JP6698271B2 - パターン性が良好なめっき品の製造方法 - Google Patents
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Description
この透明導電膜の用途では、一般的にITO膜がよく使用されているが、抵抗値がより低い膜として、銅などの金属膜をメッシュ状にパターニングする方法が行われている。
具体的には、例えば特許文献1(特開平09−130016号公報)に記載されているように、(a)表面に銅箔14有する基材11を準備し、(b)銅箔14表面にフォトレジスト層12を設け、(c)パターンを形成したマスク13を用いて露光し、(d)現像によりパターン状のフォトレジスト層12aを形成し、(e)パターンに従って露出した銅箔をエッチングしてパターン状の銅箔14aを形成し、(f)残存するレジスト12aを剥離するという方法を経て、回路パターンを形成する方法が知られている(図2参照)。
金属膜を有するめっき品がえられないことがあるという問題があった。
さらに、特許文献1に記載の方法では、銅箔上にフォトレジスト(感光性樹脂)層を設け、露光し、現像し、エッチングし、レジストを剥離するという多くの工程を経る必要があるため、より少ない工程でパターン状の金属膜を形成する方法が望まれている。
[1]基材表面上にパターン化された金属膜が形成されためっき品の製造方法であって、1)基材表面上に、導電性高分子微粒子とフォトレジストとを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程a1、
2)前記めっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程b1、
3)前記露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程c1、
4)基材上に残存する前記めっき下地層について該層に含まれる導電性高分子微粒子を脱ドープ処理して還元性高分子微粒子に変える工程d1、及び
5)前記脱ドープ処理されためっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程d2
からなる製造方法、
[2]前記めっき下地層中における、前記フォトレジストと前記導電性高分子微粒子との固形分比が、質量比で3:7乃至7:3である、[1]に記載の製造方法、
[3]前記工程a1で形成されるめっき下地層の厚みを1μm乃至5μm以下とする[1]又は[2]に記載の製造方法、
[4]基材表面上にパターン化された金属膜が形成されためっき品の製造方法であって、1)基材表面上に、還元性高分子微粒子とフォトレジストを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程a2、
2)前記めっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程b2、
3)前記露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程c2、及び4)基材上に残存する前記めっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程d3
からなる製造方法、
[5]前記めっき下地層中における、前記フォトレジストと前記導電性高分子微粒子との固形分比が、質量比で3:7乃至7:3である、[4]に記載の製造方法、
[6]前記工程a1で形成されるめっき下地層の厚みを1μm乃至5μm以下とする[4]又は[5]に記載の製造方法、
に関する。
本発明の製造方法において、フォトレジストとしてネガ型のフォトレジストを用いる場合の工程図を図1(A)に示し、ポジ型のフォトレジスト用いる場合の工程図を図1(B)に示した。
ネガ型のフォトレジストを用いる図1(A)の場合、工程aにおいて基材1の表面上の全体に亘ってネガ型フォトレジストを含むネガ型のめっき下地層2aが均一に形成され、工程bにおいて、ネガ型のパターン状のマスク3aを介してネガ型のめっき下地層2aが露光され、工程cにおいて、現像によりネガ型のめっき下地層2aの露光されなかった部分が除去されてパターン状のネガ型のめっき下地層2aが形成され、工程dにおいて、露出したパターン状のめっき下地層2aの上に無電解めっき処理により金属めっき膜4が形成される。
ポジ型のフォトレジストを用いる図1(B)の場合、工程aにおいて基材1の表面上の全体に亘ってポジ型フォトレジストを含むポジ型のめっき下地層2bが均一に形成され、工程bにおいて、ポジ型のパターン状のマスク3bを介してポジ型のめっき下地層2bが露光され、工程cにおいて、現像によりポジ型のめっき下地層2bの露光された部分が除去されてパターン状のポジ型のフォトレジスト層2bが形成され、工程dにおいて、露出したパターン状のポジ型のめっき下地層2bの上に無電解めっき処理により金属めっき膜4が形成される。
つまり、めっき下地層を現像した後、基材表面の金属箔をエッチングする工程及びレジスト層を剥離するという工程に相当する工程を必要としないため、工程数少なくめっき品を製造できる。
