JP6389326B2 - 電磁波照射による導電性パターン形成用組成物、これを用いた導電性パターン形成方法と、導電性パターンを有する樹脂構造体 - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１４年１０月２３日付韓国特許出願第１０−２０１４−０１４４４９０号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

本発明は、ポリカーボネート樹脂を含む各種高分子樹脂製品または樹脂層上に、電磁波照射およびメッキの簡単な方法により微細導電性パターンを良好に形成することができるようにすると共に、前記電磁波照射による樹脂製品または樹脂層の物性低下をより低減させることができる電磁波照射による導電性パターン形成用組成物、これを用いた導電性パターン形成方法と、導電性パターンを有する樹脂構造体に関する。

最近、微細電子技術が発展することに伴って、各種樹脂製品または樹脂層などの高分子樹脂基材（または製品）表面に微細な導電性パターンが形成された構造体に対する要求が増大している。このような高分子樹脂基材表面の導電性パターンおよび構造体は、携帯電話ケースに一体化されたアンテナ、各種センサー、ＭＥＭＳ構造体またはＲＦＩＤタグなどの多様な対象物を形成することに適用可能である。

このように、高分子樹脂基材表面に導電性パターンを形成する技術に対する関心が増加しながら、これに関する種々の技術が提案されている。しかし、このような技術をより効果的に利用できる方法はまだ提案されていない実情である。

例えば、以前に知られた技術によれば、高分子樹脂基材表面に金属層を形成した後、フォトリソグラフィを適用して導電性パターンを形成したり、導電性ペーストを印刷して導電性パターンを形成する方法などが考慮され得る。しかし、このような技術により導電性パターンを形成する場合、必要な工程または装備が過度に複雑になったり、良好かつ微細な導電性パターンを形成するのが難しくなるという短所がある。そこで、より単純化された工程で高分子樹脂基材表面に微細な導電性パターンをより効果的に形成することができる技術の開発が継続して要求されてきている。

最近、このような技術的要求を解決できる方法の一つとして、レーザなど電磁波に吸収特性を示す特殊な無機添加剤を高分子樹脂基材に含ませ、これに対する電磁波照射およびメッキにより導電性パターンを形成する方法が提案されており、このような導電性パターン形成方法が一部適用されている。

このような方法によれば、例えば、高分子樹脂チップにアンチモンまたは錫などの遷移金属を含む特殊な無機添加剤（例えば、Ｓｂ ｄｏｐｅｄ ＳｎＯ_２など）をブレンディングおよび成形して高分子樹脂基材を形成し、所定領域にレーザなど電磁波を直接照射した後、レーザ照射領域でメッキにより金属層を形成することによって、前記高分子樹脂基材上に導電性パターンを形成するようになる。

しかし、このような導電性パターン形成方法では、前記のような特殊な無機添加剤が高分子樹脂チップ自体に相当量ブレンディングされる必要があるため、このような無機添加剤が高分子樹脂基材や、これから形成された樹脂製品の機械的特性、誘電率などの物性を低下させることがあり、誘電損失を起こすことがある。もし、このような無機添加剤の付加による物性損失を低減させるために、その含有量を減らしたりその粒子大きさを微細化するなどの手段を適用する場合、レーザなど電磁波の照射領域でこれに対する十分な吸収性および敏感性が発現しないため、電磁波照射後にメッキを進行しても良好な導電性パターンが難しくなり、導電性パターンが高分子樹脂基材に対して十分な接着力を示すことができないため簡単に落ちる場合が多い。

また、前述した問題点を解決するために、レーザなど電磁波の照射条件、例えば、電磁波を照射する平均パワーなどをより高める方法を考慮することもできるが、この場合にも、強いパワーの電磁波照射などにより前記高分子樹脂基材自体が過度に損傷してその機械的物性などが低下することがあり、このような苛酷な条件下の電磁波照射によっても良好な導電性パターンの形成が難しくなる場合が多い。しかも、商業的に不適当な苛酷な条件下の電磁波照射が必要となることによって、全体的な工程の経済性も大きく低下することがある。

このような従来技術の問題点により、各種高分子樹脂製品または樹脂層上に、電磁波照射およびメッキの簡単な方法により微細導電性パターンを良好に形成することができるようにしながらも、前記電磁波照射による樹脂製品または樹脂層の物性低下をより低減させることができる関連技術の開発が継続して要求されている。

本発明は、ポリカーボネート樹脂を含む各種高分子樹脂製品または樹脂層上に、電磁波照射およびメッキの簡単な方法により微細導電性パターンを良好に形成することができるようにすると共に、前記電磁波照射による樹脂製品または樹脂層の物性低下をより低減させることができる電磁波照射による導電性パターン形成用組成物と、これを用いた導電性パターン形成方法を提供することに目的がある。

本発明はまた、前記導電性パターン形成用組成物などから形成された導電性パターンを有する樹脂構造体を提供することに目的がある。

本発明は、ポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂と、赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収し、下記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓが約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０である特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤と、を含む電磁波照射による導電性パターン形成用組成物を提供する。
［数式１］
レーザ敏感度Ｌｓ＝Ｒｅ^−１．４×ｗｔ×Ｉａａ
前記数式１で、
Ｒｅは、電磁波吸収性無機添加剤のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）と、密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）から、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効半径を示し、
ｗｔは、前記導電性パターン形成用組成物の全体含有量（重量）を１とする時、前記電磁波吸収性無機添加剤の含有量（重量）を全体組成物に対する重量分率で示す値であり、
Ｉａａは、前記電磁波吸収性無機添加剤に対して、ＵＶ−ｖｉｓ−ＩＲスペクトルを用いて測定された所定の赤外線領域の波長を有する電磁波に対する吸光度Ｉ_Ｒ（％）から、Ｉａａ＝（１−Ｉ_Ｒ）^２／２Ｉ_Ｒの式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効光線吸収率を示す。

前記電磁波照射による導電性パターン形成用組成物において、前記高分子樹脂は、ポリカーボネート樹脂以外に、ＡＢＳ樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリフタルアミド樹脂からなる群より選択された１種以上の樹脂をさらに含むことができる。

そして、電磁波照射による導電性パターン形成用組成物において、前記電磁波吸収性無機添加剤は、１種以上の導電性金属元素を含有し、陽イオンと陰イオンが含まれてこれらが互いに化学的に結合された形態の非導電性金属化合物を含むことができる。このような非導電性金属化合物の形態を有する前記電磁波吸収性無機添加剤のより具体的な例としては、ＣｕＣｒＯ_２、ＮｉＣｒＯ_２、ＡｇＣｒＯ_２、ＣｕＭｏＯ_２、ＮｉＭｏＯ_２、ＡｇＭｏＯ_２、ＮｉＭｎＯ_２、ＡｇＭｎＯ_２、ＮｉＦｅＯ_２、ＡｇＦｅＯ_２、ＣｕＷＯ_２、ＡｇＷＯ_２、ＮｉＷＯ_２、ＡｇＳｎＯ_２、ＮｉＳｎＯ_２、ＣｕＳｎＯ_２、ＣｕＡｌＯ_２、ＣｕＧａＯ_２、ＣｕＩｎＯ_２、ＣｕＴｌＯ_２、ＣｕＹＯ_２、ＣｕＳｃＯ_２、ＣｕＬａＯ_２、ＣｕＬｕＯ_２、ＮｉＡｌＯ_２、ＮｉＧａＯ_２、ＮｉＩｎＯ_２、ＮｉＴｌＯ_２、ＮｉＹＯ_２、ＮｉＳｃＯ_２、ＮｉＬａＯ_２、ＮｉＬｕＯ_２、ＡｇＡｌＯ_２、ＡｇＧａＯ_２、ＡｇＩｎＯ_２、ＡｇＴｌＯ_２、ＡｇＹＯ_２、ＡｇＳｃＯ_２、ＡｇＬａＯ_２、ＡｇＬｕＯ_２、ＣｕＳｎ_２（ＰＯ_４）_３、ＣｕＩ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＦ、ＡｇＩ、ＣｕＳＯ_４、Ｃｕ_２Ｐ_２Ｏ_７、Ｃｕ_３Ｐ_２Ｏ_８、Ｃｕ_４Ｐ_２Ｏ_９、Ｃｕ_５Ｐ_２Ｏ_１０およびＣｕ_２Ｐ_４Ｏ_１２からなる群より選択された１種以上の非導電性金属化合物が挙げられる。

