JPWO2010067696A1 - Metal pattern forming ink and metal pattern - Google Patents

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Abstract

本発明は、インク中におけるパラジウム金属塩の保存安定性およびインクジェット記録ヘッドからの良好な吐出性を有し、さらにパラジウム金属塩が無電解めっきの触媒として機能し、形成された金属パターンの描画性、膜厚均一性、密着性に優れた金属パターン形成用インク及びそれを用いて形成した金属パターンを提供する。この金属パターン形成用インクは、基板の上に、触媒を含有するインクをインクジェット方式でパターン部を印字し、該パターン部の上に無電解めっき処理によって金属パターンを形成するのに用いる金属パターン形成用インクにおいて、該触媒がパラジウム金属塩と錯化剤を含有し、前記パラジウム金属塩と前記錯化剤により錯体を形成していることを特徴とする。The present invention has a storage stability of a palladium metal salt in an ink and a good discharge property from an ink jet recording head, and the palladium metal salt functions as a catalyst for electroless plating, and draws a formed metal pattern. An ink for forming a metal pattern excellent in film thickness uniformity and adhesion and a metal pattern formed using the same are provided. This metal pattern forming ink is a method of forming a metal pattern on a substrate by printing a pattern portion by ink-jet ink containing a catalyst and forming a metal pattern on the pattern portion by electroless plating. In the ink for use, the catalyst contains a palladium metal salt and a complexing agent, and a complex is formed by the palladium metal salt and the complexing agent.

Description

本発明は、金属パターンの形成に用いる金属パターン形成用インクに関し、さらに詳しくは、インクジェット法による回路形成に用いる金属パターン形成用インク及び金属パターンに関するものである。   The present invention relates to a metal pattern forming ink used for forming a metal pattern, and more particularly to a metal pattern forming ink and a metal pattern used for circuit formation by an inkjet method.

回路に用いる金属パターンの形成は、従来、レジスト材料を用いた方法により行われてきた。すなわち、金属薄層上にレジスト材料を塗布し、必要なパターンを光露光した後、現像により不要なレジストを除去し、むき出しとなった金属薄をエッチングにより除去し、さらに残存するレジスト部分を剥離することで金属パターンを記録した金属薄を形成していた。   Conventionally, formation of a metal pattern used in a circuit has been performed by a method using a resist material. That is, after applying a resist material on a thin metal layer and exposing the required pattern to light, the unnecessary resist is removed by development, the exposed thin metal is removed by etching, and the remaining resist portion is peeled off. As a result, a metal thin film on which a metal pattern was recorded was formed.

しかしながら、この方法では工程が多岐にわたり時間がかかること、また不要なレジスト、金属薄を除去することなど、生産時間、およびエネルギーや原材料使用効率の点から無駄が多く、改善が要求されていた。   However, this method requires many processes and takes a lot of time, and is unnecessary in terms of production time, energy and raw material use efficiency, such as removing unnecessary resist and thin metal, and has been required to be improved.

近年、粒径が100nm以下の、いわゆる金属ナノ粒子を含有するインクを用い、スクリーン印刷やインクジェット印刷などで金属パターンを直接描画する金属パターン形成方法に注目が集まっている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, attention has been focused on a metal pattern forming method in which a metal pattern is directly drawn by screen printing, ink jet printing or the like using an ink containing so-called metal nanoparticles having a particle size of 100 nm or less (see, for example, Patent Document 1). .)

この金属パターン形成方法は、金属ナノ粒子の粒径を極小にすることで融点が低下することを活用し、200〜300℃程度の温度で焼成することにより、回路を形成する方法である。本技術は、確かに工数の低減、原材料の利用効率向上などの利点はあるものの、金属粒子同士を完全に融合させることが難しく、焼成後の金属パターンにおいて電気抵抗を下げるための後処理における温度や条件に厳しい制約がある、という課題が残っていた。   This metal pattern formation method is a method for forming a circuit by firing at a temperature of about 200 to 300 ° C. by utilizing the fact that the melting point is lowered by minimizing the particle size of the metal nanoparticles. Although this technology certainly has the advantages of reducing man-hours and improving the utilization efficiency of raw materials, it is difficult to completely fuse metal particles together, and the temperature in post-processing to lower the electrical resistance in the fired metal pattern The problem remains that there are severe restrictions on the conditions.

金属ナノ粒子を用いず、金属塩を使用してインク中で金属イオンの形態にし、加熱下で還元性を有する還元剤を含有する溶液から導電パターンを形成する方法がある。しかしながら、金属塩に配位して安定化させる錯化剤が十分な性能を有していないため、金属塩の還元反応が進行しやすくなり、液保存性に乏しいものになっていた。   There is a method of forming a conductive pattern from a solution containing a reducing agent having reducibility under heating by using a metal salt in the form of metal ions without using metal nanoparticles and heating. However, since the complexing agent that coordinates and stabilizes the metal salt does not have sufficient performance, the reduction reaction of the metal salt easily proceeds and the liquid storage stability is poor.

一方、金属を穏和な条件で生成析出させる手段として、無電解めっき技術を活用して金属パターンを形成する方法も提案されている。例えば、無電解めっきが形成可能となる触媒を含有したインクで回路パターンを形成させた後、無電解めっき処理で金属を形成させる方法が開示されている(例えば、特許文献2、非特許文献1参照。)。   On the other hand, as a means for forming and depositing metal under mild conditions, a method of forming a metal pattern by utilizing an electroless plating technique has also been proposed. For example, a method is disclosed in which a circuit pattern is formed with an ink containing a catalyst capable of forming electroless plating, and then a metal is formed by electroless plating (for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 1). reference.).

上記いずれの場合においても、可溶性なパラジウム金属塩をインクに含有させて、そのインクをインクジェット方式にて基板に印字させてパラジウム触媒のパターン形成を行う。その後に無電解めっきをおこない、触媒パターン上に金属パターンを形成させている。しかし、パラジウム金属塩の溶解安定性の乏しいため、インク中でパラジウム金属塩が析出したり、印字基板上でパラジウム金属塩が不均一な状態となり、無電解めっきに悪影響が及んだりする等の問題点もあった。   In any of the above cases, a soluble palladium metal salt is contained in an ink, and the ink is printed on a substrate by an ink jet method to form a palladium catalyst pattern. Thereafter, electroless plating is performed to form a metal pattern on the catalyst pattern. However, since the palladium metal salt has poor dissolution stability, the palladium metal salt is deposited in the ink, or the palladium metal salt is in a non-uniform state on the printed circuit board, and the electroless plating is adversely affected. There was also a problem.

特開2002−299833号公報JP 2002-299833 A 特開平7−131135号公報JP 7-131135 A

第21回エレクトロニクス実装学会講演大会講演文集p.105Proceedings of the 21st Electronics Packaging Society Conference p. 105

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、インク中におけるパラジウム金属塩の保存安定性およびインクジェット記録ヘッドからの良好な吐出性を有し、さらにパラジウム金属塩が無電解めっきの触媒として機能し、形成された金属パターンの描画性、膜厚均一性に優れた金属パターン形成用インク及びそれを用いて形成した金属パターンを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object the storage stability of the palladium metal salt in the ink and the good dischargeability from the ink jet recording head, and the palladium metal salt is electroless plated. It is an object of the present invention to provide a metal pattern forming ink which functions as a catalyst for the metal pattern and is excellent in the drawability and film thickness uniformity of the formed metal pattern, and a metal pattern formed using the same.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following configurations.

1.基板の上に、触媒を含有するインクをインクジェット方式でパターン部を印字し、該パターン部の上に無電解めっき処理によって金属パターンを形成するのに用いる金属パターン形成用インクにおいて、該触媒がパラジウム金属塩と錯化剤を含有し、前記パラジウム金属塩と前記錯化剤により錯体を形成していることを特徴とする金属パターン形成用インク。   1. In a metal pattern forming ink used for printing a pattern portion by ink jet ink containing a catalyst on a substrate and forming a metal pattern on the pattern portion by electroless plating, the catalyst is palladium An ink for forming a metal pattern, comprising a metal salt and a complexing agent, wherein a complex is formed by the palladium metal salt and the complexing agent.

