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JP4999685B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Description

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、最大波長が350〜420nmのレーザー発振光源によって硬化し得る光硬化性・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。
電子機器のプリント配線板の最外層には、ソルダーレジスト膜が形成されている。ソルダーレジストとは、プリント配線板の表面を覆い、はんだによる被覆や部品実装の際、回路表面に不必要なはんだが付着してしまう事を防ぐ保護コーティング材である。さらに永久保護マスクとして、プリント配線板の導体回路を湿度やほこりなどから保護すると同時に、電気的トラブルから回路を守る絶縁体機能があり、耐薬品性、耐熱性に優れ、はんだ付けをする際の高熱や金めっきにも耐えられる保護皮膜である。ソルダーレジストの形成方法としては、一般的に、基板上に光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の塗膜を形成し、これに活性エネルギー線を所定の露光パターンが形成されたフォトマスクを介して照射することによりパターンを形成するフォトリソグラフィー法が用いられている。
近年、省資源あるいは省エネルギーといった環境を配慮したフォトリソグラフィー法として、レーザー光を光源とした直接描画方式(レーザーダイレクトイメージング)が実用化されている。直接描画装置とは、レーザー光に感光する光硬化性樹脂組成物の膜がすでに形成されたプリント基板に、パターンデータに従って高速に直接レーザー光を描画する装置である。この装置は、マスクパターンを必要としないことが特長であり、製造工程の短縮とコストの大幅な削減が可能となり、多品種小ロット、短納期に適した手法である。
直接描画装置は、従来のマスクパターン露光のような露光部全面を同時に露光することができないため、露光部、未露光部を選択してレーザーのシャッターをオン・オフして順々に露光している。そのため、従来のマスクパターン露光と同等の露光時間を得るためには高速で露光する必要がある。さらには、従来のマスクパターン露光に使用されている光源はメタルハライドランプ等の波長が300〜500nmと広いものであるのに対して、直接描画装置の場合、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、一般的に、光源には半導体レーザーが用いられ、その波長としては350〜370nm付近あるいは400〜420nm付近を使用されることが多い。
しかしながら、従来のソルダーレジストを、波長350〜370nmあるいは400〜420nmの直接描画装置を用いて露光しても、ソルダーレジストに求められる耐熱性や絶縁性を得ることができる塗膜を形成できない。その理由としては、従来のソルダーレジストに添加されている光重合開始剤は、ベンジル、ベンゾインエーテル、ミヒラーケトン、アントラキノン、アクリジン、フェナジン、ベンゾフェノンや、α−アセトフェノン系開始剤が用いられており、これらは、350〜370nmあるいは400〜420nmの波長の光に対する吸収が低く、単一波長光線のみでは光重合開始能力が充分でなく、非常に多くの露光時間を必要としていたことが挙げられる。従って、従来の光重合開始剤を含有する光硬化性組成物は、その応用範囲が著しく限定されていた。
そこで、単一波長光線のみでも高い光重合能力を発揮することができる光重合開始剤や、その光重合開始剤を用いた組成物の提案がなされてきた(例えば、特開2001−235858号公報、国際公開WO02/096969公報参照)。しかしながら、これらの技術は、確かに単一波長光線のみでも充分な光重合能力を発揮することができるが、深部硬化性と表面硬化性が同時に得られず、さらには、熱処理後に回路上での光重合開始剤の失活が原因で感度が著しく低下し、銅回路上で剥離が生じる可能性があるという問題があった。
また、レーザー光による直描画像形成は、一般に大気雰囲気下で行われるために酸素による反応阻害が起き易く、そのため、露光後に不要部分を取り除く現像工程で、必要な部分のレジストの表面部が取り除かれてしまい、結果として光沢不良を引き起こし易いという問題がある。さらに、プリント配線板の保護が目的のソルダーレジストにおいて、光沢の不良は外観の不良という問題だけでなく、本来反応すべき部分の反応が充分でないためにその皮膜の表面は耐薬品性が悪く、さらには電気特性も劣るという問題も引き起こしていた。
本発明は、350〜420nmのレーザー光に対して高い光重合能力を発揮できると共に、充分な深部硬化性が得られ、さらに熱安定性が優れた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物であって、特に、ソルダーレジスト用途として、また、350〜420nmのレーザー光による直接描画に用いるのに好適な光硬化性・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パターン形成されたプリント配線板を提供することを目的としている。
前記目的を達成するために、本発明によれば、(A)カルボキシル基含有樹脂、(B)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、(C)下記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)及び/又は下記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有する希アルカリ溶液により現像可能な組成物であって、その乾燥塗膜の波長355nm又は405nmの少なくともいずれかにおける吸光度が、厚さ25μm当り0.3〜1.5であり、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光硬化性・熱硬化性樹脂組成物が提供される。
(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し、R、Rは、炭素数1〜12のアルキル基又はアリールアルキル基を表わし、R、Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はRとRが結合した炭素数4の環状アルキルエーテル基を表わし、R、Rは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アリール基、ハロゲン原子、アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されたアリール基、又はいずれか一方が炭素数1〜20のアシル基を表わす。)
前記一般式(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(B)と組み合わせて、前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)、又は前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)のいずれを用いるかによってレーザー光に対する吸収波長が異なる。前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)を用いた場合、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、最大波長が350〜370nmのレーザー発振光源によって硬化可能であり、一方、前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)を用いた場合、最大波長が400〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能である。また、これらの両方を用いることにより、最大波長が350〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能となる。
