JP2004536462A

JP2004536462A - 基体上への導電層の形成方法

Info

Publication number: JP2004536462A
Application number: JP2003514861A
Authority: JP
Inventors: シドニーアルバートエバンス，ピーター; ハリソン，デビッド
Original assignee: ブルーネルユニバーシティ
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US20040245211A1; EP1407644A1; GB0117431D0; WO2003009659A1

Abstract

基体上への導電層の形成方法であって、樹脂と有機溶媒との混合物中に懸濁された、微粒子形態の金属酸化物を含むインクを供給する工程、リソグラフィー印刷プロセスを用いてインクを基体上に付着させる工程、及び還元剤をインクに加えて、前記金属酸化物の少なくともいくらかを金属に還元する工程を含む方法が開示されている。好ましくはアルキドと非アルキド樹脂との混合物が用いられる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本願は、基体上への導電層の形成方法に関する。特に本願は、印刷プロセスによる柔軟性基体上へのめっき播種（ｓｅｅｄｉｎｇ）層の形成方法であって、電気回路（例えば柔軟性電子配線盤）の低コスト代替物を、印刷及びめっき技術によって製造することができるようにする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコンデバイスがプリント基板（ＰＣＢ）上に取り付けられている。プリント基板は一般に、ガラス繊維積層品上にエッチングされた銅からなり、錫めっきされ、おそらくは保護及びラベリングのためにさらにほかのラッカー層も有する。クロッピング、ドリリング、エッチング、及びめっきの多くの操作が、その調製に関わっている。これは安価ではなく、これらの生産プロセスは有意な環境影響を有することがある。
【０００３】
ＰＣＢ製造によって引起こされる２つの主要な環境危険は、廃水（これは塩化第二鉄及び重金属、特に銅を含む）、及びフォトレジスト現像液及びストリッパーにおける炭化水素の使用である。水当局によって課された、ますます厳しくなって行く汚染の制限は、流出物中の銅を減少させる１つの原動力である。理論的には廃水は、銅付着に対する全面的な添加剤プロセスによって除去することができるであろう。これはまた、かなり大きいコスト削減を与えるであろうが、満足すべきプロセスはいまだに開発されていない。
【０００４】
回路基板のそのままでの使用を避ける試みには、厚いフィルム及び薄いフィルムの両方の技術の使用が含まれるが、これは通常、より高いコストを伴ない、より安くはならない。適切なフィルムのトラックを付着させることによって、抵抗器がセラミック基体上に形成され、これは時には、レーザーエッチングによって正確な値までトリミングされる。より高い導電性のフィルムが、相互接続のために一般に用いられている。
【０００５】
本願と共通の出願人を有する国際公開第ＷＯ９７／４８２５７号パンフレット（これの開示は本明細書に組込まれる）は、電気回路基板の１つの代替形成方法であって、導電性インクが、電気回路を形成するために基板上にリソグラフィー印刷される方法を開示している。インクは、有機樹脂中に懸濁した導電性粒子（例えば金属銀）を含んでいる。電気要素、例えば抵抗器、キャパシター、及びアンテナの製造も記載されている。
【０００６】
国際公開第ＷＯ９７／４８２５７号パンフレットに開示されている回路印刷技術は、以前の技術に対する有意な改良であるが、これはいくつかの欠点を有する。
【０００７】
第一に、電気要素がついで基体にはんだ付けされうるように、及び／または回路の抵抗率を減少させるために、国際公開第ＷＯ９７／４８２５７号パンフレットに開示されている導電性インク上へ第二導電層を電気めっきすることは有利である。問題は、インクが電気めっきを可能にするのに十分なほど十分に基体に接着しないということである。
【０００８】
