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带导电性图案的结构体的制造方法和套件、系统

文献发布时间:2023-06-19 19:28:50


带导电性图案的结构体的制造方法和套件、系统

技术领域

本发明涉及带导电性图案的结构体的制造方法。

背景技术

电路基板具有在基材上施有导电性布线的结构。电路基板的制造方法通常如下所述。首先,在贴合有金属箔的基材上涂布光致抗蚀剂。接着,对光致抗蚀剂进行曝光和显影,得到所期望的电路图案的底板状的形状。之后,通过化学蚀刻除去未被光致抗蚀剂覆盖的部分的金属箔,形成图案。由此能够制造出高性能的电路基板。但是,现有的方法具有工序数多、繁杂、并且需要光致抗蚀剂材料等缺点。

与之相对,利用分散有金属或金属氧化物的颗粒的分散体将所期望的布线图案直接印刷在基材上的直接印刷技术受到了关注。该技术的工序数,不必使用光致抗蚀剂材料等,生产率极高。但是,在使用金属颗粒的情况下,可能由于金属颗粒本身的氧化等而使稳定性产生问题。另一方面,在使用金属氧化物颗粒的情况下,为了得到导电性需要进行还原烧制工序,存在能够使用的基材受限、以及需要还原性气体而使成本增高的问题。

关于上述情况,例如专利文献1中记载了在基板上形成规定图案的导电膜的导电膜形成方法。该方法中,在基板上通过液滴排出法形成含有金属颗粒的金属膜使其成为与导电膜的图案大致同等的图案,其后通过至少1次无电解镀覆按照覆盖该金属膜的表面的方式形成镀覆膜,由此得到导电膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006-128228号公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1所记载的方法中,通过将使用金属颗粒的图案形成与镀覆进行组合,可形成导电性和可靠性优异的导电膜,但该方法中,导电膜与基材的密合性和/或导电膜内的层间密合性仍然存在不足。

鉴于该状况,本发明的一个方式的目的在于提供一种带导电性图案的结构体的制造方法,其能够形成层间密合性良好的带导电性图案的结构体。

用于解决课题的手段

本公开包括以下的项目。

[项目1]

一种带导电性图案的结构体的制造方法,其包括下述工序:

涂布膜形成工序,将包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体涂布至基材,得到涂布膜;以及

前处理工序和/或后处理工序,

其中,

上述前处理工序是在上述涂布膜形成工序之前对上述基材实施选自由UV臭氧处理、有机溶剂处理和碱处理组成的组中的1种以上的处理的工序,

上述后处理工序是在上述涂布膜形成工序之后进行加湿处理和/或加热处理的工序。

[项目2]

如项目1所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述前处理工序是使用SP值为7.5以上12.6以下的有机溶剂的有机溶剂处理。

[项目3]

如项目2所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述有机溶剂的SP值为9.9以上11.6以下。

[项目4]

如项目2或3所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述有机溶剂包含选自由N-甲基吡咯烷酮、1-丙醇和1-庚醇组成的组中的至少1种。

[项目5]

如项目2~4中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述有机溶剂包含N-甲基吡咯烷酮。

[项目6]

如项目1~5中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述前处理工序是使用基材的SP值与有机溶剂的SP值之差为0.01以上4.6以下的有机溶剂的有机溶剂处理。

[项目7]

如项目1~6中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,在上述涂布膜形成工序之后进一步包括还原工序。

[项目8]

如项目7所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述还原工序为湿式还原工序。

[项目9]

如项目1~8中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,在上述涂布膜形成工序之后进一步包括进行镀覆的镀覆工序。

[项目10]

如项目9所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述镀覆工序中,使用包含EDTA(乙二胺四乙酸)的镀覆液。

[项目11]

如项目1~10中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,在上述涂布膜形成工序之后进一步包括还原工序、并且在上述还原工序之后进一步包括镀覆工序。

[项目12]

如项目1~11中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其包括上述前处理工序和上述后处理工序这两个工序。

[项目13]

如项目1~12中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述基材为聚酰亚胺。

[项目14]

如项目1~13中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述分散体包含选自由1-己醇、1-庚醇和1-辛醇组成的组中的至少1种。

[项目15]

如项目1~14中任一项所述的带导电性图案的结构体的制造方法,其中,上述含有金属化合物的颗粒和/或上述含有金属的颗粒为含有氧化铜的颗粒和/或含有铜的颗粒。

[项目16]

一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含:

包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体;

包含EDTA(乙二胺四乙酸)的镀覆液;以及

实施选自由UV臭氧处理、有机溶剂处理和碱处理组成的组中的1种以上的处理而成的基材。

[项目17]

一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含:

包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体;

包含EDTA(乙二胺四乙酸)的镀覆液;

选自由有机溶剂和碱处理剂组成的组中的1种以上的处理剂;以及

基材。

[项目18]

一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含:

包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体;以及

有机溶剂处理用的有机溶剂,

上述有机溶剂的SP值为7.5以上12.6以下。

[项目19]

如项目16~18中任一项所述的带导电性图案的结构体制造套件,其中,上述含有金属化合物的颗粒和/或上述含有金属的颗粒为含有氧化铜的颗粒和/或含有铜的颗粒。

[项目20]

一种带导电性图案的结构体的制造系统,其具备:

前处理机构,使用SP值为7.5以上12.6以下的有机溶剂对基材实施有机溶剂处理;

涂布机构,将包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体涂布至基材,得到涂布膜;以及

镀覆机构,对通过了上述涂布机构的涂布膜进行镀覆。

发明的效果

根据本发明的一个方式,能够提供一种带导电性图案的结构体的制造方法,其能够形成层间密合性良好的带导电性图案的结构体。

附图说明

图1是示出可以在本发明的一个方式中使用的分散体中的氧化铜与磷酸酯盐的关系的截面示意图。

图2是示出本发明的一个方式涉及的带导电性图案的结构体的制造步骤的截面示意图。

图3是示出用于制造带导电性图案的结构体的激光照射装置的一例的示意图。

符号的说明

10氧化铜油墨

12氧化铜

13磷酸酯盐

13a 磷

13b 酯盐

1 基材

2a上清

2b沉淀物

2c分散体

2d含有氧化铜的膜

2e氧化铜和/或铜的层

2f镀覆铜层

100 激光照射装置

101 样品盒

102 光线振荡器

103 气体供给部

104 振镜扫描仪

104aX轴振镜

104bX轴振镜马达

104cY轴振镜

104dY轴振镜马达

105 扫描仪控制部

106 计算机

L 激光

具体实施方式

以下例示出本发明的实施方式,但本发明并不限于这些实施方式。

本发明的一个方式提供一种带导电性图案的结构体的制造方法。在一个方式中,该方法包括下述工序:

涂布膜形成工序,将包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体涂布至基材,得到涂布膜;以及

前处理工序和/或后处理工序。

在一个方式中,前处理工序是在涂布膜形成工序之前对基材实施选自由UV臭氧处理、有机溶剂处理和碱处理组成的组中的1种以上的处理的工序。

在一个方式中,后处理工序是在涂布膜形成工序之后进行加湿处理和/或加热处理的工序。

前处理工序和后处理工序分别有助于提高基材与在该基材上形成的金属化合物和/或金属的层的层间密合性。在一个方式中,可以进行前处理工序和后处理工序中的一者或两者,优选进行这两者。本实施方式的方法可有利于带导电性图案的结构体的低电阻化。

以下对各工序的合适示例进行说明。

[基材]

本实施方式中使用的基材具有形成涂布膜的表面,可例示出用于形成布线图案的电路基板片的基板材料等。基材可以由无机材料或有机材料或它们的组合构成,在一个方式中可以具有密合层。

作为无机材料,例如可以举出碱石灰玻璃、无碱玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等玻璃、以及氧化铝等陶瓷材料。

作为有机材料,可以举出纤维素等纸材料、树脂膜等高分子材料。作为高分子材料,可以举出聚酰亚胺(PI)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚缩醛(POM)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺(PA)(PA6、PA66等)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳化二亚胺、硅酮聚合物(聚硅氧烷)、聚甲基丙烯酰胺、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、聚四氟乙烯、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚丁烯、聚戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-二烯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丁基橡胶、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛清漆、苯并环丁烯、聚乙烯基苯酚、聚氯芘、聚甲醛、聚砜(PSF)、聚苯砜树脂(PPSU)、环烯烃聚合物(COP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯树脂(AS)、聚四氟乙烯树脂(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等。从柔性性和成本的方面出发,优选聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。其中,聚酰亚胺(PI)具有酰亚胺键,由此能够良好地表现出由本公开的前处理工序和/或后处理工序带来的密合性提高效果,从这方面出发是优选的。

基材例如可以为玻璃复合基材、玻璃环氧基材等复合基材、特氟龙(注册商标)基材、氧化铝基材、低温低湿共烧陶瓷(LTCC)、硅晶片等。

基材的厚度优选为1μm以上、或者25μm以上,优选为10mm以下、或者1mm以下、或者250μm以下。基材的厚度为250μm以下的情况下,所制作的电子器件能够实现轻量化、省空间化和柔性化,是优选的。

<前处理工序>

本公开的方法的一个方式中,出于提高基材与金属化合物和/或金属的层的密合性的目的,包括前处理工序。前处理工序是在涂布膜形成工序之前对于基材实施选自由UV臭氧处理、有机溶剂处理和碱处理组成的组中的1种以上的处理的工序。通过将上述处理中的2种以上合用,密合性提高效果倾向于变得更好。

UV臭氧处理是通过UV(紫外)光以及由其产生的臭氧来促进附着于基材表面的有机物的分解的处理。UV臭氧处理可通过使基材原本具有的官能团在表面露出而提高基材与金属化合物和/或金属的层的密合性。特别适合于UV臭氧处理的基材特别为聚酰亚胺。

UV臭氧处理可以使用UV清洗改质装置和滑动式紫外线清洗机(两者例如由SEN特殊光源株式会社制造)、UV臭氧清洗改质装置(例如Sun Energy株式会社制造)等装置来实施。关于处理条件,可以按照仅基材的表面受到处理的方式适宜地调整,例如UV臭氧处理时间优选为1分钟以上、或者2分钟以上,优选为30分钟以下、或者20分钟以下。

