JP5642378B2 - 絶縁性樹脂、絶縁性樹脂層形成用組成物、積層体、表面金属膜材料の作製方法、金属パターン材料の作製方法、配線基板の作製方法、電子部品、半導体素子 - Google Patents

絶縁性樹脂、絶縁性樹脂層形成用組成物、積層体、表面金属膜材料の作製方法、金属パターン材料の作製方法、配線基板の作製方法、電子部品、半導体素子 Download PDF

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Description

本発明は、絶縁性樹脂、絶縁性樹脂層形成用組成物、積層体、表面金属膜材料の作製方法、金属パターン材料の作製方法、配線基板の作製方法、及び、これらの作製方法により得られた表面金属膜材料、金属パターン材料又は配線基板を用いてなる電子部品及び半導体素子に関する。
従来より、光硬化性樹脂組成物は、その優れた特徴から表面処理材料、レジスト材料、印刷版用材料、コーティング材料、光造形用材料などに使用されている。
光硬化性樹脂組成物の中でもラジカル重合で硬化するものは、一般的に、バインダー、多官能モノマー、光重合開始剤を含んで構成される。この際に、光硬化性樹脂組成物の光硬化感度を向上させる手法として、重合性基を有するバインダーを用いる方法がある。
一方、表面処理材料、特にめっき膜を形成するための表面処理材料には、めっき触媒を吸着させる機能が必要となる。一般的に、めっき触媒に対する吸着性基としては、カルボン酸基、水酸基、エーテル基などが知られているが、これらの官能基は親水性が高く、水分やイオン等を保持し易くなるため、形成されためっき膜の温・湿度依存性や、形状の変化に影響を与えるといった懸念があった。
この懸念に対し、めっき触媒に対する吸着性と疎水性を両立する官能基としてシアノ基(ニトリル基)を用いる方法が考えられている。
そのようなシアノ基と重合性基とを有するポリマーとしては、以下のモノマーを用いてアニオン重合で合成されたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
CH=C(CN)COOROOCCH=CH(R1は低級アルキレン基)
この合成方法では、アニオン重合が微量の水分で進行してしまい、ハンドリングが難しいという問題点がある。
シアノ基と重合性基とを有するポリマーとしては、例えば、シアノ基含有ユニットと重合性基含有ユニットを有するポリマーが開示されている(例えば、特許文献2参照。)特許文献2に記載されるポリマーは、めっき触媒等が含む金属に対して高い吸着性を有し、且つ重合性にも優れたポリマーである。
一方で、めっき膜を形成した表面処理材料を用いて金属パターンを作製することなどを考慮すると、該表面処理材料の形成に用いるポリマーなどの樹脂材料には、更にアルカリ水溶液による加水分解(耐アルカリ性)や高温・高湿下における加水分解に対する高い耐性も求められる。
特に、めっき触媒等が含む金属に対する高い吸着性を有し、耐アルカリ性をも兼ね備えた樹脂材料に関しては、より一層の改良が望まれているのが実情である。
特開平11−106372号公報 特開2009−7540
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、めっき触媒又はその前駆体に対する高い吸着性を有し且つ耐アルカリ性に優れた絶縁性樹脂、及び該絶縁性樹脂を含んでなる絶縁性樹脂層形成用組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、基板との密着性に優れた金属膜又は金属パターンを簡易に形成しうる積層体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、基板との密着性に優れた金属膜又は金属パターンを簡易に形成しうる積層体を用いた、表面金属膜材料の作製方法、金属パターン材料の作製方法、及び配線基板の作製方法、並びに、これらの作製方法により得られた、表面金属膜材料、金属パターン材料及び配線基板を用いてなる電子部品及び半導体素子を提供することにある。
本発明者は、鋭意検討した結果、以下に示す絶縁性樹脂により前記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の絶縁性樹脂は、下記式(A)及び下記式(B)で表されるユニットを少なくとも含み、下記式(C)で表されるユニットの含有率が共重合体に含まれる全ユニット中20モル%未満である共重合体からなる絶縁性樹脂である。
式(A2)中、R及びRは、夫々独立して、水素原子又はメチル基を表し、Xは酸素原子を表し、Wは−N(R)を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜5の無置換のアルキル基を表し、Lは、直鎖のアルキレン基、又は直鎖のアルキレン基及びウレタン基を組み合わせてなる基を表す。式(B)中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。式(C)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、及びLは単結合を表し、Vはカルボン酸基を表す。
ここで、本発明において、「炭化水素基」とは、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらを組み合わせて構成された基を意味する。
また、本発明において、「二価の連結基」とは、置換若しく無置換の二価の炭化水素基、エステル基、アミド基、エーテル基、ウレタン基、及びウレア基から選択される二価の基、及びこれらの基を組み合わせて構成された二価の基を意味する。
本発明の絶縁性樹脂は、めっき触媒又はその前駆体に対する高い吸着性を有し且つ耐アルカリ性に優れた絶縁性樹脂である。
本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物は、本発明の絶縁性樹脂の少なくとも1種と、該絶縁性樹脂を溶解しうる溶剤とを含有することを特徴とする。このような絶縁性樹脂層形成用組成物における絶縁性樹脂の含有量は、全組成物に対して2質量%〜50質量%の範囲であることが好ましい。
本発明の積層体は、基板上に、本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物を用いて形成された絶縁性樹脂層を備えた積層体である。
また、本発明の表面金属膜材料の作製方法は、(1)基板上に、本発明の絶縁性樹脂を含有する組成物を用いて絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂層形成工程と、(2)該絶縁性樹脂層にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程と、(3)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と、を有することを特徴とする。
本発明の表面金属膜材料の作製方法にて形成される絶縁性樹脂層においては、該縁性樹脂層中の絶縁性樹脂が基板と直接化学結合していることが金属膜と基板との密着性の観点から好ましい。
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が有する金属膜は、基板との密着性に優れるため、該金属膜をパターン状にエッチングすることで、金属パターン材料を作製しうる。
本発明の金属パターンの作製方法は、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における金属膜を、パターン状にエッチングする工程を有するものである。本発明の金属パターン材料の作製方法により得られた金属パターン材料は、基板と金属パターンとの密着性に優れる。
本発明の配線基板の作製方法は、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における金属膜をパターン状にエッチングして配線を形成する工程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、金属パターン材料の作製方法、及び配線基板の作製方法により得られた、表面金属膜材料、金属パターン材料、及び配線基板は、電子部品及び半導体素子等に適用しうる。
本発明によれば、めっき触媒又はその前駆体に対する高い吸着性を有し且つ耐アルカリ性に優れた絶縁性樹脂、及び該絶縁性樹脂を含んでなる絶縁性樹脂層形成用組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、基板との密着性に優れた金属膜又は金属パターンを簡易に形成しうる積層体を提供することができる。
また、本発明によれば、基板との密着性に優れた金属膜又は金属パターンを簡易に形成しうる積層体を用いた、表面金属膜材料の作製方法、金属パターン材料の作製方法、及び配線基板の作製方法、並びに、これらの作製方法により得られた、表面金属膜材料、金属パターン材料及び配線基板を用いてなる電子部品及び半導体素子を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
<絶縁性樹脂>
本発明の絶縁性樹脂は、下記式(A)及び下記式(B)で表されるユニットを少なくとも含み、下記式(C)で表されるユニットの含有率が共重合体に含まれる全ユニット中20モル%未満である共重合体からなる新規な絶縁性樹脂の好適な態様の一つとして含まれる。本発明の絶縁性樹脂は、式(A)で表されるユニットが、後記する式(A2)で表されるユニットであり、式(A2)中のR及びRは、夫々独立して、水素原子又はメチル基を表し、Xは酸素原子を表し、Wは−N(R)を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜5の無置換のアルキル基を表し、Lは、直鎖のアルキレン基、又は直鎖のアルキレン基及びウレタン基を組み合わせてなる基を表し、式(B)中のRは、水素原子又はメチル基を表し、式(C)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、及びLは単結合を表し、Vはカルボン酸基を表す絶縁性樹脂である。以下、本発明の絶縁性樹脂を含む当該絶縁性樹脂を、適宜「特定ポリマー」と称して、詳細に説明する。
式(A)〜(C)中、R〜Rは、夫々独立して、水素原子、又は置換若しくは無置換のアルキル基を表し、Y、Z、及びUは、夫々独立して、単結合、置換若しく無置換の二価の炭化水素基、エステル基、アミド基、又はエーテル基を表し、L及びLは、夫々独立して、単結合、又は置換若しくは無置換の二価の連結基を表し、Vはイオン性極性基を表す。
式(A)におけるR〜Rが、置換若しくは無置換のアルキル基である場合、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、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、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
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。
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。
としては、水素原子が好ましい。
としては、水素原子が好ましい。
式(A)におけるY及びZが、置換若しくは無置換の二価の炭化水素基を表す場合、該二価の炭化水素基としては、置換若しくは無置換の二価の脂肪族炭化水素基、置換若しくは無置換の二価の芳香族炭化水素基が挙げられる。
置換若しくは無置換の二価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二価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、Y及びZで表される置換若しくは無置換の二価の脂肪族炭化水素基としては、−(CH−(nは1〜3の整数)が好ましく、更に好ましくは−CH−である。
また、Yとしては、耐アルカリ性の観点から、アミド基であることが特に好ましい。
式(A)において、Lで表される二価の連結基としては、置換若しく無置換の二価の炭化水素基、ウレタン基、ウレア基、又はこれらを組み合わせた基であることが好ましい。
中でも、Lとしては、総炭素数が1〜15の二価の連結基が好ましく、総炭素数が1〜5の二価の連結基がより好ましい。なお、ここで、総炭素数とは、Lで表される置換若しくは無置換の二価の連結基に含まれる総炭素原子数を意味する。
また、Lは、無置換であることが好ましい。
で表される置換若しく無置換の二価の炭化水素基としては、直鎖、分岐若しくは環状のアルキレン基、アルケニリデン基、芳香族基、又はこれらを組み合わせた二価の基であることがより好ましい態様の1つである。
で表される置換若しく無置換の二価の炭化水素基としては、直鎖のアルキレン基であることが特に好ましい。該直鎖のアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、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。特定ポリマーの加水分解耐性を向上させ、吸水率を低く抑えるという観点からは、該直鎖のアルキレン基としては、メトキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等がより好ましい。これらの中でも、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、及びブチレン基がより好ましく、エチレン基が最も好ましい。
式(A)で表されるユニットは、下記式(A1)で表されるユニットであることが好ましい。
式(A1)中、R及びRは、夫々独立して、水素原子、又は置換若しく無置換のアルキル基を表し、Zは、単結合、置換若しく無置換の二価の炭化水素基、エステル基、アミド基、又はエーテル基を表し、Wは、酸素原子、又は−N(RC)−(RCは、水素原子、又はアルキル基を表し、好ましくは、水素原子、又は炭素数1〜5の無置換のアルキル基である。)を表し、Lは、置換若しくは無置換の二価の連結基を表す。
式(A1)におけるR及びRは、前記式(A)におけるR及びRと同義であり、好ましい例も同様である。
式(A1)におけるZは、前記式(A)におけるZと同義であり、好ましい例も同様である。
式(A1)におけるLは、前記式(A)におけるLと同義であり、好ましい例も同様である。
前記式(A1)で表されるユニットは、下記式(A2)で表されるユニットであることが好ましい。
式(A2)中、R及びRは、夫々独立して、水素原子、又は置換若しく無置換のアルキル基を表し、X及びWは、夫々独立して、酸素原子、又は−N(RC)−(RCは、水素原子、又はアルキル基を表し、好ましくは、水素原子、又は炭素数1〜5の無置換のアルキル基である。最も好ましくは水素原子である。)を表し、Lは、置換若しくは無置換の二価の連結基を表す。
式(A2)におけるR及びRは、前記式(A)におけるR及びRと同義であり、好ましい例も同様である。
式(A2)におけるLは、前記式(A)におけるLと同義であり、好ましい例も同様である。
式(A1)及び式(A2)において、Wは、耐アルカリ性の観点で−N(RC)−であることが好ましい。
式(B)中、Rは、水素原子、又は置換若しくは無置換のアルキル基を表す。
が、置換若しくは無置換のアルキル基である場合、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、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、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
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く、特に水素原子又はメチル基が好ましい。
式(B)におけるシアノ基は、特定ポリマーのポリマー主鎖に直接結合している。また、シアノ基はめっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成しうる官能基である。このため、特定ポリマーをめっき膜形成用途に適用する場合であれば、式(B)で示されるユニットに代えて、シアノ基がポリマー主鎖に直接結合していないユニットを含む共重合体を適用する場合よりも、共重合体の単位質量当たりに吸着しうるめっき触媒又はその前駆体の量を増加させることができる。
なお、一般的に、絶縁性樹脂を含んで形成された層(絶縁性樹脂層)は、高極性になるほど吸水率が高くなる傾向であるが、シアノ基は絶縁性樹脂層中にて互いに極性を打ち消しあうように相互作用しあうため、層が緻密になり、且つ、絶縁性樹脂層全体としての極性が下がるため、高極性にもかかわらず吸水性が低くなる。また、特定ポリマーを含む絶縁性樹脂層を被めっき層として用いる場合には、絶縁性樹脂の良溶剤にてめっき触媒等を特定ポリマーに吸着させることで、シアノ基が溶媒和されてシアノ基間の相互作用がなくなり、めっき触媒と相互作用できるようになる。以上のことから、シアノ基を有する絶縁性樹脂層は低吸湿でありながら、めっき触媒とはよく相互作用をする、相反する性能を発揮する点で、好ましい。
式(C)中、Rは、水素原子、又は置換若しくは無置換のアルキル基を表す。
が、置換若しくは無置換のアルキル基である場合、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、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、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
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く、特に水素原子が好ましい。
式(C)におけるUが、置換若しくは無置換の二価の有機基の場合、該二価の有機基としては、置換若しくは無置換の脂肪族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基が挙げられる。