そして、電磁波照射による導電性パターン形成用組成物の一実施形態によれば、前記電磁波吸収性無機添加剤は、前記レーザ敏感度Ｌｓが約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性を満たすことができ、これと同時に前記赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収して前記導電性金属元素またはそのイオンを含む金属核を発生させる性質を示すことができる。この場合、前記電磁波吸収性無機添加剤は、このような２つの特性を共に満たす単一物質として用いることができ、このような無機添加剤の具体的な例としては、前記で羅列された非導電性金属化合物が挙げられる。

ただし、前記導電性パターン形成用組成物の他の実施形態によれば、前記電磁波吸収性無機添加剤は、レーザ敏感度Ｌｓが約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性だけを満たすこともでき、この場合、必要に応じて、前記赤外線領域の波長を有する電磁波の照射により、導電性金属元素またはそのイオンを含む金属核を発生させる導電性シード形成剤を追加的に用いることもできる。

このような他の実施形態において、前記導電性シード形成剤は、前記高分子樹脂の表面に塗布および形成されてもよく、前記電磁波吸収性無機添加剤は、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２、ＺｎＦｅ_２（ＰＯ_４）_２、ＮｂＯｘおよびＭｏＯｘからなる群より選択された１種以上を含むことができる。また、このような他の実施形態において、前記導電性シード形成剤は、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群より選択された１種以上の導電性金属、そのイオンまたは錯イオンを含むことができる。

一方、前記導電性パターン形成用組成物のまた他の実施形態によれば、カーボンブラック、松煙、油煙、ランプブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラックおよび二酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなる群より選択された１種以上の電磁波吸収補助剤をさらに含むこともできる。このような電磁波吸収補助剤は、前記電磁波吸収性無機添加剤が示す電磁波に対する吸収性を補助することができる。したがって、相対的に低いレーザ敏感度、例えば、約５．６≦−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性を示す電磁波吸収性無機添加剤が用いられる場合にも、電磁波照射領域でより高い吸収性および敏感度が発現するようにできる。これによって、電磁波照射領域で良好な導電性パターンを形成するために適用可能な電磁波吸収性無機添加剤の範囲がより拡張され得る。

一方、前述した導電性パターン形成用組成物において、前記電磁波吸収性無機添加剤は、全体組成物に対して約０．０５乃至３０重量％、あるいは約０．１乃至２０重量％で含まれてもよい。

また、前記導電性パターン形成用組成物は、約１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍ、代表的に約１０６４ｎｍの波長を有するレーザ電磁波が約１乃至２０Ｗ、あるいは約１．５乃至２０Ｗの平均パワーで照射され、前記レーザ電磁波の照射領域にメッキが行われて導電性パターンを形成するのに適用される組成物になり得る。

そして、前記導電性パターン形成用組成物において、前記電磁波吸収性無機添加剤は、約０．０５乃至２０μｍ、あるいは約０．１乃至１５μｍの平均粒径を有する粒子形態として含まれてもよい。

また、前記電磁波吸収性無機添加剤と共に、必要に応じて、別途の電磁波吸収補助剤が用いられる場合、このような電磁波吸収補助剤は、全体組成物に対して約０．０１乃至２０重量％で含まれてもよい。この時、カーボンブラックなどの炭素系黒色顔料は、約０．０１乃至５重量％、あるいは約０．１乃至２重量％で含まれ、二酸化チタンは、約０．１乃至２０重量％、あるいは約０．５乃至１０重量％で含まれてもよい。

そして、前述した導電性パターン形成用組成物は、前述した各成分以外にも、熱安定剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、滑剤、抗酸化剤、無機充填剤、色添加剤、衝撃補強剤、流動性改質剤および機能性補強剤からなる群より選択された１種以上の添加剤を全体組成物に対して約０．０１乃至３０重量％でさらに含むことができる。

一方、本発明はまた、前述した導電性パターン形成用組成物を樹脂製品で成形したり、他の製品に塗布して樹脂層を形成する段階と、前記樹脂製品または樹脂層の所定領域に赤外線領域の波長を有する電磁波を照射する段階と、前記電磁波の照射領域をメッキさせて導電性金属層を形成する段階と、を含む電磁波の直接照射による導電性パターン形成方法を提供する。

本発明はまた、ポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂基材と、前記高分子樹脂基材に分散しており、赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収し、前記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓが１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０である特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤と、前記高分子樹脂基材の所定領域上に形成された導電性金属層と、を含む導電性パターンを有する樹脂構造体を提供する。

このような樹脂構造体において、前記導電性金属層が形成された所定領域は、前記高分子樹脂基材に赤外線領域の波長を有する電磁波が照射された領域に対応することができる。

本発明によれば、電磁波吸収性を示す特殊な無機添加剤が相対的に低い含有量で用いられ、商業的、一般的に適用される温和な照射条件（例えば、低い平均パワー）で赤外線領域の電磁波が照射されても、電磁波照射領域のポリカーボネート系樹脂基材上に優れた接着力を示す微細導電性パターンを良好に形成することができるようにする電磁波照射による導電性パターン形成用組成物と、これを用いた導電性パターン形成方法などが提供される。

これを適用することによって、特殊な無機添加剤が相対的に低い含有量で用いられ、電磁波が低いパワーなどの温和な条件下で照射されてもポリカーボネート系樹脂基材上に良好な導電性パターンを形成することができるようになる。その結果、電磁波照射や特殊な無機添加剤の使用などによるポリカーボネート系樹脂基材の優れた物性が低下することを最小化することができ、全体的な工程および製品の経済性も大きく向上させることができる。

したがって、このような導電性パターン形成用組成物や導電性パターン形成方法などを利用して、携帯電話ケースなど各種樹脂製品上のアンテナ用導電性パターン、ＲＦＩＤタグ、各種センサー、ＭＥＭＳ構造体などを非常に効果的に形成することができるようになる。

発明の他の具現例による電磁波の直接照射による導電性パターンの形成方法の一例を工程順に概略的に示す模式図である。 実施例１乃至１７の導電性パターン形成用組成物を用いてポリカーボネート樹脂基材に導電性パターンを形成した時、各組成物の−ｌｏｇ（Ｌｓ）値（Ｘ軸）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件（Ｙ軸）との関係を示すグラフである。 実施例１８乃至３４（実施例１乃至１７とはレーザ照射条件が異なる）の導電性パターン形成用組成物を用いてポリカーボネート樹脂基材に導電性パターンを形成した時、各組成物の−ｌｏｇ（Ｌｓ）値（Ｘ軸）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件（Ｙ軸）との関係を示すグラフである。 実施例３５乃至５１（実施例１乃至１７にカーボンブラック追加使用する）の導電性パターン形成用組成物を用いてポリカーボネート樹脂基材に導電性パターンを形成した時、各組成物の−ｌｏｇ（Ｌｓ）値（Ｘ軸）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件（Ｙ軸）との関係を示すグラフである。 実施例１７と、二酸化チタンが追加使用された実施例５２の導電性パターン形成用組成物をそれぞれ用いてポリカーボネート樹脂基材に導電性パターンを形成した時、良好な導電性パターンの形成有無を評価し、そのために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件を決定するための試験を行う様子を示す写真である。

