WO2016009873A1 - 導電性塗膜の製造方法及び導電性塗膜 - Google Patents

導電性塗膜の製造方法及び導電性塗膜 Download PDF

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剛志 八塚
伊藤 千穂
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戸田工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a conductive coating film excellent in adhesiveness and conductivity with an insulating substrate, and a conductive coating film produced by this production method.
  • silver As the metal used as the conductive particles, silver is generally used because of its conductivity and stability over time. However, silver is not only expensive, but also has a problem of small amount of resources and ion migration that occurs between circuits under high temperature and high humidity.
  • An example of a metal used for conductive particles in place of silver is copper.
  • copper powder has a drawback that an oxide layer is easily formed on the particle surface and the conductivity is poor because of the oxide layer. Also, the adverse effect of the oxide layer becomes more pronounced as the particles become smaller. Therefore, in order to reduce the oxide layer of the copper powder, a reduction treatment at a temperature exceeding 300 ° C. in a reducing atmosphere such as hydrogen or a sintering treatment at a higher temperature is required. Due to the sintering process, the conductivity becomes close to that of bulk copper, but usable insulating substrates are limited to materials having high heat resistance such as ceramics and glass.
  • a conductive paste using a polymer compound as a binder resin is known as a polymer-type conductive paste.
  • the polymer type conductive paste can secure the adhesion of the conductive particles and the adhesiveness to the base material by the binder resin, but the binder resin impedes the contact between the conductive particles, so that the conductivity is deteriorated.
  • the binder resin ratio of the conductive paste is decreased, usually the adhesiveness with the base material is lowered, the cohesive strength of the copper powder-containing layer is lowered, and the like.
  • copper paste using copper powder as a conductive particle not only deteriorates conductivity due to the progress of oxidation on the surface of the copper particle, but even if the oxide layer is reduced, the treatment at a high temperature exceeding 100 ° C. Adhesion is likely to decrease due to decomposition of the binder resin near the oxide layer on the surface of the copper particles, generation of stress due to volume change caused by oxidation, and the like. That is, in copper paste, the problem caused by the progress of oxidation may be a decrease in adhesion in addition to the deterioration of conductivity.
  • Patent Document 1 discloses that by using metal fine particles having a particle size of 100 nm or less, sintering can be performed at a temperature much lower than the melting point of the bulk metal, and a metal thin film having excellent conductivity can be obtained.
  • Patent Document 2 discloses superheated steam treatment of a coating film formed using a metal powder paste.
  • Patent Document 3 discloses a metal fine particle dispersion using a sulfonate group-containing polymer as a binder.
  • Patent Document 4 discloses that a metal thin film can be obtained by plating after superheated steam treatment.
  • the metal fine particle dispersion using a sulfonate group-containing polymer as a binder provides good dispersion, but the adsorption force of the sulfonate group to the metal fine particles is strong, and if it is contained in a large amount, the sintering of the metal fine particles tends to decrease. There is.
  • Patent Document 5 discloses an improvement in adhesion to a substrate resin by treating a copper foil with an organic compound containing nitrogen in a heterocyclic ring.
  • Patent Document 6 discloses an improvement in adhesion to a resin film by treating a copper foil with a heterocyclic compound having a thiol group.
  • Patent Document 7 discloses that the adhesion durability of a copper foil treated with an aromatic diacyl hydrazide is improved.
  • Patent Document 8 discloses that after the plasma treatment is performed on the polyimide resin layer, the plasma-treated surface is treated with an amino compound to improve the adhesion to the metal.
  • the treatment of the copper surface with a heterocyclic compound or a hydrazide compound has a problem that the sintering effect by heating becomes poor and the expression of conductivity is deteriorated, or the characteristics are changed by washing the treatment layer.
  • a conductive layer cannot be processed beforehand like a copper foil.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a conductive coating film having good conductivity on an insulating substrate using a paste containing copper powder and having excellent adhesion durability.
  • the present invention is as follows. (1) After providing a resin layer containing a heterocyclic compound and / or a hydrazide compound containing nitrogen in a heterocyclic ring on an insulating substrate, and forming a copper powder-containing coating film using a copper paste on the resin layer A method for producing a conductive coating film, wherein the heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere. (2) Production of the conductive coating film according to (1), wherein the copper paste contains copper powder, a binder resin, and a solvent, and the ratio of the copper powder in the total nonvolatile content of the copper paste is 94% by weight or more. Method.
  • the method for producing a conductive coating film of the present invention comprises copper powder and a binder resin as main components on an insulating substrate through a resin layer containing a heterocyclic compound and / or a hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring.
  • the process which heat-processes in a non-oxidizing atmosphere is included.
  • heat treatment in a non-oxidizing atmosphere not only the oxide on the surface of the copper powder is reduced and sintering of the copper powder occurs, but also the adsorption of the specific compound to the copper powder-containing coating proceeds and the copper powder Adhesion between the coating film and the insulating substrate is improved.
  • the adhesion force caused by the stress generated at the interface of the conductive coating film due to oxidation of the metal particles or change in the crystalline state, etc. Decline can be prevented.
  • the conductivity of the coating film can be further improved by increasing the content ratio of the copper powder in the copper paste.
  • the copper paste used in the present invention is obtained by dispersing copper powder and a binder resin as main components in a solvent.
  • the copper powder may be metal particles containing copper as a main component or a copper alloy having a copper ratio of 80% by weight or more, and the surface of the copper powder may be coated with silver.
  • the copper powder may be completely coated with silver or may be a film in which a part of copper is exposed. Further, the copper powder may have an oxide film on the particle surface to such an extent that the conductivity is not impaired.
  • the shape of the copper powder can be any of a substantially spherical shape, a dendritic shape, a flake shape, and the like.
  • wet copper powder, electrolytic copper powder, atomized copper powder, vapor phase reduced copper powder, or the like can be used.
  • the copper powder used in the present invention preferably has an average particle size of 0.01 to 20 ⁇ m.
  • the average particle size of the copper powder is more preferably in the range of 0.02 ⁇ m to 15 ⁇ m, still more preferably 0.04 to 4 ⁇ m, still more preferably 0.05 to 2 ⁇ m.
  • the average particle diameter is measured by measuring the particle diameter of 100 particles using any one of a transmission electron microscope, a field emission transmission electron microscope, and a field emission scanning electron microscope to obtain an average value.
  • the copper powder used in the present invention may be used by mixing two or more kinds of copper powders having different particle diameters as long as the average particle diameter is 0.01 to 20 ⁇ m. Particularly for screen printing copper pastes, it is desirable to mix 0.05-0.5 ⁇ m fine powder and 1-10 ⁇ m micron-sized powder in order to impart flow characteristics peculiar to this application.
  • the solvent used in the copper paste used in the present invention is selected from those that dissolve the binder resin. It may be an organic compound or water.
  • the solvent has a role of adjusting the viscosity of the dispersion in addition to the role of dispersing the copper powder in the copper paste.
  • examples of the organic solvent include alcohol, ether, ketone, ester, aromatic hydrocarbon, amide and the like.
  • binder resin used for the copper paste used in the present invention examples include resins such as polyester, polyurethane, polycarbonate, polyether, polyamide, polyamideimide, polyimide, and acrylic.
  • a resin having an ester bond, a urethane bond, an amide bond, an ether bond, an imide bond or the like in the main chain is preferable from the viewpoint of the stability of the copper powder.
  • the ratio of each component of the copper paste used in the present invention is preferably in the range of 5 to 400 parts by weight of solvent and 0.5 to 20 parts by weight of binder resin with respect to 100 parts by weight of copper powder.
  • the binder resin is more preferably 1 to 6 parts by weight, still more preferably 2 to 5 parts by weight.
  • the ratio of copper powder in the total nonvolatile content is preferably 94% by weight or more, and more preferably 96% by weight or more.
  • the non-volatile component is a component other than the volatile solvent in the copper paste, and includes a copper powder, a binder resin, a filler, a curing agent, a dispersant, and the like.
  • the binder resin When the proportion of the copper powder in the total nonvolatile content is increased, a small amount of the binder resin allows the binder resin to perform the necessary functions.
  • the desirable molecular weight varies depending on the type of the binder resin, the number average molecular weight of polyester, polyurethane or polycarbonate is 10,000 or more, preferably 20,000 or more.
  • the upper limit of the molecular weight of the binder resin is about 500,000 due to the viscosity of the dispersion.
  • the binder resin may contain a polymer containing a functional group capable of adsorbing to a metal such as a sulfonate group or a carboxylate group. desirable.
  • Containing the sulfonate group is represented by the sulfur content in the binder resin, and the sulfur content in the binder resin is preferably 0.05 to 3% by weight, more preferably 0.1 to 1% by weight. is there.
  • the carboxylic acid group is preferably contained in an amount of 30 to 500 mol, more preferably 50 to 200 mol, per metric ton of binder resin as the original carboxylic acid group.
  • the copper paste used in the present invention may contain a curing agent as necessary.
  • the curing agent that can be used in the present invention include phenol resins, amino resins, isocyanate compounds, epoxy resins, oxetane compounds, maleimide compounds, and the like.
  • the amount of the curing agent used is preferably in the range of 1 to 50% by weight of the binder resin, and more preferably in the range of 1 to 20% by weight.
  • the copper paste used in the present invention may contain a dispersant.
  • the dispersant include higher fatty acids such as stearic acid, oleic acid, and myristic acid, fatty acid amides, fatty acid metal salts, phosphoric acid esters, and sulfonic acid esters.
  • the amount of the dispersant used is preferably in the range of 0.1 to 10% by weight of the binder resin.
  • a general method for dispersing powder in a liquid can be used. For example, after mixing a mixture of copper powder and a binder resin solution and, if necessary, an additional solvent, dispersion may be performed by an ultrasonic method, a mixer method, a three-roll method, a ball mill method, or the like. Of these dispersing means, a plurality of dispersing means can be combined for dispersion. These dispersion treatments may be performed at room temperature, or may be performed by heating in order to reduce the viscosity of the dispersion.
  • a substrate that can withstand the temperature of the heat treatment is used.
