JP4380466B2 - 穿孔された多孔質樹脂基材及び穿孔の内壁面を導電化した多孔質樹脂基材の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1;
(2)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程2;及び
(3)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程3;
を含む穿孔された多孔質樹脂基材の製造方法が提供される。
(1)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1;
(2)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程2;
(3)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程3;
(4)穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程4;及び
(5)該触媒を利用して、穿孔の内壁面に導電性金属を付着させる工程5;
を含む穿孔の内壁面を導電化した多孔質樹脂基材の製造方法が提供される。
本発明では、フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材を使用する。多孔質樹脂基材を構成する樹脂材料としては、フッ素樹脂、フッ素樹脂組成物、フッ素ゴム、フッ素ゴム組成物などが挙げられる。フッ素樹脂組成物としては、2種以上のフッ素樹脂の組成物、フッ素樹脂と他の樹脂との組成物、フッ素樹脂とフッ素ゴムとの樹脂組成物などがある。フッ素ゴム組成物としては、2種以上のフッ素ゴムの組成物、フッ素ゴムと他のゴムとの組成物、フッ素ゴムとフッ素樹脂とのゴム組成物、フッ素ゴムとフッ素樹脂以外の樹脂とのゴム組成物などが挙げられる。
本発明では、フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する。多孔質樹脂基材がシート(フィルム)の場合には、最も広い表面を有する2つの面が第一表面及び第二表面を構成する。
本発明では、アルカリ金属を含有するエッチング液を使用する。アルカリ金属としては、Na(ナトリウム)及びLi(リチウム)が好ましく、Naが特に好ましい。
本発明では、エッチング処理により形成された変質化層(エッチング処理層)を酸化分解して除去するために、酸化力を有する化合物またはその溶液を使用する。酸化力を有する化合物としては、常温で液状の過酸化水素が好ましい。酸化力を有する化合物の溶液としては、例えば、過酸化水素水、次亜塩素酸水溶液、亜塩素酸水溶液を挙げることができる。これらの溶液の濃度は、酸化力を有する化合物の水に対する溶解度にもよるが、通常1〜60重量%、好ましくは5〜50重量%、より好ましくは10〜40重量%程度である。過酸化水素は、不安定な液体であるため、水溶液(過酸化水素水)として使用することが好ましい。
本発明では、下記の工程1〜3:
(1)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1;
(2)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程2;及び
(3)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程3;
により、穿孔された多孔質樹脂基材を製造する。これら各工程1〜3は、それぞれ付加的な工程が配置されていたり、複数の工程で構成されていてもよい。
(a)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面に、マスク層として樹脂層を積層して、3層構成の積層体を形成する工程a(工程1a);
(b)積層体に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程b(工程1b);
(c)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程c(工程2);
(d)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程d(工程3a);及び
(e)多孔質樹脂基材から両面のマスク層を剥離する工程e(工程3b);
により、穿孔が形成された多孔質樹脂基材を製造することができる。
(a)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の多孔質構造内に液体または溶液を含浸させる工程1−a;
(b)含浸させた液体または溶液から固形物を形成する工程1−b;
(c)多孔質構造内に固形物を有する多孔質樹脂基材に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1−c;及び
(d)固形物を融解または溶解させて、多孔質構造内から除去する工程1−d;
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成することができる。積層体を形成してから穿孔する方法では、工程1−aの前に積層体を形成しておく。
本発明では、前記の穿孔が形成された多孔質樹脂基材の製造方法を利用して、該穿孔の内壁面を選択的に導電化した多孔質基材を製造することができる。
(1)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1;
(2)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程2;
(3)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程3;
(4)穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程4;及び
(5)該触媒を利用して、穿孔の内壁面に導電性金属を付着させる工程5;
を含む穿孔の内壁面を導電化した多孔質樹脂基材の製造方法である。
