JP7506404B2 - METAL FILM PRODUCTION METHOD, METAL FILM FORMING COMPOSITION, AND METAL FILM LAMINATE - Google Patents

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Description

本開示は、金属膜の製造方法、金属膜形成用組成物及び金属膜積層体に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a metal film, a composition for forming a metal film, and a metal film laminate.

電気伝導性及び熱伝導性に優れる金属膜、或いは金属酸化物膜は種々の用途に使用される。金属膜等は厚みを薄くすることにより光透過性を有する膜とすることができる。
例えば、電気伝導性が高く、抗菌性を有する銅膜は、基材表面における導電層、電磁波シールド、抗菌性部材等の形成に有用である。また、金属膜は熱伝導性が良好であり、例えば、照明設備等に使用することで放熱部材としての機能を発現させることができる。
金属膜或いは金属酸化物膜、特にミクロンオーダー或いはナノオーダーの厚みの金属薄膜は、気相法で形成されることが一般的である。しかしながら、スパッタリング等の気相法は、製膜に大がかりな装置を使用することから、湿式法による金属膜の製造方法が各種検討されている。
Metal films or metal oxide films having excellent electrical and thermal conductivity are used for various purposes. Metal films or metal oxide films can be made to have optical transparency by reducing their thickness.
For example, a copper film having high electrical conductivity and antibacterial properties is useful for forming a conductive layer on a substrate surface, an electromagnetic shield, an antibacterial member, etc. In addition, a metal film has good thermal conductivity, and can function as a heat dissipation member when used in lighting equipment, etc.
Metal films or metal oxide films, particularly thin metal films having a thickness on the order of microns or nanometers, are generally formed by gas phase methods. However, since gas phase methods such as sputtering require large-scale equipment for film formation, various methods for producing metal films by wet methods have been investigated.

一般に用いられる湿式法による金属膜の製造方法としては、電解メッキ法、無電解メッキ法等が挙げられ、いずれの方法によっても、ミクロンオーダーの厚みの金属膜を形成することができる。
しかし、電解メッキ法では、基材を電極として用いて金属膜を形成することから、基材の電気伝導性が不可欠であり、ガラス基材等の無機材料の基材には適用し難い。
無電解メッキ法によれば、無機材料の基材上に金属膜を析出させることができる。しかし、無電解メッキ液に含まれる触媒等の種類によっては、形成された金属膜の物性に影響を与えることがある。例えば、無電解メッキ液が金属触媒を含む場合、金属触媒が形成された金属膜中に残存し、金属膜が腐食するなどの問題が生じやすい。
Commonly used wet methods for producing metal films include electrolytic plating and electroless plating, and any of these methods can form metal films with thicknesses on the order of microns.
However, in electrolytic plating, since a metal film is formed using a substrate as an electrode, electrical conductivity of the substrate is essential, and it is difficult to apply the method to substrates made of inorganic materials such as glass substrates.
According to the electroless plating method, a metal film can be deposited on a substrate made of an inorganic material. However, depending on the type of catalyst contained in the electroless plating solution, the physical properties of the formed metal film may be affected. For example, when the electroless plating solution contains a metal catalyst, the metal catalyst remains in the formed metal film, which may cause problems such as corrosion of the metal film.

基材上に金属膜形成用組成物を付与して金属膜を形成する方法によれば、メッキ法の如き湿式法にて基材上に金属膜を析出させる方法に比較して、金属膜の組成、基材等の選択の自由度が高い。
太陽電池などの銅配線を形成する銅ペースト剤又は電着用溶液に用い得る銅ナノ粒子分散液の製造方法として、銅イオンとクエン酸とを含む第1の水溶液と、アスコルビン酸を含む第2の水溶液とを混合して銅ナノ粒子の分散物を得る銅ナノ粒子の製造方法が提案されている(特許文献1参照)。
また、本発明者らは、先に、金属膜の形成に有用な特定構造の金属錯体を含む金属膜形成用組成物を提案した(特許文献2参照)。
The method of forming a metal film by applying a metal film-forming composition onto a substrate offers greater freedom in the selection of the composition of the metal film, the substrate, etc., compared to a method of precipitating a metal film onto a substrate by a wet method such as plating.
As a method for producing a copper nanoparticle dispersion that can be used in a copper paste agent or an electrodeposition solution for forming copper wiring in solar cells or the like, a method for producing copper nanoparticles has been proposed in which a first aqueous solution containing copper ions and citric acid is mixed with a second aqueous solution containing ascorbic acid to obtain a dispersion of copper nanoparticles (see Patent Document 1).
The present inventors have also previously proposed a composition for forming a metal film, which contains a metal complex having a specific structure and is useful for forming a metal film (see Patent Document 2).

特開2017-71816号公報JP 2017-71816 A 国際公開第2017/134769号International Publication No. 2017/134769

特許文献1に記載の技術では、得られた銅ナノ粒子は酸化し難い特性を有するため、配線の酸化物に起因する電気伝導性の低下が抑制される。しかし、得られた銅ナノ粒子を用いて配線などの金属膜を形成する場合、銅ナノ粒子に付着したアスコルビン酸を除去するため、銅ナノ粒子分散液で形成した層を窒素雰囲気下、190℃以上の温度で焼結する必要がある。このため、特許文献1に記載の方法では、金属基材以外の耐熱性に乏しい基材への配線等の金属膜の形成は困難である。 In the technology described in Patent Document 1, the obtained copper nanoparticles have the property of being difficult to oxidize, so that the decrease in electrical conductivity caused by oxides in the wiring is suppressed. However, when forming a metal film such as wiring using the obtained copper nanoparticles, it is necessary to sinter the layer formed from the copper nanoparticle dispersion in a nitrogen atmosphere at a temperature of 190°C or higher in order to remove the ascorbic acid attached to the copper nanoparticles. For this reason, the method described in Patent Document 1 makes it difficult to form a metal film such as wiring on a substrate other than a metal substrate that has poor heat resistance.

特許文献2に記載の金属膜形成用組成物は、緻密な金属膜の形成に有用である。しかし、金属膜形成用組成物の製造に際しては、金属錯体を形成し得る金属塩化合物を溶媒に溶解して調製することが必要であった。また、金属膜の形成における加熱温度は従来の焼結温度に比較して低く抑えられているが、電気伝導性の金属膜の形成には100℃程度の加熱が望ましいとされている。このため、製造方法の観点からは、金属塩化合物を経ることなく、目的とする金属錯体を得る方法が望まれる。さらに、基材の汎用性を考慮すれば、加熱を行うことなく、電気伝導性の金属膜を形成する方法が望まれている。 The metal film-forming composition described in Patent Document 2 is useful for forming a dense metal film. However, when manufacturing the metal film-forming composition, it was necessary to prepare it by dissolving a metal salt compound capable of forming a metal complex in a solvent. In addition, although the heating temperature in forming the metal film is kept lower than the conventional sintering temperature, heating to about 100°C is considered to be desirable for forming an electrically conductive metal film. Therefore, from the viewpoint of the manufacturing method, a method for obtaining the desired metal complex without going through a metal salt compound is desired. Furthermore, in consideration of the versatility of the substrate, a method for forming an electrically conductive metal film without heating is desired.

近年、半導体を用いた回路の作製に用いる金属膜形成用組成物については種々検討されている。しかし、電気伝導性及び熱伝導性を有する銅等の半導体以外の金属を用いた金属膜形成用組成物の製造方法、及び金属膜の製造方法については、未だ実用上満足できるものは得られていないのが現状である。また、いずれの金属膜形成用組成物も、電気伝導性を有する緻密な金属膜の形成には、焼結処理、100℃以上の温度での加熱処理等が必要であり、加熱処理を必要とせず、緻密な金属膜を形成する方法が望まれている。 In recent years, various metal film-forming compositions for use in the fabrication of circuits using semiconductors have been studied. However, the current situation is that no practically satisfactory method for producing a metal film-forming composition or a metal film using a metal other than a semiconductor, such as copper, that has electrical conductivity and thermal conductivity has yet been obtained. Furthermore, all metal film-forming compositions require sintering or heat treatment at a temperature of 100°C or higher to form a dense metal film with electrical conductivity, and a method for forming a dense metal film without the need for heat treatment is desired.

本発明の一実施形態の課題は、100℃以上の加熱処理を必要とせず、任意の基材上に、緻密な金属膜を簡易に形成し得る金属膜の製造方法を提供することである。
本発明の他の実施形態の課題は、100℃以上の加熱処理を必要とせず、任意の基材上に、緻密な金属膜を簡易に形成し得る金属膜形成用組成物、及び上記金属膜形成用組成物の硬化物である金属膜を有する金属膜積層体を提供することである。
An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for producing a metal film that does not require a heat treatment at 100° C. or higher and that can easily form a dense metal film on any substrate.
An object of another embodiment of the present invention is to provide a metal film-forming composition that can easily form a dense metal film on any substrate without requiring a heat treatment at 100° C. or higher, and a metal film laminate having a metal film that is a cured product of the metal film-forming composition.

上記課題の解決手段は、以下の実施形態を含む。
<1> 金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、溶媒と、を含む混合液中で、前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と前記アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種とを反応させて金属前駆体液を得る工程、得られた金属前駆体液と、有機還元剤と、を含む金属膜形成用組成物を調製する工程、及び、得られた金属膜形成用組成物を基材に付与する工程、を含む金属膜の製造方法。
<2> 前記金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種に含まれる金属と異なる金属の含有量がX線回折による分析で検出限界以下である金属膜を得る<1>に記載の金属膜の製造方法。
Means for solving the above problems include the following embodiments.
<1> A method for producing a metal film, comprising: a step of reacting at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine in a mixed liquid containing at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt, at least one selected from ammonia and an amine, and a solvent; a step of preparing a composition for forming a metal film, the composition comprising the obtained metal precursor liquid and an organic reducing agent; and a step of applying the obtained composition for forming a metal film to a substrate.
<2> The method for producing a metal film according to <1>, which obtains a metal film having a content of a metal different from the metal contained in at least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts that is below the detection limit in analysis by X-ray diffraction.

<3> 前記金属前駆体液を得る工程は、金属イオンを透過させず、水素イオンを透過させ得るフィルタを備えた流路を介して連結された一対の電解液槽を備える反応装置において、前記一対の電解液槽のそれぞれにアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種を含む電解液を貯留させ、且つ、金属製の電極を、前記電解液に少なくとも一部が接触する位置に配置し、一対の前記電極間を、直流電源を介して接続し、前記一対の前記電極間に前記直流電源により電圧を印加して、陽極となる電極が浸漬された電解液槽内において、前記電解液と金属イオンとを反応させる工程を含む、<1>又は<2>に記載の金属膜の製造方法。
<4> 前記金属イオンが銅イオンであり、且つ、前記電極が銅製の電極である<3>に記載の金属膜の製造方法。
<5> 前記電解液は、エチレンジアミン四酢酸を含む<3>又は<4>に記載の金属膜の製造方法。
<3> The method for producing a metal film according to <1> or <2>, wherein the step of obtaining the metal precursor liquid includes the steps of: storing an electrolytic solution containing at least one selected from ammonia and an amine in each of the pair of electrolytic solution tanks in a reaction apparatus including a pair of electrolytic solution tanks connected via a flow path including a filter that does not allow metal ions to pass therethrough but allows hydrogen ions to pass therethrough; arranging metal electrodes in positions where they are at least partially in contact with the electrolytic solution; connecting the pair of electrodes via a DC power source; and applying a voltage between the pair of electrodes by the DC power source to react the electrolytic solution with metal ions in the electrolytic solution tank in which the electrode to be an anode is immersed.
<4> The method for producing a metal film according to <3>, wherein the metal ions are copper ions, and the electrode is a copper electrode.
<5> The method for producing a metal film according to <3> or <4>, wherein the electrolytic solution contains ethylenediaminetetraacetic acid.

<6> 前記有機還元剤は、カルボキシ基を有する化合物から選択される少なくとも1種を含む<1>~<5>のいずれか1つに記載の金属膜の製造方法。
<7> 前記有機還元剤は、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む<1>~<6>のいずれか1つに記載の金属膜の製造方法。
<8> 前記金属膜形成用組成物を基材に付与する工程は、金属膜形成用組成物を基材に塗布する工程、金属膜形成用組成物に基材を浸漬する工程、及び容器形状の基体の内部に金属膜形成用組成物を貯留する方法、の少なくともいずれかを含む<1>~<7>のいずれか1つに記載の金属膜の製造方法。
<9> 基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程を、さらに含む<1>~<8>のいずれか1つに記載の金属膜の製造方法。
<10> 金属膜形成用組成物を基材に付与する工程と、基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程とを、複数回行う<9>に記載の金属膜の製造方法。
<6> The method for producing a metal film according to any one of <1> to <5>, wherein the organic reducing agent includes at least one selected from compounds having a carboxy group.
<7> The method for producing a metal film according to any one of <1> to <6>, wherein the organic reducing agent includes at least one selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, formic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid.
<8> The method for producing a metal film according to any one of <1> to <7>, wherein the step of applying the metal film-forming composition to a substrate includes at least one of a step of applying the metal film-forming composition to a substrate, a step of immersing a substrate in the metal film-forming composition, and a method of storing the metal film-forming composition inside a container-shaped base.
<9> The method for producing a metal film according to any one of <1> to <8>, further comprising a step of drying the metal film-forming composition applied to the substrate.
<10> The method for producing a metal film according to <9>, wherein the step of applying the metal film-forming composition to the substrate and the step of drying the metal film-forming composition applied to the substrate are performed multiple times.

<11> 金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種との反応生成物を含む金属前駆体液、並びにアスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種の有機還元剤を含み、前記有機還元剤100質量部に対する前記金属前駆体液に含まれる金属イオンの含有量が50質量部~400質量部の範囲である金属膜形成用組成物。 <11> A composition for forming a metal film, comprising a metal precursor liquid containing a reaction product of at least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts with at least one selected from ammonia and amines, and at least one organic reducing agent selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, formic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, wherein the content of metal ions contained in the metal precursor liquid per 100 parts by mass of the organic reducing agent is in the range of 50 parts by mass to 400 parts by mass.

<12> 非導電性基材、及び、前記非導電性基材上に、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種との反応生成物を含む金属前駆体液、並びにアスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種の有機還元剤を含み、前記有機還元剤100質量部に対する前記金属前駆体液に含まれる金属イオンの含有量が50質量部~400質量部の範囲である金属膜形成用組成物の硬化物ある金属膜を有する金属膜積層体。
<13> 前記金属膜は、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種に含まれる金属と異なる金属の含有量がX線回折による分析で検出限界以下である金属膜である<12>に記載の金属膜積層体。
<14> 前記非導電性基材は、JIS K7191(2015年)に規定される荷重たわみ温度及び長期耐熱連続試験(UL-746B(2013年))による連続耐熱温度の少なくとも一方が150℃未満である樹脂を含む<12>又は<13>に記載の金属膜積層体。
<12> A metal film laminate having, on the non-conductive substrate, a metal film which is a cured product of a metal film-forming composition which comprises: a metal precursor liquid containing a reaction product of at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine, and at least one organic reducing agent selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, formic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, wherein the content of metal ions contained in the metal precursor liquid per 100 parts by mass of the organic reducing agent is in the range of 50 parts by mass to 400 parts by mass.
<13> The metal film laminate according to <12>, wherein the metal film is a metal film in which a content of a metal different from a metal contained in at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt is equal to or lower than a detection limit in an analysis by X-ray diffraction.
<14> The metal film laminate according to <12> or <13>, wherein the non-conductive base material contains a resin having at least one of a deflection temperature under load defined in JIS K7191 (2015) and a continuous heat resistance temperature determined by a long-term heat resistance continuous test (UL-746B (2013)) of less than 150°C.

本発明の一実施形態によれば、100℃以上の加熱処理を必要とせず、任意の基材上に、緻密な金属膜を簡易に形成し得る金属膜の製造方法を提供することができる。
本発明の他の実施形態によれば、100℃以上の加熱処理を必要とせず、任意の基材上に、緻密な金属膜を簡易に形成し得る金属膜形成用組成物及び上記金属膜形成用組成物の硬化物である金属膜を有する金属膜積層体を提供することができる。
According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a metal film that does not require a heat treatment at 100° C. or higher and that can easily form a dense metal film on any substrate.
According to another embodiment of the present invention, it is possible to provide a metal film-forming composition that can easily form a dense metal film on any substrate without requiring a heat treatment at 100° C. or higher, and a metal film laminate having a metal film that is a cured product of the metal film-forming composition.

本開示の金属膜の製造方法において、金属前駆体液の調製に用いる反応装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a reaction apparatus used for preparing a metal precursor liquid in the metal film production method of the present disclosure. 石英ガラス板上に実施例1及び実施例2の製造方法で形成した銅膜のXRDパターンである。1 shows XRD patterns of copper films formed on a quartz glass plate by the manufacturing methods of Examples 1 and 2. (A)は、石英ガラス板上に実施例1の製造方法で形成した銅膜の断面FE-SEM像であり、(B)は、石英ガラス板上に実施例2の製造方法で形成した銅膜の断面FE-SEM像である。1A is a cross-sectional FE-SEM image of a copper film formed on a quartz glass plate by the manufacturing method of Example 1, and FIG. 1B is a cross-sectional FE-SEM image of a copper film formed on a quartz glass plate by the manufacturing method of Example 2. (A)は、石英ガラス板上に実施例1の製造方法で形成した銅膜の表面FE-SEM像であり、(B)は、石英ガラス板上に実施例2の製造方法で形成した銅膜の表面FE-SEM像である。1A is a surface FE-SEM image of a copper film formed on a quartz glass plate by the manufacturing method of Example 1, and FIG. 1B is a surface FE-SEM image of a copper film formed on a quartz glass plate by the manufacturing method of Example 2. 片端封止ガラス管内に本開示の方法により形成された銅膜、及び銅膜の内部抵抗を測定するために銅膜に取り付けられた測定端子方法の一例を示す概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a copper film formed in a one-end sealed glass tube by the method of the present disclosure, and a measurement terminal attached to the copper film for measuring the internal resistance of the copper film.

以下、本開示の金属膜の製造方法について、具体的な実施形態を挙げて詳細に説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されず、その主旨に反しない限りにおいて、種々の変形例により実施することができる。 The method for manufacturing a metal film according to the present disclosure will be described in detail below with reference to specific embodiments. The present disclosure is not limited to the following embodiments, and can be implemented in various modified forms as long as they do not deviate from the spirit of the disclosure.

本開示において「~」を用いて記載した数値範囲は、「~」の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を表す。
本開示において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本開示において段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
また、本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示においては、特に断らない限り、室温及び常温は25℃を意味する。
In the present disclosure, a numerical range described using "to" indicates a numerical range that includes the numerical values before and after "to" as the lower and upper limits.
In the present disclosure, the term "process" includes not only an independent process but also a process that cannot be clearly distinguished from other processes as long as the intended purpose of the process is achieved.
In the present disclosure, when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, the amount of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition, unless otherwise specified.
In the present disclosure, the upper or lower limit of a certain numerical range described in a stepwise manner may be replaced with the upper or lower limit of another stepwise described numerical range. In addition, in the present disclosure, the upper or lower limit of a certain numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
Also, in the present disclosure, combinations of two or more preferred aspects are more preferred aspects.
In this disclosure, unless otherwise specified, room temperature and normal temperature mean 25°C.

<金属膜の製造方法>
本開示の金属膜の製造方法(以下、単に「本開示の製造方法」と称することがある)は、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、溶媒と、を含む混合液中で、前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と前記アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種とを反応させて金属前駆体液を得る工程(工程I)、得られた金属前駆体液と、有機還元剤と、を含む金属膜形成用組成物を調製する工程(工程II)、及び、得られた金属膜形成用組成物を基材に付与する工程(工程III)、を含む。
<Metal Film Manufacturing Method>
The method for producing a metal film according to the present disclosure (hereinafter, sometimes simply referred to as "the method for producing the metal film according to the present disclosure") includes a step of reacting at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine in a mixed liquid containing at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt, at least one selected from ammonia and an amine, and a solvent to obtain a metal precursor liquid (step I), a step of preparing a composition for forming a metal film containing the obtained metal precursor liquid and an organic reducing agent (step II), and a step of applying the obtained composition for forming a metal film to a substrate (step III).

(工程I)
工程Iでは、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、溶媒と、を含む混合液中で、前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と前記アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、を反応させて金属前駆体液を得る。
(Step I)
In step I, in a mixed liquid containing at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt, at least one selected from ammonia and an amine, and a solvent, the at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt is reacted with the at least one selected from ammonia and an amine to obtain a metal precursor liquid.

-金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種-
混合液は、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。
金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を、以下、特定金属化合物と総称することがある。
混合液が金属錯体を含む場合、金属錯体が混合液中に存在するアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と反応する。
混合液が金属塩を含む場合、溶媒を含む混合液中で金属塩が解離して金属イオンとなり、金属イオンは混合液中に存在するアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と反応して金属錯体を形成する場合がある。
混合液は、金属錯体及び金属塩の双方を含んでもよい。
-At least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts-
The mixed liquid contains at least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts.
At least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts may hereinafter be collectively referred to as a specific metal compound.
When the mixed liquid contains a metal complex, the metal complex reacts with at least one selected from ammonia and amines present in the mixed liquid.
When the mixed liquid contains a metal salt, the metal salt may dissociate in the mixed liquid containing the solvent to become metal ions, and the metal ions may react with at least one selected from ammonia and amines present in the mixed liquid to form a metal complex.
The mixture may contain both a metal complex and a metal salt.

「金属塩」は、水を含む溶媒中で解離して金属イオンとなり、金属錯体を形成し得る機能を有する金属化合物である。
本開示における「金属塩」とは、25℃の水に可溶な金属塩を指す。25℃の水に可溶とは、25℃の水に対する溶解度が0.1質量%以上であることを指し、溶解度は1質量%以上であることが好ましい。
金属塩が水に可溶であることで、金属塩は水を含む溶媒中で解離して金属イオンとなり、当該金属イオンが溶媒中に含まれるアミン類と反応して金属錯体が得られる。さらに、溶媒中に所望により後述の錯体形成用の化合物が含まれる場合には、当該金属イオンと錯体形成用の化合物とが反応して金属錯体が形成される場合がある。
A "metal salt" is a metal compound that has the function of being able to dissociate in a solvent containing water to become metal ions and form a metal complex.
In the present disclosure, the term "metal salt" refers to a metal salt that is soluble in water at 25° C. Soluble in water at 25° C. means that the solubility in water at 25° C. is 0.1% by mass or more, and the solubility is preferably 1% by mass or more.
Since the metal salt is soluble in water, the metal salt dissociates in a solvent containing water to become a metal ion, and the metal ion reacts with an amine contained in the solvent to obtain a metal complex. Furthermore, when a compound for forming a complex described below is optionally contained in the solvent, the metal ion may react with the compound for forming a complex to form a metal complex.

混合液が含み得る金属錯体は、金属錯体を生成し得るNH配位子、RNH配位子(Rはアルキレン基を表す)、OH配位子、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミン由来の配位子を部分構造として有する化合物から選ばれる金属錯体形成用の化合物の1種以上と、金属イオンとの反応生成物であることが好ましい。
金属錯体は、上記反応により予め生成された金属錯体を用いることができる。
金属錯体における金属としては、形成される金属膜の目的に応じた金属を用いればよい。金属としては、例えば、銀(Ag)、銅(Cu)、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、コバルト(Co)等が挙げられる。
混合液が金属錯体を含む場合の金属錯体としては、例えば、金属として銅(Cu)を含む、エチレンジアミン四酢酸銅、テトラアンミン銅等が好ましく挙げられる。形成される金属膜の電気及び熱の伝導性が良好であるという観点からは、Cu、Ag等が好ましく、Cuがより好ましい。
金属錯体としては、具体的には、例えば、金属として銅(Cu)を含む、エチレンジアミン四酢酸銅、テトラアンミン銅等が好ましく挙げられる。
The metal complex that may be contained in the mixed liquid is preferably a reaction product between a metal ion and one or more compounds for forming a metal complex selected from compounds having, as a partial structure, an NH3 ligand, an RNH2 ligand (R represents an alkylene group), an OH2 ligand, and a ligand derived from a diamine such as ethylenediamine or hexamethylenediamine, which are capable of generating a metal complex.
As the metal complex, a metal complex previously produced by the above reaction can be used.
The metal in the metal complex may be selected from metals that correspond to the purpose of the metal film to be formed, such as silver (Ag), copper (Cu), lithium (Li), nickel (Ni), manganese (Mn), zinc (Zn), and cobalt (Co).
When the mixed solution contains a metal complex, examples of the metal complex preferably include copper (Cu)-containing ethylenediaminetetraacetate, tetraammine copper, etc. From the viewpoint of good electrical and thermal conductivity of the formed metal film, Cu, Ag, etc. are preferred, and Cu is more preferred.
Specific preferred examples of metal complexes include copper (Cu)-containing ethylenediaminetetraacetate and tetraamminecopper.

