JP6761123B2 - プリント回路板製造用はんだマスクインキジェットインキ - Google Patents
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Description
許文献8(BOWMAN)に開示された(特許文献8参照)。
定義
例えば一官能価重合性化合物における用語「一官能価(monofunctional)」は、前記重合性化合物が1個の重合性基を含むことを意味する。
本発明に従う電子素子を製造する方法は、
− 導電パターンを含む誘電性基板上に、下記の通りの放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキを噴射する工程と、
− 噴射された前記はんだマスクインキジェットインキを硬化する工程と
を含む。
実施される。
前記の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、少なくとも1種の光開始剤と、少なくとも1種のフリーラジカル重合性化合物と、以下に開示される少なくとも1種の定着剤とを含む。
本発明に従う定着剤は、式I
R2は、水素と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R2およびR3は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R3は、水素と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かと、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基とからなる群から選択され、
R4は、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R5およびR6は、独立して、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R7およびR8は、独立して、水素と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R7およびR8は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、但しR1ないしR4はどれも光開始基を含まないこととする]
に従う構造を有する。
ら選択され、
R10は、エステル、アミド、カルボン酸およびニトリルからなる群から選択され、
R11は、置換または未置換アルキル基を表わし、
R12は、独立して、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R13およびR14は、独立して、水素と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R13およびR14は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合がある]
に従う化学構造を有する。
R16は、水素か、置換または未置換アルキル基かを表わす]
に従う化学構造を有する。
R18は、水素と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かと、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基とからなる群から選択され、
R17およびR18は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があ
り、
R19は、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択される]
に従う化学構造を有する。
R20およびR21は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R22およびR23は、独立して、水素と、置換または未置換アルキル基とからなる群から選択され、
R22およびR23は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R24は、水素と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択される]
に従う化学構造を有する。
前記フリーラジカル重合性化合物は、モノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーの場合がある。
ル基と、アクリレートまたはメタクリレート基とを含むモノマーを含む。このようなモノマーは、欧州特許第2848659号明細書のパラグラフ[0099]ないし[0104]に開示される。ビニルエーテル基およびアクリレート基を含む特に好ましいモノマーは、2−(2−ビニルオキシエトキシ)エチルアクリレートである。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、実質的に無色のインキジェットインキの場合があるが、前記放射線硬化性インキジェットは、好ましくは少なくとも1種の着色剤を含む。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ中の着色剤が顔料である場合は、前記インキジェットインキは、好ましくは前記顔料を分散するための、分散剤、より好ましくはポリマーの分散剤を含む。
・ 統計的重合モノマー(例えば、ABBAABABと重合されたモノマーA および B)と、
・ 交互重合モノマー(例えば、ABABABABと重合されたモノマーA およびB)と、
・ 勾配(テーパー)重合モノマー(例えば、AAABAABBABBBと重合されたモノマーA およびB)と、
・ ブロックコポリマー(例えば、AAAAABBBBBと重合されたモノマーAおよびB、ここで各ブロックの長さ(2、3、4、5または6以上)は、前記ポリマーの分散剤の分散能に対して重要である)と、
・ グラフトコポリマー(グラフトコポリマーはその主鎖に結合された(attached)ポリマーの側鎖を伴うポリマーの主鎖からなる)と、