さらに、エッチング工程がなく、現像しためっき下地層に無電解めっきを行うことにより、現像時のめっき下地層に形成されたパターンの線幅がめっきの線幅となるので、所望の線幅に近いパターン状の金属膜を有するめっき品を容易に得ることができる。
また、本発明の製造方法は、高分子微粒子として、導電性微粒子と還元性微粒子の何れも使用することができるため、非常に汎用性の高い方法といえる。
本発明の基材表面上にパターン化された金属膜が形成されためっき品の製造方法は、
1)基材表面上に、導電性高分子微粒子と、フォトレジストとを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程a1、
2)前記めっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程b1、
3)前記露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程c1、
4)残存する前記めっき下地層について該層に含まれる導電性高分子微粒子を脱ドープ処理して還元性高分子微粒子に変える工程d1、及び
5)前記脱ドープ処理されためっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程d2
からなることを特徴とする。
(1)工程a1について
工程a1は、基材表面上に、導電性高分子微粒子とフォトレジストとを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程である。
本発明に使用することができる基材としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ガラス、金属等が挙げられる。
また、基材の形状は特に限定されないが、例えば、板状、フィルム状が挙げられる。他にも、基材として、例えば、射出成形などにより樹脂を成形した樹脂成形品が挙げられる。そして、この樹脂成形品に本発明のめっき物を設けることにより、例えば、ポリイミド樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂からなるフィルム上に本発明のめっき物をパターン状で設けることにより、例えば、電気回路品を作成することができる。 基材の厚さは、5ないし200μmの範囲となるものが好ましく、12ないし100μmの範囲となるものがより好ましい。
導電性高分子微粒子は、導電性を有する粒子であって、具体的には、0.01S/cm以上の導電率を有する粒子である。
また、導電性高分子微粒子としては、球形の微粒子であるものが挙げられ、その平均粒径(レーザー回析/散乱法により求められる値)は、10〜100nmとするのが好ましい。
導電性高分子微粒子としては、導電性を有するπ−共役二重結合を有する高分子であれば特に限定されないが、例えば、ポリアセチレン、ポリアセン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン及びそれらの各種誘導体が挙げられ、好ましくは、黒色で光線反射率が低いポリピロールが挙げられる。
導電性高分子微粒子は、π−共役二重結合を有するモノマーから合成して使用する事ができるが、市販で入手できる導電性高分子微粒子を使用することもできる。
前記の微粒子を分散する有機溶媒としては、例えば、酢酸ブチル等の脂肪族エステル類、トルエン等の芳香族溶媒、メチルエチルケトン等のケトン類、シクロヘキサン等の環状飽和炭化水素類、n−オクタン等の鎖状飽和炭化水素類、メタノール、エタノール、n−オクタノール等の鎖状飽和アルコール類、安息香酸メチル等の芳香族エステル類、ジエチルエーテル等の脂肪族エーテル類及びこれらの混合物等が挙げられる。
無機フィラーとしては、カーボン粒子が挙げられ、カーボン粒子としては、例えば、カーボンブラック等が挙げられる。
カーボン粒子としては、平均1次粒子径が1ないし100nmの範囲となるものが好ましい。
紫外線等の光の反射をより抑制できる(黒色化)という観点から、上記塗料にカーボン粒子を添加するのが好ましい。
無機フィラーを使用する際のフォトレジスト(導電性高分子又は還元性高分子とフォトレジストとの総量)と無機フィラー(カーボン粒子)の固形分比(質量比)は、7:3ないし3:7の範囲とするのが好ましい。上記固形分比において、7:3よりもカーボン粒子の固形分比が小さくなると金属めっき膜の光線反射を抑え難くなって、例えばタッチパネル等の透明導電膜としての視認性を確保し難くなる傾向があり、また、3:7よりもカーボン粒子の固形分比が大きくなると、めっき析出性が低下してめっきが析出し難くなる傾向がある。
また、メチルセルソルブ等の多価アルコール誘導体溶媒、ミネラルスピリット等の炭化水素溶媒、ジヒドロターピネオール、D−リモネン等のテルペン類に分類される溶媒を用いることもできる。
尚、基材の両面にめっき下地層を形成する場合は、上記の操作を繰り返すことにより達成され得る。
