CN101185027A - 接枝图案形成方法和导电图形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种接枝图案形成方法,包括将可自由基聚合的不饱和化合物与能够通过曝光产生自由基的基体材料表面接触;并用波长360至700纳米的激光进行图像状曝光,以在基体材料表面上形成直接结合至基体材料上的图案状接枝聚合物。本发明还提供了一种导电图形成方法,包括赋予导电性至用接枝图案形成方法获得的形成图案状的接枝图案上。
Description
技术领域
本发明涉及一种接枝图案形成方法和导电图形成方法,更特别是能够形成高分辨率接枝图案的接枝图案形成方法,其中该接枝图案可以施加水分或具有多种功能的材料,并涉及导电图形成方法,其使用接枝图案形成方法能够容易形成高分辨率导电图,并具有优异的导电性。
背景技术
近年来,已经详尽研究在固体表面上建立防污塞性质、亲水性和其它多种功能的技术,其中通过对仅具有一个直接结合至基材端基形成的接枝聚合物施加功能,针对改性固体表面的技术进行了多样的研究。
特别地,对于小型化电子材料,需要容易形成高分辨率电路的方法。
通常用气相方法例如真空成膜方法形成具有高分辨率和优异导电性的微线路;然而,用该方法难以形成具有均匀薄膜厚度和在宽区域成膜性质的金属膜,并需要形成高可靠的线路和电极的方法。此外,当用气相方法在大面积面板上形成金属膜时出现需要较大投资的问题,因为需要附随的装置例如巨大真空成膜机械和气体供给装置。另外,真空成膜机械例如溅射装置或CVD装置需要用大量电力驱动真空泵,进行基材加热,产生等离子体,因此出现由于尺寸增加,制造设备的能量消耗明显增加的附加问题。
此外,通常当形成金属线路等时,形成电路图案通过使用真空成膜机械在基材的整个表面上形成金属膜,然后通过蚀刻除去多余的部分;然而,在该方法中,出现线路分辩率有限和浪费金属材料的问题。近年来,出于环境的考虑,需要减少生产方法的能量消耗并有效利用材料资源,并需要更容易形成具有合乎需要分辩率的金属膜图案的方法。
在这方面,例如已经提出化学镀技术(例如参见日本专利申请公开未审(JP-A)No.2000-147762),其包括在基材上以图案预先布置化学镀反应需要的催化层,并有选择地仅在存在催化层区域中形成金属膜,或一种方法,其包括在基材表面上形成金属氧化物薄膜(例如ZnO),然后进行金属氧化物薄膜图案化,最后在形成金属氧化物薄膜图案上有选择地形成金属膜图案(例如参见JP-ANo.2001-85358)。根据这些方法,可以合乎需要的图案形成金属线路,然而前者方法中出现的问题是,当用化学镀在具有光滑表面基材例如玻璃基材上形成金属膜图案时,基材与镀膜的粘附非常弱,其导致明显的实际问题,此外难以增加镀膜的薄膜厚度。后者方法中,必须在在整个基材上形成氧化锌薄膜图案过程中使用抗蚀树脂等,并且该方法是复杂的。此外,由于氧化锌的耐化学性降低,需要精调侵蚀速度,并且难以改善大面积基材中平面上侵蚀速度的均匀性。
此外,作为改进技术,已经提出用化学镀形成金属图案的方法(例如参见JP-ANo.2003-213436),其中该方法包括使用光敏膜承载将成为催化剂的材料,通过紫外线曝光形成图案催化层,仅该区域中形成氧化锌薄膜,并使其作为通过化学镀形成金属图案的起点。该方法具有形成具有高分辨率氧化锌薄膜图案的优点;然而,需要特定材料例如光敏膜,并且直至形成金属膜的方法是复杂的,因为它需要包括形成两个催化层的五个过程。
相应地,已经提出通过操作红外激光器能够直接根据数据形成图像的导电图材料,和其形成方法(例如参见JP-A No.2003-114525)。然而,因为施加极性改变了功能,用于此处的图像形成成分的储存稳定性尚有改善余地。另外,必须得到高分辨率导电图,其中进一步改善分辩率和清晰度,并且为了获得高分辨率,已经研究具有短曝光时间和快速扫描速度的激光器曝光方法。然而,因为使用的曝光装置具有高成本,用于该方法的高功率红外激光器需要较大投资,因此需要一种使用高生产率、低费用,具有可见区曝光装置的方法。
发明内容
考虑到上述状况完成本发明,并提供了一种接枝图案形成方法和导电图形成方法。
本发明人发现,通过施加能量,在能够引发自由基聚合的基体材料表面上发生自由基聚合反应形成接枝聚合物,可以克服上述问题,并实现本发明。
本发明的第一方面提供了一种接枝图案形成方法,包括将可自由基聚合的不饱和化合物与能够通过曝光产生自由基的基体材料表面接触;并用波长360至700nm激光进行图像状曝光,以在基体材料表面上形成直接结合至基体材料上的图案状接枝聚合物。
本发明的第二方面提供了一种导电图形成方法,包括赋予导电性至用本发明第一方面的接枝图案形成方法得到的形成图案状的接枝聚合物上。
本发明的最佳实施方式
以下详细描述本发明。
本发明接枝图案形成方法包括(1)将可自由基聚合的不饱和化合物与能够通过曝光产生自由基的基体材料表面接触;和(2)用波长360nm至700nm激光向其图像状曝光,以在基体材料表面上形成直接结合至基体材料上的图案状的接枝聚合物。
图像状曝光中,使用在可见区中具有最大吸收的激光扫描曝光,其波长范围为360nm至700nm。
根据本发明,因为选择波长360nm至700nm的可见区光源作为曝光用光源,与使用红外线范围或紫外线区的传统图案形成方法得到的相比,可以形成具有高分辩率图案。因此,使用该接枝图案得到的导电图可以形成具有高分辩率线路。
首先,制备能够通过曝光产生自由基的基体材料。对于基体材料,只要通过在波长360nm至700nm激光曝光它可以产生自由基,可以使用任何基体材料。
能够通过曝光产生自由基的基体材料实例包括(a)包含自由基产生剂的基体材料,(b)包含具有自由基产生部分的聚合物的基体材料,和(c)在基体材料表面上具有涂布层的基体材料,在其中具有交联结构,其中通过用包含交联剂和含自由基产生部分的聚合物的涂布溶液涂布载体表面,并干燥该涂布溶液形成涂布层。
本发明优选实施方式中,形成接枝聚合物通过一种方法,包括在玻璃基材等的整个表面上结合能够引发聚合的化合物,用波长范围为360nm至700nm的激光依照所需的图案对其进行曝光,从而依图案活化化合物中包含的聚合引发部分,其用作接枝聚合物的起点。
可用于该实施方式的能够引发聚合的化合物实例,包含具有聚合引发部分(Y)和基体材料结合部分(Q)的化合物,其中(Y)可以经历光致开裂以引发自由基聚合(其在下文中有时可以称为″光开裂化合物(Q-Y)″)。
此处,可以经历光致开裂以引发自由基聚合的聚合引发部分(在下文中被称为″聚合引发部分(Y)″)是可以通过施加光线裂解的包含单键的结构。
可以通过施加光线裂解的单键实例包括通过以下方式开裂的单键:可以通过利用羰基α-裂解、羰基β-裂解、羰基的光线释放重排反应、苯乙酮酯的裂解反应、磺酰亚胺的裂解反应、磺酰酯的裂解反应、N-羟基磺酰酯的裂解反应、苄基酰亚胺的裂解反应和活性卤素化合物的裂解反应等裂解的单键。通过施加光线可裂解的单键可以通过上述反应裂解。可以裂解的单键实例包括C-C键、C-N键、C-O键、C-Cl键、N-O键和S-N键。
此外,因为包含通过施加光线可以裂解的单键的聚合引发部分(Y)是接枝聚合物形成方法中接枝聚合的起点,当通过施加光线可以裂解的单键裂解时,它具有通过裂解反应产生自由基的性能。能够产生自由基并具有可以通过施加光线裂解单键的聚合引发部分(Y)结构的实例包括下列任何基团。
芳香酮基、苯乙酮酯基、磺亚胺基、磺酰酯基、N-羟基磺酰酯基、苄基酰亚胺基(benzylimide)、三氯甲基、苄基氯基等。
当通过裂解该聚合引发部分(Y)产生自由基,并且自由基周围存在可聚合化合物时,因为自由基起接枝聚合反应起点的作用,可以形成接枝聚合物。
因此如果使用其表面引入了光开裂化合物(Q-Y)的基体材料以形成接枝聚合物,必须使用曝光作为施加能量方式,其曝光波长为可以裂解聚合引发部分(Y)。
基体材料结合部分(Q)包括能够与绝缘基材(其典型实例包括玻璃)表面上存在的官能团(Z)反应的反应性基团,以进行结合。反应性基团的具体实例包括如下所述基团。
Q:基体材料结合基团
-Si(OMe)3 -SiCl3 -NCO -CH2Cl
聚合引发部分(Y)和基材结合部分(基材结合基团)(Q)可以相互直接结合或通过连接基团结合。连接基团的实例包括包含选自碳、氮、氧和硫的原子的连接基团。具体实例包括饱和碳基、芳基、酯基、酰胺基、脲基、醚基、氨基和磺酰胺基。此外,连接基团可以进一步具有取代基,可以引入连接基团的取代基实例包括烷基、烷氧基和卤族原子。
以下将与裂解位点一起指出具有基材结合部分(Q)和聚合引发部分(Y)的化合物(Q-Y)的具体实例[示范性化合物T1至T5],但是本发明不局限于这些。C-Cl键裂解类型
当使用玻璃基材时,由于材料的原因,本发明使用的基材表面上从开始就存在官能团(Z)例如羟基。因此,通过将光开裂化合物(Q-Y)与玻璃基材接触,然后使基体材料表面上存在的官能团(Z)结合至基体材料结合部分(Q),可以容易地将光开裂化合物(Q-Y)引入基体材料表面。当树脂基材用作绝缘基材时,可以通过对基材表面进行表面处理例如电晕处理、辉光处理、等离子体处理等,产生羟基、羧基等,并且这些官能团(Z)可以作为起点。
用于本发明的作为绝缘基材的玻璃基材实例包括硅玻璃基材、非碱性玻璃基材、石英玻璃基材,和通过在玻璃基材表面上形成ITO薄膜形成的基材。玻璃基材的厚度没有限制,并可以根据其使用目的选择,但是通常为约10μm至10cm。
