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特開2024-119607酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂、硬化性樹脂組成物、ソルダーレジスト用樹脂材料、硬化物、絶縁材料、並びにレジスト部材
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024119607
(43)【公開日】2024-09-03
(54)【発明の名称】酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂、硬化性樹脂組成物、ソルダーレジスト用樹脂材料、硬化物、絶縁材料、並びにレジスト部材
(51)【国際特許分類】
   C08G 18/34 20060101AFI20240827BHJP
   C08G 18/83 20060101ALI20240827BHJP
   C08F 290/14 20060101ALI20240827BHJP
   G03F 7/027 20060101ALI20240827BHJP
【FI】
C08G18/34 030
C08G18/83
C08F290/14
G03F7/027 514
G03F7/027 515
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023026628
(22)【出願日】2023-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100177426
【弁理士】
【氏名又は名称】粟野 晴夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141601
【弁理士】
【氏名又は名称】貴志 浩充
(74)【代理人】
【識別番号】100195556
【弁理士】
【氏名又は名称】柿沼 公二
(72)【発明者】
【氏名】山田 駿介
【テーマコード(参考)】
2H225
4J034
4J127
【Fターム(参考)】
2H225AC36
2H225AC54
2H225AC65
2H225AC66
2H225AC70
2H225AC72
2H225AD02
2H225AE14P
2H225AN36P
2H225AN86P
2H225AN94P
2H225AP09P
2H225BA16P
2H225BA20P
2H225BA22P
2H225CA13
2H225CB02
2H225CC01
2H225CC13
4J034BA02
4J034CA25
4J034CB04
4J034CB07
4J034CC12
4J034CC61
4J034CC65
4J034HA01
4J034HA07
4J034HC22
4J034HC35
4J034HC46
4J034HC61
4J034HC71
4J034HC73
4J034LA06
4J034LA07
4J034LA13
4J034RA14
4J127AA01
4J127AA03
4J127AA04
4J127BB041
4J127BB081
4J127BB131
4J127BB221
4J127BC031
4J127BC131
4J127BD261
4J127BE241
4J127BE24Y
4J127BE311
4J127BE31Y
4J127BE371
4J127BE37Y
4J127BF431
4J127BF611
4J127BG041
4J127BG051
4J127BG231
4J127BG251
4J127CB371
4J127CC111
4J127DA10
4J127DA25
4J127EA13
4J127FA18
4J127FA37
(57)【要約】      (修正有)
【課題】高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた硬化物を得ることができる樹脂を提供する。
【解決手段】酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを必須の反応原料とする酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂であって、前記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)が、ポリイソシアネート化合物(a1)と、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)とを必須の反応原料とする樹脂であり、前記酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量が100質量ppm以下である、ことを特徴とする、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを必須の反応原料とする酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂であって、
前記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)が、ポリイソシアネート化合物(a1)と、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)とを必須の反応原料とする樹脂であり、
前記酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量が100質量ppm以下である、ことを特徴とする、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【請求項2】
前記ポリイソシアネート化合物(a1)が、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物又はこれらの変性体を含む、請求項1に記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【請求項3】
前記ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)が、トリカルボン酸無水物を含む、請求項1又は2に記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【請求項4】
更にポリカルボン酸無水物(D)を反応原料とし、
前記ポリカルボン酸無水物(D)が、脂肪族ポリカルボン酸無水物又は脂環式ポリカルボン酸無水物を含む、請求項1又は2に記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【請求項5】
請求項1又は2に記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂と、光重合開始剤とを含有することを特徴とする、硬化性樹脂組成物。
【請求項6】
請求項5に記載の硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする、ソルダーレジスト用樹脂材料。
【請求項7】
請求項5に記載の硬化性樹脂組成物の硬化物。
【請求項8】
請求項7に記載の硬化物からなることを特徴とする、絶縁材料。
【請求項9】
請求項7に記載の硬化物からなることを特徴とする、レジスト部材。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂、硬化性樹脂組成物、ソルダーレジスト用樹脂材料、硬化物、絶縁材料、並びにレジスト部材に関する。
【背景技術】
【0002】
プリント配線板上に電子部品を実装してはんだ付けする際に、実装部以外の部分にはんだが付着するのを防止したり、配線の酸化又は腐食を半永久的に防止する被膜を形成したりするための絶縁材料として、ソルダーレジストが広く用いられている。このようなソルダーレジストのパターンを形成する技術としては、微細なパターンを正確に形成することができるフォトレジスト法が挙げられ、その中でも特に、環境面の配慮等から、アルカリ現像型の液状フォトレジスト法が主流となっている。
【0003】
また、プリント配線板は、近年における電子部品の高密度化の実現のため、微細化(ファイン化)、多層化及びワンボード化の一途をたどっており、実装方式も、表面実装技術(SMT)へと推移している。そのため、ソルダーレジスト膜も、ファイン化、高解像性、高精度、高信頼性の要求が高まっている。また、高信頼性を実現する上では、ソルダーレジスト膜には、絶縁信頼性、耐熱性(高Tg)に優れることも求められる。
【0004】
従来知られているソルダーレジスト用樹脂材料としては、所定のアミドイミド樹脂、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物、(メタ)アクリロイル基含有エポキシ化合物、及びポリカルボン酸無水物を反応させてなる樹脂が挙げられる(例えば、特許文献1参照)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2018/230144号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1では、マイグレーションに代表される絶縁信頼性を検討しておらず、これらを高める点で改良の余地があった。特に、溶出した金属イオンが電極間又は配線間を移動して他方の電極又は配線等から生成する現象であるマイグレーションは、短絡故障の原因となりうる。近年の電子機器又は部品の小型化、回路の高密度化に伴い、配線パターン間隔がより狭くなっている現状から、絶縁信頼性の問題がより重要視されているのが現状である。更に、特許文献1の樹脂は、光感度及び耐熱性を一層向上させる点でも、改良の余地があった。
【0007】
そこで、本発明は、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた硬化物を得ることができる樹脂、及びかかる樹脂を含有する硬化性樹脂組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れたソルダーレジストを得ることができるソルダーレジスト用樹脂材料を提供することを更なる課題とする。
また、本発明は、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた、硬化物、絶縁材料及びレジスト部材を提供することを更なる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、絶縁材料、レジスト部材又は基材に含まれるイオン成分(例えば、塩素原子などのハロゲン原子)が、絶縁信頼性をはじめとする諸特性の低下に影響することを知見した。かかる知見の下、使用する所定の樹脂中の塩素原子量を低減することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
【0009】
[1] 酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを必須の反応原料とする酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂であって、
前記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)が、ポリイソシアネート化合物(a1)と、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)とを必須の反応原料とする樹脂であり、
前記酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量が100質量ppm以下である、ことを特徴とする、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【0010】
[2] 前記ポリイソシアネート化合物(a1)が、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物又はこれらの変性体を含む、[1]に記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【0011】
[3] 前記ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)が、トリカルボン酸無水物を含む、[1]又は[2]に記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【0012】
[4] 更にポリカルボン酸無水物(D)を反応原料とし、
前記ポリカルボン酸無水物(D)が、脂肪族ポリカルボン酸無水物又は脂環式ポリカルボン酸無水物を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂。
【0013】
[5] [1]~[4]のいずれかに記載の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂と、光重合開始剤とを含有することを特徴とする、硬化性樹脂組成物。
【0014】
[6] [5]に記載の硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする、ソルダーレジスト用樹脂材料。
【0015】
[7] [5]に記載の硬化性樹脂組成物の硬化物。
【0016】
[8] [7]に記載の硬化物からなることを特徴とする、絶縁材料。
【0017】
[9] [7]に記載の硬化物からなることを特徴とする、レジスト部材。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた硬化物を得ることができる樹脂、及びかかる樹脂を含有する硬化性樹脂組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れたソルダーレジストを得ることができるソルダーレジスト用樹脂材料を提供することができる。
また、本発明によれば、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた、硬化物、絶縁材料及びレジスト部材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
(用語の説明)
本明細書において特段の記載が無い限り、以下の用語の説明を適用できる。
なお、以下の説明における用語の中には、本明細書で登場しないものも存在し得ることに留意されたい。
【0020】
本明細書において、「アルキル基」としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、1,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、(n-)ヘプチル基、(n-)オクチル基、(n-)ノニル基、(n-)デシル基、(n-)ウンデシル基、(n-)ドデシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、又はシクロノニル基が挙げられる。
【0021】
本明細書において、「アルキレン基」としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、1-メチルメチレン基、1,1-ジメチルメチレン基、1-メチルエチレン基、1,1-ジメチルエチレン基、1,2-ジメチルエチレン基、プロピレン基、ブチレン基、1-メチルプロピレン基、2-メチルプロピレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基等が挙げられる。
【0022】
本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味する。また、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。更に、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味する。
【0023】
本明細書において、「反応原料」とは、化合又は分解などの化学反応により目的の化合物(中間化合物を含む。)を得るために用いられ、目的の化合物の化学構造を部分的に構成する化合物を意味する。また、溶媒及び触媒などといった、化学反応の助剤の役割を担う物質は、「反応原料」からは除外される。
かかる「反応原料」の語は、目的の化合物をその構造により直接特定することがおよそ実際的でないという事情があるため、本明細書で用いている。
【0024】
以下、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」と称することがある。)について詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【0025】
(酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂)
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(以下、単に「本実施形態の樹脂」と称することがある。)は、酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを必須の反応原料とする酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂である。換言すれば、本実施形態の樹脂は、酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)との反応生成物である。なお、必要に応じ、本実施形態の樹脂の反応原料として、上述したもの以外のその他の化合物を更に用いてもよく、用いなくてもよい。
【0026】
また、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂においては、前記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)が、ポリイソシアネート化合物(a1)と、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)とを必須の反応原料する樹脂である。
【0027】
なお、本実施形態の樹脂が有する酸基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。
また、本実施形態の樹脂が有する重合性不飽和基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、アリル基、イソプロペニル基、1-プロペニル基、スチリル基、スチリルメチル基、マレイミド基、ビニルエーテル基等が挙げられる。
【0028】
また、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂は、当該樹脂中の塩素原子含有量が100質量ppm以下であることを一特徴とする。本実施形態においては、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量を100質量ppm以下に低減したことにより、当該樹脂又は当該樹脂を含有する樹脂組成物を硬化した際に、高い絶縁信頼性を発揮しうる。そのため、本実施形態の樹脂は、絶縁材料や、ソルダーレジスト等のレジスト部材に好適に用いることができる。
【0029】
一般に、絶縁材料から構成される基板上若しくは内部に導体の配線又は電子部品が取り付けられているプリント配線基板において、基板の電極間に電圧を印加すると、配線パターンの陽極部が電子を受け取ることにより、当該陽極部の表面から金属イオンが基板表面又は基材内部に含まれる水分又はイオン物質に溶け出しやすい状態になる。そして、当該金属イオンが前記水分又はイオン物質に溶け出すと、電場によるクローン力によって陰極側に前記金属イオンが移動し、電子交換で再び金属(いわゆるデンドライト)として生成されうる。このような電極を構成する金属のイオン化及び溶出によりデンドライトが大きく成長すると、絶縁劣化を引き起こす原因となる。特に、水分又はイオン物質中に、レジスト材料又は基材に含まれるイオン成分(例えば、塩素原子などのハロゲン原子)が所定量以上存在すると、金属イオンが溶出しやすくなるため、マイグレーションが進行しやすくなり、結果として絶縁信頼性が低下しうる。
しかし、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂においては、当該樹脂中の塩素原子含有量を低減しているため、このような絶縁信頼性の低下を抑制又は防止することができると考えられる。
【0030】
更に驚くべきことに、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂においては、当該樹脂中の塩素原子含有量を低減したことにより、光感度及び耐熱性が向上することも見出された。その上、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂は、上述の通りハロゲン量を低減しているため、環境負荷の低減に寄与するという効果も奏し得る。
【0031】
なお、本実施形態の樹脂又は硬化性樹脂組成物の成分として、エポキシ基を有する化合物を使用する場合、当該エポキシ基を有する化合物は、工業的にはエピクロルヒドリンなどの塩素原子含有化合物を用いてエポキシ基を導入するのが一般的である。しかしこの場合には、残存する塩素原子の量が無視できず、光感度、絶縁信頼性及び耐熱性の少なくともいずれかの低下が懸念される。そのため、本実施形態では、使用する各材料中の塩素原子含有量に注目することも、肝要である。
【0032】
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量は、100質量ppm以下であり、また、80質量ppm以下であることが好ましく、50質量ppm以下であることがより好ましく、10質量ppm以下であることが更に好ましい。なお、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量の下限は、特に限定されないが、0質量ppm以上でありうる。
【0033】
なお、塩素原子含有量は、測定対象とする試料(エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂、硬化性樹脂組成物など。)を、燃焼管燃焼法により高温で燃焼・分解させ、その分解ガスを吸収液に吸収させてイオンクロマトグラフィーで定量することにより、測定することができる。
より具体的に、塩素原子含有量は、実施例に記載の手順により測定することができる。
【0034】
本実施形態において、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量を低減する手段としては、(1)酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るために用いる反応材料、触媒、溶媒及び添加剤、並びに、当該反応材料を得るために用いる更なる反応材料、触媒、溶媒及び添加剤の少なくともいずれかとして、塩素原子を含有しないか又は塩素原子が十分に少量であるものを使用する;(2)酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るために用いる反応材料、触媒、溶媒及び添加剤、並びに、当該反応材料を得るために用いる更なる反応材料、触媒、溶媒及び添加剤の少なくともいずれかに対して、塩素原子を除去するための精製を行う;などが挙げられる。また、上記精製としては、分取HPLCを用いた公知の条件による精製が挙げられる。
【0035】
特に、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量を100質量ppm以下とするためには、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)として、塩素原子を含有しないか又は塩素原子が十分に少量であるものを用いることが有用である。より具体的に、本実施形態で用いるエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)の塩素原子含有量は、所望の樹脂を得るために、後述するように10質量ppm以下、特には検出限界以下であることが好ましい。
【0036】
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂は、環境負荷低減の観点から、固形分のバイオマス炭素含有率が、6%以上、7%以上、10%以上、13%以上、15%以上、17%以上、20%以上、22%以上、25%以上、又は35%以上であることが好ましい。一方、バイオマス炭素含有率は、100%以下、90%以下、80%以下、73%以下、又は68%以下とすることができる。また、上記固形分のバイオマス炭素含有率が高いと、耐熱性の向上にも寄与し得る。
【0037】
なお、本明細書における「バイオマス炭素含有率(%)」は、放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)に対して補正割合である0.93をかけた補正値であり、前記補正値が100%以上の場合は、100%とみなしている。
本明細書における放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)とは、バイオマス由来成分の炭素濃度(質量比率)を示すものであり、いわゆるバイオマスの配合比率に関係する。より詳細には、ASTM-D6866(特にASTM D6866 B法)に準拠した放射性炭素(14C)測定方法によって得られた放射性炭素(14C)の含有比の値である。放射性炭素(14C)は、5730年の半減期で窒素(14N)に放射壊変する性質を有することが知られている。そして、地球上において宇宙から降り注ぐ宇宙線の作用により絶えず極微量生成される放射性炭素(14C)は、二酸化炭素14COに酸化され大気中に拡散した後に食物連鎖の過程で動植物の中に取り込まれ、当該食物連鎖を介して環境中を循環しながら半減期に従って消滅する。そのため、放射性炭素(14C)測定方法は、化石燃料は放射性炭素(14C)を実質的に含まず、かつバイオマス(又は生物)由来炭素は成長した時期の大気中の放射性炭素(14C)を吸収していることを利用しており、バイオマス材料(又は生物)に含まれる炭素中の放射性炭素(14C)比率から放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)を推定する方法である。したがって、放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)の値が大きいほど、化石燃料の使用量が少なく、環境負荷低減の効果を発揮しうる。そのため、放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)の値が、再生可能な、生物由来の有機性資源であるバイオマスの配合比率を示す指標(=バイオマス炭素含有率(%))に関係する。
【0038】
そして、測定対象試料中の全炭素原子中に含まれる放射性炭素(14C)の割合を測定することにより、バイオマス由来の炭素の割合を算出することができる。具体的には、下記式(A)により、測定対象試料中の放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)を算出することができる。
式(A):
放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)=[{測定対象試料中の放射性炭素(14C)÷測定対象試料中の炭素(12C)}/{標準物質の放射性炭素(14C)/標準物質の炭素(12C)}×100
(上記式中、標準物質は、米国標準技術研究所が年代測定法の標準物質として供給するシュウ酸(SRM4990C)を、上記測定用グラファイトと同じ前処理方法(後述)でグラファイトに変換したものを使用する。)
【0039】
次いで、下記式(B)に示すように、上記で算出された放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)に0.93をかけて、1950年以降から現代に至る大気圏核実験の影響を加味した値を、バイオマス炭素含有率(%)とすることができる。
式(B):
バイオマス炭素含有率(%)=放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)×0.93
【0040】
補足すると、1950年以降の大気圏核実験の影響を受けて、人工的に大気中に注入された放射性炭素(14C)により、通常の約1.5倍量の放射性炭素(14C)が観測されている。しかし、時間の経過とともに徐々に減少しており、現在の値は107.5(pMC%)付近である。そのため、本実施形態においても、ASTM-D6866の規格と同様に放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)に0.93(=100/107.5)をかけた値をバイオマス炭素含有率(%)と規定している。ただし、上記式(B)を用いた手法を採用しても100%以上の値が算出される場合が生じる。そこで、本実施形態でもASTMの規格と同様に、上記式(B)による算出値が100%以上の値である場合には、バイオマス炭素含有率(%)は全て100%とみなすこととする。
【0041】
放射性炭素(14C)の濃度測定は、タンデム加速器及び質量分析計を組み合わせた加速器質量分析(AMS:Accelerator Mass Spectrometry)によって、測定対象試料に含まれる炭素原子の同位体(具体的には12C,13C,14Cが挙げられる。)を原子の重量差を利用して加速器により物理的に分離し、同位体の原子一つ一つの存在量を計測する方法を用いることにより、行うことができる。なお、上記測定対象試料は、前処理が必要となる。具体的には、後述の実施例の欄に記載した通り、測定対象試料に含まれる炭素を酸化処理し、すべて二酸化炭素へと変換する。更に、得られた二酸化炭素を水や窒素と分離し、二酸化炭素を還元処理し、固形炭素である測定用グラファイトへと変換する。そして、この測定用グラファイトにCsなどの陽イオンを照射して炭素の負イオンを生成させ、3MVタンデム加速器を用いて炭素イオンを加速し、負イオンから陽イオンへ荷電変換させ、質量分析電磁石により123+133+143+の進行する軌道を分離し、143+を静電分析器で測定を行う。
なお、前処理で得られた測定用グラファイトに含まれる炭素同位体12C、13C及び14Cは、同じ速度で加速され質量分析電磁石の磁場により、飛翔ラインが曲げられる。その際、12C、13Cは内側に、最も重い14Cが曲折部の一番外側を飛翔する。また、12C、13Cの量は存在数が多いため電流としてファラディカップ検出器により、14Cは電離箱形のイオン検出器により、それぞれ1個ずつ、計数される。
【0042】
本実施形態において、上記測定対象試料(バイオマス炭素含有率を測定する対象)としては、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂のほか、ポリイソシアネート化合物(a1)、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)などの各種反応原料、硬化性樹脂組成物等が挙げられる。
【0043】
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の酸価は、光感度、絶縁信頼性及び耐熱性をより優れたものとする観点から、50mgKOH/g以上が好ましく、60mgKOH/g以上がより好ましく、また、140mgKOH/g以下が好ましく、120mgKOH/g以下がより好ましく、100mgKOH/g以下が更に好ましく、90mgKOH/g以下が一層好ましい。
なお、上記酸価は、JISK0070:1992規格に準拠して測定される値である。
【0044】
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の(メタ)アクリロイル基当量は、光感度、絶縁信頼性及び耐熱性をより優れたものとする観点から、250g/当量以上が好ましく、300g/当量以上がより好ましく、また、750g/当量以下が好ましく、700g/当量以下がより好ましい。
【0045】
<酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)>
酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)(以下、単に「アミドイミド樹脂(A)」と称することがある。)は、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るための必須の反応原料の一つである。このアミドイミド樹脂(A)は、分子中にアミド基及びイミド基の両方を有する。
【0046】
前記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)は、酸基又は酸無水物基のどちらか一方のみを有するものであってもよいし、両方を有するものであってもよい。中でも、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)やエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)との反応性や反応制御の観点から、上記アミドイミド樹脂(A)は、酸無水物基を有していることが好ましく、酸基及び酸無水物基の両方を有することが好ましい。
