JP5760099B2 - 新規な絶縁膜用樹脂組成物及びその利用 - Google Patents

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Description

本発明は、新規な絶縁膜用樹脂組成物及びその利用に関するものであり、より詳しくは、乾燥後のタック性に優れ、得られる絶縁膜が柔軟性及び電気絶縁信頼性に優れ、硬化後の反りが小さい新規な絶縁膜用樹脂組成物、並びに新規な絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜用樹脂フィルム、絶縁膜、絶縁膜付きプリント配線板に関するものである。
ポリイミド樹脂は、耐熱性、電気絶縁信頼性や耐薬品性、機械特性に優れることから電気・電子用途に広く使用されている。例えば、ポリイミド樹脂は、フレキシブル回路基板や集積回路基板等の基材材料や表面保護材料として、或いは、半導体デバイス上に絶縁フィルムや保護コーティング膜を形成する場合、更には、微細な回路の層間絶縁膜や保護膜を形成する場合に用いられる。
特に、ポリイミド樹脂をフレキシブル回路基板用の表面保護材料として用いる場合には、ポリイミドフィルム等の成形体に接着剤を塗布して得られるカバーレイフィルムが用いられている。このカバーレイフィルムをフレキシブル回路基板上に接着する場合には、回路の端子部や部品との接合部にパンチングなどの方法により開口部を予め設け、位置合わせをした後に熱プレス等で熱圧着する方法が一般的である。
しかし、薄いカバーレイフィルムに高精度な開口部を設けることは困難であり、また、貼り合わせ時の位置合わせは手作業で行われる場合が多いため、位置精度が悪く、貼り合わせの作業性も悪く、コスト高となっている。
一方、回路基板用の表面保護材料を形成する手法としては、ソルダーレジストと呼ばれる絶縁機能を有する樹脂組成物を直接、回路基板に塗布し、硬化させることにより絶縁膜を形成する手法を用いる場合がある。このソルダーレジストは、絶縁材料としては柔軟性及び電気絶縁信頼性に優れるが、ソルダーレジストを回路基板に塗布し塗膜を乾燥させた後に発生する塗膜のべたつき(タック性が悪い)、作業性及び収率の低下、接点障害または工程汚染が発生するという問題がある。
このソルダーレジストとして、柔軟性及び電気絶縁信頼性を維持しつつ、タック性を改善する種々の提案がされている。
ソルダーレジストとして、例えば、印刷性、タック性、つや消し性、電気絶縁特性及び被塗物との密着性等のバランスに優れた熱硬化性樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2007/125806号
上記特許文献1では、上述したソルダーレジストの課題を解決する種々の方法が提案されている。しかし、特許文献1に記載の熱硬化性樹脂組成物は、塗膜を乾燥し、更に熱硬化した後のべたつきは解消されるものの、依然として塗膜を乾燥した後のべたつきに問題があるという課題を有している。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、少なくとも(A)バインダーポリマー、及び(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子を含有する絶縁膜用樹脂組成物が、乾燥後のタック性に優れることを見出した。さらに、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜が、柔軟性及び電気絶縁信頼性に優れており、硬化後の反りが小さいことを確認した。それゆえ、上記特性に優れた絶縁膜用樹脂組成物、絶縁膜用樹脂フィルム、絶縁膜及び絶縁膜付きプリント配線板が得られるという知見を得た。そして、これらの知見に基づいて、本発明に達したものである。本発明は、以下の新規な構成の絶縁膜用樹脂組成物により上記課題を解決しうる。
すなわち、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、少なくとも(A)バインダーポリマー、及び(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子を含有している絶縁膜用樹脂組成物である。また、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、更に(C)熱硬化性樹脂を含有していることが好ましい。そして、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、更に(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物及び(E)光重合開始剤を含有していることが好ましい。そして、上記(A)バインダーポリマーは、(a1)ウレタン結合、(a2)カルボキシル基及び(a3)イミド基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有することが好ましい。また、上記(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子の平均粒子径は、1〜20μmであることが好ましい。また、上記(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子の吸油量は、50ml/100g以上であることが好ましい。また、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物において、上記(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子の配合量は、上記(A)バインダーポリマー100重量部に対して30〜100重量部であることが好ましい。また、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、更に(F)リン系難燃剤を含有していることが好ましい。そして、上記(F)リン系難燃剤は、ホスフィン酸塩であることが好ましい。また、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物において、上記(F)リン系難燃剤の配合量が、上記(A)バインダーポリマー100重量部に対して5〜100重量部であることが好ましい。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂フィルムは、上記絶縁膜用樹脂組成物を基材表面に塗布した後、乾燥させて得られるものである。
本発明にかかる絶縁膜は、上記絶縁膜用樹脂フィルムを硬化させて得られるものである。
本発明にかかる絶縁膜付きプリント配線板は、上記絶縁膜がプリント配線板に被覆されてなるものである。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂フィルムは、上記絶縁膜用樹脂組成物から得られるものである。
本発明にかかる絶縁膜は、上記絶縁膜用樹脂組成物から得られるものである。
本発明にかかる絶縁膜付きプリント配線板は、上記絶縁膜がプリント配線板に被覆されてなるものである。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、以上のように、少なくとも(A)バインダーポリマー、及び(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子を含有する構成を備えている。そのため、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、乾燥後のタック性に優れている。さらに、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜は、柔軟性、電気絶縁信頼性に優れ、硬化後の反りが小さい。従って、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、種々の回路基板用の表面保護材料等に好適に使用することができるという、優れた効果を奏するものである。また、上記絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜用樹脂フィルム、絶縁膜及び絶縁膜付きプリント配線板を提供することができる。
フィルムの反り高さの測定方法を説明するための模式図である。
以下、本発明にかかる(I)絶縁膜用樹脂組成物、(II)絶縁膜用樹脂組成物の利用方法について、順に詳細に説明する。
(I)絶縁膜用樹脂組成物
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、少なくとも(A)バインダーポリマー、及び(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子を含有している樹脂組成物であり、そして絶縁膜を形成するために用いられる樹脂組成物である。
ここで、本発明者らは、上記絶縁膜用樹脂組成物が各種特性に優れることを見出したが、これは、以下の理由によるのではないかと推測している。本発明にかかる(B)成分の分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子は、絶縁膜の表面に凹凸を設ける役割を果たすため、基材に塗布し乾燥した後の絶縁膜のタック性が優れる。更に(B)成分が、ウレタン結合を含有するために軟質であるため、絶縁膜用樹脂組成物を硬化させることにより得られる絶縁膜の柔軟性の低下を招かない。更に、(B)成分が架橋構造を有するため、絶縁膜の耐熱性や耐薬品性が優れる。更に、驚くべきことに、一般的にはフィラー成分を高充填すると、絶縁膜の繰り返し折り曲げに耐える柔軟性が低下するが、(A)成分及び(B)成分を組み合わせることにより、絶縁膜の柔軟性が非常に優れ、耐折れ性に優れる絶縁膜になる。この効果は、(B)成分に絶縁膜のマトリクスを構成する(A)成分が、(B)成分の内部に染み込むため、(A)成分と(B)成分との界面で強固な接着性が得られるためではないかと推測している。また、(B)成分がカーボネート骨格を有するため、耐加水分解性が優れ、上記のような柔軟性や耐折れ性を犠牲にすることなく、高温・高湿環境下での電気絶縁信頼性に優れる絶縁膜が得られるためではないかと推測している。
以下、(A)バインダーポリマー、(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子、(C)熱硬化性樹脂、(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物、(E)光重合開始剤、(F)リン系難燃剤、及びその他の成分、並びに、絶縁膜用樹脂組成物の混合方法について説明する。
<(A)バインダーポリマー>
本発明における(A)バインダーポリマーは、有機溶媒に対して可溶性であり、その重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下のポリマーである。
上記有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミドなどのホルムアミド系溶媒、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミドなどのアセトアミド系溶媒、N−メチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドンなどのピロリドン系溶媒、またはヘキサメチルホスホルアミド、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。さらに必要に応じて、これら有機溶媒とキシレンまたはトルエンなどの芳香族炭化水素とを組み合わせて用いることができる。
上記有機溶媒としては、更に、例えばメチルモノグライム(1,2−ジメトキシエタン)、メチルジグライム(ビス(2−メトキシエチル)エーテル)、メチルトリグライム(1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン)、メチルテトラグライム(ビス[2−(2−メトキシエトキシエチル)]エーテル)、エチルモノグライム(1,2−ジエトキシエタン)、エチルジグライム(ビス(2−エトキシエチル)エーテル)、またはブチルジグライム(ビス(2−ブトキシエチル)エーテル)等の対称グリコールジエーテル類、メチルアセテート、エチルアセテート、イソプロピルアセテート、n−プロピルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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(別名、カルビトールアセテート、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ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、プロピレングリコールジアセテート、または1,3−ブチレングリコールジアセテート等のアセテート類、或いは、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、プロピレングリコールn−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールn−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールn−プロピルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキソラン、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ブチルエーテル、またはエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類の溶剤が挙げられる。
バインダーポリマーが有機溶媒に対して可溶性か否かを判断するための指標である有機溶媒溶解性は、有機溶媒100重量部に対して溶解するバインダーポリマーの重量部を測定することによって求めることができる。有機溶媒100重量部に対して溶解したバインダーポリマーの重量部が5重量部以上であれば、当該バインダーポリマーは、有機溶媒に対して可溶性であると判断することができる。有機溶媒溶解性の測定方法は、特に限定されないが、例えば、有機溶媒100重量部に対してバインダーポリマーを5重量部添加し、40℃で1時間にわたって攪拌した後、室温(23℃)まで冷却し、24時間以上、放置する方法が挙げられる。そして、不溶解物または析出物の発生がなく均一な溶液であることを確認することにより、バインダーポリマーが有機溶媒に対して可溶性であると判断する。
本発明において(A)成分の重量平均分子量は、例えば、以下の測定条件で測定することができる。
(重量平均分子量の測定条件)
使用装置:東ソー HLC−8220GPC相当品
カラム:東ソー TSK gel Super AWM−H(6.0mmI.D.×15cm)×2本
ガードカラム:東ソー TSK guard column Super AW−H
溶離液:30mM LiBr+20mM HPO in DMF
流速:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出条件:RI:ポラリティ(+)、レスポンス(0.5sec)
試料濃度:約5mg/mL
標準品:PEG(ポリエチレングリコール)。
