JP2007197530A - 硬化性組成物及びその硬化物 - Google Patents

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Abstract

【課題】保存安定性に優れ、一液型に組成できると共に、PCT耐性、耐吸湿性等に優れる硬化皮膜が得られる硬化性組成物を提供する。
【解決手段】硬化性組成物は、(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物と、不飽和基含有モノカルボン酸又はこれとエポキシ基と反応する反応基を有する化合物との混合物、との反応物に、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化合物(A−1)と、ノボラック型フェノール樹脂とアルキレンオキシド及び/又は環状カーボネートとの反応生成物に不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、得られた反応生成物に多塩基酸無水物とを反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)との混合物、(B)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂にケトンを部分的に付加反応させて得られる、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂、及び(C)光重合開始剤を含有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、プリント配線板の製造等に用いられる硬化性組成物に関し、特に、ICパッケージ用のレジストに要求される基材との密着性、はんだ耐熱性、PCT(プレッシャー・クッカー・テスト)耐性、耐クラック性、無電解金めっき耐性、電気絶縁性に優れた皮膜を得るのに適した希アルカリ水溶液により現像可能な光硬化性及び熱硬化性の組成物及びその硬化物に関する。
従来、ノボラック型エポキシ樹脂を出発原料として得られる硬化性樹脂、光重合開始剤、光重合性モノマー、及び従来市販の1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂を含有する硬化性組成物(特許文献1参照)は、その硬化皮膜が耐熱性、耐薬品性、電気絶縁性などの特性に優れているため、プリント配線板の製造時に使用されるソルダーレジストや、テープキャリアパッケージの製造に用いられる永久マスクなど、電子材料の多くの分野に広く使用されている。
しかしながら、最近の電気産業、半導体産業の発展及びエレクトロニクス機器の軽薄短小化に伴うプリント配線板の高密度化に対応して、一層の特性向上、例えば、耐熱性及びPCT耐性の向上が要求され、これらを満足すべく種々の硬化性樹脂が開発されている。
さらに最近では、リードフレームと封止樹脂を用いたQFP(クワッド・フラットパック・パッケージ)、SOP(スモール・アウトライン・パッケージ)等と呼ばれるICパッケージに代わって、ソルダーレジストを施したプリント配線板と封止樹脂を用いたICパッケージが登場した。これら新しいパッケージは、ソルダーレジストを施したプリント配線板の片側にボール状のはんだ等の金属をエリア状に配し、もう片側にICチップをワイヤーボンディングもしくはバンプ等で直接接続し、封止樹脂で封止した構造をしており、BGA(ボール・グリッド・アレイ)、CSP(チップ・スケール・パッケージ)等の呼び名で呼ばれている。これらのパッケージは、同一サイズのQFP等のパッケージよりも多ピンでさらに小型化が容易である。また実装においても、ボール状はんだのセルフアライメント効果により低い不良率を実現し、急速にその導入が進められている。
しかしながら、従来市販のレジストインキ組成物を用いて得られたプリント配線板では、パッケージの長期信頼性試験であるPCT耐性が劣り、レジストの剥離が生じていた。また、レジスト皮膜の吸湿により、パッケージ実装時のリフロー中にパッケージ内部で吸湿した水分が沸騰し、パッケージ内部のレジスト及びその周辺にクラックが生じる、いわゆるポップコーン現象が問題視されていた。このような耐吸湿性や長期信頼性の問題は、上記実装技術の場合のみに限られるものではなく、ビルドアップ基板等の多層配線板の層間絶縁層など、他の用途の製品においても望ましくない。
前記のような問題に対処し得る耐熱性及びPCT耐性に優れた硬化性樹脂組成物として、本出願人は、1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と、1分子中に2個以上の水酸基とエポキシ基と反応する水酸基以外の1個の反応基を有する化合物(例えばジメチロールプロピオン酸)と、不飽和基含有モノカルボン酸(例えばアクリル酸)との反応物に、多塩基酸無水物(例えばテトラヒドロフタル酸無水物)を反応させて得られる不飽和基含有ポリカルボン酸樹脂、光重合開始剤、光重合性モノマー、及び1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂を含有する硬化性組成物(特許文献2参照)や、1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と、ヒドロキシル基含有置換基を有するフェノール化合物(例えばp−ヒドロキシフェネチルアルコール)と、不飽和基含有モノカルボン酸(例えばアクリル酸)との反応物に、多塩基酸無水物(例えばテトラヒドロフタル酸無水物)を反応させて得られる感光性プレポリマー、光重合開始剤、感光性(メタ)アクリレート化合物、及び多官能エポキシ樹脂を含有する光硬化性・熱硬化性組成物(特許文献3参照)などを開発している。
さらに本出願人は、1分子中に3個以上のフェノール性水酸基を有する化合物とアルキレンオキシドとの反応物に不飽和基含有モノカルボン酸を反応させ、得られた反応物と多塩基酸無水物とを反応させて得られる硬化性樹脂、光重合開始剤、感光性(メタ)アクリレート化合物、及び1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物を含有する光硬化性・熱硬化性樹脂組成物(特許文献4参照)や、1分子中に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物と環状カーボネートとの反応物に不飽和基含有モノカルボン酸及び/又はそのエステルを反応させ、得られた反応生成物に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、光重合開始剤、感光性(メタ)アクリレート化合物、及び多官能エポキシ樹脂を含有する硬化性組成物(特許文献5参照)なども開発している。
前記のような硬化性組成物により、特性的にはほぼ満足できる硬化皮膜が得られるようになった。しかしながら、前記のような従来の硬化性組成物には、はんだ耐熱性などを向上させるために、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂が熱硬化性成分として含まれている。しかしながら、この多官能エポキシ樹脂は反応性が高いために、これを含有する硬化性組成物は、シェルフライフ(保存寿命)が短く、回路板ブランクへの塗布前に増粘し易いため、一液型に組成することが困難である。そのため、一般に、多官能エポキシ樹脂を主体とした硬化剤溶液と、感光性プレポリマーを主体とした主剤溶液の二液型に組成し、使用に際してこれらを混合して用いられており、作業性の点で問題があった。
また、最近では、加工性や硬化膜表面の平滑性の観点から、ソルダーレジストのドライフィルム化が要求されるようになってきた。しかしながら、多官能エポキシ樹脂を含む硬化性組成物は、ドライフィルムの如き形態にすると、室温保存性に問題があり、シェルフライフ(保存寿命)が短くなる。そのため、現在、殆どのソルダーレジストのドライフィルムは、0℃以下で保存する必要があり、輸送や保管に手間が掛かるといったことが問題となっている。
特開昭61−243869号公報(特許請求の範囲、第3頁左下欄10行〜第4頁左上欄5行、第4頁左下欄12〜19行) 特開平6−324490号公報(特許請求の範囲、段落[0033]) 特開平11−288091号公報(特許請求の範囲、段落[0024]) 国際公開WO 03/078494A1号公報(請求の範囲、第22〜23頁) 特開2004−359729号公報(特許請求の範囲、段落[0029])
