JP2015056214A - Metal thin film production method and metal thin film - Google Patents

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Satoshi Imahashi
聰 今橋
小木 浩二
Koji Ogi
浩二 小木
万紀 木南
Kazunori Kinami
万紀 木南
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a metal thin film having low resistivity excellent in conductivity by using a metal fine particle dispersion by overheat steam treatment, and to provide a printed circuit board produced by the method.SOLUTION: Provided is a method for producing a metal thin film including a process in which a coating film including a metal fine particle dispersion is formed and then the coating film is subjected to heating treatment by overheat steam while subjected to compression treatment.

Description

本発明は、金属微粒子分散体から導電性に優れる低比抵抗の金属薄膜を製造する方法およびこの方法により製造された金属薄膜に関する。   The present invention relates to a method for producing a low resistivity metal thin film excellent in conductivity from a metal fine particle dispersion, and a metal thin film produced by this method.

印刷による導電層や導電パターンの形成は、導電性粒子を用いた導電性ペーストをスクリーン印刷や凸版印刷に適応することでなされている。スクリーン印刷では、使用する導電性粒子としては粒径が数μm以上のフレーク状金属粒子等が用いられ、回路の厚みを10μm以上にして導電性を確保している。導電回路は近年、急速に高密度化が進んでいる。より高密度な回路の形成を可能にするため、より微細な金属微粒子の開発がなされている。  Formation of a conductive layer or a conductive pattern by printing is performed by applying a conductive paste using conductive particles to screen printing or letterpress printing. In screen printing, flaky metal particles having a particle size of several μm or more are used as the conductive particles to be used, and the thickness of the circuit is 10 μm or more to ensure conductivity. In recent years, the density of conductive circuits has been rapidly increasing. In order to enable the formation of higher density circuits, finer metal fine particles have been developed.

導電性粒子としての金属は、銀、銅、ニッケルが一般的に用いられる。銀は高価であるだけでなく、耐マイグレーション性が悪く、回路に対して微細化の要求が大きくなることに対して、用途により重大な欠陥になりうる。ニッケルは導電性が劣る。銅は酸化されやすく、できた酸化物は導電性が悪い。銅ペースト製造時や保存時あるいは銅ペーストから銅薄膜形成時の加熱処理や、銅薄膜保存時に銅表面に形成される酸化層により、導電性が悪くなる。さらに銅の酸化による弊害は 銅ペースト回路に酸化防止や絶縁のためにカバーフィルムを張り合わせた場合にも起こる。銅表面の酸化層の形成と進行はカバーフィルム接着剤と銅薄層間に、歪を発生し接着力の低下が起こる場合がある。歪の発生は銅ペースト層と基材との間でも発生する。この接着力の低下は150℃以上の温度で長期間保存する時に起こることが多い。  As the metal as the conductive particles, silver, copper, or nickel is generally used. Silver is not only expensive, but also has poor migration resistance, and it can become a serious defect depending on the application, while the demand for miniaturization of the circuit is increased. Nickel has poor conductivity. Copper is easily oxidized and the resulting oxide has poor conductivity. The conductivity deteriorates due to the heat treatment at the time of copper paste production or storage or at the time of copper thin film formation from the copper paste, or the oxide layer formed on the copper surface at the time of copper thin film storage. Furthermore, the negative effects of copper oxidation also occur when a cover film is laminated to the copper paste circuit to prevent oxidation and insulation. The formation and progress of the oxide layer on the copper surface may cause distortion between the cover film adhesive and the copper thin layer, resulting in a decrease in adhesion. Strain is also generated between the copper paste layer and the base material. This decrease in adhesion often occurs when stored at a temperature of 150 ° C. or higher for a long period of time.

銅粒子の酸化による弊害を防止するため、銅ペーストでは種々の検討がなされている。特許文献1では特定の配合比率の金属銅粉、レゾール型フェノール樹脂、アミノ化合物、アミノ基含有カップリング剤および1,2−N−アシル−N−メチレンエチレンジアミン化合物を含有する導電性塗料が開示されており、アミノ化合物が導電性向上剤として働くと共に還元剤としても働き、金属銅粉の酸化を防止して、導電性の維持に寄与するとされている。また特許文献1においては金属銅粉の粒径が1μm未満のものは酸化されやすく、得られる塗膜の導電性が低下するので好ましくないとされている。一方、銅粉の表面を銀で被覆しこれを導電性ペースト用の導電性フィラーとして用いることが試みられており、例えば特許文献2ではキレート化剤溶液に銅粉を分散し、銀イオン溶液、還元剤を順次添加して銅粉表面に銀被膜を析出させることおよびこれを導電性フィラーとする導電性ペーストが開示されている。  In order to prevent harmful effects caused by oxidation of copper particles, various studies have been made on copper paste. Patent Document 1 discloses a conductive paint containing metal copper powder, a resol type phenol resin, an amino compound, an amino group-containing coupling agent, and a 1,2-N-acyl-N-methyleneethylenediamine compound having a specific blending ratio. It is said that the amino compound functions as a conductivity improver and also as a reducing agent, preventing oxidation of the metal copper powder and contributing to maintaining the conductivity. Moreover, in patent document 1, when the particle size of metal copper powder is less than 1 micrometer, it is easy to be oxidized, and since the electroconductivity of the coating film obtained falls, it is considered unpreferable. On the other hand, it has been attempted to coat the surface of the copper powder with silver and use it as a conductive filler for a conductive paste. For example, in Patent Document 2, copper powder is dispersed in a chelating agent solution, a silver ion solution, A conductive paste is disclosed in which a reducing agent is sequentially added to deposit a silver film on the surface of copper powder and this is used as a conductive filler.

金属粒子の粒径を低減することによって、金属粒子間の焼成温度を金属バルクの融点に比べて大幅に下げることができることが知られている。例えば、特許文献3には、粒径1000Å以下の銅微粒子と特定成分を含有する有機溶媒中に分散した金属ペーストを調製し、金属ペースト塗膜を500℃で焼成して金属薄膜を形成する方法が開示されており、この方法により電気配線を形成できるとされている。しかしながら特許文献3に開示されている金属ペーストは銅粉を除き揮発性成分のみで形成されており、焼成後の基材との密着は弱いものである。また焼成温度が高いので、基材の選択肢が大幅に限定される。特許文献4には、超音波を利用して水酸化銅と還元剤から粒径0.1μm以下の銅超微粉末を作る方法が開示されているが、特許文献4実施例においては電子顕微鏡によって銅超微粉末 の平均粒径と形状を確認したにとどまり、実際に導電性ペースト用の導電性フィラーとして有用であったか否かについては開示されていない。銅超微粉末の酸化被膜形成を抑制することについてなんら記載されていないことから、銅超微粉末表面に酸化銅の被膜が形成され、導電性フィラーとしては有用でなかったものと推定される。  It is known that by reducing the particle size of the metal particles, the firing temperature between the metal particles can be significantly reduced compared to the melting point of the metal bulk. For example, Patent Document 3 discloses a method of preparing a metal thin film by preparing a metal paste dispersed in an organic solvent containing copper fine particles having a particle size of 1000 mm or less and a specific component, and firing the metal paste coating film at 500 ° C. Is disclosed, and electrical wiring can be formed by this method. However, the metal paste disclosed in Patent Document 3 is formed of only volatile components except for copper powder, and the adhesion to the base material after firing is weak. Also, since the firing temperature is high, the choice of base material is greatly limited. Patent Document 4 discloses a method of making an ultrafine copper powder having a particle size of 0.1 μm or less from copper hydroxide and a reducing agent using ultrasonic waves. In Example of Patent Document 4, an electron microscope is used. Only the average particle size and shape of the copper ultrafine powder were confirmed, and it was not disclosed whether it was actually useful as a conductive filler for conductive paste. Since there is no description about suppressing the formation of an oxide film of copper ultrafine powder, it is presumed that a copper oxide film was formed on the surface of the copper ultrafine powder and was not useful as a conductive filler.