従って、本発明の一つの特定の態様においては、(A)カルボキシル基含有樹脂、(B)前記一般式(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、(C−1)前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有する希アルカリ溶液により現像可能な組成物であって、その乾燥塗膜の波長355nmにおける吸光度が、厚さ25μm当り0.3〜1.5であり、最大波長が350〜370nmのレーザー発振光源によって硬化可能である光硬化性・熱硬化性樹脂組成物が提供される。
また、本発明の別の特定の態様においては、(A)カルボキシル基含有樹脂、(B)前記一般式(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、(C−2)前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有する希アルカリ溶液により現像可能な組成物であって、その乾燥塗膜の波長405nmにおける吸光度が、厚さ25μm当り0.3〜1.5であり、最大波長が400〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能である光硬化性・熱硬化性樹脂組成物が提供される。
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、前記したような光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を波長が350〜420nmのレーザー光によって光硬化し、あるいはさらに熱硬化して得られる硬化物、及び該硬化物のパターン皮膜を形成してなるプリント配線板が提供される。
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、深部硬化性が優れ、波長が350〜420nmのレーザー発振光源により、ハレーション、アンダーカットの無いパターン形成が可能であり、レーザーダイレクトイメージング用ソルダーレジストとして用いることが可能となる。
さらに、このようなレーザーダイレクトイメージング用ソルダーレジストを用いることにより、ネガパターンが不要になり、プリント配線板の初期生産性の向上、低コスト化に貢献できる。
また、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、深部硬化性に優れ、高感度で高解像性であることから、信頼性の高いプリント配線板を提供することが可能となる。
露光・現像によって得られた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物のパターン皮膜の断面形状の模式図である。
1:基板
2:パターン皮膜
L:ライン幅の設計値
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、(A)カルボキシル基含有樹脂、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有す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において、光重合開始剤として、(B)前記一般式(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と、(C)前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)及び/又は前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)とを組み合わせて用いた場合、350〜420nmのレーザー光に対して高い光重合能力を発揮できると共に、充分な深部硬化性が得られ、さらに熱安定性に優れた組成物が得られることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。尚、前記一般式(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と組み合わせて、前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)、又は前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)のいずれを用いるかによって、レーザー光に対する吸収波長が異なる。前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)を用いた場合、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、最大波長が350〜370nmのレーザー発振光源によって硬化可能であり、一方、前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)を用いた場合、最大波長が400〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能である。また、これらの両方を用いることにより、最大波長が350〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能となる。さらに、前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)又は前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)のいずれかを用いた場合でも、他の光重合開始剤や光開始助剤を添加することにより、レーザー光に対する吸収波長を調整でき、特に前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)を用いた場合、チオキサントン系光重合開始剤を添加することにより、レーザー光に対する吸収波長を調整し、最大波長が350〜370nmのレーザー発振光源によって硬化可能となる。
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カルボキシル基含有樹脂(A)としては、分子中にカルボキシル基を有する公知慣用の樹脂化合物が使用できる。さらに分子中にエチレン性不飽和二重結合を有するカルボキシル基含有感光性樹脂(A’)が、光硬化性や耐現像性の面からより好ましい。
カルボキシル基含有樹脂の具体例としては、下記に列挙するような樹脂が挙げられる。
(1)(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共重合樹脂、
(2)(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感光性のカルボキシル基含有共重合樹脂、
(3)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)アクリレート等のエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物との共重合体に、(メタ)アクリル酸などの不飽和カルボン酸を反応させ、生成した二級の水酸基に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共重合樹脂、
(4)無水マレイン酸などの不飽和二重結合を有する酸無水物と、それ以外の不飽和二重結合を有する化合物との共重合体に、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基と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カルボキシル基含有共重合樹脂、
(5)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、
(6)ポリビニルアルコー誘導体などの水酸基含有ポリマーに、飽和又は不飽和多塩基酸無水物を反応させた後、生成したカルボン酸に一分子中にエポキシ基と不飽和二重結合を有する化合物を反応させて得られる水酸基及びカルボキシル基を含有する感光性樹脂、