结合光开裂化合物(Q-Y)至基体材料表面上存在的官能团(Z)的方法具体实例包括一种方法,该方法包括溶解或分散光开裂化合物(Q-Y)进入合适的溶剂例如甲苯、己烷或丙酮中,然后用溶液或分散体涂布基体材料表面,或将基体材料沉浸入溶液或分散体。用这样的方式,可以得到其中引入光开裂化合物(Q-Y)的基体材料表面。
溶液或分散体中光开裂化合物(Q-Y)的浓度优选为0.01至30质量%,更优选为0.1至15质量%。接触基体材料的溶液或分散体温度优选为0至100℃。溶液或分散体接触基体材料的时间优选为1秒至50小时,更优选为10秒至10小时。
此外,在这时候,下文将描述的感光剂可以与具有自由基产生性能的化合物共存。
为了在基体材料表面上的通过上述方式得到的基体材料上形成接枝聚合物,在该方法中将光开裂化合物(Q-Y)引入该表面,可以使用包括将可聚合化合物与表面接触,并通过进行图案曝光使曝光区域的聚合引发部分(Y)裂解,以使其作为形成接枝聚合物起点的方法。
此外,用如下所述方法,可以形成图案状接枝聚合物。
首先,在其中引入光开裂化合物(Q-Y)的基体材料表面上,预先按照没有想要形成接枝聚合物的区域进行图案曝光,从而通过结合至基体材料表面的化合物(Q-Y)的光致开裂减活聚合引发性能,以在基体材料表面上形成能够引发聚合区域,和聚合引发性能减活的区域。然后,将可聚合化合物与其中形成能够引发聚合区域和其中减活聚合引发性能区域的基体材料表面接触,并通过曝光整个表面,仅在能够引发聚合区域中形成接枝聚合物,因而形成图案状接枝聚合物。
为了以上述方式形成接枝聚合物,必须将处于单个化合物或分散或溶解在溶剂中状态的可聚合化合物与其中引入光开裂化合物(Q-Y)的基体材料表面接触。进行接触方法可以通过沉浸基体材料进入包含可聚合化合物的液体组合物。考虑到操作性能和生产效率,更优选通过接触可聚合化合物本身,或通过涂布包含可聚合化合物的液体组合物形成涂膜,或通过进一步干燥涂膜以在基体材料表面上形成包含可聚合化合物的层(接枝聚合物前体层)进行。
其中,考虑到接枝聚合物图案形成效果,进行接触优选通过涂布包含可聚合化合物和在波长360至700具有最大吸收的感光剂的液体组合物,并干燥它以形成包含感光剂的接枝聚合物前体层。
本发明中形成接枝聚合物的方法不局限于上述方法,并存在其它包括如下所述实施方式的其它实施方式。
方法<1>包括使用通过曝光能够产生自由基的固体,将包含可聚合不饱和双键的化合物与该固体表面接触,然后进行图案状曝光,将在基体材料表面上通过曝光产生的自由基作为起点,最终接枝聚合上述化合物,从而形成图像状接枝聚合物。不同于方法<1>,方法<2>可以作为一个实施方式,其包括通过将夺氢类型自由基产生剂与固体表面接触,产生活性位置,并进行图像状曝光。在这种情况下,当可聚合化合物接触时,产生活性点和形成接枝聚合物同时进行。
此外,优选方法<3>,其包括提供光聚合引发部分,其可以经历光致开裂,通过共价结合在固体表面依图案状引发自由基聚合,并用它作为形成接枝聚合物的起点。得到该固体表面的方法包括对曝光区域光聚合引发部分进行减活化的方法,首先通过结合化合物至基体材料上,其中该化合物包含可经历光开裂来引发自由基聚合的光聚合引发部分和基体材料结合部分,然后进行图案曝光;以及图案状结合化合物至固体表面的方法,其中该化合物包含可以经历光致开裂引发自由基聚合的聚合引发部分和基体材料结合部分。
此外,下列基体材料可以用于能够通过曝光产生自由基的基体材料,或用于绝缘层,其用于实施方式<1>。其实例包括(a)包含自由基产生剂的基体材料,(b)包含在侧链上具有自由基产生部分的聚合物的基体材料,和(c)具有涂布层的基体材料,其中涂布层中形成有交联结构,其中形成涂布层是通过用包含交联剂和侧链上包含自由基产生部分的聚合物的涂布溶液涂布载体表面,并干燥该涂布溶液。
典型基材(a)中包含的″可以通过曝光产生自由基化合物″(其在下文中有时可以称为自由基产生剂)可以是低分子量化合物或聚合物,并且可以使用常规已知的。
至于低分子量自由基产生剂,可以使用通常已知的自由基产生剂,其实例包括乙酰苯、二苯甲酮、米蚩酮、苯甲酰基苯甲酸酯、安息香、α-acyloximester、四甲基秋兰姆单硫化物、三嗪例如三氯甲基三嗪和噻吨酮。此外,由于通常用作光酸产生剂的锍盐和碘盐通过光辐照可作为自由基产生剂,这些可以用于本发明。
至于聚合物自由基产生剂,可以使用在侧链具有活性羰基的聚合物等。具有活性羰基的聚合物实例公开于JP-A No.9-77891的段落[0012]至[0030]和JP-ANo.10-45927的段落[0020]至[0073]。包含聚合物自由基产生剂的基体材料中,那些包含在侧链上具有自由基产生部分的聚合物自由基产生剂的对应于基体材料(b)。
自由基产生剂的含量可以取决于基体材料类型、合乎需要的接枝聚合物生产量等,低分子量自由基产生剂情况下通常优选为0.1至40质量%,聚合物自由基产生剂情况下为1.0至50质量%。
除了自由基产生剂,其上直接化学结合有自由基产生剂的基体材料或涂布有包含可自由基聚合不饱和化合物层的基体材料可以包含敏化剂,以增加灵敏度。
通过施加活性能量射线,敏化剂变为激发态,通过与自由基产生剂相互作用(例如,能量转移、电子迁移等),可以促进产生有用基团,例如自由基。
用于本发明的敏化剂没有特别限定。根据曝光波长,敏化剂可以适当地选自通常已知敏化剂。
其具体实例通常包括已知多核芳香化合物(例如,芘、茈、苯并菲)、氧杂蒽(例如,荧光黄、曙红、赤藓红、若丹明B、玫瑰红)、菁(例如、吲哚羰花青、噻羰花青、恶羰花青)、部花青(例如部花青、碳部花青)、噻嗪(例如、硫堇、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶(例如,吖啶橙、氯黄素、吖啶黄)、蒽醌(例如,蒽醌)、squaliums(例如,squalium)、吖啶酮(例如吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、N-丁基氯吖啶酮等)和香豆素(例如3-(2-苯并糠酰)-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-苯并糠酰)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二甲基氨基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3,3′-羰基双(5,7-二正丙氧基香豆素)、3,3′-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-(2-糠酰)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二乙基氨基肉桂酰)-7-二乙基氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-diproxycoumarin,和其它公开于每个公开JP-A Nos.5-19475,7-271028,2002-363206,2002-363207,2002-363208,2002-363209等)的香豆素化合物。
光聚合引发剂和敏化剂的组合物实例包括JP-A No.2001-305734中公开的电子转移型引发剂系列[(1)供电子型引发剂和敏化染料,(2)电子接受型引发剂和敏化染料,(3)供电子型引发剂,敏化染料和电子接受型引发剂(三元引发系列)]。
光聚合引发剂和敏化剂的组合物优选实例包括三嗪基聚合引发剂(三嗪聚合引发剂)和在360nm至700nm波长具有最大吸收敏化剂的三嗪基聚合引发剂(三嗪聚合引发剂)的组合物。
其它敏化剂实例包括具有碱性核、酸性核和荧光增白剂的敏化剂。这些将随后描述。
具有碱性核的敏化剂没有限定,只要它为分子中具有碱性核的染料,并可以根据曝光波长(例如可见光、激光器等)适当地选择。
为了在发明本中以360至700nm波长进行激光曝光,敏化剂的最大吸收波长优选为700nm或更小,更优选500nm或更小,更加优选450nm或更小。
具有碱性核的染料实例包括花青染料、半菁染料、苯乙烯基染料和链状花青染料(streptocyanine)。这些染料的实例包括其双、三和聚合物型染料。此外其中优选花青染料、半菁染料和苯乙烯基染料,更优选花青染料和半菁染料。
在具有碱性核染料为花青染料的情况下,次甲基基团的数量优选为一个,并且如果它为半菁染料,次甲基基团的数量优选五个或更少。此外,如果它为苯乙烯基染料并具有苯胺核作为母体,次甲基链的数量优选为四个或更少。
″The theory of Photographic Process(照相法理论)″,第四版,由James编辑,MacMillan,1977 8章″Sensitizing Dye and Desensitizing Dye″(敏化染料和脱敏染料)定义了碱性核,实例包括美国专利No.3567719,3575869,3804634,3837862,4002480,4925777和JP-A No.3-167546中公开的。
碱性核的优选实例包括苯并恶唑核、苯并噻唑核和indorenin核。
此外,碱性核优选为芳族基取代的碱性核,或其中稠和三个或更多个环的碱性核(树状或更多种或更多环融合碱性核)。
碱性核的稠和数量在苯并恶唑核中为两个,在萘并恶唑核中为三个。此外,稠和数量为两个,即使用苯基取代苯并恶唑核。三个或更多个环稠和碱性核可以为其中稠和三个或更多个环的任何多环稠和杂环碱性核,并优选为三环稠杂环或四环稠杂环。
