TWI839818B - 附導電性圖案之構造體之製造方法及套組、系統 - Google Patents

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日商旭化成股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提供一種附導電性圖案之構造體之製造方法,其係可形成層間密著性良好的附導電性圖案之構造體。

本發明對於上述課題之解決手段為一種附導電性圖案之構造體的製造方法,其係包含下列步驟:

塗佈膜形成步驟,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜;、

前處理步驟及/或後處理步驟;

其中,前述前處理步驟係在前述塗佈膜形成步驟之前,對前述基材實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理之步驟;前述後處理步驟係在前述塗佈膜形成步驟之後,進行加濕處理及/或加熱處理之步驟。

Description

附導電性圖案之構造體之製造方法及套組、系統
本發明係關於一種附導電性圖案的構造體之製造方法。
電路基板係在基材上具有經施予導電性之配線的構造。電路基板之製造方法一般而言係如下所術。首先,在貼合有金屬箔的基材上塗佈光阻劑。其次,將光阻劑進行曝光及顯影而獲得所期望之電路圖案的負像形狀。然後,藉由化學蝕刻將未被覆光阻劑之部分的金屬箔去除而形成圖案。藉此,可製造高性能之電路基板。然而,習知之方法係有下列缺點:步驟數多且繁雜,而且需要光阻劑材料等。
相對於此,以分散有金屬或金屬氧化物之粒子的分散體將所期望之配線圖案直接印刷在基材上之直接印刷技術係倍受矚目。該技術係步驟數少且不需使用光阻劑材料等,生產性極高。然而,使用金屬粒子時,有時會因金屬粒子本身之氧化等而產生穩定性方面的問題。另一方面,使用金屬氧化物粒子時,為了獲得導電性而須有還原燒製步驟,故有下列之問題點:可使用之基材受限、及須用到還原性氣體而成本變高。
關於上述,例如專利文獻1係記載一種導電膜之形成方法,其係在基板上形成預定圖案之導電膜。在該方法中,係在基板上,藉由液滴吐出法而以形成為與導電膜之圖案約略相等的圖案之方式來形成含有金屬粒子的金屬膜,然後,藉由至少1次之無電解鍍覆而以覆蓋該金屬膜之表面的方式形成鍍覆膜,藉此獲得導電膜。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-128228號公報
專利文獻1所記載之方法係意欲藉由將使用了金屬粒子之圖案形成與鍍覆予以組合,來形成導電性及可靠性為優異的導電膜者,但是該方法就導電膜與基材之密著性及/或導電膜內之層間的密著性而言,仍有不足之處。
本發明之一態樣係有鑑於如此的狀況,而以提供一種可形成層間密著性良好的附導電性圖案之構造體之附導電性圖案之構造體的製造方法為目的。
本揭示係包含下列之項目。
〔項目1〕一種附導電性圖案之構造體的製造方法,其係包含下列步驟:
塗佈膜形成步驟,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜、
前處理步驟及/或後處理步驟;
其中,
前述前處理步驟係在前述塗佈膜形成步驟之前,對前述基材實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理之步驟;
前述後處理步驟係在前述塗佈膜形成步驟之後,進行加濕處理及/或加熱處理之步驟。
〔項目2〕如項目1所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述前處理步驟係使用SP值為7.5以上12.6以下之有機溶劑的有機溶劑處理。
〔項目3〕如項目2所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述有機溶劑之SP值為9.9以上11.6以下。
〔項目4〕如項目2或3所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述有機溶劑包含選自由N-甲基吡咯啶酮、1-丙醇、及1-庚醇所組成群組中之至少一種。
〔項目5〕如項目2至4中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述有機溶劑包含N-甲基吡咯啶酮。
〔項目6〕如項目1至5中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述前處理步驟為有機溶劑處理,該有機溶劑處理係使用基材之SP值與有機溶劑之SP值的差為0.01以上4.6以下之有機溶劑。
〔項目7〕如項目1至6中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其係在前述塗佈膜形成步驟之後更包含還原步驟。
〔項目8〕如項目7所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述還原步驟為濕式還原步驟。
〔項目9〕如項目1至8中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其係在前述塗佈膜形成步驟之後更包含進行鍍覆之鍍覆步驟。
〔項目10〕如項目9所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,在前述鍍覆步驟中,使用包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液。
〔項目11〕如項目1至10中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其係在前述塗佈膜形成步驟之後更包含還原步驟、及在前述還原步驟之後更包含鍍覆步驟。
〔項目12〕如項目1至11中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其係包含前述前處理步驟與前述後處理步驟雙方。
〔項目13〕如項目1至12中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述基材為聚醯亞胺。
〔項目14〕如項目1至13中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述分散體包含選自由1-己醇、1-庚醇、及1-辛醇所組成群組中之至少一種。
〔項目15〕如項目1至14中任一項所述之附導電性圖案的構造體之製造方法,其中,前述含有金屬化合物的粒子及/或前述含有金屬的粒子為含有氧化銅的粒子及/或含有銅的粒子。
〔項目16〕一種附導電性圖案之構造體製造套組,係包含:
包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、
包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液、及
實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理而成之基材。
〔項目17〕一種附導電性圖案之構造體製造套組,係包含:
包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、
包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液、及
選自由有機溶劑、及鹼處理劑所組成群組中之1種以上的處理劑、及
基材。
〔項目18〕一種附導電性圖案之構造體製造套組,係包含:
包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、及
有機溶劑處理用之有機溶劑;其中,
前述有機溶劑之SP值為7.5以上12.6以下。
〔項目19〕如項目16至18中任一項所述之附導電性圖案之構造體製造套組,其中,前述含有金屬化合物的粒子及/或前述含有金屬的粒子為含有氧化銅的粒子及/或含有銅的粒子。
〔項目20〕一種附導電性圖案之構造體之製造系統,係具備:
前處理機構,其係對基材使用SP值為7.5以上12.6以下之有機溶劑而實施有機溶劑處理;
塗佈機構,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜;
鍍覆機構,其係在經過前述塗佈機構之塗佈膜進行鍍覆。
依據本發明之一態樣,可提供一種附導電性圖案之構造體之製造方法,其係可形成層間密著性良好的附導電性圖案之構造體。
10:氧化銅印墨
12:氧化銅
13:磷酸酯鹽
13a:磷
13b:酯鹽
1:基材
2a:上清液
2b:沉澱物
2c:分散體
2d:含有氧化銅的膜
2e:氧化銅及/或銅之層
2f:鍍銅層
100:雷射照射裝置
101:試樣盒
102:光線振盪器
103:氣體供給部
104:檢流計掃描器
104a:X軸檢流鏡
104b:X軸檢流馬達
104c:Y軸檢流鏡
104d:Y軸檢流馬達
105:掃描器控制部
106:電腦
L:雷射光
A:混合溶劑
B:乙酸銅
C:聯胺
D:分散劑
E:醇
S:處理表面
P:照射點
圖1係表示在本發明之一態樣可使用的分散體中之氧化銅與磷酸酯鹽之關係的剖面示意圖。
圖2係表示本發明之一態樣的附導電性圖案之構造體的製造順序的剖面示意圖。
圖3係表示用以製造附導電性圖案之構造體的雷射照射裝置之一例的示意圖。
以下,例示本發明之實施型態,但本發明係不受此等實施型態所限定者。
本發明之一態樣係提供一種附導電性圖案之構造體之製造方法。在一態樣中,該方法係包含下列步驟:
塗佈膜形成步驟,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜、
前處理步驟及/或後處理步驟。
在一態樣中,前處理步驟係在塗佈膜形成步驟之前,對基材實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理之步驟。
在一態樣中,後處理步驟係在塗佈膜形成步驟之後,進行加濕處理及/或加熱處理之步驟。
前處理步驟及後處理步驟係分別有助於提升基材與形成於該基材上之金屬化合物及/或金屬之層的層間密著性。在一態樣中,可進行前處理步驟及後處理步驟之中的一者或兩者,較佳係進行兩者。本實施型態之方法係能夠利於附導電性圖案之構造體的低電阻化。
以下,說明有關各步驟之適合例。
〔基材〕
在本實施型態所使用的基材係可例示用以形成配線圖案之電路基板片料的基板材料等具有形成塗佈膜之表面者。基材可係以無機材料或有機材料或者此等之組合所構成,在一態樣中可具有密著層。
作為無機材料係可列舉例如:鈉玻璃、無鹼玻璃、硼矽玻璃、石英玻璃等玻璃、及氧化鋁等陶瓷材料。
作為有機材料係可列舉纖維素等紙材料、樹脂膜等高分子材料。作為高分子材料係可列舉:聚醯亞胺(PI)、聚酯[聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等]、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基丁醛(PVB)、聚縮醛(POM)、聚芳酯(PAR)、聚醯胺(PA)(PA6、PA66等)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚酞醯胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳二醯亞胺、聚矽氧聚合物(聚矽氧烷)、聚甲基丙烯醯胺、腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚四氟乙烯、環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)、聚丁烯、聚戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-二烯共聚物、聚丁二烯、聚異戊二烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丁基橡膠、聚甲基 戊烯(PMP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)、酚酚醛清漆、苯并環丁烯、聚乙烯基酚、聚氯平、聚甲醛(polyoxymethylene)、聚碸(PSF)、聚苯基碸樹脂(PPSU)、環烯烴聚合物(COP)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹脂(ABS)、丙烯腈/苯乙烯樹脂(AS)、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)等。從可撓性及成本之觀點來看,以聚醯亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及聚萘二甲酸乙二酯(PEN)為較佳。其中,就聚醯亞胺(PI)藉由具有醯亞胺鍵結而可良好地顯現本揭示之前處理步驟及/或後處理步驟所產生的密著性提升效果之點而言,是為較佳。