ナノ粒子に代表される微粒子は、表面積が非常に大きいため、極めて凝集し易く分散困難である。金属微粒子の分散性は、バインダー樹脂や分散剤を金属微粒子 に吸着させることによって改善することができ、微粒子の凝集を防止して保存安定性を高め、分散体の流動性を確保するとの効果が期待できる。しかしながら、金属微粒子が微細化するほど、多量のバインダー樹脂や分散剤が必要になり、バインダー樹脂や分散剤が金属微粒子相互の接触を妨げ、導電性の向上を阻害する傾向となる。このような場合、バインダー樹脂や分散剤を昇華あるいは分解蒸発等により除く操作が必要になることがある。また、焼成によりフィルムやガラス 等の基材との接着性が悪化することが起こりやすい。銅粒子ではこれらの金属粒子に特有な問題のうえに、酸化に起因する問題が加わる。銅粒子の酸化による導電性の悪化は粒子径が小さくなるほど顕著になる。  Fine particles typified by nanoparticles are very easy to aggregate and difficult to disperse because of their very large surface area. The dispersibility of the metal fine particles can be improved by adsorbing the binder resin or dispersant to the metal fine particles, preventing the aggregation of the fine particles, improving the storage stability, and ensuring the fluidity of the dispersion. I can expect. However, as the metal fine particles become finer, a larger amount of binder resin or dispersant is required, and the binder resin or dispersant tends to prevent the metal fine particles from contacting each other and hinder the improvement in conductivity. In such a case, it may be necessary to remove the binder resin or the dispersant by sublimation or decomposition evaporation. In addition, the adhesion to a substrate such as a film or glass is likely to deteriorate due to firing. In addition to the problems peculiar to these metal particles, problems caused by oxidation are added to copper particles. The deterioration of conductivity due to oxidation of copper particles becomes more prominent as the particle diameter becomes smaller.

銅系粒子を含有する導電性ペースト塗膜を還元性雰囲気にて処理する方法が開示されている。例えば、マクロ波表面波プラズマ処理(特許文献5)では、処理できる塗膜の厚みが2μm以下に制限される。また、ギ酸ガス処理(特許文献6)では200℃以下の低温
で処理できるが、ギ酸の毒性や厚い塗膜での処理の困難性が懸念される。
A method for treating a conductive paste coating film containing copper-based particles in a reducing atmosphere is disclosed. For example, in the macro wave surface wave plasma treatment (Patent Document 5), the thickness of the coat that can be treated is limited to 2 μm or less. Further, formic acid gas treatment (Patent Document 6) can be performed at a low temperature of 200 ° C. or lower, but there are concerns about the toxicity of formic acid and the difficulty of treatment with a thick coating film.

高エネルギーのパルス光を照射して、基板の温度を上げずに、酸化銅を含有する塗膜のみを加熱して銅被膜を形成するフォトシンタリング法が開示されている。(たとえば、特許文献7)この方法では、室温で短時間に処理できる長所はあるが、照射装置が高価で、しかも基板を損傷しない条件が狭いという問題がある。   There has been disclosed a photosintering method in which only a coating film containing copper oxide is heated to form a copper coating without irradiating high-energy pulse light and raising the temperature of the substrate. (For example, Patent Document 7) Although this method has the advantage of being able to process at room temperature in a short time, there is a problem that the irradiation apparatus is expensive and the conditions under which the substrate is not damaged are narrow.

さらに、加熱時に加圧して焼成する方法が開示されている。例えば、特許文献8や特許文献9には、導電性微粒子の分散体を熱処理した後、加熱しつつ加圧して導電性膜を形成する方法が開示されている。これらの方法は、コスト的に有利であり、銀粒子では焼結が容易であるが、銅粒子の場合には、加熱加圧時に容易に酸化反応が進み、粒子表面の酸化被膜が焼結を阻害してしまうために、高い導電性を有する膜は得られない。   Furthermore, a method of applying pressure during heating and baking is disclosed. For example, Patent Documents 8 and 9 disclose a method of forming a conductive film by heat-treating a dispersion of conductive fine particles and then applying pressure while heating. These methods are advantageous in terms of cost and are easy to sinter with silver particles, but in the case of copper particles, the oxidation reaction proceeds easily during heating and pressurization, and the oxide film on the particle surface sinters. Therefore, a film having high conductivity cannot be obtained.

特許文献10では、銅粒子を含有する塗膜の直上に遮蔽物を配置して加熱加圧処理をして銅膜を得る方法が開示されている。この方法では、ある程度は外気中の酸素との反応を抑制できるが、限界があり、しかも遮蔽物がリサイクルできなければ、廃棄物の問題が生じる。   Patent Document 10 discloses a method of obtaining a copper film by arranging a shielding object immediately above a coating film containing copper particles and performing a heat and pressure treatment. In this method, the reaction with oxygen in the outside air can be suppressed to some extent, but there is a limit, and if the shield cannot be recycled, a problem of waste arises.

特許文献11には、導電粉に銅を使用した導電性ペーストを基材に塗布した後に過熱水蒸気処理をすることにより、大気中で焼成処理をするよりも低酸素状態で、また、空気よりも比熱容量が大きい水蒸気を使用することで、安全にかつ、短時間に加熱焼成することができるので、塗布した金属薄膜の比抵抗を下げることができるという技術が開示されている。しかも、その中で過熱水蒸気処理前に、加熱加圧処理することが推奨されている。しかし、加熱加圧処理の効果は比較的小さいという問題がある。   In Patent Document 11, by applying a conductive paste using copper as a conductive powder to a base material and then performing a superheated steam treatment, it is in a lower oxygen state than in a firing treatment in the atmosphere, and more than air. By using water vapor having a large specific heat capacity, heat-firing can be performed safely and in a short time, and thus a technique has been disclosed in which the specific resistance of a coated metal thin film can be reduced. In addition, it is recommended that heat and pressure treatment be performed before the superheated steam treatment. However, there is a problem that the effect of the heat and pressure treatment is relatively small.

特開平11−293185号公報JP-A-11-293185 特開平1−119602号公報JP-A-1-119602 特許2561537号公報Japanese Patent No. 2561537 特開2005−23417号公報JP 2005-23417 A 特許5131191号公報Japanese Patent No. 5131191 国際公開2011/034016号International Publication No. 2011/034016 国際公開2006/071419号International Publication No. 2006/071419 特開2005−177710号公報JP 2005-177710 A 特開2008−124446号公報JP 2008-124446 A 特開2010−146734号公報JP 2010-146734 A 特許4853590号公報Japanese Patent No. 485590

本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、過熱水蒸気処理で金属微粒子分散体から導電性に優れる低抵抗率の金属薄膜を製造する方法およびこの方法により製造された金属薄膜を提供することにある。   The present invention has been made against the background of such prior art problems. That is, an object of the present invention is to provide a method for producing a low resistivity metal thin film having excellent conductivity from a metal fine particle dispersion by superheated steam treatment, and a metal thin film produced by this method.

本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、以下の手段により上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち本発明は、以下の構成からなる。
(1)金属微粒子分散体を含有する塗膜を形成し、該塗膜に過熱水蒸気による加熱処理を施しつつ加圧処理を行う工程を含むことを特徴とする金属薄膜の製造方法。
(2)前記金属微粒子分散体に含有される金属微粒子が銅、銅酸化物、銅錯体からなる群より選択されてなる少なくとも1種以上を含有することを特徴とする(1)に記載の製造方法。
(3)過熱水蒸気による加熱処理温度が200℃以上であることを特徴とする(1)〜(2)のいずれかに記載の製造方法。
(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法を含む方法により製造された金属薄膜。
As a result of intensive studies to achieve this object, the present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by the following means, and has reached the present invention. That is, this invention consists of the following structures.
(1) A method for producing a metal thin film, comprising a step of forming a coating film containing a metal fine particle dispersion and subjecting the coating film to a heat treatment with superheated steam while performing a pressure treatment.
(2) The production according to (1), wherein the metal fine particles contained in the metal fine particle dispersion contain at least one selected from the group consisting of copper, copper oxides, and copper complexes. Method.
(3) The manufacturing method according to any one of (1) to (2), wherein the heat treatment temperature with superheated steam is 200 ° C. or higher.
(4) The metal thin film manufactured by the method containing the manufacturing method in any one of (1)-(3).