2.前記パラジウム金属塩と錯化剤のモル比が、1:0.5以上、1:10以下であることを特徴とする前記1に記載の金属パターン形成用インク。   2. 2. The metal pattern forming ink as described in 1 above, wherein the molar ratio of the palladium metal salt to the complexing agent is 1: 0.5 or more and 1:10 or less.

3.前記パラジウム金属塩の濃度が、0.01質量%以上、1.0質量%以下であることを特徴とする前記1または2に記載の金属パターン形成用インク。   3. 3. The metal pattern forming ink as described in 1 or 2 above, wherein the concentration of the palladium metal salt is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less.

4.前記錯化剤が、アミン系化合物または含窒素複素環式化合物であることを特徴とする前記1から3のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インク。   4). 4. The metal pattern forming ink according to any one of 1 to 3, wherein the complexing agent is an amine compound or a nitrogen-containing heterocyclic compound.

5.pHが、9.0以上、13.5以下であることを特徴とする前記1から4のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インク。   5. 5. The metal pattern forming ink according to any one of 1 to 4, wherein the pH is 9.0 or more and 13.5 or less.

6.前記インクに対して、有機溶媒を5.0質量%以上、90質量%以下含有することを特徴とする前記1から5のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インク。   6). 6. The metal pattern forming ink according to any one of 1 to 5, wherein the organic solvent is contained in an amount of 5.0% by mass to 90% by mass with respect to the ink.

7.前記1から6のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インクを用いて形成されたことを特徴とする金属パターン。   7). 7. A metal pattern formed using the metal pattern forming ink according to any one of 1 to 6 above.

本発明により、インク中におけるパラジウム金属塩の保存安定性およびインクジェット記録ヘッドからの良好な吐出性を有し、さらにパラジウム金属塩が無電解めっきの触媒として機能し、形成された金属パターンの描画性、膜厚均一性、密着性に優れた金属パターン形成用インク及びそれを用いて形成した金属パターンを提供することができた。   According to the present invention, the storage stability of the palladium metal salt in the ink and the good dischargeability from the ink jet recording head, and further the palladium metal salt functions as a catalyst for electroless plating, and the drawability of the formed metal pattern In addition, it was possible to provide a metal pattern forming ink excellent in film thickness uniformity and adhesion, and a metal pattern formed using the same.

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.

本発明者は、基板の上に、触媒を含有するインクをインクジェット方式でパターン部を印字し、該パターン部の上に無電解めっき処理によって金属パターンを形成するのに用いる金属パターン形成用インクにおいて、該触媒がパラジウム金属塩と錯化剤を含有し、前記パラジウム金属塩と前記錯化剤により錯体形成していることを特徴とする金属パターン形成用インクにより、インク中におけるパラジウム金属塩の保存安定性およびインクジェット記録ヘッドからの良好な吐出性を有し、さらにパラジウム金属塩が無電解めっきの触媒として機能し、形成された金属パターンの描画性、膜厚均一性、密着性に優れた金属パターン形成用インクを実現できることを見出し、本発明に至った次第である。   The inventor of the present invention provides a metal pattern forming ink used for printing a pattern portion on a substrate by ink-jet ink containing a catalyst and forming a metal pattern on the pattern portion by electroless plating. The catalyst contains a palladium metal salt and a complexing agent, and is complexed with the palladium metal salt and the complexing agent. Metal that has stability and good discharge from an ink jet recording head, and also has a metal metal layer that functions as a catalyst for electroless plating and has excellent drawing performance, uniformity of film thickness, and adhesion. It has been found that a pattern forming ink can be realized, and has reached the present invention.

一般に、触媒として用いるパラジウム金属塩は不安定であり、溶液中で沈殿を生じやすい特性を有している。特に、金属パターン形成用インクの溶媒として用いられることが多い水や水溶性有機溶媒に対しての溶解安定は、良好であるとは言い難い。   In general, a palladium metal salt used as a catalyst is unstable and has a property of easily causing precipitation in a solution. In particular, it is difficult to say that the dissolution stability in water or a water-soluble organic solvent often used as a solvent for a metal pattern forming ink is good.

パラジウム金属塩を触媒として機能させるためには、パラジウムイオン(Pd2+)からパラジウム金属(Pd)への還元反応を行う必要がある。しかしながら、パラジウムイオン(Pd2+)の状態から、パラジウム金属(Pd)へ還元反応は、還元条件(例えば、還元剤、温度、pHなど)により反応速度が激しく変化することが多い。反応が遅くなるとパラジウム金属が生成しにくくなり、逆に反応が速すぎて凝集したパラジウム金属の状態で生成すると、次工程の無電解めっき工程における金属形成に悪影響を及ぼす不具合がしばしば発生する。In order for the palladium metal salt to function as a catalyst, it is necessary to perform a reduction reaction from palladium ions (Pd 2+ ) to palladium metal (Pd 0 ). However, in the reduction reaction from palladium ion (Pd 2+ ) to palladium metal (Pd 0 ), the reaction rate often changes drastically depending on the reduction conditions (eg, reducing agent, temperature, pH, etc.). When the reaction is slow, it becomes difficult to produce palladium metal, and conversely, when the reaction is too fast and produced in the state of agglomerated palladium metal, a defect that adversely affects metal formation in the next electroless plating process often occurs.

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、インク中にパラジウム金属塩と錯化剤を含有させることで、本発明の目的効果を効率的に発現できることを見いだし、本発明に至った次第である。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor has found that the object effect of the present invention can be efficiently expressed by including a palladium metal salt and a complexing agent in the ink, and has led to the present invention. It depends on you.

パラジウムイオン(Pd2+)は、静電気的に配位可能な化合物である錯化剤(Ch)と錯体形成した状態のもの(Pd−Ch)は、溶解性が高まり、インク中での安定性が高まり、析出等の発生を抑制することができることが判明した。また、同時に、錯体形成した化合物(Pd−Ch)の還元剤による反応性は緩和されるため、還元反応条件の適用範囲が広くなり、緩やかな還元反応として制御可能となり、その結果、生成するパラジウム金属が均一で緻密なものにすることが可能となった。この均一で緻密な触媒により、その後行う無電解めっきで生成される金属、例えば、銅の細線再現性や銅膜厚均一性に優れた結果を発揮することができたものである。Palladium ions (Pd 2+ ) are complexed with a complexing agent (Ch) that is a compound capable of being coordinated electrostatically (Pd-Ch), which has increased solubility and stability in ink. It has been found that the occurrence of precipitation and the like can be suppressed. At the same time, the reactivity of the complexed compound (Pd-Ch) by the reducing agent is relaxed, so that the application range of the reduction reaction condition is widened and can be controlled as a gradual reduction reaction. It became possible to make the metal uniform and dense. With this uniform and dense catalyst, it was possible to demonstrate excellent results in the reproducibility of thin wires and copper film thickness of metals produced by subsequent electroless plating, such as copper.

すなわち、本発明により、保存安定性の高いインクで、インクジェットヘッドにおける目詰まりの懸念がなく、出射安定性が高くなり、良好な無電解めっき形成による金属パターンを得ることができた。   That is, according to the present invention, the ink having high storage stability is free from clogging in the ink-jet head, the emission stability is increased, and a metal pattern by good electroless plating can be obtained.

以下、本発明の金属パターン形成用インク及びそれを用いて形成する金属パターンの詳細について説明する。   Hereinafter, the metal pattern forming ink of the present invention and details of the metal pattern formed using the same will be described.

《金属パターン形成用インク》
本発明のインクジェット方式によりパターン形成に用いる金属パターン形成用インク(以下、単にインクともいう)は、触媒がパラジウム金属塩と錯化剤とを含有することを一つの特徴とする。
《Metal pattern forming ink》
One feature of the metal pattern forming ink (hereinafter also simply referred to as ink) used for pattern formation by the inkjet method of the present invention is that the catalyst contains a palladium metal salt and a complexing agent.