本発明は、前記したような従来技術の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、保存安定性に優れ、一液型に組成することができると共に、従来からのプリント配線板のレジストや多層配線板の層間絶縁層などに要求される密着性、耐熱性、耐クラック性、耐無電解めっき性、電気絶縁性等の特性に優れ、特にICパッケージに要求されるPCT耐性、耐吸湿性及び耐クラック性に優れる硬化皮膜が得られ、プリント配線板の高密度化、面実装化に対応可能でアルカリ現像可能な硬化性組成物を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明によれば、(A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物(a)と、不飽和基含有モノカルボン酸(b)、又は不飽和基含有モノカルボン酸(b)とエポキシ基と反応する反応基を有する化合物(c)との混合物(d)、との反応物(e)に、多塩基酸無水物(f)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)と、ノボラック型フェノール樹脂(g)とアルキレンオキシド(h)及び/又は環状カーボネート(i)との反応生成物に不飽和基含有モノカルボン酸(b)を反応させ、得られた反応生成物に多塩基酸無水物(f)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)との混合物、(B)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂にケトンを部分的に付加反応させて得られる、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂、及び(C)光重合開始剤を含有することを特徴とする硬化性組成物が提供される。
好適な態様によれば、前記エポキシ樹脂(B)において、多官能エポキシ樹脂に対するケトンの反応割合は、エポキシ基1当量に対して、カルボニル基が0.03〜0.9当量である。
上記硬化性組成物は、液状形態であってもよく、あるいは所謂ドライフィルムの形態であってもよい。
本発明のさらに他の側面によれば、上記硬化性組成物を用いて得られる硬化物が提供される。
本発明の硬化性組成物は、従来一般に用いられている多官能エポキシ樹脂に代えて、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)を用いているため、保存安定性に優れ、一液型に組成することができ、且つ、該エポキシ樹脂(B)を前記構造の異なる2種類のカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)と組み合わせて用いているため、光硬化性及び熱硬化性であると共に、従来からのプリント配線板のレジストや多層配線板の層間絶縁層などに要求される密着性、耐熱性、耐無電解めっき性、電気絶縁性等の特性に優れ、特にICパッケージに要求されるPCT耐性、耐吸湿性及び耐クラック性に優れる硬化皮膜が得られ、プリント配線板の高密度化、面実装化に対応可能である。このような本発明の硬化性組成物を用いることにより、プリント配線板のBGA、CSP等のICパッケージにおいても、レジストに剥離やクラックを生じることがなく、信頼性の高い実装が可能となる。
また、本発明の硬化性組成物は、前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)が共にカルボキシル基を有するため、その塗膜はアルカリ水溶液により現像可能である。さらに、保存安定性に優れ、一液型に組成することができること、及び室温保存性に優れた感光性ドライフィルムを作成できることから、作業性の点でも有利である。
本発明者らは、前述した課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、組成物の必須成分として、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)と共に、前記構造の異なる2種類のカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)を組み合わせて含有させることにより、前記目的を実現し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、多官能エポキシ樹脂にケトンを部分的に付加反応させて得られる1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)、特に多官能エポキシ樹脂に対するケトンの反応割合が、エポキシ基1当量に対して、カルボニル基が0.03〜0.9当量である1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)と、前記構造の異なる2種類のカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)との組み合わせが、従来一般的に使用されている多官能エポキシ樹脂とカルボキシル基含有感光性化合物との組み合わせに比べて保存安定性に優れ、さらに得られる硬化物は、通常の多官能エポキシ樹脂、カルボキシル基含有感光性化合物及び光重合開始剤からなる組成物の硬化物に比べて、耐熱性に劣ることなく、柔軟な塗膜を形成し、さらに基材との密着性や耐吸湿性等に優れ、プリント配線板のBGA、CSP等のICパッケージにおいても、レジストに剥離やクラックを生じることがなく、信頼性の高い実装が可能となることを見出し、本発明を完成させるに至ったものである。
本発明の硬化性組成物中に含まれる多官能エポキシ樹脂にケトンを部分的に付加反応させて得られる1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)は、例えば、エポキシ樹脂に対するケトンの反応割合が、エポキシ基1当量に対してカルボニル基が0.03〜0.9当量である場合、未反応のエポキシ基と、エポキシ基とケトンの反応により形成された1,3−ジオキソラン環を持った構造を有する。(但し、反応の際に使用する酸触媒とのエステル、例えばリン酸とエポキシ基との反応により微量のリン酸エステルを生ずる可能性がある。)この1,3−ジオキソラン環は、通常の硬化条件では、開環してカルボキシル基と反応することは殆どない。従って、得られた1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂とカルボキシル基含有感光性化合物との反応性は、1,3−ジオキソラン環が存在する分だけ低下し、これらが併存する場合でも、元の(通常の)多官能エポキシ樹脂を用いた場合に比べれば、保存安定性に優れることになる。しかしながら、充分な量のエポキシ基が存在するため、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂とカルボキシル基含有感光性化合物との反応により得られる硬化塗膜は、元の(通常の)多官能エポキシ樹脂とカルボキシル基含有感光性化合物との反応により得られる硬化塗膜に劣らず、前記したような諸特性に優れている。
従って、多官能エポキシ樹脂とケトンとを部分的に付加反応させて得られる1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)と共に、前記した構造の異なる2種類のカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)並びに光重合開始剤(C)を含有する本発明の硬化性組成物は、保存安定性に優れ、一液型に組成することが可能であり、且つ、優れたアルカリ現像性、光硬化性及び/又は熱硬化性を示すと共に、その塗膜の選択的露光、現像及び仕上げ硬化によって、はんだ耐熱性、PCT耐性、各種基材に対する密着性、耐薬品性、耐クラック性、無電解金めっき耐性、電気絶縁性、耐吸湿性等に優れた硬化物を得ることができる。
以下、本発明の硬化性組成物について詳細に説明する。
まず、カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物(a)に、不飽和基含有モノカルボン酸(b)、又は不飽和基含有モノカルボン酸(b)とエポキシ基と反応する反応基を有する化合物(c)との混合物(d)を反応させて得られる反応物(e)に、さらに多塩基酸無水物(f)を反応させて得られるが、各反応は、後述するような触媒を用い、溶媒中で容易に行なわれる。
