JP2009280905A - めっき用積層フィルム、表面金属膜材料の作製方法及び表面金属膜材料 - Google Patents
めっき用積層フィルム、表面金属膜材料の作製方法及び表面金属膜材料 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】樹脂フィルムに、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー又はその前駆体を含有するめっき受容性層を備え、該めっき受容性層が下記1〜4の条件のうち少なくとも一つ以上満たすめっき用積層フィルム。
条件1:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01〜10質量%
条件2:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05〜20質量%
条件3:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1〜30質量%
条件4:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が50度〜150度
【選択図】なし
Description
その中で、絶縁性樹脂フィルムや各種前縁石材の表面に金属膜が形成されている銅張積層板(CCL:Copper Clad Laminate)は、液晶画面に画像を表示するための駆動用半導体を実装するための基板や、屈曲性を要求される稼動部に用いられる基板を作製するために汎用されている。近年、液晶画面表示用ドライバーICチップを実装する手法としてCOF[チップオンフィルム]が注目されてきている。COFは従来の実装法の主流であったTCP(テープキャリアーパッケージ)に比べ、ファインピッチ実装が可能であるとともに、ドライバーICの小型化、及びコストダウンを図ることができると言われている。近年、COFにおいて、最近の液晶表示画面の高精細化、液晶駆動用ICの小型化等に伴い、電子回路の高精細化、ファインピッチ化が強く求められるようになってきた。
サブトラクティブ法とは、銅張積層板の絶縁性樹脂フィルム上に形成された金属膜に、活性光線の照射により感光する感光層を設け、この感光層に像様露光し、現像してレジスト像を形成し、ついで、金属をエッチングして金属パターンを形成し、最後にレジストを剥離する方法である。サブトラクティブ法に用いられる銅張積層板は、金属箔上に樹脂ワニス層を設け、樹脂ワニスを固めたものや、絶縁性樹脂フィルム上に熱可塑性の層を設け、金属箔をラミネートしたもの、若しくは絶縁性樹脂フィルムの表面に何らかの方法で給電層を設け、給電層に電気を流して電気めっきを行うことによって作製される。この手法で形成される給電層はめっき法、スパッタリング法、蒸着法や薄い金属箔をラミネートしたりする方法などが用いられている。
また、転写フィルムを用いたパターン形成や金属膜形成方法は古くから知られており、例えば、蒸着などで形成した金属膜を基板表面に転写するものが一般であり(例えば、特許文献4参照)、金属膜の転写については、転写ムラが生じやすく、高精細配線には不適切であった。
また、本発明のさらなる目的は、任意の平滑な基材表面に、密着性とパターン間の絶縁信頼性に優れた金属パターンを形成しうる表面金属膜材料の作製方法及びそれにより形成された表面金属膜材料を提供することにある。
<1> 樹脂フィルムの一方の面に、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を含有するめっき受容性層を備え、該樹脂フィルム上のめっき受容性層を転写することで基板上に該めっき受容性層を設置し、該めっき受容性層が下記1〜4の条件のうち少なくとも一つ以上満たすめっき用積層フィルム。
条件1:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01質量%〜10質量%
条件2:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05質量%〜20質量%
条件3:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1質量%〜30質量%
条件4:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が50度〜150度
条件1:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01質量%〜10質量%
条件2:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05質量%〜20質量%
条件3:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1質量%〜30質量%
条件4:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が50度〜150度
条件1’:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01質量%〜5質量%
条件2’:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05質量%〜10質量%
条件3’:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1質量%〜20質量%
条件4’:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が55度〜150度
<4> 前記めっき受容性層もしくは前記密着補助層の表面に保護フィルムを備える<1>〜<3>のいずれか1項に記載のめっき用積層フィルム。
(a2)該めっき受容性層にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程と、
(a3)該めっき触媒又はその前駆体に対してめっきを行う工程を有する表面金属膜材料の作製方法。
<6> 前記(a1)工程が、基板上に、めっき受容性層を転写した後、エネルギーを付与して、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマーと該基板とを化学結合させる工程である<5>記載の表面金属膜材料の作製方法。
<8> 前記めっき受容性層の厚みが0.1μm以上50μm以下であり、且つ、めっき受容性層を形成する基板の表面粗さのRaの値よりも厚いことを特徴とする<5>〜<7>のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
<9> 前記めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体が、該めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基としてアルキルシアノ基を有する<5>〜<8>のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
<10> 前記めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマーが、下記式(1)で表されるユニット、及び、下記式(2)で表されるユニットを含む共重合体であることを特徴とする<5>〜<9>のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
<11> 前記(a1−2)工程が、基材にめっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を接触させた後、エネルギー線を照射する方法により実施されられることを特徴とする<7>〜<10>のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
<12> 前記めっき触媒又はその前駆体が、Cr、Ag、Ti、Zn、Au、Pd、及びCuからなる群より選ばれる金属を含むこと特徴とする<5>〜<11>のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
<13> <5>〜<12>のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法により得られた表面金属膜材料。
このようなめっき用積層フィルムを用いれば、基材表面の必要な領域全面にめっき受容性層が形成できるのみならず、予め転写フィルム上でめっき受容性層をパターニングしておき、転写したい部分のみ転写することもできる。このため、本発明のめっき用積層フィルムは、金属膜の形成に際して、フルアディティブ法にもセミアディティブ法にも対応できるという優れた効果を奏する。
また、本発明によれば、任意の平滑な基材表面に、密着性とパターン間の絶縁信頼性に優れた金属パターンを形成しうる表面金属膜材料の作製方法及びそれにより形成された表面金属膜材料を提供することができる。
<めっき用積層フィルム>
本発明のめっき用積層フィルムは、 樹脂フィルムの一方の面に、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を含有するめっき受容性層を備え、該樹脂フィルム上のめっき受容性層を転写することで基板上に該めっき受容性層を設置し、該めっき受容性層が下記1〜4の条件のうち少なくとも一つ以上満たすことを特徴とする。
条件1:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01質量%〜10質量%
条件2:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05質量%〜20質量%
条件3:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1質量%〜30質量%
条件4:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が50度〜150度
このめっき用積層フィルムにおいては、めっき受容性層に含まれるめっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を吸着させたものを用いることもできる。このような態様を取ることで、めっき触媒又はその前駆体を含むめっき受容性層を任意の基材上に形成することができ、このようなめっき受容性層を有する基材に対しては、そのままめっき処理を行うことが可能である。
以下、これらの構成について順次説明する。
本発明の積層フィルムに用いられる基材(樹脂フィルム)としては、この表面に形成されるめっき受容性層が、任意の基材、例えば、通常電子基板に使われる、ガラスエポキシ、ポリエステル、ポリイミド、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリアラミド、紙、液晶ポリマー等をフィルム状に成形してなるものに貼付した後は、剥離されることから、特に制限はなく、通常、仮支持体として使用される、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂シートや、樹脂シートをラミネートしてなる離型紙など、表面接着性を制御したものも用いることができる。
なかでも、平滑性、柔軟性、耐熱性、離型性などの観点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどが好ましい。
樹脂フィルムの厚みとしては2μm〜200μmが一般的であるが、5μm〜50μmがより好ましく、10μm〜30μmが更に好ましい。樹脂フィルムが厚すぎると、このめっき用積層フィルムを用いて実際に転写を行う際にハンドリング性等に問題がでることがある。
また、樹脂フィルムを形成されるめっき受容性層の幅よりも5mm程度長くすることで、該基材に対しラミネートを行う場合に、ラミネート部の樹脂付着を防止することができ、また、使用時の仮支持体の剥離が容易になるなどの利点が得られる。
本発明におけるめっき受容性層には、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を含有する。この化合物は、後述する密着補助層を隣接して設ける場合、該密着補助層との間に相互作用し、エネルギー付与する際に発生する活性点と化学結合を作りうる反応性の官能基(本発明では重合性基と称する)を有する。