  • a polyimide resin sheet or film, ceramics, glass, or a glass epoxy laminated board can be used, and a polyimide resin sheet or film is desirable.
  • the polyimide resin examples include a polyimide precursor resin, a solvent-soluble polyimide resin, and a polyamideimide resin.
  • the polyimide resin can be polymerized by a usual method. For example, a method of obtaining a polyimide precursor solution by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in a solution at a low temperature, a method of obtaining a solvent-soluble polyimide solution by reacting tetracarboxylic dianhydride and diamine in a solution, raw materials There are a method using an isocyanate as a method and a method using an acid chloride as a raw material.
  • a polyimide film or sheet as an insulating substrate can be obtained by a general method of performing an imidization reaction at a higher temperature after wet-forming a precursor resin solution. Since solvent-soluble polyimide resins and polyamideimide resins are already imidized in solution, they can be formed into sheets or films by wet film formation.
  • the insulating substrate may be subjected to surface treatment such as corona discharge treatment, plasma treatment, alkali treatment.
  • a resin layer containing a heterocyclic compound containing nitrogen and / or a hydrazide compound in a heterocyclic ring is provided on an insulating substrate, and a copper powder-containing coating film is formed on the resin layer using a copper paste.
  • the resin used for the resin layer is selected from those having excellent adhesion to the insulating substrate, and examples thereof include polyester, polyurethane, polycarbonate, polyether, polyamide, polyamideimide, polyimide, and acrylic.
  • a resin having an ester bond, an imide bond, an amide bond or the like in the main chain is desirable from the viewpoint of the heat resistance of the resin layer and the adhesion to the insulating substrate.
  • the resin layer it is also desirable for the resin layer to contain a curing agent in view of the heat resistance of the resin layer and the adhesion to the insulating substrate.
  • a curing agent examples include phenol resin, amino resin, isocyanate compound, epoxy resin, oxetane compound, maleimide compound and the like.
  • the amount of the curing agent used is preferably in the range of 1 to 50% by weight of the resin weight.
  • the resin layer provided on the insulating substrate contains a heterocyclic compound and / or a hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring.
  • Heterocyclic compounds and hydrazide compounds containing nitrogen in the heterocyclic ring may be used as a rust preventive agent for copper foil or copper powder, but in the present invention, these compounds are subjected to heat treatment to form a coating film containing copper powder. And strong adhesion.
  • Heterocyclic compounds and hydrazide compounds containing nitrogen have a high affinity for copper and strongly adsorb on the copper surface. Energy is required to adsorb a nitrogen-containing heterocyclic compound or hydrazide compound present in a resin layer having excellent adhesion to an insulating substrate to the copper surface, and heat treatment is most commonly used.
  • heterocyclic compound containing nitrogen in the heterocyclic ring examples include pyridine, oxazole, isoquinoline, indole, thiazole, imidazole, benzimidazole, bipyridyl, pyrazole, benzothiazole, pyrimidine, purine, triazole, benzotriazole, benzoguanamine, and the like.
  • These structural isomers are also included. These may have a substituent such as an alkyl group, a phenyl group, a phenol group, a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, a thiol group, and an aromatic ring. These may be condensed with an aromatic ring or a heterocyclic ring. Of these, imidazole compounds and benzotriazole compounds are desirable.
  • the hydrazide compound is a compound having a structure in which hydrazine or a derivative thereof and carboxylic acid are condensed.
  • examples thereof include salicylic acid hydrazide, isophthalic acid dihydrazide, and a condensate of salicylic acid hydrazide and dodecanedicarboxylic acid.
  • the resin layer provided on the insulating substrate preferably contains 1 to 30 parts by weight of the heterocyclic compound and / or hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring with respect to 100 parts by weight of the resin.
  • the amount of the heterocyclic compound and / or hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring is less than 1 part by weight relative to 100 parts by weight of the resin, the adhesion with the copper powder-containing layer is not improved.
  • the heterocyclic compound and / or hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring exceeds 30 parts by weight, the physical properties of the resin layer may be deteriorated.
  • a general method used when applying or printing a resin on a film or sheet can be used. Examples thereof include screen printing, dip coating, spray coating, spin coating, roll coating, die coating, ink jet, letterpress printing, and intaglio printing.
  • the resin layer can be formed by evaporating the solvent from the coating film formed by printing or coating by heating or reducing pressure.
  • the resin layer may be provided on the entire surface of the insulating substrate, or may be provided partially, as long as it is provided at least on the portion where the conductive coating film is formed.
  • the resin layer containing a heterocyclic compound and / or a hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring formed in the present invention preferably has a thickness of 5 ⁇ m or less, particularly 2 ⁇ m or less. Moreover, the minimum of the thickness of this resin layer is 0.01 micrometer. If the thickness of the resin layer exceeds 5 ⁇ m, the adhesion may decrease due to sintering distortion of the copper powder that occurs in the heat treatment, and if the thickness is less than 0.01 ⁇ m, the adhesion may be caused by decomposition of the binder resin by the heat treatment. The decrease in
  • the conductive coating film may be provided on the entire surface of the insulating substrate or may be a pattern object such as a conductive circuit. Further, the conductive coating film may be provided on one side or both sides of the insulating substrate.
  • a coating film containing copper powder on an insulating substrate via a resin layer using a liquid copper paste use a general method used when applying or printing the copper paste on a film or sheet. Can do. Examples thereof include screen printing, dip coating, spray coating, spin coating, roll coating, die coating, ink jet, letterpress printing, and intaglio printing.
  • a copper powder-containing coating film can be formed by evaporating the solvent from the coating film formed by printing or coating by heating or decompression.
  • the copper powder-containing coating at this stage has a specific resistance of 1 ⁇ ⁇ cm or more, and the conductivity necessary for a conductive circuit is not obtained.
  • the thickness of the copper powder-containing coating film is mainly determined from the required conductivity, but it is preferable that the thickness after drying after evaporation of the solvent contained in the copper paste is 0.05 ⁇ m to 100 ⁇ m. If the thickness of the copper powder-containing coating film is less than 0.05 ⁇ m, sufficient conductivity may not be obtained even if heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere. The solvent may remain, and the remaining solvent may bump during the superheated steam treatment, in which case the coating film surface may be defective.
  • the thickness of the copper powder-containing coating film is more preferably 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • drying may be completed after a resin layer is formed on a temporarily dried product of a polyimide precursor solution or a primary dried product of a polyimide solution or a polyamideimide solution.
  • the drying may be completed after the copper paste is applied before the drying is completed.
  • the solvent for the polyimide precursor solution and the polyimide solution an amide solvent is generally used.
  • amide solvents have poor drying properties, it is necessary to raise the drying temperature to 150 ° C. or higher. At that time, since oxidation occurs in the copper powder, heating in an oxygen-free state such as an inert gas such as nitrogen or superheated steam is desirable.
  • the adhesion between the insulating substrate and the conductive layer is improved through the resin layer by adsorbing the nitrogen-containing heterocyclic compound or hydrazide compound present on the copper particle surface by the heat treatment.
  • the compound When the compound is contained in the copper paste, it inhibits the sintering of the copper particles by heat treatment, causing a decrease in conductivity and a decrease in the coating film strength of the conductive layer.
  • a conductive layer having high conductivity can be adhered to the insulating substrate.
  • heat treatment which is an essential requirement in the production method of the present invention means that the oxide on the surface of the copper powder is reduced to cause sintering of the copper powder, and the adhesion between the coating film containing copper powder and the insulating substrate is improved. Is to be done. Therefore, a simple heat treatment (for example, a drying treatment) in which such an effect cannot be obtained is not included.
  • the heat treatment must be performed in a non-oxidizing atmosphere such as a reducing atmosphere state or an oxygen-free state because copper is easily oxidized at a high temperature.
  • Examples of the heat treatment used in the present invention include heat treatment in a reducing atmosphere containing hydrogen and formic acid and superheated steam treatment.
  • the superheated steam treatment is desirable from the viewpoints of heating efficiency, safety, economy, and conductivity obtained.
  • Superheated steam treatment uses superheated steam having a heat capacity and specific heat larger than that of air as a heat source for heat treatment.
  • Superheated steam is steam that has been heated further by heating saturated steam.
  • the optimum range of heat treatment conditions varies depending on the conductive target, copper powder characteristics, and binder resin. Moreover, the temperature at which adhesiveness is manifested by the heat treatment varies depending on the kind and amount of the heterocyclic compound or hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring in the resin layer.
  • the temperature of the heat treatment is 200 ° C. or higher, preferably 250 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher.
  • it is preferable that the temperature of heat processing is more than the glass transition point of resin used for a resin layer, or melting
  • the upper limit temperature of the heat treatment varies depending on the material used.
  • the heat treatment time is 10 seconds to 10 minutes, preferably 20 seconds to 5 minutes.
  • the superheated steam treatment is particularly preferable because it has good heating efficiency, can shorten the treatment time required for reduction of the oxide on the surface of the copper powder, and can suppress a decrease in adhesion due to treatment at a high temperature.
  • the conductive coating film of the present invention may be plated after the heat treatment to improve conductivity, and further to improve corrosion resistance, wear resistance, solderability, hardness, etc. good.
  • the plating may be performed by a known method, and examples include electroplating, electroless plating, and displacement plating. Examples of the plating metal include copper, nickel, gold, silver, palladium, tin, and alloys mainly composed of these metals. It is done. Although the plating may be performed under alkaline or acidic conditions or at a high temperature, the conductive coating film of the present invention is excellent in adhesiveness with the insulating substrate, so that the damage due to the plating is little or not recognized.
  • the electrical resistance value was measured using a low resistivity meter Lorester GP manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and an ASP probe.
  • the measured electrical resistance value was surface resistance, and the volume resistivity was the product of the surface resistance and the thickness of the conductive layer (copper powder-containing layer) of the measurement sample.
  • Adhesion test 1 (Initial evaluation) 10 ⁇ m copper sulfate electro-copper plating was applied to the conductive coating film, and one day later, the 180 ° peel strength of the plating layer was measured under the conditions of a measurement temperature of 20 ° C. and a pulling speed of 100 mm / min. The plating pretreatment was performed using “DP-320 Clean” manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. (Evaluation of heat resistance) The adhesion after the heat resistance test in which the electroconductive coating film plated was allowed to stand at 150 ° C. for 1 week was measured as in the case of evaluating the adhesion in the initial evaluation.