三环稠杂环的实例包括萘并[2,3-d]恶唑,萘并[1,2-d]恶唑,萘并[2,1-d]恶唑,萘并[2,3-d]噻唑,萘并[1,2-d]噻唑,萘并[2,1-d]噻唑,萘并[2,3-d]咪唑,萘并[1,2-d]咪唑,萘并[2,1-d]咪唑,萘并[2,3-d]硒唑,萘并[1,2-d]硒唑,萘并[2,1-d]硒唑,吲哚[5,6-d]恶唑,吲哚[6,5-d]恶唑,吲哚[2,3-d]恶唑,吲哚[5,6-d]噻唑,吲哚[6,5-d]噻唑,吲哚[2,3-d]噻唑,苯并呋喃[5,6-d]恶唑,苯并呋喃[6,5-d]恶唑,苯并呋喃[2,3-d]恶唑,苯并呋喃[5,6-d]噻唑,苯并呋喃[6,5-d]噻唑,苯并呋喃[2,3-d]噻唑,苯并噻吩[5,6-d]恶唑,苯并噻吩[6,5-d]恶唑和苯并噻吩[2,3-d]恶唑。
四环稠杂环的实例包括蒽[2,3-d]恶唑,蒽[1,2-d]恶唑,蒽[2,1-d]恶唑,蒽[2,3-d]噻唑,蒽[1,2-d]噻唑,菲并[2,1-d]噻唑,菲并[2,3-d]咪唑,炭疽[1,2-d]咪唑,蒽[2,1-d]咪唑,蒽[2,3-d]硒唑,菲并[1,2-d]硒唑,菲并[2,1-d]硒唑,咔唑[2,3-d]恶唑,咔唑[3,2-d]恶唑,二苯并呋喃[2,3-d]恶唑,二苯并呋喃[3,2-d]恶唑,咔唑[2,3-d]噻唑,咔唑[3,2-d]噻唑,二苯并呋喃[2,3-d]噻唑,二苯并呋喃[3,2-d]噻唑,苯并呋喃[5,6-d]恶唑,二苯并噻吩[2,3-d]恶唑,二苯并噻吩[3,2-d]恶唑,四氢咔唑[6,7-d]恶唑,四氢咔唑[7,6-d]恶唑,二苯并噻吩[2,3-d]噻唑,二苯并噻吩[3,2-d]噻唑,和四氢咔唑[6,7-d]噻唑。
三环或更多环稠和碱性核的更优选实例包括萘并[2,3-d]恶唑,萘并[1,2-d]恶唑,萘并[2,1-d]恶唑,萘并[2,3-d]噻唑,萘并[1,2-d]噻唑,萘并[2,1-d]噻唑,吲哚[5,6-d]恶唑,吲哚[6,5-d]恶唑,吲哚[2,3-d]恶唑,吲哚[5,6-d]噻唑,吲哚[2,3-d]噻唑,苯并呋喃[5,6-d]恶唑,苯并呋喃[6,5-d]恶唑,苯并呋喃[2,3-d]恶唑,苯并呋喃[5,6-d]噻唑,苯并呋喃[2,3-d]噻唑,苯并噻吩[5,6-d]恶唑,蒽[2,3-d]恶唑,蒽[1,2-d]恶唑,蒽[2,3-d]噻唑,蒽[1,2-d]噻唑,咔唑[2,3-dj恶唑,咔唑[3,2-d]恶唑,二苯并呋喃[2,3-d]恶唑,二苯并呋喃[3,2-d]恶唑,咔唑[2,3-d]噻唑,咔唑[3,2-d]噻唑,二苯并呋喃[2,3-d]噻唑,二苯并呋喃[3,2-d]噻唑,二苯并噻吩[2,3-d]恶唑,和二苯并噻[3,2-d]恶唑,优选实例包括萘并[2,3-d]恶唑,萘并[1,2-d]恶唑,萘并[2,3-d]噻唑,吲哚[5,6-d]恶唑,吲哚[6,5-d]恶唑,吲哚[5,6-d]噻唑,苯并呋喃[5,6-d]恶唑,苯并呋喃[5,6-d]噻唑,苯并呋喃[2,3-d]噻唑,苯并噻吩[5,6-d]恶唑,咔唑[2,3-d]恶唑,咔唑[3,2-d]恶唑,二苯并呋喃[2,3-d]恶唑,二苯并呋喃[3,2-d]恶唑,咔唑[2,3-d]噻唑,咔唑[3,2-d]噻唑,二苯并呋喃[2,3-d]噻唑,二苯并呋喃[3,2-d]噻唑,二苯并噻吩[2,3-d]恶唑,和二苯并噻吩[3,2-d]恶唑。
碱性核的实例包括下列碱性杂环。
上述通式中,R代表氢原子、脂族基或芳基。
接下来,将描述具有酸性核的感光剂。具有酸性核的敏化剂没有特别限定,只要它为具有酸性核的染料,并可以根据曝光波长适当地选择。
具体实例包括份菁染料、三环份菁染料、四环份菁染料、若旦菁染料和oxonol染料,其中更优选实例包括份菁染料和若旦菁染料,更加优选实例包括份菁染料。
酸性核由″The theory of Photographic Process(照相法理论)″,第四版,由James编辑,MacMillan,1977,8章″Sensitizing Dye and Desensitizing Dye″(敏化染料和脱敏染料)定义,其实例包括美国专利Nos.3,567,719,3,575,869,3,804,634,3,837,862,4,002,480,4,925,777和JP-A No.3-167546中公开的。
当酸性核是非环形时,次甲基键末端优选为活性亚甲基化合物等的基团,例如被丙二腈取代的酮基等,烷烃磺酰基乙腈、氰基甲基苯并呋喃基酮、氰基甲基苯基甲酮、丙二酸酯或酰基氨基甲基。
当形成酸性核所需原子团是环时,优选由碳、氮和硫族(通常为氧、硫、硒和碲)原子形成5元或6元含氮杂环,含氮的杂环实例包括2-二氢吡唑-5-酮、吡唑烷-3,5-二酮、咪唑啉-5-酮、乙内酰脲、2-乙内酰硫脲、4-乙内酰硫脲、2-亚氨基恶唑烷-4-酮、2-恶唑啉-5-酮、2-硫基恶唑啉-2,4-二酮、异恶唑啉-5-酮、2-噻唑啉-4-酮、噻唑啉-4-酮、四氢噻唑-2,4-二酮、绕丹宁、四氢噻唑-2,4-二硫酮、异绕丹宁、茚满-1,3-二酮、噻吩-3-酮、噻吩-3-酮-1,1-二氧化物、二氢吲哚-2-酮、二氢吲哚-3-酮、2-oxoindazolinium、3-oxoindazolinium、5,7-二氧代-6,7-二氢噻唑[3,2-a]嘧啶、环己烷-1,3-二酮、3,4-二氢异喹啉-4-酮、1,3-二恶烷-4,6-二酮、巴比土酸、2-硫代巴比土酸、色满-2,4-二酮、indazoline-2-酮、吡啶并[1,2-a]嘧啶-1,3-二酮、吡唑并[1,5-b]喹唑啉酮、吡唑并[1,5-a]苯并咪唑、吡唑并吡啶、1,2,3,4-四氢喹啉-2,4-二酮、3-氧代-2,3-二氢苯并[d]噻吩-1,1-二氧化物,和3-二氰基次甲基-2,3-二氢苯并[d]噻吩-1,1-二氧化物。
酸性核的实例包括下列酸性杂环。
上述通式中,R代表氢原子、脂族基或芳基。
接下来,将描述具有荧光增白剂的敏化剂。
被称为″荧光增白剂″的荧光增亮剂能够吸收约300至450nm波长紫外线至短波长可见光的光线,并且它是无彩色或颜色浅的化合物,能够发出波长约400至500nm荧光。荧光增白剂的物理原则和化学性质公开于″Ullmann′s Encyclopediaof Industrial Chemistry″(Ullmann的工业化学百科全书)第六版,Electronic Release,Wiley-VCH 1998。基本上,合适的荧光增白剂包含由包含碳环或杂环核形成的π-电子体系。
该型敏化剂没有特别限定,只要它为荧光增白剂,并可以根据曝光方法适当地选择(例如可见光或紫外线、激光器等)。
至于荧光增白剂,优选具有非离子核的化合物。非离子核的优选实例包括选自芪核、二苯乙烯基苯核、二苯乙烯基二苯基核和二乙烯基芪核的至少一种核。
具有非离子核的化合物没有特别限定,并可以根据用途适当地选择,实例包括二氢吡唑、三嗪、芪、二苯乙烯基苯、二苯乙烯基联苯、二乙烯基芪、三嗪基氨基二苯乙烯、均二苯乙烯基三唑、芪基萘并三唑、双三唑芪、苯并恶唑、双苯基苯并恶唑、芪基苯并恶唑、双苯并恶唑、呋喃、苯并呋喃、双苯并咪唑、二苯基二氢吡唑、二苯基恶二唑、萘二甲酰亚氨、氧杂蒽、喹诺酮、芘和1,3,5-三嗪基衍生物。其优选实例包括具有至少一种苯乙烯基、苯并恶唑基和苯并噻唑基的化合物,更优选实例包括二苯乙烯基苯、二苯乙烯基联苯和双苯并恶唑和双苯并噻唑,其与由乙烯基、芳香环或杂环基形成的二价连接基团连接。
荧光增白剂可以具有取代基。取代基的实例包括脂族基、芳基、杂环基、羧基、磺基、氰基、卤族原子(例如,氟原子、氯原子、溴原子)、羟基、具有30或更少个碳原子的烷氧基羰基(例如甲氧基羰基、乙氧基羰基、苄基氧化羰基)、具有30或更少个碳原子的烷基磺酰氨基羰基、芳基磺酰氨基羰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、具有30或更少个碳原子的酰胺基磺酰基、具有30或更少个碳原子的烷氧基(例如、甲氧基、乙氧基、苄基氧基、苯氧基乙氧基、苯乙基氧基等)、具有30或更少个碳原子的烷基硫基(例如甲基硫基、乙硫基、甲基硫基乙基硫基乙基等)、具有30或更少个碳原子的芳氧基(例如苯氧基、对甲苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基等)、硝基、具有30或更少个碳原子的烷基、烷氧基羰氧基、芳氧基羰氧基、具有30或更少个碳原子的酰氧基(例如乙酰氧基、丙炔氧基(propynyloxy)等)、具有30或更少个碳原子的酰基(例如乙酰基、丙酰基、苯甲酰基等)、氨基甲酰基(例如氨基甲酰基、N,N-二甲基氨基甲酰基、吗啉代羰基、哌啶基羰基等)、氨磺酰基(例如、氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基、吗啉代磺酰基、哌啶基磺酰基等)、具有30或更少个碳原子的芳基(例如苯基、4-氯苯基、4-甲基苯基、α-萘基等)、取代氨基(例如氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基氨基、二芳基氨基、酰氨基等)、取代脲基和取代膦酰基。
上述各种荧光增白剂的典型实例公开于″Dye Handbook″,由Ohkawara,Kodansha编辑,84至145和432至439页。
