成物が得られる。
【0013】
ポリマーポリオール(b)としては、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等が挙げられる。ポリカーボネート系ポリオール特にポリカーボネートジオールが好ましい。ポリカーボネートジオールとしては、1種または2種以上の直鎖状脂肪族ジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオール(b1)、1種または2種以上の脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオール(b2)、または、これら両方のジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオール(b3)が挙げられる。
【0014】
直鎖状脂肪族ジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオール(b1)の具体例としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオール、1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオール、1,4−ブタンジオールと1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオールと1,6−ヘキサンジオールから誘導されるポリカーボネートジオールが挙げられる。
【0015】
脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオール(b2)の具体例としては、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノールから誘導されるポリカーボネートジオールが挙げられる。
【0016】
直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールの両方のジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオール(b3)の具体例としては、例えば、1,6−ヘキサンジオールと1,4−シクロヘキサンジメタノールから誘導されるポリカーボネートジオールが挙げられる。
【0017】
直鎖状脂肪族ジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオールは、低反り性や可とう性に優れる傾向がある。また、脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオールは、結晶性が高くなり耐錫めっき性、はんだ耐熱性に優れる傾向にある。以上の観点から、これらポリカーボネートジオールは2種以上を組み合わせて用いるか、あるいは直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールの両方のジオールに由来の繰り返し単位を構成単位として含むポリカーボネートジオールを用いることができる。低反り性や可とう性と、はんだ耐熱性や耐錫めっき性とをバランスよく発現させるには、直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールの共重合割合が質量比で3:7〜7:3のポリカーボネートジオールを用いるのが好適である。
【0018】
ポリカーボネートジオールは、数平均分子量200〜5,000のものが好ましいが、ポリカーボネートジオールが構成単位として直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を含み、直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールの共重合割合が質量比で3:7〜7:3である前記の場合は、数平均分子量が400〜2,000のものが好ましい。
【0019】
ポリイソシアネート(c)の具体例としては、例えば、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメチレンジイソシアネート、(o,m,またはp)−キシレンジイソシアネート、(o,m,またはp)−水添キシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,3−ジメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジメチレンジイソシアネートおよび1,5−ナフタレンジイソシアネート等のジイソシアネートが挙げられる。これらのポリイソシアネートは1種または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、脂環式ジアミンから誘導された脂環式ジイソシアネート、具体的には、イソホロンジイソシアネートあるいは(o,m,またはp)−水添キシレンジイソシアネートが好ましい。これらのジイソシネートを使用した場合、耐錫めっき性に優れた硬化物を得ることができる。
【0020】
カルボキシル基を有するポリオール(d)としては、カルボキシル基を有するジヒドロキシ脂肪族カルボン酸を使用することが特に好ましい。このようなジヒドロキシル化合物としては、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸が挙げられる。カルボキシル基を有するジヒドロキシ脂肪族カルボン酸を使用することによって、ウレタン樹脂中に容易にカルボキシル基を存在させることができる。
【0021】