第二に、導電性インクを調製するために、乾燥インクを導電性にするようにして粒子を樹脂中に分散させることができるように、微粒子表面処理（例えば長鎖脂肪酸のコーティング）を有する微粒子導電性材料を用いる必要がある。しかしながらこの表面処理は、乾燥インクのそれ以上の処理を不可能にする。例えばこれは、無電解付着によるもう１つの導電層の付着を妨げる。
【０００９】
第三に、電気要素を、導電性インク層から形成された電気回路上にはんだ付けすることは難しい。その理由は、これらの層が、適切なはんだ結合を生じるのに十分なほど高い金属負荷を含んでいないからである。このことは、要素が導電性ポリマー接着剤または機械的接合を用いて接着されなければならないことを意味する。しかしながらこれらの接合方法は、はんだ付けほど十分に熟成（ａｇｅ）されず、より高い電気抵抗を示すと考えられる。さらにはインク中の導電性粒子の含有量の増加は、インクのレオロジー特性に損害を与える。
【００１０】
本願と共通の出願人を有する国際公開第ＷＯ００／３３６２５号パンフレット（これの開示は参照して本明細書に組込まれる）は、リソグラフィー印刷インクの付着方法であって、めっき播種層を形成するために、リソグラフィー印刷によって柔軟性基体媒質上に金属銀ナノ粒子を付着させることを含む方法を開示している。
【００１１】
国際公開第ＷＯ００／３３６２５号パンフレットには開示されていないが、印刷されたインク層の後処理（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が任意に行なわれてもよい。これは、印刷されたインクフィルムをパラジウム溶液中に浸漬して、最終めっき付着物の均一性を改良し、ついで従来の無電解プロセス及び電気めっきプロセスによる銅めっきを行なうことを含む。
【００１２】
その結果生じた回路トラックは、銅金属付着物が上に置かれた銀インクベース層からなる。銀播種プロセスによって形成された導電性トラックは、銅金属のものに実質的にさらに近い体抵抗率（ｂｕｌｋｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）を有する。しかしながら銅播種プロセスは一般に、３段階プロセスであり、別々の印刷、パラジウム活性化、及び銅めっき操作を必要とする。したがって回路生産の速度は潜在的に低下する。
【００１３】
もう１つの問題は、国際公開第ＷＯ００／３３６２５号パンフレットのプロセスが（あまり効果的ではないが）、主要なインク成分として、平均粒子サイズ０．１μｍ（１×１０^−７ｍ）を有する銀金属ナノ粒子を用いることである。この銀粒子は価格が高く（現在約£２００／ｋｇ）、製造が難しい。従来のパラジウム浴の使用において、もう１つのコスト上の欠点がある。
【００１４】
米国特許第ＵＳ４，７５６，７５６号明細書（ローヌ・プーラン・スペシャリティーズ・シミック（Ｒｈｏｎｅ−ＰｏｕｌｅｎｃＳｐｅｃｉａｌｉｔｉｅｓＣｈｉｍｉｑｕｅｓ）は、絶縁基体上への非導電性金属酸化物インクを付着させるためのシルクスクリーニング方法の使用、ついでこの金属酸化物を導電性金属に転換するための還元剤の使用工程を開示している。リソグラフィー印刷プロセスの使用の開示はない。
【００１５】
英国特許第ＧＢ１，０１６，４６５号明細書（コーニング・グラス・ワークス（ＣｏｒｎｉｎｇＧｌａｓｓＷｏｒｋｓ））は、金属酸化物接着性フィルムでの基体のコーティング、金属酸化物の金属への還元、ついでその上へのさらなる金属コーティングの付着を開示している。印刷工程の開示はまったくない。
【００１６】
英国特許第ＧＢ２，０２７，２７０号明細書（フィリップス（Ｐｈｉｌｉｐｓ））は、還元性金属酸化物を含むスクリーン印刷インクを開示している。しかしながら金属酸化物は、金属へというよりもむしろより低い酸化物へ還元され、酸化によって有機バインダーを除去するための酸化剤として用いられる。
【００１７】
米国特許第ＵＳ６，３７９，５６９号明細書（サン−ゴバン・ビトラージュ（Ｓａｉｎｔ−ＧｏｂａｉｎＶｉｔｒａｇｅ））は、透明ガラス基体への導電層の化学的エッチング方法であって、ホットメルトインクが基体上に付着されてマスクを形成する方法を開示している。
【００１８】