  • Adhesion test 2 A cellophane tape was bonded to the conductive coating film and peeled off rapidly. A: No peeling occurs in the conductive coating film. B: Although peeling is recognized, peeling is less than 20% of the cellophane tape pasting part. C: Peeling was observed, and peeling was 20% or more of the cellophane tape-laminated portion.
  • Copper powder used Copper powder 1: In water, an aqueous copper (II) sulfate solution was adjusted to pH 12.5 with sodium hydroxide, reduced to cuprous oxide with anhydrous glucose, and further reduced to copper powder with hydrated hydrazine. Observation with a transmission electron microscope reveals spherical particles having an average particle diameter of 0.15 ⁇ m. Copper powder 2: Cuprous oxide was suspended in water containing tartaric acid and reduced to copper powder with hydrated hydrazine. Observation with a transmission electron microscope reveals spherical particles having an average particle diameter of 1.8 ⁇ m. -Copper powder 3: It is a particle
  • TT-LYK Adeka hydrazide compound “CDA-6”, and isophthalic acid dihydrazide were added at the blending ratios shown in Table 1.
  • This composition was applied to a polyimide film “Apical NPI thickness 25 ⁇ m” manufactured by Kaneka Co., Ltd. so as to have a thickness after drying of 0.5 ⁇ m, followed by drying and heat treatment at 200 ° C. for 5 minutes.
  • This composition was applied to a polyimide film “Apical NPI thickness 25 ⁇ m” manufactured by Kaneka Co., Ltd. so that the thickness after drying was 0.5 ⁇ m. Then, it was dried and heat-treated at 200 ° C. for 5 minutes.
  • AC-14 Similar to AC-1, except that a polyimide film with a resin layer was obtained without adding additives.
  • AC-15 Similar to AC-9, but without adding additives, a polyimide film with a resin layer was obtained.
  • Binder resin Byron 270: Copolyester manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • Byron 290 Copolyester manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • Polyester 1-1-2-2 140 parts of dimethyl terephthalate in a reaction vessel equipped with a thermometer, stirrer, and Liebig condenser , 8.9 parts of dimethyl 5-sodium sulfoisophthalate, 122 parts of 1,3-propylene glycol, 82 parts of hydroxypivalyl hydroxypivalate and 0.1 part of tetrabutoxy titanate were heated at 150 to 230 ° C. for 180 minutes.
  • polyester resin After transesterification, 50.5 parts of sebacic acid was added, and the esterification reaction was performed at 200 to 220 ° C. for 60 minutes. The temperature of the reaction system was raised to 270 degrees in 30 minutes, and the system was gradually decompressed to 0.3 mmHg after 10 minutes. The reaction was performed for 80 minutes under these conditions to obtain a polyester resin. The analysis results of the obtained resin are shown in Table 2. Similarly, the polyester described in Table 2 was obtained. Polyesters 1-2 and 1-3 have the same composition as polyester 1-1 and different molecular weights. Polyesters 2-1 and 2-2 have a composition similar to that of polyester 1-1 and do not contain a sulfonate group.
  • Example 1 A composition having the following blending ratio was placed in a sand mill and dispersed at 800 rpm for 1 hour. As media, zirconia beads having a radius of 0.2 mm were used. The obtained copper paste was applied onto the resin layer of the polyimide film with a resin layer (AC-1) with an applicator so that the thickness after drying was 2 ⁇ m, and dried with hot air at 100 ° C. for 5 minutes to contain copper powder. A coating film was obtained.
  • AC-1 resin layer
  • the superheated steam treatment of the obtained copper powder-containing coating film was performed at 330 ° C. for 2 minutes.
  • a steam heating apparatus (“DHF Super-Hi10” manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd.) was used as a superheated steam generator, and 10 kg / hour of superheated steam was supplied to the heat treatment furnace.
  • Table 3 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Examples 2-8 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polyimide film with a resin layer described in Table 3 was used as the insulating substrate. Table 3 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Examples 9-14 A composition having the following blending ratio was placed in a sand mill and dispersed at 800 rpm for 1 hour. As media, zirconia beads having a radius of 0.2 mm were used. The obtained copper paste was applied onto the resin layer of the polyimide film with a resin layer (AC-9) with an applicator so that the thickness after drying was 2 ⁇ m, and dried with hot air at 100 ° C. for 5 minutes to contain copper powder. A coating film was obtained.
  • the superheated steam treatment of the obtained copper powder-containing coating film was performed at 300 ° C. for 2 minutes.
  • a steam heating apparatus (“DHF Super-Hi10” manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd.) was used as a superheated steam generator, and 10 kg / hour of superheated steam was supplied to the heat treatment furnace.
  • Table 3 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • a polyimide film with a resin layer described in Table 3 was used as an insulating substrate, and the superheated steam treatment conditions were changed as shown in Table 3.
  • Comparative Example 1 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 1 except that a polyimide film “Apical NPI thickness 25 ⁇ m” manufactured by Kaneka Co., Ltd., which was not resin-coated, was used as the insulating substrate. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 2 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 1 except that AC-14 was used as the insulating substrate. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 3 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 9 except that AC-15 was used as the insulating substrate. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 4 A polyimide film “Apical NPI thickness 25 ⁇ m” manufactured by Kaneka Corporation was immersed in 100 ml of a 5% tetrahydrofuran solution of 2-phenylimidazole for 5 minutes at room temperature, and then the immersed part was submerged in 1 L of tetrahydrofuran for 5 minutes, followed by drying at room temperature. It was. A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 1 except that this polyimide film was used as an insulating substrate. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Examples 5 and 6 As in Comparative Example 2, except that the copper paste used was 2-phenylimidazole in Comparative Example 5, benzotriazole derivative “JF-832” manufactured by Johoku Chemical Co., Ltd. in Comparative Example 6, and 1% by weight of the non-volatile content of the copper paste. A conductive coating film was obtained in the same manner except that it was added. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Examples 7 and 8 Similar to Comparative Example 3, except that the hydrazide compound “CDA-6” manufactured by Adeka Co. was used as the copper paste used in Comparative Example 7, 1% by weight of the non-volatile content of the copper paste, and in Comparative Example 8, 3% of the non-volatile content of the copper paste.
  • a conductive coating film was obtained in the same manner except that wt% was added. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Examples 9 and 10 As in Comparative Example 3, except that 1% by weight of the non-volatile content of the copper paste was added to the used copper paste as a benzotriazole derivative “BT-3700” manufactured by Johoku Chemical Co., Ltd. A conductive coating film was obtained in the same manner except that the treatment conditions were changed. Table 4 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 11 An electroless copper plating solution “OPC Copper T” manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. was applied to the polyimide film with a copper powder-containing coating film before the superheated steam treatment having a surface resistance of 10 6 ⁇ / ⁇ or more obtained during the process of Example 1. ”Was performed at 60 ° C. for 10 minutes to impart conductivity. The surface resistance at this time was 0.2 ⁇ / ⁇ . Furthermore, electrolytic copper plating was performed to evaluate adhesion and heat resistance. The evaluation results are shown in Table 4.
  • Examples 15-18 The conditions shown in Table 5 for the polyimide film with a copper powder-containing coating film before the superheated steam treatment obtained in the middle of the process of Example 1 in a firing furnace in a mixed gas atmosphere of hydrogen 0.1 L / min and nitrogen 1 L / min was heated to form a conductive coating film.
  • Table 5 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Examples 19 and 20 The conditions shown in Table 5 for the polyimide film with a copper powder-containing coating film before the superheated steam treatment obtained in the middle of the process of Example 11 in a firing furnace in a mixed gas atmosphere of hydrogen 0.1 L / min and nitrogen 1 L / min Was heated to form a conductive coating film.
  • Table 5 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 12 The conditions shown in Table 5 for the polyimide film with a copper powder-containing coating film before the superheated steam treatment obtained in the middle of the process of Comparative Example 2 in a firing furnace in a mixed gas atmosphere of hydrogen 0.1 L / min and nitrogen 1 L / min Was heated to form a conductive coating film. Table 5 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 13 The conditions shown in Table 5 in the firing furnace of the mixed gas atmosphere of the hydrogen powder 0.1L / min and the nitrogen 1L / min of the polyimide film with the copper powder-containing coating film before the superheated steam treatment obtained during the process of Comparative Example 3 was heated to form a conductive coating film. Table 5 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Example 21 The conductive polyimide film obtained in Example 1 was plated with an electroless copper plating solution “ATS Adcopper IW” manufactured by Okuno Pharmaceutical Co., Ltd. for 5 minutes at 40 ° C. to improve conductivity.
  • the surface resistance decreased from 0.055 ⁇ / ⁇ to 0.0028 ⁇ / ⁇ by plating for 5 minutes, and the conductivity was improved.
  • a tape peeling test was performed in which cellophane tape was bonded to the plated surface and peeled off rapidly, no peeling occurred.
  • Comparative Example 14 On the polyimide film with copper powder-containing coating film before superheated steam treatment obtained in the process of Example 1, plating is performed at 40 ° C. for 5 minutes with an electroless copper plating solution “ATS Ad Copper IW” manufactured by Okuno Pharmaceutical Industries, Ltd. Conductivity was developed. Surface resistance decreased from 10 6 ⁇ / ⁇ or more to 0.81 ⁇ / ⁇ after 5 minutes of plating, and the conductivity was improved. However, a tape peeling test was performed in which cellophane tape was applied to the plated surface and peeled off rapidly. , Peeling occurred on the entire surface.
  • Example 22 An epoxy glass cloth prepreg “EGL-7” having a thickness of 200 ⁇ m manufactured by Nitto Shinko Co., Ltd. was used as an insulating substrate, and an epoxy glass cloth which was heated and cured at 200 ° C. for 1 hour with a fluororesin film as a release film.
  • a solution used for the polyimide film “AC-1” with a resin layer was applied to an insulating substrate with a wire bar so that the thickness after drying was 0.5 ⁇ m, and was dried and cured at 200 ° C. for 5 minutes.
