TW202102718A - 無電解鍍敷抑制組成物及鍍敷零件之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供可抑制於未預定形成無電解鍍敷膜之部分生成無電解鍍敷膜且分散安定性高的無電解鍍敷抑制組成物。
本發明之無電解鍍敷抑制組成物包含具有醯胺基及胺基之至少一者之化合物的觸媒活性阻礙劑與包含二醇醚之溶劑。
Description
本發明有關無電解鍍敷抑制組成物及鍍敷零件之製造方法。
近幾年來,三維成形電路零件(MID:Molded Interconnected Device)以於智慧型手機等而實用化,今後被期待於汽車領域之擴大應用。MID係於樹脂成形體表面以金屬膜形成電路之裝置,可對製品之輕量化、薄壁化及零件數削減帶來貢獻。
作為於樹脂成形體等之絕緣性基材表面形成配線圖型(電路)之方法,提案有例如以下說明之方法。首先,於基材表面全體形成金屬層。其次,所形成之金屬層藉光阻劑圖型化,隨後,藉由蝕刻去除配線圖型以外部分的金屬層。藉此,可利用基材表面殘留之金屬層形成配線圖型。
又,作為不使用光阻劑之配線圖型(電路)的形成方法,提案有使用雷射光之方法(例如專利文獻1)。首先,對欲形成配線圖型之部分照射雷射光使基材粗化。接著,若對基材全體賦予無電解鍍敷觸媒,則於雷射光照射部分與其他部分比較,無電解鍍敷觸媒強固附著。其次,若洗淨基材,則僅於雷射光照射部分殘留無電解鍍敷觸媒,其他部分的觸媒可容易地去除。藉由對僅於雷射光照射部分附著無電解鍍敷觸媒之基材施以無電解鍍敷,僅可於雷射光照射部分,亦即僅可於特定配線圖型形成鍍敷膜。利用雷射光之配線圖型之形成方法由於省掉製造光罩等之成本及程序,故可容易地變更配線圖型。
[先前專利文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3222660號公報
[發明欲解決之課題]
然而,專利文獻1中提案之利用雷射光之配線圖型(電路)之形成方法,依基材種類或表面狀態而定,會有於非預定形成無電解鍍敷膜之部分,亦即配線圖型以外之部分亦生成無電解鍍敷膜之情況。例如容易附著無電解鍍敷觸媒之含有填料之基材、表面粗糙度較大之基材、具有空隙之基材等,由於容易附著無電解鍍敷觸媒,故即使洗淨亦無法去除無電解鍍敷觸媒而容易殘留。且,根據無電解鍍敷觸媒種類或基材種類而定,亦有無電解鍍敷觸媒浸透於基材內部之情況,浸透於基材之無電解鍍敷觸媒難以藉由洗淨而去除。因此若於特定配線圖型以外之部分殘存無電解鍍敷觸媒之基材實施無電解鍍敷,則當然會於配線圖型以外之部分生成無電解鍍敷膜。因此,謀求於特定圖型以外之部分,更確實地抑制無電解鍍敷膜生成之技術。
又,智慧型手機、汽車領域等所用之MID通常係大量生產。因此,於樹脂成形體等之表面形成配線圖型(電路)之技術,亦謀求可對應於持續長期間之鍍敷零件製造的安定性。
本發明係解決該等課題者,係提供不依存於基材種類、形狀及狀態,而可抑制於未預定形成無電解鍍敷膜之部分生成無電解鍍敷膜的無電解鍍敷抑制組成物。又例如提供可對應於長時間製造步驟般之安定性高的無電解鍍敷抑制組成物。
[用以解決課題之手段]
依據本發明之第1態樣,提供一種無電解鍍敷抑制組成物,其包含具有醯胺基及胺基之至少一者之化合物的觸媒活性阻礙劑,與包含二醇醚之溶劑。
前述無電解鍍敷抑制組成物亦可進而包含醇。前述無電解鍍敷抑制組成物中,前述二醇醚之調配量(X)相對於前述醇之調配量(Y)的重量比(X/Y)係(X/Y)= 2/98~80/20,較佳係5/95~49/51。且前述重量比(X/Y)亦可係(X/Y)=40/60~60/40。
前述二醇醚可為以下述式(G)表示之化合物。
式(G)中,
R11
為碳數1~4個之直鏈或分支鏈之烷基,
R12
為伸乙基或伸丙基,
R13
為氫原子或碳數1~4個之直鏈或分支鏈之烷基,
R11
與R13
可為相同基亦可為不同基,
n為1或2。
式(G)中,R13
亦可為氫原子。又,式(G)中,R11
與R13
分別為甲基或乙基,n可為1。
前述二醇醚可為選自由乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單異丙醚、二乙二醇單異丁醚、二丙二醇單甲醚及乙二醇二甲醚所成之群中之至少1者,亦可為乙二醇單丁醚或丙二醇單甲醚。
前述醇可為1元醇或2元醇,且前述醇中所含之碳數可為2~6個。前述醇可為由烴基與羥基構成之醇。前述醇可選自由乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、1-己醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1,3-丁二醇及1,2-己二醇所成之群中之至少1者,亦可為乙醇、2-丙醇或1-丁醇。
前述觸媒活性阻礙劑可為聚合物,其重量平均分子量為1,000~1,000,000。且,前述觸媒活性阻礙劑可為超支化聚合物,進而可具有二硫代胺基甲酸酯基。前述無電解鍍敷抑制組成物中,前述觸媒活性阻礙劑之調配量可為0.2重量%~5.0重量%,亦可為0.3重量%~2.0重量%。
依據本發明之第2態樣,提供一種鍍敷零件之製造方法,其包含於基材表面賦予第1態樣之前述無電解鍍敷抑制組成物,將前述基材表面的一部分進行加熱或光照射,對經加熱或光照射之前述基材表面賦予無電解鍍敷觸媒,使前述經賦予無電解鍍敷觸媒之前述基材表面與無電解鍍敷液接觸,於前述表面之加熱部分或光照射部分形成無電解鍍敷膜。
