(57)【要約】【課題】導電性パターンと基材との密着性が向上し、かつ無電解メッキを施すことで十分な電気伝導性を有する導電性パターンとその作製方法を提供する。【解決手段】導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成し、次いで、無電解メッキ処理を施すことにより導電性パターンを作製する導電性パターンの作製方法において、該パターンを描画後に、該パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結する工程と、該乾燥及び焼結する工程後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理する工程とを有することを特徴とする導電性パターンの作製方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成し、次いで、無電解メッキ処理を施すことにより導電性パターンを作製する導電性パターンの作製方法において、該パターンを描画後に、該パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結する工程と、該乾燥及び焼結する工程後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理する工程とを有することを特徴とする導電性パターンの作製方法。
【請求項２】
前記パターンを乾燥及び焼結する工程における処理温度が、１５０℃以上、２００℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の導電性パターンの作製方法。
【請求項３】
前記導電性インクが、銀微粒子または銀合金微粒子を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の導電性パターンの作製方法。
【請求項４】
前記導電性インクを受容基材上に描画する手段が、インクジェット記録装置を用いて射出描画するインクジェット記録手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性パターンの作製方法。
【請求項５】
前記インクジェット記録装置の導電性インクを射出する手段が、圧力印加手段と電界印加手段とを用いた方法であることを特徴とする請求項４に記載の導電性パターンの作製方法。
【請求項６】
導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成し、次いで、無電解メッキ処理を施して作製される導電性パターンにおいて、該パターンを描画後に、該パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結し、該乾燥及び焼結した後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理して作製されることを特徴とする導電性パターン。
【請求項７】
前記パターンを乾燥及び焼結する時の処理温度が、１５０℃以上、２００℃以下であることを特徴とする請求項６に記載の導電性パターン。
【請求項８】
前記導電性インクが、銀微粒子または銀合金微粒子を含有することを特徴とする請求項６または７に記載の導電性パターン。
【請求項９】
前記導電性インクを受容基材上に描画する手段が、インクジェット記録装置を用いて射出描画するインクジェット記録手段であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の導電性パターン。
【請求項１０】
前記インクジェット記録装置の導電性インクを射出する手段が、圧力印加手段と電界印加手段とを用いた方法であることを特徴とする請求項９に記載の導電性パターン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性パターンと基材との密着性が向上し、かつ十分な電気伝導性を備えた導電性パターンとその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、微細な導電性パターンを有するＩＣ、ＬＳＩなどの配線基板や電子回路等を形成するには、シート状基材に形成された導電層上に、レジスト剤を用いてレジスト層を形成した後、所望の導電回路パターンを有するフォトマスクで覆って光照射して、導電回路パターン状に形成されたレジスト層以外の未硬化のレジスト層及び導電層を除去して導電性パターンを形成するフォトリソグラフによる方法が用いられている。しかしながら、このフォトリソグラフ法では、レジスト層の付与、光照射、レジスト層の除去等の導電性パターンを形成するための工程を多数必要とし、作業の煩雑性及び経済性の点で問題を抱えている。また、不要物を除去する際に、未硬化のレジスト層が多量に発生し、環境に対する負荷を与えるという課題もある。