【0047】
また、本実施形態で用いる上記アミドイミド樹脂(A)は、ポリイソシアネート化合物(a1)と、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)とを必須の反応原料とする樹脂である。
【0048】
[ポリイソシアネート化合物(a1)]
ポリイソシアネート化合物(a1)は、イソシアネート基(-NCO)を2個以上有する化合物である。ポリイソシアネート化合物(a1)が有するイソシアネート基の数は、例えば、2~10個である。
【0049】
ポリイソシアネート化合物(a1)としては、公知のイソシアネート化合物を用いることができる。ポリイソシアネート化合物(a1)としては、例えば、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物、芳香族ジイソシアネート化合物、これらの変性体などが挙げられる。これらポリイソシアネート化合物(a1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0050】
上記脂肪族ジイソシアネート化合物としては、例えば、一般式:OCN-R-NCOで表される化合物が挙げられる。式中、Rは、炭素数1~10の直鎖又は分岐のアルキレン基である。脂肪族ジイソシアネート化合物の具体例としては、ブタンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0051】
上記脂環式ジイソシアネート化合物としては、例えば、ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0052】
上記芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナト-3,3’-ジメチルビフェニル、о-トリジンジイソシアネートなどが挙げられる。
【0053】
ポリイソシアネート化合物(a1)としては、上述したもののほか、下記構造式:
【0054】
【化1】
[式中、Rは、それぞれ独立して水素原子又は炭素原子数1~6の炭化水素基であり、Rは、それぞれ独立して炭素原子数1~4のアルキル基、又は当該構造式で表される構造部位と*印が付されたメチレン基とを介して連結する結合点であり、lは、0又は1~3の整数であり、mは、1以上の整数である。]で表される繰り返し構造を有するポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートも挙げられる。
【0055】
また、上述のポリイソシアネート化合物(a1)は、その構造の一部に、イソシアヌレート構造、ビウレット構造又はアロファネート構造を有する化合物であってもよい。
【0056】
ここで、上記イソシアヌレート構造は、以下の構造I、構造II及び構造IIIからなる群より選択される1種以上を指す。当該構造中、*は、それぞれ独立して、ポリイソシアネート化合物(a1)の他の部分との連結部分又は水素を表す。
【0057】
【化2】
【0058】
また、上記ビウレット構造は、-N(CONH-)を指し、上記アロファネート構造は、-OC(O)NC(O)-NH-を指す。
【0059】
一実施形態では、上記ポリイソシアネート化合物(a1)が、イソシアヌレート構造を有する。一実施形態では、ポリイソシアネート化合物(a1)は、構造I又は構造IIのイソシアヌレート構造を有する。更に別の実施形態では、ポリイソシアネート化合物(a1)は、構造I、II又はIIIを有する脂環式ジイソシアネートである。更に別の一実施形態では、ポリイソシアネート化合物(a1)は、構造I、II又はIIIを有するイソホロンジイソシアネートである。更に別の一実施形態では、ポリイソシアネート化合物(a1)は、下記CAP1、CAP2及びCAP3からなる群より選択される1種以上である。
【0060】
【化3】
【0061】
上記のCAP1、CAP2及びCAP3は、それぞれ、イソシアネート基を3個有する場合を例示したが、別の実施形態では、ポリイソシアネート化合物(a1)は、CAP1、CAP2及びCAP3のイソシアヌレート構造は変わらずに、イソホロンジイソシアネート由来の部分において、イソシアネート基を合計4個又は5個有するものであってもよい。
【0062】
ポリイソシアネート化合物(a1)の市販品としては、例えば、EVONIK社のVESTANAT(登録商標) IPDI、TMDI、H12MDI;VESTANAT(登録商標)T 1890 E、T 1890 L、T 1890 M、T 1890/100などのVESTANATシリーズ、三井化学社のタケネート(登録商標)D-127Nなどのタケネートシリーズが挙げられる。
なお、かかる市販品の中には、塩素を比較的多く含有するもの(製造のために塩素含有化合物を使用する)もある。より具体的に、ポリイソシアネート化合物の製法としては、ホスゲンを用いた製法(いわゆるホスゲン法)と、尿素法とが挙げられ、そのうち上記ホスゲン法では、工程中に塩素を用いる(ホスゲン自体が分子中に塩素を含む)。そのため、本実施形態では、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量を十分に低減できるか否かの点も考慮して、ポリイソシアネート化合物(a1)を適切に選択する又は調製することが肝要である。
【0063】
上述したものの中でも、上記ポリイソシアネート化合物(a1)は、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂や硬化性樹脂組成物の光感度、絶縁信頼性及び耐熱性をより優れたものとする観点から、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物又はこれらの変性体を含むことが好ましく、脂肪族ジイソシアネート化合物、脂環式ジイソシアネート化合物又はこれらのイソシアヌレート変性体(上記イソシアヌレート構造を有するジイソシアネート化合物)を含むことがより好ましく、脂環式ジイソシアネート化合物又はこれらのイソシアヌレート変性体を含むことが更に好ましい。
【0064】
ポリイソシアネート化合物(a1)としては、バイオマス由来の原料から合成したものを用いてもよい。より具体的に、本実施形態で用いるポリイソシアネート化合物(a1)のバイオマス炭素含有率は、6%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。この場合、環境負荷の低減に寄与することができる。また、本実施形態で用いるポリイソシアネート化合物(a1)のバイオマス炭素含有率は、特に限定されないが、90%以下、又は80%以下とすることができる。
【0065】
[ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)]
ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)は、分子中に複数のカルボキシ基を有する化合物又はその酸無水物である。ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0066】
なお、アミドイミド樹脂(A)を得る(分子中にアミド基及びイミド基の両方を形成する)ためには、系中にカルボキシ基及び酸無水物基の両方が存在している必要があるが、本実施形態では、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)として、分子中にカルボキシ基及び酸無水物基の両方を有する化合物を用いてもよいし、カルボキシ基を有する化合物と酸無水物基を有する化合物とを併用してもよい。
【0067】
上記ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)としては、例えば、脂肪族ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物、脂環式ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物、芳香族ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物等が挙げられる。
【0068】
上記脂肪族ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物について、脂肪族炭化水素基は直鎖型及び分岐型のいずれでもよく、構造中に不飽和結合を有していてもよい。前記脂肪族ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物の一例としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、及びこれらの酸無水物等が挙げられる。
【0069】
上記脂環式ポリカルボン酸化合物又はその無水物について、本明細書では、カルボキシ基又は酸無水物基が脂環構造に結合しているものを脂環式ポリカルボン酸化合物又はその無水物とし、それ以外の構造部位における芳香環の有無は問わないものとする。
上記脂環式ポリカルボン酸化合物又はその無水物としては、例えば、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキサントリカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸、メチルビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸、及びこれらの酸無水物等が挙げられる。
【0070】
上記芳香族ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物としては、例えば、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、ナフタレントリカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、ビフェニルトリカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、及びこれらの酸無水物等が挙げられる。
【0071】
上述したものの中でも、耐熱性をより高める点から、上記ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)は、上記脂環式ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物、或いは前記芳香族ポリカルボン酸化合物又はその酸無水物が好ましい。また、上記ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)は、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂や硬化性樹脂組成物の光感度、絶縁信頼性及び耐熱性をより優れたものとする観点、また、前記アミドイミド樹脂(A)を効率的に製造できる観点から、トリカルボン酸無水物(即ち、分子中にカルボキシ基及び酸無水物基の両方を有する化合物)を含むことが好ましく、シクロヘキサントリカルボン酸無水物又はトリメリット酸無水物(無水トリメリット酸とも称される)を含むことがより好ましい。
【0072】
ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)としては、バイオマス由来の原料から合成したものを用いてもよい。より具体的に、本実施形態で用いるポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)のバイオマス炭素含有率は、6%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。この場合、環境負荷の低減に寄与することができる。また、本実施形態で用いるポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)のバイオマス炭素含有率は、特に限定されないが、90%以下、又は80%以下とすることができる。
【0073】
酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)を得るための反応原料としては、必要に応じて、上述したポリイソシアネート化合物(a1)、ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)以外のその他の化合物を用いてもよい。
【0074】
酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)を得る方法としては、ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)とを反応原料として用いれば、特に限定されない。例えば、ポリイソシアネート化合物(a1)が有するイソシアネート基1モルに対し、0.8~1.2モルのポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)を用い、120~180℃程度の温度条件下で撹拌混合して反応させる方法が挙げられる。
なお、ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)との反応では、得られるアミドイミド樹脂(A)が酸基及び/又は酸無水物基(特には酸無水物基)を有することとなるよう、配合割合(反応割合)などの条件を適宜調整することが好ましい。
【0075】
ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)との反応は、必要に応じて有機溶剤中で行ってもよい。用いる有機溶剤の選択は、反応原料及び生成物である酸基含有(メタ)アクリレート樹脂の溶解性や反応温度条件等により適宜選択されるが、例えば、ヘプタン、ヘキサン、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジメチルアセトアミド等のケトン溶剤;テトラヒドロフラン、ジオキソラン等の環状エーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート等のエステル溶剤;トルエン、キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、1,2,3-トリメチルベンゼン、1,2,4-トリメチルベンゼン、ソルベントナフサ等の芳香族溶剤;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族溶剤;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、メトキシプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール溶剤;ジエチルエーテル、プロピルエーテル、アルキレングリコールモノアルキルエーテル(メチルセロソルブ、セロソルブなど)、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテル(メチルカルビトール、カルビトールなど)、アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、ジアルキレングリコールアセテート、ジアルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート等のエーテル溶剤;大豆油、亜麻仁油、菜種油、サフラワー油等の植物油脂;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等のアミド系溶剤;等が挙げられる。これら有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記有機溶剤の使用量は、反応効率が良好となることから、反応原料の合計質量に対し0.1~5倍量程度の範囲で用いることが好ましい。
【0076】
ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)との反応は、必要に応じて塩基性触媒を用いてもよい。前記塩基性触媒としては、例えば、N-メチルモルフォリン、ピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7(DBU)、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン-5(DBN)、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリ-n-ブチルアミンもしくはジメチルベンジルアミン、トリメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジエチルプロピルアミン、ジプロピルメチルアミン、ジプロピルエチルアミン、トリプロピルアミン、ジメチルブチルアミン、ジエチルブチルアミン、ジブチルメチルアミン、ジブチルエチルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イミダゾール、1-メチルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、1,4-ジエチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(N-フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアミン化合物;トリオクチルメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等の四級アンモニウム塩;トリメチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン等のホスフィン化合物;テトラメチルホスホニウムクロライド、テトラエチルホスホニウムクロライド、テトラプロピルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムブロマイド、トリメチル(2-ヒドロキシルプロピル)ホスホニウムクロライド、トリフェニルホスホニウムクロライド、ベンジルホスホニウムクロライド等のホスホニウム塩;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジネオデカノエート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、1,1,3,3-テトラブチル-1,3-ドデカノイルジスタノキサン等の有機錫化合物;オクチル酸亜鉛、オクチル酸ビスマス等の有機金属化合物;オクタン酸錫等の無機錫化合物;無機金属化合物などが挙げられる。また、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物等を用いることもできる。これら塩基性触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記塩基性触媒の添加量は、反応原料の合計100質量部に対して0.001~5質量部の範囲であることが好ましい。
【0077】
<ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)>
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)は、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るための必須の反応原料の一つである。ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)は、分子中に水酸基及び(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。
【0078】
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジ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)アクリレート等のヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性体;前記各種のヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性体;等が挙げられる。これらヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0079】
なお、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)の市販品としては、例えば、東亞合成株式会社の「アロニックス」シリーズ(ペンタエリスリトールポリアクリレート混合物)が挙げられる。但し、かかる市販品の中には、塩素を比較的多く含有する(製造のために塩素含有化合物を使用する)ものもある。そのため、本実施形態では、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量を十分に低減できるか否かの点も考慮して、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)を適切に選択する又は調製することが肝要である。
【0080】
ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)としては、バイオマス由来の原料から合成したものを用いてもよい。より具体的に、本実施形態で用いるヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)のバイオマス炭素含有率は、6%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。この場合、環境負荷の低減に寄与することができる。また、本実施形態で用いるヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)のバイオマス炭素含有率は、特に限定されないが、90%以下、又は80%以下とすることができる。
【0081】
<エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)>
エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)(以下、単に「化合物(C)」と称することがある。)は、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るための必須の反応原料の一つである。
【0082】
エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)としては、分子構造中にエポキシ基と(メタ)アクリロイル基とを有するものであれば、特に限定されない。エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)として、具体的には、グリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、エポキシシクロへキシルメチル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する(メタ)アクリレートモノマー;ジヒドロキシベンゼンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールジグリシジルエーテル等のジグリシジルエーテル化合物のモノ(メタ)アクリレート化物等が挙げられる。これらエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)としては、グリシジル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、エポキシシクロへキシルメチル(メタ)アクリレートが好ましい。
【0083】
エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)の塩素原子含有量は、500質量ppm以下であることが好ましく、100質量ppm以下であることがより好ましく、10質量ppm以下、特には検出限界以下であることが更に好ましい。この場合、より容易に、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂中の塩素原子含有量を100質量ppm以下に低減することができる。
【0084】
ここで、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)の合成方法としては、(メタ)アクリレート化合物にエピクロルヒドリンを作用させ、グリシジル化して合成する方法が一般的である。しかし、かかる方法では、分子中に塩素原子を有する化合物であるエピクロルヒドリンを用いるため、得られる化合物(C)には、100質量ppm超~数%程度の塩素原子が含有されるものと考えられ、更にこれを反応原料として得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂にも、100質量ppm超~数%程度の塩素原子が含有されるものと考えられる。そのため、エピクロルヒドリンを用いて化合物(C)を合成した場合には、その後の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の合成の前に当該化合物(C)を精製して、当該化合物(C)の塩素原子含有量を100質量ppm以下に低減することが好ましい。
【0085】
或いは、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)は、エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)と(メタ)アクリル酸等の(メタ)アクリレート化合物とのエステル交換反応によっても得られる。エポキシ基及び水酸基含有化合物が分子中に塩素原子を有さないものであれば、得られるエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、ひいては最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の塩素原子含有量を低減する観点からも、上記エステル交換反応により化合物(C)を得ることが好ましい(なお、グリシドールは、分子中に塩素原子を有さない)。即ち、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)は、エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)と、(メタ)アクリル酸等の(メタ)アクリレート化合物とを反応原料とする化合物であることが好ましい。更に、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)は、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の塩素原子含有量を一層低減する観点から、バイオマス材料を用いて製造したエポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)と、(メタ)アクリレート化合物とを反応原料とする化合物であることがより好ましい。
【0086】
上記(メタ)アクリレート化合物としては、(メタ)アクリロイル基を有するものであれば特に制限されず、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等が挙げられる。
【0087】
上記エポキシ基及び水酸基含有化合物としては、ヒドロキシアルケンオキシド類(エポキシアルカノール)が挙げられ、例えば、2,3-エポキシプロパノール(グリシドール)、2,3-エポキシブタノール等の炭素原子数3~10のヒドロキシアルケンオキシド;2,3-エポキシシクロブタノール、2,3-エポキシシクロペンタノール等の炭素原子数4~10のヒドロキシシクロアルケンオキシドが挙げられる。
【0088】
上記エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)としては、バイオマス由来の原料から合成したものを用いてもよい。より具体的に、エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)のバイオマス炭素含有率は、20%以上であることが好ましく、22%以上、34%以上、46%以上、又は80%以上であることがより好ましい。この場合、環境負荷の低減に寄与することができる。また、エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)のバイオマス炭素含有率は、特に限定されないが、100%以下、95%以下、又は83%以下とすることができる。
【0089】
なお、上記エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)は、植物由来化成品の一つであるグリセリンから誘導可能であることが知られている。そのため、上記エポキシ基及び水酸基含有化合物は、植物(例えば、大豆油などの植物油)又はバイオディーゼル燃料(脂肪酸メチルエステルを主成分としたもの)から合成されることが好ましい。換言すると、上記エポキシ基及び水酸基含有化合物は、植物又はバイオディーゼル燃料由来の化合物であることが好ましい。これにより、環境負荷の低減に寄与することもできる。また、上記エポキシ基及び水酸基含有化合物は、植物由来のグリセリンから誘導されるグリシドールであることが好ましい。なお、植物由来のグリセリンからグリシドールへの合成方法は、例えば、「Quaternary Alkyl Ammonium Salt-Catalyzed Transformation of Glycidol to Glycidyl Esters by Transesterification of Methyl Esters, Shinji Tanaka et., al, ACS Catalysis,2018, 8, 2, 1097-1103」及び「Synthesis of glycidol from glycerol, LIU Xuemin et.,al, Huagong Jinzhan, vol.28,1445-1448,2009」等に記載されている。
【0090】
また、上記エポキシ基及び水酸基含有化合物(例えば、グリシドール)が、植物由来のグリセリンから誘導される誘導体であるか否かについては、当該エポキシ基及び水酸基含有化合物を、上記した放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)の測定方法及びバイオマス炭素含有率(%)の算出方法により確認することができる。
【0091】
エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)は、上述の通りバイオマス由来の原料から合成したものであることが好ましい。より具体的に、本実施形態で用いるエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)のバイオマス炭素含有率は、6%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることが更に好ましい。この場合、環境負荷の低減に寄与することができる。また、本実施形態で用いるエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)のバイオマス炭素含有率は、特に限定されないが、90%以下、又は80%以下とすることができる。
【0092】
<ポリカルボン酸無水物(D)>
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るための反応原料としては、更に、ポリカルボン酸無水物(D)を用いてもよい。なお、ポリカルボン酸無水物(D)は、分子中に複数のカルボキシ基を有する化合物の酸無水物である。これらポリカルボン酸無水物(D)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい
【0093】
ポリカルボン酸無水物(D)としては、例えば、前記ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)として例示した各化合物のうちの酸無水物等が挙げられる。中でも、最終的に得られる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂や硬化性樹脂組成物の光感度、絶縁信頼性及び耐熱性をより優れたものとする観点から、ポリカルボン酸無水物(D)は、用いる場合には、前記脂肪族ポリカルボン酸無水物又は前記脂環式ポリカルボン酸無水物を含むことが好ましい。また、同様の観点から、前記脂肪族ポリカルボン酸無水物又は前記脂環式ポリカルボン酸無水物は、ジカルボン酸無水物であることがより好ましい。
【0094】
<その他の反応原料>
