JPH0431463A - 電気回路材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機金属塩と還元剤との反応を有機バインダー
中で行うことによって好適に金属微粒子がバインダー中
に分散せしめられた電気回路材料に関する。この電気回
路材料は金属微粒子の種類、組成、分散状態などによっ
て単に導通を確保する回路材料だけでなく、抵抗素子や
発熱回路、磁気回路等の各種の機能を有する電気回路と
しても使用できるものである。

〔従来の技術〕

電子産業の発展とともに各種の機能材料が要求され、特
に種々の電気特性を有する複合材料が多数使用されてい
る。たとえば多数のＩＣ、ＬＳＩが搭載されている電子
機器では各素子を組合せ、制御、統合するための電気回
路パターンが多用されている。この各種電気回路は電子
機器の小型軽量化に伴ってより高精細で高性能な材料が
要求されてる。

このためにはすでに種々の導電性塗料が印刷方式で使用
されており、また銅箔をエツチングによりパターン化す
る方法や無電解メツキや、電気メツキによって回路基板
を形成する方法が提案されている。しかしながら、従来
の技術では高精細なパターンが必ずしも再現性よく大量
に生産できず、より優れた高品位の材料が要求されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は金属微粒子が高濃度かつ均一な分散状態で存在
し、できるだけ少量の金属微粒子で良好な導電特性、電
気特性を得て、高精細で信転性の高い回路基板を作製し
ようとするものである。このためには金属微粒子の粒子
サイズや形状、さらに金属微粒子が凝集した二次構造の
形成をコントロールする必要がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は既に本発明者らが見いだした新現象の発見に端
を発し、有用な電気回路材料を発明するに至ったもので
ある。この発明の基本概念となる材料については、例え
ば特開平２−７４３８９号公報等に記載されている。

即ち２本発明は、電気回路材料として金属微粒子がバイ
ンダー中に好適に分散せしめられているように金属微粒
子が還元反応によって形成される時にバインダーがすで
に存在しているようにしたものである。しかもこの金属
微粒子を得るための反応の触媒として還元される有機金
属塩より貴な金属を触媒核として含有せしめられる。

本発明は有機バインダーの存在下で有機金属塩と該有機
金属塩のための還元剤とを反応せしめて得られる金属微
粒子が、該有機バインダー中に分散せしめられている電
気回路材料であり、特にこの複合材料が、有機金属塩と
還元剤との酸化還元反応において該有機金属塩より貴な
金属触媒核の存在下で形成された金属微粒子と有機バイ
ンダよりなる電気回路材料に関するものである。

本発明において用いられる有機金属塩として、二ッ’ｙ
−ル、Ｍ、銀、パラジウム、クロム、コバルト、鉛など
の金属塩や、それらのキレート化合物などが用いられる
。特に代表的な金属塩としてはへヘン酸、ステアリン酸
、オレイン酸、酢酸などのカルボン酸の金属塩や、フタ
ラジノン、ベンゾトリアゾールなどの含窒素化合物の金
属塩、アセチルアセトン、エチレンジアミン四酢酸のキ
レート化合物、ジアゾスルホネートの金属塩、スルフィ
ン酸の金属塩などを挙げることができる。特に有機バイ
ンダーに可溶な金属塩は、本発明に有用であり、その例
としてフッ素含有カルボン酸やフッ素含有キレート化合
物の金属塩を挙げることができる。

本発明で用いられる還元剤は金属塩を還元するものであ
り、還元されやすい金属塩に対してはヒンダードフェノ
ールなどの弱い還元剤で十分であるが、還元されにくい
金属塩ではヒドラジン類やアスコルビン酸などの強い還
元剤が選択される。

本発明において特に有機金属塩の金属種より青な金属種
の極微量を触媒核として含有せしめると、還元される金
属微粒子を有機バインー中の所望の位置に形成すること
ができる。例えば有機金属塩と還元剤が有機バインダー
中に含有され、これが薄膜状に引き延ばされている場合
、この表面に有機金属塩の金属種より貴な金属種の極微
量を触媒核として付着せしめて表面の反応を加速せしめ
ると引き延ばされた材料の表面に還元された金属微粒子
を集中的に形成することができる。このように本発明に
おいて有機金属塩の金属種より貴な金属種の極微量を触
媒核として含有せしめることは薄膜状の高性能の電気回
路材料を提供する・うえで極めて有効である。本発明に
おいて有機金属塩より貴な金属触媒核とは、この金属触
媒核が存在することによって有機金属塩と還元剤との反
応を促進するものをいう。例えば有機金属塩が有機銀塩
の場合、これより貴な金属触媒核としては金、パラジウ
ム、白金、ロジウム、水銀、タリウム、鉛などであり、
また金属銀それ自体も金属触媒核となりうる。この金属
触媒核は金属の硫化物、酸化物などの化合物でもよい。