【０００３】
また、シート基材上にアルミニウム粉末、銀粉末などの導電性粉末を含む導電性ペーストを印刷して導電回路を作成する方法があるが、印刷機を用いて印刷するため、製版が必要であり、大量生産という観点では適性を備えてはいるが、オンデマンドで少量、多品種の注文に応じることが困難である上、導電性ペースト中の導電性粉末同士の接触により導電性が付与されるため、導電性粒子間の接触不足により導電性が不十分となる場合があるという問題があった。
【０００４】
上記の様な各課題を解決する方法の１つとして、インクジェット吐出方式を備えたインクジェット記録装置を用いて、基材上に導電性粒子等を含有した導電性インクをパターン状に直接射出して、導電性パターンを形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。この様な方法で用いられる導電性インクは、一般的には、導電性粒子として金属ナノコロイドを含有し、この導電性インクを基材シート上に所望のパターンで射出した後、形成したパターン部を加熱、乾燥、溶融させて、金属微粒子を接触させることにより、導電性を付与する方法である。また、この様な導電性パターンにおいては、より優れた導電性を付与する観点から、導電性パターン表面にメッキ処理を施す工程が用いられる。この様なメッキ処理においては、導電性インク中にメッキ形成を促進するメッキ触媒成分や金属微粒子を添加して無電解メッキを行う方法が開示されている（例えば、特許文献４参照。）
しかし、この様な金属微粒子は、基材、特に平滑な表面を有するガラス基材等との接着性が悪く、簡単に基材から導電性パターンが剥離しまうという課題があった。
【０００５】
上記のような導電性パターンと基材との密着性を向上する方法の１つとして、１５０〜３００℃のオーブン中で、形成した導電性パターンを１５〜３０分間処理し、導電性パターンを形成する金属微粒子を焼成処理して導電性皮膜を形成することにより、基材との接着性を向上させる方法が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。
【０００６】
しかしながら、この様な高温環境下で長時間にわたり処理を行った場合には、メッキ触媒成分は触媒としての活性度が簡単に失活してしまい、所望のメッキ形成ができなくなり、十分な電気導電性が得られる導電性パターンを得ることができないことが判明した。
【特許文献１】特開２００４−２４７６６７号公報
【特許文献２】特開２００４−３４５３２１号公報
【特許文献３】特開２００４−３４５３２２号公報
【特許文献４】特開２００７−４２６８３号公報
【特許文献５】特開２００２−１３４８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、導電性パターンと基材との密着性が向上し、かつ無電解メッキを施すことで十分な電気伝導性を有する導電性パターンとその作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
【０００９】
１．導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成し、次いで、無電解メッキ処理を施すことにより導電性パターンを作製する導電性パターンの作製方法において、該パターンを描画後に、該パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結する工程と、該乾燥及び焼結する工程後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理する工程とを有することを特徴とする導電性パターンの作製方法。
【００１０】
２．前記パターンを乾燥及び焼結する工程における処理温度が、１５０℃以上、２００℃以下であることを特徴とする前記１に記載の導電性パターンの作製方法。
【００１１】
３．前記導電性インクが、銀微粒子または銀合金微粒子を含有することを特徴とする前記１または２に記載の導電性パターンの作製方法。
【００１２】
４．前記導電性インクを受容基材上に描画する手段が、インクジェット記録装置を用いて射出描画するインクジェット記録手段であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の導電性パターンの作製方法。
【００１３】
５．前記インクジェット記録装置の導電性インクを射出する手段が、圧力印加手段と電界印加手段とを用いた方法であることを特徴とする前記４に記載の導電性パターンの作製方法。
【００１４】