三嗪没有特别限定,并可以根据用途适当地选择,实例包括乙烯双三聚氰胺、丙烯-1,3-双三聚氰胺、N,N′-双环已基乙烯双三聚氰胺、N,N′-二甲基乙烯双三聚氰胺、N,N-双[4,6-二(二甲基氨基)-1,3,5-三嗪基]乙二胺、N,N′-双(4,6-二哌啶基-1,3,5-三嗪基)乙二胺和N,N′-双[4,6-二(二甲基氨基)-1,3,5-三嗪基]-N,N′-二甲基乙二胺。在下列分子式(1)至(7)中列出荧光增白剂的典型实例。
这些敏化剂优选包含量相对于自由基产生剂大约5至200质量%。
以下将描述具有涂布层的基体材料(c),其中涂布层中形成有交联结构,其中形成涂布层是通过用包含交联剂和在侧链包含自由基产生部分的聚合物的涂布溶液涂布载体表面,并干燥涂布溶液。
之前描述的两个实施方式中,基体材料本身中包含自由基产生剂。然而还可以通过在载体表面上形成具有自由基产生能力的层来形成″能够通过曝光产生自由基的基体材料″,该方法实例包括一种方法,使用其中形成有交联结构的涂布层的基体材料(c),其中形成涂布层是通过用包含交联剂和在侧链包含自由基产生部分聚合物的涂布溶液涂布载体表面,并干燥涂布溶液。
实施方式(c)中,得到″能够通过曝光产生自由基的基体材料″是通过在载体上形成聚合引发层,其中形成聚合引发层是通过交联反应将在侧链上具有引发聚合性能官能团的聚合物和交联基团固定。
其中,更优选上述实施方式,其使用″通过结合其中化合物具有能够通过光致开裂引发自由基聚合的聚合引发部分的表面上化合物和基体材料结合部分形成的固体,作为通过施加能量能够产生自由基的固体″。
(可聚合化合物)
接下来,将描述用于本发明的可聚合化合物。
本发明中,可以使用单体、大分子单体或具有可聚合基团的聚合物作为用于接枝聚合物生产的可聚合化合物。可以使用任何通常已知的可聚合化合物。
其中,具有除可聚合基团例如不饱和双链等以外的能够吸附功能材料官能团的可聚合化合物优选作为特别可用于本发明的可聚合化合物,并且对于生产接枝聚合物中形成随后描述导电图的方法,优选使用一种可聚合化合物,其具有能够直接形成与导电材料相互作用官能团,和能够形成与用于有效保持导电材料(例如镀催化剂等)相互作用的官能团,以致有效并容易以高密度保持导电材料。
在下文中,能够直接形成与导电材料相互作用的官能团和能够形成与用于有效保持优选用于导电图形成方法的导电材料的材料相互作用的官能团总体上被称作相互作用基团。
相互作用基团的实例包括极性基团。极性基团的优选实例包括亲水基团,具体实例包括具有正电荷官能团例如铵和磷翁,具有负电荷官能团例如磺酸基、羧基、磷基和膦酸基,和其它非离子基团例如羟基、酰胺基、磺酰胺基、烷氧基和氰基。
在下文中,将具体描述优选用于接枝聚合物生产过程的具有相互作用基团的可聚合化合物。
作为具有用于本发明反应性基团的可聚合化合物的单体实例包括(甲基)丙烯酸和其碱金属盐和胺盐,衣康酸和其碱金属盐和胺盐,苯乙烯磺酸和其碱金属盐和胺盐,2-硫代乙基(甲基)丙烯酸酯和其碱金属盐和胺盐,2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和其碱金属盐和胺盐、酸性磷氧基聚氧乙二醇单(甲基)丙烯酸酯(acidphosphoxypolyoxyethyleneglycolmono(meta)acrylate)或其碱金属盐或胺盐、聚氧乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、N-单羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-二羟甲基(甲基)丙烯酰胺、烯丙胺或其卤化氢酸性盐、N-乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咪唑、乙烯吡淀、乙烯噻吩、苯乙烯,和包含具有1至24个碳原子的烷基(甲基)丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸乙酯和正丁基(甲基)丙烯酸酯。
可以使用该单体用已知的方法制备作为具有用于本发明反应性基团的可聚合化合物的大分子单体。用于该实施方式的大分子单体制备方法实例公开于″Chemistry and Industry of Macromonomer″(大分子单体化学性质和工业)由YuyaYamashita编辑,IPC Shuppankyoku,2章(″Synthesis of Macromonomers″(合成大分子单体)),9月20日,1989。
该大分子单体的重均分子量优选为500至500,000,更优选为1000至50,000。
作为具有用于本发明的相互作用基团的可聚合化合物的聚合物是引入相互作用基团和可乙烯加成聚合不饱和基团(可聚合基团)例如乙烯基、烯丙基和(甲基)丙烯酸基的聚合物。该聚合物在末端或侧链上具有可乙烯加成聚合不饱和基,优选在侧链上具有可乙烯加成聚合不饱和基,更优选在末端和侧链上具有可乙烯加成聚合不饱和基。
该聚合物的重均分子量优选为500至500,000,更优选为1000至50,000。
合成具有相互作用基和可聚合基的聚合物方法实例包括i)共聚合具有相互作用基单体和具有可聚合基单体的方法,ii)共聚合具有相互作用基单体和具有可聚合基前体单体,然后通过用碱等处理引入双键的方法,和iii)通过反应具有相互作用基聚合物和具有可聚合基单体,引入可聚合基的方法。
考虑到合成的适合性,合成方法的优选实例为方法ii)共聚合具有相互作用基单体和具有可聚合基前体单体,然后,通过用碱等处理引入双键,和iii)通过反应具有相互作用基聚合物和具有可聚合基单体引入可聚合基。
具有用于上述i)和ii)合成方法反应性基团的单体实例包括(甲基)丙烯酸和其碱金属盐和胺盐,衣康酸和其碱金属盐和胺盐,具体实例包括2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、N-单羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-二羟甲基(甲基)丙烯酰胺、烯丙胺和其卤化氢酸、3-乙烯基丙酸和其碱金属盐和胺盐,乙烯磺酸和其碱金属和胺盐,2-硫代乙基(甲基)丙烯酸酯、聚氧乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、酸性磷氧基聚氧乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮(结构如下所述)、苯乙烯磺酸钠和乙烯基苯甲酸。通常,可以使用具有官能团例如羧基、磺酸基、磷酸基、氨基或其盐、羟基、酰胺基、膦基、咪唑基、吡啶基的单体或其盐,和醚基。
具有可与具有反应性基团单体共聚合的可聚合基团的单体实例包括烯丙基(甲基)丙烯酸酯和2-烯丙氧基乙基甲基丙烯酸酯。
此外,具有用于上述合成方法ii)可聚合基团前体的单体实例包括2-(3-氯-1-氧代丙氧基)乙基甲基丙烯酸酯和公开于JP-A No.2003-335814的化合物(i-1至i-60),其中优选实例是以下所示化合物(i-1)。
化合物(i-1)
此外,具有可聚合基团的单体实例包括(甲基)丙烯酸、缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、烯丙基缩水甘油醚、和2-氰酸根乙基(甲基)丙烯酸酯,其中该单体通过官能团例如羧基、氨基或它们的盐、羟基和环氧基的反应,用于引入可聚合基团,其包含于上述合成方法iii)具有反应性基团的聚合物中。
至于上述共聚合具有反应性基团单体和具有可聚合基团前体单体、然后通过用碱等处理引入双键的合成方法ii),可以使用JP-A No.2003-335814中公开的方法。
包含可聚合化合物液体组合物的溶剂没有特别限定,只要它可以溶解或分散为主要成分的可聚合化合物,并且它优选是含水溶剂例如水溶性溶剂,并且可以进一步将表面活性剂加入混合物或溶剂。
可使用溶剂实例包括醇溶剂例如甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇和丙二醇单甲醚,酸例如乙酸、酮溶剂例如丙酮和环己酮,和酰胺溶剂例如甲酰胺和二甲基乙酰胺。
此外,当需要时可以加入的表面活性剂可以是任何物质,只要它可以溶于溶剂中,该表面活性剂的实例包括阴离子型表面活性剂例如正十二烷基苯磺酸钠,阳离子型表面活性剂例如正十二烷基三甲基氯化铵,和非离子型表面活性剂例如聚环氧乙烷壬基苯酚醚(其商品实例是EMULGEN 910,由Kao Corporation生产),聚环氧乙烷单月桂酸山梨醇酐酯(其商品实例是吐温20),和聚环氧乙烷月桂基醚。
当利用通过用包含可聚合化合物液体组合物涂布基材表面形成涂层的方法时,考虑到获得足够涂层,涂布量按照固体含量优选为0.1至10克/平方米,更优选为0.5至5克/平方米。
由得到的接枝聚合物形成的薄膜(接枝聚合物薄膜)的薄膜厚度优选为0.1至2.0克/平方米,更优选为0.3至1.0克平方米,更加优选为0.5至1.0克/平方米。
(曝光)
在该方法中,图案曝光以形成接枝聚合物,图案曝光以减活聚合引发性能,进而,整个表面曝光形成接枝聚合物,以及利用掩模图案对整个表面曝光,是通过作用于具有上述性能的化合物以产生自由基和作用在感光剂上,且具体使用波长360至700nm的激光,以产生聚合引发性能或能够在聚合引发部分(Y)产生裂解的曝光。
光源的实例包括利用阴极射线(CRT)的扫描曝光。根据需要在光谱区域表现出发光的多种照明器可以用于阴极射线管,其用于图像状曝光。例如,可以使用任何一种红色照明器、绿色照明器和蓝色照明器,或可以使用两种或更多种的混合。光谱范围不局限于上述红色、绿色和蓝色,并且还可以使用发射黄色、橙黄色和紫色的荧光材料。
