JP2007101941A - 感光性樹脂組成物およびその積層体 - Google Patents

感光性樹脂組成物およびその積層体 Download PDF

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Abstract

【課題】現像後解像性が良好で、現像液分散安定性に優れ凝集物を発生せず、硬化膜柔軟性に優れ、テンティング性、良好なエッチング液耐性を有する感光性樹脂組成物、及び該組成物からなる感光性樹脂層を有する感光性樹脂積層体を提供すること、ならびに、該積層体を用いたレジストパターンの形成方法、及び導体パターンの製造方法を提供する。
【解決手段】(a)カルボキシル基含有量が酸当量で100〜600であり、共重合成分としてベンジル(メタ)アクリレートを含有し、かつ、重量平均分子量が5000〜500000であるバインダー用樹脂:10〜90質量%、(b)光重合性不飽和化合物:3〜70質量%、及び(c)光重合開始剤としてオフィンダイマー化合物:0.1〜20質量%、及び、感度向上剤としてピラゾリン化合物:0.1〜20質量%を含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は感光性樹脂組成物、ならびにその用途に関し、詳しくはプリント配線板、フレキシブル基板、リードフレーム等の導体パターンの製造に適した感光性樹脂積層体、ならびにそれを用いたレジストパターンの形成方法、導体パターンの製造方法、プリント配線板の製造方法、リードフレームの製造方法、半導体パッケージの製造方法に関する。
パソコンや携帯電話等の電子機器には、部品や半導体などの実装用としてプリント配線板等が用いられる。プリント配線板等の製造用のレジストとしては、従来より、支持体と感光性樹脂層と保護層から成る、いわゆるドライフィルムレジスト(以下DFRと略称)が用いられている。DFRは、一般に支持体上に感光性樹脂層を積層し、さらに該感光性樹脂層上に保護層を積層することにより調製される。
ここで用いられる感光性樹脂層としては、現在、現像液として弱アルカリ水溶液を用いるアルカリ現像型のものが一般的である。
DFRを用いてプリント配線板等を作成するには、まず保護層を剥離した後、銅張積層板やフレキシブル基板等の永久回路作成用基板上にラミネーター等を用いDFRを積層し、配線パターンマスクフィルム等を通し露光を行う。次に必要に応じて支持体を剥離し、現像液により未露光部分の感光性樹脂層を溶解、もしくは分散除去し、基板上にレジストパターンを形成させる。
レジストパターン形成後、回路を形成させるプロセスは大きく2つの方法に分かれる。第一の方法は、レジストパターンによって覆われていない銅張り積層板等の銅面をエッチング除去した後、レジストパターン部分を現像液よりも強いアルカリ水溶液で除去する方法である。この場合、工程の簡便さから、貫通孔(スルーホール)を硬化膜で覆いその後エッチングする方法(テンティング法)が多用されている。第二の方法は同上の銅面に銅、半田、ニッケルおよび錫等のめっき処理を行った後、同様にレジストパターン部分の除去、さらに現れた銅張り積層板等の銅面をエッチングする方法(めっき法)である。いずれの場合もエッチングには塩化第二銅、塩化第二鉄、銅アンモニア錯体溶液等が用いられる。
近年のパソコン等に搭載されるプリント配線板の微細化に対応し、レジストの高解像性及び密着性が求められている。高解像度とするには一般的には感光性樹脂組成物の架橋密度を向上させることにより達成されるが、架橋密度を向上させるとレジスト硬化膜が硬く、もろくなる。テンティング法を用いる場合、硬化膜にはテンティング工程を通して硬化膜破れがないこと(テンティング性)が求められるが、硬化膜が硬くなることにより、テンティング性が悪くなるという問題点が発生する。また現像やエッチングの工程でスプレー等の圧力により、硬化膜が破れると、銅ラインが断線し、不良の原因となってしまう。このため高解像性を有し、硬化膜柔軟性、テンティング性が良好なレジストが求められている。
また、エッチング工程においてエッチング液耐性が弱いと、エッチング液がレジスト底面からしみ込み、銅回路ががたついたり、レジストラインが流れる等して不良の原因となることがある。
露光を行った後、現像液により未露光部分の感光性樹脂層を溶解、もしくは分散除去する工程は、現像工程と呼ばれる。DFRの成分はそのすべてが現像液に溶解するわけではなく、現像工程を重ねるごとに現像液分散性の悪い不溶解成分が増え、凝集物(スカム)を発生する。凝集物は基板上に再付着しテンティング、エッチング工法の場合ショート不良の原因となり、現像槽の配管を詰まらせることもある。それゆえ凝集物を低減する目的で、(b)光重合性不飽和化合物として、現像液分散性の良い、アルキルフェノール型単官能モノマーを用いる試み(特許文献1)や、フェノキシ型単官能モノマーを用いる試み(特許文献2)があるが、いずれも満足するものではなかった。
また、特許文献3には、ピラゾリン化合物を用いた感光性樹脂組成物が開示されているが、テンティング性が良好な感光性樹脂組成物については、開示がなかった。
また、特許文献4には、ベンジルメタクリレートを共重合体成分として含むバインダー用樹脂を用いた感光性樹脂組成物が開示されているが、光重合開始剤としてピラゾリン化合物を用いた例については、開示がなかった。
従って、現像工程での現像液分散安定性に優れ凝集物を発生せず、高解像度を発現し、良好な硬化膜柔軟性、テンティング性及び良好なエッチング液耐性を有する感光性樹脂組成物が求められてきた。
特開2001−174986号公報 特開2001−305730号公報 特開2005−215142号公報 特開2005−121790号公報
本発明は、現像後解像性が良好で、現像液分散安定性に優れ凝集物を発生せず、硬化膜柔軟性に優れテンティング性、良好なエッチング液耐性を有する感光性樹脂組成物、及び該組成物からなる感光性樹脂層を有する感光性樹脂積層体を提供すること、ならびに、該積層体を用いたレジストパターンの形成方法、及び導体パターンの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため検討した結果、特定の感光性樹脂組成物を用いることにより、現像液分散安定性に優れ凝集物を発生せず、解像性及び密着性が良好でテンティング性、良好なエッチング液耐性を有し、良好な導体パターンを形成することが可能なことを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、以下の感光性樹脂組成物、感光性樹脂積層体、レジストパターン形成方法、導体パターンの製造方法の発明である。