６．導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成し、次いで、無電解メッキ処理を施して作製される導電性パターンにおいて、該パターンを描画後に、該パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結し、該乾燥及び焼結した後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理して作製されることを特徴とする導電性パターン。
【００１５】
７．前記パターンを乾燥及び焼結する時の処理温度が、１５０℃以上、２００℃以下であることを特徴とする前記６に記載の導電性パターン。
【００１６】
８．前記導電性インクが、銀微粒子または銀合金微粒子を含有することを特徴とする前記６または７に記載の導電性パターン。
【００１７】
９．前記導電性インクを受容基材上に描画する手段が、インクジェット記録装置を用いて射出描画するインクジェット記録手段であることを特徴とする前記６〜８のいずれか１項に記載の導電性パターン。
【００１８】
１０．前記インクジェット記録装置の導電性インクを射出する手段が、圧力印加手段と電界印加手段とを用いた方法であることを特徴とする前記９に記載の導電性パターン。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、導電性パターンと基材との密着性が向上し、かつ無電解メッキを施すことで十分な電気伝導性を有する導電性パターンとその作製方法を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成し、次いで、無電解メッキ処理を施すことにより導電性パターンを作製する導電性パターンの作製方法において、該パターンを描画後に、該パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結する工程と、該乾燥及び焼結する工程後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理する工程とを有することを特徴とする導電性パターンの作製方法により、導電性パターンと基材との密着性が向上し、かつ無電解メッキを施すことで十分な電気伝導性を有する導電性パターンの作製方法を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。
【００２２】
すなわち、本発明の導電性パターンの作製方法における形成工程は、主には、
１〕導電性インクを用いて受容基材上に描画してパターンを形成する工程、
２〕形成したパターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結する工程、
３〕形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理する工程、
４〕無電解メッキ処理を施すことにより導電性パターンを作製する工程、
により構成されている。
【００２３】
以下、導電性パターンの作製方法における各工程について、順次説明する。
【００２４】
《１〕パターン形成工程》
〔導電性インク〕
本発明の導電性パターンの作製方法においては、インク受容基材上に導電性インクを用いて導電性パターンを形成することを特徴の１つとする。
【００２５】
本発明に係る導電性インクには、導電性付与材料として金属微粒子を含有することが好ましい。
【００２６】
本発明に用いられる金属微粒子としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｗ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｇａ、Ｉｎ等が挙げられるが、その中でも特に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのような金属微粒子を用いると、電気抵抗が低く、かつ腐食に強い回路パターンを形成することができるので好ましく、特には、銀微粒子または銀合金粒子であることが好ましい。これらの金属微粒子は、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属ナノコロイドであることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る導電性インクには、金属微粒子の保護コロイドとして重合体または界面活性剤を用いることができ、特に、ポリエステル、ポリアクリルニトリル、ポリウレタンとアルカノールアミンとのブロック共重合体が好ましい。
【００２８】
本発明に係る導電性インクは、水系導電性インクと油系導電性インクとが挙げられる。金属微粒子を、水を主体とする分散媒に分散して構成される水系導電性インクは、例えば、以下に示す方法に従って調製することができる。
【００２９】