Uは、好ましくは、単結合、エステル基、アミド基、エーテル基であり、より好ましくは、単結合、エステル基、アミド基、最も好ましくは、単結合、エステル基である。
式(C)におけるLは、単結合、又は置換若しくは無置換の二価の連結基を表し、Wはめっき触媒又はその前駆体と相互作用を形成する非解離性官能基を表す。
としては、Uがエステル基又はアミド基である場合、置換若しくは無置換の二価の炭化水素基、置換若しくは無置換の二価の炭化水素とエステル基とを組み合わせた基、置換若しくは無置換の二価の炭化水素基とエーテル基とを組み合わせた基であることが好ましい。二価の炭化水素基としては、直鎖、分岐若しくは環状のアルキレン基、芳香族基、又はこれらを組み合わせた基であることが好ましい。
中でも、Lとしては、総炭素数が1〜15の二価の連結基であることが好ましく、1〜5の二価の連結基であることが特に好ましい。なお、ここで、総炭素数とは、Lで表される置換若しくは無置換の二価の連結基に含まれる総炭素原子数を意味する。
また、Lは、無置換であることが好ましい。
で表される二価の連結基として、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、Uが単結合である場合は、Lも単結合であることが好ましい。
式(C)中、Vはイオン性極性基を表し、このイオン性極性基としては、例えば、具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基が挙げられる。中でも、適度な酸性(他の官能基を分解しない)という点から、カルボン酸基が好ましい。特定ポリマーを電気配線の形成に適用した場合等に必要とされる低吸水性と、適度な酸性とを両立するという観点からは、特に、脂環構造と直接結合しているカルボン酸基(脂環式カルボン酸基)、又はポリマー主鎖から離れたカルボン酸基(長鎖カルボン酸基)が好ましい。
このようなイオン性極性基は、ポリマーの一部に付加・置換させることで、特定ポリマー中に導入していてもよいし、また、上記のようなイオン性極性基がペンダントされたモノマーを共重合することで、特定ポリマー中に導入してもよい。
式(C)で表されるユニットの好適な例の一つは、適度な酸性(他の官能基を分解しない)、アルカリ水溶液中では親水性を示し、水を乾燥すると環状構造により疎水性を示しやすいという点から、Vがカルボン酸基であり、且つ、LのVとの連結部に4員〜8員の環構造を有するものである。ここで、4員〜8員の環構造としては、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、フェニル基が挙げられ、中でも、シクロヘキシル基、フェニル基が好ましい。即ち、この態様では、式(C)で表されるユニットの末端が脂環式カルボン酸基となる。
また、式(C)で表されるユニット他の好適な例は、適度な酸性(他の官能基を分解しない)、アルカリ水溶液に対しては親水性を示し、水を乾燥すると長鎖アルキル基構造により疎水性を示し易いという点から、Vがカルボン酸基であり、且つ、Lの鎖長が6原子〜18原子であるものである。ここで、Lの鎖長とは、式(C)中のUとVとの距離を表し、UとVとの間が6原子〜18原子の範囲で離間していることが好ましいことを意味する。Lの鎖長として、より好ましくは、6原子〜14原子であり、更に好ましくは、6原子〜12原子である。
一方、式(C)で表されるユニットの特に好適な例は、Vがカルボン酸基であり、且つ、U及びLが単結合であるものである。
このような式(C)で表されるユニットを有することで、特定ポリマーを後述するような金属膜又は金属パターンを形成に適用した場合において、基板と金属膜又は金属パターンとの密着性を高めることができる。
更に、特定ポリマーの柔軟性の観点から、式(A)及び式(B)におけるR及びRがいずれも水素原子であることが好ましい。特定ポリマーが、式(C)で表されるユニットを含む場合には、式(A)〜式(C)における、R、R、及びRが、いずれも水素原子であることが好ましい。
特定ポリマーは、式(A)で表されるユニットと、式(B)で表されるユニットと、を少なくとも含んで構成される。
式(A)で表されるユニットは、反応性(硬化性、重合性)及び合成の際のゲル化の抑制の点から、共重合体に含まれるユニット全体に対し5モル%〜60モル%で含まれることが好ましく、更に好ましくは10モル%〜30モル%である。
式(B)で表されるユニットは、めっき触媒等に対する吸着性の観点から、共重合体に含まれるユニット全体に対し5モル%〜60モル%で含まれることが好ましく、更に好ましくは10モル%〜40モル%である。
特定ポリマーは、式(A)で表されるユニット及び式(B)で表されるユニットのみで構成されてもよいが、特定ポリマーをその好適な適用態様であるめっき膜形成に用いた場合において、めっき液の受容性を向上させるため、式(C)で表されるユニットを、共重合体に含まれる全ユニット中20モル%未満含んで構成されることが好ましい。
式(C)で表されるユニットが含まれる場合、その含有率は、共重合体に含まれる全ユニット中20モル%未満であることを要し、より好ましくは0.5モル%〜15モル%であり、更に好ましくは1モル%〜10モル%である。
本発明における特定ポリマーは、式(A)、式(B)及び式(C)で表される各ユニットの含有率を好ましい範囲に調整するため、或るいは、特定ポリマーの吸水性の低下や疎水性の向上のために、本発明の効果を損なわない範囲で、式(A)、式(B)及び式(C)で表される各ユニットとは異なる他のユニットを含んでいてもよい。
この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、本発明の効果を損なわないものであれば、いかなるモノマーも使用することができる。その詳細については、特定ポリマーの合成方法の説明において後述する。
本発明の効果を損なうことなく、特定ポリマーが含んでもよい好ましい他のユニットとしては、下記式(D)で表されるユニットが挙げられる。
式(D)中、Rは、水素原子、又はメチル基を表し、水素原子がより好ましい。
及びRは、夫々独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基を表し、R及びRの少なくとも1つは、無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基を表す。R及びRは互いに連結して脂肪族環を形成してもよい。
及びRの構造が変化すると、特定ポリマー1g中に含まれる重合性基の量及びシアノ基の量がそれに伴って変化し、この変化により特定ポリマーが奏する前述の効果に影響を来す。かかる観点からは、R及びRで表される無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基の総炭素数は、以下に示す範囲であることが好ましい。
及びRが、無置換のアルキル基、アルケニル基、又はアルキニル基を表す場合、これらの置換基の総炭素数は、1〜24であることが好ましく、より好ましくは3〜16である。
及びRがアリール基を表す場合、該アリール基の総炭素数は、が6〜14であることが好ましく、より好ましくは6〜10である。
また、R及びRが脂肪族環を形成する場合の環員数は、好ましくは4〜8員環であり、さらに好ましくは6員環である。
及びRで表される各置換基は、式(D)で表されるユニット中のアミド結合を遮蔽して疎水化機能を奏しうる。このアミド結合に対する疎水化機能は、より炭素数が少ない構造によりアミド結合を遮蔽することにより奏されることが好ましいことから、R及びRとしては分岐鎖構造を有する置換基であることが好ましい。
及びRとしては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、s−ペンチル基、イソペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘプチル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ノナイル基、デカニル基、エチレン基、アリル基、アセチレン基、フェニル基、等が挙げられる。
及びRで表される置換基としては、より炭素数の少ない構造によりアミド結合を遮蔽するという観点からは、総炭素数3〜8の分岐構造のアルキル基、及び総炭素数6〜8のアリール基が好ましく、これらの中でも、R及びRとしては、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、又はフェニル基が好ましい。
特定ポリマー中に、式(D)で表されるユニットが含まれる場合、該ユニットの含有率としては、本発明の効果を損なわない範囲として、1モル%〜50モル%であることが好ましく、更に好ましくは1モル%〜30モル%である。
特定ポリマーの酸価は、0.01mmol/g〜1.5mmol/gが好ましく、0.04mmol/g〜1.2mmol/gがより好ましく、0.08mmol/g〜0.85mmol/gが特に好ましい。特定ポリマーの酸価がこの範囲であることで、めっき液受容性と絶縁性とを、より良好に両立させることができる。
本発明における特定ポリマーの具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。なお、これらの具体例の重量平均分子量は、いずれも、3000〜150000の範囲である。
(特定ポリマーの合成方法)
以下、特定ポリマーの合成方法について説明する。
特定ポリマーの合成方法としては、下記のi)〜iii)が挙げられる。
i)ラジカル重合性基を有するモノマーと、シアノ基を有するモノマーと、必要に応じてイオン性極性基を有するモノマーと、を共重合する方法、
ii)二重結合前駆体を有するモノマーと、シアノ基を有するモノマーと、必要に応じてイオン性極性基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)シアノ基を有するモノマー及び必要に応じてイオン性極性基を有するモノマーを用いて合成され、且つ反応性基を有するポリマーに、該ポリマー中の反応性基と反応しうるラジカル重合性基を有するモノマーを反応させ、二重結合を導入(重合性基を導入する)方法
これらの中でも、好ましいのは、合成適性の観点から、ii)の方法、及び、iii)の方法である。
以上のように、ラジカル重合性基は、ラジカル重合性基がペンダントされたモノマーを共重合することで特定ポリマー中に導入してもよいし、予め合成されたポリマー(例えば、シアノ基及び必要に応じてイオン性極性基を有するポリマー)の一部に付加・置換させることで、特定ポリマー中に導入してもよい。
なお、合成方法i)〜iii)において特定ポリマーを合成する際には、式(A)、式(B)及び式(C)で表される各ユニットの含有率を好ましい範囲に調整するため、或るいは、特定ポリマーの吸水性の低下や疎水性の向上のために、他のモノマーを共重合成分として用いてもよい。他のモノマーとしては、以下に示すモノマーの他、前記式(D)で表されるユニットを形成しうるモノマーなどが挙げられる。
他のモノマーとしては、一般的な、ラジカル重合系のモノマーが用いられ、ジエン系モノマー、アクリル系モノマー、スチレン系モノマー等が挙げられる。中でも、無置換アルキルのアクリル系モノマー又はアクリルアミド系モノマーが好ましい。具体的には、ターシャリーブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルメタクリレート、n−イソプロピルアクリルアミド、ターシャリーブチルアクリルアミド、2−エチルヘキシルアクリルアミド、ブチルアクリルアミド、シクロヘキシルアクリルアミド、ベンジルメタクリルアミドなどが好ましく使用できる。
上記の合成方法i)〜iii)で用いられるシアノ基を有するモノマーとしては、式(B)で表されるユニットを構成しうるシアノを有するモノマーであればいかなるモノマーも使用可能であるが、例えば、具体的には、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、合成方法i)〜iii)で用いられるイオン性極性基を有するモノマーとしては、式(C)で表されるユニットを構成しうるイオン性極性基を有するモノマーであればいかなるモノマーも使用可能であるが、例えば、具体的には、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、又はボロン酸基を有するモノマーが用いられ、より具体的には、以下に示すものが挙げられる。
これらは1種を単独で使用してもよい、2種以上を併用してもよい。
即ち、イオン性極性基を有するモノマーとしては、アクリル酸、フマル酸、メタクリル酸、4−安息香酸ビニル、更に、下記の化合物が挙げられる。
また、カルボキシル基含有のモノマーとして、東亞合成製のアロニクスM−5300、M−5400、M−5600、三菱レイヨン製のアクリルエステルPA、HH、共栄社化学製のライトアクリレート HOA−HH、中村化学製のNKエステルSA、A−SAなどを用いることもできる。
前記i)の合成方法で用いられるラジカル重合性基を有するモノマーとしては、アリル(メタ)アクリレートや、以下の化合物などが挙げられる。
前記ii)の合成方法で用いられる二重結合前駆体を有するモノマーとしては、下記式(a)で表される化合物などが挙げられる。
上記式(a)中、Aは重合性基を有する有機原子団、R〜Rは、夫々独立して、水素原子又は置換若しくは無置換のアルキル基を表し、B及びCは脱離反応により除去される脱離基であり、ここでいう脱離反応とは、塩基の作用によりCが引き抜かれ、Bが脱離するものである。Bはアニオンとして、Cはカチオンとして脱離するものが好ましい。
〜Rが、置換若しくは無置換のアルキル基である場合、無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられ、また、置換アルキル基としては、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、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
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。
また、前記ii)の合成方法において、二重結合前駆体を二重結合に変換するには、下記に示すように、B、Cで表される脱離基を脱離反応により除去する方法、つまり、塩基の作用によりCを引き抜き、Bが脱離する反応を使用する。
上記の脱離反応において用いられる塩基としては、アルカリ金属類の水素化物、水酸化物又は炭酸塩、有機アミン化合物、金属アルコキシド化合物が好ましい例として挙げられる。アルカリ金属類の水素化物、水酸化物、又は炭酸塩の好ましい例としては、水素化ナトリウム、水素化カルシウム、水素化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。有機アミン化合物の好ましい例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジエチルメチルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリヘキシルアミン、トリオクチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジエチルシクロヘキシルアミン、N−メチルジシクロヘキシルアミン、N−エチルジシクロヘキシルアミン、ピロリジン、1−メチルピロリジン、2,5−ジメチルピロリジン、ピペリジン、1−メチルピペリジン、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ピペラジン、1,4−ジメチルピペラジン、キヌクリジン、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタン、ヘキサメチレンテトラミン、モルホリン、4−メチルモルホリン、ピリジン、ピコリン、4−ジメチルアミノピリジン、ルチジン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセン(DBU)、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、ジイソプロピルエチルアミン、Schiff塩基などが挙げられる。金属アルコキシド化合物の好ましい例としては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどが挙げられる。これらの塩基は、1種或いは2種以上の混合であってもよい。
また、前記脱離反応において、塩基を付与(添加)する際に用いられる溶媒としては、例えば、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、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エチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、水などが挙げられる。これらの溶媒は単独或いは2種以上混合してもよい。
使用される塩基の量は、化合物中の特定官能基(B、Cで表される脱離基)の量に対して、当量以下であってもよく、また、当量以上であってもよい。また、過剰の塩基を使用した場合、脱離反応後、余剰の塩基を除去する目的で酸などを添加することも好ましい形態である。
前記iii)の合成方法において用いられるポリマーは、シアノ基を有するモノマー、イオン性極性基を有するモノマー、二重結合導入のための反応性基を有するモノマーと、をラジカル重合することにより合成される。このとき、イオン性極性基と反応性基は同一であってもよい。
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、ヒドロキシ基、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。
カルボキシル基含有のモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、安息香酸ビニル、東亞合成製のアロニクスM−5300、M−5400、M−5600、三菱レーション製のアクリルエステルPA、HH、共栄社化学製のライトアクリレート HOA−HH、中村化学製のNKエステルSA、A−SAなどが挙げられる。