前記のウレタン樹脂(A)の数平均分子量は500〜100,000であることが好ましく、8,000〜30,000がさらに好ましい。ここで、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の値である。ウレタン樹脂(A)の数平均分子量が500未満では、硬化膜の伸度、可とう性、ならびに強度を損なうことがあり、100,000を超えると硬くなり可とう性を低下させるおそれがある。
【0022】
ウレタン樹脂(A)の酸価は5〜150mgKOH/gであるものが好ましく、30〜120mgKOH/gがさらに好ましい。酸価が5mgKOH/g未満では硬化性成分との反応性が低下し耐熱性を損ねることがある。150mgKOH/gを超えると硬化膜の耐アルカリ性、電気特性等のレジストとしての特性が低下する場合がある。なお、樹脂の酸価はJIS K5407に準拠して測定をした値である。
【0023】
熱硬化性成分(B)としては、前記(A)成分であるポリウレタンと反応するエポキシ樹脂が使用される。エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、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、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、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、N−グリシジル型エポキシ樹脂、ビスフェノールAのノボラック型エポキシ樹脂、キレート型エポキシ樹脂、グリオキザール型エポキシ樹脂、アミノ基含有エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノリック型エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ε−カプロラクトン変性エポキシ樹脂などの一分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物が挙げられる。また、難燃性付与のために、塩素、臭素等のハロゲンや燐等の原子がその構造中に導入されたものを使用してもよい。さらに、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート樹脂、ヘテロサイクリックエポキシ樹脂、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およびテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂等を使用してもよい。
【0024】
本発明の熱硬化性樹脂組成物において、前記熱硬化性成分(B)は、単独または2種以上の混合物として用いられる。その配合量は、前記(A)成分であるカルボキシル基を有するポリウレタンのカルボキシル基当量に対する、前記熱硬化性成分(B)であるエポキシ樹脂のエポキシ当量の比が、1.0〜3.0であることが望ましい。1.0未満では、熱硬化性樹脂組成物の硬化膜の電気絶縁性が不十分となる場合があり、3.0を超えると、硬化膜の収縮量が多くなり、フレキシブルプリント配線基板(FPC)の絶縁保護膜として使用した場合に低反り性が悪化する傾向がある。
【0025】
本発明で用いる硬化剤は、熱硬化反応を促進させるものであり、密着性、耐薬品性、耐熱性等の特性をより一層向上させるために使用される。このような硬化剤の具体例としては、イミダゾール誘導体(例えば、四国化成工業(株)製、2MZ、2E4MZ、C11Z、C17Z、2PZ、1B2MZ、2MZ−CN、2E4MZ−CN、C11Z−CN、2PZ−CN、2PHZ−CN、2MZ−CNS、2E4MZ−CNS、2PZ−CNS、2MZ−AZINE、2E4MZ−AZINE、C11Z−AZINE、2MA−OK、2P4MHZ、2PHZ、2P4BHZ等);アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等のグアナミン類;ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、m−キシレンジアミン、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、メラミン、多塩基ヒドラジド等のポリアミン類;これらの有機酸塩および/またはエポキシアダクト;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類;トリメチルアミン、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)、テトラメチルグアニジン、m−アミノフェノール等のアミン類;ポリビニルフェノール、ポリビニルフェノール臭素化物、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等の有機ホスフィン類;トリ−n−ブチル(2,5−ジヒドロキシフェニル)ホスホニウムブロマイド、ヘキサデシルトリブチルホスホニウムクロライド等のホスホニウム塩類;ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、フェニルトリブチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類;前記多塩基酸無水物;ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボロエート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、2,4,6−トリフェニルチオピリリウムヘキサフルオロホスフェート、チバ・ガイギー社製、イルガキュアー261、旭電化(株)製、オプトマ−SP−170等の光カチオン重合触媒;スチレン−無水マレイン酸樹脂;フェニルイソシアネートとジメチルアミンの等モル反応物や、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の有機ポリイソシアネートとジメチルアミンの等モル反応物等の公知慣用である硬化剤類あるいは硬化促進剤類が挙げられる。