混合液が、金属塩を含む場合、金属塩は、既述のように、混合液に含まれるアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と反応して金属錯体を形成することができる。
例えば、混合液が、金属塩としてギ酸銅と、後述のアミン類に包含されるアンモニアとを含む場合、混合液中において、ギ酸銅由来の銅イオンと過剰のアンモニアとが反応して、金属錯体であるテトラアンミン銅が生成される。
When the mixed liquid contains a metal salt, the metal salt can react with at least one selected from ammonia and amines contained in the mixed liquid to form a metal complex, as described above.
For example, when the mixed liquid contains copper formate as a metal salt and ammonia which is included in the amines described below, the copper ions derived from the copper formate react with excess ammonia in the mixed liquid to produce tetraammine copper, which is a metal complex.

また、混合液中に、金属イオンと反応して金属錯体を生成し得る化合物、例えば、NH配位子、RNH配位子(Rはアルキレン基を表す)、OH配位子、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミン由来の配位子を部分構造として有する化合物から選ばれる金属錯体形成用の化合物の1種以上をさらに含むことで、所望の配位子を有する金属錯体を、混合液中に生成することができる。
金属錯体形成用の化合物としては、より具体的には、アンモニア、ギ酸アンモニウム、及びエチレンジアミン四酢酸(下記構造、以下、HEDTAと称することがある)から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、これらの化合物は、水溶液として混合液中に含まれることが好ましい。なかでも、混合液は、金属錯体形成用化合物としてのHEDTA水溶液を含むことがより好ましい。
Furthermore, by further including in the mixed solution one or more compounds for forming a metal complex selected from compounds capable of reacting with metal ions to form a metal complex, for example, compounds having, as a partial structure, an NH3 ligand, an RNH2 ligand (R represents an alkylene group), an OH2 ligand, or a ligand derived from a diamine such as ethylenediamine or hexamethylenediamine, a metal complex having a desired ligand can be formed in the mixed solution.
More specifically, the compound for forming a metal complex may be at least one selected from ammonia, ammonium formate, and ethylenediaminetetraacetic acid (structure shown below, hereinafter sometimes referred to as H 4 EDTA), and these compounds are preferably contained in the mixed solution as an aqueous solution. In particular, it is more preferable that the mixed solution contains an aqueous solution of H 4 EDTA as the compound for forming a metal complex.



金属塩における金属は、金属錯体における金属と同様に、形成しようとする金属膜に応じた金属を選択すればよい。形成される金属膜の目的に応じた金属としては、Ag、Cu、Li、Ni、Mn、Zn、Co等が挙げられ、形成される金属膜の電気及び熱の伝導性が良好であるという観点からは、Cu、Ag等が好ましく、Cuがより好ましい。
混合液中で金属塩由来の金属錯体を形成する場合には、混合液中には、金属イオンになりやすい金属塩を含むことが好ましい。銅を含み、溶媒中で銅イオンとなりやすい金属塩としては、例えば、ギ酸銅、酢酸銅、塩化銅などが挙げられる。
混合液は、特定金属化合物を1種のみ含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
The metal in the metal salt may be selected according to the metal film to be formed, similarly to the metal in the metal complex. Metals according to the purpose of the metal film to be formed include Ag, Cu, Li, Ni, Mn, Zn, Co, etc., and from the viewpoint of good electrical and thermal conductivity of the metal film to be formed, Cu, Ag, etc. are preferred, and Cu is more preferred.
When forming a metal complex derived from a metal salt in the mixed solution, it is preferable that the mixed solution contains a metal salt that is likely to become a metal ion. Examples of the metal salt that contains copper and is likely to become a copper ion in the solvent include copper formate, copper acetate, and copper chloride.
The mixed liquid may contain only one type of specific metal compound, or may contain two or more types.

混合液が金属塩を1種のみ含む場合でも、金属錯体形成用の化合物、例えば、エチレンジアミンをさらに含有させることで、混合液は、金属塩とアミン類との反応生成物である金属錯体と、金属塩とエチレンジアミンとの反応生成物である金属錯体との、互いに異なる配位子を有する2種の特定金属化合物を含有することになる。
混合液が特定金属化合物を2種以上含有する場合、金属塩と予め調製された金属錯体の双方を含有させてもよく、予め調整された互いに異なる配位子を有する金属錯体を2種以上含有させてもよい。
また、混合液が特定金属化合物を2種以上含有する場合、例えば、同じ金属を含み配位子の異なる金属錯体同士の組み合わせ、異なる金属を含む金属錯体同士の組み合わせのいずれであってもよい。合成適性上は、同種の金属を含む金属錯体同士の組み合わせであることが好ましい。
Even when the mixed liquid contains only one type of metal salt, by further containing a compound for forming a metal complex, for example, ethylenediamine, the mixed liquid will contain two types of specific metal compounds having different ligands, namely, a metal complex which is a reaction product of a metal salt with amines, and a metal complex which is a reaction product of a metal salt with ethylenediamine.
When the mixed liquid contains two or more specific metal compounds, it may contain both a metal salt and a pre-prepared metal complex, or it may contain two or more pre-prepared metal complexes having different ligands.
In addition, when the mixed solution contains two or more specific metal compounds, for example, a combination of metal complexes containing the same metal but different ligands may be used, or a combination of metal complexes containing different metals may be used. In terms of synthesis suitability, a combination of metal complexes containing the same type of metal is preferable.

-アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種-
混合液は、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種を含む。
本開示におけるアミンは、第一級アミン、第二級アミン、及び第三級アミンを包含する。アミンとしては、アルキルアミン等が挙げられる。混合液は、アミンに換えて、又はアミンに加えて、アンモニアを含むことができる。アンモニアは、アミンと同様の塩基性を有することから、以下、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種を「アミン類」と総称することがある。
アミン類は、混合液中に、塩化合物として含まれていてもよい。
混合液は、アミン類を1種のみ含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
アミン類は塩基性を有し、混合液中において、既述の特定金属化合物と反応し、金属前駆体液が得られる。
-At least one selected from ammonia and amines-
The mixed liquid contains at least one selected from ammonia and an amine.
The amine in the present disclosure includes primary amines, secondary amines, and tertiary amines. Examples of the amine include alkylamines. The mixed liquid may contain ammonia instead of or in addition to the amine. Since ammonia has the same basicity as the amine, hereinafter, at least one selected from ammonia and amines may be collectively referred to as "amines."
The amines may be contained in the mixed liquid as salt compounds.
The mixed liquid may contain only one type of amine, or may contain two or more types of amines.
The amines have basicity and react with the specific metal compound in the mixed liquid to obtain a metal precursor liquid.

-溶媒-
混合液は、溶媒を含む。
既述の特定金属化合物、及びアミン類を溶解する溶媒としては、水、水とアルコールとの混合物などの水性溶媒を用いることができる。
水は、不純物、特に金属イオン以外のイオンの含有量が少ないことが好ましく、そのような観点からは、精製水、イオン交換水、純水などを用いることが好ましい。
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-プロパノール、イソブタノール、n-ブタノール等の炭素数1~10の1価のアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールが挙げられる。
-solvent-
The mixture includes a solvent.
As a solvent for dissolving the specific metal compound and amines, an aqueous solvent such as water or a mixture of water and alcohol can be used.
The water preferably contains a small amount of impurities, particularly ions other than metal ions, and from this viewpoint, it is preferable to use purified water, ion-exchanged water, pure water, or the like.
Examples of the alcohol include monohydric alcohols having 1 to 10 carbon atoms, such as methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, isobutanol, and n-butanol, and polyhydric alcohols, such as ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin.

特定金属化合物の溶解性及びハンドリング性の観点からは、水性溶媒として、水、又は、水と炭素数1~5の1価のアルコールとの混合物が好ましく、水、又は、水と、メタノール、エタノール及びプロパノールから選ばれるアルコールと、の混合物がより好ましく、水がさらに好ましい。
溶媒として、水とアルコールとの混合物を用いる場合の混合比率は目的に応じて適宜選択される。水とアルコールとの混合物を溶媒として用いる場合には、水とアルコールとの混合物全量に対するアルコールの含有量は1質量%~60質量%であることが好ましい。
本開示の製造方法によれば、溶媒として水を用いた場合も、特定金属化合物を含む均一な金属前駆体液が得られ、得られた金属前駆体液を用いることにより、後述の工程を経て緻密な金属膜を形成し得ることも、本開示の製造方法の利点の一つである。
From the viewpoint of the solubility and handling properties of the specific metal compound, the aqueous solvent is preferably water or a mixture of water and a monohydric alcohol having 1 to 5 carbon atoms, more preferably water or a mixture of water and an alcohol selected from methanol, ethanol and propanol, and even more preferably water.
When a mixture of water and alcohol is used as a solvent, the mixing ratio is appropriately selected depending on the purpose. When a mixture of water and alcohol is used as a solvent, the content of alcohol relative to the total amount of the mixture of water and alcohol is preferably 1% by mass to 60% by mass.
According to the manufacturing method of the present disclosure, even when water is used as the solvent, a uniform metal precursor liquid containing a specific metal compound can be obtained, and by using the obtained metal precursor liquid, a dense metal film can be formed through the steps described below, which is also one of the advantages of the manufacturing method of the present disclosure.

-金属前駆体液の調製-
金属前駆体液は、溶媒中に、特定金属化合物とアミン類とを含有させ、十分に撹拌して混合することで調製することができる。
混合は、常温で行ってもよく、溶解を促進する目的で、溶媒を40℃~60℃に加温して行ってもよい。
撹拌方法としては、公知の撹拌方法を適用することができる。撹拌方法としては、特定金属化合物とアミン類とを含有する溶液を容器に入れ、マグネチックスターラー等の回転子を用いて撹拌する方法、パドル等の回転式撹拌翼を備える撹拌装置にて撹拌する方法、密閉し得る容器に溶液を入れて、容器を振とうさせて撹拌する方法、超音波を照射する方法等を挙げることができる。
簡易な方法としては、撹拌翼を備えた撹拌装置を用いる方法が挙げられる。回転翼の回転速度は、300rpm(回転/分:以下同様)~800rpmとすることができ、400rpm~600rpmが好ましい。
撹拌は、特定金属化合物とアミン類との反応が十分に進行するまで行うことが好ましく、上記した、常温で回転翼を備えた撹拌装置で撹拌する場合には、30分間~90分間程度撹拌することが好ましく、50分間~80分間程度撹拌することがより好ましい。
例えば、銅錯体を含む金属前駆体液を調製する場合、十分に撹拌された金属前駆体液は、銅イオンに起因して青色を呈する。
- Preparation of metal precursor liquid -
The metal precursor liquid can be prepared by adding a specific metal compound and amines to a solvent and thoroughly stirring and mixing the mixture.
The mixing may be carried out at room temperature, or the solvent may be heated to 40° C. to 60° C. in order to promote dissolution.
As the stirring method, a known stirring method can be applied. Examples of the stirring method include a method of putting a solution containing a specific metal compound and amines into a container and stirring with a rotor such as a magnetic stirrer, a method of stirring with a stirring device equipped with a rotary stirring blade such as a paddle, a method of putting the solution into a sealable container and stirring by shaking the container, and a method of irradiating with ultrasonic waves.
A simple method is to use a stirring device equipped with stirring blades. The rotation speed of the rotor blades can be 300 rpm (revolutions/minute: the same applies below) to 800 rpm, and preferably 400 rpm to 600 rpm.
It is preferable to carry out stirring until the reaction between the specific metal compound and the amines has sufficiently progressed. When stirring is carried out at room temperature using the above-mentioned stirring device equipped with a rotor blade, stirring is preferably carried out for about 30 to 90 minutes, and more preferably for about 50 to 80 minutes.
For example, when preparing a metal precursor liquid containing a copper complex, the metal precursor liquid that has been thoroughly stirred exhibits a blue color due to the copper ions.

工程Iは、公知の分子プレカーサー法を適用して、特定金属化合物とアミン類とを反応させて金属前駆体を得る工程であってもよい。 Step I may be a step of obtaining a metal precursor by reacting a specific metal compound with amines using a known molecular precursor method.

本開示の製造方法の工程Iは、既述のように公知のプレカーサー法を適用することができるが、より純度の高い金属前駆体を得ることができるという観点から、工程Iは、以下の工程(以下、「工程I-2」と称することがある)を含むことが好ましい。
工程I-2は、金属イオンを透過させず、水素イオンを透過させ得るフィルタ(以下、単に「フィルタ」と称することがある。)を備えた流路を介して連結された一対の電解液槽を備える反応装置において、前記一対の電解液槽のそれぞれにアミンを含む電解液を貯留させ、且つ、金属製の電極を、前記電解液に少なくとも一部が接触する位置に配置し、一対の前記電極間を、直流電源を介して接続する工程、及び、一対の前記電極間に前記直流電源により電圧を印加して、陽極(アノード)となる電極が浸漬された電解液槽内において、電極である金属由来の金属イオンと前記電解液とを反応させて金属前駆体液を得る工程である。
In step I of the production method according to the present disclosure, a known precursor method can be applied as described above. However, from the viewpoint of obtaining a metal precursor with higher purity, it is preferable that step I includes the following step (hereinafter, sometimes referred to as "step I-2").
Step I-2 is a step of storing an amine-containing electrolytic solution in each of the pair of electrolytic solution tanks in a reaction apparatus equipped with a pair of electrolytic solution tanks connected via a flow path equipped with a filter (hereinafter, sometimes simply referred to as a "filter") that does not allow metal ions to pass therethrough but allows hydrogen ions to pass therethrough, and of connecting the pair of electrodes via a DC power source by arranging a metal electrode in a position where at least a portion of the electrode is in contact with the electrolytic solution, and of applying a voltage from the DC power source between the pair of electrodes to react metal ions derived from the metal electrode with the electrolytic solution in the electrolytic solution tank in which the electrode to be the anode is immersed, thereby obtaining a metal precursor liquid.

以下、図面を参照して、工程I-2について説明する。
図1は、本開示の金属膜の製造方法において、工程I-2である金属前駆体液の調製に用いる反応装置の一例を示す概略図である。
図1に示す反応装置10は、金属イオンを透過させず、水素イオンを透過させるフィルタ12を備えた流路14を介して連結された、電解液を貯留する一対の電解液槽16、18を備える。
電解液槽16及び電解液槽18は、それぞれ電解液20を貯留するために用いられる。
Step I-2 will now be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a reaction apparatus used in the preparation of a metal precursor liquid, which is step I-2, in the method for producing a metal film according to the present disclosure.
The reaction device 10 shown in FIG. 1 includes a pair of electrolyte tanks 16, 18 for storing an electrolyte, which are connected via a flow path 14 having a filter 12 that is impermeable to metal ions but permeable to hydrogen ions.
The electrolyte tank 16 and the electrolyte tank 18 are each used to store an electrolyte 20 .

(金属イオンを透過させず、水素イオンを透過させるフィルタ)
一対の電解液槽16、18を連結する流路14に備えられたフィルタ12の機能により、工程Iが、工程I-2を含むことにより、金属前駆体、ひいては金属膜形成用組成物をより効率よく製造し得る。
フィルタ12は、金属のイオンを透過させず、水素イオンを透過させる半透膜としてのフィルタであれば、特に制限なく使用することができる。即ち、本開示におけるフィルタは、イオンのサイズにより透過又は非透過を制御する機能を有するフィルタである。
フィルタとしては、再生セルロース膜(セロファン)、アセチルセルロース膜、コロジオン膜などのセルロース系フィルタ、素焼き板、多孔質セラミック等のセラミックフィルタ、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリエステル系ポリマーアロイなどの多孔質膜、フッ素樹脂、セルロースアセテート等を含むメンブレンフィルタ等から選ばれる半透膜などが挙げられる。
市販品としては、例えば、人工透析に用いられるセルロースフィルタとして市販されている(株)日本メデカルサイエンス、ヴィスキングチューブなどが挙げられる。
これらの半透膜から、目的とする金属膜を形成する金属、詳細には目的とする金属膜を形成する金属イオンのサイズを考慮して、適宜選択して工程I-2におけるフィルタとして用いることができる。
なかでも、電解液と常時接触しても耐久性が良好であるという観点からは、セラミックフィルタ、透析用セルロースチューブなどから選ばれるセルロースフィルタ等が好ましい。
フィルタは、金属イオン、より詳細には、後述の電極として機能する金属に直流電流を印加することで生成する金属イオン、の透過を抑制することができれば、フィルタの種類、及び厚みには特に制限はない。
(A filter that blocks metal ions but allows hydrogen ions to pass through)
Due to the function of the filter 12 provided in the flow path 14 connecting the pair of electrolytic solution tanks 16, 18, the process I including the process I-2 can more efficiently produce the metal precursor, and thus the composition for forming a metal film.
There are no particular limitations on the filter 12 as long as it is a semipermeable membrane filter that does not allow metal ions to pass through but allows hydrogen ions to pass through. That is, the filter in the present disclosure is a filter that has a function of controlling whether or not ions pass through depending on the size of the ions.
Examples of filters include semipermeable membranes selected from cellulosic filters such as regenerated cellulose membrane (cellophane), acetyl cellulose membrane, and collodion membrane; ceramic filters such as unglazed plates and porous ceramics; porous membranes such as polyacrylonitrile, polysulfone, and polyester-based polymer alloys; and membrane filters containing fluororesin and cellulose acetate.
Examples of commercially available products include Visking Tube, available from Nippon Medical Science Co., Ltd., which is a commercially available cellulose filter used in artificial dialysis.
From these semipermeable membranes, an appropriate one can be selected and used as the filter in step I-2, taking into consideration the metal that forms the target metal membrane, specifically, the size of the metal ions that form the target metal membrane.
Among these, from the viewpoint of good durability even when constantly in contact with the electrolyte, a cellulose filter selected from a ceramic filter, a cellulose tube for dialysis, etc. is preferable.
There are no particular limitations on the type and thickness of the filter, so long as the filter can suppress the permeation of metal ions, more specifically, metal ions generated by applying a direct current to a metal that functions as an electrode, as described below.

次に、一対の電解液槽16、18のそれぞれにアミン類を含む電解液20を貯留させ、且つ、金属製の電極22、24を、前記電解液20に少なくとも一部が接触する位置に配置し、一対の前記電極22、24間を、直流電源26を介して接続する。
一対の電解液槽16、18のそれぞれに電解液を貯留することと、一対の電解液槽16、18のそれぞれに前記電極22、24を配置することは、いずれを先に行なってもよく、同時に行ってもよい。後述の如く電圧を印加して金属イオンを生成させる目的で、前記電極22、24は、その少なくとも一部が電解液槽16、18中に貯留された電解液20に接触する位置に配置される。
Next, an electrolyte solution 20 containing amines is stored in each of the pair of electrolyte tanks 16, 18, and metal electrodes 22, 24 are placed in positions where at least a portion of the electrodes is in contact with the electrolyte solution 20, and the pair of electrodes 22, 24 are connected via a DC power source 26.
The storing of the electrolyte in each of the pair of electrolyte tanks 16, 18 and the disposition of the electrodes 22, 24 in each of the pair of electrolyte tanks 16, 18 may be performed in either order, or may be performed simultaneously. For the purpose of generating metal ions by applying a voltage as described below, the electrodes 22, 24 are disposed at positions where at least a portion of them contacts the electrolyte 20 stored in the electrolyte tanks 16, 18.

(電極)
電極に用いる金属は、本開示の製造方法により、形成しようとする金属膜に応じて選択すればよい。電極に用いる金属としては、既述のように、銀(Ag)、銅(Cu)、リチウム(Li)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、コバルト(Co)等が挙げられる。金属イオンを生成しやすいこと、形成された金属膜の電気及び熱の伝導性が良好であるという観点からは、電極としては、Cu、Ag等が好ましく、Cuがより好ましい。
電極としてCuを用いることで、電解液中に、金属イオンとして銅イオンが生成される。銅イオンは、銅膜の生成に有用であるという観点から好ましい。
一対の電解液槽16、18中に用いられる電極22、24は、同じ金属であることが反応性の観点から好ましい。
(electrode)
The metal used for the electrode may be selected according to the metal film to be formed by the manufacturing method of the present disclosure. As described above, the metal used for the electrode may include silver (Ag), copper (Cu), lithium (Li), nickel (Ni), manganese (Mn), zinc (Zn), cobalt (Co), etc. From the viewpoint of easy generation of metal ions and good electrical and thermal conductivity of the formed metal film, Cu, Ag, etc. are preferred for the electrode, and Cu is more preferred.
By using Cu as the electrode, copper ions are generated as metal ions in the electrolyte, which is preferable from the viewpoint of being useful for generating a copper film.
From the viewpoint of reactivity, it is preferable that the electrodes 22, 24 used in the pair of electrolyte cells 16, 18 are made of the same metal.

(電解液)
電解液は、生成された金属イオンと反応して金属前駆体である金属イオンの錯体を形成し得る電解液を用いる。
電解液は、金属錯体を生成し得るアミン類を含有する。アミン類は、工程Iで述べたプレカーサー法において説明したアミン類と同様であり、NH配位子、RNH配位子(Rはアルキレン基を表す)、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のジアミン由来の配位子を部分構造として有する化合物から選ばれる金属錯体形成用の化合物(以下、錯体形成用の化合物と称することがある)の1種以上であることが好ましく、アミン類は水溶液として電解液に含まれることが好ましい。また、錯体形成用の化合物としては、アミン類に加え、既述の金属錯体形成用の化合物として挙げたOH配位子などを含むことができる。
錯体形成用化合物としては、より具体的には、アミン類に包含されるアンモニア、ギ酸アンモニウム、及びエチレンジアミン四酢酸(上記構造、HEDTA)から選ばれる少なくとも1種のアミンを含む水溶液であることが好ましく、HEDTAの水溶液を含むことがより好ましい。アミン類は、電解液中に塩化合物として含まれていてもよい。
(Electrolyte)
The electrolyte used is one that can react with the generated metal ions to form a metal ion complex that is a metal precursor.
The electrolyte contains amines capable of forming a metal complex. The amines are the same as those described in the precursor method described in step I, and are preferably one or more of compounds for forming a metal complex (hereinafter, sometimes referred to as a compound for forming a complex) selected from compounds having a ligand derived from a diamine such as NH 3 ligand, RNH 2 ligand (R represents an alkylene group), ethylenediamine, hexamethylenediamine, etc. as a partial structure, and the amines are preferably contained in the electrolyte as an aqueous solution. In addition, the compound for forming a complex may include, in addition to the amines, the OH 2 ligand listed as the compound for forming a metal complex described above.
More specifically, the complex-forming compound is preferably an aqueous solution containing at least one amine selected from ammonia, ammonium formate, and ethylenediaminetetraacetic acid (the above structure, H 4 EDTA) included in amines, and more preferably an aqueous solution of H 4 EDTA. The amines may be contained in the electrolyte as salt compounds.

工程I-2に用いる電解液は、錯体形成用化合物、例えば、アミン類などを1種のみ含んでもよく、2種以上を含んでもよい。
なかでも、NH配位子を有するアンモニア、又は、RNH配位子を有するギ酸アンモニウムなどのアンモニウム誘導体の少なくとも1種と、ジアミン由来の配位子を有するHEDTAの少なくとも1種と、を含むことが好ましい。
The electrolytic solution used in step I-2 may contain only one type of complex-forming compound, such as amines, or may contain two or more types.
Among these, it is preferable to contain at least one type of ammonium derivative, such as ammonia having an NH3 ligand or ammonium formate having an RNH2 ligand, and at least one type of H4EDTA having a ligand derived from a diamine.

工程I-2における電解液の溶媒としては、工程Iで説明した、特定金属化合物、アミン類等の溶媒として用い得る溶媒、例えば、水、水とアルコールとの混合物などの水性溶媒を同様に用いることができる。
溶媒として用い得る、水、アルコール等の具体例、及び電解液の溶媒の好ましい態様は、工程Iで述べたプレカーサー法において説明した溶媒と同様である。
As the solvent for the electrolyte in step I-2, the solvents described in step I that can be used as solvents for specific metal compounds, amines, etc., such as aqueous solvents such as water and mixtures of water and alcohol, can be used in the same manner.
Specific examples of the solvent usable in the present invention, such as water and alcohol, and preferred embodiments of the solvent for the electrolyte solution are the same as those described in the precursor method in step I.

電解液中における錯体形成用のアミン類の含有量としては、0.1質量%~20質量%の範囲が好ましく、0.5質量%~10質量%がより好ましく、1.0質量%~8質量%がさらに好ましい。 The content of amines for complex formation in the electrolyte solution is preferably in the range of 0.1% by mass to 20% by mass, more preferably 0.5% by mass to 10% by mass, and even more preferably 1.0% by mass to 8% by mass.

電解液は、溶媒である水と、錯体形成用のアミン類を含む化合物とを混合し、撹拌することで調製することができる。電解液の調製は、常温(25℃)で行なってもよく、溶解を促進する目的で、溶媒を30℃~60℃に加温して行ってもよい。
撹拌は、錯体形成用の化合物が溶解し、電解液が目視で均一な溶液となるまで継続することが好ましい。常温にて電解液を調製する場合には、30分間~90分間程度撹拌することが好ましく、50分間~80分間程度撹拌することがより好ましい。
撹拌は公知の撹拌装置を用いて行うことができる。公知の撹拌装置としては、スターラー、パドルミキサー、インペラーミキサー等が挙げられるが、撹拌装置は上記装置に限定されない。
The electrolyte solution can be prepared by mixing and stirring water, which is a solvent, and a compound containing amines for forming a complex. The electrolyte solution may be prepared at room temperature (25° C.), or the solvent may be heated to 30° C. to 60° C. to promote dissolution.
It is preferable to continue stirring until the compound for complex formation is dissolved and the electrolyte solution becomes a visually homogeneous solution. When preparing the electrolyte solution at room temperature, it is preferable to stir for about 30 to 90 minutes, and more preferably for about 50 to 80 minutes.
The stirring can be carried out using a known stirring device, such as a stirrer, a paddle mixer, an impeller mixer, etc., but the stirring device is not limited to the above devices.

