JP6996193B2 - 積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
<1>
基材上に、金属粒子及び樹脂を含有する組成物を塗工し、該組成物を加熱することにより第1の導体層を形成する工程と、
上記第1の導体層上にめっきにより第2の導体層を形成する工程と、
上記第2の導体層上の所定部分にレジスト層を形成する工程と、
上記第2の導体層上の上記レジスト層が形成されていない部分に第3の導体層を形成する工程と、
を備える、積層体の製造方法。
<2>
上記組成物中の上記樹脂の含有量が、上記金属粒子100質量部に対して、1.0質量部~20質量部である、<1>の製造方法。
<3>
上記金属粒子が、銅含有粒子を含む、<1>又は<2>の製造方法。
<4>
上記銅含有粒子が、銅を含むコア粒子と、上記コア粒子の表面の少なくとも一部に存在する有機物と、を有する、<3>の製造方法。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲には、「~」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率又は含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本明細書において「層」又は「膜」との語には、当該層又は膜が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本明細書において「積層」との語は、層を積み重ねることを示し、二以上の層が結合されていてもよく、二以上の層が着脱可能であってもよい。
表面の少なくとも一部に有機物を有する銅含有粒子は、例えば、以下のような方法で製造することができる。すなわち、表面の少なくとも一部に有機物を有する銅含有粒子は、脂肪酸と銅との金属塩、還元性化合物、及びアルキルアミンを含む組成物を加熱する工程を有する方法によって製造されたものであってもよい。上記方法は、必要に応じて、加熱工程後の遠心分離工程、洗浄工程等の工程を有していてもよい。
脂肪酸は、RCOOHで表される1価のカルボン酸(Rは鎖状の炭化水素基であり、直鎖状であっても分岐を有していてもよい)である。脂肪酸は、飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸のいずれであってもよい。銅含有粒子を効率的に被覆して酸化を抑制する観点からは、脂肪酸は、好ましくは直鎖状の飽和脂肪酸である。脂肪酸は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
還元性化合物は、脂肪酸銅と混合した際に両化合物間で錯体等の複合化合物を形成すると考えられる。これにより、還元性化合物が脂肪酸銅中の銅イオンに対する電子のドナーとなり、銅イオンの還元が生じやすくなり、錯体を形成していない状態の脂肪酸銅よりも自発的な熱分解による銅原子の遊離が生じやすくなると考えられる。還元性化合物は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
アルキルアミンは、脂肪酸銅と還元性化合物とから形成される錯体の分解反応の反応媒として機能すると考えられる。更に、還元性化合物の還元作用によって生じるプロトンを捕捉し、反応溶液が酸性に傾いて銅原子が酸化されることを抑制すると考えられる。
脂肪酸銅、還元性化合物及びアルキルアミンを含む組成物を加熱する工程を実施するための方法は特に制限されない。例えば、脂肪酸銅と還元性化合物とを溶媒に混合した後にアルキルアミンを添加して加熱する方法、脂肪酸銅とアルキルアミンとを溶媒と混合した後に還元性化合物を添加して加熱する方法、脂肪酸銅の出発物質である水酸化銅と脂肪酸、還元性化合物及びアルキルアミンを溶媒に混合して加熱する方法、脂肪酸銅の出発物質である水酸化銅と脂肪酸、及びアルキルアミンを溶媒に混合した後に還元性化合物を添加して加熱する方法等を挙げることができる。