塩化金酸や硝酸銀のような金属イオンソース水溶液中に水溶性の重合体を溶解させ、撹拌しながら、ジメチルアミノエタノールのようなアルカノールアミンを添加する。数１０秒〜数分で金属イオンが還元され、平均粒子径が１００ｎｍ以下の金属微粒子が析出する。その後、塩素イオンや硝酸イオンを限外濾過などの濾過方法で除去した後、濃縮・乾燥することにより、高濃度に金属微粒子を含有した水系導電性インクが得られる。この水系導電性インクは、水やアルコール系溶媒、テトラエトキシシランやトリエトキシシランのようなゾルゲルプロセス用バインダーに安定に溶解、混合することが可能である。
【００３０】
また、金属微粒子を油性分散媒に分散した油系導電性インクは、例えば、以下に示す方法に従って調製することができる。
【００３１】
油溶性ポリマーをアセトンのような水混和性有機溶媒に溶解させ、このポリマー溶液を金属イオンソース水溶液と混合する。混合物は不均一系であるが、これを撹拌しながらアルカノールアミンを添加すると、金属微粒子が重合体中に分散した形で油相側に析出してくる。これを洗浄、濃縮、乾燥させることにより、水系導電性インクと同様の濃厚な金属微粒子を含有する油系導電性インクが得られる。この油系導電性インクは、芳香族系、ケトン系、エステル系などの溶媒やポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等に安定に溶解、混合することが可能である。
【００３２】
導電性インクの分散媒中における金属微粒子の濃度は、最大８０質量％程度にすることが可能であるが、用途に応じて適宜稀釈して使用することができる。通常は、導電性インクにおける金属微粒子の含有量は２〜５０質量％、界面活性剤および樹脂成分の含有量は０．３〜３０質量％、粘度は３〜３０ｍＰａ・ｓとすることが好ましい。
【００３３】
〔パターンの形成方法〕
本発明において、インク受容基材上に導電性インクを用いて導電性パターンを形成する方法としては、特に制限はなく、公知のパターン形成方法を適用することができ、例えば、インクジェット方式、スクリーン印刷法、オフセット印刷法等を挙げることができるが、インクジェット記録装置を用いたインクジェット方式を適用することが好ましく、更には、電気回路等に使用される線幅が２０μｍ以下の細線を高精度に形成できる観点から、インクジェット記録装置による導電性インクの吐出方法が、圧力印加手段と電界印加手段とを用いた方法であることが好ましい。
【００３４】
以下、圧力印加手段と電界印加手段とを用いたインクジェット記録方法について説明する。
【００３５】
一般に、電子回路等で要求されている微細な線幅のパターンを高精細に描画するには、インクジェット記録装置から射出するインク液滴をより微細化する必要がある。
【００３６】
しかしながら、電気−機械変換方式（例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等）や電気−熱変換方式（例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット（登録商標）型等）のみの出力手段を用いて、極微小インク液滴を吐出した場合、ノズルから吐出したインク液滴に付与される運動エネルギーは、インク液滴の半径の３乗に比例して小さくなるため、微小液滴は空気抵抗に耐えるほどの十分な運動エネルギーを確保できず、空気対流などによる擾乱を受け、正確な着弾が困難となる。さらに、インク液滴が微細になるほど、表面張力の効果が増すために、液滴の蒸気圧が高くなり蒸発量が激しくなる。このため微細液滴は、飛翔中の著しい質量の消失を招き、着弾時に液滴の形態を保つことすら難しいという問題があった。このように着弾位置の高精度化は、インク液滴の微細化と相反する課題であり、これら２つを同時に実現することに対し、障害を抱えていた。
【００３７】
本発明においては、上記課題を解決する方法として、圧力印加手段と電界印加手段とを用いた射出方法を適用することが好ましい。
【００３８】
この射出方法は、０．１〜１００μｍの内径の吐出口を有するノズルを用い、導電性インクに任意波形の電圧を印加して、この導電性インクを帯電させることにより、そのインク液滴を吐出口から、樹脂層を有するインク受容基材に吐出する方法である。
【００３９】
すなわち、この射出方法は、ノズルの吐出口の内径が０．１〜１００μｍであり、電界強度分布が狭くなっているため、ノズル内に供給された導電性インクに任意波形の電圧を印加することにより電界を集中させることができる。その結果、形成されるインク液滴を微小で、かつ形状の安定化したものとすることができる。従って、従来よりも微細な、例えば１ｐｌ（ピコリットル）未満の複数のインク液滴からなるインク液滴パターンを樹脂層表面に形成することができる。また、電界強度分布が狭くなっているため、ノズル内の導電性インクに印加する総印加電圧を低減することができる。また、インク液滴は、ノズルから吐出された直後、電界と電荷の間に働く静電力により加速されるが、ノズルから離れると電界は急激に低下するので、その後は、空気抵抗により減速する。しかしながら、微小液滴でかつ電界が集中したインク液滴は、樹脂層に近づくにつれ、鏡像力により加速される。この空気抵抗による減速と鏡像力による加速とのバランスをとることにより、微小液滴を安定に飛翔させ、着弾精度を向上させることが可能となる。