【0026】
これら硬化剤は単独で、または2種以上混合して用いることができる。硬化剤の使用は必須ではないが、特に硬化を促進したい場合には、前記熱硬化性成分(B)100質量部に対して好ましくは25質量部の範囲で用いることができる。25質量部を超えるとその硬化物からの昇華性成分が多くなり好ましくない。
【0027】
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、上記ポリウレタン(A)、熱硬化性成分(B)を混合機、例えばディスパー、ニーダー、3本ロールミル、ビーズミル等を用いて、溶解または分散することにより得られる。その際、エポキシ基、およびカルボキシル基に対して不活性な溶剤を使用してもよい。このような不活性溶剤としては有機溶剤が好ましい。
【0028】
有機溶剤は、上記ポリウレタン(A)、熱硬化性成分(B)を容易に溶解または分散させるため、あるいは塗工に適した粘度に調整するために使用する。有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ニトロベンゼン、シクロヘキサン、イソホロン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、カルビトールアセテート、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、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド、クロロホルムおよび塩化メチレン等を挙げることができる。
【0029】
さらに、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、公知の各種添加剤、例えば、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、アルミナ、ガラス粉、石英粉、シリカ等の無機充填剤、ガラス繊維、炭素繊維、窒化ホウ素繊維等の繊維強化材、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、鉄黒、有機顔料、有機染料等の着色剤、ヒンダードフェノール系化合物、リン系化合物、ヒンダードアミン系化合物等の酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物等の紫外線吸収剤等を配合することができる。
また、用途に合わせて粘度調整剤、難燃剤、抗菌剤、防黴剤、老化防止剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤、発泡剤などを添加・混合することができる。
【実施例】
【0030】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何らの制約を受けるものではない。
実施例1(合成例1):ウレタン樹脂「PU−1」の合成
滴下ロート、撹拌装置、温度計、コンデンサーを備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオールと1,4−シクロヘキサンジメタノールから誘導されたポリカーボネートジオール(宇部興産(株)製、UM−CARB90、数平均分子量900、上記2種のジオールの共重合割合は質量比で1:1)を1,800g(=2mol)、カルボキシル基を有するジヒドロキシル化合物としてジメチロールプロピオン酸を402g(=3mol)およびポリイソシアネートとしてイソホロンジイソシアネートを1,554g(=7mol)投入した。撹拌しながら60℃まで加熱して停止し、反応容器内の温度が低下し始めたら再度加熱して、80℃で撹拌を2時間続けた。末端封止剤のモノカルボン酸化合物としてグリコール酸153g(=2mol)を滴下ロートで添加し、同温度でさらに撹拌を2時間続けた。赤外線吸収スペクトルでイソシアネート基の吸収スペクトル(2280cm-1)が消失したことを確認して反応を終了した。固形分が50質量%となるようにカルビトールアセテートを添加し、希釈剤を含有する粘稠液体のウレタン樹脂PU−1を得た。得られたポリウレタンの数平均分子量は3,900(平均分子量は、ゲル担体液体クロマトグラフィー(GPC昭和電工(株)製GPC−1)を用い、ポリスチレンに換算した値で求めた。)、固形分の酸価は87mgKOH/gであった。
【0031】
実施例2(合成例2):ウレタン樹脂「PU−2」の合成
末端封止剤のモノカルボン酸化合物としてヒドロキシピバリン酸を237g(=2mol)用いた以外は合成例1と同様の手段で合成を行い、希釈剤を含有する粘稠液体のウレタン樹脂PU−2を得た。得られたポリウレタンの数平均分子量は4,000、固形分の酸価は85mgKOH/gであった。
【0032】
比較例1(比較合成例1):ウレタン樹脂「PU−3」の合成
末端封止剤のモノヒドロキシ化合物として2−ヒドロキシエチルアクリレートを235g(=2mol)用いた以外は合成例1と同様の手段で合成を行い、希釈剤を含有する粘稠液体のウレタン樹脂PU−3を得た。得られたポリウレタンの数平均分子量は4,000、固形分の酸価は57mgKOH/gであった。
比較例2(比較合成例2):ウレタン樹脂「PU−4」の合成