以下、発明の具体的な具現例による導電性パターン形成用組成物、これを用いた導電性パターン形成方法と、導電性パターンを有する樹脂構造体について説明する。

発明の一具現例によれば、ポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂と、赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収し、下記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓが１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０である特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤と、を含む電磁波照射による導電性パターン形成用組成物が提供される。
［数式１］
レーザ敏感度Ｌｓ＝Ｒｅ^−１．４×ｗｔ×Ｉａａ
前記数式１で、
Ｒｅは、電磁波吸収性無機添加剤のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）と、密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）から、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効半径を示し、
ｗｔは、前記導電性パターン形成用組成物の全体含有量（重量）を１とする時、前記電磁波吸収性無機添加剤の含有量（重量）を全体組成物に対する重量分率で示す値であり、
Ｉａａは、前記電磁波吸収性無機添加剤に対して、ＵＶ−ｖｉｓ−ＩＲスペクトルを用いて測定された所定の赤外線領域の波長を有する電磁波に対する吸光度Ｉ_Ｒ（％）から、Ｉａａ＝（１−Ｉ_Ｒ）^２／２Ｉ_Ｒの式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効光線吸収率を示す。

まず、発明の一具現例による導電性パターン形成用組成物を用いてポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂製品または樹脂層などの樹脂基材上に導電性パターンを形成する方法は次のとおりである。前記導電性パターン形成用組成物を押出および／または射出してこれを樹脂製品または樹脂層などの形態に成形した後、導電性パターンを形成する領域に赤外線領域の波長を有するレーザなど電磁波を照射すると、当該領域の高分子樹脂基材内に均一に分散している電磁波吸収性無機添加剤がこのような電磁波を一定水準以上に吸収するようになる。このような電磁波吸収性無機添加剤が示す電磁波吸収性および／または敏感性により、当該電磁波照射領域の高分子樹脂基材表面は一定水準以上の粗度を有するようになり得る。これと共に、前記電磁波吸収性無機添加剤は、前記赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収して、例えば、前記無機添加剤に含まれる導電性金属元素またはそのイオンなどを含む金属核を前記電磁波照射領域で発生させることができる。

その後、高分子樹脂基材表面を無電解メッキなどの方法によりメッキするようになると、前記電磁波照射領域、つまり、一定水準以上の表面粗さを有し、前記金属核が発生した部分では、前記金属核がメッキ時のシード（ｓｅｅｄ）として作用してメッキが均一かつ良好に行われ、このようなメッキにより形成された導電性金属層が高分子樹脂基材表面に対して相対的に高い接着力で付着されて導電性パターンを形成することができる。これに比べて、残りの部分では前記金属核の未形成でメッキ自体が良好に行われず（つまり、導電性金属層自体が良好に形成されず）、一部メッキが行われても導電性金属層が滑らかな高分子樹脂基材表面に対して接着力を示すことができない。したがって、電磁波未照射領域では、導電性金属層自体が形成されなかったり、一部メッキが行われてもこのようなメッキによる導電性金属層を非常に簡単に除去することができる。これによって、前記電磁波照射領域にだけ選択的に導電性金属層が残留して高分子樹脂基材上に所望の形態の微細導電性パターンを形成することができるようになる。

この時、前記無機添加剤の電磁波吸収性および／または敏感度に符合する適切な水準（平均パワーなど）の電磁波が照射されると、前記金属核が十分に形成され、これをシードとして良好かつ均一なメッキが行われ、一定水準以上の表面粗さにより、前記メッキで形成された導電性金属層に優れた接着力を示して、良好な導電性パターンが形成され得る。これに比べて、前記無機添加剤の電磁波吸収性および／または敏感度を考慮して不十分な水準（平均パワーなど）の電磁波が照射される場合には、前記メッキ時のシードの役割を果たす金属核が十分に形成されず、均一なメッキが良好に行われにくく、ひいては、前記表面粗さおよびこれによる導電性金属層の接着力が劣悪になることによって、電磁波照射領域に良好な導電性パターンが形成されにくくなり得る。

したがって、前述した方法により高分子樹脂基材上に所望の形態の微細導電性パターンを均一なメッキにより一層良好に（高分子樹脂基材表面に対してより高い接着力を有するように）形成するためには、電磁波照射領域で、前記電磁波吸収性無機添加剤がより高い電磁波吸収性および／または敏感度を示すようにして、前記シードの役割を果たす金属核などを十分に発生させ、高分子樹脂基材表面が一定水準以上の表面粗さを有するようにすることが非常に重要なことが確認された。

しかし、このような高い電磁波吸収性および／または敏感度を示すようにするために、単に無機添加剤の含有量を増加させたり、電磁波照射パワーを高めるなど照射条件を苛酷にする場合、高分子樹脂基材、特に、基本的に優れた物性を有すると知られたポリカーボネート系樹脂基材の機械的物性など諸般物性を大きく低下させ得る。これによって、無機添加剤の含有量を大きく増加させずに、また電磁波照射条件を商業的、一般的に適用される温和な条件、例えば、約１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍの赤外線領域の波長を有するレーザ電磁波を約１乃至２０Ｗ、例えば、約１．５乃至１５Ｗまたは約１．５乃至２０Ｗの平均パワーの温和な条件下で照射しても、電磁波照射領域で高分子樹脂基材表面に対して均一なメッキの進行を可能にし、優れた接着力を示す良好な導電性パターンを形成することができる組成物および関連技術の開発が継続して要請されていた。

本発明者らは、このような技術的要請を解決するために継続して研究を重ね、その結果、前記電磁波吸収性無機添加剤の種類、含有量、形状および大きさなどを制御して、このような無機添加剤が示す前記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓの物性値を調節できることを確認した。ひいては、本発明者らは、このようなレーザ敏感度Ｌｓがほぼ１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０、より適切にはほぼ１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６、あるいは２．０＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．０である特性を満たすように電磁波吸収性無機添加剤の種類、含有量、形状および大きさなどを制御して用いることによって、ポリカーボネート樹脂基材に対して前述した技術的要請を解決できることを実験的に確認して本発明を完成した。

つまり、後述する実施形態でも裏付けられるように、ほぼ１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤を適用する場合、このような無機添加剤の含有量を大きく増加させなくても、商業的、一般的に適用される温和な電磁波照射条件下で、電磁波照射領域の樹脂基材に一定水準以上の表面粗さを形成させることができ、メッキ時にシードの役割を果たす金属核を十分に発生させることができることが確認された。その結果、前記無機添加剤の添加や電磁波照射によるポリカーボネート系樹脂基材の物性低下を最小化しながらも、このような樹脂基材表面に優れた接着力を示す良好な導電性パターンを非常に容易に形成することができることが確認された。

これに比べて、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）が約６．０以上になって過度に大きくなる場合、前記無機添加剤を含む樹脂基材がレーザなど電磁波に対して低い敏感度を示すため、前記優れた接着力を達成できる表面粗さを形成し、金属核を十分に形成するためには、約２０Ｗを超える非常に強いパワー条件で電磁波が照射される必要がある。これによって、ポリカーボネート系樹脂基材の物性低下が大きく示され得る。しかも、このような苛酷な条件の電磁波照射は、商業的、一般的適用範囲を上回るものであるため、全体的な工程費用も大きく上昇し得る。

反対に、現在まで明らかになった赤外線領域の電磁波に対する吸収性無機添加剤を考慮すると、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）が約１．６以下になる特性は、実質的に満たし難いか、またはこれを満たすためには、無機添加剤の含有量が過度に増加するようになり得る。この場合もポリカーボネート系樹脂基材の物性低下が大きく示され得るため適切でない。しかも、前記樹脂基材の変性を起こすために必要な最小限のレーザなど、電磁波パワー（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｌａｓｅｒ ｐｏｗｅｒ；しきいレーザパワー）が約１．０Ｗになるため、たとえ前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）が約１．６以下になる種類および含有量で無機添加剤を用いても、電磁波照射条件を約１．０Ｗに至らない平均パワーに調節することは難しくなる。その結果、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）が約１．６以下になる無機添加剤を用いることは、むしろ全体的な工程の非経済性または無機添加剤の含有量増加による樹脂基材の物性低下を招くようになるばかりか、追加的な効果は期待しにくくなり得る。

