(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含む高分子樹脂と、
下記化学式１〜４で表されるリン酸塩からなる群より選択された１種以上のリン酸塩を含む非導電性金属化合物と、
放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物とを含み、
電磁波照射によって、前記非導電性金属化合物から金属核が形成され、
［化学式１］
ＡｘＢ２Ｐ３Ｏ１２
［化学式２］
Ｃｕ３−ｙＭ１ｙＰ２Ｏ８
［化学式３］
Ｃｕ２−ｚＭ２ｚＰ２Ｏ７
［化学式４］
Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９
前記化学式１において、ｘは、０．５〜１の間の有理数であり、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、Ｂは、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、およびＨｆからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式２において、ｙは、０以上３未満の有理数であり、Ｍ１は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式３において、ｚは、０以上２未満の有理数であり、Ｍ２は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属である、電磁波照射による導電性パターン形成用組成物。
【請求項２】
前記化学式１のリン酸塩は、三方晶系構造の
【数１】
0006515181.tif 000028
空間群を有する、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。
【請求項３】
前記化学式１のリン酸塩は、三斜晶系構造の
【数２】
0006515181.tif 000029
空間群、または単斜晶系構造のＣｃまたはＣ２／ｃ空間群を有する、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。
【請求項４】
前記化学式２のリン酸塩は、三斜晶系構造の
【数３】
0006515181.tif 000030
空間群を有する、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。
【請求項５】
前記化学式３のリン酸塩は、ＣｕまたはＭ２を５個の酸素原子が歪んだスクエアピラミッド形態に囲む構造、またはＣｕまたはＭ２を６個の酸素原子が歪んだオクタヘドロン形態に囲む構造を含む、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。
【請求項６】
前記化学式４のリン酸塩は、三斜晶系構造の
【数４】
0006515181.tif 000031
空間群、または斜方晶系構造のＰｎｍａ空間群を有する、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。
【請求項７】
前記非導電性金属化合物の平均粒度が０．１〜６μｍである、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。
【請求項８】
前記炭化物として、炭化ケイ素を含むか、前記炭素系素材として、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、黒鉛、グラフェン、またはこれらの混合物を含むか、前記窒化系素材として、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、またはこれらの混合物を含むか、あるいは前記金属酸化物として、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、またはこれらの混合物を含む、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。
【請求項９】
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、ポリアミド樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート樹脂、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。
【請求項１０】
前記非導電性金属化合物は、全体組成物に対して０．１〜１０重量％含まれ、前記放熱素材は、全体組成物に対して１〜５０重量％含まれ、残りの含有量の高分子樹脂が含まれる、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。
【請求項１１】
難燃剤、熱安定剤、ＵＶ安定剤、滑剤、抗酸化剤、無機充填剤、色添加剤、衝撃補強剤、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。
【請求項１２】
熱硬化性樹脂または熱可塑性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いる、下記化学式１〜４で表されるリン酸塩からなる群より選択された１種以上のリン酸塩を含む非導電性金属化合物と、
前記高分子樹脂基材に分散している放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物と、
前記高分子樹脂基材の所定領域の表面に露出した金属核を含む接着活性表面と、
前記接着活性表面上に形成された導電性金属層とを含み、
［化学式１］
ＡｘＢ２Ｐ３Ｏ１２
［化学式２］
Ｃｕ３−ｙＭ１ｙＰ２Ｏ８
［化学式３］
Ｃｕ２−ｚＭ２ｚＰ２Ｏ７
［化学式４］
Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９
であり、
前記化学式１において、ｘは、０．５〜１の間の有理数であり、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、Ｂは、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、およびＨｆからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式２において、ｙは、０以上３未満の有理数であり、Ｍ１は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式３において、ｚは、０以上２未満の有理数であり、Ｍ２は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属である、導電性パターンを有する樹脂構造体。
【請求項１３】
前記接着活性表面および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の電磁波の照射された領域に対応する、請求項１２に記載の導電性パターンを有する樹脂構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願との相互参照］
本出願は、２０１４年９月１７日付の韓国特許出願第１０−２０１４−０１２３８９３号および２０１５年９月１６日付の韓国特許出願第１０−２０１５−０１３０９８２号に基づく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全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、各種高分子樹脂製品または樹脂層上に単純化された工程で微細な導電性パターンを形成することができ、優れた放熱特性を示す導電性パターン形成用組成物および導電性パターンを有する樹脂構造体に関する。
【背景技術】
【０００３】
最近、微細電子技術の発展に伴い、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）の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は、電子機器ケースに一体化されたアンテナ、各種センサ、ＭＥＭＳ構造体、ＲＦＩＤタグ、または各種回路基板などの多様な対象物を形成するのに適用可能である。
【０００４】
このように、高分子樹脂基材の表面に導電性パターンを形成する技術への関心が増加するにつれ、これに関するいくつかの技術が提案された。しかし、未だかかる技術をより効果的に利用できる方法は提案されていないのが現状である。
【０００５】