本発明において、過熱水蒸気処理を施して金属微粒子分散体から金属薄膜を製造する際に、加圧処理を施す工程を含ませることにより、導電性の極めて優れた金属薄膜を得ることができる。 In the present invention, when a metal thin film is produced from a metal fine particle dispersion by performing a superheated steam treatment, a metal thin film having extremely excellent conductivity can be obtained by including a step of applying a pressure treatment.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、金属微粒子分散体を含有する塗膜を形成し、過熱水蒸気によって200℃以上の加熱処理の間に、加圧処理を施す工程を含ませることにより、金属薄膜を製造することを特徴とする。金属微粒子分散体を含有する塗膜を過熱水蒸気で加熱処理すると同時に、加圧処理を行うことで導電性の極めて優れた金属薄膜を得られることを、本願発明者らは見出し本願発明を完成するに至った。前記塗膜は金属微粒子分散液を絶縁基板上に塗布または印刷したものであることが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention is characterized in that a metal thin film is produced by forming a coating film containing a metal fine particle dispersion and including a step of applying a pressure treatment during a heat treatment at 200 ° C. or higher with superheated steam. And The inventors of the present invention have found that a metal thin film having excellent conductivity can be obtained by performing a pressure treatment at the same time that a coating film containing a metal fine particle dispersion is heated with superheated steam, and the present invention is completed. It came to. The coating film is preferably one obtained by applying or printing a metal fine particle dispersion on an insulating substrate.

本発明において、過熱水蒸気によって加熱処理をすることにより処理雰囲気は無酸素状態または低酸素状態となり、銅微粒子のように空気中で酸化が起こりやすい金属微粒子であっても熱処理工程で酸化されることを抑制することができる。その結果、酸化による導電性の悪化が起こり難い。さらに、金属の種類や処理条件によっては微粒子表面の酸化物層の還元が起こり、導電性の向上が見られる場合がある。また、前記塗膜が金属微粒子分散体の塗布または印刷によって形成されたものである場合、過熱水蒸気を用いることにより、金属微粒子に吸着した有機物の脱着を促し、その結果、金属微粒子同士の接触機会を増加させる場合があり、更に導電性が向上する。また、過熱水蒸気は加熱効率が加熱空気や加熱窒素ガスよりも高いため、焼成を短時間および/又は低温で起こさせることができる場合がある。   In the present invention, when the heat treatment is performed with superheated steam, the treatment atmosphere becomes an oxygen-free or low-oxygen state, and even metal fine particles that are likely to be oxidized in the air, such as copper fine particles, are oxidized in the heat treatment step. Can be suppressed. As a result, the deterioration of conductivity due to oxidation hardly occurs. Furthermore, depending on the type of metal and the processing conditions, the oxide layer on the surface of the fine particles may be reduced, and the conductivity may be improved. In addition, when the coating film is formed by applying or printing a metal fine particle dispersion, the superheated steam is used to promote desorption of organic substances adsorbed on the metal fine particles, and as a result, the opportunity for contact between the metal fine particles May be increased, and the conductivity is further improved. In addition, since superheated steam has higher heating efficiency than heated air or heated nitrogen gas, firing may occur in a short time and / or at a low temperature.

本発明においては、金属微粒子分散体を含有する塗膜に過熱水蒸気による加熱処理を施すことによって、金属薄膜を製造する。前記塗膜は金属微粒子分散体を絶縁基板上に塗布または印刷したものであることが好ましい。   In the present invention, a metal thin film is produced by subjecting a coating film containing a metal fine particle dispersion to a heat treatment with superheated steam. The coating film is preferably one obtained by applying or printing a metal fine particle dispersion on an insulating substrate.

本発明の金属微粒子分散体は、金属微粒子を分散質とし、分散媒中に分散させたものであり、必要により金属微粒子に吸着能力のあるバインダー樹脂を含んでもよい。   The metal fine particle dispersion of the present invention is obtained by dispersing metal fine particles as a dispersoid in a dispersion medium, and may contain a binder resin capable of adsorbing the metal fine particles as necessary.

本発明に用いられる金属微粒子の平均粒径は2μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以下、さらに好ましくは0.1μm以下、特に好ましくは0.08μm以下である。平均粒径の測定は、透過電子顕微鏡、電界放射型透過電子顕微鏡、電界放射型走査電子顕微鏡のいずれかにより粒子100個の粒子径を測定して平均値をもとめる方法による。   The average particle size of the metal fine particles used in the present invention is preferably 2 μm or less, more preferably 0.5 μm or less, still more preferably 0.1 μm or less, and particularly preferably 0.08 μm or less. The average particle diameter is measured by measuring the particle diameter of 100 particles using any one of a transmission electron microscope, a field emission transmission electron microscope, and a field emission scanning electron microscope to obtain an average value.

金属微粒子の平均粒径が2μmより大きいと、分散体中での金属微粒子の沈降を生じたり、微細回路の印刷適性が劣ったりする。平均粒径の下限は特に限定されないが、0.01μm以上であることが好ましい。0.01μm未満では金属微粒子の経済性の制限や、安定な分散物を得るためには多量の分散媒を必要とするため、高導電性の金属薄膜を得ることが困難になる場合がある。本発明で用いる金属微粒子は異なる粒径の物を混合して使用してもかまわない。   When the average particle size of the metal fine particles is larger than 2 μm, the metal fine particles are precipitated in the dispersion, or the printability of the fine circuit is deteriorated. Although the minimum of an average particle diameter is not specifically limited, It is preferable that it is 0.01 micrometer or more. If it is less than 0.01 μm, it may be difficult to obtain a highly conductive metal thin film because a large amount of a dispersion medium is required in order to limit the economical efficiency of metal fine particles and to obtain a stable dispersion. The metal fine particles used in the present invention may be used by mixing those having different particle diameters.

本発明で使用する金属微粒子としては、加熱処理によって微粒子間が融着するものでも、融着しないものでも使用可能である。金属の種類としては、銅、ニッケル、コバルト、銀、白金、金、モリブデン、チタン等が挙げられ、特に銅が好ましく、銅微粒子、銅酸化物微粒子、銅錯体微粒子からなる群より選択されてなる少なくとも1種以上を含有する粒子が好ましい。これらの金属微粒子は、市販品を用いてもよいし、公知の方法を用いて調製することも可能である。また、異種の金属を積層した構造のもの、有機物あるいは無機物に金属めっきを施したものでもかまわない。   As the metal fine particles used in the present invention, either fine particles fused by heat treatment or those not fused can be used. Examples of the metal include copper, nickel, cobalt, silver, platinum, gold, molybdenum, and titanium. Copper is particularly preferable, and is selected from the group consisting of copper fine particles, copper oxide fine particles, and copper complex fine particles. Particles containing at least one kind are preferred. These metal fine particles may be a commercially available product or can be prepared using a known method. In addition, a structure in which different kinds of metals are stacked, or an organic or inorganic material plated with metal may be used.

本発明で使用する金属微粒子分散体には還元剤を含有させることができる。還元剤とは金属の酸化物、水酸化物、または塩等の金属化合物を金属に還元する能力を有するものを言う。還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、ヒドラジン類、ホルマリンやアセトアルデヒド等のアルデヒド類、亜硫酸塩類、蟻酸、蓚酸、コハク酸、アスコルビン酸等のカルボン酸類あるいはラクトン類、エタノール、ブタノール、オクタノール等の脂肪族モノアルコール類、ターピネオール等の脂環族モノアルコール類等のモノアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテル類、ジエタノールアミンやモノエタノールアミン等のアルカノールアミン類、ハイドロキノン、レゾルシノール、ブドウ糖、あるいはクエン酸ナトリウム等が挙げられる。還元剤あるいは還元剤分解物の金属薄層への残留は、得られた金属薄層の導電性や絶縁基板との接着性等の特性の悪化を生じることがある。そのため、還元剤は過熱水蒸気処理により蒸発揮散するものが望ましい。また、金属微粒子分散体の塗布層を過熱水蒸気処理する際、還元剤が塗布層に残留していることが望ましい。そのため、還元剤が液状揮発性物質の場合は沸点が150℃以上であることが望ましい。本発明の還元剤としてはアルコール類や多価アルコール類が望ましい。本発明の還元剤は具体的な好ましい例としては、ターピネオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、アスコルビン酸、レゾルシノール等を挙げることができる。   The metal fine particle dispersion used in the present invention may contain a reducing agent. A reducing agent means what has the capability to reduce | restore metal compounds, such as a metal oxide, a hydroxide, or a salt, to a metal. Examples of the reducing agent include sodium borohydride, lithium borohydride, hydrazines, aldehydes such as formalin and acetaldehyde, sulfites, formic acid, succinic acid, carboxylic acids such as succinic acid and ascorbic acid, or lactones, ethanol, Aliphatic monoalcohols such as butanol and octanol, monoalcohols such as alicyclic monoalcohols such as terpineol, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, glycerin and trimethylolpropane, Polyethers such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, alkanolamines such as diethanolamine and monoethanolamine, hydroquinone, resorcinol, glucose, or Sodium citrate, and the like. Residue of the reducing agent or the reducing agent decomposition product on the metal thin layer may cause deterioration of properties such as conductivity of the obtained metal thin layer and adhesion to the insulating substrate. Therefore, it is desirable that the reducing agent is evaporated by superheated steam treatment. In addition, when the coating layer of the metal fine particle dispersion is subjected to the superheated steam treatment, it is desirable that the reducing agent remains in the coating layer. Therefore, when the reducing agent is a liquid volatile substance, the boiling point is desirably 150 ° C. or higher. As the reducing agent of the present invention, alcohols and polyhydric alcohols are desirable. Specific preferred examples of the reducing agent of the present invention include terpineol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, ascorbic acid, resorcinol and the like.