有机溶剂处理是使基材与有机溶剂接触的处理。接触可以为基材在有机溶剂中的浸渍、有机溶剂对基材的喷雾等,优选为基材在有机溶剂中的浸渍。作为有机溶剂,优选使基材溶解或溶胀的溶剂。通过使这样的溶剂在受控制的条件下与基材接触,能够仅使基材的表面溶解或溶胀。从能够使基材有效地溶胀、提高密合性的方面出发,有机溶剂的溶解度参数(以下也记载为“SP值”)优选为7.5以上16.0以下、更优选为7.5以上12.6以下、最优选为9.9以上11.6以下。另外,从同样的方面出发,基材的SP值与有机溶剂的SP值之差优选为0.01以上4.6以下、更优选为0.01以上2.2以下、最优选为0.01以上0.7以下。需要说明的是,本公开中的SP值是指汉森溶解度参数,单位为(cal/cm

关于有机溶剂处理的处理条件,可以按照仅基材的表面受到处理的方式适宜地调整,例如浸渍时间优选为5分钟以上、或者10分钟以上,优选为120分钟以下、或者60分钟以下。浸渍温度优选为10℃以上、或者20℃以上,优选为100℃以下、或者60℃以下。

碱处理是使基材与碱性处理剂接触的处理。接触可以为基材在碱性处理剂中的浸渍、碱性处理剂对基材的喷雾等,优选为基材在碱性处理剂中的浸渍。作为碱性处理剂,可以举出氢氧化钾水溶液、氢氧化钠水溶液、2-氨基乙醇水溶液、二亚乙基三胺水溶液等。碱性处理剂的pH优选为8以上、或者9以上、或者10以上,优选为13以下。碱处理中,通过对基材表面进行化学改性,能够在该基材表面形成可牢固地保持金属化合物和/或金属的层的化学结构。在一个方式中,通过碱处理使基材表面部分地水解,生成羟基、羧基等氢键性官能团,由此能够使金属化合物和/或金属的层与基材之间形成氢键,密合性提高。例如在使用聚酰亚胺基材的情况下,通过进行碱处理,聚酰亚胺的酰亚胺键被切断,由此通过酰亚胺基来源的基于酰胺部位的氢键、金属(在一个方式中为铜)与由上述切断产生的羧酸根阴离子的配位等,金属化合物和/或金属的层与基材的密合性提高。

关于碱处理的处理条件,可以按照仅基材的表面受到处理的方式适宜地调整,例如,浸渍时间优选为5分钟以上、或者10分钟以上,优选为120分钟以下、或者60分钟以下。浸渍温度优选为10℃以上、或者20℃以上,优选为100℃以下、或者60℃以下。

<涂布膜形成工序>

本工序中,将包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体(本公开中也简称为分散体)涂布至基材,得到涂布膜。

[包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体]

在一个方式中,分散体包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒。含有金属化合物的颗粒代表性地由金属化合物形成,但可以在不损害本发明的效果的范围内包含其他成分。同样地,含有金属的颗粒代表性地由金属形成,但可以在不损害本发明的效果的范围内包含其他成分。分散体可以进一步包含分散介质、分散剂和/或还原剂。

关于金属,在一个方式中可以为选自铝、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钌、铑、钯、银、铟、锡、锑、铱、铂、金、铊、铅和铋中的1种、或者2种以上的合金或混合物。从容易稳定地制作后述粒径的颗粒、导电性良好、容易处理的方面出发,金属优选为铜或银,特别优选为铜。

金属化合物可以为上述例示出的1种或2种以上的金属的化合物。作为金属化合物,可以举出金属氧化物、金属氢氧化物等,优选为氧化物。从由于容易被还原而能够形成均匀的导电性图案的方面出发,金属氧化物优选为氧化铜或氧化银。此外,从在空气中的稳定性较高的方面、以及能够低成本地获得而在商业上有利的方面出发,金属氧化物优选为氧化铜。作为氧化铜,可以使用氧化一价铜和/或氧化二价铜。含有氧化铜的颗粒可以具有核/壳结构,核和壳中的任一者可以包含氧化一价铜和/或氧二价化铜。

(氧化铜或铜)

作为氧化铜,可以举出氧化一价铜(Cu

例如,作为氧化一价铜的合成法,可以举出下述方法。

(1)进行加热还原的方法,在多元醇溶剂中加入水和乙酰丙酮合铜络合物,将有机铜化合物暂时加热溶解,接着再添加反应所需要的水,进一步升温,在有机铜的还原温度下进行加热。

(2)在十六烷基胺等保护剂的存在下,在惰性气氛中,将有机铜化合物(例如铜-N-亚硝基苯基羟基胺络合物)在300℃左右的高温进行加热的方法。

(3)将溶解在水溶液中的铜盐用肼进行还原的方法。

其中,(3)的方法由于操作简便且可得到平均粒径小的氧化一价铜而优选。

作为氧化二价铜的合成方法,可以举出下述方法。

(1)向氯化铜或硫酸铜的水溶液中加入氢氧化钠,生成氢氧化铜后进行加热的方法。

(2)将硝酸铜、硫酸铜、碳酸铜、氢氧化铜等在空气中加热至600℃左右的温度进行热分解的方法。

其中,(1)的方法由于可得到粒径小的氧化二价铜而优选。

氧化铜的合成结束后,生成物溶液(作为上清)与氧化铜(作为沉淀物)的分离可以使用离心分离等已知的方法来进行。如以上所述可得到含有氧化铜的颗粒。

在分散体的制备时,可以向含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒中加入后述的分散介质、以及可选的后述的分散剂,利用均化器等已知的方法进行搅拌使其分散。根据分散介质的不同,可能出现金属化合物或金属(在一个方式中为氧化铜)难以分散、分散不充分的情况,这样的情况下,作为一例,可以使用容易分散金属化合物或金属(在一个方式中为氧化铜)的醇类(例如1-丁醇等)作为分散介质使金属化合物或金属分散后,置换为所期望的分散介质并且调整为所期望的浓度,通过该操作使金属化合物或金属良好地分散在所期望的分散介质中。作为方法的一例,可以举出利用UF膜的浓缩、利用适当的分散介质反复进行稀释和浓缩的方法等。这样可以得到包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体。

在一个方式中,含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的平均粒径(在含有金属化合物的颗粒和含有金属的颗粒共同存在的情况下为它们整体的平均粒径)优选为1nm以上、或者3nm以上、或者5nm以上,优选为100nm以下、或者50nm以下、或者40nm以下。此处的平均粒径是指分散在分散体中时的粒径,是通过累积法(例如使用大塚电子制FPAR-1000)测定时的值。即,平均粒径并不限于一次粒径,有时也为二次粒径。在平均粒径为100nm以下的情况下,能够进行低温下的图案形成,从基材的通用性变宽的方面、以及具有容易在基材上形成微细图案的倾向的方面出发是优选的。另外,平均粒径为1nm以上的情况下,从分散体中的含有金属化合物的颗粒和含有金属的颗粒的分散稳定性良好、分散体的长期保存稳定性良好的方面、以及能够制作均匀的薄膜的方面出发是优选的。在一个方式中,分散体中的颗粒实质上仅为含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒。这种情况下,可以将针对分散体测定的平均粒径的值视作含有金属化合物的颗粒和含有金属的颗粒的平均粒径。

在一个方式中,含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒包含肼。肼可以形成水合物(即,本公开的肼的概念中也包括水合肼在内)。肼例如可以为在制造含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的颗粒或含有金属(在一个方式中为铜)的颗粒时作为金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的还原剂使用的肼的残留物,也可以在该颗粒的制造时另行添加。

含有金属化合物的颗粒中的金属化合物的含量、以及含有金属的颗粒中的金属的含量优选为10质量%以上、或者30质量%以上、或者50质量%以上、或者70质量%以上,优选为100质量%以下、或者99质量%以下、或者98质量%以下。

含有金属化合物的颗粒或含有金属的颗粒的肼的含量优选为0.000000001质量%以上、或者0.0000001质量%以上、或者0.0000005质量%以上,优选为10质量%以下、或者5质量%以下、或者1质量%以下。

肼相对于含有金属化合物的颗粒中的金属化合物或含有金属的颗粒中的金属的质量比例优选为0.00001以上、或者0.0001以上、或者0.0002以上,优选为1以下、或者0.1以下、或者0.01以下。

100质量%分散体中的金属化合物的质量比例、金属的质量比例、或者金属化合物和金属的总质量比例优选为5质量%以上、或者10质量%以上、或者15质量%以上,优选为60质量%以下、或者55质量%以下、或者50质量%以下。

(分散介质)

分散介质是可以使含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒分散的物质。在一个方式中,分散介质可以使分散剂溶解。从使用分散体形成导电性图案的方面出发,分散介质的挥发性会影响作业性。因此,分散介质优选适合于导电性图案的形成方法、例如适合于涂布的方式(特别是印刷)。即,分散介质优选根据分散性和印刷的作业性进行选择。

作为分散介质,可以使用醇类(一元醇和多元醇(例如二醇))、醇(例如二醇)的醚类、醇(例如二醇)的酯类等。作为分散介质的具体例,可以举出丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基-乙酸丁酯、乙氧基乙基丙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇单甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2-戊二醇、2-甲基戊烷-2,4-二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基己烷-1,3-二醇、二乙二醇、己二醇、辛二醇、三乙二醇、三-1,2-丙二醇、甘油、乙二醇单己醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、乙二醇单丁基乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、2-丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、2-甲基丁醇、2-戊醇、叔戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、2-己醇、2-乙基丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、2-辛醇、正壬醇、2,6二甲基-4-庚醇、正癸醇、环己醇、甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己醇、苯甲醇、二丙酮醇等。它们可以单独使用,也可以将复数种混合使用,可根据涂布方式,考虑蒸发性、涂布中使用的设备、基材(即被涂布基材)的耐溶剂性等来进行选择。从干燥缓慢、在使用连续印刷时不容易发生油墨的凝聚的方面;以及使用喷墨印刷时间歇稳定性良好、异常飞行少的方面出发,分散体特别优选包含选自由1-己醇、1-庚醇和1-辛醇组成的组中的1种以上的分散介质。

从提高印刷连续性的方面出发,优选分散介质的沸点高,例如优选为50℃以上、更优选为100℃以上、进一步优选为150℃以上。另一方面,从良好地得到作为分散介质的功能的方面出发,上述沸点优选为400℃以下、更优选为300℃以下、进一步优选为250℃以下。

分散介质的含量在分散体整体中优选为30质量%以上、或者40质量%以上、或者50质量%以上,优选为95质量%以下、或者90质量%以下。

(分散剂)