米国特許第ＵＳ３，８７３，３６０号明細書（ウエスタン・エレクトリック・カンパニー（ＷｅｓｔｅｒｎＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．））は、溶液中の金属イオンが、ポリイミドシート上にコートされ、ついで還元剤の線で描かれたパターンが、コート表面上に印刷される方法に関する。このプロセスは、水性懸濁液中の金属酸化物粒子の連続酸化／還元に依存する多段レドックスプロセスであるように思われる。酸化物粒子を付着させるための油ベースのインク／水系の明らかな使用はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の第一の側面によれば、基体（好ましくは柔軟性基体）上に導電層を形成する方法であって、樹脂と有機溶媒との混合物中に懸濁された微粒子形態の金属酸化物を含むインクを供給する工程、リソグラフィー印刷プロセスを用いて基体上にインクを付着させる工程、前記金属酸化物の少なくともいくらかを金属に還元するために、インクに還元剤を加える工程を含む方法が提供される。
【００２０】
金属酸化物層は、導電性であってもよく、非導電性であってもよい。好ましくはこの金属酸化物は、銅（ＩＩ）酸化物である。
【００２１】
粉末がインクビヒクル(ｖｅｈｉｃｌｅ)中に組込まれる時、ビヒクル成分は、リソグラフィー印刷機を通り、ついで基体に接着するために、正しい粘度及びレオロジー特性を有する混合物を生じるように選択され、かつ調節されなければならない。次のような金属酸化物インクを調製することが可能だとは以前には考えられなかった。すなわち、（ａ）リソグラフィー印刷することができ、（ｂ）硬化された時、導電性播種層を形成するために、溶液状の還元剤が、酸化物粒子を還元するのに十分なほどこれらに対して作用することができるようにする樹脂ビヒクル中で調製されうるインクである。予測される問題の１つは、リソグラフィー印刷インクビヒクルが樹脂ベースでなければならないということであり、疎水性樹脂ビヒクルが水溶液中の還元剤を効果的に追い払い、このようにしてその後の化学還元相の間、インク微粒子の適切な湿潤を妨げるであろうと考えられた。さらには、有機溶媒（これが配合されうるならば）中に溶解された還元剤が、樹脂を溶解し、したがって印刷画像を破壊すると考えられた。
【００２２】
もう１つの潜在的な問題は、あるいくつかの金属酸化物粉末の親水性（水吸引）特徴に関していた。これは、リソグラフィー印刷機の噴水（ｆｏｕｎｔ）溶液中に移行するインク微粒子を結果として生じるであろう。
【００２３】
驚くべきことに、金属酸化物インクは、本発明にしたがって基体上へリソグラフィー印刷されうることが発見された。
【００２４】
もう１つの問題は、あるいくつかの樹脂が、あるいくつかの還元剤及び／または無電解プロセスまたは電気めっきプロセスによって悪影響が与えられることが発見されたということである。特に、影響を受けていることが分かっているインクは、単一樹脂ベースとしてアルキド樹脂（国際公開第ＷＯ９７／４８２５７号パンフレット及び国際公開第ＷＯ００／３３６２５号パンフレットの好ましい樹脂）を用いるインクである。基体、例えばポリアート（Ｐｏｌｙａｒｔ）基体（コートポリエチレン材料）へのこれらのインクの接着は、還元剤の作用またはその後の無電解／電気めっき工程の作用によって劣化することが発見された。
【００２５】
何がこの問題を引起こすかを正確に確立するために、さらなる研究が実施されているが、さしあたり、次のようなリソグラフィー印刷樹脂ビヒクルへのニーズが明らかに存在する：すなわち、
【００２６】
・酸溶液に抵抗性があり、
・劣化せず、
・還元剤によるある程度の湿潤を許容し、
・強い還元剤と適合性があり、
・リソグラフィー印刷することができ、
・好ましくはそのレオロジーにおいてチキソトロープ性である（すなわち、２５℃における１０^３ｍＰａＳから２５℃における１０^５ｍＰａＳの範囲の粘度を有する）。
【００２７】
本発明の第二の側面によれば、基体（例えばポリマー基体）へのリソグラフィー印刷プロセスにおける使用のためのインクであって、インクビヒクル中に懸濁された金属酸化物を含み、前記ビヒクルが少なくとも１つの樹脂と有機溶媒とを含むインクが提供される。このインクビヒクルは好ましくは、少なくとも１つのアルキド樹脂と少なくとも１つの非アルキド樹脂とを含む。酸化防止剤、例えばユージノールがインク配合物に添加されてもよい。