末端封止剤のモノヒドロキシ化合物としてイソブタノールを148g(=2mol)用いた以外は合成例1と同様の手段で合成を行い、希釈剤を含有する粘稠液体のウレタン樹脂PU−4を得た。得られたポリウレタンの数平均分子量は4,000、固形分の酸価は58mgKOH/gであった。
【0033】
比較例3:
ジョンソンポリマー(株)製のスチレン−アクリル酸樹脂;ジョンクリル586(分子量4,600、固形分酸価108mgKOH/g)をカルボキシル基含有樹脂として用いた。
比較例4:
ダイセル化学工業(株)製のアクリル共重合樹脂;サイクロマーP ACA320(分子量20,000、固形分酸価130mgKOH/g)をカルボキシル基含有樹脂として用いた。
【0034】
実施例1、2および比較例1〜4:
表1に示す各成分および配合割合で、三本ロールにより混合(23℃)し、熱硬化性樹脂組成物を調製した。得られた熱硬化性樹脂組成物をバーコーターにて膜厚約25μmとなるように基板に塗工した。各塗工基板を80℃にて15分間溶剤を予備乾燥した後、150℃×60分の条件で熱硬化を行なった。各例における性能評価結果を表1に示す。
【0035】
性能評価
(1)反り性
ポリイミドフィルム(カプトン100H;東レデュポン(株)製、厚さ25μm)に熱硬化性樹脂組成物を塗工し、熱硬化後、50mmφにサークルカッターでカットした。円形にカットされたものは中心付近が凸状または凹状に反る形の変形を呈する。1h後に下に凸の状態で静置し、水平面からの反りの高さの最大、最小値を測定し、平均した。符号は反りの方向を表し、下に凸の状態で静置した際、ポリイミドフィルムに対し硬化膜が上側になる場合を+、硬化膜が下側になる場合を−とした。
(2)可とう性
ポリイミドフィルム(カプトン100H;東レデュポン(株)製、厚さ25μm)上で、熱硬化まで行った試料を15×70mmにカットし、レジスト面が外側になるように180度折り曲げ、折り曲げ部位に0.35kNの力が1秒間かかるようにした。顕微鏡で観察し、クラックが入るまでの回数を可とう性として測定した。なお、評価は10回までとした。
(3)はんだ耐熱性
リジッド銅基板上の一部をカプトンポリイミドテープ(東レデュポン(株)製)でマスクし、マスク面、非マスク面を全体的に塗工し、硬化塗膜を得た。ついでカプトンポリイミドテープを剥離し、ロジン系フラックスを塗布して、はんだ浴に260℃×10sec浸漬させた。レジスト膜とテープ剥離部の界面を目視観察し、膜剥離などの変化が現れるまでの浸漬回数を評価した。なお、評価は3回までとした。
(4)密着性
銅基板、ポリイミドフィルム(カプトン300H;東レデュポン(株)製、厚さ100μm)上で硬化させた塗膜を用いて、JIS K5600に準拠して評価した。なお、剥離用テープは日東製を用いた。
○:碁盤目の数が完全に残る場合
△:碁盤目の数が50個以上100個未満残る場合
×:碁盤目の数が50個未満しか残らない場合
(5)PCT(プレッシャークッカーテスト:耐湿熱性試験)
フレキシブル銅基板(宇部興産(株)製:ユピセルN SE3150)上に硬化塗膜を得て、121℃、相対湿度100%RHの恒温恒湿機内で120時間放置後、以下の基準で評価。
○:硬化塗膜に膨れ、剥がれ、変色なし
△:硬化塗膜に若干、膨れ、剥がれ、変色がある
×:硬化塗膜に膨れ、剥がれ、変色がある
(6)耐錫めっき性
フレキシブル銅基板(宇部興産(株)製:ユピセルN SE3150)上に硬化塗膜を得て、錫めっき液(ローム&ハース社製:TINPOSIT LT−34)のめっき浴にて70℃、3分浸漬後、湯洗(70℃、3分)し、以下の基準で目視評価した。
○:硬化塗膜に膨れ、剥がれ、変色なし
△:硬化塗膜に若干、膨れ、剥がれ、変色がある
×:硬化塗膜に膨れ、剥がれ、変色がある
【0036】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0037】
以上のように、本発明によるポリウレタン(A)と熱硬化性成分(B)を含む熱硬化性樹脂組成物は、基材との密着性、低反り性、可とう性、耐湿熱性、はんだ耐熱性、特に耐錫めっき性に優れており、ソルダーレジストや層間絶縁膜等の電気絶縁材料、ICや超LSI封止材料、積層板等の分野の用途に好適に利用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン(A)、および熱硬化性成分(B)を含むことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
【請求項2】
ポリウレタン(A)が、分子中にイソシアネート基と付加反応または縮合反応し得る官能基とカルボキシル基の両方を有するモノカルボン酸化合物(a)を用いる末端封止反応で形成されるポリウレタン(A)であって、分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有し、かつポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)との反応で形成されるウレタン結合を有するポリウレタン(A)である請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項3】
ポリウレタン(A)の数平均分子量が500〜100,000で、酸価が5〜150mgKOH/gである請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項4】
分子中にイソシアネート基と付加反応または縮合反応し得る官能基とカルボキシル基の両方を有するモノカルボン酸化合物(a)が、ヒドロキシル基を有するモノカルボン酸化合物、アミノ基を有するモノカルボン酸化合物、およびチオール基を有するモノカルボン酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項5】