基材係例如可為玻璃複合基材、玻璃環氧基材等複合基材、鐵氟龍(註冊商標)基材、氧化鋁基材、低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramic,LTCC)、矽晶圓(silicon wafer)等。
基材之厚度較佳係1μm以上、或25μm以上,更佳係10mm以下、或1mm以下、或250μm以下。基材之厚度為250μm以下時,可使所製作之電子裝置輕量化、節省空間化及可撓化,故為較佳。
<前處理步驟>
本揭示的方法之一態樣係包含前處理步驟,其目的在於提升基材與金屬化合物及/或金屬之層的密著性。前處理步驟係在塗佈膜形成步驟之前,對基材實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理之步驟。藉由併用上述處理之中的2種以上,密著性提升效果有變得更良好的傾向。
UV臭氧處理係藉由UV(紫外)光及因UV(紫外)光而產生的臭氧,促進附著於基材表面之有機物的分解之處理。UV臭氧處理係藉由使基材原本具有之官能基露出於表面,而能夠提升基材與金屬化合物及/或金屬之層的密著性。尤其,聚醯亞胺為特別適用於UV臭氧處理之基材。
UV臭氧處理係可使用UV洗淨改質裝置及滑動式紫外線洗淨機(這兩者例如為SEN特殊光源股份有限公司製)、UV臭氧洗淨改質裝置(例如為SUNENERGY股份有限公司製)等裝置來實施。處理條件係可以僅處理基材之表面的方式來進行適當調整,例如,UV臭氧處理時間較佳係1分鐘以上、或2分鐘以上,較佳係30分鐘以下、或20分鐘以下。
有機溶劑處理係使基材接觸於有機溶劑之處理。接觸係可為基材浸漬在有機溶劑中、對基材噴霧有機溶劑等,較佳係基材浸漬在有機溶劑中。有機溶劑較佳係使基材溶解或膨潤之溶劑。藉由使如此的溶劑以經控制之條件接觸基材,可使基材僅表面溶解或膨潤。從可使基材有效地膨潤,並提升密著性之觀點來看,有機溶劑之溶解度參數(以下,亦僅記載為「SP值」)以7.5以上16.0以下為較佳,以7.5以上12.6以下為更佳,以9.9以上11.6以下為最佳。又,從同樣之觀點來看,基材之SP值與有機溶劑之SP值的差係以0.01以上4.6以下為較佳,以0.01以上2.2以下為更佳,以0.01以上0.7以下為最佳。又,在本揭示中之SP值係意指漢森溶解度參數(Hansen solubility parameter),單位為(cal/cm3)。所謂漢森溶解度參數係希德布朗(Hildebrand)溶解度參數(Hildebrand solubility parameter)分割成分散項(δD)、極性項(δP)、氫鍵項(δH)之3成分,並於3維空間表示者。若將溶解度參數記為δ,則有δ2=(δD)2+(δP)2+(δH)2之關係。SP值相近之2個物質係容易互相溶解,故若使用接近於基 材之SP值的有機溶劑,則可有效地使基材膨潤。例如,在基材使用聚醯亞胺時,聚醯亞胺之SP值大概為12.0至12.1之範圍,例如,均苯四甲酸酐-4,4氧二苯胺型之聚醯亞胺的SP值為12.1,故若有機溶劑之SP值為7.5以上16.0以下,便可有效地使聚醯亞胺基材膨潤。SP值係可使用Hoy法,並使用軟體(Computer Chemistry Consultancy公司製之Hoy Solubility Parameter Software)來計算出。作為有機溶劑,具體上較佳係:N-甲基吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等醯胺系溶劑;γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、γ-己內酯、ε-己內酯、α-甲基-γ-丁內酯等環狀酯系溶劑;乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丁酯等鏈狀酯系溶劑;碳酸伸乙酯、碳酸伸丙酯等碳酸酯系溶劑;丙二醇、三乙二醇等甘醇系溶劑;乙基賽璐蘇、丁基賽璐蘇等甘醇醚系溶劑;丙二醇甲基乙酸酯、2-甲基賽璐蘇乙酸酯、乙基賽璐蘇乙酸酯、丁基賽璐蘇乙酸酯等甘醇酯系溶劑;酚、鄰-甲酚、間-甲酚、對-甲酚、3-氯酚、4-氯酚等酚系溶劑;苯乙酮、1,3-二甲基-2-咪唑啉二酮、甲基異丁基酮、二異丁基酮、環戊酮、環己酮、甲乙酮、丙酮等酮系溶劑;環丁碸、二甲基亞碸等碸系溶劑;二甲苯、甲苯、氯苯、己烷、苯等烴系溶劑;氯仿等鹵素系溶劑;二甲基苯胺等苯胺系溶劑;四氫呋喃、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、二丁基醚、二乙二醇二甲基醚等醚系溶劑;乙醇、1-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、1-庚醇、1-辛醇等醇系溶劑。尤其,使用聚醯亞胺基材時,就能夠使聚醯亞胺膨潤之點而言,係以N-甲基吡咯啶酮、1-丙醇及1-庚醇為較佳,以N-甲基吡咯啶酮為最佳。藉由基材進行膨潤,將分散體塗佈於基材之後,在金屬化合物及/或金屬之層與基材之間會發揮錨定效果,而此等之密著性變得良好。
有機溶劑處理之處理條件係可適當調整成僅處理基材之表面,例如,浸漬時間較佳係5分鐘以上、或10分鐘以上,較佳係120分鐘以下、或60分鐘以下。浸漬溫度較佳係10℃以上、或20℃以上,較佳係100℃以下、或60℃以下。
鹼處理係使基材接觸鹼性處理劑之處理。接觸係可為基材浸漬在鹼性處理劑中、對基材噴霧鹼性處理劑等,較佳係基材浸漬在鹼性處理劑中。作為鹼性處理劑可列舉:氫氧化鉀水溶液、氫氧化鈉水溶液、2-胺基乙醇水溶液、二伸乙三胺水溶液等。鹼性處理劑之pH較佳係8以上、或9以上、或10以上,較佳係13以下。鹼處理係藉由使基材表面化學性改性,而可在該基材表面形成可牢固地保持金屬化合物及/或金屬之層的化學構造。在一態樣中,係以鹼處理使基材表面部分地水解,並生成羥基和羧基等氫鍵結性的官能基,藉此可在金屬化合物及/或金屬之層與基材之間形成氫鍵,提升密著性。例如,使用聚醯亞胺基材時,係以鹼處理切斷聚醯亞胺之醯亞胺鍵結,藉由以源自醯亞胺基之醯胺部位的氫鍵、金屬(在一態樣中為銅)對上述切斷所產生的羧酸根陰離子(carboxylate anion)之配位等,金屬化合物及/或金屬之層與基材之密著性會提升。
鹼處理之處理條件係可適當調整成僅處理基材之表面,例如,浸漬時間較佳係5分鐘以上、或10分鐘以上,較佳係120分鐘以下、或60分鐘以下。浸漬溫度較佳係10℃以上、或20℃以上,較佳係100℃以下、或60℃以下。
<塗佈膜形成步驟>
在本步驟係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體(在本揭示亦僅稱為分散體)塗佈於基材,而獲得塗佈膜。
〔包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體〕
在一態樣中,分散體係包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子。含有金屬化合物的粒子典型上係由金屬化合物所構成,但在無損於本發明之效果的範圍可包含其他之成分。同樣地,含有金屬的粒子典型上係由金屬所構成,但在無損於本發明之效果的範圍可包含其他之成分。分散體可更含有分散介質、分散劑、及/或還原劑。
在一態樣中,金屬可為選自鋁、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、釕、銠、鈀、銀、銦、錫、銻、銥、鉑、金、鉈、鉛、及鉍之1種、或2種以上的合金或者混合物。從容易穩定地製作後述之粒徑的粒子、導電性佳、容易操作之觀點來看,較佳係銅或銀,特佳係銅。
金屬化合物可為如上述例示之1種或2種以上的金屬之化合物。作為金屬化合物係可列舉金屬氧化物、金屬氫氧化物等,較佳係氧化物。就容易被還原而可形成均勻的導電性圖案之點而言,金屬氧化物較佳係氧化銅或氧化銀。再者,就在空氣中之穩定性較高之點、及可以低成本取得且有利於產業之點而言,金屬氧化物較佳係氧化銅。氧化銅係可使用一氧化二銅(Cu2O,copper(I)oxide)/或一氧化銅(CuO,copper(II)oxide)。含有氧化銅的粒子可具有核/殼構造,核及殼之任一者可含有一氧化二銅及/或一氧化銅。
(氧化銅或銅)
氧化銅係可列舉一氧化二銅(Cu2O)及一氧化銅(CuO),但以一氧化二銅為較佳。一氧化二銅就因為是銅而於價格上較銀等貴金屬類廉價之點、及不易產生遷移之點而言,係屬有利。就對雷射光之吸光度高且可低溫燒結之點、及可形 成低電阻的燒結物之點而言,一氧化二銅亦為有利。氧化銅或銅係可使用市售品或合成品。
例如,一氧化二銅之合成法係可列舉下列之方法。
(1)在多元醇溶劑中,加入水與乙醯丙酮銅錯合物,暫時使有機銅化合物加熱溶解,然後,後續添加反應所需要的水,再進行昇溫並以有機銅之還原溫度進行加熱而加熱還原之方法。
(2)使有機銅化合物(例如銅-N-亞硝基苯基羥基胺錯合物)在十六胺等保護劑之存在下,在非活性氣體環境中,以300℃左右之高溫進行加熱之方法。
(3)使溶解於水溶液中之銅鹽以聯胺(hydrazine)進行還原的方法。
其中,(3)之方法係操作簡便,且可獲得平均粒徑小的一氧化二銅,故為較佳。
一氧化銅之合成方法係可列舉下列之方法。
(1)在二氯化銅(copper(II)chloride)或硫酸銅之水溶液中加入氫氧化鈉而生成氫氧化銅之後,進行加熱之方法。
(2)將硝酸銅、硫酸銅、碳酸銅、氫氧化銅等在空氣中加熱至600℃左右之溫度而進行熱分解之方法。
其中,(1)之方法係可獲得粒徑小的一氧化銅,故為較佳。
氧化銅之合成結束後,生成物溶液(為上清液)與氧化銅(為沉澱物)之分離係使用離心分離等已知的方法來進行。以如上所述之方式,可獲得含有氧化銅的粒子。
在調製分散體時,可在含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子加入後述之分散介質、及任意的後述之分散劑,並以均質機等已知的方法進 行攪拌而使其分散。在藉由分散介質來進行時,係有金屬化合物或金屬(在一態樣中為氧化銅)難以分散且分散不充分之情形,而於如此的情形下,就一例而言,係可使用容易分散金屬化合物或金屬(在一態樣中為氧化銅)之醇類(例如1-丁醇等)作為分散介質來使金屬化合物或金屬分散之後,再置換為所期望之分散介質並進行成為所期望之濃度的濃度調整,藉此可使金屬化合物或金屬良好地分散於所期望之分散介質。就方法之一例而言,可列舉:以UF膜進行的濃縮、藉由適當的分散介質而反覆進行稀釋及濃縮之方法等。藉由如此的方式,可獲得包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體。
在一態樣中,含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之平均粒徑(同時存在含有金屬化合物的粒子及含有金屬的粒子之情形下係該等的整體之平均粒徑)較佳係1nm以上、或3nm以上、或5nm以上,較佳係100nm以下、或50nm以下、或40nm以下。在此,所謂的平均粒徑係在分散體中之分散時的粒徑,且係藉由累積量(cumulant)法(例如使用大塚電子製之FPAR-1000)測定出之值。亦即,平均粒徑並不限定為一次粒徑,亦有二次粒徑之情形。就能夠以低溫形成圖案、基材之泛用性廣之點、及有容易在基材上形成微細圖案的傾向之點而言,係以平均粒徑為100nm以下之情形為較佳。又,就在分散體中之含有金屬化合物的粒子及含有金屬的粒子的分散穩定性為良好且分散體之長期保管穩定性為良好之點、及可製作均勻的薄膜之點而言,係以平均粒徑為Inm以上之情形為較佳。在一態樣中,分散體中之粒子係實質上僅為含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子。此時,可將針對分散體測定出之平均粒徑的值視為含有金屬化合物的粒子及含有金屬的粒子之平均粒徑。
在一態樣中,含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子係包含聯胺。聯胺可形成水合物(亦即,本揭示所謂之聯胺係亦包括聯胺水合物之概念)。聯胺係例如可為在製造含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)的粒子或含有金屬(在一態樣中為銅)的粒子時,使用作為金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)之還原劑的聯胺之殘留物,亦可為在該粒子之製造時另行添加者。
含有金屬化合物的粒子中之金屬化合物的含有率、及含有金屬的粒子中之金屬的含有率較佳係10質量%以上、或30質量%以上、或50質量%以上、或70質量%以上,較佳係100質量%以下、或99質量%以下、或98質量%以下。