(1)(a)カルボキシル基含有量が酸当量で100〜600であり、共重合成分としてベンジル(メタ)アクリレートを含有し、かつ、重量平均分子量が5000〜500000であるバインダー用樹脂:10〜90質量%、(b)光重合性不飽和化合物:3〜70質量%、(c)光重合開始剤:0.1〜20質量%、及び(d)下記一般式(I)で表される化合物:0.1〜20質量%含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
Figure 2007101941
(式中A、B及びCは、それぞれ独立に、アリール基、複素環基、炭素数3以上の直鎖または分枝鎖のアルキル基、およびNR(Rは水素原子、またはアルキル基)からなる群から選ばれる置換基を表す。a,b及びcの夫々は0〜2の整数であるが、a+b+cの値は1以上である。)
(2)(c)光重合開始剤として下記一般式(II)で表される化合物を0.1〜20質量%含有することを特徴とする(1)記載の感光性樹脂組成物。
Figure 2007101941
(式中、D、E、及びFはそれぞれ独立に水素、アルキル基、アルコキシ基及びハロゲン基のいずれかを表し、d、e、及びfはそれぞれ独立に1〜5の整数である。)
(3)(b)光重合性不飽和化合物として、下記一般式(III)及び(IV)で表される化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする(1)または(2)に記載の感光性樹脂組成物。
Figure 2007101941
(式中、R及びRは、HまたはCHであり、これらは同一であっても相違してもよい。また、R及びRは、エチレン基又はプロピレン基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、異なっている場合、−(R−O)−及び−(R−O)−の繰り返し単位は、ブロック構造でもランダム構造でもよい。m5、m6、n5、及びn6は、0又は正の整数であり、これらの合計は、2〜40である。)
Figure 2007101941
(式中、R及びRは、HまたはCHであり、これらは同一であっても相違してもよい。また、R及びRは、エチレン基又はプロピレン基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、異なっている場合、−(R−O)−及び−(R−O)−の繰り返し単位は、ブロック構造でもランダム構造でもよい。m7、m8、n7、及びn8は、0又は正の整数であり、これらの合計は、2〜40である。)
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を支持体上に積層し、感光性樹脂組成層を有することを特徴とした感光性樹脂積層体。
(5)(4)記載の感光性樹脂積層体を金属板、または金属被覆絶縁板の表面に積層し、紫
外線露光した後、現像により未露光部を除去することを特徴とするレジストパターンの形
成方法。
(6)前記露光工程において、フォトマスクを介さずに露光する事を特徴とする(5)に記載のレジストパターン形成方法。
(7)(5)又は(6)に記載の方法によって、レジストパターンを形成した基板をエッチングまたはめっきすることを特徴とする導体パターンの製造方法。
(8)(5)又は(6)に記載の方法によって、レジストパターンを形成した基板をエッチングまたはめっきすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
(9)(5)又は(6)に記載の方法によってレジストパターンを形成した基板を、エッチングする工程を含むリードフレームの製造方法。
(10)(5)又は(6)に記載の方法によってレジストパターンを形成した基板を、エッチングするかまたはめっきする工程を含む半導体パッケージの製造方法。
本発明により、現像工程において現像液分散安定性に優れ凝集物を発生せず、解像性、密着性が良好で、且つ、硬化膜柔軟性、テンティング性、良好なエッチング液耐性を有しており、良好な導体パターンを形成するために好適な感光性樹脂組成物、及び該組成物からなる感光性樹脂層を有する感光性樹脂積層体を提供することができる。また、該積層体を用いたレジストパターンの形成方法、及び微細配線を有するプリント配線板等の導体パターンの製造方法を提供することができる。
以下、本発明について具体的に説明する。
本発明で用いられる感光性樹脂積層体は、支持体と保護層の間に感光性樹脂層を挟み込んだ積層フィルム、又は該積層フィルムから保護層を剥離したものであり、感光性エレメント、感光性フィルム、ドライフィルム(レジスト)あるいはDFRと呼ばれることもある。
本発明に用いられる、(a)バインダー用樹脂に含まれるカルボキシル基の含有量は、酸当量で100〜600が好ましく、より好ましくは300〜450である。酸当量とは、その中に1当量のカルボキシル基を有する線状重合体の質量を言う。
バインダー用樹脂中のカルボキシル基は、感光性樹脂層にアルカリ水溶液に対する現像性や剥離性を与えるために必要である。酸当量は、現像耐性、解像性および密着性の観点から100以上が好ましく、現像性および剥離性の観点から600以下が好ましい。
本発明に用いられる(a)バインダー用樹脂の重量平均分子量は、5000〜500000であることが好ましい。バインダー用樹脂の重量平均分子量は、解像性の観点から500000以下が好ましく、エッジフューズの観点から5000以上が好ましい。エッジフューズとは、レジストロールの保存の際、ロールの端からレジストがしみ出し、チップと発生させ不良の原因となる現象をいう。
本発明の効果をさらに良く発揮するためには、バインダー用樹脂の重量平均分子量は、5000〜200000であることがより好ましく、さらに好ましくは5000〜100000である。分散度(分子量分布と呼ぶこともある)は下記式の重量平均分子量と数平均分子量の比で表される。
(分散度)=(重量平均分子量)/(数平均分子量)
分散度は1〜6程度のものが用いられ好ましくは1〜4である。
なお、酸当量の測定は、平沼産業(株)製平沼自動滴定装置(COM−555)を使用し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて電位差滴定法により行われる。
分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU−1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(KF−807、KF−806M、KF−806M、KF−802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプルによる検量線使用)により重量平均分子量(ポリスチレン換算)として求められる。