1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物(a)(以下、多官能エポキシ化合物という)としては、ジャパンエポキシレジン(株)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(株)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(株)製のエポトートYD−011、YD−013、YD−127、YD−128、住友化学工業(株)製のスミ−エポキシESA−011、ESA−014、ELA−115、ELA−128(何れも商品名)等のビスフェノールA型エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン(株)製のエピコートYL903、大日本インキ化学工業(株)製のエピクロン152、エピクロン165、東都化成(株)製のエポトートYDB−400、YDB−500、住友化学工業(株)製のスミ−エポキシESB−400、ESB−700(何れも商品名)等のブロム化エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン(株)製のエピコート152、エピコート154、大日本インキ化学工業(株)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(株)製のエポトートYDCN−701、YDCN−704、日本化薬(株)製のEPPN−201、EOCN−1025、EOCN−1020,EOCN−104S、RE−306、住友化学工業(株)製のスミ−エポキシESCN−195X、ESCN−220(何れも商品名)等のノボラック型エポキシ樹脂;大日本インキ化学工業(株)製のエピクロン830、ジャパンエポキシレジン社製のエピコート807、東都化成(株)製のエポトートYDF−170、YDF−175、YDF−2004(何れも商品名)等のビスフェノールF型エポキシ樹脂;東都化成(株)製のエポトートST−2004、ST−2007、ST−3000(何れも商品名)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(株)製のエピコート604、東都化成(株)製のエポトートYH−434、住友化学工業(株)製のスミ−エポキシELM−120(何れも商品名)等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ダイセル化学工業(株)製のセロキサイド2021(商品名)等の脂環式エポキシ樹脂;ジャパンエポキシレジン(株)製のYL−933、日本化薬(株)製のEPPN−501、EPPN−502(何れも商品名)等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(株)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(株)製のEBPS−200、旭電化工業(株)製のEPX−30、大日本インキ化学工業(株)製のEXA−1514(何れも商品名)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(株)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(株)製のエピコートYL−931(商品名)等のテトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂;日産化学工業(株)製のTEPIC(商品名)等の複素環式エポキシ樹脂;日本油脂(株)製のブレンマーDGT(商品名)等のジグリシジルフタレート樹脂;東都化成(株)製のZX−1063(商品名)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(株)製のESN−190、ESN−360、大日本インキ化学工業(株)製のHP−4032、EXA−4750、EXA−4700(何れも商品名)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(株)製のHP−7200、HP−7200H(何れも商品名)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(株)製のCP−50S、CP−50M(何れも商品名)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種類以上を組み合わせて用いることができる。
前記不飽和基含有モノカルボン酸(b)の代表的な例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、α−シアノ桂皮酸、β−スチリルアクリル酸、β−フルフリルアクリル酸などが挙げられる。これらの中でも、光反応性と硬化物の物性、特に耐熱性、電気特性及び耐吸湿性に与える影響から、アクリル酸及び/又はメタクリル酸が好ましい。これら不飽和基含有モノカルボン酸は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
また、前記エポキシ基と反応する反応基を有する化合物(c)の代表的な例としては、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酢酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、ジメチロールカプロン酸等のポリヒドロキシ含有モノカルボン酸類;ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のジアルカノールアミン類;(ビス)ヒドロキシメチルフェノール、(ビス)ヒドロキシメチルクレゾール、ヒドロキシメチル−ジ−t−ブチルフェノール、p−ヒドロキシフェニル−2−メタノール、p−ヒドロキシフェニル−3−プロパノール、p−ヒドロキシフェニル−4−ブタノール、ヒドロキシエチルクレゾール、2,6−ジメチル−4−ヒドロキシメチルフェノール、2,4−ジヒドロキシメチル−2−シクロヘキシルフェノール、トリメチロールフェノール、3,5−ジメチル−2,4,6−トリヒドロキシメチルフェノール等のヒドロキシアルキルフェノール又はヒドロキシアルキルクレゾール;ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフェニル安息香酸、あるいはヒドロキシフェノキシ安息香酸等のカルボキシル基含有置換基を有するフェノールと、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール等とのエステル化物;ビスフェノールのモノエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールのモノプロピレンオキサイド付加物、p−ヒドロキシフェネチルアルコール等が挙げられる。
前記多官能エポキシ化合物(a)と、不飽和基含有モノカルボン酸(b)、又は不飽和基含有モノカルボン酸(b)とエポキシ基と反応する反応基を有する化合物(c)との混合物(d)との反応は、後述する有機溶剤の存在下でハイドロキノンや酸素等の重合禁止剤の存在下、通常、約50〜150℃で行なう。このとき必要に応じて、トリエチルアミン等の三級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等のリン化合物等を触媒として添加してもよい。
前記反応物(e)に、さらに多塩基酸無水物(f)を反応させて本発明の組成物中に用いられるカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)が得られるが、この反応において、多塩基酸無水物(f)の使用量は、生成するカルボキシル基含有感光性化合物の酸価が、好ましくは30〜200mgKOH/g、より好ましくは30〜150mgKOH/gとなるような付加量とする。カルボキシル基含有感光性化合物の酸価が30mgKOH/gよりも低いときは、アルカリ水溶液に対する溶解性が悪くなり、形成した塗膜の現像が困難になる。一方、200mgKOH/gよりも高くなると、露光の条件によらず露光部の表面まで現像されてしまい、好ましくない。
上記反応は、後述する有機溶剤の存在下でハイドロキノンや酸素等の重合禁止剤の存在下、通常、約50〜150℃で行なう。このとき必要に応じて、トリエチルアミン等の三級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等のリン化合物等を触媒として添加してもよい。
前記多塩基酸無水物(f)としては、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、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、無水ナジック酸、3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸等の脂環式二塩基酸無水物;無水コハク酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、オクテニル無水コハク酸、ペンタドデセニル無水コハク酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸等の脂肪族又は芳香族二塩基酸無水物;あるいはビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族又は芳香族四塩基酸二無水物などが挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。これらの中でも、脂環式二塩基酸無水物が特に好ましい。
