JP5188915B2 - 配線形成方法 - Google Patents
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Description
ここで、図8〜図10を用いて、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、およびアディティブ法について、説明する。
なお、図8〜図10には、プリント配線板の断面図を模式的に図示する。
サブトラクティブ法では、まず、図8(a)に示すように、絶縁性基材(絶縁層)200の両面に、銅箔の導体層202を形成して、銅貼積層板204とし、次いで、図8(b)に示すように、銅貼積層板204にスルーホール(ビアホール,貫通孔)206を形成した後、図8(c)に示すように、無電解めっき法または電解めっき法により、導体層202の表面、および、スルーホール206の内壁に、導電性金属層208を形成して、スルーホール206を形成する。
スルーホール206を形成した後は、導体層202上の導電性金属層208表面に、ドライフィルムレジスト(DFR)や液状レジスト等でレジスト層210を形成し、次いで、このレジスト層210に、フォトツール(図示せず)を介して輻射線を照射し、現像することにより、レジスト層210のパターニングを行う。
レジスト層210のパターニングを行った後は、図8(e)に示すように、レジスト層210に被覆されていない導体層202および導電性金属層208をエッチングにより除去し、次いで、図8(f)に示すように、レジスト層210を除去して、プリント配線板を形成する。
導電性金属層208を形成した後に、ドライフィルムレジスト(DFR)や液状レジストによりレジスト層210を形成し、次いで、このレジスト層210にフォトツール(図示せず)を介して輻射線を照射し、現像して、レジスト層210のパターニングを行う。
レジスト層210をパターニングした後、レジスト層210に被覆されていない導電性金属層208をシード層として、図9(e)に示すように、電解メッキ法により導電性金属212を形成し、次いで、図9(f)に示すように、レジスト層210を除去し、更に、図9(g)に示すように、導電性金属212で被覆されていない導電性金属層208を除去して、プリント配線板を形成する。
レジスト層210を形成した後、図10(d)に示すように、レジスト層210に被覆されていない絶縁性基材200上に無電解めっき法で導電性金属層208を形成すると共に、スルーホール206の内壁にも導電性金属層208を形成した後、最終的に、図10(e)に示すように、レジスト層210を除去して、プリント配線板を形成する。
導電微粒子分散インク描画方式は、インクジェット印刷方式を用いて、導電性の微粒子材料を、所望の配線パターンに応じて、直接、基板上にパターンニングすることにより、配線パターンを形成する。
しかしながら、微粒子材料の導電性を発現させるためには、高温下で長時間の焼成処理が必要であるので、配線パターンを形成可能な基板(基板材料)が限定される上に、ランニングコストが高く、さらに、高温処理のための装置の大型化も避けられない。
現象論としては、電気化学反応により、陽極の金属がイオンとして溶解し、溶出され、その金属イオンが陰極側に至り、ここで電子を享受して、陰極側から電極上に、デンドライト状に還元析出することでマイグレーションが生じる。
なお、導体に使用する金属としては、Ag(銀)、Pb(鉛)、Cu(銅)、Sn(スズ)、Au(金)の順にマイグレーションを発生し易い。Ag(銀)を使用した場合、特にマイグレーションを生じやすいのは、Ag(銀)表面を覆う不動体が形成されないことやハロゲン化銀などの生成により溶解し易いことがあげられる。
また、多種多様な基板に対し、低コストで、導電性が高く、高品質な配線パターンを形成することができる配線形成方法を提供することにある。
また、第2の発明においては、前記受容層付基材は、基材上に、受容層パターンの画像データに基づいて、受容層形成材料を含む機能液をインクジェット方式により塗布して前記受容層パターンが形成することにより作製されたものであり、前記金属コロイド溶液は、作製された前記受容層付基材の前記受容層パターン上に塗布されるものであるのが好ましい。
また、第3の発明においては、前記受容層付基材は、基材上に、受容層パターンの画像データに基づいて、受容層形成材料を含む機能液をインクジェット方式により塗布して前記受容層パターンが形成することにより作製されたものであり、前記金属コロイド溶液は、作製された前記受容層付基材の前記受容層パターン上に塗布されるものであるのが好ましい。
また、配線形成された基板上にマイグレーション防止処理を行うため、マイグレーションの発生を防止することができる。
受容層12の形成方法としては、図1(a)に示すような基材10の表面に、受容層を有するように形成する(図1(b))。金属コロイド溶液の塗布に先立ち、予め基板全面に受容層を形成すればよい。ここで、受容層12は、マイグレーション発生の原因となるため、マイグレーション防止の観点からは、受容層材料を含む機能液をインクジェット方式により、導電性パターン(配線)を形成する部分のみ塗布するのが好ましい。