作为分散剂,可以使用能够使含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒分散在分散介质中的化合物。分散剂的数均分子量优选为300以上、或者350以上、或者400以上,优选为300,000以下、或者200,000以下、或者150,000以下。另外,本公开的数均分子量是使用凝胶渗透色谱由标准聚苯乙烯换算求出的值。数均分子量为300以上时,绝缘性优异,对分散体的分散稳定性的贡献也趋于增大;为300,000以下时,从处理性的方面出发是优选的。分散剂优选具有对于含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒、特别是对于含有氧化铜的颗粒具有亲和性的基团。从这方面出发,分散剂优选包含含磷有机物或为含磷有机物,或者包含磷酸酯或为磷酸酯、或者包含聚合物的磷酸酯或为聚合物的磷酸酯。作为聚合物的磷酸酯,例如,下式(1)所表示的结构对金属化合物、特别是金属氧化物、特别是氧化铜、特别是氧化一价铜的吸附性、以及对基材的密合性优异,因而优选。

[化1]

(式中,l为1~10000的整数,m为1~10000的整数,并且n为1~10000的整数。)

化学式(1)中,l更优选为1~5000、进一步优选为1~3000。

化学式(1)中,m更优选为1~5000、进一步优选为1~3000。

化学式(1)中,n更优选为1~5000、进一步优选为1~3000。

在一个方式中,含磷有机物的分解温度优选为600℃以下、更优选为400℃以下、进一步优选为200℃以下。从容易选择分散体的分散稳定性提高效果优异的分散剂的方面出发,分解温度可以为50℃以上、或者80℃以上、或者100℃以上。在一个方式中,含磷有机物的沸点优选为300℃以下、更优选为200℃以下、进一步优选为150℃以下。沸点可以为30℃以上、或者50℃以上、或者80℃以上。本公开中,分解温度为利用热重差示热分析法测定的值。

在一个方式中,从在进行镀覆的情况下不容易产生涂布膜和镀覆层的剥离的方面出发,优选含磷有机物。

作为分散剂,可以使用公知的物质。例如可以举出长链聚氨基酰胺与极性酸酯的盐、不饱和多元羧酸聚氨基酰胺、聚氨基酰胺的多元羧酸盐、长链聚氨基酰胺与酸聚合物的盐等具有碱性基团的聚合物。另外还可以举出丙烯酸系(共聚)聚合物、改性聚酯酸、聚醚酯酸、聚醚系羧酸、多元羧酸等聚合物的烷基铵盐、胺盐、酰胺胺盐等。

作为本公开的分散剂,也可以使用市售品。作为分散剂的市售品,例如可以举出DISPERBYK(注册商标)-101、DISPERBYK-102、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-112、DISPERBYK-118、DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-160、DISPERBYK-161、DISPERBYK-162、DISPERBYK-163、DISPERBYK-2155、DISPERBYK-2163、DISPERBYK-2164、DISPERBYK-180、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2163、DISPERBYK-2164、BYK-9076、BYK-9077、TERRA-204以及TERRA-U(以上由毕克化学公司制造)、Flowlen DOPA-15B、Flowlen DOPA-15BHFS、Flowlen DOPA-22、FlowlenDOPA-33、Flowlen DOPA-44、Flowlen DOPA-17HF、Flowlen TG-662C以及Flowlen KTG-2400(以上由共荣社化学株式会社制造)、ED-117、ED-118、ED-212、ED-213、ED-214、ED-216、ED-350以及ED-360(以上由楠本化成株式会社制造)、Plysurf M208F以及Plysurf DBS(以上由第一工业制药株式会社制造)等。这些物质可以单独使用,也可以将两种以上混合使用。

分散剂的酸值(mgKOH/g)优选为20以上、或者30以上,优选为130以下、或者100以下。酸值为上述范围的情况下,分散体的分散稳定性良好,是优选的。特别是含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的平均粒径小的情况下,上述范围的酸值是有效的。具体地说,优选可以举出毕克化学公司制造的“DISPERBYK-102”(酸值101)、“DISPERBYK-140”(酸值73)、“DISPERBYK-142”(酸值46)、“DISPERBYK-145”(酸值76)、“DISPERBYK-118”(酸值36)、“DISPERBYK-180”(酸值94)等。

另外,分散剂的胺值(mgKOH/g)与酸值之差([胺值]-[酸值])优选为-50以上0以下。胺值表示游离碱和来自游离碱的部位的总量,酸值表示游离脂肪酸和来自游离脂肪酸的部位的总量。胺值和酸值分别利用依据JIS K 7700或ASTM D2074的方法进行测定。[胺值]-[酸值]的值为-50以上0以下的情况下,分散体的分散稳定性良好,是优选的。[胺值]-[酸值]的值更优选为-40以上0以下、进一步优选为-20以上0以下。

分散剂的含量可以与金属化合物和金属的量成比例,考虑所要求的分散稳定性进行调整。分散体中的分散剂相对于金属化合物和金属的质量比例(分散剂质量/金属化合物和金属的总质量)优选为0.0050以上、或者0.050以上、或者0.10以上,优选为0.30以下、或者0.25以下、或者0.23以下。分散剂的量影响分散体的分散稳定性,若量少,则含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒容易凝聚,若量多,则分散体的分散稳定性趋于提高。但是,分散体中的分散剂的含量为35质量%以下时,含有金属(例如铜)的膜、特别是在进行镀覆工序的情况下在镀覆工序后得到的含有金属(例如铜)的膜中的分散剂来源的残渣的影响受到抑制,能够提高导电性。在一个方式中,100质量%分散体中的分散剂的量优选为0.5质量%以上、或者0.8质量%以上、或者1.0质量%以上,优选为35质量%以下、或者30质量%以下、或者25质量%以下。

(还原剂)

分散体包含含有金属氧化物(例如氧化铜)的颗粒的情况下,分散体可以包含还原剂。作为还原剂,可以举出肼、钠、氢化硼酸钠、碘化钾、亚硫酸盐、硫代硫酸钠、甲酸、草酸、抗坏血酸、硫化铁(II)、氯化锡(II)、氢化二异丁基铝、碳等,优选为肼。肼可以为水合肼的形态(即,本公开的肼的概念中也包括水合肼在内)。通过分散体包含肼,例如在进行镀覆工序的情况下的该镀覆工序中,肼有助于金属氧化物、特别是氧化铜、特别是氧化一价铜的还原,能够形成电阻更低的还原金属层(作为含有金属的膜)、特别是还原铜层(作为含有铜的膜)。另外,肼在分散体的分散稳定性的维持中也是有利的,从提高镀覆时的生产率的方面出发也是优选的。分散体中的肼可以作为含有金属氧化物的颗粒中的成分存在、和/或与含有金属氧化物的颗粒分开地存在。

分散体中的还原剂的含量(在水合物的情况下,除去水合水以外的量)可以与金属氧化物的量成比例,考虑所要求的还原性进行调整。在一个方式中,分散体中的还原剂相对于金属氧化物的质量比例(还原剂质量/金属氧化物质量)优选为0.0001以上,优选为0.1以下、或者0.05以下、或者0.03以下。还原剂的质量比例为0.0001以上的情况下,分散体的分散稳定性良好,并且还原金属层(在一个方式中为还原铜层)的电阻低,从这方面出发是优选的;为0.1以下的情况下,分散体的长期稳定性良好。

还原剂可以将两种以上合用。例如,将肼和肼以外的还原剂合用的情况下,分散体中的肼和肼以外的还原剂的总含量可以与金属氧化物的量成比例,考虑所要求的还原性进行调整。在一个方式中,相对于分散体中的金属氧化物,肼和肼以外的还原剂的总质量比例(还原剂总质量/金属氧化物质量)优选为0.0001以上,优选为0.1以下、或者0.05以下、或者0.03以下。还原剂的上述总质量比例为0.0001以上的情况下,分散体的分散稳定性良好,并且还原金属层(在一个方式中为还原铜层)的电阻低,从这方面出发是优选的;为0.1以下的情况下,分散体的长期稳定性良好。

可以将混配成分进行混合,使用混合器法、超声波法、三辊法、双辊法、超微磨碎机、均化器、班伯里混炼机、油漆搅拌器、捏合机、球磨机、砂磨机、自公转混合器等进行分散处理,由此制造分散体。分散体的粘度可以根据目标涂布方式进行设计。例如,喷墨印刷用的分散体的粘度优选为4mPa·s以上、更优选为6mPa·s以上、进一步优选为8mPa·s以上,优选为15mPa·s以下、更优选为13mPa·s以下、进一步优选为11mPa·s以下。另外,例如丝网印刷用的分散体的粘度优选为50mPa·s以上、更优选为100mPa·s以上、进一步优选为200mPa·s以上,优选为50000mPa·s以下、更优选为10000mPa·s以下、进一步优选为5000mPa·s以下。另外,分散体的粘度为使用锥板型旋转粘度计在23℃测定的值。

(分散体中的氧化铜与分散剂的关系)

图1是示出可在本发明的一个方式中使用的分散体(氧化铜油墨)中的氧化铜与磷酸酯盐的关系的截面示意图。参照图1,在本发明的一个方式中,在氧化铜油墨10包含氧化铜12和磷酸酯盐13(作为分散剂的磷酸酯的示例)的情况下,磷酸酯盐13按照磷13a朝向内侧、酯盐13b朝向外侧的方式包围氧化铜12的周围。磷酸酯盐13显示出电绝缘性,因此磷酸酯盐13会妨碍相互相邻的氧化铜12之间的电气导通。另外,磷酸酯盐13通过立体位阻效果而抑制氧化铜油墨10的凝聚。因此,尽管氧化铜12为半导体(即具有一定程度的导电性),但由于其被显示出电绝缘性的磷酸酯盐13覆盖,因此氧化铜油墨10显示出电绝缘性。

另一方面,在镀覆工序等中氧化铜12被还原成铜时,形成具有优异的电气导电性的导电性图案区域。需要说明的是,作为分散剂使用含磷有机物的情况下,在导电性图案区域中残留有磷元素。磷元素以磷元素单质、磷酸化物和含磷有机物中的至少1者的形式存在。但是,这样的残留磷元素通常偏析存在于导电性图案区域中,因此不存在导电性图案区域的电阻增大的担忧。

[涂布膜的形成]

作为分散体的涂布方法,可以使用喷墨印刷、丝网印刷、凹版直接印刷、凹版胶版印刷、柔版印刷、胶版印刷等。涂布可以使用模涂、旋涂、狭缝涂布、棒涂、刮刀涂布、喷涂、浸渍涂布等方法来实施。涂布方法优选为喷墨印刷。喷墨法不需要印版,并且不会有多余的成分附着于布线间,因此对迁移(在对布线施加电场时布线的成分发生移动的现象)的耐性优异。

从能够形成均匀的导电性图案的方面出发,涂布膜干燥后的层厚优选为1nm以上、或者10nm以上、或者100nm以上,优选为10000nm以下、或者8000nm以下、或者7000nm以下。