次に、一対の前記電極22、24間に前記直流電源26により電圧を印加して、陽極(アノード)となる電極22が浸漬された電解液槽16内において、前記電解液と陽極である電極由来の金属イオンとを反応させた反応生成物を含む金属前駆体液を得る。
先に調製した電解液を、一対の電解液槽16、18中にそれぞれ貯留し、電解液槽に貯留された電解液に浸漬される位置に電極22、24(例えば、銅板)を配置しておく。そして、電極(陽極:アノード)22、及び電極(陰極:カソード)24の間に直流電源26により電圧を印加する。電圧は、0Vを超え、100V以下で印加することができ、1V~80Vの範囲が好ましく、10V~60Vの範囲がより好ましい。
電源としては、公知の直流電源を適宜選択して用いることができる。本開示に用い得る公知の直流電源としては、例えば、直流安定化電源(PMC18-2、商品名、菊水電子工業(株))などが挙げられる。
Next, a voltage is applied between the pair of electrodes 22, 24 by the DC power supply 26, and a metal precursor liquid containing a reaction product resulting from a reaction between the electrolytic solution and metal ions derived from the anode electrode is obtained in the electrolytic solution tank 16 in which the anode electrode 22 is immersed.
The previously prepared electrolytic solution is stored in a pair of electrolytic solution tanks 16, 18, and electrodes 22, 24 (e.g., copper plates) are arranged in positions where they are immersed in the electrolytic solution stored in the electrolytic solution tanks. A voltage is then applied between the electrode (anode) 22 and the electrode (cathode) 24 by a DC power source 26. The voltage applied can be greater than 0 V and equal to or less than 100 V, and is preferably in the range of 1 V to 80 V, and more preferably in the range of 10 V to 60 V.
The power supply may be selected from known DC power supplies as appropriate. Examples of known DC power supplies that may be used in the present disclosure include a DC stabilized power supply (PMC18-2, product name, Kikusui Electronics Co., Ltd.).

電極に直流電流を印加した場合の一般的な反応は、例えば、銅電解精錬等における反応と同様である。
金属としての銅を陽極及び陰極として適用した例を挙げて説明すれば、陽極の金属は酸化されて金属イオンとして溶解し、陰極では、還元反応が生じる。この場合の反応を以下に示す。
陽極:Cu→Cu2++2e
陰極:H+2e→H
The general reaction when a direct current is applied to an electrode is similar to that in, for example, copper electrorefining.
For example, when the metal copper is used as the anode and the cathode, the metal of the anode is oxidized and dissolved as metal ions, and a reduction reaction occurs at the cathode. The reaction in this case is shown below.
Anode: Cu → Cu 2+ + 2e
Cathode: H ++ 2e-H2

なお、同じ一組の電極を1つの電解液槽に配置し、電圧を印加した場合も、同様に上記反応が生じる。その後、反応が進行し、電解液中の銅イオン濃度が高くなった場合には、経時により、陰極では、上記水素(H)の生成反応に比較し、Cu2++2e→Cuの反応が優先的におきる。これは、生成された銅イオン(Cu2+)が、陰極側で生成する水素イオン(H)よりもイオン化傾向が小さいことから生じる事象である。
従って、以下に示すように、電解液中の銅イオン濃度が所定量を超えると、陰極側に銅が析出し、電解液に含まれる銅イオン濃度は、所定量よりも増加せず、電圧の印加を継続すると、経時により金属錯体の生成効率が低下する傾向がある。
陽極:Cu→Cu2++2e
陰極:Cu2++2e→Cu
The above reaction also occurs when the same set of electrodes is placed in an electrolyte tank and a voltage is applied. If the reaction then progresses and the copper ion concentration in the electrolyte increases, the reaction Cu 2+ +2e - →Cu occurs preferentially at the cathode over the hydrogen (H 2 ) production reaction over time. This is because the copper ions (Cu 2+ ) produced have a smaller ionization tendency than the hydrogen ions (H + ) produced at the cathode.
Therefore, as shown below, when the copper ion concentration in the electrolyte exceeds a predetermined amount, copper precipitates on the cathode side, the copper ion concentration in the electrolyte does not increase beyond the predetermined amount, and the efficiency of metal complex production tends to decrease over time when the voltage application is continued.
Anode: Cu → Cu 2+ + 2e
Cathode: Cu 2+ +2e - →Cu

工程Iが含む好ましい態様である工程I-2では、一対の電解液槽間を連結する流路にフィルタが備えられるため、陽極が存在する電解液槽にて生成された金属イオンは、陰極が存在する電解液槽には移動せず、陽極が存在する側の電解液槽における電解液中に留まり、電解液中の錯体形成用の化合物と反応して、金属錯体を形成する。
例えば、金属として銅(Cu)を用い、錯体形成用の化合物として、HEDTAを用いた場合、以下のような反応が起こる。
Cu2++HEDTA→[Cu(HEDTA)]2-+2H
他方、この反応で生成した水素イオンは、フィルタを透過し得るために、陰極が存在する側の電解液槽へ移動し、陰極では、上記「H+2e→H」の反応が進行し、水素が発生する。
陽極が存在する側の銅イオンは、銅錯体の形成に用いられるため、陽極側では、「Cu→Cu2++2e」の反応が進行し、金属前駆体としての金属錯体が効率よく生成されると考えられる。
従って、本開示の製造方法において、工程Iが、工程I-2を含むことにより、金属前駆体を高濃度で安定に含む金属前駆体液を、金属塩化合物などの中間体を経ずに効率よく製造することができる。
In step I-2, which is a preferred embodiment of step I, a filter is provided in a flow path connecting a pair of electrolyte tanks. Therefore, metal ions generated in the electrolyte tank containing the anode do not move to the electrolyte tank containing the cathode, but remain in the electrolyte in the electrolyte tank containing the anode, and react with a complex-forming compound in the electrolyte to form a metal complex.
For example, when copper (Cu) is used as the metal and H 4 EDTA is used as the compound for forming a complex, the following reaction occurs.
Cu2 + + H4EDTA → [Cu( H2EDTA )] 2- + 2H +
On the other hand, the hydrogen ions produced in this reaction can permeate the filter and therefore move to the electrolyte tank on the side where the cathode is present, where the above-mentioned reaction "H + +2e - →H 2 " proceeds, generating hydrogen.
Since the copper ions on the side where the anode is present are used to form a copper complex, it is believed that the reaction "Cu → Cu 2+ + 2e - " proceeds on the anode side, and a metal complex as a metal precursor is efficiently produced.
Therefore, in the production method of the present disclosure, by including step I-2, a metal precursor liquid that stably contains a metal precursor at a high concentration can be efficiently produced without going through an intermediate such as a metal salt compound.

(工程II)
工程IIは、工程I-2を含んでいてもよい工程Iにて得られた金属前駆体液と、有機還元剤(以下、特定還元剤と称することがある)と、を含む金属膜形成用組成物を調製する工程である。
工程IIでは、工程Iで得られた金属前駆体液と、後述の特定還元剤を含む水溶液とを混合して金属膜形成用組成物を調製することが好ましい。
(Step II)
Step II is a step of preparing a composition for forming a metal film, which contains the metal precursor liquid obtained in step I, which may include step I-2, and an organic reducing agent (hereinafter, sometimes referred to as a specific reducing agent).
In step II, it is preferable to prepare a composition for forming a metal film by mixing the metal precursor liquid obtained in step I with an aqueous solution containing a specific reducing agent described below.

-金属前駆体液-
工程IIで用いられる金属前駆体液は、工程Iで得た金属前駆体液、具体的には、少なくとも、特定金属化合物とアミン類とを含む溶液である。金属前駆体液に含まれる金属錯体は、金属塩とアミン類及び所望によりさらに含有される既述の金属錯体形成用の化合物との反応生成物であってもよく、予め調製された金属錯体であってもよい。
前記金属前駆体液は、特定金属化合物を1種のみ含有してもよく、2種以上含有してもよい。
前記金属前駆体液が、金属前駆体である特定金属化合物を2種以上含有する場合、例えば、同じ金属を含み配位子の異なる金属錯体同士の組み合わせ、異なる金属を含む金属錯体同士の組み合わせなどのいずれであってもよい。合成適性上は、同種の金属を含む金属錯体同士の組み合わせであることが好ましい。
- Metal precursor liquid -
The metal precursor liquid used in step II is the metal precursor liquid obtained in step I, specifically, a solution containing at least a specific metal compound and amines. The metal complex contained in the metal precursor liquid may be a reaction product of a metal salt and amines and, if desired, the above-mentioned compound for forming a metal complex, which is further contained, or may be a metal complex prepared in advance.
The metal precursor liquid may contain only one type of specific metal compound, or may contain two or more types of specific metal compounds.
When the metal precursor liquid contains two or more specific metal compounds that are metal precursors, it may be, for example, a combination of metal complexes containing the same metal but different ligands, a combination of metal complexes containing different metals, etc. In terms of synthesis suitability, it is preferable to use a combination of metal complexes containing the same type of metal.

-特定還元剤-
金属膜形成用組成物の調製に用いられる特定還元剤は、カルボキシ基を有する化合物から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。特定還元剤として、分子内にカルボキシ基を有し、還元剤としての機能を有する有機カルボン酸化合物から適宜選択して用いることが好ましい。
-Specific reducing agent-
The specific reducing agent used in the preparation of the metal film-forming composition preferably contains at least one selected from compounds having a carboxy group. As the specific reducing agent, it is preferable to appropriately select and use an organic carboxylic acid compound having a carboxy group in the molecule and functioning as a reducing agent.

特定還元剤としては、例えば、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸等から選ばれる少なくとも1種が挙げられ、金属膜の形成性がより良好であるという観点からは、アスコルビン酸、クエン酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、アスコルビン酸及びクエン酸から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
有機還元剤としてアスコルビン酸を含むことが、本開示の金属膜形成用組成物の好ましい態様の一つとして挙げられる。
Examples of the specific reducing agent include at least one selected from ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, formic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid. From the viewpoint of better metal film formability, at least one selected from ascorbic acid, citric acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid is preferred, and at least one selected from ascorbic acid and citric acid is more preferred.
One of the preferred embodiments of the composition for forming a metal film of the present disclosure includes ascorbic acid as an organic reducing agent.

特定還元剤は水溶液として用いられることが好ましい。
水溶液の調製に用いられる水は、金属イオンを含まないか、或いは、金属イオン濃度ができるだけ低いことが、得られる金属膜の均一性の観点から好ましく、従って、水溶液の調製に用いられる水は、精製水、イオン交換水、純水などを用いることが好ましい。
特定還元剤を水に溶解する際には、溶解性を向上させる目的で、溶媒である水を30℃~60℃に加温してもよく、35℃~45℃に加温することが好ましい。溶解は、撹拌しながら行ってもよく、撹拌方法は、既述の金属錯体の溶液の調整方法の項で挙げた撹拌方法を同様に適宜、適用することができる。
特定還元剤の水溶液における特定還元剤の含有量は、10質量%~40質量%の範囲が好ましく、10質量%~30質量%の範囲であることがより好ましい。
水溶液全量に対する特定還元剤の含有量が10質量%以上であることで、水溶液に反応に十分な有機還元剤が含まれることになり、含有量が40質量%以下であることで、水溶液の安定性がより良好となる。
The specific reducing agent is preferably used as an aqueous solution.
From the viewpoint of uniformity of the obtained metal film, it is preferable that the water used for preparing the aqueous solution does not contain metal ions or has a metal ion concentration as low as possible. Therefore, it is preferable to use purified water, ion-exchanged water, pure water, etc. as the water used for preparing the aqueous solution.
When dissolving the specific reducing agent in water, for the purpose of improving solubility, the water as a solvent may be heated to 30° C. to 60° C., and is preferably heated to 35° C. to 45° C. The dissolution may be performed with stirring, and the stirring method mentioned in the above section on the method for preparing a solution of a metal complex can be appropriately applied in the same manner.
The content of the specific reducing agent in the aqueous solution of the specific reducing agent is preferably in the range of 10% by mass to 40% by mass, and more preferably in the range of 10% by mass to 30% by mass.
When the content of the specific reducing agent relative to the total amount of the aqueous solution is 10% by mass or more, the aqueous solution contains a sufficient amount of organic reducing agent for the reaction, and when the content is 40% by mass or less, the stability of the aqueous solution becomes better.

工程IIでは、金属前駆体液と、特定還元剤の溶液とを混合して得られる金属膜形成用組成物における金属前駆体液及び有機還元剤の含有量には、特に制限はなく、目的とする金属膜に応じて適宜選択することができる。
金属膜形成用組成物に含まれる特定還元剤100質量部に対し、金属前駆体液に含まれる金属イオンが50質量部~400質量部とすることができ、なかでも、得られる金属膜形成用組成物の金属膜形成性がより良好となるという観点からは、特定還元剤100質量部に対し、金属前駆体液に含まれる金属イオンが100質量部~350質量部であることが好ましく、特定還元剤100質量部に対し、金属前駆体液に含まれる金属イオンが150質量部~350質量部とすることがより好ましい。
In step II, the contents of the metal precursor liquid and the organic reducing agent in the composition for forming a metal film obtained by mixing the metal precursor liquid and the solution of a specific reducing agent are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the desired metal film.
The amount of metal ions contained in the metal precursor liquid can be 50 parts by mass to 400 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent contained in the metal film-forming composition. In particular, from the viewpoint of improving the metal film formability of the resulting metal film-forming composition, it is preferable that the amount of metal ions contained in the metal precursor liquid is 100 parts by mass to 350 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent, and it is more preferable that the amount of metal ions contained in the metal precursor liquid is 150 parts by mass to 350 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent.

特定還元剤に対する金属イオンの含有量の範囲を上記好ましい範囲とすることで、基材上により効率よく、より緻密な金属膜が形成される。この作用機構は明確ではないが、本発明者らは以下のように考えている。
特定還元剤100質量部に対する金属イオンの含有量が50質量部以上であることで、金属錯体に含まれる金属イオンの還元性がより向上し、基材に付着した金属イオンの還元により金属の析出が速やかとなり、緻密な金属膜が形成されると考えられる。また、特定還元剤100質量部に対する金属イオンの含有量が400質量部以下であることで、金属イオンの還元に起因する金属の析出速度が良好な範囲に維持され、金属前駆体化合物におけるアンモニア又はアミンによる金属の析出抑制、及び析出した金属膜の再溶解による基材に付着しない金属粒子の析出が抑制されると考えられる。
なお、上記作用機構は推定であり、本開示の製造方法を何ら制限するものではない。
By setting the range of the content of metal ions relative to the specific reducing agent to the above-mentioned preferred range, a denser metal film can be formed more efficiently on the substrate. Although the mechanism of this action is not clear, the present inventors believe it to be as follows.
It is considered that the content of metal ions in the metal complex is more improved by 50 parts by mass or more relative to 100 parts by mass of the specific reducing agent, and the metal ions attached to the substrate are reduced to precipitate quickly, forming a dense metal film. In addition, it is considered that the content of metal ions in the metal complex is 400 parts by mass or less relative to 100 parts by mass of the specific reducing agent, and the deposition rate of metal caused by the reduction of metal ions is maintained in a good range, and the deposition of metal particles not attached to the substrate due to the redissolution of the deposited metal film is suppressed by ammonia or amine in the metal precursor compound.
Note that the above-mentioned mechanism of action is merely a presumption and does not in any way limit the manufacturing method of the present disclosure.

得られた金属膜形成用組成物は、金属膜の形成に有用である。
金属膜形成用組成物の調製における金属前駆体液の含有量は、工程Iにおいて金属前駆体液を調製する際の、金属錯体の種類と含有量、又は、工程I-2における電解液の種類、電解液の濃度、直流電流の印加エネルギー、印加時間などを調整することで制御することができる。
一般に、金属膜形成用組成物全量に対する特定金属化合物の含有量を測定することは困難である。しかし、金属膜形成用組成物により形成される金属膜の物性は、金属膜形成用組成物における金属の含有量に依存する。
緻密で、均一な金属膜を形成し得るという観点からは、金属膜形成用組成物全量に対する金属の含有量は、0.5質量%~10質量%の範囲であることが好ましく、1質量%~8質量%の範囲であることがより好ましい。
金属の含有量が上記範囲であることで、金属膜形成用組成物により形成される金属膜の組織がより均一となり、電気伝導性、及び熱伝導性がより良好となる。
金属膜形成用組成物中の金属の含有量は、例えば、「錯体化学の基礎 ウェルナー錯体と有機金属錯体」(KS化学専門書:講談社、1989年)に記載の方法で測定することができる。
The obtained metal film-forming composition is useful for forming a metal film.
The content of the metal precursor liquid in the preparation of the metal film-forming composition can be controlled by adjusting the type and content of the metal complex when preparing the metal precursor liquid in step I, or the type of the electrolyte solution, the concentration of the electrolyte solution, the applied energy of the direct current, the application time, etc. in step I-2.
In general, it is difficult to measure the content of a specific metal compound relative to the total amount of a composition for forming a metal film. However, the physical properties of a metal film formed by the composition for forming a metal film depend on the content of the metal in the composition for forming a metal film.
From the viewpoint of being able to form a dense and uniform metal film, the metal content relative to the total amount of the metal film-forming composition is preferably in the range of 0.5 mass % to 10 mass %, and more preferably in the range of 1 mass % to 8 mass %.
When the metal content is within the above range, the structure of the metal film formed from the metal film-forming composition becomes more uniform, and the electrical conductivity and thermal conductivity become better.
The metal content in the metal film-forming composition can be measured, for example, by the method described in "Basics of Coordination Chemistry: Werner Complexes and Organometallic Complexes" (KS Chemistry Specialist Book: Kodansha, 1989).

(工程III)
工程IIIは、工程IIで得られた金属膜形成用組成物を基材に付与する工程である。
既述の工程IIを経て得られた金属膜形成用組成物は、金属錯体が水性の溶媒中に均一に高濃度で存在し、且つ、共存する有機還元剤の機能により、金属錯体の安定性が良好であり、組成物に含まれる金属錯体は、硬質な基材の表面に対する吸着性が良好であることから、任意の基材表面に緻密な組織を有する金属膜を形成することができる。
即ち、工程IIIでは、前記金属膜形成用組成物を、任意の基材に付与することにより、基材表面に金属錯体が吸着し、緻密な金属膜が形成される。
(Step III)
Step III is a step of applying the metal film-forming composition obtained in step II to a substrate.
In the composition for forming a metal film obtained through the above-mentioned step II, the metal complex is present uniformly in a high concentration in an aqueous solvent, and due to the function of the coexisting organic reducing agent, the stability of the metal complex is good. Furthermore, the metal complex contained in the composition has good adsorption properties to the surface of a hard substrate, so that a metal film having a dense structure can be formed on the surface of any substrate.
That is, in step III, the metal film-forming composition is applied to any substrate, whereby the metal complex is adsorbed onto the substrate surface, forming a dense metal film.

例えば、金属として銅を用いた場合には、銅錯体に由来する銅のナノ粒子が基材に付着して銅膜が形成され、形成された銅膜は、電気伝導性及び熱伝導性に優れたものとなる。
また、金属膜形成用組成物に含まれる金属錯体がアンモニウム基、エチレンジアミンに由来する配位子等を有する場合には、金属錯体は、無機基材、特にガラス基材との密着性が良好となる。従って、当該金属錯体を用いて形成された金属膜は無機基材との密着性に優れることが期待できる。
For example, when copper is used as the metal, copper nanoparticles derived from a copper complex adhere to the substrate to form a copper film, and the copper film thus formed has excellent electrical conductivity and thermal conductivity.
In addition, when the metal complex contained in the metal film-forming composition has an ammonium group, a ligand derived from ethylenediamine, etc., the metal complex has good adhesion to inorganic substrates, particularly glass substrates, and therefore the metal film formed using the metal complex is expected to have excellent adhesion to inorganic substrates.

-基材への金属膜形成用組成物の付与-
工程IIIでは、得られた金属膜形成用組成物を、基材に付与して、金属膜形成用組成物層を形成するが、本開示における金属膜形成用組成物に含まれる金属錯体は、基材への吸着性が良好であるため、金属膜形成用組成物層の溶媒を除去することで、基材に緻密な金属膜が形成される。
工程IIIにおける基材への金属膜形成用組成物の付与方法には特に制限はなく、基材の素材、形状等に応じて、公知の塗布方法、浸漬方法等の種々の方法をとることができる。
金属膜形成用組成物を基材に付与する工程IIIは、金属膜形成用組成物を基材に塗布する工程、金属膜形成用組成物に基材を浸漬する工程、及び容器形状の基材の内部に金属膜形成用組成物を貯留する方法、の少なくともいずれかを含むことが好ましい。
--Application of metal film-forming composition to substrate--
In step III, the obtained metal film-forming composition is applied to a substrate to form a metal film-forming composition layer. Since the metal complex contained in the metal film-forming composition in the present disclosure has good adsorption to the substrate, a dense metal film is formed on the substrate by removing the solvent from the metal film-forming composition layer.
There is no particular limitation on the method for applying the metal film-forming composition to the substrate in step III, and various methods such as known coating methods and immersion methods can be used depending on the material, shape, etc. of the substrate.
It is preferable that the process III of applying the metal film-forming composition to the substrate includes at least one of a process of applying the metal film-forming composition to the substrate, a process of immersing the substrate in the metal film-forming composition, and a method of storing the metal film-forming composition inside a container-shaped substrate.

金属膜形成用組成物を基材に塗布する方法としては、例えば、スプレー塗布法、スピン塗布法、ブレード塗布法、バー塗布法、ロール塗布法、ダイ塗布法、フロー塗布法等が挙げられる。また、キャスト法にて金属膜形成用組成物を基材に付与してもよい。
金属膜形成用組成物の粘度などの物性、形成する金属膜の厚みなどを考慮して、適切な塗布方法を選択すればよい。
基材に局所的に金属膜形成用組成物を付与する方法として、スクリーン印刷、インクジェット印刷などの印刷法を適用してもよい。印刷法を用いることにより、基材の所望の領域のみに、局所的に金属膜を形成することができる。
金属膜形成用組成物の塗布量は、一般的には、ウエット膜厚で、1μm~10μmの範囲とすることが好ましく、3μm~5μmの範囲とすることがより好ましい。
Examples of methods for applying the metal film-forming composition to a substrate include spray coating, spin coating, blade coating, bar coating, roll coating, die coating, flow coating, etc. The metal film-forming composition may also be applied to a substrate by a casting method.
An appropriate coating method may be selected taking into consideration the physical properties such as the viscosity of the metal film-forming composition, the thickness of the metal film to be formed, and the like.
As a method for locally applying the metal film-forming composition to the substrate, a printing method such as screen printing, inkjet printing, etc. may be applied. By using the printing method, a metal film can be locally formed only in a desired region of the substrate.
Generally, the coating amount of the metal film-forming composition is preferably in the range of 1 μm to 10 μm, and more preferably in the range of 3 μm to 5 μm, in terms of wet film thickness.

基材の一方の面に、金属膜を形成する場合、基材の一方の面に、金属膜形成用組成物を付与して金属膜形成用組成物の塗膜(金属膜形成用組成物層)を形成した後、一定期間静置することが、より緻密な膜を形成し得るという観点から好ましい。静置時間は、例えば、常温(25℃)においては、6時間以上であることが好ましく、12時間以上であることがより好ましい。基材に形成された金属膜形成用組成物層を静置することで、金属膜形成用組成物に含まれる金属が基材に吸着して金属膜が形成される。静置時間の上限には特に制限はないが、生産性等を考慮すれば、120時間以下とすることができ、90時間以下が好ましい。
また、基材の一方の面に、金属膜形成用組成物を付与して金属膜形成用組成物層を形成した後、静置するに際して、静置する領域の雰囲気温度、形成された金属膜形成用組成物層の液温等を、常温以上、例えば、30℃以上、好ましくは40℃以上とすることで、反応速度が上昇し、より短い静置時間にて、緻密な金属膜を形成することができる。温度は、金属膜形成用組成物に影響を与え難いという観点から、80℃以下が好ましい。
例えば、雰囲気温度を35℃とした場合の静置時間は、4時間以上が好ましく、8時間以上がより好ましい。静置時間の上限は、常温の場合と同様である。
金属膜形成後には、残余の金属膜形成用組成物を除去してもよい。
When forming a metal film on one side of a substrate, it is preferable to apply a metal film-forming composition to one side of the substrate to form a coating film (composition layer for forming a metal film) of the composition for forming a metal film, and then leave it for a certain period of time, from the viewpoint of forming a denser film. The leaving time is preferably 6 hours or more, more preferably 12 hours or more, at room temperature (25°C), for example. By leaving the composition layer for forming a metal film formed on the substrate, the metal contained in the composition for forming a metal film is adsorbed to the substrate to form a metal film. There is no particular limit to the upper limit of the leaving time, but in consideration of productivity, it can be 120 hours or less, and 90 hours or less is preferable.
In addition, after applying the metal film-forming composition to one side of the substrate to form a metal film-forming composition layer, the composition is left to stand, and the atmospheric temperature of the region to be left to stand, the liquid temperature of the formed metal film-forming composition layer, etc. are set to room temperature or higher, for example, 30° C. or higher, preferably 40° C. or higher, thereby increasing the reaction rate and enabling a dense metal film to be formed in a shorter standing time. The temperature is preferably 80° C. or lower from the viewpoint of not affecting the metal film-forming composition.
For example, the standing time is preferably 4 hours or more, and more preferably 8 hours or more, when the atmospheric temperature is 35° C. The upper limit of the standing time is the same as that at room temperature.
After the metal film is formed, the remaining metal film-forming composition may be removed.