次に、前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)と異なる構造のカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)は、ノボラック型フェノール樹脂(g)とアルキレンオキシド(h)及び/又は環状カーボネート(i)との反応生成物に不飽和基含有モノカルボン酸(b)を反応させ、得られた反応生成物に多塩基酸無水物(f)を反応させて得られるが、各反応は、後述するような触媒を用い、溶媒中で容易に行なわれる。このようなカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)は、30〜150mgKOH/g、好ましくは50〜120mgKOH/gの範囲内にある酸価を有することが望ましい。
上記ノボラック型フェノール樹脂(g)は、フェノール類とホルムアルデヒドとの縮合反応によって得られるが、通常、これらの反応は酸性触媒の存在下で行なわれる。
フェノール類としては、フェノール、クレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、ヘキシルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、フェニルフェノール、クミルフェノール等が挙げられる。
上記ノボラック型フェノール樹脂(g)に対するアルキレンオキシド(h)及び/又は環状カーボネート(i)の付加割合は、ノボラック型フェノール樹脂(g)のフェノール性水酸基1当量当り、0.3〜5.0モルが好ましい。0.3モル未満及び5.0モルより多い場合、カルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)の光硬化性及び現像性が乏しくなる恐れがある。
ノボラック型フェノール樹脂(g)に対するアルキレンオキシド(h)及び/又は環状カーボネート(i)の付加反応は、例えば、水酸化ナトリウムのようなアルカリ金属化合物;トリメチルベンジルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド等の第四級塩基性塩化合物;又はアルカリ金属化合物と第四級塩基性塩化合物の混合物;あるいはトリフェニルホスフィン等のリン化合物などを触媒として、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類や、トルエンとメチルイソブチルケトンのような混合溶媒を用いて、又は無溶媒で、80〜250℃、常圧〜10kg/cmの条件で行なわれる。
アルキレンオキシド(h)としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、トリメチレンオキシド、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。
環状カーボネート(i)としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、2,3−カーボネートプロピルメタクリレート等が挙げられ、好ましくは5員環のエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが反応性、供給体制の面から好ましい。これらの環状カーボネートは、単独で又は2種類以上を混合して用いることができる。
上記ノボラック型フェノール樹脂(g)とアルキレンオキシド(h)及び/又は環状カーボネート(i)の反応生成物と、不飽和基含有モノカルボン酸(b)とのエステル化反応における反応温度は、約50〜150℃が好ましく、減圧下、常圧下、加圧下のいずれでも反応を行なうことができる。反応溶媒としては、n−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリクロロエタン、テトラクロロエチレン、メチルクロロホルム、ジイソプロピルエーテルや、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類等が好適に用いられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、エステル化触媒としては、硫酸、塩酸、燐酸、フッ化ホウ素、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、カチオン交換樹脂等が適宜用いられる。エステル化反応は、重合禁止剤の存在下で行なうことが好ましい。重合禁止剤としては、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、ピロガロール等が好適に用いられる。
前記反応生成物に、多塩基酸無水物(f)を反応させてカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)が得られるが、この反応において、多塩基酸無水物(f)の使用量は、生成するカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)の酸価が、30〜150mgKOH/g、好ましくは50〜120mgKOH/gとなるような付加量とする。カルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)の酸価が30mgKOH/gよりも低いときは、アルカリ水溶液に対する溶解性が悪くなり、形成した塗膜の現像が困難になる。一方、150mgKOH/gよりも高くなると、露光の条件によらず露光部の表面まで現像されてしまい、好ましくない。
前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)とカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)との配合割合は、目的に応じて任意でよいが、カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)に対してカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)を80:20〜20:80の比率で配合することが好ましい。
次に、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)は、多官能エポキシ樹脂とケトンとを、酸を触媒として部分的に付加反応させることにより、容易に得ることができる。多官能エポキシ樹脂に対するケトンの反応割合は、エポキシ基1当量に対して、カルボニル基が0.03〜0.9当量であるが、好ましくは0.05〜0.8当量、より好ましくは0.1〜0.7当量、特に好ましくは0.2〜0.5当量である。
前記多官能エポキシ樹脂としては、前記1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物(a)として例示したようなエポキシ樹脂が挙げられる。電子材料用としては、1分子中にエポキシ基を3個以上有する多官能エポキシ樹脂が好ましいが、その中でも、反応性の観点から、特にノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチル−n−アミルケトン、エチルベンジルケトン、ジ−n−アミルケトン、n−ヘキシルベンジルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、ベンゾインなどが挙げられる。
前記反応の触媒として用いる酸としては、リン酸、塩酸、硫酸、リンタングステン酸、三フッ化ホウ素エーテル錯体、ケイタングステン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ポリリン酸などが挙げられるが、これらの中でも、電子材料の観点からは、リン酸が好ましい。酸の使用量は、多官能エポキシ樹脂に対して、0.001〜20%以下の割合が好ましいが、より好ましくは0.01〜5%、特に好ましくは0.01〜3%である。酸の割合が20%以上では、ゲル化する恐れがあり、一方、0.001%以下では、多官能エポキシ樹脂とケトンの反応に長時間を要するので好ましくない。
前記多官能エポキシ樹脂とケトンの反応は、ケトン中で行うのが好ましいが、ケトンと他の溶剤、例えば、ケトンとトルエンとの混合溶剤、ケトンとカルビトールとの混合溶剤を用いることができる。反応温度は、0〜100℃が好ましく、より好ましくは10〜80℃である。反応温度が100℃を超えると、ゲル化する恐れがあるので好ましくない。一方、反応温度が0℃未満であると、反応性が低下するので好ましくない。
このようにして得られる1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)の組成物中の配合割合は、前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)とカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)の合計量100質量部に対し、5〜100質量部(固形分として、以下同様)の割合が適当である。