〔触媒〕
本発明のインクで用いられる触媒の形態としては、金属微粒子や金属塩コロイド(例えば、パラジウム−スズコロイドなど)ではなく、パラジウム金属塩と錯化剤が錯体形成することにより、インク中において溶解状態で存在しているパラジウム金属塩であることが好ましい。これは、溶解均一系のインクとすることを意味しており、その結果、インクジェットヘッドの目詰まりの発生がなく、安定した出射性を実現することができる。
〔catalyst〕
The catalyst used in the ink of the present invention is not in the form of metal fine particles or metal salt colloid (for example, palladium-tin colloid), but in a dissolved state in the ink by complexing a palladium metal salt with a complexing agent. The palladium metal salt present is preferred. This means that the ink is a homogeneously dissolved ink. As a result, there is no occurrence of clogging of the ink jet head, and stable emission can be realized.

本発明に適用可能なパラジウム金属塩としては、例えば、フッ化パラジウム、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、酢酸パラジウム、アセト酢酸パラジウム、トリフルオロ酢酸パラジウム、水酸化パラジウム、酸化パラジウム、硫化パラジウム等が挙げられ、中でも塩化パラジウムが好ましい。   Examples of the palladium metal salt applicable to the present invention include palladium fluoride, palladium chloride, palladium bromide, palladium iodide, palladium nitrate, palladium sulfate, palladium acetate, palladium acetoacetate, palladium trifluoroacetate, palladium hydroxide. , Palladium oxide, palladium sulfide and the like, among which palladium chloride is preferable.

インク中におけるパラジウム金属塩の含有量としては、0.01質量%以上、1.0質量%以下が好ましい。パラジウム金属塩の濃度が0.01質量%以上であれば、次工程である無電解めっき反応の必要な活性度を得ることができ、1.0質量%以下であれば、インク中のパラジウム金属塩の安定性を維持することができる点で好ましい。   The content of the palladium metal salt in the ink is preferably 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less. If the concentration of the palladium metal salt is 0.01% by mass or more, the necessary activity of the electroless plating reaction as the next step can be obtained, and if it is 1.0% by mass or less, the palladium metal in the ink is obtained. This is preferable in that the stability of the salt can be maintained.

〔錯化剤〕
本発明のインクに適用可能な錯化剤としては、上記パラジウム金属塩と錯体形成可能な化合物が挙げられる。化合物としては、カルボシキ基をもつ有機酸があり、たとえば、シュウ酸、マロン酸、こはく酸、アジピン酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸などが挙げられる。そしてアミン系化合物または含窒素複素環式化合物であることが好ましい。アミン系化合物とはアンモニアの水素原子の1個またはそれ以上が炭化水素残基Rで置換された化合物であり、Pdイオンに対する錯形成剤である。ここではアンモニアも含むものとする。アミンはN原子上に非共有電子対を保持しており、パラジウムイオンと錯形成しやすい。アミンとしては、アンモニア、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、2−アミノピリジン、3−アミノピリジン、4−アミノピリジン、エチレンジアミン、エタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミンテトラ酢酸等の直鎖アミン化合物、環状アミン化合物が挙げられる。含窒素複素環式化合物としては、例えば、ピリジン、ビピリジン、フェナントロリンなどが挙げられる。
[Complexing agent]
Examples of the complexing agent applicable to the ink of the present invention include compounds capable of forming a complex with the palladium metal salt. Examples of the compound include organic acids having a carboxyl group, and examples thereof include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, adipic acid, maleic acid, tartaric acid, and citric acid. And it is preferably an amine compound or a nitrogen-containing heterocyclic compound. An amine compound is a compound in which one or more hydrogen atoms of ammonia are substituted with a hydrocarbon residue R, and is a complexing agent for Pd ions. Here, ammonia is also included. The amine retains an unshared electron pair on the N atom and tends to complex with palladium ions. As amines, ammonia, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, pyridine, 2-aminopyridine, 3-aminopyridine , 4-aminopyridine, ethylenediamine, ethanolamine, triethanolamine, linear amine compounds such as ethylenediaminetetraacetic acid, and cyclic amine compounds. Examples of the nitrogen-containing heterocyclic compound include pyridine, bipyridine, phenanthroline and the like.

本発明のインクにおいて、パラジウム金属塩(Pd)と錯化剤(Ch)のモル比は、1:0.5以上、1:10以下の範囲とすることが好ましい。パラジウム金属塩と錯化剤のモル比を1:0.5以上にすることにより、パラジウム金属塩と錯化剤とで形成される錯体の比率が高まり、インク中での溶解性や還元反応性が良好となる。また、モル比を1:10以下にすることにより、過剰な錯化剤による反応阻害を抑止するうえで好ましい。   In the ink of the present invention, the molar ratio of the palladium metal salt (Pd) and the complexing agent (Ch) is preferably in the range of 1: 0.5 or more and 1:10 or less. By setting the molar ratio of the palladium metal salt to the complexing agent to 1: 0.5 or more, the ratio of the complex formed by the palladium metal salt and the complexing agent increases, so that the solubility in the ink and the reduction reactivity are increased. Becomes better. Moreover, it is preferable when the molar ratio is 1:10 or less in order to suppress reaction inhibition by an excessive complexing agent.

また、インク中におけるパラジウム金属塩と錯化剤で形成された錯体の溶解性と保存性を高める目的で、インクのpHを8.0以上の範囲に調整することが好ましく、より好ましくはpH9.0〜14.0であり、更に好ましくはpH9.0〜13.5であり、特に好ましくはpH10.0以上、13.5以下である。パラジウム金属塩と錯化剤により形成される錯体は、インクのpHがアルカリ性であるほど形成が容易に進むため、pH8.0以上が好ましい。また、非インク吸収性の樹脂基板との組合せにおいては、インクが高pHほど、密着性が良好となって好ましい。   In order to improve the solubility and storage stability of the complex formed of the palladium metal salt and the complexing agent in the ink, the pH of the ink is preferably adjusted to a range of 8.0 or more, more preferably pH 9. It is 0-14.0, More preferably, it is pH 9.0-13.5, Most preferably, it is pH 10.0 or more and 13.5 or less. The complex formed by the palladium metal salt and the complexing agent is preferably formed at a pH of 8.0 or higher because the formation proceeds more easily as the pH of the ink is more alkaline. In combination with a non-ink-absorbing resin substrate, the higher the pH of the ink, the better the adhesion and the better.

〔インク溶媒〕
本発明のインクに適用可能な溶媒としては、上記パラジウム金属塩と錯化剤の溶解性の観点から水性液媒体が好ましく用いられ、水性液媒体としては、水及び水溶性有機溶剤等の混合溶媒が更に好ましく用いられる。これらの溶媒の組成については、上記のパラジウム金属塩と錯化剤で形成された錯体の溶解状態に留意して選択することが好ましい。
[Ink solvent]
As the solvent applicable to the ink of the present invention, an aqueous liquid medium is preferably used from the viewpoint of solubility of the palladium metal salt and the complexing agent, and the aqueous liquid medium is a mixed solvent such as water and a water-soluble organic solvent. Is more preferably used. The composition of these solvents is preferably selected in consideration of the dissolved state of the complex formed with the palladium metal salt and the complexing agent.

好ましく用いられる水溶性有機溶剤としては、例えば、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール等)、多価アルコール類(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等)、多価アルコールエーテル類(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等)、アミン類(例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等)、アミド類(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等)、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)等が挙げられる。   Examples of the water-soluble organic solvent preferably used include alcohols (for example, methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, secondary butanol, tertiary butanol, etc.) and polyhydric alcohols (for example, ethylene glycol, diethylene glycol). , Triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butylene glycol, hexanediol, pentanediol, glycerin, hexanetriol, thiodiglycol, etc.), polyhydric alcohol ethers (eg, ethylene glycol monomethyl ether) , Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol Cole monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol Monophenyl ether, propylene glycol monophenyl ether, etc.), amines (eg, ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, morpholine, N-ethylmorpholine, ethylenediamine, diethylenediamine, triethyl) Tetramine, tetraethylenepentamine, polyethyleneimine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethylpropylenediamine, etc.), amides (eg, formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), heterocyclics (eg, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexyl pyrrolidone, 2-oxazolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc.), sulfoxides (for example, dimethyl sulfoxide, etc.) and the like.

