JP6709020B2 - 光硬化性熱硬化性樹脂組成物、その硬化物およびプリント配線板 - Google Patents
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Description
また、上述したような非接触露光タイプの液状樹脂組成物では、ノボラック型エポキシ化合物と不飽和一塩基酸の付加物に酸無水物を付加した感光性樹脂を合成する際にも無溶剤とする必要があるためにその付加反応が遅く、未反応の酸無水物が合成された樹脂ワニス中に残存する結果、樹脂ワニス中に残存してしまう未反応の酸無水物が後から加えるエポキシ樹脂などとの熱硬化反応を起こし現像性が低下するという不具合があった。
また、本発明の他の目的は、はんだ耐熱性等の諸特性に優れた硬化物とその硬化物からなる塗膜を有するプリント配線板を提供することにある。
本発明に係る光硬化性熱硬化性樹脂組成物(以下、「樹脂組成物」とも称する。)は、(A)(a)ノボラック型エポキシ化合物と(b)不飽和モノカルボン酸との反応物と、(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物とを反応させ、未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物と、(d)水酸基含有モノマーとを反応させることによって前記未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物を消失させてなる活性エネルギー線硬化性樹脂ワニス(以下、「(A)樹脂ワニス」とも称する。)を含む。
この点、本発明の光硬化性熱硬化性樹脂組成物は、(A)樹脂ワニス中に未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物が残存しないように、樹脂合成後の未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物と上記(d)水酸基含有モノマーとを反応させている。これによって、(A)樹脂ワニス中に未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物が残存しないので、組成物中に配合されるエポキシ化合物などと反応することもなく、得られる樹脂組成物は、より優れた現像性、表面硬化性および解像性を発揮し得る。その結果、本発明の光硬化性熱硬化性樹脂組成物は、非接触露光タイプの液状樹脂組成物に好適な組成物として有効である。
増感剤としては、チオキサントン系化合物やアミン系化合物等が挙げられる。チオキサントン系化合物は、深部硬化性の面から好ましい。また、アミン系化合物は、ラジカル反応の阻害要因である酸素を捕捉するため、表面硬化性に優れるため、好ましい。
ここで、チオキサントン系化合物やアミン系化合物を増感剤として用いる場合には、光重合開始剤はチオキサントン系化合物およびアミン系化合物以外のものを用い、それ以外は特に限定されるものではない。
本発明の光硬化性熱硬化性樹脂組成物は、(a)ノボラック型エポキシ化合物と(b)不飽和モノカルボン酸との反応物と、(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物とを反応させ、未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物と、(d)水酸基含有モノマーとを反応させることによって未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物を消失させてなる(A)活性エネルギー線硬化性樹脂ワニスを使用する。
また、上記(A)樹脂ワニスの酸価の好適な範囲は、40〜160mgKOH/gであり、より好ましくは50〜140mgKOH/gである。酸価が40mgKOH/g以上であると、アルカリ溶解性がより良好となる。また、酸価が160mgKOH/g以下であると、硬化膜の耐アルカリ性、電気特性等のレジストとしての特性が良好となるため、好ましい。
エポキシ化合物1分子中のエチレン性不飽和結合の存在数が少ない場合には、光硬化反応が遅いため、ノボラック型エポキシ化合物を原料とすることが望ましいが、樹脂組成物の粘度を下げる目的でビスフェノールA型エポキシ化合物の使用もできる。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート、メタクリレートおよびそれらの混合物を総称する用語であり、他の類似の表現についても同様である。
本発明の光硬化性熱硬化性樹脂組成物は、(B)光重合開始剤、または光重合開始剤と増感剤との混合物を使用する。光重合開始剤としては、下記の群から選択される1種以上の光重合開始剤を使用することができる。また、光重合開始剤と増感剤との混合物の例としては、下記の群から選択される1種以上の光重合開始剤と、下記の群から選択される1種以上の増感剤とを組合せた混合物を使用することができる。
本発明の光硬化性熱硬化性樹脂組成物は、耐熱性を付与するために、(C)熱硬化性成分を配合する。本発明に用いられる熱硬化性成分としては、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などのアミン樹脂、ブロックイソシアネート化合物、シクロカーボネート化合物、多官能エポキシ化合物、多官能オキセタン化合物、エピスルフィド樹脂、メラミン誘導体、ビスマレイミド、オキサジン化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド樹脂などの公知慣用の熱硬化性樹脂が使用できる。特に好ましいのは分子中に2個以上の環状エーテル基および/または環状チオエーテル基(以下、環状(チオ)エーテル基と略称する。)を有する(C)熱硬化性成分である。