一方、以下では前記レーザ敏感度Ｌｓが有する技術的意味、測定および算出方法と、これを達成するための具体的な具現例について説明する。

まず、前記レーザ敏感度Ｌｓを定義する数式１において、Ｒｅは、電磁波吸収性無機添加剤のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）と、密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）から、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効半径を示す。本発明者らは、電磁波が照射された時、高分子樹脂基材内の電磁波吸収性無機添加剤は電磁波に対する吸収性と共に、その粒子の表面形状および大きさなどによる散乱性を示すことを確認した。このような吸収性および散乱性を共に考慮するために、前記ＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）の測定値を４πＲｅ^２（ｍ^２）／重量（ｇ）と仮定し、前記密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）の測定値を３／４［（重量（ｇ））／（πＲｅ^３（ｃｍ^３）］と仮定し、これから前記有効半径を算出した。また、このような有効半径を適切に単位換算するための定数と共に考慮して、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により算出される電磁波吸収性無機添加剤の有効半径Ｒｅを導き出した。この時、前記ＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）は、通常の無機粒子の比表面積測定方法により測定することができ、前記密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）は、前記電磁波吸収性無機添加剤をなす物質種類により決定することができる。

このような方法により有効半径Ｒｅを導き出した後、関連実験を継続した結果、前記電磁波吸収性無機添加剤の電磁波吸収性および散乱性を共に考慮した電磁波敏感度は、Ｒｅ^−１．４に比例することを確認した。

これと共に、前記数式１のｗｔは、電磁波吸収性無機添加剤の含有量を考慮するための因子であり、前記導電性パターン形成用組成物の全体含有量（重量）を１とする時、前記電磁波吸収性無機添加剤の含有量（重量）を全体組成物に対する重量分率で示す値になることができる（例えば、全体組成物中の前記無機添加剤が３重量％になる場合、ｗｔは、組成物全体含有量１に対する重量分率である０．０３になる。）。

また、前記Ｉａａは、前記電磁波吸収性無機添加剤の種類によって、特定の無機添加剤が示す電磁波吸収性に対する定数であり、前記無機添加剤に対して、ＵＶ−ｖｉｓ−ＩＲスペクトルを用いて測定された所定の赤外線領域の波長（例えば、約１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長、代表的に約１０６４ｎｍの波長）を有する電磁波に対する吸光度Ｉ_Ｒ（％）から、Ｉａａ＝（１−Ｉ_Ｒ）^２／２Ｉ_Ｒの式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効光線吸収率を示すことができる。

本発明者らは、前述したように測定および算出されたＲｅ^−１．４、ｗｔおよびＩａａから、Ｌｓの物性値を算出し、すでに前述したように、このような物性値が約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の関係を満たすことができるように粒子形状、大きさ、含有量および種類などが調節された電磁波吸収性無機添加剤をポリカーボネート系樹脂基材に適用する場合、相対的に低い含有量の無機添加剤を用い、温和な条件下で電磁波を照射しても、電磁波照射領域で非常に優れた電磁波敏感度が発現して、良好な導電性パターンが簡単に形成され得ることを確認した。

次に、前述した前記レーザ敏感度Ｌｓに関して、約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の関係を満たすための一具現例による組成物の具体的な実施形態を説明する。

まず、前述した約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の関係は、多様な高分子樹脂基材の中でも、ポリカーボネート系樹脂基材の物性を考慮して決定されたものであり、前記一具現例の導電性パターン形成用組成物において、前記高分子樹脂は、ポリカーボネート樹脂を含む。ただし、一具現例の組成物を用いて得ようとする樹脂製品または樹脂層など高分子樹脂基材の種類を考慮して、前記ポリカーボネート樹脂以外に他の多様な熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂などの追加的高分子樹脂をさらに含むことができることはもちろんである。このような追加的高分子樹脂の具体的な例としては、ＡＢＳ樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂またはポリフタルアミド樹脂などが挙げられ、これらの中で選択された２種以上の樹脂またはその他ポリカーボネート樹脂と共に使用可能であると知られた多様な樹脂をさらに含ませることができる。

そして、前記電磁波吸収性無機添加剤は、例えば、Ｃｕ、ＡｇまたはＮｉなどの１種以上の導電性金属元素を含有し、陽イオンと陰イオンが含まれてこれらが互いに化学的にイオン結合および選択的に共有結合された形態の非導電性金属化合物を含むことができる。このような形態を有する非導電性金属化合物に対してレーザなど電磁波を照射すると、前記非導電性金属化合物から前記導電性金属元素、またはその（錯）イオンを含む金属核が十分に還元／析出および形成され得る。このような金属核は、電磁波が照射された所定領域で選択的に露出されて高分子樹脂基材表面の接着活性表面を形成することができる。前記金属核および接着活性表面は、すでに前述した約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の関係を満たして電磁波敏感度が向上される場合、より良好に形成され得る。また、このような金属核および接着活性表面によって、これをシードとして均一なメッキが良好に行われ、電磁波照射領域で高分子樹脂基材表面に対してより優れた接着力を有する良好な導電性パターンが形成され得る。

前述した非導電性金属化合物の形態を有する電磁波吸収性無機添加剤のより具体的な例としては、ＣｕＣｒＯ_２、ＮｉＣｒＯ_２、ＡｇＣｒＯ_２、ＣｕＭｏＯ_２、ＮｉＭｏＯ_２、ＡｇＭｏＯ_２、ＮｉＭｎＯ_２、ＡｇＭｎＯ_２、ＮｉＦｅＯ_２、ＡｇＦｅＯ_２、ＣｕＷＯ_２、ＡｇＷＯ_２、ＮｉＷＯ_２、ＡｇＳｎＯ_２、ＮｉＳｎＯ_２、ＣｕＳｎＯ_２、ＣｕＡｌＯ_２、ＣｕＧａＯ_２、ＣｕＩｎＯ_２、ＣｕＴｌＯ_２、ＣｕＹＯ_２、ＣｕＳｃＯ_２、ＣｕＬａＯ_２、ＣｕＬｕＯ_２、ＮｉＡｌＯ_２、ＮｉＧａＯ_２、ＮｉＩｎＯ_２、ＮｉＴｌＯ_２、ＮｉＹＯ_２、ＮｉＳｃＯ_２、ＮｉＬａＯ_２、ＮｉＬｕＯ_２、ＡｇＡｌＯ_２、ＡｇＧａＯ_２、ＡｇＩｎＯ_２、ＡｇＴｌＯ_２、ＡｇＹＯ_２、ＡｇＳｃＯ_２、ＡｇＬａＯ_２、ＡｇＬｕＯ_２、ＣｕＳｎ_２（ＰＯ_４）_３、ＣｕＩ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＦ、ＡｇＩ、ＣｕＳＯ_４、Ｃｕ_２Ｐ_２Ｏ_７、Ｃｕ_３Ｐ_２Ｏ_８、Ｃｕ_４Ｐ_２Ｏ_９、Ｃｕ_５Ｐ_２Ｏ_１０およびＣｕ_２Ｐ_４Ｏ_１２からなる群より選択された１種以上の非導電性金属化合物が挙げられる。

前記で例示した非導電性金属化合物は、赤外線領域の波長、例えば、約１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長、代表的に約１０６４ｎｍの波長を有する電磁波に対するより優れた吸収性を示すことによって、前述した約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性の達成を可能にできる。ひいては、前記非導電性金属化合物は、これらの中に含まれている導電性金属（例えば、Ｃｕなど）またはそのイオンの還元／析出およびこれによる金属核と、接着活性表面の形成をより容易にすることができる。したがって、このような非導電性金属化合物を電磁波吸収性無機添加剤として用いることによって、電磁波照射領域で高分子樹脂基材に対して優れた接着力を有するより良好な導電性パターンを容易に形成することができるようになる。