  • the copper paste similar to Example 1 was apply
  • Example 2 Further, a superheated steam treatment was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a conductive coating film. In the same manner as in Example 1, the conductive coating film was evaluated. The surface resistance was 0.068 ⁇ / ⁇ , the initial value of the adhesion test 1 was 11.1 N / cm, and after the heat resistance test was 10.1 N / cm.
  • Examples 23-25 A composition having the following blending ratio was placed in a sand mill and dispersed at 800 rpm for 1 hour. As media, zirconia beads having a radius of 0.2 mm were used. The obtained copper paste was applied on the resin layer of the polyimide film with a resin layer (AC-16) by an applicator so that the thickness after drying was as shown in Table 6, and applied at 100 ° C. The coating film containing copper powder was obtained by drying with hot air for 10 minutes.
  • the superheated steam treatment of the obtained copper powder-containing coating film was performed at 330 ° C. for 2 minutes.
  • a steam heating apparatus (“DHF Super-Hi10” manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd.) was used as a superheated steam generator, and 10 kg / hour of superheated steam was supplied to the heat treatment furnace.
  • Table 6 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Examples 26-28 A composition having the following blending ratio was placed in a sand mill and dispersed at 800 rpm for 1 hour. As media, zirconia beads having a radius of 0.2 mm were used. The obtained copper paste was applied onto the resin layer of the polyimide film with a resin layer (AC-16, 3) with an applicator so that the thickness after drying was as shown in Table 6, respectively. Drying with hot air at 10 ° C. for 10 minutes gave a coating film containing copper powder.
  • a resin layer AC-16, 3
  • the superheated steam treatment of the obtained copper powder-containing coating film was performed at 330 ° C. for 2 minutes.
  • a steam heating apparatus (“DHF Super-Hi10” manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd.) was used as a superheated steam generator, and 10 kg / hour of superheated steam was supplied to the heat treatment furnace.
  • Table 6 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Examples 29, 30 The conditions shown in Table 6 for the polyimide film with a copper powder-containing coating film before superheated steam treatment obtained in the middle of the process of Example 27 in a firing furnace in a mixed gas atmosphere of hydrogen 0.1 L / min and nitrogen 1 L / min was heated to form a conductive coating film. Table 6 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Example 31 A composition having the following blending ratio was kneaded with a mixer and then dispersed using a three-roll “M-50” manufactured by Exact Technologies. The obtained copper paste was applied on the resin layer of the polyimide film with a resin layer (AC-16) by an applicator so that the thickness after drying was 20 ⁇ m, and dried with hot air at 100 ° C. for 15 minutes. A coating film containing copper powder was obtained.
  • Polyester 1-1 solution 8.8 parts (35% by weight ethyl carbitol acetate solution) Copper powder 1 (average particle size 0.15 ⁇ m) 37 parts Copper powder 2 (average particle size 1.8 ⁇ m) 30 parts Copper powder 3 (average particle size 5 ⁇ m) 30 parts Ethyl carbitol acetate 2.7 parts
  • the superheated steam treatment of the obtained copper powder-containing coating film was performed at 340 ° C. for 2 minutes.
  • a steam heating apparatus (“DHF Super-Hi10” manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd.) was used as a superheated steam generator, and 10 kg / hour of superheated steam was supplied to the heat treatment furnace.
  • Table 7 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Examples 32-42 As in Example 31, except that in Examples 32 to 35 and 39 to 42, the polyesters listed in Table 7 were used as the binder resin, and Examples 38 and 41 were the copper powder in the total nonvolatile content in the copper paste.
  • a conductive coating film was obtained in the same manner except that the composition was changed to the composition described in Table 7 so that the ratio was 99% by weight. Table 7 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Example 15 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 31 except that a polyimide film “Apical NPI thickness 25 ⁇ m” manufactured by Kaneka Co., Ltd., which was not resin-coated, was used as the insulating substrate. Table 8 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Examples 16 and 17 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 31 except that AC-14 was used as the insulating substrate, and polyester 1-3 was used as the binder resin in Comparative Example 17. Table 8 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Comparative Examples 18 and 19 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 31 except that AC-15 was used as the insulating substrate and that polyester 2-1 was used as the binder resin in comparative example 19. Table 8 shows the evaluation results of the obtained conductive coating film.
  • Example 43 An epoxy glass cloth prepreg “EGL-7” having a thickness of 200 ⁇ m manufactured by Nitto Shinko Co., Ltd. was used as an insulating substrate, and an epoxy glass cloth which was heated and cured at 200 ° C. for 1 hour with a fluororesin film as a release film.
  • a solution used for the polyimide film “AC-16” with a resin layer was applied to an insulating substrate with a wire bar so that the thickness after drying was 0.5 ⁇ m, and was dried and cured at 200 ° C. for 5 minutes.
  • the copper paste similar to Example 31 was apply