本発明に用いられる(a)バインダー用樹脂は、解像性、凝集性の観点からベンジル(メタ)アクリレートを必須成分とする。また、メトキシベンジル(メタ)アクリレートやクロロベンジル(メタ)アクリレートなどのベンジル(メタ)アクリレートの芳香環にアルコシキ基、ハロゲン、アルキル基などが置換した化合物を利用することもできる。バインダー樹脂中のベンジル(メタ)アクリレートの含有率は10〜90質量%が好ましい。現像性の観点から90%以下が好ましく、凝集性の観点から10%以上が好ましい。より好ましくは20〜85質量%であり、さらに好ましくは30〜80質量%である。
本発明に用いられる(a)バインダー用樹脂は、ベンジル(メタ)アクリレートに加え、下記の2種類の単量体の中より、少なくとも一種の単量体を共重合させることにより得られる。
第一の単量体は、分子中に重合性不飽和基を一個有するカルボン酸又は酸無水物である。例えば、(メタ)アクリル酸、フマル酸、ケイ皮酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸無水物、マレイン酸半エステル等が挙げられる。
第二の単量体は、非酸性で、分子中に重合性不飽和基を一個有する化合物である。該化合物は、感光性樹脂層の現像性、エッチング及びめっき工程での耐性、硬化膜の可とう性等の種々の特性を保持するように選ばれる。該化合物としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート、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、(メタ)アクリロニトリル、フルフリル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、クレジル(メタ)アクリレート、ナフチル(メタ)アクリレートなどのアリール(メタ)アクリレート、フェニル基を有するビニル化合物(例えば、スチレン)、メトキシベンジル(メタ)アクリレートやクロロベンジル(メタ)アクリレートなどのベンジル(メタ)アクリレートの芳香環にアルコシキ基、ハロゲン、アルキル基などが置換した化合物等を用いることができる。
本発明に用いられる(a)バインダー用樹脂は、ベンジル(メタ)アクリレートと、上記第一の単量体と第二の単量体との混合物を、アセトン、メチルエチルケトン、又はイソプロパノール等の溶剤で希釈した溶液に、過酸化ベンゾイル、アゾイソブチロニトリル等のラジカル重合開始剤を適量添加し、過熱攪拌することにより合成を行うことが好ましい。混合物の一部を反応液に滴下しながら合成を行う場合もある。反応終了後、さらに溶剤を加えて、所望の濃度に調整する場合もある。合成手段としては、溶液重合以外に、塊状重合、懸濁重合、又は乳化重合を用いてもよい。
本発明に用いられる(a)バインダー用樹脂の、感光性樹脂組成物の総和に対する割合は、10〜90質量%の範囲であり、好ましくは30〜70質量%である。露光、現像によって形成されるレジストパターンが、レジストとしての特性、例えば、テンティング、エッチング及び各種めっき工程において十分な耐性等を有するという観点から10質量%以上90質量%以下が好ましい。また、本発明の感光性樹脂組成物中には、上記ベンジル(メタ)アクリレートを共重合成分として含むバインダー用樹脂以外のバインダー用樹脂を含有しても良い。
本発明に用いられる(b)光重合性不飽和化合物のうち、下記一般式(III)、及び(IV)で表される光重合性不飽和化合物について説明する。
Figure 2007101941
(式中、R及びRは、HまたはCHであり、これらは同一であっても相違してもよい。また、R及びRは、エチレン基又はプロピレン基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、異なっている場合、−(R−O)−及び−(R−O)−の繰り返し単位は、ブロック構造でもランダム構造でもよい。m5、m6、n5、及びn6は、0又は正の整数であり、これらの合計は、2〜40である。)
Figure 2007101941
(式中、R及びRは、HまたはCHであり、これらは同一であっても相違してもよい。また、R及びRは、エチレン基又はプロピレン基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、異なっている場合、−(R−O)−及び−(R−O)−の繰り返し単位は、ブロック構造でもランダム構造でもよい。m7、m8、n7、及びn8は、0又は正の整数であり、これらの合計は、2〜40である。)
上記一般式(III)、(IV)で表される化合物においては、m5+m6+n5+n6又はm7+m8+n7+n8の下限は2以上が好ましく、上限は40以下が好ましい。これらの値が2未満では硬化膜の柔軟性およびテンティング性が悪化し、40を超えると、解像度に対する効果が充分でない。
上記一般式(III)で表される具体例としては、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均2モルのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールのジメタクリレート(新中村化学工業(株)製NKエステルBPE−200)やビスフェノールAの両端にそれぞれ平均5モルのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールのジメタクリレート(新中村化学工業(株)製NKエステルBPE−500)、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均6モルのエチレンオキサイドと平均2モルのプロピレンオキサイドを付加したポリアルキレングリコールのジメタクリレート、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均15モルのエチレンオキサイドと平均2モルのプロピレンオキサイドを付加したポリアルキレングリコールのジメタクリレートがある。また上記一般式(IV)で表される具体例としては水素添加されたビスフェノールAの両端にそれぞれ平均5モルのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールのジメタクリレートがある。