基材可以具有密合层(也称为油墨收容层),可以通过在该密合层上印刷分散体而形成涂布膜。形成密合层的化合物(在本公开中也称为“涂布用化合物”)优选具有-OH基、和/或具有Ar-O结构和/或M-O结构。此处,Ar表示芳香族结构,M表示金属原子。在存在上述密合层的情况下,可以在基材上密合性良好地形成金属化合物和/或金属的层,并且热难以传递至基材主体,由此,即使耐热性低的树脂、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂也能够作为基材主体使用,因此从通用性的方面出发是有利的。

-OH基特别优选为芳香性羟基(即构成-Ar-OH基的-OH基)或者与金属原子键合的羟基(即构成-M-OH基的-OH基)。构成-Ar-OH基和-M-OH基的-OH基的活性高,具有密合层与基材主体的密合性、和/或金属化合物和/或金属的层与密合层的密合性优异的倾向。

作为-Ar-OH基中的芳香族结构(Ar),例如可以举出来自芳香族化合物(即从这些化合物中除去2个氢原子)的2价基团,所述芳香族化合物为:苯、萘、蒽、并四苯、并五苯、菲、芘、苝和三亚苯等芳香族烃;以及噻吩、噻唑、吡咯、呋喃、吡啶、吡唑、咪唑、哒嗪、嘧啶和吡嗪等杂芳香族化合物;等等。芳香族结构的π电子系所包含的电子数优选为22以下、更优选为14以下、进一步优选为10以下。若π电子系所包含的电子数为22以下,则结晶性不会变得过高,容易得到柔软且平滑性高的密合层。芳香族结构中,键合在芳香环上的氢的一部分可以被官能团所取代。作为官能团,例如可以举出卤基、烷基(例如甲基、异丙基、叔丁基等)、芳基(例如苯基、萘基等)、杂芳香族基(例如噻吩基等)、卤芳基(例如五氟苯基、3-氟苯基、3,4,5-三氟苯基等)、烯基、炔基、酰胺基、酰基、烷氧基(例如甲氧基等)、芳氧基(例如苯氧基、萘氧基等)、卤代烷基(例如全氟烷基等)、硫氰基以及羟基等。作为-Ar-OH基,特别优选羟基苯基(-Ph-OH)。

作为-M-OH基中的金属原子(M),可以举出硅、银、铜、铝、锆、钛、铪、钽、锡、钙、铈、铬、钴、钬、镧、镁、锰、钼、镍、锑、钐、铽、钨、钇、锌和铟等。在密合层需要绝缘性的情况下,优选-Si-OH基或-Zr-OH基,在密合层需要导电性的情况下,优选-Ti-OH基或-Zn-OH基。

Ar-O结构中的芳香族结构(Ar)可以为从与上述-Ar-OH基中例示出的芳香族化合物同样的芳香族化合物中除去1个以上的氢原子的结构。特别是作为Ar-O结构优选Ph-O结构。

M-O结构中的金属原子可以使用与上述-M-OH基中例示出的金属原子同样的金属原子。特别是作为M-O结构,优选Si-O结构、Ti-O结构、Zn-O结构和Zr-O结构。

作为具有Si-O结构的涂布用化合物,例如可以举出氧化硅系化合物(例如二氧化硅(SiO

作为涂布用化合物,例如可以举出将上述-OH基、Ar-O结构和M-O结构中的1者以上导入至下述化合物中而成的材料:聚酰亚胺、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚缩醛、聚芳酯(PAR)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳化二亚胺、硅酮聚合物(聚硅氧烷)、聚甲基丙烯酰胺、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、聚四氟乙烯、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚丁烯、聚戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-二烯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚氯丁二烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、丙烯酸类橡胶、表氯醇橡胶、氨基甲酸酯橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛清漆树脂、苯并环丁烯、聚乙烯基苯酚、聚氯芘、聚甲醛、聚砜(PSF)等。作为涂布用化合物,特别优选酚树脂、酚醛清漆树脂、聚乙烯基苯酚和聚酰亚胺。

密合层的厚度的上限值没有特别限定,优选为20μm以下、更优选为5μm以下、进一步优选为1μm以下,下限值优选为0.01μm以上、更优选为0.05μm以上、进一步优选为0.2μm以上。

<干燥工序>

本公开的方法可以包括使涂布膜形成工序中得到的涂布膜干燥的干燥工序。干燥工序是用于使分散介质气化的工序。分散介质可以在室温下气化,也可以利用烘箱、真空干燥等方法气化。考虑到基材的耐热性,优选在150℃以下的温度进行干燥、更优选在100℃以下的温度下进行干燥。另外,在干燥时也可以导入氮或混合有氢的氮(例如在氢与氮的合计100体积%中含有3体积%左右的氢的混合气体)。

<还原工序>

分散体包含含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的颗粒的情况下,本公开的方法的一个方式可以在涂布膜形成工序之后包括还原工序。还原工序中,通过将作为涂布膜形成工序后(在一个方式中为干燥工序后)的涂布膜的含有金属氧化物的膜还原而得到含有金属的膜。本工序中,可以将含有金属氧化物的膜中的含有金属氧化物的颗粒还原而生成金属,通过金属本身的熔接和一体化形成含有金属的膜(还原金属层)。其中,在直接镀覆含有金属氧化物的颗粒的情况下,可以省略本工序。作为还原方法,可以举出在氮气气氛下在100℃以上、500℃以下的温度进行还原的方法、在混合有氢的氮(例如在氢与氮的合计100体积%中含有3体积%左右的氢的混合气体)中在100℃以上、500℃以下的温度进行还原的方法、照射激光进行还原的方法、将含有金属氧化物的膜浸渍在还原液中的方法(即湿式还原)等。

作为基于激光的还原方法,可以使用具有激光照射部的各种激光照射装置。从能够短时间曝光高强度的光、使形成在基材上的涂布膜的温度在短时间内上升至高温而进行烧制的方面出发,优选激光。激光方式中,由于烧制时间能够为短时间,因此对基材的损害少,也能够应用于耐热性低的基材(例如树脂膜基板),从这方面出发,该激光方式是有利的。另外,激光方式中,波长选择的自由度大,能够考虑涂布膜的光吸收波长和/或基材的光吸收波长来选择波长,从这方面出发也是有利的。

此外,利用激光方式能够进行基于光束扫描的曝光,因此容易调整曝光范围,例如能够在不使用掩模的情况下仅对涂布膜的目标区域进行选择性的光照射(描绘)。

作为激光源的种类,可以使用YAG(钇·铝·石榴石)、YVO(钒酸钇)、Yb(镱)、半导体(GaAs、GaAlAs、GaInAs)、二氧化碳等。作为激光,可以不仅拾取基本波而且还在必要时拾取谐波来使用。

激光的中心波长优选为350nm以上、600nm以下。特别是在使用含有氧化一价铜的颗粒作为含有金属氧化物的颗粒的情况下,氧化一价铜可良好地吸收具有上述范围的中心波长的激光,因此可均匀地被还原并形成低电阻的导电性图案。

激光优选通过振镜扫描仪而被照射至涂布膜。通过利用振镜扫描仪使激光在涂布膜上扫描,可以得到任意形状的导电性图案。

从高效地进行所期望的烧制(例如氧化一价铜的还原)的方面出发,激光的照射输出优选为50mW以上、或者80mW以上、或者90mW以上,从抑制因激光的过度输出所引起的烧蚀而带来的导电性图案的破坏、得到低电阻的导电性图案的方面出发,激光的照射输出优选为1000mW以下、或者850mW以下、或者500mW以下。

图3是示出用于制造带导电性图案的结构体的激光照射装置的一例的示意图。激光照射装置100可以具有样品盒101、使激光振荡的光线振荡器102、气体供给部103、振镜扫描仪104、扫描仪控制部105、以及计算机106。样品盒可以具有窗部,该窗部可以具有可使激光L经由该窗部到达涂布膜2d的透光性。样品盒101可以具有气体导入口,可以按照例如将来自气体供给部103(例如可以为鼓风机、压缩器等)的气体经由气体导入口导入至样品盒内的方式来构成。或者,激光照射装置也可以不具备样品盒。这种情况下,可以对基材1上的涂布膜2d直接吹送气体。

振镜扫描仪104使由光线振荡器102射出的激光L进行扫描。振镜扫描仪104可以具有X轴振镜104a、X轴振镜马达104b、Y轴振镜104c和Y轴振镜马达104d。振镜扫描仪可以具有fθ透镜(未图示)、Z轴调整用驱动透镜(未图示)等。X轴振镜马达104b和Y轴振镜马达104d与扫描仪控制部105电连接。振镜扫描仪按照能够根据来自扫描仪控制部105的控制信号来控制X轴振镜马达104b和Y轴振镜马达104d的旋转角和旋转速度的方式构成。扫描仪控制部105利用计算机106进行控制。

利用振镜扫描仪104进行激光L的扫描,使其照射在形成于基材1的上的涂布膜2d的表面。

扫描仪控制部105基于表示导电性图案的所期望的形状、位置和大小的扫描用数据(坐标数据)计算出扫描线的长度(L),接着基于该扫描线的长度(L)通过下式计算出激光进行扫描的速度(以下称为扫描速度)(V)。

扫描速度(V)=扫描周期(F)×扫描线的长度(L)

扫描仪控制部105按照上述扫描速度在振镜扫描仪104上移动激光L的照射点P,由此执行所期望的扫描。

激光照射装置100可以具有调整激光的输出的输出调整机构(例如衰减器)、激光为脉冲光的情况下的脉冲抑制机构(例如首脉冲抑制功能(FPS功能))和/或对激光的焦点位置的光斑径进行调整的光斑调整机构(例如扩束器)。这些机构可有利于抑制激光照射时的涂布膜的烧蚀和/或碳化。

还原工序中的还原方法不受限定,在一个方式中,还原工序为将含有金属氧化物的膜浸渍在还原液中的工序、即湿式还原工序。还原液包含还原剂。还原剂可以为无机系,也可以为有机系。作为无机系还原剂,可以举出硼氢化钠、二氧化硫、亚硝酸钠、金属铝、氯化铈、硫代硫酸钠等,作为有机系还原剂,可以举出肼、甲醛、甲醇、柠檬酸及其盐、草酸及其盐、甲酸及其盐、甘油、葡萄糖、乙二醇、下式(2):