含有金屬化合物的粒子或含有金屬的粒子之聯胺的含有率較佳係0.000000001質量%以上、或0.0000001質量%以上、或0.0000005質量%以上,較佳係10質量%以下、或5質量%以下、或1質量%以下。
相對於含有金屬化合物的粒子中之金屬化合物或含有金屬的粒子中之金屬,聯胺之質量比率較佳係0.00001以上、或0.0001以上、或0.0002以上,較佳係1以下、或0.1以下、或0.01以下。
在分散體100質量%中,金屬化合物之質量比率、金屬之質量比率、或金屬化合物及金屬之合計質量比率較佳係5質量%以上、或10質量%以上、或15質量%以上,較佳係60質量%以下、或55質量%以下、或50質量%以下。
(分散介質)
分散介質係可使含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子分散者。在一態樣中,分散介質係可使分散劑溶解。從使用分散體而形成導電性圖案之觀點 來看,分散介質之揮發性會對操作性造成影響。因此,分散介質較佳係適合導電性圖案之形成方法者,例如塗佈之方式(尤其,印刷)。亦即,分散介質較佳係配合分散性與印刷之操作性而進行選擇。
作為分散介質係可使用醇類[1元醇及多元醇(例如甘醇)]、醇(例如甘醇)之醚類、醇(例如甘醇)之酯類等。分散介質之具體例係可列舉:丙二醇單甲基醚乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基-丁基乙酸酯、乙氧基乙基丙酸酯、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇第三丁基醚、二丙二醇單甲基醚、乙二醇丁基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2-戊二醇、2-甲基戊烷-2,4-二醇、2,5-己烷二醇、2,4-庚烷二醇、2-乙基己烷-1,3-二醇、二乙二醇、己烷二醇、辛二醇、三乙二醇、三-1,2-丙二醇、甘油、乙二醇單己基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、乙二醇單丁基乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、2-丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、2-戊醇、第三戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、2-己醇、2-乙基丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、2-辛醇、正壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苯甲醇、二丙酮醇等。此等係可單獨使用,亦可混合複數種而使用,係因應塗佈方式,考量蒸發性、使用於塗佈之機具材料、基材(亦即,被塗佈基材)之耐溶劑性等而選擇。就乾燥慢、使用連續印刷時不易產生印墨的凝集之點、及使用噴墨印刷時之間歇穩定性為良好、異常飛濺少之點而言,分散體特佳係包含選自由1-己醇、1-庚醇、及1-辛醇所組成群組中之1種以上的分散介質。
就印刷連續性提升之點而言,分散介質之沸點係以高者為較佳,例如,較佳係50℃以上,更佳係100℃以上,再更佳係150℃以上。另一方面,從良好地獲得作為分散介質之功能的觀點來看,上述沸點較佳係400℃以下,更佳係300℃以下,再更佳係250℃以下。
在分散體整體中,分散介質之含量較佳係30質量%以上、或40質量%以上、或50質量%以上,較佳係95質量%以下、或90質量%以下。
(分散劑)
作為分散劑係可使用可使含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子分散於分散介質中的化合物。分散劑之數量平均分子量較佳係300以上、或350以上、或400以上,較佳係300,000以下、或200,000以下、或150,000以下。又,本揭示之數量平均分子量係使用凝膠滲透層析並以標準聚苯乙烯換算所求得之值。若數量平均分子量為300以上,則有絶緣性優異、對分散體之分散穩定性之助益亦大的傾向,若為300,000以下,則就處理性之點而言為較佳。分散劑較佳係具有對於含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子(尤其是含有氧化銅的粒子)有親和性的基。從該觀點來看,分散劑較佳係包含含有磷的有機物或為含有磷的有機物,或者是包含磷酸酯或為磷酸酯,或者是包含聚合物之磷酸酯或為聚合物之磷酸酯。就聚合物之磷酸酯而言,例如以下述式(1)所示之構造,因為對於金屬化合物、尤其是對於金屬氧化物、更尤其是對於氧化銅、又尤其是對於一氧化二銅之吸附性以及對基材之密著性為優異,故為較佳;
Figure 111131895-A0202-12-0018-1
(式中,l係1至10000之整數,m係1至10000之整數,而且,n係1至10000之整數)。
化學式(1)中,l更佳係1至5000,再更佳係1至3000。
化學式(1)中,m更佳係1至5000,再更佳係1至3000。
化學式(1)中,n更佳係1至5000,再更佳係1至3000。
在一態樣中,含有磷之有機物的分解溫度係以600℃以下為較佳,以400℃以下為更佳,以200℃以下為再更佳。從容易選定分散體之分散穩定性提升效果優異的分散劑之觀點來看,分解溫度可為50℃以上、或80℃以上、或100℃以上。在一態樣中,含有磷的有機物之沸點係以300℃以下為較佳,以200℃以下為更佳,以150℃以下為再更佳。沸點係可為30℃以上、或50℃以上、或80℃以上。在本揭示中,分解溫度係以熱重量示差熱分析法所測定的值。
在一態樣中,就進行鍍覆時不易產生塗佈膜及鍍覆層的剝離之點而言,以含有磷的有機物為較佳。
作為分散劑係可使用公知者。可列舉例如:長鏈聚胺基醯胺與極性酸酯之鹽、不飽和聚羧酸聚胺基醯胺、聚胺基醯胺之聚羧酸鹽、長鏈聚胺基醯胺與酸聚合物的鹽等具有鹼性基的聚合物。又,可列舉丙烯酸系(共)聚合物、改性聚酯酸、聚醚酯酸、聚醚系接酸、聚羧酸等聚合物之烷基銨鹽、胺鹽、醯胺胺鹽等。
作為本揭示之分散劑亦可使用市售者。分散劑之市售品係可列舉例如:DISPERBYK(註冊商標)-101、DISPERBYK-102、DISPERBYK-110、DISPERBYK-111、DISPERBYK-112、DISPERBYK-118、DISPERBYK-130、DISPERBYK-140、DISPERBYK-142、DISPERBYK-145、DISPERBYK-160、DISPERBYK-161、DISPERBYK-162、DISPERBYK-163、DISPERBYK-2155、DISPERBYK-2163、DISPERBYK-2164、DISPERBYK-180、DISPERBYK-2000、DISPERBYK-2025、DISPERBYK-2163、DISPERBYK-2164、BYK-9076、BYK-9077、TERRA-204及TERRA-U(以上為BYK CHEMIE公司製);FLOWLEN DOPA-15B、FLOWLEN DOPA-15BHFS、FLOWLEN DOPA-22、FLOWLEN DOPA-33、FLOWLEN DOPA-44、FLOWLEN DOPA-17HF、FLOWLEN TG-662C、及FLOWLEN KTG-2400(以上為共榮社化學股份有限公司製);ED-117、ED-118、ED-212、ED-213、ED-214、ED-216、ED-350、及ED-360(以上為楠本化成股份有限公司製);PLYSURF M208F、及PLYSURF DBS(以上為第一工業製藥股份有限公司製)等。此等係可單獨使用,亦可混合複數種而使用。
分散劑之酸價(mgKOH/g)較佳係20以上、或30以上,更佳係130以下、或100以下。酸價為上述範圍時,分散體之分散穩定性係良好而為較佳。尤其,含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之平均粒徑小時,上述範圍之酸價為有效。具體而言,較佳可列舉:BYK CHEMIE公司製之「DISPERBYK-102」(酸價101)、「DISPERBYK-140」(酸價73)、「DISPERBYK-142」(酸價46)、「DISPERBYK-145」(酸價76)、「DISPERBYK-118」(酸價36)、「DISPERBYK-180」(酸價94)等。
又,分散劑之胺價(mgKOH/g)與酸價之差(〔胺價〕-〔酸價〕)係以-50以上且0以下為較佳。胺價係表示游離鹼與源自游離鹼的部位之總量者,酸價係表示游離脂肪酸與源自游離脂肪酸的部位之總量者。胺價及酸價係分別以依據JIS K 7700或ASTM D2074的方法進行測定。〔胺價〕-〔酸價〕之值為-50以上0以下時,分散體之分散穩定性良好,而為較佳。〔胺價〕-〔酸價〕之值更佳係-40以上0以下,更佳係-20以上0以下。
分散劑之含量係可按與金屬化合物及金屬之量的比例而考量所要求之分散穩定性來進行調整。分散劑相對於分散體中之金屬化合物及金屬的質量比率(分散劑質量/金屬化合物及金屬之合計質量)較佳係0.0050以上、或0.050以上、或0.10以上,較佳係0.30以下、或0.25以下、或0.23以下。分散劑的量會影響分散體之分散穩定性,若量為較少,則含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子會容易凝集,若為較多,則有分散體之分散穩定性提升的傾向。但是,若將分散體中之分散劑的含有率設為35質量%以下,則可抑制源自分散劑殘渣對於含有金屬(例如銅)的膜、尤其是進行鍍覆步驟之情形的鍍覆步驟後所得到的含有金屬(例如銅)的膜的影響,並提升導電性。在一態樣中,分散體100質量%中之分散劑的量較佳係0.5質量%以上、或0.8質量%以上、或1.0質量%以上,較佳係35質量%以下、或30質量%以下、或25質量%以下。
(還原劑)
分散體包含含有金屬氧化物(例如氧化銅)的粒子時,分散體可含有還原劑。作為還原劑係可列舉:聯胺、鈉、硼氫化鈉、碘化鉀、亞硫酸鹽、硫代硫酸鈉、甲酸、草酸、抗壞血酸、硫化鐵(II)、氯化錫(II)、氫化二異丁基鋁、碳等,較佳係聯胺。聯胺係可為聯胺水合物(hydrazine hydrate)之形態(亦即,本揭示所 謂之聯胺亦包括聯胺水合物的概念)。藉由分散體包含聯胺,例如在進行鍍覆步驟時之該鍍覆步驟中,聯胺係有助於金屬氧化物之還原,尤其氧化銅之還原,又尤其一氧化二銅之還原,而可形成電阻更低之還原金屬層(作為含有金屬的膜),尤其是可形成還原銅層(作為含有銅的膜)。又,聯胺就維持分散體之分散穩定性而言亦為有利,從提升鍍覆時之生產性的觀點來看,係屬較佳。分散體中之聯胺係可作為含有金屬氧化物的粒子中之成分及/或與含有金屬氧化物的粒子不同的存在。
分散體中之還原劑的含量(為水合物時,係排除了水合水的量)係可按與金屬氧化物之量的比例而考量所要求之還原性來進行調整。在一態樣中,還原劑相對於分散體中之金屬氧化物的質量比率(還原劑質量/金屬氧化物質量)較佳係0.0001以上,較佳係0.1以下、或0.05以下、或0.03以下。就分散體之分散穩定性為良好,且還原金屬層(在一態樣中為還原銅層)之電阻低的點而言,係以還原劑之質量比率為0.0001以上為較佳,還原劑之質量比率為0.1以下時,分散體之長期穩定性為良好。
還原劑係可併用2種類以上。例如,併用聯胺與聯胺以外之還原劑時,分散體中之聯胺與聯胺以外之還原劑的合計含量係可按與金屬氧化物之量的比例而考量所要求之還原性來進行調整。在一態樣中,相對於分散體中的金屬氧化物之聯胺與聯胺以外的還原劑之合計質量比率(還原劑合計質量/金屬氧化物質量)較佳係0.0001以上,較佳係0.1以下、或0.05以下、或0.03以下。還原劑之上述合計質量比率為0.0001以上時,就分散體之分散穩定性為良好,且還原金屬層(在一態樣中為還原銅層)的電阻較低之點而言,係屬較佳,為0.1以下時,分散體之長期穩定性為良好。
分散體係可藉由混合調配成分,並使用混合機法、超音波法、三輥法、2二輥法、磨碎機(attritor)、均質機、班布里混合機(Banbury mixer)、塗料震盪器(paint shaker)、捏合機、球磨機、砂磨機、行星式混合機(planetary mixer)等進行分散處理而製造。分散體之黏度係可依照目的之塗佈樣式而設計。例如,噴墨印刷用之分散體的黏度較佳係4mPa‧s以上、更佳係6mPa‧s以上、再更佳係8mPa‧s以上,較佳係15mPa‧s以下、更佳係13mPa‧s以下、再更佳係11mPa‧s以下。又,例如,網版印刷用之分散體的黏度較佳係50mPa‧s以上、更佳係100mPa‧s以上、再更佳係200mPa‧s以上,較佳係50000mPa‧s以下、更佳係10000mPa‧s以下、再更佳係5000mPa‧s以下。又,分散體之黏度係使用錐版型旋轉黏度計(cone-plate rotating viscometer)而在23℃下所測定的值。