[發明效果]
本發明之無電解鍍敷抑制組成物包含觸媒活性阻礙劑,可不依存於基材種類、形狀及狀態,而抑制於未預定形成無電解鍍敷膜之部分生成無電解鍍敷膜。又本發明之無電解鍍敷抑制組成物,其觸媒活性阻礙劑之分散安定性高。
[無電解鍍敷抑制組成物]
無電解鍍敷抑制組成物包含觸媒活性阻礙劑與溶劑。觸媒活性阻礙劑係具有醯胺基及胺基之至少一者之化合物。溶劑包含二醇醚。觸媒活性阻礙劑分散於溶劑中。亦即包含二醇醚之溶劑為分散介質。無電解鍍敷抑制組成物使用於鍍敷零件之製造方法。例如無電解鍍敷抑制組成物於鍍敷零件之製造方法中,係賦予至基材之未預定形成無電解鍍敷膜之部分,抑制無電解鍍敷膜之生成。
觸媒活性阻礙劑只要係具有醯胺基及胺基之至少一者之化合物則未特別限定,但較佳為聚合物。觸媒活性阻礙劑為具有醯胺基及胺基之至少一者之聚合物(以下適當記載為「含醯胺基/胺基之聚合物」)時,其重量平均分子量可為例如1000~1,000,000。含醯胺基/胺基之聚合物於鍍敷零件之製造方法中,可作為聚合物層(以下適當記載為「觸媒活性阻礙層」或「阻礙層」)均一被覆各種基材表面,而留在該處。藉此,可不依存於基材種類、形狀及狀態,抑制無電解鍍敷膜之生成。其結果,基材之選擇幅度較廣。且,觸媒活性阻礙劑之重量平均分子量可藉由例如凝膠滲透層析(GPC)以聚苯乙烯換算而測定。
含醯胺基/胺基之聚合物可為僅具有醯胺基之聚合物,亦可為僅具有胺基之聚合物,亦可為具有醯胺基及胺基兩者之聚合物。含醯胺基/胺基之聚合物可使用任意者,但基於阻礙無電解鍍敷觸媒之觸媒活性之觀點,較佳為具有醯胺基之聚合物,且較佳為具有側鏈之分支聚合物。分支聚合物中,較佳側鏈包含醯胺基及胺基之至少一者,更佳係側鏈包含醯胺基。
含醯胺基/胺基之聚合物阻礙無電解鍍敷觸媒之觸媒活性之機制尚未確定,但推測如下。醯胺基及/或胺基吸附於無電解鍍敷觸媒並配位、反應等,而形成複合體,藉此無電解鍍敷觸媒被含醯胺基/胺基之聚合物捕獲。尤其於分支聚合物側鏈所含之醯胺基及/或胺基係自由度高,且分支聚合物1分子中可含有多數醯胺基及/或胺基。因此,分支聚合物藉由複數之醯胺基及/或胺基,而可有效率且強力地捕獲無電解鍍敷觸媒。例如分支聚合物作為多齒配位子發揮作用,使複數醯胺基及/或胺基配位於無電解鍍敷觸媒而可形成螯合構造。如此被捕捉之無電解鍍敷觸媒無法發揮觸媒活性。例如若鈀等之金屬作為無電解鍍敷觸媒賦予於阻礙層上,則分支聚合物之醯胺基及/或胺基將鈀以鈀離子之狀態捕獲。鈀離子藉由無電解鍍敷液中所含之還原劑而被還原為金屬鈀,發揮無電解鍍敷觸媒活性。然而,被分支聚合物捕獲之鈀離子即使藉由無電解鍍敷液中所含之還原劑亦無法還原,無法發揮觸媒活性。藉此,於形成有觸媒活性阻礙層之基材表面,無電解鍍敷膜之形成受抑制。惟,該機制不過為推測,本發明並非限定於此。
含醯胺基/胺基之聚合物中所含之醯胺基並未特別限定,可為1級醯胺基、2級醯胺基、3級醯胺基之任一者,含醯胺基/胺基之聚合物中所含之胺基並未特別限定,可為1級胺基、2級胺基、3級胺基之任一者。該等醯胺基及胺基於聚合物內可僅含1種,亦可含2種以上。
使用分支聚合物作為含醯胺基/胺基之聚合物時,基於有效阻礙無電解鍍敷觸媒的觸媒活性之觀點,分支聚合物所含之醯胺基較佳為2級醯胺基,且較佳於醯胺基之氮上鍵結異丙基。又,分支聚合物所含之胺基較佳為1級胺基(-NH2
)或2級胺基(-NH-)。
分支聚合物之側鏈可含有醯胺基及胺基之至少一者,進而亦可具有含硫之基。含硫之基與上述醯胺基及胺基同樣具有吸附無電解鍍敷觸媒等之傾向。藉此,分支聚合物促進了阻礙無電解鍍敷觸媒之觸媒活性之效果。含硫之基並未特別限定,可為例如硫醚基、二硫代胺基甲酸酯基、硫代氰基,較佳為二硫代胺基甲酸酯基。該等含硫之基可於分支聚合物之側鏈僅包含1種,亦可包含2種以上。
分支聚合物較佳為樹枝狀聚合物。所謂樹枝狀聚合物係以頻繁重複規則分支之分子構造構成之聚合物,分類為樹枝狀聚合物與超支化聚合物。樹枝狀聚合物係具有以成為核之分子為中心,完全規則地樹狀分支之構造,直徑數nm之球形聚合物,超支化聚合物與具有完全樹狀構造之樹枝狀聚合物不同,係具有不完全樹狀分支之聚合物。樹枝狀聚合物中,超支化聚合物由於比較容易合成且便宜,故作為本實施形態之分支聚合物係較佳。
樹枝狀聚合物由於自由度高的側鏈部分較多,故容易吸附於無電解鍍敷觸媒,可有效地阻礙無電解鍍敷觸媒之觸媒活性。因此,樹枝狀聚合物即使薄膜化亦可效率良好地作為觸媒活性阻礙劑而作用。且,樹枝狀聚合物之分散液由於即使高濃度亦為低黏度,故對於複雜形狀之基材亦可形成均一膜厚之阻礙層。進而,樹枝狀聚合物之耐熱性高。因此,適於要求焊料回焊耐性之鍍敷零件。
樹枝狀聚合物除了醯胺基及/或胺基以外,亦可包含與基材之親和性高的官能基。藉此,增強基材與觸媒活性阻礙層之密著性。與基材之親和性高的官能基可基於基材種類適當選擇。例如基材為聚苯硫醚、液晶聚合物等之具有芳香環的材料時,樹枝狀聚合物較佳包含芳香環。基材為玻璃之情況,樹枝狀聚合物較佳包含與玻璃之親和性高的矽烷醇基。
本實施形態之樹枝狀聚合物較佳為例如國際公開第2018/131492號中記載之以下述式(1)表示之聚合物。以下述式(1)表示之聚合物係效率良好地作為觸媒活性阻礙劑而作用。且,以式(1)表示之聚合物容易分散於二醇醚(初期之分散性良好),進而容易長期間維持其分散性(分散安定性良好)。