特に、基材、或いは、後述する密着補助層が、特定重合性化合物と相互作用を形成し得る活性点を発生させうるものである場合や、後述する密着補助層が形成されている場合には、エネルギー線が照射されることで活性点が発生し、この活性点を起点としてめっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体であるモノマー、オリゴマー、又はポリマー(特定重合性化合物)が反応することにより、基材又は密着補助層と化学結合してなるめっき受容性層が形成される。
本発明において、基材又は密着補助層と化学結合してなるめっき受容性層を形成する際には、一般的な表面グラフト重合と呼ばれる手段を用いることが好ましい。
グラフト重合とは、高分子化合物鎖上に活性種を与え、これによって重合を開始する別の単量体を更に重合させ、グラフト(接ぎ木)重合体を合成する方法である。特に、活性種を与える高分子化合物が固体表面を形成する時には、表面グラフト重合と呼ばれる。
光グラフト重合法の具体的方法としては、特開昭63−92658号公報、特開平10−296895号公報及び特開平11−119413号公報に記載の方法を使用することができる。
これらの方法の中でも、基材又は密着補助層と化学結合するポリマーがより多く生成する観点から、光グラフト重合法を用いて樹脂膜を形成することが好ましい。
上記の接触は、基材、又は密着補助層が形成された基材を、特定重合性化合物を含有する液状組成物中に浸漬することで行ってもよいが、取り扱い性や製造効率の観点からは、後述するように、特定重合性化合物を主成分とする塗布膜又は層を基材、又は密着補助層が形成された基材に塗布法により形成してもよい。
この特定重合性化合物は、エネルギー線により重合し、特定重合性化合物同士、又は、特定重合性化合物と基材(或いはその表面にある重合開始層又は密着補助層)とが結合するために、分子内にラジカル重合可能な不飽和二重結合を含む官能基や、下記反応性官能基を有することが好ましい。以下、分子内にラジカル重合可能な不飽和二重結合を含む官能基、及び下記反応性官能基を、総じて、「重合性基」と称する場合がある。
このラジカル重合可能な不飽和二重結合を含む官能基としては、ビニル基、ビニルオキシ基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、などが挙げられる。このうち、アクリロイル基、メタクリロイル基は反応性が高く、良好な結果が得られる。
また、特定重合性化合物はラジカル重合可能な不飽和二重結合を含む官能基以外の反応性官能基を有していてもよく、具体的には、オキセタン基、エポキシ基、イソシアネート基、活性水素を含む官能基、アゾ化合物における活性基、架橋剤と併用することで反応する官能基などが挙げられる。
また、例えば、水酸基、アミド基、スルホンアミド基、アルコキシ基、シアノ基などの非イオン性の極性基も用いることもできる。
その他、イミノ基、1級又は2級のアミノ基、アミド基、ウレタン基、水酸基(フェノールも含む)、チオール基などを用いることもできる。
中でも、極性が高く、めっき触媒等への吸着能が高いことから、エーテル基(より具体的には、−O−(CH2)n−O−(nは1〜5の整数)で表される構造)、又はシアノ基が特に好ましく、シアノ基が最も好ましいものとして挙げられる。
また、本発明における非解離性官能基としては、アルキルシアノ基であることが更に好ましい。これは、芳香族シアノ基は芳香環に電子を吸引されており、めっき触媒等への吸着性として重要な不対電子の供与性が低めになるが、アルキルシアノ基はこの芳香環が結合していないため、めっき触媒等への吸着性の点で好ましい。
極性基及び重合性基を有するポリマーにおいて、極性基及び重合性基を有するモノマーに由来するユニットは、金属イオン吸着性の観点から、該ポリマー中に、50モル%〜95モル%の範囲で含有されることが好ましく、60モル%〜90モル%の範囲で含有されることがより好ましい。
合成方法としては、i)極性基を有するモノマーと重合性基を有するモノマーとを共重合する方法、ii)極性基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)極性基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、二重結合を導入(重合性基を導入する)方法が挙げられる。好ましいのは、合成適性の観点から、ii)極性基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)極性基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法である。
また、二重結合前駆体を有するモノマーとしては、2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜、2−(3−ブロモ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレート、などが挙げられる。
これらのマクロモノマーのうち有用な分子量は、250〜10万の範囲で、特に好ましい範囲は400〜3万である。
非解離性官能基及び重合性基を有するポリマーにおいて、非解離性官能基及び重合性基を有するモノマーに由来するユニットは、金属イオン吸着性の観点から、該ポリマー中に、50モル%〜95モル%の範囲で含有されることが好ましく、60モル%〜90モル%の範囲で含有されることがより好ましい。
合成方法としては、I)非解離性官能基を有するモノマーと重合性基を有するモノマーとを共重合する方法、II)非解離性官能基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、III)非解離性官能基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、二重結合を導入(重合性基を導入する)方法が挙げられる。好ましいのは、合成適性の観点から、II)非解離性官能基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、III)非解離性官能基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法である。
また、二重結合前駆体を有するモノマーとしては、2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜、2−(3−ブロモ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレート、などが挙げられる。
本発明におけるシアノ基含有重合性ポリマーは、例えば、下記式(1)で表されるユニット、及び、下記式(2)で表されるユニットを含む共重合体であることが好ましい。
なお、R1としては、水素原子、メチル基、或いは、ヒドロキシ基又は臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。
R2としては、水素原子、メチル基、或いは、ヒドロキシ基又は臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。
R3としては、水素原子が好ましい。
R4としては、水素原子が好ましい。
R5としては、水素原子、メチル基、或いは、ヒドロキシ基又は臭素原子で置換されたメチル基が好ましい。
置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、又はこれらの基が、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換されたものが好ましい。
置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基としては、無置換のフェニル基、若しくは、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換されたフェニル基が好ましい。
中でも、−(CH2)n−(nは1〜3の整数)が好ましく、更に好ましくは−CH2−である。
L1の構造として、より具体的には、下記式(1−1)、又は、式(1−2)で表される構造であることが好ましい。
具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基、及びこれらの基が、メトキシ基、ヒドロキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等で置換されたもの、更には、これらを組み合わせた基が挙げられる。
また、式(3)におけるL1も、前記式(1)におけるL1と同義であり、好ましい例も同様である。
また、前記式(3)及び式(4)において、L1は、無置換のアルキレン基、或いは、ウレタン結合又はウレア結合を有する二価の有機基が好ましく、ウレタン結合を有する二価の有機基がより好ましく、これら中でも、総炭素数1〜9であるものが特に好ましい。
特に、式(5)においては、L2中のシアノ基との連結部位が、直鎖、分岐、若しくは環状のアルキレン基を有する二価の有機基であることが好ましく、中でも、この二価の有機基が総炭素数1〜10であることが好ましい。
また、別の好ましい態様としては、式(5)におけるL2中のシアノ基との連結部位が、芳香族基を有する二価の有機基であることが好ましく、中でも、該二価の有機基が、総炭素数6〜15であることが好ましい。
このシアノ基含有重合性ポリマーは、例えば、以下のように合成することができる。
本発明におけるシアノ基含有重合性ポリマーは、1)ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが異なる場合と、2)ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが同一の場合と、でその合成方法が異なる。
ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態が異なる場合は、1−1)ポリマー主鎖形成がカチオン重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がラジカル重合である態様と、1−2)ポリマー主鎖形成がラジカル重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がカチオン重合である態様と、がある。
本発明において、ポリマー主鎖形成がカチオン重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がラジカル重合である態様で用いられるモノマーとしては、以下の化合物が挙げられる。
本態様に用いられる重合性基含有ユニットを形成するために用いられるモノマーとしては、ビニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、4−(メタ)アクリロイルブタンビニルエーテル、2−(メタ)アクリロイルエタンビニルエーテル、3−(メタ)アクリロイルプロパンビニルエーテル、(メタ)アクリロイロキシジエチレングリコールビニルエーテル、(メタ)アクリロイロキシトリエチレングリコールビニルエーテル、(メタ)アクリロイル1stテルピオネール、1−(メタ)アクリロイロキシ−2−メチル−2−プロペン、1−(メタ)アクリロイロキシ−3−メチル−3−ブテン、3−メチレン−2−(メタ)アクリロイロキシ−ノルボルナン、4,4’−エチリデンジフェノールジ(メタ)アクリレート、メタクロレインジ(メタ)アクリロイルアセタール、p−((メタ)アクリロイルメチル)スチレン、アリル(メタ)アクリレート、2−(ブロモメチル)アクリル酸ビニル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸アリル等が挙げられる。
本態様に用いられるシアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマーとしては、2−シアノエチルビニルエーテル、シアノメチルビニルエーテル、3−シアノプロピルビニルエーテル、4−シアノブチルビニルエーテル、1−(p−シアノフェノキシ)−2−ビニロキシ−エタン、1−(o−シアノフェノキシ)−2−ビニロキシ−エタン、1−(m−シアノフェノキシ)−2−ビニロキシ−エタン、1−(p−シアノフェノキシ)−3−ビニロキシ−プロパン、1−(p−シアノフェノキシ)−4−ビニロキシ−ブタン、o−シアノベンジルビニルエーテル、m―シアノベンジルビニルエーテル、p―シアノベンジルビニルエーテル、アリルシアニド、アリルシアノ酢酸や、以下の化合物等が挙げられる。