(7)多官能エポキシ化合物と、不飽和モノカルボン酸と、一分子中に少なくとも1個のアルコール性水酸基と、エポキシ基と反応するアルコール性水酸基以外の1個の反応性基を有する化合物との反応生成物に、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、
(8)一分子中に少なくとも2個のオキセタン環を有する多官能オキセタン化合物に不飽和モノカルボン酸を反応させ、得られた変性オキセタン樹脂中の第一級水酸基に対して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、及び
(9)多官能エポキシ樹脂に不飽和モノカルボン酸を反応させた後、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に、さらに、分子中に1個のオキシラン環と1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ない。
これらの例示の中でも好ましいものとしては、上記(2)、(5)、(7)、(9)のカルボキシル基含有樹脂であり、特に上記(9)のカルボキシル基含有感光性樹脂が、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あり、他の類似の表現についても同様である。
上記のようなカルボキシル基含有樹脂(A)は、バックボーン・ポリマーの側鎖に多数の遊離のカルボキシル基を有するため、希アルカリ水溶液による現像が可能になる。
また、上記カルボキシル基含有樹脂(A)の酸価は、40〜200mgKOH/gの範囲が望ましく、より好ましくは45〜120mgKOH/gの範囲である。カルボキシル基含有樹脂の酸価が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、上記カルボキシル基含有樹脂(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、基板への塗布、乾燥後のタックフリー性能が劣ることがあり、また、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。
このようなカルボキシル基含有樹脂(A)の配合量は、全組成物の20〜60質量%の範囲が望ましく、好ましくは30〜50質量%である。カルボキシル基含有樹脂(A)の配合量が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、組成物の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。
本願発明に用いられるオキシムエステル系光重合開始剤(B)は、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であり、例えば、前記特開2001−235858号公報に記載されているものなどが挙げられる。
(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。)
このようなオキシムエステル系光重合開始剤(B)で好ましいものとしては、下記式(IV)で表わされる2−(アセチルオキシイミノメチル)チオキサンテン−9−オンであり、市販品としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のCGI−325が挙げられる。
さらに、下記式(V)で表される
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 商品名 イルガキュアーOXE01や、下記式(VI)で表される
エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 商品名 イルガキュアーOXE02などが好適に使用できる。
このようなオキシムエステル系光重合開始剤(B)を含む光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、単独でプリント配線板などの銅上に塗布した場合、銅との界面で銅原子と仮乾燥時の熱で反応し、光重合開始剤としての機能が失活する(銅上で加熱すると光重合せず、また熱安定性が劣る。)という問題がある。そのため、本発明では、前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)及び/又は前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)と併用する必要がある。
このようなオキシムエステル系光重合開始剤(B)の配合量としては、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、0.01〜10質量部の割合が望ましく、好ましくは0.01〜5質量部の割合である。オキシムエステル系光重合開始剤(B)の配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し0.01質量部未満であると、350〜420nmの波長領域の光による感光性成分(前記(A)成分として例示したカルボキシル基含有感光性樹脂や、後述する分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(D))の硬化が充分でなく、硬化皮膜の吸湿性が高くなってPCT耐性が低下し易くなり、また、はんだ耐熱性や耐無電解めっき性も低くなり易い。一方、オキシムエステル系光重合開始剤(B)の配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し20質量部を超えると、塗膜の現像性や硬化皮膜の耐無電解めっき性が悪くなり、またPCT耐性も劣ったものとなる傾向を示す。
本発明に用いられる下記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)としては、例えば、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)−ブタン−1−オン、N,N−ジメチルアミノアセトフェノンなどが挙げられる。市販品としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製のイルガキュアー907、イルガキュアー369などが挙げられる。
(式中、R、Rは、炭素数1〜12のアルキル基又はアリールアルキル基を表わし、R、Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はRとRが結合した炭素数4の環状アルキルエーテル基を表わす。)
このようなアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)は、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)の重合を阻害することなく、さらに、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)が、銅との界面で失活した時の光硬化性を補うことにより、銅上でも、充分な光硬化性を与えることができる。
このようなアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)の配合量としては、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、0.1〜30質量部の割合が望ましく、好ましくは0.5〜15質量部の割合である。アミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)の配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し0.1質量部未満であると、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の銅上での光硬化性が不足し、塗膜が剥離したり、耐薬品性等の塗膜特性が低下するので、好ましくない。一方、アミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)の配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し30質量部を超えると、アミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)の光吸収により、深部硬化性が低下するので、好ましくない。