また、本発明の(C)熱硬化成分は、1種を単独または2種以上を組み合わせて用いることができる。
分子内に複数のエポキシ基を有する化合物としては、ジシクロペンタジエン(DCPD)型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、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、N−グリシジル型エポキシ樹脂または脂環式エポキシ樹脂などの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が挙げられる。あるいは、さらにこれに反応促進のため公知のエポキシ硬化促進剤を少量併用することもできる。このような(C)熱硬化性成分を配合した光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、塗布、露光、現像後、塗膜を後加熱することにより、光硬化性樹脂成分の重合促進ならびに上記(C)熱硬化性成分との共重合を通して、得られるレジスト被膜の耐熱性、耐溶剤性、耐酸性、耐メッキ性、密着性、電気特性および硬度などの諸特性を向上せしめることができ、特にソルダーレジストとして有用である。上記のような(C)熱硬化性成分は、予め上記光硬化性樹脂組成物に混合してもよいが(一液型)、増粘し易いので、回路板ブランクへの塗布前に、使用に際して両者を混合して用いる(二液型)ことが望ましい。本発明においては、特に、ジシクロペンタジエン(DCPD)型エポキシ樹脂を使用することにより、無溶剤でも樹脂組成物の低粘度化が可能となり薄膜化によるプリント配線板の高密度化を実現できるため、好ましい。また、ジシクロペンタジエン(DCPD)型エポキシ樹脂を用いた場合は、樹脂組成物の低粘度化が可能となることによりレベリングが向上し、表面光沢が良好となる。
上記(C)熱硬化性成分の配合量は、(A)樹脂ワニスの100質量部に対して5〜100質量部、好ましくは10〜40質量部である。
500cc三口セパラブルフラスコにフェノールノボラック型エポキシ樹脂(ダウケミカル社製D.E.N.431)を116.7g量り取り、ここにアクリル酸52.8g(1.1当量)とフェノチアジン0.07g、テトラメチルアンモニウムクロライド0.2gを加え、還流条件下、空気0.5L/minを吹き込みながら105℃で撹拌を行った。
105℃、4時間でアクリル酸のカルボキシル基の1710cm−1付近のピークが消失し、6時間後でも大きく変化がなかったため(図1参照)、この条件で反応はほぼ終了した。
次いで、無水テトラヒドロフタル酸60.8g(水酸基に対して0.6当量)を加え、100℃で6時間撹拌し反応させた後、希釈剤としてHEA(2−ヒドロキシエチルアクリレート)86.7gを加え、常温で液体の樹脂ワニス1を合成した。ここで水酸基と無水テトラヒドロフタル酸との反応は、酸無水物特有の1780cm−1付近および1830,1860cm−1付近のピークの消失で反応を確認し、100℃、6時間では未反応の酸無水物が確認された(図2参照)。しかし、HEA投入後には未反応の酸無水物が完全に消失したことが確認できた(図3参照)。なお、合成して得られた樹脂ワニス1の酸価は91mKOH/gであった。
500cc三口セパラブルフラスコにフェノールノボラック型エポキシ樹脂(ダウケミカル社製D.E.N.431)を116.7gとポリエチレングリコール#200ジアクリレート(新中村化学工業(株)製A−200)33.3gとフェノキシエチルアクリレート(共栄社化学(株)製ライトエステルPO)33.3gを量り取り、ここにアクリル酸52.8g(1.1当量)とフェノチアジン0.07g、テトラメチルアンモニウムクロライド0.2gを加え、還流条件下、空気0.5L/minを吹き込みながら105℃で撹拌を行った。次いで、最後にHEAを投入することを除き、合成例1と同じ方法を用いて樹脂ワニス2を合成した。
下記表1に示す各成分を表中に記載の割合(質量部)にて配合し、光硬化性熱硬化性樹脂組成物を調製した。
なお、上記で合成した樹脂ワニス1および2とエポキシ樹脂との反応により可使時間が短くなることを避けるため、光硬化性成分側の組成物と熱硬化性成分側の組成物に分け、(株)井上製作所製3本ロールミルでそれぞれの組成物を分散させた。
次に、調製した光硬化性成分側の組成物と熱硬化性成分側の組成物とを混合し、予め35μmの銅箔をパターンエッチングした銅張積層板上にスクリーン印刷で塗布を行い、乾燥させることなく、ウシオ電機(株)製投影露光装置UFX−2223B(ランプ2Kw)を用い、所定の光量を照射した。
その後、30℃1質量%の炭酸ナトリウム水溶液を用いスプレー圧0.2MPa/cm2で60秒、循環水洗20秒、流水で20秒の条件で現像を行い、熱風循環式乾燥炉で150℃60分のポストキュアをすることにより硬化塗膜を得た。得られた光硬化性熱硬化性樹脂組成物の硬化塗膜を用いて、特性を評価した。
*2:光重合開始剤、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(BASF社製)
*3:チオキサントン系増感剤、2,4−ジエチルチオキサントン(日本化薬(株)製)
*4:アミン系増感剤、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン(保土ヶ谷化学工業(株)製)
*5:硫酸バリウム、B−30(堺化学工業(株)製)