【００４０】
図１は、本発明に好ましく適用できる圧力印加手段と電界印加手段とを用い導電性インク吐出装置の一例を示した概略断面図である。
【００４１】
図１において、導電性インク吐出装置２０は、帯電可能な導電性インクの液滴を先端部から樹脂層を有するインク受容基材Ｋに向かって吐出する超微細径のノズル２１と、ノズル２１の先端部に対向する面側に配置され、その対向面でインク受容基材Ｋを支持する対向電極２３と、ノズル２１内の流路２２に導電性インクを供給する導電性インク供給手段と、ノズル２１内の導電性インクに任意波形の吐出電圧を印加する吐出電圧印加手段（電圧印加手段）２５とを備えている。なお、上記ノズル２１と導電性インク供給手段の一部の構成と吐出電圧印加手段２５の一部の構成とは、ノズルプレート２６と一体的に形成されている。
【００４２】
ノズル２１は、ノズルプレート２６の下面層２６ｃから垂設され、この下面層２６ｃと一体的に形成されている。ノズル２１の先端部は、対向電極２３に指向している。ノズル２１の内部には、その先端部からその中心線に沿って貫通するノズル内流路２２が形成されている。
【００４３】
ノズル２１は、例えば、ガラスなどの電気絶縁体により、超微細径で形成されている。ノズル２１の各部の寸法の具体例を挙げると、ノズル内流路２２の内部直径は１μｍ、ノズル２１の先端部における外部直径は２μｍ、ノズル２１の根元、すなわち、上端部の直径は５μｍ、ノズル２１の高さは１００μｍに設定されている。また、ノズル２１の形状は限りなく円錐形に近い円錐台形に形成されている。このようなノズル２１はその全体がノズルプレート２６の下面層２６ｃと共に絶縁性の樹脂材により形成されている。
【００４４】
なお、ノズル２１の各寸法は上記一例に限定されるものではない。特に吐出口の内径については、電界集中の効果により液滴の吐出を可能とする吐出電圧が１０００Ｖ未満を実現する範囲であって、例えば、１００μｍ以下であり、より望ましくは、２０μｍ以下であって、現行のノズル形成技術により溶液を通す貫通穴を形成することが実現可能な範囲である内径、例えば０．１μｍをその下限値とする。
【００４５】
導電性インク供給手段は、ノズルプレート２６の内部であってノズル２１の根元となる位置に設けられると共にノズル内流路２２に連通する溶液室２４と、図示しない外部の導電性インクタンクからインク室２４に導電性インクを導く供給路２７と、インク室２４への溶液の供給圧力を付与する図示しない供給ポンプとを備えている。
【００４６】
上記供給ポンプは、ノズル２１の先端部まで導電性インクを供給し、当該先端部からこぼれ出さない範囲の供給圧力を維持して導電性インクの供給を行う。
【００４７】
吐出電圧印加手段２５は、ノズル２１内の導電性インクに吐出電圧を印加してこの導電性インクを帯電させることにより、この導電性インクの液滴をノズル２１の吐出口からインク受容基材Ｋに向かって吐出させるものである。この吐出電圧印加手段２５は、ノズルプレート２６の内部であってインク室２４とノズル内流路２２との境界位置に設けられた吐出電圧印加用の吐出電極２８と、この吐出電極２８に常時，直流のバイアス電圧を印加するバイアス電源３０と、吐出電極２８にバイアス電圧に重畳して吐出に要する電位とするパルス電圧を印加する吐出電圧電源２９とを備えている。
【００４８】
吐出電極２８は、インク室２４内部において導電性インクに直接接触し、導電性インクを帯電させると共に吐出電圧を印加する。
【００４９】
バイアス電源３０によるバイアス電圧は、導電性インクの吐出が行われない範囲で常時電圧印加を行うことにより、吐出時に印加すべき電圧の幅を予め低減し、これによる吐出時の反応性の向上を図っている。
【００５０】
一例を挙げると、バイアス電圧はＤＣ３００Ｖで印加され、パルス電圧は１００Ｖで印される。従って、吐出の際の重畳電圧は４００Ｖとなる。
【００５１】
ノズルプレート２６は、最も上層に位置する上面層２６ａと、その下に位置する導電性インクの供給路を形成する流路層２６ｂと、この流路層２６ｂのさらに下に形成される下面層２６ｃとを備え、流路層２６ｂと下面層２６ｃとの間には、吐出電極２８が介挿されている。
【００５２】
対向電極２３は、ノズル２１に垂直な対向面を備えており、かかる対向面に沿うようにインク受容基材Ｋの支持を行う。ノズル２１の先端部から対向電極２３の対向面までの距離は、例えば１００μｍ等、一定に保持されている。
【００５３】
また、対向電極２３は接地されているため、常時、接地電位を維持している。従って、パルス電圧の印加時にはノズル２１の先端部と対向面との間に生じる電界による静電力により吐出された液滴を対向電極２３側に誘導する。