本発明に用いられる下記一般式(III)で示される構造を持つホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)としては、例えば、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、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、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などが挙げられる。
(式中、R、Rは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アリール基、ハロゲン原子、アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されたアリール基、又はいずれか一方が炭素数1〜20のアシル基(好ましくは、炭素数2〜12のアルキル基を有するベンゾイル基)を表わす。)
このようなホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)は、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)の重合を阻害することなく、さらに、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)が、銅との界面で失活した時の光硬化性を補うことにより、銅上でも、充分な光硬化性を与えることができる。
このようなホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)の配合量としては、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、0.05〜20質量部の割合が望ましく、好ましくは0.1〜10質量部の割合である。ホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)の配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し20質量部を超えた場合、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の厚膜での光硬化性が低下したり、製品のコストアップに繋がるので、好ましくない。
また、前記一般式(I)で表わされるオキシム系光重合開始剤(B)の配合量は、前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)や前記一般式(III)で表わされるホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)の配合量より少ないことが、高感度で厚膜硬化性を得るために、好ましい。
尚、前記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)は、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)が銅箔上で失活することに対して有効に作用するが、単独では、400〜420nmのレーザー光に対して吸収波長を持たないため、前記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)の方が有効に作用する。このように、400〜420nmのレーザー光に対しては、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)と上記ホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)を併用することが好ましい。さらに、アミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)を併用することが、表面硬化性等の面からより好ましい。これらアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)とホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)を組み合わせて用いる場合、その比率は特に限定されるものではないが、用いるレーザー光の波長域における乾燥塗膜25μm当たりの吸光度が、0.3〜1.5となるように、配合することが好ましい。
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、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−t−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−イソプロピルチオキサントン、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、4−ベンゾイルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−エチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4’−プロピルジフェニルスルフィド等のベンゾフェノン類又はキサントン類;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等のホスフィンオキサイド類などの公知慣用の光重合開始剤を、前記光重合開始剤(B)及び(C−1)及び/又は(C−2)と併用してもよい。特に、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−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤を併用することが、深部硬化性の面から好ましい。
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(保土谷化学工業社製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350〜420nm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。ここで特に好ましいのは、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン(保土谷化学工業社製EAB)である。
このような光重合開始剤及び光開始助剤の配合量は、前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)及びアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)及び/又はホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)との総量が、前記カルボキシル基含有有樹脂(A)100質量部に対して、35質量部以下となる範囲であり、さらに、後述の着色顔料を含んだ組成物において、その乾燥塗膜の波長355nm又は405nmにおける吸光度が、厚さ25μm当り、0.3〜1.5、より好ましくは0.5〜1.2となる範囲であることが好ましい。上記範囲より多い場合、これらの光吸収により、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の深部硬化性が低下し易く、また上記範囲より小さい場合、表面硬化が劣ったり、ハレーションし易くなるので好ましくない。