(b)上記一般式(III)、及び(IV)で表される化合物群以外に、下記に示される光重合可能な不飽和化合物を同時に併用することもできる。例えば、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、2−ジ(p−ヒドロキシフェニル)プロパンジ(メタ)アクリレート、グリセロールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリオキシプロピルトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリオキシエチルトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテルトリ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、β−ヒドロキシプロピル−β’−(アクリロイルキシ)プロピルフタレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイドを付加したポリプロピレングリコールにエチレンオキサイドをさらに両端付加したポリアルキレングリコールのジメタクリレート等が挙げられる。
また、ウレタン化合物も挙げられる。ウレタン化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、又は2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物と、一分子中にヒドロキシル基と(メタ)アクリル基を有する化合物(2−ヒドロキシプロピルアクリレート、オリゴプロピレングリコールモノメタクリレート等)との反応で得られるウレタン化合物等が挙げられる。具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネートとオリゴプロピレングリコールモノメタクリレート(日本油脂(株)製、ブレンマーPP1000)との反応物がある。
(b)光重合性不飽和化合物の感光性樹脂組成物の総和に対する割合は、感度の観点から3質量%以上が好ましく、エッジフューズの観点から70質量%以下が好ましい。より好ましくは10〜60質量%、さらに好ましくは15〜55質量%である。
(b)光重合性不飽和化合物として、上記一般式(III)及び/又は(IV)で表される化合物を含有する場合でも、これらの総和の、感光性樹脂組成物の総和に対する割合は、3〜70質量%の範囲である。解像度の観点から3質量%以上であり、レジストパターンの可とう性の観点から70質量%以下である。より好ましくは3〜30質量%以下である。
本発明に用いられる、(c)光重合開始剤のうち、下記一般式(II)で表される2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体について説明する。
Figure 2007101941
(式中、D、E、及びFはそれぞれ独立に水素、アルキル基、アルコキシ基及びハロゲン基のいずれかを表し、d、e、及びfはそれぞれ独立に1〜5の整数である。)
上記一般式(II)で表される化合物においては、2個のロフィン基を結合する共有結合は、1,1’−、1,2’−、1,4’−、2,2’−、2,4’−又は4,4’−位についているが、1,2’−位についている化合物が好ましい。2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体には、例えば、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ビス−(m−メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(p−メトシキフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等があるが、特に、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体が好ましい。
本発明における(c)光重合開始剤の感光性樹脂組成物の総和に対する割合は0.1〜20質量%である。この割合が0.1質量%未満であると十分な感度が得られない。また、この割合が20質量%を超えると、露光時にフォトマスクを通した光の回折によるかぶりが発生しやすくなり、その結果として解像性が悪化する。
また、上記で示された化合物以外に、他の光重合開始剤との併用も可能である。ここでの光重合開始剤とは、各種の活性光線、例えば紫外線等により活性化され、重合を開始する化合物である。
他の光重合開始剤としては、例えば、2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン等のキノン類、ベンゾフェノン等の芳香族ケトン類、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等のベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール等がある。
また、例えば、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等のチオキサントン類と、ジメチルアミノ安息香酸アルキルエステル化合物等の三級アミン化合物との組み合わせもある。
また、1−フェニル−1、2−プロパンジオン−2−O−ベンゾイルオキシム、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)オキシム等のオキシムエステル類等がある。また、N−アリール−α−アミノ酸化合物も用いることも可能であり、これらの中では、N−フェニルグリシンが特に好ましい。
本発明に用いられる(d)下記一般式(I)で示されるピラゾリン化合物について説明する。
Figure 2007101941
(式中A、B及びCは、それぞれ独立に、アリール基、複素環基、炭素数3以上の直鎖または分枝鎖のアルキル基、およびNR(Rは水素原子、またはアルキル基)からなる群から選ばれる置換基を表す。a,b及びcの夫々は0〜2の整数であるが、a+b+cの値は1以上である。)