水酸化銅(II)(関東化学株式会社製、特級)91.5g(0.94mol)に1-プロパノール(関東化学株式会社製、特級)150mLを加えて撹拌し、これにノナン酸(関東化学株式会社製)370.9g(2.34mol)を加えた。得られた混合物を、セパラブルフラスコ中で90℃、30分間、加熱撹拌した。得られた溶液を加熱したままろ過して未溶解物を除去した。その後、溶液を放冷し、生成したノナン酸銅を吸引ろ過にてろ別し、洗浄液が透明になるまでヘキサンで洗浄した。得られた粉体を50℃の防爆オーブンで3時間乾燥してノナン酸銅(II)を得た。収量は340g(収率96質量%)であった。
上記で得られたノナン酸銅(II)15.01g(0.040mol)と酢酸銅(II)無水物(関東化学株式会社製、特級)7.21g(0.040mol)をセパラブルフラスコに入れ、1-プロパノール22mLとヘキシルアミン(東京化成工業株式会社製)32.1g(0.32mol)を添加し、オイルバス中にて80℃で、加熱撹拌して溶解させた。氷浴に移し、内温が5℃になるまで冷却した後、ヒドラジン一水和物(関東化学株式会社製、特級)7.72mL(0.16mol)を加えて、さらに氷浴中で撹拌した。なお、銅:ヘキシルアミンのモル比は、1:4である。次いで、オイルバス中で10分間、90℃で加熱撹拌した。その際、発泡を伴う還元反応が進み、セパラブルフラスコの内壁が銅光沢を呈し、溶液が暗赤色に変化した。遠心分離を9000rpm(回転/分)で1分間実施して固形物を得た。固形物を更にヘキサン15mLで洗浄する工程を3回繰り返し、酸残渣を除去して、銅光沢を有する銅含有粒子の粉体からなる銅ケークを得た。
[導体ペーストの調製]
上記で得られたペースト状の混合物に、シリカ含有ウレタン系樹脂溶液(荒川化学工業株式会社製、商品名「U201」)を、樹脂の含有量が、銅ケーク100質量部に対して、樹脂5質量部(不揮発分の分量)となるように混合して、導体ペースト(導体形成組成物)を調製した。
上記で得られた導体ペーストを、基材としてのガラス板上に、スピンコータ(ミカサ株式会社製、商品名「1H-DX2」)を用いて5000rpmで塗布し、導体ペーストからなる層を形成した。形成した層を、加熱することで金属銅を含む薄膜(第1の導体層)を形成した。加熱は、流量5.0Lの窒素フロー条件下で140℃を30分間保持することによって行った。
上記で得られた第1の導体層にCuSO4・5H2O(和光純薬工業株式会社製、特級)120g/L、H2SO4(和光純薬工業株式会社製、高純度特級)220g/L、HCl(和光純薬工業株式会社製、特級)0.25ml/Lで調製した硫酸銅めっき液中で、3A/cm2の条件で3分間、電解めっき処理し、第2の導体層を形成し、超純水にて、第2の導体層を形成した基材をリンス(洗浄)し、窒素にて液滴をブローした。
(フォトレジストコーティング工程)
上記で得られた第2の導体層上に、フォトレジスト(東京応化工業株式会社製、商品名「PMER P-LA900 PM」)をスピンコータ(ミカサ株式会社製、商品名「1H-DX2」)を用いて1340rpmで塗布し、大気下において120で4分間、乾燥させることでフォトレジストコーティング層を設けた。
(フォトレジスト露光工程)
上記で得られたフォトレジストコーティング層上に、L/S=20μm/20μmのパターンを有するフォトマスクと、50μm/50μmのパターンを有するフォトマスク越しにマスクアライナー(ミカサ株式会社製、商品名「ML-320FSAT」)を用いて700mJ/cm2の条件で露光した。
(フォトレジスト現像工程)
露光後、フォトレジストコーティング層を、現像装置(ミカサ株式会社製、商品名「AD3000」)を用いて2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液でパドル式にて100秒間で3回現像し、フォトレジストコーティング層の露光部を除去した。露光部の除去後、純水でリンスした後、60℃で1分間、乾燥させることで第2の導体層上に所定のパターンを有するレジスト(めっきレジスト)を形成した。
めっきレジストが形成されておらず、第2の導体層が露出している部分にCuSO4・5H2O(和光純薬工業株式会社製、特級)120g/L、H2SO4(和光純薬工業株式会社製、高純度特級)220g/L、HCl(和光純薬工業株式会社製、特級)0.25ml/Lで調製した硫酸銅めっき液中で、3A/cm2の条件で3分間、電解めっき処理し、めっき層を形成した。その後、超純水にて、めっき層を形成した基材をリンスし、窒素にて液滴をブローすることで第3の導体層を形成した。