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得るための反応原料としては、必要に応じて、上述した酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、及び任意のポリカルボン酸無水物(D)以外のその他の化合物を用いてもよい。
【0095】
但し、所望の効果を十分に発揮させる観点から、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の反応原料(固形分)中における上記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、及び任意のポリカルボン酸無水物(D)の合計の割合は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上が更に好ましい。同様に、所望の効果を十分に発揮させる観点から、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の反応原料(固形分)中における上記酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)、及びエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)の合計の割合は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上が更に好ましい。
【0096】
(酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の製造)
本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の製造方法としては、アミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを必須の反応原料として用い、また、最終的に当該樹脂の塩素原子含有量を100質量ppm以下とすることができれば、特に限定されない。
【0097】
酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)と、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)とを含む反応原料を反応させる方法としては、特に限定されない。例えば、反応原料の全てを一括で反応させる方法により酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を製造してもよいし、或いは、反応原料を順次反応させる方法で上記樹脂を製造してもよい。
中でも、反応の制御が容易であることから、酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)とを反応させて中間生成物(1)を合成し、次いでエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)を反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得る方法が好ましい。換言すると、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂は、アミドイミド樹脂(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)とを反応させ、次いでエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)を反応させて得られるものであることが好ましい。
【0098】
前記アミドイミド樹脂(A)と前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)との反応(中間生成物(1)の合成)では、主に、前記アミドイミド樹脂(A)中の酸基及び/又は酸無水物基と、ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)中のヒドロキシ基とが反応し得る。前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)は、特に酸無水物基との反応性に優れることから、上記アミドイミド樹脂(A)は、上述の通り、酸無水物基を有していることが好ましい。
前記アミドイミド樹脂(A)と前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)との配合割合(反応割合)としては、前記アミドイミド樹脂(A)中の酸基及び酸無水物基の合計1モルに対し、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)の量が0.9~10モルの範囲内であることが好ましい。特に、前記アミドイミド樹脂(A)中の酸無水物基の合計1モルに対し、前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)の量が0.9~1.1モルの範囲内であることが好ましい。なお、前記アミドイミド樹脂(A)中の酸無水物基の含有量は、中性条件下、即ち、酸無水物基を開環させない条件での酸価と、水の存在下等、酸無水物基を開環させた条件での酸価との差分から算出することができる。
【0099】
前記アミドイミド樹脂(A)と前記ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)との反応(中間生成物(1)の合成)は、例えば、適当な塩基性触媒の存在下、90~140℃程度の温度条件下で加熱撹拌して行うことができる。前記塩基性触媒としては、例えば、ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)との反応で用いられ得る塩基性触媒として上述したもの、が挙げられる。これら塩基性触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、塩基性触媒の添加量は、反応原料の合計質量に対し0.03~5質量%の範囲で用いることが好ましい。
【0100】
上記反応は、必要に応じて有機溶剤中で行ってもよい。用いる有機溶剤としては、例えば、ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)との反応で用いられ得る有機溶剤として上述したもの、が挙げられる。これら有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、前記アミドイミド樹脂(A)の製造と、中間生成物(1)の合成とを連続して行う場合には、前記アミドイミド樹脂(A)の製造で用いた有機溶剤中でそのまま反応を続けてもよい。
【0101】
中間生成物(1)とエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)との反応では、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)は、主に、中間生成物(1)中のカルボキシ基と反応し得る。
中間生成物(1)とエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)との配合割合(反応割合)としては、中間生成物(1)と中のカルボキシ基1モルに対し、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)の量が、0.3~1.1モルの範囲内であることが好ましく、0.4~1.05モルの範囲内であることがより好ましい。中間生成物(1)とエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)との反応は、例えば、適当な塩基性触媒の存在下、90~140℃程度の温度条件下で加熱撹拌して行うことができる。中間生成物(1)の合成とエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)との反応とを連続して行う場合には、塩基性触媒を適宜追加してもよく、追加しなくてもよい。また、上記反応は、必要に応じて有機溶剤中で行ってもよい。
【0102】
また、更にポリカルボン酸無水物(D)を反応原料として用いる場合には、アミドイミド樹脂(A)とヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)とを反応させ(中間生成物(1)の合成)、次いでエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)を反応させ(中間生成物(2)の合成)、次いで、ポリカルボン酸無水物(D)を反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂を得ることが好ましい。中間生成物(2)とポリカルボン酸無水物(D)との反応では、ポリカルボン酸無水物(D)は、主に、中間生成物(2)の水酸基と反応し得る。なお、中間生成物(2)には、例えば、エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)中のエポキシ基の開環により生じた水酸基が存在する。
中間生成物(2)とポリカルボン酸無水物(D)との配合割合(反応割合)としては、最終生成物である酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の酸価が50~140mgKOH/g程度になるように調整されることが好ましい。中間生成物(2)とポリカルボン酸無水物(D)との反応(酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の調製)は、例えば、適当な塩基性触媒の存在下、90~140℃程度の温度条件下で加熱撹拌して行うことができる。中間生成物(2)の合成と中間生成物(2)及びポリカルボン酸無水物(D)の反応とを連続して行う場合には、塩基性触媒を適宜追加してもよく、追加しなくてもよい。また、上記反応は、必要に応じて有機溶剤中で行ってもよい。
【0103】
酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の製造における各反応は、必要に応じて、重合禁止剤や酸化防止剤を用いることもできる。
【0104】
前記重合禁止剤としては、例えば、p-メトキシフェノール(メトキノン)、p-メトキシクレゾール、4-メトキシ-1-ナフトール、4,4’-ジアルコキシ-2,2’-ビ-1-ナフトール、3-(N-サリチロイル)アミノ-1,2,4-トリアゾール、N’1,N’12-ビス(2-ヒドロキシベンゾイル)ドデカンジヒドラジド、スチレン化フェノール、N-イソプロピル-N’-フェニルベンゼン-1,4-ジアミン、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のフェノール化合物;ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、p-ベンゾキノン、メチル-p-ベンゾキノン、2,5-ジフェニルベンゾキノン、2-ヒドロキシ-1,4-ナフトキノン、アントラキノン、ジフェノキノン等のキノン化合物;メラミン、p-フェニレンジアミン、4-アミノジフェニルアミン、N.N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N-i-プロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-(1.3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、ジフェニルアミン、4,4’-ジクミル-ジフェニルアミン、4,4’-ジオクチル-ジフェニルアミン、ポリ(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン)、スチレン化ジフェニルアミン、スチレン化ジフェニルアミンと2,4,4-トリメチルペンテンの反応生成物、ジフェニルアミンと2,4,4-トリメチルペンテンの反応生成物等のアミン化合物;フェノチアジン、ジステアリルチオジプロピオネート、2,2-ビス({[3-(ドデシルチオ)プロピオニル]オキシ}メチル)-1,3-プロパンジイル=ビス[3-(ドデシルチオ)プロピオナート]、ジトリデカン-1-イル=3,3’-スルファンジイルジプロパノアート等のチオエーテル化合物;N-ニトロソジフェニルアミン、N-ニトロソフェニルナフチルアミン、p-ニトロソフェノール、ニトロソベンゼン、p-ニトロソジフェニルアミン、α-ニトロソ-β-ナフトール等、N、N-ジメチルp-ニトロソアニリン、p-ニトロソジフェニルアミン、p-ニトロンジメチルアミン、p-ニトロン-N、N-ジエチルアミン、N-ニトロソエタノールアミン、N-ニトロソジ-n-ブチルアミン、N-ニトロソ-N-n-ブチル-4-ブタノールアミン、N-ニトロソ-ジイソプロパノールアミン、N-ニトロソ-N-エチル-4-ブタノールアミン、5-ニトロソ-8-ヒドロキシキノリン、N-ニトロソモルホリン、N-二トロソーN-フェニルヒドロキシルアミンアンモニウム塩、二トロソベンゼン、N-ニトロソ-N-メチル-p-トルエンスルホンアミド、N-ニトロソ-N-エチルウレタン、N-ニトロソ-N-n-プロピルウレタン、1-ニトロソ-2-ナフトール、2-ニトロソ-1-ナフトール、1-ニトロソ-2-ナフトール-3,6-スルホン酸ナトリウム、2-ニトロソ-1-ナフトール-4-スルホン酸ナトリウム、2-ニトロソ-5-メチルアミノフェノール塩酸塩、2-ニトロソ-5-メチルアミノフェノール塩酸塩等のニトロソ化合物;リン酸とオクタデカン-1-オールのエステル、トリフェニルホスファイト、3,9-ジオクタデカン-1-イル-2,4,8,10-テトラオキサ-3,9-ジホスファスピロ[5.5]ウンデカン、トリスノニルフェニルホスフィト、亜リン酸-(1-メチルエチリデン)-ジ-4,1-フェニレンテトラ-C12-15-アルキルエステル、2-エチルヘキシル=ジフェニル=ホスフィット、ジフェニルイソデシルフォスファイト、トリイソデシル=ホスフィット、トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト等のホスファイト化合物;ビス(ジメチルジチオカルバマト-κ(2)S,S’)亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチル・ジチオカルバミン酸亜鉛等の亜鉛化合物;ビス(N,N-ジブチルカルバモジチオアト-S,S’)ニッケル等のニッケル化合物;1,3-ジヒドロ-2H-ベンゾイミダゾール-2-チオン、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、2-メチル-4,6-ビス[(オクタン-1-イルスルファニル)メチル]フェノール、ジラウリルチオジプロピオン酸エステル、3,3’-チオジプロピオン酸ジステアリル等の硫黄化合物などが挙げられる。前記重合禁止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0105】
前記酸化防止剤としては、特に制限されないが、重合禁止剤で例示した化合物と同様のものを用いることができる。酸化防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0106】
(硬化性樹脂組成物)
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、少なくとも、上述した酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂と、光重合開始剤とを含有する。かかる硬化性樹脂組成物は、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた硬化物を得ることができる。
【0107】
本実施形態の硬化性樹脂組成物のバイオマス炭素含有率(%)は、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましい。この場合、環境負荷の低減に寄与することができる。また、本実施形態で用いる硬化性樹脂組成物のバイオマス炭素含有率は、特に限定されないが、95%以下、又は90%以下とすることができる。
なお、硬化性樹脂組成物は、使用目的等により各成分比が適宜変わり得る。そのため、硬化性樹脂組成物のバイオマス炭素含有率(%)は、当該組成物中の各成分の既知のバイオマス炭素含有率(%)の重量比から概算することができる。
【0108】
<光重合開始剤>