具体的には、3フッ化ホウ素、3塩化ホウ素、塩化アルミ、臭化アルミ、四塩化チタン、四塩化スズ、臭化スズ、5フッ化リン、塩化アンチモン、塩化モリブデン、塩化タングステン、塩化鉄、ジクロロエチルアルミニウム、クロロジエチルアルミニウム、ジクロロメチルアルミニウム、クロロジメチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、トリメチル亜鉛、メチルグリニアが挙げられる。
本発明において、ポリマー主鎖形成がラジカル重合で行われ、側鎖に導入される重合性基の重合形態がカチオン重合である態様用いられるモノマーとしては、以下の化合物が挙げられる。
上記1−1)の態様で挙げた重合性基含有ユニット形成するために用いられるモノマーと同じものを用いることができる。
本態様に用いられるシアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマーとしては、シアノメチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル(メタ)アクリレート、3−シアノプロピル(メタ)アクリレート、2−シアノプロピル(メタ)アクリレート、1−シアノエチル(メタ)アクリレート、4−シアノブチル(メタ)アクリレート、5−シアノペンチル(メタ)アクリレート、6−シアノへキシル(メタ)アクリレート、7−シアノヘプチル(メタ)アクリレート、8−シアノオクチル(メタ)アクリレート、2−シアノエチル−(2−(ブロモメチル)アクリレート)、2−シアノエチル−(2−(ヒドロキシメチル)アクリレート)、p−シアノフェニル(メタ)アクリレート、o−シアノフェニル(メタ)アクリレート、m−シアノフェニル(メタ)アクリレート、5−(メタ)アクリロイル−2−カルボニトロ−ノルボルネン、6−(メタ)アクリロイル−2−カルボニトロ−ノルボルネン、1−シアノ−1−(メタ)アクリロイル−シクロヘキサン、1,1−ジメチル−1−シアノメチル−(メタ)アクリレート、1−メチル−1−エチル−1−シアノメチル−(メタ)アクリレート、o−シアノベンジル(メタ)アクリレート、m−シアノベンジル(メタ)アクリレート、p−シアノベンジル(メタ)アクリレート、1―シアノシクロヘプチルアクリレート、2―シアノフェニルアクリレート、3―シアノフェニルアクリレート、シアノ酢酸ビニル、1―シアノ−1―シクロプロパンカルボン酸ビニル、シアノ酢酸アリル、1―シアノ−1―シクロプロパンカルボン酸アリル、N,N―ジシアノメチル(メタ)アクリルアミド、N−シアノフェニル(メタ)アクリルアミド、アリルシアノメチルエーテル、アリル−o―シアノエチルエーテル、アリル−m―シアノベンジルエーテル、アリル−p―シアノベンジルエーテルなどが挙げられる。
また、上記モノマーの水素の一部を、ヒドロキシル基、アルコキシ基、ハロゲン、シアノ基などで置換した構造を持つモノマーも使用可能である。
通常開始剤としては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、ペルオキソ2硫酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビル−2,4−ジメチルバレロニトリルが挙げられる。
ポリマー主鎖を形成する重合形態と側鎖に導入される重合性基の重合形態とが同一の場合は、2−1)両者がカチオン重合の態様と、2−2)両者がラジカル重合である態様と、がある。
両者がカチオン重合の態様には、シアノ基を有するモノマーとして、前記1−1)の態様で挙げたシアノ基含有ユニット形成するために用いられるモノマーと同じものを用いることができる。
なお、重合中のゲル化を防止する観点から、シアノ基を有するポリマーを予め合成した後、該ポリマーと、カチオン重合性の重合性基を有する化合物(以下、適宜、「反応性化合物」と称する。)と、を反応させ、側鎖にカチオン重合性の重合性基を導入する方法を用いることが好ましい。
また、シアノ基を有するポリマーと反応性化合物とは、以下のような官能基の組み合わせとなるように、適宜、選択されることが好ましい。
具体的な組み合わせとしては、(ポリマーの反応性基、反応性化合物の官能基)=(カルボキシル基、カルボキシル基)、(カルボキシル基、エポキシ基)、(カルボキシル基、イソシアネート基)、(カルボキシル基、ハロゲン化ベンジル)、(水酸基、カルボキシル基)、(水酸基、エポキシ基)、(水酸基、イソシアネート基)、(水酸基、ハロゲン化ベンジル)(イソシアネート基、水酸基)、(イソシアネート基、カルキシル基)等を挙げることができる。
即ち、アリルアルコール、4−ヒドロキシブタンビニルエーテル、2−ヒドロキシエタンビニルエーテル、3−ヒドロキシプロパンビニルエーテル、ヒドロキシトリエチレングリコールビニルエーテル、1stテルピオネール、2−メチル−2−プロペノール、3−メチル−3−ブテノール、3−メチレン−2−ヒドロキシ−ノルボルナン、p−(クロロメチル)スチレンである。
両者がラジカル重合である態様では、合成方法としては、i)シアノ基を有するモノマーと重合性基を有するモノマーとを共重合する方法、ii)シアノ基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)シアノ基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、二重結合を導入(重合性基を導入する)方法が挙げられる。好ましいのは、合成適性の観点から、ii)シアノ基を有するモノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、iii)シアノ基を有するポリマーと重合性基を有するモノマーとを反応させ、重合性基を導入する方法である。
式(a)で表される化合物としては、具体的には以下の化合物を挙げることができる。
二重結合導入のための反応性基を有するモノマーとしては、反応性基としてカルボキシル基、水酸基、エポキシ基、又はイソシアネート基を有するモノマーが挙げられる。
水酸基含有のモノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(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、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1−(メタ)アクリロイル−3−ヒドロキシ−アダマンタン、ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、(2−ヒドロキシエチル)−(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3,5−ジヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート、1−ヒドロキシメチル−4−(メタ)アクリロイルメチル−シクロヘキサン、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、東亞合成(株)製のアロニクスM−554、M−154、M−555、M−155、M−158、日本油脂(株)製のブレンマーPE−200、PE−350、PP−500、PP−800、PP−1000、70PEP−350B、55PET800、以下の構造を有するラクトン変性アクリレートが使用できる。
CH2=CRCOOCH2CH2[OC(=O)C5H10]nOH
(上記式中、Rは水素原子又はメチル基であり、nは1〜5である)
イソシアネート基を有するモノマーとしては、昭和電工製のカレンズAOI、MOIが使用できる。
なお、iii)の合成方法において用いられるシアノ基を有するポリマーは、更に第3の共重合成分を含んでいてもよい。
即ち、(ポリマーの反応性基、モノマーの官能基)=(カルボキシル基、カルボキシル基)、(カルボキシル基、エポキシ基)、(カルボキシル基、イソシアネート基)、(カルボキシル基、ハロゲン化ベンジル)、(水酸基、カルボキシル基)、(水酸基、エポキシ基)、(水酸基、イソシアネート基)、(水酸基、ハロゲン化ベンジル)(イソシアネート基、水酸基)、(イソシアネート基、カルボキシル基)、(エポキシ基、カルボキシル基)等を挙げることができる。
具体的には以下のモノマーを使用することができる。
即ち、本発明における合成方法Aは、少なくとも溶媒中で、側鎖にヒドロキシル基を有するポリマー、及び、イソシアネート基と重合性基とを有する化合物を用い、該ヒドロキシル基に該イソシアネート基を付加させることによりL1中のウレタン結合を形成することを特徴とする。
CH2=CRCOOCH2CH2[OC(=O)C5H10]nOH
(R=H又はMe、n=1〜5)
なお、合成方法Aに用いられる側鎖にヒドロキシル基を有するポリマーは、更に第3の共重合成分を含んでいてもよい。
(I)ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートと、該ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを合成する際に副生する2官能アクリレートと、を含む混合物を、水に溶解する工程
(II)得られた水溶液に、水と分離する第1の有機溶剤を加えた後、該第1の有機溶剤と前記2官能アクリレートとを含む層を水層から分離する工程
(III)前記水層に、前記ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートよりも水溶解性の高い化合物を溶解する工程
(IV)前記水層に第2の有機溶剤を加えて、前記ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを抽出した後、濃縮する工程
前記(I)の工程では、この市販品(混合物)を水に溶解して、水溶液を得る。
その後、水溶液(水層)から、この第1の有機溶剤と2官能アクリレートとを含む層(油層)を分離する。
ここで用いられるヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートよりも水溶解性の高い化合物としては、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどのアルカリ金属塩、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウムなどのアルカリ土類金属塩などの無機塩等が用いられる。
ここで用いられる第2の有機溶剤としては、酢酸エチル、ジエチルエーテル、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。この第2の有機溶剤は、前述の第1の有機溶剤と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
(IV)の工程における濃縮には、無水硫酸マグネシウムによる乾燥や、減圧留去等が用いられる。
2官能アクリレートの含有量のより好ましい範囲は、単離物の全質量中に0.05質量%以下であり、少なければ少ないほどよい。
このように精製されたヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを用いることで、不純物である2官能アクリレートが重合反応に影響を及ぼし難くなるため、重量平均分子量が20000以上のニトリル基含有重合性ポリマーを合成することができる。
中でも、高分子量体を合成する観点から、エステル系溶媒であることがより好ましく、特に、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート等のジアセテート系溶媒や、ジメチルカーボネートが更に好ましい。
ここで、本発明における溶媒のSP値は、沖津法(沖津俊直著「日本接着学会誌」29(3)(1993))によって算出したものである。具体的には、SP値は以下の式で計算されるものである。なお、ΔFは文献記載の値である。
SP値(δ)=ΣΔF(Molar Attraction Constants)/V(モル容積)
即ち、重合性基含有ユニットが、共重合成分全体に対し5mol%〜50mol%で含まれることが好ましく、更に好ましくは5mol%〜40mol%である。5mol%以下では反応性(硬化性、重合性)が落ち、50mol%以上では合成の際にゲル化しやすく合成しにくい。
また、シアノ基含有ユニットは、めっき触媒に対する吸着性の観点から、共重合成分全体に対し5mol%〜95mol%で含まれることが好ましく、更に好ましくは10mol%〜95mol%である。