例えば、既知の技術によれば、高分子樹脂基材の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ことが困難になるという欠点がある。
【０００６】
そこで、より単純化された工程で高分子樹脂基材の表面に微細な導電性パターンをより効果的に形成できる技術の開発が以前から要求されている。
【０００７】
一方、各種電気／電子製品および自動車用部品の場合、素子の高集積化および発熱素子の採用などにより導電性回路基板の温度を上昇させて諸性能を悪化させ、安全性および寿命を低下させる問題があった。そこで、このような問題を解決するために、各種電気／電子製品および自動車用部品に高放熱構造体が必須として採用されている。しかし、通常使用される金属アルミニウムのような放熱板により最近の電子機器の小型化および軽量化傾向についていけなくなっており、製造工程が複雑という問題が発生している。これにより、電子機器の既存の機能をそのまま発現しながらも軽量化および小型化するための技術開発が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、各種高分子樹脂製品または樹脂層上に単純化された工程で微細な導電性パターンを形成することができ、優れた放熱特性を示す導電性パターン形成用組成物を提供する。
【０００９】
本発明はまた、前記導電性パターン形成用組成物から導電性パターン形成方法により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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明の一実施形態によれば、高分子樹脂；下記化学式１〜４で表されるリン酸塩からなる群より選択された１種以上のリン酸塩を含む非導電性金属化合物；放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物を含み、電磁波照射によって、前記非導電性金属化合物から金属核が形成される、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。
［化学式１］
ＡｘＢ２Ｐ３Ｏ１２
［化学式２］
Ｃｕ３−ｙＭ１ｙＰ２Ｏ８
［化学式３］
Ｃｕ２−ｚＭ２ｚＰ２Ｏ７
［化学式４］
Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９
前記化学式１において、ｘは、０．５〜１の間の有理数であり、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、Ｂは、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、およびＨｆからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式２において、ｙは、０以上３未満の有理数であり、Ｍ１は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式３において、ｚは、０以上２未満の有理数であり、Ｍ２は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属である。
【００１１】
一例として、前記化学式１のリン酸塩としては、三方晶系構造の
【数１】
0006515181.tif 000002
空間群を有するリン酸塩が用いられる。また、他の例として、前記化学式１のリン酸塩としては、三斜晶系構造の
【数２】
0006515181.tif 000003
空間群、または単斜晶系構造のＣｃまたはＣ２／ｃ空間群を有するリン酸塩が用いられる。
【００１２】
一方、前記化学式２のリン酸塩としては、三斜晶系構造の
【数３】
0006515181.tif 000004
空間群を有するリン酸塩が用いられ、前記化学式３のリン酸塩としては、ＣｕまたはＭ２を５個の酸素原子が歪んだスクエアピラミッド（ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ  ｓｑｕａｒｅ  ｐｙｒａｍｉｄ）形態に囲む構造；またはＣｕまたはＭを６個の酸素原子が歪んだオクタヘドロン（ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ  ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ）形態に囲む構造を含むリン酸塩が用いられ、前記化学式４のリン酸塩としては、三斜晶系構造の
【数４】
0006515181.tif 000005
空間群、または斜方晶系構造のＰｎｍａ空間群を有するリン酸塩が用いられる。
【００１３】
このような非導電性金属化合物は、平均粒度が０．１〜６μｍ内であるとよい。
【００１４】
一方、前記放熱素材は、炭化物として、炭化ケイ素を含むか；炭素系素材として、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、黒鉛、グラフェン、またはこれらの混合物を含むか；窒化系素材として、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、またはこれらの混合物を含むか；あるいは金属酸化物として、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、またはこれらの混合物を含むことができる。
【００１５】
前記一実施形態に係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、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含むことができ、一例として、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｉｌｅ  ｐｏｌｙ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート樹脂、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種以上を含むことができる。
【００１６】
また、前記一実施形態に係る導電性パターン形成用組成物は、上述した非導電性金属化合物を全体組成物に対して０．１〜１０重量％含み、前記放熱素材を全体組成物に対して１〜５０重量％含み、残りの含有量の高分子樹脂を含むことができる。
【００１７】
付加して、前記一実施形態に係る導電性パターン形成用組成物は、難燃剤、熱安定剤、ＵＶ安定剤、滑剤、抗酸化剤、無機充填剤、色添加剤、衝撃補強剤、および機能性補強剤からなる群より選択された１種以上の添加剤をさらに含むことができる。
【００１８】
一方、発明の他の実施形態によれば、高分子樹脂基材；高分子樹脂基材に分散している、下記化学式１〜４で表されるリン酸塩からなる群より選択された１種以上のリン酸塩を含む非導電性金属化合物；高分子樹脂基材に分散している放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物；所定領域の高分子樹脂基材の表面に露出した金属核を含む接着活性表面；および前記接着活性表面上に形成された導電性金属層を含む、導電性パターンを有する樹脂構造体が提供される。
［化学式１］
ＡｘＢ２Ｐ３Ｏ１２
［化学式２］
Ｃｕ３−ｙＭ１ｙＰ２Ｏ８
［化学式３］
Ｃｕ２−ｚＭ２ｚＰ２Ｏ７
［化学式４］
Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９
前記化学式１において、ｘは、０．５〜１の間の有理数であり、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、Ｂは、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、およびＨｆからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式２において、ｙは、０以上３未満の有理数であり、Ｍ１は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式３において、ｚは、０以上２未満の有理数であり、Ｍ２は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属である。
【００１９】
