JP5708182B2 - Method for forming metal film using solid electrolyte membrane - Google Patents

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Description

本発明は、簡便な金属膜形成方法、特には金属パターン形成方法に関する。   The present invention relates to a simple metal film forming method, and more particularly to a metal pattern forming method.

金属のめっき技術は、エレクトロニクス、防錆、装飾における重要な技術である。それゆえ、様々な金属のめっき技術が各分野で実用化されている。   Metal plating technology is an important technology in electronics, rust prevention and decoration. Therefore, various metal plating techniques have been put into practical use in various fields.

特許文献1には、電気めっきによる金属のめっき方法が開示されている。この金属めっき方法は、用いるめっき浴が金属イオンを含有した有機溶媒にゲル化剤を添加して得られたゲル電解質であることを特徴する。当該方法は、具体的には、このめっき浴に被めっき基材と金属板を浸漬し、基材と金属板を電気接続して所定の電圧を印加することで、金属イオンが被めっき基材表面で還元されて金属膜が析出するというものである。   Patent Document 1 discloses a metal plating method by electroplating. This metal plating method is characterized in that the plating bath used is a gel electrolyte obtained by adding a gelling agent to an organic solvent containing metal ions. Specifically, the method involves immersing a substrate to be plated and a metal plate in this plating bath, electrically connecting the substrate and the metal plate, and applying a predetermined voltage so that the metal ions are to be plated. It is reduced on the surface and deposits a metal film.

しかしながら、特許文献1に記載されるような金属めっき方法においては、めっき処理後、金属膜表面の残渣物を取り除くために洗浄が必須となるため、多量の廃液が発生するという問題があった。また、めっき析出速度やめっき表面形状を制御するため、めっき液のpH、温度、金属イオン濃度、安定剤濃度等の様々なパラメータを制御しなければならず、この結果めっき液組成が複雑になり経済的でない上、複雑な液管理が必要となるという問題があった。さらに、めっきにより金属パターンを形成する場合、基材全面にめっき皮膜を析出させた後に不必要部位をエッチング除去する必要があり、非常に多くの工程を要するため、経済的でないという問題があった。   However, the metal plating method described in Patent Document 1 has a problem in that a large amount of waste liquid is generated because cleaning is essential to remove residues on the surface of the metal film after plating. In addition, in order to control the plating deposition rate and the plating surface shape, various parameters such as pH, temperature, metal ion concentration, and stabilizer concentration of the plating solution must be controlled, resulting in a complicated plating solution composition. There was a problem that it was not economical and complicated liquid management was required. Furthermore, when a metal pattern is formed by plating, it is necessary to etch away unnecessary portions after depositing a plating film on the entire surface of the substrate, which requires a great number of steps, which is not economical. .

特許文献2には、ポリイミド樹脂層の上に透明導電性膜を積層形成してなる透明導電性膜積層体の製造方法が記載されている。当該方法には、途中工程として、a)基材上に、ポリアミド酸溶液を塗布して乾燥させ、ポリアミド酸層を形成する工程、b)前記ポリアミド酸層に銀イオンを含有する溶液を含浸させることによって銀イオンを前記ポリアミド酸層に付着させる工程、c)前記ポリアミド酸層に付着した銀イオンを還元して金属銀を析出させる工程、が含まれ、これにより、ポリアミド酸層上に銀層を形成している。ここで、上記工程c)における金属銀の析出は、具体的には、還元剤を用いた湿式還元法や紫外線照射による光還元法により行われている。   Patent Document 2 describes a method for producing a transparent conductive film laminate formed by laminating and forming a transparent conductive film on a polyimide resin layer. In this method, as a middle step, a) a polyamic acid solution is applied on the substrate and dried to form a polyamic acid layer, and b) the polyamic acid layer is impregnated with a solution containing silver ions. A step of attaching silver ions to the polyamic acid layer, and c) a step of reducing silver ions attached to the polyamic acid layer to precipitate metallic silver, whereby a silver layer is formed on the polyamic acid layer. Is forming. Here, the precipitation of metallic silver in the above step c) is specifically performed by a wet reduction method using a reducing agent or a photoreduction method by ultraviolet irradiation.