他のユニットを形成するために用いられるモノマーとしては、具体的には、アクリル樹脂骨格、スチレン樹脂骨格、フェノール樹脂(フェノール−ホルムアルデヒド樹脂)骨格、メラミン樹脂(メラミンとホルムアルデヒドの重縮合体)骨格、ユリア樹脂(尿素とホルムアルデヒドの重縮合体)骨格、ポリエステル樹脂骨格、ポリウレタン骨格、ポリイミド骨格、ポリオレフィン骨格、ポリシクロオレフィン骨格、ポリスチレン骨格、ポリアクリル骨格、ABS樹脂(アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの重合体)骨格、ポリアミド骨格、ポリアセタール骨格、ポリカーボネート骨格、ポリフェニレンエーテル骨格、ポリフェニレンスルファイド骨格、ポリスルホン骨格、ポリエーテールスルホン骨格、ポリアリレート骨格、ポリエーテルエーテルケトン骨格、ポリアミドイミド骨格などの主鎖骨格を形成しうるモノマーが挙げられる。
また、これらの主鎖骨格は、シアノ基含有ユニットや、重合性基含有ユニットの主鎖骨格であってもよい。
具体的には、ラジカル重合でポリマー主鎖を形成する場合は、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレートなどの無置換(メタ)アクリル酸エステル類、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、3,3,3−トリフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレートなどのハロゲン置換(メタ)アクリル酸エステル類、2−(メタ)アクリルロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドなどのアンモニウム基置換(メタ)アクリル酸エステル類、ブチル(メタ)アクリルアミド、イソプロピル(メタ)アクリルアミド、オクチル(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド類、スチレン、ビニル安息香酸、p−ビニルベンジルアンモニウムクロライドなどのスチレン類、N−ビニルカルバゾール、酢酸ビニル、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルカプロラクタムなどのビニル化合物類や、その他にジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、2−エチルチオ−エチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどが使用できる。
また、上記記載のモノマーを用いて得られたマクロモノマーも使用できる。
また、本発明におけるシアノ基含有重合性ポリマーの重合度としては、10量体以上のものを使用することが好ましく、更に好ましくは20量体以上のものである。また、7000量体以下が好ましく、3000量体以下がより好ましく、2000量体以下が更に好ましく、1000量体以下が特に好ましい。
ここに記載されている分子量及び重合度の好ましい範囲は、本発明において用いられるシアノ基含有重合性ポリマー以外の特定重合性化合物に関しても好適な範囲である。
なお、これらの具体例の重量平均分子量は、いずれも、3000〜100000の範囲である。
また、例えば、前記具体例の化合物2−2−19は、以下のモノマーと、p−シアノベンジルアクリレートを、N、N−ジメチルアクリルアミドのような溶媒に溶解させ、アゾイソ酪酸ジメチルのような重合開始剤を用いてラジカル重合を行い、その後、トリエチルアミンのような塩基を用いて脱塩酸を行うことで合成することができる。
使用できる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールモノメチルエーテルの如きアルコール系溶剤、酢酸の如き酸、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンの如きケトン系溶剤、ホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンの如きアミド系溶剤、アセトニトリル、プロピロニトリルの如きニトリル系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチルの如きエステル系溶剤、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートの如きカーボネート系溶剤などが挙げられる。
この中でも、シアノ基含有重合性ポリマーを用いた組成物とする場合には、アミド系、ケトン系、ニトリル系溶剤、カーボネート系溶剤が好ましく、具体的には、アセトン、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトニトリル、プロピオニトリル、N−メチルピロリドン、ジメチルカーボネートが好ましい。
また、シアノ基含有重合性ポリマーを含有する組成物を塗布する場合は、取り扱い安さから沸点が50℃〜150℃の溶剤が好ましい。なお、これらの溶剤は単一で使用してもよいし、混合して使用してもよい。
また、熱、光、湿気、圧力、酸、塩基などにより硬化開始するものとしては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ポリアミドアミン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、N−アミノエチルピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキシスピロ(5,5)ウンデカンアダクト、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、m−キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、アジピン酸ジヒラジド、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ドデシル無水コハク酸、無水クロレンディック酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメート)、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、ポリアゼライン酸無水物、フェノールノボラック、キシリレンノボラック、ビスフェノールAノボラック、トリフェニルメタンノボラック、ビフェニルノボラック、ジシクロペンタジエンフェノールノボラック、テルペンフェノールノボラック、ポリメルカプタン、ポリサルファイド、2,4,6−トリス(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−トリ−2−エチルヘキシル酸塩、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−(2−メチルイミダゾリル−(1))−エチルS−トリアジン、BF3モノエチルアミン錯体、ルイス酸錯体、有機酸ヒドラジド、ジアミノマレオニトリル、メラミン誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアミン塩、アミンイミド化合物、芳香族ジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレニウム塩、ケチミン化合物などが挙げられる。
得られた樹脂膜は、温度サイクル試験や熱経時試験、リフロー試験などで熱耐久性を測定することができ、例えば、熱分解に関しては、200℃環境に1時間曝した場合の質量減少が20%以下であると、十分に熱耐久性を有していると評価できる。
なお、樹脂フィルム上に、特定重合性化合物を含有する液状組成物を塗布し、乾燥させて、特定重合性化合物含有層を形成する場合、塗布と乾燥との間に、20℃〜40℃で0.5時間〜2時間放置させて、残存する溶剤を除去してもよい。
このようにして、樹脂フィルム表面にめっき受容性層を有する本発明のめっき用積層フィルムを得ることができる。この積層フィルムを用いることで、任意の基板表面に転写法によりめっき受容性層を形成することができる。
なお、めっき受容性層表面には保護フィルムを貼付することができる。保護フィルムとしては、前記樹脂フィルムに用いたものと同じ素材のものを用いても、異なった素材のものを用いてもよい。好適に使用されるものとしては、前記樹脂フィルムと同様の、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネートなどの樹脂シートを挙げることができ、また、離型紙など、表面接着性を制御した加工紙、銅箔、アルミ箔のごとき金属箔なども用いることができる。
保護フィルムの厚みとしては2μm〜150μmが一般的であるが5μm〜70μmがより好ましく、10μm〜50μmが更に好ましい。また、保護フィルムの厚みとベースとなる前記樹脂フィルムの厚みはどちらかが他方よりも厚くなってもよい。
保護フィルムにはマット処理、エンボス加工の他、離型処理が施してあってもよい。
密着補助層としては、基板との密着性が良好な樹脂組成物、及び、感光性樹脂組成物により形成される樹脂膜と相互作用を形成し得る活性点を発生させる活性種(化合物)を用いて形成されることが好ましい。なお、樹脂組成物を構成する樹脂が、金属イオン吸着能を有する樹脂膜と相互作用を形成し得る活性点を発生させる部位を有する場合には、活性種(化合物)を別途添加する必要はない。
以下、基材が絶縁樹脂からなり、密着補助層が絶縁樹脂組成物から形成される態様について説明する。
また、これ以外の成分として、密着補助層の強度を高める、また、電気特性を改良するために、無機若しくは有機の粒子を添加してもよい。
絶縁樹脂の具体例としては、例えば、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもまたそれらの混合物でもよく、例えば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シソシアネート系樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルエーテル、ポリエーテルイミド等が挙げられる。
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
具体的には、例えば、加熱時に応力を緩和させることができる、ゴム、SBRラテックスのような物質、膜性改良のためのバインダー、可塑剤、界面活性剤、粘度調整剤などが挙げられる。
また、更にこの密着補助層には、必要に応じて、着色剤、難燃剤、接着性付与剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤を、一種又は二種以上添加してもよい。
この活性点を発生させるためには、何らかのエネルギーを付与すればよく、好ましくは、光(紫外線、可視光線、X線など)、プラズマ(酸素、窒素、二酸化炭素、アルゴンなど)、熱、電気等が用いられる。なお、酸化性の液体(過マンガン酸カリウム溶液)などによって表面を化学的に分解することで活性点を発生させてもよい。
熱重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル(BPO)、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサネート(PBO)、ジ−t−ブチルパーオキシド(PBD)、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(PBI)、n−ブチル4,4,ビス(t−ブチルパーオキシ)バラレート(PHV)などのような過酸化物開始剤、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロパン)、2,2’−アゾビス(2−メチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3−ジメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2−メチルヘキサン)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルペンタン)、2,2’−アゾビス(2,3,3−トリメチルブタン)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−メチルヘキサン)、3,3’−アゾビス(3,4−ジメチルペンタン)、3,3’−アゾビス(3−エチルペンタン)、ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジエチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、ジ−tert−ブチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などのアゾ系開始剤などを使用することができる。