金属膜形成用組成物を付与する方法としては、ディップ法等のように金属膜形成用組成物に基材を浸漬する浸漬方法を適用してもよく、浸漬方法によれば、成形された任意の形状の基材に簡易に金属膜を形成すること、平板状の基材の両面に金属膜を形成すること、などが可能となる。 As a method for applying the metal film-forming composition, an immersion method in which the substrate is immersed in the metal film-forming composition, such as a dip method, may be used. The immersion method makes it possible to easily form a metal film on a substrate of any shape that has been molded, or to form a metal film on both sides of a flat substrate.

本開示の製造方法では、基材に金属膜形成用組成物を付与する、即ち、基材表面に金属膜形成用組成物を接触させるだけで基材表面に金属膜を形成することができる。このため、容器形状の基体の内部に金属膜形成用組成物を貯留する方法をとることで、容器状の基材の内面のみに金属膜を形成することができる。
例えば、片末端が封止された試験管の如き形状のガラス管の内面のみに金属膜を形成する場合、塗布方法、浸漬方法を適用することは困難である。しかし、本開示の製造方法によれば、片末端封止ガラス管に金属膜形成用組成物を注入し、ガラス管内に金属膜形成用組成物を貯留することで、ガラス管の内側のみに金属膜を簡易に形成することができる。
この方法を適用することで、容器状の基材の内側の表面のみに、簡易に金属膜を形成することができる。また、円筒形などの中空管に金属膜形成用組成物を注入し、両端を封止することで、任意の中空管の内面に金属膜を形成することができる。
中空管、例えば、片末端封止ガラス管などの内部に金属膜形成用組成物を貯留して経時する場合、重力方向の下方に金属膜が形成されやすくなる。このため、金属膜形成用組成物を貯留する中空管を、重力方向に対し円周方向に90°、180°などの角度で回転させること、例えば、ガラス管の長手方向を水平に配置し、且つ、経時させる際には、ガラス管の円筒の中心軸に対して円周方向にガラス管全体を定期的に回転させることも、均一な金属膜を形成する観点からは好ましい。
In the manufacturing method of the present disclosure, a metal film can be formed on the surface of a substrate by simply applying a metal film-forming composition to the substrate, i.e., by contacting the metal film-forming composition with the substrate surface. Therefore, by using a method in which the metal film-forming composition is stored inside a container-shaped base, a metal film can be formed only on the inner surface of the container-shaped substrate.
For example, when forming a metal film only on the inner surface of a glass tube shaped like a test tube with one end sealed, it is difficult to apply a coating method or a dipping method. However, according to the manufacturing method disclosed herein, a metal film can be easily formed only on the inside of a glass tube by injecting a metal film forming composition into a glass tube with one end sealed and storing the metal film forming composition in the glass tube.
By applying this method, a metal film can be easily formed only on the inner surface of a container-shaped substrate. Also, by injecting a metal film-forming composition into a hollow tube such as a cylindrical tube and sealing both ends, a metal film can be formed on the inner surface of any hollow tube.
When a metal film-forming composition is stored in a hollow tube, such as a glass tube sealed at one end, and left to stand for a period of time, a metal film is likely to be formed downward in the direction of gravity. For this reason, it is preferable from the viewpoint of forming a uniform metal film to rotate the hollow tube storing the metal film-forming composition at an angle of 90°, 180°, etc. in the circumferential direction with respect to the direction of gravity, for example, to arrange the longitudinal direction of the glass tube horizontally and periodically rotate the entire glass tube in the circumferential direction with respect to the central axis of the cylinder of the glass tube when the composition is left to stand for a period of time.

基材を金属膜形成用組成物に浸漬する方法、及び容器状の基材内に金属膜形成用組成物を貯留する方法の少なくともいずれかの方法により基材に金属膜形成用組成物を付与する場合、浸漬時間又は貯留時間は、例えば、常温(25℃)においては、6時間以上であることが好ましく、12時間以上であることがより好ましい。膜厚を厚くしようとする場合には、浸漬時間又は貯留時間は、24時間以上とすることができる。
浸漬時間又は貯留時間の上限には特に制限はないが、生産性の観点からは、120時間以下とすることができ、90時間以下が好ましい。
金属膜形成用組成物を貯留する領域の雰囲気温度、金属膜形成用組成物の温度等を、常温以上、例えば、30℃以上、好ましくは40℃以上とすることで、反応速度が上昇し、より短い貯留時間にて容器状の基材の内側に、緻密な金属膜を形成することができる。温度は、金属膜形成用組成物に影響を与え難いという観点から、80℃以下が好ましい。
例えば、雰囲気温度を35℃とした場合の貯留時間は、4時間以上が好ましく、8時間以上がより好ましい。貯留時間の上限は、常温の場合と同様である。
When the metal film-forming composition is applied to the substrate by at least one of the methods of immersing the substrate in the metal film-forming composition and storing the metal film-forming composition in a container-shaped substrate, the immersion time or storage time is, for example, preferably 6 hours or more at room temperature (25° C.), more preferably 12 hours or more. When it is desired to increase the film thickness, the immersion time or storage time can be 24 hours or more.
There is no particular upper limit to the immersion time or storage time, but from the viewpoint of productivity, it can be 120 hours or less, and preferably 90 hours or less.
By setting the atmospheric temperature of the region in which the metal film-forming composition is stored, the temperature of the metal film-forming composition, etc. to room temperature or higher, for example, 30° C. or higher, preferably 40° C. or higher, the reaction rate increases and a dense metal film can be formed inside the container-shaped substrate in a shorter storage time. The temperature is preferably 80° C. or lower from the viewpoint of not affecting the metal film-forming composition.
For example, when the atmospheric temperature is 35° C., the retention time is preferably 4 hours or more, and more preferably 8 hours or more. The upper limit of the retention time is the same as that at room temperature.

基材に形成される金属膜の厚みは目的に応じて選択することができる。金属膜を基材に塗布する方法の場合には、金属膜の厚みは、基材に付与する金属膜形成用組成物の付与量、金属膜形成用組成物の組成、金属膜形成用組成物と基材との接触時間(金属膜形成用組成物層の静置時間)等により制御することができる。 The thickness of the metal film formed on the substrate can be selected according to the purpose. In the case of a method in which a metal film is applied to a substrate, the thickness of the metal film can be controlled by the amount of the metal film-forming composition applied to the substrate, the composition of the metal film-forming composition, the contact time between the metal film-forming composition and the substrate (the time the metal film-forming composition layer is left standing), etc.

基材を金属膜形成用組成物に浸漬する方法、片末端が封止された基材に金属膜形成用組成物を貯留する方法を適用する場合には、金属膜の厚みは、金属膜形成用組成物の組成、基材と金属膜形成用組成物との接触時間等を制御することにより、制御することができる。 When applying the method of immersing the substrate in the metal film-forming composition or the method of storing the metal film-forming composition in a substrate having one end sealed, the thickness of the metal film can be controlled by controlling the composition of the metal film-forming composition, the contact time between the substrate and the metal film-forming composition, etc.

(基材)
金属膜を形成するための基材は、目的に応じて適宜選択することができる。
本開示の製造方法によれば、金属膜形成用組成物を基材に付与するのみで、基材上に金属膜が形成できる。このため、本開示の製造方法によれば、材質に着目すれば、非導電性基材、耐熱性の低い基材などの基材に対し、金属膜を形成することができる。また、基材の形状に着目すれば、曲面を有する基材、多孔質基材、円筒形基材の内部など、いずれの形状の基材にも金属膜を形成することができる。
従って、金属膜の使用目的に応じて、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、気体遮断性、低吸湿性、防水性等の各種物性を有する基材を任意に選択して用いることができる。例えば、一般に回路基板として用いられる材料を、基材として用いることができる。
基材としては、寸法安定性が良好であるという観点からは、ガラス、セラミックス、金属等の無機基材が好ましい。無機基材としては、より具体的には、無アルカリガラス基材、ソーダガラス基材、パイレックス(登録商標)ガラス基材、石英ガラス基材等のガラス基材、シリコン基板等の半導体基板、ステンレス基材、アルミニウム基材、ジルコニウム基材等の金属基材、アルミナ基材等の金属酸化物基材等が挙げられる。
(Base material)
The substrate for forming the metal film can be appropriately selected depending on the purpose.
According to the manufacturing method of the present disclosure, a metal film can be formed on a substrate by simply applying a metal film-forming composition to the substrate. Therefore, according to the manufacturing method of the present disclosure, if the material is taken into consideration, a metal film can be formed on a substrate such as a non-conductive substrate or a substrate with low heat resistance. Also, if the shape of the substrate is taken into consideration, a metal film can be formed on a substrate of any shape, such as a substrate having a curved surface, a porous substrate, or the inside of a cylindrical substrate.
Therefore, depending on the intended use of the metal film, a substrate having various physical properties such as heat resistance, dimensional stability, solvent resistance, electrical insulation, processability, gas barrier properties, low moisture absorption, waterproofing, etc. can be arbitrarily selected and used. For example, a material generally used for a circuit board can be used as the substrate.
From the viewpoint of good dimensional stability, the substrate is preferably an inorganic substrate such as glass, ceramics, metal, etc. More specifically, examples of the inorganic substrate include glass substrates such as alkali-free glass substrates, soda glass substrates, Pyrex (registered trademark) glass substrates, and quartz glass substrates, semiconductor substrates such as silicon substrates, metal substrates such as stainless steel substrates, aluminum substrates, and zirconium substrates, and metal oxide substrates such as alumina substrates.

本開示の製造方法によれば、100℃以上の熱処理を行う必要がなく、基材上に金属膜を形成することが可能であるため、有機基材も好適に使用することができる。有機基材としては、耐熱性が比較的高い熱硬化性樹脂、エンジニアリングプラスチック等の樹脂基材に加え、耐熱性の比較的低い樹脂を含む有機基材、例えば、ある種の熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂等を含む有機基材にも簡易に金属膜が形成できる。
従って、例えば、予め成形された熱硬化性樹脂の成形体、熱可塑性樹脂の成形体等に対しても、成形体の任意の面に簡易に金属膜が形成できるという利点をも有する。
有機基材として用い得る樹脂の一例としては、例えば、四フッ化エチレンなどのフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、高密度ポリエチレン、ポリイミドなどの比較的耐熱性が良好な樹脂が挙げられる。
有機基材として用い得る樹脂の別の例として、JIS K7191(2015年)に規定される荷重たわみ温度(以下、単に「荷重たわみ温度」と称することがある。)及び長期耐熱連続試験(UL-746B(2013年))による連続耐熱温度の少なくとも一方が150℃未満である熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が挙げられる。さらに、本開示の製造方法によれば、荷重たわみ温度及び連続耐熱温度の少なくとも一方が100℃未満である熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの比較的耐熱性の低い樹脂も有機基材として用いることができる。
According to the manufacturing method of the present disclosure, since it is possible to form a metal film on a substrate without the need for heat treatment at 100° C. or higher, an organic substrate can also be suitably used. As the organic substrate, in addition to resin substrates such as thermosetting resins and engineering plastics having relatively high heat resistance, a metal film can be easily formed on an organic substrate containing a resin having relatively low heat resistance, for example, an organic substrate containing a certain type of thermoplastic resin and thermosetting resin.
Therefore, there is an advantage that a metal film can be easily formed on any surface of a molded body, for example, a molded body made of a thermosetting resin or a molded body made of a thermoplastic resin that has been molded in advance.
Examples of resins that can be used as the organic base material include resins having relatively good heat resistance, such as fluororesins such as tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate (PET), high density polyethylene, and polyimide.
Another example of a resin that can be used as the organic substrate is a thermoplastic resin or a thermosetting resin having at least one of the deflection temperature under load (hereinafter, simply referred to as "deflection temperature under load") specified in JIS K7191 (2015) and the continuous heat resistance temperature according to the long-term heat resistance continuous test (UL-746B (2013)) of less than 150°C. Furthermore, according to the manufacturing method of the present disclosure, a resin with relatively low heat resistance, such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin having at least one of the deflection temperature under load and the continuous heat resistance temperature of less than 100°C, can also be used as the organic substrate.

有機基材の荷重たわみ温度は、JIS K7191(2015年)に規定される物性であり、本開示では、荷重1.81MPa負荷の条件で測定した値を用いている。
JIS K7191(2015年)は、JIS K7191-1 第1部:通則、JIS K7191-2 第2部:プラスチック及びエボナイト、JIS K7191-3 第3部:高強度熱硬化性樹脂積層材及び長繊維強化プラスチックからなる部編成からなる規格群で構成され、樹脂に応じてこれら規格群のいずれかに準拠して荷重たわみ温度を測定することができる。
有機基材の長期耐熱連続試験であるUL-746B(2013年)は、Underwriters Laboratories Inc.の規格であり、所定時間、一般には40,000時間、一定の温度の大気中に放置した場合に、物性値(強度)が初期値の50%まで劣化する温度を指し、無荷重で連続して使用し得る耐熱温度の目安となる。
なお、有機基材に適用される樹脂が熱可塑性樹脂である場合には、樹脂の融点も耐熱性の目安として参照することができる。
樹脂の融点は、当該樹脂に適した公知の測定方法、例えば、JIS K7121(1987年)プラスチック移転温度測定方法(関連規格:ASTM D3418-82)により測定することができる。軟化点は、JIS K7206(2016年)に記載のビカット軟化点測定方法などにより測定することができる。
以下に、基材として使用し得る樹脂材料の例について、荷重たわみ温度(荷重1.81MPa負荷)及び連続耐熱温度の少なくとも一方を記載する。熱可塑性樹脂については、融点(文献値)を併記する。
本開示の金属膜積層体における有機基材の例としては、化学便覧 基礎編 改定5版(丸善出版:2004年) 5.4 プラスチック材料 I-715~I-717に記載の樹脂が挙げられ、当該箇所に記載される荷重たわみ温度(荷重1.81MPa負荷)を参照することができる。なお、下記表1において「-」は、不明又は測定不能であることを示す。
The deflection temperature under load of an organic substrate is a physical property defined in JIS K7191 (2015), and in this disclosure, a value measured under a load of 1.81 MPa is used.
JIS K7191 (2015) is composed of a group of standards consisting of JIS K7191-1 Part 1: General rules, JIS K7191-2 Part 2: Plastics and ebonite, and JIS K7191-3 Part 3: High-strength thermosetting resin laminates and long-fiber reinforced plastics. The deflection temperature under load can be measured in accordance with any of these groups of standards depending on the resin.
UL-746B (2013), a long-term continuous heat resistance test for organic substrates, is a standard from Underwriters Laboratories Inc. and indicates the temperature at which the physical properties (strength) deteriorate to 50% of the initial value when left in the atmosphere at a certain temperature for a specified period of time, typically 40,000 hours, and serves as a guide to the heat resistance temperature at which a substrate can be used continuously without load.
When the resin applied to the organic substrate is a thermoplastic resin, the melting point of the resin can also be used as a guide to heat resistance.
The melting point of the resin can be measured by a known measurement method suitable for the resin, for example, JIS K7121 (1987) Plastic transition temperature measurement method (related standard: ASTM D3418-82). The softening point can be measured by the Vicat softening point measurement method described in JIS K7206 (2016).
Below, at least one of the deflection temperature under load (load of 1.81 MPa) and the continuous heat resistance temperature is described for examples of resin materials that can be used as the substrate. For thermoplastic resins, the melting point (literature value) is also described.
Examples of organic substrates in the metal film laminate of the present disclosure include the resins described in 5.4 Plastic Materials I-715 to I-717 of the Chemical Handbook, Basic Edition, Revised 5th Edition (Maruzen Publishing: 2004), and the deflection temperatures under load (loaded at 1.81 MPa) described in the relevant sections can be referenced. In Table 1 below, "-" indicates that the data is unknown or cannot be measured.

樹脂基材に用い得る樹脂としては、PET、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)等のポリエチレン、ポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ナイロン6などのポリアミド、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。
なお、硬質ウレタンフォームは、耐熱温度の上限が約150℃前後であり、軟質ポリウレタンフォームは、耐熱温度の上限は約80℃であるが、本開示の製造方法によれば、上記多孔質ウレタンフォームを基材とすることができる。即ち、本開示の製造方法によれば、細孔内部を含むウレタンフォームの表面に金属膜を形成することが可能である。
融点又は軟化点が150℃未満、より好ましくは100℃未満である耐熱性の比較的低い有機基材に、高純度の金属膜を形成できることも、本開示の製造方法の特徴の一つである。
Resins that can be used for the resin substrate include polyethylenes such as PET, low-density polyethylene (LDPE), and high-density polyethylene (HDPE), polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene, and acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyamides such as nylon 6, phenolic resins, melamine resins, and urethane resins.
The upper limit of heat resistance of rigid polyurethane foam is about 150° C., while the upper limit of heat resistance of flexible polyurethane foam is about 80° C., but according to the manufacturing method of the present disclosure, the porous polyurethane foam can be used as a substrate. That is, according to the manufacturing method of the present disclosure, it is possible to form a metal film on the surface of the polyurethane foam, including the inside of the pores.
Another feature of the manufacturing method of the present disclosure is that a high-purity metal film can be formed on an organic substrate having a relatively low heat resistance, that is, a melting point or softening point of less than 150°C, more preferably less than 100°C.

基材は単層構造でもよく、複数の異種素材を用いた積層構造を有していてもよい。また、金属を改質した基材を用いてもよい。金属を改質した基材としては、例えば、アルミニウム基材に酸化処理を施した酸化皮膜付きアルミニウム基材、イットリウム安定化ジルコニウム基材、ステンレス基材等が挙げられる。
また、既述のウレタンフォーム、さらに、セラミック多孔質板、不織布などの多孔質基材に対しても、金属膜を形成することができる。
The substrate may have a single layer structure or a laminate structure using a plurality of different materials. A substrate having a modified metal may also be used. Examples of the substrate having a modified metal include an aluminum substrate having an oxide film formed by subjecting an aluminum substrate to an oxidation treatment, an yttrium-stabilized zirconium substrate, and a stainless steel substrate.
Furthermore, a metal film can be formed on the above-mentioned urethane foam, as well as on porous substrates such as ceramic porous plates and nonwoven fabrics.

基材の厚みは、使用目的に応じて選択することができる。
また、本開示の製造方法によれば、既存の部材を基材として用い、基材の任意の面に金属膜を形成することができる 。
The thickness of the substrate can be selected depending on the intended use.
Furthermore, according to the manufacturing method of the present disclosure, an existing member can be used as a substrate, and a metal film can be formed on any surface of the substrate.

工程IIIでは、既述のように、金属膜形成用組成物を基材に付与するのみで金属膜を形成することができるため、平板状の基材のみならず、種々の形状の基材の、任意の面に、金属膜を形成することができる。 In step III, as described above, a metal film can be formed simply by applying the metal film-forming composition to a substrate, so that a metal film can be formed on any surface of substrates of various shapes, not just flat substrates.

本開示の金属膜の製造方法は、工程I、工程II及び工程IIIに加え、その他の工程をさらに含むことができる。その他の工程としては、工程IIIで形成された金属膜形成用組成物を、詳細には、金属膜形成用組成物層を乾燥する工程、形成された金属膜を加熱処理(アニール(焼成)処理)する工程などが挙げられる。 The method for producing a metal film according to the present disclosure may further include other steps in addition to steps I, II, and III. The other steps include drying the metal film-forming composition formed in step III, more specifically, drying the metal film-forming composition layer, and subjecting the formed metal film to a heat treatment (annealing (firing) treatment).

(その他の工程)
-金属膜形成用組成物を乾燥する工程-
本開示の製造方法は、工程IIIにおいて基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程をさらに有していてもよい。
金属膜形成用組成物に含まれる溶媒が、乾燥により除去されて、基材上に金属膜が形成される。
本開示における乾燥は、室温における自然乾燥も包含する。さらに、金属膜形成用組成物に対し、後述する如く加熱乾燥等を行うことで、自然乾燥させる場合よりも、基材に密着した金属膜をより速やかに形成することができる。
ここでいう乾燥とは、金属膜形成用組成物に含まれる溶媒を減少させることを指し、必ずしも溶媒を完全に除去することを意味するものではない。
(Other processes)
--Step of drying the metal film-forming composition--
The manufacturing method of the present disclosure may further include a step of drying the metal film-forming composition applied to the substrate in step III.
The solvent contained in the metal film-forming composition is removed by drying, and a metal film is formed on the substrate.
The drying in the present disclosure includes natural drying at room temperature. Furthermore, by subjecting the metal film-forming composition to heat drying or the like as described below, a metal film that is in close contact with the substrate can be formed more quickly than in the case of natural drying.
The term "drying" used here refers to reducing the amount of solvent contained in the metal film-forming composition, and does not necessarily mean completely removing the solvent.

乾燥は常法により行うことができる。
乾燥方法としては、既述の自然乾燥に加え、加熱乾燥、気流の吹きつけによる乾燥などを行うことができる。
自然乾燥する場合には、室温にて60分間~5時間静置すればよい。
加熱乾燥する場合には、公知の加熱手段を適宜選択して適用することができる。加熱方法としては、例えば、基材裏面からプレート状ヒーター、ヒートロール等の加熱手段を接触させる方法、電気炉等の加熱ゾーンを通過させる方法、赤外線、マイクロ波等のエネルギー線を照射する方法、温風を吹き付ける方法等が挙げられる。
加熱乾燥の際の加熱温度には特に制限はない。乾燥効率及び基材に対する影響の抑制等を考慮すれば、加熱温度は30℃以上100℃未満の範囲とすることができ、30℃~60℃の範囲とすることが好ましい。
加熱乾燥する際の乾燥時間は、生産性の観点から、10秒間~20分間の範囲であることが好ましい。
Drying can be carried out by a conventional method.
As the drying method, in addition to the above-mentioned natural drying, drying by heating, drying by blowing an air current, etc. can be used.
In the case of natural drying, the material may be left to stand at room temperature for 60 minutes to 5 hours.
In the case of drying by heating, a known heating means can be appropriately selected and used. Examples of the heating method include a method of contacting a heating means such as a plate heater or a heat roll from the back side of the substrate, a method of passing through a heating zone such as an electric furnace, a method of irradiating with energy rays such as infrared rays or microwaves, and a method of blowing hot air.
The heating temperature during the heat drying is not particularly limited. In consideration of drying efficiency and suppression of effects on the substrate, the heating temperature can be in the range of 30° C. or more and less than 100° C., and is preferably in the range of 30° C. to 60° C.
From the viewpoint of productivity, the drying time during heat drying is preferably within the range of 10 seconds to 20 minutes.

本開示の製造方法では、工程IIIである金属膜形成用組成物を基材に付与する工程と、基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程と、を、複数回行うことができる。 In the manufacturing method disclosed herein, the step III of applying the metal film-forming composition to the substrate and the step of drying the metal film-forming composition applied to the substrate can be performed multiple times.

まず、工程IIIにおいて、基材に金属膜形成用組成物を付与し、さらに、金属膜形成用組成物を乾燥することで、基材上に金属膜が形成される。その後、金属膜が形成された基材に、再度、金属膜形成用組成物を付与すると、金属膜形成用組成物に含まれる金属錯体が、基材上に形成された金属膜表面に吸着する。その後、乾燥することにより、より厚みの大きい金属膜が形成される。
基材に付与することができる金属膜形成用組成物の量は、金属膜形成用組成物の物性により制限される場合がある。しかし、いずれの金属膜形成用組成物を用いる場合においても、金属膜形成用組成物の付与と、乾燥とを複数回行うことにより、金属膜形成用組成物の付与と、乾燥とを1回のみ行って得た金属膜よりも、より厚みの大きい金属膜が形成される。従って、上記工程を繰り返す回数を制御することにより、基材上に任意の厚みの金属膜を容易に形成することができる。
First, in step III, a metal film-forming composition is applied to a substrate, and the metal film-forming composition is dried to form a metal film on the substrate. Then, when the metal film-forming composition is applied again to the substrate on which the metal film has been formed, the metal complex contained in the metal film-forming composition is adsorbed onto the surface of the metal film formed on the substrate. Then, by drying, a thicker metal film is formed.
The amount of the metal film-forming composition that can be applied to the substrate may be limited by the physical properties of the metal film-forming composition. However, regardless of the type of metal film-forming composition used, applying the metal film-forming composition and drying the composition multiple times can form a metal film that is thicker than the metal film obtained by applying the metal film-forming composition and drying the composition only once. Therefore, by controlling the number of times the above steps are repeated, a metal film of any thickness can be easily formed on the substrate.