ヒドロキシ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−(ヒドロキシメチル)−(メタ)アクリレート、2−(ヒドロキシメチル)−(メタ)アクリレートのメチルエステル、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、1−メチル−2−アクリロイロキシプロピルフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、1−メチル−2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシ−3−クロロプロピルフタル酸、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。
CH=CRCOOCHCH[OC(=O)C10OH
(R=H又はMe、n=1〜5)
なお、ヒドロキシ基含有モノマーとしてヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートを用いる場合、高分子量体のポリマーを合成するといった観点から、ヒドロキシ基含有(メタ)アクリレートを合成する際に副生する2官能アクリレートを除去した原料を用いることができる。
精製の方法としては、蒸留、カラム精製が好ましい。更に好ましくは、下記(I)〜(IV)の工程を順次経ること精製される方法である。
(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
また、エポキシ基を有するモノマーとしては、グリシジル(メタ)アクリレート、ダイセル化学製のサイクロマーA、Mなどが使用できる。
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、ヒドロキシル基と反応させるモノマーとしては、イソシアネート基を有するモノマーがより好ましい。
なお、iii)の合成方法において用いられるポリマーは、更に他の共重合成分を含んでいてもよい。
前記iii)の合成方法において、反応性基を有するポリマーと反応させる重合性基を有するモノマーとしては、ポリマー中の反応性基の種類によって異なるが、以下の組合せの官能基を有するモノマーを使用することができる。
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。
上記のような官能基を有するモノマーとして、具体的には、アクリル酸、グリシジルアクリレート、サイクロマーA(ダイセル化学製)、カレンズAOI(昭和電工製)、メタクリル酸、グリシジルメタクリレート、サイクロマーM(ダイセル化学製)、カレンズMOI(昭和電工製)を使用することができる。以下に、これらのモノマーの具体的な構造を示す。これらのモノマーの中でも、カレンズAOI(昭和電工製)、カレンズMOI(昭和電工製)の使用がより好ましい。
なお、前述iii)の合成方法のように重合性基をポリマーに反応させて導入する場合は、100%導入することが困難な際には少量の反応性部分が残ってしまうことから、これが第4又は第5のユニットとなる可能性もある。
特定ポリマーの重量平均分子量は、3000以上15万以下が好ましく、更に好ましくは5000以上10万以下である。特に、重合感度の観点から、本発明における特定ポリマーの重量平均分子量は、20000以上であることが好ましい。
ここで、本発明における重量平均分子量は、ポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC)により測定した値である。
また、特定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。
<絶縁樹脂層形成用組成物>
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物は、本発明の絶縁性樹脂の少なくとも1種と、該絶縁性樹脂を溶解しうる溶剤とを含有することを特徴とする。
絶縁性樹脂層形成用組成物が溶剤として有機溶剤のみを含有する場合は、上述の絶縁性樹脂(特定ポリマー)の含有量は、2質量%〜50質量%の範囲であることが好ましく、より好ましい範囲は5質量%〜30質量%である。
また、後述するように、本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物に溶剤として水と水溶性有機溶剤との混合液を使用する場合は、特定ポリマーの最適な濃度範囲としては、組成物全体に対して、2質量%〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは5質量%〜30質量%である。
〔溶剤〕
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物は、前述の絶縁樹脂の他に、この特定ポリマーを溶解しうる溶剤を含有する。
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、この他にも、エーテル系溶剤、グリコール系溶剤、アミン系溶剤、チオール系溶剤、ハロゲン系溶剤などが挙げられる。
また、絶縁樹脂層形成用組成物を調製する際の取り扱い安さの観点からは、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。
−水溶性有機溶剤−
特定ポリマーが式(C)で表されるユニットを含む場合、本発明の絶縁樹脂層形成用組成物において、イオン性極性基を塩基で中和し、親水性を上げることで、溶剤として水を使用することもできる。なお、塗布時の塗布性を考えると溶剤として水と水溶性有機溶剤とを併用することが好ましく、その際の有機溶剤の含有量は、全溶剤に対して、0.1質量%〜40質量%であることが好ましい。ここで、水溶性有機溶剤とは、上記の含有量の範囲において水と溶解しうるものを意味する。このような性質を有している有機溶剤であれば、特に限定されず、組成物の溶剤として用いることができる。水溶性有機溶剤としては、例えば、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、アミン系溶媒、チオール系溶媒、ハロゲン系溶媒などが好ましく用いられる。
ケトン系溶媒としては、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、γ−ブチロラクトン、ヒドロキシアセトンなどが挙げられる。エステル系溶媒としては、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。
アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、3−アセチル−1−プロパノール、2−(アリルオキシ)エタノール、2−アミノエタノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、(±)−2−アミノ−1−プロパノール、3−アミノ−1−プロパノール、2−ジメチルアミノエタノール、2,3−エポキシ−1−プロパノール、エチレングリコール、2−フルオロエタノール、ジアセトンアルコール、2−メチルシクロヘキサノール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、グリセリン、2,2’,2”−ニトリロトリエタノール、2−ピリジンメタノール、2,2,3,3−テトラフルオロ−1−プロパノール、2−(2−アミノエトキシ)エタノール、2−[2−(ベンジルオキシ)エトキシ]エタノール、2,3−ブタンジオール、2−ブトキシエタノール、2,2’−チオジエタノール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、1,3−プロパンジオール、ジグリセリン、2,2’−メチルイミノジエタノール、1,2−ペンタンジオールなどが挙げられる。
エーテル系溶媒としては、ビス(2−エトキシエチル)エーテル、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]エーテル、1、2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]エーテル、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、2−(2−ブトキシエトキシ)エタノール、2−[2−(2−クロロエトキシ)エトキシ]エタノール、2−エトキシエタノール、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、2−イソブトキシエタノール、2−(2−イソブトキシエトキシ)エタノール、2−イソプロポキシエタノール、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロパノール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、メトキシ酢酸、2−メトキシエタノールなどが挙げられる。
グリコール系溶媒としては、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコール、ヘキサエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールなどが挙げられる。
アミン系溶媒としては、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。
チオール系溶媒としては、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。
ハロゲン系溶媒としては、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、水溶性有機溶媒として、下記表1に記載の溶媒も使用することができる。
水溶性有機溶剤の沸点は、蒸発のし易さの観点から、70℃〜150℃が好ましく、65℃〜120℃がより好ましい。このような水溶性有機溶剤としては、例えば、エタノール(沸点:78℃)、イソプロピルアルコール(沸点:82℃)、n−プロピルアルコール(沸点:97℃)、THF(沸点:66℃)、1−メトシキ−2−プロパノール(沸点:119℃)、MEK(沸点:80℃)などが好ましく挙げられる。
また、上述のように、水と水溶性有機溶剤との混合液を用いる場合、作業のし易さの観点から、その引火点としては30℃以上のものが好ましく、40℃以上がより好ましく、60℃以上が更に好ましい。
なお、本発明における引火点は、JIS−K2265に準拠するタグ密閉式によって得られた測定値を意味する。
−水−
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物に使用される水は、不純物を含まないことが好ましく、RO水や脱イオン水、蒸留水、精製水などが好ましく、脱イオン水や蒸留水がより好ましい。
−特定ポリマーの溶解性を高めるための添加剤−
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物に、水と水溶性有機溶剤との混合液を使用する場合は、特定ポリマーの溶解性を高めるために添加剤を使用することができる。
例えば、溶質である特定ポリマーがカルボン酸基などの酸性基を有する場合は、この酸性基をカルボン酸ナトリウムなどの塩とすることで、この特定ポリマーは、水と水溶性有機溶剤との混合液に溶解し易くなる。カルボン酸基をカルボン酸ナトリウムに変換するために使用する添加剤としては、塩基性の化合物が使用することができ、具体的には、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、アンモニア、DBU、DBNなどが使用できる。特に好ましくは、水溶性化の度合い、最適な塩基性度の観点から、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウムである。
〔ラジカル発生剤〕
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物は、エネルギー付与に対する感度を高めるために、ラジカル発生剤を含有することが好ましい。
使用しうるラジカル発生剤としては、芳香族ケトン類、オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、ピリジウム類化合物等が挙げられる。
〔増感剤〕
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物に対して、露光によりエネルギー付与を行う場合、その露光に対する感度をより高める目的で、ラジカル発生剤に加え、該組成物に増感剤を含有させることもできる。
増感剤は、活性エネルギー線により励起状態となり、ラジカル発生剤と相互作用(例えば、エネルギー移動、電子移動等)することにより、ラジカルの発生を促進することが可能である。
本発明に使用しうる増感剤としては、特に制限はなく、公知の増感剤の中から露光波長に合わせて、適宜選択することができる。
増感剤として具体的には、例えば、公知の多核芳香族類(例えば、ピレン、ペリレン、トリフェニレン)、キサンテン類(例えば、フルオレセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル)、シアニン類(例えば、インドカルボシアニン、チアカルボシアニン、オキサカルボシアニン)、メロシアニン類(例えば、メロシアニン、カルボメロシアニン)、チアジン類(例えば、チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー)、アクリジン類(例えば、アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン)、アントラキノン類(例えば、アントラキノン)、スクアリウム類(例えば、スクアリウム)、アクリドン類(例えば、アクリドン、クロロアクリドン、N−メチルアクリドン、N−ブチルアクリドン、N−ブチル−クロロアクリドン等)、クマリン類(例えば、3−(2−ベンゾフロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−ベンゾフロイル)−7−(1−ピロリジニル)クマリン、3−ベンゾイル−7−ジエチルアミノクマリン、3−(2−メトキシベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジメチルアミノベンゾイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3,3’−カルボニルビス(5,7−ジ−n−プロポキシクマリン)、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3−ベンゾイル−7−メトキシクマリン、3−(2−フロイル)−7−ジエチルアミノクマリン、3−(4−ジエチルアミノシンナモイル)−7−ジエチルアミノクマリン、7−メトキシ−3−(3−ピリジルカルボニル)クマリン、3−ベンゾイル−5,7−ジプロポキシクマリン等が挙げられ、他に、特開平5−19475号、特開平7−271028号、特開2002−363206号、特開2002−363207号、特開2002−363208号、特開2002−363209号等の各公報に記載のクマリン化合物など)が挙げられる。
光重合開始剤と増感剤との組合せとしては、例えば、特開2001−305734号公報に記載の電子移動型開始系[(1)電子供与型開始剤及び増感色素、(2)電子受容型開始剤及び増感色素、(3)電子供与型開始剤、増感色素及び電子受容型開始剤(三元開始系)]などの組合せが挙げられる。
本発明においては、トリアジン系の光重合開始剤と、360nm〜700nmの波長に極大吸収を有する増感剤と、の組合せが好ましく挙げられる。
その他、増感剤としては、塩基性核を有する増感剤、酸性核を有する増感剤、蛍光増白剤を有する増感剤などを用いることもできる。
これらの増感剤は、本発明の絶縁樹脂層形成用組成物中、特定ポリマーの質量に対して、1質量%〜30質量%程度の量で含有させることが好ましい。
〔界面活性剤〕
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物は、界面活性剤を含有していてもよい。
本発明に用いられる界面活性剤は、前述の溶剤に溶解するものであればよく、そのような界面活性剤としては、例えば、n−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの如きアニオン性界面活性剤や、n−ドデシルトリメチルアンモニウムクロライドの如きカチオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル(市販品としては、例えば、エマルゲン910、花王(株)製など)、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(市販品としては、例えば、商品名「ツイーン20」など)、ポリオキシエチレンラウリルエーテルの如き非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
〔可塑剤〕
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物には、必要に応じて可塑剤を添加することもできる。使用できる可塑剤としては、一般的な可塑剤が挙げられ、フタル酸エステル類(ジメチルエステル、ジエチルエステル、ジブチルエステル、ジ−2−エチルヘキシルエステル、ジノルマルオクチルエステル、ジイソノニルエステル、ジノニルエステル、ジイソデシルエステル、ブチルベンジルエステル)、アジピン酸エステル類(ジオクチルエステル、ジイソノニルエステル)、アゼラインサンジオクチル、セバシンサンエステル類(ジブチルエステル、ジオクチルエステル)リン酸トリクレシル、アセチルクエン酸トリブチル、エポキシ化大豆油、トリメリット酸トリオクチル、塩素化パラフィンやジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンのような高沸点溶媒も使用することができる。
〔重合禁止剤〕