また特許文献3には、基材上に無機薄膜を形成する方法が記載されている。当該方法は、基材上の無機薄膜形成部位に、カチオン交換基を有する樹脂層を形成する工程と、カチオン交換基を有する樹脂層と金属イオンとを接触させて金属塩を形成する工程と、この金属塩を還元反応又は活性ガスとの反応に供して樹脂層表面に無機物を析出させる工程とで構成されている。当該方法により無機物として金属を析出させる場合、上記還元反応は、具体的には、還元剤を用いた湿式還元法により行われている。   Patent Document 3 describes a method of forming an inorganic thin film on a substrate. The method includes a step of forming a resin layer having a cation exchange group on an inorganic thin film forming site on a substrate, a step of contacting a resin layer having a cation exchange group and a metal ion to form a metal salt, The metal salt is subjected to a reduction reaction or a reaction with an active gas to deposit an inorganic substance on the surface of the resin layer. When the metal is deposited as an inorganic substance by the method, the reduction reaction is specifically performed by a wet reduction method using a reducing agent.

しかしながら、特許文献2及び3に開示される方法において用いられている還元方法は、特別な化学薬品、装置及び雰囲気制御が必要なため、経済的でない上、適用範囲が制限されるという欠点を有する。   However, the reduction methods used in the methods disclosed in Patent Documents 2 and 3 are disadvantageous in that they are not economical and have a limited range of application because they require special chemicals, equipment, and atmosphere control. .

以上のように、従来の金属膜形成方法は、めっき液組成や後処理等に関し、特に金属パターンを形成する場合に、簡便性という観点からは未だ満足できるものではなかった。   As described above, the conventional metal film forming method has not yet been satisfactory from the viewpoint of simplicity, particularly in the case of forming a metal pattern, regarding the plating solution composition, post-treatment, and the like.

特開2005−248319号公報JP 2005-248319 A 特開2011−11493号公報JP 2011-11493 A 特開2008−214684号公報JP 2008-214684 A

本発明は、簡便な金属膜形成方法、特には金属パターン形成方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a simple metal film forming method, particularly a metal pattern forming method.

本発明は以下の発明を包含する。
(1)固体電解質及び金属イオンを含有する固体電解質膜を挟んで配置された陰極基材と陽極基材間に電圧を与えることにより金属イオンを還元して陰極基材上に金属を析出させる工程a)を含む金属膜形成方法。
(2)固体電解質が陽イオン交換基を有することを特徴とする、上記(1)に記載の金属膜形成方法。
(3)基材が金属又は金属酸化物であることを特徴とする、上記(1)又は(2)に記載の金属膜形成方法。
(4)陽極基材がパターン形状を有することを特徴とする、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の金属膜形成方法。
(5)工程a)の前に、固体電解質膜に水及び/又はアルコール類を添加する工程c)をさらに含む、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の金属膜形成方法。
(6)工程a)の前に、固体電解質膜を陰極基材上に形成する工程b)をさらに含む、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の金属膜形成方法。
(7)工程b)の後工程a)の前に、固体電解質膜に水及び/又はアルコール類を添加する工程c)をさらに含む、上記(6)に記載の金属膜形成方法。
The present invention includes the following inventions.
(1) A step of depositing metal on the cathode substrate by reducing the metal ions by applying a voltage between the cathode substrate and the anode substrate arranged with the solid electrolyte and the solid electrolyte membrane containing metal ions interposed therebetween. A metal film forming method comprising a).
(2) The method for forming a metal film as described in (1) above, wherein the solid electrolyte has a cation exchange group.
(3) The metal film forming method as described in (1) or (2) above, wherein the substrate is a metal or a metal oxide.
(4) The metal film forming method according to any one of (1) to (3), wherein the anode base material has a pattern shape.
(5) The metal film forming method according to any one of (1) to (4), further including a step c) of adding water and / or alcohols to the solid electrolyte membrane before the step a).
(6) The metal film forming method according to any one of (1) to (4), further including a step b) of forming a solid electrolyte membrane on the cathode base material before the step a).
(7) The metal film forming method according to (6), further including a step c) of adding water and / or alcohol to the solid electrolyte membrane before the post step a) of the step b).