この金属触媒核を形成せしめる方法としては、塩化パラ
ジウム水溶液、塩化第一錫水溶液に順次浸漬してパラジ
ウム核をつける無電解メツキ前処理法の応用や、蒸着法
、スパッタ法などで微量の金属を付着せしめる方法、あ
るいは水素、硫化水素などの還元性ガスで処理する方法
、活性光線、Ｘ線、ガンマ−線などで前処理する方法な
ど多種の方法の中から好適な方法が選択される。

また金属触媒核を形成せしめる方法として、本発明の有
機金属塩より碑な金属、あるいは有機金属塩に対する還
元剤によって少量の有機金属塩を予め還元せしめ、これ
によって形成された金属核を金属触媒核として用いるこ
ともできる。

本発明では、有機金属塩の感光性を利用したり、ハロゲ
ン化銀のような感光性化合物を添加することによって電
気回路材料のパターンを形成する方法が採用できる。こ
れは有機金属塩と還元剤を有機バインダーとともに予め
、塗布、乾燥したのち、触媒核を表面に付着したシート
を準備し、マスクパターンを通して露光、加熱すること
によって電気回路版が得られるようにしたものである。

露光部では材料内部に露光による触媒核が多数形成され
るため材料内部で酸化還元反応が加速される。

一方弁露光部では表面に付着せしめられた触媒核によっ
て金属微粒子が表面近傍に高濃度に存在することになる
。ここで露光部と非露光部ではその電気的性質が異なっ
ていることが今回はじめて判明した。例えば非露光部で
は金属微粒子が高濃度に存在し、一部凝集しているため
導電性を有し一方露光部では金属微粒子が内部に疎に分
散しているために非導電性となる。このような顕著な電
気的性質の差は本発明においてはじめて見いだされたも
のであり、しかも高精細なパターンが得られることが判
明した。また、このような導電性の差は電気メツキ等で
さらに顕著にすることもできる。

本発明において導電性パターンを得るための有機金属塩
としては、ニッケル、銅、銀、パラジウムなどが一般的
であり、磁気特性をパターン化するためにはコバルト、
あるいはコバルト・白金系などの金属塩が用いられる。

また発熱体を回路化する材料としてはタングステン、あ
るいはニッケル、・クロムなどが用いられる。

本発明においては通常このようにして露光によるパター
ン化を行なうが、通常の紫外光、可視光のほかに各種レ
ーザー光によるスキャンニングや電子線照射、Ｘ線照射
などを行なうこともできる。

なお、高精細化という目的とは合致しないが、簡便かつ
安価なプロセスとして、予め本発明の有機金属塩と還元
剤の反応を適当なバインダー可溶性溶媒中で反応せしめ
て、金属微粒子がバインダ中に形成せしめられた塗布液
を準備し、グラビアコーター、スクリーン印刷機等でパ
ターンを印刷してもよい。この金属微粒子は室温で反応
せし７めてもよいし、また反応が遅い場合には６０〜１
５０°Ｃ程度に加熱してもよい。なおこの印刷手法によ
るパターンニングは本発明の有機金属塩と還元剤との反
応が開始する前の溶液にも適用することができる。

本発明で用いられる有機バインダーとしては溶媒可溶性
のものであれば特に限定されないが、疎水性バインダー
が好ましく、例えばポリスチレン、ポリメチルメタクリ
レート、ポリビニルブヂラル、線状ポリエステル樹脂、
線状ポリウレタン樹脂等から選択することができる。本
発明の金属微粒子と有機バインダーとの比率は重量比で
１００対１から１対１０の範囲にあることが好ましい。

特に電気回路材料として好適な性能を発揮するためには
金属微粒子の含有量はできるだけ多いほうが好ましいが
、逆にあまり多すぎると平滑なシート状にコーティング
することが難しくなる。

金属微粒子の大きさは金属塩の種類、加熱温度、還元剤
の種類、溶媒の有無、有機金属塩より貴な金属触媒核の
有無などによって大きく影響され逆にこれらの条件をコ
ントロールすることによって所望のサイズ、形状の金属
微粒子を得ることができる。一般には金属微粒子のサイ
ズは一次粒子として５ｎｍ〜５０μｍ程度にコントロー
ルされ、二次の凝集構造が観察される。