(R

(式中,R

所表示的化合物(将2个R

(R

(式中,R

上述式(2)所表示的化合物在一个方式中为甘氨酸或其衍生物。作为甘氨酸衍生物,例如N-[N-(苄氧羰基)甘氨酰基]-L-脯氨酸、N-苄氧羰基甘氨酸4-硝基苯酯、L-(2-氯苯基)甘氨酰氯、BOC-NA-甲基-L-苯基甘氨酸、乙酰氨基(氰基)乙酸乙酯、二甲苯酚橙、D-(-)-2-(2,5-二氢苯基)甘氨酸、Cbz-环己基-L-甘氨酸、(R)-α-[(3-乙氧基-1-甲基-3-氧代-1-丙烯基)氨基]苯乙酸钾、N-(二苯基亚甲基)甘氨酸叔丁酯、D-炔丙基甘氨酸、(S)-α-氨基-4-氟苯乙酸、N-(叔丁氧基羰基)-L-2-环己基甘氨酸、甘氨酸甲酯盐酸盐、D-2-烯丙基甘氨酸盐酸盐、(S)-2-环己基-2-氨基乙酸、(2S)-N-[[(羧甲基)氨基羰基]甲基]-2-氨基-4-甲基戊酰胺、(R)-2-氨基-4-戊炔酸、(R)-N-BOC-炔丙基甘氨酸、N-苄基甘氨酸、(S)-N-BOC-A-烯丙基甘氨酸二环己胺、BOC-D-环丙基甘氨酸、N-(叔丁氧基羰基)-D-2-苯基甘氨酸、(R)-(-)-N-(3,5-二硝基苯甲酰基)-α-苯基甘氨酸、L-2-氯苯基甘氨酸、4-氟-D-苯基甘氨酸、BOC-L-环丙基甘氨酸、甘氨酸苄基对甲苯磺酸酯、(S)-N-BOC-烯丙基甘氨酸、(R)-N-BOC-烯丙基甘氨酸、(R)-4-羟基-α-[(3-甲氧基-1-甲基-3-氧代-1-丙烯基)氨基]苯乙酸钾、N-[(9H-芴-9-基甲氧基)羰基]-D-2-苯基甘氨酸、DL-亮氨酰双甘氨肽、甘氨酰甘氨酰甘氨酸、N-(叔丁氧基羰基)-L-炔丙基甘氨酸、2-氨基-2-[3-(三氟甲基)苯基]乙酸、(S)-N-BOC-3-羟基金刚烷基甘氨酸、N-[三(羟甲基)甲基]甘氨酸、2-炔丙基-L-甘氨酸、N-(三苯基甲基)甘氨酸、N-苄基甘氨酸乙酯、2-(2-氧代-2-羟基乙基氨基)苯甲酸、FMOC-D-烯丙基甘氨酸、L-2-(4-氯苯基)甘氨酸、D-2-环己基甘氨酸、N,N-二(2-羟基乙基)甘氨酸、N-(苄氧羰基)-D-苯基甘氨酸、N-[(9H-芴-9-基甲氧基)羰基]-L-2-苯基甘氨酸、苄氧羰基氨基(二甲氧基膦基)乙酸甲酯、N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸甲酯、4-(三氟甲基)苯基甘氨酸、甘氨酰基-DL-亮氨酸、N-对甲苯磺酰基甘氨酸、N-(叔丁氧基羰基)-D-2-环己基甘氨酸、N-甲酰基甘氨酸、N-叔丁基甘氨酸HCL、(R)-2-烯丙基甘氨酸、H-甘氨酸苄酯盐酸盐、N-苄氧羰基-L-2-苯基甘氨酸、(二苯基亚甲基氨基)乙酸乙酯(二苯基亚甲基氨基)乙酸乙酯、羟苯甘氨酸、L-甲硫氨酰甘氨酸、(4-羟苯基)(氨基)乙酸、(R)-α-氨基苯乙酸甲酯·盐酸盐、L-A-环丙基甘氨酸、N-苄基甘氨酸盐酸盐、D-环丙基甘氨酸、α-氨基-4-氟苯乙酸、甘氨酸叔丁酯盐酸盐、N-(叔丁氧基羰基)-2-膦酰基甘氨酸三甲酯、N-[(9H-芴-9-基甲氧基)羰基]甘氨酸、N-(4-羟苯基)甘氨酸、DL-2-(4-氯苯基)甘氨酸、L-A-环己基甘氨酸、甘氨酸乙酯盐酸盐、N-[(甲氧基羰基)甲基]氨基甲酸酸苄酯、DL-2-(2-氯苯基)甘氨酸、L-环戊基甘氨酸、N-BOC-2-(4’-氯苯基)-D-甘氨酸、BOC-L-环戊基甘氨酸、D-(2-氯苯基)甘氨酰氯、N-邻苯二酰甘氨酸、N-甲酰基甘氨酸乙酯、N-(叔丁氧基羰基)-L-2-苯基甘氨酸、N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸、N-(2-氨基乙基)甘氨酸、N-苯基甘氨酸、N,N-二甲基甘氨酸盐酸盐、(S)-N-FMOC-烯丙基甘氨酸、D-(-)-2-(4-羟苯基)甘氨酸、L(+)-2-苯基甘氨酸甲酯盐酸盐、依地酸三钠、N-(叔丁氧基羰基)双甘氨肽、(2R)-2-氨基-2-苯乙酸乙酯·盐酸盐、N-乙酰基甘氨酸乙酯、L-亮氨酰甘氨酸水合物、L-2-烯丙基甘氨酸盐酸盐等。

另外,作为甘氨酸衍生物,适宜为具有在分子中具有2个以上羟基的结构的化合物。在使用具有2个以上羟基的甘氨酸衍生物时,在进行作为后工序的镀覆工序的情况下,能够提高该镀覆工序的速度,在工序中不容易产生膜的剥离,从这方面出发是有利的。具有在分子中具有2个以上羟基的结构的化合物的优选例为N,N-二(2-羟基乙基)甘氨酸、N-[三(羟甲基)甲基]甘氨酸等。

还原工序为湿式还原工序的情况下,从还原速度良好、可得到稳定的还原的方面出发,还原液中的还原剂浓度例如可以为1.0g/L以上、或者3.0g/L以上、或者5.0g/L以上、或者10.0g/L以上,例如可以为600g/L以下、或者570g/L以下、或者550g/L以下、或者520g/L以下、或者500g/L以下。

从还原速度良好、可得到稳定的还原的方面出发,还原液中的还原剂浓度例如可以为0.1质量%以上、或者0.3质量%以上、或者0.5质量%以上、或者1.0质量%以上,例如可以为60质量%以下、或者57质量%以下、或者55质量%以下、或者52质量%以下、或者50质量%以下。

在一个方式中,还原液包含上述式(2)所表示的化合物。还原液中的该化合物的浓度优选为1质量%以上、或者8质量%以上、或者16质量%以上,优选为50质量%以下、或者32质量%以下。

在代表性的方式中,还原液包含溶剂。溶剂体系可以为水系或有机溶剂系。作为溶剂,例如可以举出水、乙醇、1-丁醇、2-丙醇、甲苯、己烷、苯、氯仿、二氯甲烷、乙酸、乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等。从再利用的方面出发,特别优选水、乙醇、1-丁醇和2-丙醇。

作为还原液中的溶剂,特别优选水,特别是从成本和生产率的方面出发,优选甘氨酸化合物与水的组合。还原液特别优选甘氨酸化合物的浓度为1质量%以上50质量%以下的水溶液。

在一个方式中,从生产率的方面、即快速进行还原的方面出发,还原液优选包含N,N-二(2-羟基乙基)甘氨酸和/或柠檬酸。特别是在使用N,N-二(2-羟基乙基)甘氨酸的情况下,在还原液中,选自铝、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钌、铑、钯、银、铟、锡、锑、铱、铂、金、铊、铅和铋中的金属(在一个方式中为铜)变成离子并与甘氨酸形成络合物,由此促进从金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)向金属(在一个方式中为铜)的还原,从这方面出发是优选的。

还原中,优选按照还原液中的还原剂浓度恒定的方式一边进行搅拌一边浸渍涂布膜。

还原液优选包含规定以上的金属离子和/或金属氧化物(在一个方式中为铜离子和/或氧化铜)。由此,能够抑制湿式还原时的涂布膜的脱落。还原液中的金属离子浓度、或者金属氧化物浓度、或者金属离子与金属氧化物的合计浓度优选为1质量%以上、或者5质量%以上,优选为99质量%以下、或者90质量%以下。在一个方式中,在还原液中包含铜离子和/或氧化铜的情况下,通过向溶剂中添加选自由乙酸铜、氯化铜、氧化铜、金属铜、以及本公开的包含含有氧化铜的颗粒的分散体组成的组中的1种以上来制备还原液,可以使还原液中含有铜离子和/或氧化铜。在一个方式中,通过使氧化铜由涂布膜扩散至溶剂中,可以使还原液含有氧化铜。

从生产率的方面出发,为了快速进行还原,湿式还原工序的温度优选为20℃以上、更优选为30℃以上、进一步优选为40℃以上。另外,从得到均匀的含有金属(在一个方式中为铜)的膜的方面出发,该温度优选为100℃以下、更优选为90℃以下。

湿式还原工序也可以与镀覆工序中的无电解镀覆同时进行。从提高生产率的方面出发,优选湿式还原工序与镀覆工序同时进行。具体地说,通过使后述的镀覆液也包含还原剂,能够同时进行湿式还原工序和镀覆工序。另外,这种情况下,优选对溶剂量进行调整,以使得镀覆液中的还原剂浓度和镀覆物质浓度(在一个方式中为铜浓度)为本公开中的还原液和镀覆液中所例示的范围内。

<清洗工序>

在进行湿式还原的情况下,在该湿式还原后可以使用适当的清洗液除去未还原部和还原液。由此,在基材上留下干净的还原区域。另一方面,也可以不进行清洗工序。在任一情况下,均可得到利用作为导电性图案的还原区域赋予了导电性的基材(以下也称为导电性基材)。其中,在对含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的膜直接进行镀覆的情况下,有时省略本工序。

作为进行清洗时的清洗液,可以使用使金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)分散或溶解的液体。作为具体例,可以举出水、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基-乙酸丁酯、乙氧基乙基丙酸酯、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇叔丁醚、二丙二醇单甲醚、乙二醇丁醚、乙二醇乙醚、乙二醇甲醚、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2-戊二醇、2-甲基戊烷-2,4-二醇、2,5-己二醇、2,4-庚二醇、2-乙基己烷-1,3-二醇、二乙二醇、己二醇、辛二醇、三乙二醇、三-1,2-丙二醇、甘油、乙二醇单己醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、乙二醇单丁基乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、2-丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、2-甲基丁醇、2-戊醇、叔戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、2-己醇、2-乙基丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、2-辛醇、正壬醇、2,6二甲基-4-庚醇、正癸醇、环己醇、甲基环己醇、3,3,5-三甲基环己醇、苯甲醇、二丙酮醇、丙酮等溶剂。特别是在涂布膜中包含分散剂的情况下,上述溶剂能够良好地洗掉金属氧化物(在一个方式中为氧化铜),是适宜的。作为溶剂,特别优选水、乙醇、1-丁醇、异丙醇和丙酮。需要说明的是,上述的清洗液中,除了溶剂以外,还可以包含分散剂。作为分散剂,可以使用上述物质,更优选为含磷有机物。