上記一般式(I)で表される化合物としては、例えば、1−(4−tert−ブチル−フェニル)−3−スチリル−5−フェニル−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1,5−ビス−(4−tert−ブチル−フェニル)−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−ピラゾリン、1−(4−tert−オクチル−フェニル)−3−スチリル−5−フェニル−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−tert−オクチル−スチリル)−5−(4−tert−オクチル−フェニル)−ピラゾリン、1,5−ビス−(4−tert−オクチル−フェニル)−3−(4−tert−オクチル−スチリル)−ピラゾリン、1−(4−ドデシル−フェニル)−3−スチリル−5−フェニル−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−ドデシル−スチリル)−5−(4−ドデシル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−ドデシル−フェニル)−3−(4−ドデシル−スチニル)−5−(4−ドデシル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−tert−オクチル−フェニル)−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−tert−ブチル−フェニル)−3−(4−tert−オクチル−スチリル)−5−(4−tert−オクチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−ドデシル−フェニル)−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−tert−ブチル−フェニル)−3−(4−ドデシル−スチリル)−5−(4−ドデシル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−ドデシル−フェニル)−3−(4−tert−オクチル−スチリル)−5−(4−tert−オクチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−tert−オクチル−フェニル)−3−(4−ドデシル−スチリル)−5−(4−ドデシル−フェニル)−ピラゾリン、1−(2,4−ジブチル−フェニル)−3−(4−ドデシル−スチリル)−5−(4−ドデシル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−スチリル)−5−(3,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,6−ジ−tert−ブチル−スチリル)−5−(2,6−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,5−ジ−tert−ブチル−スチリル)−5−(2,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,6−ジ−n−ブチル−スチリル)−5−(2,6−ジ−n−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(3,4−ジ−tert−ブチル−フェニル)−3−スチリル−5−フェニル−ピラゾリン、1−(3,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−3−スチリル−5−フェニル−ピラゾリン、1−(4−tert−ブチル−フェニル)−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(3,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−スチリル)−5−(3,5−ジ−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、が挙げられる。
上記一般式(I)で示されるピラゾリン化合物の中でも、式中B及びCは、それぞれ独立に炭素数3以上の直鎖または分枝鎖のアルキル基、又はNR(Rは水素原子、またはアルキル基)であり、Aは、アリール基、複素環基、及び炭素数3以上の直鎖または分枝鎖のアルキル基からなる群から選ばれる置換基であり、aは0又は1であり、b=c=1である化合物がより好ましく、式中、B又はC、及びBとCの双方に、tert-ブチル基を有するピラゾリン化合物が更に好ましく、その中でも1−フェニル−3−(4−tert-ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリンが特に好ましい。特にマスクレス露光で好適に使用される波長が400nm以上の露光光源に対しては、ベンズオキサゾール基を有するピラゾリン化合物が好ましく、特に1−(4−(ベンゾオキサゾール−2−イル)フェニル)−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリンが好ましい。さらに2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体と上記一般式(I)の化合物の組み合わせについては、解像性の観点から、特に好ましい。
上記一般式(I)で表される化合物を含有する場合には、上記一般式(I)で表される化合物の割合は、感光性樹脂組成物の総和に対して0.1〜20質量%が好ましい。この割合が0.1質量%未満であると十分な感度が得られない。また、この割合が20質量%を超えると、露光時にフォトマスクを通した光の回折によるかぶりが発生しやすくなり、その結果として解像性が悪化する。上記一般式(I)で表される化合物は、特に波長405nmのh線に対する感度が高いため、上記一般式(I)を含む感光性樹脂組成物においては、h線対応の直接描画法によるパターン形成にも好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物には、染料、顔料等の着色物質、または光照射により発色する発色系染料を含有させることもできる。用いられる着色物質としては、例えば、フクシン、フタロシアニングリーン、オーラミン塩基、カルコキシドグリーンS、パラマジエンタ、クリスタルバイオレット、メチルオレンジ、ナイルブルー2B、マラカイトグリーン(保土ヶ谷化学(株)製 アイゼン(登録商標) MALACHITE GREEN)、ビクトリアブルー(保土ヶ谷化学(株)製 アイゼン(登録商標) VICTORIA PURE BLUE)、ベイシックブルー20、ダイアモンドグリーン(保土ヶ谷化学(株)製 アイゼン(登録商標) DIAMOND GREEN GH)等が挙げられる。
発色系染料としては、例えば、ロイコ染料又はフルオラン染料と、ハロゲン化合物の組み合わせがある。 ロイコ染料としては、例えば、トリス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)メタン[ロイコクリスタルバイオレット]、トリス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)メタン[ロイコマラカイトグリーン]等が挙げられる。