前記光重合開始剤としては、例えば、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、チオキサントン及びチオキサントン誘導体、2,2’-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、ジフェニル(2,4,6-トリメトキシベンゾイル)ホスフィンオキシド、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、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-モルホリノフェニル)-1-ブタノン等の光ラジカル重合開始剤などが挙げられる。光重合開始剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0109】
前記光重合開始剤の市販品としては、例えば、「Omnirad-1173」、「Omnirad-184」、「Omnirad-127」、「Omnirad-2959」、「Omnirad-369」、「Omnirad-379」、「Omnirad-907」、「Omnirad-4265」、「Omnirad-1000」、「Omnirad-651」、「Omnirad-TPO」、「Omnirad-819」、「Omnirad-2022」、「Omnirad-2100」、「Omnirad-754」、「Omnirad-784」、「Omnirad-500」、「Omnirad-81」(IGM社製)、「カヤキュア-DETX」、「カヤキュア-MBP」、「カヤキュア-DMBI」、「カヤキュア-EPA」、「カヤキュア-OA」(日本化薬株式会社製)、「バイキュア-10」、「バイキュア-55」(ストウファ・ケミカル社製)、「トリゴナルP1」(アクゾ社製)、「サンドレイ1000」(サンドズ社製)、「ディープ」(アプジョン社製)、「クオンタキュア-PDO」、「クオンタキュア-ITX」、「クオンタキュア-EPD」(ワードブレンキンソップ社製)、「Runtecure-1104」(Runtec社製)等が挙げられる。
【0110】
本実施形態の硬化性樹脂組成物における光重合開始剤の含有量は、前記酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
【0111】
<硬化剤>
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、更に、硬化剤を含有することが好ましい。これにより、硬化性樹脂組成物の硬化性が向上する。
【0112】
硬化剤としては、例えば、エポキシ樹脂及び他の硬化剤(アミン硬化剤、酸無水物硬化剤、フェノール樹脂硬化剤等)が挙げられる。前記硬化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、硬化剤としては、エポキシ樹脂が好ましい。
【0113】
硬化剤としての前記エポキシ樹脂は、特に制限されないが、例えば、分子中に2個以上のエポキシ基を含み、前記エポキシ基で架橋ネットワークを形成することにより硬化できる硬化性樹脂であることが好ましい。エポキシ樹脂としては、特に制限されないが、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、α-ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、β-ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;
フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、フェノールビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂;
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAP型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ビスフェノールB型エポキシ樹脂、ビスフェノールBP型エポキシ樹脂、ビスフェノールC型エポキシ樹脂、ビスフェノールE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、テトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;
ビフェニル型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格及びジグリシジルオキシベンゼン骨格を有するエポキシ樹脂等のビフェニル型エポキシ樹脂;
ナフタレン型エポキシ樹脂;
ビナフトール型エポキシ樹脂;ビナフチル型エポキシ樹脂;
ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂等のジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂;
テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、トリグリシジル-p-アミノフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルスルホンのグリシジルアミン型エポキシ樹脂等のグリシジルアミン型エポキシ樹脂;
2,6-ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ヘキサヒドロ無水フタル酸のグリシジルエステル型エポキシ樹脂等のジグリシジルエステル型エポキシ樹脂;
ジベンゾピラン、ヘキサメチルジベンゾピラン、7-フェニルヘキサメチルジベンゾピラン等のベンゾピラン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらのエポキシ樹脂のうち、フェノール化合物をエポキシ化して得られる、いわゆるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく、その中でもノボラック型エポキシ樹脂、アラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂であることが、諸性能の観点からより好ましい。上述のエポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0114】
硬化剤としての前記エポキシ樹脂のエポキシ当量は、現像性、密着性及び低弾性率をより効果的に向上させる観点から、120~400g/eqであることが好ましく、150~300g/eqであることがより好ましい。
【0115】
硬化剤としての前記エポキシ樹脂の軟化点は、現像性、密着性及び低弾性率をより効果的に向上させる観点から、20~200℃であることが好ましく、40~150℃であることがより好ましい。
【0116】
前記アミン硬化剤としては、特に制限されないが、ジエチレントリアミン(DTA)、トリエチレンテトラミン(TTA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ジプロプレンジアミン(DPDA)、ジエチルアミノプロピルアミン(DEAPA)、N-アミノエチルピペラジン、メンセンジアミン(MDA)、イソフオロンジアミン(IPDA)、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン(1,3-BAC)、ピペリジン、N,N,-ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン等の脂肪族アミン;m-キシレンジアミン(XDA)、メタンフェニレンジアミン(MPDA)、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)、ベンジルメチルアミン、2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の芳香族アミン等が挙げられる。
【0117】
前記酸無水物硬化剤としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、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、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、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、無水コハク酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。
【0118】
前記フェノール樹脂硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、ビフェニルノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン-フェノール付加型樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、トリフェノールメタン型樹脂、テトラフェノールエタン型樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂等が挙げられる。
上述の他の硬化剤はいずれも、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0119】
前記硬化剤を用いる場合、本実施形態の硬化性樹脂組成物における硬化剤の含有量は、前記酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂100質量部に対して、10~40質量部であることが好ましい。10質量部以上であると、硬化性をより向上させることができ、40質量部以下であると、柔軟性を向上させることができる。
【0120】
<有機溶剤>
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、更に、有機溶剤を含有することができる。前記有機溶剤を適宜用いることにより、硬化性樹脂組成物の粘度を調整することができる。
有機溶剤の具体例としては、特に制限されないが、ポリイソシアネート化合物(a1)とポリカルボン酸又はその酸無水物(a2)との反応で用いられ得る有機溶剤として上述したもの、が挙げられる。前記有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0121】
前記有機溶剤を用いる場合、本実施形態の硬化性樹脂組成物における有機溶剤の含有量は、硬化性樹脂組成物の総量(100質量%)中、5~90質量%であることがより好ましく、8~80質量%であることが更に好ましい。有機溶剤の含有量が5質量%以上であると、ハンドリング性に優れることから好ましい。一方、有機溶剤の含有量が90質量%以下であると、経済性の観点から好ましい。
【0122】
<その他の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(E)>
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、更に、上述した本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂以外の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(E)を含有してもよい。かかる酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(E)としては、例えば、特願2022-153552の明細書の段落[0089]-[0166]に記載された樹脂が挙げられ、これら樹脂を、当該段落に記載された態様で用いることができる。
【0123】
かかる樹脂が有する酸基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。また、かかる樹脂が有する重合性不飽和基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、アリル基、イソプロペニル基、1-プロペニル基、スチリル基、スチリルメチル基、マレイミド基、ビニルエーテル基等が挙げられる。
【0124】
前記その他の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(E)を用いる場合、当該樹脂(E)の使用量は、本実施形態の酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂100質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、また、900質量部以下であることが好ましく、500質量部以下であることがより好ましく、500質量部以下であることが更に好ましく、100質量部以下であることが一層好ましい。
【0125】
<重合性不飽和基を有する化合物>
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、更に、重合性不飽和基を有する化合物を含有してもよい。かかる重合性不飽和基を有する化合物は、典型的には、酸基を有さない化合物である。前記重合性不飽和基を有する化合物としては、(メタ)アクリレート化合物が挙げられ、具体的には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート等の脂肪族モノ(メタ)アクリレート化合物;シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチルモノ(メタ)アクリレート等の脂環型モノ(メタ)アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等の複素環型モノ(メタ)アクリレート化合物;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェニルベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシベンジル(メタ)アクリレート、フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート等の芳香族モノ(メタ)アクリレート化合物等のモノ(メタ)アクリレート化合物:前記各種のモノ(メタ)アクリレートモノマーの分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等のポリオキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性モノ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のモノ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性モノ(メタ)アクリレート化合物;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の脂肪族ジ(メタ)アクリレート化合物;1,4-シクロヘキサンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジ(メタ)アクリレート、ノルボルナンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の脂環型ジ(メタ)アクリレート化合物;ビフェノールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート等の芳香族ジ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入したポリオキシアルキレン変性ジ(メタ)アクリレート化合物;前記各種のジ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性ジ(メタ)アクリレート化合物;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等の脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した(ポリ)オキシアルキレン変性トリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族トリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入したラクトン変性トリ(メタ)アクリレート化合物;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の4官能以上の脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)オキシエチレン鎖、(ポリ)オキシプロピレン鎖、(ポリ)オキシテトラメチレン鎖等の(ポリ)オキシアルキレン鎖を導入した4官能以上の(ポリ)オキシアルキレン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物;前記脂肪族ポリ(メタ)アクリレート化合物の分子構造中に(ポリ)ラクトン構造を導入した4官能以上のラクトン変性ポリ(メタ)アクリレート化合物などが挙げられる。前記重合性不飽和基を有する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0126】