本発明の金属膜形成方法は、簡便性に優れる。   The metal film forming method of the present invention is excellent in simplicity.

図1は、本発明の一実施形態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. 図2は、実施例1の金属膜形成方法の製造工程を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating manufacturing steps of the metal film forming method according to the first embodiment. 図3は、実施例1の金属膜形成方法により得られた金属膜の光学顕微鏡写真を示す図である。3 is a diagram showing an optical micrograph of a metal film obtained by the metal film forming method of Example 1. FIG.

本発明の金属膜形成方法は、固体電解質及び金属イオンを含有する固体電解質膜に電圧を与えることにより金属イオンを還元して陰極基材上に金属を析出させるものである。これにより、特に金属パターンを形成する場合に、後処理等に関して従来よりも簡便に金属膜を基材上に形成することができる。   In the metal film forming method of the present invention, a voltage is applied to a solid electrolyte film containing a solid electrolyte and metal ions to reduce the metal ions and deposit a metal on the cathode substrate. Thereby, when forming a metal pattern especially, a metal film can be easily formed on a base material with respect to post-treatment and the like.

本発明において析出させる金属としては、例えばチタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、錫、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、テルル等が挙げられる。比抵抗の観点から、銀、銅、金、ニッケル、白金、パラジウムが好ましく、銀、銅、金、ニッケルが特に好ましい。   Examples of the metal to be precipitated in the present invention include titanium, zirconium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, iron, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, Examples thereof include cadmium, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, tin, arsenic, antimony, bismuth, selenium, and tellurium. From the viewpoint of specific resistance, silver, copper, gold, nickel, platinum, and palladium are preferable, and silver, copper, gold, and nickel are particularly preferable.

本発明に用いる固体電解質としては、電圧を加えた場合に上記金属イオンを移動させることができるものであれば特に限定されないが、陽イオン交換基(カルボキシル基及び/又はスルホン基等)を有する樹脂、例えばカルボキシル基含有アクリル系樹脂、カルボキシル基含有ポリエステル系樹脂、カルボキシル基含有ポリアミド系樹脂、ポリアミド酸系樹脂(ポリアミック酸系樹脂)等が挙げられる。耐熱性、耐薬品性及び誘電率の観点から、ポリアミック酸系樹脂、ポリエステル系樹脂が好ましく、ポリアミック酸系樹脂が特に好ましい。これらの樹脂は単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。   The solid electrolyte used in the present invention is not particularly limited as long as it can move the metal ions when a voltage is applied, but a resin having a cation exchange group (such as a carboxyl group and / or a sulfone group). Examples thereof include carboxyl group-containing acrylic resins, carboxyl group-containing polyester resins, carboxyl group-containing polyamide resins, and polyamic acid resins (polyamic acid resins). From the viewpoints of heat resistance, chemical resistance and dielectric constant, polyamic acid resins and polyester resins are preferable, and polyamic acid resins are particularly preferable. These resins can be used alone or in combination of two or more.

上記ポリアミック酸系樹脂は、テトラカルボン酸無水物とジアミンとの反応により得られる縮合型ポリイミド系樹脂の前駆体であり、開環して遊離のカルボキシル基を有する樹脂、例えば酸無水物として、芳香族テトラカルボン酸無水物(無水ピロメリット酸等)を用いた樹脂であってもよい。   The polyamic acid-based resin is a precursor of a condensation type polyimide-based resin obtained by a reaction between a tetracarboxylic acid anhydride and a diamine, and is a ring-opening resin having a free carboxyl group, such as an acid anhydride. It may be a resin using a group tetracarboxylic anhydride (such as pyromellitic anhydride).

