JP2010117702A - ソルダーレジスト組成物及びこれを用いて形成するプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のソルダーレジスト組成物は、1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂と、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、光重合性モノマーと、酸化チタンと、エポキシ化合物と、有機溶剤とを含むことを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
またソルダーレジストは、電子部品のはんだ付けの際、はんだ付けが必要な場所以外にはんだが付着するのを防止すると共に、プリント配線板上の導体を空気に曝さないようにするため、酸素や湿分による導体の劣化を防止する。更にソルダーレジストは、プリント配線板の永久保護膜としても機能する。従って、ソルダーレジストには密着性、電気絶縁性、はんだ耐熱性、耐溶剤性、耐薬品性等の特性が要求される。
この高反射率のソルダーレジストとしては、酸化チタン等の白色顔料を含有するものが挙げられる。
特許文献1及び特許文献2には、ノボラック型エポキシ樹脂に不飽和モノカルボン酸を反応させ、更に多塩基酸無水物を付加させた反応生成物をベースポリマーとする、アルカリ水溶液で現像可能なソルダーレジスト組成物が開示されている。
また、本発明の他の目的は、高反射率で高精細なソルダーレジストを有するプリント配線板を提供することである。
(1)1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂と、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、光重合性モノマーと、酸化チタンと、エポキシ化合物と、有機溶剤とを含むことを特徴とする。
この場合、1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂100質量部に対して、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤とモノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤との合計配合量は1〜30質量部であり、光重合性モノマーの配合量は10〜100質量部であり、酸化チタンの配合量は50〜450質量部であり、エポキシ化合物の配合量は5〜70質量部であり、有機溶剤の配合量は20〜300質量部であることが好ましい。
また本発明は、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤とモノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤の配合比率が90対10〜1対99であることを特徴とする。
(2)また、本発明のソルダーレジスト組成物は、(1)に加えチオキサントン系光重合増感剤を含むことを特徴とする。
(3)更に本発明のソルダーレジスト組成物は、(1)に加え酸化防止剤を含むことを特徴とする。
(4)具体的には、酸化チタンは、ルチル型酸化チタンであることを特徴とする。
(5)更に具体的には、1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂が、カルボキシル基含有(メタ)アクリル系共重合樹脂と1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和基を有する化合物との反応により得られるカルボキシル基を有する共重合系樹脂であることを特徴とし、また、1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和基を有する化合物は脂肪族重合性モノマーから生成される化合物であることが好ましい。
(6)また、本発明はこれらのソルダーレジスト組成物を用いて形成するソルダーレジストを有するプリント配線板であることを特徴とする。
(7)更には、本発明は、エチレン性不飽和基を有する化合物と、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、酸化チタンと、エポキシ化合物とカルボキシル基との反応物とを含むことを特徴とするプリント配線板に形成されたソルダーレジストであることを特徴とする。
また、本発明によれば、高精細で、且つ樹脂の劣化を抑えて高反射率を長期間維持することができるソルダーレジストを有するプリント配線板の提供を可能とする。
本発明のソルダーレジスト組成物は、1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂と、ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、光重合性モノマーと、酸化チタンと、エポキシ化合物と、有機溶剤とを含む。
尚、以下において本件塗膜とは、本発明のソルダーレジスト組成物を用いて形成した塗膜をいう。
1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂(以下、「光硬化性樹脂」という。)としては、1分子内に光硬化性のためのエチレン性不飽和基と弱アルカリ水溶液による現像を可能にするカルボキシル基とを有する樹脂であればよく、特定のものに限定されない。このような光硬化性樹脂は、以下の(1)乃至(3)に列挙する樹脂(オリゴマー又はポリマーのいずれでもよい)を好適に使用することができる。即ち、
(1)カルボキシル基含有(メタ)アクリル系共重合樹脂と1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和基を有する化合物との反応により得られる感光性のカルボキシル基含有樹脂。
(2)1分子中に1個のエポキシ基と1個の不飽和二重結合を有する化合物と不飽和二重結合を有する化合物との共重合体に対し不飽和モノカルボン酸を反応させ、この反応により生成した第2級の水酸基に対し飽和又は不飽和多塩基酸無水物を反応させて得られる感光性のカルボキシル基含有樹脂。