本発明において(A)成分の重量平均分子量をポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下の範囲内に制御することにより、得られる絶縁膜の柔軟性、耐薬品性が優れるため好ましい。重量平均分子量が1,000未満の場合は、柔軟性や耐薬品性が低下するおそれがあり、重量平均分子量が1,000,000よりも大きい場合は、絶縁膜用樹脂組成物の粘度が高くなるおそれがある。
本発明における(A)成分としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、またはポリエーテルケトン系樹脂等が挙げられ、上記樹脂を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。本発明における(A)成分として、中でも分子内に(a1)ウレタン結合を含有する樹脂であるポリウレタン系樹脂またはポリ(メタ)アクリル系樹脂を用いた場合、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の柔軟性、耐折れ性が向上し、反りが小さくなるため好ましい。また、本発明における(A)成分として、(a2)カルボキシル基を含有する樹脂を用いた場合、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜と基材との密着性が向上するため好ましい。さらに、本発明における(A)成分として、(a3)イミド基を含有する樹脂であるポリイミド系樹脂を用いた場合、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の耐熱性、難燃性、及び電気絶縁信頼性が向上するため好ましい。本発明における(A)成分として、上記(a1)ウレタン結合を含有する樹脂、(a2)カルボキシル基を含有する樹脂、及び(a3)イミド基を含有する樹脂のうち2種、または3種の樹脂を用いる場合、上記樹脂の特性の相乗効果により各種特性に優れた、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜が得られるため好ましい。
<(a1)ウレタン結合を含有する樹脂>
本発明における(a1)ウレタン結合を含有する樹脂は、有機溶媒に対して可溶性であり、少なくとも1つのウレタン結合を含有する繰り返し単位を分子内に含んでいる、重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下のポリマーである。
本発明における(A)成分として、上記(a1)ウレタン結合を含有する樹脂を用いる場合、本発明における(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子が、上記(a1)ウレタン結合を含有する樹脂と同様に、ウレタン結合を分子内に含んでいるため、(A)成分と(B)成分との親和性が非常に良好である。それゆえ、本発明における(B)成分の架橋ポリマーの粒子表面から、(a1)ウレタン結合を含有する樹脂が(B)成分の内部に染み込むため、強固なマトリックスとの接着性が得られ、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の柔軟性、耐折れ性が向上し、反りが小さくなるため好ましい。
本発明における(a1)ウレタン結合を含有する樹脂は、任意の反応により得ることが可能である。例えば、下記一般式(1)
Figure 0005760099
(式中、Rは2価の有機基を示す)
で示されるジオール化合物と、下記一般式(2)
Figure 0005760099
(式中、Xは2価の有機基を示す)
で示されるジイソシアネート化合物とを反応させることにより、下記一般式(3)
Figure 0005760099
(式中、R及びXはそれぞれ独立に2価の有機基を示し、nは1以上の整数を示す)
で示されるウレタン結合を含有する繰り返し単位を分子内に含んでいる構造として得られる。
本発明におけるジオール化合物としては、上記一般式(1)で示される構造であれば特に限定はされないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、または1,4−シクロヘキサンジメタノール等のアルキレンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、またはテトラメチレングリコールとネオペンチルグリコールとのランダム共重合体等のポリオキシアルキレンジオール、多価アルコールと多塩基酸とを反応させて得られるポリエステルジオール、カーボネート骨格を有するポリカーボネートジオール、γ−ブチルラクトン、ε−カプロラクトン、またはδ−バレロラクトン等のラクトン類を開環付加反応させて得られるポリカプロラクトンジオール、ビスフェノールAまたはビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールAまたは水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、或いは水添ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
特に、本発明におけるジオール化合物として、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリオキシアルキレンジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオール、またはポリカプロラクトンジオール等の長鎖ジオールを用いた場合、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の弾性率を低下させ、柔軟性、耐折れ性が向上し、絶縁膜の反りが小さくなるため好ましい。
本発明におけるジイソシアネート化合物としては、上記一般式(2)で示される構造であれば特に限定はされないが、例えば、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、3,2’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、4,2’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、4,3’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、5,2’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、5,3’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、6,2’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、6,3’−ジメチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、3,2’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、4,2’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、4,3’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、5,2’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、5,3’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、6,2’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、6,3’−ジエチルジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、3,2’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、4,2’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、4,3’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、5,2’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、5,3’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、6,2’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、6,3’−ジメトキシジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−3,3’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−3,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート、ベンゾフェノン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルスルホン−4,4’−ジイソシアネート、トリレン−2,4−ジイソシアネート、トリレン−2,6−ジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、ナフタレン−2,6−ジイソシアネート、または4,4’−[2,2−ビス(4−フェノキシフェニル)プロパン]ジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、またはノルボルネンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート化合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、またはリジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
特に、本発明におけるジイソシアネート化合物として、脂環族ジイソシアネート及び脂肪族ジイソシアネート化合物を用いた場合、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の柔軟性が優れるため好ましい。
本発明における分子内にウレタン結合を含有する樹脂の合成方法は、上記ジオール化合物と上記ジイソシアネート化合物との配合量を、水酸基数とイソシアネート基数との比率(イソシアネート基/水酸基)が、0.5以上、2.0以下になるように配合し、無溶媒または有機溶媒中にて反応させる方法である。
本発明における分子内にウレタン結合を含有する樹脂の合成に、2種類以上のジオール化合物を用いる場合、ジイソシアネート化合物との反応は、2種類以上のジオール化合物を互いに混合した後に行ってもよいし、それぞれのジオール化合物とジイソシアネート化合物とを別個に反応させてもよい。他の方法としては、ジオール化合物とジイソシアネート化合物とを反応させた後に、得られた樹脂の末端のイソシアネート基を他のジオール化合物と反応させ、さらに反応後の生成物とジイソシアネート化合物とを反応させてもよい。また、2種類以上のジイソシアネート化合物を用いる場合も同様である。上述した方法を用いて、分子内にウレタン結合を含有する所望の樹脂を製造することができる。
ジオール化合物とジイソシアネート化合物との反応温度は、40℃以上、160℃以下とすることが好ましく、60℃以上、150℃以下とすることがより好ましい。40℃未満では反応時間が長くなり過ぎ、160℃を超えると反応中に三次元化反応が生じてゲル化が起こり易い。ジオール化合物とジイソシアネート化合物との反応時間は、バッチの規模または採用される反応条件により適宜選択することができる。また、必要に応じて、三級アミン類、アルカリ金属、アルカリ土類金属、錫、亜鉛、チタニウム、またはコバルト等の金属或いは半金属化合物等の触媒存在下にて反応を行ってもよい。
上記ジオール化合物とジイソシアネート化合物との反応は、無溶媒で反応させることもできるが、反応を制御するためには、有機溶媒系で反応させることが望ましい。ここで用いられる有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、上記例示した有機溶媒を用いることができる。
上記ジオール化合物とジイソシアネート化合物との反応に用いる有機溶媒の量は、反応溶液中の溶質重量濃度、すなわち溶液濃度が、5重量%以上、90重量%以下となるような量とすることが望ましい。より好ましくは、反応溶液中の溶質重量濃度が、10重量%以上、80重量%以下となることが望ましい。溶液濃度が5重量%未満の場合には、重合反応が起こり難く反応速度が低下すると共に、所望の構造物質が得られない場合があるので好ましくない。また、溶液濃度が90重量%よりも多い場合では反応溶液が高粘度となり反応が不均一となる場合があるので好ましくない。
本発明における(a1)ウレタン結合を含有する樹脂は、更にカルボキシル基及び/又はイミド基を含有していてもよい。カルボキシル基を含有する場合は、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜と基材との密着性が向上するため好ましい。また、イミド基を含有する場合は、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の耐熱性及び高温高湿条件下での電気絶縁信頼性が向上するため、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜をプリント配線板の被覆材として用いた場合に、信頼性に優れるプリント配線板が得られる。
上記カルボキシル基を含有し、かつ(a1)ウレタン結合を含有する樹脂は、任意の反応により得ることが可能である。例えば、上記ジオール化合物及び上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(4)
Figure 0005760099
(式中、Rは3価の有機基を示す)
で示される2つの水酸基及び1つのカルボキシル基を含有する化合物を反応させることにより得られる。
本発明における2つの水酸基及び1つのカルボキシル基を含有する化合物としては、上記一般式(4)で示される構造であれば特に限定はされないが、例えば、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、2,3−ジヒドロキシ−2−メチルプロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸、2,2−ビス(2−ヒドロキシエチル)ブタン酸、2,2−ビス(3−ヒドロキシプロピル)ブタン酸、2,3−ジヒドロキシブタン酸、2,4−ジヒドロキシ−3,3−ジメチルブタン酸、2,3−ジヒドロキシヘキサデカン酸、2,3−ジヒドロキシ安息香酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸、2,6−ジヒドロキシ安息香酸、3,4−ジヒドロキシ安息香酸、または3,5−ジヒドロキシ安息香酸等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
また、上記イミド基を含有し、かつ(a1)ウレタン結合を含有する樹脂は、任意の反応により得ることが可能である。例えば、上記ジオール化合物及び上記ジイソシアネート化合物に加えて、下記一般式(5)
Figure 0005760099