前記他の実施形態に係る樹脂構造体において、接着活性表面および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電磁波の照射された領域に対応できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、各種高分子樹脂製品または樹脂層などの高分子樹脂基材上に、レーザ等電磁波を照射する非常に単純化された工程で微細な導電性パターンを形成可能にする導電性パターン形成用組成物と、これから形成された導電性パターンを有する樹脂構造体が提供される。
【００２１】
特に、前記導電性パターン形成用組成物を用いると、放熱構造体が一体化された樹脂構造体を成形することができ、樹脂構造体（各種高分子樹脂製品または樹脂層など）の多様な色を実現しようとする当業界の要求をより効果的に満足させながらも、当該樹脂構造体上に良好な導電性パターンを容易に形成することができる。
【００２２】
したがって、このような導電性パターン形成用組成物などを用いて、電気／電子製品および自動車用部品など各種樹脂製品上の導電性回路パターン、ＲＦＩＤタグ、各種センサ、ＭＥＭＳ構造体などを非常に効果的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態に係る導電性パターン形成用組成物に含まれる、化学式１で表されるリン酸塩の一例のナシコン立体構造を模式的に示す図である。
【図２】他の実施形態に係る導電性パターン形成用組成物に含まれる、化学式１で表されるリン酸塩の三斜晶系構造の
【数５】
0006515181.tif 000006
空間群に属する立体構造を模式的に示す図である。
【図３】さらに他の実施形態に係る導電性パターン形成用組成物に含まれる、化学式２で表されるリン酸塩の三斜晶系構造の
【数６】
0006515181.tif 000007
空間群に属する立体構造を模式的に示す図である。
【図４】一実施形態の化学式２で表されるリン酸塩の波長（ｎｍ）に応じた吸光度を示すグラフである。吸光度（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）は、Ｋｕｂｅｌｋａ−Ｍｕｎｋ方程式により（１−Ｒ％＊０．０１）２／（２Ｒ％＊０．０１）で計算した値であり、Ｒ％は、Ｕｖ−Ｖｉｓｉｂｌｅ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙで測定可能なｄｉｆｆｕｓｅ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅである。
【図５】さらに他の実施形態に係る導電性パターン形成用組成物に含まれる、化学式３で表されるリン酸塩中のＣｕ２Ｐ２Ｏ７の立体構造を模式的に示す図である。
【図６】さらに他の実施形態に係る導電性パターン形成用組成物に含まれる、化学式４で表されるリン酸塩の
【数７】
0006515181.tif 000008
空間群に属する立体構造を模式的に示す図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る導電性パターン形成用組成物に含まれる、化学式４で表されるリン酸塩のＰｎｍａ空間群に属する立体構造を模式的に示す図である。
【図８】既存の電子部品基板の構造を模式的に示す図である。
【図９】発明の一実施形態に係る導電性パターン形成用組成物を用いて製造した電子部品基板の構造を模式的に示す図である。
【図１０】発明の一実施形態に係る導電性パターン形成用組成物を用いて導電性パターンを形成する方法の一例を工程段階別に簡略化して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明の具体的な実施形態に係る導電性パターン形成用組成物と、これから形成された導電性パターンを有する樹脂構造体などについて説明する。
【００２５】
発明の一実施形態によれば、高分子樹脂；下記化学式１〜４で表されるリン酸塩からなる群より選択された１種以上のリン酸塩を含む非導電性金属化合物；放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物を含み、電磁波照射によって、前記非導電性金属化合物から金属核が形成される、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。
［化学式１］
ＡｘＢ２Ｐ３Ｏ１２
［化学式２］
Ｃｕ３−ｙＭ１ｙＰ２Ｏ８
［化学式３］
Ｃｕ２−ｚＭ２ｚＰ２Ｏ７
［化学式４］
Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９
前記化学式１において、ｘは、０．５〜１の間の有理数であり、Ａは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ａｇ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、Ｂは、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｎ、およびＨｆからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式２において、ｙは、０以上３未満の有理数であり、Ｍ１は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｙ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、およびＡｕからなる群より選択された１種以上の金属であり、
前記化学式３において、ｚは、０以上２未満の有理数であり、Ｍ２は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属である。
【００２６】
このような非導電性金属化合物を含む導電性パターン形成用組成物を用いて高分子樹脂製品または樹脂層を成形した後、レーザ等電磁波を照射すると、前記非導電性金属化合物から金属核が形成される。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し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。以降、前記金属核などをｓｅｅｄとして導電性金属イオンなどを含むメッキ溶液で無電解メッキすると、前記金属核を含む接着活性表面上に導電性金属層が形成される。この過程により、前記電磁波が照射された所定領域の高分子樹脂基材上にのみ選択的に導電性金属層、言い換えれば、微細な導電性パターンが形成される。
【００２７】
特に、このように金属核および接着活性表面が形成され、電磁波照射によってより良好な導電性パターンの形成が可能になる主たる要因の一つとして、一実施形態の組成物に含まれる非導電性金属化合物が有する特異な立体構造が挙げられる。以下、一実施形態に係る非導電性金属化合物として使用可能なリン酸塩の立体構造とこのような構造的特性による光学特性を具体的に説明する。
【００２８】
前記化学式１のリン酸塩は、ＰＯ４四面体とＢＯ６八面体とが酸素を共有しながら３次元的に連結された基本構造内において、Ａ金属の位置に応じて多様な結晶構造上の空間群（ｓｐａｃｅ  ｇｒｏｕｐ）を有することができる。
【００２９】
一例として、化学式１のｘが１のリン酸塩は、図１に示されているように、三方晶系構造（ｔｒｉｇｏｎａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の
【数８】
0006515181.tif 000009
空間群（ナシコン立体構造）を有することができる。
【００３０】
図１を参照すれば、前記ナシコン構造のリン酸塩は、ＢＯ６の八面体と、ＰＯ４の四面体とが酸素を共有しながら３次元的に連結されており（つまり、全体ナシコン構造の３次元的な立体構造の骨格を形成しており）、前記八面体および四面体の結晶格子の配列によって生じるチャネルに金属Ａまたはそのイオンが位置する立体構造を有することができる。
【００３１】
より具体的には、前記ナシコン立体構造において、前記チャネルは、結晶格子のｃ軸に沿って６個の酸素に囲まれたサイトに形成され、そのサイトを前記金属Ａまたはそのイオンが部分的に満たしていれば良い。これにより、Ａの金属が立体構造中のいかなる結晶格子の束縛でも自由に存在できるので、このような立体構造を有する非導電性金属化合物が特定波長の電磁波の刺激に露出すると、Ａの金属またはそのイオンが前記物質から簡単に分離できると予測される。具体的な一例において、ＣｕＳｎ２（ＰＯ４）３のような非導電性金属化合物の場合、基本的に化学的安定性を有するが、レーザ等電磁波に露出した時、ＣｕまたはＣｕ１＋が簡単に分離されて金属核を形成できることが確認され、これは、上述したナシコン立体構造特有の３次元構造に起因すると予測可能である。
【００３２】