前述した一具現例の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物の一実施形態によれば、前記電磁波吸収性無機添加剤は、前記レーザ敏感度Ｌｓが約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性を満たすことができ、これと同時に、前述した金属核および接着活性表面を十分に形成させる性質を示すことができる。この場合、前記電磁波吸収性無機添加剤は、このような２種類の特性を共に満たす単一物質で用いることができるが、このような単一物質の例としては、前述した例として提示された非導電性金属化合物が挙げられ、より適切にはＣｕ含有非導電性金属化合物が挙げられる。

ただし、前記導電性パターン形成用組成物の他の実施形態によれば、前記電磁波吸収性無機添加剤は、レーザ敏感度Ｌｓが約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性だけを満たすこともでき、この場合、必要に応じて、前記赤外線領域の波長を有する電磁波の照射によって、導電性金属元素またはそのイオンを含む金属核を発生させる導電性シード形成剤を前記一具現例の組成物に追加的に含ませることもできる。このような他の実施形態で、電磁波吸収性無機添加剤の例としては、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２、ＺｎＦｅ_２（ＰＯ_４）_２、ＮｂＯｘおよびＭｏＯｘからなる群より選択された１種以上が挙げられる。

このような電磁波吸収性無機添加剤を用いたり、あるいは前述した例として提示された非導電性金属化合物、例えば、ＡｇまたはＮｉなどを含む非導電性金属化合物を用いる場合にも、その使用含有量または電磁波照射条件などにより金属核が十分に発生しないこともあるが、この場合、金属核およびこれを含む接着活性表面を十分に形成させてより良好な導電性パターンを形成することができるようにするために、前記導電性シード形成剤を追加的に用いることができる。この時、前記導電性シード形成剤は、前記電磁波吸収性無機添加剤と共に前記高分子樹脂内に含まれることもできるが、前記高分子樹脂基材表面に溶液または分散液などの形態で塗布および形成されることもできる。したがって、電磁波が照射された領域の高分子樹脂基材上に導電性シードが形成されて、このような導電性シードがメッキ時に成長することができる。その結果、良好かつ均一なメッキを促進して良好な導電性金属層の好適な形成を可能にする役割を果たすことができる。

このような導電性シード形成剤は、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群より選択された１種以上の導電性金属、そのイオンまたは錯イオンを含むことができる。より具体的に、前記導電性シード形成剤は、このような導電性金属、そのイオンまたは錯イオンのそれ自体になることができるだけでなく、これらを含有する金属ナノ粒子、金属化合物または金属錯化合物などの任意の形態になることができる。また、前記導電性シード形成剤は、前記導電性金属、そのイオンまたは錯イオンや、これらを含有する金属ナノ粒子、金属化合物または金属錯化合物などを含む溶液または分散液の形態で提供および使用されてもよい。

一方、前記一具現例による導電性パターン形成用組成物のまた他の実施形態によれば、前述した各構成成分以外に、カーボンブラック、松煙、油煙、ランプブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラックおよびアセチレンブラックからなる群より選択された１種以上の炭素系黒色顔料、または白色顔料の一種である二酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの電磁波吸収補助剤をさらに含むこともできる。このような電磁波吸収補助剤は、前述した電磁波吸収性無機添加剤が示す電磁波に対する吸収性および／または敏感性を補助してより向上させることができる。

したがって、このような電磁波吸収補助剤が追加的に用いられる場合、前述した約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の範囲中、相対的に低いレーザ敏感度、例えば、約５．６≦−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性を示す電磁波吸収性無機添加剤が用いられる場合にも、電磁波照射領域でより高い吸収性および敏感度が発現するようにできる。これによって、電磁波照射領域で良好な導電性パターンを形成するために適用可能な電磁波吸収性無機添加剤の範囲がより拡張され得る。

一方、前述した一具現例の導電性パターン形成用組成物において、前記電磁波吸収性無機添加剤は、全体組成物に対して約０．０５乃至３０重量％、あるいは約０．１乃至２０重量％で含まれてもよい。このような含有量範囲によって、前記無機添加剤の追加による、ポリカーボネート系樹脂基材の物性低下を低減しながらも、前述した特定の無機添加剤をこのような含有量で用いて約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性の達成がより容易になり得る。

そして、前記電磁波吸収性無機添加剤と共に、必要に応じて、別途の電磁波吸収補助剤が用いられる場合、このような電磁波吸収補助剤は、全体組成物に対して約０．０１乃至２０重量％で含まれてもよい。この時、カーボンブラックなどの炭素系黒色顔料は、約０．０１乃至５重量％、あるいは約０．１乃至２重量％で含まれ、二酸化チタンは、約０．１乃至２０重量％、あるいは約０．５乃至１０重量％で含まれてもよい。

また、前記電磁波吸収性無機添加剤は、ほぼ球形の粒子形態を有することができ、約０．０５乃至２０μｍ、あるいは約０．１乃至１５μｍの平均粒径を有する粒子形態として含まれてもよい。これも、前記数式１で、有効半径Ｒｅを適切に調節して、約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性の達成をより容易にする一つの因子になることができる。前記平均粒径および粒子形態を有する電磁波吸収性無機添加剤は、これをなす物質の種類および密度などにより異なるが、例えば、約０．１乃至１５００の有効半径Ｒｅを有することができる。

そして、前記導電性パターン形成用組成物は、約１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍ、代表的に約１０６４ｎｍの波長を有するレーザ電磁波が約１乃至２０Ｗ、あるいは約１．５乃至２０Ｗの平均パワーで照射され、前記レーザ電磁波の照射領域にメッキが行われて導電性パターンを形成するのに適用される組成物になることができる。このような電磁波照射条件は、商業的、一般的に幅広く適用される温和な照射条件として、一具現例の組成物を適用する場合、このような照射条件下でも、電磁波照射領域で、優れた電磁波敏感度を達成し、高分子樹脂基材上に一定水準以上の表面粗さおよび金属核を十分に形成して、高分子樹脂基材表面に対して優れた接着力を示す良好な導電性パターンを容易に形成することができるようになる。したがって、苛酷な条件下の電磁波照射による高分子樹脂基材の諸般物性低下を最小化することができる。

一方、前述した一具現例の導電性パターン形成用組成物は、前述した各成分以外にも、熱安定剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、滑剤、抗酸化剤、無機充填剤、色添加剤、衝撃補強剤、流動性改質剤および機能性補強剤からなる群より選択された１種以上の添加剤を全体組成物に対して約０．０１乃至３０重量％でさらに含むことができる。例えば、ガラス繊維のような無機充填剤などを全体組成物に対して約０．５乃至３０重量％で含むことができ、その他衝撃補強剤、難燃剤および流動性改質剤などの添加剤を全体組成物に対して０．０１乃至５重量％で含むことができる。

一方、発明の他の具現例によれば、前述した一具現例の導電性パターン形成用組成物を用いて電磁波の直接照射により導電性パターンを形成する方法が提供される。このような導電性パターン形成方法は、前述した一具現例の導電性パターン形成用組成物を樹脂製品で成形したり、他の製品に塗布して樹脂層を形成する段階と、前記樹脂製品または樹脂層の所定領域に赤外線領域の波長を有する電磁波を照射する段階と、前記電磁波の照射領域をメッキさせて導電性金属層を形成する段階と、を含むことができる。

以下、図面を参照して前記他の具現例による導電性パターンの形成方法を各段階別に説明する。参考として、図１では前記導電性パターン形成方法の一例を工程段階別に簡略化して示している。