<脱脂工序>

在进行镀覆工序的情况下,在该镀覆工序之前可以具有对涂布膜进行脱脂的工序。在一个方式中,将金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)在不进行还原的情况下直接进行脱脂,由此可以提高生产率。另外,在另一方式中,可以将金属氧化物还原(例如利用上述还原工序)后进行脱脂。作为脱脂方法,可以举出UV法、湿式脱脂法等。通过进行脱脂工序,其后的镀覆的生长速度加快,生产率提高。另外,本工序有助于降低镀覆后的导电性层(即镀覆层、以及金属化合物和/或金属的层包含铜的情况下的该层)的空隙率,即有助于最终的导电性层的空隙率。需要说明的是,脱脂可以与无电解镀覆一起进行,这种情况下,可以省略脱脂工序。

从带导电性图案的结构体的层间密合性的方面出发,脱脂工序优选通过将涂布膜浸渍在包含含氨基化合物的脱脂液中来进行。作为含氨基化合物,可以举出丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸、缬氨酸等氨基酸类、甲胺、二甲胺、乙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、丙胺、异丙胺、二异丙胺等烷基胺类、2-氨基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺等烷醇胺类、乙二胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺、三(羟甲基)氨基甲烷、间苯二甲胺、对苯二甲胺、1,3-双(氨基甲基)环己烷等多元胺类、牛磺酸等氨基磺酸、2-氨基乙硫醇等氨基硫醇类、3-吡啶甲胺、3-吡啶甲醇等含氮杂环式化合物类。从有助于镀覆的生长速度的方面出发,特别优选2-氨基乙醇。

脱脂液可以为市售品,具体地说,可以举出可由上村工业株式会社获得的ALC-009(包含2-氨基乙醇作为具有氨基的化合物)、可由Atotech Japan株式会社获得的CleanerSecurigant 902(包含2-氨基乙醇作为具有氨基的化合物)等。

作为脱脂液中的含氨基化合物的浓度,从除去镀覆反应的阻碍物质的方面出发,优选为5mmol/L以上、更优选为10mmol/L以上、进一步优选为20mmol/L以上。另外,从促进镀覆反应的方面出发,优选为100mmol/L以下、更优选为90mmol/L以下、进一步优选为80mmol/L以下。

作为涂布膜在脱脂液中的浸渍时间,从有助于镀覆的生长速度的方面出发,优选为1分钟以上、更优选为2分钟以上。另外,从降低对基材的损害的方面出发,优选为15分钟以内、更优选为10分钟以内。从均匀脱脂的方面出发,优选搅拌下的浸渍。

为了提高促进镀覆的生长速度的效果,浸渍温度优选为15℃以上、更优选为30℃以上、进一步优选为40℃以上。另外,从降低对基材的损害的方面出发,优选为70℃以下、更优选为60℃以下。

<镀覆工序>

本公开的方法的一个方式中,可以在涂布膜形成工序之后进行镀覆工序。镀覆工序有助于形成空隙率比较低的导电性区域。在一个方式中,可以对干燥工序后的、经历了或未经历还原工序和/或脱脂工序的涂布膜进行镀覆。在优选的一个方式中,在涂布膜形成工序后进行还原工序、在该还原工序后进行镀覆工序,不过还原工序和镀覆工序的顺序中任一者在先均可。在一个方式中,将含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的膜在不进行还原的情况下直接进行镀覆,由此能够提高生产率。在一个方式中,镀覆为无电解镀覆。无电解镀覆中,可以将含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的膜中的金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的一部分或全部还原,或者也可以不还原该金属氧化物。另外,在另一方式中,将含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的膜还原(例如湿式还原)并对所得到的含有金属(在一个方式中为铜)的膜进行无电解镀覆,由此可以提高导电性。通过无电解镀覆,能够形成由金属化合物和/或金属的层与镀覆层构成的导电性图案。由此能够制造带导电性图案的结构体。从对图案的适用性的广泛度的方面出发,无电解镀覆是有利的。作为镀覆方法,可以应用通常的无电解镀覆法。例如,可以与脱脂工序或清洗工序一起进行无电解镀覆。

在无电解镀覆中使用镀覆液。在进行干燥工序的情况下,该干燥工序后的涂布膜容易由于外部应力而产生剥离,因此若镀覆析出不均、应力集中在一部分,则在镀覆工序时可能会产生该涂布膜的剥离。镀覆液的种类没有限制,可以使用包含EDTA(乙二胺四乙酸)或罗谢尔盐(L-酒石酸钾钠四水合物)等作为络合剂的镀覆液。在一个方式中,镀覆液包含EDTA。EDTA发挥出作为络合剂的功能,与选自铝、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、镓、锗、钌、铑、钯、银、铟、锡、锑、铱、铂、金、铊、铅和铋中的金属(在一个方式中为铜)离子形成稳定性高的络合物,因此认为可抑制镀覆浴中的副反应,使镀覆浴稳定化,使镀覆析出均匀地进行,由此有助于防止涂布膜的剥离。因此,使用包含EDTA的镀覆液有助于制造层间密合性优异的带导电性图案的结构体。另外,EDTA即使在高温的液体中也是稳定的,因此在将包含EDTA的镀覆液在加热下(例如30℃以上)进行使用时,也有助于提高镀覆速度。另外,在进行湿式还原后利用包含EDTA(乙二胺四乙酸)的镀覆液进行镀覆时,可通过促进金属(在一个方式中为铜)镀覆的生长而提高生产率,因而特别优选。从良好地得到基于EDTA的优点的方面出发,镀覆液中的EDTA的量优选为7g/L以上、或者10g/L以上、或者15g/L以上,从降低镀覆析出物中的杂质、降低电阻的方面出发,优选为50g/L以下、或者45g/L以下、或者40g/L以下。

在代表性的方式中,镀覆液包含铜离子源和还原剂。铜离子源在镀覆液中可以以离子形式存在。例如,可以一边进行空气鼓泡一边将涂布膜浸渍在镀覆液中。镀覆液中的铜离子通过无电解镀覆而被还原,铜在涂布膜的表面析出,形成镀覆铜层。涂布膜含有金属氧化物(在一个方式中为氧化铜)的情况下,在无电解镀覆中,该金属氧化物的一部分或全部可以被镀覆液还原、也可以未被还原。因此,在包含金属化合物和/或金属的层上形成镀覆铜层。

关于镀覆液的铜浓度,从提高镀覆的速度的方面出发,优选为1.5g/L以上、或者1.8g/L以上、或者2.0g/L以上,从镀覆覆膜的均匀性的方面出发,优选为5.0g/L以下、或者4.0g/L以下、或者3.5g/L以下、或者3.0g/L以下。特别是将湿式还原与镀覆进行组合的情况下,镀覆液的铜浓度优选为1.8g/L以上3.5g/L以下。

作为镀覆液所包含的铜离子源,可例示出CuSO

镀覆液可以包含选自由甲醛(CH

镀覆液中,除了EDTA(乙二胺四乙酸)以外,还可以进一步包含追加的络合剂。作为追加的络合剂,可以例示出罗谢尔盐、三乙醇胺、硫酸铵、柠檬酸、甘氨酸等。镀覆液中的追加的络合剂的量优选为5g/L以上、或者7g/L以上、或者10g/L以上,优选为50g/L以下、或者45g/L以下、或者40g/L以下。

镀覆液可以根据期望进一步包含表面活性剂。

镀覆液可以为市售品。作为市售品,可以使用可由上村工业株式会社获得的Thru-cup ELC-SP、可由Meltex株式会社获得的Melplate CU-390、Melplate CU-5100P、可由奥野制药工业株式会社获得的OPC Copper NCA、可由Rohm and Haas株式会社获得的C4500、可由Atotech株式会社获得的PrintganthUPlus、可由日本Mac Dermid株式会社获得的Cu-510等。

从期望更高速的镀覆生长的方面出发,利用镀覆液进行的无电解镀覆浴的温度优选为25℃以上、或者30℃以上、或者35℃以上,优选为80℃以下、或者70℃以下、或者65℃以下。镀覆时间优选为5分钟以上、或者10分钟以上,优选为60分钟以下、或者50分钟以下、或者40分钟以下。

从能够在带导电性图案的结构体中流通所要求的电流的方面出发,镀覆层(在一个方式中为镀覆铜层)的层厚优选为300nm以上、或者500nm以上、或者1μm以上、或者2μm以上,优选为100μm以下、或者50μm以下、或者30μm以下。

在一个方式中,可以在无电解镀覆之后实施电解镀覆。电解镀覆可以应用通常的电镀法。例如,在包含铜离子的溶液(镀覆浴)中放入电极和作为实施镀覆的对象的导电性基材。之后由外部直流电源在电极与导电性基材之间施加直流电流。在一个方式中,可以通过使与外部直流电源的电极对中的一个电极连接的夹具(例如夹子)与导电性基材上的还原金属(在一个方式中为还原铜)层连接而对还原金属层施加电流。其结果,通过铜离子的还原而在导电性基材上的还原金属层的表面析出铜,形成镀覆铜层。

作为电解镀覆浴,例如可以使用硫酸铜浴、氟硼酸铜浴、氰化铜浴以及焦磷酸铜浴。从安全性和生产率的方面出发,优选硫酸铜浴和焦磷酸铜浴。

作为硫酸铜镀覆浴,例如可适当地使用含有硫酸铜五水合物、硫酸和氯的硫酸性硫酸铜镀覆浴。硫酸铜镀覆浴中的硫酸铜五水合物的浓度优选为50g/L以上、或者100g/L以上,优选为300g/L以下、或者200g/L以下。硫酸的浓度优选为40g/L以上、或者80g/L以上,优选为160g/L以下、或者120g/L以下。镀覆浴的溶剂通常为水。镀覆浴的温度优选为20℃以上、或者30℃以上,优选为60℃以下、或者50℃以下。电解处理时的电流密度优选为1A/dm

作为焦磷酸铜镀覆浴,例如适合为含有焦磷酸铜和焦磷酸钾的镀覆浴。焦磷酸铜镀覆浴中的焦磷酸铜的浓度优选为60g/L以上、或者70g/L以上,优选为110g/L以下、或者90g/L以下。焦磷酸钾的浓度优选为240g/L以上、或者300g/L以上,优选为470g/L以下、或者400g/L以下。镀覆浴的溶剂通常为水。镀覆浴的pH优选为8.0以上、或者8.2以上,优选为9.0以下、或者8.8以下。为了调整pH值,可以添加氨水等。镀覆浴的温度优选为20℃以上、或者30℃以上,优选为60℃以下、或者50℃以下。电解处理时的电流密度优选为0.5A/dm