また、光重合開始剤としては、低分子でもよく、高分子でもよく、一般に公知のものが使用される。
基材に含有させる重合開始剤の量は、一般的には、固形分で0.1質量%〜50質量%であることが好ましく、1.0質量%〜30.0質量%であることがより好ましい。
また、光重合開始剤としては、密着性の観点から高分子の光重合開始剤が好ましい。
以下、基材が絶縁樹脂からなり、密着補助層が絶縁樹脂組成物から形成される態様について説明する。
また、これ以外の成分として、密着補助層の強度を高める、また、電気特性を改良するために、無機若しくは有機の粒子を添加してもよい。
絶縁樹脂の具体例としては、例えば、熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもまたそれらの混合物でもよく、例えば、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シソシアネート系樹脂等が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂及び/又はフェノール樹脂を含み、熱可塑性樹脂としてフェノキシ樹脂及び/又はポリエーテルスルフォン(PES)を含むものも誘電特性を改善するために使用される。
具体的には、例えば、加熱時に応力を緩和させることができる、ゴム、SBRラテックスのような物質、膜性改良のためのバインダー、可塑剤、界面活性剤、粘度調整剤などが挙げられる。
また、更にこの密着補助層には、必要に応じて、着色剤、難燃剤、接着性付与剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤を、一種又は二種以上添加してもよい。
活性種の例としては、前述した樹脂フィルム(基材)中に添加される熱重合開始剤、光重合開始剤が挙げられる。ここで、密着補助層に含有させる重合開始剤の量は、固形分で0.1質量%〜50質量%であることが好ましく、1.0質量%〜30質量%であることがより好ましい。
なお、転写法を適用する場合には、めっき受容性層を形成する際に用いられる特定重合性化合物含有層(後述)と、密着補助層との2層構成を有する転写積層体を作製し、ラミネート法によって一度に樹脂フィルム表面に転写してもよい。
具体的には、メタノール、エタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒が好ましい。
また、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、エチレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン等も使用できる。
更に、通常溶剤、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル類、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン、キシレン、ベンゼン、ナフタレン、ヘキサン、シクロヘキサン等の芳香族炭化水素の他、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどを単独又は2種以上組み合わせて使用することができる。
また、組成物の塗布性、作業性、乾燥時間などの観点から組成物の粘度は好ましくは5cps〜5000cps、より好ましくは10cps〜2000cps、更に好ましくは10cps〜1000cpsであることが好ましい。
また、溶剤の除去方法は特に限定されないが、溶媒の蒸発により行なうことが好ましい。溶媒を蒸発させる方法としては、加熱、減圧、通風などの方法が考えられる。中でも、生産効率、取り扱い性の点から加熱して蒸発することが好ましく、通風しつつ加熱して蒸発することが更に好ましい。
例えば、次に述べる仮支持体の片面に塗布液又はワニス状組成物を塗工し、80℃〜200℃で0.5分から10分間加熱乾燥させて溶剤を除去することにより、半硬化状でべたつきのない状態の密着補助層形成用転写フィルムとすることが好ましい。
仮支持体の厚みとしては2μm〜200μmが一般的であるが、5μm〜50μmがより好ましく、10μm〜30μmが更に好ましい。仮支持体が厚すぎると、この密着補助層形成用転写フィルムを用いて実際に転写を行う際にハンドリング性等に問題がでることがある。
上記の如きラミネート条件は、密着補助層を構成する組成物の熱時溶融粘度、厚さと基材の厚みにより異なるが、一般的に圧着温度が70℃〜200℃、圧着圧力が1kgf/cm2〜10kgf/cm2であって、20mmHg以下の減圧下で積層するのが好ましい。
ラミネートで転写する場合には、温度80℃〜250℃が好ましく、更に好ましくは100℃〜200℃が好ましく更に好ましくは110℃〜180℃であることが好ましい。また、かける圧力は0.5MPa〜3MPaが好ましく、更に好ましくは0.7MPa〜2MPaが好ましい。また、圧力をかける時間としては10秒から1時間が好ましく、更に好ましくは15秒から30分が好ましい。また、ラミネートでの密着を向上させるために真空ラミなど、減圧下で行うのが好ましい。また、本発明のめっき用積層フィルムを微細配線の形成に用いる場合には、その素材となるこれらの積フィルムはいずれもクリーンルーム内でラミネートを行うのが好ましい。
また、塗布で密着補助層を設ける場合、密着補助層と前記めっき受容性層を形成する際に用いられる特定重合性化合物含有層(後述)とを2層同時に塗布してもよい。
この塗布には、常法が用いられ、例えば、ブレードコート法、ロッドコート法、スクイズコート法、リバースロールコート法、トランスファコールコート法、スピンコート法、バーコート法、エアーナイフ法、グラビア印刷法、スプレーコート法、ディスペンサー法、ディップ法など公知の塗布方法が挙げられる。また、印刷で行う場合は、通常のグラビア印刷のほか、インクジェット法などの方法で印刷することもできる。また、基材に塗布した後、基材と密着補助層、若しくは密着補助層どうしの接着を防ぐために十分乾燥させることをすることが好ましい。
この硬化処理工程は密着補助層の形成後すぐにおこなってもよく、密着補助層形成後に5分〜10分程度の予備硬化処理を行っておけば、密着補助層形成後に行われる他のすべてのそれぞれの工程を行ったあとに実施してもよい。
上記めっき用積層フィルムを用いて行われる表面金属膜材料の作製方法は、少なくとも以下の(a1)工程〜(a3)工程を有する。
(a1)基板上に、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を含有するめっき受容性層を、前記本発明のめっき用積層フィルムを用いて、転写することで形成する工程、
(a2)該めっき受容性層にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程、
(a3)該めっき触媒又はその前駆体に対してめっきを行う工程。
本工程で用いられる基板は、通常電子基板に使われる、ガラスエポキシ基板、ポリエステル、ポリイミド、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリアラミド、紙、液晶ポリマー等をフィルム状に成形してなるものを用いることができる。
なお、本発明で得られた表面金属膜材料を、例えば、フレキシブルプリント基板の形成に用いる場合には、通常、該フレキシブルプリント基板に用いられるポリイミド、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂フィルムを用いることが好ましい。
なお、基板とめっき受容性層との間に密着補助層を設ける場合には、必ずしも活性種の発生は必要ない。
ここで、(a1)工程は、(a1−1)基材上に、重合開始剤を含有する、又は重合開始可能な官能基を有する重合開始層が形成された基板を作製する工程と、(a1−2)該重合開始層に、めっき受容性層を転写により形成した後、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基、及び重合性基を有するポリマーを該重合開始層に直接化学結合させると、を含むことが好ましいが、この(a1−1)工程は前記した密着補助層を形成する工程であり、(a1−2)工程がエネルギー付与工程である。
本発明のめっき用積層フィルムには、めっき受容性層との化学的結合形成性を向上させる他の手段として、基板表面に活性種(化合物)を含む重合開始層を設けることができる。本発明における重合開始層は、重合性化合物と重合開始剤とを含む層として形成することが好ましい。
本発明における重合開始層は、必要な成分を、溶解可能な溶媒に溶解し、塗布などの方法で基板表面上に設け、加熱又は光照射により硬膜し、形成することができる。
重合開始層に用いられる重合性化合物は、基材との密着性が良好であり、且つ、活性光線照射などのエネルギー付与により表面グラフトポリマーを生成するものであれば特に制限はなく、多官能モノマー等を用いてもよいが、特に好ましくは、分子内に重合性基を有する疎水性ポリマーを用いる態様である。
更には、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエンなどのジエン系単量体又はアリル基含有モノマーを構成単位として含む、スチレン、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリルなどの二元又は多元共重合体;
不飽和ポリエステル、不飽和ポリエポキシド、不飽和ポリアミド、不飽和ポリアクリル、高密度ポリエチレンなどの分子中に炭素−炭素二重結合を有する線状高分子又は3次元高分子類;などが挙げられる。
なお、本明細書では、「アクリル、メタクリル」の双方或いはいずれかを指す場合、「(メタ)アクリル」と表記することがある。
(b)重合開始剤
重合開始層には、エネルギー付与により重合開始能を発現させるための重合開始剤を含有する。ここで用いられる重合開始剤は、例えば、特開2007−154306公報の段落番号〔0043〕から〔0044〕に記載されており、これらに代表される公知の重合開始剤を目的に応じて、適宜選択して用いることができる。中でも、光重合を利用することが製造適性の観点から好適であり、このため、光重合開始剤を用いることが好ましい。
−光カチオン重合開始剤−
光カチオン重合開始剤とは、活性光線又は放射線の照射により酸を発生してカチオン重合を開始する化合物をいい、公知の化合物及びそれらの混合物を適宜に選択して使用することができる。
光ラジカル重合開始剤は、低分子であっても高分子であってもよい。
低分子の光ラジカル重合開始剤としては、具体的には、アセトフェノン類、ヒドロキシアルキルフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのケトン、ベンゾイルベンゾエート、ベンゾイン類、α−アシロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、トリクロロメチルトリアジン及びチオキサントン等の公知のラジカル発生剤を使用することができる。また、通常、光酸発生剤として用いられるスルホニウム塩やヨードニウム塩なども、光照射によりラジカル発生剤として作用するため、本発明ではこれらを用いてもよい。
具体的には、特開2007−154306号公報段落番号〔0045〕に記載されている溶剤を使用することができる。
これらの溶媒は、単独或いは混合して使用することができる。そして塗布溶液中の固形分の濃度は、2質量%〜50質量%が適当である。
本発明においては、おけるエネルギー付与方法としては、例えば、加熱や露光等の輻射線照射を用いることができる。例えば、UVランプ、可視光線などによる光照射、ホットプレートなどでの加熱等が可能である。光源としては、例えば、水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、等がある。放射線としては、電子線、X線、イオンビーム、遠赤外線などがある。またg線、i線、Deep−UV光、高密度エネルギービーム(レーザービーム)も使用される。
一般的に用いられる具体的な態様としては、熱記録ヘッド等による直接画像様記録、赤外線レーザーによる走査露光、キセノン放電灯などの高照度フラッシュ露光や赤外線ランプ露光などが好適に挙げられる。
エネルギー付与に要する時間としては、目的とするグラフトポリマーの生成量及び光源により異なるが、通常、10秒〜5時間の間である。