本発明で用いる金属微粒子分散体は、金属微粒子、溶媒、バインダー樹脂から成ることが好ましい。各成分の割合は金属微粒子100重量部に対し、溶剤20〜400重量部、バインダー樹脂3〜15重量部の範囲が好ましい。溶剤20〜50重量部、バインダー樹脂4〜10重量部の範囲がより好ましい。   The metal fine particle dispersion used in the present invention is preferably composed of metal fine particles, a solvent, and a binder resin. The proportion of each component is preferably in the range of 20 to 400 parts by weight of solvent and 3 to 15 parts by weight of binder resin with respect to 100 parts by weight of metal fine particles. The range of 20-50 weight part of solvent and 4-10 weight part of binder resin is more preferable.

本発明で使用される金属微粒子分散体に使用される溶媒は、分散安定化の働きをするバインダー樹脂を用いる場合には、その樹脂を溶解するものから選ばれ、有機化合物であっても水であってもよい。分散媒は、分散体中で金属微粒子を分散させる役割に加えて、分散体の粘度を調整する役割がある。溶媒として好適に用いられる有機溶媒の例として、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素、アミド等が挙げられる。   The solvent used in the metal fine particle dispersion used in the present invention is selected from those that dissolve the resin when a binder resin that functions to stabilize the dispersion is used. There may be. The dispersion medium has a role of adjusting the viscosity of the dispersion in addition to the role of dispersing the metal fine particles in the dispersion. Examples of the organic solvent suitably used as the solvent include alcohol, ether, ketone, ester, aromatic hydrocarbon, amide and the like.

本発明で使用される金属微粒子分散体に使用されるバインダー樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドあるいはアクリル等が挙げられる。樹脂中にエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、イミド結合等を有するものが、金属微粒子分散体の安定性から、好ましい。   Examples of the binder resin used in the metal fine particle dispersion used in the present invention include polyester, polyurethane, polycarbonate, polyether, polyamide, polyamideimide, polyimide, and acrylic. A resin having an ester bond, a urethane bond, an amide bond, an ether bond, an imide bond or the like is preferable from the viewpoint of the stability of the metal fine particle dispersion.

本発明で用いる金属微粒子分散体は、スルフォン酸塩基やカルボン酸塩基等の金属への吸着能力のある官能基を含有するポリマーを含んでいることが好ましい。さらに分散剤を配合してもかまわない。分散剤としてはステアリン酸、オレイン酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩、燐酸エステル、スルフォン酸エステル等が挙げられる。分散剤の使用量はバインダー樹脂の0.1〜10重量%の範囲が好ましく、金属微粒子の分散性や分散体の保存安定性を向上させる効果が発揮される場合がある。   The fine metal particle dispersion used in the present invention preferably contains a polymer containing a functional group capable of adsorbing to a metal such as a sulfonate group or a carboxylate group. Furthermore, you may mix | blend a dispersing agent. Examples of the dispersant include higher fatty acids such as stearic acid, oleic acid, and myristic acid, fatty acid amides, fatty acid metal salts, phosphoric acid esters, and sulfonic acid esters. The amount of the dispersant used is preferably in the range of 0.1 to 10% by weight of the binder resin, and the effect of improving the dispersibility of the metal fine particles and the storage stability of the dispersion may be exhibited.

本発明で用いられる金属微粒子分散体には、必要に応じ、硬化剤を配合しても良い。本発明に使用できる硬化剤としてはフェノール樹脂、アミノ樹脂、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂等が挙げられる。硬化剤の使用量はバインダー樹脂の1〜100重量%の範囲が好ましく、塗膜の密着性や表面硬度を向上させる効果が発揮される場合がある。   A curing agent may be blended in the metal fine particle dispersion used in the present invention, if necessary. Examples of the curing agent that can be used in the present invention include phenol resins, amino resins, isocyanate compounds, and epoxy resins. The amount of the curing agent used is preferably in the range of 1 to 100% by weight of the binder resin, and the effect of improving the adhesion and surface hardness of the coating film may be exhibited.

金属微粒子分散体を得る方法としては、粉体を液体に分散させる一般的な方法を用いることができる。例えば、金属微粒子とバインダー樹脂溶液、必要により追加の溶媒からなる混合物を混合した後、超音波法、ミキサー法、3本ロール法、ボールミル法等で分散を施せばよい。これらの分散手段のうち、複数を組み合わせて分散を行うことも可能である。これらの分散処理は室温で行ってもよく、分散体の粘度を下げるために、加熱して行ってもよい。必要により使用する還元剤は金属微粒子分散体の分散前、分散中、分散後の任意の段階で添加しても良い。   As a method for obtaining the metal fine particle dispersion, a general method for dispersing powder in a liquid can be used. For example, after mixing a mixture of metal fine particles and a binder resin solution and, if necessary, an additional solvent, dispersion may be performed by an ultrasonic method, a mixer method, a three-roll method, a ball mill method, or the like. Of these dispersing means, a plurality of dispersing means can be combined for dispersion. These dispersion treatments may be performed at room temperature, or may be performed by heating in order to reduce the viscosity of the dispersion. If necessary, the reducing agent to be used may be added at any stage before, during or after the dispersion of the fine metal particle dispersion.

金属微粒子分散体を含有する塗膜を形成するには、分散体を絶縁基板に塗布あるいは印刷する場合に用いられる一般的な方法を用いることができる。例えばスクリーン印刷法、ディップコーティング法、スプレー塗布法、スピンコーティング法、ロールコート法、ダイコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法等の方法によって金属微粒子分散体を塗布または印刷し、次いで風乾、加熱あるいは減圧等により分散媒の少なくとも一部を蒸発させることにより、塗膜を形成することができる。塗膜は絶縁基板上に全面に設けられたものでも部分的に設けられたものでもよく、また導電回路等のパターン形成物でもかまわない。   In order to form a coating film containing the metal fine particle dispersion, a general method used when the dispersion is applied or printed on an insulating substrate can be used. For example, the metal fine particle dispersion is applied or printed by a method such as a screen printing method, a dip coating method, a spray coating method, a spin coating method, a roll coating method, a die coating method, an ink jet method, a relief printing method, an intaglio printing method, and then air-dried. The coating film can be formed by evaporating at least a part of the dispersion medium by heating or decompression. The coating film may be provided on the entire surface of the insulating substrate or may be provided partially, or may be a pattern formed product such as a conductive circuit.

本発明の銅薄膜の厚みは、電気抵抗や接着性等の必要特性にあわせて適宜設定することができ、特に限定されない。分散体組成や塗布または印刷の方法により、形成可能な銅薄膜の厚みの範囲は異なるが、0.05〜20μmが好ましく、より好ましくは0.1〜15μm、さらに好ましくは0.2〜10μmである。厚い銅薄膜を得るためには塗膜を厚くする必要があり、溶剤の残留による弊害や塗膜形成速度を低速化する必要が生じる等の経済性の悪化が起こりやすい。一方、塗膜が薄すぎると、ピンホールの発生が顕著になる傾向がある。   The thickness of the copper thin film of the present invention can be appropriately set according to necessary characteristics such as electric resistance and adhesiveness, and is not particularly limited. Although the range of the thickness of the copper thin film that can be formed varies depending on the dispersion composition and the method of coating or printing, it is preferably 0.05 to 20 μm, more preferably 0.1 to 15 μm, still more preferably 0.2 to 10 μm. is there. In order to obtain a thick copper thin film, it is necessary to increase the thickness of the coating film, which is likely to cause economic deterioration such as an adverse effect due to residual solvent and a need to reduce the coating film forming speed. On the other hand, if the coating film is too thin, the occurrence of pinholes tends to be significant.