(分散體中之氧化銅與分散劑的關係)
圖1係剖面示意圖,其係表示可在本發明之一態樣使用的分散體(氧化銅印墨)中之氧化銅與磷酸酯鹽的關係。參照圖1,在本發明之一態樣中,當氧化銅印墨10包含氧化銅12與磷酸酯鹽13(作為分散劑之磷酸酯的例子)之情形下,磷酸酯鹽13係以磷13a朝向內側、酯鹽13b朝向外側之方式包圍在氧化銅12之周圍。因為磷酸酯鹽13顯示電絶緣性,故互相隣接之氧化銅12間的電性導通會由於磷酸酯鹽13而被妨礙。又,磷酸酯鹽13係藉由立體障礙效果而抑制氧化銅印墨10之凝集。因此,雖然氧化銅12為半導體(亦即,具有某程度之導電性),但因為被顯示電絶緣性之磷酸酯鹽13覆蓋,故氧化銅印墨10係顯示電絶緣性。
另一方面,若在鍍覆步驟等之中氧化銅12被還原成銅,則可形成具有優異之電氣導通性的導電性圖案區域。又,使用含有磷的有機物作為分散劑時,在導電性圖案區域中會殘存磷元素。磷元素係以磷元素單體、磷氧化物及含 有磷的有機物之中至少一種形式存在。但是,如此的殘存磷元素通常係偏析而存在於導電性圖案區域中,故並無導電性圖案區域的電阻變大之虞。
〔塗佈膜之形成〕
分散體之塗佈方法係可使用噴墨印刷、網版印刷、凹版直接印刷、凹版套版印刷、柔版印刷、套版印刷等。塗佈係可使用模塗、旋轉塗佈、狹縫塗佈、棒塗、刮刀塗佈、噴霧塗佈、浸漬塗佈等方法來實施。塗佈方法較佳係噴墨印刷。噴墨法因不需要印刷版,而且在配線間不會附著多餘的成分,故對於配線施加電場時配線之成分移動的現象之遷移(migration)的抗性為優異。
就可形成均勻的導電性圖案之點而言,塗佈膜的乾燥後之層厚較佳係1nm以上、或10nm以上、或100nm以上,較佳係10000nm以下、或8000nm以下、或7000nm以下。
基材可具有密著層(亦稱為受墨層),並可藉由將分散體印刷於該密著層上而形成塗佈膜。形成密著層之化合物(在本揭示中,亦稱為「塗敷用化合物」)較佳係具有-OH基、及/或Ar-O構造、以及/或M-O構造。在此,Ar係表示芳香族構造,M係表示金屬原子。上述密著層存在時,可將金屬化合物及/或金屬之層密著性佳地形成於基材上,再者,因為熱不易傳遞至基材本身,故就泛用性之點而言,係以使用耐熱性低的樹脂[例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET)樹脂]來作為基材本身為有利。
-OH基特佳係芳香族性羥基(亦即,構成-Ar-OH基之-OH基)或鍵結於金屬原子之羥基(亦即,構成-M-OH基之-OH基)。構成-Ar-OH基及-M-OH基之-OH基係活性高,且密著層與基材本身之密著性及/或金屬化合物及/或金屬之層與密著層的密著性係有優異的傾向。
在-Ar-OH基中之芳香族構造(Ar)係可列舉例如:苯、萘、蒽、稠四苯、稠五苯、菲、芘、苝、及三伸苯基等芳香族烴;以及噻吩、噻唑、吡咯、呋喃、吡啶、吡唑、咪唑、嗒
Figure 111131895-A0202-12-0024-8
(pyridazine)、嘧啶、及吡
Figure 111131895-A0202-12-0024-9
等雜芳香族化合物;等源自於芳香族化合物(亦即,從此等化合物去除2個氫原子後)的2價之基。在芳香族構造之π電子系所含之電子數係以22以下為較佳,以14以下為更佳,以10以下為再更佳。若π電子系所含之電子數為22以下,則結晶性不會變得過高,而容易獲得柔軟且平滑性高之密著層。芳香族構造係可以官能基取代鍵結於芳香環之氫的一部分。作為官能基可列舉例如:鹵素基、烷基(例如甲基、異丙基、第三丁基等)、芳基(例如苯基、萘基等)、雜芳香族基(例如噻吩基等)、鹵素芳基(例如五氟苯基、3-氟苯基、3,4,5-三氟苯基等)、烯基、炔基、醯胺基、醯基、烷氧基(例如甲氧基等)、芳氧基(例如苯氧基、萘氧基等)、鹵素烷基(例如全氟烷基等)、硫氰基及羥基等。就-Ar-OH基而言,特佳係羥基苯基(-Ph-OH)。
在-M-OH基中之金屬原子(M)可列舉:矽、銀、銅、鋁、鋯、鈦、鉿、鉭、錫、鈣、鈰、鉻、鈷、鈥、鑭、鎂、錳、鉬、鎳、銻、釤、鋱、鎢、釔、鋅及銦等。在密著層需要絶緣性時,以-Si-OH基或-Zr-OH基為較佳,在密著層需要導電性時,以-Ti-OH基或-Zn-OH基為較佳。
在Ar-O構造中之芳香族構造(Ar)可為從與上述所例示有關-Ar-OH基之芳香族化合物相同的芳香族化合物去除了1個以上之氫原子的構造。尤其,Ar-O構造係以Ph-O構造為較佳。
在M-O構造中之金屬原子係可使用與上述所例示有關-M-OH基之金屬原子相同者。尤其,M-O構造較佳係Si-O構造、Ti-O構造、Zn-O構造及Zr-O構造。
具有Si-O構造之塗敷用化合物可列舉例如:氧化矽(silica)系化合物(例如二氧化矽(SiO2))及聚矽氧系化合物(例如聚矽氧烷,例如烷基聚矽氧烷,例如二甲基聚矽氧烷)等。
塗敷用化合物可列舉例如:在聚醯亞胺、聚酯[聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等]、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯基醇(PVA)、聚乙烯基丁醛(PVB)、聚縮醛、聚芳酯(PAR)、聚醯胺(PA)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚酞醯胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳二醯亞胺、聚矽氧聚合物(聚矽氧烷)、聚甲基丙烯醯胺、腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚四氟乙烯、環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)、聚丁烯、聚戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-二烯共聚物、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚氯平、乙烯-丙烯-二烯共聚物、腈橡膠、氯磺化聚乙烯、丙烯酸橡膠、表氯醇橡膠、胺酯橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)、酚酚醛清漆樹脂、苯并環丁烯、聚乙烯基酚、聚氯平、聚甲醛、聚碸(PSF)等,導入上述之-OH基、Ar-O構造及M-O構造中之1者以上的材料。作為塗敷用化合物,特佳係酚樹脂、酚酚醛清漆樹脂、聚乙烯基酚及聚醯亞胺。
密著層之厚度的上限值並無特別限定,較佳係20μm以下,更佳係5μm以下,再更佳係1μm以下,下限值較佳係0.01μm以上,更佳係0.05μm以上,再更佳係0.2μm以上。
<乾燥步驟>
本揭示之方法可包含乾燥步驟,其係使塗佈膜形成步驟所得到的塗佈膜乾燥。乾燥步驟係用以使分散介質汽化之步驟。分散介質可以是在室溫下使其汽化,亦可以烘箱、真空乾燥等方法使其汽化。若考量基材之耐熱性,較佳係以150℃以下之溫度使其乾燥,更佳係以100℃以下之溫度使其乾燥。又,亦可在乾燥時導入氮或氮氫混合氣(例如在氫與氮之合計100體積%中,含有氫3體積%左右的混合氣體)。
<還原步驟>
分散體為包含含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)的粒子時,本揭示的方法之一態樣係可在塗佈膜形成步驟之後包含還原步驟。在還原步驟中,係藉由將塗佈膜形成步驟之後(在一態樣中係乾燥步驟後)的屬於塗佈膜的含有金屬氧化物的膜進行還原,而獲得含有金屬的膜。在本步驟中,係使含有金屬氧化物的膜中之含有金屬氧化物的粒子進行還原而生成金屬,並藉由金屬本身之融接及一體化而可形成含有金屬的膜(還原金屬層)。惟,將含有金屬氧化物的粒子直接進行鍍覆時,可省略本步驟。作為還原方法係可列舉:在氮環境下以100℃以上、500℃以下之溫度進行還原的方法;在氮氫混合氣(例如在氫與氮之合計100體積%中,含有氫3體積%左右的混合氣體)中以100℃以上、500℃以下之溫度進行還原的方法;照射雷射進行還原之方法;在還原液中浸漬含有金屬氧化物的膜之方法(亦即,濕式還原)等。
以雷射進行之還原方法係可使用具有雷射光照射部之各種雷射光照射裝置。就可以高強度之光進行短時間曝光,並使已形成於基材上之塗佈膜的溫度以短時間上昇至高溫而燒製之點而言,係以雷射光為較佳。就可使燒製時間為短時間因而對基材造成之損傷少,還可以應用於耐熱性低之基材(例如樹脂膜基板)之點而言,雷射光方式係為有利。又,就波長選擇之自由度大,且可考量塗佈膜之光吸收波長及/或基材之光吸收波長來選擇波長之點而言,雷射光方式亦為有利。
再者,若是藉由雷射光方式,則能夠以光束掃描(beam scan)進行曝光,故容易調整曝光範圍,而例如能夠不使用光罩地僅對塗佈膜之目的區域進行選擇性的光照射(描繪)。
雷射光源之種類係可使用:YAG(釔/鋁/石榴石)、YVO(釩酸釔)、Yb(鐿)、半導體(GaAs、GaAlAs、GaInAs)、二氧化碳氣體等。作為雷射係不僅使用基本波,亦可依需要而取出高次諧波(upper harmonic)使用。
雷射光之中心波長係以350nm以上、600nm以下為較佳。尤其,使用含有一氧化二銅的粒子作為含有金屬氧化物的粒子時,一氧化二銅因為良好地吸收具有上述範圍之中心波長的雷射光,故能夠均勻地被還原,並形成低電阻之導電性圖案。
雷射光較佳係經由檢流計掃描器(galvano scanner)而照射於塗佈膜。藉由檢流計掃描器而將雷射光於塗佈膜上進行掃描,可獲得任意形狀之導電性圖案。
從效率佳地進行所期望之燒製(例如一氧化二銅之還原)的觀點來看,雷射光之照射輸出較佳係50mW以上、或80mW以上、或90mW以上, 從抑制起因於雷射光之過度輸出的剝蝕(ablation)所致的導電性圖案破壞而獲得低電阻之導電性圖案的觀點來看,較佳係1000mW以下、或850mW以下、或500mW以下。
圖3係用以製造附導電性圖案之構造體的雷射照射裝置之一例的示意圖。雷射照射裝置100係可具有試樣盒101、使雷射光振盪之光線振盪器102、氣體供給部103、檢流計掃描器104、掃描器控制部105及電腦106。試樣盒可具有窗部,該窗部可具有使雷射光L經由該窗部而到達至塗佈膜2d為止的光穿透性。試樣盒101係可具有氣體導入口,例如可以來自氣體供給部103(例如可為鼓風機(blower)、壓縮機(compressor)等)之氣體經由氣體導入口而被導入試樣盒內之方式來構成。或者,雷射照射裝置亦可不具備試樣盒。此時,可對於基材1上之塗佈膜2d直接吹出氣體。
檢流計掃描器104係掃描從光線振盪器102所射出的雷射光L。檢流計掃描器104係可具有X軸檢流鏡(galvano mirro)104a、X軸檢流馬達(galvano motor)104b、Y軸檢流鏡104c及Y軸檢流馬達104d。檢流計掃描器可具有fθ透鏡(未圖示)、Z軸調整用驅動透鏡(未圖示)等。X軸檢流馬達104b及Y軸檢流馬達104d係電性連接於掃描器控制部105。檢流計掃描器係以能夠依循來自掃描器控制部105之控制訊號,而以能夠控制X軸檢流馬達104b及Y軸檢流馬達104d的旋轉角及旋轉速度之方式構成。掃描器控制部105係藉由電腦106來控制。
雷射光L係藉由檢流計掃描器104進行掃描,並照射在形成於基材1上之塗佈膜2d的表面。
掃描器控制部105係根據顯示導電性圖案之所期望的形狀、位置及大小的掃描用數據(座標數據),而算出掃描線之長度(L),然後根據該掃描線之長度(L),藉由下列之式來算出掃描雷射光之速度(以下,稱為掃描速度)(V)。
掃描速度(V)=掃描周期(F)×掃描線之長度(L)
掃描器控制部105係依據上述掃描速度而在檢流計掃描器104移動雷射光L之照射點P,藉此實行所期望之掃描。
雷射照射裝置100係可具有:調整雷射光之輸出的輸出調整機構(例如衰減器(attenuator))、雷射光為脈衝光時的脈衝抑制機構(例如首脈衝抑制功能(FPS(First Pulse Suppression)功能))、及/或調整雷射光的焦點位置之光點直徑的光點調整機構(例如擴束器(beam expander))。此等機構係有利於抑制雷射光照射時之塗佈膜的剝蝕及/或碳化。
雖然並不論究還原步驟中之還原方法,但在一態樣中,還原步驟係將含有金屬氧化物的膜浸漬於還原液中之步驟,亦即,係濕式還原步驟。還原液係包含還原劑。還原劑可為無機系,亦可為有機系。作為無機系還原劑可列舉:硼氫化鈉、二氧化硫、亞硝酸鈉、金屬鋁、氯化鈰、硫代硫酸鈉等,作為有機系還原劑可列舉:聯胺、甲醛、甲醇、檸檬酸及其鹽、草酸及其鹽、甲酸及其鹽、甘油、葡萄糖、乙二醇、以下述式(2)所示的化合物(R2為2個均為氫時稱為甘胺酸化合物)、以下述式(3)所示的化合物、L-抗壞血酸及其鹽、硫乙醇酸、鹽酸羥基胺、氫醌、硫氫化物、異抗壞血酸(erythorbic acid)、異抗壞血酸鹽、硫脲、錫系還原劑、鐵系還原劑、鋅系還原劑等;