(式中、Yは4価の有機基を示す)
で示されるテトラカルボン酸二無水物を反応させることにより得られる。
本発明におけるテトラカルボン酸二無水物としては、上記一般式(5)で示される構造であれば特に限定はされないが、例えば、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、または5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物等のテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
<(a2)カルボキシル基を含有する樹脂>
本発明における(a2)カルボキシル基を含有する樹脂は、有機溶媒に対して可溶性であり、少なくとも1つのカルボキシル基を含有する繰り返し単位を分子内に含んでいる、重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下のポリマーである。
本発明における(a2)カルボキシル基を含有する樹脂は、任意の反応により得ることが可能である。例えば、上述した(a1)ウレタン結合を含有する樹脂を製造する方法を用いて、上記ジオール化合物及び上記ジイソシアネート化合物に加えて、上記一般式(4)で示される2つの水酸基、及び1つのカルボキシル基を含有する化合物を反応させることにより、本発明における(a2)カルボキシル基を含有する樹脂が得られる。
また、本発明における(a2)カルボキシル基を含有する樹脂を合成する他の方法としては、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステル誘導体とを反応させる方法が挙げられる。
本発明における(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの反応は、任意の方法により行うことが可能であるが、例えば、(メタ)アクリル酸及び/又は(メタ)アクリル酸エステル誘導体を溶媒中、ラジカル重合開始剤存在下にて反応させることにより得られる。
本発明における(メタ)アクリル酸エステル誘導体としては、特に限定はされないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の柔軟性及び耐薬品性の観点から、上記(メタ)アクリル酸エステル誘導体の中でも、特に(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、または(メタ)アクリル酸ブチルを用いることが好ましい。
上記ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、または2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ系化合物、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、またはジ−t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、または過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、或いは過酸化水素等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
上記ラジカル重合開始剤の使用量は、使用するモノマー100重量部に対して、0.001重量部以上、5重量部以下とすることが好ましく、0.01重量部以上、1重量部以下とすることがより好ましい。ラジカル重合開始剤の使用量が、0.001重量部よりも少ない場合では反応が進行し難く、5重量部よりも多い場合では分子量が低下するおそれがある。
上記(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの反応の際に用いられる溶媒量は、反応溶液中の溶質重量濃度、すなわち溶液濃度が5重量%以上、90重量%以下となるような量とすることが好ましく、20重量%以上、70重量%以下とすることがより好ましい。溶液濃度が5%よりも少ない場合には重合反応が起こり難く、反応速度が低下すると共に、所望の構造物質が得られないおそれがあり、また、溶液濃度が90重量%よりも多い場合には反応溶液が高粘度となり反応が不均一となる場合がある。
上記(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの反応温度は、20℃以上、120℃以下とすることが好ましく、50℃以上、100℃以下とすることがより好ましい。反応温度が、20℃よりも低温の場合には反応時間が長くなり過ぎ、120℃を超えると急激な反応の進行や副反応に伴う三次元架橋によるゲル化を招く恐れがある。(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの反応時間は、バッチの規模または採用される反応条件により適宜選択することができる。
本発明における(a2)カルボキシル基を含有する樹脂を合成するさらに他の方法としては、水酸基、イソシアネート基、アミノ基、またはエポキシ基等の官能基含有樹脂と多価カルボン酸化合物とを反応させる方法が挙げられる。
<(a3)イミド基を含有する樹脂>
本発明における(a3)イミド基を含有する樹脂は、有機溶媒に対して可溶性であり、少なくとも1つのイミド基を含有する繰り返し単位を分子内に含んでいる、重量平均分子量が、ポリエチレングリコール換算で1,000以上、1,000,000以下のポリマーである。
本発明における(a3)イミド基を含有する樹脂は、任意の反応により得ることが可能であるが、例えば、上記一般式(5)で示されるテトラカルボン酸二無水物と、下記一般式(6)
Figure 0005760099
(式中、Zは2価の有機基を示す)
で示されるジアミノ化合物とを反応させることにより得られる。
本発明におけるテトラカルボン酸二無水物としては、上記一般式(5)で示される構造であれば特に限定はされないが、例えば、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物等のテトラカルボン酸二無水物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明におけるジアミノ化合物としては、上記一般式(6)で示される構造であれば特に限定されないが、例えば、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノフェニル)スルホキシド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(4−アミノフェニル)スルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、[(4−アミノフェノキシフェニル)(3−アミノフェノキシフェニル)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、[(4−アミノフェノキシフェニル)(3−アミノフェノキシフェニル)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、[(4−アミノフェノキシフェニル)(3−アミノフェノキシフェニル)フェニル]スルフィド、3,3’−ジアミノベンズアニリド、3,4’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンズアニリド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、[4−(4−アミノフェノキシフェニル)][4−(3−アミノフェノキシフェニル)]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−[4−(4−アミノフェノキシフェニル)][4−(3−アミノフェノキシフェニル)]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−[4−(4−アミノフェノキシフェニル)][4−(3−アミノフェノキシフェニル)]エタン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−[4−(4−アミノフェノキシフェニル)][4−(3−アミノフェノキシフェニル)]プロパン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−[4−(4−アミノフェノキシフェニル)][4−(3−アミノフェノキシフェニル)]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−p−アミノベンゾエート、ポリ(テトラメチレン/3−メチルテトラメチレンエーテル)グリコールビス(4−アミノベンゾエート)、トリメチレン−ビス(4−アミノベンゾエート)、p−フェニレン−ビス(4−アミノベンゾエート)、m−フェニレン−ビス(4−アミノベンゾエート)、ビスフェノールA−ビス(4−アミノベンゾエート)、2,4−ジアミノ安息香酸、2,5−ジアミノ安息香酸、3,5−ジアミノ安息香酸、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジカルボキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジカルボキシビフェニル、[ビス(4−アミノ−2−カルボキシ)フェニル]メタン、[ビス(4−アミノ−3−カルボキシ)フェニル]メタン、[ビス(3−アミノ−4−カルボキシ)フェニル]メタン、[ビス(3−アミノ−5−カルボキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[3−アミノ−4−カルボキシフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−アミノ−3−カルボキシフェニル]プロパン、2,2−ビス[3−アミノ−4−カルボキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−アミノ−3−カルボキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジカルボキシジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジカルボキシジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジカルボキシジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジカルボキシジフェニルスルフォン、2,3−ジアミノフェノール、2,4−ジアミノフェノール、2,5−ジアミノフェノール、または3,5−ジアミノフェノール等のジアミノフェノール類、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジヒドロキシビフェニル、または4,4’−ジアミノ−2,2’,5,5’−テトラヒドロキシビフェニル等のヒドロキシビフェニル化合物類、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルメタン、または4,4’−ジアミノ−2,2’−ジヒドロキシジフェニルメタン等のジヒドロキシジフェニルメタン類、2,2−ビス[3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]プロパン、または2,2−ビス[4−アミノ−3−ヒドロキシフェニル]プロパン等のビス[ヒドロキシフェニル]プロパン類、2,2−ビス[3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン、または2,2−ビス[3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン等のビス[ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン類、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、または4,4’−ジアミノ−2,2’−ジヒドロキシジフェニルエーテル等のヒドロキシジフェニルエーテル類、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン、または4,4’−ジアミノ−2,2’−ジヒドロキシジフェニルスルフォン等のジヒドロキシジフェニルスルフォン類、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、または4,4’−ジアミノ−2,2’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド等のジヒドロキシジフェニルスルフィド類、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、または4,4’−ジアミノ−2,2’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド等のジヒドロキシジフェニルスルホキシド類、2,2−ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]プロパン等のビス[(ヒドロキシフェニル)フェニル]アルカン化合物類、4,4’−ビス(4−アミノ−3−ヒドキシフェノキシ)ビフェニル等のビス(ヒドキシフェノキシ)ビフェニル化合物類、2,2−ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)フェニル]スルホン等のビス[(ヒドロキシフェノキシ)フェニル]スルホン化合物、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジハイドロキシジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−2,2’−ジハイドロキシジフェニルメタン、2,2−ビス[3−アミノ−4−カルボキシフェニル]プロパン、または4,4’−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ビフェニル等のビス(ヒドロキシフェノキシ)ビフェニル化合物等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
上記テトラカルボン酸二無水物とジアミノ化合物との反応は、任意の方法により行うことが可能であるが、例えば、下記方法(方法1〜3)により行うことができる。
方法1:テトラカルボン酸二無水物を有機溶剤中に分散もしくは溶解させた溶液中に、ジアミノ化合物を添加し、反応させてポリアミド酸溶液を作製する。この反応時のジアミノ化合物の総添加量は、テトラカルボン酸二無水物1モルに対して、0.50モル以上、1.50モル以下の比率になるようにする。テトラカルボン酸二無水物とジアミノ化合物との反応が終了した後、得られたポリアミド酸溶液を100℃以上、300℃以下、より好ましくは、150℃以上、250℃以下に加熱してイミド化を行う。
方法2:上記方法1に記載の方法と同様の方法を用いて、ポリアミド酸溶液を作製する。このポリアミド酸溶液中にイミド化の触媒(好ましくは3級アミンであるピリジン、ピコリン、イソキノリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等が用いられる)及び脱水剤(無水酢酸等)を添加して、60℃以上、180℃以下に加熱して、イミド化を行う。