本発明の銅薄膜の形成に際し、重ね刷りや多層印刷を行なうことが可能である。ここで、重ね刷りとは、同じパターンを多数回重ねて印刷することを指し、これにより銅薄膜の厚さを増すことができ、あるいはアスペクト比(膜厚と線幅の比)の高い銅薄膜を得ることができる。また、多層印刷とは、異なるパターンを重ねて印刷することを指し、これにより層ごとに異なる機能を発揮させることができる。部分的に重ね刷りおよび/または多層印刷を行なうこと、また重ね刷りと多層印刷を複合的に行うことも差し支えない。また、本発明の銅薄膜とは異なる薄膜、例えば絶縁層との多層印刷を行うことも可能である。   In forming the copper thin film of the present invention, it is possible to perform overprinting or multilayer printing. Here, overprinting refers to printing the same pattern a number of times, thereby increasing the thickness of the copper thin film, or a copper thin film having a high aspect ratio (ratio of film thickness to line width). Can be obtained. Multi-layer printing refers to printing different patterns in a superimposed manner, whereby different functions can be exhibited for each layer. Partial overprinting and / or multilayer printing may be performed, and overprinting and multilayer printing may be performed in combination. It is also possible to perform multilayer printing with a thin film different from the copper thin film of the present invention, such as an insulating layer.

本発明において、金属微粒子分散体から形成された塗膜は、好ましくは乾燥処理を行った後に過熱水蒸気による加熱処理を行なう。好ましい乾燥温度は60〜120℃で、乾燥時間は3〜20分である。 塗布後、乾燥処理工程無しで過熱水蒸気処理を行うと、突沸が起こり塗膜の均質性が悪化する場合がある。乾燥処理と過熱蒸気処理は連続して行っても、間に他の処理を挟んで行ってもよい。乾燥処理と過熱水蒸気処理の間に挟む処理としては、例えば塗膜に還元剤を付与する処理を挙げることができる。この場合、塗膜には予め還元剤が含有されていても含有されていなくてもよく、含有されている場合には同種のもの、異種のものおよび同種のものと異種のものの混合物のいずれとすることも可能である。塗膜に還元剤を付与する処理により、塗膜の体積抵抗率の低下、過熱処理温度の低下、過熱処理時間の短縮、といった効果が発揮される場合がある。   In the present invention, the coating film formed from the metal fine particle dispersion is preferably subjected to a heating treatment with superheated steam after a drying treatment. A preferable drying temperature is 60 to 120 ° C., and a drying time is 3 to 20 minutes. When the superheated steam treatment is performed without a drying treatment step after coating, bumping may occur and the uniformity of the coating film may be deteriorated. The drying process and the superheated steam process may be performed continuously or may be performed with another process interposed therebetween. Examples of the process sandwiched between the drying process and the superheated steam process include a process of applying a reducing agent to the coating film. In this case, the coating film may or may not contain a reducing agent in advance, and if it is contained, any of the same type, different type, and a mixture of the same type and different type It is also possible to do. By the treatment of applying a reducing agent to the coating film, effects such as a decrease in volume resistivity of the coating film, a decrease in overheat treatment temperature, and a decrease in overheat treatment time may be exhibited.

金属微粒子分散体を含有する塗膜に過熱水蒸気による加熱処理を行うことによって、本発明の金属薄膜を得ることができる。過熱水蒸気とは、圧力を上げずにさらに飽和水蒸気を加熱して温度を上げた水蒸気のことをいう。過熱水蒸気は温度が150℃以上では放射熱エネルギーが通常の加熱空気と比較して著しく大きくなるため、短時間で物質を加熱することができる。   The metal thin film of the present invention can be obtained by subjecting the coating film containing the metal fine particle dispersion to a heat treatment with superheated steam. Superheated steam refers to steam that has been heated by heating saturated steam without increasing the pressure. Superheated steam can heat a substance in a short time because the radiant heat energy becomes remarkably larger than that of ordinary heated air at a temperature of 150 ° C. or higher.

本発明において、過熱水蒸気としてアルコール化合物を含有する過熱水蒸気を用いることができる。過熱水蒸気に含有させるアルコール化合物はメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等の脂肪族モノアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等の脂肪族ジオールのモノアルキルエーテル、シクロヘキサノール、テルピネオール等の脂環族モノアルコール等のモノアルコール化合物、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール等の脂肪族ジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族ジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール化合物、あるいは酒石酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸等のヒドロキシカルボン酸が挙げられる。これらのうち、メタノール、エタノール、エチレングリコール、プロピレングリコールが好ましい。   In the present invention, superheated steam containing an alcohol compound can be used as superheated steam. Alcohol compounds to be included in superheated steam are aliphatic monoalcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol, monoalkyls of aliphatic diols such as ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether and propylene glycol monomethyl ether Monoalcohol compounds such as ether, cyclohexanol, terpineol, and other alicyclic monoalcohols, aliphatic diols such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, and butanediol, alicyclic diols such as cyclohexanedimethanol, glycerin, and trimethylolpropane And polyhydric alcohol compounds such as pentaerythritol, and hydroxycarboxylic acids such as tartaric acid, hydroxybutyric acid and malic acid. Of these, methanol, ethanol, ethylene glycol, and propylene glycol are preferred.

アルコール化合物を含有する過熱水蒸気を作る方法としては、例えば、水にアルコール化合物を溶解させた溶液の飽和蒸気を加熱する方法、アルコール化合物と水の夫々の飽和蒸気を混合加熱する方法が挙げられる。過熱水蒸気中のアルコール化合物の含有率は化合物の種類により最適範囲は異なるが、0.01〜20重量%の範囲で用いることが好ましい。アルコール化合物の含有率が0.01重量%未満では導電性改善効果が見られず、20重量%を超えるとバインダー樹脂の溶解や分解が顕著に起こることがある。より好ましい範囲は0.1〜5重量%である。   Examples of a method for producing superheated steam containing an alcohol compound include a method of heating saturated steam of a solution in which an alcohol compound is dissolved in water, and a method of mixing and heating each saturated steam of an alcohol compound and water. The content of the alcohol compound in the superheated steam is preferably in the range of 0.01 to 20% by weight, although the optimum range varies depending on the type of compound. When the content of the alcohol compound is less than 0.01% by weight, the effect of improving the conductivity is not observed, and when it exceeds 20% by weight, the binder resin may be significantly dissolved or decomposed. A more preferable range is 0.1 to 5% by weight.

過熱水蒸気処理は金属微粒子分散体を含有する塗膜の焼成処理として施されることが好ましい。焼成処理は金属微粒子の粒径が100nm以下の場合に特に高い効果を発揮する傾向にある。金属微粒子の結晶化度や酸化度等の表面状態により異なるが、いわゆるナノ粒子では表面活性が大きく、一般に知られているバルクの融点よりもはるかに低い温度で融着を始める。なお、本発明において焼成処理とは、金属微粒子の少なくとも一部に融着を生じる加熱処理を指し、バインダー樹脂および分散剤の分解や揮散は必ずしも要しないものとする。   The superheated steam treatment is preferably performed as a baking treatment of the coating film containing the metal fine particle dispersion. The firing treatment tends to exhibit a particularly high effect when the particle size of the metal fine particles is 100 nm or less. Although it varies depending on the surface state such as crystallinity and oxidation degree of the metal fine particles, so-called nanoparticles have a large surface activity and start to be fused at a temperature much lower than the generally known melting point of the bulk. In the present invention, the firing treatment refers to a heat treatment in which at least a part of the metal fine particles is fused, and it is not necessarily required to decompose or volatilize the binder resin and the dispersant.