(R1)2N-C(R2)2-COOR3 (2)
(式中,R1及R2及R3係分別獨立地為氫或1價之基,式中之複數個R1及R2可互為相同,亦可為相異)
(R1)2N-(CH2)x-COOR2 (3)
(式中,R1及R2係分別獨立地為氫或1價之基,x係0至10為止之整數)。
以上述式(2)所示的化合物係在一態樣中為甘胺酸或其衍生物。作為甘胺酸衍生物可列舉例如:N-〔N-(苯甲氧羰基)甘胺醯基〕-L-脯胺酸、N-苄氧甲醯基甘胺酸4-硝基苯基酯、L-(2-氯苯基)甘胺酸氯化物、BOC-NA-甲基-L-苯基甘胺酸、乙醯基胺基(氰基)乙酸乙酯、二甲酚橙(xylenol orange)、D-(-)-2-(2,5-二氫苯基)甘胺酸、Cbz-環己基-L-甘胺酸、(R)-α-〔(3-乙氧基-1-甲基-3-側氧-1-丙烯基)胺基〕苯乙酸鉀、N-(二苯基亞甲基)甘胺酸第三丁基酯、D-炔丙基甘胺酸、(S)-α-胺基-4-氟苯乙酸、N-(第三丁氧基羰基)-L-2-環己基甘胺酸、甘胺酸甲基鹽酸鹽、D-2-烯丙基甘胺酸鹽酸鹽、(S)-2-環己基-2-胺基乙酸、(2S)-N-〔〔(羧基甲基)胺基羰基〕甲基〕-2-胺基-4-甲基戊烷醯胺、(R)-2-胺基-4-戊炔酸、(R)-N-BOC-炔丙基甘胺酸、N-苯甲基甘胺酸、(S)-N-BOC-A-烯丙基甘胺酸二環己基胺、BOC-D-環丙基甘胺酸、N-(第三丁氧基羰基)-D-2-苯基甘胺酸、(R)-(-)-N-(3,5-二硝基苯甲醯基)-α-苯基甘胺酸、L-2-氯苯基甘胺酸、4-氟-D-苯基甘胺酸、BOC-L-環丙基甘胺酸、甘胺酸苯甲基對甲苯磺酸鹽、(S)-N-BOC-烯丙基甘胺酸、(R)-N-BOC-烯丙基甘胺酸、(R)-4-羥基-α-〔(3-甲氧基-1-甲基-3-側氧-1-丙烯基)胺基〕苯乙酸鉀、N -〔(9H-茀-9-基甲氧基)羰基〕-D-2-苯基甘胺酸、DL-白胺醯基甘胺醯基甘胺酸、甘胺醯基甘胺醯基甘胺酸、N-(第三丁氧基羰基)-L-炔丙基甘胺酸、2-胺基-2-〔3-(三氟甲基)苯基〕乙酸、(S)-N-BOC-3-羥基金剛烷基甘胺酸、N-〔參(羥基甲基)甲基〕甘胺酸、2-炔丙基-L-甘胺酸、N-(三苯基甲基)甘胺酸、N-苯甲基甘胺酸乙酯、2-(2-側氧-2-羥基乙基胺基)苯甲酸、FMOC-D-烯丙基甘胺酸、L-2-(4-氯苯基)甘胺酸、D-2-環己基甘胺酸、N,N-二(2-羥基乙基)甘胺酸、N-(苯甲氧羰基)-D-苯基甘胺酸、N-〔(9H-茀-9-基甲氧基)羰基〕-L-2-苯基甘胺酸、苯甲氧羰基胺基(二甲氧基氧膦基)乙酸甲酯、N-(第三丁氧基羰基)甘胺酸甲酯、4-(三氟甲基)苯基甘胺酸、甘胺醯基-DL-白胺酸、N-甲苯磺醯基甘胺酸、N-(第三丁氧基羰基)-D-2-環己基甘胺酸、N-甲醯基甘胺酸、N-T-丁基甘胺酸HCL、(R)-2-烯丙基甘胺酸、H-甘胺酸苯甲基酯鹽酸鹽、N-苄氧甲醯基-L-2-苯基甘胺酸、(二苯基亞甲基胺基)乙酸乙酯、羥苯甘胺酸(oxfenicine)、L-甲硫胺醯基甘胺酸、(4-羥基苯基)(胺基)乙酸、(R)-α-胺基苯乙酸甲酯/鹽酸鹽、L-A-環丙基甘胺酸、N-苯甲基甘胺酸鹽酸鹽、D-環丙基甘胺酸、α-胺基-4-氟苯乙酸、甘胺酸第三丁基鹽酸鹽、N-(第三丁氧基羰基)-2-膦醯基甘胺酸三甲基酯、N-〔(9H-茀-9-基甲氧基)羰基〕甘胺酸、N-(4-羥基苯基)甘胺酸、DL-2-(4-氯苯基)甘胺酸、L-A-環己基甘胺酸、甘胺酸乙基鹽酸鹽、N-〔(甲氧基羰基)甲基〕胺基甲酸苯甲酯、DL-2-(2-氯苯基)甘胺酸、L-環戊基甘胺酸、N-BOC-2-(4’-氯苯基)-D-甘胺酸、BOC-L-環戊基甘胺酸、D-(2-氯苯基)甘胺酸氯化物、N-酞醯基甘胺酸、N-甲醯基甘胺酸乙酯、N-(第 三丁氧基羰基)-L-2-苯基甘胺酸、N-(第三丁氧基羰基)甘胺酸、N-(2-胺基乙基)甘胺酸、N-苯基甘胺酸、N,N-二甲基甘胺酸鹽酸鹽、(S)-N-FMOC-烯丙基甘胺酸、D-(-)-2-(4-羥基苯基)甘胺酸、L(+)-2-苯基甘胺酸甲酯鹽酸鹽、乙二胺四乙酸三鈉、N-(第三丁氧基羰基)甘胺醯基甘胺酸、(2R)-2-胺基-2-苯基乙酸乙酯/鹽酸鹽、N-乙醯基甘胺酸乙酯、L-白胺醯基甘胺酸水合物、L-2-烯丙基甘胺酸鹽酸鹽等。
又,作為甘胺酸衍生物,係以具備在分子中具有2個以上之羥基的構造之化合物為適合。就進行鍍覆步驟作為後續步驟時可提高該鍍覆步驟的速度,且在步驟中不易產生膜之剝離的點而言,係以使用具有2個以上之羥基的甘胺酸衍生物為有利。具備在分子中具有2個以上之羥基的構造之化合物的合適例為:N,N-二(2-羥基乙基)甘胺酸、N-〔參(羥基甲基)甲基〕甘胺酸等。
還原步驟為濕式還原步驟時,就可達成還原速度良好且穩定之還原的觀點來看,還原液中之還原劑濃度係例如可為1.0g/L以上、或3.0g/L以上、或5.0g/L以上、或10.0g/L以上,例如可為600g/L以下、或570g/L以下、或550g/L以下、或520g/L以下、或500g/L以下。
就可達成還原速度為良好且穩定之還原的觀點來看,還原液中之還原劑濃度係例如可為0.1質量%以上、或0.3質量%以上、或0.5質量%以上、或1.0質量%以上,例如可為60質量%以下、或57質量%以下、或55質量%以下、或52質量%以下、或50質量%以下。
在一態樣中,還原液係包含以上述式(2)所示的化合物。還原液中之該化合物的濃度較佳係1質量%以上、或8質量%以上、或16質量%以上,較佳係50質量%以下、或32質量%以下。
在典型的態樣中,還原液係包含溶劑。溶劑體系可為水系或有機溶劑系。溶劑可列舉例如:水、乙醇、1-丁醇、2-丙醇、甲苯、己烷、苯、氯仿、二氯甲烷、乙酸、乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮、乙腈、N,N-二甲基甲醯胺、二甲基亞碸等。尤其,從再利用之觀點來看,以水、乙醇、1-丁醇及2-丙醇為較佳。
作為還原液中之溶劑係以水為特佳,尤其,從成本及生產性之觀點來看,以甘胺酸化合物與水之組合為較佳。還原液特佳係甘胺酸化合物之濃度為1質量%以上50質量%以下之水溶液。
在一態樣中,從生產性之觀點,亦即,從還原快速進行之觀點來看,係以還原液包含N,N-二(2-羥基乙基)甘胺酸及/或檸檬酸為較佳。尤其,使用N,N-二(2-羥基乙基)甘胺酸時,就離子與甘胺酸形成錯合物而促進由金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)還原為金屬(在一態樣中為銅)的點而言,在還原液中,係以選自鋁、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、釕、銠、鈀、銀、銦、錫、銻、銥、鉑、金、鉈、鉛、及鉍之金屬(在一態樣中為銅)成為離子為較佳。
在還原中,較佳係以還原液中之還原劑濃度成為一定的方式來一邊攪拌一邊浸漬塗佈膜。
還原液較佳係包含預定以上之金屬離子及/或金屬氧化物(在一態樣中為銅離子及/或氧化銅)。藉此,可抑制濕式還原時之塗佈膜的脫落。還 原液中之金屬離子濃度、或金屬氧化物濃度、或金屬離子與金屬氧化物之合計濃度較佳係1質量%以上、或5質量%以上,較佳係99質量%以下、或90質量%以下。在一態樣中,在還原液中包含銅離子及/或氧化銅時,係藉由在溶劑中添加選自由乙酸銅、氯化銅、氧化銅、金屬銅、及包含本揭示之含有氧化銅的粒子之分散體所組成群組中之1種以上而調製還原液,而可在還原液中含有銅離子及/或氧化銅。在一態樣中,可藉由氧化銅從塗佈膜擴散在溶劑中而使還原液含有氧化銅。
從生產性之觀點來看,就還原快速進行之點而言,濕式還原步驟之溫度係以20℃以上為較佳,以30℃以上為更佳,以40℃以上為再更佳。又,從獲得均勻的含有金屬(在一態樣中為銅)的膜之觀點來看,以100℃以下為較佳,以90℃以下為更佳。
亦可同時地進行濕式還原步驟、及在鍍覆步驟中之無電解鍍覆。從提升生產性之觀點來看,以同時地進行濕式還原步驟與鍍覆步驟為較佳。具體而言,係後述之鍍覆液亦包含還原劑,藉此可以同時地進行濕式還原步驟與鍍覆步驟。又,此時,較佳係鍍覆液中之還原劑濃度及鍍覆物質濃度(在一態樣中為銅濃度)成為在本揭示針對還原液及鍍覆液所例示之範圍內之方式來調整溶劑量。
<洗淨步驟>
當進行濕式還原時,在該濕式還原後,可使用適合的洗淨液來去除未還原部及還原液。藉此,在基材上係殘留乾淨的還原區域。另一方面,亦可不進行洗淨步驟。任一情形下,皆可獲得藉由作為導電性圖案之還原區域而經賦予導電性的 基材(以下,亦稱為導電性基材)。但是,於直接鍍覆含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)的膜之情形下,有時可省略本步驟。
作為進行洗淨時之洗淨液,係可使用使金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)分散或溶解之液體。具體例係可列舉:水、丙二醇單甲基醚乙酸酯、3-甲氧基-3-甲基-丁基乙酸酯、乙氧基乙基丙酸酯、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單丙基醚、丙二醇第三丁基醚、二丙二醇單甲基醚、乙二醇丁基醚、乙二醇乙基醚、乙二醇甲基醚、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、2-戊二醇、2-甲基戊烷-2,4-二醇、2,5-己烷二醇、2,4-庚二醇、2-乙基己烷-1,3-二醇、二乙二醇、己烷二醇、辛二醇、三乙二醇、三-1,2-丙二醇、甘油、乙二醇單己基醚、二乙二醇單乙基醚、二乙二醇單丁基醚、乙二醇單丁基乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、2-丁醇、第三丁醇、正戊醇、異戊醇、2-甲基丁醇、2-戊醇、第三戊醇、3-甲氧基丁醇、正己醇、2-甲基戊醇、2-己醇、2-乙基丁醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、正辛醇、2-乙基己醇、2-辛醇、正壬基醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、環己醇、甲基環己醇、3,3,5-三甲基環己醇、苯甲基醇、二丙酮醇、丙酮等溶劑。上述之溶劑,尤其在塗佈膜含有分散劑時,可良好地洗掉金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅),而為適合。溶劑係以水、乙醇、1-丁醇、異丙醇及丙酮為特佳。又,上述之洗淨液係除了含有溶劑以外,亦可含有分散劑。分散劑係可使用前述者,更佳係含有磷的有機物。
<脫脂步驟>
進行鍍覆步驟時,可在該鍍覆步驟之前,具有將塗佈膜進行脫脂之步驟。在一態樣中,係不使金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)還原而直接進行脫脂,藉 此可提升生產性。又,在另一態樣中,可在將金屬氧化物還原(例如在前述之還原步驟)之後進行脫脂。作為脫脂方法可列舉:UV法、濕式脫脂法等。藉由脫脂步驟,在此之後的鍍覆之成長速度會變快,生產性會提升。又,本步驟係有助於降低鍍覆後之導電性層(亦即,鍍覆層、以及金屬化合物及/或金屬之層為包含銅時之該金屬化合物及/或金屬之層)的空隙率,亦即,有助於最終的導電性層之空隙率。又,亦可係與無電解鍍覆一起進行脫脂,此時,可省略脫脂步驟。
從附導電性圖案之構造體的層間密著性之觀點來看,脫脂步驟較佳係藉由在包含含有胺基之化合物的脫脂液中浸漬塗佈膜來進行。含有胺基之化合物可列舉:丙胺酸、精胺酸、天冬醯胺酸、半胱胺酸、麩醯胺酸、甘胺酸、組胺酸、異白胺酸、白胺酸、離胺酸、甲硫胺酸、苯基丙胺酸、脯胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、色胺酸、酪胺酸、纈胺酸等胺基酸類、甲基胺、二甲基胺、乙基胺、三甲基胺、二乙基胺、三乙基胺、丙基胺、異丙基胺、二異丙基胺等烷基胺類、2-胺基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺等烷醇胺類、乙二胺、二伸乙三胺、四伸乙五胺、參(羥基甲基)胺基甲烷、間-二甲苯二胺、對-二甲苯二胺、1,3-雙(胺基甲基)環己烷等聚胺類、牛磺酸等胺基磺酸、2-胺基乙烷硫醇等胺基硫醇類、3-吡啶甲基胺(3-picolylamine)、3-吡啶基甲醇等含氮雜環式化合物類。從有助於鍍覆之成長速度的觀點來看,以2-胺基乙醇為特佳。