方法3:上記方法1に記載の方法と同様の方法を用いて、ポリアミド酸溶液を作製する。このポリアミド酸溶液を100℃以上、250℃以下に加熱した真空オーブン中に入れて、加熱・乾燥を行いながら真空に引くことでイミド化を行う。
<(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子>
本発明における(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子は、少なくとも1つのウレタン結合、カーボネート骨格、及び架橋構造を分子内に有している、平均粒子径が1μm以上、100μm以下の球状ポリマー粒子である。ここで、球状とは、真球状であってもよいし、楕円状であってもよい。平均粒子径が1μm未満の場合は、絶縁膜用樹脂組成物の粘度やチクソ性が高くなり、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生するおそれがあり、平均粒子径が100μmより大きい場合は、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の表面に粒子が露出し絶縁膜の表面平滑性が不良になるおそれがある。
本発明における(B)成分の平均粒子径は、好ましくは1μm以上、100μm以下、より好ましくは、1μm以上、50μm以下、さらに好ましくは1μm以上、20μm以下とすればよい。これにより、得られる絶縁膜用樹脂組成物の塗工性及び絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の平滑性、電気絶縁信頼性が優れる。
本発明における(B)成分の平均粒子径は、例えば、以下の測定条件を用いて測定した体積基準のメジアン径(積算分布値50%に対する粒子径)として得ることができる。
(平均粒子径の測定条件)
使用装置:株式会社堀場製作所製 LA−950V2相当品
測定方式:レーザー回折/散乱式。
本発明における(B)成分が吸油性を有する場合、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜のマトリクスを構成する(A)バインダーポリマーが(B)成分の内部に染み込むため、(A)成分と(B)成分との界面で強固な接着性が得られるため好ましい。
本発明における(B)成分の吸油量は、例えば、JIS K 5101−13−2に規定された煮あまに油法で、(B)成分の粒子100gが吸収する煮あまに油のml数(単位:ml/100g)として測定することができる。そして、(B)成分の吸油量が50ml/100g以上である場合、(A)バインダーポリマーと(B)成分との界面で強固な接着性が得られるため好ましい。(B)成分の吸油量が50ml/100gよりも小さい場合は、マトリックス成分の粒子への染み込みが不充分となり界面接着性が乏しく、絶縁膜の柔軟性が低下するおそれがある。また、吸油量の上限については特に制限はないが、(B)成分の吸油量が500ml/100gより大きい場合は、絶縁膜用樹脂組成物の粘度が高くなり、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生するおそれがある。従って、特に(B)成分の吸油量は、50ml/100g以上、500ml/100g以下であることが特に好ましい。
本発明における(B)成分の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、ポリオール成分、及びポリイソシアネート成分を水中に添加し、粒子状に分散させ、上記成分を反応させ、水中にポリマー粒子が分散した懸濁液を調製し、次いで得られた懸濁液から液体を分離し、乾燥固化することによりポリマー粒子を得る方法が挙げられる。
本発明におけるポリオール成分として下記一般式(7)
Figure 0005760099
(式中、複数個のRはそれぞれ独立して2価の有機基を示し、mは1〜20の整数である)
で示されるポリカーボネートジオールを用いることにより、カーボネート骨格を(B)成分の分子内に導入することができる。これにより、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜は耐加水分解性に優れるので、柔軟性や耐折れ性を犠牲にすることなく高温・高湿環境下での電気絶縁信頼性に優れる絶縁膜が得られる。
本発明におけるポリカーボネートジオールとしては、上記一般式(7)で示される構造であれば特に限定されないが、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製の商品名:PCDL T−4671、T−4672、T−4691、T−4692、T−5650J、T−5651、T−5652、T−6001、またはT−6002、ダイセル化学工業株式会社製の商品名:プラクセルCD205、CD205PL、CD205HL、CD210、CD210PL、CD210HL、CD220、CD220PL、またはCD220HL、株式会社クラレ製の商品名:クラレポリオールC−1015N、C−1050、C−1065N、C−1090、C−2015N、C−2065N、またはC−2090、日本ポリウレタン工業株式会社製の商品名:ニッポラン981、980R、または982Rとして市販されているものが挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
上記ポリカーボネートジオールの数平均分子量は、好ましくは、500以上、5,000以下、より好ましくは750以上、2,500以下である。上記ポリカーボネートジオールの数平均分子量が、500以上、5,000以下の範囲内であることにより、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜の耐薬品性、柔軟性が向上するため好ましい。
本発明におけるポリオール成分としては、上記ポリカーボネートジオール以外のポリオールを用いてもよい。本発明におけるポリオールとしては、特に限定はされないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、または1,4−シクロヘキサンジメタノール等のアルキレンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、またはテトラメチレングリコールとネオペンチルグリコールとのランダム共重合体等のポリオキシアルキレンジオール、多価アルコールと多塩基酸とを反応させて得られるポリエステルジオール、カーボネート骨格を有するポリカーボネートジオール、γ−ブチルラクトン、ε−カプロラクトン、またはδ−バレロラクトン等のラクトン類を開環付加反応させて得られるポリカプロラクトンジオール、ビスフェノールAまたはビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールAまたは水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等のジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、または1,2,6−ヘキサントリオール等の3官能ポリオール、ペンタエリスリトール等の4官能ポリオール、ジペンタエリスリトール等の6官能ポリオール等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明におけるポリイソシアネート成分としては、上記ポリオール成分としてポリカーボネートジオールなどのジオールを用いた場合には、(B)成分を架橋構造とするために3官能以上を有するポリイソシアネートを用いる必要がある。3官能以上を有するポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、イソシアヌレート型、ビウレット型、アダクト型のポリイソシアネートを用いることができ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。上記イソシアヌレート型ポリイソシアネートとしては、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製の商品名:デュラネートTPA−100、THA−100が挙げられ、上記ビウレット型多官能ポリイソシアネートとしては、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製の商品名:デュラネート24A−100、22A−75PXが挙げられ、上記アダクト型多官能ポリイソシアネートとしては、例えば、旭化成ケミカルズ株式会社製の商品名:デュラネートP−301−75E、E−402−90Tが挙げられる。又、本発明における(B)成分の製造において、上述したポリイソシアネートの他に、本発明における(a1)ウレタン結合を含有する樹脂の合成に用いる化合物として例示したジイソシアネート化合物を組み合わせて使用することもできる。
本発明における(B)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して30重量部以上、100重量部以下、より好ましくは40重量部以上、80重量部以下とすればよい。これにより、得られる絶縁膜の表面に凹凸を効果的に形成することが可能となり、絶縁膜のタック性が優れ、(B)成分による充填効果が得られるため絶縁膜の反りが低下し、そして応力緩和効果や破壊靱性が向上するために、繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性が向上する。(B)成分が30重量部よりも少ない場合は、タック性または繰り返し折り曲げに耐え得る柔軟性に劣るおそれがあり、100重量部よりも多い場合は絶縁膜用樹脂組成物溶液を基板表面に塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生するおそれがある。
<(C)熱硬化性樹脂>
本発明における(C)熱硬化性樹脂は、少なくとも1つの熱硬化性の有機基を分子内に含有している構造の化合物である。
本発明における(C)成分としては、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂、ブロックイソシアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスアリルナジイミド樹脂、ポリエステル樹脂(例えば不飽和ポリエステル樹脂等)、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂、ビニルエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、シアネート樹脂(例えばシアネートエステル樹脂等)、ユリア樹脂、グアナミン樹脂、スルホアミド樹脂、アニリン樹脂、ポリウレア樹脂、チオウレタン樹脂、ポリアゾメチン樹脂、エピスルフィド樹脂、エン−チオール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、またはこれら樹脂の共重合体樹脂、或いはこれら樹脂を変性させた変性樹脂、又はこれらの樹脂同士もしくは他の樹脂類との混合物等が挙げられる。
上記熱硬化性樹脂の中でも、本発明における(C)成分として、特にエポキシ樹脂を用いることが、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜に、耐熱性を付与することができると共に、金属箔等の導体や回路基板に対する接着性を付与することができるため好ましい。
上記エポキシ樹脂は、分子内に少なくとも1つのエポキシ基を含有している構造の化合物であり、特に限定されないが、例えば、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、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、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アミン型エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂、キレート変性エポキシ樹脂、複素環含有エポキシ樹脂が挙げられる。
具体的には、上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jER828、jER1001、またはjER1002、株式会社ADEKA製の商品名:アデカレジンEP−4100E、またはアデカレジンEP−4300E、日本化薬株式会社製の商品名:RE−310S、またはRE−410S、DIC株式会社製の商品名:エピクロン840S、エピクロン850S、エピクロン1050、またはエピクロン7050、東都化成株式会社製の商品名:エポトートYD−115、エポトートYD−127、またはエポトートYD−128が挙げられる。上記ビスフェノールF型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jER806、またはjER807、株式会社ADEKA製の商品名:アデカレジンEP−4901E、アデカレジンEP−4930、またはアデカレジンEP−4950、日本化薬株式会社製の商品名:RE−303S、RE−304S、RE−403S、またはRE−404S、DIC株式会社製の商品名:エピクロン830、またはエピクロン835、東都化成株式会社製の商品名:エポトートYDF−170、エポトートYDF−175S、またはエポトートYDF−2001が挙げられる。上記ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、DIC株式会社製の商品名:エピクロンEXA−1514が挙げられる。上記水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jERYX8000、jERYX8034、またはjERYL7170、株式会社ADEKA製の商品名:アデカレジンEP−4080E、DIC株式会社製の商品名:エピクロンEXA−7015、東都化成株式会社製の商品名:エポトートYD−3000、エポトートYD−4000Dが挙げられる。上記ビフェニル型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jERYX4000、jERYL6121H、jERYL6640、またはjERYL6677、日本化薬株式会社製の商品名:NC−3000、またはNC−3000Hが挙げられる。上記フェノキシ型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jER1256、jER4250、またはjER4275が挙げられる。上記ナフタレン型エポキシ樹脂としては、DIC株式会社製の商品名:エピクロンHP−4032、エピクロンHP−4700、またはエピクロンHP−4200、日本化薬株式会社製の商品名:NC−7000Lが挙げられる。上記フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jER152、またはjER154、日本化薬株式会社製の商品名:EPPN−201−L、DIC株式会社製の商品名:エピクロンN−740、またはエピクロンN−770、東都化成株式会社製の商品名:エポトートYDPN−638が挙げられる。