溶媒が水だけの単なる触媒素溶液ではインクジェットのインクとしては不適切である。それは上記有機溶媒が存在することで、インクがインクジェットヘッドから安定して吐出するために適度な粘性(粘度)を与え、粘度1.5〜30mPa/sの範囲に調整可能となる。またインクの水分が揮発するとヘッドノズル内で固化や出射不良を回避するために保湿性を付与すること、さらに有機溶媒によりインクの表面張力をインクジェットに適した50〜25mN/mに調整することも重要である。そのため、上記有機溶媒をインク中に5〜90質量%が好ましく、さらに好ましくは、30〜80質量%である。また有機溶媒の沸点としては、80℃以上250℃以下が保湿性と乾燥性の点で好ましい。   A simple catalyst solution containing only water as a solvent is not suitable as an ink-jet ink. The presence of the organic solvent gives an appropriate viscosity (viscosity) for the ink to be stably ejected from the inkjet head, and the viscosity can be adjusted in the range of 1.5 to 30 mPa / s. In addition, when the moisture of the ink is volatilized, moisture retention is imparted in order to avoid solidification and ejection failure in the head nozzle, and the surface tension of the ink can be adjusted to 50 to 25 mN / m suitable for inkjet using an organic solvent. is important. Therefore, the organic solvent is preferably 5 to 90% by mass in the ink, and more preferably 30 to 80% by mass. Moreover, as a boiling point of an organic solvent, 80 degreeC or more and 250 degrees C or less are preferable at the point of moisture retention and drying property.

〔界面活性剤〕
本発明のインクに適用可能な界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、脂肪酸塩類等のアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類等のノニオン性界面活性剤、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド等の界面活性剤、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類等のカチオン性界面活性剤が挙げられる。
[Surfactant]
Surfactants applicable to the ink of the present invention include, for example, alkyl sulfates, alkyl ester sulfates, dialkyl sulfosuccinates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl phosphates, polyoxyalkylene alkyl ether phosphates, Anionic surfactants such as fatty acid salts, nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyalkylene alkyl phenyl ethers, acetylene glycols, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, glycerin esters, Examples include surfactants such as sorbitan esters, polyoxyethylene fatty acid amides, and amine oxides, and cationic surfactants such as alkylamine salts and quaternary ammonium salts.

〔その他の各種添加剤〕
本発明のインクには、必要に応じて、その他の金属パターン形成用インクで従来公知の各種添加剤を含有することができる。例えば、蛍光増白剤、消泡剤、潤滑剤、防腐剤、増粘剤、帯電防止剤、マット剤、水溶性多価金属塩、酸塩基、緩衝液等pH調整剤、酸化防止剤、表面張力調整剤、非抵抗調整剤、防錆剤、無機顔料等を挙げることができる。
[Other various additives]
The ink of the present invention may contain various conventionally known additives for other metal pattern forming inks as required. For example, fluorescent brighteners, antifoaming agents, lubricants, preservatives, thickeners, antistatic agents, matting agents, water-soluble polyvalent metal salts, acid bases, pH adjusters such as buffers, antioxidants, surfaces Tension modifiers, non-resistance modifiers, rust inhibitors, inorganic pigments and the like can be mentioned.

〔基板〕
本発明のインクを用いた金属パターン形成において、金属パターンを形成する基板としては、絶縁性を備えたものであれば特に制限はなく、例えば、ガラスやセラミックス等の剛性の強いものから、PET(ポリエチレンテレフタレート)やポリイミドなどの樹脂から構成されるフィルム状のものが挙げられる。
〔substrate〕
In the metal pattern formation using the ink of the present invention, the substrate on which the metal pattern is formed is not particularly limited as long as it has insulating properties. For example, from a highly rigid material such as glass or ceramics, PET ( Polyethylene terephthalate) and a film-like material composed of a resin such as polyimide.

しかしながら、本発明の金属パターン形成方法においては、非インク吸収性の樹脂基板を用いることが好ましい。基材として非インク吸収性の樹脂基板、特に樹脂フィルムを用いることにより、優れた可堯性を得ることができ、広範囲な分野への適用が可能となり、加えて非インク吸収性基板とすることにより、金属パターン形成過程における基板の伸縮が抑制されることで、高精緻な金属パターンを形成することができる。   However, in the metal pattern forming method of the present invention, it is preferable to use a non-ink-absorbing resin substrate. By using a non-ink-absorbing resin substrate, particularly a resin film, as the base material, excellent flexibility can be obtained, and it can be applied to a wide range of fields, and in addition, a non-ink-absorbing substrate can be obtained. Therefore, the expansion and contraction of the substrate in the metal pattern forming process is suppressed, so that a highly precise metal pattern can be formed.

非インク吸収性樹脂としては、絶縁性を備えたものであれば特に制限はなく、例えば、ポリエステル系樹脂、ジアセテート系樹脂、トリアテセート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の材料を有するフィルム等が挙げられ、その中でもPET(ポリエチレンテレフタレート)、ポリイミドなどの樹脂から構成されるフィルム状のものが好ましく、更に好ましくポリイミドフィルムである。   The non-ink-absorbing resin is not particularly limited as long as it has insulating properties. For example, a polyester resin, a diacetate resin, a triatesate resin, a polycarbonate resin, a polyvinyl chloride resin, a polyimide resin A film having a material such as, for example, is preferable. Among them, a film-like material composed of a resin such as PET (polyethylene terephthalate) or polyimide is preferable, and a polyimide film is more preferable.

本発明において用いられる基板において、密着性改良の観点から、表面改質処理を施しても良い。同様にして、基板上に下引き層を設けてもよい。下引き層の材料としては、シランカップリング剤などのカップリング剤などが挙げられる。   The substrate used in the present invention may be subjected to surface modification treatment from the viewpoint of improving adhesion. Similarly, an undercoat layer may be provided on the substrate. Examples of the material for the undercoat layer include a coupling agent such as a silane coupling agent.

《金属パターンの形成工程》
本発明のインクを用いた金属パターン形成方法としては、1)パラジウム金属塩及び錯化剤を含有するインクを、インクジェットヘッドより非インク吸収性樹脂基板上に吐出してパターン部を印字するパターン印字工程と、2)パターン部に無電解めっき処理を施して金属パターンを形成する無電解めっき処理工程を有し、更には、上記1)パターン印字工程と、2)無電解めっき処理工程との間に、3)触媒活性化工程を設けることが好ましい。
<Metal pattern formation process>
The metal pattern forming method using the ink of the present invention includes 1) pattern printing in which an ink containing a palladium metal salt and a complexing agent is ejected from a inkjet head onto a non-ink-absorbing resin substrate to print a pattern portion. And 2) an electroless plating process for forming a metal pattern by performing an electroless plating process on the pattern portion, and further between the above 1) pattern printing process and 2) electroless plating process 3) It is preferable to provide a catalyst activation step.

〔パターン印字工程〕
本発明に係る金属パターン形成方法においては、パラジウム金属塩及び錯化剤を含有した本発明のインクは、インクジェットヘッドから非インク吸収性樹脂基板へ吐出させ、パターン形成させる。吐出させるインク液滴の大きさとしては、特に制限はないが、回路配線等の場合は微細線の形成が必要となるので50pl以下が好ましく、更に好ましくは20pl以下のインク液滴量である。
[Pattern printing process]
In the metal pattern forming method according to the present invention, the ink of the present invention containing a palladium metal salt and a complexing agent is ejected from an inkjet head onto a non-ink-absorbing resin substrate to form a pattern. The size of the ink droplets to be ejected is not particularly limited. However, in the case of circuit wiring or the like, it is necessary to form fine lines, and therefore the amount is preferably 50 pl or less, and more preferably 20 pl or less.

インクジェットヘッドとしては、特に制限はなく、ピエゾ型、サーマル型いずれのヘッドを用いることが可能である。   The inkjet head is not particularly limited, and either a piezo-type or a thermal-type head can be used.

〔触媒活性化工程〕
本発明に係る金属パターン形成方法においては、上記触媒のパラジウム金属塩と錯化剤を含有するインクを基板上に印字する工程と、後述する無電解めっき処理を行う工程の間に、触媒活性化工程を有することが好ましい。
[Catalyst activation process]
In the metal pattern forming method according to the present invention, the catalyst activation is performed between the step of printing on the substrate the ink containing the palladium metal salt of the catalyst and the complexing agent and the step of performing the electroless plating process described later. It is preferable to have a process.