また、特定重合性化合物として、平均分子量2万以上、重合度200量体以上のポリマーを使用すると、低エネルギーの露光でグラフト重合が容易に進行するため、生成したグラフトポリマーの分解を更に抑制することができる。
なお、めっき受容性層が密着補助層上に形成される場合には、密着補助層とめっき受容性層との総計が上記の範囲であることが好ましい。
この方法では、金属膜を形成しようとする基板、絶縁層、もしくは所定の配線パターンが設けられた回路基板の片面、もしくは両面の表面に、(I)密着補助層を転写法にて付着させ、エネルギーを付与して密着補助層を、前記基板、絶縁層、もしくは所定の配線パターンが設けられた回路基板の片面、もしくは両面の表面に固定する工程、(II)該密着補助層の表面に、めっき受容性層を転写により設ける工程、(III)該めっき受容性層と該密着補助層との間に相互作用を形成させこれらを密着させる工程を実施する。
その後、(a2)該めっき受容性層の高分子化合物にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程、(a3)めっき触媒又はその前駆体を利用してめっきを施し導体層を形成する工程を行い、その後、所望により導体層形成後に加熱処理する工程を、必要に応じて順不同で実施する。
また、もととなる基材、絶縁層、もしくは所定の配線パターンが設けられた回路基板の片面、もしくは両面の表面に直接導体層と相互作用を形成しうるめっき受容性層が相互作用を形成させ密着できる場合は、上記のうち(I)の工程を省略し、(II)の工程を、該もととなる基材、絶縁層、もしくは所定の配線パターンが設けられた回路基板の片面、もしくは両面の表面に、めっき受容性層を転写により設ける工程とし、ここから同様に配線基板を作成してもよい。
また、あらかじめ、密着補助層とめっき受容性層を積層した形の転写フィルムを用いる場合は、上記(I)(II)の工程を同時に行うことができる。
また、めっき受容性層、密着補助層を転写する際に、パターン状にエネルギーを付与してパターン転写すること、あるいは、めっき受容性層、密着補助層の片方をパターン状に転写し、もう片方を全面転写するような方法もとれる。
これらの方法によれば、当初よりめっき受容性層がパターン状に形成されるため、以下に説明する(a2)工程、(a3)工程を行うことで、任意の基材表面に、パターン状の金属膜を形成することができる。
めっき受容性層をパターン化する場合、あらかじめ、仮支持体上で部分的にUV光などを照射することによりパターン潜像を形成し、密着補助層や基板への接着性や反応性を制御することによりパターンを転写させることができる。
たとえば、めっき受容性層を転写させたい部分にはUV光を照射しないようにすることで、その部分は密着補助層や基板への接着性や反応性がのこるが、UV光照射部分は接着性や反応性がなくなるため、後で剥離工程などをいれれば、パターン以外の部分は容易に剥離できる。
このように仮支持体上でパターニングしておき、その後、通常のラミネートなどによる転写工程をとることに仮支持体上でできたパターン潜像を所望の基材表面に転写することができる。
めっき受容性層であれば、更に保護フィルムを剥離して転写させたい基板や密着補助層中に仮接着させたのち、例えばUV光などの活性エネルギーをパターン形成したい部分にのみ照射して転写と反応を同時におこさせることもできる。
また、基板に直接めっき受容性層と反応する活性がない場合には、仮支持体上で密着補助層をなんらかの方法でパターニングしておき、密着補助層をパターン転写したのち、めっき受容性層をパターニングせずにその上に転写させ、エネルギー照射を行い密着補助層のある部分だけに反応をおこさせて両者を密着固定化させた後、剥離すると、相互作用により密着しなかっためっき受容性層を除去することができ、こうしてパターン化されためっき受容性層を形成することができる。
さらに、通常の塗布による層形成と、パターン転写の組み合わせ、例えば密着補助層は塗布によりパターニングせずに形成し、その上にめっき受容性層を仮支持体上でパターン化してから転写することでパターン化しためっき受容性層を形成する、もしくは、密着補助層をパターン転写によってパターン状に形成し、その上に通常の塗布によりめっき受容性層を形成する、というようなことも可能である。
本工程では、(a1)工程において形成されためっき受容性層にめっき触媒又はその前駆体を吸着させる。
本工程においては、めっき触媒液が好適に用いられる。めっき触媒液は、めっき工程に適して選択されためっき触媒又はその前駆体と有機溶剤とを含有する。
まず、めっき触媒について述べる。
本発明において用いられる無電解めっき触媒は、無電解めっき時の活性核となるものであれば、如何なるものも用いることができ、具体的には、ものであり、自己触媒還元反応の触媒能を有する金属(Niよりイオン化傾向の低い無電解めっきできる金属として知られるもの)などが挙げられ、具体的には、Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Coなどが挙げられる。中でも、多座配位可能なものが好ましく、特に、配位可能な官能基の種類数、触媒能の高さから、Pdが特に好ましい。
この無電解めっき触媒は、金属コロイドとして用いてもよい。一般に、金属コロイドは、荷電を持った界面活性剤又は荷電を持った保護剤が存在する溶液中において、金属イオンを還元することにより作製することができる。金属コロイドの荷電は、ここで使用される界面活性剤又は保護剤により調節することができる。
本工程において用いられる無電解めっき触媒前駆体とは、化学反応により無電解めっき触媒となりうるものであれば、特に制限なく使用することができる。主には、上記無電解めっき触媒として挙げた金属の金属イオンが用いられる。無電解めっき触媒前駆体である金属イオンは、還元反応により無電解めっき触媒である0価金属になる。無電解めっき触媒前駆体である金属イオンは、ポリマー層へ付与した後、無電解めっき浴への浸漬前に、別途還元反応により0価金属に変化させて無電解めっき触媒としてもよいし、無電解めっき触媒前駆体のまま無電解めっき浴に浸漬し、無電解めっき浴中の還元剤により金属(無電解めっき触媒)に変化させてもよい。
本発明において、後述する(a3)めっき工程において、めっき触媒を付与しためっき触媒受容性の硬化物層に対して、無電解めっきを行わず直接電気めっきを行うために用いられる触媒としては、0価金属を使用することができる。この0価金属としては、Pd、Ag、Cu、Ni、Al、Fe、Coなどが挙げられ、中でも、多座配位可能なものが好ましく、特に、特に、相互作用性基(シアノ基)に対する吸着(付着)性、触媒能の高さから、Pd、Ag、Cuが好ましい。
本発明におけるめっき触媒液には、有機溶剤を含有する。この有機溶剤を含有することで、前記疎水性硬化物層に対するめっき触媒またはその前駆体金属の浸透性が向上し、硬化物層が有する相互作用性基に効率よくめっき触媒又はその前駆体を吸着させることができる。
本工程でめっき触媒液の調製に用いられる溶剤としては、前記感光性樹脂組成物により形成された硬化物層に浸透しうる溶剤であれば特に制限は無いが、めっき触媒液の主たる溶媒(分散媒)として一般に水が用いられることから、以下に詳述する水溶性の有機溶剤が好ましい。但し、一般的に「非水性」の有機溶剤であっても、水を主成分とする限りは後述する溶剤含有量範囲で溶解する場合は、水溶性の有機溶剤だけに限定されず、「非水性」の有機溶剤も使用することができる。
本発明のめっき用触媒液に使用される水溶性有機溶剤としては、水に1質量%以上溶解する溶剤であれば、特に限定されない。例えば、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、アミン系溶剤、チオール系溶剤、ハロゲン系溶剤などの水溶性の有機溶剤が挙げられる。
エステル系溶剤としては、酢酸エチル、酢酸2−(2−エトキシエトキシ)エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メチルセロソルブアセテート、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、グリコール酸メチル、グリコール酸エチルなどが挙げられる。
アミン系溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド
などが挙げられる。
チオール系溶剤としては、メルカプト酢酸、2−メルカプトエタノールなどが挙げられる。
ハロゲン系溶剤としては、3−ブロモベンジルアルコール、2−クロロエタノール、3−クロロ−1,2−プロパンジオールなどが挙げられる。
その他にも、水溶性有機溶剤として、以下の表に基材の各種有機溶剤を使用することができる。
また、その他の併用可能な溶剤として、ダイアセトンアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコールターシャリーブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、n−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。
なお、上記した例示溶媒に含まれる非水溶性の溶剤については、水への溶解限界までの混入であれば許容される。例えば、ジメチルカーボネートの場合は12.5%まで、トリアセチンの場合は7.2%まで、シクロヘキサノンの場合は9%まで水との混合が可能である。
また、好ましい態様である水溶性有機溶媒の場合、後述する被めっき体への浸透性などの観点から、めっき触媒液全量に対して0.1質量%〜40質量%が好ましく、5質量%〜40質量%がより好ましい。
溶剤の含有量が、上記範囲において、露出した基板領域(硬化物層未形成領域)へのめっき触媒又はその前駆体の浸透や、基板に対する所望されない溶解、侵食が抑制されるにもかかわらず、触媒受容性を有する表面疎水性硬化物層への触媒液の内部への浸透性および吸着性は維持され、表層のみならず、硬化物層の表層付近の内部に至るまでめっき金属が析出するために、基材と金属界面の密着性が良好に維持される。
他の添加剤としては、以下に示すものが挙げられる。
例えば、酸(塩酸、硝酸などの無機酸、酢酸、クエン酸などの有機酸)、膨潤剤(ケトン、アルデヒド、エーテル、エステル類等の有機化合物など)や、界面活性剤(アニオン性、カチオン性、双性、ノニオン性および低分子性または高分子性など)などが挙げられる。
このような吸着を充分に行なわせるという観点からは、溶液や組成物中の金属イオン濃度は、0.01質量%〜50質量%の範囲であることが好ましく、0.1質量%〜30質量%の範囲であることが更に好ましい。また、接触時間としては、1分〜24時間程度であることが好ましく、1分〜1時間程度であることがより好ましい。
このようにして、相互作用性基にめっき触媒又はその前駆体を吸着させた後、めっき受容性層に付着した余分なめっき触媒又はその前駆体を除去するため、めっき触媒液との接触後、基板表面を洗浄することが好ましい。
触媒吸着後の洗浄は、基板表面に付着し、特に相互作用などで吸着していない余分なめっき触媒又はその前駆体を除去するためものであるため、その表面を水など、基板表面に残存してその後の工程に影響を及ぼさない限りにおいて、任意の液体で洗浄すればよいが、付着金属微粒子や金属イオンの除去効率向上の観点からは、前記しためっき触媒液においてめっき触媒又はその前駆体を含まない液、即ち、水を主成分とする溶剤に、有機溶剤を含有する洗浄液を用いることが好ましく、めっき触媒液の調製に用いた水溶性有機溶剤を0.5〜40質量%含有する洗浄液を用いることがより好ましい。
本工程では、めっき受容性層中に吸着された金属イオンを還元した後、めっきを行い、めっき金属膜を形成する。
本工程において行われるめっきの種類は、無電解めっき、電気めっき等が挙げられ、金属イオンが還元されて析出した金属の量、密度により、選択することができる。
中でも、本発明においては、樹脂膜中に有機−無機ハイブリッド構造が形成し易く、めっき金属膜の密着性を向上させることができる点から、無電解めっきを行うことが好ましい。また、所望の膜厚のめっき金属膜を得るために、無電解めっきの後に、更に電気めっきを行うことがより好ましい態様である。
なお、金属イオンの還元に用いられる還元剤としては、特に限定されず、水素化ホウ素ナトリウム(テトラヒドロホウ素酸塩)、ジメチルアミンボランのようなホウ素系還元剤、ホルムアルデヒド、次亜リン酸、ヒドラジンなどが用いられる。