・ これらのポリマーの混合形態、例えば、ブロック状の勾配コポリマーと
を有する。
・BYK CHEMIE GMBHから入手可能なDISPERBYK(登録商標)分散剤と、
・NOVEONから入手可能なSOLSPERSE(登録商標)分散剤と、
・EVONIKからのTEGO(登録商標)DISPERS(登録商標)分散剤と、
・MUENZING GHEMIEからのEDAPLAN(登録商標)分散剤と、
・LYONDELLからのETHACRYL(登録商標)分散剤と、
・ISPからのGANEX(登録商標)分散剤と、
・CIBA SPECIALTY CHAMICALS INCからのDISPEX(登録商標)および EFKA(登録商標)分散剤と、
・DEUCHEMからのDISPONER(登録商標)分散剤と、
・JOHNSON POLYMERからのJONCRYL(登録商標)分散剤と
である。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、好ましくは少なくとも1種の光開始剤を含むが、複数の光開始剤および/または共開始剤を含む光開始系、を含む場合がある。
ノリッシュタイプII開始剤は、化学線により活性化され、そして実際の開始フリーラジカルになる第2の化合物からの水素引抜き(abstraction)によりフリーラジカルを形成する光開始剤である。この第2の化合物は、重合相乗剤または共開始剤と呼ばれる。タイプIおよびタイプII光開始剤は両方とも、本発明において、単独でまたは組み合わせて使用される場合がある。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、前記インキの熱安定性を改善するために少なくとも1種の禁止剤を含む場合がある。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、少なくとも1種の界面活性剤を含む場合があるが、界面活性剤は含まれないことが好ましい。界面活性剤が含まれない場合は、前記放射線硬化性インキジェットインキは十分に広がらず、それにより細い線(thin lines)の発生を可能にする。
&CHEMICALS INC.から入手可能なSURFYNOL(登録商標)104、104H、440、465およびTG)を含む。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは更に難燃剤を含む場合がある。原則として、すべての知られた難燃剤が使用される場合がある。しかし、前記難燃剤は、好ましくはハロゲン含有化合物ではない。
着色(pigmented)放射線硬化性インキジェットインキの調製は当業者に周知である。好ましい調製法は、国際公開第2011/069943号パンフレットのパラグラフ[0076]ないし[0085]に開示されている。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、1個もしくは複数のプリントヘッドに対して移動している基板上に、制御された方法でノズルを通して小滴を噴射する
1個以上のプリントヘッドにより噴射される場合がある。
前記放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキは、電子ビームまたは紫外線のような化学線にそれらを曝露することにより硬化される場合がある。前記放射線硬化性インキジェットインキは、好ましくは紫外線によって、より好ましくはUV LED硬化を使用して硬化される。
は、UV−A光源は、それによってより効率的な内部の硬化をもたらす低下した光散乱のために好ましい。
・ UV−A:400nm ないし320nm、
・ UV−B:320nm ないし290nm、
・ UV−C:290nm ないし 100nm、
の通りにUV−A、UV−BおよびUV−Cと分類される。
LED、そしてもっとも好ましくは約395nmの波長を伴うUV LEDを含む。
以下の実施例中に使用されるすべての材料は、別記されない限り、ALDRICH CHEMICAL Co.(ベルギー)およびACROS(ベルギー)のような標準的な入手先から容易に入手可能であった。使用された水は脱イオン水であった。
はんだマスクインキジェットインキの塗膜/プリント
前記はんだマスクインキジェットインキの付着性および耐はんだ性を評価するために、前記インキを20μの塗り厚で、ブラッシ済み銅フォイル(35μ)上に塗布し、H−バルブ(20m/分で1回通過)を使用して硬化した。更に、前記塗膜を150℃で30分間熱硬化した。
前記はんだマスクインキジェットインキの耐はんだ性を、SOLDER CONNECTIONから入手可能な、“K”等級の63:37錫/鉛のはんだで充填された、L&M PRODUCTSから入手可能なSPL600240 Digital Dynamic Solder Pot(デジタルダイナミックはんだ付け槽)を使用して評価した。前記はんだの温度は290℃に設定された。
前記付着性を、ISO2409:1992(E)に従うクロスカット(cross−cut)試験により評価した。切り込みの間に1mmの隙間をあけて、BRAIVE INSTRUMENTSからのBraive No.1536 Cross Cut Testerを使用し、そしてTesatape(登録商標)4104PVCテープと組み合わせた600gの重りを使用して、塗料(国際標準1992−08−15)を使用して評価した。前記評価を、表5に記載の基準に従って実施し、前記クロスカットの内部およびクロスカットの外部両方における付着性を評価した。
前記インキの粘度を、CAMBRIDGE APPLIED SYSTEMSからの“Robotic Viscometer(ロボット粘度計)Type VISCObot”を使用して45℃および1000s−1の剪断速度において測定した。
定着剤RAFT−1の調製
RAFT−1 4−(ベンゼンカルボノチオイルスルファニル)−4−シアノ−ペンタン酸はAldrichから供給された。
定着剤RAFT−2の調製
86.4g(2.70モル)の元素の硫黄を、770mlの無水メタノールに31g(1.35モル)のナトリウムを添加することにより調製された、調製直後のナトリウムメタノラート溶液に添加した。前記混合物をアルゴン雰囲気下に維持しながら、77ml(