本発明の電気回路材料はガラス、アルミナ、マイカなど
の各種の無機材料基板の上や、ポリエステルフィルム、
ポリイミドフィルム、エポキシ基板などの有機高分子材
料基板の上にパターンを形成して使用される。さらに、
本発明の電気回路材料はポリエステル、ポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリウレタン、
エポキシ樹脂などの各種樹脂で、塗布あるいはラミネト
によって保護されていてもよい。

本発明の材料はシート状で使用される以外に、シートを
熱プレス等で加工した形態で使用してもよく、また不織
布等に含浸せしめてもよい。

なお、本発明の材料は電気回路材料として発明されたも
のであるが、感光性を利用したパターンニング技術を応
用した各種製品や、装飾、印刷分野などへの応用も可能
である。

以下に本発明をより詳細に説明するための実施例を記載
するがこれは本発明を限定するものではない。

実施例１ 下記の成分（Ｉ）からなる溶液を準備した。

成分（Ｉ） トリフルオロ酢酸銀　　　　　　２００　ｇポリビニル
ブチラール　　　　　３０　ｇ２．２−メチシンビス（
４−エチル−６−ｔ−５０ｇプチルフェへル） ２−ブタノン　　　　　　　　　１０００　ｇトルエン
　　　　　　　　　　　２００ｇこの溶液は、約−時間
攪拌して均一化し、平均口径的０．３μ−のフィルター
を通して未溶解物やゴミを除去した後、８０μ−の厚さ
のポリエチレンテレフタレートフィルム上に乾燥後の塗
布厚が１３μｍになるように均一に塗布し乾燥した。

このフィルムを下記水溶液（１）および（２）を入れた
各々の処理槽に３０秒間づつ通過せしめて再び乾燥した
。

水溶液（１） 塩化パラジウム　　　　　　　　５００■濃塩酸　　　
　　２０戚 蒸留水　　　　　１０００　ａｌｌ 水溶液（２） 塩化第一錫　　　　　　　　　　５００■濃塩酸　　　
　　２０ｍ１ 蒸留水　　　　１０００戚 なお、この工程までの操作は暗室中で行った。

次に得られたフィルムにマスクパターン（ポジタイプ）
を密着せしめて、５００Ｗ超高圧水銀灯を１分間、３９
ｃｍの距離から露光せしめた。さらにこのフィルムを１
５０°Ｃで３分間加熱すると未露光部に反射性の銀光沢
パターンが形成され、一方露光部には黒化した銀金属分
散層が感材層内部に形成された。この銀光沢パターン部
は導電性を有し、かつ黒化部は非導電性であることがテ
スターを用いた簡単なテストによって確認できた。

このテストは解像力テストパターンを用いて、２０本／
ｍの細線の形成が可能であることが確認できた。

実施例２ 実施例１で得られた銀金属パターンを電極として電気メ
ツキ法によって導電性パターン上に約１０μｍの銅金属
層を形成した。このとき黒化銀部分は非導電性のままで
あり外観上も全く変化は認められなかった。このシート
は約３０μｍのポリエステル製フィルムでラミネートさ
れフレキシブル配線材料として使用可能であった。

実施例３ 実施例１の成分（１）において銀金減塩の代わりにフェ
ニルスルフオン酸ニッケル、溶媒としてヘプタン、バイ
ンダーとしてポリイソブチレン、還元剤としてＮ−メチ
ル−Ｐ−アミノ−フェノールサルフェートを成分（１）
と同様の量比で用いた。

二の溶液を実施例１と同様に塗布乾燥し、ついで水溶液
（１）および（２）で処理し、パターン露光した後、さ
らに１４０″Ｃで５分間加熱処理すると導電性のパター
ンが得られる。この金属ニッケル系の材料は実施例１と
同様に電気回路材料として有用であることが分かった。

特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機バインダーの存在下で有機金属塩と該有機金
   属塩のための還元剤とを反応せしめて得られる金属微粒
   子が、該有機バインダー中に分散せしめられている電気
   回路材料
2. （２）請求項（１）の電気回路材料が、有機金属塩と還
   元剤との酸化還元反応において該有機金属塩より貴な金
   属触媒核の存在下で形成された金属微粒子と有機バイン
   ダーよりなる電気回路材料（３）請求項（１）または（
   ２）の電気回路材料が微細な電気回路を形成しているシ
   ート状の電気回路基板