ハロゲン化合物としては、臭化アミル、臭化イソアミル、臭化イソブチレン、臭化エチレン、臭化ジフェニルメチル、臭化ベンザル、臭化メチレン、トリブロモメチルフェニルスルフォン、四臭化炭素、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェート、トリクロロアセトアミド、ヨウ化アミル、ヨウ化イソブチル、1,1,1−トリクロロ−2,2−ビス(p−クロロフェニル)エタン、ヘキサクロロエタン、トリアジン化合物等が挙げられる。該トリアジン化合物としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンが挙げられる。
このような発色系染料の中でも、トリブロモメチルフェニルスルフォンとロイコ染料との組み合わせや、トリアジン化合物とロイコ染料との組み合わせが有用である。
着色物質及び発色剤の量は、感光性樹脂組成物中において、夫々0.01〜10質量%が好ましい。充分な着色性(発色性)が認識できる点から0.01質量%以上、露光部と未露光部のコントラストを有する点と、保存安定性維持の観点から10質量%以下が好ましい。
本発明における感光性樹脂組成物の熱安定性、保存安定性を向上させるために、感光性樹脂組成物に下記添加剤を含有させることは好ましいことである。このような添加剤としては、例えば、p−メトキシフェノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ナフチルアミン、tert−ブチルカテコール、塩化第一銅、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ジフェニルニトロソアミン等が挙げられる。また安定剤として、ビスフェノールAの両側にそれぞれ平均1モルのプロピレンオキサイドを付加したポリプロピレングリコールの両側にさらにプロピレンオキシドを付加した化合物、ベンゾトリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、1−(2−ジアルキルアミノ)カルボキシベンゾトリアゾール、ペンタエリスリトール3,5−ジt−ブチル−4−ヒドロキシフェニルプロピオン酸テトラエステルがある。
上記添加剤の合計添加量は、好ましくは0.01〜3質量%であり、より好ましくは0.05〜1質量%である。感光性樹脂組成物に保存安定性を付与するという観点から0.01質量%以上が好ましく、また、感度を維持するという観点から3質量%以下がより好ましい。
さらに本発明の感光性樹脂組成物には、必要に応じて可塑剤等の添加剤を含有させてもよい。このような添加剤としては、例えばジエチルフタレート等のフタル酸エステル類、o−トルエンスルホン酸アミド、p−トルエンスルホン酸アミド、クエン酸トリブチル、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリ−n−プロピル、アセチルクエン酸トリ−n−ブチル、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールアルキルエーテル等が挙げられる。
可塑剤等の添加剤の量としては、感光性樹脂組成物中に、5〜50質量%含むことが好ましく、より好ましくは、5〜30質量%である。現像時間の遅延を抑えたり、硬化膜に柔軟性を付与するという観点から5質量%以上が好ましく、また、硬化不足やコールドフローを抑えるという観点から50質量%以下が好ましい。
本発明の感光性樹脂積層体は、支持体上に前記感光性樹脂組成物を積層し感光性樹脂層を形成することにより作製する。
支持体としては、通常活性光線を透過させる透明な基材フィルムが用いられ、このような基材フィルムとしては厚み10μm以上100μm以下程度のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂フィルムがあるが、通常適度な可とう性と強度を有するポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。ラミネート時にシワを発生させにくくするため、また支持体の破損を防ぐために、膜厚は10μm以上であることが好ましい。また充分な解像度を得るために、膜厚は30μm以下であることが好ましい。またヘーズは5以下のものが好ましい。本発明の感光性樹脂層の膜厚は用途によって異なるが、通常5μm以上100μm以下である。より好ましくは、5μm以上50μm以下である。
本発明の感光性樹脂積層体には、必要に応じて感光性樹脂層の支持体とは反対側の面に、保護層を形成する。感光性樹脂層との密着力において、感光性樹脂層と支持体との密着力よりも感光性樹脂層と保護層の密着力が小さいことがこの保護層に必要な特性であり、これにより保護層が容易に剥離できる。
保護層は、本発明の感光性樹脂層を保護する為のフィルムであり、このようなフィルムとしては10〜100μm厚程度のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂フィルムがあるが、ポリエチレンフィルムまたはポリプロピレンフィルムが好ましく用いられる。また、保護層の膜厚は10μm以上50μm以下が好ましい。
次に本発明の感光性樹脂積層体の作製方法について説明する。
支持体、感光性樹脂層、及び保護層を順次積層して感光性樹脂積層体を作成する方法は、従来知られている方法を採用することができる。
例えば感光性樹脂層に用いる感光性樹脂組成物を、これらを溶解する溶剤と混ぜ合わせ均一な溶液にしておき、まず支持体上にバーコーターやロールコーターを用いて塗布して乾燥し、支持体上に感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する。
次に感光性樹脂層上に保護層をラミネートすることにより感光性樹脂積層体を作製することができる。
次に、本発明の感光性樹脂積層体を用いてプリント配線板を製造する方法の一例を説明する。
プリント配線板は、以下の各工程を経て製造される。
(1)ラミネート工程
感光性樹脂積層体の保護層を剥がしながら銅張積層板やフレキシブル基板等の基板上にホットロールラミネーターを用いて密着させる工程。
(2)露光工程
所望の配線パターンを有するマスクフィルムを支持体上に密着させ活性光線源を用いて露光を施す工程。
または、マスクフィルムを介さずにレジスト上に直接配線パターンを描画し、露光を施す工程。
(3)現像工程
支持体を剥離した後アルカリ現像液を用いて感光性樹脂層の未露光部分を溶解または分散除去、レジストパターンを基板上に形成する工程。
(4)エッチング工程又はめっき工程