すなわち、無電解めっき処理を行う工程の前に、触媒活性化処理を施すことにより、上記触媒を溶解状態で含有するインクを、基板に印字したあと、パラジウムイオン(Pd2+)を0価金属(Pd)にすることで、無電解めっき反応がより活性化される。本発明では、触媒パラジウム金属を0価にする工程を触媒活性化工程という。触媒活性化工程は、触媒の種類によって適正な方法を選択する必要があり、酸の付与、加熱、還元剤の付与等が挙げられる。パラジウムイオンに好ましい還元剤としては、ホウ素系化合物が好ましく、具体的には、水素化ホウ素ナトリウム、トリメチルアミンボラン、ジメチルアミンボラン(DMAB)などが好ましい。That is, by performing a catalyst activation treatment before the step of performing the electroless plating treatment, an ink containing the catalyst in a dissolved state is printed on a substrate, and then palladium ions (Pd 2+ ) are converted to zero-valent metal ( By using Pd 0 ), the electroless plating reaction is more activated. In the present invention, the step of making the catalyst palladium metal zero is referred to as the catalyst activation step. In the catalyst activation step, it is necessary to select an appropriate method depending on the type of catalyst, and examples thereof include application of acid, heating, and application of a reducing agent. A preferable reducing agent for palladium ions is a boron-based compound. Specifically, sodium borohydride, trimethylamine borane, dimethylamine borane (DMAB), and the like are preferable.

〔無電解めっき処理工程〕
本発明に係る無電解めっき処理について説明する。
[Electroless plating process]
The electroless plating process according to the present invention will be described.

非インク吸収性樹脂基板に触媒及び錯化剤を含有したインクをインクジェット法にてパターン印字したあと、無電解めっき処理を行い、パターン部に金属を形成させた金属パターンを得る。通常は、上記パターン印字した非インク吸収性樹脂基板を、無電解めっき液(浴)に浸漬する工程が一般的な方法である。   After the ink containing the catalyst and the complexing agent is printed on the non-ink-absorbing resin substrate by an ink jet method, an electroless plating process is performed to obtain a metal pattern in which a metal is formed on the pattern portion. Usually, the step of immersing the non-ink-absorbing resin substrate printed with the above pattern in an electroless plating solution (bath) is a common method.

無電解めっき液としては、1)金属イオン、2)無電解めっき液用錯化剤、3)還元剤が主に含有される。無電解めっきで形成される金属としては、例えば、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルおよびそれらの合金などが挙げられるが、導電性や安全性の観点から銀または銅が好ましく、さらに銅が好ましい。よって、無電解めっき浴に使用される金属イオンとしても、上記金属に対応した金属イオンを含有させる。よって銅イオンが好ましく、例えば、硫酸銅などが挙げられる。無電解めっき液用錯化剤および還元剤も金属イオンに適したものが選択される。錯化剤としては、例えば、エチレンジアミンテトラ酢酸(以下、EDTAと略記する)、ロシェル塩、D−マンニトール、D−ソルビトール、ズルシトール、イミノ二酢酸、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン四酢酸、などが挙げられ、EDTAが好ましい。還元剤としては、ホルムアルデヒド、テトラヒドロホウ酸カリウム、ジメチルアミンボラン、グリオキシル酸、次亜リン酸ナトリウムなどが挙げられ、ホルムアルデヒドが好ましい。   The electroless plating solution mainly contains 1) metal ions, 2) complexing agent for electroless plating solution, and 3) reducing agent. Examples of the metal formed by electroless plating include gold, silver, copper, palladium, nickel, and alloys thereof, and silver or copper is preferable from the viewpoint of conductivity and safety, and copper is more preferable. . Therefore, metal ions corresponding to the above metals are contained as metal ions used in the electroless plating bath. Accordingly, copper ions are preferable, and examples thereof include copper sulfate. The complexing agent and reducing agent for the electroless plating solution are also selected to be suitable for metal ions. Examples of the complexing agent include ethylenediaminetetraacetic acid (hereinafter abbreviated as EDTA), Rochelle salt, D-mannitol, D-sorbitol, dulcitol, iminodiacetic acid, trans-1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, and the like. EDTA is preferred. Examples of the reducing agent include formaldehyde, potassium tetrahydroborate, dimethylamine borane, glyoxylic acid and sodium hypophosphite, and formaldehyde is preferred.

上記無電解めっき工程は、めっき浴の温度、pH、浸漬時間、金属イオン濃度を制御することで、金属形成の速度や膜厚を制御することができる。   The electroless plating step can control the metal formation speed and film thickness by controlling the temperature, pH, immersion time, and metal ion concentration of the plating bath.

本発明において形成される金属膜厚は、0.01μm以上、30μm以下が好ましい。   The metal film thickness formed in the present invention is preferably 0.01 μm or more and 30 μm or less.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.

《インクの調製》
〔インク1の調製:本発明〕
触媒として塩化パラジウムを0.2質量%、錯化剤として2−アミノピリジンを0.2質量%、水溶性有機溶媒として、エチレングリコールを30質量%、グリセリン10質量%、純水を残分としてインクを調製した。次いで、水酸化ナトリウムを用いてインクのpHを11.0に調整して、インク1とした。調製したインク1の外観を目視観察した結果、塩化パラジウムが完全に溶解している状態にあることを確認した。インク1における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:1.9である。
<Preparation of ink>
[Preparation of Ink 1: Present Invention]
0.2% by mass of palladium chloride as a catalyst, 0.2% by mass of 2-aminopyridine as a complexing agent, 30% by mass of ethylene glycol, 10% by mass of glycerin, and pure water as a residue as a water-soluble organic solvent An ink was prepared. Next, the pH of the ink was adjusted to 11.0 using sodium hydroxide to obtain ink 1. As a result of visually observing the appearance of the prepared ink 1, it was confirmed that palladium chloride was completely dissolved. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in ink 1 is 1: 1.9.

〔インク2〜5の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、水酸化ナトリウムの添加量を適宜調整して、インクのpHをそれぞれ7.5、8.5、13.2、13.6に変更した以外は同様にして、インク2〜5を調製した。調製したインク2、5の外観を目視観察した結果、塩化パラジウムの未溶解物が多少存在していることを確認した。
[Preparation of inks 2 to 5: the present invention]
Ink 2 was prepared in the same manner as in the preparation of Ink 1, except that the amount of sodium hydroxide added was appropriately adjusted to change the pH of the ink to 7.5, 8.5, 13.2, and 13.6, respectively. ~ 5 were prepared. As a result of visual observation of the appearance of the prepared inks 2 and 5, it was confirmed that some undissolved palladium chloride was present.

〔インク6の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を0.047質量%に変更した以外は同様にして、インク6を調製した。インク6における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:0.38である。
[Preparation of Ink 6: Present Invention]
Ink 6 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the amount of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 0.047% by mass. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in the ink 6 is 1: 0.38.

〔インク7の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を0.055質量%に変更した以外は同様にして、インク7を調製した。インク7における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:0.50である。
[Preparation of ink 7: the present invention]
Ink 7 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the amount of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 0.055% by mass. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in ink 7 is 1: 0.50.

〔インク8の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、塩化パラジウムの添加量を0.01質量%、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を0.026質量%に変更した以外は同様にして、インク8を調製した。インク8における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:4.9である。
[Preparation of ink 8: the present invention]
Ink 8 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the addition amount of palladium chloride was changed to 0.01% by mass and the addition amount of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 0.026% by mass. did. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in the ink 8 is 1: 4.9.

〔インク9の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、塩化パラジウムの添加量を0.9質量%、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を0.9質量%に変更した以外は同様にして、インク9を調製した。インク9における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:1.9である。
[Preparation of Ink 9: Present Invention]
Ink 9 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the addition amount of palladium chloride was changed to 0.9% by mass and the addition amount of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 0.9% by mass. did. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in the ink 9 is 1: 1.9.

〔インク10の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、塩化パラジウムの添加量を1.1質量%、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を1.1質量%に変更した以外は同様にして、インク10を調製した。インク10における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:1.9である。
[Preparation of Ink 10: Present Invention]
Ink 10 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the addition amount of palladium chloride was changed to 1.1% by mass and the addition amount of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 1.1% by mass. did. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in the ink 10 is 1: 1.9.