前記導電性パターン形成方法では、まず、前述した導電性パターン形成用組成物を樹脂製品で成形したり、他の製品に塗布して樹脂層を形成することができる。このような樹脂製品の成形または樹脂層の形成においては、通常の高分子樹脂組成物を用いた製品成形方法または樹脂層形成方法が特別な制限なしに適用され得る。例えば、前記組成物を用いて樹脂製品を成形することにおいては、前記導電性パターン形成用組成物を押出および冷却した後、ペレットまたは粒子形態で形成し、これを所望の形態で射出成形して多様な高分子樹脂製品を製造することができる。

このように形成された高分子樹脂製品または樹脂層は、前記高分子樹脂から形成された樹脂基材上に、前述した電磁波吸収性無機添加剤が均一に分散された形態を有することができる。特に、前述した電磁波吸収性無機添加剤は、前記樹脂基材上の全領域にわたって均一に分散されて非導電性を有する状態で維持され得る。

このような高分子樹脂製品または樹脂層を形成した後は、図１の第１図面に示されているように、導電性パターンを形成しようとする前記樹脂製品または樹脂層の所定領域に、赤外線領域の波長を有するレーザなど電磁波を照射することができる。このような電磁波を照射すると、このような照射領域で高分子樹脂基材の表面に一定水準以上の表面粗さが形成され、前記電磁波吸収性無機添加剤などから導電性金属元素またはそのイオンが還元／析出されてこれを含む金属核を発生させることができる（図１の第２図面参照）。

特に、このような金属核および表面粗さなどは、電磁波が照射された一定領域にだけ形成されることによって、後述するメッキ段階を進行すれば、前記電磁波照射領域、つまり、前記金属核が発生し、一定水準以上の表面粗さを有するようになった部分では、前記金属核をシードとする均一なメッキが良好に行われ、メッキにより形成された導電性金属層が高分子樹脂基材表面に対して相対的に高い接着力で付着して導電性パターンを形成することができる。これに比べて、残りの部分では前記金属核の未形成でメッキ自体が良好に行われず（つまり、導電性金属層自体が良好に形成されず）、一部メッキが行われても、導電性金属層が滑らかな高分子樹脂基材表面に対して接着力を示すことができない。したがって、電磁波未照射領域では導電性金属層自体が形成されなかったり、一部メッキが行われてもこのようなメッキによる導電性金属層を非常に簡単に除去することができる。これによって、その以降の工程で、必要に応じて電磁波未照射領域の導電性金属層を除去するようになると、前記電磁波照射領域にだけ選択的に導電性金属層が残留して高分子樹脂基材上に所望の形態の微細導電性パターンを良好に形成することができるようになる。

一方、前記電磁波照射段階では、赤外線領域に該当する波長、例えば、約１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍ、あるいは約１０６０ｎｍ乃至１０７０ｎｍ、あるいは約１０６４ｎｍの波長を有するレーザ電磁波が約１乃至２０Ｗの平均パワーで照射され得る。

一方、前述した電磁波照射段階を行った後は、図１の第３図面に示されているように、前記電磁波照射領域をメッキさせて導電性金属層を形成する段階を行うことができる。このようなメッキ段階を行った結果、電磁波照射領域では高分子樹脂基材に対して優れた接着力を示す導電性金属層が形成され、残りの領域では導電性金属層が簡単に除去され得る。これによって、高分子樹脂基材上の所定領域にだけ選択的に微細な導電性パターンが形成され得る。

このようなメッキ段階では、前記高分子樹脂基材を還元剤および導電性金属イオンを含む無電解メッキ溶液などで処理することができる。このようなメッキ段階の進行で、前記無電解メッキ溶液に含まれている導電性金属イオンが化学的還元されて導電性パターンが形成され、特に、このような導電性パターンは電磁波照射領域で優れた接着力で良好に形成され得る。また、電磁波照射領域で金属核が形成された場合、これをシードとして前記導電性パターンがより良好に形成され得る。

一方、発明のまた他の具現例によれば、前述した導電性パターン形成用組成物および導電性パターン形成方法により得られた導電性パターンを有する樹脂構造体が提供される。このような樹脂構造体は、ポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂基材と、前記高分子樹脂基材に分散しており、赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収し、前記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓが１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０である特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤と、前記高分子樹脂基材の所定領域上に形成された導電性金属層と、を含むことができる。

このような樹脂構造体において、前記導電性金属層が形成された所定領域は、前記高分子樹脂基材に赤外線領域の波長を有する電磁波が照射された領域に対応することができる。

前述した樹脂構造体は、アンテナ用導電性パターンを有する携帯電話ケースなど、各種樹脂製品または樹脂層になるか、またはその他ＲＦＩＤタグ、各種センサーまたはＭＥＭＳ構造体などの導電性パターンを有する多様な樹脂製品または樹脂層になることができる。

以下、発明の具体的な実施例を通じて発明の作用、効果をより具体的に説明する。ただし、これは発明の例示として提示されたものであり、これによって発明の権利範囲がいかなる意味でも限定されるものではない。

［実施例１］：レーザ直接照射による導電性パターンの形成
ＣｕＣｒＯ_２の球形非導電性金属化合物粉末をポリカーボネート樹脂と共に用いた。追加的に、工程および安定化のための添加剤である熱安定化剤（ＩＲ１０７６、ＰＥＰ３６）、ＵＶ安定剤（ＵＶ３２９）、滑剤（ＥＰ１８４）、および衝撃補強剤（Ｓ２００１）を共に用いて電磁波照射による導電性パターン形成用組成物を製造した。

前記ポリカーボネート樹脂に対して非導電性金属化合物５重量％、衝撃補強剤４重量％、滑剤を含むその他添加剤１重量％で混合して、２６０乃至２８０℃で押出を通じてブレンディングして（Ｂｌｅｎｄｉｎｇ）して、ペレット形態の樹脂組成物を製造した、このように押出されたペレット形態の樹脂組成物を約２６０乃至２８０℃で直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍ基板で射出成形した。

一方、前記で製造された樹脂基板に対して、Ｎｄ−ＹＡＧ ｌａｓｅｒ装置を利用して、１０６４ｎｍ波長帯のレーザを下記のＬａｓｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ １の条件下で１５ｍｍ×１５ｍｍの面積に対して照射して表面を活性化した。
（Ｌａｓｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ １）
波長：１０６４ｎｍ
周波数：４０ｋＨｚ
スキャン速度：２ｍ／ｓ
パターン間の間隔：３５μｍ
ビーム直径：１５〜２０μｍ
パルス間隔：２２０ｎｓ

次に、前記レーザ照射により表面が活性化した樹脂基板に対して次のとおり無電解メッキ工程を実施した。メッキ溶液は、硫酸銅３ｇ、ロッシェル塩１４ｇ、水酸化ナトリウム４ｇを１００ｍｌの脱イオン水に溶解して製造した。製造されたメッキ溶液４０ｍｌに還元剤としてホルムアルデヒド１．６ｍｌを添加した。レーザで表面が活性化された樹脂基板を３乃至５時間メッキ溶液に担持させた後、蒸溜水で洗浄した。このような過程を通じて１０μｍ以上の厚さを有する導電性パターンを形成した。形成された導電性パターン（あるいはメッキ層）の接着性能はＩＳＯ２４０９標準方法を利用して評価した。このような評価においては、４．９Ｎ／１０ｍｍ ｗｉｄｔｈの接着力を有する３Ｍ ｓｃｏｔｃｈ ＃３７１テープを用い、前記導電性パターンに対して１０×１０碁盤目のクロスカット試験（ｃｒｏｓｓ ｃｕｔ ｔｅｓｔ）を適用して、前記導電性パターンの剥離された面積に応じて次のＩＳＯクラス（ＩＳＯ ｃｌａｓｓ）基準下に評価した。
１．クラス０等級：導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の０％
２．クラス１等級：導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の０％超過５％以下
３．クラス２等級：導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の５％超過１５％以下
４．クラス３等級：導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の１５％超過３５％以下
５．クラス４等級：導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の３５％超過６５％以下
６．クラス５等級：導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の６５％超過