前記塗料を用いる印刷(全面印刷)としては、特に限定されるものではなく、例えば、スクリーン印刷法、スクリーンオフセット法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、フレキソ印刷法、インプリント印刷法、反転印刷法、インクジェット印刷法等が挙げられ、また、印刷方法は、各印刷機を用いる通常の印刷法によって行うことができる。
めっき下地層の厚さを5μm以下にすると、所望の線幅が3μm以下、より微細な幅としては2μm以下という非常に微細な幅であっても、該所望の線幅に近いパターン状の金属膜を有するめっき品の製造が可能となる。
工程b1は、工程a1で形成しためっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程である。
具体的には、マスクパターンを介して前記フォトレジストを含むめっき下地層に紫外線等の光を照射することにより達成され得る。
マスクパターンは、ネガ型、ポジ型の何れでも適用できる。
照射する紫外線の光源としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、殺菌灯等の一般的に用いられる光源を用いることが出来る。
工程c1は、工程b1における露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程である。
具体的には、工程a1で使用したフォトレジストに対応した現像液に工程b1で露光されたものを浸漬し、パターン部以外のフォトレジストを含むめっき下地層を除去することにより達成される。
工程d1は、残存する前記めっき下地層について該層に含まれる導電性高分子微粒子を脱ドープ処理して還元性高分子微粒子に変える工程である。
脱ドープ処理としては、パターン化されためっき下地層が形成された基材を、還元剤、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウム等の水素化ホウ素化合物、ジメチルアミンボラン、ジエチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、トリエチルアミンボラン等のアルキルアミンボラン、及び、ヒドラジン等を含む溶液で処理して還元する方法、又は、アルカリ性溶液で処理する方法が挙げられる。
特に、導電性高分子微粒子を含むめっき下地層は非常に薄いものであるため、緩和な条件下で短時間のアルカリ処理により脱ドープを達成することが可能である。
例えば、1M 水酸化ナトリウム水溶液中で、20ないし50℃、好ましくは30ないし40℃の温度で、1ないし30分間、好ましくは3ないし10分間処理される。
上記脱ドープ処理により、めっき下地層中に存在する導電性高分子微粒子は、還元性高分子微粒子となる。
工程d2は、前記脱ドープ処理されためっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程である。
無電解めっき法としては、通常知られた方法に従って行うことができる。
即ち、工程d2においては、工程d1で脱ドープ処理を施された、パターン状のめっき下地層が形成された基材を、塩化パラジウム等の触媒金属を付着させるための触媒液に浸漬した後、水洗等を行い、無電解めっき浴に浸漬することにより金属めっき膜を設けることができる。
触媒液は、無電解めっきに対する触媒活性を有する貴金属(触媒金属)を含む溶液であり、触媒金属としては、パラジウム、金、白金、ロジウム等が挙げられ、これら金属は単体でも化合物でもよく、触媒金属を含む安定性の点からパラジウム化合物が好ましく、その中でも塩化パラジウムが特に好ましい。
好ましい、具体的な触媒液としては、0.05%塩化パラジウム−0.005%塩酸水溶液(pH3)が挙げられる。
処理温度は、20ないし50℃、好ましくは30ないし40℃であり、処理時間は、0.1ないし20分、好ましくは、1ないし10分である。
上記の操作により、脱ドープ処理により還元性とされた微粒子は、該微粒子上に触媒金属が吸着され、結果的に、導電性高分子微粒子となる。
ーン状の金属めっき膜が形成される。
めっき液としては、通常、無電解めっきに使用されるめっき液であれば、特に限定されない。
即ち、無電解めっきに使用できる金属、銅、金、銀、ニッケル等、全て適用することができるが、銅が好ましい。
無電解銅めっき浴の具体例としては、例えば、ATSアドカッパーIW浴(奥野製薬工業(株)社製)等が挙げられる。
処理温度は、20ないし50℃、好ましくは30ないし40℃であり、処理時間は、1ないし30分、好ましくは、5ないし15分である。
得られためっき品は、使用した基材のTgより低い温度範囲において、数時間以上、例えば、2時間以上養生するのが好ましい。
形成されるパターン状の金属めっき膜の厚さは、100ないし2000nmの範囲とするのが好ましく、200ないし500nmの範囲とするのがより好ましい。
パターン状の金属めっき膜表面の黒化処理は、酸化処理(例えば、亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及びリン酸三ナトリウムの水溶液を用いる酸化処理)等を行って、例えば、CuO膜を形成することにより達成され得る。
得られためっき品の導電率は、通常1.0Ω/□以下となる。