モノカルボン酸化合物(a)がモノヒドロキシカルボン酸である請求項2または4に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項6】
ポリマーポリオール(b)が、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、およびアクリル系ポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項7】
ポリマーポリオール(b)がポリカーボネートジオールである請求項2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項8】
ポリカーボネートジオールの数平均分子量が200〜5,000である請求項7に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項9】
ポリカーボネートジオールが、構成単位として、1種または2種以上の直鎖状脂肪族ジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール、1種または2種以上の脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオール、およびこれら両方のジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項7に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項10】
ポリカーボネートジオールが、構成単位として、直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールに由来の繰り返し単位を含むポリカーボネートジオールであって、数平均分子量が400〜2,000であり、直鎖状脂肪族ジオールと脂環式ジオールの共重合割合が質量比で3:7〜7:3である請求項9に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項11】
ポリイソシアネート(c)が脂環式ジアミンから誘導される脂環式ジイソシアネートである請求項2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項12】
ポリウレタン(A)が、ポリマーポリオール(b)とポリイソシアネート(c)のほかにさらにカルボキシル基を有するポリオール(d)を用いて反応させて得られる請求項2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項13】
カルボキシル基を有するポリオール(d)がジヒドロキシ脂肪族カルボン酸である請求項12に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項14】
熱硬化性成分(B)がエポキシ樹脂である請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項15】
エポキシ樹脂が、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ジグリシジルフタレート樹脂、ヘテロサイクリックエポキシ樹脂、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、およびテトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項14に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項16】
分子末端に1個以上かつ一分子あたり2個以上のカルボキシル基を有するポリウレタン(A)のカルボキシル基当量に対する、熱硬化性成分(B)であるエポキシ樹脂のエポキシ当量の比が、1.0〜3.0である請求項14または15に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項17】
さらに硬化剤を含む請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項18】
硬化剤が、アミン、四級アンモニウム塩、酸無水物、ポリアミド、窒素含有複素環化合物、および有機金属化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項17に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項19】
さらに有機溶媒を含む請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
【請求項20】
請求項1乃至19のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を硬化してなることを特徴とする硬化物。
【請求項21】
請求項20に記載の硬化物からなるソルダーレジスト。
【請求項22】
請求項20に記載の硬化物からなる保護膜。
【請求項23】
請求項20に記載の硬化物で面の一部または全面が被覆されたプリント配線基板。

【公開番号】特開2006−124681(P2006−124681A)
【公開日】平成18年5月18日(2006.5.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−283158(P2005−283158)
【出願日】平成17年9月29日(2005.9.29)
【出願人】(000002004)昭和電工株式会社 (3,251)
【Fターム(参考)】