一方、このようなナシコン立体構造を有する化学式１のリン酸塩は、相転移（ｐｈａｓｅ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）によって三斜晶系構造（ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の
【数９】
0006515181.tif 000010
空間群（ｓｐａｃｅ  ｇｒｏｕｐ）、または単斜晶系構造（ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のＣｃまたはＣ２／ｃ空間群を有することができ、これを図２に示した。
【００３３】
【数１０】
0006515181.tif 000011
構造において、ＰＯ４四面体２つとＢＯ６八面体４つとのなすチャネルの中央を０００とする時、結晶構造の対称性がＣ２／ｃに低くなると、このサイトは
【数１１】
0006515181.tif 000012
へ変化しつつ、Ａ元素が４個の酸素を共有しながら位置することができる。しかし、このサイトに全てＡ元素が存在するわけではなく、一部のサイトにのみ存在する。
【００３４】
また、結晶構造がＣｃになると、２−ｆｏｌｄによる対称性が無くなる
【数１２】
0006515181.tif 000013
サイトは、２個の酸素を共有可能なＭ１  ｓｉｔｅになり、
【数１３】
0006515181.tif 000014
サイトは、Ｃ２／ｃの場合のように４個の酸素を共有するＭ２  ｓｉｔｅになるとよい。そして、大部分の
【数１４】
0006515181.tif 000015
構造では、Ｍ２  ｓｉｔｅの一部にのみＡ元素が位置する。また、Ａ元素がＣｕのような遷移金属元素の場合、酸化数が１価から２価に変化してもよい。これにより、化学式１において、ｘは、０．５〜１の間の値を有する。
【００３５】
化学式１で表されるリン酸塩の結晶構造は、前記リン酸塩の合成時、焼成温度によって発生する相転移とリン酸塩に含まれている金属の種類によって決定可能である。
【００３６】
一般に、化学式１のリン酸塩を合成するために、約１０００℃以上の高温で焼成する場合、安定相である三方晶系構造（ｔｒｉｇｏｎａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の
【数１５】
0006515181.tif 000016
空間群を有する非導電性金属化合物を得ることができる。
【００３７】
反面、化学式１のリン酸塩を合成するために、約１０００℃以下の低温で焼成する場合には、三方晶系構造より対称性が低い三斜晶系構造（ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の
【数１６】
0006515181.tif 000017
空間群に属する化学式１のリン酸塩が得られるか、あるいは単斜晶系構造（ｍｏｎｏｃｌｉｎｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）のＣｃまたはＣ２／ｃ空間群に属する化学式１のリン酸塩が得られる。
【００３８】
しかし、低温焼成を利用する場合にも、一部の三方晶系構造の
【数１７】
0006515181.tif 000018
空間群を有する非導電性金属化合物が合成され、あるいは高温焼成を利用する場合に、一部の三斜晶系構造の
【数１８】
0006515181.tif 000019
空間群、または単斜晶系構造のＣｃまたはＣ２／ｃ空間群を有する非導電性金属化合物が合成される。
【００３９】
このような
【数１９】
0006515181.tif 000020
、ＣｃまたはＣ２／ｃ空間群を有する化学式１のリン酸塩も、上述したナシコン構造の化学式１のリン酸塩と同様に、これを含む導電性パターン形成用組成物を用いて高分子樹脂製品または樹脂層を成形した後、所定領域にレーザ等電磁波を照射すると、前記構造のリン酸塩から金属核が形成される。前記
【数２０】
0006515181.tif 000021
、ＣｃまたはＣ２／ｃ空間群を有する化学式１のリン酸塩は、一般的な環境では化学的に安定するが、特定波長の電磁波に露出した領域では、前記Ａ  ｓｉｔｅに存在する金属またはそのイオンが前記物質から簡単に分離される。したがって、前記電磁波の照射によって、前記金属核がより容易に形成される。
【００４０】
次に、化学式２で表されるリン酸塩は、７結晶系（７ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）のうち、最も対称性が少ない三斜晶系（ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ）構造を有することができる。三斜晶系構造では、単位胞をなす３つのベクトルの長さが全て異なるだけでなく（ａ≠ｂ≠ｃ）、ベクトルのなす角も互いに異なり直角でない（α≠β≠γ≠９０）。また、前記化学式２のリン酸塩は、
【数２１】
0006515181.tif 000022
空間群（ｓｐａｃｅ  ｇｒｏｕｐ）に属するものであるとよい。図３には、このような非導電性金属化合物の三斜晶系構造を模式的に示している。
【００４１】
図３を参照すれば、三斜晶系構造を有する非導電性金属化合物において、ＣｕとＭ１は、２種の部位に位置することができる。具体的には、前記非導電性金属化合物は、１個のＣｕまたはＭ１が４個の酸素によって配位されて四角平面（ｓｑｕａｒｅ  ｐｌａｎｅまたはｓｑｕａｒｅ  ｐｌａｎａｒ）の局所対称（ｌｏｃａｌ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）をなすＭ１部位（Ｍ１  ｓｉｔｅ）と、１個のＣｕまたはＭ１が５個の酸素によって配位されてトリゴナルバイピラミッド（ｔｒｉｇｏｎａｌ  ｂｉｐｙｒａｍｉｄ）の局所対称をなすＭ２部位に位置することができる。また、非導電性金属化合物は、１個のＰが４個の酸素によって配位されて局所対称をなすＰＯ４の四面体（ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）を含むことができる。このような局所対称をなす部位は、図３のように、酸素を共有しながら３次元的に連結されて三斜晶系構造をなすことができる。具体的には、前記非導電性金属化合物は、図３のように、四角平面形ＣｕＯ４あるいはＭＯ４；トリゴナルバイピラミッド（ｔｒｉｇｏｎａｌ  ｂｉｐｙｒａｍｉｄ）のＣｕＯ５あるいはＭＯ５；および四面体のＰＯ４が酸素を共有しながら３次元的に連結されている立体構造を有することができる。
【００４２】
また、前記化学式２のリン酸塩は、図４（横軸：波長（ｎｍ）、縦軸：吸光度）のように、可視光線領域（約３００ｎｍ〜７００ｎｍ）の吸光度が低く、近赤外線から赤外線領域（約７００ｎｍ〜３０００ｎｍ）で高い吸光度を示す。前記リン酸塩の近赤外線領域の強い吸光度の原因は、ＣｕＯ５のなすトリゴナルバイピラミッド（ｔｒｉｇｏｎａｌ  ｂｙｐｙｒａｍｉｄ）の局所対称に起因する。その理由としては、第一、前記トリゴナルバイピラミッドの中心に存在するＣｕ２＋は、中心対称性を有しない部位（ｎｏｎ−ｃｅｎｔｒｏｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｉｔｅ）に位置し、Ｃｕ２＋のｄ−オービタルでラポルテ許容遷移（Ｌａｐｏｒｔｅ  ａｌｌｏｗｅｄ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が可能であるからである。第二、この結晶構造に起因するエネルギー準位間の遷移は、可視光線領域（約３００ｎｍ〜７００ｎｍ）を少なく含み、近赤外線から赤外線領域（約７００ｎｍ〜３０００ｎｍ）を相当部分含むからである。したがって、前記非導電性金属化合物が、可視光線領域の吸光度は低く、かつ、近赤外線から赤外線領域の吸光度が高くて、明るい色を有しながらも近赤外線波長の電磁波の刺激によく反応して金属核を容易に形成することができる。
【００４３】
次に、化学式３で表されるリン酸塩の立体構造と光学特性を説明する。一般に、遷移金属を含む化合物の光学的特性は、ｄ−オービタルのエネルギー準位と関係がある。遷移金属が自由原子として存在する場合、遷移金属のｄ−オービタルは、全て同等のエネルギー準位を有するが、リガンドが存在する場合、金属原子とリガンドとのなす局所対称（ｌｏｃａｌ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）により遷移金属のｄ−オービタルのエネルギー準位が複数個に分けられる（結晶場理論）。この時、遷移金属原子のｄ−オービタルが全て電子で満たされた状態でなければ、低いエネルギーレベルにある電子の、高いエネルギーレベルへの遷移が可能であり、これを遷移金属のｄ−ｄ遷移（ｄ−ｄ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）という。