电解镀覆用的镀覆浴可以进一步包含表面活性剂。

<后处理工序>

本公开的方法的一个方式中,出于提高基材与金属化合物和/或金属的层的密合性的目的,包括后处理工序。后处理工序在涂布膜形成工序之后进行。在一个方式中,可以在涂布膜形成工序之后进行加湿处理和/或加热处理,例如,可以在涂布膜形成工序与干燥工序之间、干燥工序与镀覆工序之间、以及镀覆工序之后的1个以上的期间进行加湿处理和/或加热处理。在进行加湿处理和加热处理这两种处理的情况下,它们可以同时或逐次实施。逐次实施的情况下,对加湿处理、加热处理的顺序没有限定。

通过加湿处理,水分进入到基材与金属化合物和/或金属的层的界面处,由此得到层间密合性提高效果。尽管不被理论所约束,但上述层间密合性提高被认为是通过金属化合物和/或金属的层所包含的成分(例如来自分散体的分散剂成分)、由加湿处理提供的水分、以及基材形成氢键所引起的。基材的材质为聚酰亚胺(PI)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚缩醛、聚芳酯(PAR)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)等时,由于基材中包含氢键形成性的化学结构,因此层间密合性提高效果良好,是优选的。特别是在基材为聚酰亚胺的情况下,通过酰亚胺键的贡献,层间密合性提高效果良好,因而更优选。

另外认为,通过加热处理,可通过提高基材的机械强度而提高基材与金属化合物和/或金属的层的层间密合性。在一个方式中,在基材的材质为聚酰亚胺的情况下,在镀覆工序中可能会产生聚酰亚胺中的酰亚胺键的断裂,但通过加热处理,暂时断裂的酰亚胺键可被修复。据认为,由加热处理引起的这样的分子结构的变化带来了基材的机械强度的提高。

作为加湿处理装置,可以使用恒温恒湿槽、干燥器等。

作为加热处理装置,可以使用干燥炉、烘箱等。

加湿处理的相对湿度优选为50%以上、或者60%以上、或者70%以上,优选为100%以下。

加湿处理的时间优选为1小时以上、或者10小时以上、或者24小时以上,优选为14天以下、或者10天以下、或者8天以下。

加湿处理的温度优选为5℃以上、或者15℃以上、或者20℃以上,优选为100℃以下、或者80℃以下、或者50℃以下。

加热处理例如可以在空气中进行。在一个方式中,该加热处理可以在湿度被控制在上述例示的范围中的气体(空气、惰性气体等)中进行(即同时进行加湿处理和加热处理)。从良好地得到基材的机械强度提高效果(在一个方式中为使用聚酰亚胺基材的情况下的酰亚胺键形成效果)的方面出发,加热处理的温度优选为100℃以上、或者200℃以上、或者250℃以上,从避免基材的热劣化的方面(在一个方式中从聚酰亚胺基材的耐热性的方面)出发,该温度优选为400℃以下、或者350℃以下、或者300℃以下。

<带导电性图案的结构体的制造方法的适宜例>

以下参照图2对带导电性图案的结构体的制造方法的更具体的优选例进行说明。另外,下文中以分散体包含氧化铜颗粒作为含有金属化合物的颗粒的情况为例进行说明。

首先,将乙酸铜B溶解在水与丙二醇(PG)的混合溶剂A中,加入肼C进行搅拌(图2(a))。

接着,通过离心分离,将生成物溶液(上清2a)和氧化一价铜(沉淀物2b)进行固液分离(图2(b))。

接着,向沉淀物2b中加入分散剂D和醇E(图2(c)),使沉淀物分散,得到包含氧化铜的分散体2c(图2(d))。

另行准备基材1(图2(e)),通过本公开的前处理工序在基材1上形成处理表面S(图2(f))。

接着,将包含氧化铜的分散体2c通过喷墨法或凹版印刷法等印刷在基材1的处理表面S上形成涂布膜,接着进行干燥。其结果,在基材1上形成包含氧化铜和分散剂的含氧化铜的膜(氧化铜层)2d(图2(g))。

接着,将含有氧化铜的膜浸渍在包含含氨基化合物的脱脂液中进行脱脂工序,接下来进行镀覆工序。另外,也可以省略脱脂工序。在镀覆工序中,可以将氧化铜层中的氧化铜的一部分或全部进行还原。其结果,在基材1上形成氧化铜和/或铜的层2e、以及镀覆铜层2f(图2(h))。

通过以上的步骤,能够制造出带导电性图案的结构体。

如上所述,根据本公开的方法,能够以非常低的成本和低能量制作导电性层,因此能够更简便地制造出带导电性图案的结构体。

<追加的层的形成>

本公开的带导电性图案的结构体中,除了上述的基材和导电性层以外,还可以具有追加的层。作为追加的层,可例示出树脂层和焊料层。

[树脂层]

在一个方式中,优选导电性层的一部分被树脂层覆盖。通过使导电性层的一部分被树脂层覆盖,可防止导电性图案的氧化,提高可靠性。另外,通过使导电性层存在未被树脂层覆盖的部分,能够将部件电气接合。

树脂层的一例为密封材料层。树脂层例如可以通过传递成型、压缩成型等来形成。作为所使用的树脂,例如可以举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚缩醛(POM)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺(PA)(PA6、PA66等)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳化二亚胺、硅酮聚合物(聚硅氧烷)、聚甲基丙烯酰胺、丁腈橡胶、丙烯酸类橡胶、聚四氟乙烯、环氧树脂、酚树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、聚丁烯、聚戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-二烯共聚物、聚丁二烯、聚异戊二烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丁基橡胶、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、酚醛清漆、苯并环丁烯、聚乙烯基苯酚、聚氯芘、聚甲醛、聚砜(PSF)、聚苯砜树脂(PPSU)、环烯烃聚合物(COP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯树脂(AS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)等。另外,树脂层的厚度优选为0.1μm以上、或者0.5μm以上,优选为1mm以下、或者800μm以下。

密封材料层在制造后的完成品(带导电性图案的结构体本身及包含其的产品)中可以保护导电性图案免受来自外部的应力、提高带导电性图案的结构体的长期稳定性。

从确保良好的长期稳定性的方面出发,作为树脂层的一例的密封材料层的透湿度优选为1.0g/m

密封材料层可以是将制造时可能使用的氧阻隔层剥离后也能够对带导电性图案的结构体赋予氧阻隔功能的功能层。作为其他功能,可以具有带导电性图案的结构体的处理时的耐伤性、用于保护带导电性图案的结构体免受来自外界的污染的防污性、在使用强韧的树脂的情况下针对带导电性图案的结构体的刚性提高等功能。

[焊料层]

在一个方式中,优选在导电性层的与基材侧相反的一侧的一部分形成焊料层。可以利用焊料层将导电性层与其他部件连接。焊料层例如可以通过回焊法形成。焊料层可以为Sn-Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系、Bi-Sn系、Sn-Cu系、Sn-Pb-Cu系、Sn-In系、Sn-Ag系、Sn-Pb-Ag系、Pb-Ag系等焊料层。焊料层的厚度优选为0.1μm以上、或者0.5μm以上,优选为2mm以下、或者1mm以下。

<带导电性图案的结构体制造套件>

本公开的一个方式提供一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含本公开的分散体、本公开的镀覆液、以及本公开的经历了特定处理的基材。该套件可有利于制造层间密合性良好的带导电性图案的结构体。

本公开的一个方式提供一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含:

包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体;

包含EDTA(乙二胺四乙酸)的镀覆液;以及

实施选自由UV臭氧处理、有机溶剂处理和碱处理组成的组中的1种以上的处理而成的基材。

上述基材为聚酰亚胺时,分散体与基材的密合性优异,因而优选。

本公开的一个方式提供一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含:

包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体;

包含EDTA(乙二胺四乙酸)的镀覆液;

选自由有机溶剂和碱处理剂组成的组中的1种以上的处理剂;以及

基材。

另外,本公开的一个方式提供一种带导电性图案的结构体制造套件,其包含:

包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体;以及

有机溶剂处理用的有机溶剂,

该有机溶剂的SP值为7.5以上12.6以下。

上述有机溶剂的SP值更优选为9.9以上11.6以下。上述有机溶剂优选包含N-甲基吡咯烷酮。

本公开的带导电性图案的结构体制造套件可以包含的分散体、镀覆液以及基材各自的优选构成例可以与本公开中的上述内容相同,在此不重复进行说明。

<带导电性图案的结构体制造系统>

本公开的一个方式还提供一种带导电性图案的结构体制造系统。该带导电性图案的结构体制造系统具备:前处理机构,使用SP值为7.5以上12.6以下的有机溶剂对基材实施有机溶剂处理;

涂布机构,将包含含有金属化合物的颗粒和/或含有金属的颗粒的分散体涂布至基材,得到涂布膜;以及

镀覆机构,对通过了上述涂布机构的涂布膜进行镀覆。

带导电性图案的结构体制造系统可以进一步具备将涂布膜干燥的干燥机构。

本公开的带导电性图案的结构体制造系统可以适宜地用于本公开的带导电性图案的结构体的制造方法。因此,作为带导电性图案的结构体制造系统的各要素,可以采用在带导电性图案的结构体的制造方法中具有上述例示出的构成或功能的各要素。

在一个方式中,前处理机构可以为有机溶剂浸渍器、或者有机溶剂喷雾器。

在一个方式中,涂布机构可以为喷墨印刷机、丝网印刷机、凹版直接印刷机、凹版胶版印刷机、柔版印刷机、或者胶版印刷机,优选为喷墨印刷机。在一个方式中,涂布机构可以具备模涂机、旋涂机、狭缝涂布机、刮条涂布机、刮刀式涂布机、喷雾涂布机、或者浸渍涂布机。

在一个方式中,干燥机构可以为烘箱或真空干燥机。另外,在一个方式中,镀覆机构可以为镀覆液浴。

实施例

以下通过实施例和比较例具体说明本发明,但本发明并不被这些实施例所限定。

<评价方法>

[肼定量方法]