また、金属めっき膜において形成される線の幅は視認性の観点から、10μm以下とするのが好ましい。
また、得られためっき品は、視認性の観点から、380〜780nmにおける平均光線反射率を10%以下とするのが好ましい。
1)基材表面上に、還元性高分子微粒子とフォトレジストを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程a2、
2)前記めっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程b2、
3)前記露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程c2、及び4)基材上に残存する前記めっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程d3
からなることを特徴とする方法にも関する。
還元性高分子微粒子としては、0.01S/cm未満の導電率を有するπ−共役二重結合を有する高分子であれば特に限定されないが、例えば、ポリアセチレン、ポリアセン、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン及びそれらの各種誘導体が挙げられ、好ましくは、黒色で光線反射率が低いポリピロールが挙げられる。
また、還元性高分子微粒子としては、0.005S/cm以下の導電率を有する高分子微粒子が好ましい。
還元性高分子微粒子は、π−共役二重結合を有するモノマーから合成して使用する事ができるが、市販で入手できる還元性高分子微粒子を使用することもできる。
還元性高分子微粒子は、有機溶媒に分散された分散液として使用されるが、該還元性高分子微粒子は、分散液中における分散安定性を維持するために、固形分として該分散液の質量の10質量%以下(固形分比)となるようにするのが好ましい。
また、還元性高分子微粒子としては、球形の微粒子であるものが挙げられ、その平均粒径(レーザー回析/散乱法により求められる値)は、10〜100nmとするのが好ましい。
また、この製造方法は、還元性高分子微粒子を用いるものであるため、上記で説明した工程d1、即ち、導電性高分子微粒子を還元性高分子微粒子に変える脱ドープ処理の工程を必要としない。
そして、工程d3は、上記で説明した工程d2と全く同様の条件で行うことができる。
パターン状の金属めっき膜表面の黒化処理は、酸化処理(例えば、亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及びリン酸三ナトリウムの水溶液を用いる酸化処理)等を行って、例えば、CuO膜を形成することにより達成され得る。
得られためっき品の導電率は、通常1.0Ω/□以下となる。
また、金属めっき膜において形成される線の幅は視認性の観点から、10μm以下とするのが好ましい。
また、得られためっき品は、視認性の観点から、380〜780nmにおける平均光線反射率を10%以下とするのが好ましい。
製造例1:導電性ポリピロール塗料の調製
アニオン性界面活性剤ペレックスOT−P(花王(株)製)1.5mmol、トルエン10mL、イオン交換水100mLを加えて20℃に保持しつつ乳化するまで撹拌した。得られた乳化液にピロールモノマー21.2mmolを加え、1時間撹拌し、次いで過硫酸アンモニウム6mmolを加えて2時間重合反応を行った。反応終了後、有機相を回収し、イオン交換水で数回洗浄して、トルエンに分散した導電性ポリピロール微粒子を得た。ここで得られたトルエン分散液中の導電性ポリピロール微粒子の固形分は、約5.0%であった。
ここに、ネガ型感光レジストOMR−83(東京応化工業(株)製)を加え、塗膜(めっき下地層)時のフォトレジストの割合が30%となるように導電性ポリピロール塗料を調製した。
[工程a1]
製造例1で調製した導電性ポリピロール塗料を、PETフィルム(東洋紡(株)製のコスモシャインA4100)にバーコーターで薄く塗工し、120℃で5分乾燥して、厚みが1μmのめっき下地層を得た。
[工程b1]
続いて、L/S=2μm/100μmのパターンを持つマスクを用いて、高圧水銀灯にて露光した。
[工程c1]
続いて、OMR現像液(東京応化工業(株)製)に1分間浸漬して現像を行い、めっき下地層にパターンを形成した。
[工程d1]
上記工程c1で作成した塗膜が形成されたフィルムを、1M水酸化ナトリウム溶液に35℃で5分間浸漬して表面処理(脱ドープ処理)を行った。
[工程d2]
次に、0.02%塩化パラジウム−0.01%塩酸水溶液に35℃で5分間浸漬後、イオン交換水で水洗した。次に、フィルムを無電解めっき浴ATSアドカッパーIW浴(奥野製薬工業(株)製)に浸漬して、35℃で10分間浸漬し、銅めっきを施してめっき品を製造した。
実施例1で使用した導電性ポリピロール塗料において、塗膜時のフォトレジストの割合が70%となるように導電性ポリピロール塗料を調製した以外は、実施例1と同じ方法でめっき品を製造した。
実施例1で使用した導電性ポリピロール塗料において、塗膜時のフォトレジストの割合が50%となるように導電性ポリピロール塗料を調製した以外は、実施例1と同じ方法でめっき品を製造した。