【００４４】
前記化学式３のリン酸塩は、ｄ−オービタルの一部に電子が満たされたＣｕ２＋を含むため、前記化学式３のリン酸塩は、ｄ−ｄ遷移による光学的特性を示すことができる。特に、前記化学式３の構造に起因するエネルギー準位間の遷移は、可視光線領域（約３００ｎｍ〜７００ｎｍ）を少なく含み、近赤外線から赤外線領域（約７００ｎｍ〜３０００ｎｍ）を相当部分含むため、前記化学式３のリン酸塩は、可視光線領域（約３００ｎｍ〜７００ｎｍ）の吸光度は低く、近赤外線から赤外線領域（約７００ｎｍ〜３０００ｎｍ）の吸光度は高い特性を示すことができる。
【００４５】
具体的には、化学式３のＭ２により、ＣｕまたはＭ２のリガンド数；およびＣｕまたはＭ２とリガンドとのなす構造が変形し得る。
【００４６】
一例として、化学式３のｘが０＜ｘ＜２の条件を満足し、Ｍ２がＣａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属であるか；またはｘが０の場合、化学式３のリン酸塩は、局所対称（ｌｏｃａｌ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）の中心原子であるＣｕまたはＭ２を５個の酸素原子が歪んだスクエアピラミッド（ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ  ｓｑｕａｒｅ  ｐｙｒａｍｉｄ）形態に囲む構造を含むことができる。図５は、化学式３で表されるリン酸塩の一例であるＣｕ２Ｐ２Ｏ７の構造を模式的に示している。
【００４７】
また、他の例として、化学式３のｘが０＜ｘ＜２の条件を満足し、Ｍ２がＺｎおよびＭｇからなる群より選択された１種以上の金属であれば、化学式３のリン酸塩は、局所対称（ｌｏｃａｌ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）の中心原子であるＣｕまたはＭを６個の酸素原子が歪んだオクタヘドロン（ｄｉｓｔｏｒｔｅｄ  ｏｃｔａｈｅｄｒｏｎ）形態に囲む構造を含むことができる。
【００４８】
このような構造において、Ｃｕ２＋のｄ−オービタルのエネルギー準位は、近赤外線領域の電磁波を吸収できるように形成される。したがって、前記化学式３のリン酸塩は、近赤外線領域の電磁波によって金属核を容易に形成することができる。
【００４９】
特に、歪んだスクエアピラミッドの中心に存在するＣｕ２＋は、中心対称性を有しない部位（ｎｏｎ−ｃｅｎｔｒｏｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｉｔｅ）に位置し、Ｃｕ２＋のｄ−オービタルでラポルテ許容遷移（Ｌａｐｏｒｔｅ  ａｌｌｏｗｅｄ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が可能である。その結果、化学式３において、ｘが０であるか；またはｘが０＜ｘ＜２の条件を満足し、かつ、Ｍ２がＣａ、Ｓｒ、およびＢａからなる群より選択された１種以上の金属の場合、化学式３のリン酸塩は、近赤外線領域で強い吸収バンドを示し、近赤外線領域の電磁波によってより容易に金属核を形成することができる。
【００５０】
次に、前記化学式４のリン酸塩の立体構造を説明する。前記化学式４のリン酸塩としては、三斜晶系（Ｔｒｉｃｌｉｎｉｃ）構造の
【数２２】
0006515181.tif 000023
空間群（ｓｐａｃｅ  ｇｒｏｕｐ）、または斜方晶系（Ｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃ）構造のＰｎｍａ空間群に属する立体構造を有するものを使用することができる。このようなＣｕ４Ｐ２Ｏ９の一例による
【数２３】
0006515181.tif 000024
空間群構造およびＰｎｍａ空間群構造は、それぞれ図６および図７に模式的に示されている。
【００５１】
図６を参照すれば、化学式４のＣｕ４Ｐ２Ｏ９において、銅イオンは、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３およびＭ４部位（ｓｉｔｅ）に位置することができ、Ｍ１およびＭ３部位に位置した銅イオンは、５個の酸素によって配位されてペンタヘドロン（ｐｅｎｔａｈｅｄｒｏｎ）の局所対称（ｌｏｃａｌ  ｓｙｍｍｅｔｒｙ）をなし、Ｍ２およびＭ４部位に位置した銅イオンは、４個の酸素によって配位されてスクエアプレーン（ｓｑｕａｒｅ  ｐｌａｎｅ）の局所対称をなすことができる。そして、Ｐは、４個の酸素と共にテトラヘドロン（ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）の局所対称をなすことができる。前記Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９は、前記ペンタヘドロンのＣｕＯ５、スクエアプレーンのＣｕＯ４およびテトラヘドロンのＰＯ４が互いに酸素を共有し３次元的に連結された立体構造を有することができ、このような立体構造が
【数２４】
0006515181.tif 000025
空間群構造と称される。
【００５２】
一方、図７を参照すれば、Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９において、銅イオンは、Ｍ１、Ｍ２およびＭ３部位に位置することができ、Ｍ１、Ｍ２およびＭ３部位に位置した銅イオンは、５個の酸素によって配位されてペンタヘドロン（ｐｅｎｔａｈｅｄｒｏｎ）の局所対称をなすことができる。そして、Ｐは、４個の酸素と共にテトラヘドロンの局所対称をなすことができる。前記Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９は、前記ペンタヘドロンのＣｕＯ５とテトラヘドロンのＰＯ４とが互いに酸素を共有し３次元的に連結された立体構造を有することができ、このような立体構造がＰｎｍａ空間群構造として称される。
【００５３】
このような化学式４で表されるリン酸塩の
【数２５】
0006515181.tif 000026
あるいはＰｎｍａ空間群構造は、前述のように、ＣｕＯ５のなすペンタヘドロンの局所対称を含むが、前記局所対称部位は中心対称性を有しない部位（ｎｏｎ−ｃｅｎｔｒｏｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  ｓｉｔｅ）であるため、前記部位に位置する銅イオンは、ラポルテ許容遷移（Ｌａｐｏｒｔｅ  ａｌｌｏｗｅｄ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）が可能である。Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９の当該結晶構造に起因するエネルギー準位間の遷移は、ほとんど近赤外線から赤外線領域で起こるようになる。したがって、前記非導電性金属化合物は、可視光線領域の吸光度が低く、かつ、近赤外線から赤外線領域の吸光度が高くて、明るい色を有しながらも近赤外線領域の波長の電磁波に敏感に反応して金属核をより良く形成することができる。
【００５４】
このような化学式１〜化学式４のリン酸塩は、高分子樹脂と優れた相溶性を有し、前記還元またはメッキ処理などに使用される溶液に対しても化学的に安定して非導電性を維持する特性を有する。したがって、電磁波の照射されない領域では、前記非導電性金属化合物が高分子樹脂基材内に均一に分散した状態で化学的に安定して維持されて非導電性を示すことができる。これに対し、電磁波の照射された所定領域では、前記非導電性金属化合物からすでに上述した原理で金属核が容易に形成され、これによって微細な導電性パターンを簡単に形成することができる。
【００５５】
したがって、上述した一実施形態の組成物を用いると、各種高分子樹脂製品または樹脂層などの高分子樹脂基材上に、レーザ等電磁波を照射する非常に単純化された工程で微細な導電性パターンを形成することができる。
【００５６】
付加して、一実施形態に係る組成物に含まれる非導電性金属化合物は、明るい色を呈するため、相対的に少ない色添加剤の使用でも白色あるいは灰色など多様な色の高分子樹脂製品または樹脂層を安定的に実現することができる。
【００５７】