上記テトラカルボン酸無水物としては、例えば脂環族テトラカルボン酸無水物(シクロヘキサンテトラカルボン酸無水物等)、芳香族テトラカルボン酸無水物(無水ピロメリット酸、ナフタレンテトラカルボン酸無水物等アレーンテトラカルボン酸無水物類;ビフェニルテトラカルボン酸無水物類、4,4’−オキシジフタル酸無水物(ODPA,3,4,3’,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物)等のビフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物類、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物類、ビフェニルアルカンテトラカルボン酸無水物類、ビフェニルスルホンテトラカルボン酸無水物類等のビスフェノールテトラカルボン酸無水物類;4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(フタル酸無水物)(BPADA,2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパンの酸無水物)等のビフェニルアルカン骨格を有するビフェニルエーテルテトラカルボン酸無水物類等が挙げられる。上記ジアミンとしては、脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン等の直鎖状又は分岐鎖状アルキレンジアミン類、ポリエーテルジアミン類等)や脂環族ジアミン(メンセンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミンの水素添加物、ジアミノジシクロヘキシルメタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン等のビス(アミノシクロヘキシル)アルカン類等)、芳香族ジアミン[例えばフェニレンジアミン類、キシリレンジアミン類、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル等のビス(アミノフェニル)エーテル類、4,4’−ジアミノジフェニルケトン等のビス(アミノフェニル)ケトン類、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン等のビス(アミノフェニル)スルホン類、1,1−ビス(4−アミノフェニル)メタン等のビス(アミノフェニル)アルカン類、1,3−ビス(2−アミノフェニル)ベンゼン等のビス(アミノフェニル)ベンゼン類等]等が挙げられる。これらの酸無水物及びジアミンはそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。テトラカルボン酸無水物としては芳香族テトラカルボン酸無水物(無水ピロメリット酸等)を用いる場合が多く、ジアミンとしては芳香族ジアミン(ビス(アミノフェニル)エーテル類、ビス(アミノフェニル)ケトン類、ビス(アミノフェニル)アルカン類等)を用いる場合が多い。   Examples of the tetracarboxylic acid anhydride include alicyclic tetracarboxylic acid anhydrides (such as cyclohexanetetracarboxylic acid anhydride) and aromatic tetracarboxylic acid anhydrides (such as pyromellitic anhydride and naphthalenetetracarboxylic acid anhydride). Carboxylic anhydrides; biphenyl tetracarboxylic anhydrides, biphenyl ether tetracarboxylic acids such as 4,4′-oxydiphthalic anhydride (ODPA, 3,4,3 ′, 4′-diphenyl ether tetracarboxylic anhydride) Bisphenol tetracarboxylic acid anhydrides such as anhydrides, benzophenone tetracarboxylic acid anhydrides, biphenylalkanetetracarboxylic acid anhydrides, biphenylsulfone tetracarboxylic acid anhydrides; 4,4 ′-(4,4′- Isopropylidenediphenoxy) bis (phthalic anhydride) And biphenyl ether tetracarboxylic acid anhydrides having a biphenylalkane skeleton such as BPADA, 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane acid anhydride) and the like. Are aliphatic diamines (e.g., linear or branched alkylene diamines such as ethylene diamine, propylene diamine, 1,4-butylene diamine, hexamethylene diamine, and trimethyl hexamethylene diamine, polyether diamines) and alicyclic diamines. (Mensendiamine, isophoronediamine, xylylenediamine hydrogenated product, bis (aminocyclohexyl) alkanes such as diaminodicyclohexylmethane, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, etc.), aromatic diamines such as phenylene Amines, xylylenediamines, bis (aminophenyl) ethers such as 4,4'-diaminodiphenyl ether, bis (aminophenyl) ketones such as 4,4'-diaminodiphenyl ketone, 4,4'-diaminodiphenyl Bis (aminophenyl) sulfones such as sulfone, bis (aminophenyl) alkanes such as 1,1-bis (4-aminophenyl) methane, bis (amino such as 1,3-bis (2-aminophenyl) benzene Phenyl) benzenes, etc.] These acid anhydrides and diamines can be used alone or in combination of two or more, and the tetracarboxylic acid anhydrides include aromatic tetracarboxylic acid anhydrides (pyromellitic anhydride). Etc.) are often used, and the diamine is an aromatic diamine (bis (aminophenyl) A And bis (aminophenyl) ketones, bis (aminophenyl) alkanes, etc.) are often used.