上記クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名:EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−103S、またはEOCN−104S、DIC株式会社製の商品名:エピクロンN−660、エピクロンN−670、エピクロンN−680、またはエピクロンN−695が挙げられる。上記トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名:EPPN−501H、EPPN−501HY、またはEPPN−502Hが挙げられる。上記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂としては、日本化薬株式会社製の商品名:XD−1000、DIC株式会社製の商品名:エピクロンHP−7200が挙げられる。上記アミン型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jER604、またはjER630、東都化成株式会社の商品名:エポトートYH−434、またはエポトートYH−434L、三菱ガス化学株式会社製の商品名:TETRAD−X、またはTERRAD−Cが挙げられる。上記可撓性エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名:jER871、jER872、jERYL7175、またはjERYL7217、DIC株式会社製の商品名:エピクロンEXA−4850が挙げられる。上記ウレタン変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名:アデカレジンEPU−6、アデカレジンEPU−73、またはアデカレジンEPU−78−11が挙げられる。上記ゴム変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名:アデカレジンEPR−4023、アデカレジンEPR−4026、またはアデカレジンEPR−1309が挙げられる。上記キレート変性エポキシ樹脂としては、株式会社ADEKA製の商品名:アデカレジンEP−49−10、またはアデカレジンEP−49−20が挙げられる。上記複素環含有エポキシ樹脂としては、日産化学株式会社製の商品名:TEPIC(トリグルシジルイソシアヌレート)等が挙げられる。本発明における(C)成分として、上記樹脂を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における絶縁膜用樹脂組成物に含まれる、上記熱硬化性樹脂に用いられる硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフタレン型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、アミノ樹脂、ユリア樹脂、メラミン、ジシアンジアミド等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における絶縁膜用樹脂組成物に含まれる、上記熱硬化性樹脂に用いられる、硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、トリフェニルホスフィン等のホスフィン系化合物;3級アミン系、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラエタノールアミン等のアミン系化合物;1,8−ジアザ−ビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセニウムテトラフェニルボレート等のボレート系化合物等、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、2−ウンデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;2−メチルイミダゾリン、2−エチルイミダゾリン、2−イソプロピルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン、2−ウンデシルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリン等のイミダゾリン類;2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン等のアジン系イミダゾール類等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における(C)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して、1重量部以上、100重量部以下、より好ましくは5重量部以上、50重量部以下とすればよい。これにより、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜(硬化膜)は、電気絶縁信頼性、耐熱性及び耐折れ性に優れる。(C)成分が1重量部よりも少ない場合は、電気絶縁信頼性及び耐熱性に劣るおそれがあり、100重量部よりも多い場合は、耐折れ性に劣るおそれがある。
<(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物>
本発明における(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物は、ラジカル重合開始剤により重合反応が進行するラジカル重合性基を分子内に少なくとも1つ含有する化合物である。上記化合物の中でも、上記ラジカル重合性基が、不飽和二重結合である化合物であることが好ましい。さらには、上記不飽和二重結合は、(メタ)アクリロイル基、またはビニル基であることが好ましい。上記(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物を用いることにより、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物が絶縁膜用感光性樹脂組成物となるため、露光、現像によって当該絶縁膜用樹脂組成物に微細加工を行うことが可能となる。
上記(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物としては、特に限定されないが、例えばビスフェノールF EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールA EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールS EO変性(n=2〜50)ジアクリレート、ビスフェノールF EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、ビスフェノールA EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、ビスフェノールS EO変性(n=2〜50)ジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、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トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、テトラメチロールプロパンテトラアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、テトラメチロールプロパンテトラメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、β−メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、ラウリルアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシ−1,3−ジメタクリロキシプロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(メタクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピ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、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2−ヒドロキシ−1−アクリロキシ−3−メタクリロキシプロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、メトキシジプロピレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、1−アクリロイルオキシプロピル−2−フタレート、イソステアリルアクリレート、ポリオキシエチレンアルキルエーテルアクリレート、ノニルフェノキシエチレングリコールアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,6−へキサンジオールジメタクリレート、1,9−ノナンジオールジメタクリレート、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジメタクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、2,2−水添ビス[4−(アクリロキシ・ポリエトキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル]プロパン、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸トリ(エタンアクリレート)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールポリアクリレート、イソシアヌル酸トリアリル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアリルエーテル、1,3,5−トリアクリロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、トリアリル1,3,5−ベンゼンカルボキシレート、トリアリルアミン、トリアリルシトレート、トリアリルフォスフェート、アロバービタル、ジアリルアミン、ジアリルジメチルシラン、ジアリルジスルフィド、ジアリルエーテル、ジアリルイソフタレート、ジアリルテレフタレート、1,3−ジアリロキシ−2−プロパノール、ジアリルスルフィドジアリルマレエート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジメタクリレート、4,4’−イソプロピリデンジフェノールジアクリレート等のラジカル重合性モノマーが挙げられ、これらは単独で或いは2種類以上を組み合わせて用いることができる。上記分子内にラジカル重合性基を有する化合物として、特に、ジアクリレート或いはジメタクリレートの一分子中にEO(エチレンオキサイド)の繰り返し単位が2〜50モル含有されるものを用いた場合には、アルカリ水溶液に代表される水系現像液への絶縁膜用樹脂組成物の溶解性が向上し、現像時間が短縮されるので好ましい。
また、上記分子内にラジカル重合性基を有する化合物として、例えば、エポキシ化合物と不飽和モノカルボン酸とを反応させ、更に飽和又は不飽和の多価カルボン酸無水物を付加して得られる酸変性エポキシアクリレートを用いることができる。または、分子内にラジカル重合性基を有する化合物として、エチレン性不飽和基及び/又はカルボキシル基を有するジオール化合物とジイソシアネート化合物との重合物であるウレタンアクリレートを用いることができる。さらに、分子内にラジカル重合性基を有する化合物として、カルボキシル基及び共重合可能な二重結合を有する(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステル等とを共重合させて共重合物を得た後、当該共重合物における側鎖のカルボキシル基の一部を、(メタ)アクリル基とエポキシ基とを有するグリシジルメタクリレート等の化合物の当該エポキシ基と反応させることで得られるアクリル化アクリレートなどのラジカル重合性基含有樹脂を用いることもできる。上記酸変性エポキシアクリレートとしては、例えば、日本化薬株式会社製のZFRシリーズ、ZARシリーズ、ZCRシリーズ、CCRシリーズ、またはPCRシリーズ等が挙げられ、上記ウレタンアクリレートとしては、例えば、日本化薬株式会社製のUXEシリーズ等が挙げられる。上記アクリル化アクリレートとしては、例えば、ダイセル・サイテック株式会社製のサイクロマーACAシリーズ等が挙げられる。上記ラジカル重合性基含有樹脂は、単独で用いてもよいし、上記ラジカル重合性モノマーと併用してもよい。
本発明における(D)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して、1重量部以上、500重量部以下、より好ましくは5重量部以上、300重量部以下とすればよい。これにより、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜(硬化膜)は、感光性、電気絶縁信頼性及び耐折れ性に優れる。(D)成分が1重量部よりも少ない場合は、感光性に劣るおそれがあり、500重量部よりも多い場合は、耐折れ性に劣るおそれがある。
<(E)光重合開始剤>
本発明における(E)光重合開始剤は、UVなどのエネルギーによって活性化し、ラジカル重合性基の反応を開始・促進させる化合物である。上記(E)光重合開始剤を(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物と共に用いることにより、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物が絶縁膜用感光性樹脂組成物となるため、露光、現像によって絶縁膜用樹脂組成物に微細加工を行うことが可能となる。