前記光重合開始剤(C)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−モルフォリノープロパン−1−オン、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、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、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フォスフィンオキサイド等が挙げられ、単独で又は2種以上を組合せて用いることができる。さらに、かかる光重合開始剤(C)は、N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、N,N−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、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の様な光増感剤を単独あるいは2種以上を組合せて用いることができる。好ましい組合せは、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オンと2,4−ジエチルチオキサントンや2−イソプロピルチオキサントン、4−ベンゾイル−4′−メチルジフェニルサルファイドとの組合せ等である。
また、光重合開始剤(C)の使用割合は、本発明の硬化性組成物全体の0.5〜20質量%が好ましく、特に好ましくは1〜10質量%である。
本発明の硬化性組成物には、さらに感光性(メタ)アクリレート化合物(D)を配合することができる。感光性(メタ)アクリレート化合物(D)としては、1分子中に1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する室温で液体、固体又は半固形の感光性(メタ)アクリレート化合物が使用できる。これら感光性(メタ)アクリレート化合物の使用目的は、組成物の光反応性を上げることにある。室温で液状の感光性(メタ)アクリレート化合物は、組成物の光反応性を上げる目的の他、組成物を各種の塗布方法に適した粘度に調整したり、アルカリ水溶液への溶解性を助ける役割も果たす。しかし、室温で液状の感光性(メタ)アクリレート化合物を多量に使用すると、塗膜の指触乾燥性が得られず、また塗膜の特性も悪化する傾向があるので、多量に使用することは好ましくない。感光性(メタ)アクリレート化合物(D)の配合量は、前記前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)とカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)の合計量100質量部に対して100質量部以下、好ましくは10〜50質量部の割合が適当である。
前記感光性(メタ)アクリレート化合物(D)としては、例えば、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、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等の水酸基含有のアクリレート類;ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等の水溶性のアクリレート類;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アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の多価アルコールの多官能ポリエステルアクリレート類;トリメチロールプロパン、水添ビスフェノールA等の多官能アルコールもしくはビスフェノールA、ビフェノール等の多価フェノールのエチレンオキサイド付加物及び/又はプロピレンオキサイド付加物のアクリレート類;上記水酸基含有アクリレートのイソシアネート変成物である多官能もしくは単官能ポリウレタンアクリレート;ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル又はフェノールノボラックエポキシ樹脂の(メタ)アクリル酸付加物であるエポキシアクリレート類、及び上記アクリレート類に対応するメタクリレート類などが挙げられる。これらの感光性(メタ)アクリレート化合物は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。これらの中でも、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物が好ましい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレート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。
また、本発明の硬化性組成物は、前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)やカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)、及び1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)を溶解させ、また組成物を塗布方法に適した粘度に調整するために、有機溶剤を配合することができる。
有機溶剤としては、例えば、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;エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類;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。これらの有機溶剤は、単独で又は2種類以上の混合物として使用することができる。有機溶剤の使用量は特定の割合に限定されるものではなく、選択する塗布方法に応じて適宜設定できる。
さらに本発明の硬化性組成物は、硬化皮膜の耐熱性、PCT耐性等の特性を向上させるために、保存安定性を損なわない程度に前記1分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ化合物(a)として例示したようなエポキシ樹脂を配合することができる。
また、本発明の硬化性組成物に用いられるカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)と1,3―ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)との反応を促進させるために、硬化触媒を用いることができる。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を用いることができる。市販されているものとしては、例えば四国化成(株)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(株)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、熱硬化特性を向上させるためであれば、これらに限られるものではなく、環状エーテルを有する化合物の硬化触媒、もしくは環状エーテルを有する化合物とカルボン酸の反応を促進するものであればよく、これらは単独で又は2種類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硬化触媒と併用する。これらの使用量は、通常の量的割合で充分であり、一般には、前記前記カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)とカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)の合計量100質量部に対して0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜15質量部の割合が適当である。
本発明の硬化性組成物には、さらに必要に応じて、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、無定形シリカ、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、タルク、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、マイカ等の公知慣用の無機フィラーを単独で又は2種以上配合することができる。これらは塗膜の硬化収縮を抑制し、密着性、硬度などの特性を向上させる目的で用いられる。無機フィラーの配合量は、本発明の組成物全体の0〜60質量%が好ましく、特に好ましくは5〜40質量%である。