本発明で用いる過熱水蒸気の温度は200℃以上、特に250℃以上が好ましく、温度上昇とともに、形成する金属薄膜の比抵抗は減少する傾向にある。温度の上限は500℃以下が好ましい。温度の上限は、用いる耐熱性樹脂層やバインダー樹脂の耐熱特性によっても制限される。加熱時間も被処理物の量や特性から選ばれるが、10秒〜30分間が好ましい。過熱水蒸気の温度が低すぎると、低比抵抗の導電層を得ることができない。過熱水蒸気の温度が高すぎると、バインダー樹脂の大半または全てが除去され、金属薄膜と基板の密着性が損なわれることがあり、また、耐熱性樹脂層の劣化が生じる場合があり、注意が必要である。   The temperature of the superheated steam used in the present invention is preferably 200 ° C. or higher, particularly preferably 250 ° C. or higher, and the specific resistance of the formed metal thin film tends to decrease with increasing temperature. The upper limit of the temperature is preferably 500 ° C. or less. The upper limit of the temperature is also limited by the heat resistance characteristics of the heat resistant resin layer and binder resin used. The heating time is also selected from the amount and characteristics of the object to be processed, but is preferably 10 seconds to 30 minutes. If the temperature of the superheated steam is too low, a conductive layer having a low specific resistance cannot be obtained. If the temperature of the superheated steam is too high, most or all of the binder resin is removed, the adhesion between the metal thin film and the substrate may be impaired, and the heat-resistant resin layer may be deteriorated. It is.

過熱水蒸気による加熱処理操作は熱風乾燥における加熱空気による加熱処理操作と同様に取り扱うことができる。空気を過熱水蒸気で完全に置換すると不活性ガスと同様の無酸素状態が得られ、酸化反応を防止できる。金属の種類によっては、微粒子化することによる表面活性の向上により還元反応が起こり、導電性が飛躍的に向上する場合がある。特に銅微粒子では、顕著な導電性の向上が認められ、銅微粒子表面に形成された酸化層の還元が生じているものと考えられる。この還元によると考えられる導電性の向上効果は粒子径の減少により大きくなる傾向がある。銅微粒子等の酸化被膜が形成されやすい金属の微粒子の場合には、過熱水蒸気で処理する部分と処理しない部分をパターン化することにより、導電性部分と絶縁性部分を同一面上にパターン形成できる。   The heat treatment operation with superheated steam can be handled in the same manner as the heat treatment operation with heated air in hot air drying. When air is completely replaced with superheated steam, an oxygen-free state similar to that of an inert gas is obtained, and an oxidation reaction can be prevented. Depending on the type of metal, the reduction of the surface activity due to the formation of fine particles may cause a reduction reaction, and the conductivity may be dramatically improved. In particular, in the case of copper fine particles, a remarkable improvement in conductivity is recognized, and it is considered that reduction of the oxide layer formed on the surface of the copper fine particles occurs. The effect of improving the conductivity considered to be due to this reduction tends to increase as the particle diameter decreases. In the case of metal fine particles, such as copper fine particles, where the oxide film is easily formed, the conductive portion and the insulating portion can be patterned on the same surface by patterning the portion to be treated with superheated steam and the portion not to be treated. .

本発明において、金属塗膜を過熱水蒸気処理の全工程または一部の工程で加圧処理することにより、塗膜中の焼結金属粒子間の空隙がより少なくなり、その結果、より低い比抵抗値を有する優れた導電性の金属薄膜が得られる。加圧方法は、塗膜を安定的に加圧して、金属粒子をより緻密に焼結できれば特に限定されない。加圧方法としては、静水圧を用いた加圧方法、ロール加圧法が挙げられる。また、超音波プレスなど他のエネルギーを伴った加圧方法によっても良い。この中で、ロールツーロール法で製造が可能なロール加圧法が好ましい。これまで高温で加圧する方法として高温用ダブルベルトプレスマシンが市販されている。例えば、特殊高温用ダブルベルトプレスマシン(加熱温度〜400℃、加圧力〜10MPa、三菱化学エンジニアリング社製)が挙げられる。この装置は、上下の金属性無端ベルトの間に被加工品に対して誘導加熱ロールにより高温・高圧で各ベルトの対面方向に押圧するもので、基板(銅箔+特殊フィルム+銅箔)として広く採用されている。   In the present invention, by subjecting the metal coating to pressure treatment in all or part of the superheated steam treatment, there are fewer voids between the sintered metal particles in the coating, resulting in lower specific resistance. An excellent conductive metal thin film having a value can be obtained. The pressurizing method is not particularly limited as long as the coating film can be stably pressed and the metal particles can be sintered more densely. Examples of the pressing method include a pressing method using hydrostatic pressure and a roll pressing method. Further, a pressurizing method with other energy such as an ultrasonic press may be used. Among these, the roll pressurization method which can be manufactured by the roll-to-roll method is preferable. Conventionally, a high temperature double belt press machine is commercially available as a method of pressurizing at a high temperature. For example, a special high temperature double belt press machine (heating temperature to 400 ° C., applied pressure to 10 MPa, manufactured by Mitsubishi Chemical Engineering Co., Ltd.) can be mentioned. This device presses the work piece between the upper and lower metallic endless belts against the belt at high temperature and high pressure by induction heating rolls, as a substrate (copper foil + special film + copper foil) Widely adopted.

本発明の好ましい方法として、過熱水蒸気による加熱炉の両端をエアシャワーで仕切り、金属薄膜塗膜を有する絶縁基材フィルムをロールツーロールで、熱処理炉の入り口に供給して出口から巻き取り、そして、加熱炉内の一部に高温用ダブルベルトプレスマシンのプレス部(金属無端ダブルベルトおよび誘導加熱ロールから成る)を設置する装置を使用する方法を挙げることができる。この方法で、過熱水蒸気による加熱中に加圧処理を行うことができる。金属無端ダブルベルトは0.6〜3mmの肉厚のステンレス板からなり、誘導加熱ロールの材質は母材表面に硬質クロムメッキして硬質化することが望ましい。
印加圧力は、0.1MPa以上とすることが好ましい。0.1MPa未満では、加圧処理の効果が小さい。上記圧力としては、1MPa以上が好ましく、5MPa以上とすることが特に好ましい。すなわち、本発明における加圧処理では、絶縁基板や焼結した金属薄膜が損傷しない範囲で高い圧力を印加することが好ましい。
As a preferred method of the present invention, both ends of a heating furnace with superheated steam are partitioned with an air shower, an insulating base film having a metal thin film coating is supplied roll-to-roll to the entrance of the heat treatment furnace and wound from the outlet, and A method of using a device in which a press part (consisting of a metal endless double belt and an induction heating roll) of a high temperature double belt press machine is installed in a part of the heating furnace can be mentioned. In this way, pressure treatment can be performed during heating with superheated steam. The metal endless double belt is made of a stainless steel plate having a thickness of 0.6 to 3 mm, and the induction heating roll is preferably made hard by plating the surface of the base metal with hard chrome.
The applied pressure is preferably 0.1 MPa or more. If it is less than 0.1 MPa, the effect of the pressure treatment is small. The pressure is preferably 1 MPa or more, particularly preferably 5 MPa or more. That is, in the pressure treatment in the present invention, it is preferable to apply a high pressure within a range that does not damage the insulating substrate and the sintered metal thin film.

本発明において、金属薄膜が銅薄膜の場合には、防錆処理が施すことができる。好ましい防錆処理方法としては、銅薄膜層の表面に銅に対して吸着能力のある有機化合物あるいは無機化合物の吸着層を設ける方法を挙げることができる。ここで、銅薄膜層に含まれる銅粒子が相互に融着していない銅粒子を含有する場合には、前記吸着層は個々の銅微粒子の表面に形成されることが好ましい。また別の好ましい防錆処理方法としては、防水性のある絶縁樹脂層を銅薄膜層上に設ける方法を挙げることができる。銅薄膜層の表面に有機化合物あるいは無機化合物の吸着層を設け、さらに絶縁樹脂層で被覆する方法は、本発明の好ましい実施態様の一例である。   In the present invention, when the metal thin film is a copper thin film, a rust prevention treatment can be performed. As a preferable antirust treatment method, a method of providing an adsorption layer of an organic compound or an inorganic compound capable of adsorbing copper on the surface of the copper thin film layer can be mentioned. Here, when the copper particles contained in the copper thin film layer contain copper particles that are not fused to each other, the adsorption layer is preferably formed on the surface of each copper fine particle. Another preferred rust prevention treatment method is a method of providing a waterproof insulating resin layer on the copper thin film layer. The method of providing an organic compound or inorganic compound adsorption layer on the surface of the copper thin film layer, and further covering with an insulating resin layer is an example of a preferred embodiment of the present invention.