なお、上記受容層12の形成方法については、後でさらに詳細に説明する。
導電性金属部14の形成方法としては、特に限定はしないが、導電性パターンの画像データに基いて、金属コロイド溶液を前記インクジェット方式により吐出して描画して形成するのが好ましい。
前記インクジェット方式は、サーマル方式、ピエゾ方式のいずれも使用可能である。ただ、前者の場合、金属コロイド溶液は水性媒体を含むものを用いることが好ましい。
乾燥方法の具体例としては、金属コロイド溶液の溶媒沸点が高い場合、溶媒乾燥に数時間を要するため、温風乾燥や伝熱乾燥といった方法で強制乾燥させればよい。強制乾燥としては、熱効率の点から、温風乾燥よりも、ホットプレートによる伝熱乾燥、若しくは恒温槽による乾燥が好ましい。また、強制乾燥の温度は、低抵抗化の点から、受容層付基材の耐熱温度以下で、できる限り高温で乾燥させることが好ましい。
なお、導電性金属部14については、後に詳述する。
上記マイグレーション防止処理は、金コロイド溶液の乾燥前でも後でもよいが、乾燥前に処理を行う場合、金属コロイド溶液の溶媒が、受容層12中に残存するおそれがあるため、乾燥後に処理を行うのが好ましい。また、マイグレーションの原因となる受容層中の水分を減らすため、低湿度雰囲気中で処理を行うのが好ましい。
図1(d)に示すように、導電性パターンが形成された受容層付基材上に、マイグレーション防止溶液として、絶縁性樹脂を塗布して、受容層12に含浸させた後、硬化処理を施す。
上記処理により形成された絶縁性樹脂部16は、受容層12中における水分の抽出を防ぎ、マイグレーションの発生を防止することができる。
なお、硬化処理の簡便さの点から、マイグレーション防止溶液として、少なくとも1個以上の官能基を有し、熱重合開始剤に熱を加えることで発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い、架橋構造を形成するモノマーやオリゴマーからなる熱硬化性樹脂や、光重合開始剤に光を照射することで発生するイオンまたはラジカルによりイオン重合、ラジカル重合を行い、架橋構造を形成するモノマーやオリゴマーからなる光硬化性樹脂を用いるのが好ましい。
また、上記絶縁性樹脂としては、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等の高分子材料があげられる。
ここで、前記マイグレーション防止溶液は、マイグレーション防止の観点から、基材10上に、受容層12及び導電性金属部14が形成された全表面に塗布することが好ましい。
また、一方、前記マイグレーション防止溶液の使用量を減らす観点からは、インクジェット方式により、少なくとも配線間の受容層12上に塗布することが好ましい。
以上の方法により、本発明の配線基板を形成することができる。
また、ここでも、説明を簡潔にするために、図1で示した実施例と異なる部分のみを詳しく説明し、同様の部材には、同様の番号を付し、同様の方法で形成するものとし、同様の処理についても詳述しない。
なお、図2は、本発明の配線形成方法の別の一実施例を示す図である。
ついで、図2(c)に示すように、受容層12上に、金属コロイド溶液を塗布し、導電性金属部14を形成する。
マイグレーション防止処理は、図2(d)に示すように、導電性パターンが形成された受容層付基材上および導電性パターン(導電性金属部14)間に、マイグレーション防止溶液として、絶縁性樹脂を塗布して、受容層12に含浸させた後、硬化処理を施す。このように、絶縁性樹脂を塗布すれば、受容層中に水分が抽出されず、また導電性金属部14の金属がイオン化されて溶出するのを防止することができるため、好ましい。
ここで、説明を簡潔にするため、図1および2で示した実施例と異なる部分のみを詳しく説明し、同様の部材には、同様の番号を付し、同様の方法で形成するものとし、同様の処理については詳述しない。
ついで、図3(c)に示すように、受容層12上に、金属コロイド溶液を塗布し、導電性金属部14を形成する。
なお、溶媒可溶型フッ素系樹脂は特に好ましく、その市販品としては、旭硝子(株)製サイトップ、(株)エヌアイマテリアル製INT−340VC等が挙げられ、それらは、インクジェット方式の吐出適性にあわせて希釈して用いることが望ましい。
以上の方法により、本発明の配線基板を形成することができる。
また、ここでも、説明を簡潔にするために、図1、図2および図3で示した実施例と異なる部分のみを詳しく説明し、同様の部材には、同様の番号を付し、同様の方法で形成するものとし、同様の処理についても詳述しない。
なお、図4は、本発明の配線形成方法の別の一実施例を示す図である。
ついで、図4(c)に示すように、受容層12上に、金属コロイド溶液として銀を塗布し、導電性金属部14を形成する。
上記に示すように、受容層12上に、導電性金属部14を形成した場合、導電性金属部14との密着性を向上させることができ、また、受容層12上の金属コロイド溶液の濡れ広がりが抑制されるため、描画パターンの細線化を可能にすることができる。