此外,该方法中,可以利用多种激光束进行图案曝光。图案曝光的优选实例包括使用利用单色高密度光线的扫描曝光体系,例如激光,包括气体激光器、发光二极管和半导体激光器;和用半导体激光器或固态激光器构成的二次谐波发生器(SHG),其中半导体激光器与非线性光学晶体用作激发光源。另外,可以使用KrF准分子激光器、ArF准分子激光器、F2激光器等。
本发明形成的图案分辩率取决于曝光条件。即形成接枝聚合物或减活聚合引发性能的图案曝光中,通过施加高分辨率曝光形成与曝光相应的高分辨率图案。形成高分辨率图案的曝光方法实例包括利用光学系统的光束扫描曝光和利用掩膜的曝光,可以根据合乎需要的图案分辩率选择曝光方法。
高分辨率图案曝光的具体实例包括分档器曝光例如i-射线分档器、g-射线分档器、KrF分档器和ArF分档器。
将其中如上所述形成接枝聚合物的基体材料沉浸在溶剂中或用溶剂洗涤,并通过除去保留均聚物净化。具体实例包括用水或丙酮洗涤,并干燥。考虑到除去均聚物,可以使用利用超声波的方法。在净化的基体材料中,彻底除去其表面中保留的所有均聚物,而仅有形成图案的接枝聚合物牢固地结合至表面上保留的基体材料上。
用这样的方式,得到其中接枝聚合物直接图案状地结合至基体材料上的接枝图案材料。
[导电图形成方法]
本发明第二方面的导电图形成方法中,对以预先描述方式得到的接枝图案材料的接枝聚合物形成区域进行赋予导电性的过程,例如通过粘附导电材料至接枝聚合物形成区域。
<导电性赋予过程(导电材料粘附过程)>
该过程中,通过赋予形成图案状接枝聚合物导电性,以图案形式形成导电性形成层。该方法的具体实例包括下列四种实施方式,并且进行这些实施方式可以通过粘附导电材料至接枝聚合物的方法,通过粘附导电材料前体至接枝聚合物并形成导电材料的粘附导电材料方法等。
第一实施方式是通过使导电颗粒吸附至接枝聚合物反应性基团(离子基),形成导电颗粒吸附层的方法。
第二实施方式是一种形成镀膜的方法,通过使化学镀催化剂或其前体吸附至接枝聚合物反应性基团,然后进行化学镀。
第三实施方式是一种形成金属颗粒分散体薄膜的方法,通过使金属离子或金属盐吸附至接枝聚合物的反应性基团,然后还原金属离子或金属盐中金属离子。
第四实施方式是一种形成导电聚合物层的方法,通过首先使导电单体吸附至接枝聚合物的反应性基团,然后使其产生聚合反应。
对于形成导电层,考虑到电学特性例如导电性,优选将化学镀催化剂或其前体施加至接枝聚合物形成区域,并进行化学镀,此外优选通过使用包含三链烷醇胺或特定三乙醇胺的化学镀浴,进行化学镀。
在下文中,将描述上述实施方式一至四。
(第一实施方式:形成导电颗粒吸附层)
导电材料粘附方法的第一实施方式是一种形成导电颗粒吸附层的方法,通过根据其极性,使随后描述的导电颗粒离子吸附至上述接枝聚合物中包含的反应性基团,更优选吸附至离子基。用这样的方式,形成由导电颗粒吸收层制成的导电层。
此处该实施方式的优点是基体材料和导电颗粒吸附层具有优异粘附性能,此外形成足够导电性,因为导电颗粒形成与接枝聚合物相互作用,并以单分子膜状态或多层状态固定。
可以用于第一实施方式的导电颗粒没有特别限定,只要它们具有导电性,并可以选择并使用任何通常已知导电材料颗粒。优选实例包括金属颗粒例如Au,Ag,Pt,Cu,Rh,Pd,Al和Cr;氧化物半导体颗粒例如In2O4,SnO2,ZnO,CdO,TiO2,CdIn2O4,Cd2SnO2,Zn2SnO4和In2O3-ZnO;使用其中掺杂相应杂质材料的颗粒;尖晶石形成化合物颗粒例如MgInO和CaGaO;导电氮化物颗粒例如TiN,ZrN和HfN;导电硼化物颗粒例如LaB;和有机材料颗粒例如导电聚合物颗粒。
这些导电颗粒可以单独使用,或根据需要使用多种的组合物。此外多种预先混合材料可用于获得合乎需要的导电性。
-接枝聚合物的离子基(反应性基团)极性和导电颗粒之间的关系-
当本发明中得到的接枝聚合物具有阴离子反应性基团例如羧基、磺酸基或膦基时,接枝聚合物的反应性基团刚好有选择地具有负电荷,而具有正电荷(阳离子)的导电颗粒可以吸附在其中。
阳离子导电颗粒的实例包括具有正电荷的金属(氧化物)颗粒。例如可以用Toru Yonezawa等人的方法制备表面上具有高密度正电荷的颗粒。即,该方法公开于T.Yonezawa,Chemistry letters.,1999,1061页,T.Yonezawa,Langumuir2000,16卷,5218和T.Yonezawa,Polymer试印样Japan,49卷,2911(2000)。Yonezawara等人建议通过利用金属硫结合,可以形成用具有高密度正电荷官能团化学改性的金属颗粒表面。
替代地,当得到的接枝聚合物具有阳离子反应性基团例如JP-ANo.10-296895中公开的铵基时,接枝聚合物的反应性基团有选择地变为具有正电荷的,并且其中可以吸附具有负电荷的导电颗粒。
带负电荷的导电颗粒实例包括银颗粒或通过柠檬酸还原得到的金。
考虑到对反应性基团的吸附性能和形成导电性,用于本发明导电颗粒的粒径优选为0.1至1000nm,更优选为1至100nm。
吸附导电颗粒至接枝聚合物反应性基团的方法实例包括用其中溶解或分散表面上具有电荷的导电颗粒的溶液涂布接枝聚合物形成区域的方法;将基材沉浸在形成溶液或分散体的接枝聚合物中的方法。
在涂布和沉浸的两种情况下,通过首先提供过量导电颗粒,溶液或分散体与接枝聚合物形成表面的时间优选为约10秒至24小时,更优选约1至180分钟,以通过离子结合,将导电颗粒引入反应性基团(离子基)。
此外考虑到电阻和确保导电性,通过吸附至接枝聚合物的反应性基团,优选以最大量结合导电颗粒,在这种情况下,它优选具有约0.001到20质量%的分散体浓度。
此外,导电材料粘附方法的第一实施方式中,优选通过吸附导电颗粒至接枝聚合物然后加热整个基材进行。通过加热使导电颗粒之间发生粘附,并改善导电颗粒之间的粘附,同时改善导电性。
此处,热加工温度优选为50至500℃,更优选100至300℃,更加优选150至300℃。
(第二实施方式:形成镀膜)
导电材料粘附方法的第二实施方式是一种形成镀膜的方法,通过吸附化学镀催化剂或其前体至接枝聚合物的反应性基团,然后对接枝聚合物中包含的反应性基团进行化学镀。用这样的方式,形成由镀膜制成的导电性形成层。
因为通过化学镀吸附至接枝聚合物反应性基团的催化剂或前体形成镀膜,镀膜和接枝聚合物强结合,因而可以获得具有基材和镀膜优异粘附的优点,同时根据镀条件可调节导电性。
首先,将描述第二方面中,施加化学镀催化剂或其前体的方法。
用于该实施方式的化学镀催化剂主要是具有0价的金属,例如Pd,Ag,Cu,Ni,Al,Fe和Co。本发明中,特别优选Pd和Ag金属,因为它们易于处理,并且催化性能高。至于将0价金属固定至反应性区域的方法,例如可以使用一种方法,其提供金属胶体至接枝聚合物表面,其中调节金属胶体中电荷,使其与接枝聚合物的相互作用。通常,可以通过还原溶液中金属离子可以制备金属胶体,其中溶液中存在具有电荷的表面活性剂或具有电荷的保护剂。可以用在这里使用的表面活性剂或保护剂调节金属胶体电荷,并可以通过反应调节电荷金属胶体与接枝聚合物的反应性基团,将金属胶体(化学镀催化剂)粘附至接枝聚合物。
该方面中可以使用的化学镀催化剂前体没有特定限制,只要它可以通过化学反应成为化学镀催化剂。可以使用用于上述化学镀催化剂的0价金属的主要金属离子。作为化学镀催化剂前体的金属离子通过还原反应变为0价的金属,其为化学镀催化剂。施加至接枝聚合物形成区域后,可以通过进行附加的还原反应,将作为化学镀催化剂前体的金属离子转变成0价金属,然后浸入化学镀浴作为化学镀催化剂,或可以通过将化学镀催化剂前体就地浸入化学镀浴,用化学镀浴中还原剂转换成金属(化学镀催化剂)。
将金属盐状态的金属离子施加至接枝聚合物,其中金属离子为化学镀前体。使用的金属盐没有特别限定,只要它可以溶解在适当溶剂中,并且它可以离解为金属离子和基体(阴离子),实例包括M(NO3)n、MCln、M2/n(SO4)和M3/n(PO4)(M代表n价的金属原子)。上述离解金属盐可以优选用作金属离子。具体实例包括银离子、铜离子、铝离子、镍离子、钴离子、铁离子和钯离子,考虑到催化剂性能,特别优选银离子和钯离子。
将为化学镀催化剂的金属胶体或为化学镀前体的金属盐施加至接枝聚合物的方法可以为一种方法,包括在合适的分散介质中分散金属胶体或在合适的溶剂中溶解金属盐,然后用溶液涂布接枝聚合物形成区域,或将基材浸入在溶液中形成的接枝聚合物。通过接触包含金属离子溶液,通过利用离子-离子相互作用或偶极子-离子相互作用,金属离子可以粘附至接枝聚合物中包含的反应性基团,或金属离子可以浸透至相互作用区域。为了充分进行粘附和浸透,要接触的溶液中金属离子的浓度或金属盐浓度优选为0.01至50质量%,更优选为0.1至30质量%。此外,接触时间优选为约1分钟至24小时,更优选约5分钟至1小时。
下面,将描述第二实施方式中的化学镀方法。
通过对施加化学镀催化剂或前体的基材进行化学镀,形成化学镀膜。
化学镀是利用其中溶解作为镀层需要沉积的金属离子的溶液,通过化学反应沉积金属的操作。
该方法中进行化学镀,可以通过水洗涤施加化学镀催化剂的基材,并除去过量的化学镀催化剂(金属),然后浸入化学镀浴。至于使用的化学镀浴,可以使用通常已知的化学镀浴。
此外,在粘附化学镀催化剂前体的基材沉浸在化学镀浴中,并且为化学镀催化剂前体粘附或浸透接枝聚合物状态的情况下,首先用水洗涤基材,并除去过量的前体(金属盐等),然后浸于化学镀浴中。在这种情况下,在化学镀浴中进行化学镀后还原前体。此外使用的化学镀浴可以为上面描述的通常已知化学镀浴。