第3の導体層を形成した後、めっきレジストをアセトン(和光純薬工業株式会社製、特級)でリンスし、アセトンに5分間浸漬することで、めっきレジストを除去し、窒素で液滴をブローした。
めっきレジストの除去後、銅エッチング液(三菱ガス化学株式会社製、商品名「WLC-C2」)を超純水で、質量比で二倍に希釈した溶液を調製した。この希釈溶液に、めっきレジスト除去後の導体層を有する基材を7分間、浸漬することで、第1の導体層の一部及び第2の導体層の一部(第1及び第2の導体層であって、めっきレジストが形成されていた部分)を除去した。第1の導体層の一部及び第2の導体層の一部を除去した後、純水でリンスし、窒素で液滴をブローすることで、目的の積層体を得た。
導体ペーストを調製する際の樹脂の含有量を表1に記載の含有量に変更した以外は、実施例1-1と同様にして、積層体を作製した。
シリカ含有ウレタン系樹脂溶液に代えて、ウレタン系樹脂溶液(荒川化学工業株式会社製、商品名「KL424」)を使用した以外は、実施鄭1-1と同様にして、積層体を作製した。
基材をガラス板に代えて、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを使用した以外は、実施例1-2と同様にして積層体を作製した。
第2の導体層を形成する工程を実施しなかった以外は、実施例1-2と同様にして積層体を作製した。
第2の導体層を形成する工程を実施せず、めっきレジストを形成する際における、レジスト層の未露光部を除去するための現像時間を、100秒間で3回から、240秒間で3回に変更した以外は、実施例1-2と同様にしてサンプルを作製した。
基材をPENフィルムとし、第1の導体層に代えて、銅スパッタリングにより基材上に導体層を形成した。
第1の導体層の基材に対する接着力を、JIS K 5600に準拠し、クロスカット試験を実施した。第1の導体層に1mm間隔で11本切れ込みを入れ、次いで90°向きを変えて11本切れ込みを入れ、切れ込みを有する第1の導体層に粘着テープ(3M製、商品名「スコッチメンディングテープ810」)を貼りつけた後、再度テープを引き剥がした際の導体層の剥離の有無を、下記基準で評価した。結果を表2に示す。
A:第1の導体層が剥離せず、基材に対して密着を保持した場合。
B:第1の導体層が一部でも剥離した場合。
得られた第3の導体層による導体パターンのパターン形成性を、光学顕微鏡にて観察し、下記の基準で評価した。結果を表2に示す。また、図3は、実施例で得られた導体パターンを示す光学顕微鏡写真である。図3の(a)は、実施例1-2で得られた導体パターンの光学顕微鏡写真であり、図3の(b)は比較例2で得られた導体パターンの光学顕微鏡写真である。
A:L/S=20μm/20μmの配線の形成が可能であったもの。
B:L/S=20μm/20μmの配線の形成ができなかったもの、又は目視にて配線形状に歪みのあったもの。
比較例3においては、基材と導体層との間に充分な接着力が発現しなかった。
Claims (4)
- 基材上に、金属粒子及び樹脂を含有する組成物を塗工し、該組成物を加熱することにより第1の導体層を形成する工程と、
前記第1の導体層上に電界めっき法により第2の導体層を形成する工程と、
前記第2の導体層上の所定部分にレジスト層を形成する工程と、
前記第2の導体層上の前記レジスト層が形成されていない部分に第3の導体層を形成する工程と、
を備え、
前記金属粒子が、銅含有粒子を含み、
前記銅含有粒子が、銅を含むコア粒子と、前記コア粒子の表面の少なくとも一部に存在する有機物と、を有する、積層体の製造方法。 - 前記組成物中の前記樹脂の含有量が、前記金属粒子100質量部に対して、1.0質量部~20質量部である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記第1の導体層を形成する工程における加熱の温度が200℃以下である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記第1の導体層を形成する工程が不活性ガス雰囲気下で行われる、請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
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