A1
為以式(2)表示之基時,本實施形態之超支化聚合物之超支化構造具有苯乙烯骨架。超支化構造若具有苯乙烯骨架,則超支化聚合物之耐候性、耐熱性提高。
超支化聚合物具有複數末端基。以上述式(1)表示之超支化聚合物之末端基中,A2
係包含醯胺基之基,A3
係包含硫之基。且m1係於各末端基中包含醯胺基之基(A2
)之數(重複數)m的平均值。因此,m1亦可不為整數。本實施形態之超支化聚合物若平均值的m1為0.4~11即可,亦可具有不具有包含醯胺基之基(A2
)的末端基。m1較佳為0.5~11。各末端基中包含醯胺基之基(A2
)之數(重複數)m例如為0~11。式(1)中之m1係分子內包含醯胺基之基(A2
)的總數(分子內之m的合計)除以末端基之數所得之商。m1之值可藉由NMR法或元素分析法定量。
上述式(1)中,A2
若為包含醯胺基之基則未特別限定,又,A2
中所含之醯胺基可為1級醯胺基、2級醯胺基、3級醯胺基之任一者。且,A2
可為包含1個醯胺基之基,亦可為包含2個以上醯胺基之基。A2
較佳為以下述式(3)表示之基。A2
若為下述式(3)表示之基,則本實施形態之超支化聚合物之金屬捕捉能力更提高。藉此,無電解鍍敷抑制效果更高。
上述式(1)中,A3
若為包含硫之基則未特別限定,舉例為例如二硫代胺基甲酸酯基、三硫代碳酸酯基、硫醚基、硫代氰基等,其中,較佳為二硫代胺基甲酸酯基。A3
若為二硫代胺基甲酸酯基,則本實施形態之超支化聚合物合成變容易,且金屬捕捉能力提高。進而,較佳A3
係以下述式(4)表示之基。
上述式(1)中,R0
若為氫或碳數1~10之取代或未取代之烴基,則可使用任意烴基。上述烴基可為鏈狀或環狀飽和脂肪族烴基、鏈狀或環狀不飽和脂肪族烴基、或芳香族烴基。R0
為取代之烴基時之取代基可為例如烷基、環烷基、乙烯基、烯丙基、芳基、烷氧基、鹵基、羥基、胺基、亞胺基、硝基、矽烷基或酯基等。且R0
可為無取代之烴基,例如可為乙烯基或乙基。
本實施形態之超支化聚合物可為式(1)中,R0
不同之超支化聚合物之混合物。例如R0
具有不飽和鍵時,於超支化聚合物之合成過程中,有於不飽和鍵之一部分產生任何加成反應成為飽和鍵之情況。該情況下,獲得上述式(1)中,R0
為不飽和烴基之超支化聚合物與R0
為飽和烴基之超支化聚合物之混合物。本實施形態之超支化聚合物亦可為上述式(1)中,R0
為乙烯基之超支化聚合物與R0
為乙基之超支化聚合物之混合物。
本實施形態之超支化聚合物較佳數平均分子量為3,000~30,000,重量平均分子量為10,000~300,000,更佳數平均分子量為5,000~30,000,重量平均分子量為14,000~200,000。數平均分子量或重量平均分子量若為上述範圍內,則無電解鍍敷抑制組成物中之分散性及分散安定性、以及鍍敷抑制效果更提高。又,超支化聚合物之重量平均分子量及數平均分子量可藉由例如凝膠滲透層析(GPC)以聚苯乙烯換算而測定。
本實施形態之超支化聚合物之合成方法並未特別限定,可藉任意方法合成。例如以市售之超支化聚合物為起始物質,可合成本實施形態之超支化聚合物。且依序進行單體之合成、單體之聚合、末端基修飾等,亦可合成本實施形態之超支化聚合物。又,本實施形態之超支化聚合物之重量平均分子量及數平均分子量、式(1)中m1及n1可藉由以任意方法調整合成所用之試藥比例、合成條件等而調整於特定範圍內。
無電解鍍敷抑制組成物中之觸媒活性阻礙劑之調配量並未特別限定,但基於取得觸媒活性阻礙劑之分散性、分散安定性及鍍敷抑制效果之均衡之觀點,上述調配量較佳為0.2重量%~5.0重量%,更佳為0.3重量%~2.0重量%。又,基於提高觸媒活性阻礙劑之分散安定性之觀點,上述調配量更佳為0.2重量%~2.0重量%,基於提高鍍敷抑制效果之觀點,更佳為0.3重量%~5.0重量%。
該情況下,可組合使用重量平均分子量為1,000~1,000,000之觸媒活性阻礙劑。
溶劑中所含之二醇醚若為2元醇之單醚或2元醇之二醚,則並未特別限定。例如基於提高觸媒活性阻礙劑之分散性之觀點,較佳為以下述式(G)表示之化合物。
式(G)中,R13
可為氫原子。該情況下,以式(G)表示之二醇醚為單醚。式(G)中,R13
可不為氫原子,而為烷基。該情況下,以式(G)表示之二醇醚為二醚。以式(G)表示之二醇醚為二醚時,基於提高觸媒活性阻礙劑之分散性之觀點,式(G)中所含之碳數越少越好。例如以式(G)表示之二醇醚為二醚時,較佳R11
及R13
分別為甲基或乙基,n為1。
且,鍍敷零件之製造方法中,無電解鍍敷抑制組成物賦予至基材上,隨後乾燥,形成觸媒活性阻礙層。基於提高無電解鍍敷抑制組成物之乾燥性之觀點,式(G)中,較佳n為1。
作為二醇醚舉例為例如乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單異丙醚、二乙二醇單異丁醚、二丙二醇單甲醚、乙二醇二甲醚,其中較佳為乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚。藉由使用該等之二醇醚,更提高觸媒活性阻礙劑之分散性。該等二醇醚可單獨使用,亦可混合2種以上使用。
溶劑進而可包含醇。溶劑中包含之醇係與上述二醇醚不同之化合物。藉由使溶劑與二醇醚一起包含醇,而提高觸媒活性阻礙劑之分散安定性。且基於提高鍍敷零件之製造方法中之無電解鍍敷抑制組成物之乾燥性之觀點,醇中所含之碳數較佳為2~6個。基於同樣觀點,醇較佳為1元醇或2元醇,更佳為1元醇。