【００５４】
なお、導電性インク吐出装置２０は、ノズル２１の超微細化による当該ノズル２１の先端部での電界集中により電界強度を高めることで液滴の吐出を行うことから、対向電極２３による誘導がなくとも液滴の吐出を行うことは可能ではあるが、ノズル２１と対向電極２３との間での静電力による誘導が行われた方が望ましい。この場合、ノズル２１から吐出され空気抵抗により減速する液滴を、鏡像力により加速することができる。従って、これら空気抵抗による減速と鏡像力による加速とのバランスをとることにより、微小液滴を安定に飛翔させ、着弾精度を向上させることができる。またなお、帯電した液滴の電荷を、対向電極２３の接地により逃がすことも可能である。
【００５５】
以上のような導電性インク吐出装置２０は、図示しない駆動機構により、インク受容基材Ｋの搬送方向に対して直交する方向に走査自在とされた走査型の導電性インク吐出装置としてもよい。この場合において、導電性インク吐出装置２０に複数のノズル２１を配列するようにしてもよい。また、導電性インク吐出装置２０は、インク受容基材Ｋの搬送方向に対して直交する方向に多数のノズル２１を配列してなるライン型の導電性インク吐出装置としてもよい。
【００５６】
〔インク受容基材〕
本発明に用いられる受容材料としては、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等の樹脂フィルム、ガラス−エポキシ基板、シリコン基板、セラミックス基板、ガラス基板等が挙げられる。
【００５７】
本発明で用いられる樹脂フィルムの材質としては、特に限定はないが、例えば、ポリエステル系フィルム（ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等）、ポリカーボネート系フィルム、ポリアリレート系フィルム、ポリスルホン（ポリエーテルスルホンも含む）系フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、シンジオタクティックポリスチレン系フィルム，ポリカーボネートフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム（アートン（ＪＳＲ社製）、ゼオネックス、ゼオネア（以上、日本ゼオン社製））、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリスルホン系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、ポリアクリレート系フィルム、ポリアリレート系フィルム等を挙げることができる。これらの素材を主成分とする異なる材質のフィルムを積層したフィルムであってもよい。
【００５８】
また、本発明においては、インク受容材料とその上に設ける導電性パターンとの密着性を高める観点から、インク受容材料表面に、予め表面をコロナ放電処理、火炎処理、オゾン処理、プライマー処理、紫外線処理、放射線処理、粗面化処理、化学薬品処理を施すことが好ましい。
【００５９】
《２〕乾燥及び焼結工程》
本発明の導電性パターンの作製方法においては、１）パターン形成工程で導電性インクを用いて導電回路等のパターンを形成した後、このパターンより揮発成分を除去し、導電性を付与するため、１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結処理を施して導電性微粒子同士を融着させる。
【００６０】
本発明においては、乾燥及び焼結温度としては、１３０℃以上、２５０℃以下とすることを特徴とするが、好ましくは１５０℃以上、２００℃以下である。また、乾燥及び焼結温度としては、特に制限はないが、概ね３０秒以上、２０分以下であり、好ましくは１分以上、１０分以下である。
【００６１】
本発明に係る乾燥及び焼結工程で適用可能な乾燥・加熱装置としては、特に制限はなく、加熱オーブン、ホットプレート、電気炉、マイクロ波照射、ランプアニール等の加熱手段を用いることができる。また、加熱処理と同時に加圧処理を施すことも好ましい。この様な熱エネルギー及び圧力を同時に付与する手段としては、例えば、ローラー部材を用いて導電性パターン像に加熱・加圧処理を施す方法であることが好ましい。この様なローラー部材、例えば、対向した位置に、一対の加熱ローラーと加圧ローラー（保持ローラー）とを配置したローラー対を用い、２つのローラー間隙（ニップ間隙）に、導電性インクを用いて導電性パターン像を形成したインク受容基材を、所望の温度、所望の圧力及び所望の時間で処理することにより、導電性パターン像中に含まれる金属微粒子を極めて短時間で焼結することで、優れた導電性を付与すると共に、処理時間が極めて短時間とすることができる。
【００６２】
《３〕メッキ触媒活性化剤による処理工程》