金属膜が形成された基材に、さらに金属膜形成用組成物を付与する場合、金属膜形成用組成物は、既に形成された金属膜に接触する。既に形成された金属膜に含まれる金属粒子間に、金属膜形成用組成物に含まれる金属前駆体が付着して金属微粒子が成長することで、金属の析出が速やかに行われる。このため、金属膜に含まれる金属微粒子が、より緻密に存在することとなり、金属膜の厚みの向上のみならず、金属膜の物性、例えば、電気伝導性などもより良好となることが期待できる。 When a metal film-forming composition is applied to a substrate on which a metal film has been formed, the metal film-forming composition comes into contact with the metal film already formed. The metal precursor contained in the metal film-forming composition adheres between the metal particles contained in the already formed metal film, causing the metal particles to grow, and metal precipitation is carried out quickly. As a result, the metal particles contained in the metal film are more densely packed, which is expected to not only improve the thickness of the metal film, but also improve the physical properties of the metal film, such as electrical conductivity.

-形成された金属膜を加熱処理する工程-
本開示の製造方法によれば、100℃以上の温度条件による加熱処理を行う必要はなく、金属膜を形成することができる。
しかしながら、金属膜の使用目的、用いられる基材の種類等によっては、形成された金属膜をさらに加熱する加熱処理工程を行ってもよい。
加熱温度としては、100℃以上とすることができる。基材が金属、セラミック、エンジニアリングプラスチックなどの耐熱性の基材である場合には、一般的に金属膜をアニール処理する温度である200℃~500℃の加熱処理を行うこともできる。
加熱処理する工程を行うことにより、基材上に存在する金属錯体由来の金属ナノ粒子が互いに融着する、残存する金属錯体が速やかに金属に転化される、溶媒がより速やかに除去される、などのさらなる効果を奏する場合があり、基材上に形成された金属膜の組織がより緻密になることが期待できる。
--Process of heat treating the formed metal film--
According to the manufacturing method of the present disclosure, it is possible to form a metal film without the need for heat treatment at a temperature of 100° C. or higher.
However, depending on the purpose of the metal film and the type of base material used, a heat treatment step of further heating the formed metal film may be carried out.
The heating temperature can be 100° C. or higher. When the substrate is a heat-resistant substrate such as a metal, ceramic, or engineering plastic, the heat treatment can be performed at 200° C. to 500° C., which is a temperature generally used for annealing a metal film.
By carrying out the heat treatment step, further effects may be achieved, such as the metal nanoparticles derived from the metal complex present on the substrate being fused to each other, the remaining metal complex being rapidly converted to metal, and the solvent being more rapidly removed, and it is expected that the structure of the metal film formed on the substrate will become denser.

加熱条件は、金属膜の使用目的、金属膜形成用組成物に含まれる金属の特性に応じて適宜選択される。
例えば、錯体が、Cu、Li、Ni、Mn、Zn、及びCoからなる群より選ばれる金属原子を含む場合には、加熱処理を行う場合の加熱は、100℃以上の温度条件で行うことができ、加熱処理の効果がより顕著になるという観点からは、200℃以上の温度条件にて行うことが好ましく、250℃以上の温度条件にて行うことがより好ましい。
加熱温度の上限値には特に制限はなく、金属の融点、軟化点等の物性、使用する基材の耐熱性に応じて適宜選択すればよい。一般的には、加熱温度は500℃以下とすることができる。500℃を超えた加熱温度で加熱した場合、金属膜の形成効果がそれ以上向上せず、却って基材などに影響を与えることがある。
The heating conditions are appropriately selected depending on the purpose of the metal film and the properties of the metal contained in the metal film-forming composition.
For example, when the complex contains a metal atom selected from the group consisting of Cu, Li, Ni, Mn, Zn, and Co, the heating treatment can be performed at a temperature of 100° C. or higher. From the viewpoint of making the effect of the heat treatment more pronounced, it is preferable to perform the heat treatment at a temperature of 200° C. or higher, and more preferably at a temperature of 250° C. or higher.
There is no particular upper limit to the heating temperature, and it may be appropriately selected depending on the physical properties of the metal, such as the melting point and softening point, and the heat resistance of the substrate to be used. In general, the heating temperature may be 500° C. or less. If the metal film is heated at a temperature exceeding 500° C., the effect of forming the metal film will not be further improved, and may instead affect the substrate.

加熱処理する工程を行う場合、加熱は大気雰囲気下で行なってもよく、不活性ガス雰囲気下で行なってもよい。不活性ガスを含む雰囲気下で行う場合の不活性ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等が挙げられる。
不活性ガス雰囲気下など、酸素濃度を低くする雰囲気下で加熱処理を行なう場合、酸素濃度は10ppm以下とすることが好ましい。
また、金属の種類によって選択された加熱温度まで昇温した後、当該加熱温度に数分間維持して、金属膜を加熱することも形成される金属膜の均一性の観点から好ましい。
なお、既述のように、より膜厚の厚い金属膜を形成する際には、金属膜形成用組成物を基材に付与する工程と、乾燥する工程とに加え、さらに加熱する処理工程を行い、この3つの工程を複数回行ってもよい。
When the heat treatment step is performed, the heating may be performed in an air atmosphere or in an inert gas atmosphere. When the heating is performed in an atmosphere containing an inert gas, examples of the inert gas include nitrogen gas, helium gas, and argon gas.
When the heat treatment is carried out in an atmosphere that reduces the oxygen concentration, such as an inert gas atmosphere, the oxygen concentration is preferably 10 ppm or less.
From the viewpoint of uniformity of the metal film to be formed, it is also preferable to heat the metal film by raising the temperature to a heating temperature selected depending on the type of metal and then maintaining the heating temperature for several minutes.
As described above, when forming a thicker metal film, in addition to the step of applying the metal film-forming composition to the substrate and the step of drying, a heating treatment step may be carried out, and these three steps may be carried out multiple times.

また、加熱工程の態様の一つとして、形成された金属膜を200℃~500℃の温度条件にてアニール(焼成)する工程が挙げられる。
形成された金属膜をさらに加熱するアニール(焼成)処理を行うことで、形成された金属膜の均一性をより向上させることができる。アニール処理の際の焼成温度は、200℃~500℃が好ましく、300℃~500℃がより好ましい。
As one embodiment of the heating step, the formed metal film is annealed (fired) at a temperature of 200°C to 500°C.
The uniformity of the formed metal film can be further improved by further heating the formed metal film through an annealing (firing) process. The firing temperature during the annealing process is preferably 200° C. to 500° C., and more preferably 300° C. to 500° C.

(金属膜)
本開示の製造方法により得られる金属膜の厚みは目的に応じて選択される。本開示における金属膜形成用組成物は、特定金属化合物に由来する金属錯体が溶解した状態で均一に含まれるため、例えば、10nm~200nmといった極めて薄い金属膜を形成することができる。
また、金属膜形成用組成物の付与と、金属膜形成用組成物の乾燥とを複数回繰り返す方法などを適用することで、より厚みの大きい金属膜、具体的には、数ミクロンオーダーの厚みのある金属膜を簡易に形成することができる。
既述の金属膜形成用組成物を用いて、1回の付与により形成される金属膜の厚みは、50nm~150nmであることが好ましい。
得られた金属膜の厚みは、基材上に形成された金属膜の断面を、実施例にて詳述するように走査型電子顕微鏡等により観察することで、公知の測定方法により測定することができる。
(Metal Film)
The thickness of the metal film obtained by the manufacturing method of the present disclosure is selected according to the purpose. Since the metal film-forming composition of the present disclosure contains a metal complex derived from a specific metal compound uniformly in a dissolved state, it is possible to form an extremely thin metal film, for example, 10 nm to 200 nm.
Furthermore, by applying a method in which the application of the metal film-forming composition and the drying of the metal film-forming composition are repeated multiple times, it is possible to easily form a thicker metal film, specifically a metal film having a thickness on the order of several microns.
The thickness of the metal film formed by applying the above-mentioned metal film-forming composition once is preferably 50 nm to 150 nm.
The thickness of the obtained metal film can be measured by a known measurement method by observing a cross section of the metal film formed on the substrate with a scanning electron microscope or the like as described in detail in the Examples.

本開示の製造方法により得られた金属膜は、原料となる金属膜形成用組成物に、金属材料として、特定金属化合物のみを含むことから、組織が緻密であり、且つ、純度の高い金属膜を形成することができる。このため、例えば、金属として銅を用いた場合、形成された銅膜は緻密な構造を有し、電気伝導性及び熱伝導性に優れる。
金属膜を、単一の金属を有する特定金属化合物のみを含有する金属膜形成用組成物を用いて形成する場合、形成された金属膜における当該金属の含有量は90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。
The metal film obtained by the manufacturing method of the present disclosure contains only a specific metal compound as a metal material in the metal film forming composition as a raw material, and therefore, a metal film having a dense structure and high purity can be formed. Therefore, for example, when copper is used as the metal, the formed copper film has a dense structure and is excellent in electrical conductivity and thermal conductivity.
When a metal film is formed using a metal film-forming composition that contains only a specific metal compound having a single metal, the content of the metal in the formed metal film is preferably 90 mass % or more, and more preferably 95 mass % or more.

本開示の製造方法により得られる金属膜は、製造方法に起因して純度の高い金属膜となる。本開示の製造方法によれば、無電解メッキ液の如く、触媒等を含むことを必要とせず、基材上に金属膜が形成される。本開示の製造方法により得られる金属膜の原料金属は、金属膜形成用組成物に含まれる特定金属化合物のみであるため、得られた金属膜は、特定金属化合物が含む金属以外の異種金属を含む余地がない。
従って、本開示の製造方法は、特定金属化合物に含まれる金属とは異なる金属の含有量が、X線回折による分析で検出限界以下である金属膜を得る製造方法であることが好ましい。
金属膜中の目的とする金属の含有量は、例えば、X線回折(XRD)により測定することができる。X線回折による金属膜中の金属含有量の測定方法については、実施例にて説明する。
The metal film obtained by the manufacturing method of the present disclosure is a high-purity metal film due to the manufacturing method. According to the manufacturing method of the present disclosure, a metal film is formed on a substrate without the need to contain a catalyst, as in the case of an electroless plating solution. The raw metal of the metal film obtained by the manufacturing method of the present disclosure is only the specific metal compound contained in the metal film forming composition, so the obtained metal film does not contain any other metal than the metal contained in the specific metal compound.
Therefore, the manufacturing method of the present disclosure is preferably a manufacturing method for obtaining a metal film in which the content of a metal other than the metal contained in the specific metal compound is below the detection limit in analysis by X-ray diffraction.
The content of the target metal in the metal film can be measured, for example, by X-ray diffraction (XRD). The method for measuring the metal content in the metal film by X-ray diffraction will be described in the Examples.

金属膜形成用組成物により得られた金属膜中には、不純物の含有量が極めて少ない。
溶剤由来の不純物が僅かに金属膜中に残存することがあるが、主として原料である溶剤由来の炭素原子程度であり、形成された金属膜の特性を損なう懸念がない。これは、還元剤等を必要とする無電解メッキ膜、アニオン性金属錯体を用いたプレカーサー法により形成される金属膜に比較して大きな利点であるといえる。
The metal film obtained from the metal film-forming composition contains an extremely small amount of impurities.
Although slight impurities derived from the solvent may remain in the metal film, they are mainly carbon atoms derived from the solvent, and there is no concern that they will impair the properties of the formed metal film. This is a major advantage compared to electroless plating films that require reducing agents, and metal films formed by precursor methods using anionic metal complexes.

本開示の製造方法によれば、金属膜を任意の基材の任意の面に、全面に亘り均一に形成することができ、さらに、パターン状に形成することもできる。また、容器状の基材の内面のみに金属膜を形成することができる。
なお、パターン状の金属膜を形成する場合には、既述のように印刷法を用いて金属膜形成用組成物を基材に任意のパターン状に付与することで、パターン状の金属膜を形成することができる。パターン状の金属膜の形成方法としては、さらに、基材上に均一な金属膜を形成した後、エッチング等の公知の方法を用いてパターニングしてパターン状の金属膜を形成する方法が挙げられる。
According to the manufacturing method of the present disclosure, a metal film can be formed uniformly over the entire surface of any surface of any substrate, and can also be formed in a pattern. Also, a metal film can be formed only on the inner surface of a container-shaped substrate.
In addition, when forming a patterned metal film, the metal film-forming composition can be applied to a substrate in an arbitrary pattern by using a printing method as described above to form a patterned metal film. As a method for forming a patterned metal film, a method of forming a uniform metal film on a substrate and then patterning the film using a known method such as etching to form a patterned metal film can be further mentioned.

本開示の製造方法は、当該金属を含む金属酸化物膜の形成にも応用することができる。
本開示の製造方法を適用して金属酸化物膜を形成する方法としては、金属膜形成用組成物により形成した金属膜を、さらに熱処理して酸化物膜とする方法、金属膜形成用組成物を用いて金属膜を形成する際に、積極的に酸化雰囲気とし、酸化雰囲気下で熱処理する方法等が挙げられる。
形成された金属膜を酸化雰囲気下で熱処理して金属酸化物膜を製造する方法としては、例えば、金属膜を配置する雰囲気を5%~80%の酸素濃度とし、200℃以上の温度で0.5時間以上熱処理温する方法などが挙げられる。なお、熱処理温度及び熱処理時間の上限には特に制限はない。例えば、熱処理時間が長いほど、金属膜の酸化が進行することが期待される。熱処理温度の上限値は、基材の耐熱性により制限されることがある。例えば、金属基材、セラミック基材などを用いる場合には、製造適性上は、熱処理温度は1000℃以下とすることができる。
熱処理時間の上限は、目的とする金属酸化物膜の性状、用いる基材の特性等により適宜選択される。製造適性上は、例えば、熱処理時間の上限は96時間以下とすることができる。
The manufacturing method of the present disclosure can also be applied to the formation of a metal oxide film containing the metal.
Methods for forming a metal oxide film by applying the manufacturing method of the present disclosure include a method in which a metal film formed from a metal film-forming composition is further heat-treated to form an oxide film, and a method in which an oxidizing atmosphere is actively created when a metal film is formed using a metal film-forming composition, and heat treatment is performed under an oxidizing atmosphere.
Examples of the method for producing a metal oxide film by heat-treating the formed metal film in an oxidizing atmosphere include a method in which the atmosphere in which the metal film is placed has an oxygen concentration of 5% to 80%, and the heat treatment is performed at a temperature of 200° C. or higher for 0.5 hours or more. There is no particular limit to the upper limit of the heat treatment temperature and the heat treatment time. For example, it is expected that the longer the heat treatment time, the more the oxidation of the metal film will progress. The upper limit of the heat treatment temperature may be limited by the heat resistance of the substrate. For example, when a metal substrate, a ceramic substrate, or the like is used, the heat treatment temperature can be set to 1000° C. or lower in terms of manufacturing suitability.
The upper limit of the heat treatment time is appropriately selected depending on the properties of the desired metal oxide film, the characteristics of the substrate used, etc. From the viewpoint of production suitability, the upper limit of the heat treatment time can be, for example, 96 hours or less.

本開示の製造方法によれば、緻密で基材との密着性に優れた金属膜を簡易に形成することができ、金属膜、特に銅の薄膜を必要とする分野に好適である。また、基材の種類及び金属の種類に対する選択の自由度が高いため、本開示の製造方法は種々の分野に応用することができる。 The manufacturing method disclosed herein can easily form a dense metal film that has excellent adhesion to the substrate, making it suitable for fields that require metal films, particularly thin copper films. In addition, because there is a high degree of freedom in the selection of substrate types and metal types, the manufacturing method disclosed herein can be applied to a variety of fields.

<金属膜形成用組成物>
本開示の金属膜形成用組成物は、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種との反応生成物を含む金属前駆体液、並びに有機還元剤を含み、前記有機還元剤100質量部に対する前記金属前駆体液に含まれる金属イオンの含有量が50質量部~400質量部の範囲である。
本開示の金属膜形成用組成物は、既述の本開示の金属膜の製造方法に好適に使用される。
本開示の金属膜形成用組成物に含まれる金属前駆体液及び有機還元剤は、既述の本開示の製造方法において説明した金属前駆体液及び特定還元剤と同じであり、好ましい例も同様である。
<Metal Film Forming Composition>
The metal film-forming composition of the present disclosure comprises a metal precursor liquid containing a reaction product of at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine, and an organic reducing agent, and the content of metal ions contained in the metal precursor liquid per 100 parts by mass of the organic reducing agent is in the range of 50 parts by mass to 400 parts by mass.
The metal film-forming composition of the present disclosure is suitably used in the above-described method for producing a metal film of the present disclosure.
The metal precursor liquid and the organic reducing agent contained in the metal film-forming composition of the present disclosure are the same as the metal precursor liquid and the specific reducing agent described in the production method of the present disclosure above, and preferred examples are also the same.

本開示の金属膜形成用組成物においては、特定還元剤100質量部に対し、金属前駆体液に含まれる金属イオンが50質量部~400質量部の範囲であり、金属膜形成用組成物の金属膜形成性がより良好となるという観点からは、特定還元剤100質量部に対し、金属前駆体液に含まれる金属イオンが100質量部~350質量部の範囲であることが好ましく、特定還元剤100質量部に対し、金属前駆体液に含まれる金属イオンが150質量部~350質量部の範囲であることがより好ましい。 In the metal film forming composition of the present disclosure, the metal ions contained in the metal precursor liquid are in the range of 50 to 400 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent. From the viewpoint of improving the metal film forming properties of the metal film forming composition, it is preferable that the metal ions contained in the metal precursor liquid are in the range of 100 to 350 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent, and it is more preferable that the metal ions contained in the metal precursor liquid are in the range of 150 to 350 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent.

特定還元剤100質量部に対する金属イオンの含有量が50質量部~400質量部であることで、金属錯体に含まれる金属イオンの還元性がより向上し、基材に付着した金属イオンの還元により金属の析出が適切な速度に維持され、基材上に緻密な金属膜が形成されると考えられる。
特定還元剤100質量部に対する金属イオンの含有量が50質量部未満であると、特定金属化合物の還元される速度が低下し、金属膜が効率よく形成されない懸念があり、特定還元剤100質量部に対する金属イオンの含有量が400質量部を超える場合、金属イオンの還元に起因する金属の析出速度がより向上するため、形成された金属膜の再剥離及び基材に付着し得ない金属粒子の析出等が生じる懸念がある。
It is believed that when the content of the metal ion is 50 parts by mass to 400 parts by mass per 100 parts by mass of the specific reducing agent, the reducibility of the metal ion contained in the metal complex is further improved, and the precipitation of the metal is maintained at an appropriate rate due to the reduction of the metal ion attached to the substrate, so that a dense metal film is formed on the substrate.
If the content of metal ions relative to 100 parts by mass of the specific reducing agent is less than 50 parts by mass, the rate at which the specific metal compound is reduced will decrease, raising concerns that the metal film will not be formed efficiently. If the content of metal ions relative to 100 parts by mass of the specific reducing agent exceeds 400 parts by mass, the rate at which the metal is precipitated due to the reduction of the metal ions will increase further, raising concerns that the formed metal film will be peeled off and that metal particles will be precipitated that cannot adhere to the substrate.

金属膜形成用組成物における金属イオンの含有量は、例えば、「錯体化学の基礎 ウェルナー錯体と有機金属錯体」(KS化学専門書:講談社、1989年)に記載の方法で測定することができる。
金属膜形成用組成物における特定還元剤の含有量は、例えば、以下の方法により測定することができる。
まず、金属膜形成用組成物を乾燥させて粉末を作製する。得られた粉末を、熱重量示差熱分析装置(Thermogravimeter-Differential Thermal Analyzer:TG-DTA)を用いて分析することで、特定還元剤の含有量を測定することができる。
本開示においては、熱重量示差熱分析装置として、マックサイエンス社製、TG-DTA2000S(商品名)を用い、100ml(ミリリットル)/minの空気を通気しながら、10℃/minの昇温速度で測定した値を採用している。
The content of metal ions in the metal film-forming composition can be measured, for example, by the method described in "Basics of Coordination Chemistry: Werner Complexes and Organometallic Complexes" (KS Chemistry Specialist Book: Kodansha, 1989).
The content of the specific reducing agent in the metal film-forming composition can be measured, for example, by the following method.
First, the metal film-forming composition is dried to prepare a powder. The obtained powder is analyzed using a thermogravimeter-differential thermal analyzer (TG-DTA) to measure the content of the specific reducing agent.
In the present disclosure, the thermogravimetric differential thermal analyzer used is a TG-DTA2000S (product name) manufactured by Mac Science, Inc., and the values used are those measured at a temperature increase rate of 10° C./min while ventilating 100 ml (milliliters)/min of air.

本開示の金属膜形成用組成物の常温(25℃)におけるpHは6~8が好ましく、pH7.5近傍の中性域がより好ましい。
金属膜形成用組成物のpHは、公知のpHメーターにて測定することができる。
The pH of the metal film-forming composition of the present disclosure at room temperature (25° C.) is preferably 6 to 8, and more preferably a neutral range near pH 7.5.
The pH of the metal film-forming composition can be measured with a known pH meter.

本開示の金属膜形成用組成物は、有機成分である特定還元剤を含み、金属成分としては目的とする金属膜の形成に寄与する金属イオンのみを含み、他の金属成分、例えば、置換メッキに使用される還元性の金属、無電解めっきに使用される触媒などを含む必要がない。このため、本開示の金属膜形成用組成物により形成された金属膜は、触媒等を含まず、高純度であり、緻密な金属膜となる。 The metal film forming composition of the present disclosure contains a specific reducing agent, which is an organic component, and contains only metal ions as metal components that contribute to the formation of the desired metal film, and does not need to contain other metal components, such as reducing metals used in displacement plating or catalysts used in electroless plating. Therefore, the metal film formed by the metal film forming composition of the present disclosure does not contain catalysts, etc., and is a high-purity, dense metal film.

本開示の金属膜形成用組成物は、任意の基材に接触させることにより、100℃以上の加熱処理を必要とせず、基材上に金属膜を形成することができるため、例えば、耐熱性の低い基材、平板状ではない成形体としての基材に対しても、任意の位置に電気伝導性を有する金属膜を形成することができる。また、金属膜形成用組成物の処方、基材と金属膜形成用組成物との接触時間、接触させる回数などを制御することで、任意の厚みの金属膜を形成することができるため、その応用範囲は広い。 The metal film-forming composition of the present disclosure can be brought into contact with any substrate to form a metal film on the substrate without the need for heat treatment at 100°C or higher, and therefore can form an electrically conductive metal film at any position, even on substrates with low heat resistance or substrates that are not flat molded bodies. In addition, by controlling the formulation of the metal film-forming composition, the contact time between the substrate and the metal film-forming composition, the number of contacts, etc., a metal film of any thickness can be formed, and therefore the range of applications is wide.

<金属膜積層体>
本開示の金属膜積層体は、非導電性基材、及び、前記非導電性基材上に、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種との反応生成物を含む金属前駆体液、並びにアスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種の有機還元剤を含み、前記有機還元剤100質量部に対する前記金属前駆体液に含まれる金属イオンの含有量が50質量部~400質量部の範囲である金属膜形成用組成物の硬化物である金属膜を有する金属膜積層体である。
本開示の金属膜積層体は、既述の本開示の製造方法により得ることができる。
<Metal Film Laminate>
The metal film laminate of the present disclosure is a metal film laminate having, on the non-conductive substrate, a metal film which is a cured product of a metal film-forming composition which comprises a metal precursor liquid containing a reaction product of at least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts with at least one selected from ammonia and an amine, and at least one organic reducing agent selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, formic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, wherein the content of metal ions contained in the metal precursor liquid per 100 parts by mass of the organic reducing agent is in the range of 50 parts by mass to 400 parts by mass.
The metal film laminate of the present disclosure can be obtained by the manufacturing method of the present disclosure described above.

非導電性基材上における金属膜は、特定金属化合物と異なる金属の含有量がX線回折による分析で検出限界以下である金属膜であることが好ましい。
金属膜の厚みには特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。金属膜の厚みは、10nm以上とすることができる。上限には特に制限はなく、必要に応じて、例えば、3μm以上、好ましくは5μm以上の膜を有してもよい。なお、製造適性の観点から、膜厚は10μm以下とすることができる。
例えば、既述の本開示の製造方法を適用して金属膜積層体を得る場合には、基材上に本開示の金属膜形成用組成物を適用し、乾燥する工程を複数回くり返すことで、より厚みの大きい金属膜を簡易に形成することができる。
The metal film on the non-conductive substrate is preferably a metal film in which the content of a metal other than the specific metal compound is below the detection limit in analysis by X-ray diffraction.
There is no particular limit to the thickness of the metal film, and it can be appropriately selected according to the purpose. The thickness of the metal film can be 10 nm or more. There is no particular limit to the upper limit, and as necessary, for example, the film may have a thickness of 3 μm or more, preferably 5 μm or more. From the viewpoint of manufacturability, the film thickness can be 10 μm or less.
For example, when obtaining a metal film laminate by applying the manufacturing method of the present disclosure described above, a metal film having a larger thickness can be easily formed by applying the metal film-forming composition of the present disclosure onto a substrate and repeating the drying process multiple times.