さらに本発明の硬化性組成物は、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、アスベスト、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、高分子系等の消泡剤及び/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、シランカップリング剤等の密着性付与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。
また、アクリル酸エステル類などのエチレン性不飽和化合物の共重合体類や、多価アルコール類と多塩基酸化合物から合成されるポリエステル樹脂類等の公知慣用のバインダー樹脂、及びポリエステル(メタ)アクリレート、ポリウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の光重合性オリゴマー類も、ソルダーレジストとしての諸特性に影響を及ぼさない範囲で用いることができる。
さらに、本発明の硬化性組成物は、引火性の低下のために、水を添加することもできる。水を添加する場合には、カルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)のカルボキシル基を、トリメチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルホリン、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等の3級アミノ基を有する(メタ)アクリレート化合物で造塩することにより、本発明で用いるカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)及びカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)を水に溶解するようにすることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、支持体と、該支持体上に形成された上記硬化性組成物からなる層とを備えたドライフィルムの形態とすることもできる。好ましくは、上記フィルムの硬化性組成物層上に、さらに剥離可能なカバーフィルムを積層する。
支持体としては、プラスチックフィルムが用いられ、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルム等のプラスチックフィルムを用いることが好ましい。ここで、支持体の厚さについては、10〜150μmの範囲で適宜選択される。
支持体上の上記硬化性組成物層は、上記硬化性組成物をコンマコータ、ブレードコータ、リップコータ、ロッドコータ、スクイズコータ、リバースコータ、トランスファロールコータ等で支持体上に均一な厚さに塗布し、加熱・乾燥して溶剤を揮発させて得られるが、その厚さについては特に制限はなく、10〜150μmの範囲で適宜選択される。
また、前記カバーフィルムとしては、一般にポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、テフロン(登録商標)フィルム、表面処理した紙等が用いられる。カバーフィルムとしては、上記硬化性組成物層と支持体との接着力よりも上記硬化性組成物層とカバーフィルムとの接着力が小さいものであればよく、特定のものに限定されない。
前記したようなカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)、カルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)、1,3―ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂(B)、光重合開始剤(C)、あるいはさらに感光性(メタ)アクリレート化合物、エポキシ樹脂、硬化触媒もしくは硬化促進剤、さらに必要により無機及び/又は有機充填剤、その他の添加剤等が配合された硬化性組成物は、従来知られている方法と同様の方法で光硬化及び/又は熱硬化させることにより、容易に硬化物を得ることができる。
また、上記硬化性組成物を必要に応じて希釈して塗布方法に適した粘度に調整し、ロールを用いて均一になるまで充分に混合し、これを用途に応じて所望の基材、例えば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、ロールコート法等の方法により塗布し、例えば約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、支持体と該支持体上に形成された上記硬化性組成物からなる層とを備えたドライフィルムの形態の場合、回路形成されたプリント配線板にホットロールラミネーター等を用いて貼り合わせる(上記硬化性組成物層と回路形成されたプリント配線板とが接触するように貼り合わせる)ことにより、回路形成されたプリント配線板上に塗膜を形成することができる。上記フィルムの硬化性組成物層上に、さらに剥離可能なカバーフィルムを備えたドライフィルムの場合、カバーフィルムを剥がした後、上記硬化性組成物層と回路形成されたプリント配線板とが接触するようにホットロールラミネーター等を用いて貼り合わせ、回路形成されたプリント配線板上に塗膜を形成することができる。
このように回路形成されたプリント配線板上に塗膜を形成した後(上記ドライフィルムを用いた場合は、支持体を剥がさず)、活性エネルギー線により露光して光硬化させる。例えば、所定の露光パターンを形成したフォトマスクを塗膜に直接接触させ(又は、接触しない状態で塗膜の上に置き)、選択的に紫外線等の活性エネルギー線により露光し、未露光部分を希アルカリ水溶液により現像(溶解除去)する(上記ドライフィルムを用いた場合、露光後、支持体を剥がし、現像する)。あるいは、レーザー光線によって直接パターン通りに露光・描画することもできる。その後さらに、活性エネルギー線の照射及び/又は加熱(例えば、約100℃〜200℃で0.5〜1時間)によつて充分に最終硬化(本硬化)させることにより、高いレベルで耐熱性とPCT耐性のバランスがとれ、高い硬度を有し、基材に対する密着性に優れると共に、耐薬品性、耐吸湿性等にも優れた硬化物を得ることができる。
上記現像に用いる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。
また、光硬化させるための照射光源としては、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、レーザー光線なども活性エネルギー線として利用できる。
以下、実施例等を示して本発明についてより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下において特に断りのない限り、「部」は質量部を意味するものとする。
合成例1
温度計、窒素導入装置兼アルキレンオキシド導入装置及び撹拌装置を備えたオートクレーブに、昭和高分子(株)製ノボラック型クレゾール樹脂(商品名「ショーノールCRG951」、OH当量:119.4)119.4部、水酸化カリウム1.19部、トルエン119.4部を仕込み、撹拌しつつ系内を窒素置換し、加熱昇温した。次に、プロピレンオキシド63.8部を徐々に滴下し、125〜132℃、0〜4.8kg/cmで16時間反応させた。その後、室温まで冷却し、この反応溶液に89%リン酸1.56部を添加混合し、水酸化カリウムを中和し、不揮発分62.1%、水酸基価が182.2g/eq.であるノボラック型クレゾール樹脂のプロピレンオキシド反応溶液を得た。これは、フェノール性水酸基1当量当りアルキレンオキシドが平均約1.08モル付加しているものであった。
得られたノボラック型クレゾール樹脂のアルキレンオキシド反応溶液293.0部、アクリル酸43.2部、メタンスルホン酸11.53部、メチルハイドロキノン0.18部、トルエン252.9部を、撹拌機、温度計、空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を10ml/分の速度で吹き込み、撹拌しながら、110℃で12時間反応させた。反応により生成した水はトルエンとの共沸混合物として、12.6部の水が留出した。その後、室温まで冷却し、得られた反応溶液を15%水酸化ナトリウム水溶液35.35部で中和し、次いで水洗した。その後、エバポレーターにてトルエンをジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート118.1部で置換しつつ留去し、ノボラック型アクリレート樹脂溶液を得た。
次に、得られたノボラック型アクリレート樹脂溶液332.5部、トリフェニルホスフィン1.22部を、撹拌器、温度計、空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を10ml/分の速度で吹き込み、撹拌しながら、テトラヒドロフタル酸無水物60.8部を徐々に加え、95〜101℃で6時間反応させ、冷却後、取り出した。このようにして得られたカルボキシル基含有感光性樹脂は、不揮発分70.6%、固形分酸価87.7mgKOH/gであった。
合成例2