〔インク11の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を1.0質量%に変更した以外は同様にして、インク11を調製した。インク11における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:9.5である。
[Preparation of Ink 11: Present Invention]
Ink 11 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the amount of addition of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 1.0% by mass. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in the ink 11 is 1: 9.5.

〔インク12の調製:本発明〕
上記インク1の調製において、錯化剤である2−アミノピリジンの添加量を1.16質量%に変更した以外は同様にして、インク12を調製した。インク12における塩化パラジウム(Pd)と2−アミノピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:11.0である。
[Preparation of Ink 12: Present Invention]
Ink 12 was prepared in the same manner as in Preparation of Ink 1 except that the amount of addition of 2-aminopyridine as a complexing agent was changed to 1.16% by mass. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to 2-aminopyridine (Ch) in the ink 12 is 1: 11.0.

〔インク13の調製:本発明〕
触媒として酢酸パラジウムを0.1質量%、錯化剤としてエチレンジアミン四酢酸を0.2質量%、水溶性有機溶媒として、エチレングリコールを30質量%、グリセリンを10質量%、純水を残分としてインクを調製した。次いで、水酸化ナトリウムを用いてインクのpHを10.0に調整し、インク13とした。調製したインク13の外観を目視観察した結果、酢酸パラジウムが完全に溶解している状態にあることを確認した。インク13における酢酸パラジウム(Pd)とエチレンジアミン四酢酸(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:1.5である。
[Preparation of Ink 13: Present Invention]
0.1% by mass of palladium acetate as a catalyst, 0.2% by mass of ethylenediaminetetraacetic acid as a complexing agent, 30% by mass of ethylene glycol, 10% by mass of glycerin, and pure water as a residue as a water-soluble organic solvent An ink was prepared. Next, the pH of the ink was adjusted to 10.0 using sodium hydroxide to obtain ink 13. As a result of visually observing the appearance of the prepared ink 13, it was confirmed that palladium acetate was completely dissolved. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium acetate (Pd) to ethylenediaminetetraacetic acid (Ch) in the ink 13 is 1: 1.5.

〔インク14の調製:比較例〕
触媒として塩化パラジウムを0.1質量%、水溶性有機溶媒として、エチレングリコールを30質量%、グリセリンを10質量%、純水を残分としてインクを調整した。次いで、塩化パラジウムが溶解するまで、塩酸をゆっくり滴下して、インク14を調製した。このインク14のpHを測定した結果、1.0以下であった。
[Preparation of Ink 14: Comparative Example]
Ink was prepared using 0.1% by mass of palladium chloride as a catalyst, 30% by mass of ethylene glycol, 10% by mass of glycerin, and pure water as a residue as a water-soluble organic solvent. Next, ink 14 was prepared by slowly dropping hydrochloric acid until the palladium chloride was dissolved. As a result of measuring the pH of the ink 14, it was 1.0 or less.

〔インク15の調製:比較例〕
パラジウム/スズの金属コロイド液としてプレデップPN−104(ワールドメタル社製)3.0質量%と、キャタリストPN105(ワールドメタル社製)27.0質量%に、水溶性溶媒エチレングリコール30質量%、グリセリン20質量%を添加し、純水を残分として、比較のインク15を調製した。
[Preparation of Ink 15: Comparative Example]
As a metal colloidal solution of palladium / tin, 3.0% by mass of Predep PN-104 (manufactured by World Metal), 27.0% by mass of catalyst PN105 (manufactured by World Metal), 30% by mass of water-soluble solvent ethylene glycol, Comparative ink 15 was prepared by adding 20% by mass of glycerin and using pure water as a residue.

〔インク16の調製:本発明〕
触媒として塩化パラジウムを0.2質量%、錯化剤としてビピリジンを0.2質量%、水溶性有機溶媒として、エチレングリコールを30質量%、グリセリン10質量%、純水を残分としてインクを調製した。次いで、水酸化ナトリウムを用いてインクのpHを10.0に調整して、インク16とした。調製したインク16の外観を目視観察した結果、塩化パラジウムが完全に溶解している状態にあることを確認した。インク16における塩化パラジウム(Pd)とビピリジン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:1.5である。
[Preparation of Ink 16: Present Invention]
Ink was prepared using 0.2% by mass of palladium chloride as a catalyst, 0.2% by mass of bipyridine as a complexing agent, 30% by mass of ethylene glycol, 10% by mass of glycerin as a water-soluble organic solvent, and pure water as a residue. did. Next, the pH of the ink was adjusted to 10.0 using sodium hydroxide to obtain ink 16. As a result of visual observation of the appearance of the prepared ink 16, it was confirmed that palladium chloride was completely dissolved. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) and bipyridine (Ch) in the ink 16 is 1: 1.5.

〔インク17の調製:本発明〕
触媒として塩化パラジウムを0.2質量%、錯化剤としてエチレンジアミンを0.2質量%、水溶性有機溶媒として、エチレングリコールを30質量%、グリセリン10質量%、純水を残分としてインクを調製した。次いで、水酸化ナトリウムを用いてインクのpHを10.0に調整して、インク17とした。調製したインク17の外観を目視観察した結果、塩化パラジウムが完全に溶解している状態にあることを確認した。インク17における塩化パラジウム(Pd)とエチレンジアミン(Ch)とのモル比(Pd:Ch)は、1:1.5である。
[Preparation of Ink 17: Present Invention]
Prepare an ink using 0.2% by mass of palladium chloride as a catalyst, 0.2% by mass of ethylenediamine as a complexing agent, 30% by mass of ethylene glycol, 10% by mass of glycerin as a water-soluble organic solvent, and pure water as a residue. did. Next, the pH of the ink was adjusted to 10.0 using sodium hydroxide to obtain ink 17. As a result of visual observation of the appearance of the prepared ink 17, it was confirmed that palladium chloride was completely dissolved. The molar ratio (Pd: Ch) of palladium chloride (Pd) to ethylenediamine (Ch) in the ink 17 is 1: 1.5.

《インクの評価》
上記調製した各インクについて、下記の各評価を行った。
<Evaluation of ink>
Each of the inks prepared above was subjected to the following evaluations.

〔出射安定性の評価〕
上記調製した各インクを、搬送系オプションXY100に装着したインクジェットヘッド評価装置EB100(コニカミノルタIJ(株)製)に、インクジェットヘッドKM256Aq水系ヘッド(コニカミノルタIJ(株)製)を取り付けたインクジェット出射装置に装着し、低温低湿(10℃、20%RH)環境下で、全ノズルにより1時間の連続出射を行い、1時間後のノズル欠の発生状態を拡大鏡にて観察し、下記の基準に従ってインクの出射安定性を評価した。
[Evaluation of output stability]
Ink jet ejection apparatus in which each of the inks prepared above is mounted with an ink jet head KM256Aq water system head (manufactured by Konica Minolta IJ) on an ink jet head evaluation apparatus EB100 (manufactured by Konica Minolta IJ) mounted on the transport system option XY100. Attached, and under a low-temperature, low-humidity (10 ° C, 20% RH) environment, all nozzles emit light continuously for 1 hour, and the state of nozzle missing after 1 hour is observed with a magnifying glass. Ink emission stability was evaluated.

◎:欠ノズルの数が、全ノズル数に対して2%未満である
○:欠ノズルの数が、全ノズル数に対して2%以上、5%未満である
△:欠ノズルの数が、全ノズル数に対して5%以上、10%未満である
×:欠ノズルの数が、全ノズル数に対して10%以上である
〔保存安定性の評価〕
上記調製した各インクをガラス瓶に入れ、1)50℃で8時間保存し、次いで2)温度を室温に戻した後、3)−10℃に8時間保存という1)〜3)のサイクルを10サイクル繰り返した。次いで、サイクル保存後インクと保存前インクとを目視で比較観察し、下記の基準に従って、インクの保存安定性を評価した。
A: The number of missing nozzles is less than 2% with respect to the total number of nozzles. O: The number of missing nozzles is 2% or more and less than 5% with respect to the total number of nozzles. Δ: The number of missing nozzles is 5% or more and less than 10% with respect to the total number of nozzles x: Number of missing nozzles is 10% or more with respect to the total number of nozzles [Evaluation of storage stability]
Put each ink prepared above in a glass bottle, 1) store at 50 ° C. for 8 hours, then 2) return the temperature to room temperature, then 3) store for 8 hours at −10 ° C. The cycle was repeated. Subsequently, the ink after cycle storage and the ink before storage were compared and observed visually, and the storage stability of the ink was evaluated according to the following criteria.