上記のような還元剤は、金属イオンとの関係で適宜選択することができるが、例えば、金属イオンが銀イオンである場合には、テトラヒドロホウ素酸ナトリウム、ホルムアルデヒドが、パラジウムイオンである場合には、ヒドラジン、ホルムアルデヒドが、好適なものとして挙げられる。
また、還元剤の付与量としては、金属イオンに対して、等量以上の過剰量用いるのが好ましく、10倍当量以上であることが更に好ましい。
この還元処理は、還元剤をめっき浴に添加することで、めっき処理と同時に行われてもよい。
この還元処理により、金属イオンが析出して金属粒子が得られる。つまり、還元処理後の樹脂膜中には金属粒子が存在することになる。
無電解めっきとは、めっきとして析出させたい金属イオンを溶かした溶液を用いて、化学反応によって金属を析出させる操作のことをいう。
本工程における無電解めっきは、例えば、金属粒子が存在する樹脂膜を有する基材を、水洗して余分な金属イオンや金属粒子を除去した後、無電解めっき浴に浸漬して行なう。使用される無電解めっき浴としては、後述するような、一般的に知られている無電解めっき浴を使用することができる。
なお、無電解めっき触媒前駆体の還元は、上記のような無電解めっき液を用いる態様とは別に、触媒活性化液(還元液)を準備し、無電解めっき前の別工程として行うことも可能である。触媒活性化液は、無電解めっき触媒前駆体(主に金属イオン)を0価金属に還元できる還元剤を溶解した液で、濃度は0.1質量%〜50質量%、好ましくは1質量%〜30質量%が好適である。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、ヂメチルアミンボランのようなホウ素系還元剤、ホルムアルデヒド、次亜リン酸などの還元剤を使用することが可能である。
即ち、条件1における飽和吸水率が0.01質量%〜0.5質量%の場合、めっき浴の全溶剤中の有機溶剤の含有量は20質量%〜80質量%であることが好ましく、条件1における飽和吸水率が0.5質量%〜5質量%の場合、めっき浴の全溶剤中の有機溶剤の含有量は10質量%〜80質量%であることが好ましく、条件1における飽和吸水率が5質量%〜10質量%の場合、めっき浴の全溶剤中の有機溶剤の含有量は0〜60質量%であることが好ましく、条件1における飽和吸水率が10〜20質量%の場合、めっき浴の全溶剤中の有機溶剤の含有量は0〜45質量%であることが好ましい。
めっき浴に用いられる有機溶剤としては、水に可能な溶媒である必要があり、その点から、アセトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類が好ましく用いられる。
また、上記金属に合わせて最適な還元剤、添加物がある。例えば、銅の無電解めっきの浴は、銅塩としてCuSO4、還元剤としてHCOH、添加剤として銅イオンの安定剤であるEDTAやロッシェル塩などのキレート剤、トリアルカノールアミンなどが含まれている。また、CoNiPの無電解めっきに使用されるめっき浴には、その金属塩として硫酸コバルト、硫酸ニッケル、還元剤として次亜リン酸ナトリウム、錯化剤としてマロン酸ナトリウム、りんご酸ナトリウム、こはく酸ナトリウムが含まれている。また、パラジウムの無電解めっき浴は、金属イオンとして(Pd(NH3)4)Cl2、還元剤としてNH3、H2NNH2、安定化剤としてEDTAが含まれている。これらのめっき浴には、上記成分以外の成分が入っていてもよい。
めっき液は、市販品を用いてもよく、例えば、上村工業(株)製:スルカップPGT、奥野製薬(株)製:ATSアドカッパーIW、などが挙げられる。
内部応力がマイナス側で大きすぎると、金属膜にブツやフクレといった故障が発生しやすい。一方、内部応力がプラス側で大きすぎると金属膜の割れなどの故障が発生しやすくなる。
本発明において、無電解めっき浴の応力を測定する方法としては、どの方法で測定してもよいが、例えば、以下の方法が用いることができる。
即ち、応力計として山本鍍金試験器社製ひずみゲージ式精密応力計を用い、センサーを貼り付けた試験片に、通常基板にめっきする場合と同じ条件でめっきを行い、抵抗変化率を測定することにより、無電解めっき浴の応力を求めることができる。
また、めっき浴への浸漬時間としては、1分〜6時間程度であることが好ましく、1分〜3時間程度であることがより好ましい。
本工程おいては、前述の還元処理において析出した金属粒子が密集して電極としての機能を有する場合、その触媒又はその前駆体が付与された樹脂膜に対して、電気めっきを行うことができる。
また、前述の無電解めっきの後、形成されためっき膜を電極とし、更に、電気めっきを行ってもよい。これにより基板との密着性に優れた無電解めっき膜をベースとして、そこに新たに任意の厚みをもつ金属膜を容易に形成することができる。このように、無電解めっきの後に、電気めっきを行うことで、金属膜を目的に応じた厚みに形成しうるため、本発明の金属膜を種々の応用に適用するのに好適である。
樹脂膜中に存在する金属量は、基材断面を金属顕微鏡にて写真撮影したとき、樹脂膜の最表面から深さ0.5μmまでの領域に占める金属の割合が5面積%〜50面積%であり、樹脂膜と金属界面の算術平均粗さRa(JIS B0633−2001)が0.05μm〜0.5μmである場合に、更に強い密着力が発現される。
このようにビア(貫通孔)を有する基材を用いた両面金属膜付きフィルムを製造するためには、本発明では、(a4)樹脂フィルムにビアを形成する工程と、(a5)該ビアの側面に金属イオン吸着能を有する樹脂膜を形成する工程と、を更に有することが好ましい。
本工程では、樹脂フィルム(基材)にビアを形成する。
このビアの形成には、ドリル加工が一般的に用いられるが、微細加工の際には、レーザ加工等でビア穴を形成する方法を適用することもできる。
本工程に用いるレーザとしては、発振波長が紫外光領域から赤外光領域までのいずれかの波長であっても用いることができる。なお、ここで上記紫外光領域とは50nm〜400nmの範囲の波長領域をいい、赤外光領域とは750nm〜1mmの範囲の波長領域をいう。用い得るレーザとしては、紫外線レーザ、炭酸ガスレーザなどが挙げられる。
但し、後述の(F)工程において、樹脂フィルム(基材)に形成されたビアの側面(内周)に、金属イオン吸着能を有する樹脂膜を形成し、その後、前述の(a2)工程、及び(a3)工程を行うことで、基材の片面にめっき金属膜が形成されるのと同時に、ビアの内部にも密着性に優れた金属膜を形成することができる。この点から、本工程は、樹脂フィルム(基材)単独に対して行うか、基材に前述の(a1)〜(a3)工程により金属膜が形成された後に行うか、基材に金属膜と樹脂膜が形成された後に行うことが好ましい。特に、製造性の観点からは、前述の(a1)〜(a3)工程により金属膜が形成された基材に対し、本工程が行われることが好ましい。
なお、ビアの内部に金属イオン吸着能を有する樹脂膜を設けずとも、めっきによる金属膜を形成することは可能であるが、よりよい密着性を確保するためには、めっき処理の前に、通常行われるコンディショニング処理や触媒付与処理を行うことが好ましい。
デスミアを行わない場合は樹脂フィルム(基材)を溶解、若しくは膨潤させる溶剤で洗浄するのも有効である。
本工程では、前述の(a4)工程で形成されたビアの側面に金属イオン吸着能を有する樹脂膜を形成する。
この工程で形成される金属イオン吸着能を有する樹脂膜は、前述の(a3)工程で形成される金属イオン吸着能を有する樹脂膜と同様であり、好ましい例も同様である。
第1の方法としては、まず、前記(a1)工程、前記(a4)工程、及び前記(a2)工程をこの順に行った後、該(a2)工程で形成されためっき触媒又はその前駆体吸着能を有する樹脂膜上に保護層を設け、その後、ビア部の保護層を除去し、このビアを有する基材を、特定重合性化合物を含有する液状組成物中に浸漬させる。その後、ビアを有する基材を引き上げ、散乱型の露光方式を用い、ビアの側面に対して露光を行うことにより、ビアの側面に金属イオン吸着能を有する樹脂膜を形成することができる。
第2の方法としては、まず、前記(a1)工程、前記(a4)工程、及び前記(a2)工程をこの順に行った後、上記のように保護層を設けずにビアの内部のみに特定重合性化合物を含有する液状組成物を充填させる。その後、過剰液を除去し、次いで、散乱型の露光方式を用い、ビアの側面に対して露光を行うことにより、ビアの側面に金属イオン吸着能を有する樹脂膜を形成することができる。
第4の方法としては、まず、前記(a1)〜(a3)工程、及び前記(s4)工程をこの順に行った後、ビア部以外の基材表面に保護層を設け、上記第1〜第3のいずれかの方法を適用し、特定重合性化合物を含有する液状組成物をビアに接触させ、露光を行うことで、ビアの側面に金属イオン吸着能を有する樹脂膜を形成する。その後、保護層が除去されて、前述の(B)工程へと供されることになる。
本発明において、(a1)〜(a3)工程で形成される金属膜、及び(a4)工程で形成されるめっき金属膜の表面には、保護層が設けられてもよい。
この保護層としては、ドライフィルムレジスト、カバーレイ、ソルダーレジストなどが用いられる。
保護層の厚みは、5μm〜200μmが好ましい。5μm未満ではフィルムが切れやすいため取扱いにくく、一方耐折性を満たすには200μmを越えるフィルムは適さない。特に好ましくは10μm〜50μmである。
このめっき金属膜は、表面平滑性の高い基材に対し優れた密着性を示すものである。そのため、基材の表面凹凸に影響を受けず、密着性に優れた高精細(例えば、ライン/スペースの値が25/25μm以下)な配線を形成することができる。
以上のように、本発明の作製方法によれば、微細なライン/スペースの配線を形成することが可能な金属膜を、簡便に作製することができる。この結果、用途選択性が拡がるといった効果を有するものである。
本発明の表面金属膜材料の作製方法により得られた表面金属膜材料(本発明の表面金属膜材料)は、金属膜を公知の方法にてパターニングすることで配線(金属パターン)とすることができる。
即ち、本工程では、基板表面全体に形成されためっき膜の不要部分をエッチングで取り除くことで、所望の金属パターンを形成することができる。
この金属パターンの形成には、如何なる手法も使用することができ、具体的には一般的に知られているサブトラクティブ法、セミアディティブ法が用いられる。
なお、このサブトラクティブ法が適用される金属膜の膜厚としては、5μm以上であることが好ましく、5μm〜30μmの範囲であることがより好ましい。
なお、このセミアディティブ法が適用される金属膜の膜厚としては、エッチング処理を短時間で行えるように、0.3μm〜3μmの範囲であることが好ましい。
なお、上記の方法により形成された金属パターンに対し、更に、電気めっき、無電解めっきを行ってもよい。
更には、得られた金属パターンを配線に適用する際、該金属パターンの上層にくる電気的絶縁層やソルダーレジストの層との密着性を上げるために、これらの層と化学結合をつくりうる官能基に改質してもよい。
この処理を行うことにより、得られた金属パターンを配線に適用する際、該金属パターンの上層にくる電気的絶縁層やソルダーレジストの層との密着性を上げることができる。 また、配線形成時は粗面化していないため、高精細な配線パターンが形成できる。
また、形成された金属パターンは、表面の酸化を防止するために防錆処理を行うことも可能である。
膜厚25μmのポリイミドフィルムの片面に下記密着補助層を形成した。
[密着補助層の形成]
−ポリイミド前駆体(ポリアミック酸)の合成−
窒素下にてN−メチルピロリドン(30ml)中に4、4’−ジアミノジフェニルエーテル(5.75g:28.7mmol)を溶解させ室温にて約30分間撹拌した。
この溶液に3,3’,4,4’’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(9.25g:28.7mmol)を0℃にて加え5時間撹拌した。反応液を再沈してポリイミド前駆体を得た。GPCによる分子量(Mw)は2.8万であった。また。更に、1H−NMR、FT−IRによりその構造を確認した。
この溶液を、上記ポリイミドフィルム表面に、スピンコータ(300rpmで5秒回転後、1500回転で25秒回転)を用いて塗布した後、100℃で5分間乾燥し、250℃で30分間加熱して固化させ、厚さ1μmの密着補助層を形成した。
この密着補助層が形成された樹脂フィルムの積層体を得た。この密着補助層の表面凹凸(Rz)は0.3μmであった。
−非解離性官能基及び重合性基を有するポリマーAの合成−
下記のようにして、非解離性官能基及び重合性基を有するポリマーAを合成した。