<任意添加成分>
本実施形態の硬化性樹脂組成物は、目的を逸脱しない範囲において、任意添加成分を更に含有してもよい。任意添加成分としては、例えば、硬化促進剤、他の樹脂、重合禁止剤、酸化防止剤、難燃剤、充填剤、顔料、消泡剤、粘度調整剤、レベリング剤、紫外線安定剤、保存安定化剤等の各種添加剤が挙げられる。
【0127】
(ソルダーレジスト用樹脂材料)
本実施形態のソルダーレジスト用樹脂材料は、上述の硬化性樹脂組成物からなることを特徴とする。本実施形態のソルダーレジスト用樹脂材料によれば、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れたソルダーレジストを得ることができる。
【0128】
(硬化物)
本実施形態の硬化物は、上述の硬化性樹脂組成物の硬化物である。すなわち、本実施形態の硬化物は、上述の硬化性樹脂組成物を硬化させてなる。本実施形態の硬化物は、絶縁信頼性及び耐熱性に優れ、絶縁材料やレジスト部材として好適に機能し得る。
【0129】
本実施形態の硬化物は、硬化性樹脂組成物に、活性エネルギー線を照射して硬化させることで得られるものであることが好ましい。前記活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等の電離放射線が挙げられる。また、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合には、紫外線による硬化反応を効率よく行う上で、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で照射してもよく、空気雰囲気下で照射してもよい。
【0130】
紫外線発生源として、具体的には、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、ガリウムランプ、メタルハライドランプ等の紫外線ランプ、太陽光、LED等が挙げられ、これらの中でも、実用性及び経済性の観点から、紫外線ランプが一般的に用いられている。
【0131】
前記活性エネルギー線の積算光量は、特に制限されないが、0.1~50kJ/mであることが好ましく、0.5~10kJ/mであることがより好ましい。積算光量が上記範囲であると、未硬化部分の発生の防止又は抑制を十分に図ることができる。なお、活性エネルギー線の照射は、一段階で行ってもよく、二段階以上に分けて行ってもよい。
【0132】
また、前記硬化性樹脂組成物を硬化反応させて硬化物を得る他の方法としては、例えば、加熱硬化が挙げられる。加熱硬化する際の加熱温度は、特に制限されないが、100~300℃であり、加熱時間としては、1~24時間であることが好ましい。
【0133】
本実施形態の硬化物は、半導体デバイス用途における、ソルダーレジスト、層間絶縁材料、パッケージ材、アンダーフィル材、回路素子等のパッケージ接着層や、集積回路素子と回路基板の接着層として好適に用いることができる。また、LCD、OELDに代表される薄型ディスプレイ用途における、薄膜トランジスタ保護膜、液晶カラーフィルタ保護膜、カラーフィルタ用顔料レジスト、ブラックマトリックス用レジスト、スペーサー等に好適に用いることができる。
【0134】
(絶縁材料)
本実施形態の絶縁材料は、上述の硬化物からなることを特徴とする。本実施形態の絶縁材料は、絶縁信頼性及び耐熱性に優れる。
当該絶縁材料としては、上述のビルドアップ基板用層間絶縁材料、ビルドアップ用接着フィルム等の回路基板用絶縁材料、回路基板用絶縁材料及び電子部品内蔵用基板用の絶縁材料などが挙げられる。
【0135】
(レジスト部材)
本実施形態のレジスト部材は、上述の硬化物からなることを特徴とする。本実施形態のレジスト部材は、絶縁信頼性及び耐熱性に優れる。
当該レジスト部材は、例えば、上述した硬化性樹脂組成物を基材上に塗布し、適宜60~100℃程度の温度範囲で乾燥させた後、所望のパターンが形成されたフォトマスクを通して活性エネルギー線にて露光させ、アルカリ水溶液にて未露光部を現像し、更に140~180℃程度の温度範囲で加熱硬化させて得ることができる。
【実施例0136】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【0137】
実施例における各成分の特性評価としては、以下に示す手順を適宜用いた。
【0138】
<酸価(酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂)>
実施例及び比較例で得られた酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の酸価は、JISK0070:1992規格に準拠して算出した。
【0139】
<塩素原子含有量(エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂)>
塩素原子含有量は、測定対象とする試料(エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂)を、燃焼管燃焼法により高温で燃焼・分解させ、その分解ガスを吸収液に吸収させてイオンクロマトグラフィーで定量することによって測定した。
なお、吸収液としては、過酸化水素水及び抱水ヒドラジン含有の超純水を用いた。
また、燃焼管燃焼法では、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製のイオンクロマトグラフ装置「イオンクロマトグラフICS-1500型(検出器:電気伝導度計)」及びイオンクロマトグラフィー用カラム「サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)製 AS-12A」を用いた。
また、溶離液は、濃度0.3mMの炭酸水素ナトリウム(NaHCO)水溶液と濃度2.7mMの炭酸ナトリウム(NaCO)水溶液の混合溶液であり、流量は1.5mL/minとした。
【0140】
<バイオマス炭素含有率(エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂、硬化性樹脂組成物)>
(1)加速器質量分析(AMS)に用いる試料の前処理
測定対象試料10mgを微粒状の酸化銅とともにクォーツ製のサンプル管に入れ、脱気封管して、500℃で30分、850℃で2時間加熱することにより、二酸化炭素へと変換した。次いで、サンプル管を真空ラインに接続してコールドトラップ法により二酸化炭素のみに精製し、鉄粉が入ったクォーツ管に二酸化炭素を移した後、水素ガスを同封して、封管した。そして、650℃で10時間加熱して還元反応を行い、測定用グラファイトを作製した。
【0141】
(2)放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)の算出
次いで、得られた測定用グラファイトをサンプルフォルダーに充填して、加速器質量分析(AMS)を行い、下記式(A)により、測定対象試料中の放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)を算出した。
式(A):
放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)=[{測定対象試料中の放射性炭素(14C)÷測定対象試料中の炭素(12C)}/{標準物質の放射性炭素(14C)/標準物質の炭素(12C)}×100
(上記式中の標準物質は、米国標準技術研究所が年代測定法の標準物質として供給するシュウ酸(SRM4990C)を、上記測定用グラファイトと同じ前処理方法でグラファイトに変換したものを使用した。)
【0142】
(3)バイオマス炭素含有率(%)の算出
次いで、下記式(B)に示すように、上記で算出された放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)に0.93をかけて、1950年以降から現代に至る大気圏核実験の影響を加味した値をバ、イオマス炭素含有率(%)とした。
式(B):
バイオマス炭素含有率(%)=放射性炭素(14C)の含有比(pMC%)×0.93
(なお、混合物(組成物)に対してこの手法を用いると、大きな誤差を生じる虞があるため、上記式(B)による算出値が100%以上の値である場合には、バイオマス炭素含有率(%)は全て100%とみなす。)
【0143】
(ペンタエリスリトールポリアクリレート(1)の調製)
温度計、撹拌器、及びコンデンサーを備えたフラスコに、アクリル酸201.6g、ペンタエリスリトール136g、硫酸10.6g、硫酸銅(II)・五水和物1.1g、トルエン153gを仕込んだ。撹拌しながら105℃まで昇温し、系中を還流させながら同温度で12時間反応させた。反応混合物にトルエン287gを追加し、蒸留水123gで洗浄した。更に、20質量%水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応混合物を中和し、蒸留水62gで洗浄した。樹脂固形分に対して500ppm量のハイドロキノンモノメチルエーテルを添加した後、トルエンを留去し、ペンタエリスリトールポリアクリレート(1)を得た。このペンタエリスリトールポリアクリレート(1)の水酸基価は290mgKOH/gであった。また、このペンタエリスリトールポリアクリレート(1)において、液体クロマトグラフィーチャートの面積比から算出されるペンタエリスリトールテトラアクリレートの含有量は16質量%、ペンタエリスリトールトリアクリレート(B1)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)の含有量は50質量%、ペンタエリスリトールジアクリレート(B2)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)の含有量は29質量%、ペンタエリスリトールモノアクリレート(B3)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)の含有量は3質量%、その他高分子量成分の含有量は2質量%であった。
【0144】
(ジペンタエリスリトールポリアクリレート(2)の調製)
温度計、撹拌器、及びコンデンサーを備えたフラスコに、アクリル酸220g、ジペンタエリスリトール180g、硫酸15g、硫酸銅(II)・五水和物1.5g、トルエン300gを仕込んだ。撹拌しながら105℃まで昇温し、系中を還流させながら同温度で13時間反応させた。生成した水は61gであった。反応混合物にトルエン425gを追加し、蒸留水200gで洗浄した。更に、20%水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応混合物を中和し、蒸留水100gで洗浄した。樹脂固形分に対して500ppm量のハイドロキノンモノメチルエーテルを添加した後、トルエンを留去し、ジペンタエリスリトールポリアクリレート(2)を得た。このジペンタエリスリトールポリアクリレート(2)の水酸基価は、140mgKOH/gであった。また、このペンタエリスリトールポリアクリレート(2)において、液体クロマトグラフィーチャートの面積比から算出されるジペンタエリスリトールテトラアクリレート(B4)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)の含有量は28質量%、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(B5)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)の含有量は42質量%、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの含有量は22質量%、その他高分子量成分の含有量は8質量%であった。
【0145】
(エポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)の準備)
のちの酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂の調製に用いるエポキシ基を有する(メタ)アクリレート化合物(C)として、グリシジルメタクリレート(C1)及びグリシジルメタクリレート(C2)を準備した。
グリシジルメタクリレート(C1)の塩素原子含有量は、10質量ppm以下であった。より詳細には、検出限界以下であった(定量下限を下回る)ため数値は特定できなかったが概ね数ppm程度と考えられる。また、グリシジルメタクリレート(C1)のバイオマス炭素含有率は、43%であった。
グリシジルメタクリレート(C2)(市販品である。)の塩素原子含有量は1500質量ppmであり、バイオマス炭素含有率は0%であった。
更に、上記のグリシジルメタクリレート(C2)を精製することにより、グリシジルメタクリレート(C3)を得た。このグリシジルメタクリレート(C3)の塩素原子含有量は、30質量ppmであり、バイオマス炭素含有率は0%であった。
【0146】
(実施例1:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(1)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート392.3gを入れ、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(EVONIK社製「VESTANAT T 1890/100」、NCO%=17.2%、塩素は検出されず)(ポリイソシアネート化合物(a1))244.3g及び無水トリメリット酸(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))192.0gを溶解し、ジブチルヒドロキシトルエン1.0gを添加した。窒素雰囲気下で160℃、7時間反応させ、NCO%が0.1以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、メトキノン0.3g添加した後、ヒドロキシエチルアクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当、塩素は検出されず)48.8g及びトリフェニルホスフィン1.3gを添加し、空気を吹き込みながら110℃で5時間反応を行った。その後、グリシジルメタクリレート(C1)154.5g、トリフェニルホスフィン1.7gを添加し、110℃で6時間反応させた。次に、無水コハク酸(ポリカルボン酸無水物(D))103.4g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート36.1gを加え110℃で5時間反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(1)を得た。当該樹脂(1)の固形分酸価は、84mgKOH/gであった。また、当該樹脂(1)の固形分の塩素原子含有量は、10質量ppm以下であった。より詳細には、検出限界以下であった(定量下限を下回る)ため数値は特定できなかったが概ね数ppm程度と考えられる。また、当該樹脂(1)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、8.9%であった。
【0147】