(A)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面に、マスク層として樹脂層を積層して、3層構成の積層体を形成する工程A(工程1A);
(B)積層体に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程B(工程1B);
(C)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程C(工程2);
(D)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程D(工程3);
(E)穿孔の内壁面を含む積層体の表面に、金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程E(工程4A);及び
(F)多孔質樹脂基材から両面のマスク層を剥離する工程F(工程4B);
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成し、かつ穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる方法がある。
(i)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面に、マスク層として多孔質樹脂層を積層して、3層構成の積層体を形成する工程i(工程1−A);
(ii)該積層体の多孔質構造内に、可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物を含浸させる工程ii(工程I−B);
(iii)含浸させた可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物から固形物を形成する工程iii(工程1−C);
(iv)多孔質構造内に固形物を有する積層体に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程iv(工程1−D);
(v)固形物を溶解させて、多孔質構造内から除去する工程v(工程1−E);
(vi)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程vi(工程2);
(vii)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程vii(工程3);
(viii)穿孔の内壁面を含む積層体の表面に、金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程viii(工程4−A);及び
(ix)多孔質樹脂基材から両面のマスク層を剥離する工程ix(工程4−B);
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成し、かつ穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる方法である。
(I)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面と多孔質構造内に、可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物を付着及び含浸させる工程I(工程1−I);
(II)付着及び含浸させた可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物から固形物を形成して、多孔質樹脂基材の両面に固形物の層を有し、かつ、多孔質構造内に固形物が含浸した構造の複合化シートを形成する工程II(工程1−II);
(III)該複合化シートに、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程III(工程1−III);
(IV)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程IV(工程2);
(V)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程V(工程3);
(VI)穿孔の内壁面を含む複合化シートの表面に、金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程VI(工程4−I);及び
(VII)複合化シートから固形物を除去する工程VII(工程4−II);
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成し、かつ穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる方法がある。複合化シートから可溶性ポリマーまたはパラフィンを除去すると、触媒が多孔質樹脂基材の穿孔の内壁面に付着して残留する。
延伸法による多孔質PTFE膜の気孔率は、ASTM D−792に従って測定した。
延伸法による多孔質PTFE膜のバブルポイントは、イソプロピルアルコールを使用して、ASTM F−316−76に従って測定した。
図4に示す導通確認装置を用いて、異方性導電膜の導通開始荷重を測定した。図4に示す導通確認装置において、異方性導電膜401を、金めっきを施した銅板(「Au板」とも呼ぶ)402上に置く、その全体を重量計406上に載置する。プローブとして外径2mmφの銅柱403を使用し、荷重を加える。異方性導電シートの抵抗値を4端子法により測定した。この装置は、定電流電源404と電圧計405を備えている。
気孔率60%、平均孔径0.1μm(イソプロピルアルコールバブルポイント150kPa)、厚み60μmの多孔質PTFE基材を用意した。この多孔質PTFE基材は、延伸法によって作製した延伸多孔質PTFEシートであって、多数のフィブリルと該フィブリルによって連結された多数のノードとからなる微細多孔質構造を有するものである。