【００２８】
インクは好ましくは、微粒子形態の金属酸化物６５から８２重量％（より好ましくは約７５％）を含み、残りはインクビヒクルを含む。インクビヒクルは好ましくは、７５から８５％（より好ましくは約８０％）ｗ／ｗ樹脂、１５から２５％（より好ましくは約２０％）ｗ／ｗ有機溶媒、及び（任意に）１から２％（より好ましくは約１．５％）ｗ／ｗの酸化防止剤、例えばユージノールを含む。
【００２９】
好ましい実施形態において、樹脂は、アルキド樹脂とアルキド樹脂でない樹脂との混合物を含む。総樹脂含量の割合としてのアルキド樹脂の量は、好ましくは６５から９５％ｗ／ｗ、より好ましくは７５から８５％ｗ／ｗ、最も好ましくは約８０％ｗ／ｗである。インクビヒクルの総樹脂含量の割合としての非アルキド樹脂の量は、好ましくは５から３５％ｗ／ｗ、より好ましくは１５から２５％ｗ／ｗ、最も好ましくは約２０％ｗ／ｗである。
【００３０】
アルキド樹脂は、あらゆる従来のアルキド樹脂であってもよい。特に好ましい例は、ローター（Ｌａｗｔｏｒ）によって商標ＶＸ１５９８として販売されているアルキド樹脂である。
【００３１】
非アルキド樹脂は、様々な油とブレンドされたポリマーであってもよい。好ましくは樹脂は、アミド基を有するポリマー、例えばナイロンベースのポリマーを含む。
【００３２】
特に適切であることが分かっている樹脂の１つは、商品名「ナイポール（Ｎｙｐｏｌ）３」として、ローター・インターナショナル（ＬａｗｔｅｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）（ベルギー国Ｂ−９１３０カロー、ケテニスラーン１ｃ−ハーベン（Ｋｅｔｅｎｉｓｌａａｎ１ｃ−Ｈａｖｅｎ１５２０、Ｂ−９１３０Ｋａｌｌｏｗ，Ｂｅｌｇｉｕｍ））から商品として入手しうる。ナイポール３は、変性ポリアミド及びキリ油及び植物油ブレンドを含む。
【００３３】
本明細書において示されている「リソグラフィー印刷」という用語は、親水性と疎水性とを包含する、印刷板の表面化学の差を利用する印刷プロセスである。これはエッチングされた回路基板及び／またはシリコン半導体マイクロエレクトロニクスの生産中に発生するエッチングとフォトレジストとに関わる、通常用いられているプロセスのことを言うのではない。「インク」という用語は、印刷に適したあらゆる材料を意味するものである。
【００３４】
好ましくはインクは、オフセットリソグラフィー印刷法を用いて基体に塗布される。ついで少なくとも一部酸化されたインクの層は、例えば柔軟性配線盤導体を形成し、所望の導体厚さを得るために、無電解処理及び／または電気めっきされてもよい。
【００３５】
無電解付着（またはめっき）は、ひとたび開始されたら自己接触的になる化学還元プロセスを用いて、物体（または物体の一部）をコーティングすることを含むよく知られた技術である。このプロセスは、外部電流が必要とされないこと以外、電気めっきと同様である。無電解的に物体をめっきするためには、適切な幾何学及び電気及び化学的特徴の播種層が物体上に形成され、金属が付着されるための核生成部位を生じるようにしなければならない。播種層は、付着工程のための活性化エネルギーを減少させるという点で、触媒として作用すると考えられる。
【００３６】
好ましいめっき播種製造技術は、次の工程を組込んでいる２段階プロセスである：
【００３７】
１．金属酸化物ベースの印刷用インクを含むインク層を柔軟性基体上に付着させるために、オフセットリソグラフィー印刷法または関連する印刷技術のどちらかを用いる最初の段階。ナノ粒子金属粉末または貴金属はこのインクに用いられず、したがって開示されているプロセスは、記載されている先行技術のプロセスよりもかなり安価である。金属酸化物の粒子サイズは、国際公開第ＷＯ００／３３６２５号パンフレットに開示されているプロセスの微粒子よりもかなり大きく、これはさらにインク原料の製造コストを低下させ、したがってこのプロセスの全体のコストを低下させる。
【００３８】