*6:FASTOGEN Blue FA5380(DIC(株)製)
*7:Cromophtal Yellow AGR(Pigment Yellow 147)(BASF社製)
*8:消泡・レベリング剤(共栄社化学(株)製)
*9:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂((株)ADEKA製)
*10:ビフェニル型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製)
*11:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)製)
*12:多官能アクリレート(日本化薬(株)製)
<現像性>
実施例および比較例の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、パターン形成された銅箔基板上にスクリーン印刷で全面塗布し、80℃で30分乾燥し、液温30℃の1質量%炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー圧0.2MPa/cm2でソルダーレジストを溶解させすべて除去されるまでの時間を測定した。得られた結果を下記表2に示す。
〇:10秒未満
△:10秒以上、20秒未満
×:20秒以上
実施例および比較例の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、パターン形成された銅箔基板上にスクリーン印刷で全面塗布し、この基板に高圧水銀灯(ショートアークランプ)搭載の露光装置を用いて所定の露光量(500mJ/cm2、750mJ/cm2、1000mJ/cm2)でソルダーレジストパターンを露光し、露光後、レジスト表面をウエスで拭い、ウエスが着色するかで判断した。得られた結果を下記表2に示す。
〇:ウエスに汚れがつかない
△:わずかに緑色が転写
×:レジスト表面が硬化せず、液状成分でウエスが汚れた
実施例および比較例の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、銅張積層板の銅箔上にスクリーン印刷で全面塗布し、露光パターンとして、ライン/スペースが30/30〜100/100μmの縦横ラインを描画させるネガを使用して、所定の光量(500mJ/cm2、1000mJ/cm2)を高圧水銀灯(ショートアークランプ)搭載の露光装置を用いて照射した。露光後、30℃の1質量%Na2CO3水溶液をスプレー圧0.2MPa/cm2の条件で60秒間現像を行い、150℃で60分の熱硬化をすることにより硬化塗膜を得た。得られた光硬化性熱硬化性樹脂組成物の硬化塗膜の最小残存ラインを200倍に調整した光学顕微鏡を用いて求め、これを銅上解像性とした。得られた結果を下記表2に示す。
実施例および比較例の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を、銅張積層板の銅箔をエッチング除去したガラスエポキシ基材上にスクリーン印刷で全面塗布し、露光パターンとして、ライン/スペースが30/30〜100/100μmの縦横ラインを描画させるネガを使用して、1000mJ/cm2の光量を高圧水銀灯(ショートアークランプ)搭載の露光装置を用いて照射した。露光後、30℃の1質量%Na2CO3水溶液をスプレー圧0.2MPa/cm2の条件で60秒間現像を行い、150℃で60分の熱硬化をすることにより硬化塗膜を得た。得られた光硬化性熱硬化性樹脂組成物の硬化塗膜の最小残存ラインを200倍に調整した光学顕微鏡を用いて求め、これを基材上解像性とした。得られた結果を下記表2に示す。
JIS C 60068−2−58の試験方法に従い、ロジン系フラックスを塗布した評価基板を、予め260℃に設定したはんだ槽に30秒浸漬し、変性アルコールでフラックスを洗浄した後、目視によるレジスト層の膨れ・剥がれについて目視にてレジストの膨れ、剥れを確認した。得られた結果を下記表2に示す。
〇:膨れ、剥れなし
△:わずかに膨れ、剥れ発生
×:膨れ、剥れ発生
Claims (5)
- (A)(a)ノボラック型エポキシ化合物と(b)不飽和モノカルボン酸との反応物と、(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物との反応物、および未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物と、(d)水酸基含有モノマーとの反応物とを含み、前記未反応の(c)飽和または不飽和多塩基酸無水物を含まない、無溶剤の活性エネルギー線硬化性樹脂ワニス、
(B)光重合開始剤、または光重合開始剤と増感剤との混合物、および
(C)熱硬化性成分、を含んでなる光硬化性熱硬化性樹脂組成物。 - 前記(B)成分の増感剤がチオキサントン系化合物およびアミン系化合物から選ばれるいずれか少なくとも1種を含む請求項1記載の光硬化性熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(C)熱硬化性成分が、環状(チオ)エーテル基を有する化合物である請求項1または2記載の光硬化性熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれか一項記載の光硬化性熱硬化性樹脂組成物を光硬化後熱硬化させて得られることを特徴とする硬化物。
- 請求項4に記載の硬化物からなる塗膜を有することを特徴とするプリント配線板。
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