金属膜積層体における金属膜の厚みとしては、例えば、基材上に金属膜を有する電気伝導性の機能を有する金属膜積層体である場合には、金属膜の厚みは、20nm以上が好ましく、50nm以上がより好ましい。金属膜を配線として用いる場合には、金属膜の厚みは、3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。電気伝導性の金属膜積層体における金属膜の上限には特に制限はない。金属膜の厚みは、生産性の観点から、例えば、10μm以下とすることができる。
金属膜として、銅膜、銀膜などを有する金属膜積層体を抗菌素材とする場合には、金属膜の厚みは、抗菌効果と使用性とのバランスが良好であるという観点から、1μm~5μmが好ましく、2μm~4μmがより好ましい。
金属膜積層体における非導電性基材及び金属膜の厚みは、既述の方法により測定することができる。
The thickness of the metal film in the metal film laminate is preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more, for example, when the metal film laminate has an electrically conductive function and has a metal film on a substrate. When the metal film is used as wiring, the thickness of the metal film is preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more. There is no particular limit to the upper limit of the metal film in the electrically conductive metal film laminate. The thickness of the metal film can be, for example, 10 μm or less from the viewpoint of productivity.
When a metal film laminate having a copper film, a silver film or the like as the metal film is used as the antibacterial material, the thickness of the metal film is preferably 1 μm to 5 μm, and more preferably 2 μm to 4 μm, from the viewpoint of a good balance between antibacterial effect and usability.
The thicknesses of the non-conductive substrate and the metal film in the metal film laminate can be measured by the method already described.

非導電性基材には特に制限はなく、ガラス基材、セラミック基材、熱可塑性樹脂基材、熱硬化性樹脂基材などから任意に選択することができる。
本開示の金属膜積層体における金属膜は、前記本開示の金属膜形成用組成物の硬化物であり、基材に金属膜形成用組成物を接触させ、乾燥させることにより、加熱を必要とせず形成される金属膜である。
従って、本開示の金属膜積層体は、荷重たわみ温度及び連続耐熱温度の少なくとも一方が150℃未満である樹脂を含む基材上に、緻密な金属膜を有する積層体の態様をとることもできる。
There are no particular limitations on the non-conductive substrate, and it can be arbitrarily selected from glass substrates, ceramic substrates, thermoplastic resin substrates, thermosetting resin substrates, and the like.
The metal film in the metal film laminate of the present disclosure is a cured product of the metal film-forming composition of the present disclosure, and is a metal film that is formed by contacting the metal film-forming composition with a substrate and drying it, without the need for heating.
Therefore, the metal film laminate of the present disclosure can also take the form of a laminate having a dense metal film on a substrate containing a resin having at least one of a deflection temperature under load and a continuous heat resistance temperature of less than 150°C.

非導電性基材として用い得る樹脂としては、例えば、四フッ化エチレンなどのフッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、高密度ポリエチレンなどの耐熱性が良好な樹脂が挙げられる。
さらに、既述の本開示の製造方法の項において例示したように、荷重たわみ温度及び連続耐熱温度の少なくとも一方が150℃未満、さらに、100℃未満である熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂などの有機基材も非導電性基材として用いることができる。
荷重たわみ温度及び連続耐熱温度の少なくとも一方が150℃未満である熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂は、既述の本開示の製造方法の項において例示した樹脂が同様に挙げられ、好ましい例も同様である。
Examples of resins that can be used as the non-conductive substrate include resins with good heat resistance, such as fluororesins such as tetrafluoroethylene, polyethylene terephthalate, and high density polyethylene.
Furthermore, as exemplified in the section on the manufacturing method of the present disclosure, an organic substrate such as a thermoplastic resin or a thermosetting resin having at least one of a deflection temperature under load and a continuous heat resistance temperature of less than 150° C., and further less than 100° C., can also be used as the non-conductive substrate.
Examples of the thermoplastic resin and the thermosetting resin having at least one of the deflection temperature under load and the continuous heat resistance temperature of less than 150° C. include the resins exemplified in the section on the manufacturing method of the present disclosure described above, and preferred examples are also the same.

なお、融点又は軟化点が150℃未満である熱可塑性樹脂は、成型性が良好であり、公知の方法により、任意の形状の有機基材の成形体を容易に得ることができる。そして、得られた熱可塑性樹脂の成形体を有機基材として、本開示の金属膜積層体とすることで、任意の形状の、基材と金属膜とを有する金属膜積層体を容易に得ることができる。
また、上述のウレタンフォームの如き、比較的耐熱温度が低い有機基材を有する金属膜積層体を提供することも可能である。
Thermoplastic resins having a melting point or softening point of less than 150° C. have good moldability, and a molded body of an organic substrate having any shape can be easily obtained by a known method. By forming the obtained molded body of the thermoplastic resin as the organic substrate into the metal film laminate of the present disclosure, a metal film laminate having a substrate and a metal film having any shape can be easily obtained.
It is also possible to provide a metal film laminate having an organic substrate having a relatively low heat resistance, such as the above-mentioned urethane foam.

本開示の金属膜積層体における金属膜は、基材との密着性が良好である。例えば、後述の実施例1に記載の方法と同様の製造方法により、ガラス基材上に厚さ5μmの銅膜を有する金属膜積層体を得て、JIS H 8504(1999年) 引きはがし試験方法にて、基材と金属膜との剥離試験を行った場合でも、剥離、膨れ等が認められない、密着性が良好な膜を有する金属膜積層体となることが確認されている。
本開示の金属膜積層体は、平板状のみならず、曲面を有する基材、多孔質基材など、種々の形状の非導電性基材と金属膜とを有する金属膜積層体とすることができ、その応用範囲は広い。
The metal film in the metal film laminate of the present disclosure has good adhesion to the substrate.For example, by using the same manufacturing method as that described in Example 1 below, a metal film laminate having a copper film with a thickness of 5 μm on a glass substrate is obtained, and even when a peel test between the substrate and the metal film is performed using the JIS H 8504 (1999) peel test method, it is confirmed that the metal film laminate has a film with good adhesion and does not show peeling or swelling.
The metal film laminate of the present disclosure can be a metal film laminate having a metal film and a non-conductive substrate of various shapes, such as not only a flat plate-like shape but also a substrate having a curved surface or a porous substrate, and has a wide range of applications.

以下、本開示の製造方法、本開示の製造方法に用いられる金属膜形成用組成物、及び本開示の製造方法により得られる金属膜積層体を、実施例を挙げて具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に制限されず、その主旨を超えない限りにおいて種々の変型例にて実施することができる。 The manufacturing method of the present disclosure, the metal film forming composition used in the manufacturing method of the present disclosure, and the metal film laminate obtained by the manufacturing method of the present disclosure will be specifically described below with reference to examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples, and can be practiced in various modified examples as long as it does not deviate from the gist of the disclosure.

〔実施例1〕
(1.銅錯体水溶液の調製)
純水25gに、金属塩であるギ酸銅四水和物2.54gと25質量%アンモニア水4.56gとを加え、室温にて、500rpmの条件で1時間撹拌し、金属前駆体液を得た。得られた金属前駆体の溶液は、目視による観察で深青色を呈していた。(工程I)
Example 1
(1. Preparation of an aqueous solution of copper complex)
2.54 g of copper formate tetrahydrate, which is a metal salt, and 4.56 g of 25% by mass ammonia water were added to 25 g of pure water, and the mixture was stirred at room temperature at 500 rpm for 1 hour to obtain a metal precursor liquid. The obtained metal precursor solution was deep blue when visually observed. (Step I)

(2.アスコルビン酸水溶液の調製)
純水72gと、有機還元剤としてのアスコルビン酸18gとを混合し、液温40℃にて10分間撹拌し、無色透明のアスコルビン酸水溶液を得た。
(2. Preparation of Aqueous Ascorbic Acid Solution)
72 g of pure water and 18 g of ascorbic acid as an organic reducing agent were mixed and stirred at a liquid temperature of 40° C. for 10 minutes to obtain a colorless and transparent aqueous solution of ascorbic acid.

(3.金属膜形成用組成物の調製)
(1.)で得た金属前駆体液と、(2.)で得たアスコルビン酸水溶液とを、アスコルビン酸100質量部に対し、金属前駆体の溶液中の銅の含有量が300質量部となる比率で混合し、室温にて20分間撹拌して金属膜形成用組成物を得た。(工程II)
(1.)で得た金属前駆体液と、(2.)で得たアスコルビン酸水溶液とを、混合した直後は、混合液は深緑色を呈していたが、混合を継続したところ、20分後には、得られた金属膜形成用組成物は黄色に変化した。
実施例1で得た金属膜形成用組成物のpHをpH計(PICCOLO+、HANNA Instruments社製)を用いて測定したところ、25℃における金属膜形成用組成物のpHは7.5であった。
また、既述の方法で金属膜形成用組成物に含まれる金属(銅)イオンの量及び有機還元剤であるアスコルビン酸の量を測定したところ、アスコルビン酸100質量部に対する銅イオンの含有量は300質量部であった。
(3. Preparation of Metal Film-Forming Composition)
The metal precursor liquid obtained in (1) and the ascorbic acid aqueous solution obtained in (2) were mixed in a ratio of 100 parts by mass of ascorbic acid to 300 parts by mass of copper in the metal precursor solution, and the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes to obtain a composition for forming a metal film. (Step II)
Immediately after mixing the metal precursor liquid obtained in (1.) and the aqueous ascorbic acid solution obtained in (2.), the mixture was deep green in color. However, when mixing was continued, after 20 minutes the obtained composition for forming a metal film changed to yellow.
The pH of the metal film-forming composition obtained in Example 1 was measured using a pH meter (PICCOLO+, manufactured by HANNA Instruments), and the pH of the metal film-forming composition at 25° C. was 7.5.
In addition, when the amount of metal (copper) ions and the amount of ascorbic acid, which is an organic reducing agent, contained in the composition for forming a metal film were measured using the method described above, the content of copper ions per 100 parts by mass of ascorbic acid was found to be 300 parts by mass.

(4.金属膜形成用組成物の基材への付与)
ポリスチレン製プラスチックシャーレ(直径90mm、深さ15mm)に、十分に洗浄した石英ガラス板(長さ:20mm×幅:20mm×厚さ:1.5mm)を4枚配置した。
プラスチックシャーレに、工程IIで得た金属膜形成用組成物を30g注入し、石英ガラス板を金属膜形成用組成物に浸漬し、室温にて、3日間静置した。
3日後に石英ガラス板をプラスチックシャーレから取り出し、純水で5回洗浄した後、室温にて乾燥させ、実施例1の製造方法により、石英ガラス板の面上に銅膜が形成された石英ガラス板(以下、積層体1と称する)を得た。(工程III)
(4. Application of metal film-forming composition to substrate)
Four thoroughly cleaned quartz glass plates (length: 20 mm x width: 20 mm x thickness: 1.5 mm) were placed in a polystyrene plastic petri dish (diameter 90 mm, depth 15 mm).
30 g of the composition for forming a metal film obtained in step II was poured into a plastic petri dish, and a quartz glass plate was immersed in the composition for forming a metal film and allowed to stand at room temperature for 3 days.
After three days, the quartz glass plate was removed from the plastic petri dish, washed five times with pure water, and then dried at room temperature to obtain a quartz glass plate (hereinafter referred to as laminate 1) having a copper film formed on the surface of the quartz glass plate by the manufacturing method of Example 1. (Step III)

〔実施例2〕
実施例1で得た積層体1(銅膜が形成された石英ガラス板)をプラスチックシャーレに入れ、実施例1の工程IIと同様にして得た金属膜形成用組成物を30g注入し、積層体1を金属膜形成用組成物に浸漬し、室温にて、3日間静置した。
3日後に、積層体1をプラスチックシャーレから取り出し、純水で5回洗浄した後、室温にて乾燥させ、実施例2の製造方法により、実施例1で得た積層体1における銅膜の面上にさらに銅膜が形成された積層体2を得た。
Example 2
The laminate 1 (quartz glass plate on which a copper film was formed) obtained in Example 1 was placed in a plastic petri dish, and 30 g of the metal film-forming composition obtained in the same manner as in step II of Example 1 was poured into it. The laminate 1 was immersed in the metal film-forming composition and allowed to stand at room temperature for 3 days.
After three days, the laminate 1 was removed from the plastic dish, washed five times with pure water, and then dried at room temperature. By the manufacturing method of Example 2, a laminate 2 was obtained in which an additional copper film was formed on the surface of the copper film in the laminate 1 obtained in Example 1.

〔銅膜の評価〕
(1.成分分析)
実施例1及び実施例2で得られた銅膜に対し、X線回折(XRD)をSMART Lab装置(RIGAKU社)を用い、入射角0.3°の平行ビーム光学系で、2θが10°~80°まで0.05°ステップで、固定時間5°/分ずつ強度を測ることで、測定した。
得られたXRDのパターンを図2に示す。図2に明らかなように、実施例1及び実施例2で得た膜は、いずれも銅の単一相であることが確認された。また、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを2回繰り返した実施例2では、実施例1に比較してパターン強度が高く、より緻密な銅膜が形成されていると推定される。
[Evaluation of copper film]
(1. Component Analysis)
X-ray diffraction (XRD) was measured for the copper films obtained in Examples 1 and 2 using a SMART Lab device (RIGAKU Corporation) with a parallel beam optical system having an incident angle of 0.3°, by measuring the intensity at a fixed time of 5°/min from 2θ of 10° to 80° in 0.05° steps.
The obtained XRD pattern is shown in Figure 2. As is clear from Figure 2, it was confirmed that the films obtained in Examples 1 and 2 were both single-phase copper. Moreover, in Example 2, in which the application of the metal film-forming composition and drying were repeated twice, it is presumed that a denser copper film with higher pattern strength was formed compared to Example 1.

(2.銅膜の膜厚)
銅膜が形成された石英ガラス板を、面方向に垂直に切断し、切断面を走査型電子顕微鏡(FE-SEM:JSM-6701F:商品名、日本電子(株))を用いて、倍率5000倍で撮影し、FE-SEM像を得た。図3(A)は、実施例1で得た積層体1における銅膜の断面のFE-SEM像であり、図3(B)は、実施例2で得た積層体2における銅膜の断面のFE-SEM像である。
図3の断面FE-SEM像から、それぞれ3箇所の銅膜の膜厚を測定し、算術平均して銅膜の平均膜厚を得た。
その結果、実施例1により得た銅膜の平均膜厚は、4.29μmであり、実施例2により得た銅膜の平均膜厚は、9.64μmであった。
(2. Copper Film Thickness)
The quartz glass plate on which the copper film was formed was cut perpendicularly to the surface direction, and the cut surface was photographed at a magnification of 5000 times using a scanning electron microscope (FE-SEM: JSM-6701F: product name, JEOL Ltd.) to obtain an FE-SEM image. Fig. 3(A) is an FE-SEM image of the cross section of the copper film in the laminate 1 obtained in Example 1, and Fig. 3(B) is an FE-SEM image of the cross section of the copper film in the laminate 2 obtained in Example 2.
From the cross-sectional FE-SEM images of FIG. 3, the thickness of the copper film was measured at three points, and the average thickness of the copper film was obtained by arithmetically averaging.
As a result, the average thickness of the copper film obtained in Example 1 was 4.29 μm, and the average thickness of the copper film obtained in Example 2 was 9.64 μm.

(3.銅膜の外観評価)
銅膜が形成された石英ガラス板である積層体1及び積層体2に対し、銅膜が形成された面方向から、膜厚測定用のFE-SEM像を同じ条件で撮影し、FE-SEM像を得た。図4(A)は、実施例1で得た積層体1の銅膜形成面のFE-SEM像であり、図4(B)は、実施例2で得た積層体2の銅膜形成面のFE-SEM像である。
図4のFE-SEM像を観察し、視野角内の無作為に選択した銅ナノ粒子の直径を3個測定し、算術平均して銅ナノ粒子の平均粒子径とした。なお、銅ナノ粒子は、最長径を粒子の直径とした。
その結果、実施例1により得た銅膜における銅ナノ粒子の平均粒子径は、3.5μmであり、実施例2により得た銅膜における銅ナノ粒子の平均粒子径は1.8μmであった。
(3. Appearance Evaluation of Copper Film)
For laminate 1 and laminate 2, which are quartz glass plates on which a copper film is formed, FE-SEM images for film thickness measurement were taken under the same conditions from the surface direction on which the copper film was formed, to obtain FE-SEM images. Fig. 4(A) is an FE-SEM image of the copper film-formed surface of laminate 1 obtained in Example 1, and Fig. 4(B) is an FE-SEM image of the copper film-formed surface of laminate 2 obtained in Example 2.
The FE-SEM image in Figure 4 was observed, and the diameters of three copper nanoparticles randomly selected within the viewing angle were measured, and the arithmetic average was taken as the average particle diameter of the copper nanoparticles. Note that the longest diameter of the copper nanoparticles was taken as the particle diameter.
As a result, the average particle size of the copper nanoparticles in the copper film obtained in Example 1 was 3.5 μm, and the average particle size of the copper nanoparticles in the copper film obtained in Example 2 was 1.8 μm.

(4.電気伝導率評価)
得られた積層体1及び積層体2における銅膜について、以下の方法で電気伝導性を測定した。銅膜の電気抵抗は、四探針法によって5点計測し、測定値の最大値と最小値を除いた3点で平均値を算出して得た値を銅膜の電気抵抗値(以下、「抵抗値」と称することがある。)とした。抵抗値が低いほど、電気伝導性が良好であると評価する。
測定は、デジタルマルチメーター:岩崎通信機(株)〔旧岩通計測(株)〕、VOAC7512及びKEITHLEY、Model2010 Multimeterを用いて行なった。
その結果、実施例1により得た積層体1における銅膜の電気伝導率は、5.3×10-4Ωcmであり、実施例2により得た積層体2における銅膜の電気伝導率は、1.8×10-4Ωcmであった。このことから、得られた銅膜は、いずれも薄膜でありながら、実用上十分な電気伝導性を示した。
(4. Electrical Conductivity Evaluation)
The electrical conductivity of the copper films in the obtained laminates 1 and 2 was measured by the following method. The electrical resistance of the copper film was measured at five points by the four-probe method, and the average value of the three points excluding the maximum and minimum values of the measured values was calculated to be the electrical resistance value of the copper film (hereinafter, sometimes referred to as "resistance value"). The lower the resistance value, the better the electrical conductivity is evaluated to be.
The measurements were performed using a digital multimeter: Iwasaki Electric Co., Ltd. (formerly Iwatsu Measurement Co., Ltd.), VOAC7512, and KEITHLEY, Model 2010 Multimeter.
As a result, the electrical conductivity of the copper film in the laminate 1 obtained in Example 1 was 5.3×10 −4 Ωcm, and the electrical conductivity of the copper film in the laminate 2 obtained in Example 2 was 1.8×10 −4 Ωcm. From this, both of the obtained copper films showed sufficient electrical conductivity for practical use, despite being thin.

図3の断面FE-SEM像、図4の銅膜形成面のFE-SEM像及び電気伝導率の評価より、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを2回繰り返した実施例2で得た積層体2は、実施例1で得た積層体1に比較して、形成された銅膜は、より厚みが増し、銅膜を形成する銅ナノ粒子のサイズがより小さくなり、電気伝導性がより向上したことが確認された。
これは、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを複数回繰り返すことで、既に形成された金属膜に金属前駆体が接触して、金属膜における金属微粒子間に金属前駆体が付着し、金属微粒子が成長することで、金属の析出が速やかに行われ、金属膜がより緻密になり、電気伝導性がより良好になったためと考えられる。
From the cross-sectional FE-SEM image of FIG. 3, the FE-SEM image of the copper film-formed surface of FIG. 4, and the evaluation of electrical conductivity, it was confirmed that, in the laminate 2 obtained in Example 2 in which the application of the metal film-forming composition and drying were repeated twice, the formed copper film was thicker, the size of the copper nanoparticles forming the copper film was smaller, and the electrical conductivity was improved, compared to the laminate 1 obtained in Example 1.
This is believed to be because by repeatedly applying the metal film-forming composition and drying it multiple times, the metal precursor comes into contact with the already formed metal film, adheres to between the metal particles in the metal film, and the metal particles grow, resulting in rapid precipitation of the metal, making the metal film denser, and improving the electrical conductivity.

〔実施例3〕
(1.ガラス管の洗浄)
実施例1で得た金属膜形成用組成物を用いて、片端封止ガラス管(直径:12.75mm、高さ100mm)の内面に、以下の手順により銅膜を形成した。
まず、500ml(ミリリットル)のビーカーに立てた状態で片端封止ガラス管を入れ、前記ガラス管内に洗浄剤としてクリーンエース(アズワン(株))を満たした。ビーカーに水を入れ、60分間超音波照射した(照射条件:70W、42kHz)。その後、洗浄剤を排出し、ガラス管内を10回純水で洗浄した。
その後、カラス管内及びビーカー内を純水で満たし、60分間超音波照射した。以上の処理を行った後、70℃の乾燥器中で60分間乾燥させて銅膜形成用の片端封止ガラス管を得た。
Example 3
(1. Cleaning of glass tubes)
Using the metal film-forming composition obtained in Example 1, a copper film was formed on the inner surface of a glass tube (diameter: 12.75 mm, height: 100 mm) sealed at one end by the following procedure.
First, a glass tube with one end sealed was placed upright in a 500 ml (milliliter) beaker, and the glass tube was filled with Clean Ace (AS ONE Corporation) as a cleaning agent. Water was poured into the beaker, and ultrasonic waves were irradiated for 60 minutes (irradiation conditions: 70 W, 42 kHz). After that, the cleaning agent was discharged, and the inside of the glass tube was washed with pure water 10 times.
After that, the glass tube and the beaker were filled with pure water and ultrasonic waves were applied for 60 minutes. After the above treatment, the glass tube was dried for 60 minutes in a dryer at 70° C. to obtain a glass tube with one end sealed for forming a copper film.

(2.金属膜形成用組成物のガラス管(基材)への付与)
実施例1で得た金属膜形成用組成物を、洗浄し、乾燥した前記片端封止ガラス管に12g注入してガラス管内に貯留し、ガラス管を立てた状態で、ガラス管の開口部をパラフィルムで被覆し、室温にて3日間静置した。静置3日後に金属膜形成用組成物を排出し、室温にて24時間自然乾燥した。
目視による観察では、ガラス管の内面に金属光沢を有する銅膜が形成されていることが確認された。
図5は、片端封止ガラス管内に実施例3の製造方法により形成された銅膜、及び銅膜の内部抵抗を測定するために銅膜に取り付けられた測定端子を示す概略断面図である。
図5に示すように、実施例3の製造方法により、片端封止ガラス管30の内部に銅膜32が形成された。形成された銅膜32の内部抵抗の測定は、図5に示すように、銅膜32が内部に形成された片端封止ガラス管30の開口部近傍の2点に、抵抗値測定器(図示せず)に連結する一対の導線36の先端に位置する一対の測定端子34を当てて、抵抗値測定器により行った。その結果、形成された銅膜の内部抵抗値は3kΩ~20kΩであり、電気伝導性を有する銅膜が形成されていることがわかった。
(2. Application of Metal Film-Forming Composition to Glass Tube (Substrate))
The composition for forming a metal film obtained in Example 1 was poured into the washed and dried glass tube with one end sealed, and 12 g of the composition for forming a metal film was stored in the glass tube, and the opening of the glass tube was covered with parafilm in an upright state and allowed to stand at room temperature for 3 days. After being allowed to stand for 3 days, the composition for forming a metal film was discharged and naturally dried at room temperature for 24 hours.
Visual observation confirmed that a copper film having a metallic luster was formed on the inner surface of the glass tube.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a copper film formed in a one-end sealed glass tube by the manufacturing method of Example 3, and a measurement terminal attached to the copper film for measuring the internal resistance of the copper film.
As shown in Fig. 5, a copper film 32 was formed inside a glass tube 30 sealed at one end by the manufacturing method of Example 3. The internal resistance of the formed copper film 32 was measured by a resistance meter by applying a pair of measuring terminals 34 located at the tips of a pair of conductors 36 connected to a resistance meter (not shown) to two points near the opening of the glass tube 30 sealed at one end with the copper film 32 formed therein, as shown in Fig. 5. As a result, the internal resistance of the formed copper film was 3 kΩ to 20 kΩ, and it was found that a copper film having electrical conductivity was formed.

(3.金属膜形成用組成物のガラス管(基材)への再付与)
上記で得られた内面に銅膜が形成された片端封止ガラス管に、新たに実施例1で得た金属膜形成用組成物を12g注入してガラス管内に貯留した。ガラス管の開口部をパラフィルムで被覆し、室温にて3日間静置した。静置3日後に金属膜形成用組成物を排出し、室温にて24時間自然乾燥した。
その結果、金属膜形成用組成物を再付与して形成された銅膜は、金属膜形成用組成物を1回のみ付与した後に形成された銅膜よりも、銅膜の金属光沢が増していた。
図5に示す方法にて、既述の方法と同様にして、ガラス管の内部に形成された銅膜の抵抗値を測定した。測定により得た銅膜の内部抵抗値は、0.3Ω~1kΩであり、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを2回行うことで、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを1回のみ行って形成した銅膜よりも、電気伝導性がより向上した銅膜が形成されることが確認された。
(3. Reapplication of the metal film-forming composition to the glass tube (substrate))
Into the glass tube with one end sealed and a copper film formed on the inner surface, 12 g of the composition for forming a metal film obtained in Example 1 was poured and stored in the glass tube. The opening of the glass tube was covered with parafilm and allowed to stand at room temperature for 3 days. After being left standing for 3 days, the composition for forming a metal film was discharged and naturally dried at room temperature for 24 hours.
As a result, the copper film formed by applying the metal film-forming composition again had a higher metallic luster than the copper film formed after applying the metal film-forming composition only once.
The resistance value of the copper film formed inside the glass tube was measured in the same manner as described above, using the method shown in Fig. 5. The internal resistance value of the copper film obtained by the measurement was 0.3Ω to 1 kΩ, and it was confirmed that by applying the metal film-forming composition and drying it twice, a copper film with improved electrical conductivity was formed compared to a copper film formed by applying the metal film-forming composition and drying it only once.