形成されたレジストパターン上からエッチング液を吹き付けレジストパターンによって覆われていない銅面をエッチングする工程、またはレジストパターンによって覆われていない銅面に銅、半田、ニッケルおよび錫等のめっき処理を行う工程。
(5)剥離工程
レジストパターンを、アルカリ剥離液を用いて基板から除去する工程。
上記(2)露光工程において用いられる活性光線源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、紫外線蛍光灯、カーボンアーク灯、キセノンランプなどが挙げられる。また、より微細なレジストパターンを得るためには平行光光源を用いるのがより好ましい。ゴミや異物の影響を極力少なくしたい場合には、フォトマスクを支持体(A)上から数十μm以上数百μm以下浮かせた状態で露光(プロキシミティー露光)する場合もある。
また、上記(3)現像工程で用いられるアルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の水溶液が挙げられる。これらのアルカリ水溶液は感光性樹脂層(B)の特性に合わせて選択されるが、一般的に0.5%以上3%以下の炭酸ナトリウム水溶液が用いられる。
上記(4)エッチング工程は、酸性エッチング、アルカリエッチングなど、使用するDFRに適した方法で行われる。
上記(5)剥離工程で用いられるアルカリ剥離液としては、一般的に現像で用いたアルカリ水溶液よりも更に強いアルカリ性の水溶液、例えば1%以上5%以下の水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水溶液が挙げられる。
また、セミアディティブ工法等めっき工程を設けた場合には、レジストパターンを剥離後に、レジストパターンの下に現れた銅面をエッチングする場合もある。
以下、実施例により本発明の実施形態の例をさらに詳しく説明する。
以下に、実施例及び比較例の評価用サンプルの作製方法並びに得られたサンプルについての評価方法及び評価結果について示す。
1.評価用サンプルの作製
実施例及び比較例における感光性樹脂積層体は次の様にして作製した。
<感光性樹脂積層体の作製>
表1に示す化合物を用意し、表2に示す組成割合の感光性樹脂組成物をよく攪拌、混合し、支持体として20μm厚のポリエチレンテレフタレートフィルムの表面にバーコーターを用いて均一に塗布し、95℃の乾燥機中で4分間乾燥して感光性樹脂層を形成した。感光性樹脂層の厚みは40μmであった。
表1に示す組成において、MEKとはメチルエチルケトンを示し、表2におけるP−1〜P−2の質量部は、MEKを含んだ値である。
次いで、感光性樹脂層のポリエチレンテレフタレートフィルムを積層していない表面上に、保護層として25μm厚のポリエチレンフィルムを張り合わせて感光性樹脂積層体を得た。
<基板整面>
エッチング液耐性、解像度、密着性、テンティング性評価用基板は、35μm圧延銅箔を積層した1.6mm厚の銅張積層板を用い、表面を湿式バフロール研磨(スリーエム(株)製、スコッチブライト(登録商標)HD#600、2回通し)した。
<ラミネート>
感光性樹脂積層体のポリエチレンフィルムを剥がしながら、整面して60℃に予熱した銅張積層板にホットロールラミネーター(旭化成(株)製、AL−70)により、ロール温度105℃でラミネートした。エアー圧力は0.35MPaとし、ラミネート速度は1.5m/minとした。
<露光>
感光性樹脂層に、評価に必要なマスクフィルムを支持体であるポリエチレンテレフタレートフィルム上におき、超高圧水銀ランプ(オーク製作所製、HMW−201KB)により、ストーファー製21段ステップタブレットが7段となる露光量で露光した。この露光方法を選択した場合は、「フォトマスク」として表2に示す。
または、マスクフィルムを使わず、直接描画式露光装置(日立ビアメカニクス(株)製、DI露光機DE−1AH、光源:GaN青紫ダイオード、主波長407±3nm)により、ストーファー製21段ステップタブレットが7段となる露光量で露光した。この露光方法を選択した場合は、「直接描画」として表2に示す。
<現像>
ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した後、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて30℃の1質量%NaCO水溶液を所定時間スプレーし、感光性樹脂層の未露光部分を最小限像時間の2倍の時間で溶解除去した。この際、未露光部分の感光性樹脂層が完全に溶解するのに要する最も少ない時間を最小現像時間とした。
<エッチング>
現像した基板を塩銅エッチング装置(東京化工機製)により塩酸3mol/l、塩化第二銅250g/l、50℃において最小エッチング時間の1.3倍の時間でエッチングした。この際、基板上の銅箔が完全に溶解除去されるときの時間を最小エッチング時間とした。
<レジスト剥離>
現像後の評価基板に、50℃に加温した3質量%の水酸化ナトリウム水溶液をスプレーして硬化したレジストを剥離した。
2.評価方法
(1)解像性評価
ラミネート後15分経過した解像度評価用基板を、露光部と未露光部の幅が1:1の比
率のラインパターンで、マスクフィルム、または直接描画法を用いて露光した。最小現像時間の2倍の現像時間で現像し、硬化レジストラインが正常に形成されている最小マスク幅を解像度の値とし、解像性を下記のようにランク分けした。
◎:解像度の値が30μm以下。
○:解像度の値が30μmを超え、35μm以下。
△:解像度の値が35μmを超え、40μm以下。
×:解像度の値が40μmを超える。
(2)凝集性評価
感光性樹脂積層体中の厚さ40μm、面積0.16mの感光層(レジスト層)を、200mlの1質量%NaCO水溶液に溶解させ、循環式スプレー装置を用いてスプレー圧0.1MPa、3時間スプレーを行った。その後、現像液を1日放置し、凝集物の発生を観察した。凝集物が多量に発生するとスプレー装置の底部及び側面に粉状のもの又は油状のものが観察される。また、現像液に凝集物が浮遊することもある。現像液凝集性が良好な組成はこれら凝集物が全く発生しないか、もしくは発生しても極微量で水洗によりスプレー装置から簡単に洗い流すことが可能である。凝集物の発生状態については目視観察により以下のようにランク分けした。
◎:凝集物が全く発生しない。
○:スプレー装置の底部もしくは側面には凝集物はないが現像液に目視で確認可能な極微量の凝集物の浮遊が観察されるが水洗すると簡単に洗い流される。
△:スプレー装置の底部もしくは側面の一部及び現像液に凝集物が浮遊している。
水洗してもすべてを洗い流すことはできない。
×:スプレー装置全体に凝集物が見られ且つ現像液に凝集物が浮遊している。