85g、0.672モル)のベンジルクロリド(HCl非含有、プロピレンオキシド安定化)を、前記混合物に1時間にわたり添加した。前記添加期間中、前記温度は45℃に上昇した。次に前記混合物を更に6時間還流した。前記混合物を0℃に冷却後、前以て0℃に冷却された700mlの2N塩酸溶液を添加した。赤色の油状層が形成された。前記単離層を500mlの2N水酸化ナトリウム溶液および150mlのt.ブチルメチルエーテルの混合物で処理した。前記過剰な硫黄を除去し、前記水層を単離した。前記水層を150mlのt.ブチルメチルエーテルで2回抽出した。前記水層を単離し、1350mlのt.ブチルメチルエーテルを添加した。1350mlの水中56g(0.17モル)のK3Fe(CN)6の溶液を、激しく撹拌しながら添加した。前記有機層を単離し、500mlの水で2回洗浄し、MgSO4上で乾燥した。前記溶媒を減圧下除去し、14.3gの粗ビス(チオベンゾイル)ジスルフィドを赤色の油として単離した。前記粗ビス(チオベンゾイル)ジスルフィドを更に精製せずに直接使用した。
8.9gの前記粗ビス(チオベンゾイル)ジスルフィドを、170mlの酢酸エチル中に溶解した。2.63g(13.7モル)の2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)を添加し、前記混合物をアルゴン雰囲気下で7時間還流した。前記溶媒を減圧下除去し、前記粗(1−シアノ−1−メチル−プロピル)ベンゼンカルボジチオラートを、溶離液としてヘプタン/t.ブチルメチルエーテル 9/1を使用して、Merck−Kieselgel 60上で精製した。3.05gの(1−シアノ−メチル−プロピル)ベンゼンカルボジチオラートを単離した。
RAFT−3 2−(1−カルボキシ−1−メチル−エチル)スルファニルカルボチオイルスルファニル−2−メチル−プロパン酸、をHaraguchi等(Biomacromolecules,15(6),1992−2003(2014))に従って調製した。
ン酸が前記溶媒から結晶化した。2−エトキシカルボチオイルスルファニル−2−メチル−プロパン酸を瀘過単離した。
ン酸を単離し(収率=81.5%)、Brueker Daltonicsにより供給されたAmaZon SL質量分析計上のLC−MSを使用して分析した。Alltima
HP CP18のプレカラムと組み合わせたAltima C18カラム(150×3、5μm)を使用した。40℃で0.5ml/分の流量を使用した。13分にわたり純水から純粋なアセトニトリルに至る勾配溶離を使用し、次に17分間にわたり純粋なアセトニトリル中で溶離した。20mlのアセトニトリル中2mgの2−(ジエチル−カルバモチオイルスルファニル)−2−メチル−プロパン酸のサンプルを調製した。5μlの本サンプルを注入した。2−(ジエチル−カルバモチオイルスルファニル)−2−メチル−プロパン酸は、面積百分率に基づいて98.8%の純度を有することが判明した。
162の30重量%溶液200gと、Cyan(CPDに対し)60gかYellow(YPDに対し)60gかとをDISPERLUX(登録商標)ディスペンサーを使用して混合した。撹拌を30分間継続した。前記容器を、0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビーズ(TOSOH Co.からの「高度摩耗抵抗性ジルコニア粉砕媒体(media)」)で充填されたNETZSCH MiniZetaミル900gに接続した。前記混合物を120分間にわたり(45分の滞留時間)そして約10.4m/秒のミル内回転速度で前記ミル内を循環させた。前記の完全な粉砕処理期間に、前記ミル内の内容物を冷却して、60℃未満の温度を維持した。粉砕後に、前記分散物を容器に移した。
ヒドロキシルアミン含有の溶液5g、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート中Solsperse 35000の30重量%溶液500g、Solsperse 1200015g並びにPigment Green 36(Irgalite Green 6G)150gを、DISPERLUX(登録商標)ディスペンサーを使用して混合した。撹拌を30分間継続した。前記容器を、900gの、0.4mmのイットリウム安定化ジルコニアビーズ(TOSOH Co.からの「高度摩耗抵抗性ジルコニア粉砕媒体(media)」)で充填されたNETZSCH MiniZetaミルに接続した。前記混合物を300分間(45分の滞留時間)そして約10.4m/秒のミル内回転速度で、前記ミル内を循環させた。前記の完全な粉砕処理期間中、前記ミル内の内容物を冷却して、前記温度を60℃未満に維持した。粉砕後に、前記分散物を容器に空けた。前記の生成された濃厚化顔料分散物は、Malvern(登録商標)nano−Sにより測定される通りに96nmの平均粒度および25℃で10s−1の剪断速度において、89mPa・sの粘度を示した。
前記比較放射線硬化性インキジェットインキCOMP−1および本発明の放射線硬化性インキジェットインキINV−1ないしINV−3を、表6に従って調製した。重量百分率(重量%)はすべて、前記放射線硬化性インキジェットインキの総重量に基づく。
前記比較放射線硬化性インキジェットインキCOMP−2および本発明の放射線硬化性インキジェットインキINV−5ないしINV−6を、表8に従って調製した。重量百分率(重量%)はすべて、前記放射線硬化性インキジェットインキの総重量に基づく。
Claims (15)
- 光開始剤、フリーラジカル重合性化合物および定着剤を含む放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキであって、
前記定着剤は、式I、
[R1は、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かと、OR5と、SR6と、NR7R8とからなる群から選択され、