実施例1~実施例3で製造された銅膜の評価結果より、基材に金属膜形成用組成物を付与し、乾燥させるのみで、基材上に簡易に電気伝導性を有する銅膜が形成されることが確認された。
また、基材への金属膜形成用組成物の付与と、乾燥とを2回行うことにより、1回のみ行った場合に比較し、より緻密で、膜厚がより厚く、電気伝導性がより良好な銅膜を形成し得ることがわかる。
From the evaluation results of the copper films produced in Examples 1 to 3, it was confirmed that a copper film having electrical conductivity can be easily formed on a substrate by simply applying a metal film-forming composition to the substrate and drying it.
It is also clear that by applying the metal film-forming composition to the substrate and drying it twice, a copper film can be formed that is denser, has a thicker film thickness, and has better electrical conductivity than when this is done only once.

〔実施例4〕
(1.電解液Aの調製)
500mL(ミリリットル)の三角フラスコに、300gの水を入れ、撹拌しながら、HEDTA(9.174g:31.39mmol)、及びアンモニア(4.773g:78.48mmol)をこの順に加えて、常温(25℃)にて1時間撹拌を継続し、電解液Aを得た。
得られた電解液Aは、目視で観察したところ、透明な均一溶液であった。
Example 4
(1. Preparation of Electrolyte A)
A 500 mL (milliliter) Erlenmeyer flask was charged with 300 g of water, and while stirring, H 4 EDTA (9.174 g: 31.39 mmol) and ammonia (4.773 g: 78.48 mmol) were added in that order. Stirring was continued at room temperature (25° C.) for 1 hour to obtain electrolyte solution A.
When the obtained electrolyte solution A was visually observed, it was found to be a transparent homogeneous solution.

(2.金属前駆体の溶液の調製)
図1に示す如き、一対の電解液槽16、18として、2つの石英製のセル(幅:100mm×長さ:100mm×深さ:60mm)を準備した。一対の電解液槽16、18は、セルロース製の透析用フィルタ((株)日本メデカルサイエンス製、ヴィスキングチューブ)12を備えた流路で連結されている。
その後、電解液槽16、18のそれぞれに、前記で得た電解液A(電解液20)を150gずつ貯留した。
次に、貯留された電解液Aに接するように、一対の電解液槽16、18のそれぞれに、電極22、24を配置した。
電極22及び電極24として、銅板(長さ:900mm×幅:37mm×厚さ:0.3mm)を用いた。
電極22と電極24とを、直流電源26に接続し、電圧を、0Vを超え18Vまで印加し2Aの電流を供給した。電源としては、直流安定化電源(PMC18-2(商品名)、菊水電子工業(株))を用いた。
電圧を印加することにより、陽極としての電極22が配置された電解液槽16では、電極22である銅板から溶出した銅イオンに起因して、電解液が青色に変色し、銅錯体を含む金属前駆体液が得られたことが確認された(工程I)。
他方、陰極としての電極(銅板)24が配置された側の電解液槽18では、電解液の変色は認められなかった。また、陰極としての電極24から気体が発生することが確認された。気体を収集して確認したところ、水素ガスであることがわかった。
2. Preparation of Metal Precursor Solutions
As shown in Fig. 1, two quartz cells (width: 100 mm x length: 100 mm x depth: 60 mm) were prepared as a pair of electrolyte tanks 16 and 18. The pair of electrolyte tanks 16 and 18 were connected by a flow path equipped with a cellulose dialysis filter (Visking Tube, manufactured by Nippon Medical Science Co., Ltd.) 12.
Thereafter, 150 g of the electrolyte A (electrolyte 20) obtained above was stored in each of the electrolyte tanks 16 and 18.
Next, electrodes 22, 24 were placed in the pair of electrolyte tanks 16, 18, respectively, so as to be in contact with the stored electrolyte A.
The electrodes 22 and 24 were made of copper plates (length: 900 mm x width: 37 mm x thickness: 0.3 mm).
The electrodes 22 and 24 were connected to a DC power source 26, and a voltage exceeding 0 V and up to 18 V was applied to supply a current of 2 A. As the power source, a DC stabilized power source (PMC18-2 (product name), Kikusui Electronics Co., Ltd.) was used.
By applying a voltage, in the electrolyte tank 16 in which the electrode 22 serving as an anode was placed, the electrolyte turned blue due to copper ions eluted from the copper plate serving as the electrode 22, and it was confirmed that a metal precursor liquid containing a copper complex was obtained (Step I).
On the other hand, no discoloration of the electrolyte was observed in the electrolyte tank 18 on the side where the electrode (copper plate) 24 serving as the cathode was placed. Also, it was confirmed that gas was generated from the electrode 24 serving as the cathode. When the gas was collected and examined, it was found to be hydrogen gas.

(3.金属膜形成用組成物の調製)
工程Iで得た金属前駆体液と、実施例1で調製したアスコルビン酸の15質量%水溶液とを、アスコルビン酸100質量部に対し、金属前駆体の溶液中の銅の含有量が300質量部となる比率で混合し、室温にて20分間撹拌して金属膜形成用組成物を得た。(工程II)
金属前駆体液と、実施例1で得たアスコルビン酸水溶液とを、混合した直後は、混合液は深緑色を呈していたが、混合を継続したところ、20分後には、得られた金属膜形成用組成物は黄色に変化した。
(3. Preparation of Metal Film-Forming Composition)
The metal precursor liquid obtained in step I and the 15 mass% aqueous solution of ascorbic acid prepared in Example 1 were mixed in a ratio such that the copper content in the metal precursor solution was 300 mass parts per 100 mass parts of ascorbic acid, and the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes to obtain a composition for forming a metal film. (Step II)
Immediately after mixing the metal precursor liquid and the aqueous ascorbic acid solution obtained in Example 1, the mixed liquid was deep green in color. However, when mixing was continued, after 20 minutes the obtained composition for forming a metal film changed to yellow.

(4.金属膜の形成)
ポリスチレン製プラスチックシャーレ(直径90mm、深さ15mm)に、十分に洗浄した石英ガラス板(長さ:20mm×幅:20mm×厚さ:1.5mm)を4枚配置した。
プラスチックシャーレに、上記実施例4の工程IIで得た金属膜形成用組成物を30g注入し、石英ガラス板を金属膜形成用組成物に浸漬し、室温にて、3日間静置した。
3日後に石英ガラス板をプラスチックシャーレから取り出し、純水で5回洗浄した後、室温にて乾燥させ、実施例4の製造方法により、石英ガラス板の面上に銅膜が形成された石英ガラス板を得た。(工程III)
(4. Formation of Metal Film)
Four thoroughly cleaned quartz glass plates (length: 20 mm x width: 20 mm x thickness: 1.5 mm) were placed in a polystyrene plastic petri dish (diameter 90 mm, depth 15 mm).
30 g of the metal film-forming composition obtained in step II of Example 4 was poured into a plastic petri dish, and a quartz glass plate was immersed in the metal film-forming composition and allowed to stand at room temperature for 3 days.
After three days, the quartz glass plate was removed from the plastic petri dish, washed five times with pure water, and then dried at room temperature to obtain a quartz glass plate having a copper film formed on its surface by the manufacturing method of Example 4. (Step III)

(銅膜の評価)
得られた銅膜について、実施例1と同様にして評価を行った。
得られた銅膜をX線回折(XRD)で測定したところ、得られたXRDのパターンにより、形成された銅膜は、銅の単一相であることが確認された。
(Evaluation of copper film)
The obtained copper film was evaluated in the same manner as in Example 1.
The copper film thus obtained was measured by X-ray diffraction (XRD), and the XRD pattern thus obtained confirmed that the copper film thus formed was a single phase of copper.

得られた銅膜について、実施例1における方法と同様にして抵抗値を測定した。
その結果、抵抗値は、5.3×10-4Ωcmであり、得られた銅膜は、薄膜でありながら、実用上十分な電気伝導性を示した。
The resistance value of the obtained copper film was measured in the same manner as in Example 1.
As a result, the resistance value was 5.3×10 −4 Ωcm, and the obtained copper film, although thin, exhibited sufficient electrical conductivity for practical use.

〔実施例5-1、実施例5-2、比較例1〕
(1.銅錯体水溶液の調製)
純水35gに、金属塩であるギ酸銅四水和物5.78gと25質量%アンモニア水10.48gとを加え、室温にて、500rpmの条件で1時間撹拌して混合物を得た。
純水をさらに添加して、混合物に含まれる銅イオン濃度が0.5mmol/gとなるように調整し、金属前駆体液2を得た。(工程I)
[Example 5-1, Example 5-2, Comparative Example 1]
(1. Preparation of an aqueous solution of copper complex)
To 35 g of pure water, 5.78 g of copper formate tetrahydrate (metal salt) and 10.48 g of 25% by mass aqueous ammonia were added, and the mixture was stirred at room temperature and 500 rpm for 1 hour to obtain a mixture.
Pure water was further added to adjust the copper ion concentration in the mixture to 0.5 mmol/g, thereby obtaining metal precursor liquid 2. (Step I)

(2.アスコルビン酸水溶液の調製)
純水32gと、有機還元剤としてのアスコルビン酸8gとを混合し、室温(25℃)にて500rpmの条件で30分間撹拌し、その後、純水をさらに添加量して、アスコルビン酸濃度が1.14mmol/gである、無色透明のアスコルビン酸水溶液2を得た。
(2. Preparation of Aqueous Ascorbic Acid Solution)
32 g of pure water and 8 g of ascorbic acid as an organic reducing agent were mixed and stirred for 30 minutes under conditions of room temperature (25° C.) and 500 rpm, and then further pure water was added to obtain a colorless and transparent aqueous ascorbic acid solution 2 having an ascorbic acid concentration of 1.14 mmol/g.

(3.金属膜形成用組成物の調製)
(1.)で得た金属前駆体液2と、(2.)で得たアスコルビン酸水溶液2とを、混合して室温にて500rpmの条件で20分間撹拌して、アスコルビン酸100質量部に対する銅イオンの含有量が100質量部である実施例5-1の金属膜形成用組成物(i)を得た。同様にして、混合比を変え、アスコルビン酸100質量部に対する銅イオンの含有量は300質量部である実施例5-2の金属膜形成用組成物(ii)を得た。(工程II)
各金属膜形成用組成物に含まれる金属(銅)イオンの量及び有機還元剤であるアスコルビン酸の量は、既述の方法で測定した。
また、金属前駆体液2に、アスコルビン酸水溶液2を添加せず、純水を19.2g添加した以外は、金属膜形成用組成物(i)と同様にして比較例1の金属膜形成用組成物を得た。
(3. Preparation of Metal Film-Forming Composition)
The metal precursor liquid 2 obtained in (1.) and the ascorbic acid aqueous solution 2 obtained in (2.) were mixed and stirred for 20 minutes at room temperature at 500 rpm to obtain a metal film-forming composition (i) of Example 5-1 in which the copper ion content per 100 parts by mass of ascorbic acid was 100 parts by mass. Similarly, by changing the mixing ratio, a metal film-forming composition (ii) of Example 5-2 in which the copper ion content per 100 parts by mass of ascorbic acid was 300 parts by mass was obtained. (Step II)
The amount of metal (copper) ions and the amount of ascorbic acid, which is an organic reducing agent, contained in each metal film-forming composition were measured by the methods described above.
In addition, a composition for forming a metal film of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as for the composition for forming a metal film (i), except that the ascorbic acid aqueous solution 2 was not added to the metal precursor liquid 2 and 19.2 g of pure water was added.

(4.金属膜形成用組成物の基材への付与)
ポリスチレン製プラスチックシャーレ(直径90mm、深さ15mm)に、十分に洗浄した石英ガラス板(長さ:20mm×幅:20mm×厚さ:1.5mm)を4枚配置した。
プラスチックシャーレに、工程IIで得た各金属膜形成用組成物を30g注入し、石英ガラス板を金属膜形成用組成物に浸漬し、室温にて、3日間静置した。
3日後に石英ガラス板をプラスチックシャーレから取り出し、純水で5回洗浄した後、室温にて乾燥させたところ、実施例5-1 及び実施例5-2で得た金属膜形成用組成物を用いたものは、石英ガラス板の面上に銅膜が形成された。
比較例1の比較金属膜形成用組成物を用いたものは、石英ガラス板の面上には銅膜は形成されなかった。(工程III)
(4. Application of metal film-forming composition to substrate)
Four thoroughly cleaned quartz glass plates (length: 20 mm x width: 20 mm x thickness: 1.5 mm) were placed in a polystyrene plastic petri dish (diameter 90 mm, depth 15 mm).
30 g of each of the compositions for forming a metal film obtained in step II was poured into a plastic petri dish, and a quartz glass plate was immersed in the composition for forming a metal film and allowed to stand at room temperature for 3 days.
After three days, the quartz glass plate was removed from the plastic dish, washed five times with pure water, and then dried at room temperature. When the metal film-forming compositions obtained in Examples 5-1 and 5-2 were used, a copper film was formed on the surface of the quartz glass plate.
When the comparative metal film-forming composition of Comparative Example 1 was used, no copper film was formed on the surface of the quartz glass plate. (Step III)

(5.金属膜の評価)
得られた銅膜について、以下の方法で、抵抗値を測定した。
ガラス板状に形成された銅膜について、無作為に選択して膜上の5点を2端子測定法にて測定し、最大値及び最小値を除く3点の平均値を抵抗値とした。測定は、2端子抵抗計(三和電気計器(株)、SANWA デジタルマルチメーター PC20)を用い、常温にて測定した。上記方法で測定した抵抗値が低いほど電気伝導性が良好であると評価する。
その結果、実施例5-1で得た銅膜の抵抗値は100kΩ~2MΩであり、実施例5-2で得た銅膜の抵抗値は1.3Ωであり、得られた銅膜は、いずれも実用上十分な電気伝導性を示した。
一方、アスコルビン酸を含有しない金属膜形成用組成物を用いた比較例1では、銅膜は形成されなかった。
(5. Evaluation of Metal Film)
The resistance value of the obtained copper film was measured by the following method.
For the copper film formed on the glass plate, five randomly selected points on the film were measured by the two-terminal measurement method, and the average value of the three points excluding the maximum and minimum values was taken as the resistance value. The measurement was performed at room temperature using a two-terminal resistance meter (SANWA Digital Multimeter PC20, Sanwa Electric Instruments Co., Ltd.). The lower the resistance value measured by the above method, the better the electrical conductivity is evaluated to be.
As a result, the resistance value of the copper film obtained in Example 5-1 was 100 kΩ to 2 MΩ, and the resistance value of the copper film obtained in Example 5-2 was 1.3 Ω. All of the obtained copper films showed sufficient electrical conductivity for practical use.
On the other hand, in Comparative Example 1 in which a metal film-forming composition not containing ascorbic acid was used, no copper film was formed.

〔実施例6-1~実施例6-4〕
(1.銅錯体水溶液の調製)
純水45gに、金属塩であるギ酸銅四水和物3.71gと25質量%アンモニア水6.51gとを加え、室温にて、500rpmの条件で1時間撹拌し、金属前駆体液を得た。得られた金属前駆体の溶液は、目視による観察で深青色を呈していた。金属前駆体液に含まれる銅イオン濃度を0.3mmol%に調整した。(工程I)
[Examples 6-1 to 6-4]
(1. Preparation of an aqueous solution of copper complex)
3.71 g of copper formate tetrahydrate, which is a metal salt, and 6.51 g of 25% by mass ammonia water were added to 45 g of pure water, and the mixture was stirred at room temperature at 500 rpm for 1 hour to obtain a metal precursor liquid. The obtained metal precursor solution was deep blue when observed visually. The copper ion concentration in the metal precursor liquid was adjusted to 0.3 mmol%. (Step I)

(2.アスコルビン酸水溶液の調製)
純水35gと、有機還元剤としてのアスコルビン酸8.75とを混合し、室温にて30分間撹拌し、無色透明のアスコルビン酸水溶液を得た。水溶液のアスコルビン酸の濃度を20質量%に調整した。
(2. Preparation of Aqueous Ascorbic Acid Solution)
35 g of pure water and 8.75 g of ascorbic acid as an organic reducing agent were mixed and stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a colorless and transparent aqueous solution of ascorbic acid. The concentration of ascorbic acid in the aqueous solution was adjusted to 20% by mass.

(3.金属膜形成用組成物の調製)
(1.)で得た金属前駆体液と、(2.)で得たアスコルビン酸水溶液とを、アスコルビン酸100質量部に対し、金属前駆体の溶液中の銅イオンの含有量が下記表2に記載の如く、それぞれ200質量部(実施例6-1:金属膜形成用組成物(a))、300質量部(実施例6-2:金属膜形成用組成物(b))、350質量部(実施例6-3::金属膜形成用組成物(c))、及び400質量部(実施例6-4:金属膜形成用組成物(d))の比率となる量で混合し、室温にて20分間撹拌して金属膜形成用組成物(a)~(d)を得た。(工程II)
(3. Preparation of Metal Film-Forming Composition)
The metal precursor liquid obtained in (1.) and the aqueous ascorbic acid solution obtained in (2.) were mixed in amounts such that the copper ion content in the metal precursor solution was 200 parts by mass (Example 6-1: composition (a) for forming a metal film), 300 parts by mass (Example 6-2: composition (b) for forming a metal film), 350 parts by mass (Example 6-3: composition (c) for forming a metal film), and 400 parts by mass (Example 6-4: composition (d) for forming a metal film) relative to 100 parts by mass of ascorbic acid, as shown in Table 2 below, and the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes to obtain compositions (a) to (d) for forming a metal film. (Step II)

(4.ガラス管の洗浄)
実施例1で得た金属膜形成用組成物1を用いて、片端封止ガラス管(直径:12.75mm、高さ350mm)の内面に、以下の手順により銅膜を形成した。
まず、500ml(ミリリットル)のビーカーに立てた状態で片端封止ガラス管を入れ、前記ガラス管内に洗浄剤としてクリーンエース(アズワン(株))を入れて、洗浄用ブラシ(ブラシスケール:22mmΦ×180mm)を用いて2分間ブラッシングした。その後、ガラス管内を10回水洗した。次に、10gのクリーンエースをガラス管内入れて1分間ブラッシングした。その後10回水洗し、精製水で5回及びエタノールで3回置換した。
その後、室温で1晩ガラス管開口部を下向きにした状態で静置して、自然乾燥させて銅膜形成用の片端封止ガラス管を得た。
(4. Cleaning of Glass Tubes)
Using the metal film-forming composition 1 obtained in Example 1, a copper film was formed on the inner surface of a glass tube (diameter: 12.75 mm, height: 350 mm) sealed at one end by the following procedure.
First, a glass tube with one end sealed was placed upright in a 500 ml (milliliter) beaker, Clean Ace (AS ONE Corporation) was placed in the glass tube as a cleaning agent, and the glass tube was brushed for 2 minutes using a cleaning brush (brush scale: 22 mmΦ×180 mm). The inside of the glass tube was then washed with water 10 times. Next, 10 g of Clean Ace was placed in the glass tube and brushed for 1 minute. The glass tube was then washed with water 10 times, and the water was replaced with purified water 5 times and ethanol 3 times.
Thereafter, the glass tube was left to stand overnight at room temperature with the opening facing downwards, and naturally dried to obtain a glass tube with one end sealed for forming a copper film.

(5.金属膜形成用組成物のガラス管(基材)への付与)
前記3.で調製した5種類の金属膜形成用組成物を、洗浄し、乾燥した前記片端封止ガラス管に80g注入してガラス管内に貯留し、ガラス管を立てた状態で、ガラス管の開口部をゴム栓にて密封し、室温(23℃~25℃)にてガラス管を、ゴム栓側を上方として垂直(縦置き)に配置し、3日間静置した。
静置後、金属膜形成用組成物を排出し、純水で5回洗浄した後、室温にて乾燥させた。同様の試料をそれぞれ3点ずつ作製した。
目視による観察では、ガラス管の内面に金属光沢を有する銅膜が形成されていることが確認された。
(5. Application of Metal Film-Forming Composition to Glass Tube (Substrate))
80 g of each of the five types of compositions for forming a metal film prepared in 3 above was poured into the washed and dried glass tubes with one end sealed, and the compositions were stored in the glass tubes. With the glass tubes standing upright, the openings of the glass tubes were sealed with rubber stoppers, and the glass tubes were placed vertically (upright) with the rubber stopper side facing upward at room temperature (23° C. to 25° C.), and left to stand for 3 days.
After being left to stand, the metal film-forming composition was discharged, washed five times with pure water, and then dried at room temperature. Three similar samples were prepared for each sample.
Visual observation confirmed that a copper film with metallic luster was formed on the inner surface of the glass tube.

(6.金属膜の評価)
ガラス管内に生成した銅膜の質量及び形成された金属膜の抵抗値を測定した。
銅膜の質量は、銅膜を形成していないガラス管と、銅膜形成後のガラス管との質量差から測定した。測定は、3点の試料について行い、その平均値を銅膜の質量とした。
(6. Evaluation of Metal Film)
The mass of the copper film formed in the glass tube and the resistance value of the formed metal film were measured.
The mass of the copper film was measured from the mass difference between the glass tube without the copper film and the glass tube after the copper film was formed. The measurement was performed for three samples, and the average value was taken as the mass of the copper film.

得られた銅膜の抵抗値の測定は、以下の方法で行った。
ガラス管開口部付近の銅膜上の無作為に選択した5点を2端子測定法で測定し、最大値及び最小値を除く3点の平均値を抵抗値とした。測定装置は、実施例5-1と同じ装置を用いた。
結果を、上記表2に併記した。
表2の結果より、片端封止ガラス管内に形成された銅膜の抵抗値は、いずれも低抵抗であり、電気伝導性を有する銅膜が形成されていることがわかった。
また、アスコルビン酸100部に対し、銅イオンが200部及び300部の実施例6-1及び実施例6-2で形成した銅膜は、より抵抗値が低く、電気伝導性がより良好であることが分かる。
The resistance value of the obtained copper film was measured by the following method.
Five randomly selected points on the copper film near the opening of the glass tube were measured by the two-terminal measurement method, and the average value of the three points excluding the maximum and minimum values was taken as the resistance value. The same measurement device as in Example 5-1 was used.
The results are shown in Table 2 above.
From the results in Table 2, it was found that the resistance values of the copper films formed inside the glass tubes sealed at one end were all low, and that the copper films formed had electrical conductivity.
It is also apparent that the copper films formed in Examples 6-1 and 6-2, in which the copper ions were 200 parts and 300 parts per 100 parts of ascorbic acid, had lower resistance and better electrical conductivity.

〔実施例7-1~実施例7-2〕
(7.ガラス管の配置方向の検討)
実施例6-1で得た金属膜形成用組成物(a)(アスコルビン酸100部に対して、銅イオンを200部含む組成物)を用いて、ガラス管の配置方向による銅膜の生成状況を検討した。
実施例6-1で用いた片端封止ガラス管に実施例6-1で得た金属膜形成用組成物(a)を80g注入してガラス管内に貯留し、ガラス管を立てた状態で、ガラス管の開口部をゴム栓にて密封し、室温(23℃~25℃)にてガラス管を、ゴム栓側を上方として垂直(縦置き)に配置して、3日間静置した試料(実施例7-1)と、ガラス管を水平(横置き)に配置した試料(実施例7-2)について、形成された銅膜の評価を行った。
[Examples 7-1 to 7-2]
(7. Consideration of the arrangement direction of the glass tube)
The metal film-forming composition (a) obtained in Example 6-1 (a composition containing 200 parts of copper ions per 100 parts of ascorbic acid) was used to study the copper film formation state depending on the arrangement direction of the glass tube.
80 g of the metal film-forming composition (a) obtained in Example 6-1 was poured into the one-end-sealed glass tube used in Example 6-1 and stored in the glass tube. With the glass tube standing upright, the opening of the glass tube was sealed with a rubber stopper. The glass tube was placed vertically (vertically placed) at room temperature (23° C. to 25° C.) with the rubber stopper side facing up and left to stand for 3 days. The copper film formed on the sample (Example 7-1) and the sample (Example 7-2) in which the glass tube was placed horizontally (horizontally placed) were evaluated.