醇可由烴基及羥基構成。該情況下,醇不含羥基所含之氧原子以外之氧原子,例如不含醚鍵。醇中所含之烴基可為直鏈,可為分支鏈。烴基可為飽和烴基,亦可為不飽和烴基。
醇可舉例為例如乙醇、1-丙醇(正丙醇)、2-丙醇(異丙醇)、1-丁醇(正丁醇)、2-丁醇、1-戊醇(正戊醇)、1-己醇(正己醇)、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1,3-丁二醇、1,2-己二醇,其中,較佳為乙醇、2-丙醇、正丁醇。藉由使用該等醇,更提高觸媒活性阻礙劑之分散安定性。該等醇可單獨使用,亦可混合2種以上使用。
無電解鍍敷抑制組成物中,二醇醚之調配量(X)相對於前述醇之調配量(Y)之重量比(X/Y)並未特別限定,但基於取得觸媒活性阻礙劑之分散性、分散安定性及鍍敷抑制效果之均衡之觀點,較佳重量比(X/Y)=2/98 ~100/0、2/98~80/20、5/95~80/20、或5/95~49/51。又基於提高觸媒活性阻礙劑之分散性之觀點,更佳重量比(X/Y)=5/95~100/0,基於提高觸媒活性阻礙劑之分散安定性之觀點,更佳重量比(X/Y)=2/98~49/51。且於鍍敷零件之製造方法中,基於抑制溶劑所致之基材變形、基材選擇幅度較廣之觀點,例如較佳重量比(X/Y)=40/60~60/40。
又基於提高觸媒活性阻礙劑之分散性之觀點,觸媒活性阻礙劑之調配量(Z)相對於二醇醚之調配量(X)之重量比,係例如較佳(Z/X)×100=0.4重量%~25.0重量%,更佳為1.02重量%~10.0重量%。
溶劑亦可僅由二醇醚構成,亦可僅由二醇醚及醇構成,在不阻礙本實施形態之效果之範圍內,除二醇醚及醇以外亦可含有其他有機溶劑等。又,無電解鍍敷抑制組成物中之二醇醚之調配量(X)或二醇醚與醇之合計調配量(X+Y)為例如90重量%~99重量%,或95重量%~99重量%。
本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物可僅由觸媒活性阻礙劑及溶劑構成。且本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物除了觸媒活性阻礙劑及溶劑以外,亦可含有濡濕性調整劑等之廣泛使用之添加劑。
本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物可藉由廣泛使用方法調製。例如使用攪拌機、超音波分散機、混合機等之廣泛使用之裝置,將觸媒活性阻礙劑、包含二醇醚之溶劑與根據需要之其他添加劑混合,而可調製無電解鍍敷抑制組成物。
本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物可發揮例如以下效果。無電解鍍敷抑制組成物包含觸媒活性阻礙劑。鍍敷零件之製造方法中,於基材之未預定形成無電解鍍敷膜之部分,賦予本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物,藉此可不依存於基材種類、形狀及狀態,抑制於未預定形成無電解鍍敷膜之部分生成無電解鍍敷膜。藉此,可製造具有鍍敷膜之部分與不具有鍍敷膜之部分之對比明確的鍍敷零件。
且,無電解鍍敷抑制組成物係使用包含二醇醚之溶劑作為使觸媒活性阻礙劑分散之分散介質。二醇醚係使觸媒活性阻礙劑良好分散之良分散介質。又,例如甲基乙基酮(MEK)、乙酸乙酯等之溶劑會侵蝕多種樹脂基材,但二醇醚則難以侵蝕樹脂基材。因此,藉由以二醇醚作為分散介質,而可使基材之選擇幅度變廣。
本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物亦可進而包含醇作為溶劑。醇亦難以侵蝕樹脂基材。又,藉由除了二醇醚以外又含有醇,可更提高觸媒活性阻礙劑之分散安定性,可於長期間維持安定之分散狀態。該情況下,可組合使用先前述及之二醇醚、醇。
再者,可於先前述及之二醇醚、醇中組合使用重量平均分子量為1,000~1,000,000之觸媒活性阻礙劑。
其機制推測如下。二醇醚係容易分散觸媒活性阻礙劑之溶劑(良分散介質),但良分散介質中由於觸媒活性阻礙劑容易擴展,故隨著時間經過有產生凝集之虞。另一方面,醇係不分散或難分散觸媒活性阻礙劑之溶劑(弱分散介質)。亦即,觸媒活性阻礙劑對醇之分散性(初期分散性)不良。本發明人等發現藉由混合良分散介質之二醇醚與弱分散介質之醇,而可兼具分散性及分散安定性。此推測係因為混合溶劑中,藉由二醇醚分散之觸媒活性阻礙劑之擴展因弱分散介質之醇而適度受抑制之故。惟,該機制不過為推測,本發明並不限定於此。
本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物係觸媒活性阻礙劑之分散安定性高。因此,例如於鍍敷零件之製造方法中,即使持續長期間使用無電解鍍敷抑制組成物,於無電解鍍敷抑制組成物中亦難以產生凝集或沉澱,容易均一維持觸媒活性阻礙劑之濃度。因此,本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物可使用於例如鍍敷零件之大量生產。
[鍍敷零件之製造方法]
依據圖1所示之流程圖,針對本實施形態之鍍敷零件之製造方法加以說明。本實施形態所製造之鍍敷零件係選擇性形成有鍍敷膜之鍍敷零件,於基材表面之一部分(特定圖型、特定部分)預先形成無電解鍍敷膜,其以外之部分未形成無電解鍍敷膜。