◎:保存前後で、インク液状に変化が全く見られず、かつ析出物も全く確認されなかった
○:保存前後で、インク液状に僅かな変化が見られたが、析出物の発生は確認されなかった
△:保存前後で、析出物の発生が認められるが、保存後の析出物はごく微量であった
×:保存前後で析出物が多量に増加した、あるいは保存前後ともに析出物が多量に確認された
以上により得られた各評価結果を、表1に示す。
A: No change in ink liquid was observed before and after storage, and no precipitate was observed. ○: A slight change was observed in the ink liquid before and after storage, but the occurrence of precipitate was confirmed. △: Precipitation was observed before and after storage, but the amount of precipitate after storage was very small. ×: Precipitate increased before and after storage, or a large amount of precipitate both before and after storage. Confirmed Each evaluation result obtained as described above is shown in Table 1.

Figure 2010067696
Figure 2010067696

表1に記載の結果より明らかなように、本発明に係るインクは、比較例に対し、出射安定性及び保存安定性に優れていることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 1, it can be seen that the ink according to the present invention is superior in emission stability and storage stability compared to the comparative example.

《金属配線パターンの形成》
〔金属配線パターン1の形成〕
(配線パターン形成)
搬送系オプションXY100に装着したインクジェットヘッド評価装置EB100(コニカミノルタIJ(株)製)に、インクジェットヘッドKM256Aq水系ヘッド(コニカミノルタIJ(株)製)を取り付け、上記調製したインク1が吐出できるようにした。ステージに、非インク吸収性樹脂基板として厚さ75μmのポリイミドシート(基板1)を取り付け、インク1を吐出して、配線幅50μm、配線間距離50μm、配線長30mmで100本の細線パターンと10mm×10mmの正方形金属パターンを形成した。
<Formation of metal wiring pattern>
[Formation of metal wiring pattern 1]
(Wiring pattern formation)
An inkjet head KM256Aq aqueous system head (manufactured by Konica Minolta IJ Co., Ltd.) is attached to the ink jet head evaluation apparatus EB100 (manufactured by Konica Minolta IJ Co., Ltd.) attached to the transport system option XY100 so that the prepared ink 1 can be ejected. did. A polyimide sheet (substrate 1) having a thickness of 75 μm is attached to the stage as a non-ink-absorbing resin substrate, and ink 1 is ejected, wiring width 50 μm, wiring distance 50 μm, wiring length 30 mm, 100 fine line patterns and 10 mm A square metal pattern of × 10 mm was formed.

(活性化工程1)
上記方法でパターン形成した後の基板1を80℃で5分乾燥したのち、ホウ素系の還元剤を含有した下記活性化液に、室温で15分浸漬した。この工程で、Pd錯体を還元してPd金属を形成した。浸漬後の基板1は純水にて洗浄した。
(Activation step 1)
The substrate 1 after pattern formation by the above method was dried at 80 ° C. for 5 minutes, and then immersed in the following activation liquid containing a boron-based reducing agent for 15 minutes at room temperature. In this step, the Pd complex was reduced to form Pd metal. The substrate 1 after immersion was washed with pure water.

〈活性化液〉
アルカップMRD2−A(上村工業社製) 1.8質量%
アルカップMRD2−C(上村工業社製) 6質量%
純水 残量
(無電解めっき工程)
下記の無電解銅めっき溶液を調製した。
<Activation liquid>
Alcup MRD2-A (manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.) 1.8% by mass
Alcup MRD2-C (manufactured by Uemura Kogyo Co., Ltd.) 6% by mass
Pure water remaining (electroless plating process)
The following electroless copper plating solution was prepared.

下記無電解銅めっき溶液は、銅濃度として2.5質量%、ホルマリン濃度が1質量%、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)濃度が2.5質量%である。また、水酸化ナトリウムで無電解銅めっき溶液のpHは、13.0に調整した。   The following electroless copper plating solution has a copper concentration of 2.5 mass%, a formalin concentration of 1 mass%, and an ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) concentration of 2.5 mass%. The pH of the electroless copper plating solution was adjusted to 13.0 with sodium hydroxide.

〈無電解銅めっき溶液〉
メルプレートCU−5100A(メルテックス社製) 6質量%
メルプレートCU−5100B(メルテックス社製) 5.5質量%
メルプレートCU−5100C(メルテックス社製) 2.0質量%
メルプレートCU−5100M(メルテックス社製) 4.0質量%
純水 残量
50℃に保温した上記無電解銅めっき溶液に、活性化工程1の処理を施した基板1を90分間浸漬し、Pd金属パターン部に銅金属にめっき化された配線幅50μm、配線間距離50μm、配線長30mmで100本の金属配線パターンと10mm×10mmの正方形の金属配線パターン1を形成した。
<Electroless copper plating solution>
Melplate CU-5100A (Meltex) 6% by mass
Melplate CU-5100B (Meltex) 5.5% by mass
Melplate CU-5100C (Meltex) 2.0% by mass
Melplate CU-5100M (Meltex) 4.0% by mass
The remaining amount of pure water is immersed in the electroless copper plating solution kept at 50 ° C. for 90 minutes, and the substrate 1 subjected to the activation step 1 is immersed for 90 minutes, and the Pd metal pattern portion is plated with copper metal at a wiring width of 50 μm, 100 metal wiring patterns and a 10 mm × 10 mm square metal wiring pattern 1 were formed with a wiring distance of 50 μm and a wiring length of 30 mm.

〔金属配線パターン2の形成〕
上記金属配線パターン1の形成において、活性化工程1による触媒活性化処理を行わなかった以外は同様にして、金属配線パターン2を形成した。
[Formation of metal wiring pattern 2]
In the formation of the metal wiring pattern 1, the metal wiring pattern 2 was formed in the same manner except that the catalyst activation treatment in the activation step 1 was not performed.

〔金属配線パターン3の形成〕
上記金属配線パターン1の形成において、基板1(厚さ75μmのポリイミドシート)に代えて、基板2(厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルム)を用いた以外は同様にして、金属配線パターン3を形成した。
[Formation of metal wiring pattern 3]
In the formation of the metal wiring pattern 1, the metal wiring pattern 3 was formed in the same manner except that the substrate 2 (75 μm thick polyethylene terephthalate film) was used instead of the substrate 1 (75 μm thick polyimide sheet). .

〔金属配線パターン4〜16の形成〕
上記金属配線パターン1の形成において、インク1に代えて、それぞれインク2〜14を用いた以外は同様にして、金属配線パターン4〜16を形成した。
[Formation of metal wiring patterns 4 to 16]
In the formation of the metal wiring pattern 1, metal wiring patterns 4 to 16 were formed in the same manner except that the inks 2 to 14 were used instead of the ink 1, respectively.

〔金属配線パターン17の形成〕
上記金属配線パターン1の形成において、インク1をインク15に変更し、更に活性化工程1を、下記の活性化工程2に変更した以外は同様にして、金属配線パターン17を形成した。
[Formation of metal wiring pattern 17]
In the formation of the metal wiring pattern 1, the metal wiring pattern 17 was formed in the same manner except that the ink 1 was changed to the ink 15 and the activation process 1 was changed to the activation process 2 described below.

(活性化工程2)
パラジウム/スズコロイドのインク6を用いて正方形金属パターンを形成した後、下記溶液に室温にて2分間浸漬させて、スズの除去を行い、パラジウム金属を残した。この工程により、インク6のパラジウム金属の配線パターンが形成された。
(Activation step 2)
A square metal pattern was formed using palladium / tin colloidal ink 6 and then immersed in the following solution at room temperature for 2 minutes to remove tin, leaving palladium metal. By this step, a wiring pattern of palladium metal of ink 6 was formed.