また、さらに、金属コロイド溶液の溶媒が受容層12に吸収され、金属コロイドが受容層表面に留まるため、金属コロイド溶液を多層描画することにより、導電性金属部14を高膜厚化することができる。
上記マイグレーション防止処理は、図4(d)に示すように、フルオロアルキルアミンを少なくとも銀配線上に塗布し熱処理することにより、銀配線自体を撥水化する撥水処理部18を形成する。アミノ基により銀粒子上に錯体を形成し、銀原子が水に溶出することを効果的に抑止できるからである。
以上の方法により、本発明の配線基板を形成することができる。
また、ここでも、説明を簡潔にするために、図1〜4で示した実施例と異なる部分のみを詳しく説明し、同様の部材には、同様の番号を付し、同様の方法で形成するものとし、同様の処理についても詳述しない。
なお、図5は、本発明の配線形成方法の別の一実施例を示す図である。
ついで、図5(c)に示すように、受容層12上に、金属コロイド溶液を塗布し、導電性金属部14を形成する。
上記受容層12の除去方法としては、例えば、レーザーアブレーションによる除去加工が例示できる。
以上の方法により、本発明の配線基板を形成することができる。
また、ここでも、説明を簡潔にするために、図1〜5で示した実施例と異なる部分のみを詳しく説明し、同様の部材には、同様の番号を付し、同様の方法で形成するものとし、同様の処理についても詳述しない。
なお、図6は、本発明の配線形成方法の別の一実施例を示す図である。
ついで、受容層12上に、導電性材料として一般的に用いられ、マイグレーションが生じやすいAg(銀)とマイグレーション防止性を有する金属とを合金化した金属コロイド溶液とからなるマイグレーション防止材料を塗布し、導電性パターンを形成する。
ここで、導電性材料として一般的に用いられ、マイグレーションが生じやすいAg(銀)とマイグレーション防止性を有する金属とを合金化した金属コロイド溶液を用いて、図6(c1)に示すように、導電性パターンを形成するマイグレーション防止処理を行い、受容層12上に、導電性パターンである合金化処理部20を形成する。
マイグレーション防止材料としては、例えば、Ag−Pd系やAg−Cu系が例示され、これら合金化材料により、マイグレーションが抑止できる。
上記メッキ被覆部22を形成する材料としては、AuやCuが好ましく例示される。
以上の方法により、本発明の配線基板を形成することができる。
なお、本発明により形成されるPDP用電磁波シールドフィルム(導電性金属部)の表面抵抗値は、10Ω/□以下であることが好ましく、さらに、PDP用の透光性電磁波シールド材料に利用する場合は、2.5Ω/□以下、PDPを用いた民生用プラズマテレビに利用する場合は、1.5Ω/□以下であることが好ましく、更に望ましくは、0.5Ω/□以下であることが好ましい。
本発明におけるプラスチックフィルムおよびプラスチック板は、単層で用いることもできるが、2層以上を組み合わせた多層フィルムとして用いることも可能である。
また、アルミなどの金属基材の表面を絶縁処理したものを用いることもできる。
本発明の受容層12は、「カチオン変性された自己乳化性高分子」を含む。この「カチオン変性された自己乳化性高分子」とは、乳化剤もしくは界面活性剤を用いることなく、或いは用いるとしてもごく少量の添加で、水系分散媒体中に自然に安定した乳化分散物となり得る高分子化合物を意味する。定量的には、上記「カチオン変性された自己乳化性高分子」とは、室温25℃で水系分散媒体に対して0.5質量%以上の濃度で安定して乳化分散性を有する高分子物質を表し、該濃度としては1質量%以上であることが好ましく、特に3質量%以上であることがより好ましい。
上記ジオール化合物の具体例としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2,2−ジメチルー1,3−プロパンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、3,3−ジメチルー1,2−ブタンジオール、2−エチル−2−メチルー1,3−プロパンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチルー2,4−ペンタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、1,7−ヘプタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,8−オクタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ハイドロキノン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール(平均分子量=200,300,400,600,1000,1500,4000)、ポリプロピレングリコール(平均分子量=200,400,1000)、ポリエステルポリオール、4,4'―ジヒドロキシ−ジフェニル−2,2−プロパン、4,4'―ジヒドロキシフェニルスルホン等が挙げられる。