首先,於基材表面賦予上述之本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物(圖1之步驟S1)。
基材之材料並未特別限定,但基於於表面形成無電解鍍敷膜之觀點,較佳為絕緣體,可使用例如熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、陶瓷及玻璃等。其中,基於成形容易性,基材較佳係由樹脂形成之樹脂基材。
作為熱塑性樹脂可使用尼龍6(PA6)、尼龍66(PA66)、尼龍12(PA12)、尼龍11(PA11)、尼龍6T(PA6T)、尼龍9T(PA9T)、10T尼龍、11T尼龍、尼龍MXD6 (PAMXD6)、尼龍9T・6T共聚物、尼龍6・66共聚物等之聚醯胺。作為聚醯胺以外之樹脂,可使用聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯(PC)、非晶聚烯烴、聚醚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、ABS樹脂、聚苯硫醚(PPS)、聚醯胺醯亞胺、聚乳酸、聚己內酯、液晶聚合物(LCP)、環烯烴聚合物等。其中,聚苯硫醚(PPS)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈・丁二烯・苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、液晶聚合物(LCP)、尼龍6(PA6)由於廣泛利用性高,且本實施形態之無電解鍍敷抑制組成物之溶劑使包含該等熱塑性樹脂之基材變形之虞較少,故作為基材材料係較佳。又,該等熱塑性樹脂可單獨使用,亦可混合2種以上使用。
作為熱硬化性樹脂可使用矽氧樹脂、環氧樹脂等。藉由使用透明之熱硬化性樹脂,可製造透明且具有焊料回焊耐性之裝置(鍍敷零件)。作為光硬化性樹脂可使用丙烯酸樹脂、矽氧樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺等。又,作為陶瓷可使用氧化鋁、氮化鋁、鈦酸鋯酸鋅(PZT)、鈦酸鋇、矽晶圓等。
本實施形態所用之基材可為市售品,亦可為藉由自市售材料成形等而製造。且本實施形態所用之基材亦可為於內部具有發泡胞之發泡成形體。
賦予至基材上之無電解鍍敷抑制組成物較佳於基材上形成觸媒活性阻礙層(阻礙層)。阻礙層較佳以不對基材之耐熱性等物性或介電率等之電特性造成影響般地薄。阻礙層厚度較佳為例如5000nm以下,更佳為1000nm以下,又更佳為300nm以下。另一方面,基於阻礙無電解鍍敷觸媒的觸媒活性之觀點,較佳為例如10nm以上,更佳30nm以上,又更佳50nm以上。又,基於抑制特定圖型以外之無電解鍍敷膜生成之觀點,阻礙層較佳係於後述之無電解鍍敷步驟中形成於至少與無電解鍍敷液接觸之基材表面之區域,更佳形成於基材表面全面。
於基材表面形成阻礙層之方法並未特別限定。例如可於基材上塗佈無電解鍍敷抑制組成物,亦可將基材浸漬於無電解鍍敷抑制組成物中。作為具體之形成方法舉例為浸漬塗佈、網版塗佈、噴霧塗佈等。其中,基於所形成之阻礙層之均一性與作業簡便性之觀點,較佳為將基材浸漬於無電解鍍敷抑制組成物之方法(浸漬塗佈法)。
將基材浸漬於無電解鍍敷抑制組成物時之無電解鍍敷抑制組成物之溫度及浸漬時間並未特別限定,可考慮觸媒活性阻礙劑種類、形成之阻礙層之膜厚等而適當決定。無電解鍍敷抑制組成物之溫度為例如0℃~100℃,或10℃~50℃,浸漬時間為例如1秒~10分鐘或5秒~2分鐘。
其次,將賦予無電解鍍敷抑制組成物之基材表面之一部分予以加熱或光照射(圖1之步驟S2)。照射光的方法並未特別限定,例如舉例為對基材表面依據特定圖型照射雷射光之方法(雷射描繪),或遮蔽不照射光之部分後,對基材表面全體照射光之方法等。推測藉由對基材表面之一部分照射光,而使光轉變為熱,而加熱基材表面。且作為不對基材表面照射光而加熱基材表面之方法,舉例為以藉由凸部形成有圖型之簡易金屬模具等直接熱加壓基材表面之方法。基於作業簡便性及加熱部分之選擇性優異,進而圖型變更及微細化容易,較佳藉由雷射描繪加熱基材。
雷射光可使用例如CO2
雷射、YVO4
雷射、YAG雷射等之雷射裝置照射,該等雷射裝置可對應於阻礙層所用之觸媒活性阻礙劑之種類而適當選擇。
於經加熱或光照射之基材表面之一部分(加熱部分)去除阻礙層。此處,所謂「去除阻礙層」意指例如,加熱部分之阻礙層藉由蒸發而消失。藉由於賦予阻礙層之基材表面進行特定圖型之雷射描繪,可形成特定圖型之阻礙層去除部分與殘存阻礙層之阻礙層殘存部分。又,加熱部分的阻礙層去除部分亦可係使基材之表層部分與阻礙層一起蒸發而消失。又,所謂「去除阻礙層」不僅包含阻礙層完全消失,亦包含殘存有對後續步驟之無電解鍍敷處理之進行無影響程度之阻礙層的情況。即使殘存阻礙層,只要對後續步驟之無電解鍍敷處理無影響,則成為阻礙無電解鍍敷觸媒之觸媒活性的作用消失。進而,本實施形態中,即使阻礙層之加熱部分改質或變質而不作為阻礙層發揮作用之情況,亦包含於「去除阻礙層」。舉例為例如觸媒活性阻礙劑係含有醯胺基/胺基之聚合物之情況,醯胺基及/或胺基改質或變質,其結果,含有醯胺基/胺基之聚合物無法捕獲無電解鍍敷觸媒之情況。該情況下,阻礙層之加熱部分並非完全消失,而是殘存改質物(變質物)。該改質物不阻礙觸媒活性。因此,阻礙層改質或變質之部分亦產生與阻礙層消失之阻礙層去除部分同樣的作用。