脫脂液可為市售品,具體上係可列舉:能夠由上村工業股份有限公司取得之ALC-009(包含2-胺基乙醇作為具有胺基之化合物)、能夠由ATOTECH JAPAN股份有限公司取得之Cleaner Securiganth 902(包含2-胺基乙醇作為具有胺基之化合物)等。
從去除鍍覆反應之阻礙物質的觀點來看,脫脂液中之包含胺基的化合物之濃度係以5mmol/L以上為較佳,以10mmol/L以上為更佳,以20mmol/L以上為再更佳。又,從促進鍍覆反應之觀點來看,以100mmol/L以下為較佳,以90mmol/L以下為更佳,以80mmol/L以下為再更佳。
從有助於鍍覆之成長速度的觀點來看,塗佈膜在脫脂液之浸漬時間係以1分鐘以上為較佳,以2分鐘以上為更佳。又,從降低對基材之損傷的觀點來看,以15分鐘以內為較佳,以10分鐘以內為更佳。從均勻的脫脂之觀點來看,以在攪拌下之浸漬為較佳。
為了提高促進鍍覆之成長速度的效果,浸漬溫度係以15℃以上為較佳,以30℃以上為更佳,以40℃以上為再更佳。又,從降低對基材之損傷的觀點來看,以70℃以下為較佳,以60℃以下為更佳。
<鍍覆步驟>
在本揭示方法之一態樣中,係可在塗佈膜形成步驟之後進行鍍覆步驟。鍍覆步驟係有助於形成空隙率比較低的導電性區域。在一態樣中,可係對於乾燥步驟後之經過或未經還原步驟及/或脫脂步驟的塗佈膜進行鍍覆。在較佳的一態樣中,係在塗佈膜形成步驟後進行還原步驟,或在該還原步驟後進行鍍覆步驟,還原步驟與鍍覆步驟之順序係任一者在先皆可。在一態樣中,係可不使含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)的膜還原而直接進行鍍覆,藉此提升生產性。鍍覆在一態樣中為無電解鍍覆。無電解鍍覆可為使含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)的膜中之金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)之一部分或者全部進行還原,或者亦可為不使該金屬氧化物進行還原。又,在另一態樣中,係使含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)的膜進行還原(例如濕式還原)而得到含有金屬(在 一態樣中為銅)的膜,並將該含有金屬(在一態樣中為銅)的膜進行無電解鍍覆,藉此可以提升導電性。藉由無電解鍍覆,可形成由金屬化合物及/或金屬之層、與鍍覆層所構成的導電性圖案。藉此,可製造附導電性圖案之構造體。從對圖案之應用性的廣泛度之觀點來看,係以無電解鍍覆為有利。作為鍍覆方法係可應用一般的無電解鍍覆法。例如,可與脫脂步驟或洗淨步驟一起進行無電解鍍覆。
在無電解鍍覆係使用鍍覆液。進行乾燥步驟時,該乾燥步驟後之塗佈膜容易因外部應力而產生剝離,故鍍覆析出會不均勻,若應力集中於一部分,則有在鍍覆步驟時產生該塗佈膜之剝離的情形。不論鍍覆液之種類為何,作為錯化劑係可使用包含EDTA(乙二胺四乙酸)或羅雪鹽(rochelle salt)(L-酒石酸鈉鉀四水合物)等者。在一態樣中,鍍覆液係包含EDTA。咸認EDTA係作為錯化劑而發揮功能,且與選自鋁、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、釕、銠、鈀、銀、銦、錫、銻、銥、鉑、金、鉈、鉛、及鉍之金屬(在一態樣中為銅)離子形成穩定性高的錯合物,故會抑制鍍覆浴中之副反應,並使鍍覆浴穩定化,使鍍覆析出均勻地進行,藉此有助於防止塗佈膜之剝離。因此,包含EDTA的鍍覆液之使用係有助於製造層間密著性優異的附導電性圖案之構造體。又,EDTA在高溫之液體中亦為穩定,故在加溫下(例如30℃以上)使用包含EDTA的鍍覆液時,係亦有助於加快鍍覆速度。又,若是在進行濕式還原之後以包含EDTA(乙二胺四乙酸)的鍍覆液進行鍍覆,則可促進金屬(在一態樣中為銅)鍍覆之成長,藉此提升生產性,故為特佳。從良好地獲得藉由EDTA而產生的優點之觀點來看,鍍覆液中之EDTA的量較佳係7g/L以上、或10g/L以上、或15g/L以上,從降低鍍覆析出物中之雜質、降低電阻之觀點來看,較佳係50g/L以下、或45g/L以下、或40g/L以下。
在典型的態樣中,鍍覆液係包含銅離子源及還原劑。銅離子源係可作為離子而存在於液體中。例如,可係一邊進行空氣起泡一邊將塗佈膜浸漬於鍍覆液中。鍍覆液中之銅離子係藉由無電解鍍覆而被還原,並在塗佈膜之表面析出銅,形成鍍銅層。塗佈膜含有金屬氧化物(在一態樣中為氧化銅)時,在無電解鍍覆中,該金屬氧化物之一部分或全部可藉由鍍覆液而被還原,亦可不被還原。因此,能夠在含有金屬化合物及/或金屬的層之上形成鍍銅層。
從提升鍍覆之速度的觀點來看,鍍覆液之銅濃度較佳係1.5g/L以上、或1.8g/L以上、或2.0g/L以上,從鍍覆被膜之均勻性的觀點來看,較佳係5.0g/L以下、或4.0g/L以下、或3.5g/L以下、或3.0g/L以下。尤其,組合濕式還原與鍍覆時,鍍覆液之銅濃度較佳係1.8g/L以上3.5g/L以下。
鍍覆液含有的銅離子源係可例示CuSO4、CuCl2、CuCl、CuNO3、Cu3(PO4)2等,從形成密著性優異的鍍覆層之觀點來看,以CuCl2及CuSO4為較佳。
鍍覆液係可包含選自由甲醛(CH2O)、四氫硼酸鉀、二甲基胺硼烷、乙醛酸及膦酸所組成群組中之1種以上來作為還原劑。鍍覆液中之還原劑的量較佳係0.1g/L以上、或0.5g/L以上、或1.0g/L以上,較佳係15.0g/L以下、或12.0g/L以下、或9.0g/L以下。
鍍覆液除了包含EDTA(乙二胺四乙酸)以外,亦可更包含追加之錯化劑。作為追加之錯化劑可例示:羅雪鹽、三乙醇胺、硫酸銨、檸檬酸、甘胺酸等。鍍覆液中之追加的錯化劑之量較佳係5g/L以上、或7g/L以上、或10g/L以上,較佳係50g/L以下、或45g/L以下、或40g/L以下。
鍍覆液可依照期望而更包含界面活性劑。
鍍覆液可為市售品。市售品係可使用能夠由上村工業股份有限公司取得之THRU-CUP ELC-SP、能夠由MELTEX股份有限公司取得的MELPLATE CU-390、MELPLATE CU-5100P、能夠由奥野製藥工業股份有限公司取得之OPC COPPER NCA、能夠由ROHM AND HAAS股份有限公司取得之C4500、能夠由ATOTECH股份有限公司取得之PrintganthUPlus、能夠由日本MACDERMID股份有限公司取得之Cu-510等。
以鍍覆液進行的無電解鍍覆浴之溫度係期望更高速的鍍覆成長,故較佳係25℃以上、或30℃以上、或35℃以上,較佳係80℃以下、或70℃以下、或65℃以下。鍍覆時間較佳係5分鐘以上、或10分鐘以上,較佳係60分鐘以下、或50分鐘以下、或40分鐘以下。
就能夠流通附導電性圖案之構造體所要求的電流之點而言,鍍覆層(在一態樣中為鍍銅層)之層厚較佳係300nm以上、或500nm以上、或1μm以上、或2μm以上,較佳係100μm以下、或50μm以下、或30μm以下。
在一態樣中,係可在無電解鍍覆之後實施電解鍍覆。在電解鍍覆係可應用一般的電性鍍覆法。例如,在包含銅離子的溶液(鍍覆浴)中,置入電極、及施予鍍覆之對象的導電性基材。接著,從外部直流電源將直流電流施加於電極與導電性基材之間。在一態樣中,係在導電性基材上之還原金屬(在一態樣中為還原銅)層連接已與外部直流電源之電極對的一者連接之治具(例如夾具(clip)),藉此可對還原金屬層施加電流。此結果係在導電性基材上之還原金屬層的表面藉由銅離子之還原而析出銅,形成鍍銅層。
作為電解鍍覆浴係例如可使用:硫酸銅浴、硼氟化銅浴、氰化銅浴及焦磷酸銅浴。從安全性及生產性之觀點來看,以硫酸銅浴及焦磷酸銅浴為較佳。
作為硫酸銅鍍覆浴係例如可適合使用:硫酸銅五水合物、含有硫酸及氯的硫酸酸性硫酸銅鍍覆浴。硫酸銅鍍覆浴中之硫酸銅五水合物的濃度較佳係50g/L以上、或100g/L以上,較佳係300g/L以下、或200g/L以下。硫酸之濃度係較佳係40g/L以上、或80g/L以上,較佳係160g/L以下、或120g/L以下。鍍覆浴之溶劑通常為水。鍍覆浴之溫度較佳係20℃以上、或30℃以上,較佳係60℃以下、或50℃以下。電解處理時之電流密度較佳係1A/dm2以上、或2A/dm2以上,較佳係15A/dm2以下、或10A/dm2以下。
作為焦磷酸銅鍍覆浴,係例如適合為含有焦磷酸銅及焦磷酸鉀之鍍覆浴。焦磷酸銅鍍覆浴中之焦磷酸銅的濃度較佳係60g/L以上、或70g/L以上,較佳係110g/L以下、或90g/L以下。焦磷酸鉀之濃度較佳係240g/L以上、或300g/L以上,較佳係470g/L以下、或400g/L以下。鍍覆浴之溶劑通常為水。鍍覆浴之pH較佳係8.0以上、或8.2以上,較佳係9.0以下、或8.8以下。為了調整pH值,可添加氨水等。鍍覆浴之溫度較佳係20℃以上、或30℃以上,較佳係60℃以下、或50℃以下。電解處理時之電流密度較佳係0.5A/dm2以上、或1A/dm2以上,較佳係10A/dm2以下、或7A/dm2以下。
電解鍍覆用之鍍覆浴係可更包含界面活性劑。
<後處理步驟>
本揭示方法之一態樣係以提升基材、與金屬化合物及/或金屬的層之密著性為目的,而包含後處理步驟。後處理步驟係在塗佈膜形成步驟之後進行。在一 態樣中,係可在塗佈膜形成步驟之後,進行加濕處理及/或加熱處理,例如可以在塗佈膜形成步驟與乾燥步驟之間、乾燥步驟與鍍覆步驟之間、及鍍覆步驟之後當中的1者以上進行加濕處理及/或加熱處理。當進行加濕處理及加熱處理雙方時,此等處理係可同時實施或逐次地實施。逐次實施時,加濕處理、加熱處理之順序並無限定。
藉由加濕處理,水分會進入至基材與金屬化合物及/或金屬的層之界面,藉此係能夠得到提高層間密著性的效果。雖然不侷限於理論,但咸認上述層間密著性提升係藉由金屬化合物及/或金屬之層含有的成分(例如,源自於分散體之分散劑成分)和加濕處理所提供的水分和基材形成氫鍵所致者。若基材之材質為聚醯亞胺(PI)、聚酯[聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等]、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯基醇(PVA)、聚乙烯基丁醛(PVB)、聚縮醛、聚芳酯(PAR)、聚醯胺(PA)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚酞醯胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)等,則因為在基材包含氫鍵形成性之化學構造,層間密著性提升效果良好,而為較佳。尤其是基材為聚醯亞胺時,因醯亞胺鍵結之幫助使得層間密著性提升效果變良好,故為更佳。
又,咸認藉由加熱處理,則會因為基材之機械強度的提升而提升基材與金屬化合物及/或金屬的層之層間密著性。在一態樣中,基材之材質為聚醯亞胺時,在鍍覆步驟中有時會產生在聚醯亞胺中之醯亞胺鍵結的斷裂,但是藉由加熱處理,能夠將被一度切斷之醯亞胺鍵結修復。咸認加熱處理所致之如此的分子構造的變化會帶來基材之機械強度提升。
加濕處理裝置係可使用恆溫恆濕槽、乾燥器(desiccator)等。
加熱處理裝置係可使用乾燥爐、烘箱等。
加濕處理之相對濕度較佳係50%以上、或60%以上、或70%以上,較佳係100%以下。
加濕處理之時間較佳係1小時以上、或10小時以上、或24小時以上,較佳係14日以下、或10日以下、或8日以下。
加濕處理之溫度較佳係5℃以上、或15℃以上、或20℃以上,較佳係100℃以下、或80℃以下、或50℃以下。
加熱處理例如可在空氣中進行。在一態樣中,係可在濕度經控制在前述所例示的範圍之氣體(空氣、非活性氣體等)中(亦即,將加濕處理與加熱處理同時地)進行。從良好地獲得基材之機械強度提升效果(在一態樣中,係使用聚醯亞胺基材時之醯亞胺鍵結形成效果)的觀點來看,加熱處理之溫度較佳係100℃以上、或200℃以上、或250℃以上;從避免基材之熱劣化的觀點(在一態樣中,聚醯亞胺基材之耐熱性的觀點)來看,較佳係400℃以下、或350℃以下、或300℃以下。
<附導電性圖案之構造體的製造方法之適合例>
以下,係參照圖2來說明附導電性圖案之構造體的製造方法之更具體的適合例。又,以下係以分散體包含氧化銅粒子作為含有金屬化合物的粒子之情形為例來進行說明。
首先,在水與丙二醇(PG)之混合溶劑A中溶解乙酸銅B,加入聯胺C並進行攪拌(圖2的(a)部分)。
然後,藉由離心分離將生成物溶液(上清液2a)與一氧化二銅(沉澱物2b)進形固液分離(圖2的(b)部分)。
然後,在沉澱物2b中加入分散劑D及醇E(圖2的(c)部分),使沉澱物分散,而獲得包含氧化銅之分散體2c(圖2的(d)部分)。
另外,準備基材1(圖2的(e)部分),藉由本揭示之前處理步驟而在基材1上形成處理表面S(圖2的(f)部分)。
然後,將包含氧化銅之分散體2c藉由噴墨法或凹版印刷法等而印刷於基材1之處理表面S上,以形成塗佈膜,然後使其乾燥。此結果係:在基材1上形成包含氧化銅及分散劑之含有氧化銅的膜(氧化銅層)2d(圖2的(g)部分)。