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(D)は、活性エネルギー線照射により、光硬化して、前記カルボキシル基含有樹脂(A)を、アルカリ水溶液に不溶化し、又は不溶化を助けるものである。このような化合物の具体例としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピ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、N,N−ジメチルアミノプロピ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、N,N−ジメチルアミノプロピ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等のグリシジルエーテルのアクリレート類;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等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等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等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、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の乾燥塗膜の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。
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(D)の配合量は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、5〜100質量部の割合が望ましく、より好ましくは1〜70質量部の割合である。前記配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し5質量部未満の場合、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の光硬化性が低下し、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。
本発明に使用されるフィラー(E)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、前述した分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(D)や後述する多官能エポキシ化合物(F−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。
これらのフィラー(E)は、単独で又は2種以上配合することができ、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ができる。
これらフィラー(E)の配合量は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対して、0.1〜200質量部、より好ましくは、1〜100質量部の割合である。前記フィラー(E)の配合量が、前記カルボキシル基含有樹脂(A)100質量部に対し0.1質量部未満の場合、得られる光硬化性・熱硬化性樹脂組成物のはんだ耐熱、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、200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。
本発明に用いられる熱硬化性成分(F)としては、メラミン樹脂、ベンゾクアナミン樹脂等のアミノ樹脂、ブロックイソシアネート化合物、シクロカーボネート化合物、多官能エポキシ化合物、多官能オキセタン化合物、エピスルフィド樹脂などの公知慣用の熱硬化性樹脂が使用できる。これらの中でも、多官能エポキシ化合物(F−1)、多官能オキセタン化合物(F−2)、エピスルフィド樹脂などの分子中に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称する。)が、特に好ましい。
前記多官能性エポキシ化合物(F−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。
前記多官能オキセタン化合物(F−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。
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。
このような環状(チオ)エーテル化合物の配合量は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基1当量に対して、環状(チオ)エーテル基が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)エーテル化合物の配合量が、上記範囲より少ない場合、カルボキシル基が残り、硬化皮膜の耐熱性、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)エーテル基が残存することにより、硬化皮膜の強度などが低下するので、好ましくない。
上記環状(チオ)エーテル化合物を使用する場合、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−CAT3503N、U−CAT3502T(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)などが挙げられる。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−4,6−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。
熱硬化触媒の配合量は通常の量的割合で充分であり、例えば前記カルボキシル基含有樹脂(A)又は環状(チオ)エーテル化合物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。
さらに、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、前記カルボキシル基含有樹脂(A)の合成や組成物の調製のため、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られる。より具体的な例としては、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が挙げられる。
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。
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密着性付与剤や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。
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。
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(赤外線加熱炉)、ホットプレート、コンベクションオーブンなどを用いることができ、蒸気による空気加熱方式の熱源を備えたものを用いて乾燥機内の熱風を向流接触せしめる方法や、ノズルより支持体に吹き付ける方式など、各種方式を採用することができる。
その後、得られた塗膜に対し、露光(活性エネルギー線の照射)を行うことにより、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。
露光は、レーザー光線等により所定のパターン通りに直接描画して行うことができるが、接触式(又は非接触方式)により、所定の露光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することもできる。
次いで、レーザー光線等により直接描画して露光した場合にはそのままの状態で(又は、フォトマスクを用いた場合にはそれを取り除いた後)、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)により現像することにより、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、前記カルボキシル基含有樹脂(A)のカルボキシル基と、環状(チオ)エーテル化合物などの熱硬化性成分(F)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皮膜を形成することができる。