２．乾燥インクフィルム中の金属酸化物（全体または一部）を金属に転換し、これによってめっき播種層を形成する化学還元プロセスを含む第二段階。
【００３９】
その結果生じた金属／金属酸化物播種層はついで、柔軟性配線盤導体を形成するため、及び所望の導体厚さを得るために、無電解処理及び／または電気めっきされてもよい。
【００４０】
本発明の第三の側面によれば、その上にインク層が印刷されている基体であって、このインク層が上記のようなプロセスを用いて形成されている基体が提供される。
【００４１】
用途
「金属酸化物播種インク」の特別な用途は、電子回路及び電子系用の柔軟性配線盤の製造、キーボードスイッチ膜の製造、セキュリティタギング構造、及び関連加工品である。その他の用途は、無線周波及び／またはマイクロ波ストリップライン要素及びアンテナ、柔軟性センサー構造、及び印刷された電子要素である。
【００４２】
インク
リソグラフィー印刷及び関連印刷プロセスによって付着されたインク層は、約３から５ミクロン（３から５×１０^−６ｍ）厚さである。したがってインクは、十分に高い割合の適切な金属酸化物を示すが、リソグラフィー印刷または関連印刷プロセスによって課される機械的制約に合致しなければならない。
【００４３】
採用された方法は、複合有機樹脂ビヒクル中に懸濁された粒子を有する金属酸化物からインクを配合することであった。ビヒクルは、インクの機械的性質を大部分決定する。ビヒクル配合の操作、及び様々なレオロジー調節剤及び溶媒を含めることによって、インクの機械的性質（例えば粘度）が、その金属酸化物負荷の相対的単離において調節されうる。インク配合物は、標準的リソグラフィー印刷及び関連印刷プロセスによって付着されうる。約４００ナノメートル（４００×１０^−９ｍ）の平均粒子サイズを有する銅（ＩＩ）酸化物が、インク微粒子として用いられて成功してきた。
【００４４】
印刷された時、結果として生じたインクフィルムは、インクビヒクルによって基体表面に結合された金属酸化物粒子の「小石埋め込み仕上げ（ｐｅｂｂｌｅｄａｓｈ）」からなる。典型的なめっきインク配合物は、次のものからなる：
【００４５】
・リソグラフィー印刷用の４００ナノメートル（４００×１０^−９ｍ）７５％ｗ／ｗの平均粒子サイズを有する細かい粉末における銅（ＩＩ）酸化物。
【００４６】
・次のものを含むリソグラフィー印刷用のインクビヒクル２５％ｗ／ｗ：
アルキドまたはポリマー樹脂−例えばローターＶＸ１５７８、またはナイポール３（７９．５％ｗ．ｗ）。
炭化水素フラクション−例えばエクソン（Ｅｘｘｏｎ）Ｍ７１Ａ（１９％ｗ／ｗ）。
酸化防止剤−例えばユージノール（１．５％ｗ／ｗ）。
【００４７】
インクは、標準的方法または印刷用インク製造にしたがって混合及び特徴決定される。上記配合物から印刷されたインクフィルムは、化学還元によって（全体または一部）転換され、銅金属めっき播種層を形成することができる。これはその後、確立された無電解及び／または電気めっき技術によってあらゆる所望の金属厚さにめっきすることができる。
【００４８】
付着されためっきインクフィルムの特徴、及びその結果生じためっき播種層及びめっきされた付着物は、次のものによって影響される：
・金属酸化物粒子サイズ及び形状。
・配合インクの粒子対樹脂比
・インクフィルムの厚さ。
【００４９】
基体
リソグラフィー印刷及び関連印刷プロセスは、基体がめっきインクに対してある程度の親和性を有することを必要とする。平床式リソグラフィー印刷機を、非柔軟性基体のために用いることができる。うまくゆく回路基板製造のための基体の考察事項には次のものが含まれる：
・基体表面トポグラフィー
・材料特性。
【００５０】
基体トポグラフィーは、置かれたインクの量及び金属酸化物の粒子の近接性に影響を与える。金属への化学還元に続いて、基体のトポグラフィーもまた、インクフィルムが凝集性導電性金属層中へ無電解または電気めっきされる能力に影響を与える。適度に滑らかな表面が好ましい。ただしこれは、印刷されたインクフィルムの摩擦抵抗に有害であることが証明されている。
【００５１】
しかしながらプライマーが用いられるならば（例えばＥＶＡ）、その場合には表面トポグラフィーは、それほど問題ではない。
【００５２】