カチオン性基含有ポリウレタンは、例えば、ポリウレタンの合成の際、前記のごときジオールにカチオン性基を導入したものを使用することによって得られる。また4級アンモニウム塩の場合は、三級アミノ基を含有するポリウレタンを四級化剤で四級化してもよい。
上記ジカルボン酸化合物としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ジメチルマロン酸、アジピン酸、ピメリン酸、α,α−ジメチルコハク酸、アセトンジカルボン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、2−ブチルテレフタル酸、テトラクロロテレフタル酸、アセチレンジカルボン酸、ポリ(エチレンテレフタレート)ジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ω−ポリ(エチレンオキシド)ジカルボン酸、p−キシリレンジカルボン酸等が挙げられる。
上記の自己乳化性高分子を水系溶媒と混合して、必要に応じて添加剤を混合し、該混合液を分散機を用いて細粒化することで、平均粒子径0.05μm以下の水分散液を得ることができる。該水分散液を得るために用いる分散機としては、高速回転分散機、媒体撹拌型分散機(ボールミル、サンドミル、ビーズミルなど)、超音波分散機、コロイドミル分散機、高圧分散機等従来公知の各種の分散機を使用することができるが、形成されるダマ状微粒子の分散を効率的に行うという観点から、媒体撹拌型分散機、コロイドミル分散機又は高圧分散機が好ましい。
本発明に係る受容層12は、無機微粒子を含有する。
上記無機微粒子としては、例えば、シリカ微粒子、コロイダルシリカ、二酸化チタン、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、ゼオライト、カオリナイト、ハロイサイト、雲母、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、ベーマイト、擬ベーマイト等を挙げることができる。中でも、シリカ微粒子が好ましい。
また、無機微粒子のBET法による比表面積は200m2/g以上が好ましく、250m2/g以上がさらに好ましく、380m2/g以上が特に好ましい。無機微粒子の比表面積が200以上m2/gであると、受容層12の透明性を高く保つことが可能である。
本発明においては、上記乾式法で得られる気相法シリカ微粒子(無水シリカ)が好ましく、さらに微粒子表面におけるシラノール基の密度が2〜3個/nm2であるシリカ微粒子が好ましい。
本発明に最も好ましく用いられる無機微粒子は、BET法による比表面積が200m2/g以上の気相法シリカである。
本発明に用いられるポリビニルアルコールは、鹸化度が92〜98mol%のものである(以下「本発明のポリビニルアルコール」と称することがある。)。ポリビニルアルコールの鹸化度が92mol%より低いと、塗布液(受容層材料を含む機能液)の粘度が高く塗布の安定性が低下する。一方、98mol%を超えると、インク(金属コロイド溶液)溶媒吸収性が低下し好ましくない。より好ましくは、93〜97mol%である。
本発明のポリビニルアルコールの重合度は、1500〜3600が好ましく、より好ましくは、2000〜3500である。重合度が1500より小さいと受容層12のひび割れが起こる。4000より大きいと塗布液(受容層材料を含む機能液)の粘度が高く好ましくない。
本発明のポリビニルアルコールと上述した水溶性樹脂とを併用する場合の本発明のポリビニルアルコールと上記水溶性樹脂との合計量に対する本発明のポリビニルアルコールの割合は1〜30質量%が好ましく、3〜20質量%がさらに好ましく、6〜12質量%が特に好ましい。
インクジェット記録媒体(受容層付基材)において、上述のようにして得られた多孔質の受容層12は、毛細管現象によって急速にインク(金属コロイド溶液)溶媒を吸収し、インク(金属コロイド溶液)滲みのない真円性の良好なドットを形成することができる。
無機微粒子(好ましくはシリカ微粒子;x)と本発明のポリビニルアルコール(上記水溶性樹脂を併用する場合には本発明のポリビニルアルコールと上記水溶性樹脂との合計量)(y)との含有比〔PB比(x/y)、本発明のポリビニルアルコール1質量部に対する無機微粒子の質量〕は、受容層12の膜構造にも大きな影響を与える。即ち、PB比が大きくなると、空隙率や細孔容積、表面積(単位質量当り)が大きくなる。具体的には、上記PB比(x/y)としては、該PB比が大き過ぎることに起因する、膜強度の低下や乾燥時のひび割れを防止し、且つ該PB比が小さ過ぎることによって、該空隙が樹脂によって塞がれ易くなり、空隙率が減少することでインク(金属コロイド溶液)溶媒吸収性が低下するのを防止する観点から、1.5/1〜10/1が好ましい。
本発明に係る受容層12は架橋剤を含む。本発明に係る受容層12は、該架橋剤による本発明のポリビニルアルコール及び必要に応じて用いられる水溶性樹脂の架橋反応によって硬化された多孔質層である態様が好ましい。