本発明に用いる基材としては、導電性を有するものであれば特に制限されないが、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化イリジウム、酸化オスミウム等の金属酸化物の薄膜、黒鉛、ドープシリコンの薄膜、金属の薄膜等が挙げられる。金属としては、銅、ステンレス、鉄、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム、銀、金、白金、スズ、ジルコニウム、タンタル、チタン、鉛、マグネシウム、マンガン及びこれらの合金等が挙げられる。陰極基材としては、材料コストの観点から、ITO、酸化スズ、銅、アルミニウムが好ましく、ITO、酸化スズ、銅が特に好ましい。陽極基材としては、耐酸化性の観点から、白金、金、酸化イリジウムが好ましく、白金、酸化イリジウムが特に好ましい。陰極基材と陽極基材の好ましい組合せは、材料コスト及び安定性の観点から、ITOと白金、酸化スズと白金である。   The base material used in the present invention is not particularly limited as long as it has conductivity, but metal oxides such as indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, indium oxide, tin oxide, iridium oxide, and osmium oxide are used. Examples include a thin film, graphite, a doped silicon thin film, a metal thin film, and the like. Examples of the metal include copper, stainless steel, iron, nickel, beryllium, aluminum, zinc, indium, silver, gold, platinum, tin, zirconium, tantalum, titanium, lead, magnesium, manganese, and alloys thereof. As the cathode substrate, ITO, tin oxide, copper, and aluminum are preferable from the viewpoint of material cost, and ITO, tin oxide, and copper are particularly preferable. As the anode base material, platinum, gold and iridium oxide are preferable from the viewpoint of oxidation resistance, and platinum and iridium oxide are particularly preferable. A preferable combination of the cathode base material and the anode base material is ITO and platinum, tin oxide and platinum from the viewpoint of material cost and stability.

上記基材の厚みは、金属酸化物を用いる場合には0.1〜5μm、特には0.5〜1μmであることが好ましく、金属を用いる場合には5〜1000μm、特には10〜100μmであることが好ましい。   The thickness of the substrate is preferably 0.1 to 5 μm, particularly 0.5 to 1 μm when a metal oxide is used, and 5 to 1000 μm, particularly 10 to 100 μm when a metal is used. Preferably there is.

本発明の方法において、陽極基材としてパターン形状を有する基材を使用した場合、陰極基材上に金属パターンを形成させることができる。本発明により形成することが可能な金属パターンとしては、電流が流れる形状であれば特に制限されないが、メッシュ、ベタ、櫛形、その他各種電気回路パターンが挙げられる。   In the method of the present invention, when a substrate having a pattern shape is used as the anode substrate, a metal pattern can be formed on the cathode substrate. The metal pattern that can be formed according to the present invention is not particularly limited as long as it is a shape in which a current flows, and examples thereof include a mesh, a solid, a comb, and other various electric circuit patterns.

本発明は、固体電解質膜を挟んで配置された陰極基材と陽極基材間に電圧を与えることにより金属イオンを還元して陰極基材上に金属を析出させる工程a)を含む。電圧を与えることにより被めっき基材である陰極基材の近傍において固体電解質膜中の金属イオンが還元されて陰極基材表面で金属として析出すると、固体電解質膜中の金属イオン濃度の勾配が発生する。この濃度勾配をドライビングフォースとして金属イオンが固体電解質膜中を移動する結果、陰極基材表面での金属析出が連続して進行する。ここで、両電極間に与える電圧は、0.01〜100Vであることが好ましく、0.05〜2Vであることが特に好ましい。また、電圧の付加は、0〜100℃(好ましくは10〜25℃)で、0.01〜100分(好ましくは0.05〜5分)で行うことが好ましい。   The present invention includes a step (a) of reducing metal ions and precipitating metal on the cathode substrate by applying a voltage between the cathode substrate and the anode substrate disposed with the solid electrolyte membrane interposed therebetween. When a metal ion in the solid electrolyte membrane is reduced and deposited as metal on the cathode substrate surface in the vicinity of the cathode substrate that is the substrate to be plated by applying a voltage, a gradient of the metal ion concentration in the solid electrolyte membrane occurs. To do. As a result of metal ions moving through the solid electrolyte membrane using this concentration gradient as a driving force, metal deposition on the surface of the cathode substrate proceeds continuously. Here, the voltage applied between both electrodes is preferably 0.01 to 100 V, and particularly preferably 0.05 to 2 V. The voltage is preferably applied at 0 to 100 ° C. (preferably 10 to 25 ° C.) and 0.01 to 100 minutes (preferably 0.05 to 5 minutes).