本発明の絶縁樹脂層形成用組成物には、必要に応じて、重合禁止剤を添加することもできる。使用できる重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ジターシャリーブチルハイドロキノン、2,5−ビス(1,1,3,3−テトラメチルブチル)ハイドロキノンなどのハイドロキノン類、p−メトキシフェノール、フェノールなどのフェノール類、ベンゾキノン類、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジニロキシ フリーラジカル)、4−ヒドロキシTEMPOなどのフリーラジカル類、フェノチアジン類、N−ニトロソフェニルヒドロキシアミン、そのアルミニウム塩などのニトロソアミン類、カテコール類を使用することができる。
〔硬化剤、硬化促進剤〕
また、後述のように、本発明の絶縁樹脂層形成用組成物を用いて、密着補助層上に絶縁樹脂層を形成する場合、密着補助層の硬化を進めるために、絶縁樹脂層形成用組成物に硬化剤及び/又は硬化促進剤を添加することができる。
例えば、密着補助層にエポキシ化合物が含まれる場合の硬化剤及び/又は硬化促進剤として、重付加型では、脂肪族ポリアミン、脂環族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ポリアミド、酸無水物、フェノール、フェノールノボラック、ポリメルカプタン、活性水素を2個以上持つ化合物等、触媒型としては、脂肪族第三アミン、芳香族第三アミン、イミダゾール化合物、ルイス酸錯体などが挙げられる。
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、BF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、ジアーリルヨードニウム塩、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。
これらの硬化剤及び/又は硬化促進剤は、絶縁樹脂層形成用組成物の塗布性、基板やめっき膜との密着性などの観点から、溶剤を除去した残りの不揮発成分の0〜50質量%程度まで添加することが好ましい。
なお、硬化剤及び/又は硬化促進剤は密着補助層に添加してもよく、その場合は、密着補助層に添加した量と絶縁性樹脂層形成用組成物中に添加した総和量で上記範囲を満たすことが好ましい。
〔その他の添加剤〕
本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物には、更に、ゴム成分(例えば、CTBN)、難燃化剤(例えば、りん系難燃化剤)、希釈剤やチキソトロピー化剤、顔料、消泡剤、レベリング剤、カップリング剤、水溶性物質(例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム等のミネラル成分)、溶解性低分子物質(例えば、εカプロラクタム、ポリエチレングリコール等のポリアルキルグリコール)などを添加してもよい。また、これらの添加剤は必要に応じて密着補助層に添加してもよい。
本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物として、特定ポリマーと各種の添加剤とを適宜混合した組成物を用いることで、形成された絶縁性樹脂層の物性、例えば、熱膨張係数、ガラス転移温度、ヤング率、ポアソン比、破断応力、降伏応力、熱分解温度などを最適に設定することができる。特に、破断応力、降伏応力、熱分解温度については、より高い方が好ましい。
得られた絶縁性樹脂層は、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。
<積層体>
本発明の積層体は、適切な基板上に、本発明の絶縁性樹脂を含んでなる絶縁性樹脂層を備えてなるものである。該絶縁性樹脂層は、本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物を、基板上に塗布して形成することができる。
なお、基板については、以下に詳述する。
絶縁性樹脂層の厚みは目的に応じて任意に選択される。
本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物により形成される絶縁性樹脂層は、アルカリ水溶液や高温・高湿な環境に対する耐性に優れた被膜であり、且つ、めっき触媒等の受容性に優れるために、本発明の積層体は、めっき層形成に好適に使用しうる。
<表面金属膜材料の作製方法>
本発明の表面金属膜材料の作製方法は、(1)基板上に、本発明の絶縁性樹脂を含有する組成物を用いて絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂層形成工程と、(2)該絶縁性樹脂層にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程と、(3)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と、を有することを特徴とする。
以下、この(1)〜(3)の各工程について説明する。
〔(1)工程〕
本発明の表面金属膜材料の作製方法における(1)工程では、基板上に、本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物を用いて絶縁性樹脂層を形成させる。具体的には、絶縁性樹脂層形成用組成物を基板に接触させた後、該絶縁性樹脂層形成用組成物に対してエネルギーを付与して、絶縁性樹脂層形成用組成物を硬化させる。
本発明においては、絶縁性樹脂層中の絶縁性樹脂(特定ポリマー)は、分子内のラジカル重合性基により基板に前記基板と直接化学結合していることが金属膜の密着性の観点から好ましい態様である。
本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物を基板に接触させる場合には、その量は、めっき触媒又はその前駆体との充分な相互作用形成性の観点からは、固形分換算で、0.1g/m〜10g/mが好ましく、特に0.5g/m〜5g/mが好ましい。
なお、基板上に、特定ポリマーを含有する組成物を塗布し、乾燥させて、特定ポリマーを含有する層を形成する場合、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。
本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物と基板との接触は、基板を、該絶縁性樹脂層形成用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、絶縁性樹脂層形成用組成物からなる層を基板表面(密着補助層表面)に、塗布法により形成することが好ましい。
なお、基板が樹脂フィルムであって、この樹脂フィルムの両面に対して絶縁性樹脂層を形成する場合にも、絶縁性樹脂層を両面同時に形成し易いといった観点から、塗布法を用いることが好ましい。
(エネルギー付与)
本工程では、基板に本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物を接触させた後、この絶縁性樹脂層形成用組成物に対し、エネルギー付与を行う。
エネルギー付与には、加熱や露光などが用いられることが好ましく、パターン像の形成容易性の観点からは、露光が用いられることが好ましい。
露光には、UVランプ、可視光線などによる光照射等が用いられる。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エネルギー付与の態様としては、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。
露光時間としては、特定ポリマーの反応性及び光源により異なるが、通常、10秒〜5時間の間である。
なお、エネルギー付与として加熱を用いる場合、送風乾燥機、オーブン、赤外線乾燥機、加熱ドラムなどを用いることができる。
エネルギー付与の方法として、パターン状に加熱を行う場合、赤外線や遠赤外線による露光が用いられる。
上記のようなエネルギー付与が行われると、特定ポリマーの硬化反応が生起する。その結果、基板上では、本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物が硬化し、絶縁性樹脂層が形成されることとなる。
(基板)
本工程で用いられる基板としては、形状保持性を有するものであればよく、その表面が、前述の特定ポリマーと化学結合しうる機能を有することが好ましい。具体的には、基板自体が露光によりラジカルを発生しうるものであるか、基材上に、露光によりラジカルを発生しうる中間層(例えば、後述する密着補助層)を設け、この基材と中間層とで基板が構成されていてもよい。
(基材、基板)
本発明に使用される基材は、寸度的に安定な板状物であることが好ましく、例えば、紙、プラスチック(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等)がラミネートされた紙、金属板(例えば、アルミニウム、亜鉛、銅等)、プラスチックフィルム(例えば、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酪酸セルロース、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、ポリイミド、エポキシ、ビスマレインイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン等)、上記の如き金属がラミネート若しくは蒸着された紙又はプラスチックフィルム等が含まれる。本発明に使用される基材としては、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂が好ましい。
なお、これらの基材表面が、特定ポリマーが直接化学結合した状態を形成しうる機能を有している場合には、その基材そのものを基板として用いてもよい。
本発明における基板として、特開2005−281350号公報の段落番号[0028]〜[0088]に記載の重合開始部位を骨格中に有するポリイミドを含む基材を用いることもできる。
また、本発明の金属パターン材料の作製方法により得られた金属パターン材料は、半導体パッケージ、各種電気配線基板等に適用することができる。このような用途に用いる場合は、以下に示す、絶縁性樹脂を含んだ基板、具体的には、絶縁性樹脂からなる基板、又は、絶縁性樹脂からなる層を基板上に有する基板を用いることが好ましい。
絶縁性樹脂からなる基板、絶縁性樹脂からなる層を得る場合には、公知の絶縁性樹脂組成物が用いられる。この絶縁性樹脂組成物には、主たる樹脂に加え、目的に応じて種々の添加物を併用することができる。例えば、絶縁層の強度を高める目的で、多官能のアクリレートモノマーを添加する、絶縁体層の強度を高め、電気特性を改良する目的で、無機、若しくは有機の粒子を添加する、などの手段をとることもできる。
なお、本発明における「絶縁性樹脂」とは、公知の絶縁膜や絶縁層に使用しうる程度の絶縁性を有する樹脂であることを意味するものであり、完全な絶縁体でないものであっても、目的に応じた絶縁性を有する樹脂であれば、本発明に適用しうる。
絶縁性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、イソシアネート系樹脂、ABS樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れるものとなる。
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、シクロオレフィン系樹脂、これらの樹脂の共重合体等が挙げられる。
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。
その他の熱可塑性樹脂としては、1,2−ビス(ビニルフェニレン)エタン樹脂(1,2−Bis(vinylphenyl)ethane)、若しくはこれとポリフェニレンエーテル樹脂との変性樹脂(天羽悟ら、Journal of Applied Polymer Science Vol.92,1252−1258(2004)に記載)、液晶性ポリマー(具体的には、クラレ製のベクスターなど)、フッ素樹脂(PTFE)などが挙げられる。
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。これはそれぞれの欠点を補いより優れた効果を発現する目的で行われる。例えば、ポリフェニレンエーテル(PPE)などの熱可塑性樹脂は熱に対しての耐性が低いため、熱硬化性樹脂などとのアロイ化が行われている。例えば、PPEとエポキシ、トリアリルイソシアネートとのアロイ化、或いは重合性官能基を導入したPPE樹脂とそのほかの熱硬化性樹脂とのアロイ化として使用される。また、シアネートエステルは熱硬化性の中ではもっとも誘電特性の優れる樹脂であるが、それ単独で使用されることは少なく、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、熱可塑性樹脂などの変性樹脂として使用される。これらの詳細に関しては、“電子技術”2002/9号、P35に記載されている。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。
絶縁性樹脂組成物には、架橋を進めるために重合性の二重結合を有する化合物のようなもの、具体的には、アクリレート、メタクリレート化合物を含有していてもよく、特に多官能のものが好ましい。そのほか、重合性の二重結合を有する化合物として、熱硬化性樹脂、若しくは熱可塑性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等に、メタクリル酸やアクリル酸等を用い、樹脂の一部を(メタ)アクリル化反応させた樹脂を用いてもよい。
絶縁性樹脂組成物には、樹脂被膜の機械強度、耐熱性、耐候性、難燃性、耐水性、電気特性などの特性を強化するために、樹脂と他の成分とのコンポジット(複合素材)も使用することができる。複合化するのに使用される材料としては、紙、ガラス繊維、シリカ粒子、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。
更に、この絶縁性樹脂組成物には必要に応じて一般の配線板用樹脂材料に用いられる充填剤、例えば、シリカ、アルミナ、クレー、タルク、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムなどの無機フィラー、硬化エポキシ樹脂、架橋ベンゾグアナミン樹脂、架橋アクリルポリマーなどの有機フィラーを一種又は二種以上配合してもよい。中でも、充填材としてはシリカを用いることが好ましい。
また、更に、この絶縁性樹脂組成物には、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。
これらの材料を絶縁性樹脂組成物に添加する場合は、いずれも、樹脂に対して、1質量%〜200質量%の範囲で添加されることが好ましく、より好ましくは10質量%〜80質量%の範囲で添加される。この添加量が、1質量%未満である場合は、上記の特性を強化する効果がなく、また、200質量%を超えると場合には、樹脂特有の強度などの特性が低下する。
このような用途に用いる場合の基板として、具体的には、1GHzにおける誘電率(比誘電率)が3.5以下である絶縁性樹脂からなる基板であるか、又は、該絶縁性樹脂からなる層を基材上に有する基板であることが好ましい。また、1GHzにおける誘電正接が0.01以下である絶縁性樹脂からなる基板であるか、又は、該絶縁性樹脂からなる層を基材上に有する基板であることが好ましい。
絶縁性樹脂の誘電率及び誘電正接は、常法により測定することができる。例えば、「第18回エレクトロニクス実装学会学術講演大会要旨集」、2004年、p189、に記載の方法に基づき、空洞共振器摂動法(例えば、極薄シート用εr、tanδ測定器、キーコム株式会社製)を用いて測定することができる。
このように、本発明においては誘電率や誘電正接の観点から絶縁樹脂材料を選択することも有用である。誘電率が3.5以下であり、誘電正接が0.01以下の絶縁性樹脂としては、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、シアネートエステル樹脂、ビス(ビスフェニレン)エタン樹脂などが挙げられ、更にそれらの変性樹脂も含まれる。
本発明に用いられる基板は、半導体パッケージ、各種電気配線基板等への用途を考慮すると、表面凹凸が500nm以下であることが好ましく、より好ましくは100nm以下、更に好ましくは50nm以下、最も好ましくは20nm以下である。この基板の表面凹凸(中間層や密着補助層が設けられている場合はその層の表面凹凸)が小さくなるほど、得られた金属パターン材料を配線等に適用した場合に、高周波送電時の電気損失が少なくなり好ましい。
本発明においては、基板が板状物、例えば、樹脂フィルム(プラスチックフィルム)であれば、その両面に(1)工程を施すことで、樹脂フィルムの両面に絶縁性樹脂層を形成することができる。
このように樹脂フィルム(基板)の両面に絶縁性樹脂層が形成された場合には、更に、後述する(2)工程及び(3)工程を行うことで、両面に金属膜が形成された表面金属膜材料を得ることができる。
以下、本発明における密着補助層について説明する。なお、基板が板状物であれば、その両面に密着補助層を形成してもよい。
(密着補助層)
本発明における密着補助層は、基板と絶縁性樹脂層との密着を確保する中間層であり、この層は基板と絶縁性樹脂層に親和性があるものでもよく、硬化時に特定ポリマーと反応し、化学結合を形成してもよい。
密着補助層としては、基材との密着性が良好な樹脂組成物、及び、露光によりラジカルを発生しうる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、ラジカルを発生しうる部位を有する場合には、ラジカルを発生しうる化合物を別途添加する必要はない。
本発明における密着補助層としては、例えば、基材が、多層積層板、ビルドアップ基板、若しくはフレキシブル基板の材料として用いられてきた公知の絶縁樹脂からなる場合には、該基材との密着性の観点から、密着補助層を形成する際に用いられる樹脂組成物としても、絶縁樹脂組成物が用いられることが好ましい。
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。