1000mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド35gを入れ、窒素気流下、75℃まで加熱した。そこへ、2−ヒドロキシエチルアクリレート6.60g、2−シアノエチルアクリレート28.4g、V−601(和光純薬製)0.65gのN,N−ジメチルアセトアミド35g溶液を、2.5時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃まで加熱し、更に3時間撹拌した。その後、室温まで、反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、ジターシャリーブチルハイドロキノン0.29g、ジブチルチンジラウレート0.29g、カレンズAOI(昭和電工(株)製)18.56g、N,N−ジメチルアセトアミド19gを加え、55℃、4時間反応を行った。その後、反応液にメタノールを3.6g加え、更に1.5時間反応を行った。反応終了後、酢酸エチル:ヘキサン=1:1で再沈を行い、固形物を取り出し、非解離性官能基及び重合性基を有するポリマーAを32g得た。
非解離性官能基及び重合性基を有するポリマーA:10.5質量部、アセトン73.3質量部、メタノール33.9質量部、及びN,Nジメチルアセトアミド4.8質量部を混合攪拌し、塗布液を調製した。
調製された塗布液を、スピンコートにて前記膜厚25μmのポリイミドフィルムの方面に、厚さ1μmになるように、スピンコート法により塗布し、80℃にて30分乾燥してめっき受容性層を形成し、実施例1のめっき用積層フィルムを得た。
得られためっき用積層フィルムを、40℃90%の条件で1週間保存し、その後、めっき受容性層の転写試験を実施したところ、めっき受容性層に転写ムラは観察されず、このめっき用積層フィルムは保存安定性に優れることがわかった。
転写の方法としてはまず転写フイルムを基板に仮接着したあと、真空ラミネート装置(ニチゴーモートン社製V130)を用いてラミネート時の温度110℃、圧力0.15MPaにて30秒真空ラミネートを実施した。その後、さらに均一性を向上させるために、通常のロールラミネーター(大成ラミネーター社製VA400−3)を用いて、110℃、ラミネートスピード0.5m/分、圧力1.5kgf/cm2の条件で追加ラミネートし、15分後に仮支持体を剥離した。
転写後、後述するエネルギー付与前に、テープ剥離試験をおこなったところ、密着補助層表面のめっき受容性層に剥離は見いだせず、両者の間には、良好な密着が達成されることがわかる。
その後、三永電機製のUV露光機(型番:UVF−502S、ランプ:UXM−501MD)を用い、1.5mW/cm2の照射パワー(ウシオ電機製紫外線積算光量計UIT150−受光センサーUVD−S254で照射パワー測定)にて、660秒間照射させて、ポリイミドフィルムの表面に全面にわたりグラフトポリマーを生成させた。
ここで、以上のようにして得られた樹脂膜(グラフトポリマーからなる樹脂膜)の膜厚は、0.5μmであった。
これにより、基板に結合しためっき受容性のポリマーからなる層を有する基板を得た。
めっき受容性層を有する基板を、硝酸パラジウムの1%水−アセトン混合溶液〔水/アセトン混合比:重量比6/4、以下、触媒液Aと称する〕に、25℃で30分間浸漬した後、水−アセトン混合溶液〔水/アセトン混合比:重量比6/4〕に浸漬して洗浄した。
続いて、1%ジメチルボラン−水/メタノール(水/メタノール=1/3)混合溶液を触媒活性化液(還元液)として用い、この溶液中に、めっき受容性層を有する基板を15分浸漬させた後、水−アセトン混合溶液〔水/アセトン混合比:重量比6/4〕に浸漬し洗浄を行った。
金属イオンを還元して得られた金属粒子を含むめっき受容性層を有する基板に対し、下記組成の無電解めっき浴を用い、60℃で5分間、無電解めっきを行った。得られた無電解銅めっき膜の厚みは0.3μmであった。
・蒸留水 859g
・メタノール 850g
・硫酸銅 18.1g
・エチレンジアミン四酢酸・2ナトリウム塩 54.0g
・ポリオキシエチレングリコール(分子量1000) 0.18g
・2,2’ビピリジル 1.8mg
・10%エチレンジアミン水溶液 7.1g
・37%ホルムアルデヒド水溶液 9.8g
以上の組成のめっき浴のpHを、水酸化ナトリウム及び硫酸で12.5(60℃)に調整した。
続いて、無電解銅めっき膜を給電層として、下記組成の電気銅めっき浴を用い、3A/dm2の条件で、電気めっきを20分間行った。得られた電気銅めっき膜の厚みは18μmであった。
・硫酸銅 38g
・硫酸 95g
・塩酸 1mL
・カッパーグリームPCM(メルテックス(株)製) 3mL
・水 500g
得られためっき金属膜に対して、270℃で30分間加熱し、加熱後の金属パターンに膨れやはがれが発生するかどうかを目視で観察したところ、形成された金属膜には、膨れ、剥がれ等はみられず、過酷な条件下でも、密着性に優れた金属膜が形成されることがわかる。
得られためっき金属膜表面に、金属パターン(配線パターン)として残すべき領域にエッチングレジストを形成し、レジストのない領域のめっき膜を、FeCl3/HClからなるエッチング液により除去した。その後、エッチングレジストを3%NaOH液からなるアルカリ剥離液にて除去し、ライン・アンド・スペース=10μm/10μmの微細配線(金属パターン)を形成した。形成された微細配線を、カラー3Dレーザー顕微鏡VK−9700(キーエンス株式会社製)で観察したところ、厚み18μmの銅微細配線が欠陥なく形成できていることを確認した。
実施例1で得られためっき用積層フィルムにおけるめっき受容性層の表面に、実施例1で得られた密着補助層が形成された積層体を用い、転写法により、密着補助層を形成して実施例2のめっき用積層フィルムを得た。
得られためっき用積層フィルムを、40℃90%の条件で1週間保存し、その後、めっき受容性層の転写試験を実施したところ、基板上に、密着補助層とめっき受容性層とが転写され、転写ムラは観察されなかった。密着補助層を設けた場合でも、めっき用積層フィルムは保存安定性に優れることがわかった。
転写後、後述するエネルギー付与前に、テープ剥離試験をおこなったところ、密着補助層表面のめっき受容性層に剥離は見いだせず、両者の間には、良好な密着が達成されることがわかる。
その後、三永電機製のUV露光機(型番:UVF−502S、ランプ:UXM−501MD)を用い、1.5mW/cm2の照射パワー(ウシオ電機製紫外線積算光量計UIT150−受光センサーUVD−S254で照射パワー測定)にて、660秒間照射させて、ポリイミドフィルムの表面に全面にわたりグラフトポリマーを生成させた。
ここで、以上のようにして得られた樹脂膜(グラフトポリマーからなる樹脂膜)の膜厚は、0.5μmであった。
これにより、めっき受容性層を有する基板を得た。その後、実施例1と同様にして表面金属膜材料を形成し、同様の評価を行ったところ、得られた電気銅めっき膜の厚みは18μmであった。
得られためっき金属膜に対して、270℃で30分間加熱し、加熱後の金属パターンに膨れやはがれが発生するかどうかを目視で観察したところ、形成された金属膜には、膨れ、剥がれ等はみられず、過酷な条件下でも、密着性に優れた金属膜が形成されることがわかる。
Claims (13)
- 樹脂フィルムの一方の面に、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を含有するめっき受容性層を備え、該樹脂フィルム上のめっき受容性層を転写することで基板上に該めっき受容性層を設置し、該めっき受容性層が下記1〜4の条件のうち少なくとも一つ以上満たすめっき用積層フィルム。
条件1:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01〜10質量%
条件2:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05〜20質量%
条件3:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1〜30質量%
条件4:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が50度〜150度 - めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体に、予め、めっき触媒又はその前駆体を相互作用させた該ポリマーまたはポリマー前駆体を含有するめっき受容性層を、樹脂フィルムの一方の面に備え、該めっき受容性層が下記1〜4の条件のうち少なくとも一つ以上満たすめっき用積層フィルム。
条件1:25℃50%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.01〜10質量%
条件2:25℃95%相対湿度環境下における飽和吸水率が0.05〜20質量%
条件3:100℃煮沸水に1時間浸漬した後の吸水率が0.1〜30質量%
条件4:25℃50%相対湿度環境下において、蒸留水5μLを滴下し、15秒静置後の表面接触角が50度〜150度 - 前記重合性基との間に共有結合性の相互作用を形成しうる化合物を含み、前記めっき受容性層と任意の硬質表面との間の密着性を向上しうる密着補助層を、前記めっき受容性層表面に備える請求項1又は請求項2に記載のめっき用積層フィルム。
- 前記めっき受容性層もしくは前記密着補助層の表面に保護フィルムを備える請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のめっき用積層フィルム。
- (a1)基板上に、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を含有するめっき受容性層を、前記請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のめっき用積層フィルムを用いて、転写することで形成する工程と、
(a2)該めっき受容性層にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程と、
(a3)該めっき触媒又はその前駆体に対してめっきを行う工程を有する表面金属膜材料の作製方法。 - 前記(a1)工程が、基板上に、めっき受容性層を転写した後、エネルギーを付与して、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマーと該基板とを化学結合させる工程である請求項5記載の表面金属膜材料の作製方法。
- 前記(a1)工程が、(a1−1)基材上に、重合開始剤を含有する、又は重合開始可能な官能基を有する重合開始層が形成された基板を作製する工程と、(a1−2)該重合開始層に、めっき受容性層を転写により形成した後、めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基、及び重合性基を有するポリマーを該重合開始層に直接化学結合させると、を含むことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の表面金属膜材料の作製方法。
- 前記めっき受容性層の厚みが0.1μm以上50μm以下であり、且つ、めっき受容性層を形成する基板の表面粗さのRaの値よりも厚いことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
- 前記めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体が、該めっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基としてアルキルシアノ基を有する請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
- 前記(a1−2)工程が、基材にめっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する官能基と重合性基とを有するポリマー、もしくは、該ポリマーを形成しうるポリマー前駆体を接触させた後、エネルギー線を照射する方法により実施されられることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
- 前記めっき触媒又はその前駆体が、Cr、Ag、Ti、Zn、Au、Pd、及びCuからなる群より選ばれる金属を含むこと特徴とする請求項5から請求項11のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法。
- 請求項5から請求項12のいずれか1項に記載の表面金属膜材料の作製方法により得られた表面金属膜材料。
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