本発明における(E)成分は、上記機能を有する化合物であれば特に限定はされないが、例えば、ミヒラーズケトン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’,4”−トリス(ジメチルアミノ)トリフェニルメタン、2,2’−ビス(2−クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ジイミダゾール、アセトフェノン、ベンゾイン、2−メチルベンゾイン、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、ベンゾインイソブチルエーテル、2−t−ブチルアントラキノン、1,2−ベンゾ−9,10−アントラキノン、メチルアントラキノン、チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ジアセチルベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、2−(2’−フリルエチリデン)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2−[2’(5”−メチルフリル)エチリデン]−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2−(p−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、2,6−ジ(p−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサノン、4,4’−ジアジドカルコン、ジ(テトラアルキルアンモニウム)−4,4’−ジアジドスチルベン−2,2’−ジスルフォネート、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、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、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、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、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−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−ケトン、ビス(n−5,2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)−フェニル)チタニウム、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)]、ヨード二ウム,(4−メチルフェニル)[4−(2−メチルプロピル)フェニル]−ヘキサフルオロフォスフェート(1−)、エチル−4−ジメチルアミノベンゾエート、2−エチルヘキシル−4−ジメチルアミノベンゾエート、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−アセチルオキシオム)等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における(E)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して、0.1重量部以上、10重量部以下、より好ましくは0.5重量部以上、10重量部以下とすればよい。これにより、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜(硬化膜)は、感光性に優れ、アウトガスが低減される。(E)成分が0.1重量部よりも少ない場合は、感光性に劣るおそれがあり、10重量部よりも多い場合は、アウトガスが増加するおそれがある。
<(F)リン系難燃剤>
本発明における(F)リン系難燃剤は、分子内に少なくとも1つのリン元素を含有しており、有機物の燃焼を抑制する効果を有する化合物である。
本発明における(F)成分としては、上記構造であれば特に限定はされないが、例えば、赤リン、縮合リン酸エステル系化合物、環状有機リン系化合物、ホスファゼン系化合物、リン含有(メタ)アクリレート系化合物、リン含有エポキシ系化合物、リン含有ポリオール系化合物、リン含有アミン系化合物、ポリリン酸アンモニウム、メラミンリン酸塩、またはホスフィン酸塩等が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明における(F)成分として、上記リン系難燃剤の中でも、特にホスフィン酸塩を用いることが好ましい。これにより、絶縁膜に対して優れた難燃性を付与することができると共に、絶縁膜からの難燃剤のブリードアウトが少ないため、接点障害や工程汚染を抑制することができる。
本発明におけるホスフィン酸塩は、下記一般式(8)で示される化合物である。
Figure 0005760099
(式中、R及びRは、それぞれ独立して直鎖状または枝分かれした炭素数1〜6のアルキル基またはアリール基を示し、Mは、Mg、Ca、Al、Sb、Sn、Ge、Ti、Fe、Zr、Zn、Ce、Bi、Sr、Mn、Li、Na及びKからなる群の少なくとも1種より選択される金属類を示し、tは1〜4の整数である)。
本発明におけるホスフィン酸塩としては、上記一般式(8)で示される構造であれば特に限定はされないが、例えば、トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスジフェニルホスフィン酸アルミニウム、ビスジエチルホスフィン酸亜鉛、ビスメチルエチルホスフィン酸亜鉛、ビスジフェニルホスフィン酸亜鉛、ビスジエチルホスフィン酸チタニル、ビスメチルエチルホスフィン酸チタニル、またはビスジフェニルホスフィン酸チタニル等を挙げることができ、これらは単独で或いは2種類以上を組み合わせて用いることができる。本発明におけるホスフィン酸塩として、中でも特にトリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウムを用いた場合、難燃性が高い絶縁膜が得られるため好ましい。
本発明における(F)成分の含有量は、好ましくは(A)成分100重量部に対して5重量部以上、100重量部以下、より好ましくは10重量部以上、50重量部以下とすればよい。これにより、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜は、難燃性、電気絶縁信頼性に優れる。(F)成分が5重量部よりも少ない場合は、難燃性に劣るおそれがあり、100重量部よりも多い場合は、耐折れ性が劣るおそれや、絶縁膜用樹脂組成物を塗工する際の塗工性が悪化し、塗工時の塗膜の発泡やレベリング不足による外観不良が発生するおそれがある。
<その他の成分>
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物には、さらに必要に応じて充填剤、接着助剤、消泡剤、レベリング剤、着色剤、または重合禁止剤等の各種添加剤を加えることができる。
上記充填剤としては、シリカ、マイカ、タルク、硫酸バリウム、ワラストナイト、炭酸カルシウムなどの微細な(微粒子状の)無機充填剤が挙げられる。
上記消泡剤としては、例えば、アクリル系化合物、ビニル系化合物、またはブタジエン系化合物等が挙げられる。
上記レベリング剤としては、例えば、アクリル系化合物またはビニル系化合物等が挙げられる。
上記着色剤としては、例えば、フタロシアニン系化合物、アゾ系化合物またはカーボンブラック等が挙げられる。
上記接着助剤(密着性付与剤ともいう)としては、シランカップリング剤、トリアゾール系化合物、テトラゾール系化合物、またはトリアジン系化合物等が挙げられる。
上記重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノンまたはハイドロキノンモノメチルエーテル等が挙げられる。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、より高い難燃効果を得るために、さらに必要に応じて難燃剤を加えてもよい。上記難燃剤として、例えば、含ハロゲン系化合物、金属水酸化物、メラミン系化合物等を用いることができる。上記各種添加剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
<絶縁膜用樹脂組成物の調製方法>
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、上記(A)〜(F)成分及びその他の成分を粉砕・分散して混合することにより、得ることができる。粉砕・分散方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ビーズミル、ボールミル、または3本ロール等の一般的な混練装置を用いて行われる。粉砕・分散方法として、この中でも、特にビーズミルを用いて粉砕・分散して混合した場合、微粒子として存在する(B)成分の粒度分布が均一になるため好ましい。
ビーズミルを用いて本発明における成分を粉砕・分散する例を以下に示す。先ず、上記(A)〜(F)成分及びその他の成分、並びに必要に応じて溶媒を混合し、混合物を得る。次に、得られた混合物にビーズを加え、所定の装置を用いて攪拌し、剪断することによって、微粒子である本発明における成分を粉砕・分散して混合することができる。上記ビーズの種類としては、ジルコニア、ジルコン、ガラス、またはチタニアなどが挙げられ、目標とする粒径や用途に適したビーズを選択して使用すればよい。また、上記ビーズの粒径は、特に限定されるものではなく、目標とする粒子径に適したビーズを使用すればよい。装置の攪拌速度(周速)は、装置ごとによって異なるが、100〜3,000rpmの範囲で攪拌すればよい。攪拌速度が高速になれば混合物の温度が上昇するので、適宜、冷却水又は冷媒を流すことで、温度上昇を抑えればよい。所望の粒子径が得られれば、ビーズを濾別し、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物を得ることができる。本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物に含まれる微粒子の粒子径は、JIS K 5600−2−5で規定されたゲージを用いる方法で測定することができる。また、粒度分布測定装置を使用すれば、本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物に含まれる微粒子の平均粒子径、粒子径、及び粒度分布を測定することができる。
(II)絶縁膜用樹脂組成物の利用方法
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物を直接的に用いて、又は、絶縁膜用樹脂組成物溶液を調製した後に、以下のようにして絶縁膜を形成することができる。先ず、上記絶縁膜用樹脂組成物、又は、絶縁膜用樹脂組成物溶液を基板に塗布し、乾燥させて有機溶媒を除去する。基板への塗布はスクリーン印刷、カーテンロール、リバースロール、スプレーコーティング、またはスピンナーを利用した回転塗布等により行うことができる。塗布膜(好ましくは厚さ:5μm以上、100μm以下、特に10μm以上、100μm以下)の乾燥は120℃以下、好ましくは40℃以上、100℃以下で行う。
次いで、得られた上記塗膜の加熱処理を行う。加熱処理を行い、絶縁膜用樹脂組成物の分子構造中に残存する反応性基を反応させることにより、耐熱性に富む絶縁膜を得ることができる。絶縁膜の厚さは、配線の厚さ等を考慮して決定されるが、2μm以上、50μm以下程度であることが好ましい。上記加熱処理の最終硬化温度としては、配線等の酸化を防ぎ、配線と基材との密着性を低下させないことを目的として、より低温で加熱して硬化することができる温度が望まれている。
上記加熱処理における硬化温度は、100℃以上、250℃以下であることが好ましく、更に好ましくは120℃以上、200℃以下であり、特に好ましくは130℃以上、180℃以下である。最終加熱温度が250℃よりも高くなると、配線の酸化劣化が進むので望ましくない。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物が、上記(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物または上記(E)光重合開始剤を含有する絶縁膜用感光性樹脂組成物である場合の利用方法について以下に説明する。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物を直接的に用いて、又は、絶縁膜用樹脂組成物溶液を調製した後に、以下のようにして絶縁膜またはレリーフパターンを形成することができる。先ず、上記絶縁膜用樹脂組成物、又は、絶縁膜用樹脂組成物溶液を基板に塗布し、乾燥させて有機溶媒を除去する。基板への塗布はスクリーン印刷、カーテンロール、リバースロール、スプレーコーティング、またはスピンナーを利用した回転塗布等により行うことができる。塗布膜(好ましくは厚さ:5μm以上、100μm以下、特に10μm以上、100μm以下)の乾燥は120℃以下、好ましくは40℃以上、100℃以下で行う。
次いで、塗布膜を乾燥させた後、乾燥塗布膜にネガ型のフォトマスクを置き、紫外線、可視光線、または電子線などの活性光線を照射する。次いで、未露光部分をシャワー、パドル、浸漬または超音波等の各種方式を用い、現像液で洗い出すことによりレリーフパターンを得ることができる。尚、現像装置の噴霧圧力や流速、エッチング液の温度等により、パターンが露出するまでの時間が異なるため、適宜最適な装置条件を見出すことが望ましい。
上記現像液としては、アルカリ水溶液を使用することが好ましい。この現像液には、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、またはN−メチル−2−ピロリドン等の水溶性有機溶媒が含有されていてもよい。上記アルカリ水溶液を与えるアルカリ性化合物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはアンモニウムイオンの、水酸化物または炭酸塩もしくは炭酸水素塩、或いはアミン化合物などが挙げられる。上記アルカリ性化合物としては、具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトライソプロピルアンモニウムヒドロキシド、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリイソプロピルアミンなどが挙げられ、水溶液が塩基性を呈するものであれば、これ以外の化合物も当然使用することができる。本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物の現像工程に好適に用いることのできる、アルカリ水溶液中のアルカリ性化合物の濃度は、0.01重量%以上、20重量%以下とすることが好ましく、0.02重量%以上、10重量%以下とすることが特に好ましい。上記現像液の温度は、絶縁膜用樹脂組成物の組成またはアルカリ現像液の組成に応じて適宜設定すればよく、一般的には0℃以上、80℃以下、より一般的には、10℃以上、60℃以下にすることが好ましい。
上記現像工程によって形成したレリーフパターンは、洗浄することによって不要な残分を除去する。洗浄液としては、水または酸性水溶液などが挙げられる。
次いで、得られた上記レリーフパターンの加熱処理を行う。加熱処理を行い、絶縁膜用樹脂組成物の分子構造中に残存する反応性基を反応させることにより、耐熱性に富む絶縁膜を得ることができる。絶縁膜の厚さは、配線の厚さ等を考慮して決定されるが、2μm以上、50μm以下程度であることが好ましい。上記加熱処理の最終硬化温度としては、配線等の酸化を防ぎ、配線と基材との密着性を低下させないことを目的として、より低温で加熱して硬化することができる温度が望まれている。
上記加熱処理における硬化温度は、100℃以上、250℃以下であることが好ましく、更に好ましくは120℃以上、200℃以下であり、特に好ましくは130℃以上、180℃以下である。最終加熱温度が250℃よりも高くなると配線の酸化劣化が進むので望ましくない。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物から形成した絶縁膜は、柔軟性に優れるとともに、電気絶縁信頼性に優れ、硬化後の基板の反りが小さい。
また、例えば、絶縁膜用樹脂組成物から得られる絶縁膜は、好適には厚さ2μm以上、50μm以下程度の膜厚であり、フレキシブル回路基板の絶縁材料として特に適している。更には、絶縁膜用樹脂組成物は、各種配線被覆保護剤、耐熱性接着剤、または電線・ケーブル絶縁被膜等に用いられる。
尚、本発明は上記絶縁膜用樹脂組成物、又は、絶縁膜用樹脂組成物溶液を基材表面に塗布し乾燥して得られた樹脂フィルムを用いても同様の絶縁材料を提供することができる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