上記基材としては、紙−フェノール樹脂複合材、紙−エポキシ樹脂複合材、ガラス布−エポキシ樹脂複合材、ガラス−ポリイミド複合材、ガラス布/不繊布−エポキシ樹脂複合材、ガラス布/紙−エポキシ樹脂複合材、合成繊維−エポキシ樹脂複合材、フッ素樹脂・ポリエチレン・PPO・シアネートエステル複合材等の高周波回路用銅張積層版等に用いられる各種材質を用いた全てのグレード(FR−4等)の銅張積層版や、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。
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350〜420nm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5〜200mJ/cm、好ましくは5〜100mJ/cm、さらに好ましくは5〜50mJ/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、例えば日本オルボテック社製、日立ビア社製、ペンタックス社製等のものを使用することができ、最大波長が350〜420nmのレーザー光を発振する装置であればいずれの装置を用いてもよい。
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。現像液中のアルカリの濃度は概ね0.1〜5wt%であればよい。
上記活性エネルギー線の照射光源としては、各種レーザー光線の他、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプなどが適当である。その他、電子線、α線、β線、γ線、X線中性子線なども利用可能である。
以下に実施例及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。
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(日本化薬(株)製、EOCN−104S、軟化点92℃、エポキシ当量220)660g、カルビトールアセテート421.3g、及びソルベントナフサ180.6gを導入し、90℃に加熱・攪拌し、溶解した。次に、この樹脂溶液を一旦60℃まで冷却し、アクリル酸216g、トリフェニルホスフィン4.0g、メチルハイドロキノン1.3gを加えて、100℃で12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241.7gを仕込み、90℃に加熱し、6時間反応させた。これにより、酸価50mgKOH/g、二重結合当量(不飽和基1モル当りの樹脂のg重量)400、重量平均分子量7,000のカルボキシル基含有樹脂(A)の溶液を得た。以下、このカルボキシル基含有樹脂の溶液を、A−1ワニスと称す。
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、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215、1分子中に平均して6個のフェノール核を有する)430g及びアクリル酸144g(2モル)を仕込んだ。この反応混合物を撹拌しつつ120℃まで加熱し、120℃を保ったまま10時間反応を続けた。いったん反応生成物を室温まで冷却し、無水コハク酸190g(1.9モル)を加え、80℃に加熱して4時間反応させた。ふたたび、この反応生成物を室温まで冷却した。この生成物固形分の酸価は、139mgKOH/gであった。
この溶液にグリシジルメタクリレート85.2g(0.6モル)及びプロピレングリコールメチルエーテルアセテート45.9gを加え、撹拌しつつ110℃まで加熱し、110℃を保ったまま6時間反応を続けた。この反応生成物を室温まで冷却したところ、粘調な溶液が得られた。このようにして、不揮発分65質量%、固形分酸価86mgKOH/gのカルボキシル基含有樹脂(A)の溶液を得た。以下、このカルボキシル基含有樹脂の溶液を、A−2ワニスと称す。
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。得られた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(D)であるエポキシウレタンアクリレートワニスを、以下D−1ワニスと称す。
実施例1〜及び比較例1〜3
上記合成例1〜3の樹脂溶液を用い、表1に示す種々の成分と共に表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、各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた各光硬化性・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。
性能評価:
<深部硬化性>
ライン/スペースが300/300、銅厚35μmの回路パターン基板をバフロール研磨後、水洗し、乾燥した後、これに、以上のようにして調製した実施例1〜及び比較例1〜3の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物をスクリーン印刷法により塗布し、80℃の熱風循環式乾燥炉で30分間乾燥させた。乾燥後、最大波長350〜370nmの半導体レーザーを搭載した直接描画装置を用いて露光した。露光パターンは、スペース部に20/30/40/50/60/70/80/90/100μmのラインを描画させるパターンを使用した。露光量は感光性樹脂組成物上40mJ/cmとなるように活性エネルギー線を照射した。露光後、30℃の1wt%炭酸ナトリウム水溶液により現像を行って未露光部を除去することにより、パターンを形成し、次いで150℃×60分の熱硬化をすることにより硬化塗膜を得た。
得られた光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の硬化塗膜の最小残存ラインを、200倍に調整した光学顕微鏡を用いてカウントした。また、ライン中央部を切断し、鏡面仕上げを行った後、1000倍に調整した光学顕微鏡を用いて硬化塗膜の最小残存ラインの上部径、下部径、及び膜厚を測長した。評価基準は最小残存ラインが小さい場合ほど、さらに下部径が設計値に近いほど深部硬化性が良好とした。その評価結果を表2に示す。
<断面形状>
ライン/スペースが300/300、銅厚50μmの回路パターン基板をバフロール研磨後、水洗し、乾燥した後、これに、前記実施例1〜及び比較例1〜3の各光硬化性・熱硬化性の樹脂組成物をスクリーン印刷法により塗布し、80℃の熱風循環式乾燥炉で30分間乾燥させた。乾燥後、波長350〜370nmの半導体レーザーを搭載した直接描画装置を用いて露光した。露光パターンは、スペース部に20/30/40/50/60/70/80/90/100μmのラインを描画させるパターンを使用した。露光量は、上記最適露光量評価によって得られた露光量とした。露光後、1wt%炭酸ナトリウム水溶液により現像を行って未露光部を除去することにより、パターンを形成し、次いで高圧水銀灯で1000mJ/cmの紫外線照射後、150℃×60分の熱硬化をすることにより硬化塗膜を得た。硬化塗膜の設計値100μmライン部のクロスセクションを観察した。
この断面形状を、図1に記載した模式図のように、図1の(A)〜(E)に対応するA〜Eの5段階に別けて評価した。図1(A)〜(E)は、以下のような現象が発生した時の模式図を示す。特に、A評価の場合、基板1上に形成したパターン皮膜2のライン幅の設計値Lからのずれが、ライン上部、下部共に5μm以内のものとした。その結果を表2に示す。
A評価:設計幅通りの理想状態(図1(A)に示す状態)
B評価:耐現像性不足等によるライン上部のライン幅減少発生(図1(B)に示す状態)
C評価:アンダーカット状態(図1(C)に示す状態)
D評価:ハレーション等によるライン下部の線太り発生(図1(D)に示す状態)
E評価:ライン上部の線太りとアンダーカットが発生(図1(E)に示す状態)
<表面硬化性>