通常,化学镀浴的成分主要包含1.用于镀的金属离子,2.还原剂,和3.用于改善金属离子稳定性的添加剂(稳定剂)。镀浴中,除了上面描述的,可以包含通常已知添加剂,例如镀浴稳定剂。
至于用于化学镀浴的金属,已知为铜、锡、铅、镍、金、钯和铑,其中考虑到导电性,优选为铜和金。
此外,根据上述金属存在最合适的还原剂和添加剂。
例如,可以使用任何铜化学镀浴,没有具体限制,只要铜盐可以提供铜离子。实例包括硫酸铜(CuSO4)、氯化铜(CuCl2)、硝酸铜(Cu(NO3)2)、氢氧化铜(Cu(OH)2)、氧化铜(CuO)和氯化亚铜(CuCl)。浴中存在的铜离子量通常为0.005至1M,优选为0.01至0.07M。还原剂没有特别限定,只要它可以还原铜离子至金属铜,优选实例包括甲醛和其衍生物,和聚合物例如仲甲醛或其衍生物或前体。还原剂的量转变成甲醛等效值时为0.05M或更高,优选0.05至0.3M。
可以使用任何pH调节剂,没有具体限制,只要它可以改变pH,可以适当地选择升高pH值化合物或降低pH值化合物,并根据需要使用。pH调节剂的具体实例包括NaOH,KOH,HCl,H2SO4和HF。
化学镀浴的pH通常为12.0至13.4(25℃),合乎需要地为12.4至13.0(25℃)。添加剂的实例包括为铜离子稳定剂的EDTA,罗谢尔盐和三链烷醇胺,考虑到玻璃基材和镀膜的粘附优选三链烷醇胺。这些稳定剂的加入量为铜离子的1.2至30倍,优选为1.5至20倍。此外,溶液中存在的稳定剂绝对量优选为0.006至2.4M,更优选0.012至1.6M。
用作稳定剂的三链烷醇胺实例包括三甲醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺和三丙醇胺,考虑到玻璃基材和镀膜的粘附特别优选三乙醇胺。
此外,用于改善浴稳定性和镀膜平滑性的添加剂实例包括聚乙二醇、亚铁氰化钾和二吡啶。浴中存在的这些添加剂浓度优选为0.001至1M,更优选为0.01至0.3M。
用于CoNiP化学镀的镀浴包含硫酸钴和硫酸镍作为金属盐,次磷酸钠作为还原剂,丙二酸钠、苹果酸钠和琥珀酸钠作为络合剂。钯化学镀浴包含(Pd(NH3)4)C12作为金属离子,NH3和H2NNH2作为还原剂,EDTA作为稳定剂。这些镀浴中,还可以包含除上述以外的成分。
可以控制上述方式中得到的化学镀膜的薄膜厚度,通过镀浴的金属盐或金属离子浓度、浸入镀浴的时间、或镀浴的温度,薄膜厚度优选为0.5μm或更大,考虑到导电性更优选3μm或更大。此外,沉浸至镀浴时间优选为约1分钟至3小时,更优选为约1分钟至1小时。
以所述方式得到的非电镀镀膜中,根据SEM断面观测证实化学镀催化剂或镀金属的细颗粒密集地分散在接枝聚合物薄膜中,而且在其上沉积相对较大的颗粒。因为界面为接枝聚合物和细颗粒的混合状态,尽管基材表面的平均粗糙度(Rz)是3μm或更小,基材(有机成分)和无机材料(化学镀催化剂或镀金属)的粘附优异。
导电材料粘附方法的第二实施方式中,可以在完成化学镀后进行电镀。即通过利用上述化学镀得到的非电镀镀膜作为电极,进行电镀。用这样的方式,可以使用与基材粘附优异的非电镀镀膜作为基体,可以容易地在其上形成具有合乎需要厚度的新镀膜。通过加入该过程,可以形成具有适用于该目的厚度的导电薄膜。
至于该实施方式中电镀方法,可以使用通常已知方法。用于电镀的金属实例包括铜、铬、铅、镍、金、银、锡和锌,考虑到导电性,优选铜、金和银,更优选铜。
根据其需要,通过电镀得到的镀膜的薄膜厚度不同,并且可以控制它通过调节电镀浴中包含的金属浓度、沉浸时间或电流密度。此处,在本发明得到的表面导电材料用于生产印刷线路板的情况下,镀膜厚度优选为0.3μm或更高,并且考虑到导电性更优选3μm或更高。
(第三实施方式:形成金属颗粒分散薄膜)
导电材料粘附方法的第三方面为形成金属颗粒分散薄膜的方法,通过根据其极性,离子吸附随后描述的金属离子或金属盐至上述接枝聚合物中包含的反应性基团,更优选吸附至离子基,然后通过沉积金属离子或金属盐中金属离子,沉积金属成分。根据金属成分的沉积方式,金属颗粒分散薄膜可以为金属薄膜。用这样的方式,可以形成由金属颗粒分散薄膜制成的导电性形成层。
此处,因为形成金属颗粒分散薄膜用沉积金属颗粒与接枝聚合物的反应性基团和吸附的反应性基团相互作用,该实施方式的优点是基材和金属颗粒分散薄膜具有优异的粘附,同时产生足够导电性。
(金属离子和金属盐)
接下来,将描述用于该实施方式的金属离子和金属盐。
该实施方式中,金属盐没有具体限定,只要它可以溶解在要施加至接枝聚合物形成区域的合适溶剂中,并且可以分离成金属离子和基体(阴离子)。实例包括M(NO3)nMCln,M2/n(SO4),M3/n(PO4)(M代表n价金属原子)。可以适当地使用通过离解上述金属盐得到的金属离子。具体实例包括银、铜、铝、镍、钴、铁和钯。其中特别优选银和铜。
可以单独使用金属盐或金属离子,或如有必要可以使用两种或更多种的组合。还可以预先混合多种材料,以获得所需导电性。(施加金属离子和金属盐的方法)
(1)在接枝聚合物具有离子基的情况下,可以用吸附金属离子至其离子基的方法,将金属离子或金属盐施加至接枝聚合物。在这种情况下,在合适的溶剂中溶解上述金属盐,并可以用包含离解金属盐的该溶液涂布接枝聚合物形成区域,或可以将其中形成接枝聚合物的基体材料沉浸在其溶液中。可以通过接触包含金属离子的溶液,将金属离子离子吸附至离子基。考虑到充分吸附,优选接触的溶液的金属离子浓度为1至50质量%,更优选为10至30质量%。接触时间优选为约10秒至24小时,更优选约1分钟至180分钟。
(2)在与金属具有高亲合性的接枝聚合物为聚乙烯基吡咯烷酮的情况下,可以通过直接粘附上述金属盐颗粒至接枝聚合物,将金属离子或金属盐施加至接枝聚合物,或通过利用其中可以分散金属盐的合适溶剂制备分散体,并用该分散体涂布接枝聚合物形成区域,或替代地通过将基体材料沉浸在溶液中形成的接枝聚合物中。
在接枝聚合物具有亲水基团作为反应性基团的情况下,因为接枝聚合物薄膜具有高保水性能,优选用其中通过利用高保水性能分散金属盐的分散体渗透接枝聚合物薄膜。考虑到充分浸透分散体,优选接触的分散体的金属盐浓度为1至50质量%,更优选为10至30质量%。接触时间优选为约10秒至24小时,更优选约1分钟至180分钟。
(3)在接枝聚合物具有亲水基团的情况下,将金属离子或金属盐施加至接枝聚合物,可以通过用其中分散金属盐的分散体或其中溶解金属盐的溶液涂布接枝聚合物形成区域,或通过将基体材料沉浸在形成为分散体或溶液的接枝聚合物中。
该方法中,可以通过利用上述方式中接枝聚合物薄膜的高保水性能,用分散体或溶液渗透接枝聚合物薄膜。考虑到充分浸透分散体或溶液,优选接触的分散体的金属离子或金属盐浓度为1至50质量%,更优选为10至30质量%。接触时间优选为约10秒至24小时,更优选约1分钟至180分钟。
特别地,根据方法(3),可以施加合乎需要的金属离子或金属盐,不管接枝聚合物中包含的反应性基团特征。
(还原剂)
接下来,将描述用于还原通过用接枝聚合物(薄膜)吸附或沉浸存在的金属盐或金属离子的还原剂。
用于本发明的还原剂没有具体限定,只要它还原金属离子,并具有沉积金属成分的物理性能,并且实例包括次磷酸盐、四氢硼酸盐和肼。
根据使用的金属盐和金属离子之间的关系,可以适当地选择这些还原剂。例如,当硝酸银水溶液等用作提供金属盐和金属离子的金属盐水溶液时,可以适当地使用四氢硼酸钠。当使用二氯化钯的水溶液时,可以适当地使用肼。
加入上述还原剂的方法可以为一种施加金属离子或金属盐至其中形成接枝聚合物的基体材料表面的方法,洗涤表面以除去过量金属盐和金属离子,沉浸基体材料,使其表面在水,例如离子交换水中,并向其加入还原剂。加入还原剂的方法可以为一种方法,包括直接在基体材料表面上涂布或滴加具有预定浓度的还原剂水溶液的步骤。优选使用当量比金属离子过量或更多的还原剂,更优选10倍当量或更多。
此处,将描述第三实施方式中接枝聚合物的反应性基团与金属离子或金属盐之间的关系。
当接枝聚合物的反应性基团具有负电荷极性基或具有阴离子性能离子基,例如羧基、磺酸基或膦酸基时,因为接枝聚合物薄膜有选择地变为具有负电荷,具有正电荷金属离子被吸附在其上,并还原吸附金属离子,以沉积金属成分。
此外,当接枝聚合物的反应性基团为阳离子基团的离子基,例如JP-ANo.10-296895中公开的铵基时,因为接枝聚合物薄膜有选择地变为具有正电荷,金属离子没有以其本身形式被吸附。因此,沉积金属成分是通过利用反应性基团的离子基具有的亲水性,渗透其中分散金属盐的分散体或其中溶解金属盐的溶液至接枝聚合物薄膜,然后还原渗透溶液中金属离子或金属盐中的金属离子。
上述方式中,可以通过金属成分沉积,形成金属颗粒分散薄膜。
尽管可以从表面的金属光泽目视检查金属颗粒分散薄膜中沉积存在的金属成分(金属颗粒),但可以使用透射电子显微镜或AFM(原子力显微镜)观察表面,检查结构(形式)。可以用传统方法例如利用电子显微镜观察切削平面的方法,容易测量金属图案的薄膜厚度。
通过使用上述显微镜观察金属成分的沉积状态,证实金属颗粒密集地分散在接枝聚合物薄膜中。沉积的金属颗粒尺寸为约1μm至约1nm。
金属颗粒分散薄膜中,当金属颗粒密集地分散并明显地形成薄金属膜时,可以使用金属颗粒分散薄膜本身,但是考虑到保持有效导电性,优选加热金属颗粒分散薄膜。