例えば、ホルムアルデヒド、グリオキザール、グルタールアルデヒド等のアルデヒド系化合物;ジアセチル、シクロペンタンジオン等のケトン系化合物;ビス(2−クロロエチル尿素)−2−ヒドロキシ−4,6−ジクロロ−1,3,5−トリアジン、2,4−ジクロロ−6−S−トリアジン・ナトリウム塩等の活性ハロゲン化合物;ジビニルスルホン酸、1,3−ビニルスルホニル−2−プロパノール、N,N'−エチレンビス(ビニルスルホニルアセタミド)、1,3,5−トリアクリロイル−ヘキサヒドロ−S−トリアジン等の活性ビニル化合物;ジメチロ−ル尿素、メチロールジメチルヒダントイン等のN−メチロール化合物;メラミン樹脂(例えば、メチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン);エポキシ樹脂;
本発明に係る受容層12は水溶性アルミニウム化合物を含む。水溶性アルミニウム化合物を用いることにより形成された導電性パターンの耐水性及び耐経時にじみの向上を図ることができる。また、水酸化アルミニウム化合物を用いることにより、導電性パターンの焼結温度を下げることができる。このメカニズムは定かではないが、水溶性アルミニウム酸化物が、金属コロイド粒子分散剤と相互作用し、分散材の金属コロイド粒子への吸着平衡がくずれ、分散剤が粒子から離脱するためと考えられる。
水溶性アルミニウム化合物としては、例えば無機塩としては塩化アルミニウムまたはその水和物、硫酸アルミニウムまたはその水和物、アンモニウムミョウバン等が知られている。さらに、無機系の含アルミニウムカチオンポリマーである塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物がある。これらの中でも、塩基性ポリ水酸化アルミニウム化合物が好ましい。
〔Al(OH)3〕nAlCl3 1<n<2 式2
Aln(OH)m Cl(3n-m) 0<m<3n、 5<m<8 式3
本発明に係る受容層12はジルコニウム化合物を含む。ジルコニウム化合物を用いることにより耐水性向上効果が得られる。
本発明に用いられるジルコニウム化合物としては、特に限定されず、種々の化合物が使用できるが、例えば、酢酸ジルコニル、塩化ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、ヒドロキシ塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、塩基性炭酸ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウム・カリウム、硫酸ジルコニウム、フッ化ジルコニウム化合物等が挙げられる。 特に酢酸ジルコニルが好ましい。
具体的には、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、ギ酸カルシウム、硫酸カルシウム、酢酸バリウム、硫酸バリウム、リン酸バリウム、塩化マンガン、酢酸マンガン、ギ酸マンガンニ水和物、硫酸マンガンアンモニウム六水和物、塩化第二銅、塩化アンモニウム銅(II)ニ水和物、硫酸銅、塩化コバルト、チオシアン酸コバルト、硫酸コバルト、硫酸ニッケル六水和物、塩化ニッケル六水和物、酢酸ニッケル四水和物、硫酸ニッケルアンモニウム六水和物、アミド硫酸ニッケル四水和物、臭化第一鉄、塩化第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、臭化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛六水和物、硫酸亜鉛、酢酸クロム、硫酸クロム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム六水和物、クエン酸マグネシウム九水和物、りんタングステン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムタングステン、12タングストりん酸n水和物、12タングストけい酸26水和物、塩化モリブデン、12モリブドりん酸n水和物等が挙げられる。
本発明の受容層12は、必要に応じて下記成分を含有させて構成される。
上記紫外線吸収剤としては、桂皮酸誘導体、ベンゾフェノン誘導体、ベンゾトリアゾリルフェノール誘導体等が挙げられる。例えば、α−シアノ−フェニル桂皮酸ブチル、o−ベンゾトリアゾールフェノール、o−ベンゾトリアゾール−p−クロロフェノール、o−ベンゾトリアゾール−2,4−ジ−t−ブチルフェノール、o−ベンゾトリアゾール−2,4−ジ−t−オクチルフェノール等が挙げられる。ヒンダートフェノール化合物も紫外線吸収剤として使用でき、具体的には少なくとも2位又は6位の内、1ヵ所以上が分岐アルキル基で置換されたフェノール誘導体が好ましい。
また、無機微粒子の分散性を高める目的で、各種無機塩類、pH調整剤として酸やアルカリ等を含んでいてもよい。
さらに、表面の摩擦帯電や剥離帯電を抑制する目的で、電子導電性を持つ金属酸化物微粒子を、表面の摩擦特性を低減する目的で各種のマット剤を、配線板としての電気特性を損なわない範囲で含んでいてもよい。