  • Example 31 Further, a superheated steam treatment was performed in the same manner as in Example 31 to obtain a conductive coating film.
  • the volume resistivity of the obtained conductive coating film was 6.8 ⁇ ⁇ cm, and the result of the adhesion test 2 was “A” both before and after the superheated steam treatment.
  • Comparative Example 20 A conductive coating film was obtained in the same manner as in Example 43, except that an epoxy glass cloth prepreg “EGL-7” manufactured by Nitto Shinko Co., Ltd. having a thickness of 200 ⁇ m and not coated with a resin was used as the insulating substrate.
  • the volume resistivity of the obtained conductive coating film was 6.8 ⁇ ⁇ cm, and the result of the adhesion test 2 was “C” both before and after the superheated steam treatment.
  • the conductive coating film obtained by the present invention has a structure laminated on an insulating substrate through a resin layer containing a heterocyclic compound and / or a hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring, and in a non-oxidizing atmosphere.
  • a resin layer containing a heterocyclic compound and / or a hydrazide compound containing nitrogen in the heterocyclic ring By performing the heat treatment at, not only the conductivity is excellent, but also the adhesion with the insulating substrate is improved.
  • These conductive coating films are used for metal / resin laminates, metal thin film forming materials such as electromagnetic shielding metal thin films, metal wiring materials, conductive materials and the like.

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Abstract

本発明の目的は、銅ペーストを用いて絶縁基板上に設けた、導電性が優れるだけでなく、絶縁基板との密着性も向上した導電性塗膜を提供することである。本発明の導電性塗膜は、絶縁基板上に複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層を設け、該樹脂層上に銅ペーストを用いて、銅粉末含有塗膜を形成した後、非酸化性ガス雰囲気中で加熱処理を施すによって製造される。

Description

導電性塗膜の製造方法及び導電性塗膜
 本発明は絶縁基板との接着性や導電性に優れた導電性塗膜の製造方法及びこの製造方法による導電性塗膜に関するものである。
 導電回路は近年、急速に高密度化が進んでいる。従来、導電回路の形成に用いられてきた、絶縁基板に張り合わせた銅箔をエッチングしてパターニングするサブトラクティブ法は、工程が長く複雑で、多量の廃棄物を生じる。そこで、サブトラクティブ法に代わって、導電回路の形成に導電粒子を含む導電性ペーストを用いる印刷法や塗布法が注目されている。
 導電粒子として用いられる金属は導電性や経時安定性から銀が汎用的に用いられている。しかし、銀は高価であるだけでなく、資源量が少ないことや、高温高湿度下での回路間に発生するイオンマイグレーションの問題がある。銀に代わって導電粒子に用いられる金属としては銅が挙げられる。しかし、銅粉末は粒子表面に酸化層を形成し易く、酸化層のため、導電性が悪くなるという欠点がある。また、酸化層の悪影響は粒子が小さくなるほど顕著になる。そこで、銅粉末の酸化層を還元するために、水素等の還元性雰囲気下での300℃を超える温度での還元処理や、より高温での焼結処理が必要となる。焼結処理により、導電性はバルク銅に近くなるが、使用できる絶縁基板がセラミックスやガラス等の耐熱性の高い材料に限定される。
 高分子化合物をバインダー樹脂とする導電ペーストはポリマータイプ導電ペーストとして知られている。ポリマータイプ導電ペーストはバインダー樹脂によって、導電粒子の固着と基材との接着性を確保できるが、バインダー樹脂が導電粒子間の接触を阻害するため、導電性を悪化させる。しかし、導電ペーストのバインダー樹脂比率を減少させると、通常、基材との密着性の低下や銅粉末含有層の凝集力の低下等が起こる。
 また、銅粉末を導電粒子とする銅ペーストでは銅粒子表面の酸化の進行により、導電性の悪化が起こりやすいだけでなく、酸化層を還元するにしても、100℃を超える高温での処理では、銅粒子表面の酸化層付近のバインダー樹脂の分解や、酸化に起因する体積変化による応力の発生等によって密着性の低下が起こりやすい。つまり、銅ペーストでは酸化の進行に起因する問題は、導電性の悪化以外に密着性の低下ということもある。
 従来技術においても、ポリマータイプ導電ペーストから得られた塗膜の導電性を向上させるための提案がなされている。例えば特許文献1では粒径100nm以下の金属微粒子を用いることにより、バルク金属の融点よりもはるかに低い温度で焼結でき、導電性の優れた金属薄膜が得られることが開示されている。また、特許文献2には金属粉ペーストを用いて形成した塗膜を過熱水蒸気処理することが開示されている。特許文献3にはスルフォン酸塩基含有ポリマーをバインダーとする金属微粒子分散体が開示されている。特許文献4には過熱水蒸気処理後にめっきを施すことにより金属薄膜が得られることが開示されている。
 しかしながら、銅粉末を含有する導電ペーストから得られた塗膜の導電性と接着性はさらなる向上が望まれており、まだ不十分である。銅粉末の焼結による導電化では、焼結が進む程、収縮応力が増大し密着性は低下しがちであり、また、導電性塗膜の厚みが大きくなる程、収縮応力は大きくなり密着性は低下する。さらに、過熱水蒸気処理では処理温度が高くなるほど、導電性の発現が良好となるが、絶縁基板との接着性が低下するという傾向がある。また、スルフォン酸塩基含有ポリマーをバインダーとする金属微粒子分散体は良好な分散が得られるが、スルフォン酸塩基の金属微粒子への吸着力が強く、多量に含有すると金属微粒子の焼結を低下させる傾向がある。
 樹脂製の絶縁基板と導電層を接着する技術として、特許文献5では、複素環中に窒素を含む有機化合物で銅箔を処理することによる基板樹脂との接着性の向上が開示されている。特許文献6ではチオール基を有する複素環化合物で銅箔を処理することによる樹脂フィルムとの接着性の向上が開示されている。特許文献7では芳香族ジアシルヒドラジドにより処理された銅箔は接着耐久性が向上することが開示されている。さらに特許文献8ではポリイミド樹脂層にプラズマ処理を施した後、プラズマ処理面をアミノ化合物で処理することで金属との接着性が向上することが開示されている。
 しかしながら、複素環化合物やヒドラジド化合物による銅表面の処理では加熱による焼結効果が乏しくなり導電性の発現が悪化したり、あるいは、処理層の洗浄により特性が変わる等の問題がある。また、銅粉末を含有する導電ペーストから得られる塗膜の場合には銅箔のように導電層に事前に処理を施すことができない。
特開平03-034211号公報 国際公開2010/095672号 特開2010-132967号公報 特開2011-60653号公報 特開昭61-266241号公報 特開昭64-53495号公報 特開平08-311658号公報 国際公開2008/018399号
 本発明の課題は、銅粉末を含有するペーストを用いて絶縁基板上に導電性良好であり、しかも密着耐久性の優れた導電性塗膜の製造方法を提供することである。
 本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を進めた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のとおりのものである。
(1)絶縁基板上に、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層を設け、該樹脂層上に銅ペーストを用いて銅粉末含有塗膜を形成した後、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施すことを特徴とする導電性塗膜の製造方法。
(2)前記銅ペーストが銅粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含み、該銅ペーストの全不揮発分中の銅粉末の割合が94重量%以上である(1)に記載の導電性塗膜の製造方法。
(3)前記銅ペーストに含まれるバインダー樹脂がスルフォン酸塩基又はカルボン酸塩基を含むポリマーを含有する(1)または(2)に記載の導電性塗膜の製造方法。
(4)前記加熱処理が200℃以上で行われる(1)~(3)のいずれかに記載の導電性塗膜の製造方法。
(5)前記加熱処理が過熱水蒸気によるものである(1)~(4)のいずれかに記載の導電性塗膜の製造方法。
(6)加熱処理を施した後、さらにめっきを行う(1)~(5)のいずれかに記載の導電性塗膜の製造方法。
(7)(1)~(6)のいずれかに記載の製造方法によって製造される導電性塗膜。
 本発明の導電性塗膜の製造方法は、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層を介して、絶縁基板上に銅粉末とバインダー樹脂を主成分とする銅ペーストを用いて塗膜を形成後、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施す工程を含む。非酸化性雰囲気中で加熱処理を施すことにより、銅粉末表面の酸化物が還元され銅粉末の焼結が起こるだけではなく、銅粉末含有塗膜への上記特定の化合物の吸着が進み銅粉末含有塗膜と絶縁基板との密着性が向上する。そのため、特定の化合物を含有する樹脂層をあらかじめ絶縁基板上に設けることにより、加熱処理を経ることで密着性の増加が得られる。その結果、絶縁基板との密着性及び導電性の優れた導電性塗膜が得られる。
 さらに、本発明によれば、前記導電性塗膜を高温で長期に保存した際、金属粒子の酸化や結晶状態の変化等による、導電性塗膜の界面で発生する応力に起因する密着力の低下も防止できる。
 また、本発明においては、銅ペースト中の銅粉末含有比率を上げることで塗膜の導電性をさらに向上させることもできる。基板上に前記の樹脂層を介して銅粉末含有比率の高い銅ペーストによる塗膜を形成し、加熱処理を施すことにより、絶縁基板との密着性及び導電性の優れた導電性塗膜が得られる。
 本発明で用いる銅ペーストは、銅粉末とバインダー樹脂とを主成分として溶剤中に分散させたものである。
 銅粉末は、銅を主成分とする金属粒子、または銅の割合が80重量%以上の銅合金であり、該銅粉末の表面が銀で被覆されたものであってもよい。該銅粉末への銀の被覆は完全に被覆しても、一部の銅を露出させて被覆したものでもよい。また、銅粉末はその粒子表面に導電性を損なわない程度の酸化被膜を有していてもよい。銅粉末の形状は、略球状、樹枝状、フレーク状等のいずれでも使用できる。銅粉末または銅合金粉末としては、湿式銅粉、電解銅粉、アトマイズ銅粉、気相還元銅粉等を用いることができる。