然後,在包含含有胺基的化合物之脫脂液中浸漬含有氧化銅的膜而進行脫脂步驟,繼而進行鍍覆步驟。又,脫脂步驟係可省略。在鍍覆步驟中係氧化銅層中之氧化銅的一部分或全部可被還原。此結果係:在基材1上形成氧化銅及/或銅之層2e及鍍銅層2f(圖2的(h)部分)。
依以上之順序,可製造附導電性圖案之構造體。
如上述,若依據本揭示之方法,可以非常低成本且低能量來製作導電性層,故可更簡便地製造附導電性圖案之構造體。
<追加之層的形成>
本揭示之附導電性圖案之構造體係除了具有如前述之基材及導電性層以外,亦可具有追加之層。追加之層係可例示樹脂層及焊料層。
〔樹脂層〕
在一態樣中,較佳係導電性層之一部分被樹脂層覆蓋。藉由導電性層之一部分被樹脂層覆蓋,防止導電性圖案之氧化,並提升可靠性。又,藉由在導電性層存在未被樹脂層覆蓋之部分,而可與零件進行電性接合。
樹脂層之一例係封裝材層。樹脂層係例如可藉由轉注成形、壓縮成形等來形成。所使用之樹脂係可列舉例如:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚醯亞胺(PI)、聚酯[聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)等]、聚醚碸(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基丁醛(PVB)、聚縮醛(POM)、聚芳酯(PAR)、聚醯胺(PA)(PA6、PA66等)、聚醯胺醯亞胺(PAI)、聚醚醯亞胺(PEI)、聚苯醚(PPE)、改性聚苯醚(m-PPE)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酞醯胺(PPA)、聚醚腈(PENt)、聚苯并咪唑(PBI)、聚碳二醯亞胺、聚矽氧聚合物(聚矽氧烷)、聚甲基丙烯醯胺、腈橡膠、丙烯酸橡膠、聚四氟乙烯、環氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂(PMMA)、聚丁烯、聚戊烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯-二烯共聚物、聚丁二烯、聚異戊二烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、丁基橡膠、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、酚酚醛清漆、苯并環丁烯、聚乙烯基酚、聚氯平、聚甲醛、聚碸(PSF)、聚苯基碸樹脂(PPSU)、環烯烴聚合物(COP)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯樹脂(ABS)、丙烯腈/苯乙烯樹脂(AS)、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)等。又,樹脂層之厚度較佳係0.1μm以上、或0.5μm以上,較佳係1mm以下、或800μm以下。
封裝材層在製造後之完成品(附導電性圖案之構造體本身及包含該構造體之製品)中,係可保護導電性圖案免於來自外部之應力,並提升附導電性圖案之構造體的長期穩定性。
從確保良好的長期穩定性之觀點來看,樹脂層之一例的封裝材層之透濕度較佳係1.0g/m2/日以下,更佳係0.8g/m2/日以下,再更佳係0.6g/m2/日以下。藉由將透濕度設為低,可防止來自封裝材層之外部的水分混入,並抑制導電性圖案之氧化。透濕度以愈低為愈佳。上述透濕度係以杯式法所測定之值。
封裝材層係即使在將有時於製造時使用之阻氧層剝離之後,也可以賦予附導電性圖案之構造體阻隔氧之功能的功能層。就其他之功能而言,可具有:附導電性圖案之構造體的操作時之抗刮性、用以保護附導電性圖案之構造體免於源自外界之污染的防汚性、封裝材層使用強靭的樹脂時對於附導電性圖案的構造體之剛性提升等功能。
〔焊料層〕
在一態樣中,較佳係導電性層之與基材側為相反之側的一部分形成有焊料層。藉由焊料層,可連接導電性層與其他之構件。焊料層係例如可藉由迴焊法來形成。焊料層可為Sn-Pb系、Pb-Sn-Sb系、Sn-Sb系、Sn-Pb-Bi系、Bi-Sn系、Sn-Cu系、Sn-Pb-Cu系、Sn-In系、Sn-Ag系、Sn-Pb-Ag系、Pb-Ag系等之焊料層。焊料層之厚度較佳係0.1μm以上、或0.5μm以上,更佳係2mm以下、或1mm以下。
<附導電性圖案之構造體製造套組>
本揭示之一態樣係提供一種附導電性圖案之構造體製造套組,其係包含本揭示之分散體、本揭示之鍍覆液、及經過本揭示之特定處理的基材。該套組係有利於製造層間密著性良好的附導電性圖案之構造體。
本揭示之一態樣係提供一種附導電性圖案之構造體製造套組,其係包含:
包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、
包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液、及
實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理而成之基材。
當上述基材為聚醯亞胺時,因分散體與基材之密著性優異,故為較佳。
本揭示之一態樣係提供一種附導電性圖案之構造體製造套組,其係包含:
包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、
包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液、
選自由有機溶劑、及鹼處理劑所組成群組中之1種以上的處理劑、及
基材。
又,本揭示之一態樣係提供一種附導電性圖案之構造體製造套組,其係包含:
包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、及
有機溶劑處理用之有機溶劑;其中,
前述有機溶劑之SP值為7.5以上12.6以下。上述有機溶劑之SP值更佳係9.9以上11.6以下。上述有機溶劑較佳係包含N-甲基吡咯啶酮。
本揭示之附導電性圖案之構造體製造套組可含有的分散體、鍍覆液及基材之各別的較佳構成例,在本揭示中可為如前所述者,在此不作重覆說明。
<附導電性圖案之構造體製造系統>
又,本揭示之一態樣係提供一種附導電性圖案之構造體製造系統。該附導電性圖案之構造體製造系統係具備:
前處理機構,其係對基材使用SP值為7.5以上12.6以下之有機溶劑而實施有機溶劑處理;
塗佈機構,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜;
鍍覆機構,其係在經過前述塗佈機構之塗佈膜進行鍍覆。
附導電性圖案之構造體製造系統可更具備使塗佈膜進行乾燥之乾燥機構。
本揭示之附導電性圖案之構造體製造系統係可適合應用於本揭示之附導電性圖案的構造體之製造方法。因此,附導電性圖案之構造體製造系統之各要素係可採用具有如在附導電性圖案之構造體的製造方法中之前述例示之構成或功能者。
在一態樣中,前處理機構可為有機溶劑浸漬器、或有機溶劑噴霧器。
在一態樣中,塗佈機構可為噴墨印刷機、網版印刷機、凹版直接印刷機、凹版套版印刷機、柔版印刷機、或套版印刷機,較佳係噴墨印刷機。在一態樣中,塗佈機構係可具備模塗機、旋轉塗佈機、狹縫塗佈機、棒塗機、刮刀塗佈機、噴霧塗佈機、浸漬塗佈機。
在一態樣中,乾燥機構可為烘箱、或真空乾燥機。又,在一態樣中,鍍覆機構可為鍍覆液浴。
[實施例]
以下,藉由實施例及比較例來更具體地說明本發明,但本發明係不受此等實施例所限定者。
<評估方法>
〔聯胺定量方法〕
藉由標準添加法進行聯胺之定量。
在試樣(分散體)50μL中,加入聯胺33μg、代用(surrogate)物質(聯胺15N2H4)33μg、苯甲醛1質量%乙腈溶液1ml。最後,加入磷酸20μL,4小時後進行GC/MS(氣相層析/質量分析)測定。
相同地,在試樣(分散體)50μL中加入聯胺66μg、代用物質(聯胺15N2H4)33μg、苯甲醛1質量%乙腈溶液1ml。最後,加入磷酸20μL,4小時後進行GC/MS測定。
相同地,在試樣(分散體)50μL中加入聯胺133μg、代用物質(聯胺15N2H4)33μg、苯甲醛1質量%乙腈溶液1ml。最後,加入磷酸20μL,4小時後進行GC/MS測定。
最後,在試樣(分散體)50μL中不加入聯胺,而加入代用物質(聯胺15N2H4)33μg、苯甲醛1質量%乙腈溶液1ml,最後,加入磷酸20μL,4小時後進行GC/MS測定。
從上述4點之GC/MS測定,自m/z=207之層析圖獲得聯胺之尖峰面積值。其次,自m/z=209之質量層析圖(mass chromatogram)獲得代 用之譜峰面積值。在x軸取得所添加的聯胺之質量/所添加的代用物質之質量,在y軸取得聯胺之譜峰面積值/代用物質之譜峰面積值,獲得以標準添加法得到的校準曲線。
將從校準曲線所得到的Y切片之值除以所添加的聯胺之質量/所添加的代用物質之質量,獲得聯胺之質量。
〔平均粒徑測定〕
分散體之平均粒徑係使用大塚電子股份有限公司製之FPAR-1000,而藉由累積量法來測定。
〔密著性評估〕
藉由膠帶剝離試驗評估密著性。在試料之含有銅的膜側之表面貼附卡普頓(KAPTON)黏著膠帶(6563 # 50),並以該表面與黏著膠帶的角度成為60度之方式(亦即,以呈60度剝離之方式)撕離。依以下之基準進行評估。
AA:可以目視視認的剝離為經張貼黏著膠帶之全部部分當中的10%以下
A:可以目視視認的剝離為經張貼黏著膠帶之全部部分當中的超過10%且25%以下
B:可以目視視認的剝離為經張貼黏著膠帶之全部部分當中的超過25%且50%以下
C:可以目視視認的剝離為經張貼黏著膠帶之全部部分當中的超過50%且60%以下
D:可以目視視認的剝離為經張貼黏著膠帶之全部部分當中的超過61%
<實施例1>
〔分散體之製造〕
在由水30240g及1,2-丙二醇(AGC股份有限公司製)13976g所構成的混合溶劑中,溶解乙酸銅(II)一水合物(日本化學產業股份有限公司製)3224g,加入聯胺水合物(日本FINE CHEM股份有限公司製)940g並攪拌之後,使用離心分離而分離成上清液及沉澱物。
在所得到的沉澱物345g中加入混合用液794g,在氮環境下使用均質機進行分散,獲得含有一氧化二銅粒子(作為含有金屬化合物的粒子)之分散體。又,上述之混合用液係在作為含有磷之有機化合物之DISPERBYK-145(商品名、BYK CHEMIE公司製)(BYK-145)72g中,加入作為分散介質之1-庚醇(東洋合成工業股份有限公司製)764g而調製。再者,在上述分散體1063g中加入DISPERBYK-145 5g、1-庚醇82g,在氮環境下使用均質機進行分散,獲得目的之分散體。又,分散體中之聯胺量為0.2質量%。此時,在常壓、60℃下將分散體加熱4.5小時後之固體成分殘渣(一氧化二銅粒子)為26.1質量%。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材(厚度25μm、SP值12.1cal/cm3)照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,將基材在室溫(23℃)下浸漬N-甲基吡咯啶酮15分鐘。其後,以水進行洗淨,在基材表面進行吹氣而去除水。
〔分散體之塗佈及乾燥〕
在該表面以噴墨印刷機(富士FILM,DIMATIX MATERIAL PRINTER DMP-2831)進行印刷。噴頭係設為DMC-11610,電壓係設為25V,頻率係設為25kHz,解析度係設為1018dpi。描繪50mm×50mm之圖案。然後,在60℃下進 行加熱乾燥1小時,獲得在基材上形成有屬於含有氧化銅的膜之乾燥塗膜的試料。
〔後處理步驟〕
乾燥後,在常壓、室溫23℃、相對濕度100%之室內保管24小時。
〔還原步驟〕
以濕式還原進行。使N,N-二(2-羥基乙基)甘胺酸溶解於水中,調製35質量%之溶液。使用該溶液作為還原液,在經加熱至60℃之狀態的該還原液中,浸漬上述之含有氧化銅的膜30分鐘。其後,以水進行洗淨,獲得銅膜。
〔鍍覆步驟〕
其次,使包含EDTA之屬於無電解鍍覆液的奥野製藥工業股份有限公司之OPC Copper NCA(包含甲醛2.2g/L)加溫至60℃,並浸漬試料10分鐘。處理後,取出試料並水洗。
〔密著性評估〕
膠帶剝離試驗之結果係未觀察到含有銅的膜之剝離,密著性評估為AA。
<實施例2>
除了將還原步驟設為在氮環境下、以300℃加熱處理1小時以外,其餘係以與實施例1相同之方法進行。
<實施例3>
除了將後處理步驟設為在鍍覆後,在氮環境下、以300℃加熱處理1小時以外,其餘係以與實施例2相同之方法進行。
<實施例4>
除了未實施後處理步驟以外,其餘係以與實施例1相同之方法進行。
<實施例5>