温度計、窒素導入装置兼アルキレンオキシド導入装置及び撹拌装置を備えたオートクレーブに、丸善石油化学(株)製ポリ−p−ヒドロキシスチレン樹脂(商品名「マルカリンカーM」、OH当量:120)120部、水酸化カリウム1.2部、トルエン120部を仕込み、撹拌しつつ系内を窒素置換し、加熱昇温した。次に、プロピレンオキシド63.8部を徐々に滴下し、125〜132℃、0〜4.8kg/cmで16時間反応させた。その後、室温まで冷却し、この反応溶液に89%リン酸1.57部を添加混合し、水酸化カリウムを中和し、不揮発分62.0%、水酸基価が182g/eq.であるポリ−p−ヒドロキシスチレン樹脂のプロピレンオキシド反応溶液を得た。これは、フェノール性水酸基1当量当りアルキレンオキシドが平均1.07モル付加しているものであった。
得られたポリ−p−ヒドロキシスチレン樹脂のアルキレンオキシド反応溶液293.0部、アクリル酸43.2部、メタンスルホン酸11.53部、メチルハイドロキノン0.18部、トルエン252.9部を、撹拌機、温度計、空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を10ml/分の速度で吹き込み、撹拌しながら、110℃で12時間反応させた。反応により生成した水はトルエンとの共沸混合物として、12.6部の水が留出した。その後、室温まで冷却し、得られた反応溶液を15%水酸化ナトリウム水溶液35.35部で中和し、次いで水洗した。その後、エバポレーターにてトルエンをジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート118.1部で置換しつつ留去し、ポリ−p−ヒドロキシスチレン樹脂溶液を得た。
次に、得られたポリ−p−ヒドロキシスチレン樹脂溶液332.5部、トリフェニルホスフィン1.22部を、撹拌器、温度計、空気吹き込み管を備えた反応器に仕込み、空気を10ml/分の速度で吹き込み、撹拌しながら、テトラヒドロフタル酸無水物60.8部を徐々に加え、95〜101℃で6時間反応させ、冷却後、取り出した。このようにして得られたカルボキシル基含有感光性樹脂は、不揮発分71.8%、固形分酸価85.3mgKOH/gであった。
合成例3
ガス導入管、撹拌装置、冷却管、温度計、及びアルカリ金属水酸化物水溶液の連続滴下用の滴下ロートを備えた反応容器に、水酸基当量80g/eq.の1,5−ジヒドロキシナフタレン224部とビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート828(ジャパンエポキシレジン(株)製、エポキシ当量189g/eq.)1075部を仕込み、窒素雰囲気下にて、撹拌下110℃で溶解させた。その後、トリフェニルホスフィン0.65部を添加し、反応容器内の温度を150℃まで昇温し、温度を150℃に保持しながら、約90分間反応させ、エポキシ当量452g/eq.のエポキシ化合物(1−a)を得た。次に、フラスコ内の温度を40℃まで冷却し、エピクロルヒドリン1920部、トルエン1690部、テトラメチルアンモニウムブロマイド70部を加え、撹拌下45℃まで昇温し保持した。その後、48%水酸化ナトリウム水溶液364部を60分間かけて連続滴下し、その後、さらに6時間反応させた。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリン及びトルエンの大半を減圧蒸留して回収し、副生塩とトルエンを含む反応生成物をメチルイソブチルケトンに溶解させ水洗した。有機溶媒層と水層を分離後、有機溶媒層よりメチルイソブチルケトンを減圧蒸留して留去し、エポキシ当量277g/eq.の多核エポキシ樹脂(1−b)を得た。得られた多核エポキシ樹脂(1−b)は、エポキシ当量から計算すると、エポキシ化合物(1−a)におけるアルコ−ル性水酸基1.98個のうち約1.59個がエポキシ化されている。従って、アルコ−ル性水酸基のエポキシ化率は約80%である。
次に、多核エポキシ樹脂(1−b)277部を撹拌装置、冷却管及び温度計を備えたフラスコに入れ、カルビトールアセテート290部を加え、加熱溶解し、メチルハイドロキノン0.46部と、トリフェニルホスフィン1.38部を加え、95〜105℃に加熱し、アクリル酸72部を徐々に滴下し、16時間反応させた。この反応生成物を、80〜90℃まで冷却し、テトラヒドロフタル酸無水物129部を加え、8時間反応させた。反応は、電位差滴定による反応液の酸化、全酸化測定を行ない、得られる付加率にて追跡し、反応率95%以上を終点とする。このようにして得られたカルボキシル基含感光性化合物は、不揮発分62%、固形分酸価100mgKOH/gであった。
合成例4
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エピクロンN−695、大日本インキ化学工業(株)製、エポキシ当量220)330部を、ガス導入管、撹拌装置、冷却管及び温度計を備えたフラスコに入れ、カルビトールアセテート400部を加え、加熱溶解し、ハイドロキノン0.46部と、トリフェニルホスフィン1.38部を加えた。この混合物を95〜105℃に加熱し、アクリル酸108部を徐々に滴下し、16時間反応させた。この反応生成物を、80〜90℃まで冷却し、テトラヒドロフタル酸無水物163部を加え、8時間反応させた。反応は、電位差滴定による反応液の酸化、全酸化測定を行ない、得られる付加率にて追跡し、反応率95%以上を終点とする。このようにして得られたカルボキシル基含有感光性化合物は、不揮発分58%、固形分酸価102mgKOH/gであった。
合成例5
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)2200部(10当量)、ジメチロールプロピオン酸134部(1モル)、アクリル酸648.5部(9モル)、メチルハイドロキノン4.6部、カルビトールアセテート1131部及びソルベントナフサ484.9部を仕込み、90℃に加熱し撹拌し、反応混合物を溶解した。次いで、反応液を60℃まで冷却し、トリフェニルホスフィン13.8部を仕込み、100℃に加熱し、約32時間反応させ、酸価が0.5mgKOH/gの反応物(水酸基:12当量)を得た。次に、これにテトラヒドロ無水フタル酸364.7部(2.4モル)、カルビトールアセテート137.5部及びソルベントナフサ58.8部を仕込み、95℃に加熱し、約6時間反応させた後、冷却し、固形分の酸価が40mgKOH/g、固形分の濃度が65%のカルボキシル基含有感光性化合物を得た。
合成例6
撹拌装置、冷却管、温度計、及び連続滴下用の滴下ロートを備えた反応容器に、ノボラック型エポキシ樹脂(東都化成(株)製のエポトートYDCN−704)70部、ノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬(株)製のRE−306)30部、及びアセトン100部を仕込み、20〜25℃で撹拌し、エポキシ樹脂をアセトンに溶解させた。次に、85%リン酸1部とアセトン50部の混合物を徐々に滴下し、20〜25℃で24時間反応させた。次いで、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル70部を加え、60〜65℃で6時間攪拌し、エバポレーターにてアセトンを回収して、不揮発分67%、固形分のエポキシ当量274g/eq.の反応物溶液を得た。
合成例7
撹拌装置、冷却管、温度計、及び連続滴下用の滴下ロートを備えた反応容器に、ノボラック型エポキシ樹脂(東都化成(株)製のエポトートYDCN−704)70部、ビスフェノール型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製のエピコート1004)30部、及びアセトン100部を仕込み、20〜25℃で撹拌し、エポキシ樹脂をアセトンに溶解させた。次に、85%リン酸1部とアセトン50部の混合物を徐々に滴下し、20〜25℃で16時間反応させた。次いで、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル70部を加え、60〜65℃で4時間攪拌し、エバポレーターにてアセトンを回収して、不揮発分64%、固形分のエポキシ当量357g/eq.の反応物溶液を得た。
実施例1〜4及び比較例1、2
前記合成例1、2で得られたカルボキシル基含有感光性樹脂溶液、合成例3〜5で得られたカルボキシル基含有感光性化合物溶液、及び合成例6、7で得られたエポキシ樹脂の反応物溶液を用い、表1に示す配合組成(数値は質量部である)に従って各成分を配合し、3本ロールミルでそれぞれ別々に混練し、各硬化性組成物を調製し、保存安定性について評価した。次に、これをスクリーン印刷法により、100メッシュのポリエステルスクリーンを用いて20〜30μmの厚さになるように、パターン形成されている銅スルホールプリント配線基板に全面塗布し、塗膜を80℃の熱風乾燥器を用いて60分間乾燥し、次いで、レジストパターンを有するネガフィルムを塗膜に密着させ、紫外線露光装置((株)オーク製作所製、型式HMW−680GW)を用いて、紫外線を照射(露光量600mJ/cm)した。次いで、1wt%炭酸ナトリウム水溶液で60秒間、2.0kg/cmのスプレー圧で現像し、未露光部分を溶解除去した。その後、150℃の熱風乾燥器で60分加熱硬化を行ない、試験基板を作製した。