密着補助層を形成する際に用いられる絶縁樹脂組成物は、基材を構成する電気的絶縁性の樹脂と同じものを含んでいてもよく、異なっていてもよいが、ガラス転移点や弾性率、線膨張係数といった熱物性的が近いものを使用することが好ましい。具体的には、例えば、基材を構成する絶縁樹脂と同じ種類の絶縁樹脂を使用することが密着の点で好ましい。
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。
なお、本発明において、密着補助層に使用される絶縁樹脂とは、公知の絶縁膜に使用しうる程度の絶縁性を有する樹脂を意味するものであり、完全な絶縁体でないものであっても、目的に応じた絶縁性を有する樹脂であれば、本発明に適用しうる。
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、ABS樹脂等が挙げられる。
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。
また、密着補助層に用いられる絶縁樹脂としては、めっき触媒受容性の感光性樹脂組成物と相互作用を形成し得る活性点を発生させる骨格を有する樹脂を用いることもできる。例えば、特開2005−307140号公報の段落番号〔0018〕〜〔0078〕に記載の重合開始部位を骨格中に有するポリイミドが用いられる。
本発明における密着補助層は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、目的に応じて、種々の化合物を添加することができる。
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、密着補助層には、樹脂被膜の機械強度、耐熱性、耐候性、難燃性、耐水性、電気特性などの特性を強化するために、樹脂と他の成分とのコンポジット(複合素材)も使用することができる。複合化するのに使用される材料としては、紙、ガラス繊維、シリカ粒子、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂などを挙げることができる。
更に、この密着補助層には、必要に応じて、一般の配線板用樹脂材料に用いられる充填剤、例えば、シリカ、アルミナ、クレー、タルク、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムなどの無機フィラー、硬化エポキシ樹脂、架橋ベンゾグアナミン樹脂、架橋アクリルポリマーなどの有機フィラーを一種又は二種以上配合してもよい。
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。
これらの材料を添加する場合は、いずれも、主成分となる樹脂に対して、0質量%〜200質量%の範囲で添加されることが好ましく、より好ましくは0質量%〜80質量%の範囲で添加される。密着補助層と隣接する基材とが、熱や電気に対して同じ若しくは近い物性値を示す場合には、これら添加物は必ずしも添加する必要はない。添加物を、樹脂に対して200質量%を超える範囲で用いる場合には、樹脂自体が本来有する強度などの特性が低下する懸念がある。
密着補助層には、前述のように、樹脂組成物と露光によりラジカルを発生しうる化合物が用いられることが好ましい。
ここで、露光によりラジカルを発生しうる化合物としては、従来公知の光重合開始剤が用いられる。
この光重合開始剤としては、具体的には、例えば、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、2,2’−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オンの如きアセトフェノン類;ベンゾフェノン(4,4’−ビスジメチルアミノベンゾフェノン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、の如きケトン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルの如きベンゾインエーテル類;ベンジルジメチルケタール、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンの如きベンジルケタール類;トリフェニルスルホニウムクロライド、トリフェニルスルホニウムペンタフルオロフォスフェートなどのスルホニウム塩、ジフェニルヨードニウムクロライド、ジフェニルヨードニウムサルフェートなどのヨードニウム塩などが挙げられる。
密着補助層に含有させる光重合開始剤(露光によりラジカルを発生しうる化合物)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。
本発明における密着補助層の厚みは、一般に0.1μm〜10μmの範囲であり、0.2μm〜5μmの範囲であることが好ましい。密着補助層を設ける場合、厚みが上記一般的な範囲であれば、隣接する基材や、絶縁性樹脂層との十分な密着強度が得られ、また、一般の接着剤を用いるのに比較して薄層でありながら、その接着剤による層と同様の密着性が達成される。
また、本発明における密着補助層の表面は、形成されるめっき金属膜の物性を向上させる観点から、JIS B 0601(1994年)、10点平均高さ法で測定した表面粗さRzが3μm以下であるものが好ましく、Rzが1μm以下であることがより好ましい。密着補助層の表面平滑性が上記値の範囲内、即ち、平滑性が高い状態であれば、回路が極めて微細な(例えば、ライン/スペースの値が25/25μm以下の回路パターン)プリント配線板を製造する際に、好適に用いられる。
密着補助層は基材表面に、塗布法、転写法、印刷法などの公知の層形成方法を適用して形成される。
密着補助層は、所望により、印刷法(例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット印刷法、インプリント法など)や、現像法(例えば、湿式エッチング、乾式エッチング、アブレーション、光による硬化・可塑化(ネガ型/ポジ型)など)などでパターン化されてもよい。
また、密着補助層は基材上に形成された後、何らかのエネルギーを与えて硬化処理を行ってもよい。与えるエネルギーとしては、光、熱、圧力、電子線などが挙げられるが、本実施形態においては熱又は光が一般的であり、熱の場合は、100℃〜300℃の熱を5分〜120分加えることが好ましい。また、加熱硬化の条件は、基材の材料の種類、密着補助層を構成する樹脂組成物の種類等で異なり、これらの素材の硬化温度にもよるが、120℃〜220℃で20分〜120分の範囲で選択されることが好ましい。
この硬化処理は密着補助層の形成後すぐに行ってもよく、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。
密着補助層の形成後、その表面に形成される絶縁性樹脂層に対する密着性向上の目的で、乾式及び/又は湿式法により表面を粗化してもよい。乾式粗化法としては、バフ、サンドブラスト、等の機械的研磨やプラズマエッチング等が挙げられる。一方、湿式粗化法としては、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、オゾン、過酸化水素/硫酸、硝酸、等の酸化剤や、強塩基や樹脂膨潤溶剤を用いる方法等の化学薬品処理が挙げられる。
〔(2)工程〕
本発明の表面金属膜材料の作製方法における(2)工程では、前記(1)工程後、基板上に形成された絶縁性樹脂層にめっき触媒又はその前駆体を付与する。
本工程においては、被めっき層を構成する特定ポリマーが有する相互作用性基が、その機能に応じて、付与されためっき触媒又はその前駆体を付着(吸着)する。
ここで、めっき触媒又はその前駆体としては、後述する(3)工程における、めっきの触媒や電極として機能するものが挙げられる。そのため、めっき触媒又はその前駆体は、(3)工程におけるめっきの種類により決定される。
なお、ここで、本工程において用いられるめっき触媒又はその前駆体は、無電解めっき触媒又はその前駆体であることが好ましい。
(無電解めっき触媒)
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、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、Ag、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。
(無電解めっき触媒前駆体)
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、被めっき層へ付与した後、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。
実際には、無電解めっき前駆体である金属イオンは、金属塩を用いて被めっき層上に付与する。使用される金属塩としては、適切な溶媒に溶解して金属イオンと塩基(陰イオン)とに解離されるものであれば特に制限はなく、M(NO、MCl、M2/n(SO)、M3/n(PO)(Mは、n価の金属原子を表す)などが挙げられる。金属イオンとしては、上記の金属塩が解離したものを好適に用いることができる。具体例としては、例えば、Agイオン、Cuイオン、Alイオン、Niイオン、Coイオン、Feイオン、Pdイオンが挙げられ、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、及び触媒能の点で、Agイオン、Pdイオンが好ましい。
本発明で用いられる無電解めっき触媒又はその前駆体の好ましい例の一つとして、パラジウム化合物が挙げられる。このパラジウム化合物は、めっき処理時に活性核となり金属を析出させる役割を果たす、めっき触媒(パラジウム)又はその前駆体(パラジウムイオン)として作用する。パラジウム化合物としては、パラジウムを含み、めっき処理の際に核として作用すれば、特に限定されないが、例えば、パラジウム(II)塩、パラジウム(0)錯体、パラジウムコロイドなどが挙げられる。
パラジウム塩としては、例えば、酢酸パラジウム、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、臭化パラジウム、炭酸パラジウム、硫酸パラジウム、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロパラジウム(II)、ビス(アセトニトリル)ジクロロパラジウム(II)、ビス(エチレンジアミン)パラジウム(II)塩化物などが挙げられる。なかでも、取り扱いやすさと溶解性の点で、硝酸パラジウム、酢酸パラジウム、硫酸パラジウム、ビス(アセトニトリル)ジクロロパラジウム(II)が好ましい。
パラジウム錯体としては、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム錯体、ジパラジウムトリスベンジリデンアセトン錯体などが挙げられる。
パラジウムコロイドは、パラジウム(0)から構成される粒子で、その大きさは特に制限されないが、液中での安定性の観点から、5nm〜300nmが好ましく、10nm〜100nmがより好ましい。パラジウムコロイドは、必要に応じて、他の金属を含んでいてもよく、他の金属としては、例えば、スズなどが挙げられる。パラジウムコロイドとしては、例えば、スズ−パラジウムコロイドなどが挙げられる。なお、パラジウムコロイドは、公知の方法で合成してもよいし、市販品を使用してもよい。例えば、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、パラジウムイオンを還元することによりパラジウムコロイドを作製することができる。
また、本発明で用いられる無電解めっき触媒又はその前駆体としては、選択的に被めっき層に吸着させることができるといった観点から、銀、及び銀イオンが好ましい別の例として挙げられる。
めっき触媒前駆体として銀イオンを用いる場合、以下に示すような銀化合物が解離したものを好適に用いることができる。銀化合物の具体例としては、硝酸銀、酢酸銀、硫酸銀、炭酸銀、シアン化銀、チオシアン酸銀、塩化銀、臭化銀、クロム酸銀、クロラニル酸銀、サリチル酸銀、ジエチルジチオカルバミン酸銀、ジエチルジチオカルバミド酸銀、p−トルエンスルホン酸銀が挙げられる。この中でも、水溶性の観点から硝酸銀が好ましい。
無電解めっき触媒である金属、或いは、無電解めっき前駆体である金属塩を被めっき層に付与する方法としては、金属を適当な分散媒に分散した分散液、或いは、金属塩を適切な溶媒で溶解し、解離した金属イオンを含む溶液を調製し、その分散液又は溶液を被めっき層上に塗布するか、或いは、その分散液又は溶液中に被めっき層が形成された基板を浸漬すればよい。
また、前記(1)工程において、基板上に、本発明の絶縁性樹脂層形成用組成物を接触させるが、この組成物中に、無電解めっき触媒又はその前駆体を添加する方法を用いてもよい。つまり、特定ポリマーと、無電解めっき触媒又はその前駆体と、を含有する組成物(本発明の被めっき層形成用組成物)を、基板上に接触させて、露光・現像を行うことにより、めっき触媒又はその前駆体を含有する被めっきパターン(パターン状の被めっき層)を形成することができる。なお、この方法を用いれば、本発明における(1)工程〜(2)工程が1工程で行えることになる。
なお、基板として樹脂フィルムを用い、該樹脂フィルムの両面に対して被めっき層が形成されている場合には、その両面の被めっき層に対して同時に無電解めっき触媒又はその前駆体を接触させるために、上記の浸漬法を用いることが好ましい。
上記のように無電解めっき触媒又はその前駆体を接触させることで、被めっき層中の相互作用性基に、ファンデルワールス力のような分子間力による相互作用、又は、孤立電子対による配位結合による相互作用を利用して、無電解めっき触媒又はその前駆体を吸着させることができる。
このような吸着を充分に行なわせるという観点からは、分散液、溶液、組成物中の金属濃度、又は溶液中の金属イオン濃度は、0.001質量%〜50質量%の範囲であることが好ましく、0.005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、30秒〜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。
なお、無電解めっき触媒又はその前駆体を含有する溶液、分散液、或いは組成物にパラジウム化合物を用いる場合、パラジウム化合物は、溶液、分散液、或いは組成物の全量に対して、0.001質量%〜10質量%の範囲で用いることが好ましく、0.05質量%〜5質量%で用いることがより好ましく、更に0.10質量%〜1質量%で用いることが好ましい。
また、無電解めっき触媒前駆体を含有する溶液に銀化合物を用いる場合、銀化合物は、溶液の全量に対して、0.1質量%〜20質量%の範囲で用いることが好ましく、0.1質量%〜20質量%の範囲で用いるがより好ましく、更に0.5質量%〜10質量%の範囲で用いるが好ましい。
どちらの化合物を用いる場合であっても、含有量が少なすぎると後述するめっきの析出がし難くなり、含有量が多すぎると、所望とされない領域までめっきが析出したり、エッチング残渣除去性が損なわれたりすることがある。
被めっき層のめっき触媒又はその前駆体の吸着量に関しては、使用する無電解めっき触媒又はその前駆体の種類にもよるが、例えば、銀イオンの場合は、無電解めっきの析出性の観点から、300mg/m以上が好ましく、500mg/m以上がより好ましく、600mg/m以上が更に好ましい。また、基板との密着力の高い金属パターンを作製するという観点からは、被めっき層の銀イオンの吸着量は1000mg/m以下であることが好ましい。
また、パラジウムイオンの場合、被めっき層の吸着量は、無電解めっきの析出性の観点から、5mg/m以上が好ましく、10mg/m以上がより好ましい。また、基板との密着力の高い金属パターンを作製するという観点からは、被めっき層のパラジウムイオンの吸着量は1000mg/m以下であることが好ましい。
(その他の触媒)
本発明において、後述の(3)工程において、被めっき層に対して、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、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。
(有機溶剤、及び水)
上記のようなめっき触媒又は前駆体は、前述のように、分散液や溶液(触媒液)として被めっき層に付与される。
本発明における触媒液には、有機溶剤や水が用いられる。
この有機溶剤を含有することで、被めっき層に対するめっき触媒又は前駆体の浸透性が向上し、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。
本発明における触媒液には、水を用いてもよく、この水としては、不純物を含まないことが好ましく、そのような観点からは、RO水や脱イオン水、蒸留水、精製水などを用いるのが好ましく、脱イオン水や蒸留水を用いるのが特に好ましい。
めっき触媒液の調製に用いられる有機溶剤としては、被めっき層に浸透しうる溶剤であれば特に制限は無いが、具体的には、アセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、エチレングリコールジアセテート、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、アセトフェノン、2−(1−シクロヘキセニル)、プロピレングリコールジアセテート、トリアセチン、ジエチレングリコールジアセテート、ジオキサン、N−メチルピロリドン、ジメチルカーボネート、ジメチルセロソルブなどを用いることができる。
また、その他の有機溶剤としては、ダイアセトンアルコール、γブチロラクトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、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。
特に、めっき触媒又はその前駆体との相溶性、及び被めっき層への浸透性の観点では水溶性の有機溶剤が好ましく、アセトン、ジメチルカーボネート、ジメチルセロソルブ、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテルが好ましい。