 本発明で用いる銅粉末は平均粒径が0.01~20μmであることが好ましい。銅粉末の平均粒径が20μmより大きいと、絶縁性基板に微細な配線パターンを形成することが困難になる。また、平均粒径が0.01μmより小さい場合には加熱処理時の微粒子間融着による歪の発生が大きくなり、絶縁基板との密着性が低下する。銅粉末の平均粒径は0.02μm~15μmの範囲がより好ましく、更に好ましくは0.04~4μm、更により好ましくは0.05~2μmである。平均粒径の測定は、透過電子顕微鏡、電界放射型透過電子顕微鏡、電界放射型走査電子顕微鏡のいずれかにより粒子100個の粒子径を測定して平均値をもとめる方法による。本発明で用いる銅粉末は平均粒径が0.01~20μmであれば、異なる粒径の二種以上の銅粉末を混合して使用してもかまわない。特にスクリーン印刷用銅ペーストではこの用途に特有な流動特性の付与から0.05~0.5μmの微細粉と1~10μmのミクロンサイズ粉との混合が望ましい。
 本発明で用いる銅ペーストに使用される溶剤は、バインダー樹脂を溶解するものから選ばれる。有機化合物であっても水であってもよい。溶媒は、銅ペースト中で銅粉末を分散させる役割に加えて、分散体の粘度を調整する役割がある。有機溶媒の例として、アルコール、エーテル、ケトン、エステル、芳香族炭化水素、アミド等が挙げられる。
 本発明で用いる銅ペーストに使用されるバインダー樹脂としては、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドあるいはアクリル等の樹脂が挙げられる。樹脂は主鎖にエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、イミド結合等を有するものが、銅粉末の安定性から、好ましい。
 本発明で用いる銅ペーストの各成分の割合は銅粉末を100重量部に対し、溶剤5~400重量部、バインダー樹脂0.5~20重量部の範囲が好ましい。銅ペースト中のバインダー樹脂量が銅粉末を100重量部に対し0.5重量部未満の場合、絶縁基板との密着性の低下が顕著になり、好ましくない。一方、20重量部を超えると銅粉末間の接触機会の減少により、導電性を確保できない。バインダー樹脂はより好ましくは1~6重量部であり、さらに好ましくは2~5重量部である。
 また、本発明で用いる銅ペーストでは、全不揮発分中の銅粉末の割合(銅粉末含有比率)が94重量%以上であることが好ましく、より好ましくは96重量%以上である。ここで、不揮発分とは、銅ペーストのうち揮発性の溶剤以外の成分であり、銅粉末、バインダー樹脂、フィラー、硬化剤、分散剤等である。全不揮発分中の銅粉末の割合を多くすることで、導電性を高めることができる。全不揮発分中の銅粉末の割合が94重量%未満では、導電性の向上効果が乏しい。全不揮発分中の銅粉末の割合の上限は使用するバインダー樹脂により異なるが99重量%が好ましく、より好ましくは98重量%である。
 全不揮発分中の銅粉末の割合を多くしたときには、少量のバインダー樹脂でバインダー樹脂に必要な機能を出させるため、バインダー樹脂は分子量が高い程好ましい。バインダー樹脂の種類により望ましい分子量は異なるが、ポリエステル、ポリウレタンあるいはポリカーボネートでは数平均分子量は1万以上、望ましくは2万以上である。バインダー樹脂の分子量の上限は、分散体の粘度等から50万程度である。
 銅粉末は銅ペースト中で、良好な分散状態を保持することが、良好な導電性を発現するために必要である。少量のバインダー樹脂でバインダー樹脂に必要な機能を出させるためには、バインダー樹脂としては、スルフォン酸塩基やカルボン酸塩基等の金属への吸着能力のある官能基を含有するポリマーを含有することが望ましい。
 スルフォン酸塩基を含有することはバインダー樹脂中の硫黄含有量で表し、バインダー樹脂中の硫黄含有量が0.05~3重量%であることが好ましく、より好ましくは0.1~1重量%である。カルボン酸塩基は元のカルボン酸基として、バインダー樹脂1トン当たり30~500モル含まれていることが好ましく、より好ましくは50~200モルである。
 本発明で用いる銅ペーストには、必要に応じ、硬化剤を配合しても良い。本発明に使用できる硬化剤としてはフェノール樹脂、アミノ樹脂、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂、オキセタン化合物、マレイミド化合物等が挙げられる。硬化剤の使用量はバインダー樹脂の1~50重量%の範囲が好ましく、1~20重量%の範囲がより好ましい。
 本発明で用いる銅ペーストは、分散剤を配合してもかまわない。分散剤としてはステアリン酸、オレイン酸、ミリスチン酸等の高級脂肪酸、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩、燐酸エステル、スルフォン酸エステル等が挙げられる。分散剤の使用量はバインダー樹脂の0.1~10重量%の範囲が好ましい。
 次に、銅ペーストの製造方法について述べる。
 銅ペーストを得る方法としては、粉末を液体に分散する一般的な方法を用いることができる。例えば、銅粉末とバインダー樹脂溶液、必要により追加の溶媒からなる混合物を混合した後、超音波法、ミキサー法、3本ロール法、ボールミル法等で分散を施せばよい。これらの分散手段のうち、複数を組み合わせて分散を行うことも可能である。これらの分散処理は室温で行ってもよく、分散体の粘度を下げるために、加熱して行ってもよい。
 本発明で用いる絶縁基板としては、加熱処理の温度に耐えるものを用いる。例えば、ポリイミド系樹脂シートあるいはフィルム、セラミックス、ガラスあるいはガラスエポキシ積層板等が挙げられ、ポリイミド系樹脂シートあるいはフィルムが望ましい。
 ポリイミド系樹脂としてはポリイミド前駆体樹脂、溶剤可溶ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が挙げられる。ポリイミド系樹脂は通常の方法で重合することができる。例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを溶液中、低温で反応させポリイミド前駆体溶液を得る方法、テトラカルボン酸二無水物とジアミンを溶液中で反応させ溶剤可溶性のポリイミド溶液を得る方法、原料としてイソシアネートを用いる方法、原料として酸クロリドを用いる方法などがある。
 絶縁基板としてのポリイミドフィルムやシートは、ポリイミド前駆体樹脂の場合には前駆体樹脂溶液を湿式製膜後、より高温でのイミド化反応を行う一般的な方法で得られる。溶剤可溶ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂では溶液中で既にイミド化しているため、湿式製膜でシート化あるいはフィルム化ができる。
 絶縁基板はコロナ放電処理、プラズマ処理、アルカリ処理等の表面処理を行ったものでもよい。
 本発明では絶縁基板上に、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層を設け、該樹脂層上に銅ペーストを用いて銅粉末含有塗膜を形成する。樹脂層に用いられる樹脂としては絶縁基板との接着性が優れたものから選ばれ、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエ-テル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドあるいはアクリル等が挙げられる。樹脂は主鎖にエステル結合、イミド結合、アミド結合等を有するものが、樹脂層の耐熱性、絶縁基板との接着性から望ましい。樹脂層には硬化剤を含有することも樹脂層の耐熱性、絶縁基板との接着性から望ましい。硬化剤としてはフェノール樹脂、アミノ樹脂、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂、オキセタン化合物、マレイミド化合物等が挙げられる。硬化剤の使用量は樹脂重量の1~50重量%の範囲が好ましい。
 本発明では絶縁基板上に設けられる樹脂層には、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する。複素環中に窒素を含む複素環化合物やヒドラジド化合物は、銅箔や銅粉の防錆剤として用いられことがあるが、本発明においては、これらの化合物は加熱処理により、銅粉末含有塗膜と強固な密着性を発揮する。窒素を含む複素環化合物やヒドラジド化合物は銅に対する親和性が高く銅表面に強く吸着する。絶縁基板との接着性に優れる樹脂層中に存在する、窒素を含む複素環化合物やヒドラジド化合物を銅表面に吸着させるにはエネルギーを与えることが必要で、加熱処理が最も汎用的に用いられる。
 複素環中に窒素を含む複素環化合物としては、例えば、ピリジン、オキサゾール、イソキノリン、インドール、チアゾール、イミダゾール、ベンゾイミダゾール、ビピリジル、ピラゾール、ベンゾチアゾール、ピリミジン、プリン、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾグアナミン等、あるいはこれらの構造異性体も挙げられる。これらはアルキル基、フェニル基、フェノール基、カルボキシル基、アミノ基、水酸基、チオール基、芳香環などの置換基を有してもよい。また、これらは芳香環や複素環と縮合してもよい。これらの中で、イミダゾール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物が望ましい。
 ヒドラジド化合物はヒドラジンあるいはその誘導体とカルボン酸が縮合した構造を有する化合物であり、例えば、サリチル酸ヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、サリチル酸ヒドラジドとドデカンジカルボン酸の縮合物等が挙げられる。
 本発明で絶縁基板上に設けられる樹脂層は、樹脂100重量部に対し複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を1~30重量部の範囲で含むことが好ましい。樹脂100重量部に対し複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物が1重量部未満の場合、銅粉末含有層との密着性の向上が見られず、樹脂100重量部に対し複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物が30重量部を超える場合は樹脂層の物性の低下が見られることがある。
 絶縁基板上に樹脂層を形成するには、樹脂をフィルムやシートに塗布あるいは印刷する場合に用いられる一般的な方法を用いることができる。例えばスクリーン印刷法、ディップコーティング法、スプレー塗布法、スピンコーティング法、ロールコート法、ダイコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法等が挙げられる。印刷あるいは塗布により形成された塗膜から加熱あるいは減圧等により溶剤を蒸発させることにより、樹脂層を形成することができる。樹脂層は、絶縁基板上に全面に設けられたものでも、部分的に設けられたものでもよく、少なくとも導電性塗膜を形成する部分に設けられていればよい。
 本発明で形成される、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層は厚みが5μm以下、特に2μm以下が望ましい。また、該樹脂層の厚みの下限は0.01μmである。樹脂層の厚みが5μmを超えると、加熱処理で起こる銅粉末の焼結歪等により、密着性が低下することがあり、厚みが0.01μm未満では加熱処理によるバインダー樹脂の分解などにより密着性の低下が大きくなる。
 本発明において銅ペーストを用いて、絶縁基板上に樹脂層を介して導電性塗膜を形成する方法を説明する。なお、導電性塗膜は絶縁基板上に全面に設けられたものでも、導電回路等のパターン物でもかまわない。また、導電性塗膜は絶縁基板の片面に設けても、両面に設けてもかまわない。
 液状の銅ペーストを用いて、絶縁基板上に樹脂層を介して銅粉末含有塗膜を形成するには、銅ペーストをフィルムやシートに塗布あるいは印刷する場合に用いられる一般的な方法を用いることができる。例えばスクリーン印刷法、ディップコーティング法、スプレー塗布法、スピンコーティング法、ロールコート法、ダイコート法、インクジェット法、凸版印刷法、凹版印刷法等が挙げられる。印刷あるいは塗布により形成された塗膜から加熱あるいは減圧等により溶剤を蒸発させることにより、銅粉末含有塗膜を形成することができる。一般的に、銅ペーストの場合、この段階での銅粉末含有塗膜は1Ω・cm以上の比抵抗で、導電回路として必要な導電性は得られていない。
 銅粉末含有塗膜の厚みは、主に求める導電性から決められるが、銅ペーストに含まれていた溶剤を蒸発させた乾燥後の厚みが0.05μm~100μmであることが好ましい。銅粉末含有塗膜の厚みが0.05μm未満であると、非酸化性雰囲気下での加熱処理を施しても十分な導電性が得られない可能性があり、100μmを超えると塗膜中に溶剤が残留する可能性があり、残留した溶剤は過熱水蒸気処理中に突沸する可能性があり、その場合塗膜表面に欠陥ができることがある。銅粉末含有塗膜の厚みは、より好ましくは0.1μm~50μmである。