(3)水酸基含有ポリマーに対し飽和又は不飽和多塩基酸無水物を反応させた後、この反応により生成したカルボン酸に対して1分子中に1個のエポキシ基と1個の不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られる感光性の水酸基及びカルボキシル基含有樹脂。
ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(以下、「BAPO」という。)としては、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−4−プロピルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジクロロベンゾイル)−1−ナフチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,5−ジメチルフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、(2,5,6−トリメチルベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等が挙げられる。中でもビス−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド(チバ・ジャパン(株)製、商品名;イルガキュア819)が入手しやすい。
モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(以下、「MAPO」という。)としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルフォスフィン酸メチルエステル、2−メチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ピバロイルフェニルフォスフィン酸イソプロピルエステル等が挙げられる。中でも2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(チバ・ジャパン(株)製、商品名;ダロキュアTPO)が入手しやすい。
光重合性モノマーとしては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート等のヒドロキシアルキルアクリレート類;エチレングリコール、メトキシテトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコールのモノ又はジアクリレート類;N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等のアクリルアミド類;N,N−ジメチルアミノエチルアクリレート等のアミノアルキルアクリレート類;ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリス−ヒドロキシエチルイソシアヌレート等の多価アルコール又はこれらのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物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あるいはプロピレンオキサイド付加物等のアクリレート類;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等のグリシジルエーテルのアクリレート類;メラミンアクリレート;及び/又は上記アクリレート類に対応するメタクリレート類等が挙げられる。
酸化チタンは、アナターゼ型酸化チタンもルチル型酸化チタンも用いることができるが、特にルチル型酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは、ルチル型酸化チタンと比較して紫外線領域と可視光領域の境界付近の反射率が高いため、白色度と反射率の点では白色顔料として望ましい。しかし、アナターゼ型酸化チタンは光触媒活性を有するため、この光活性によりソルダーレジスト組成物の樹脂の変色を引き起こすことがある。これに対しルチル型酸化チタンは、白色度はアナターゼ型酸化チタンと比較して若干劣るものの、光活性を殆ど有さないためにソルダーレジスト組成物の樹脂の劣化を抑えることができ、安定したソルダーレジストを得ることができる。
尚、アナターゼ型酸化チタンとしては、TA−100、TA−200、TA−300、TA−400、TA−500(富士チタン工業(株)製)、タイペークA−100、タイペークA−220、タイペークW−10(石原産業(株)製)、TITANIX JA−1、TITANIX JA−3、TITANIX JA−4、TITANIX JA−5(テイカ(株)製)、KRONOS KA−10、KRONOS KA−15、KRONOS KA−20、KRONOS KA−30(チタン工業(株)製)、A−100、A−100、A−100、SA−1、SA−1L(堺化学工業(株)製)等が挙げられる。
エポキシ化合物としては、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、トリグリシジルイソシアヌレート(日産化学工業(株)製のTEPIC−H(S−トリアジン環骨格面に対し3個のエポキシ基が同一方向に結合した構造をもつβ体)や、TEPIC(β体と、S−トリアジン環骨格面に対し1個のエポキシ基が他の2個のエポキシ基と異なる方向に結合した構造をもつα体との混合物)等)等の複素環式エポキシ樹脂、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、テトラグリシジルキシレノイルエタン樹脂等の希釈剤に難溶性のエポキシ樹脂や、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、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等の希釈剤に可溶性のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独で又は複数を組み合わせて用いることができる。