一例として、スピネル構造を有するＣｕＣｒ２Ｏ４などの化合物は、暗黒色（ｄａｒｋ  ｂｌａｃｋ）を呈することによって、このような非導電性金属化合物を含む組成物は、多様な色彩の高分子樹脂製品または樹脂層を実現するのに好適でないことがある。これに対し、前記化学式１〜４のリン酸塩は明るい色を呈するため、少ない色添加剤の追加でも白色あるいは灰色など多様な色の高分子樹脂製品をより安定的に実現することができる。したがって、非導電性金属化合物として、上述した立体構造の化学式１〜４で表されるリン酸塩を用いる場合、各種高分子樹脂製品などに多様な色を実現しようとする当業界の要求をより効果的に満足させることができる。
【００５８】
前記一実施形態に係る組成物に含まれる非導電性金属化合物としては、前記化学式１〜４で表されるリン酸塩の１種あるいは２種以上が用いられる。なかでも、より容易に金属核および接着活性表面を形成し、多様な色の樹脂製品あるいは樹脂層を提供し、放熱素材を単独で用いる時より優れた放熱効果による熱安定性を確保するために、ＣｕＳｎ２（ＰＯ４）３、Ｃｕ３Ｐ２Ｏ８、Ｃｕ２Ｐ２Ｏ７、Ｃｕ４Ｐ２Ｏ９などが用いられる。
【００５９】
前記一実施形態に係る組成物に含まれる非導電性金属化合物の平均粒度は、約０．１〜６μｍ程度に調節できる。このような非導電性金属化合物は、高分子樹脂と優れた相溶性を示し、電磁波の照射されない領域では非導電性を示し、電磁波の照射された領域にのみ選択的に金属核を形成させて微細な導電性パターンを均一に形成することができる。
【００６０】
前記一実施形態に係る組成物において、前記非導電性金属化合物は、全体組成物に対して約０．１〜１０重量％含まれる。当該含有量範囲により、前記組成物から形成された高分子樹脂製品または樹脂層の機械的物性など基本的な物性を適切に維持しながらも、電磁波照射によって一定領域に導電性パターンを形成する特性を好ましく示すことができる。
【００６１】
一方、前記一実施形態に係る組成物は、放熱素材を含むことで優れた熱伝導度および熱拡散性を示すことができる。これにより、前記一実施形態に係る組成物を用いると、既存の放熱体あるいは放熱層のような放熱構造体を省略可能で、単純化された電子製品などを提供することができる。
【００６２】
より具体的には、既存の電子部品基板は、図８のように、ＰＣＢ基板１の温度上昇を防止するために、ヒートシンク（ｈｅａｔ  ｓｉｎｋ）３を必須として採用した。
【００６３】
しかし、一実施形態に係る組成物を用いて既存のブランケット４形状の高分子樹脂製品を成形した後、レーザ等電磁波を照射し、還元またはメッキなどを進行させると、優れた放熱特性を示しながらも微細な導電性パターン２が形成された電子部品基板５を提供することができる。これにより、一実施形態に係る組成物を用いて、既存のＰＣＢ基板１、ヒートシンク３、およびブランケット４を一体化することができる。
【００６４】
前記一実施形態に係る組成物には、前記放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物が含まれる。より具体的には、炭化物として、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれるか、炭素系素材として、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）、カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ、ＣＮＴ）、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）、またはこれらの混合物などが含まれるか、窒化系素材として、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｂ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、またはこれらの混合物などが含まれるか、あるいは金属酸化物として、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、またはこれらの混合物などが含まれる。
【００６５】
このような放熱素材は、非導電性金属化合物の電磁波照射による金属核の形成に影響を与えないながらも高分子樹脂と相溶性に優れ、良好な導電性パターンが形成されている優れた放熱特性の樹脂製品あるいは樹脂層を提供することができる。
【００６６】
前記一実施形態に係る組成物において、前記放熱素材は、目的とする水準の放熱特性を示すように、全体組成物に対して約０．１〜約５０重量％の範囲内に含まれる。この時、放熱素材が炭化物や炭素系素材の場合には、絶縁特性の維持のために、放熱素材の含有量が０．１〜２０重量％に調節できる。当該含有量範囲により、前記組成物から形成された高分子樹脂製品または樹脂層の基本的な物性を適切に維持しながらも、一定水準の熱拡散性および熱伝導性を好ましく示すことができる。
【００６７】
一方、上述した一実施形態の導電性パターン形成用組成物において、前記高分子樹脂としては、多様な高分子樹脂製品または樹脂層を形成可能な任意の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を特別な制限なく使用することができる。特に、上述した非導電性金属化合物は、多様な高分子樹脂と優れた相溶性および均一な分散性を示すことができ、一実施形態の組成物は、多様な高分子樹脂を含むことで様々な樹脂製品または樹脂層に成形される。このような高分子樹脂の具体例としては、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｉｌｅ  ｐｏｌｙ−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、またはポリエチレンテレフタレート樹脂などのポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリカーボネート樹脂、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、その他にも多様な高分子樹脂を含むことができる。
【００６８】
また、前記導電性パターン形成用組成物において、前記非導電性金属化合物は、全体組成物に対して約０．１〜１０重量％含まれ、前記放熱素材は、全体組成物に対して約１〜５０重量％含まれ、残りの含有量の高分子樹脂が含まれる。この時、放熱素材が炭化物および／または炭素系素材の場合、放熱素材は全体組成物に対して約１〜２０重量％含まれ、残りの含有量は高分子樹脂に代替されてもよい。
【００６９】
当該含有量範囲により、前記組成物から形成された高分子樹脂製品または樹脂層の機械的物性など基本的な物性を適切に維持しながらも、電磁波照射によって一定領域に導電性パターンを形成する特性と放熱特性を好ましく示すことができる。
【００７０】
そして、前記導電性パターン形成用組成物は、上述した高分子樹脂および所定の非導電性金属化合物および放熱素材のほか、難燃剤、熱安定剤、ＵＶ安定剤、滑剤、抗酸化剤、無機充填剤、色添加剤、衝撃補強剤、および機能性補強剤からなる群より選択された１種以上の添加剤をさらに含んでもよい。これら添加剤の付加により、一実施形態の組成物から得られた樹脂構造体の物性を適切に補強することができる。これら添加剤のうち、前記色添加剤、例えば、顔料などの場合には、約０．１〜１０重量％あるいは約１〜１０重量％の含有量で含まれ、前記樹脂構造体に所望の色を付与することができる。
【００７１】
このような顔料等色添加剤の代表例としては、ＺｎＯ、ＺｎＳ、Ｔａｌｃ、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、またはＢａＳＯ４などの白色顔料があり、その他にも以前から高分子樹脂組成物に使用可能と知られた多様な種類および色の顔料等色添加剤を使用できることはもちろんである。
【００７２】
前記難燃剤は、リン系難燃剤および無機難燃剤を含むものであるとよい。より具体的には、前記リン系難燃剤としては、トリフェニルホスフェート（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、ＴＰＰ）、トリキシレニルホスフェート（ｔｒｉｘｙｌｅｎｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、ＴＸＰ）、トリクレシルホスフェート（ｔｒｉｃｒｅｓｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、ＴＣＰ）、またはトリイソフェニルホスフェート（ｔｒｉｉｓｏｐｈｅｎｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ、ＲＥＯＦＯＳ）などを含むリン酸エステル系難燃剤；芳香族ポリホスフェート（ａｒｏｍａｔｉｃ  ｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）系難燃剤；ポリリン酸塩系難燃剤；または赤リン系難燃剤などを使用することができ、その他にも樹脂組成物に使用可能と知られた多様なリン系難燃剤を特別な制限なく全て使用することができる。また、前記無機難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸化物（ＭｏＯ３）、モリブデン過酸化物塩（Ｍｏ２Ｏ７２−）、カルシウム−亜鉛−モリブデン酸塩、三酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ３）、または五酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５）などが挙げられる。ただし、無機難燃剤の例がこれに限定されるものではなく、その他樹脂組成物に使用可能と知られた多様な無機難燃剤を特別な制限なく全て使用することができる。