 絶縁基板として用いるポリイミド系樹脂を用いる場合、ポリイミド前駆体溶液の一時乾燥品、あるいはポリイミド溶液やポリアミドイミド溶液の一次乾燥品に樹脂層を形成した後、乾燥を完結させてもよい。また、乾燥を完結させる前に銅ペーストを塗布した後に乾燥を完結してもよい。ポリイミド系前駆体溶液やポリイミド系溶液から10~30重量%の溶剤を残留させた状態の一次乾燥品上に、樹脂層と銅ペーストを塗布し乾燥を完結することにより、ポリイミド系樹脂と樹脂層との接着および樹脂層と銅粉末含有塗膜との接着が強固になる。ポリイミド系前駆体溶液やポリイミド系溶液の溶剤は一般的にアミド系溶剤が使われる。アミド系溶剤は乾燥性が悪いため乾燥温度を150℃以上に上げることが必要になる。その際、銅粉末では酸化が起こるため、窒素等の不活性ガスあるいは過熱水蒸気のような無酸素状態での加熱が望ましい。
 本発明では加熱処理により、樹脂層中に存在する窒素を含む複素環化合物やヒドラジド化合物が銅粒子表面に吸着することにより絶縁基板と導電層の密着力が樹脂層を介して向上する。前記化合物が銅ペースト中に含まれている場合には、加熱処理による銅粒子の焼結を阻害し、導電性の低下と導電層の塗膜強度の低下を引き起こすが、本発明では前記化合物が樹脂層中に存在することにより、高い導電性を示す導電層を絶縁基板に密着させることができる。最適な加熱処理条件は多くの要因により変動し、要因としては例えば、用いる加熱方式、樹脂に関してはガラス転移温度、分子量、結晶化度、架橋度等、複素環化合物やヒドラジド化合物に関しては融点、分子量、樹脂との相容性等が挙げられる。
 なお、本発明の製造方法において必須要件である「加熱処理」とは、銅粉末表面の酸化物が還元され銅粉末の焼結を起こし、銅粉末含有塗膜と絶縁基板との密着性が向上するために行われるものである。従って、このような効果が得られない、単なる加熱処理(例えば乾燥処理など)は含まれない。
 加熱処理は、銅は高温では容易に酸化するため、還元雰囲気状態あるいは無酸素状態等の非酸化性雰囲気での加熱でなければならない。本発明で用いる加熱処理は水素やギ酸を含む還元雰囲気下での加熱処理や過熱水蒸気処理が挙げられる。特に過熱水蒸気処理が加熱効率、安全性、経済性さらに得られる導電性等から望ましい。過熱水蒸気処理とは熱処理する熱源として、空気よりも熱容量、比熱が大きい過熱水蒸気を用いるもので、過熱水蒸気とは飽和水蒸気を更に加熱して温度を上げた水蒸気である。
 加熱処理条件は、導電性の目標や銅粉末特性やバインダー樹脂により最適範囲は異なる。また、樹脂層中の複素環中に窒素を含む複素環化合物やヒドラジド化合物の種類と量によっても加熱処理により密着性が発現する温度も異なる。加熱処理の温度は200℃以上、好ましくは250℃以上、より好ましくは300℃以上が望ましい。また、加熱処理の温度は樹脂層に用いる樹脂のガラス転移点や複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物の融点や昇華点以上であることが好ましい。加熱処理の上限温度は用いる材料により異なる。加熱処理時間は10秒~10分、好ましくは20秒~5分である。過熱水蒸気処理は加熱効率がよく、銅粉末表面の酸化物の還元にかかる処理時間を短くでき、高温での処理による密着性の低下を抑えることができるため特に好ましい。
 本発明の導電性塗膜は、前記加熱処理後に、導電性の向上のために、また、さらに耐食性、耐摩耗性、はんだ付け性等の向上、硬度の調整等のためにめっきを行っても良い。めっきは既知の方法で行えばよく、電気めっき、無電解めっき、置換めっきが挙げられ、めっき金属としては銅、ニッケル、金、銀、パラジウム、錫あるいはこれらの金属を主体とした合金等が挙げられる。めっきはアルカリ性や酸性下、あるいは高温で行われることがあるが、本発明の導電性塗膜は絶縁基板との接着性が優れるため、めっきによる損傷が少ないかあるいは認められない。
 本発明をさらに詳細に説明するために以下に実施例を挙げるが、本発明は実施例になんら限定されるものではない。なお、実施例に記載された測定や使用材料は以下の方法によって測定、あるいは製造したものである。
 抵抗:三菱化学社製低抵抗率計ロレスターGPとASPプローブを用いて電気抵抗値を測定した。測定した電気抵抗値は表面抵抗であり、体積固有抵抗は表面抵抗と測定試料の導電層(銅粉末含有層)の厚みとの積とした。
 密着性試験1:
 (初期評価)導電性塗膜に10μmの硫酸銅電気銅めっきを施し、一日後、めっき層の180度剥離強度を測定温度20℃、引っ張り速度100mm/分の条件で測定した。なお、めっきの前処理は、奥野製薬工業社製「DP-320クリーン」を用いて行った。
 (耐熱性評価)上記初期評価で密着性を評価する場合と同様にめっきをした導電性塗膜を150℃に1週間放置する耐熱試験後の密着性を測定した。
 密着性試験2:導電性塗膜にセロハンテープを張り合わせて、急速に剥離した。
  A:導電性塗膜で剥離が起こらない。
  B:剥離が認められるが、剥離はセロハンテープ張り合わせ部の20%未満。
  C:剥離が認められ、剥離はセロハンテープ張り合わせ部の20%以上。
 用いた銅粉末:
・銅粉末1:水中にて、硫酸銅(II)水溶液を水酸化ナトリウムによりpH12.5に調整し無水ブドウ糖で亜酸化銅に還元後、さらに水和ヒドラジンにより銅粉末まで還元した。透過型電子顕微鏡により観察したところ、平均粒径0.15μmの球状の粒子である。
・銅粉末2:亜酸化銅を酒石酸を含有する水に懸濁させ、水和ヒドラジンにより銅粉末まで還元した。透過型電子顕微鏡により観察したところ、平均粒径1.8μmの球状の粒子である。
・銅粉末3:アトマイズ銅粉に銀めっきを銀量で10重量%の割合で施した平均粒径5μmの粒子である。
 樹脂層付きポリイミドフィルム:
・AC-1~8、16:ポリアミドイミド(東洋紡社製HR-11NN)溶液に硬化剤として三菱化学社製フェノールノボラック型エポキシ樹脂「152」、硬化触媒としてトリフェニルフォスフィン(TPP)、希釈溶剤としてポリアミドイミド溶液の2倍量のテトラヒドロフラン、さらに添加剤として2-フェニルイミダゾール、1,2,3-ベンゾトリアゾール、城北化学社製ベンゾトリアゾール誘導体「JF-832」、城北化学社製ベンゾトリアゾール誘導体「TT-LYK」、アデカ社製ヒドラジド系化合物「CDA-6」、イソフタル酸ジヒドラジドを表1に記載の配合比で加えた。この組成物をカネカ社製ポリイミドフィルム「アピカルNPI厚み25μm」に乾燥後の厚みで0.5μmになるように塗布し、200℃で5分間乾燥・熱処理をした。
・AC-9~13、17、18:共重合ポリエステル樹脂(東洋紡社製RV-290)のメチルエチルケトン/トルエン(1/1重量比)溶液と熱硬化性フェノール樹脂(群栄化学社製レヂトップPL-2407、反応触媒としてp-トルエンスルフォン酸(p-TS)からなる組成物に添加剤として、2-フェニルイミダゾール、城北化学社製ベンゾトリアゾール誘導体「BT-3700」および「TT-LYK」、アデカ社製ヒドラジド系化合物「CDA-10」を表1に記載の配合比で加えた。この組成物をカネカ社製ポリイミドフィルム「アピカルNPI厚み25μm」に乾燥後の厚みで0.5μmになるように塗布し、200℃で5分間乾燥・熱処理をした。
・AC-14:AC-1と同様にただし、添加剤を添加することなく樹脂層付きポリイミドフィルムを得た。
・AC-15:AC-9と同様にただし、添加剤を添加することなく樹脂層付きポリイミドフィルムを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 バインダー樹脂:
・バイロン270:東洋紡社製共重合ポリエステル
・バイロン290:東洋紡社製共重合ポリエステル
・ポリエステル1-1~2-2:温度計、撹拌機、リービッヒ冷却管を具備した反応容器にテレフタル酸ジメチル140部、5-ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル8.9部、1,3-プロピレングリコール122部、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレート82部及びテトラブトキシチタネート0.1部を仕込み、150~230℃で180分間加熱し、エステル交換を行った後、セバシン酸50.5部を追加しエステル化反応を200~220℃で60分間行った。反応系を30分で270度まで昇温し、系を徐々に減圧し、10分後に0.3mmHgとした。この条件で80分間反応し、ポリエステル樹脂を得た。得られた樹脂の分析結果を表2に示す。同様にして表2に記載したポリエステルを得た。ポリエステル1-2と1-3はポリエステル1-1と同じ組成で分子量が異なる。ポリエステル2-1と2-2はポリエステル1-1と類似組成でスルフォン酸塩基を含まない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 実施例1:
 下記の配合割合の組成物をサンドミルにいれ、800rpmで、1時間分散した。メディアは半径0.2mmのジルコニアビーズを用いた。得られた銅ペーストをアプリケーターにより、樹脂層付きポリイミドフィルム(AC-1)の樹脂層上に、乾燥後の厚みが2μmになるように塗布し、100℃で5分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。
 分散液組成
   共重合ポリエステルの溶液           1.25部
  (トルエン/シクロヘキサノン=1/1(重量比)の40重量%溶液)
   銅粉末1(平均粒径0.15μm)        9.5部
   γ-ブチロラクトン(希釈溶剤)         2.5部
   メチルエチルケトン(希釈溶剤)           5部
  (共重合ポリエステル:東洋紡社製「バイロン270」)
 得られた銅粉末含有塗膜の過熱水蒸気処理を330℃で2分間行った。過熱水蒸気の発生装置として蒸気加熱装置(第一高周波工業社製「DHF Super-Hi10」)を用い、10kg/時間の過熱水蒸気を熱処理炉に供給した。得られた導電性塗膜の評価結果を表3に示す。
 実施例2~8:
 絶縁基板として表3に記載した樹脂層付きポリイミドフィルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表3に示す。
 実施例9~14:
 下記の配合割合の組成物をサンドミルにいれ、800rpmで1時間分散した。メディアは半径0.2mmのジルコニアビーズを用いた。得られた銅ペーストをアプリケーターにより、樹脂層付きポリイミドフィルム(AC-9)の樹脂層上に、乾燥後の厚みが2μmになるように塗布し、100℃で5分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。
 分散液組成
   共重合ポリエステルの溶液           1.75部
  (トルエン/シクロヘキサノン=1/1(重量比)の40重量%溶液)
   銅粉末2(平均粒径1.8μm)         9.3部
   γ-ブチロラクトン(希釈溶剤)         2.5部
   メチルエチルケトン(希釈溶剤)           5部
  (共重合ポリエステル:東洋紡社製「バイロン290」)
 得られた銅粉末含有塗膜の過熱水蒸気処理を300℃で2分間行った。過熱水蒸気の発生装置として蒸気加熱装置(第一高周波工業社製「DHF Super-Hi10」)を用い、10kg/時間の過熱水蒸気を熱処理炉に供給した。得られた導電性塗膜の評価結果を表3に示す。なお、実施例10~14では絶縁基板として表3に記載した樹脂層付きポリイミドフィルムを用い、表3に示すように過熱水蒸気処理条件を変えた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 比較例1:
 絶縁基板として樹脂コートしていないカネカ社製ポリイミドフィルム「アピカルNPI厚み25μm」を用いたこと以外は実施例1と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例2:
 絶縁基板としてAC-14を用いたこと以外は実施例1と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例3:
 絶縁基板としてAC-15を用いたこと以外は実施例9と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例4:
 カネカ社製ポリイミドフィルム「アピカルNPI厚み25μm」を2-フェニルイミダゾールの5%テトラヒドロフラン溶液100mlに室温で5分間浸漬したのち、1Lのテトラヒドロフラン中に上記浸漬部を5分間沈めた後、室温で乾燥させた。このポリイミドフィルムを絶縁基板として用いたこと以外は実施例1と同様に導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例5、6:
 比較例2と同様に、ただし用いた銅ペーストに比較例5では2-フェニルイミダゾールを、比較例6では城北化学社製ベンゾトリアゾール誘導体「JF-832」を、銅ペーストの不揮発分の1重量%添加したこと以外は同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例7、8:
 比較例3と同様に、ただし用いた銅ペーストにアデカ社製ヒドラジド系化合物「CDA-6」を比較例7では銅ペーストの不揮発分の1重量%、比較例8では銅ペーストの不揮発分の3重量%添加したこと以外は同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例9、10:
 比較例3と同様に、ただし用いた銅ペーストに城北化学社製ベンゾトリアゾール誘導体「BT-3700」を銅ペーストの不揮発分の1重量%添加し、比較例10では表4に示すように過熱水蒸気処理条件を変更したこと以外は同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表4に示す。
 比較例11:
 実施例1の工程の途中で得た、表面抵抗が10Ω/□以上の過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムに、奥野製薬工業社製無電解銅めっき液「OPCカッパーT」により60℃で10分間めっきを行い、導電性を付与した。このときの表面抵抗は0.2Ω/□であった。さらに密着性と耐熱性を評価するため電気銅めっきを行った。評価結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 実施例15~18:
 実施例1の工程の途中で得た、過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムを水素0.1L/分および窒素1L/分の混合ガス雰囲気の焼成炉で表5に示した条件で加熱し導電性塗膜を形成した。得られた導電性塗膜の評価結果を表5に示す。
 実施例19、20:
 実施例11の工程の途中で得た、過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムを水素0.1L/分および窒素1L/分の混合ガス雰囲気の焼成炉で表5に示した条件で加熱し導電性塗膜を形成した。得られた導電性塗膜の評価結果を表5に示す。
 比較例12:
 比較例2の工程の途中で得た、過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムを水素0.1L/分および窒素1L/分の混合ガス雰囲気の焼成炉で表5に示した条件で加熱し導電性塗膜を形成した。得られた導電性塗膜の評価結果を表5に示す。
 比較例13:
 比較例3の工程の途中で得た、過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムを水素0.1L/分および窒素1L/分の混合ガス雰囲気の焼成炉で表5に示した条件で加熱し導電性塗膜を形成した。得られた導電性塗膜の評価結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 実施例21:
 実施例1で得た導電化したポリイミドフィルムに、奥野製薬工業社製無電解銅めっき液「ATSアドカッパーIW」により40℃で5分間めっきを行い、導電性を向上させた。
 5分間のめっきにより表面抵抗は0.055Ω/□から0.0028Ω/□に低下し、導電性は向上した。めっき面にセロハンテープを貼り合わせ、急速に剥がすテープ剥離試験を行ったところ、剥離は全く起こらなかった。
 比較例14:
 実施例1の工程の途中で得た、過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムに、奥野製薬工業社製無電解銅めっき液「ATSアドカッパーIW」により40℃で5分間めっきを行い、導電性を発現させた。5分間のめっきにより表面抵抗は10Ω/□以上から0.81Ω/□に低下し、導電性は向上したが、めっき面にセロハンテープを貼り合わせ、急速に剥がすテープ剥離試験を行ったところ、全面に剥離が起こった。
 実施例22:
 絶縁基板として、厚み200μmの日東シンコー社製エポキシガラスクロスプリプレグ「EGL-7」を、離型フィルムとしてフッ素樹脂フィルムと重ね合わせ200℃1時間加熱キュアーしたエポキシガラスクロスを使用した。絶縁基板にワイアーバーにより樹脂層付きポリイミドフィルム「AC-1」で使用した溶液を乾燥後の厚みが0.5μmになるように塗布し、200℃5分間、乾燥硬化させた。実施例1と同様の銅ペーストを乾燥後の厚みが2μmになるように塗布し、100℃で5分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。さらに実施例1と同様に過熱水蒸気処理を行い導電性塗膜を得た。実施例1と同様に、導電性塗膜を評価した。表面抵抗は0.068Ω/□、密着性試験1の初期値は11.1N/cm、耐熱試験後は10.1N/cmであった。
 実施例23~25:
 下記の配合割合の組成物をサンドミルにいれ、800rpmで、1時間分散した。メディアは半径0.2mmのジルコニアビーズを用いた。得られた銅ペーストを、アプリケーターにより樹脂層付きポリイミドフィルム(AC-16)の樹脂層上に、乾燥後の厚みがそれぞれ表6に記載のとおりになるように調整して塗布し、100℃で10分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。
 分散液組成
   共重合ポリエステルの溶液          12.5部
  (トルエン/シクロヘキサノン=1/1(重量比)の40重量%溶液)
   銅粉末1(平均粒径0.15μm)        95部
   γ-ブチロラクトン(希釈溶剤)         25部
   メチルエチルケトン(希釈溶剤)         50部
  (共重合ポリエステル:東洋紡社製「バイロン290」)
 得られた銅粉末含有塗膜の過熱水蒸気処理を330℃で2分間行った。過熱水蒸気の発生装置として蒸気加熱装置(第一高周波工業社製「DHF Super-Hi10」)を用い、10kg/時間の過熱水蒸気を熱処理炉に供給した。得られた導電性塗膜の評価結果を表6に示す。
 実施例26~28:
 下記の配合割合の組成物をサンドミルにいれ、800rpmで、1時間分散した。メディアは半径0.2mmのジルコニアビーズを用いた。得られた銅ペーストを、アプリケーターにより樹脂層付きポリイミドフィルム(AC-16、3)の樹脂層上に、乾燥後の厚みがそれぞれ表6に記載のとおりになるように調整して塗布し、100℃で10分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。
 分散液組成
   共重合ポリエステルの溶液           7.5部
  (トルエン/シクロヘキサノン=1/1(重量比)の40重量%溶液)
   銅粉末1(平均粒径0.15μm)        97部
   γ-ブチロラクトン(希釈溶剤)         25部
   メチルエチルケトン(希釈溶剤)         50部
  (共重合ポリエステル:東洋紡社製「バイロン290」)
 得られた銅粉末含有塗膜の過熱水蒸気処理を330℃で2分間行った。過熱水蒸気の発生装置として蒸気加熱装置(第一高周波工業社製「DHF Super-Hi10」)を用い、10kg/時間の過熱水蒸気を熱処理炉に供給した。得られた導電性塗膜の評価結果を表6に示す。
 実施例29、30:
 実施例27の工程の途中で得た、過熱水蒸気処理前の銅粉末含有塗膜付きポリイミドフィルムを水素0.1L/分および窒素1L/分の混合ガス雰囲気の焼成炉で表6に示した条件で加熱し導電性塗膜を形成した。得られた導電性塗膜の評価結果を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 実施例31:
 下記の配合割合の組成物をミキサーで混練後、エグザクト・テクノロジーズ社製3本ロール「M-50」を用いて分散した。得られた銅ペーストを、アプリケーターにより樹脂層付きポリイミドフィルム(AC-16)の樹脂層上に、乾燥後の厚みが20μmになるように調整して塗布し、100℃で15分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。
 分散液組成
   ポリエステル1-1の溶液               8.8部
   (エチルカルビトールアセテートの35重量%溶液)
   銅粉末1(平均粒径 0.15μm)           37部
   銅粉末2(平均粒径 1.8μm)            30部
   銅粉末3(平均粒径 5μm)              30部
   エチルカルビトールアセテート             2.7部
 得られた銅粉末含有塗膜の過熱水蒸気処理を340℃で2分間行った。過熱水蒸気の発生装置として蒸気加熱装置(第一高周波工業社製「DHF Super-Hi10」)を用い、10kg/時間の過熱水蒸気を熱処理炉に供給した。得られた導電性塗膜の評価結果を表7に示す。
 実施例32~42:
 実施例31と同様に、ただし、実施例32~35および39~42ではバインダー樹脂に表7に記載したポリエステルを用い、実施例38と実施例41は銅ペースト中の全不揮発分中の銅粉末の割合が99重量%となるよう表7に記載した組成に変更したこと以外は同様にして導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 比較例15:
 絶縁基板として樹脂コートしていないカネカ社製ポリイミドフィルム「アピカルNPI厚み25μm」を用いたこと以外は実施例31と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表8に示す。
 比較例16、17:
 絶縁基板としてAC-14を用い、比較例17ではバインダー樹脂としてポリエステル1-3を用いたこと以外は実施例31と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表8に示す。
 比較例18、19:
 絶縁基板としてAC-15を用い、比較例19ではバインダー樹脂としてポリエステル2-1を用いたこと以外は実施例31と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の評価結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 実施例43:
 絶縁基板として、厚み200μmの日東シンコー社製エポキシガラスクロスプリプレグ「EGL-7」を、離型フィルムとしてフッ素樹脂フィルムと重ね合わせ200℃1時間加熱キュアーしたエポキシガラスクロスを使用した。絶縁基板にワイアーバーにより樹脂層付きポリイミドフィルム「AC-16」で使用した溶液を乾燥後の厚みが0.5μmになるように塗布し、200℃5分間、乾燥硬化させた。実施例31と同様の銅ペーストを乾燥後の厚みが20μmになるように塗布し、100℃で15分熱風乾燥して銅粉末含有塗膜を得た。さらに実施例31と同様に過熱水蒸気処理を行い導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の体積固有抵抗は6.8μΩ・cm、密着性試験2の結果は過熱水蒸気処理前後ともに「A」であった。
 比較例20:
 絶縁基板として、樹脂コートしていない厚み200μmの日東シンコー社製エポキシガラスクロスプリプレグ「EGL-7」を用いたこと以外は実施例43と同様にして、導電性塗膜を得た。得られた導電性塗膜の体積固有抵抗は6.8μΩ・cm、密着性試験2の結果は過熱水蒸気処理前後ともに「C」であった。
 本発明で得られる導電性塗膜は、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層を介して絶縁基板に積層された構造を有し、非酸化性雰囲気中での加熱処理を施すことにより、導電性が優れるだけでなく、絶縁基板との密着性も向上する。これらの導電性塗膜は、金属/樹脂積層体、電磁シールド金属薄膜等の金属薄膜形成材料、金属配線材料、導電材料等に用いられる。

Claims (7)

  1.  絶縁基板上に、複素環中に窒素を含む複素環化合物および/またはヒドラジド化合物を含有する樹脂層を設け、該樹脂層上に銅ペーストを用いて銅粉末含有塗膜を形成した後、非酸化性雰囲気中で加熱処理を施すことを特徴とする導電性塗膜の製造方法。
  2.  前記銅ペーストが銅粉末とバインダー樹脂と溶剤とを含み、該銅ペーストの全不揮発分中の銅粉末の割合が94重量%以上である請求項1に記載の導電性塗膜の製造方法。
  3.  前記銅ペーストに含まれるバインダー樹脂がスルフォン酸塩基又はカルボン酸塩基を含むポリマーを含有する請求項1または2に記載の導電性塗膜の製造方法。
  4.  前記加熱処理が200℃以上で行われる請求項1~3のいずれか一項に記載の導電性塗膜の製造方法。
  5.  前記加熱処理が過熱水蒸気によるものである請求項1~4のいずれか一項に記載の導電性塗膜の製造方法。
  6.  加熱処理を施した後、さらにめっきを行う請求項1~5のいずれか一項に記載の導電性塗膜の製造方法。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法によって製造される導電性塗膜。
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