通过标准添加法进行肼的定量。

在样品(分散体)50μL中加入肼33μg、替代物质(肼

同样地在样品(分散体)50μL中加入肼66μg、替代物质(肼

同样地在样品(分散体)50μL中加入肼133μg、替代物质(肼

最后在样品(分散体)50μL中不加入肼而加入替代物质(肼

根据上述4份GC/MS测定由m/z=207的色谱图得到肼的峰面积值。接着由m/z=209的质谱图得到替代的峰面积值。x轴取所添加的肼的质量/所添加的替代物质的质量,y轴取肼的峰面积值/替代物质的峰面积值,得到基于标准添加法的校正曲线。

将由校正曲线得到的Y截距的值除以所添加的肼的质量/所添加的替代物质的质量,得到肼的质量。

[平均粒径测定]

使用大塚电子株式会社制造的FPAR-1000通过累积法测定分散体的平均粒径。

[密合性评价]

通过胶带剥离实验评价密合性。在试样的含有铜的膜侧的表面粘贴KAPTON胶带(6563#50),按照该表面与胶带的角度为60度的方式(即按照60度剥离的方式)剥除。按以下的基准进行评价。

AA:能够目视视认的剥离为粘贴胶带的部分整体的10%以下

A:能够目视视认的剥离为粘贴胶带的部分整体的大于10%且为25%以下

B:能够目视视认的剥离为粘贴胶带的部分整体的大于25%且为50%以下

C:能够目视视认的剥离为粘贴胶带的部分整体的大于50%且为60%以下

D:能够目视视认的剥离为粘贴胶带的部分整体的大于61%

<实施例1>

[分散体的制造]

将乙酸铜(II)一水合物(日本化学产业株式会社制造)3224g溶解在由水30240g和1,2-丙二醇(AGC株式会社制造)13976g构成的混合溶剂中,加入水合肼(株式会社日本Finechem制)940g进行搅拌,之后使用离心分离将其分离成上清和沉淀物。

向所得到的沉淀物345g中加入混合用液794g,在氮气气氛下使用均化器进行分散,得到含有氧化一价铜颗粒(作为含有金属化合物的颗粒)的分散体。另外,上述的混合用液是在作为含磷有机化合物的DISPER BYK-145(商品名、毕克化学公司制造)(BYK-145)72g中加入作为分散介质的1-庚醇(东洋合成工业株式会社制造)764g而制备的。此外,在上述分散体1063g中加入5g的DISPER BYK-145、1-庚醇82g,在氮气气氛下使用均化器进行分散,得到目标分散体。另外,分散体中的肼量为0.2质量%。此时,将分散体在常压、60℃条件下加热4.5小时后的固体成分残渣(氧化一价铜颗粒)为26.1质量%。

[基材清洗和前处理工序]

在超纯水中对聚酰亚胺基材(厚度25μm、SP值12.1cal/cm

[分散体的涂布和干燥]

利用喷墨印刷机(Fuji Film、DIMATIX材料喷印机DMP-2831)在该表面进行印刷。设打印头为DMC-11610、电压为25V、频率为25kHz、分辨率为1018dpi。描绘50mm×50mm的图案。接下来在60℃进行1小时加热干燥,得到在基材上形成了作为含有氧化铜的膜的干燥涂膜的试样。

[后处理工序]

干燥后,在常压、室温23℃、相对湿度100%的室内保持24小时。

[还原工序]

利用湿式还原来进行。将N,N-二(2-羟基乙基)甘氨酸溶于水中,制备35质量%的溶液。将其用作还原液,将上述含有氧化铜的膜在加热至60℃的状态的该还原液中浸渍30分钟。其后用水清洗,得到铜膜。

[镀覆工序]

接着,将作为包含EDTA的无电解镀覆液的奥野制药工业株式会公司的OPC CopperNCA(包含甲醛2.2g/L)加热至60℃,将试样浸渍10分钟。处理后将试样取出,进行水洗。

[密合性评价]

根据胶带剥离实验的结果,未观察到含有铜的膜的剥离,密合性评价为AA。

<实施例2>

作为还原工序,在氮气气氛下在300℃进行1小时的加热处理,除此以外利用与实施例1相同的方法进行。

<实施例3>

作为后处理工序,在镀覆后在氮气气氛下在300℃进行1小时的加热处理,除此以外利用与实施例2相同的方法进行。

<实施例4>

除了不实施后处理工序以外,利用与实施例1相同的方法进行。

<实施例5>

使基材清洗和前处理工序、分散体的涂布和干燥、以及后处理工序如下所述,除此以外利用与实施例3相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。接着将基材在室温(23℃)下在N-甲基吡咯烷酮中浸渍60分钟。其后用水清洗,向基材表面吹送空气,去除水。

[分散体的涂布和干燥]

在该表面滴加分散体1ml,进行旋涂(300rpm、60秒)后,在60℃进行1小时干燥,得到在基材上形成了干燥涂膜的试样。

[后处理工序]

不实施。

<实施例6>

除了不实施后处理工序以外,利用与实施例2相同的方法进行。

<实施例7>

在前处理工序中不实施UV臭氧处理,除此以外利用与实施例5相同的方法进行。

<实施例8>

在前处理工序中不实施UV臭氧处理,除此以外利用与实施例6相同的方法进行。

<实施例9>

除了使还原方法如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[还原工序]

使用图3所示构成的激光照射装置100进行激光照射。将氮气以1.0L/min由气体供给部103送入样品盒101。使样品盒101的上表面为玻璃,使其为可透过激光L的结构。使用振镜扫描仪104以最大速度25mm/秒一边移动焦点位置一边将激光(中心波长355nm、频率300kHz、脉冲宽度10ns、输出230mW、光斑径20μm)照射至样品盒101内的涂布膜2d。此时、使激光沿扫描方向移动5mm(第1次照射)后,沿相对于扫描方向垂直的方向移动30μm,再次沿扫描方向以最大速度25mm/秒的速度移动(第2次照射)。重复该操作,由此一边沿与扫描方向垂直的方向按每次30μm进行移动一边进行激光扫描,得到所期望的长度5mm×宽度5mm的尺寸的包含铜的含铜膜。

<实施例10>

除了使基材清洗和前处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。接着将基材在室温(23℃)下在1-庚醇中浸渍15分钟。其后向基材表面吹送空气,去除1-庚醇。

<实施例11>

除了使基材清洗和前处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。接着将基材在室温(23℃)下在丙醇中浸渍15分钟。其后向基材表面吹送空气,去除丙醇。

<实施例12>

除了使分散体的制造、分散体的涂布和干燥如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[分散体的制造]

将乙酸铜(II)一水合物(日本化学产业株式会社制造)3224g溶解在由水30240g和1,2-丙二醇(AGC株式会社制造)13976g构成的混合溶剂中,加入水合肼(株式会社日本Finechem制)940g进行搅拌后,使用离心分离而分离成上清和沉淀物。

向所得到的沉淀物858g中加入作为含磷有机化合物的DISPER BYK-145(商品名、毕克化学公司制造)(BYK-145)113g以及作为分散介质的1-丁醇(三共化学株式会社制造)916g,在氮气气氛下使用均化器进行分散,得到含有氧化一价铜颗粒(作为含有金属化合物的颗粒)的分散体。另外,分散体中的肼量为0.2质量%。此时,将分散体在常压下在60℃加热4.5小时后的固体成分残渣(氧化一价铜颗粒)为34.7质量%。

[分散体的涂布和干燥]

向该表面滴加分散体1ml,进行旋涂(200rpm、100秒)后,在60℃进行1小时干燥,得到在基材上形成了干燥涂膜的试样。

<实施例13>

除了使基材清洗和前处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。接着将基材在室温(23℃)下在乙醇中浸渍15分钟。其后向基材表面吹送空气,去除乙醇。

<实施例14>

除了使基材清洗和前处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。接着将基材在室温(23℃)下在己烷中浸渍15分钟。其后向基材表面吹送空气,去除己烷。

<实施例15>

除了使基材清洗和前处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。接着将基材在室温(23℃)下在丙二醇中浸渍15分钟。其后向基材表面吹送空气,去除丙二醇。

<实施例16>

除了使基材清洗和前处理工序、以及后处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着对基材的表面实施3分钟UV臭氧处理。

[后处理工序]

在干燥后,在常压、室温23℃、相对湿度100%的室内保存24小时。

<实施例17>

除了使基材清洗和前处理工序如下所述以外,利用与实施例6相同的方法进行。

[基材清洗和前处理工序]

对于聚酰亚胺基材在超纯水中照射5分钟超声波,接下来在乙醇中照射5分钟超声波,进行清洗。接着将基材在室温(23℃)下在4质量%的氢氧化钠水溶液中浸渍15分钟。其后用水清洗,向基材表面吹送空气,去除水。

<实施例18>

除了不进行后处理工序以外,利用与实施例16相同的方法进行。

<实施例19>

除了不进行镀覆工序以外,利用与实施例6相同的方法进行。

<比较例1>

除了不进行基材清洗和前处理工序、后处理工序以外,利用实施例5相同的方法进行。

胶带剥离实验的结果中观察到了含铜膜的剥离。

<比较例2>

除了不进行前处理工序、后处理工序以外,利用与实施例6相同的方法进行。

胶带剥离实验的结果中观察到了含铜膜的剥离。

将实施例和比较例的结果示于表1和表2。如表1和表2所示,可知通过前处理和/或后处理,提高密合性提高。

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<实施例20~23>

[喷墨适性的评价]

除了将分散体的溶剂变更为1-丁醇(实施例20)、1-己醇(实施例21)、1-庚醇(实施例22)、或者1-辛醇(实施例23)以外,利用与实施例1相同的步骤制备分散体(油墨)。对于所得到的油墨进行喷墨的间歇稳定性的评价。测定在进行间歇喷出时喷嘴发生堵塞为止的时间,将1小时以上评价为A、30分钟以上且小于1小时评价为B、小于30分钟评价为C。间歇稳定性的评价条件如下所述。

装置:DIMATIX材料喷印机DMP-2831

打印头:DMC-11610

电压:25V

喷出喷嘴数:7(No.5~11)

有无喷出判断:利用DropWatcher目视观察

将结果示于表3。

1-丁醇溶剂的油墨为评价C、1-己醇溶剂的油墨为评价B、1-庚醇溶剂的油墨和1-辛醇溶剂的油墨为评价A。由这些结果可知,在将1-庚醇或1-辛醇作为溶剂的油墨中,喷墨适性良好。

[表3]

需要说明的是,本发明并不限于上述实施方式或实施例。可以基于本领域技术人员的常识对上述实施方式或实施例施以设计的变更等,另外也可以任意地组合上述实施方式或实施例,施加有这样的变更等的方式也包含在本发明的范围中。

工业实用性

本发明的一个方式可以适宜地应用于印刷电路板、电子器件、电磁波屏蔽材料、抗静电膜等的制造中。

技术分类

06120115926522