BAPOとMAPOを併用した組成物にチオキサントン系光重合増感剤を配合すると、当該組成物の光感度の向上という効果をより高めることができる。チオキサントン系光重合増感剤としては、チオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、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、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等が挙げられる。
ヒンダードアミン系光安定剤としては、チヌビン622LD、チヌビン144;CHIMASSORB 944LD、CHIMASSORB 119FL(以上いずれもチバ・ジャパン(株)製);MARK LA−57、LA−62、LA−67、LA−63、LA−68(以上いずれもアデカア−ガス化学(株)製);サノールLS−770、LS−765、LS−292、LS−2626、LS−1114、LS−744(以上いずれも三共ライフテック(株)製)等が挙げられる。
上記目的を有効に達成するため、分散剤の配合量は、酸化チタン100質量部に対して0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部とするのがよい。
次に、粘度調整した組成物を、回路形成されたプリント配線板に、スクリーン印刷法、カーテンコート法、スプレーコート法、又はロールコート法等の方法により塗布する。その後、プリント配線板に塗布した組成物に含まれる有機溶剤を70〜90℃の温度で揮発乾燥させて、塗膜を形成する。
その後、この塗膜に対し、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を行う。そして、露光後の当該塗膜の未露光部をアルカリ水溶液を用いて現像し、パターンを形成する。更にその後、当該パターンを100℃〜200℃の熱で熱硬化することにより、本発明のソルダーレジスト組成物を用いて形成するパターンを有するプリント配線板、即ち、本発明のプリント配線板を製造することができる。
また、上記塗膜の現像に用いる現像液としてのアルカリ水溶液は、0.5〜5質量%の炭酸ナトリウム水溶液が一般的であるが、他のアルカリ水溶液を使用することも可能である。他のアルカリ水溶液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、アンモニア、アミン類等のアルカリ水溶液が挙げられる。
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下ロート及び窒素導入管を備えた2リットルセパラブルフラスコに、溶媒(ジエチレングリコールジメチルエーテル)900g、及び重合開始剤(t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、日本油脂(株)製、商品名;パーブチルO)21.4gを加えて90℃に加熱した。加熱後、上記フラスコに、メタクリル酸309.9g、メタクリル酸メチル116.4g、ラクトン変性2−ヒドロキシエチルメタクリレート(ダイセル化学工業(株)製、商品名;プラクセルFM1)109.8g、及び重合開始剤(ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、日本油脂(株)製、商品名;パーロイルTCP)21.4gを3時間かけて滴下して加えた。更に当該混合物を6時間熟成することにより、カルボキシル基含有共重合樹脂を得た。尚、これらの反応は、窒素雰囲気下で行った。
表1の記載に従い各成分を配合したものを攪拌し、更にこれを3本ロールにて分散させてソルダーレジスト組成物(実施例1〜5、比較例1〜3)を作製した。尚、表1中の数字は、質量部を示す。
光重合開始剤2:2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド ダロキュアTPO(チバ・ジャパン(株)製)
光重合開始剤3:イルガキュア907(チバ・ジャパン(株)製)
光重合性モノマー:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
酸化チタン(ルチル型):CR−Super70(石原産業(株)製)
エポキシ化合物(ビフェニル型):YX−4000(ジャパンエポキシレジン(株)製)
増感剤:2,4−ジエチルチオキサントン カヤキュアDETX−S(日本化薬(株)製)
酸化防止剤:イルガノックス1010(チバ・ジャパン(株)製)
有機溶剤:カルビトールアセテート
消泡剤:シリコーンオイル KS−66(信越化学工業(株)製)
各ソルダーレジスト組成物を、その塗膜の膜厚が40μmとなるよう、100メッシュポリエステル(バイアス製)の版を使用して、スクリーン印刷法にてFR−4銅張り積層板(大きさ:100mm×150mm、厚さ:1.6mm)にベタ(基板全面)で印刷した。そして、当該FR−4銅張り積層板を熱風循環式乾燥炉にて乾燥(温度:80℃、時間:10分)させて上記各ソルダーレジスト組成物の塗膜を形成した。更に、当該各塗膜に上記と同様の方法で各ソルダーレジスト組成物を重ねて印刷し、熱風循環式乾燥炉にて乾燥(温度:80℃、時間:20分)させ、試験用塗膜を形成した。その後、プリント配線板用露光機HMW−680GW((株)オーク製作所製)を用い、80μm及び100μmのラインを描画させるマスクパターンを使用して、500mJ/cm2と700mJ/cm2の2条件の積算光量で上記試験用塗膜を紫外線露光した。更にその後、この露光した試験用塗膜について、1質量%の炭酸ナトリウム水溶液(温度:30℃)を現像液として、プリント配線板用現像機を用いて60秒間現像した。続いて、現像した各試験用塗膜について熱風循環式乾燥炉にて熱硬化(温度:150℃、時間:60分)を行い、各試験片を作製した。これらの試験片に残存しているライン幅を確認し、以下の評価方法を用いて解像性を評価した。その結果を表2に示す。
◎ 500mJ/cm2の露光条件で80μmのラインが残存しているもの
○ 700mJ/cm2の露光条件で80μmラインが残存しているもの