本発明における受容層12の形成方法としては、無機微粒子とジルコニウム化合物とを高圧分散機を用いて、対向衝突させて、又は、オリフィスを通過させて分散することにより分散液を準備する工程と、前記分散液にカチオン変性された自己乳化性高分子と鹸化度が92〜98mol%のポリビニルアルコールと架橋剤とを添加して受容層形成液を準備する工程と、前記受容層形成液に水溶性アルミニウム化合物をインライン混合して得られた塗布液(受容層材料を含む機能液)を基材10上に塗布して受容層12を形成する工程と、を少なくとも有する方法が例示される。
また、別の形成方法として、無機微粒子とジルコニウム化合物と架橋剤とを高圧分散機を用いて、対向衝突させて、又は、オリフィスを通過させて分散することにより分散液を準備する工程と、前記分散液にカチオン変性された自己乳化性高分子と鹸化度が92〜98mol%のポリビニルアルコールとを添加して受容層形成液を準備する工程と、前記受容層形成液に水溶性アルミニウム化合物をインライン混合して得られた塗布液(受容層材料を含む機能液)を基材10上に塗布して受容層12を形成する工程と、を少なくとも有する方法も例示される。
前記高圧ホモジナイザーの代表例としては、ナノマイザー製の商品名;ナノマイザー、マイクロフルイディクス製の商品名;マイクロフルイダイザー、及びスギノマシン製のアルティマイザーなどを挙げることができる。
また、前記オリフィスを通過させる場合におけるオリフィスの入口側と出口側の差圧も、前記処理圧力と同様に、50MPa以上、好ましくは100MPa以上、さらに好ましくは130MPa以上が望ましい。
添加剤としては、例えば、ノニオン性またはカチオン性の各種の界面活性剤(アニオン性界面活性剤は凝集物を形成するために好ましくない)、消泡剤、ノニオン性の親水性ポリマー(ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、各種の糖類、ゼラチン、プルラン等)、ノニオン性またはカチオン性のラテックス分散液、水混和性有機溶媒(酢酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、アセトンなど)、無機塩類、pH調整剤などが挙げられ、これらは必要に応じて適宜使用することができる。
上記金属コロイド溶液は、液相還元法の実施例を示したが、本発明はこれに限定されず、いわゆる気相法により製造される金属コロイド溶液を用いていもよい。例えば、ハリマ化成(株)より、NPS−Jの名で市販されているものを好適に用いることができる。
以上、本発明の配線形成方法について詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は、以下に示す具体例より限定的に解釈されるものではない。
(実施例1)
まず、ピエゾ式のインクジェット記録装置(富士フイルム(株)製 DMP−2831)のヘッドに、銀コロイドインク(ハリマ化成(株)NPS−J)を充填し、導電性(配線)パターンの画像データに基いて、受容層付基材であるインクジェット専用紙(富士フイルム(株)製“画彩”)に吐出して描画し、常温で7日間放置して乾燥させた。
次いで、撥水剤(旭硝子(株)製 サイトップCTX−100)を、溶媒(旭硝子(株)製 CT−Solv.100)により濃度3%になるように希釈し、その希釈液をピエゾ式のインクジェット記録装置(富士フイルム(株)製 DMP−2831)のヘッドに充填して、上記導電性(配線)パターン間に塗布し、120℃、1時間、熱風炉で硬化処理するマイグレーション防止処理を行って実施例1の配線基板を作製した。
なお、導電性パターン(描画パターン)は、導体幅/導体間隔幅(L/S)が100μm/100μmの櫛歯パターンとなるように形成した。
(比較例)
ピエゾ式のインクジェット記録装置(富士フイルム(株)製 DMP−2831)のヘッドに、銀コロイドインク(ハリマ化成(株)NPS−J)を充填し、導電性(配線)パターンの画像データに基いて、受容層付基材であるインクジェット専用紙(富士フイルム(株)製“画彩”)に吐出して描画し、120℃1時間乾燥させ、マイグレーション防止処理をせずに、比較例の配線基板を作製した。
なお、導電性パターン(描画パターン)は、導体幅/導体間隔幅(L/S)が100μm/100μmの櫛歯パターンとなるように形成した。
(参考例)
ピエゾ式のインクジェット記録装置(富士フイルム(株)製 DMP−2831)のヘッドに、銀コロイドインク(ハリマ化成(株) NPS−J)を充填し、導電性(配線)パターンの画像データに基いて、受容層がついていない基板であるカプトンフィルム(東レ・デュポン(株)製“EN”)に吐出して描画し、220℃、1時間で焼結して、参考例の配線基板を作製した。
なお、導電性パターン(描画パターン)は、導体幅/導体間隔幅(L/S)が100μm/100μmの櫛歯パターンとなるように形成した。
なお、上記各配線基板の形成方法の概要を表1に示した。
ポリイミド(PI)フィルム:東レ・デュポン(株)製 カプトンフィルム“EN”
金属コロイド溶液:ハリマ化成(株)製“NPS-J”
マイグレーション防止溶液:旭硝子(株)製“サイトップ”希釈液