アクセレーターAC−250(ワールドメタル社製) 25質量%
純水 残量
〔金属配線パターン18、19の形成〕
上記金属配線パターン1の形成において、インク1に代えて、それぞれインク16、17を用いた以外は同様にして、金属配線パターン18、19を形成した。
Accelerator AC-250 (World Metal) 25% by mass
Pure water remaining amount (formation of metal wiring patterns 18, 19)
In the formation of the metal wiring pattern 1, metal wiring patterns 18 and 19 were formed in the same manner except that the inks 16 and 17 were used in place of the ink 1, respectively.

《金属配線パターンの評価》
上記形成した金属配線パターについて、下記の各評価を行った。
<< Evaluation of metal wiring pattern >>
Each of the following evaluations was performed on the formed metal wiring pattern.

〔細線描画性の評価〕
上記形成した各銅配線パターンを光学顕微鏡にて観察し、下記の基準に従って細線描写性を評価した。
[Evaluation of fine line drawing properties]
Each copper wiring pattern formed above was observed with an optical microscope, and fine line delineability was evaluated according to the following criteria.

◎:細線の欠け(断線)や細線同士の接触が全くなく、かつ線形状の乱れ(細りや太り)も5%未満である
○:細線の欠け(断線)、細線同士の接触がなく、かつ線形状の乱れ(細りや太り)も5%以上、10%未満である
△:細線の欠け(断線)、細線同士の接触がなく、かつ線形状の乱れ(細りや太り)が10%以上、30%未満である
×:細線の欠け(断線)や細線同士の接触が認められ、かつ線形状の乱れ(細りや太り)が30%以上である
〔膜厚均一性の評価〕
上記形成した10mm×10mmの正方形金属パターンをミクロトームで切断してその断面を光学顕微鏡にて観察し、任意の50点の膜厚を測定した。なお、膜厚が1μm未満の場合には、走査型電子顕微鏡を用いて膜厚を測定した。
◎: There is no chipping (disconnection) or contact between the thin wires, and the line shape disorder (thinning or thickening) is less than 5%. ○: There is no chipping (disconnection), there is no contact between the thin wires, and The line shape disorder (thinning or thickening) is also 5% or more and less than 10%. Δ: Fine line breakage (breakage), no contact between the thin lines, and line shape disorder (thinning or thickening) is 10% or more. Less than 30% ×: Fine line chipping (disconnection) or contact between thin lines is recognized, and line shape disorder (thinning or thickening) is 30% or more [Evaluation of film thickness uniformity]
The formed 10 mm × 10 mm square metal pattern was cut with a microtome, the cross section was observed with an optical microscope, and the film thicknesses at 50 arbitrary points were measured. When the film thickness was less than 1 μm, the film thickness was measured using a scanning electron microscope.

次いで平均膜厚T及び膜厚のばらつきを測定し、下記の基準に従って膜厚均一性の評価を行った。   Subsequently, the average film thickness T and the variation in film thickness were measured, and the film thickness uniformity was evaluated according to the following criteria.

平均膜厚T(μm)=(T1+T2+・・・+T50)/50×100
式中、T1、T2、・・・、はそれぞれ1箇所目の測定位置の膜厚、2箇所目の測定位置の膜厚、・・・、を表す。
Average film thickness T (μm) = (T1 + T2 +... + T50) / 50 × 100
In the formula, T1, T2,... Represent the film thickness at the first measurement position, the film thickness at the second measurement position,.

膜厚バラツキ={(最大膜厚−最小膜厚)/平均膜厚}×100
◎:膜厚バラツキが2%未満である
○:膜厚バラツキが2%以上、5%未満である
△:10μm未満で、膜厚バラツキが5%以上である
×:膜厚バラツキが5%以上である
〔密着性の評価〕
上記各金属パターンの形成方法で、10mm×10mmの大きさの金属パターンを形成した。この金属パターンに対して、JIS C5600に記載に従って、テープ剥離試験による密着性の評価を行った。具体的には、2mm間隔の縦横25マス格子パターンの切れ込みをカッターで形成させ、格子パターンの上からセロハンテープを貼り付けた。このテープを引きはがした時に、テープ側に剥がれた切片の数を数え、下記のランクで評価し、密着性の指標とした。
Film thickness variation = {(maximum film thickness−minimum film thickness) / average film thickness} × 100
A: Film thickness variation is less than 2% B: Film thickness variation is 2% or more and less than 5% Δ: Film thickness variation is less than 10 μm and film thickness variation is 5% or more X: Film thickness variation is 5% or more [Evaluation of adhesion]
A metal pattern having a size of 10 mm × 10 mm was formed by the method for forming each metal pattern. The adhesion of the metal pattern was evaluated by a tape peeling test according to JIS C5600. Specifically, notches in a grid pattern of 25 mm in length and width at intervals of 2 mm were formed with a cutter, and cellophane tape was attached from above the grid pattern. When the tape was peeled off, the number of pieces peeled off to the tape side was counted and evaluated according to the following rank, and used as an index of adhesion.

A:剥がれた金属パターンが認められない
B:剥がれた金属パターンが認められるが、発生数は5%未満である
C:剥がれた金属パターンが認められるが、発生数は5%以上、9%未満である
D:剥がれた金属パターンが認められるが、発生数は9%以上、13%未満である
E:剥がれた金属パターンが認められ、発生数が13%以上である
尚、細線の再現性、密着性ともにランクC以上が、実用上良好な範囲であると評価した。
A: The peeled metal pattern is not recognized. B: The peeled metal pattern is recognized, but the number of occurrence is less than 5%. C: The peeled metal pattern is recognized, but the number of occurrence is 5% or more and less than 9%. D: Although a peeled metal pattern is observed, the number of occurrences is 9% or more and less than 13%. E: A peeled metal pattern is recognized and the number of occurrences is 13% or more. A rank C or higher in both adhesion was evaluated as a practically favorable range.

以上により得られた各評価結果を、表2に示す。   Table 2 shows the evaluation results obtained as described above.

Figure 2010067696
Figure 2010067696

表2に記載の結果より明らかなように、本発明の金属配線パターンは、比較例に対し、細線描写性及び膜厚均一性に優れていることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 2, it can be seen that the metal wiring pattern of the present invention is excellent in fine line delineability and film thickness uniformity as compared with the comparative example.

Claims (7)

基板の上に、触媒を含有するインクをインクジェット方式でパターン部を印字し、該パターン部の上に無電解めっき処理によって金属パターンを形成するのに用いる金属パターン形成用インクにおいて、該触媒がパラジウム金属塩と錯化剤を含有し、前記パラジウム金属塩と前記錯化剤により錯体を形成していることを特徴とする金属パターン形成用インク。   In a metal pattern forming ink used for printing a pattern portion by ink jet ink containing a catalyst on a substrate and forming a metal pattern on the pattern portion by electroless plating, the catalyst is palladium An ink for forming a metal pattern, comprising a metal salt and a complexing agent, wherein a complex is formed by the palladium metal salt and the complexing agent. 前記パラジウム金属塩と錯化剤のモル比が、1:0.5以上、1:10以下であることを特徴とする請求項1に記載の金属パターン形成用インク。   2. The metal pattern forming ink according to claim 1, wherein the molar ratio of the palladium metal salt to the complexing agent is 1: 0.5 or more and 1:10 or less. 前記パラジウム金属塩の濃度が、0.01質量%以上、1.0質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の金属パターン形成用インク。   3. The metal pattern forming ink according to claim 1, wherein the concentration of the palladium metal salt is 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less. 前記錯化剤が、アミン系化合物または含窒素複素環式化合物であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インク。   4. The metal pattern forming ink according to claim 1, wherein the complexing agent is an amine compound or a nitrogen-containing heterocyclic compound. 5. pHが、9.0以上、13.5以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インク。   The metal pattern forming ink according to any one of claims 1 to 4, wherein the pH is 9.0 or more and 13.5 or less. 前記インクに対して、有機溶媒を5.0質量%以上、90質量%以下含有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インク。   6. The metal pattern forming ink according to claim 1, wherein the organic solvent is contained in an amount of 5.0% by mass to 90% by mass with respect to the ink. 請求項1から6のいずれか1項に記載の金属パターン形成用インクを用いて形成されたことを特徴とする金属パターン。   A metal pattern formed using the metal pattern forming ink according to claim 1.
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