実施例1で使用した導電性ポリピロール塗料につき、ネガ型感光レジストOMR−83をポジ型感光レジストS1805(ロームアンドハース(株)製)に変更し、塗膜時のフォトレジストの割合が50%となるように導電性ポリピロール塗料を調製し、そして現像液をKOH現像液に変更した以外は、実施例1と同じ方法でめっき品を製造した。
[銅張積層板の作製]
ケミットK−1294(東レ(株)製)100重量部、スタフィックス(富士写真フィルム(株)製)20重量部、エピコートEp871(ジャパンエポキシレジン(株)製)50重量部を、モノクロルベンゼンおよびメチルイソブチルケトンの混合溶媒に混合させ、固形分25%の接着剤を作製した。
続いて、作製した接着剤をPETフィルム(東洋紡(株)製のコスモシャインA4100)へ厚み5μmとなるようにコーティングし、厚み9μmの銅箔F−WS (古河電工工業(株)製)をラミネートし、オーブンにて乾燥させて銅張積層板を作製した。
続いて、銅張積層板上に、ネガ型フォトレジストOMR−83(東京応化工業(株)製)をバーコーターにてコーティングし、85℃で30分乾燥して、厚みが1μmのレジスト層を得た。
続いて、L/S=2μm/100μmのパターンを持つマスクを用いて、高圧水銀灯にて露光した。
続いて、OMR現像液(東京応化工業(株)製)に1分間浸漬して現像を行い、レジストパターンを形成した。
続いて、露出した銅を塩化第二鉄水溶液からなるエッチング液に3分間浸漬して除去した。
その結果、オーバーエッチングにより、銅箔が消失し、パターン状の金属膜を有するめっき品を得ることはできなかった。
1.現像後のフォトレジストを含むめっき下地層幅の測定
現像後のフォトレジストを含むめっき下地層幅をマイクロスコープ((株)松電舎製のSHP200PC3S)にて拡大観察して測長した。
2.パターン状の金属めっき幅の測定
最終的な金属膜幅をマイクロスコープ((株)松電舎製のSHP200PC3S)にて拡大観察して測長した。
実施例1〜4における現像後のめっき下地層のパターンの線幅は、何れの場合も、マスクで設定された線幅と同一(2.0μm)となったが、これは、めっき下地層に基材からの反射による感光がなかったことを意味する。
また、実施例1〜4における銅めっきを施したパターンの線幅は、いずれの場合も、マスクで設定された線幅と同一(2.0μm)となり、所望の線幅に近いものであった。
また、比較例1は、銅張積層板の銅箔厚み(9μm)が、現像後のフォトレジスト幅よりも厚いため、エッチング工程でのオーバーエッチングにより銅箔が消失した。
2a:ネガ型のフォトレジストを含むネガ型のめっき下地層
2b:ポジ型のフォトレジストを含むポジ型のめっき下地層
3a:ネガ型のめっき下地層用のパターン状のマスク
3b:ポジ型のめっき下地層用のパターン状のマスク
4:金属めっき膜
Claims (2)
- 基材表面上にパターン化された金属膜が形成されためっき品の製造方法であって、
1)基材表面上に、導電性高分子微粒子とフォトレジストとを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程a1、
2)前記めっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程b1、
3)前記露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程c1、
4)基材上に残存する前記めっき下地層について該層に含まれる導電性高分子微粒子を脱ドープ処理して還元性高分子微粒子に変える工程d1、及び
5)前記脱ドープ処理されためっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程d2からなり、
該導電性高分子微粒子が導電性ポリピロール微粒子であり、
該めっき下地層中における、前記フォトレジストと前記導電性高分子微粒子との固形分比が、質量比で3:7乃至7:3であり、
該工程a1で形成されるめっき下地層の厚みが1μmないし5μmであり、そして
該パターン化された金属膜のパターンの線幅が2μm以下である、
製造方法。 - 基材表面上にパターン化された金属膜が形成されためっき品の製造方法であって、
1)基材表面上に、還元性高分子微粒子とフォトレジストを含む塗料を塗布してめっき下地層を形成する工程a2、
2)前記めっき下地層をパターン状のマスクを介して露光する工程b2、
3)前記露光の後、現像によりパターンに従ってめっき下地層を除去する工程c2、及び4)基材上に残存する前記めっき下地層の上に無電解めっき処理により金属めっき膜を設ける工程d3からなり、
該還元性高分子微粒子が還元性ポリピロール微粒子であり、
該めっき下地層中における、前記フォトレジストと前記還元性高分子微粒子との固形分比が、質量比で3:7乃至7:3であり、
該工程a2で形成されるめっき下地層の厚みが1μmないし5μmであり、そして
該パターン化された金属膜のパターンの線幅が2μm以下である、
製造方法。
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