上記方法により作製した各配線基板は、触針式段差・表面形状測定器((株)アルバック製 DektakIII)で膜厚を測定し、低抵抗率計(三菱化学(株)製 ロレスターGP)でシート抵抗を測定し、測定した膜厚値を用いて、体積抵抗率を算出した。体積抵抗率は、使用する配線用途にも依存するが、−5乗以下の値であれば、何れの用途にも十分に使用することができる。結果を表2に示す。
図7に示すように、恒温恒湿槽(タバイエスペック製 LHU−113)32に、作製した各配線基板30をセットし、配線基板30に対して外部電源34を並列に、抵抗36:100kΩを直列に接続した。次いで、スイッチ40を操作し、100kΩの抵抗36の両側における電位差をデジタルマルチメータ38で測定し、PC42上でモニターした。なお、測定条件は、上記恒温恒湿槽32:温度60℃、湿度90%RHとし、印加電圧は、25Vとした。判定基準としては、絶縁抵抗値が1MΩ未満となった時点を故障したと判断した。
結果を表3に示す。
従って、実施例1による配線基板は、高温焼結を行わなくても、従来使用されている参考例の配線基板とほぼ同等の導電性を有することが確認された。
また、従来使用されている、受容層がなく、マイグレーション防止溶液を塗布していない参考例の配線基板は、400時間を越えると、デンドライト状のマイグレーションが発生した。従って、実施例1による配線基板は、従来使用されている参考例の配線基板と同等以上の耐マイグレーション性を有することが確認された。
<受容層形成液の作製>
下記の「シリカ分散液」組成に従って、イオン交換水に7.5%ホウ酸液、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合体(第一工業製薬製、分散剤、シャロールDC902P(51.5%溶液))を混合した液にシリカ微粒子(日本アエロジル(株)製 AEROSIL300SF75)を混合し、さらに、酢酸ジルコニル(第一稀元素製 ジルコゾールZA−30(50%溶液))を添加したスラリーを、スギノマシン社製、アルティマイザーで、170MPaで分散しメジアン径(平均粒子径)120nmのシリカ分散液を作製した。
シリカ分散液に下記受容層形成液の組成に従い、イオン交換水、7.5%ホウ酸液、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン・ポリアルキレンポリアミン重縮合物 (ハイモ(株)製 SC−505(50%溶液))、ポリビニルアルコール溶解液、カチオン変性ポリウレタン(第一工業製薬(株)製 スーパーフレックス650−5(25%液))を順次添加混合し、受容層形成液を作製した。
(1)気相法シリカ微粒子 15.0部
(2)イオン交換水 78.5部
(3)7.5%ホウ酸液(架橋剤) 4.4部
(4)ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合体 1.31部
(5)酢酸ジルコニル 0.81部
(1)シリカ分散液 59.5部
(2)イオン交換水 12.2部
(3)ジメチルアミン・エピクロルヒドリン・ポリアルキレンポリアミン重縮合物(50%溶液) 0.1部
(4)下記ポリビニルアルコール溶解液 26.0部
(5)カチオン変性ポリウレタン 2.2部
(1)ポリビニルアルコール 6.96部
(日本酢ビ・ポバール製 「JM−33」 鹸化度94.3mol% 重合度3300)
(2)ポリオキシエチレンラウリルエーテル 0.23部
(花王(株)製界面活性剤 エマルゲン109P)
(3)ジエチレングリコールモノブチルエーテル 2.12部
(協和発酵(株)製 ブチセノール20P)
(4)イオン交換水 90.69部
石英ガラス基板上に、前記受容層形成液 、183g/m2に、下記の組成で調製されたPAC1液を11.4g/m2の塗布量となるようにインラインブレンド後、エクストルージョンダイコーターで塗布を行った。その後、熱風乾燥機にて80℃(風速3〜8m/sec)で受容層の固形分濃度が20%になるまで乾燥させた。この受容層は、この間は恒率乾燥を示した。そして、減率乾燥を示す前に、下記組成の塩基性溶液(pH=7.8)に3秒浸漬して、前記受容層上にその13g/m2を付着させ、さらに65℃で10分間乾燥させた(硬化工程)。これにより、乾燥膜厚32μmの受容層が設けられた、受容層付基材を作製した。
(1)塩基度83%のポリ塩化アルミニウム水溶液(大明化学工業(株)製 アルファイン83) :20部
(2)イオン交換水:80部
(1)ホウ酸 0.65部
(2)炭酸ジルコニウムアンモニウム(28%水溶液) 0.33部
(第一稀元素化学工業(株)製 ジルコソールAC−7)
(3)炭酸アンモニウム(一級) 3.5部
(関東化学(株)製)
(4)イオン交換水 63.3部
(5)ポリオキシエチレンラウリルエーテル(2%水溶液) 30.0部
(花王(株)製 界面活性剤 エマルゲン109P)