更に、本発明における触媒液には、目的に応じて他の添加剤を含有することができる。
他の添加剤としては、例えば、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、ノニオン性及び低分子性又は高分子性など)などが挙げられる。
以上説明した(3)工程を経ることで、絶縁性樹脂層中の相互作用性基とめっき触媒又はその前駆体との間に相互作用を形成することができる。
〔(3)工程〕
本発明の表面金属膜材料の作製方法における(3)工程では、無電解めっき触媒又はその前駆体が付与された被めっき層に対し、めっきを行うことで、めっき膜が形成される。形成されためっき膜は、優れた導電性、密着性を有する。
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、前記(2)工程において、絶縁性樹脂層との間に相互作用を形成しためっき触媒又はその前駆体の機能によって、選択することができる。
つまり、本工程では、めっき触媒又はその前駆体が付与された被めっき層に対し、電気めっきを行ってもよいし、無電解めっきを行ってもよい。
なかでも、本発明においては、被めっき層中に発現するハイブリッド構造の形成性及び密着性向上の点から、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層を得るために、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。
以下、本工程において好適に行われるめっきについて説明する。
(無電解めっき)
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、無電解めっき触媒が付与された基板を、水洗して余分な無電解めっき触媒(金属)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。
また、無電解めっき触媒前駆体が付与された基板を、無電解めっき触媒前駆体が被めっき層に吸着又は含浸した状態で無電解めっき浴に浸漬する場合には、基板を水洗して余分な前駆体(金属塩など)を除去した後、無電解めっき浴中へ浸漬される。この場合には、無電解めっき浴中において、めっき触媒前駆体の還元とこれに引き続き無電解めっきが行われる。ここで使用される無電解めっき浴としても、上記同様、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、液全体に対する該還元剤の濃度が0.1質量%〜50質量%、好ましくは1質量%〜30質量%がよい。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、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、次亜リン酸などの還元剤を使用することが可能である。
浸漬の際には、無電解めっき触媒又はその前駆体が接触する被めっき層表面付近の無電解めっき触媒又はその前駆体の濃度を一定に保つ上で、攪拌或いは揺動を加えながら浸漬することが好ましい。
一般的な無電解めっき浴の組成としては、溶剤の他に、1.めっき用の金属イオン、2.還元剤、3.金属イオンの安定性を向上させる添加剤(安定剤)が主に含まれている。このめっき浴には、これらに加えて、めっき浴の安定剤など公知の添加物が含まれていてもよい。
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。
無電解めっき浴に用いられる金属の種類としては、銅、すず、鉛、ニッケル、金、パラジウム、ロジウムが知られており、中でも、導電性の観点からは、銅、金が特に好ましい。
また、上記金属に合わせて最適な還元剤、添加物が選択される。
例えば、銅の無電解めっきの浴は、銅塩としてCuSO、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(NH)Cl、還元剤としてNH、HNNH、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。
このようにして形成される無電解めっきによるめっき膜の膜厚は、めっき浴の金属イオン濃度、めっき浴への浸漬時間、或いは、めっき浴の温度などにより制御することができるが、導電性の観点からは、0.1μm以上であることが好ましく、0.2μm〜2μmであることがより好ましい。
ただし、無電解めっきによるめっき膜を導通層として、後述する電気めっきを行う場合は、少なくとも0.1μm以上の膜が均一に付与されていればよい。
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。
以上のようにして得られた無電解めっきによるめっき層は、走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察により、被めっき層中にめっき触媒やめっき金属からなる微粒子が高密度で分散していること、また更に被めっき層上にめっき金属が析出していることが確認される。被めっき層とめっき層との界面は、樹脂複合体と微粒子とのハイブリッド状態であるため、被めっき層(有機成分)と無機物(めっき触媒金属又はめっき金属)との界面が平滑(例えば、1mmの領域でRaが1.5μm以下)であっても、密着性が良好となる。
(電気めっき)
本工程おいては、前記(3)工程において付与されためっき触媒又はその前駆体が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被めっき層に対して、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。
本発明における電気めっきの方法としては、従来公知の方法を用いることができる。なお、本工程の電気めっきに用いられる金属としては、銅、クロム、鉛、ニッケル、金、銀、すず、亜鉛などが挙げられ、導電性の観点から、銅、金、銀が好ましく、銅がより好ましい。
また、電気めっきにより得られる金属膜の膜厚は、めっき浴中に含まれる金属濃度、又は、電流密度などを調整することで制御することができる。
なお、得られた金属パターン材料を一般的な電気配線などに適用する場合の金属膜の膜厚は、導電性の観点から、0.5μm以上であることが好ましく、1μm〜30μmがより好ましい。
なお、電気配線の厚みは、電気配線の線幅が狭くなる、すなわち微細化するほどアスペクト比を維持するために薄くなる。従って、電気めっきによって形成されるめっき層の層厚は、上記に限定されず、任意に設定できる。
上述のめっき膜の他の製造方法としては、上述の(a)工程において被めっき層を形成する際、被めっき層形成用組成物にめっき触媒又はその前駆体を予め混合しておき、上述の塗布法、押出成形法、ラミネート法を用いて、基板上に被めっき層を積層する方法も挙げられる。
この方法の場合、上述の(c)工程を実施することなく、めっき触媒又はその前駆体を含有する被めっき層をひとつの工程で作製することができ、作業効率及び生産性の観点から好ましい。
<表面金属膜材料>
本発明の表面金属膜材料の作製方法の各工程を経ることで、表面金属膜材料を得ることができる。
なお、本発明の表面金属膜材料の作製方法において、基板として樹脂フィルム等を用いれば、その樹脂フィルムの両面に金属膜が形成された表面金属膜材料を得ることができる。
本発明の作製方法により得られた表面金属膜材料は、基板に対する金属膜の密着力に優れる。
<金属パターン材料の作製方法、配線基板の作製方法>
上記本発明の表面金属膜材料における金属膜をパターン状にエッチングする工程を行うことで、金属パターン材料が作製される。
本発明の金属パターン材料の作製方法の応用態様の一つは配線基板の作製方法であり、該配線基板の作製方法により、配線基板が作製される。
エッチング工程〔(4)工程〕について以下に説明する。
〔(4)工程〕
(4)工程では、上記(3)工程で形成されためっき膜(金属膜)をパターン状にエッチングする。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。
サブトラクティブ法とは、形成されためっき膜上にドライフィルムレジスト層を設けパターン露光、現像により金属パターン部と同じパターンを形成し、ドライフィルムレジストパターンをマスクとしてエッチング液でめっき膜を除去し、金属パターンを形成する方法である。ドライフィルムレジストとしては如何なる材料も使用でき、ネガ型、ポジ型、液状、フィルム状のものが使用できる。また、エッチング方法としては、プリント配線基板の製造時に使用されている方法が何れも使用可能であり、湿式エッチング、ドライエッチング等が使用可能であり、任意に選択すればよい。作業の操作上、湿式エッチングが、装置などが簡便で好ましい。エッチング液として、例えば、塩化第二銅、塩化第二鉄等の水溶液を使用することができる。
また、セミアディティブ法とは、形成されためっき膜上にドライフィルムレジスト層を設け、パターン露光、現像により非金属パターン部と同じパターンを形成し、ドライフィルムレジソトパターンをマスクとして電気めっきを行い、ドライフィルムレジソトパターンを除去した後にクイックエッチングを実施し、めっき膜をパターン状に除去することで、金属パターンを形成する方法である。ドライフィルムレジソト、エッチング液等はサブトラクティブ法と同様な材料が使用できる。また、電気めっき手法としては前記記載の手法が使用できる。
本発明の金属パターン材料の作製方法の各工程を経ることで、本発明の金属パターン材料を得ることができる。
なお、本発明の金属パターン材料の作製方法において、基板として樹脂フィルム等を用いれば、その樹脂フィルムの両面に金属パターンが形成された金属パターン材料を得ることができる。
本発明の作製方法により得られた金属パターン材料は、基板に対する金属パターンの密着力に優れる。同様に、本発明の作製方法により得られた配線基板もまた、基板に対する配線の密着性に優れる。
本発明の作製方法により得られた表面金属膜材料、金属パターン材料及びその好適な態様の一つである配線基板は、表面の凹凸が500nm以下(より好ましくは100nm以下)の基板上に、めっき膜を設けたものであることが好ましい。また、基板と金属膜或いは金属パターンとの密着性が碁盤の目試験で100目中10目以下であることが好ましい。即ち、基板表面が平滑でありながら、基板と金属膜との密着性に優れることを特徴とする。
なお、基板表面の凹凸は、基板を基板表面に対して垂直に切断し、その断面をSEMにより観察することにより測定した値である。
より詳細には、JIS B 0601に準じて測定したRz、即ち、「指定面における、最大から5番目までの山頂のZデータの平均値と、最小から5番目までの谷底の平均値との差」で、500nm以下であることが好ましい。
本発明の表面金属膜材料の作製方法、金属パターン材料の作製方法(好ましい態様の一つは配線基板の作製方法である。)により得られた、表面金属膜材、及び、配線基板等の金属パターン材料は、電子部品、半導体素子等の広汎な用途に適用しうる。具体的には、例えば、半導体チップ、各種電気配線板、FPC、COF、TAB、アンテナ、多層配線基板、マザーボード、等の種々の用途に適用することができる。
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「%」及び「部」は質量基準である。
参考例1〕
[合成例:特定ポリマーAの合成]
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド19gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、下記構造のモノマーA33.5g、アクリロニトリル4.24g、及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド19g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド176gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.21g、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセン(DBU)45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーAを25g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーAの同定を、IR測定機((株)堀場製作所製)を用いて行った。IR測定は、特定ポリマーAを、アセトンに溶解させKBr結晶を用いて行った。IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニット(式(B)で表されるユニット。以下の実施例、比較例及び参考例において同様。)であるアクリロニトリルが、ポリマーに導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーAを、重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが、2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニット(式(A)で表されるユニット。以下の実施例、比較例及び参考例において同様。)に相当するピークが6.2−6.0ppm(1H分)、5.8−6.0ppm(1H分)、4.4−4.0ppm(4H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーAをTHFに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーAの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=3.7万であることが分かった。
参考例2〕
[合成例:特定ポリマーBの合成]
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド19.4gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、前記構造のモノマーA33.5g、メタクリロニトリル5.37g、及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド19.4g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド181gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.21g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーBを26g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーBの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーBを、重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製の300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(5H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが6.2−6.0ppm(1H分)、5.8−6.0ppm(1H分)、4.4−4.0ppm(4H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーBを、THFに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーBの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=3.4万であることが分かった。
参考例3〕
〔合成例:特定ポリマーCの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド16.8gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、前記構造のモノマーA27.9g、アクリロニトリル4.24g、アクリル酸1.44g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド16.8g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド157gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.17g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液45.3gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーCを20g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーCの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、下記に示す酸価測定により、カルボン酸ユニット(式(C)で表されるユニット。以下の実施例、比較例及び参考例において同様。)としてアクリル酸が導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーCを重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが6.2−6.0ppm(1H分)、5.8−6.0ppm(1H分)、4.4−4.0ppm(4H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(酸価の測定)
得られた特定ポリマーCの酸価を、電位差自動滴定装置(京都電子工業(株)製)、及び滴定液として0.1M水酸化ナトリウム水溶液を用いて測定したところ、0.80mmol/gであった。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーCを、N−メチルピロリドンに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーCの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=3.0万であることが分かった。