ライン/スペースが300/300、銅厚35μmの回路パターン基板をバフロール研磨後、水洗し、乾燥した後、これに、前記実施例1〜及び比較例1〜3の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物をスクリーン印刷法により塗布し、80℃の熱風循環式乾燥炉で60分間乾燥させた。その後、最大波長350〜370nmの半導体レーザーを搭載した直接描画装置を用いて露光した。露光パターンは全面露光パターンを使用した。露光量は感光性樹脂組成物上40mJ/cmとなるように活性エネルギー線を照射した。露光後、現像(30℃、スプレー圧0.2MPa、1wt%炭酸ナトリウム水溶液)を60秒行って未露光部を除去することにより、パターンを形成し、次いで150℃×60分の熱硬化をすることにより硬化塗膜を得た。
このようにして得られた硬化塗膜の表面硬化性は、光沢度計マイクロトリグロス(ビッグガードナー社製)を用いて60°の光沢度について評価した。評価基準は、現像後の光沢度50以上を良好、光沢度50未満を不良とした。その評価結果を表2に示す。
<熱安定性>
上記<表面硬化性>の評価方法と同様にして銅回路パターン基板上に前記実施例1〜及び比較例1〜3の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の硬化塗膜を形成し、この硬化塗膜の剥離の有無を、1000倍に調整した光学顕微鏡を用いて確認した。評価基準は、剥離が発生していない場合を良好、大きさと個数に限らず剥離が発生した場合を不良とした。その評価結果を表2に示す。
<吸光度>
吸光度の測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製 Ubest−V−570DS)、及び積分球装置(日本分光株式会社製 ISN−470)を使用した。
実施例1〜及び比較例1〜3の各光硬化性・熱硬化性の樹脂組成物をガラス板にアプリケーターで塗布した後、熱風循環式乾燥炉を用いて80℃で30分乾燥し、光硬化性・熱硬化性樹脂組成物の乾燥塗膜をガラス板上に作製した。
紫外可視分光光度計及び積分球装置を用いて、光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を塗布したガラス板と同一のガラス板で、500〜300nmにおける吸光度ベースラインを測定した。一方、作製した乾燥塗膜付きガラス板の吸光度を測定し、上記ベースラインに基づき乾燥塗膜自体の吸光度を算出し、目的の光の波長355nmにおける吸光度を得た。塗布膜厚のずれによる吸光度のずれを防ぐため、この作業をアプリケーターによる塗布厚を4段階に変えて行い、塗布厚と355nmにおける吸光度のグラフを作成し、その近似式から膜厚25μmの乾燥塗膜の吸光度を算出して、それぞれの吸光度とした。
その評価結果を表2に示す。
上記表2に示す結果からわかるように、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、350〜370nmのレーザー光に対して高い光重合能力を発揮できると共に、充分な深部硬化性が得られ、さらに表面硬化性と熱安定性が優れていた。
尚、実施例1〜の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物、及び実施例1〜から熱硬化性成分(F−1−1)、(F−1−2)を除いた光硬化性樹脂組成物を作製し、表面硬化性の評価と同様に硬化して、評価基板を作製した。この評価基板を、260℃のはんだ槽に、10秒間浸漬後、セロハン粘着テープによるピーリング試験を行なった結果、実施例1〜では問題なかったが、実施例1〜から熱硬化性成分(F−1−1)、(F−1−2)を除いた光硬化性樹脂組成物では、膨れと剥がれを生じ、ソルダーレジストとして必要な耐熱性を持たないことが判った。
実施例1012及び比較例
上記合成例1〜3の樹脂溶液を用い、表3に示す種々の成分と共に表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、各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた各光硬化性・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。
性能評価:
<深部硬化性>
このようにして調製した実施例1012及び比較例の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を用い、露光を最大波長355nmと405nmのそれぞれの半導体レーザーを搭載した直接描画装置を用いて行った以外は、前記<深部硬化性>の評価方法と同様にして、硬化塗膜の深部硬化性を評価した。その評価結果を表4に示す。
<表面硬化性>
前記実施例1012及び比較例の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を用い、露光を最大波長355nmと405nmのそれぞれの半導体レーザーを搭載した直接描画装置を用いて行った以外は、前記<表面硬化性>の評価方法と同様にして、硬化塗膜の表面硬化性を評価した。その評価結果を表4に示す。
<熱安定性>
前記実施例1012及び比較例の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記<熱安定性>の評価方法と同様にして、硬化塗膜の剥離の有無を評価した。その評価結果を表4に示す。
上記表4に示す結果からわかるように、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、350nm〜420nmのレーザー光に対して高い光重合能力を発揮できると共に、充分な深部硬化性が得られ、さらに表面硬化性と熱安定性が優れていた。
上記実施例1012の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物について、半導体レーザーを搭載した直接描画装置からメタルハライドランプ搭載の接触露光機(ORC社製のGW20)に変えて、前記と同様の特性評価を行った。
その結果を表5に示す。
上記表5に示す結果からわかるように、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、表4の深部硬化性と比較して、メタルハライドランプの場合、上部幅と下部幅の差が大きく、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物が、レーザー光による直接描画装置に適していることが判る。
実施例1320及び比較例
上記合成例1〜3の樹脂溶液を用い、表6に示す種々の成分と共に表6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、各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を調製した。ここで、得られた各光硬化性・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。
性能評価:
<表面硬化性>
前記実施例1320及び比較例の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を用い、露光を最大波長400〜420nmの青紫レーザーを搭載した直接描画装置を用いて行った以外は、前記<表面硬化性>の評価方法と同様にして、硬化塗膜の表面硬化性を評価した。その評価結果を表7に示す。
<断面形状>
前記実施例1320及び比較例の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を用い、露光を波長405nmの青紫レーザーを搭載した直接描画装置を用いて行った以外は、前記<断面形状>の評価方法と同様にして、硬化塗膜の断面形状を評価した。その評価結果を表7に示す。
<熱安定性>
前記実施例1320及び比較例の各光硬化性・熱硬化性樹脂組成物を用いた以外は、前記<熱安定性>の評価方法と同様にして、硬化塗膜の剥離の有無を評価した。その評価結果を表7に示す。
<吸光度>
吸光度の測定には、紫外可視分光光度計(日本分光株式会社製 Ubest−V−570DS)及び積分球装置(日本分光株式会社製 ISN−470)を使用した。