次いで、撥水剤(旭硝子(株)製 サイトップCTX−100)を、溶媒(旭硝子(株)製 CT−Solv.100)により濃度3%になるように希釈し、その希釈液をピエゾ式のインクジェット記録装置(富士フイルム(株)製 DMP−2831)のヘッドに充填して、上記導電性(配線)パターン間に塗布し、120℃、1時間、熱風炉で硬化処理するマイグレーション防止処理を行って実施例2の配線基板を作製した。
なお導電性パターン(描画パターン)は、導体幅/導体間隔幅(L/S)が100μm/100μmの櫛歯パターンとなるように形成した。
上記方法により作製した各配線基板は、先述した抵抗率測定、および耐マイグレーション評価と同じ方法により測定および評価した。
抵抗率測定の結果は、膜厚が2.4μm、シート抵抗が2.1E−1Ω/□、体積抵抗率は、5.1E−5Ω・cmであった。
また、耐マイグレーション評価は、400時間以上絶縁抵抗の低下が生じず、マイグレーションの発生もなかった。
12 受容層(多孔質受容層)
14 導電性金属部
16 絶縁性樹脂部
18 撥水処理部
20 合金化処理部(導電性金属部)
22 メッキ被覆部
30 配線基板
32 恒温恒湿槽
34 外部電源
36 抵抗
38 デジタルマルチメータ
40 スイッチ
42 PC
200 絶縁性基材
202 導体層
204 銅貼積層板
206 スルーホール
208 導電性金属層
210 レジスト層
212 導電性金属
Claims (13)
- 多孔質型受容層が表面に形成された受容層付基材上に、導電性パターンの画像データに基づいて、金属コロイド溶液をインクジェット方式により吐出して描画した後、前記受容層上に、マイグレーション防止溶液として、絶縁性樹脂を塗布し、前記受容層に含浸させた後、硬化処理を施すマイグレーション防止処理を行って前記導電性パターンを持つ配線を形成することを特徴とする配線形成方法。
- 前記受容層付基材は、基材上に、受容層パターンの画像データに基づいて、受容層形成材料を含む機能液をインクジェット方式により塗布して前記受容層パターンが形成することにより作製されたものであり、前記金属コロイド溶液は、作製された前記受容層付基材の前記受容層パターン上に塗布されることを特徴とする請求項1に記載の配線形成方法。
- 前記マイグレーション防止処理は、少なくとも前記導電性パターン間の前記受容層上に、前記絶縁性樹脂を前記インクジェット方式により塗布して、前記受容層に含浸させた後、前記硬化処理を施す方法で行うことを特徴とする請求項1または2に記載の配線形成方法。
- 前記硬化処理は、熱重合または光重合であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の配線形成方法。
- 多孔質型受容層が表面に形成された受容層付基材上に、導電性パターンの画像データに基づいて、金属コロイド溶液をインクジェット方式により吐出して描画した後、前記受容層上に、撥水剤を塗布するマイグレーション防止処理を行って前記導電性パターンを持つ配線を形成することを特徴とする配線形成方法。
- 前記受容層付基材は、基材上に、受容層パターンの画像データに基づいて、受容層形成材料を含む機能液をインクジェット方式により塗布して前記受容層パターンが形成することにより作製されたものであり、前記金属コロイド溶液は、作製された前記受容層付基材の前記受容層パターン上に塗布されることを特徴とする請求項5に記載の配線形成方法。
- 前記マイグレーション防止処理は、少なくとも前記導電性パターン間の前記受容層上に、前記撥水剤をインクジェット方式により塗布する撥水処理を施す方法で行うことを特徴とする請求項5または6に記載の配線形成方法。
- 多孔質型受容層が表面に形成された受容層付基材上に、導電性パターンの画像データに基づいて、金属コロイド溶液をインクジェット方式により吐出して描画した後、前記導電性パターン間の前記多孔質型受容層を除去するマイグレーション防止処理を行って前記導電性パターンを持つ配線を形成することを特徴とする配線形成方法。
- 前記受容層付基材は、基材上に、受容層パターンの画像データに基づいて、受容層形成材料を含む機能液をインクジェット方式により塗布して前記受容層パターンが形成することにより作製されたものであり、前記金属コロイド溶液は、作製された前記受容層付基材の前記受容層パターン上に塗布されることを特徴とする請求項8に記載の配線形成方法。
- 前記金属コロイド溶液を描画し、乾燥させた後に、前記マイグレーション防止処理を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の配線形成方法。
- 前記マイグレーション防止処理を低湿度雰囲気中で行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の配線形成方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の配線形成方法により作製された配線基板。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の配線形成方法により作製されたPDP用電磁波シールドフィルム。
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