其次,對經加熱或光照射之基材表面賦予無電解鍍敷觸媒(圖1之步驟S3)。於基材表面賦予無電解鍍敷觸媒之方法並未特別限定。例如藉由敏化劑・活化劑法、觸媒・促進劑法等之廣泛使用方法,對基材賦予無電解鍍敷觸媒。又,例如使用日本特開2017-036486號公報中揭示之氯化鈀等之包含金屬鹽之鍍敷觸媒液,亦可對基材表面賦予無電解鍍敷觸媒。又,作為包含金屬鹽之鍍敷觸媒液亦可使用市售之活化劑處理液。
其次,於基材表面接觸無電解鍍敷液(圖1之步驟S4)。於基材表面存在有殘存阻礙層之阻礙層殘存部分與藉由加熱等而去除了阻礙層之特定圖型之阻礙層去除部分。對該基材表面賦予無電解鍍敷觸媒,藉由接觸無電解鍍敷液,可僅於特定圖型之阻礙層去除部分形成無電解鍍敷膜。
作為無電解鍍敷液,可根據目的使用任意之廣泛使用之無電解鍍敷液,但基於使觸媒活性高的液體安定之方面,較佳為無電解鎳磷鍍敷液、無電解銅鍍敷液、無電解鎳鍍敷液。
於無電解鍍敷膜上亦可進而形成不同種類之無電解鍍敷膜,藉由電解鍍敷可形成電解鍍敷膜。藉由使基材上之鍍敷膜總厚度較厚,於使用特定圖型之鍍敷膜作為電路之情況可使電阻減小。基於降低鍍敷膜電阻之觀點,層合於無電解鍍敷膜上之鍍敷膜較佳為無電解銅鍍敷膜、電解銅鍍敷膜、電解鎳鍍敷膜等。又,為了不對電性孤立之電路進行電解鍍敷,此等情況下,較佳藉由無電解鍍敷,增厚基材上之鍍敷膜的總厚度。又,為了提高可對應於焊料回焊般之鍍敷膜圖型之焊料濡濕性,亦可於鍍敷膜圖型之最表面形成錫、金、銀等之鍍敷膜。
本實施形態之鍍敷零件之製造方法,藉由使用無電解鍍敷抑制組成物,可不依存於基材種類、形狀及狀態,而抑制於未預定形成無電解鍍敷膜之部分生成無電解鍍敷膜。本實施形態之鍍敷零件之製造方法可製造具有鍍敷膜之部分與不具有鍍敷膜之部分的對比明確之鍍敷零件。
本實施形態之鍍敷零件之製造方法所用之無電解鍍敷抑制組成物,觸媒活性阻礙劑之分散安定性高。因此,即使持續長時間使用,無電解鍍敷抑制組成物內亦難以產生凝集或沉澱,觸媒活性阻礙劑之濃度可容易維持均一。因此,本實施形態之鍍敷零件之製造方法適於鍍敷零件之大量生產。
又,上述鍍敷零件之製造方法,係對基材賦予無電解鍍敷抑制組成物(圖1之步驟S1),隨後,對基材表面之一部分加熱或光照射(圖1之步驟S2)。然而,本實施形態並未特別限定,亦可對基材表面之一部分加熱或光照射(圖1之步驟S2),隨後,對基材賦予無電解鍍敷抑制組成物。例如由於經雷射描繪(光照射)之基材表面經粗糙化,故於其上賦予無電解鍍敷抑制組成物,亦未形成可充分抑制無電解鍍敷之阻礙層。因此可僅於雷射描繪部分選擇性形成鍍敷膜。
[實施例]
以下藉由實施例及比較例具體說明本發明,但本發明不受下述實施例及比較例之限制。
藉由以下說明之方法,調製試料1~28(無電解鍍敷抑制組成物)。試料1~28之組成示於表1~5。且試料1~6及8~28之無電解鍍敷抑制組成物相當於本發明實施例,試料7相當於本發明之比較例。
[試料1]
作為觸媒活性阻礙劑之下述式(5)表示之超支化聚合物係藉由國際公開第2018/131492號中揭示之方法合成。
式(5)表示之超支化聚合物係式(1)表示之聚合物,且式(1)中A1
為式(2)表示之基;A2
係式(3)表示之基,R1
為單鍵,R2
為氫,R3
為異丙基;A3
為以式(4)表示之二硫代胺基甲酸酯基,R4
及R5
為乙基,R0
為乙烯基或乙基。
所合成之超支化聚合物之分子量藉GPC(凝膠滲透層析)測定。分子量係數平均分子量(Mn)=9,946,重量平均分子量(Mw)=24,792,超支化構造獨特之數平均分子量(Mn)與重量平均分子量(Mw)為差異較大之值。
所合成之以式(5)表示之超支化聚合物、濡濕性調整劑、二醇醚以表1所示之組成比率混合後,使用AS ONE公司製捲風攪拌機攪拌分散混合物約30分鐘,調製試料1(無電解鍍敷抑制組成物)。
[試料2~6]
試料2~6進而包含醇,二醇醚之調配量(X)相對於醇之調配量(Y)之重量比(X/Y)設為表1所示之值以外,藉由與試料1同樣方法調製。
[試料7]
試料7不包含二醇醚,取而代之包含醇以外,藉由與試料1同樣方法調製。
[試料8~23]
試料8~23進而包含醇,作為二醇醚及醇使用表2及表3所示之化合物以外,藉由與試料1同樣方法調製。
[試料24~28]
試料24~28進而包含醇,二醇醚及觸媒活性阻礙劑之調配量設為表4所示之值以外,藉由與試料1同樣方法調製。
[評價方法]
針對試料1~28,進行以下評價。評價結果示於表1~表5。又,試料4之評價結果,重複顯示於表1、表4及表5。
(1)分散性
使用粒度分佈測定裝置(BECKMAN COULTER製,N4 Plus)測定所調製之試料1~28(無電解鍍敷抑制組成物)所含之觸媒活性阻礙劑之平均粒徑。試料之分散性基於以下評價基準進行評價。又,所測定之平均粒徑越小,可判斷為試料中之觸媒活性阻礙劑之分散性越良好。
<分散性之評價基準>
○:觸媒活性阻礙劑之平均粒徑未達150nm。
△:觸媒活性阻礙劑之平均粒徑為150nm以上且未達250nm。
×:觸媒活性阻礙劑之平均粒徑為250nm以上。
(2)分散安定性