(合成例1)
<(A)バインダーポリマー1>
攪拌機、温度計、滴下漏斗、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン)25.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート5.16g(0.024モル)を添加し、窒素気流下で攪拌しながら80℃に加温して溶解させた。得られた溶液に、ポリカーボネートジオール50.00g(0.025モル)(旭化成ケミカルズ株式会社製、製品名:PCDL T5652、重量平均分子量:2,000)をメチルトリグライム25.00gに溶解させた溶液を1時間かけて滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、得られた溶液を5時間にわたって80℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は53%、重量平均分子量は5,600であった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は下記の方法で測定した。
<固形分濃度>
JIS K 5601−1−2に従って測定を行った。尚、乾燥条件は170℃×1時間の条件を選択した。
<重量平均分子量>
下記条件で測定を行った。
使用装置:東ソー HLC−8220GPC相当品
カラム:東ソー TSK gel Super AWM−H(6.0mmI.D.×15cm)×2本
ガードカラム:東ソー TSK guard column Super AW−H
溶離液:30mM LiBr+20mM HPO in DMF
流速:0.6mL/min
カラム温度:40℃
検出条件:RI:ポラリティ(+)、レスポンス(0.5sec)
試料濃度:約5mg/mL
標準品:PEG(ポリエチレングリコール)。
(合成例2)
<(A)バインダーポリマー2>
攪拌機、温度計、滴下漏斗、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン)30.00gを仕込み、これに、ノルボルネンジイソシアネート10.31g(0.050モル)を添加し、窒素気流下で攪拌しながら80℃に加温して溶解させた。得られた溶液に、ポリカーボネートジオール50.00g(0.025モル)(旭化成ケミカルズ株式会社製、製品名:PCDL T5652、重量平均分子量:2,000)及び2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸3.70g(0.025モル)をメチルトリグライム30.00gに溶解させた溶液を1時間かけて滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、得られた溶液を5時間にわたって80℃で加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にウレタン結合及びカルボキシル基を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は52%、重量平均分子量は5,600、固形分の酸価は22mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は上記合成例1と同様の方法で、酸価は下記の方法で測定した。
<酸価>
JIS K 5601−2−1に従って測定を行った。
(合成例3)
<(A)バインダーポリマー3>
攪拌機、温度計、滴下漏斗、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン)100.00gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら80℃まで昇温した。これに、室温(23℃)で予め混合しておいた、メタクリル酸12.00g(0.14モル)、メタクリル酸ベンジル28.00g(0.16モル)、メタクリル酸ブチル60.00g(0.42モル)、ラジカル重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.50gを80℃に保温した状態で3時間かけて滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応溶液を攪拌しながら90℃まで昇温し、反応溶液の温度を90℃に保ちながら更に2時間、加熱攪拌を行い反応させた。上記反応を行うことで分子内にカルボキシル基を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は50%、重量平均分子量は48,000、固形分の酸価は78mgKOH/gであった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は上記合成例1と同様の方法で、酸価は合成例2と同様の方法で測定した。
(合成例4)
<(A)バインダーポリマー4>
攪拌機、温度計、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、重合用溶媒としてメチルトリグライム(=1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン)130.60gを仕込み、これに、3,3’,4,4’−オキシジフタル酸二無水物31.02g(0.100モル)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン12.92g(0.030モル)、ポリ(テトラメチレン/3−メチルテトラメチレンエーテル)グリコールビス(4−アミノベンゾエート)86.66g(0.070モル)を添加し、窒素気流下で30分間攪拌し、ポリアミド酸溶液を得た。次いで、このポリアミド酸溶液を190℃に加温して2時間にわたって反応させた。上記反応を行うことで分子内にイミド基を含有する樹脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は49%、重量平均分子量は28,000であった。尚、固形分濃度、重量平均分子量は上記合成例1と同様の方法で測定した。
(合成例5)
<(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子>
攪拌機、温度計、滴下漏斗、冷却管及び窒素導入管を備えた1Lのセパラブルフラスコにイオン交換水400.00gを仕込み、窒素気流下で攪拌しながら60℃まで昇温した。これに、室温(23℃)で予め混合しておいた、ポリカーボネートジオール94.00g(旭化成ケミカルズ株式会社製、製品名:PCDL T5652、重量平均分子量:2,000)、ヘキサメチレンジイソシアネート系イソシアヌレート型ポリイソシアネート56.00g(旭化成ケミカルズ株式会社製、製品名:デュラネートTPA−100、NCO含有量:23.1wt%)、溶媒としてメチルエチルケトン50.00g、及び重合触媒としてジブチルスズジラウリレート0.0015gの混合溶液を60℃に保温した状態で2時間かけて滴下漏斗から滴下した。滴下終了後、反応溶液を攪拌しながら60℃で4時間にわたって攪拌を行い反応させた。次いで、反応溶液を室温(23℃)まで冷却し、固体を分離した後、イオン交換水で3回洗浄し、70℃で20時間にわたって乾燥させて架橋ポリマー粒子を得た。得られた架橋ポリマー粒子の平均粒子径は6μm、吸油量は90ml/100gであった。尚、平均粒子径、吸油量は下記方法で測定した。
<平均粒子径の測定>
使用装置:株式会社堀場製作所製 LA−950V2
測定方式:レーザー回折/散乱式。
<吸油量>
JIS K 5101−13−2に従って測定を行った。
(実施例1〜7)
<絶縁膜用樹脂組成物の調製>
合成例1〜4で得られた(A)バインダーポリマー1〜4に、合成例5で得られた(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子、(C)熱硬化性樹脂、(F)リン系難燃剤、その他の成分、及び有機溶媒を添加して、実施例1〜7にかかる絶縁膜用樹脂組成物を作製した。それぞれの絶縁膜用樹脂組成物における構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表1に記載する。なお、表1中の溶媒である1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタンは上記合成した樹脂溶液に含まれる溶剤も含めた全溶剤量である。絶縁膜用樹脂組成物は、先ず、一般的な攪拌翼のついた攪拌装置にて混合し、その後、3本ロールミルに2回通して、均一な溶液とした。グラインドメーターにて混合溶液中の絶縁膜用樹脂組成物の粒子径を測定したところ、いずれも10μm以下であった。混合溶液中の泡を脱泡装置にて完全に脱泡した後、下記評価を実施した。
Figure 0005760099
ただし、表1中の<1>〜<4>は、以下の通りである。
<1>日産化学株式会社製 多官能エポキシ樹脂(トリグリシジルイソシアヌレート)の製品名
<2>クラリアントジャパン株式会社製 ホスフィン酸塩の製品名
<3>日産化学株式会社製 メラミンの製品名
<4>共栄社化学株式会社製 ブタジエン系消泡剤の製品名。
<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>
実施例1〜7にかかる絶縁膜用樹脂組成物を、ベーカー式アプリケーターを用いて、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分間乾燥させた後、150℃のオーブン中で30分間、加熱硬化させた。これにより、ポリイミドフィルム上に絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜(硬化膜)を形成して、絶縁膜積層フィルム(絶縁膜用樹脂フィルム)を作製した。
<絶縁膜積層フィルムの評価>
以下の項目について、得られた絶縁膜積層フィルムの評価を行った。評価結果を表2に記載する。
(i)タック性
実施例1〜7にかかる絶縁膜用樹脂組成物を、ベーカー式アプリケーターを用いて、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分間乾燥させ、溶媒乾燥後に塗膜を形成して、塗膜付きフィルムを作製した。塗膜のタック性の評価方法は、作製した溶媒乾燥後の塗膜付きフィルムを50mm×30mmの短冊に切り出して、塗膜を内側にして塗膜面同士を重ね合わせ、重ね合わせた部分に300gの荷重を3秒間のせた後、荷重を取り除き、塗膜面を引き剥がしたときの状態を観察した。観察結果を下記「○」、「△」または「×」で示す。
○:塗膜同士の貼り付きがなく、塗膜に貼り付き跡も残っていない
△:塗膜同士が少し貼り付き、塗膜に貼り付き跡が残っている
×:塗膜同士が完全に貼り付いて引き剥がせない。
(ii)耐折れ性
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。絶縁膜積層フィルムの耐折れ性の評価方法は、当該絶縁膜積層フィルムを50mm×10mmの短冊に切り出して、絶縁膜を外側にして25mmのところ(中央部)で180°に折り曲げ、折り曲げ部に5kgの荷重を3秒間のせた後、荷重を取り除き、折り曲げ部の頂点を顕微鏡で観察することによって行った。顕微鏡で観察した後、折り曲げ部を180°程度開いて、再度5kgの荷重を3秒間乗せた後、荷重を取り除き、完全に硬化膜積層フィルムを開いた。上記操作を繰り返し、折り曲げ部にクラックが発生する回数を折り曲げ回数とした。耐折れ性は5回以上であることが好ましい。
(iii)電気絶縁信頼性
フレキシブル銅貼り積層板(電解銅箔の厚さ12μm、ポリイミドフィルムは株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI、ポリイミド系接着剤で銅箔を接着している)上にライン幅/スペース幅=100μm/100μmの櫛形パターンを作製し、10容量%の硫酸水溶液中に1分間浸漬した後、純水で洗浄して銅箔の表面処理を行った。その後、上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で櫛形パターン上に、最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、試験片(絶縁膜付きプリント配線板)の作成を行った。そして、85℃、85%RHの環境試験機中で、試験片の両端子部分に100Vの直流電流を印加して、1,000時間後の試験片の絶縁抵抗値を測定した。絶縁膜の抵抗値は、1×10以上であることが好ましい。また、1,000時間後にマイグレーション、デンドライトなど外観変化の発生を目視にて観察した。観察結果を下記「○」、「△」または「×」で示す。
○:1,000時間後、マイグレーション、デンドライトなどの外観変化の発生がない
△:1,000時間後、僅かにマイグレーション、デンドライトなどの外観変化の発生がある
×:1,000時間後、顕著にマイグレーション、デンドライトなどの外観変化の発生がある。
(iv)半田耐熱性
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さが75μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル75NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。得られた絶縁膜積層フィルムを、260℃で完全に溶解させた半田浴に、絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜が塗工してある面が接するように浮かべて10秒後に引き上げた。その操作を3回行い、フィルム表面の状態を観察した。観察結果を下記「○」または「×」で示す。
○:塗膜に異常がない
×:塗膜に膨れや剥がれなどの異常が発生する。
(v)反り
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。フィルムの反りの高さの測定方法を説明するための模式図を図1に示す。図1に示すように、得られた絶縁膜積層フィルム(絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を積層したポリイミドフィルム)1を面積50mm×50mmの正方形状に切り出して、平滑な台3の上に絶縁膜側が上面になるように置き、フィルム端部の反り高さ2を測定した。絶縁膜積層フィルム1の反り高さ2が小さい程、プリント配線板表面での応力が小さくなり、プリント配線板の反りも低下することになる。反り高さ2は、5mm以下であることが好ましい。尚、絶縁膜積層フィルム1が筒状に丸まる場合は「×」と判定した。
Figure 0005760099
(比較例1)
実施例1にて用いた合成例5の分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子に替えて、ポリメタクリル酸メチル系架橋ポリマー粒子(ガンツ化成株式会社製、商品名:ガンツパールGM−0801S、平均粒子径8μm)を用いて、実施例1〜7の方法と同様の方法で物性評価を行った。その結果を表2に記載する。
(比較例2)