参考例4〕
〔合成例:特定ポリマーDの合成〕
300mLの3つ口フラスコにジメチルカーボネートを17g入れ、65℃に昇温し、ヒドロキシエチルアクリレート7.0g、アクリロニトリル4.5g、2−エチルヘキシルアクリルアミド11.0g、V−65(和光純薬製):0.397g、及びジメチルカーボネート17gの混合液を4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、アセトニトリル8gを加え10分攪拌後、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0.145g、U−600(日東化成製)0.43g、カレンズAOI(昭和電工(株)製)13g、及びアセトニトリル13gを加え、45℃、6時間反応を行った。その後、反応液に水を1.67g加え、更に1.5時間反応を行った。反応終了後、ヘキサン/酢酸エチル=1/1で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーDを12g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーDの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーDを重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが7.2−7.3ppm(1H分)、6.4−6.3ppm(1H分)、6.2−6.1ppm(1H分)、6.0−5.9ppm(1H分)、4.3−4.05ppm(6H分)、3.3−3.2ppm(2H分)、2.5−1.3ppm(3H分)にブロードに観察され、2−エチルヘキシルアクリルアミドユニットに相当するピークが3.4−3.2ppm(2H分)、2.5−0.9ppm(18H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーDを、THFに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーDの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=6.5万であることが分かった。
参考例5〕
〔合成例:特定ポリマーEの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド17.8gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、前記構造のモノマーA30.7g、アクリロニトリル4.24g、アクリル酸0.72g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド17.8g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド166gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.19g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液45.3gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーEを21g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーEの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、下記に示す酸価測定により、カルボン酸ユニットとしてアクリル酸が導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーEを重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが6.2−6.0ppm(1H分)、5.8−6.0ppm(1H分)、4.4−4.0ppm(4H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(酸価の測定)
得られた特定ポリマーEの酸価を、電位差自動滴定装置(京都電子工業(株)製)、及び滴定液として0.1M水酸化ナトリウム水溶液を用いて測定したところ、0.41mmol/gであった。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーEを、N−メチルピロリドンに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーEの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=3.4万であることが分かった。
参考例6〕
〔合成例:特定ポリマーFの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド16gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、上記構造のモノマーA25.68g、アクリロニトリル4.24g、アクリル酸2.02g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド16g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド147gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.16g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液45.3gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーFを19g得た。
得られた特定ポリマーFの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、下記に示す酸価測定により、カルボン酸ユニットとしてアクリル酸が導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーFを重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが6.2−6.0ppm(1H分)、5.8−6.0ppm(1H分)、4.4−4.0ppm(4H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(酸価の測定)
得られた特定ポリマーFの酸価を、電位差自動滴定装置(京都電子工業(株)製)、及び滴定液として0.1M水酸化ナトリウム水溶液を用いて測定したところ、1.16mmol/gであった。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーFを、N−メチルピロリドンに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測測定した。その結果、特定ポリマーFの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=3.9万であることが分かった。
参考例7〕
〔合成例:特定ポリマーGの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド15.3gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、上記構造のモノマーA24.0g、アクリロニトリル4.24g、アクリル酸2.45g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド15.3g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド147gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.15g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液45.3gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーGを19g得た。
得られた特定ポリマーGの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、下記に示す酸価測定によりカルボン酸ユニットとしてアクリル酸が導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーGを重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて測定を行った。シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが6.2−6.0ppm(1H分)、5.8−6.0ppm(1H分)、4.4−4.0ppm(4H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(酸価の測定)
得られた特定ポリマーGの酸価を、電位差自動滴定装置(京都電子工業(株)製)、及び滴定液として0.1M水酸化ナトリウム水溶液を用いて測定したところ、1.49mmol/gであった。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーGを、N−メチルピロリドンに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーGの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=3.3万であることが分かった。
〔実施例8〕
〔合成例:特定ポリマーHの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド15.5gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、下記構造のモノマーC15.9gアクリロニトリル4.25g、2−エチルヘキシルアクリルアミド11.0g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド15.5g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド145gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.10g、DBU22.83gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液15.9gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーHを20g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーHの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有であるアクリロニトリルがポリマーに導入されている事が分かった。
また、特定ポリマーHを、重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが7.8−8.1ppm(1H分)、5.8−5.6ppm(1H分)、5.4−5.2ppm(1H分)、4.2−3.9ppm(2H分)、3.3−3.5ppm(2H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、2−エチルヘキシルアクリルアミドユニットに相当するピークが3.4−3.2ppm(2H分)、2.5−0.9ppm(18H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーHを、THFに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーHの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=5.6万であることが分かった。
参考例9〕
〔合成例:特定ポリマーIの合成〕
300mlの三口フラスコに、ジメチルカーボネート16.7gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、前記構造のモノマーA11g、アクリル酸4.33g、アクリロニトリル4.24g、及びV−65(和光純薬製)0.40gのジメチルカーボネート16.7g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、アセトニトリル8gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、室温下、ジターシャリーブチルハイドロキノン0.04g、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド3.0g、グリシジルメタクリレート17.2gを加え、100℃、5時間反応を行った。反応終了後、酢酸エチル:ヘキサン=2:3で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーIを13g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーIの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有ユニットであるアクリロニトリルがポリマーに導入されていることが分かった。
また、特定ポリマーIを、重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが6.1−6.0ppm(1H分)、5.7−5.6ppm(1H分)、4.2−3.95ppm(4H分)、3.5−3.7ppm(1H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、2−エチルヘキシルアクリルアミドユニットに相当するピークが3.4−3.2ppm(2H分)、2.5−0.9ppm(18H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーIを、N−メチルピロリドンに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーIの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=7.9万であることが分かった。
〔実施例10〕
〔合成例:特定ポリマーJの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド15.7gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、下記構造のモノマーC15.85gアクリロニトリル3.19g、2−エチルヘキシルアクリルアミド12.0g、アクリル酸1.44g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド15.7g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミ147gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.10g、DBU30.44gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液30gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーJを17g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーJの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有であるアクリロニトリルがポリマーに導入されている事が分かった。
また、特定ポリマーHを、重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが7.8−8.1ppm(1H分)、5.8−5.6ppm(1H分)、5.4−5.2ppm(1H分)、4.2−3.9ppm(2H分)、3.3−3.5ppm(2H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、2−エチルヘキシルアクリルアミドユニットに相当するピークが3.4−3.2ppm(2H分)、2.5−0.9ppm(18H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーJを、THFに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーHの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=4.5万であることが分かった。
(酸価の測定)
得られた特定ポリマーJの酸価を、電位差自動滴定装置(京都電子工業(株)製)、及び滴定液として0.1M水酸化ナトリウム水溶液を用いて測定したところ、0.72mmol/gであった。
〔実施例11〕
〔合成例:特定ポリマーKの合成〕
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド16.7gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、下記構造のモノマーC15.85gアクリロニトリル4.25g、下記構造のモノマーD 11.82g、アクリル酸1.44g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド16.7g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミ156gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.10g、DBU30.44gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液30.1gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の特定ポリマーKを15g得た。