気孔率60%、平均孔径0.1μm、厚み0.5mmの延伸多孔質PTFEシートからなる基膜の両面に、気孔率60%、平均孔径0.1μm、厚み30μmの延伸多孔質PTFEシート2枚をマスクとして重ね合わせた。これを厚さ3mmのステンレス板2枚の間に挟み、350℃で30分間加熱処理した。加熱処理後、ステンレス板の上から水にて急冷し、上記3層が融着した「マスク層/基膜/マスク層」の層構成を有する積層体を得た。
実施例1と同じ延伸多孔質PTFEシートに、実施例1と同様にして穿孔(貫通孔)を形成した。これを実施例1と同様にナトリウムナフタレンエッチング溶液でエッチング処理を施したところ、該シート表面が白色から褐色に変色した。これを水で洗浄し、さらにエタノールで洗浄した後、再び水で洗浄して、乾燥させた。穿孔内壁面をSEM観察したところ、エッチング処理前と同様にフィブリルとノードとからなる微細多孔質構造が損なわれて、無孔質となっている様子が観察された。この延伸多孔質PTFEシートに、実施例1と同様にセロハン粘着テープを圧着し、180度引き剥がし試験を行ったところ、褐色の変質化層が剥離して、テープ粘着部に付着している様子が見られた。
実施例2と同様にして「マスク層/基膜/マスク層」からなる3層構成の延伸多孔質PTFEシート積層体を作製し、実施例2と同様に穿孔(貫通孔)を形成した。これを実施例1と同様にエッチング処理を施した後、取り出し、水で洗浄し、さらにエタノールで洗浄し、再び水で洗浄して、乾燥させた。次に、実施例2と同様にして触媒粒子を積層体の表面及び穿孔の内壁面に付着させた後、両面のマスク層を手で剥離した。実施例2と同様にして、基膜の穿孔内壁面に銅粒子を析出させ、次いで金めっきを行った。このようにして得られた異方性導電膜について、実施例2と同様の方法で抵抗値と導通開始荷重を測定したところ、荷重5.0MPaにおいても導通しないことが確認された。
A1:多孔質樹脂基材、A2:穿孔を有する多孔質樹脂基材、
A3:エッチング処理層を有する多孔質樹脂基材、
A4:穿孔が形成された多孔質樹脂基材、
21:多孔質樹脂基材、22,23:マスク層、24:穿孔、
25:エッチング処理層、26:穿孔、
B1:積層体、B2:穿孔を有する積層体、
B3:エッチング処理層を有する積層体、
B4:処理層が除去された積層体、B5:穿孔を有する多孔質樹脂基材、
31:多孔質樹脂基材、32,33:マスク層、34:穿孔、
35:エッチング処理層、36:穿孔、37,38:めっき触媒、
39:めっき金属層、
C1:積層体、C2:穿孔を有する積層体、
C3:エッチング処理層を有する積層体、
C4:処理層が除去された積層体、C5:めっき触媒を付着させた積層体、
C6:穿孔の内壁面にめっき触媒が付着した多孔質樹脂基材、
C7:穿孔の内壁面にめっき金属層が形成された多孔質樹脂基材、
401:異方性導電膜、402:金めっきを施した銅板、
403:銅柱、404:定電流電源、405:電圧計、406:重量計。
Claims (13)
- 下記の工程1〜3:
(1)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1;
(2)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程2;及び
(3)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程3;
を含む穿孔された多孔質樹脂基材の製造方法。 - 多孔質樹脂基材が、フィブリルと該フィブリルによって互いに連結されたノードとからなる微細多孔質構造を有する延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートである請求項1記載の製造方法。
- 工程1において、機械加工またはレーザー加工により穿孔を形成する請求項1記載の製造方法。
- 工程2において、エッチング液として、アルカリ金属と芳香族化合物とを含有するエッチング液を使用する請求項1記載の製造方法。
- 工程3において、酸化力を有する化合物またはその溶液として、過酸化水素、過酸化水素水、次亜塩素酸水溶液、または亜塩素酸水溶液を使用する請求項1記載の製造方法。
- 工程1〜3において、下記の工程a〜e:
(a)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面に、マスク層として樹脂層を積層して、3層構成の積層体を形成する工程a(工程1a);
(b)積層体に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程b(工程1b);
(c)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程c(工程2);
(d)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程d(工程3a);及び
(e)多孔質樹脂基材から両面のマスク層を剥離する工程e(工程3b);
により、穿孔が形成された多孔質樹脂基材を製造する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の製造方法。 - 工程1において、下記の工程1−a〜1−d:
(a)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の多孔質構造内に液体または溶液を含浸させる工程1−a;
(b)含浸させた液体または溶液から固形物を形成する工程1−b;
(c)多孔質構造内に固形物を有する多孔質樹脂基材に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1−c;及び
(d)固形物を融解または溶解させて、多孔質構造内から除去する工程1−d;
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の製造方法。 - 下記の工程1〜5:
(1)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材に、その第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程1;
(2)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程2;