得られた硬化皮膜を有する各試験基板について、後述の試験方法及び評価方法にて、はんだ耐熱性、PCT耐性、密着性、耐酸性、耐アルカリ性、無電解金めっき耐性の各試験を行なった。
また、銅スルホールプリント配線基板の代わりにIPCで定められたプリント回路基板(厚さ1.6mm)のBパターンを用い、上記と同じ条件で試験基板を作製し、電気絶縁抵抗の試験を行なった。
さらに、銅スルホールプリント配線基板の代わりにガラス板を用い、上記と同じ条件で処理し、吸水率を求めた。
Figure 2007197530
(1)保存安定性:
表1中の組成物を50℃の保温槽に入れ、以下の基準で評価した。
○:ゲル化しないもの
△:少しゲル化したもの
×:ゲル化したもの
試験結果を表2に示す。
Figure 2007197530
(2)はんだ耐熱性:
JIS C 6481の試験方法に従って、260℃のはんだ浴への試験基板の10秒浸漬を3回行ない、外観の変化を以下の基準で評価した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
○:外観変化なし
△:硬化皮膜の変色が認められるもの
×:硬化皮膜の浮き、剥れ、はんだ潜りあり
試験結果を表3に示す。
Figure 2007197530
(3)PCT耐性:
前記試験基板を、さらに170℃の熱風乾燥器内で5時間放置し、放置後のPCT耐性を、121℃、飽和水蒸気中50時間の条件にて以下の基準で評価した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
○:硬化皮膜にふくれ、剥がれ、変色がないもの
△:硬化皮膜に若干のふくれ、剥がれ、変色があるもの
×:硬化皮膜にふくれ、剥がれ、変色があるもの
試験結果を表4に示す。
Figure 2007197530
(4)密着性:
JIS D 0202の試験方法に従って、前記試験基板の硬化皮膜に碁盤目状にクロスカットを入れ、次いでセロハン粘着テープによるピーリングテスト後の剥れの状能を以下の基準で評価した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
○:100/100で全く剥れのないもの
△:50/100〜90/100
×:0/100〜50/100
試験結果を表5に示す。
Figure 2007197530
(5)耐酸性:
試験基板を10vol%硫酸水溶液に20℃で30分間浸漬後取り出し、硬化皮膜の状態を以下の基準で評価した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
○:変化が認められないもの
△:ほんの僅か変化しているもの
×:硬化皮膜にフクレあるいは膨潤脱落があるもの
試験結果を表6に示す。
Figure 2007197530
(6)耐アルカリ性:
試験基板を、10vol%硫酸水溶液を10wt%水酸化ナトリウム水溶液に代えた以外は耐酸性試験と同様に評価した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
試験結果を表7に示す。
Figure 2007197530
(7)無電解金めっき耐性:
後述する工程に従って試験基板に無電解金めっきを行ない、その試験基板について外観の変化及びセロハン粘着テープを用いたピーリング試験を行ない、硬化皮膜の剥離状態を以下の基準で判定した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
○:外観変化もなく、硬化皮膜の剥離も全くない。
△:外観の変化はないが、硬化皮膜にわずかに剥れがある。
×:硬化皮膜の浮きが見られ、めっき潜りが認められ、ピーリング試験で硬化皮膜の剥れが大きい。
試験結果を表8に示す。
Figure 2007197530
無電解金めっき工程:
1.脱脂:試験基板を、30℃の酸性脱脂液((株)日本マクダーミッド製、Metex L−5Bの20vol%水溶液)に3分間、浸漬した。
2.水洗:試験基板を、流水中に3分間、浸漬した。
3.ソフトエッチ:試験基板を、14.3wt%の過硫酸アンモン水溶液に室温で3分間、浸漬した。
4.水洗:試験基板を、流水中に3分間、浸漬した。
5.酸浸漬:試験基板を、10vol%の硫酸水溶液に室温で1分間、浸漬した。
6.水洗:試験基板を、流水中に30秒〜1分間、浸漬した。
7.触媒付与:試験基板を、30℃の触媒液((株)メルテックス製、メタルプレートアクチベーター350の10vol%水溶液)に7分間、浸漬した。
8.水洗:試験基板を、流水中に3分間、浸漬した。
9.無電解ニッケルめっき:試験基板を、85℃、pH=4.6のニッケルめっき液((株)メルテックス製、メルプレートNi−865M、20vol%水溶液)に20分間、浸漬した。
10.酸浸漬:試験基板を、10vol%の硫酸水溶液に室温で1分間、浸漬した。
11.水洗:試験基板を、流水中に30秒〜1分間、浸漬した。
12.無電解金めっき:試験基板を、95℃、pH=6の金めっき液((株)メルテックス製、オウロレクトロレス UP 15vol%、シアン化金カリウム3wt%の水溶液)に10分間、浸漬した。
13.水 洗:試験基板を、流水中に3分間、浸漬した。
14.湯洗:試験基板を、60℃の温水に浸漬し、3分間充分に水洗後、水をよくきり、乾燥した。
このような工程を経て無電解金めっきした試験基板を得た。
(8)電気絶縁性:
硬化皮膜の電気絶縁性を以下の基準にて評価した。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
加湿条件:温度85℃、湿度85%RH、印加電圧100V、500時間。
測定条件:測定時間60秒、印加電圧500V。
○:加湿後の絶縁抵抗値10Ω以上、銅のマイグレーションなし
△:加湿後の絶縁抵抗値10Ω以上、銅のマイグレーションあり
×:加湿後の絶縁抵抗値10Ω以下、銅のマイグレーションあり
試験結果を表9に示す。
Figure 2007197530
(9)吸水率:
試験基板をPCT装置(TABAI ESPEC HASTSYSTEM TPC−412MD)を用いて121℃、100%R.H.の条件で24時間処理し、下記算式により硬化皮膜の吸水率を求めた。
吸水率(%)=[(W−W)/(W−W)]×100
ここで、Wは試験基板の質量、WはPCT処理後の試験基板の質量、Wはガラス板の質量である。但し、ゲル化しないサンプルについてのみ試験を行った。
上記試験の結果を表10に示す。
Figure 2007197530
前述したような本発明の硬化性組成物は、保存安定性に優れ、一液型に組成でき、且つ、前記したような諸特性に優れた硬化物が得られるため、プリント配線板のソルダーレジスト及びそのドライフィルムとして有利に用いることができるのみならず、プリント配線板のBGA、CSP等のICパッケージにおいても、レジストに剥離やクラックを生じることがなく、信頼性の高い実装が可能となる。さらに本発明の硬化性組成物は、、エッチングレジスト、メッキレジスト、多層配線板の層間絶縁層、テープキャリアパッケージの製造に用いられる永久マスク、フレキシブル配線基板用レジスト、カラーフィルター用レジスト、インクジェト用レジストなどの用途にも有用である。

Claims (3)

  1. (A)1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物(a)と、不飽和基含有モノカルボン酸(b)、又は不飽和基含有モノカルボン酸(b)とエポキシ基と反応する反応基を有する化合物(c)との混合物(d)、との反応物(e)に、多塩基酸無水物(f)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性化合物(A−1)と、ノボラック型フェノール樹脂(g)とアルキレンオキシド(h)及び/又は環状カーボネート(i)との反応生成物に不飽和基含有モノカルボン酸(b)を反応させ、得られた反応生成物に多塩基酸無水物(f)を反応させて得られるカルボキシル基含有感光性樹脂(A−2)との混合物、(B)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂にケトンを部分的に付加反応させて得られる、1,3−ジオキソラン環を有するエポキシ樹脂、及び(C)光重合開始剤を含有することを特徴とする硬化性組成物。
  2. 前記エポキシ樹脂(A)において、エポキシ樹脂に対するケトンの反応割合が、エポキシ基1当量に対して、カルボニル基が0.03〜0.9当量であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
  3. 前記請求項1又は2に記載の硬化性組成物の硬化物。
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