(ポリマーの同定)
得られた特定ポリマーKの同定を、参考例1と同様の手法で行った。
IR測定の結果、2240cm−1付近にピークが観測され、シアノ基含有であるアクリロニトリルがポリマーに導入されている事が分かった。
また、特定ポリマーKを、重DMSO(ジメチルスルホキシド)に溶解させ、ブルカー社製300MHzのNMR(AV−300)にて、1H−NMR測定を行った。測定の結果、シアノ基含有ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察され、重合性基含有ユニットに相当するピークが7.8−8.1ppm(1H分)、5.8−5.6ppm(1H分)、5.4−5.2ppm(1H分)、4.2−3.9ppm(2H分)、3.3−3.5ppm(2H分)、2.5−0.7ppm(6H分)にブロードに観察され、ユニットDに相当するピークが3.4−3.2ppm(4H分)、2.5−0.9ppm(36H分)にブロードに観察され、カルボン酸基ユニットに相当するピークが2.5−0.7ppm(3H分)にブロードに観察された。
(分子量の測定)
得られた特定ポリマーKを、THFに溶解させ、東ソー(株)製高速GPC(HLC−8220GPC)を用いて分子量を測定した。その結果、特定ポリマーHの重量平均分子量は、ポリスチレン換算でMw=5.1万であることが分かった。
(酸価の測定)
得られた特定ポリマーKの酸価を、電位差自動滴定装置(京都電子工業(株)製)、及び滴定液として0.1M水酸化ナトリウム水溶液を用いて測定したところ、0.68mmol/gであった。
〔比較例1〕
[合成例:比較ポリマーAの合成]
500mLの3つ口フラスコにジエチレングリコールジアセテートを30mL入れ、75℃に昇温し、ヒドロキシエチルアクリレート3.72g、シアノエチルアクリレート16.01g、V−65:0.0737g、及びジエチレングリコールジアセテート30mLの混合液を2.5時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃に昇温し3時間反応させた。
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0.16g、U−600(日東化成製)0.32g、カレンズAOI(昭和電工(株)製)9.6g、及びジエチレングリコールジアセテート(SP値:20.75MPa1/2)9.6gを加え、55℃、6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、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の比較ポリマーA(重量平均分子量5.2万)を15g得た。
〔比較例2〕
[合成例:比較ポリマーBの合成]
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド14.7gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、前記構造のモノマーA22.33g、アクリロニトリル4.24g、アクリル酸2.88g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド14.7g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド137gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.19g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液45.3gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の比較ポリマーB(重量平均分子量4.0万、酸価1.8mmol/g)を18g得た。
〔比較例3〕
[合成例:比較ポリマーCの合成]
300mlの三口フラスコに、N,N−ジメチルアセトアミド12.7gを入れ、窒素気流下、65℃まで加熱した。そこへ、前記構造のモノマーA16.75g、アクリロニトリル4.24g、アクリル酸4.33g及びV−65(和光純薬製)0.40gのN,N−ジメチルアセトアミド12.7g溶液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルアセトアミド118gを加え10分攪拌後、室温まで反応溶液を冷却した。
上記の反応溶液に、氷冷下、4−ヒドロキシテンポ0.19g、DBU45.66gを加え、室温、12時間反応を行った。反応終了後、氷冷下、メタンスルホン酸の70%水溶液45.3gを加え攪拌後、水で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の比較ポリマーC(重量平均分子量3.9万、酸価3.0mmol/g)を14g得た。
〔比較例4〕
[合成例:比較ポリマーDの合成]
300mLの3つ口フラスコにジメチルカーボネートを18.7g入れ、65℃に昇温し、ヒドロキシエチルアクリレート7.0g、ターシャリーブチルアクリレート18.0g、V−65(和光純薬製):0.397g、及びジメチルカーボネート18.7gの混合液を4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間撹拌した。その後、アセトニトリル9gを加え10分攪拌後、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0.149g、U−600(日東化成製)0.44g、カレンズAOI(昭和電工(株)製)13.4g、及びアセトニトリル13.4gを加え、45℃、6時間反応を行った。その後、反応液に水を1.71g加え、更に1.5時間反応を行った。反応終了後、ヘキサン/酢酸エチル=1/1で再沈を行い、固形物を取り出し、下記構造の比較ポリマーD(重量平均分子量3.9万)を14g得た。
参考例12〜17、19実施例18、20〜21、比較例5〜8〕
特定ポリマーA、E、C、F、G、D、H、I、J、K、比較ポリマーA、B、C、Dを用いて、以下に示す工程で表面金属膜材料を作製し、得られた表面金属膜材料における金属膜に下記のようにエッチングを行って金属パターン材料を得た。
表面金属膜材料を作製する工程中、無電解めっきを実施した際にめっき性の評価を行った。また、得られた金属パターン材料について絶縁信頼性試験を行い、金属パターンの絶縁信頼性を評価した。また、各特定ポリマー及び比較ポリマーを用いて、別途作製した無電解めっき膜を用いて、耐アルカリ性を評価した。
各評価の詳細については後述する。
1.基板の作製
ガラスエポキシ基板上に、電気的絶縁層として味の素ファインテクノ社製エポキシ系絶縁膜「GX−13」(膜厚45μm)を、加熱、加圧して、真空ラミネーターにより0.2MPaの圧力で100℃〜110℃の条件により接着して、基材Aを得た。
次いで、基材Aの上に、下記組成の重合開始剤を含有する絶縁性組成物を厚さ3μmになるようにスピンコート法で塗布し、30℃にて1時間放置して溶剤を除去した後、140℃で30分乾燥して重合開始層(絶縁性の重合開始層)を形成した。
<重合開始剤を含有する絶縁性組成物の組成>
液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量176、ジャパンエポキシレジン(株)製、エピコート825)5g、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂のMEKワニス(大日本インキ化学工業(株)製、フェノライトLA−7052、不揮発分62%、不揮発分のフェノール性水酸基当量120)2g、フェノキシ樹脂MEKワニス(東都化成(株)製、YP−50EK35、不揮発分35%)10.7g、重合開始剤として2−ヒドロキシ−4’−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−メチルプロピオフェノン2.3g、MEK5.3g、2−エチル−4−メチルイミダゾール0.053gを混合し、攪拌して完全に溶解させて重合開始剤を含有する絶縁性組成物を得た。
基板上に、上記により重合開始層を形成した後、180℃で30分間硬化処理を実施した。これにより、基板A1を得た。この基板A1の表面凹凸(Rz)は0.2μmであった。
[絶縁性樹脂層の形成]
(塗布溶液の調製)
表2に記載される種類の特定ポリマー又は比較ポリマー10質量部及びアセトニトリル90質量部を混合攪拌し、参考例、実施例及び比較例に用いる塗布溶液を調製した。
(露光)
調製した塗布溶液を、前記基板A1の重合開始層上に、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分乾燥した後、(株)三永電機製作所製のUV露光機(型番:UVF−502S、ランプ:UXM−501MD)を用い、1.5mW/cmの照射パワー(ウシオ電機(株)製の紫外線積算光量計UIT150−受光センサーUVD−S254で照射パワー測定)にて、3300秒間照射させて、基板A1の重合開始層の全面で、特定ポリマー又は比較ポリマーを反応させた。
その後、攪拌した状態のアセトン中に、絶縁性樹脂層が形成された基板を5分間浸漬し、続いて、蒸留水にて洗浄した。
これにより、絶縁性樹脂層を有する基板A2を得た。
[めっき触媒の付与]
絶縁性樹脂層を有する基板A2を、Pdの1%アセトン溶液に、30分間浸漬した後、アセトンに浸漬して洗浄した。
続いて、1%ジメチルアミノボラン−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、絶縁性樹脂層を有する基板A2を15分浸漬させた後、アセトンに浸漬し洗浄を行った。
[無電解めっき及びめっき性の評価]
めっき触媒が付与された絶縁性樹脂層を有する基板A2に対し、下記組成の無電解めっき浴を用い、60℃で30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。
さらに、無電解めっきを行った際に、メッキ性について以下の基準で評価した。評価結果を下記表2に示す。
−評価基準−
◎:10分以内にメッキが析出した。
○:30分以内にメッキが析出した。
×:メッキが析出しなかった。
(無電解めっき浴の組成)
・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は、水酸化ナトリウム及び硫酸で12.5(60℃)に調整した。
[電気めっき]
続いて、得られた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/dmの条件で、電気めっきを20分間行った。その後、120℃、1時間、べーク処理を行った。得られた電気銅めっき膜の厚みは18μmであった。
(電気めっき浴の組成)
・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
[金属パターンの形成及び絶縁信頼性試験]
得られためっき膜表面に、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、FeCl/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=110μm/90μmの線間絶縁信頼性を測定するための櫛形配線(金属パターン材料)を形成した。
この櫛形配線を、ESPEC製HAST試験機(AMI−150S−25)にて、130℃−85%相対湿度(未飽和)、印加電圧3.5V、2気圧下で25時間放置後、配線間の絶縁抵抗を測定し、以下の基準により評価した。評価結果を下記表2に示す。
−評価基準−
◎:絶縁抵抗は5.0×E7Ω以上であった。
○:絶縁抵抗は1.0×E7Ω以上〜5.0×E7Ω未満であった。
×:絶縁抵抗は1.0×E7Ω未満か、もしくは配線間に絶縁不良が見られた。
[耐アルカリ性評価]
評価試料として、各特定ポリマー及び比較ポリマーを用いて、上記した方法と同様の方法により無電解めっき迄を行い、無電解銅めっき膜(5cm×5cm)のサンプルを別途作製した。得られた無電解銅めっき膜のサンプルを、一般的なドライフィルムレジスト剥離条件の中から、50℃の3%NaOH水溶液に30秒浸漬工程を選択し、該工程を10回繰り返した。該浸漬工程終了後におけるめっき膜の剥離の有無を目視で観察し、めっき膜の剥離が生じた箇所については、スキャナでめっき膜の画像を取り込み、画像処理ソフトを用いて面積を計算し、以下の基準により評価した。評価結果を下記表2に示す。
ここで、めっき膜の剥離とは、めっき膜が除去されて基板表面が露出した状態を指す。
−評価基準−
◎:めっき膜の剥離が生じなかった
○:めっき膜の剥離が生じた面積が、無電解銅めっき膜の全面積の10%未満であった
×:めっき膜の剥離が生じた面積が、無電解銅めっき膜の全面積の10%以上であった
表2から明らかなように、本発明の絶縁性樹脂を用いて形成された金属パターン材料は、耐アルカリ性に優れに優れ、かつ高い絶縁信頼性を有していることがわかる。
さらに、参考例12、17〜19と、参考例13〜14、実施例20〜21との対比からは、特定ポリマーの中でも、式(C)で表されるユニットを有する特定ポリマーが、よりめっき析出速度が速いことがわかる。
一方、比較例5の結果からは、本発明の絶縁性樹脂の範囲外の比較ポリマーAは、シアノ基を有することから高い絶縁信頼性を有しているものの耐アルカリ性に劣ることがわかる。
また、比較例6、7の結果からは、式(C)で表されるユニット(アクリル酸に由来するユニット)を20モル%以上含む比較ポリマーB、Cを用いた金属パターン材料は、耐アルカリ性には優れていたものの、絶縁信頼性が良好でないことがわかる。
さらに、比較ポリマーDを用いた比較例8では、めっきが析出がせず無電解銅めっき膜が形成されなかったため、耐アルカリ性及び絶縁信頼性の各評価ができなかった。
以上の結果より、実施例の絶縁性樹脂は、耐アルカリ性に優れたものであり、これを用いて形成された絶縁性樹脂層は高いめっき性を有し、絶縁性樹脂層に金属パターンを形成した際には、高い絶縁信頼性が得られることがわかる。

Claims (11)

  1. 下記式(A2)及び下記式(B)で表されるユニットを少なくとも含み、下記式(C)で表されるユニットの含有率が共重合体に含まれる全ユニット中20モル%未満である共重合体からなる絶縁性樹脂。

    式(A2)中、R及びRは、夫々独立して、水素原子又はメチル基を表し、Xは酸素原子を表し、Wは−N(R)を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜5の無置換のアルキル基を表し、Lは、直鎖のアルキレン基、又は直鎖のアルキレン基及びウレタン基を組み合わせてなる基を表す。
    式(B)中、Rは、水素原子又はメチル基を表す。
    式(C)中、Rは、水素原子又はメチル基を表し、及びLは単結合を表し、Vはカルボン酸基を表す。
  2. 下記式(D)で表されるユニットを更に含む共重合体である請求項1に記載の絶縁性樹脂。


    式(D)中、Rは、水素原子、又はメチル基を表し、R及びRは、夫々独立して、水素原子、無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基を表し、R及びRの少なくとも1つは、無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基を表す。R及びRは互いに連結して脂肪族環を形成してもよい。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の絶縁性樹脂と、該絶縁性樹脂を溶解しうる溶剤とを含有する絶縁性樹脂層形成用組成物。
  4. 前記絶縁性樹脂の含有量が全組成物に対して2質量%〜50質量%である請求項3に記載の絶縁性樹脂層形成用組成物。
  5. 基板上に、請求項1又は請求項2に記載の絶縁性樹脂を含んでなる絶縁性樹脂層を備える積層体。
  6. (1)基板上に、請求項1又は請求項2に記載の絶縁性樹脂を含有する組成物を用いて絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂層形成工程と、
    (2)該基板上の該絶縁性樹脂層にめっき触媒又はその前駆体を付与する工程と、
    (3)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と、
    を有する表面金属膜材料の作製方法。
  7. 前記絶縁性樹脂層中の絶縁性樹脂が、前記基板と直接化学結合している請求項6に記載の表面金属膜材料の作製方法。
  8. 請求項6又は請求項7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における金属膜をパターン状にエッチングする工程を有する金属パターン材料の作製方法。
  9. 請求項6又は請求項7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における金属膜をパターン状にエッチングして配線を形成する工程を有する配線基板の作製方法。
  10. 請求項6又は請求項7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、請求項8に記載の金属パターン材料の作製方法により得られた金属パターン材料、又は、請求項9に記載の配線基板の作製方法により得られた配線基板を用いてなる電子部品。
  11. 請求項6又は請求項7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、請求項8に記載の金属パターン材料の作製方法により得られた金属パターン材料、又は、請求項9に記載の配線基板の作製方法により得られた配線基板を用いてなる半導体素子。
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