將調製之試料1~28(無電解鍍敷抑制組成物)分別收容於密閉容器中,每1密閉容器於60℃恆溫槽中保存1個月。保存前與保存後分別藉由與分散性評價同樣方法測定各試料所含之觸媒活性阻礙劑之平均粒徑。藉由下述式計算保存前後之觸媒活性阻礙劑之平均粒徑變化率R(%)。試料之分散安定性基於以下評價基準進行評價。又,觸媒活性阻礙劑之平均粒徑變化率R(%)越小,可判斷為試料之保存安定性越良好。
A:保存後之觸媒活性阻礙劑之平均粒徑(nm)
B:保存前之觸媒活性阻礙劑之平均粒徑(nm)
<分散安定性之評價基準>
○:觸媒活性阻礙劑之平均粒徑變化率R未達10%。
△:觸媒活性阻礙劑之平均粒徑變化率R為10%以上未達15%。
×:觸媒活性阻礙劑之平均粒徑變化率R為15%以上。
(3)鍍敷抑制效果
藉由以下所示方法,針對試料(無電解鍍敷抑制組成物)之鍍敷抑制效果進行評價。
首先,使用廣泛使用之射出成形機將聚苯硫醚(PPS)成形為5cm×8cm×0.2cm之板狀體。使用該板狀體作為基材。
分別於室溫之試料1~28中浸漬基材1秒,隨後於85℃乾燥機中乾燥5分鐘。藉此,於浸漬於試料1~23之基材表面形成膜厚約70nm之觸媒活性阻礙層。浸漬於試料24、25、26、27及28之基材表面分別形成膜厚約20nm、約40nm、約120nm、約250nm及約600nm之觸媒活性阻礙層。於形成有觸媒活性阻礙層之基材表面,使用市售之無電解鍍敷用觸媒液(奧野製藥工業製,敏化劑、活化劑)藉由廣泛使用方法,賦予無電解鍍敷觸媒(敏化劑・活化劑法)。其次,將賦予無電解鍍敷觸媒之基材於經調整於60℃之無電解鎳磷鍍敷液(奧野製藥工業製,TOP NICORON LPH-L,pH6.5)中浸漬10分鐘。
目視觀察經實施上述處理之基材,基於以下評價基準評價試料之鍍敷抑制效果。又,關於試料4,除了PPS基材以外,亦分別針對聚碳酸酯(PC)、丙烯腈・丁二烯・苯乙烯共聚物(ABS樹脂)、液晶聚合物(LCP)、尼龍6(PA6)之基材進行評價。試料4之PPS基材以外之鍍敷抑制效果的評價結果示於表5。
<鍍敷抑制效果之評價基準>
○:於基材表面未形成無電解鍍敷膜。
△:於基材表面之未達1%面積形成無電解鍍敷膜。
×:於基材表面之1%以上面積形成無電解鍍敷膜。
表1~表5中,二醇醚、醇及基材種類係使用下述簡稱予以記載。
<二醇醚>
BG:乙二醇單丁醚(SP:9.8)
PM:丙二醇單甲醚(SP:10.4)
MG:乙二醇單甲醚(SP:11.6)
i-PG:乙二醇單異丙醚(SP:9.2)
i-BDG:二乙二醇單異丁醚(SP:8.7)
MFDG:二丙二醇單甲醚(SP:9.6)
DMG:乙二醇二甲醚(SP:8.6)
<醇>
EtOH:乙醇
NPA:1-丙醇(正丙醇)
IPA:2-丙醇(異丙醇)
NBA:1-丁醇(正丁醇)
IBA:2-丁醇
PeOH:1-戊醇(正戊醇)
HxOH:1-己醇(正己醇)
EG:乙二醇
PG:丙二醇
DEG:二乙二醇
1,3-BD:1,3-丁二醇
1,2-HD:1,2-己二醇
<基材>
PPS:聚苯硫醚(帝人股份有限公司製,玻璃纖維強化PPS 1040G,黑色)
PC:聚碳酸酯(出光興產公司製,玻璃纖維強化聚碳酸酯,TEFLON GZ2530)
ABS:丙烯腈・丁二烯・苯乙烯共聚物(TORAY公司製,TOYOLAC)
LCP:液晶聚合物(住友化學公司製,SUMIKA SUPER LCP)
PA6:尼龍6(宇部興產公司製,UBE NYLON(註冊商標) GC1015GC9)
如表1~表5所示,試料1~6及8~28(無電解鍍敷抑制組成物)均係分散性、分散安定性及鍍敷抑制效果之評價結果良好。另一方面,如表1所示,不包含二醇醚的試料7,分散性及鍍敷抑制效果之評價結果不良。由於試料7之分散性不良,故於鍍敷抑制效果之評價中,觸媒活性阻礙層中觸媒活性阻礙劑未均一分散,因此,推測無法充分抑制鍍敷膜之生成。又,試料7由於分散性不良,故未進行分散安定性之評價。
比較表1所示之重量比(X/Y)不同的試料1~7。重量比(X/Y)於2/98~100/0之範圍內之試料1~6均係分散性、分散安定性及鍍敷抑制效果之評價結果良好。其中,重量比(X/Y)於5/95~100/0之範圍內之試料1~5,與重量比(X/Y)為上述範圍外之試料6及7比較,觸媒活性阻礙劑之分散性更良好。又,重量比(X/Y)於2/98~49/51之範圍內之試料4~6,與重量比(X/Y)為上述範圍外之試料1~3及7比較,分散安定性更良好。又重量比(X/Y)於5/95~80/20之範圍內之試料3~5,與重量比(X/Y)為上述範圍外之試料1、2、6及7比較,分散性及鍍敷抑制效果更為良好。且重量比(X/Y)於2/98~80/20之範圍內之試料3~6,與重量比(X/Y)為上述範圍外之試料1~2及7比較,鍍敷抑制效果更為良好。且重量比(X/Y)於5/95~49/51之範圍內之試料4及5,與重量比(X/Y)為上述範圍外之試料1~3、6及7比較,分散性、分散安定性及鍍敷抑制效果全部更為良好。
比較表4所示之觸媒活性阻礙劑之調配量不同的試料24~25、4及26~28。觸媒活性阻礙劑之調配量為0.2重量%~5.0重量%之範圍內的試料24~25、4及26~28均係分散性、分散安定性及鍍敷抑制效果之評價結果良好。其中,觸媒活性阻礙劑之調配量為0.2重量%~2.0重量%之範圍內的試料24~25、4及26~27,與觸媒活性阻礙劑之調配量為5.0重量%之試料28比較,分散安定性更良好。且觸媒活性阻礙劑之調配量為0.3重量%~5.0重量%之範圍內的試料25、4及26~28,與觸媒活性阻礙劑之調配量為0.2重量%之試料24比較,鍍敷抑制效果更良好。且觸媒活性阻礙劑之調配量為0.3重量%~2.0重量%之範圍內的試料25、4及26~27,與觸媒活性阻礙劑之調配量為上述範圍外之試料24及28比較,分散安定性及鍍敷抑制效果均更良好。