【００７３】
また、衝撃補強剤などの場合、約１〜１２重量％の含有量で含まれ、熱安定剤、ＵＶ安定剤、滑剤、または抗酸化剤などの場合、約０．０５〜５重量％の含有量で含まれ、前記樹脂構造体に所望の物性を適切に発現させることができる。
【００７４】
一方、以下、上述した一実施形態の導電性パターン形成用組成物を用いて、樹脂製品または樹脂層などの高分子樹脂基材上に、電磁波の直接照射によって導電性パターンを形成する方法を具体的に説明する。このような導電性パターンの形成方法は、上述した導電性パターン形成用組成物を樹脂製品に成形するか、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電磁波を照射して、前記非導電性金属化合物粒子から金属核を発生させる段階と、前記金属核を発生させた領域を化学的に還元または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。
【００７５】
以下、このような導電性パターンの形成方法を、添付した図面を参照して各段階別に説明する。参照として、図１０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。
【００７６】
前記導電性パターン形成方法では、まず、上述した導電性パターン形成用組成物を樹脂製品に成形するか、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く適用可能である。例えば、前記組成物を用いて樹脂製品を成形するに際しては、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状に形成し、これを所望の形態に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。
【００７７】
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、上述した特定の非導電性金属化合物および放熱素材が均一に分散した形態を有することができる。特に、前記化学式１〜４のリン酸塩は、多様な高分子樹脂と優れた相溶性および化学的安定性を有するため、前記樹脂基材上の全領域にわたって均一に分散して非導電性を有する状態に維持できる。
【００７８】
このような高分子樹脂製品または樹脂層を形成した後には、図１０の１番目の図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、レーザ等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、前記非導電性金属化合物から金属核を容易に発生させることができる（図１０の２番目の図を参照）。
【００７９】
より具体的には、前記電磁波照射による金属核発生段階を進行させると、前記非導電性金属化合物の一部が前記樹脂製品または樹脂層の所定領域の表面に露出しこれから金属核が発生し、より高い接着性を有するように活性化された接着活性表面を形成することができる。このような接着活性表面が電磁波の照射された一定領域でのみ選択的に形成されることによって、後述する還元またはメッキ段階などを進行させると、前記金属核および接着活性表面に含まれている導電性金属イオンなどが化学的還元されることによって、前記導電性金属層が所定領域の高分子樹脂基材上に選択的に形成される。
【００８０】
一方、上述した金属核発生段階においては、電磁波の中でも、近赤外線領域のレーザ電磁波が照射され、例えば、約１０００ｎｍ〜１２００ｎｍ、あるいは約１０６０ｎｍ〜１０７０ｎｍ、あるいは約１０６４ｎｍの波長を有するレーザ電磁波が、約１〜２０Ｗ、あるいは約３〜１０Ｗの平均パワーで照射される。
【００８１】
当該範囲でレーザ等電磁波の照射条件が制御されることによって、非導電性金属化合物から金属核およびこれを含む接着活性表面などがより良く形成され、これによってより良好な導電性パターンの形成が可能になる。ただし、実際に使用される非導電性金属化合物および高分子樹脂の具体的な種類やこれらの組成により、金属核などの形成を可能にする電磁波の照射条件が異なって制御されてもよい。
【００８２】
一方、上述した金属核発生段階を進行させた後には、図１０の３番目の図に示されているように、前記金属核を発生させた領域を化学的に還元またはメッキさせて導電性金属層を形成する段階を進行させることができる。このような還元またはメッキ段階を進行させた結果、前記金属核および接着活性表面が露出した所定領域で選択的に導電性金属層が形成され、残りの領域では化学的に安定した非導電性金属化合物がそのまま非導電性を維持することができる。これにより、高分子樹脂基材上の所定領域にのみ選択的に微細な導電性パターンが形成される。
【００８３】
このような還元またはメッキ段階では、前記金属核を発生させた樹脂製品または樹脂層を、還元剤を含む酸性または塩基性溶液で処理することができ、このような溶液は、還元剤として、ホルムアルデヒド、次亜リン酸塩、ジメチルアミノボラン（ＤＭＡＢ）、ジエチルアミノボラン（ＤＥＡＢ）、およびヒドラジン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。他の例において、前記還元またはメッキ段階では、前記金属核を発生させた樹脂製品または樹脂層を、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してもよい。
【００８４】
このような還元またはメッキ段階の進行により、前記金属核に含まれている金属イオンが還元されるか、前記金属核が形成された領域でこれをｓｅｅｄとして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、所定領域に選択的に良好な導電性パターンが形成される。この時、前記金属核および接着活性表面は、前記化学的に還元される導電性金属イオンと強い結合を形成することができ、その結果、所定領域に選択的に導電性パターンがより容易に形成される。
【００８５】
一方、発明の他の実施形態によれば、上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、高分子樹脂基材；高分子樹脂基材に分散している、前記化学式１〜４で表されるリン酸塩からなる群より選択された１種以上のリン酸塩を含む非導電性金属化合物；高分子樹脂基材に分散している放熱素材として、炭化物、炭素系素材、窒化系素材、金属酸化物、またはこれらの混合物；所定領域の高分子樹脂基材の表面に露出した金属核を含む接着活性表面；および前記接着活性表面上に形成された導電性金属層を含むことができる。
【００８６】
このような樹脂構造体において、前記接着活性表面および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電磁波の照射された領域に対応できる。また、前記接着活性表面の金属核に含まれている金属やそのイオンは、前記非導電性金属化合物由来であるとよい。一方、前記導電性金属層は、前記非導電性金属化合物に含まれている金属由来であるか、無電解メッキ溶液に含まれている導電性金属イオン由来であるとよい。
また、前記樹脂構造体は、前記非導電性金属化合物由来の残留物をさらに含むことができる。このような残留物は、前記非導電性金属化合物に含まれている金属中の少なくとも一部が放出され、そのサイトの少なくとも一部にｖａｃａｎｃｙが形成された構造を有することができる。
【００８７】
上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またはタブレットＰＣケース、自動車用部品など各種樹脂製品または樹脂層になるか、その他ＲＦＩＤタグ、各種センサ、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ってもよい。