考察されなければならない基体の材料特性には、湿分抵抗、誘電特性、難燃性、温度循環、及び機械的強度が含まれる。光沢アート紙、シートポリマー、及び半合成（ポリエステル繊維）紙が、印刷試験に用いられて成功してきた。
【００５３】
導電層が印刷される基体は、好ましくはポリマーから形成され、好ましくは柔軟性シートを含む。適切なポリマーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、またはポリスルホンが含まれる。基体は、基体表面へのインクの接着を改良するために処理されてもよい。例えば基体は、コポリマー接着剤層でコートされてもよく、あるいは表面が化学処理されるか、またはコロナ処理に付されてもよい。
【００５４】
好ましくは基体は、コポリマー接着剤層を用いて、または用いずに、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはポリアミドから形成されている。特に好ましい実施形態において、基体は、コポリマーコートされたポリエステル、例えばＲＧ２４８ＰＤ、ハンプシャー、ベイシングストーク、ルーサーフォード・ロード（ＲｕｔｈｅｒｆｏｒｄＲｏａｄ，Ｂａｓｉｎｇｓｔｏｋｅ，Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ，ＲＧ２４８ＰＤ）のＧＢＣ（英国）社（ＧＢＣ（ＵＫ）Ｌｔｄ．）から商品として入手しうるものである。
【００５５】
化学還元剤
例えば水素化ホウ素ナトリウムＮａＢＨ_４、ナトリウムヒポボレートＮａＨ_２ＰＯ_２、またはジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）Ｃ_２Ｈ_１０ＢＮを単独またはｐＨ調節剤及びその他の物質と組合わせて含む化学還元剤。還元プロセスは好ましくは、アルカリ条件下で実施され、水性水酸化ナトリウムが好ましくはｐＨ調節剤として用いられる。還元剤の機能は、付着されためっきインク中の金属酸化物微粒子を（全体または一部）金属に化学還元することであり、インクフィルムをめっき播種層にし、従来の化学的めっきプロセスによって無電解及び／または電気めっきすることが可能である。
【００５６】
ここでいくつかの本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して記載する。
【実施例１】
【００５７】
銅（ＩＩ）酸化物を組込んでいる様々なプロトタイプインク配合物が開発され、一連の比較印刷試験の結果として、許容しうるレオロジー、金属酸化物負荷、及び乾燥特性を有するいくつかのインク配合物を生じた。開発されたインクは、溶媒及びレオロジー調節剤とともに有機樹脂ビヒクル中に懸濁された、平均粒子サイズ４００ｎｍの高い割合（７７から８２％ｗ／ｖ）の銅（ＩＩ）酸化物からなる。
【００５８】
インクの例は次のとおりである。
・平均粒子サイズ４００ナノメートル（４００×１０^−９ｍ）を有する、細かい粉末における７５％ｗ／ｗの銅（ＩＩ）酸化物。
・次のものを含む２５％ｗ／ｗインクビヒクル：
・７９．５％ｗ／ｗローターＶＸ１５７８（アルキド樹脂）
・１９％ｗ／ｗエクソンＭ７１Ａ（有機溶媒）
・１．５％ｗ／ｗユージノール（酸化防止剤）。
【００５９】
これらのプロトタイプインクを用いる印刷試験を、ポリエチレン、未クラッド（ｕｎｃｌａｄ）ＦＲ４、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）、及びコートポリプロピレン基体に対して実施した。印刷された金属酸化物インクフィルムの顕微鏡写真を、図１に示す。乾燥銅（ＩＩ）酸化物インクフィルム上のプロトタイプ化学還元溶液を評価するために、印刷基体を一連の試験に用いた。
【００６０】
還元剤試験
印刷された銅（ＩＩ）酸化物インクフィルムに関連したいくつかの化学還元剤の試験を実施した。この目的は、インクバインダーかまたは基体材料のどちらかに損傷を与えることなく、乾燥インクフィルムにおけるある割合の銅（ＩＩ）酸化物微粒子を、急速に金属に転換する経済的還元浴形成を開発することであった。これらの試験において評価された化合物は、水素化ホウ素ナトリウムＮａＢＨ_４、ナトリウムヒポホスファイトＮａＨ_２ＰＯ_２、及びジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）Ｃ_２Ｈ_１０ＢＮを、溶媒及びｐＨ調節剤と組合わせて含んでいた。