本発明における金属薄膜層、好ましくは銅薄膜層の表面に吸着層を形成できる有機化合物あるいは無機化合物(以下、表面処理剤と称する場合がある)としては、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、テトラゾール等の含窒素複素環化合物、メルカプトプロピオン酸、メルカプト酢酸、チオフェノール、トリアジンジチオール等の含硫黄化合物、オクチルアミン、イソブチルアミン等のアミノ化合物、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロメート処理剤等が挙げられる。表面処理剤を溶解した処理剤に銅薄膜を浸漬する、あるいは処理剤を銅薄膜に塗布することで、吸着層の形成がなされる。表面処理剤層の厚みが増すと導電性の低下や接着加工性の悪化を起こす場合があるので、表面処理層の厚みは0.05μm以下の薄層とすることが望ましい。表面処理剤層を薄層にする方法としては、処理液の濃度を下げる、表面処理剤を溶解する溶剤で余分の表面処理剤を除去する等が挙げられる。   Examples of the organic compound or inorganic compound (hereinafter sometimes referred to as a surface treatment agent) that can form an adsorption layer on the surface of the metal thin film layer, preferably the copper thin film layer in the present invention, include benzotriazole, tolyltriazole, and tetrazole. Nitrogen heterocyclic compounds, sulfur-containing compounds such as mercaptopropionic acid, mercaptoacetic acid, thiophenol and triazinedithiol, amino compounds such as octylamine and isobutylamine, silane coupling agents, titanium coupling agents, chromate treatment agents, etc. . The adsorption layer is formed by immersing the copper thin film in the treatment agent in which the surface treatment agent is dissolved or by applying the treatment agent to the copper thin film. When the thickness of the surface treatment agent layer is increased, the conductivity may be lowered or the adhesive processability may be deteriorated. Therefore, the thickness of the surface treatment layer is preferably a thin layer of 0.05 μm or less. Examples of the method for thinning the surface treatment agent layer include reducing the concentration of the treatment liquid and removing excess surface treatment agent with a solvent that dissolves the surface treatment agent.

本発明における金属薄膜層、好ましくは銅薄膜層上に設ける防水性のある絶縁樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ブチラール樹脂等が挙げられる。これらの樹脂の一種以上で銅薄膜層を被覆することにより防錆効果が発揮できる。防水性のある絶縁樹脂で銅薄膜層を被覆する方法は特に限定されないが、樹脂溶液を銅薄膜層に塗布または印刷し次いで溶媒を揮散させる方法、樹脂フィルムに接着剤を塗布して銅薄膜層に貼り合わせる方法を、好ましい方法として例示することができる。接着剤付きのポリイミドフィルムあるいはポリエステルフィルムを貼り合わせることは、特に好ましい実施態様の例である。絶縁樹脂層の厚みは1〜30μmが望ましい。   Examples of the waterproof insulating resin provided on the metal thin film layer, preferably the copper thin film layer in the present invention include polyester resin, acrylic resin, polyurethane resin, butyral resin and the like. By coating the copper thin film layer with one or more of these resins, the rust prevention effect can be exhibited. The method of coating the copper thin film layer with a waterproof insulating resin is not particularly limited, but the method of coating or printing the resin solution on the copper thin film layer and then stripping off the solvent, applying the adhesive to the resin film and applying the copper thin film layer The method of bonding to can be illustrated as a preferable method. Bonding a polyimide film or a polyester film with an adhesive is an example of a particularly preferred embodiment. The thickness of the insulating resin layer is desirably 1 to 30 μm.

本発明で用いる絶縁基板は有機材料および無機材料のいずれのものであっても良い。絶縁基板に用いられる材料としては、ガラス、セラミックス、ポリイミド系樹脂、四フッ化エチレン樹脂等がある。また電気配線回路基板に通常用いられる、ガラスエポキシ基板、紙エポキシ基板、紙フェノール基板等の複合品も挙げられる。本発明では過熱水蒸気による加熱処理を行うのでこれに耐える耐熱性を有することが必須であり、このため耐熱性に優れるポリイミド系樹脂からなるフィルムあるいはシートやセラミックを絶縁基板として用いることが好ましい。   The insulating substrate used in the present invention may be either an organic material or an inorganic material. Examples of the material used for the insulating substrate include glass, ceramics, polyimide resin, and tetrafluoroethylene resin. Moreover, composite articles, such as a glass epoxy board | substrate, a paper epoxy board | substrate, and a paper phenol board | substrate which are normally used for an electrical wiring circuit board, are also mentioned. In the present invention, since heat treatment with superheated steam is performed, it is essential to have heat resistance that can withstand this. For this reason, it is preferable to use a film, sheet, or ceramic made of a polyimide resin having excellent heat resistance as an insulating substrate.

本発明をさらに詳細に説明するために以下に実施例を挙げるが、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。なお、実施例に記載された測定値は以下の方法によって測定したものである。   In order to describe the present invention in more detail, examples are given below, but the present invention is not limited to the examples. In addition, the measured value described in the Example is measured by the following method.

1.電気抵抗の測定方法
電気抵抗率は、低抵抗率計(商品名:ロレスタ−CP、三菱化学製)および四探針プローブ(NSCPプローブ)を用いた四端子法で測定した。
1. Measurement Method of Electric Resistance The electric resistivity was measured by a four-terminal method using a low resistivity meter (trade name: Loresta CP, manufactured by Mitsubishi Chemical) and a four-probe probe (NSCP probe).

2.密着性の評価方法
ニチバン株式会社製セロテープ(登録商標)「CT405AP−15」の1cm幅のものを使用し、金属薄膜面にその接着テープを5cm長貼り付け、剥がした際に金属薄膜面が損傷を受けているかどうか、目視観察により判断した。金属薄膜に剥がれ、浮き、亀裂等の何らかの損傷が認められた場合には×、損傷が認められなかった場合には○と判定した。
2. Evaluation method of adhesion Using 1cm width of cello tape (registered trademark) “CT405AP-15” manufactured by Nichiban Co., Ltd., and sticking 5cm length of the adhesive tape on the metal thin film surface, the metal thin film surface is damaged when peeled off It was judged by visual observation whether it received or not. When some damage such as peeling, floating and cracking was observed on the metal thin film, it was judged as x, and when no damage was found, it was judged as ○.

実施例における過熱水蒸気による加熱処理および加圧処理は以下の方法によって実施した。
過熱水蒸気の発生装置として蒸気過熱装置(第一高周波工業株式会社製「DHF Super-Hi 10」)を使い、発生した過熱水蒸気を多数のノズルより供給する熱処理炉を用いた。加熱炉の両端はエアシャワーで仕切られ、また熱処理炉内の一部には加熱できる加圧ロール(高温用ダブルベルトプレスマシンのプレス部(ダブルベルトと9本の誘導加熱ロールから成る)を設置した。金属薄膜塗膜を有する絶縁基材フィルムをロールツーロールで、熱処理炉の入り口に供給し、出口から巻き取った。熱処理時間は熱処理炉内の滞留時間とした。過熱水蒸気処理の前後での加圧処理は、上記装置で過熱水蒸気を用いないで、プレス部を窒素ガス雰囲気にして、所定の温度で実施した。
The heat treatment and pressurization treatment with superheated steam in the examples were performed by the following method.
As a superheated steam generator, a steam superheater (“DHF Super-Hi 10” manufactured by Daiichi RF Co., Ltd.) was used, and a heat treatment furnace for supplying the generated superheated steam from a number of nozzles was used. Both ends of the heating furnace are separated by an air shower, and a pressurizing roll that can be heated (part of the double belt press machine for high temperature (consisting of a double belt and nine induction heating rolls) is installed in the heat treatment furnace. An insulating base film having a metal thin film coating was supplied roll-to-roll to the entrance of the heat treatment furnace and wound up from the exit.The heat treatment time was the residence time in the heat treatment furnace. The pressurizing treatment was carried out at a predetermined temperature with the press unit in a nitrogen gas atmosphere without using superheated steam in the above apparatus.