【００８８】
上述のように、発明の実施形態によれば、優れた放熱特性を示しながら、レーザ等電磁波を照射し、還元またはメッキする非常に単純化された方法で、各種微細導電性パターンを有する多様な樹脂製品を良好かつ容易に形成することができる。
【００８９】
以下、発明の具体的な実施例により発明の作用、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ない。
【００９０】
［実施例１：レーザ直接照射による導電性パターンの形成］
基本樹脂のポリブチレンテレフタレート樹脂および放熱素材として黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）と非導電性金属化合物としてＣｕ３Ｐ２Ｏ８を用い、工程および安定化のための添加剤として、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。具体的には、ポリブチレンテレフタレート樹脂６９重量％、非導電性金属化合物５重量％、黒鉛１５重量％、衝撃補強剤１０重量％、および滑剤を含むその他添加剤１重量％を混合して組成物を得た。
【００９１】
前記製造した組成物を、２６０〜２８０℃の温度で押出機により押出した。押出されたペレット状の組成物を、約２６０〜２７０℃で直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの基板に射出成形した。
【００９２】
一方、前記製造された樹脂基板に対して、Ｎｄ−ＹＡＧ  ｌａｓｅｒ装置を用いて、４０ｋＨｚ、４Ｗの条件下、１０６４ｎｍ波長帯のレーザを照射して表面を活性化させた。
【００９３】
そして、前記レーザ照射によって表面が活性化された樹脂構造体に対して、次のような無電解メッキ工程を実施した。
【００９４】
メッキ溶液は（株）エムエスシーから提供されるＭＳＭＩＤ−７０を用いて製造され、製造工程は次の通りである。Ｃｕ溶液（ＭＳＭＩＤ−７０Ａ）４０ｍｌ、錯化剤（ＭＳＭＩＤ−７０Ｂ）１２０ｍｌ、補助錯化剤（ＭＳＭＩＤ−７０Ｃ）３．５ｍｌ、安定剤（ＭＳＭＩＤ−７０Ｄ）２ｍｌを７００ｍｌの脱イオン水に溶解させて、Ｃｕメッキ溶液を製造した。製造されたメッキ溶液１Ｌに、２５％ＮａＯＨ４５ｍｌ、３７％ホルムアルデヒド１２ｍｌを添加した。レーザで表面が活性化された樹脂構造体を３〜５時間メッキ溶液に担持させた後、蒸留水で洗浄した。
【００９５】
前記レーザを照射した樹脂構造体は、無電解メッキにより金属核を含む接着活性表面に良好な導電性パターン（あるいはメッキ層）を形成した。
【００９６】
［実施例２：レーザ直接照射による導電性パターンの形成］
実施例１における放熱素材として黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）の代わりに窒化ホウ素（ＢＮ）を用いたことを除いて、実施例１と同様の方法で導電性パターン形成用組成物を製造し、これから導電性パターンを有する樹脂構造体を製造した。
【００９７】
［実施例３：レーザ直接照射による導電性パターンの形成］
実施例１における非導電性金属化合物としてＣｕ３Ｐ２Ｏ８の代わりにＣｕ４Ｐ２Ｏ９を用いたことを除いて、実施例１と同様の方法で導電性パターン形成用組成物を製造し、これから導電性パターンを有する樹脂構造体を製造した。
【００９８】
［比較例１：レーザ直接照射による導電性パターンの形成］
実施例１における放熱素材を添加せずポリブチレンテレフタレート樹脂の含有量が８４重量％であることを除いて、実施例１と同様の方法で導電性パターン形成用組成物を製造し、これから導電性パターンを有する樹脂構造体を製造した。
【００９９】
［比較例２：レーザ直接照射による導電性パターンの形成］
実施例１における非導電性金属化合物を添加せずポリブチレンテレフタレート樹脂の含有量が７４重量％であることを除いて、実施例１と同様の方法で導電性パターン形成用組成物を製造し、これから導電性パターンを有する樹脂構造体を製造した。
【０１００】
［比較例３：レーザ直接照射による導電性パターンの形成］
実施例１における非導電性金属化合物としてＣｕ３Ｐ２Ｏ８の代わりにＣｕ２（ＯＨ）ＰＯ４を用いたことを除いて、実施例１と同様の方法で導電性パターン形成用組成物を製造し、これから導電性パターンを有する樹脂構造体を製造した。
【０１０１】
［試験例：導電性パターンを有する樹脂構造体の物性評価］
（１）実施例および比較例の樹脂構造体に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標準方法によるＣｒｏｓｓ−ｃｕｔ試験によって評価された。ＩＳＯ２４０９標準方法による接着性評価で、ｃｌａｓｓ０等級は、導電性パターンの剥離面積が評価対象の導電性パターン面積の０％であることを意味し、ｃｌａｓｓ１等級は、導電性パターンの剥離面積が評価対象の導電性パターン面積の０％超過５％以下を意味する。ｃｌａｓｓ２等級は、導電性パターンの剥離面積が評価対象の導電性パターン面積の５％超過１５％以下を意味する。ｃｌａｓｓ３等級は、導電性パターンの剥離面積が評価対象の導電性パターン面積の１５％超過３５％以下を意味する。ｃｌａｓｓ４等級は、導電性パターンの剥離面積が評価対象の導電性パターン面積の３５％超過６５％以下を意味する。ｃｌａｓｓ５等級は、導電性パターンの剥離面積が評価対象の導電性パターン面積の６５％超過を意味する。
【０１０２】
（２）実施例および比較例の樹脂構造体の熱伝導度は、ＡＳＴＭ  Ｅ１４６１標準方法によって評価され、試験装備はＬＦＡ４４７ｌａｓｅｒ  ｆｌａｓｈ（Ｎｅｔｚｓｃｈ）を用いた。試験片を試験装備の内部に位置させ、試験片の下方でＬａｓｅｒ  ｐｕｌｓｅを用いて熱を発生させた。以降、試験片の反対側の温度をＩＲセンサを用いて測定する方式で熱拡散度を測定した後、これから熱伝導度を計算した。
【０１０３】
（３）実施例および比較例の樹脂構造体の熱変形温度は、６Ｍ−２（Ｔｏｙｏｓｅｉｋｉ）試験装備を用いて評価された。試験片の大きさによって決定される荷重を試験片に加えた後（本試験例では４．６ｋｇｆ／ｃｍ２の荷重を加える）、試験片をオイルに浸漬して３〜５分間予熱をし、オイルを１２０℃／時間の速度で加熱した。オイルの温度が上昇するにつれて試験片が垂れ下がることになるが、０．２５４ｍｍ垂れ下がった時の温度を測定して熱変形温度と規定した。
【０１０４】
【表１】
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【０１０５】
前記表１を参照すれば、実施例１〜３と比較例１により形成された導電性パターン（あるいはメッキ層）の剥離面積は、テスト対象の導電性パターン面積の約０％（ＩＳＯ  ｃｌａｓｓ０）で、レーザ照射領域に高い接着性を示す導電性パターンが良好に形成されたことが確認される。反面、比較例２により形成された導電性パターンの剥離面積は、テスト対象の導電性パターンの６５％超過（ＩＳＯ  ｃｌａｓｓ５）であり、比較例３により形成された導電性パターンの剥離面積は、テスト対象の導電性パターンの１５％超過３５％以下（ＩＳＯ  ｃｌａｓｓ３）で、樹脂構造体に対して導電性パターンの接着力が実施例１〜３に比べて著しく低いことが確認される。
【０１０６】
一方、非導電性金属化合物としてＣｕ３Ｐ２Ｏ８を添加し、かつ、放熱素材を添加しなかった比較例１の樹脂構造体は、電磁波照射によって良好に導電性パターンを形成したが、樹脂の熱伝導度と熱変形温度が非常に低い結果を示した。これに対し、非導電性金属化合物としてＣｕ３Ｐ２Ｏ８またはＣｕ４Ｐ２Ｏ９と放熱素材としてｇｒａｐｈｉｔｅまたはＢＮを用いた実施例１〜３の樹脂構造体は、電磁波照射によって良好に導電性パターンを形成しながらも、放熱素材だけを用いた比較例２の樹脂構造体より優れた熱伝導度および増加した熱変形温度を示した。また、本発明の非導電性金属化合物に属しない非導電性金属化合物と放熱素材を添加した比較例３の樹脂構造体は、放熱素材だけを用いた比較例２の樹脂構造体に比べてより低い熱伝導度を示した。したがって、本発明で提示した非導電性金属化合物は、放熱素材と組み合わされて導電性パターンの高い接着性を維持しながら、放熱素材自体の放熱効果よりも向上した放熱効果を示すことが確認される。
【符号の説明】
【０１０７】
１：ＰＣＢ基板
２：導電性パターン（回路パターン）
３：ヒートシンク
４：ブランケット
５：電子部品基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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