(3)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程3;
(4)穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程4;及び
(5)該触媒を利用して、穿孔の内壁面に導電性金属を付着させる工程5;
を含む穿孔の内壁面を導電化した多孔質樹脂基材の製造方法。 - 工程1〜4において、下記の工程A〜F:
(A)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面に、マスク層として樹脂層を積層して、3層構成の積層体を形成する工程A(工程1A);
(B)積層体に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程B(工程1B);
(C)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程C(工程2);
(D)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程D(工程3);
(E)穿孔の内壁面を含む積層体の表面に、金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程E(工程4A);及び
(F)多孔質樹脂基材から両面のマスク層を剥離する工程F(工程4B);
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成し、かつ穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる請求項8記載の製造方法。 - 工程1乃至4において、下記の工程i〜ix:
(i)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面に、マスク層として多孔質樹脂層を積層して、3層構成の積層体を形成する工程i(工程1−A);
(ii)該積層体の多孔質構造内に、可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物を含浸させる工程ii(工程I−B);
(iii)含浸させた可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物から固形物を形成する工程iii(工程1−C);
(iv)多孔質構造内に固形物を有する積層体に、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程iv(工程1−D);
(v)固形物を溶解させて、多孔質構造内から除去する工程v(工程1−E);
(vi)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程vi(工程2);
(vii)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程vii(工程3);
(viii)穿孔の内壁面を含む積層体の表面に、金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程viii(工程4−A);及び
(ix)多孔質樹脂基材から両面のマスク層を剥離する工程ix(工程4−B);
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成し、かつ穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる請求項8記載の製造方法。 - 工程1〜4において、下記の工程I〜VII:
(I)フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材の両面と多孔質構造内に、可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物を付着及び含浸させる工程I(工程1−I);
(II)付着及び含浸させた可溶性ポリマーまたはパラフィンまたは化学反応により固形物を形成し得る化合物から固形物を形成して、多孔質樹脂基材の両面に固形物の層を有し、かつ、多孔質構造内に固形物が含浸した構造の複合化シートを形成する工程II(工程1−II);
(III)該複合化シートに、第一表面から第二表面にかけて厚み方向に貫通する少なくとも一つの穿孔を形成する工程III(工程1−III);
(IV)穿孔の内壁面に、アルカリ金属を含有するエッチング液を接触させてエッチング処理する工程IV(工程2);
(V)エッチング処理により生じた変質化層に、酸化力を有する化合物またはその溶液を接触させて、該変質化層を除去する工程V(工程3);
(VI)穿孔の内壁面を含む複合化シートの表面に、金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる工程VI(工程4−I);及び
(VII)複合化シートから固形物を除去する工程VII(工程4−II);
により、多孔質樹脂基材に穿孔を形成し、かつ穿孔の内壁面に金属イオンの還元反応を促進する触媒を付着させる請求項8記載の製造方法。 - 工程5において、無電解めっきにより、穿孔の内壁面に導電性金属を付着させる請求項8乃至11のいずれか1項に記載の製造方法。
- 工程1において、フッ素系ポリマーを含有する樹脂材料から形成された多孔質樹脂基材として、フィブリルと該フィブリルによって互いに連結されたノードとからなる微細多孔質構造を有する延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレンシートを使用し、そして、工程1〜5により、穿孔の内壁面を導電化した多孔質樹脂基材として、穿孔の内壁面の微細多孔質構造を形成する樹脂部に付着した導電性金属により形成された導電化部を有し、かつ導電化部が膜厚方向のみに導電性を付与することが可能な異方性導電膜を得る請求項8乃至12のいずれか1項に記載の製造方法。
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