R2は、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R3は、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かと、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基と、からなる群から選択され、
R2およびR3は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R4は、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R5およびR6は、独立して、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R7およびR8は、独立して、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R7およびR8は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、但しR1ないしR4はいずれも、光開始基を含まないこととする]
に従う化学構造を有することを特徴とする、
放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。 - 前記定着剤は、式II、
[R9は、OR12、NR13R14および置換または未置換アリール基からなる群から選択され、
R10は、エステル、アミド、カルボン酸およびニトリルからなる群から選択され、
R11は、置換または未置換アルキル基を表わし、
R12は、独立して、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R13およびR14は、独立して、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R13およびR14は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合がある]
に従う化学構造を有する、請求項1記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。 - 前記定着剤は、式IV、
[R17は、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R18は、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かと、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基と、からなる群から選択され、
R17およびR18は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R19は、少なくとも1個の酸素炭素二重結合またはニトリル基を含む電子求引基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択される]
に従う化学構造を有する、請求項1記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。 - 前記定着剤は、式V、
[R20およびR21は、独立して、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択され、
R20およびR21は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R22およびR23は、独立して、水素原子と、置換または未置換アルキル基とからなる群から選択され、
R22およびR23は、5ないし8員環を形成するために必要な原子を表わす場合があり、
R24は、水素原子と、置換または未置換アルキル基と、置換または未置換アルケニル基と、置換または未置換アルキニル基と、置換または未置換アラルキル基と、置換または未置換アルカリール基と、置換または未置換アリール基か置換または未置換ヘテロアリール基かとからなる群から選択される]
に従う化学構造を有する、請求項1記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。 - R22およびR23は、1ないし4個の炭素原子を有するアルキル基を表わす、請求項5記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。
- R24は、水素原子と、置換または未置換アルキル基とからなる群から選択される、請求項5または6記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。
- 前記定着剤の量は、前記はんだマスクインキジェットインキの総重量に対して、0.5ないし20重量%である、前記いずれかの請求項に記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。
- 前記フリーラジカル重合性化合物は、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートおよび2−(ビニルエトキシ)エチルアクリレートからなる群から選択される、前記いずれかの請求項に記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。
- 更に、シアン、黄色または緑色顔料を含む、前記いずれかの請求項に記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキ。
- − 請求項1ないし10に記載の放射線硬化性はんだマスクインキジェットインキを、導電パターンを含む誘電性基板に噴射する工程と、
− 前記の噴射されたはんだマスクインキジェットを硬化する工程と
を含む、電子素子を製造する方法。 - 硬化は、UV光線を使用して実施される、請求項11記載の方法。
- 更に加熱工程を含む、請求項11または12記載の方法。
- 前記加熱工程は、80℃ないし250℃間の温度で実施される、請求項13記載の方法。
- 前記電子素子はプリント回路板である、請求項11ないし14のいずれかに記載の方法。
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