実施例7-2では、ガラス管をまず、横置きの状態で24時間静置、その後、ガラス管の円周方向を上下反転(180°回転)させて横置きの状態で24時間静置し、さらに、円周方向を上下反転(180°回転)させて横置きの状態で24時間静置した。
72時間経過後に、形成された銅膜の状態を目視で観察したところ、実施例7-2は、実施例7-1に対して、均一性が良好な銅膜が形成されていた。
形成された銅膜の質量と、銅膜の抵抗値を、実施例6-1と同様にして測定した。実施例7-2の横置きの試料では、最終的に重力方向の下方となった側の銅膜(48時間下方に位置した側)と、重力方向に対し上方(24時間下方に位置した側)の双方の銅膜について抵抗値を測定した。
結果を表3に示す。
In Example 7-2, the glass tube was first left standing horizontally for 24 hours, then the circumferential direction of the glass tube was inverted upside down (rotated 180°) and left standing horizontally for 24 hours, and then the circumferential direction was inverted upside down (rotated 180°) and left standing horizontally for 24 hours.
After 72 hours had passed, the state of the formed copper film was visually observed, and it was found that the copper film formed in Example 7-2 had better uniformity than that formed in Example 7-1.
The mass of the formed copper film and the resistance value of the copper film were measured in the same manner as in Example 6-1. In the horizontally placed sample of Example 7-2, the resistance values were measured for both the copper film on the side that was ultimately downward in the direction of gravity (the side that was downward for 48 hours) and the copper film on the upper side in the direction of gravity (the side that was downward for 24 hours).
The results are shown in Table 3.

表3によれば、縦置きしたガラス管に膜が形成された実施例7-1において形成された銅膜の質量に比較して、横置きしたガラス管に形成された実施例7-2において形成された銅膜の質量がより大きいことがわかる。
また、ガラス管を横向きとして銅膜を形成した場合、重力方向に対し下方に位置する側のガラス管内面に形成された銅膜は、重力方向の上方に位置する側のガラス管内面に形成された銅膜よりも、目視で観察したところ厚く見えた。
横置きしたガラス管の重力方向の下側部分に形成された銅膜の抵抗値は、重力方向の上方に位置する側のガラス管内面に形成された金属膜よりも、測定した抵抗値がより低く、電気伝導性がより良好であった。ガラス管を回転させて場合でも、下方に位置する時間がより長い側に、より厚みの大きい銅膜が形成されることが分かる。
これらより、ガラス管内に銅膜を形成させる場合、重力方向に対し、垂直な縦置きよりも、重力方向に対し水平な横置きが均一な膜の形成に有用であり、重力方向の影響を軽減するため、ガラス管の上下方向を回転させることも有用であることが推定される。
According to Table 3, it can be seen that the mass of the copper film formed in Example 7-2 on the horizontally placed glass tube is greater than the mass of the copper film formed in Example 7-1, in which the film was formed on the vertically placed glass tube.
Furthermore, when the copper film was formed with the glass tube positioned sideways, the copper film formed on the inner surface of the glass tube located lower in the direction of gravity appeared thicker when observed visually than the copper film formed on the inner surface of the glass tube located higher in the direction of gravity.
The copper film formed on the lower part of the horizontally placed glass tube in the direction of gravity had a lower measured resistance and better electrical conductivity than the metal film formed on the inner surface of the glass tube on the upper side in the direction of gravity. Even when the glass tube was rotated, it was found that a thicker copper film was formed on the side that was in the lower position for a longer period of time.
From these findings, it can be inferred that when forming a copper film inside a glass tube, placing the tube horizontally relative to the direction of gravity is more useful for forming a uniform film than placing the tube vertically relative to the direction of gravity, and that rotating the glass tube up and down is also useful for reducing the effects of the direction of gravity.

〔実施例8-1~実施例8-9〕
(金属膜形成用組成物の調製)
実施例5-1において、(1.)で得た金属前駆体液2と、(2.)で得たアスコルビン酸水溶液2とを、アスコルビン酸100部に対し、銅イオンがそれぞれ100部、200部及び300部となる量で、混合して室温にて500rpmの条件で20分間撹拌して、銅イオンの含有比率が100部の金属膜形成用組成物(i)、銅イオンの含有比率が200部の金属膜形成用組成物(ii)及び銅イオンの含有比率が300部の金属膜形成用組成物(iii)を得た。(工程II)
[Examples 8-1 to 8-9]
(Preparation of Metal Film-Forming Composition)
In Example 5-1, the metal precursor liquid 2 obtained in (1.) and the ascorbic acid aqueous solution 2 obtained in (2.) were mixed in amounts of 100 parts, 200 parts, and 300 parts of copper ions per 100 parts of ascorbic acid, and stirred at room temperature and 500 rpm for 20 minutes to obtain a metal film-forming composition (i) having a copper ion content of 100 parts, a metal film-forming composition (ii) having a copper ion content of 200 parts, and a metal film-forming composition (iii) having a copper ion content of 300 parts. (Step II)

(金属膜形成用組成物の基材への付与)
ポリスチレン製プラスチックシャーレ(直径90mm、深さ15mm)に、十分に洗浄した石英ガラス板(長さ:20mm×幅:20mm×厚さ:1.5mm)を4枚配置した。
プラスチックシャーレに、工程IIで得た各金属膜形成用組成物(i)~(iii)をそれぞれ30g注入し、石英ガラス板を金属膜形成用組成物(i)~(iii)に浸漬し、室温にて、1日間静置した。
静置後の石英ガラス板をプラスチックシャーレから取り出し、純水で5回洗浄した後、室温にて乾燥させて、石英ガラス板の面上に銅膜が形成された実施例8-1、実施例-4及び実施例8-7の銅膜積層体を得た。(工程III)
金属膜形成用組成物(i)~(iii)に浸漬し、静置する時間を2日間とした以外は上記と同様にして、実施例8-2、実施例8-5及び実施例8-8の銅膜積層体を得た。た。
金属膜形成用組成物(i)~(iii)に浸漬し、静置する時間を3日間とした以外は上記と同様にして、実施例8-3、実施例8-6及び実施例8-9の銅膜積層体を得た。た。
アスコルビン酸100部に対する銅イオンの含有比率、金属膜形成用組成物の浸漬時間を、下記表4に示す。
(Application of metal film-forming composition to substrate)
Four thoroughly cleaned quartz glass plates (length: 20 mm x width: 20 mm x thickness: 1.5 mm) were placed in a polystyrene plastic petri dish (diameter 90 mm, depth 15 mm).
30 g of each of the metal film-forming compositions (i) to (iii) obtained in step II was poured into a plastic petri dish, and a quartz glass plate was immersed in the metal film-forming compositions (i) to (iii) and allowed to stand at room temperature for one day.
The quartz glass plate after standing was removed from the plastic petri dish, washed five times with pure water, and then dried at room temperature to obtain copper film laminates of Examples 8-1, 8-4, and 8-7 in which a copper film was formed on the surface of the quartz glass plate. (Step III)
Copper film laminates of Examples 8-2, 8-5, and 8-8 were obtained in the same manner as above, except that the time for immersing in the metal film-forming compositions (i) to (iii) and leaving the metal film-forming compositions at rest was set to 2 days.
Copper film laminates of Examples 8-3, 8-6, and 8-9 were obtained in the same manner as above, except that the time for immersing in the metal film-forming compositions (i) to (iii) and leaving them at rest was set to 3 days.
The content ratio of copper ions relative to 100 parts of ascorbic acid and the immersion time in the metal film-forming composition are shown in Table 4 below.

(5.金属膜の評価)
得られた銅膜について、実施例1と同様にして形成された銅膜の抵抗値を測定した。また、実施例7-1と同様にして形成された銅膜の質量を測定した。結果を表4に併記した。
表4に示すように、いずれのガラス基材にも電気伝導性を有する銅膜が形成されていることが確認された。
また、実施例8-1、8-4及び8-7との対比より、アスコルビン酸100部に対し、銅イオンを200部及び300部含有する金属膜形成用組成物では、銅イオンの含有比率が100部の試料よりも質量がより大きい銅膜が形成されたことがわかる。また、金属膜形成用組成物の浸漬時間が1日間、2日間の試料に対して3日間の実施例が、形成された銅膜の電気伝導性がより良好であった。
(5. Evaluation of Metal Film)
The resistance value of the copper film thus formed was measured in the same manner as in Example 1. The mass of the copper film thus formed was measured in the same manner as in Example 7-1. The results are shown in Table 4.
As shown in Table 4, it was confirmed that an electrically conductive copper film was formed on each of the glass substrates.
Furthermore, in comparison with Examples 8-1, 8-4, and 8-7, it is found that the metal film-forming compositions containing 200 parts and 300 parts of copper ions per 100 parts of ascorbic acid formed copper films with a larger mass than the sample with a copper ion content of 100 parts. Furthermore, the copper films formed in the examples in which the metal film-forming composition was immersed for 3 days had better electrical conductivity than the samples in which the metal film-forming composition was immersed for 1 or 2 days.

〔実施例9-1、実施例9-2〕
(金属膜形成用組成物の調製)
実施例6-1と同様にして、金属膜形成用組成物(a)(アスコルビン酸100部に対して、銅イオンを200部含む組成物)を得た。
[Examples 9-1 and 9-2]
(Preparation of Metal Film-Forming Composition)
A metal film-forming composition (a) (a composition containing 200 parts of copper ions per 100 parts of ascorbic acid) was obtained in the same manner as in Example 6-1.

(金属膜形成用組成物のウレタン基材への付与)
ポリエチレン製の袋((株)生産日本社、ユニパックE-4(商品名)、縦×横=140mm×100 mm)に、ブロック型のウレタンフォーム(縦10mm×横10mm×長さ60mm:薄緑色)と、前記で得た金属膜形成用組成物(a)35gとを入れ、ウレタンフォームを5回程度押して、ウレタンフォーム内の空気を指で押し出し、濾過鐘で30分間減圧した。その後、ポリエチレン製の袋の開口部を封じて、室温で24時間静置した。
その後、ウレタンフォームをポリエチレン製の袋から取り出し、空隙内に残存する金属膜形成用組成物を指で押し出し、洗浄水として純水を用いて1回洗浄した後、洗浄水を除去し、室温にて1時間乾燥した。
得られたウレタンフォームは褐色に変色し、表面に銅膜が形成されたことが確認された。このようにして、銅膜を有する実施例9-1の銅膜積層体であるウレタンフォームを得た。得られた実施例9-1銅膜積層体について、実施例1と同様にして抵抗値を測定したところ、40MΩ以上であり、電気伝導性を有することが確認された。
(Application of metal film-forming composition to urethane substrate)
A block-type urethane foam (10 mm long x 10 mm wide x 60 mm long: light green color) and 35 g of the metal film-forming composition (a) obtained above were placed in a polyethylene bag (Japan Seisan Co., Ltd., Unipack E-4 (product name), length x width = 140 mm x 100 mm), the urethane foam was pressed about five times to push out the air inside the urethane foam with fingers, and the pressure was reduced for 30 minutes with a filter bell. Thereafter, the opening of the polyethylene bag was sealed, and the bag was left to stand at room temperature for 24 hours.
The urethane foam was then removed from the polyethylene bag, and the metal film-forming composition remaining in the voids was pushed out with fingers. The foam was then washed once using pure water as the washing water, after which the washing water was removed and the foam was dried at room temperature for 1 hour.
The obtained urethane foam turned brown, and it was confirmed that a copper film was formed on the surface. In this way, a urethane foam was obtained, which is the copper film laminate of Example 9-1 having a copper film. When the resistance value of the obtained copper film laminate of Example 9-1 was measured in the same manner as in Example 1, it was found to be 40 MΩ or more, and it was confirmed that the copper film laminate had electrical conductivity.

実施例9-1の銅膜積層体を、上記と同じポリエチレン製の袋に入れ、前記で得た金属膜形成用組成物を35g入れ、同様にしてウレタンフォーム内の空気を指で押し出し、濾過鐘で30分間減圧した。その後、ポリエチレン製の袋の開口部を封じて、室温で24時間静置した。その後、ウレタンフォームをポリエチレン製の袋から取り出し、空隙内に残存する金属膜形成用組成物を指で押し出し、洗浄水として純水を用いて1回洗浄した後、洗浄水を除去し、室温にて1時間乾燥して実施例9-2の銅膜積層体を得た。
実施例9-2の銅膜積層体は、実施例9-1の銅膜積層体に比較し、銅由来の褐色がより濃くなったことが観察された。
得られた実施例9-2の銅膜積層体について、実施例8-1と同様にして抵抗値を測定したところ、40MΩ以上であり、電気伝導性を有することが確認された。
The copper film laminate of Example 9-1 was placed in the same polyethylene bag as above, and 35 g of the metal film-forming composition obtained above was placed in it. In the same manner, the air in the urethane foam was pushed out with fingers, and the pressure was reduced for 30 minutes with a filter. Then, the opening of the polyethylene bag was sealed, and the mixture was left at room temperature for 24 hours. Then, the urethane foam was taken out of the polyethylene bag, and the metal film-forming composition remaining in the voids was pushed out with fingers, and the mixture was washed once with pure water as washing water, after which the washing water was removed, and the mixture was dried at room temperature for 1 hour to obtain the copper film laminate of Example 9-2.
It was observed that the copper film laminate of Example 9-2 had a darker copper-derived brown color than the copper film laminate of Example 9-1.
When the resistance value of the obtained copper film laminate of Example 9-2 was measured in the same manner as in Example 8-1, it was found to be 40 MΩ or more, and it was confirmed that the copper film laminate had electrical conductivity.

(産業上の利用分野)
本開示の金属膜の製造方法によれば、100℃以上の加熱処理を必要とせず、基材との密着性に優れた緻密な金属膜を、簡易に形成し得る金属膜の製造方法が提供される。
本開示の製造方法によれば、平板状のみならず、任意の形状の基材における任意の面に金属膜を容易に形成することができ、耐熱性を有しない基材にも、基材との密着性が良好な金属膜が形成できることから、種々の分野に応用することができる。
また、基材に対し、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを複数回行うことで、金属膜形成用組成物の付与と乾燥とを1回のみ行って得た金属膜よりも膜厚が大きく、より緻密な金属膜を容易に形成することができる。
本開示の製造方法により製造される金属膜は、例えば、大規模集積回路(LSI)の回路、太陽電池配線、トレンチ埋入配線、電磁波シールド、赤外線遮断ガラス、熱反射ガラス、真空集熱器の熱伝導部材、金属としての、銀又は銅の特性を利用した抗菌性スポンジなどの抗菌性材料、熱媒管等に好適に使用される。
(Industrial application field)
According to the metal film manufacturing method of the present disclosure, a metal film manufacturing method is provided that does not require heat treatment at 100° C. or higher and can easily form a dense metal film that has excellent adhesion to the substrate.
According to the manufacturing method disclosed herein, a metal film can be easily formed on any surface of a substrate of any shape, not just a flat plate, and a metal film that has good adhesion to the substrate can be formed even on a substrate that does not have heat resistance, making the method applicable to a variety of fields.
Furthermore, by applying the metal film-forming composition to the substrate and drying it multiple times, it is possible to easily form a metal film that is thicker and denser than a metal film obtained by applying the metal film-forming composition only once and drying it.
Metal films manufactured by the manufacturing method of the present disclosure are suitable for use in, for example, large-scale integrated circuit (LSI) circuits, solar cell wiring, trench-embedded wiring, electromagnetic wave shielding, infrared blocking glass, heat reflective glass, thermal conduction members for vacuum collectors, antibacterial materials such as antibacterial sponges that utilize the properties of silver or copper as a metal, heat transfer pipes, and the like.

10 反応装置
12 フィルタ
14 流路
16 電解液槽(陽極側の電解液槽)
18 電解液槽(陰極側の電解液槽)
20 電解液
22 電極(銅板、陽極)
24 電極(銅板、陰極)
26 直流電源
30 片端封止ガラス管
32 銅膜
34 測定端子
36 導線
10 Reactor 12 Filter 14 Flow path 16 Electrolyte tank (anode side electrolyte tank)
18 Electrolyte tank (cathode side electrolyte tank)
20 Electrolyte 22 Electrode (copper plate, anode)
24 Electrode (copper plate, cathode)
26 DC power supply 30 One-end sealed glass tube 32 Copper film 34 Measurement terminal 36 Conductor

Claims (14)

金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、溶媒と、を含む混合液中で、前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と前記アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種とを反応させて金属前駆体液を得る工程、
得られた金属前駆体液と、有機還元剤と、を含む金属膜形成用組成物を調製する工程、及び、
得られた金属膜形成用組成物を基材に付与する工程、を含み、
前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属が、銀、銅、リチウム、ニッケル、マンガン、亜鉛、及びコバルトからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
前記有機還元剤は、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む、金属膜の製造方法。
a step of reacting at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine in a mixed liquid containing at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt, at least one selected from ammonia and an amine, and a solvent, to obtain a metal precursor liquid;
A step of preparing a composition for forming a metal film, the composition including the obtained metal precursor liquid and an organic reducing agent; and
applying the obtained metal film-forming composition to a substrate ;
the at least one metal selected from the group consisting of the metal complex and the metal salt includes at least one metal selected from the group consisting of silver, copper, lithium, nickel, manganese, zinc, and cobalt;
The method for producing a metal film , wherein the organic reducing agent contains at least one selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid .
前記金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種に含まれる金属と異なる金属の含有量が、金属膜に対し、X線回折を入射角0.3°の平行ビーム光学系で、2θが10°~80°まで0.05°ステップで、固定時間5°/分ずつ強度を測るX線回折による分析で検出限界以下である金属膜を得る請求項1に記載の金属膜の製造方法。 2. The method for producing a metal film according to claim 1, wherein a metal film is obtained in which a content of a metal different from the metal contained in the at least one selected from the group consisting of metal complexes and metal salts is below a detection limit in an X-ray diffraction analysis in which X-ray diffraction intensity is measured for a 2θ of 10° to 80° in 0.05° steps at a fixed time of 5°/min using a parallel beam optical system with an incident angle of 0.3°. 金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、溶媒と、を含む混合液中で、前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と前記アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種とを反応させて金属前駆体液を得る工程、
得られた金属前駆体液と、有機還元剤と、を含む金属膜形成用組成物を調製する工程、及び、
得られた金属膜形成用組成物を基材に付与する工程、を含み、
前記金属前駆体液を得る工程は、金属イオンを透過させず、水素イオンを透過させ得るフィルタを備えた流路を介して連結された一対の電解液槽を備える反応装置において、前記一対の電解液槽のそれぞれにアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種を含む電解液を貯留させ、且つ、金属製の電極を、前記電解液に少なくとも一部が接触する位置に配置し、一対の前記電極間を、直流電源を介して接続し、前記一対の前記電極間に前記直流電源により電圧を印加して、陽極となる電極が浸漬された電解液槽内において、前記電解液と金属イオンとを反応させる工程を含む、金属膜の製造方法。
a step of reacting at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine in a mixed liquid containing at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt, at least one selected from ammonia and an amine, and a solvent, to obtain a metal precursor liquid;
A step of preparing a composition for forming a metal film, the composition including the obtained metal precursor liquid and an organic reducing agent; and
applying the obtained metal film-forming composition to a substrate;
The process for obtaining the metal precursor liquid includes the steps of: storing an electrolytic solution containing at least one selected from ammonia and an amine in each of the pair of electrolytic solution tanks in a reaction apparatus having a pair of electrolytic solution tanks connected via a flow path equipped with a filter which does not allow metal ions to pass therethrough but allows hydrogen ions to pass therethrough; arranging metal electrodes in positions where at least a portion of the electrodes is in contact with the electrolytic solution; connecting the pair of electrodes via a DC power source; and applying a voltage between the pair of electrodes from the DC power source to react the electrolytic solution with metal ions in the electrolytic solution tank in which the electrode to be the anode is immersed.
前記金属イオンが銅イオンであり、且つ、前記電極が銅製の電極である請求項3に記載の金属膜の製造方法。 The method for manufacturing a metal film according to claim 3, wherein the metal ions are copper ions and the electrode is a copper electrode. 前記電解液は、エチレンジアミン四酢酸を含む請求項3又は請求項4に記載の金属膜の製造方法。 The method for manufacturing a metal film according to claim 3 or 4, wherein the electrolytic solution contains ethylenediaminetetraacetic acid. 前記有機還元剤は、カルボキシ基を有する化合物から選択される少なくとも1種を含む請求項~請求項5のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 The method for producing a metal film according to any one of claims 3 to 5, wherein the organic reducing agent includes at least one selected from compounds having a carboxy group. 前記有機還元剤は、アスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、ギ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項~請求項6のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 The method for producing a metal film according to any one of claims 3 to 6, wherein the organic reducing agent comprises at least one selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid, formic acid, and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid. 前記金属膜形成用組成物を基材に付与する工程は、金属膜形成用組成物を基材に塗布する工程、金属膜形成用組成物に基材を浸漬する工程、及び容器形状の基体の内部に金属膜形成用組成物を貯留する方法、の少なくともいずれかを含む請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 The method for producing a metal film according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of applying the metal film-forming composition to the substrate includes at least one of the steps of applying the metal film-forming composition to the substrate, immersing the substrate in the metal film-forming composition, and storing the metal film-forming composition inside a container-shaped base. 基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程を、さらに含む請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の金属膜の製造方法。 The method for producing a metal film according to any one of claims 1 to 8, further comprising a step of drying the metal film-forming composition applied to the substrate. 金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と、アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種と、溶媒と、を含む混合液中で、前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種と前記アンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種とを反応させて金属前駆体液を得る工程、
得られた金属前駆体液と、有機還元剤と、を含む金属膜形成用組成物を調製する工程、及び、
得られた金属膜形成用組成物を基材に付与する工程、を含み、
基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程を、さらに含み、
金属膜形成用組成物を基材に付与する工程と、基材に付与した金属膜形成用組成物を乾燥する工程とを、複数回行う、金属膜の製造方法。
a step of reacting at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine in a mixed liquid containing at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt, at least one selected from ammonia and an amine, and a solvent, to obtain a metal precursor liquid;
A step of preparing a composition for forming a metal film, the composition including the obtained metal precursor liquid and an organic reducing agent; and
applying the obtained metal film-forming composition to a substrate;
The method further includes a step of drying the metal film-forming composition applied to the substrate,
A method for producing a metal film, comprising the steps of applying a metal film-forming composition to a substrate and drying the metal film-forming composition applied to the substrate multiple times.
金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種との反応生成物を含む金属前駆体液、並びにアスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種の有機還元剤を含み、
前記有機還元剤100質量部に対する前記金属前駆体液に含まれる金属イオンの含有量が50質量部~400質量部の範囲であり、
前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属が、銀、銅、リチウム、ニッケル、マンガン、亜鉛、及びコバルトからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む金属膜形成用組成物。
A metal precursor liquid containing a reaction product of at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine, and at least one organic reducing agent selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid , and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid;
the content of metal ions contained in the metal precursor liquid is in the range of 50 parts by mass to 400 parts by mass relative to 100 parts by mass of the organic reducing agent;
The at least one metal selected from the group consisting of the metal complexes and the metal salts comprises at least one metal selected from the group consisting of silver, copper, lithium, nickel, manganese, zinc, and cobalt .
非導電性基材、及び、
前記非導電性基材上に、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種とアンモニア及びアミンから選ばれる少なくとも1種との反応生成物を含む金属前駆体液、並びにアスコルビン酸、クエン酸、シュウ酸、及び3,4,5-トリヒドロキシ安息香酸からなる群より選択される少なくとも1種の有機還元剤を含み、前記有機還元剤100質量部に対する前記金属前駆体液に含まれる金属イオンの含有量が50質量部~400質量部の範囲であり、
前記金属錯体及び前記金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属が、銀、銅、リチウム、ニッケル、マンガン、亜鉛、及びコバルトからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む金属膜形成用組成物を硬化した硬化物である金属膜を有する金属膜積層体の製造方法
A non-conductive substrate; and
a metal precursor liquid including a reaction product of at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt with at least one selected from ammonia and an amine, and at least one organic reducing agent selected from the group consisting of ascorbic acid, citric acid, oxalic acid , and 3,4,5-trihydroxybenzoic acid, on the non-conductive base material, wherein the content of metal ions contained in the metal precursor liquid is in the range of 50 parts by mass to 400 parts by mass per 100 parts by mass of the organic reducing agent;
A method for producing a metal film laminate having a metal film which is a cured product obtained by curing a composition for forming a metal film, wherein the at least one metal selected from the group consisting of the metal complexes and the metal salts contains at least one metal selected from the group consisting of silver, copper, lithium, nickel, manganese, zinc, and cobalt .
前記金属膜は、金属錯体及び金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種に含まれる金属と異なる金属の含有量が、金属膜に対し、X線回折を入射角0.3°の平行ビーム光学系で、2θが10°~80°まで0.05°ステップで、固定時間5°/分ずつ強度を測るX線回折による分析で検出限界以下である金属膜である請求項12に記載の金属膜積層体の製造方法 13. The method for producing a metal film laminate according to claim 12, wherein the content of the metal different from the metal contained in at least one selected from the group consisting of a metal complex and a metal salt is below the detection limit in an X-ray diffraction analysis in which X-ray diffraction intensity is measured for a 2θ of 10° to 80° in 0.05° steps at a fixed time of 5°/min using a parallel beam optical system with an incident angle of 0.3° against the metal film . 前記非導電性基材は、JIS K7191(2015年)に規定される荷重たわみ温度及び長期耐熱連続試験(UL-746B(2013年))による連続耐熱温度の少なくとも一方が150℃未満である樹脂を含む請求項12又は請求項13に記載の金属膜積層体の製造方法 The method for producing a metal film laminate according to claim 12 or 13, wherein the non-conductive base material contains a resin having at least one of a deflection temperature under load as defined in JIS K7191 (2015) and a continuous heat resistance temperature as determined by a long-term heat resistance continuous test (UL-746B (2013)) of less than 150°C.
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