本発明は、工程a)の前に、固体電解質及び金属イオンを含有する固体電解質膜を陰極基材上に形成する工程b)を含んでいてもよい。固体電解質膜は、固体電解質で陰極基材を被覆した後に金属イオンを添加することによって形成することができる。あるいは、固体電解質膜は、固体電解質及び金属イオンを含有する混合物を用いて陰極基材を被覆することによっても形成することができる。   The present invention may include a step b) of forming a solid electrolyte membrane containing a solid electrolyte and metal ions on the cathode substrate before the step a). The solid electrolyte membrane can be formed by coating a cathode base material with a solid electrolyte and then adding metal ions. Alternatively, the solid electrolyte membrane can also be formed by coating the cathode substrate with a mixture containing a solid electrolyte and metal ions.

上記金属イオンは、水溶液の形態、即ち水溶性金属化合物の水溶液として固体電解質に添加される。水溶性金属化合物は、例えばハロゲン化物(塩化物等)、無機酸塩(硫酸銅、硫酸ニッケル等の硫酸塩、硝酸銀等の硝酸塩等)、有機酸塩(酢酸塩等)等であってもよい。材料コストの観点から、無機酸塩を使用することが好ましい。これらの水溶性金属化合物は単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。なお、金属イオンを含む水溶液は、必要により、水溶性有機溶媒(アルコール類等)、pH調整剤(塩基、例えばエチレンジアミン等のアミン類等;酸、例えば塩酸等)、緩衝剤等を含んでいてもよい。   The metal ions are added to the solid electrolyte in the form of an aqueous solution, that is, an aqueous solution of a water-soluble metal compound. The water-soluble metal compound may be, for example, a halide (chloride or the like), an inorganic acid salt (sulfate such as copper sulfate or nickel sulfate, a nitrate such as silver nitrate), an organic acid salt (acetate or the like), and the like. . From the viewpoint of material cost, it is preferable to use an inorganic acid salt. These water-soluble metal compounds can be used alone or in combination of two or more. The aqueous solution containing metal ions contains a water-soluble organic solvent (alcohols, etc.), a pH adjuster (base, amines such as ethylenediamine, etc .; acid, eg hydrochloric acid, etc.), a buffer, etc., if necessary. Also good.

水溶液中の金属イオンの濃度は、特に制限されず、例えば、0.01〜1000mM、好ましくは0.05〜100mMである。   The concentration of the metal ion in the aqueous solution is not particularly limited, and is, for example, 0.01 to 1000 mM, preferably 0.05 to 100 mM.

固体電解質又は固体電解質及び金属イオンを含有する混合物による陰極基材の被覆は、慣用の被膜形成法(又は塗布方法)、例えば浸漬法、スプレーコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法等のコーティング又は塗布により行うことができる。また、固体電解質で陰極基材を被覆した後に金属イオンを水溶性金属化合物の水溶液として添加する場合にも、同様の方法を使用することができる。   The cathode substrate may be coated with a solid electrolyte or a mixture containing a solid electrolyte and metal ions by a conventional film forming method (or coating method) such as a dipping method, a spray coating method, a spin coating method, a roll coating method, or the like. It can be performed by coating. The same method can also be used when metal ions are added as an aqueous solution of a water-soluble metal compound after the cathode substrate is coated with a solid electrolyte.

浸漬法による被覆は、0〜100℃(好ましくは5〜20℃)において、0.01〜100分(好ましくは0.05〜10分)の接触時間で行うことが好ましい。   The coating by the dipping method is preferably performed at a contact time of 0.01 to 100 minutes (preferably 0.05 to 10 minutes) at 0 to 100 ° C. (preferably 5 to 20 ° C.).