(実施例2:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(2)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート392.3gを入れ、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(EVONIK社製「VESTANAT T 1890/100」、NCO%=17.2%)(ポリイソシアネート化合物(a1))244.3g及び無水トリメリット酸(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))192.0gを溶解し、ジブチルヒドロキシトルエン1.0gを添加した。窒素雰囲気下で160℃、7時間反応させ、NCO%が0.1以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、メトキノン0.3g添加した後、上記にて調製したペンタエリスリトールポリアクリレート(1)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)を含む。)81.1g及びトリフェニルホスフィン1.4gを添加し、空気を吹き込みながら110℃で5時間反応を行った。その後、グリシジルメタクリレート(C1)153.9g、トリフェニルホスフィン1.7gを添加し、110℃で6時間反応させた。次に、無水コハク酸(ポリカルボン酸無水物(D))103g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート55.3gを加え110℃で5時間反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(2)を得た。当該樹脂(2)の固形分酸価は、81mgKOH/gであった。また、当該樹脂(2)の固形分の塩素原子含有量は、10質量ppm以下であった。より詳細には、検出限界以下であった(定量下限を下回る)ため数値は特定できなかったが概ね数ppm程度と考えられる。また、当該樹脂(2)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、8.5%であった。
【0148】
(実施例3:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(3)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート392.3gを入れ、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(EVONIK社製「VESTANAT T 1890/100」、NCO%=17.2%)(ポリイソシアネート化合物(a1))244.3g及び無水トリメリット酸(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))192.0gを溶解し、ジブチルヒドロキシトルエン1.0gを添加した。窒素雰囲気下で160℃、7時間反応させ、NCO%が0.1以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、メトキノン0.3g添加した後、上記にて調製したジペンタエリスリトールポリアクリレート(2)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)を含む。)168.5g及びトリフェニルホスフィン1.7gを添加し、空気を吹き込みながら110℃で5時間反応を行った。その後、グリシジルメタクリレート(C1)154.9g、トリフェニルホスフィン1.9gを添加し、110℃で6時間反応させた。次に、無水コハク酸(ポリカルボン酸無水物(D))103.7g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート109.9gを加え110℃で5時間反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(3)を得た。当該樹脂(3)の固形分酸価は、72mgKOH/gであった。また、当該樹脂(3)の固形分の塩素原子含有量は、10質量ppm以下であった。より詳細には、検出限界以下であった(定量下限を下回る)ため数値は特定できなかったが概ね数ppm程度と考えられる。また、当該樹脂(3)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、7.7%であった。
【0149】
(実施例4:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(4)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート233.7g、無水トリメリット酸(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))166.5g、上記にて調製したペンタエリスリトールポリアクリレート(1)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)を含む。)52.7g、ジブチルヒドロキシトルエン0.7g、メトキノン0.2g、トリフェニルホスフィン0.7gを加えて空気を吹き込みながら、120℃で6時間反応させた。イソホロンジイソシアネート(ポリイソシアネート化合物(a1))111g加えて、120℃で10時間反応させ、イソシアネート基含有量が0.1質量%以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、上記にて調製したペンタエリスリトールポリアクリレート(1)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)を含む。)44.8gを添加し、110℃で3時間反応させた。次いで、グリシジルメタクリレート(C1)137.4g、トリフェニルホスフィン1.7gを添加し、110℃で5時間反応させた。更に、無水コハク酸(ポリカルボン酸無水物(D))91.9gを加えて110℃で5時間反応させ、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(4)を得た。当該樹脂(4)の固形分酸価は、93mgKOH/gであった。また、当該樹脂(4)の固形分の塩素原子含有量は、10質量ppm以下であった。より詳細には、検出限界以下であった(定量下限を下回る)ため数値は特定できなかったが概ね数ppm程度と考えられる。また、当該樹脂(4)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、9.8%であった。
【0150】
(実施例5:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(5)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート392.3gを入れ、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(EVONIK社製「VESTANAT T 1890/100」、NCO%=17.2%、塩素は検出されず)(ポリイソシアネート化合物(a1))244.3g及び無水トリメリット酸(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))192.0gを溶解し、ジブチルヒドロキシトルエン1.0gを添加した。窒素雰囲気下で160℃、7時間反応させ、NCO%が0.1以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、メトキノン0.3g添加した後、ヒドロキシエチルアクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)48.8g及びトリフェニルホスフィン1.3gを添加し、空気を吹き込みながら110℃で5時間反応を行った。その後、グリシジルメタクリレート(C3)154.5g、トリフェニルホスフィン1.7gを添加し、110℃で6時間反応させた。次に、無水コハク酸(ポリカルボン酸無水物(D))103.4g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート36.1gを加え110℃で5時間反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(5)を得た。当該樹脂(5)の固形分酸価は、84mgKOH/gであった。また、当該樹脂(5)の固形分の塩素原子含有量は、11質量ppmであった。また、当該樹脂(5)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、0%であった。
【0151】
(実施例6:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(6)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート218.9gを入れ、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(EVONIK社製「VESTANAT T 1890/100」、NCO%=17.2%、塩素は検出されず)(ポリイソシアネート化合物(a1))115.8g及びシクロヘキサン-1,3,4-トリカルボン酸-3,4-無水物(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))99gを溶解し、ジブチルヒドロキシトルエン1.0gを添加した。窒素雰囲気下で160℃、4時間反応させ、NCO%が0.1以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、メトキノン0.3g添加した後、ペンタエリスリトールポリアクリレート(1)(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)を含む。)18g及びトリフェニルホスフィン0.8gを添加し、空気を吹き込みながら120℃で4時間反応を行った。その後、グリシジルメタクリレート(C1)42.6g、トリフェニルホスフィン1.1gを添加し、110℃で6時間反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(6)を得た。即ち、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(6)は、反応原料としてポリカルボン酸無水物(D)を用いていない樹脂である。当該樹脂(6)の固形分酸価は、70mgKOH/gであった。また、当該樹脂(6)の固形分の塩素原子含有量は、10質量ppm以下であった。より詳細には、検出限界以下であった(定量下限を下回る)ため数値は特定できなかったが概ね数ppm程度と考えられる。また、当該樹脂(6)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、6.7%であった。
【0152】
(比較例1:酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(C1)の調製)
温度計、撹拌器、及び還流冷却器を備えたフラスコに、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート392.3gを入れ、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(EVONIK社製「VESTANAT T 1890/100」(ポリイソシアネート化合物(a1))、NCO%=17.2%)244.3g及び無水トリメリット酸(ポリカルボン酸又はその酸無水物(a2))192.0gを溶解し、ジブチルヒドロキシトルエン1.0gを添加した。窒素雰囲気下で160℃、7時間反応させ、NCO%が0.1以下となっていることを確認した(酸基及び/又は酸無水物基を有するアミドイミド樹脂(A)の合成)。次いで、メトキノン0.3g添加した後、ヒドロキシエチルアクリレート(ヒドロキシ(メタ)アクリレート化合物(B)に該当)48.8g及びトリフェニルホスフィン1.3gを添加し、空気を吹き込みながら110℃で5時間反応を行った。その後、グリシジルメタクリレート(C2)154.5g、トリフェニルホスフィン1.7gを添加し、110℃で6時間反応させた。次に、無水コハク酸(ポリカルボン酸無水物(D))103.4g、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート36.1gを加え110℃で5時間反応させて、酸基及び重合性不飽和基を有する樹脂(C1)を得た。当該樹脂(C1)の固形分酸価は、83mgKOH/gであった。また、当該樹脂(C1)の固形分の塩素原子含有量は、320質量ppmであった。また、当該樹脂(C1)の固形分のバイオマス炭素含有率(%)は、0%であった。
【0153】
(実施例7~12、比較例2)
表1に示す成分を混合し、硬化性樹脂組成物を得た。該硬化性樹脂組成物に対して、以下の試験を行った。結果を表1に示す。
【0154】
<HAST(High Accelerated Stress Test)特性(絶縁信頼性)>
温度、湿度に対する信頼性評価として高温高湿下での電気特性を評価した。具体的には、クシ型電極基板(ラインアンドスペースは100μm/100μm)上に、各実施例及び各比較例において調製した硬化性樹脂組成物を用いて硬化塗膜をそれぞれ作製し、120℃、85%R.H.の高温高湿槽にて、DC100Vのバイアス電圧を印加し、100時間、250時間後のマイグレーションの有無を目視にて下記の評価基準で評価した。
評価基準:
A:全く変化無し
B:僅かな変化が観察される
C:マイグレーションが発生する
なお、上記硬化塗膜は、各実施例及び各比較例において調製した硬化性樹脂組成物を前記クシ型電極基板に塗布し、80℃で30分乾燥させた後、メタルハライドランプを用いて10kJ/mの紫外線を照射し、160℃で1時間後硬化して作製した。
【0155】
【表1】
【0156】
(実施例13~18、比較例3)
表2に示す成分を混合し、硬化性樹脂組成物を得た。該硬化性樹脂組成物に対して、以下の試験を行った。結果を表2に示す。また、該硬化性樹脂組成物中のバイオマス炭素含有率[%]の結果も併せて表2に示す。
【0157】
<耐熱性>
各実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を、アプリケーターを用いて銅箔(古河産業株式会社製、電解銅箔「F2-WS」18μm)上に膜厚50μmとなるように塗布し、80℃で30分乾燥させた。次いで、メタルハライドランプを用いて10kJ/mの紫外線を照射した後、160℃で1時間加熱して、硬化塗膜を得た。次いで、前記硬化塗膜を銅箔から剥離し、硬化物を得た。前記硬化物から6mm×40mmの試験片を切り出し、粘弾性測定装置(DMA:レオメトリック社製固体粘弾性測定装置「SOLIDS ANALYZER RSAII」、引張り法:周波数1Hz、昇温速度3℃/分)を用いて、弾性率変化が最大となる温度をガラス転移温度と評価した。ガラス転移温度が高いほど、耐熱性に優れていることを示す。
【0158】
【表2】
【0159】
(実施例19~24、比較例4)
表3に示す成分を混合し、硬化性樹脂組成物を得た。該硬化性樹脂組成物に対して、以下の試験を行った。結果を表3に示す。
【0160】
<光感度>
各実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を、アプリケーターを用いてガラス基材上に膜厚50μmとなるように塗布した後、80℃で30分間乾燥させた。次いで、コダック社製のステップタブレットNo.2を介し、メタルハライドランプを用いて5kJ/mの紫外線を照射した。これを1質量%炭酸ナトリウム水溶液(アルカリ水溶液)で180秒現像し、残存した段数で評価した。残存段数が多いほど、光感度が高いことを示す。
【0161】
【表3】
【0162】
なお、表1~表3に示す各成分の諸元は、以下の通りである。
硬化剤:DIC株式会社製、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、商品名「EPICLON N-680」
有機溶剤:ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート
光重合開始剤:IGM Resins社製、商品名「Omnirad-907」
硫酸バリウム:堺化学工業株式会社製、「BARIACE B30」
【0163】
表1~表3より、実施例の樹脂を含有してなる実施例の硬化性樹脂組成物は、高い光感度を示しつつ、かつ得られる硬化物において優れた絶縁信頼性及び耐熱性を発現できることが分かる。
【0164】
本発明によれば、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた硬化物を得ることができる樹脂、及びかかる樹脂を含有する硬化性樹脂組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、高い光感度を示しつつ、絶縁信頼性及び耐熱性に優れたソルダーレジストを得ることができるソルダーレジスト用樹脂材料を提供することができる。
また、本発明によれば、絶縁信頼性及び耐熱性に優れた、硬化物、絶縁材料及びレジスト部材を提供することができる。