除了將基材洗淨及前處理步驟、分散體之塗佈及乾燥、和後處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例3相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,將基材在室溫(23℃)下浸漬於N-甲基吡咯啶酮60分鐘。其後,以水進行洗淨,在基材表面進行吹氣而去除水。
〔分散體之塗佈及乾燥〕
在該表面滴下分散體1ml,進行旋轉塗佈(300rpm、60秒)之後,在60℃下進行乾燥1小時,獲得在基材上形成有乾燥塗膜之試料。
〔後處理步驟〕
未實施。
<實施例6>
除了未實施後處理步驟以外,其餘係以與實施例2相同之方法進行。
<實施例7>
除了在前處理步驟未實施UV臭氧處理以外,其餘係以與實施例5相同之方法進行。
<實施例8>
除了在前處理步驟未實施UV臭氧處理以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
<實施例9>
除了將還原方法設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔還原步驟〕
使用圖3所示的構成之雷射照射裝置100進行雷射照射。從氣體供給部103將氮氣體以1.0L/分鐘送入至試樣盒101。試樣盒101之上面係設為玻璃,而為讓雷射光L穿透之構造。使用檢流計掃描器104,一邊以最大速度25mm/秒移動焦點位置,一邊將雷射光(中心波長355nm、頻率300kHz、脈寬10ns、輸出230mW、光點直徑20μm)照射於試樣盒101內之塗佈膜2d。此時,在使雷射光朝掃描方向移動5mm(第1次照射)後,朝相對於掃描方向為垂直之方向移動30μm,再朝掃描方向以最大速度25mm/秒之速度移動(第2次照射)。重複該操作,藉此在垂直於掃描方向的方向一邊依次移動30μm一邊掃描雷射光,獲得所期望之尺寸為長度5mm×寬度5mm之包含銅的含有銅之膜。
<實施例10>
除了將基材洗淨及前處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,將基材在室溫(23℃)下浸漬於1-庚醇15分鐘。其後,在基材表面進行吹氣而去除1-庚醇。
<實施例11>
除了將基材洗淨及前處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,將基材在室溫(23℃)下浸漬於丙醇中15分鐘。其後,在基材表面進行吹氣而去除丙醇。
<實施例12>
除了將分散體之製造、分散體之塗佈及乾燥設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔分散體之製造〕
在由30240g及1,2-丙二醇(AGC股份有限公司製)13976g所構成的混合溶劑中,溶解乙酸銅(II)一水合物(日本化學產業股份有限公司製)3224g,加入聯胺水合物(日本FINE CHEM股份有限公司製)940g並攪拌之後,使用離心分離而分離成上清液及沉澱物。
在所得到的沉澱物858g中加入作為含有磷的有機化合物之DISPERBYK-145(商品名、BYK CHEMIE公司製)(BYK-145)113g及作為分散介質之1-丁醇(三共化學股份有限公司製)916g,在氮環境下使用均質機進行分散,獲得含有一氧化二銅粒子(作為含有金屬化合物的粒子)之分散體。又,分散體中之聯胺量為0.2質量%。此時,在常壓、60℃下將分散體加熱4.5小時後之固體成分殘渣(一氧化二銅粒子)為34.7質量%。
〔分散體之塗佈及乾燥〕
在該表面滴下分散體1ml,進行旋轉塗佈(200rpm、100秒)之後,在60℃下進行乾燥1小時,獲得在基材上形成有乾燥塗膜之試料。
<實施例13>
除了將基材洗淨及前處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,使基材在室溫(23℃)下浸漬於乙醇15分鐘。其後,在基材表面進行吹氣而去除乙醇。
<實施例14>
除了將基材洗淨及前處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,使基材在室溫(23℃)下浸漬於己烷15分鐘。其後,在基材表面進行吹氣而去除己烷。
<實施例15>
除了將基材洗淨及前處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。然後,使基材在室溫(23℃)下浸漬於丙二醇15分鐘。其後,在基材表面進行吹氣而去除丙二醇。
<實施例16>
除了將基材洗淨及前處理步驟以及後處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,在基材之表面實施UV臭氧處理3分鐘。
〔後處理步驟〕
乾燥後,在常壓、室溫23℃、相對濕度100%之室內保管24小時。
<實施例17>
除了將基材洗淨及前處理步驟設為如以下之方式以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
〔基材洗淨及前處理步驟〕
在超純水中對聚醯亞胺基材照射超音波5分鐘,然後,在乙醇中照射超音波5分鐘而進行洗淨。然後,將基材在室溫(23℃)下浸漬於4質量%之氫氧化鈉水溶液15分鐘。其後,以水進行洗淨,在基材表面進行吹氣而去除水。
<實施例18>
除了未進行後處理步驟以外,其餘係以與實施例16相同之方法進行。
<實施例19>
除了未進行鍍覆步驟以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。
<比較例1>
除了未進行基材洗淨及前處理步驟、後處理步驟以外,其餘係以與實施例5相同之方法進行。
膠帶剝離試驗之結果係觀察到含有銅的膜之剝離。
<比較例2>
除了未進行前處理步驟、後處理步驟以外,其餘係以與實施例6相同之方法進行。膠帶剝離試驗之結果係觀察到銅含有膜之剝離。
將實施例及比較例之結果表示於表1及表2中。如表1及表2所示,可知藉由前處理及/或後處理會提升密著性。
[表1]
Figure 111131895-A0202-12-0059-2
[表2]
Figure 111131895-A0202-12-0060-3
<實施例20至23>
〔噴墨適用性之評估〕
除了將分散體之溶劑變更為1-丁醇(實施例20)、1-己醇(實施例21)、1-庚醇(實施例22)、或1-辛醇(實施例23)以外,其餘係以與實施例1相同之順序來調製分散體(印墨)。對於所得到的印墨,評估噴墨之間歇穩定性。在進行間歇吐出時,計測至噴嘴產生堵塞為止之時間,若為1小時以上:評估為A、30分鐘以上且未達1小時:評估為B、未達30分鐘:評估為C。間歇穩定性之評估條件如以下所示。
裝置:DIMATIX Material Printer DMP-2831
噴頭:DMC-11610
電壓:25V
吐出噴嘴數:7(No.5至11)
判斷有無吐出:以DropWatcher之目視
結果表示於表3中。
1-丁醇溶劑之印墨係評估為C,1-己醇溶劑之印墨係評估為B,1-庚醇溶劑之印墨及1-辛醇溶劑之印墨係評估為A。從此等之結果,可知在以1-庚醇或1-辛醇作為溶劑之印墨係噴墨適用性為良好。
[表3]
Figure 111131895-A0202-12-0061-4
又,本發明係不限定於上述實施型態或實施例。可根據發明所屬技術領域中具有通常知識者之知識而在上述實施型態或實施例附加設計之變更等,而且,可以任意地組合上述實施型態或實施例,而該種附加變更等的態樣亦包含於本發明之範圍。
[產業上之可利用性]
本發明之一態樣係可適合應用於印刷電路板、電子裝置、電磁波屏蔽(EMI shield)、抗靜電膜等之製造。
1:基材
2a:上清液
2b:沉澱物
2c:分散體
2d:含有氧化銅的膜
2e:氧化銅及/或銅之層
2f:鍍銅層
A:混合溶劑
B:乙酸銅
C:聯胺
D:分散劑
E:醇
S:處理表面

Claims (20)

  1. 一種附導電性圖案之構造體的製造方法,係包含下列步驟:塗佈膜形成步驟,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜、前處理步驟及/或後處理步驟;其中,前述前處理步驟係在前述塗佈膜形成步驟之前,對前述基材實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理之步驟;前述後處理步驟係在前述塗佈膜形成步驟之後,進行加濕處理及/或加熱處理之步驟。
  2. 如請求項1所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述前處理步驟係使用SP值為7.5以上12.6以下之有機溶劑的有機溶劑處理。
  3. 如請求項2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述有機溶劑之SP值為9.9以上11.6以下。
  4. 如請求項2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述有機溶劑包含選自由N-甲基吡咯啶酮、1-丙醇、及1-庚醇所組成群組中之至少一種。
  5. 如請求項2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述有機溶劑包含N-甲基吡咯啶酮。
  6. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述前處理步驟為有機溶劑處理,該有機溶劑處理係使用基材之SP值與有機溶劑之SP值的差為0.01以上4.6以下之有機溶劑。
  7. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其係在前述塗佈膜形成步驟之後更包含還原步驟。
  8. 如請求項7所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述還原步驟為濕式還原步驟。
  9. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其係在前述塗佈膜形成步驟之後更包含進行鍍覆之鍍覆步驟。
  10. 如請求項9所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,在前述鍍覆步驟中,使用包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液。
  11. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其係在前述塗佈膜形成步驟之後更包含還原步驟、及在前述還原步驟之後更包含鍍覆步驟。
  12. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其係包含前述前處理步驟與前述後處理步驟雙方。
  13. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述基材為聚醯亞胺。
  14. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述分散體包含選自由1-己醇、1-庚醇、及1-辛醇所組成群組中之至少一種。
  15. 如請求項1或2所述之附導電性圖案之構造體的製造方法,其中,前述含有金屬化合物的粒子及/或前述含有金屬的粒子為含有氧化銅的粒子及/或含有銅的粒子。
  16. 一種附導電性圖案之構造體製造套組,係包含: 包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液、及實施選自由UV臭氧處理、有機溶劑處理、及鹼處理所組成群組中之1種以上的處理而成之基材。
  17. 一種附導電性圖案之構造體製造套組,係包含:包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、包含EDTA(乙二胺四乙酸)之鍍覆液、選自由有機溶劑、及鹼處理劑所組成群組中之1種以上的處理劑、及基材。
  18. 一種附導電性圖案之構造體製造套組,係包含:包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體、及有機溶劑處理用之有機溶劑;其中,前述有機溶劑之SP值為7.5以上12.6以下。
  19. 如請求項16至18中任一項所述之附導電性圖案之構造體製造套組,其中,前述含有金屬化合物的粒子及/或前述含有金屬的粒子為含有氧化銅的粒子及/或含有銅的粒子。
  20. 一種附導電性圖案之構造體的製造系統,係具備:前處理機構,其係對基材使用SP值為7.5以上12.6以下之有機溶劑而實施有機溶劑處理;塗佈機構,其係將包含含有金屬化合物的粒子及/或含有金屬的粒子之分散體塗佈於基材而獲得塗佈膜;鍍覆機構,其係在經過前述塗佈機構之塗佈膜進行鍍覆。
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