被覆後に乾燥を行ってもよく、この場合、減圧下(例えば0.01〜1atm)、0〜100℃(好ましくは5〜25℃)において、1〜100分(好ましくは5〜30分)で行うことが好ましい。   Drying may be performed after coating. In this case, under reduced pressure (for example, 0.01 to 1 atm), at 0 to 100 ° C. (preferably 5 to 25 ° C.), for 1 to 100 minutes (preferably 5 to 30 minutes). Preferably it is done.

上記固体電解質膜の厚みは特に制限されず、例えば、0.01〜100μm、好ましくは0.1〜10μmである。   The thickness of the solid electrolyte membrane is not particularly limited, and is, for example, 0.01 to 100 μm, preferably 0.1 to 10 μm.

本発明は、工程a)の前に、工程b)を含む場合には工程b)の後工程a)の前に、固体電解質膜に水及び/又はアルコール類を添加する工程c)をさらに含んでいてもよい。これにより固体電解質膜中のイオンの移動速度を向上させることができる。上記アルコール類としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール及びオクタノール等の一価アルコール、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール及びヘキシレングリコール等の二価アルコール、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、5−メチル−1,2,4−ヘプタントリオール及び1,2,6−ヘキサントリオール等の三価アルコールを挙げることができる。これらの中では、メタノール、エタノールが好ましい。水と上記のアルコール類の中から選ばれる1種又は2種以上の混合物からなるものを使用することができる。この場合、水とアルコール類の割合は、0.01〜1であることが好ましく、0.01〜0.5であることが特に好ましい。   The present invention further includes step c) of adding water and / or alcohol to the solid electrolyte membrane before step a), before step a), if step b) is included, before step a). You may go out. Thereby, the moving speed of ions in the solid electrolyte membrane can be improved. Examples of the alcohols include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol and octanol, such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1 , 3-butanediol, 1,5-pentanediol and hexylene glycol and other dihydric alcohols such as glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, 5-methyl-1,2,4-heptanetriol and 1,2, Mention may be made of trihydric alcohols such as 6-hexanetriol. Of these, methanol and ethanol are preferred. What consists of 1 type, or 2 or more types of mixtures chosen from water and said alcohol can be used. In this case, the ratio of water and alcohols is preferably 0.01 to 1, and particularly preferably 0.01 to 0.5.

本発明は、工程a)により金属膜を形成した後に、固体電解質膜を除去する工程d)をさらに含んでいてもよい。例えば、剥離等の簡便な方法により固体電解質膜を物理的に除去することができる。陰極基材としてITO、酸化スズを用いた場合、固体電解質膜の剥離性が特に良好となる。   The present invention may further include a step d) of removing the solid electrolyte membrane after forming the metal film by the step a). For example, the solid electrolyte membrane can be physically removed by a simple method such as peeling. When ITO or tin oxide is used as the cathode base material, the peelability of the solid electrolyte membrane is particularly good.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this.

[実施例1]
酸化インジウムスズ(ITO)ガラス基材[日本板硝子株式会社製、高温成膜ITO付きガラス]上にポリアミック酸ワニス[日立化成デュポンマイクロシステムズ株式会社製、PIX]をスピンコートし、乾燥処理を60℃で5時間行った。このITO基材を200mMの硝酸銀水溶液中に室温で5分浸漬してポリアミック酸膜中に銀イオンを吸着させ、乾燥した。ポリアミック酸膜上に水を滴下し、その上からメッシュ形状を有する白金グリッドを設置した。金電極を白金グリッド上及びITO基材上に設置し、2Vの電圧を3分間印加した。金電極、白金グリッドを除去するとポリアミック酸膜とITO基材との界面に、メッシュ形状の銀膜が析出していることが確認された。次に、ポリアミック酸膜を剥離して、銀によりパターンめっきされたITO基材を得た。この製造工程を図2に示す。得られた金属膜を光学顕微鏡を用いて観察した。
[Example 1]
A polyamic acid varnish [manufactured by Hitachi Chemical DuPont Microsystems, PIX] is spin-coated on an indium tin oxide (ITO) glass substrate [manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., glass with high-temperature film-forming ITO], and drying treatment is performed at 60 ° C. For 5 hours. This ITO substrate was immersed in a 200 mM aqueous silver nitrate solution at room temperature for 5 minutes to adsorb silver ions in the polyamic acid film and dried. Water was dropped on the polyamic acid film, and a platinum grid having a mesh shape was installed thereon. Gold electrodes were placed on the platinum grid and the ITO substrate, and a voltage of 2 V was applied for 3 minutes. When the gold electrode and the platinum grid were removed, it was confirmed that a mesh-shaped silver film was deposited at the interface between the polyamic acid film and the ITO base material. Next, the polyamic acid film was peeled off to obtain an ITO base material that was pattern-plated with silver. This manufacturing process is shown in FIG. The obtained metal film was observed using an optical microscope.