【００６１】
最適な結果は、アルカリＤＭＡＢ溶液を用いて得られた。これは実質的に、２５℃で２分以内に、印刷されたインクフィルムの表面を還元した。化学還元されたインクフィルムは、様々な従来の化学めっきプロセスによって、無電解及び／または電気めっきしうる、優れためっき播種特徴を示すことが発見された。
【００６２】
銅めっき試験
化学還元された基体のサンプルを、従来の無電解銅めっきプロセスを用いて銅めっきした（シプレイ（Ｓｈｉｐｌｅｙ）「サーキュポジット（Ｃｉｒｃｕｐｏｓｉｔ）４７５０」無電解銅）。無電解めっき時間を、３から３０分で様々に変え、その結果、０．５から２ミクロン（１０^−６ｍ）の厚さの範囲の銅付着物を生じた。
【００６３】
図２において、めっき付着物は明らかに目に見える。これは、化学還元され、無電解めっきされた銅（ＩＩ）酸化物インクフィルムの顕微鏡写真である。銅めっき付着物は、明るい方の銅（ＩＩ）酸化物グラニュールを取り囲んで相互連結している黒い物質である。この付着物の物理的外見はよく画定されており、一貫性があり、基体材料への高い程度の接着を有する。
【００６４】
無電解めっきに続き、インクフィルムのサンプルを、厚さ１０μｍを超える銅金属付着物が得られるまで、１Ａ／ｄｍ^２の電流密度で、従来の銅（ＩＩ）スルフェート／硫酸めっきプロセスを用いて電気めっきした。
【００６５】
結果
銅（ＩＩ）酸化物インクフィルムの無電解及び電気めっきされたサンプルを、電子顕微鏡法によって調べた。これは、下部基体材料に接着された銅金属の均一かつ一貫性のある層を明らかにした。細い線構造の最小の「広がり」が観察された。ほかのＣＬＦ回路製造戦略と同様に、基体への回路トラック構造の接着度は、基体材料に依存することが観察された（基体トポグラフィー）。
【００６６】
約１ミクロンの無電解銅及び１０ミクロンの電気めっき銅金属でめっきされた細長い回路トラックの抵抗の測定は、２０ｍΩ／□程度のシート抵抗を示す。これらの導体は、このシート抵抗を銅金属に近いものまで低下させるために、さらに電気めっきすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明にしたがって付着された銅（ＩＩ）酸化物インクフィルムの顕微鏡写真を示している。
【図２】図２は、本発明にしたがって形成された銅めっき播種層の顕微鏡写真を示している。

Claims

基体上に導電層を形成する方法であって、樹脂と有機溶媒との混合物中に懸濁した微粒子形態の金属酸化物を含むインクを供給する工程、リソグラフィー印刷プロセスを用いて基体上にこのインクを付着させる工程、及び還元剤をインクに加えて、前記金属酸化物の少なくともいくらかを金属に還元する工程を含む方法。
無電解付着によって前記金属上に導電層を付着させる、請求項１に記載の方法。
さらに、前記金属上に導電層を電気めっきする工程も含む、請求項１に記載の方法。
さらに、前記無電解処理（ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓｅｄ）された導電層上にもう１つの導電層を電気めっきする工程も含む、請求項２に記載の方法。
前記樹脂が、アルキド樹脂と非アルキド樹脂との混合物である請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
非アルキド樹脂が、アミド基を有するポリマーを含む、請求項５に記載の方法。
非アルキド樹脂が、ナイロンベースのポリマーを含む、請求項６に記載の方法。
基体上のリソグラフィー印刷プロセスに用いるためのインクであって、インクビヒクル中に懸濁した金属酸化物を含み、前記ビヒクルが、アルキド樹脂、非アルキド樹脂、及び有機溶媒の混合物を含んでいるインク。
非アルキル樹脂が、アミド基を有するポリマーを含む、請求項８に記載のインク。
非アルキド樹脂が、ナイロンベースのポリマーを含む、請求項９に記載のインク。
請求項１から７のうちのいずれかに記載のプロセスによって、電気回路がその上に印刷されている基体を含む電気デバイス。