热处理过程的加热温度优选为100℃或更大,更优选150℃或更大,更加优选约200℃。考虑到基体材料的加工效果和尺寸稳定性,加热温度优选为400℃或更小。加热时间优选为10分钟或更多,更优选为约30分钟至60分钟。尽管因为热处理的运转机理不明确,但由于部分金属颗粒相互靠近相互熔合,改善了导电性。
(第四实施方式:形成导电聚合物层)
导电材料粘附方法的第四实施方式是一种形成导电聚合物层的方法,通过离子吸附随后描述的导电单体至上述接枝聚合物的反应性基团,或更优选离子吸附至其离子基,然后直接进行聚合反应。可以用该方法形成由导电聚合物层构成的导电性形成层。
此处,由于通过聚合用接枝聚合物的反应性基团离子吸附的导电单体形成导电聚合物层,因此,通过调节聚合反应条件,例如提供单体的速度,其具有的优点为对基材具有优异的粘附,优异的阻抗,以及具有控制薄膜厚度或导电性的性能。
考虑到形成均匀薄膜,形成该导电聚合物层的方法没有具体限定,并且优选使用下文描述的方法。
首先,将形成接枝聚合物的基材沉浸在包含聚合催化剂,例如过硫酸钾硫酸亚铁(III)和具有聚合引发性能的化合物的溶液中,并逐渐滴加可以形成导电聚合物单体例如3,4-二氧化乙烯噻吩,同时搅拌溶液。用这样的方式,其中施加聚合催化剂或聚合引发性能的接枝聚合物中反应性基团(离子基),通过相互作用强吸附可以形成导电聚合物的单体,同时进行单体的聚合反应,以在基体材料上接枝聚合物形成区域中,形成非常薄的导电聚合物薄膜。用这样的方式,可以得到均匀且薄的导电聚合物层。
任何导电聚合物可以用作用于该方法的导电聚合物,只要它是具有10-6s·cm-1或更高导电性的聚合物,或优选10-1s·cm-1或更高。具体实例包括取代或未取代的导电聚苯胺、取代或未取代的聚对苯撑、取代或未取代的聚对亚苯基亚乙烯、取代或未取代的聚噻吩、聚呋喃、取代或未取代的聚吡咯、取代或未取代的聚硒吩、取代或未取代的聚异硫茚、取代或未取代的聚苯硫、取代或未取代的聚乙炔、聚吡啶基亚乙烯、和取代或未取代的聚吖嗪。根据其需要,这些可以单独使用或两种或更多种组合使用。此外,可以使用与其它没有导电性聚合物的混合物,或这些单体和其它没有导电性单体的共聚物,只要它们在获得合乎需要的导电性范围内。
本发明中,因为通过形成静电或极性相互作用,导电单体本身强吸附至接枝聚合物的反应性基团,通过聚合这些单体形成导电聚合物层在导电聚合物层和接枝聚合物形成区域形成强相互作用,因此,尽管它是薄膜,它具有足够的抗摩擦或擦伤强度。
此外,当选择阳离子和阴离子具有能够吸附关系的材料为导电聚合物和接枝聚合物的反应性基团时,吸附导电聚合物作为导电聚合物的反阴离子,并作为掺杂剂。因此可以获得进一步改善导电聚合物层(导电性形成层)导电性的效果。具体地,例如当分别选择苯乙烯磺酸作为具有反应性基团可聚合化合物,并选择噻吩作为导电聚合物材料时,聚噻吩具有磺酸(砜基)作为反阴离子(counter-anion)存在于接枝聚合物形成区域和导电聚合物层界面中,并且它起掺杂剂的作用。
接枝聚合物形成区域表面上形成的导电聚合物层的薄膜厚度没有具体限定,并且优选为0.01至10μm,更优选为0.1至5μm。如果导电聚合物层的薄膜厚度在该范围内,可以获得足够导电性和透明性。不优选0.01μm或更小厚度,因为导电性可能变为不足。
用上述四种实施方式,可以进行本发明中形成导电图方法,并可以在基材上形成具有优异粘附和分辩率的导电区域(导电图)。
该导电图可以顺利地用作线路电子材料的电极,并适当地施加至薄膜晶体管。
实施例
[合成实施例1:合成具有可聚合基团的亲水性聚合物P]
在300g DMAc(二甲基乙酰胺)中溶解18g聚丙烯酸(平均分子量25,000),并进一步加入0.41g氢醌,19.4g 2-甲基丙烯酰基氧基乙基异氰酸酯和0.25g二月桂酸二丁锡,并在65℃进行4小时反应。得到的聚合物的酸值是7.02毫克当量/克。用1摩尔/升氢氧化钠水溶液中和羧基,将产物加入乙酸乙酯,以沉淀聚合物,随后充分洗涤,然后获得具有可聚合基团的亲水性聚合物P。
[实施例1]
(光开裂化合物结合过程)
利用紫外线臭氧净化器(商品名:UV42,由Nippon Laser Electronic Corp.生产),对玻璃基材(由Nippon Sheet Glass生产)进行5分钟紫外线臭氧处理。通过将化合物T1(上述示范性化合物T1)溶解在无水甲苯中制备1.0质量%化合物T1的溶液,将该溶液旋涂在基材表面上。旋转涂布机首先以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。在100℃干燥已经旋涂化合物T1的玻璃基材2分钟,用甲苯、丙酮和水依次洗涤表面,并用气枪干燥。然后,利用旋转涂布机在基材上涂布1.0质量%如下所示化合物S1的甲苯溶液,其中旋转涂布机首先以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。用这样的方式,获得基材A1。
(接枝聚合物形成过程)
在包含1.91g水、0.09g二甲基乙酰胺(DMAc)和1g乙腈的混合物溶剂中溶解0.25g上述合成实施例1中得到的亲水性聚合物P,以制备形成接枝物层用涂布溶液。在基材A1表面上旋涂该形成接枝物层用涂布溶液。旋转涂布机首先以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。在80℃干燥用形成接枝物层用涂布溶液涂布的基材A1 5分钟。
(曝光)
根据预定图案,用具有405nm传输波长的激光器曝光装置对用于形成接枝物层的涂布溶液涂布的基材A1进行曝光。曝光后,用水洗涤基材表面,同时用擦拭器(商品名:BEMCOT,由Ozu Corporation生产)轻轻地摩擦,然后用丙酮洗涤。
用这样的方式,形成了在其表面上形成有图案状状接枝聚合物的玻璃基材B1。
用AFM(商品名:NANOPIX 1000,由Seiko Instruments Inc.生产)观察得到的图案。结果证实在玻璃基材B1上,形成一种图案,其交替地布置具有宽度10μm的线和宽度10的间隔。
(施加导电材料)
(化学镀)
将得到的基材B1沉浸在0.1%硝酸银(由Wako Pure Chemicals Industry生产)水溶液中5分钟,用水洗涤,并用气枪干燥。然后,将它沉浸在具有如下所述成分的化学镀浴(pH:12.7)中20分钟,并进行化学镀。化学镀后,用水洗涤,并用气枪干燥。
<化学镀浴的成分>
水 300g
硫酸铜(II)五水合物 4.5g
三乙醇胺 8.04g
聚乙二醇(平均分子量1000) 0.03g
氢氧化钠 2.7g
甲醛溶液(36.0至38.0%) 5.4g
当用显微镜观察表面时,证实形成导电图1,其中交替地布置宽度10μm的线和宽度10μm的间隔。
[实施例2]
将在其表面上形成有接枝聚合物的实施例1中制备的玻璃基材B1沉浸在0.1%硝酸银(由Wako Pure Chemicals Industry生产)水溶液中5分钟,然后用水洗涤,并且用气枪干燥。然后,将它沉浸在具有如下所述成分的化学镀浴(pH:12.4)中20分钟,并进行化学镀。进行化学镀后,用水洗涤,并用气枪干燥。
<化学镀的成分>
水 200g
硫酸铜(II)五水合物 2.9g
酒石酸钾钠(+)四水合物 21.3g
氢氧化钠 1.65g
甲醛溶液(36.0至38.0%) 5.5ml
加入水使总体积为 250ml
当用显微镜观察表面时,证实形成导电图2,其交替地布置宽度10μm的线和宽度10的间隔。
[实施例3]
(光开裂化合物结合过程)
利用紫外线臭氧净化器(商品名:UV42,由Nippon Laser Electronic Corp.生产),对玻璃基材(由Nippon Sheet Glass生产)进行5分钟紫外线臭氧处理。将通过在脱水乙基甲基酮(2-丁酮)中溶解化合物T5制备的5.0质量%如下所示化合物T5(上述示范性化合物T5)溶液旋涂在基材表面上。首先将旋转涂布机以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。在100℃干燥其上已经旋涂如下所示化合物T5的玻璃基材10分钟,依次用乙基甲基酮和水洗涤表面,并用气枪干燥。用这样的方式,获得基材A2。
(接枝聚合物形成过程)
在包含1.91g水、0.09g二甲基乙酰胺(DMAc)和1g乙腈的混合物溶剂中溶解0.25g上述合成实施例1中得到的亲水性聚合物P,并进一步加入0.02g如下所示S2(感光剂),并溶解在其中,以制备形成接枝物层用涂布溶液。在基材A2表面上旋涂该形成接枝物层用涂布溶液。首先将旋转涂布机以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。在80℃干燥该用形成接枝物层用涂布溶液涂布的基材A2 5分钟。
(曝光)
根据预定图案,用具有405nm传输波长的激光器曝光装置对形成接枝物层用涂布溶液涂布的基材A2进行曝光。曝光后,用水洗涤基材表面,同时用擦拭器(商品名:BEMCOT,由Ozu Corporation生产)轻轻地摩擦,然后用丙酮洗涤。
用这样的方式,形成了在其表面上形成有图案状接枝聚合物的玻璃基材B2。
用AFM(商品名:NANOPIX 1000,由Seiko Instruments Inc.生产)观察得到的图案。结果证实在玻璃基材B2上形成一种图案,其交替地布置宽度10μm的线和宽度10的间隔。
[实施例4]
(光开裂化合物结合过程)