[產業上之可利用性]
本發明之無電解鍍敷抑制組成物係安定性高,可對應於例如長時間之製造步驟。因此,可利用於製造智慧型手機、汽車領域等所用之MID等之大量生產的鍍敷零件。
[圖1]係說明實施形態之鍍敷零件之製造方法的流程圖。
Claims (14)
- 一種無電解鍍敷抑制組成物,其包含 具有醯胺基及胺基之至少一者之化合物的觸媒活性阻礙劑,與 包含二醇醚之溶劑。
- 如請求項1之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述溶劑進而包含醇。
- 如請求項2之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述無電解鍍敷抑制組成物中,前述二醇醚之調配量(X)相對於前述醇之調配量(Y)的重量比(X/Y)係(X/Y)=2/98~80/20。
- 如請求項2或3之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述醇係選自由乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、1-己醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1,3-丁二醇及1,2-己二醇所成之群中之至少1者。
- 如請求項1至4中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述二醇醚係選自由乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單異丙醚、二乙二醇單異丁醚、二丙二醇單甲醚及乙二醇二甲醚所成之群中之至少1者。
- 如請求項2至5中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述醇係選自由乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、1-己醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1,3-丁二醇及1,2-己二醇所成之群中之至少1者, 前述二醇醚係選自由乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單異丙醚、二乙二醇單異丁醚、二丙二醇單甲醚及乙二醇二甲醚所成之群中之至少1者。
- 如請求項1至6中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述觸媒活性阻礙劑為聚合物。
- 如請求項7之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述觸媒活性阻礙劑之重量平均分子量為1,000~1,000,000。
- 如請求項1至8中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述觸媒活性阻礙劑為超支化聚合物。
- 如請求項1至9中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述觸媒活性阻礙劑為聚合物,且 重量平均分子量為1,000~1,000,000。
- 如請求項2至5中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述觸媒活性阻礙劑之重量平均分子量為1,000~1,000,000, 前述醇係選自由乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-戊醇、1-己醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、1,3-丁二醇及1,2-己二醇所成之群中之至少1者, 前述二醇醚係選自由乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單異丙醚、二乙二醇單異丁醚、二丙二醇單甲醚及乙二醇二甲醚所成之群中之至少1者。
- 如請求項1至11中任一項之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述無電解鍍敷抑制組成物中,前述觸媒活性阻礙劑之調配量為0.2重量%~5.0重量%。
- 如請求項12之無電解鍍敷抑制組成物,其中前述無電解鍍敷抑制組成物中,前述觸媒活性阻礙劑之調配量為0.2重量%~5.0重量%,且 重量平均分子量為1,000~1,000,000。
- 一種鍍敷零件之製造方法,其包含 於基材表面賦予如請求項1至11中任一項之前述無電解鍍敷抑制組成物, 將前述基材表面的一部分進行加熱或光照射, 對經加熱或光照射之前述基材表面賦予無電解鍍敷觸媒, 使前述經賦予無電解鍍敷觸媒之前述基材表面與無電解鍍敷液接觸,於前述表面之加熱部分或光照射部分形成無電解鍍敷膜。
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