実施例1の金属膜形成方法により得られた金属膜の光学顕微鏡写真を図3に示す。図3より、本発明の金属膜形成方法により得られた金属膜は、金属マスクに対応した形状を有する連続膜であることがわかる。   An optical micrograph of the metal film obtained by the metal film formation method of Example 1 is shown in FIG. 3 that the metal film obtained by the metal film forming method of the present invention is a continuous film having a shape corresponding to the metal mask.

本発明の金属膜形成方法は、電子回路基板へのパターンめっき、シリコン半導体内部電極に好ましく適用できる。   The metal film forming method of the present invention can be preferably applied to pattern plating on an electronic circuit board and silicon semiconductor internal electrodes.

Claims (5)

固体電解質及び金属イオンを含有する固体電解質膜を挟んで配置された陰極基材と陽極基材間に電圧を与えることにより金属イオンを還元して陰極基材上に金属を析出させる工程a)を含む金属膜形成方法であって、
工程a)の前に、固体電解質膜を陰極基材上に形成する工程b)をさらに含み、
固体電解質が、カルボキシル基を有する樹脂であり、
基材が、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ、酸化イリジウム、酸化オスミウム、黒鉛及びドープシリコン、銅、ステンレス、鉄、ニッケル、ベリリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム、銀、金、白金、スズ、ジルコニウム、タンタル、チタン、鉛、マグネシウム、マンガン及びこれらの合金からなる群より選択される少なくとも1種である、上記方法
A) a step of depositing metal on the cathode substrate by reducing the metal ions by applying a voltage between the cathode substrate and the anode substrate disposed between the solid electrolyte and the solid electrolyte membrane containing the metal ion. A metal film forming method comprising :
Before step a), further comprising step b) of forming a solid electrolyte membrane on the cathode substrate;
The solid electrolyte is a resin having a carboxyl group,
The substrate is indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide, indium oxide, tin oxide, iridium oxide, osmium oxide, graphite and doped silicon, copper, stainless steel, iron, nickel, beryllium, aluminum, zinc, indium, silver, The above method, which is at least one selected from the group consisting of gold, platinum, tin, zirconium, tantalum, titanium, lead, magnesium, manganese, and alloys thereof .
カルボキシル基を有する樹脂が、ポリアミック酸系樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載の金属膜形成方法。The metal film forming method according to claim 1, wherein the resin having a carboxyl group is a polyamic acid resin. 固体電解質膜の厚みが、0.01〜100μmであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の金属膜形成方法。The method for forming a metal film according to claim 1 or 2, wherein the solid electrolyte membrane has a thickness of 0.01 to 100 µm. 陽極基材がパターン形状を有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属膜形成方法。   The metal film forming method according to claim 1, wherein the anode base material has a pattern shape. 工程b)の後工程a)の前に、固体電解質膜に水及び/又はアルコール類を添加する工程c)をさらに含み、
アルコール類が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、5−メチル−1,2,4−ヘプタントリオール及び1,2,6−ヘキサントリオールからなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属膜形成方法。
Prior to step a) after step b), further look including the step c) adding water and / or alcohols to the solid electrolyte membrane,
Alcohols are methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5 -At least one selected from the group consisting of pentanediol, hexylene glycol, trimethylolethane, trimethylolpropane, 5-methyl-1,2,4-heptanetriol and 1,2,6-hexanetriol , The metal film formation method of any one of Claims 1-4 .
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