△ 700mJ/cm2の露光条件で100μmラインが残存しているが、現像時に膜減りが見られたもの
× 上記のいずれの条件でも100μmのラインが残存していないもの
実施例1〜5のソルダーレジスト組成物を、その塗膜の膜厚が40μmとなるよう、100メッシュポリエステル(バイアス製)の版を使用して、スクリーン印刷法にてFR−4銅張り積層板(大きさ:100mm×150mm、厚さ:1.6mm)にベタ(基板全面)でパターンを印刷した。そして、当該FR−4銅張り積層板を熱風循環式乾燥炉にて乾燥(温度:80℃、時間:30分)させて上記各ソルダーレジスト組成物の塗膜を形成した。更に、プリント配線板用露光機HMW−680GW((株)オーク製作所製)を用い、30mm角のネガパターンを残すように、700mJ/cm2の積算光量で上記各塗膜を紫外線露光した。その後、この露光した各塗膜について、1質量%の炭酸ナトリウム水溶液(温度:30℃)を現像液として、プリント配線板用現像機を用いて60秒間現像した。続いて、現像した各塗膜について熱風循環式乾燥炉にて熱硬化(温度:150℃、時間:60分)を行い、特性試験用の各試験片を作製した。
上記各試験片について、色彩色差計CR−400(コニカミノルタセンシング(株)製)を用いてXYZ表色系のY値及びL*a*b*表色系の各値を初期値として測定した。その後、コンベア型UV照射機QRM−2082−E−01((株)オーク製作所製)を用い、メタルハライドランプ、コールドミラー、80W/cm×3灯、コンベアスピード6.5m/分(積算光量1000mJ/cm2)の条件で、上記各試験片にUVを20回繰り返して照射した。更にその後、部品実装用のコンベア式加熱炉を用いて、当該各試験片を2回繰り返し加熱した。加熱後の各試験片について初期値と同様の条件にて色差を測定し、各試験片の劣化状態を評価した。また、目視でも当該各試験片を評価した。その結果を表3に示す。尚、上記加熱炉の温度は図1に示す。
実施例1〜5について、(2)と同様の方法で作製した各試験片に、ロジン系フラックスを塗布して、260℃のはんだ槽で10秒間フローさせた。その後、当該各試験片をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで洗浄し、乾燥させた。その後、乾燥させた各試験片についてセロハン粘着テープによるピールテストを行い、硬化塗膜(以下、本実施例では「塗膜」という。)の剥がれについて以下の評価方法を用いて評価した。その結果を表4に示す。
○ 塗膜の剥がれや変色なし
× 塗膜の剥がれや変色あり
(4)耐溶剤性
実施例1〜5について、(2)と同様の方法で作製した各試験片を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに30分間浸漬し、乾燥させた。その後、乾燥させた各試験片についてセロハン粘着テープによるピールテストを行い、塗膜の剥がれと変色について以下の評価方法を用いて評価した。その結果を表4に示す。
○ 塗膜の剥がれや変色がなかった
× 塗膜の剥がれや変色があった
(5)鉛筆硬度試験
実施例1〜5について、(2)と同様の方法で作製した各試験片に、芯の先が平らになるように研がれたBから9Hの鉛筆を約45°の角度で押し付けて塗膜の剥がれが生じない鉛筆の硬さを記録し、以下の評価方法を用いて評価した。その結果を表4に示す。
○・・・塗膜の剥がれや変色なし
×・・・塗膜の剥がれや変色あり
(6)絶縁抵抗試験
実施例1〜5について、FR−4銅張り積層板の代わりに、IPC B−25テストパターンのクシ型電極Bクーポンを用い、それ以外は(2)と同様の条件及び方法にて試験片を作製した。この各試験片に、DC500Vのバイアスを印加し、絶縁抵抗値を測定した。その結果を表4に示す。
Claims (8)
- 1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂と、
ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、
モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、
光重合性モノマーと、
酸化チタンと、
エポキシ化合物と、
有機溶剤とを含むことを特徴とするソルダーレジスト組成物。 - 酸化チタンがルチル型酸化チタンであることを特徴とする請求項1に記載のソルダーレジスト組成物。
- チオキサントン系光重合増感剤を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のソルダーレジスト組成物。
- 酸化防止剤を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のソルダーレジスト組成物。
- 1分子内にエチレン性不飽和基とカルボキシル基を含む樹脂がカルボキシル基含有(メタ)アクリル系共重合樹脂と1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和基を有する化合物との反応により得られるカルボキシル基を有する共重合系樹脂であることを特徴とする請求項1に記載のソルダーレジスト組成物。
- 1分子中にオキシラン環とエチレン性不飽和基を有する化合物が脂肪族重合性モノマーから生成される化合物であることを特徴とする請求項5に記載のソルダーレジスト組成物。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載のソルダーレジスト組成物を用いて形成するソルダーレジストを有するプリント配線板。
- エチレン性不飽和基を含む反応物と、
ビスアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、
モノアシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤と、
酸化チタンと、
エポキシ化合物とカルボキシル基との反応物とを含むことを特徴とするプリント配線板に形成されたソルダーレジスト。
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