利用紫外线臭氧净化器(商品名:UV42,由Nippon Laser Electronic Corp.生产),对玻璃基材(由Nippon Sheet Glass生产)进行5分钟紫外线臭氧处理。通过将化合物T1(上述示范性化合物T1)溶解在无水甲苯中制备1.0质量%化合物T1的溶液,将该溶液旋涂在基材表面上。旋转涂布机首先以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。在100℃干燥其上已经旋涂化合物T1的玻璃基材2分钟,依次用甲苯、丙酮和水洗涤表面,并用气枪干燥。然后,利用旋转涂布机在基材上涂布1.0质量%上述化合物S1的甲苯溶液,其中旋转涂布机首先以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。用这样的方式,获得基材A1。
(接枝聚合物形成过程)
在包含1.91g水、0.09g二甲基乙酰胺(DMAc)和1g乙腈的混合物溶剂中溶解0.25g上述合成实施例1中得到的亲水性聚合物P,并进一步加入0.02g如上述所示S2(感光剂),并溶解在其中,以制备形成接枝物层用涂布溶液。在基材A1表面上旋涂该形成接枝物层用涂布溶液。旋转涂布机首先以300rpm旋转5秒,然后以1000rpm旋转20秒。在80℃干燥用形成接枝物层用涂布溶液涂布的基材A1 5分钟。
(曝光)
根据预定图案,用具有405nm传输波长的激光器曝光装置对用形成接枝物层用涂布溶液涂布的基材Al进行曝光。曝光后,用水洗涤基材表面,同时用擦拭器(商品名:BEMCOT,由Ozu Corporation生产)轻轻地摩擦,然后用丙酮洗涤。
用这样的方式,形成了在其表面上形成有图案状接枝聚合物的玻璃基材B3。
用AFM(商品名:NANOPIX 1000,由Seiko Instruments Inc.生产)观察得到的图案。结果证实在玻璃基材B3上形成一种图案,其具有交替布置的10μm宽度的线和宽度10的间隔。
[实施例5]
将在其表面上形成有接枝聚合物的实施例3中制备的玻璃基材B2沉浸在1.0%硝酸银(由Wako Pure Chemicals Industry生产)水溶液中1分钟,然后用水洗涤,并且用气枪干燥。然后,将它沉浸在具有如下所述成分的商业化学镀浴ATSADCUPPER(pH:12.7)中90分钟,并进行化学镀。进行化学镀后,用水洗涤,并用气枪干燥。
<化学镀的成分>
水 258g
ATS ADCUPPER IW-A 15mL
ATS ADCUPPER IW-M 24mL
ATS ADCUPPER IW-C 3mL
当用显微镜观察表面时,证实形成导电图3,其交替地布置宽度10μm的线和宽度10的间隔。
[实施例6]
将在其表面上形成有接枝聚合物的实施例3中制备的玻璃基材B2沉浸在1.0%硝酸银(由Wako Pure Chemicals Industry生产)水溶液中1分钟,然后用水洗涤,并且用气枪干燥。然后,将它沉浸在具有如下所述成分的化学镀浴(pH:12.4)中20分钟,并进行化学镀。进行化学镀后,用水洗涤,并用气枪干燥。
<化学镀的成分>
水 300g
硫酸铜(II)五水合物 3.0g
EDTA-4H二水合物 8.9g
聚乙二醇(平均分子量1000) 0.03g
2,2′-联吡啶 0.03mg
乙二胺 0.12g
四甲基铵羟基五水合物 2.5g
甲醛溶液(36.0至38.0%) 1.6g
当用显微镜观察表面时,证实形成导电图4,其交替地布置宽度10μm的线和宽度10的间隔。
<评估导电性>
对于以上述方式得到的导电图1至4,利用电导计(商品名:LORESTA-FP,由Mitsubishi Chemical Corporation.生产),用四探极法测量形成导电薄膜部分的表面导电性。结果如下所示。
<评估导电薄膜粘性>
以和导电图1至4相同的方法在10(mm)×200(mm)的区域上形成导电区域(导电薄膜),并根据JIS 5400用栅格条带方法评估薄膜粘性。对切割的栅格进行条带的剥离测试。100个栅格中保留在基材上的栅格数量如下所示。
<评估结果>
(实施例1)
导电图1的导电率:50μΩ·cm
剥离测试结果:100(未显示剥离)
(实施例2)
导电图2的导电率:40uΩ·cm
剥离测试结果:100(未显示剥离)
(实施例5)
导电图3的导电率:10μΩ·cm
剥离测试结果:100(未显示剥离)
(实施例6)
导电图4的导电率:7μΩ·cm
剥离测试结果:100(未显示剥离)
从上述结果可知,用本发明方法可以容易地获得具有高分辨率接枝聚合物图案。此外,证实用本发明方法施加导电材料至接枝图案得到的导电图具有高分辨率,其中形成的导电区域具有导电性,并且导电图具有与基材的优异粘附。
根据本发明一方面,可以提供一种接枝图案形成方法,其利用廉价的装置,通过施加多种功能材料至适当的区域,能够形成与基材具有优异粘附的接枝图案,并且具有容易形成功能图案的性能。
根据本发明另一个方面,提供一种导电图形成方法,其利用廉价的装置,能够容易形成具有与基材的优异粘附和导电性的导电图。
与用常规方法得到的相比,用该导电图形成方法得到的导电图具有高分辩率,和优异的粘附和导电性,因此它有利于要求具有高分辨率线路的多种装置。
以下将描述本发明的实施方式。然而,本发明不局限于下列实施方式。
<1>一种接枝图案形成方法,包括:将可自由基聚合的不饱和化合物与能够通过曝光产生自由基的基体材料表面接触;用波长360至700nm激光图像状曝光,以在基体材料表面上形成直接结合至基体材料上的图案状接枝聚合物。
<2>实施方式<1>的接枝图案形成方法,其中基体材料包含聚合引发剂和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂。
<3>实施方式<2>的接枝图案形成方法,其中聚合引发剂是三嗪聚合引发剂。
<4>实施方式<1>的接枝图案形成方法,其中将可自由基聚合的不饱和化合物与基体材料表面接触,包括将包含可自由基聚合的不饱和化合物和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂的层与基体材料接触。
<5>一种导电图形成方法,包括赋予导电性至形成图案状的接枝聚合物上,该接枝聚合物是用实施方式<1>的接枝图案形成方法得到的。
<6>实施方式<5>的导电图形成方法,其中赋予导电性至接枝聚合物上包括施加导电材料至该接枝聚合物。
<7>实施方式<5>的导电图形成方法,其中基体材料包含聚合引发剂和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂。
<8>实施方式<7>的导电图形成方法,其中聚合引发剂是三嗪聚合引发剂。
<9>实施方式<5>的接枝图案形成方法,其中将可自由基聚合不饱和化合物与基体材料表面接触,包括将包含可自由基聚合的不饱和化合物和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂的层与基体材料接触。
<10>实施方式<6>的导电图形成方法,其中施加导电材料至接枝聚合物包括吸附化学镀催化剂或其前体至接枝聚合物的离子基,并通过进行化学镀形成镀膜。
<11>实施方式<10>的导电图形成方法,其中化学镀利用包含三链烷醇胺的化学镀浴。
日本专利申请No.2005-148359的公开内容在此全部引入作为参考。
本说明书中提到的全部出版物、专利申请和技术标准此处引入作为参考,等同于具体并单独引入指出的每个单个出版物、专利申请或技术标准作为参考。
Claims (11)
1.一种接枝图案形成方法,包括:
将可自由基聚合的不饱和化合物与基体材料表面接触,该基体材料能够通过曝光产生自由基;
以及用波长360至700nm激光图像状曝光,以在基体材料表面上形成直接键合至基体材料上的图案状接枝聚合物。
2.权利要求1所述的接枝图案形成方法,其中所述基体材料包含聚合引发剂和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂。
3.权利要求2所述的接枝图案形成方法,其中所述聚合引发剂是三嗪聚合引发剂。
4.权利要求1所述的接枝图案形成方法,其中所述将可自由基聚合的不饱和化合物与基体材料表面接触,包括将包含可自由基聚合的不饱和化合物和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂的层与基体材料接触。
5.一种导电图形成方法,包括赋予导电性至用权利要求1的接枝图案形成方法得到的形成图案状的接枝聚合物上。
6.权利要求5所述的导电图形成方法,其中所述赋予导电性至接枝聚合物包括施加导电材料至该接枝聚合物。
7.权利要求5所述的导电图形成方法,其中所述基体材料包含聚合引发剂和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂。
8.权利要求7所述的导电图形成方法,其中所述聚合引发剂是三嗪聚合引发剂。
9.权利要求5所述的接枝图案形成方法,其中所述将可自由基聚合的不饱和化合物与基体材料表面接触,包括将包含可自由基聚合的不饱和化合物和在波长360至700nm具有最大吸收的感光剂的层与基体材料接触。
10.权利要求6所述的导电图形成方法,其中所述施加导电材料至接枝聚合物,包括吸附化学镀催化剂或其前体至接枝聚合物的离子基,并通过进行化学镀形成镀膜。
11.权利要求10所述的导电图形成方法,其中所述化学镀利用包含三链烷醇胺的化学镀浴。
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