このような評価結果、前記クラス０または１等級になって導電性パターンの剥離面積が評価対象導電性パターン面積の５％以下となる場合、接着力に優れた導電性パターンが良好に形成されたと評価した。

前記実施例１では、レーザを照射する平均パワーを１乃至３０Ｗの範囲内で増加させながら、前述した導電性パターンの形成およびその接着力評価試験を繰り返し、その結果により良好な導電性パターン形成のために必要なレーザの最小パワー条件を算出し、その結果を下記表１に示した。

一方、前記実施例１でＣｕＣｒＯ_２の球形非導電性金属化合物粉末に対して約１５０℃の温度で約３時間前処理（比表面積測定のための前処理）を行った後、ＢＥＴ方法で比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）を測定する一方、当該物質の密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）が５．６２７ｇ／ｃｍ^３であることを確認した。このような測定結果から、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により有効半径Ｒｅを算出し、前記Ａ（ｍ^２／ｇ）およびＲｅの算出結果を下記表１に共に示した。

また、紫外可視近赤外分光光度計（ＵＶ−ｖｉｓ−ＮＩＲ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）を用い、前記ＣｕＣｒＯ_２の球形非導電性金属化合物粉末が１０６４ｎｍ波長帯のレーザに対して示す吸光度Ｉ_Ｒ（％）を測定し、このような測定結果からＩａａ＝（１−Ｉ_Ｒ）^２／２Ｉ_Ｒの式によりＩａａ値を測定した。前記Ｉａａ、ｗｔ（非導電性金属化合物の含有量（重量％）／１００）およびＲｅを数式１に代入してＬｓおよび−ｌｏｇ（Ｌｓ）値を算出した。このようなＩａａ、ｗｔ、Ｒｅおよび−ｌｏｇ（Ｌｓ）を表１に共に整理して示した。

［実施例２乃至１７］：レーザ直接照射による導電性パターンの形成
非導電性金属化合物の種類、ＢＥＴ比表面積（粒径変更）およびその含有量（ｗｔ）を下記表１に整理されたとおり変更したことを除き、実施例１と同様な方法で導電性パターンを形成し、前記非導電性金属化合物および導電性パターンの諸般物性（Ｉａａ、ｗｔ、Ｒｅおよび−ｌｏｇ（Ｌｓ）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件）を下記表１に共に整理して示した。

前記表１で、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）値（Ｘ軸）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件（Ｙ軸）との関係をグラフで整理して図２に示した。

参考として、図２で、ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ １：ＣｕＣｒＯ_２；ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ２：ＣｕＡｌＯ_２ ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ３：ＣｕＳＯ_４；ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ４：ＣｕＩ；ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ５：ＣｕＳｎ_２（ＰＯ_４）_３である。

前記表１および図２を参照すると、約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０、より具体的に約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６の関係を満たす非導電性金属化合物を電磁波吸収性無機添加剤として用いる場合、レーザ電磁波の照射条件が平均パワー約１乃至２０Ｗの温和な条件になっても、接着力に優れた良好な導電性パターンが形成され得ることが確認された。また、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）と、前記良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件は、ほぼ比例関係にあると確認された。

［実施例１８乃至３４］：レーザ直接照射による導電性パターンの形成
レーザ照射条件を下記のＬａｓｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ２の条件で変更したことを除き、実施例１乃至１７と同一の組成および方法で導電性パターンを形成した。
（Ｌａｓｅｒ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ２）
波長：１０６４ｎｍ
周波数：５０ｋＨｚ
スキャン速度：２ｍ／ｓ
パターン間の間隔：５０μｍ
ビーム直径：３０〜３５μｍ
パルス間隔：５５ｎｓ

前記非導電性金属化合物および導電性パターンの諸般物性（Ｉａａ、ｗｔ、Ｒｅおよび−ｌｏｇ（Ｌｓ）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件）を下記表２に共に整理して示した。

前記表２で、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）値（Ｘ軸）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件（Ｙ軸）との関係をグラフで整理して図３に示した。

参考として、図３で、ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ １：ＣｕＣｒＯ_２；ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ２：ＣｕＡｌＯ_２ ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ３：ＣｕＳＯ_４；ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ４：ＣｕＩ；ＬＧＤ ａｄｄｉｔｉｖｅ ５：ＣｕＳｎ_２（ＰＯ_４）_３である。

前記表２および図３を参照すると、実施例１８乃至３４でレーザ照射条件が一部変更される場合にも、約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０、より具体的に約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６の関係を満たす非導電性金属化合物を電磁波吸収性無機添加剤として用いる場合、レーザ電磁波の照射条件が平均パワー約２．２乃至１４Ｗの温和な条件になっても、接着力に優れた良好な導電性パターンが形成され得ることが確認された。特に、レーザ照射時のより高いピークパワーによって、実施例１乃至１７に比べてもより低いパワー条件下で良好な導電性パターンが形成され得ることが確認された。

［実施例３５乃至５１］：レーザ直接照射による導電性パターンの形成
実施例１乃至１７に１重量％のカーボンブラックを追加し、その分、ポリカーボネート樹脂の含有量を減らしたことを除き、実施例１乃至１７と同一の組成および方法で導電性パターンを形成した。

前記非導電性金属化合物および導電性パターンの諸般物性（Ｉａａ、ｗｔ、Ｒｅおよび−ｌｏｇ（Ｌｓ）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件）を下記表３に共に整理して示した。

前記表３で、前記−ｌｏｇ（Ｌｓ）値（Ｘ軸）と、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件（Ｙ軸）との関係をグラフで整理して図４に示した。この時、実施例１乃至１７に関するグラフと比較して示した。

前記表３および図４を参照すると、実施例３５乃至５１では、電磁波吸収補助剤であるカーボンブラックが追加使用されることによって、実施例１乃至１７に比べてもより低いパワー条件下で良好な導電性パターンが形成され得ることが確認された。

したがって、このようなカーボンブラック追加によって、約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の範囲内でも相対的に高い約５．６≦−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性を示す電磁波吸収性無機添加剤が用いられる場合にも、接着力に優れた良好な導電性パターンが形成され得ると予測される。

［実施例５２］：レーザ直接照射による導電性パターンの形成
実施例１７に５重量％の二酸化チタンを追加し、その分、ポリカーボネート樹脂の含有量を減らしたことを除き、実施例１７と同一の組成および方法で導電性パターンを形成した。

このような実施例５２で前記非導電性金属化合物の諸般物性（Ｉａａ、ｗｔ、Ｒｅおよび−ｌｏｇ（Ｌｓ））は、実施例１７と同一であり、良好な導電性パターン形成のために必要なレーザ電磁波の最小パワー条件は、実施例１７と同様な方法、特に図５に示された方法により反復試験して決定した。その結果、１４．３Ｗの最小パワー下で良好な導電性パターンが形成され得ることが確認された（実施例１７の場合、１４．３Ｗまでは良好な導電性パターンが得られず、最小パワーは１７．４Ｗと決定される。）。

したがって、このような二酸化チタンの追加によっても、約１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の範囲内で相対的に高い約５．６≦−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜６．０の特性を示す電磁波吸収性無機添加剤が用いられる場合にも、接着力に優れた良好な導電性パターンが形成され得ると予測される。これは前記二酸化チタンがレーザの散乱効果および散乱率を最適化して、前記Ｌｓの値を追加上昇（−ｌｏｇ（Ｌｓ）の追加減少）させることができるためとみられる。

Claims (16)

1. ポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂と、
   赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収し、下記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓが１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤と、
   前記赤外線領域の波長を有する電磁波の照射により、導電性金属元素またはそのイオンを含む金属核を発生させる導電性シード形成剤と、を含む電磁波照射による導電性パターン形成用組成物であって、
   前記導電性シード形成剤は、前記高分子樹脂の表面に塗布および形成されていて、
   ［数式１］
   レーザ敏感度Ｌｓ＝Ｒｅ^−１．４×ｗｔ×Ｉａａ
   であり、前記数式１で、
   Ｒｅは、電磁波吸収性無機添加剤のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）と、密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）から、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効半径を示し、
   ｗｔは、前記導電性パターン形成用組成物の全体含有量（重量）を１とする時、前記電磁波吸収性無機添加剤の含有量（重量）を全体組成物に対する重量分率で示す値であり、
   Ｉａａは、前記電磁波吸収性無機添加剤に対して、ＵＶ−ｖｉｓ−ＩＲスペクトルを用いて測定された所定の赤外線領域の波長を有する電磁波に対する吸光度Ｉ_Ｒ（％）から、Ｉａａ＝（１−Ｉ_Ｒ）^２／２Ｉ_Ｒの式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効光線吸収率を示す、電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
2. 前記高分子樹脂は、ＡＢＳ樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリフタルアミド樹脂からなる群より選択された１種以上の樹脂をさらに含む、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
3. 前記電磁波吸収性無機添加剤は、１種以上の導電性金属元素を含有し、陽イオンと陰イオンが含まれてこれらが互いに化学的に結合された形態の非導電性金属化合物を含む、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
4. 前記電磁波吸収性無機添加剤は、ＣｕＣｒＯ_２、ＮｉＣｒＯ_２、ＡｇＣｒＯ_２、ＣｕＭｏＯ_２、ＮｉＭｏＯ_２、ＡｇＭｏＯ_２、ＮｉＭｎＯ_２、ＡｇＭｎＯ_２、ＮｉＦｅＯ_２、ＡｇＦｅＯ_２、ＣｕＷＯ_２、ＡｇＷＯ_２、ＮｉＷＯ_２、ＡｇＳｎＯ_２、ＮｉＳｎＯ_２、ＣｕＳｎＯ_２、ＣｕＡｌＯ_２、ＣｕＧａＯ_２、ＣｕＩｎＯ_２、ＣｕＴｌＯ_２、ＣｕＹＯ_２、ＣｕＳｃＯ_２、ＣｕＬａＯ_２、ＣｕＬｕＯ_２、ＮｉＡｌＯ_２、ＮｉＧａＯ_２、ＮｉＩｎＯ_２、ＮｉＴｌＯ_２、ＮｉＹＯ_２、ＮｉＳｃＯ_２、ＮｉＬａＯ_２、ＮｉＬｕＯ_２、ＡｇＡｌＯ_２、ＡｇＧａＯ_２、ＡｇＩｎＯ_２、ＡｇＴｌＯ_２、ＡｇＹＯ_２、ＡｇＳｃＯ_２、ＡｇＬａＯ_２、ＡｇＬｕＯ_２、ＣｕＳｎ_２（ＰＯ_４）_３、ＣｕＩ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＦ、ＡｇＩ、ＣｕＳＯ_４、Ｃｕ_２Ｐ_２Ｏ_７、Ｃｕ_３Ｐ_２Ｏ_８、Ｃｕ_４Ｐ_２Ｏ_９、Ｃｕ_５Ｐ_２Ｏ_１０およびＣｕ_２Ｐ_４Ｏ_１２からなる群より選択された１種以上の非導電性金属化合物を含む、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
5. 前記電磁波吸収性無機添加剤は、前記レーザ敏感度Ｌｓが１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性を満たし、前記赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収して前記導電性金属元素またはそのイオンを含む金属核を発生させる、請求項３に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
6. 前記電磁波吸収性無機添加剤は、Ｆｅ_３（ＰＯ_４）_２、Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２、ＺｎＦｅ_２（ＰＯ_４）_２、ＮｂＯｘおよびＭｏＯｘからなる群より選択された１種以上を含み、
   前記導電性シード形成剤は、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｐｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群より選択された１種以上の導電性金属、そのイオンまたは錯イオンを含む、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
7. カーボンブラック、松煙、油煙、ランプブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラックおよび二酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなる群より選択された１種以上の電磁波吸収補助剤をさらに含む、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
8. 前記電磁波吸収性無機添加剤は、全体組成物に対して０．０５乃至３０重量％で含まれる、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
9. １０００ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長を有するレーザ電磁波が１乃至２０Ｗの平均パワーで照射され、前記レーザ電磁波の照射領域にメッキが行われて導電性パターンを形成する、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
10. 前記電磁波吸収性無機添加剤は、０．０５乃至２０μｍの平均粒径を有する、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
11. 前記電磁波吸収補助剤は、全体組成物に対して０．０１乃至２０重量％で含まれる、請求項７に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
12. 熱安定剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、滑剤、抗酸化剤、無機充填剤、色添加剤、衝撃補強剤、流動性改質剤および機能性補強剤からなる群より選択された１種以上の添加剤を全体組成物に対して０．０１乃至３０重量％でさらに含む、請求項１に記載の電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の導電性パターン形成用組成物を樹脂製品で成形したり、他の製品に塗布して樹脂層を形成する段階と、
    前記樹脂製品または樹脂層の所定領域に赤外線領域の波長を有する電磁波を照射する段階と、
    前記電磁波の照射領域をメッキさせて導電性金属層を形成する段階と、を含む電磁波の直接照射による導電性パターン形成方法。
14. 前記電磁波を照射する段階で１０００ｎｍ乃至１２００ｎｍの波長を有するレーザ電磁波が１乃至２０Ｗの平均パワーで照射される、請求項１３に記載の電磁波の直接照射による導電性パターン形成方法。
15. ポリカーボネート樹脂を含む高分子樹脂基材と、
    前記高分子樹脂基材に分散しており、赤外線領域の波長を有する電磁波を吸収し、下記数式１で定義されるレーザ敏感度Ｌｓが１．６＜−ｌｏｇ（Ｌｓ）＜５．６である特性を満たす電磁波吸収性無機添加剤と、
    前記赤外線領域の波長を有する電磁波の照射により、導電性金属元素またはそのイオンを含む金属核を発生させる導電性シード形成剤と、
    前記導電性シード形成剤は、前記高分子樹脂基材の表面に塗布および形成されていて、
    前記高分子樹脂基材の所定領域上に形成された導電性金属層と、を含む導電性パターンを有する樹脂構造体であって、
    ［数式１］
    レーザ敏感度Ｌｓ＝Ｒｅ^−１．４×ｗｔ×Ｉａａ
    であり、前記数式１で、
    Ｒｅは、電磁波吸収性無機添加剤のＢＥＴ比表面積Ａ（ｍ^２／ｇ）と、密度Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）から、Ｒｅ＝３００／［Ａ（ｍ^２／ｇ）×Ｂ（ｇ／ｃｍ^３）］の式により算出された 前記電磁波吸収性無機添加剤の有効半径を示し、
    ｗｔは、導電性パターン形成用組成物の全体含有量（導電性金属層を除いた高分子樹脂基材および電磁波吸収性無機添加剤の全体含有量）を１とする時、前記電磁波吸収性無機添加剤の含有量（重量）を全体組成物に対する重量分率で示す値であり、
    Ｉａａは、前記電磁波吸収性無機添加剤に対して、ＵＶ−ｖｉｓ−ＩＲスペクトルを用いて測定された所定の赤外線領域の波長を有する電磁波に対する吸光度Ｉ_Ｒ（％）から、Ｉａａ＝（１−Ｉ_Ｒ）^２／２Ｉ_Ｒの式により算出された前記電磁波吸収性無機添加剤の有効光線吸収率を示す、導電性パターンを有する樹脂構造体。
16. 前記導電性金属層が形成された所定領域は、前記高分子樹脂基材に赤外線領域の波長を有する電磁波が照射された領域に対応する、請求項１５に記載の導電性パターンを有する樹脂構造体。