合成例2にて得られたバインダーポリマーである分子内にウレタン結合及びカルボキシル基を含有する樹脂60.0重量部、エポキシ樹脂22.5重量部(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名:jER828)、メラミン2.5重量部(日産化学株式会社製、商品名:微粉メラミン)、コアシェル多層構造をもつ有機微粒子12.0重量部(ガンツ化成株式会社製、商品名:スタフィロイドAC−3816、平均粒子径0.5μm)を用いて、実施例1〜7の方法と同様の方法で物性評価を行った。その結果を表2に記載する。
(実施例8〜13)
<絶縁膜用樹脂組成物の調製>
合成例1〜4で得られた(A)バインダーポリマー1〜4に、合成例5で得られた(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子、(C)熱硬化性樹脂、(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物、(E)光重合開始剤、(F)リン系難燃剤、その他の成分、及び有機溶媒を添加して、実施例8〜13にかかる絶縁膜用樹脂組成物を作製した。それぞれの絶縁膜用樹脂組成物における構成原料の樹脂固形分での配合量及び原料の種類を表3に記載する。なお、表3中の溶媒である1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタンは上記合成した樹脂溶液に含まれる溶剤も含めた全溶剤量である。絶縁膜用樹脂組成物は、先ず、一般的な攪拌翼のついた攪拌装置にて混合し、その後、3本ロールミルに2回通して、均一な溶液とした。グラインドメーターにて混合溶液中の絶縁膜用樹脂組成物の粒子径を測定したところ、いずれも10μm以下であった。混合溶液中の泡を脱泡装置にて完全に脱泡した後、下記評価を実施した。
Figure 0005760099
ただし、表1中の<1>〜<7>は、以下の通りである。
<1>日産化学株式会社製 多官能エポキシ樹脂(トリグリシジルイソシアヌレート)の製品名
<2>クラリアントジャパン株式会社製 ホスフィン酸塩の製品名
<3>日産化学株式会社製 メラミンの製品名
<4>共栄社化学株式会社製 ブタジエン系消泡剤の製品名
<5>日立化成工業株式会社製 分子内にラジカル重合性基を有する化合物(EO変性ビスフェノールAジメタクリレート)の製品名
<6>日本化薬株式会社製 分子内にラジカル重合性基を有する化合物(カルボキシル基及び感光性基含有樹脂)の製品名 固形分濃度65%、固形分酸価98mgKOH/g
<7>BASFジャパン株式会社製 光重合開始剤の製品名。
<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>
実施例8〜13にかかる絶縁膜用樹脂組成物を、ベーカー式アプリケーターを用いて、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分間乾燥させた後、300mJ/cmの積算露光量の紫外線を照射して露光した。次いで、30℃に加熱した1.0重量%の炭酸ナトリウム水溶液を用いて、1.0kgf/mmの吐出圧で90秒間スプレー現像を行った。スプレー現像後、純水で十分洗浄して、150℃のオーブン中で30分間、加熱硬化させた。これにより、ポリイミドフィルム上に絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜(硬化膜)を形成して、絶縁膜積層フィルム(絶縁膜用樹脂フィルム)を作製した。
<絶縁膜積層フィルムの評価>
以下の項目について、得られた絶縁膜積層フィルムの評価を行った。評価結果を表4に記載する。
(vi)感光性
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で得られた絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜の表面観察を行い、感光性を判定した。ただし、露光は、ライン幅/スペース幅=100μm/100μmのネガ型フォトマスクを置いて行った。判定結果を下記「○」または「×」で示す。
〇:ポリイミドフィルム表面に顕著な線太りまたは現像残渣が無く、ライン幅/スペース幅=100μm/100μmの感光パターンが描けている
×:ポリイミドフィルム表面にライン幅/スペース幅=100μm/100μmの感光パターンが描けていない。
(vii)タック性
実施例8〜13にかかる絶縁膜用樹脂組成物を、ベーカー式アプリケーターを用いて、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmになるように100mm×100mmの面積に流延・塗布し、80℃で20分間乾燥させ、溶媒乾燥後に塗膜を形成して、塗膜付きフィルムを作製した。塗膜のタック性の評価方法は、作製した溶媒乾燥後の塗膜付きフィルムを50mm×30mmの短冊に切り出して、塗膜を内側にして塗膜面同士を重ね合わせ、重ね合わせた部分に300gの荷重を3秒間のせた後、荷重を取り除き、塗膜面を引き剥がしたときの状態を観察した。観察結果を下記「○」、「△」または「×」で示す。
○:塗膜同士の貼り付きがなく、塗膜に貼り付き跡も残っていない
△:塗膜同士が少し貼り付き、塗膜に貼り付き跡が残っている
×:塗膜同士が完全に貼り付いて引き剥がせない。
(viii)耐折れ性
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。絶縁膜積層フィルムの耐折れ性の評価方法は、当該絶縁膜積層フィルムを50mm×10mmの短冊に切り出して、絶縁膜を外側にして25mmのところ(中央部)で180°に折り曲げ、折り曲げ部に5kgの荷重を3秒間のせた後、荷重を取り除き、折り曲げ部の頂点を顕微鏡で観察することによって行った。顕微鏡で観察した後、折り曲げ部を180°程度開いて、再度5kgの荷重を3秒間乗せた後、荷重を取り除き、完全に絶縁膜積層フィルムを開いた。上記操作を繰り返し、折り曲げ部にクラックが発生する回数を折り曲げ回数とした。耐折れ性は5回以上であることが好ましい。
(ix)電気絶縁信頼性
フレキシブル銅貼り積層板(電解銅箔の厚さ12μm、ポリイミドフィルムは株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI、ポリイミド系接着剤で銅箔を接着している)上にライン幅/スペース幅=100μm/100μmの櫛形パターンを作製し、10容量%の硫酸水溶液中に1分間浸漬した後、純水で洗浄して銅箔の表面処理を行った。その後、上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で櫛形パターン上に、最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、試験片(絶縁膜付きプリント配線板)の作成を行った。そして、85℃、85%RHの環境試験機中で、試験片の両端子部分に100Vの直流電流を印加して、1,000時間後の試験片の絶縁抵抗値を測定した。抵抗値は1×10以上であることが好ましい。また、1,000時間後にマイグレーション、デンドライトなど外観変化の発生を目視にて観察した。観察結果を下記「○」、「△」または「×」で示す。
○:1,000時間後、マイグレーション、デンドライトなどの外観変化の発生がない
△:1,000時間後、僅かにマイグレーション、デンドライトなどの外観変化の発生がある
×:1,000時間後、顕著にマイグレーション、デンドライトなどの外観変化の発生がある。
(x)半田耐熱性
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さが75μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル75NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。得られた絶縁膜積層フィルムを、260℃で完全に溶解させた半田浴に、絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜が塗工してある面が接するように浮かべて10秒後に引き上げた。その操作を3回行い、フィルム表面の状態を観察した。観察結果を下記「○」または「×」で示す。
○:塗膜に異常がない
×:塗膜に膨れや剥がれなどの異常が発生する。
(xi)反り
上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さが25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI)の表面に最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。フィルムの反りの高さの測定方法を説明するための模式図を図1に示す。図1に示すように、得られた絶縁膜積層フィルム(絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を積層したポリイミドフィルム)1を面積50mm×50mmの正方形状に切り出して、平滑な台3の上に絶縁膜側が上面になるように置き、フィルム端部の反り高さ2を測定した。絶縁膜積層フィルム1の反り高さ2が小さい程、プリント配線板表面での応力が小さくなり、プリント配線板の反りも低下することになる。反り高さ2は5mm以下であることが好ましい。尚、絶縁膜積層フィルム1が筒状に丸まる場合は「×」と判定した。
(xii)難燃性
プラスチック材料の燃焼性試験規格 UL94VTM に従い、以下のようにして燃焼性試験を行った。すなわち、上記<ポリイミドフィルム上への塗膜の作製>の項目に記載の方法と同様の方法で、基材としての厚さ25μmのポリイミドフィルム(株式会社カネカ製、商品名:アピカル25NPI)の両表面に、最終乾燥厚さが20μmの絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を形成して、絶縁膜積層フィルムを作製した。作製した上記絶縁膜積層フィルムを幅50mm×長さ200mm×厚さ75μm(ポリイミドフィルムの厚さを含む)の寸法に20枚切り出し、それぞれフィルム端部から125mmの部分に標線を入れ、標線を外側にして直径約13mm×長さ200mmの筒状に丸めた。その後、標線よりも上の重ね合わせ部分(長さ(200−125=)75mmの部分)及びその上部(フィルム端部)に隙間が無いようにしてPI(ポリイミド)テープを貼って固定した。これにより、燃焼性試験用のサンプル(筒)を20本用意した。そのうちの10本は、(1)23℃/50%相対湿度で48時間処理し、残りの10本は、(2)70℃で168時間の処理後に、無水塩化カルシウム入りデシケーターで4時間以上冷却した。これらサンプルの上部(PIテープを貼った側)をクランプで止めて垂直に(吊り下げるようにして)固定し、サンプルの下部(PIテープを貼っていない側)にバーナーの炎を3秒間近づけて着火した。3秒間経過したらバーナーの炎を遠ざけて、着火したサンプルの炎や燃焼が何秒後に消えるかを測定した。測定結果を下記「○」または「×」で示す。
○:各条件((1),(2))につき、サンプルからバーナーの炎を遠ざけた後、10本とも最長で10秒以内に炎や燃焼が消えて自己消火し、かつ評線まで燃焼が達していない
×:各条件((1),(2))につき、サンプルからバーナーの炎を遠ざけた後、1本でも10秒以内に消火しない、または炎が評線以上のところまで達して燃焼する。
Figure 0005760099
(比較例3)
実施例8で用いた合成例5で得られた(B)分子内にウレタン結合及びラジカル重合性基を有する架橋ポリマー粒子に替えて、ポリメタクリル酸メチル系架橋ポリマー粒子(ガンツ化成株式会社製、商品名:ガンツパールGM−0801S、平均粒子径8μm)を用いて、実施例8の方法と同様の方法で物性評価を行った。その結果を表4に記載する。
本発明にかかる絶縁膜用樹脂組成物は、種々の回路基板用の表面保護材料等に好適に使用することができる。
1 絶縁膜積層フィルム(絶縁膜用樹脂組成物の絶縁膜を積層したポリイミドフィルム)
2 反り高さ
3 平滑な台

Claims (16)

  1. 少なくとも
    (A)バインダーポリマー、及び
    (B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子
    を含有することを特徴とする絶縁膜用樹脂組成物。
  2. 更に(C)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする請求項1に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  3. 更に(D)分子内にラジカル重合性基を有する化合物及び(E)光重合開始剤を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  4. 前記(A)バインダーポリマーが、下記(a1)〜(a3)からなる群から選ばれる少なくとも1種を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
    (a1)ウレタン結合
    (a2)カルボキシル基
    (a3)イミド基
  5. 前記(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子の平均粒子径が、1μm以上、20μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  6. 前記(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子の吸油量が、50ml/100g以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  7. 前記(B)分子内にウレタン結合及びカーボネート骨格を有する架橋ポリマー粒子の配合量が、(A)バインダーポリマー100重量部に対して30重量部以上、100重量部以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  8. 更に(F)リン系難燃剤を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  9. 前記(F)リン系難燃剤が、ホスフィン酸塩であることを特徴とする請求項8に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  10. 前記(F)リン系難燃剤の配合量が、(A)バインダーポリマー100重量部に対して5重量部以上、100重量部以下であることを特徴とする請求項8または9に記載の絶縁膜用樹脂組成物。
  11. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物を基材表面に塗布した後、乾燥して得られる絶縁膜用樹脂フィルム。
  12. 請求項11に記載の絶縁膜用樹脂フィルムを硬化させて得られる絶縁膜。
  13. 請求項12に記載の絶縁膜がプリント配線板に被覆してなる絶縁膜付きプリント配線板。
  14. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物から得られることを特徴とする絶縁膜用樹脂フィルム。
  15. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁膜用樹脂組成物から得られることを特徴とする絶縁膜。
  16. 請求項15に記載の絶縁膜がプリント配線板に被覆してなる絶縁膜付きプリント配線板。
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