前記実施例1320及び比較例の各光硬化性・熱硬化性の樹脂組成物をガラス板にアプリケーターで塗布した後、熱風循環式乾燥炉を用いて80℃で30分乾燥し、光硬化性・熱硬化性の樹脂組成物の乾燥塗膜をガラス板上に作製した。
紫外可視分光光度計及び積分球装置を用いて、光硬化性・熱硬化性の樹脂組成物を塗布したガラス板と同一のガラス板で、500〜300nmにおける吸光度ベースラインを測定した。一方、作製した乾燥塗膜付きガラス板の吸光度を測定し、上記ベースラインに基づき、乾燥塗膜自体の吸光度を算出し、目的の光の波長405nmにおける吸光度を得た。塗布膜厚のずれによる吸光度のずれを防ぐため、この作業をアプリケーターによる塗布厚を4段階に変えて行い、塗布厚と405nmにおける吸光度のグラフを作成し、その近似式から膜厚25μmの乾燥塗膜の吸光度を算出して、それぞれの吸光度とした。
その評価結果を表7に示す。
上記表7に示す結果からわかるように、本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、400〜420nmのレーザー光に対して高い光重合能力を発揮できると共に、充分な深部硬化性が得られ、さらに表面硬化性と熱安定性が優れていた。
本発明の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物は、深部硬化性が優れ、波長が350〜420nmのレーザー発振光源により、ハレーション、アンダーカットの無いパターン形成が可能であり、レーザーダイレクトイメージング用レジスト材料として用いることができ、プリント配線板等の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る。

Claims (13)

  1. (A)カルボキシル基含有樹脂、(B)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、(C)下記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤(C−1)及び/又は下記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤(C−2)、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有する希アルカリ溶液により現像可能な組成物であって、その乾燥塗膜の波長355nm又は405nmの少なくともいずれかにおける吸光度が、厚さ25μm当り0.3〜1.5であり、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光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
    (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し、R、Rは、炭素数1〜12のアルキル基又はアリールアルキル基を表わし、R、Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はRとRが結合した炭素数4の環状アルキルエーテル基を表わし、R、Rは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アリール基、ハロゲン原子、アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されたアリール基、又はいずれか一方が炭素数1〜20のアシル基を表わす。)
  2. (A)カルボキシル基含有樹脂、(B)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、(C−1)下記一般式(II)で示される構造を持つアミノアセトフェノン系光重合開始剤、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有する希アルカリ溶液により現像可能な組成物であって、その乾燥塗膜の波長355nmにおける吸光度が、厚さ25μm当り0.3〜1.5であり、最大波長が350〜370nmのレーザー発振光源によって硬化可能である光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
    (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し、R、Rは、炭素数1〜12のアルキル基又はアリールアルキル基を表わし、R、Rは、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又はRとRが結合した炭素数4の環状アルキルエーテル基を表わす。)
  3. (A)カルボキシル基含有樹脂、(B)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、(C−2)下記一般式(III)で示される構造を含むホスフィンオキサイド系光重合開始剤、(D)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、(E)フィラー、及び(F)熱硬化性成分を含有する希アルカリ溶液により現像可能な組成物であって、その乾燥塗膜の波長405nmにおける吸光度が、厚さ25μm当り0.3〜1.5であり、最大波長が400〜420nmのレーザー発振光源によって硬化可能である光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
    (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し、R、Rは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アリール基、ハロゲン原子、アルキル基もしくはアルコキシ基で置換されたアリール基、又はいずれか一方が炭素数1〜20のアシル基を表わす。)
  4. 前記カルボキシル基含有樹脂(A)が、(a)多官能エポキシ樹脂に(b)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に、さらに、(d)分子中に1個のオキシラン環と1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感光性樹脂であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
  5. 前記分子中に2個以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(D)が、エポキシアクリレート系樹脂であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
  6. 前記オキシムエステル系光重合開始剤(B)が、下記式(IV)で表わされる光重合開始剤であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
  7. さらに、(G)チオキサントン系光重合開始剤を含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
  8. 銅回路上の絶縁層として用いることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の光硬化性・熱硬化性樹脂組成物。
  9. 前記請求項1乃至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。
  10. 前記請求項1乃至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。
  11. 前記請求項1乃至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。
  12. 前記請求項1乃至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硬化物。
  13. 前記請求項1乃至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硬化物を有するプリント配線板。
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