合成例(バインダー樹脂の合成)
下記の配合割合の組成物を撹拌機を付けた4つ口フラスコに入れて撹拌・加熱を行い、常法に従い、共重合ポリエステルを得た。
cis-1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物(HHPA) 80部
1,4-シクロヘキサンジカルボン酸(CHDA) 20部
2−メチルプロパンジオール 100部
得られた共重合ポリエステルの数平均分子量は32461、ガラス転移温度は11℃であった。
Synthesis example (synthesis of binder resin)
A composition having the following blending ratio was put into a four-necked flask equipped with a stirrer and stirred and heated to obtain a copolymerized polyester according to a conventional method.
80 parts of cis-1,2-cyclohexanedicarboxylic anhydride (HHPA)
1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (CHDA) 20 parts
The number average molecular weight of 100 parts of the copolymer polyester obtained by 100 parts of 2-methylpropanediol was 32461, and the glass transition temperature was 11 ° C.

実施例1
下記割合の組成物を3本ロールミルで分散した。さらに、溶剤で希釈してポリイミドフィルム上に乾燥後の厚みが5μmになるように塗布して、120℃で2分熱風乾燥し、銅薄膜積層体を得た。
(組成物)
共重合ポリエステルのn-ブチルカルビトールアセテートの35重量%溶液 1.8部
銅微粒子(RCA−16、平均粒径0.8μm、DOWAエレクトロニクス株式会社製) 20部
エチルカルビトールアセテート 3部
Example 1
The following proportion of the composition was dispersed with a three roll mill. Furthermore, it diluted with the solvent and apply | coated so that the thickness after drying might be set to 5 micrometers, and it dried with hot air at 120 degreeC for 2 minutes, and obtained the copper thin film laminated body.
(Composition)
Co-polyester n-butyl carbitol acetate 35% by weight solution 1.8 parts copper fine particles (RCA-16, average particle size 0.8 μm, DOWA Electronics Co., Ltd.) 20 parts ethyl carbitol acetate 3 parts

続いて、前記過熱水蒸気熱処理加圧装置で銅薄膜積層体を300℃で10分間の過熱水蒸気による焼成処理を行った。その時のロール加圧処理の圧力は5MPaであった。得られた銅薄膜積層体について、比抵抗、密着性を測定し、その値を表1に示した。銅薄膜の比抵抗は十分に低く、密着性も良好であった。   Subsequently, the copper thin film laminate was baked with superheated steam at 300 ° C. for 10 minutes with the superheated steam heat treatment pressure apparatus. The pressure of the roll pressurization process at that time was 5 MPa. About the obtained copper thin film laminated body, specific resistance and adhesiveness were measured and the value was shown in Table 1. The specific resistance of the copper thin film was sufficiently low and the adhesion was good.

実施例2〜3
ロール加圧処理の圧力が5MPaである代わりに、1MPa(実施例2)、10MPa(実施例3)とする以外は実施例1と同様にして、銅薄膜を得た。比抵抗、密着性を表1に示した。銅薄膜の比抵抗は十分に低く、密着性も良好であった。
Examples 2-3
A copper thin film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pressure in the roll pressurizing treatment was 1 MPa (Example 2) and 10 MPa (Example 3) instead of 5 MPa. Specific resistance and adhesion are shown in Table 1. The specific resistance of the copper thin film was sufficiently low and the adhesion was good.

実施例4〜6
焼成温度が300℃の代わりに、200℃(実施例4)、250℃(実施例5)、350℃(実施例6)である以外は実施例1と同様にして、銅薄膜を得た。比抵抗、密着性を表1に示した。
Examples 4-6
A copper thin film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the firing temperature was 200 ° C. (Example 4), 250 ° C. (Example 5), and 350 ° C. (Example 6) instead of 300 ° C. Specific resistance and adhesion are shown in Table 1.

比較例1
ロール加圧処理を実施しない以外は実施例1と同様にして、銅薄膜を得た。比抵抗、密着性を表1に示した。銅薄膜の比抵抗は実施例1に比べて高いことが分かる。
Comparative Example 1
A copper thin film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the roll pressure treatment was not performed. Specific resistance and adhesion are shown in Table 1. It can be seen that the specific resistance of the copper thin film is higher than that of Example 1.

比較例2〜4
焼成温度が300℃の代わりに、150℃(比較例2)、200℃(比較例3)、350℃(比較例4)である以外は比較例1と同様にして、銅薄膜を得た。比抵抗、密着性を表1に示した。加圧処理を実施した場合と比べて、銅薄膜の比抵抗はいずれも高いことが分かる。
Comparative Examples 2-4
A copper thin film was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the firing temperature was 150 ° C. (Comparative Example 2), 200 ° C. (Comparative Example 3), and 350 ° C. (Comparative Example 4) instead of 300 ° C. Specific resistance and adhesion are shown in Table 1. It can be seen that the specific resistance of the copper thin film is high compared to the case where the pressure treatment is performed.

比較例5
実施例1に記載の、塗布して120℃で2分熱風乾燥して得た銅薄膜積層体を、常温で5MPaの加圧処理した後、比較例1と同様に加圧処理をしないで、300℃で10分間の過熱水蒸気による焼成処理を実施して、銅薄膜を得た。比抵抗、密着性を表1に示した。実施例1と比べて、過熱水蒸気処理前での常温の加圧処理は、過熱水蒸気処理中に比べて、銅薄膜の比抵抗に関して効果がないことが分かる。
Comparative Example 5
The copper thin film laminate obtained by applying and drying with hot air at 120 ° C. for 2 minutes as described in Example 1 was subjected to a pressure treatment of 5 MPa at room temperature, and then not subjected to the pressure treatment as in Comparative Example 1, A baking process with superheated steam at 300 ° C. for 10 minutes was performed to obtain a copper thin film. Specific resistance and adhesion are shown in Table 1. Compared with Example 1, it turns out that the pressurization process of the normal temperature before a superheated steam process has no effect regarding the specific resistance of a copper thin film compared with a superheated steam process.

比較例6〜7
比較例1で得られた銅薄膜を、室温(比較例6)または100℃(比較例7)にて加圧処理(窒素中)を実施して、銅薄膜を得た。比抵抗、密着性を表1に示した。実施例1と比べて、過熱水蒸気処理後では、常温または100℃での加圧処理は銅薄膜の比抵抗に関して効果がないことが分かる。
Comparative Examples 6-7
The copper thin film obtained in Comparative Example 1 was subjected to pressure treatment (in nitrogen) at room temperature (Comparative Example 6) or 100 ° C. (Comparative Example 7) to obtain a copper thin film. Specific resistance and adhesion are shown in Table 1. Compared with Example 1, it turns out that the pressurization process at normal temperature or 100 degreeC has no effect regarding the specific resistance of a copper thin film after a superheated steam process.

本発明により、金属微粒子分散体を含有する塗膜から、絶縁基板上に低い比抵抗を有する金属薄膜が得られる。金属/樹脂積層体、電磁シールド金属薄膜等の金属薄膜形成材料、めっき用導電層、金属配線材料、導電材料等としても有用であり、導電性回路、アンテナ、電磁波シールド体、電極等に応用することができる。   According to the present invention, a metal thin film having a low specific resistance on an insulating substrate can be obtained from a coating film containing a metal fine particle dispersion. It is also useful as metal thin film forming materials such as metal / resin laminates, electromagnetic shielding metal thin films, conductive layers for plating, metal wiring materials, conductive materials, etc., and is applied to conductive circuits, antennas, electromagnetic shielding bodies, electrodes, etc. be able to.

Claims (4)

金属微粒子分散体を含有する塗膜を形成し、該塗膜に過熱水蒸気による加熱処理を施しつつ加圧処理を行う工程を含むことを特徴とする金属薄膜の製造方法。   A method for producing a metal thin film, comprising: forming a coating film containing a metal fine particle dispersion, and performing a pressure treatment while subjecting the coating film to a heat treatment with superheated steam. 前記金属微粒子分散体に含有される金属微粒子が銅、銅酸化物、銅錯体からなる群より選択されてなる少なくとも1種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   2. The production method according to claim 1, wherein the metal fine particles contained in the metal fine particle dispersion contains at least one selected from the group consisting of copper, copper oxides, and copper complexes. 過熱水蒸気による加熱処理温度が200℃以上であることを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the heat treatment temperature with superheated steam is 200 ° C. or higher. 請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法を含む方法により製造された金属薄膜。   The metal thin film manufactured by the method containing the manufacturing method in any one of Claims 1-3.
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