水洗でもすべてを洗い流すことは不可能でほとんどが残留する。
(3)硬化膜柔軟性評価
厚さ40μmのDFRを銅張り積層板にラミネートし、HMW−201KBにより、ストーファー製21段ステップタブレットが7段となる露光量で全面露光した。支持体であるポリエチレンテレフタレートを剥離した後、30℃の1質量%NaCO水溶液を最小現像時間の2倍でスプレーし、硬化画像を得た。得られた硬化画像に幅1mmの切れ込みを11本ずつ直角につけ、セロテープ(登録商標)剥離を行った。この時、セロテープ(登録商標)剥離による硬化レジストの剥がれ具合により下記のランク付けを行った。レジストが剥がれやすいということは硬化膜柔軟性が不良であることを意味する。
◎:硬化レジストが全く剥がれない。
○:硬化レジストがごく一部剥がれる。
△:硬化レジストがほとんど剥がれる 。
×:切込みを入れた際に硬化レジストがはがれてしまう。
(4)テンティング性
半径6mmのスルーホールが等間隔で存在する(1008穴)テンティング評価用基板に感光性樹脂をラミネートし、HMW−201KBによりストーファー製21段ステップタブレットが7段となる露光量で全面露光し、最小現像時間の2倍の現像時間で現像し、さらに水洗槽において0.3MPaのスプレー圧で水洗した後の膜破れ率を測定した。
膜破れ率によって下記のようなランク付けを行った。
○:膜破れ率が1%未満。
△:膜破れ率が1〜5%未満。
×:膜破れ率が5%以上。
(5)エッチング性評価
ラミネート後15分経過した解像度評価用基板を、露光部と未露光部の幅が1:1の比率のラインパターンマスクを通してHMW−201KBによりストーファー製21段ステップタブレットが7段となる露光量で露光した。最小現像時間の2倍の現像時間で現像し、塩酸3mol/l、塩化第二銅250g/l、50℃において最小エッチング時間の1.3倍の時間でエッチングした後レジストを剥離して銅ラインの形成された基板を得た。マスクライン幅が100μmの部分の銅ライントップ幅を測定した。この際銅ライントップ幅が100μmに近いほどレジストの下へのエッチング液しみ込みがなく、エッチング液耐性が強いとみなす。銅ラインの幅によって以下のようなランク付けを行った。
○:80μm以上。
△:70μm以上80μm未満。
×:70μm未満。
3.実施例及び比較例の評価結果は表2に示した。
Figure 2007101941
Figure 2007101941
本発明によれば、印刷配線板、フレキシブル配線板、リードフレーム、半導体パッケージ等の製造、金属の精密加工等の分野において、エッチングレジスト又はめっきレジストとして好適である。

Claims (10)

  1. (a)カルボキシル基含有量が酸当量で100〜600であり、共重合成分としてベンジル(メタ)アクリレートを含有し、かつ、重量平均分子量が5000〜500000であるバインダー用樹脂:10〜90質量%、(b)光重合性不飽和化合物:3〜70質量%、(c)光重合開始剤:0.1〜20質量%、及び(d)下記一般式(I)で表される化合物:0.1〜20質量%含有することを特徴とする感光性樹脂組成物。
    Figure 2007101941
    (式中A、B及びCは、それぞれ独立に、アリール基、複素環基、炭素数3以上の直鎖または分枝鎖のアルキル基、およびNR(Rは水素原子、またはアルキル基)からなる群から選ばれる置換基を表す。a,b及びcの夫々は0〜2の整数であるが、a+b+cの値は1以上である。)
  2. (c)光重合開始剤として下記一般式(II)で表される化合物を0.1〜20質量%含有することを特徴とする請求項1記載の感光性樹脂組成物。
    Figure 2007101941
    (式中、D、E、及びFはそれぞれ独立に水素、アルキル基、アルコキシ基及びハロゲン基のいずれかを表し、d、e、及びfはそれぞれ独立に1〜5の整数である。)
  3. (b)光重合性不飽和化合物として、下記一般式(III)及び(IV)で表される化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1または2記載の感光性樹脂組成物。
    Figure 2007101941
    (式中、R及びRは、HまたはCHであり、これらは同一であっても相違してもよい。また、R及びRは、エチレン基又はプロピレン基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、異なっている場合、−(R−O)−及び−(R−O)−の繰り返し単位は、ブロック構造でもランダム構造でもよい。m5、m6、n5、及びn6は、0又は正の整数であり、これらの合計は、2〜40である。)
    Figure 2007101941
    (式中、R及びRは、HまたはCHであり、これらは同一であっても相違してもよい。また、R及びRは、エチレン基又はプロピレン基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよく、異なっている場合、−(R−O)−及び−(R−O)−の繰り返し単位は、ブロック構造でもランダム構造でもよい。m7、m8、n7、及びn8は、0又は正の整数であり、これらの合計は、2〜40である。)
  4. 請求項1〜3のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物を支持体上に積層し、感光性樹脂組成層を有することを特徴とした感光性樹脂積層体。
  5. 請求項4記載の感光性樹脂積層体を金属板、または金属被覆絶縁板の表面に積層し、紫
    外線露光した後、現像により未露光部を除去することを特徴とするレジストパターンの形
    成方法。
  6. 前記露光工程において、フォトマスクを介さずに露光することを特徴とする請求項5に記載のレジストパターン形成方法。
  7. 請求項5または6に記載の方法によって、レジストパターンを形成した基板をエッチングまたはめっきすることを特徴とする導体パターンの製造方法。
  8. 請求項5または6に記載の方法によって、レジストパターンを形成した基板をエッチングまたはめっきすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
  9. 請求項5又は6に記載の方法によってレジストパターンを形成した基板を、エッチングする工程を含むリードフレームの製造方法。
  10. 請求項5又は6に記載の方法によってレジストパターンを形成した基板を、エッチングするかまたはめっきする工程を含む半導体パッケージの製造方法。
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