本発明の導電性パターンの作製方法においては、乾燥及び焼結する工程の後に、形成した導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理する工程を行うことを特徴の１つとする。
【００６３】
本発明に係るメッキ触媒活性化剤は、主にＰｄ等のメッキ触媒を含有し、導電性パターン、すなわち導体部にのみ選択的に作用してその部分を活性化し、基材上の導電性パターン部以外の領域には作用を及ぼさない特性を持つものである。
【００６４】
本発明に適用可能なメッキ触媒活性化剤は、上記特性を備えていれば特に限定するものではないが、例えば、奥野製薬工業株式会社製のＮＮＰアクセラ等が挙げられる。
【００６５】
本発明の導電性パターンの作製方法においては、上記メッキ触媒活性化剤による処理工程は、基本的には下記に示す手順に従って行うことができる。
【００６６】
受容基材上に導電性インクを用いてパターンを描画し、このパターンを前記方法に従って乾燥及び焼成処理を施した後、ＮＮＰクリーナー（奥野製薬工業株式会社製）を用いて、中性脱脂処理を２５℃で３分間行う。次いで、ＮＮＰアクセラＢ（奥野製薬工業株式会社製）を用いて３０秒間のプレディップを行い、その後、ＮＮＰアクセラ溶液（奥野製薬工業株式会社製）に、２５℃で３分間浸漬して、パターン部のメッキ触媒活性化剤による処理を施す。ここで用いるＮＮＰアクセラ溶液は、ＮＮＰアクセラＡを３０ｍｌ／Ｌ及びＮＮＰアクセラＢを２００ｇ／Ｌ含む水溶液である。
【００６７】
《４〕無電解メッキ処理》
本発明の導電性インク、特には、メッキ触媒として作用する金属微粒子を含有する導電性インクにより形成した導電性パターンは、パターンを形成した後、本発明に係る乾燥及び焼成処理により良好な導電性を呈するが、更に、上記のメッキ触媒活性化剤による処理工程を行った後、導電性パターンが含有している金属微粒子及びメッキ触媒活性化剤をメッキ触媒としてメッキ処理を施すことが、より優れた導電性が得られる観点から好ましい。
【００６８】
以下、本発明に適用可能なメッキ処理方法について説明する。
【００６９】
本発明においては、従来公知のメッキ法を適用できるが、その中でも、低抵抗の導電性パターンを、煩雑な工程なしに簡便、低コストでメッキ処理することができる観点から、無電解メッキ法を適用することが好ましい。
【００７０】
無電解メッキ法によるメッキ処理は、上述の方法に従ってメッキ触媒として作用する金属微粒子を含有する導電性パターンに、メッキ剤を接触させる方法である。これにより、メッキ触媒である金属微粒子とメッキ剤とが接触し、導電性パターン部に無電解メッキが施されて、より優れた導電性を得ることができる。
【００７１】
本発明に係るメッキ処理で使用できるメッキ剤としては、例えば、メッキ材料として析出させる金属イオンが均一溶解された溶液が用いられ、金属塩とともに還元剤が含有される。ここで、通常は溶液が用いられるが、無電解メッキを生じさせるものであればこれに限らず、ガス状や粉体のメッキ剤を適用することも可能である。
【００７２】
具体的に、この金属塩としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅから選択される少なくとも１種の金属のハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、ホウ酸塩、酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩などが適用可能である。また還元剤としては、ヒドラジン、ヒドラジン塩、ボロハライド塩、次亜燐酸塩、次亜硫酸塩、アルコール、アルデヒド、カルボン酸、カルボン酸塩などが適用可能である。なお、これらの還元剤に含有されるボロン、燐、窒素などの元素が、析出する電極に含有されていても構わない。或いはこれらの金属塩の混合物を用いて合金が形成されていても構わない。
【００７３】
メッキ剤は、上記金属塩と還元剤とが混合されたものを適用するようにしてもよいし、或いは金属塩と還元剤とを別個に適用するようにしてもよい。ここで、導電性パターンをより鮮明に形成するためには、金属塩と還元剤とが混合されたものを適用することが好ましい。また、金属塩と還元剤とを別個に適用する場合には、導電性パターン部にまず金属塩を配した後、還元剤を配することで、より安定した電極パターンを形成することができる。
【００７４】
メッキ剤には、必要があれば、ｐＨ調整のための緩衝剤、界面活性剤などの添加物を含有させることができる。また、溶液に用いる溶媒としては、水以外にアルコール、ケトン、エステルなどの有機溶剤を添加するようにしてもかまわない。
【００７５】
メッキ剤の組成は、析出させる金属の金属塩、還元剤、および必要に応じて添加物、有機溶媒を添加した組成で構成されるが、析出速度に応じて濃度や組成を調整することができる。また、メッキ剤の温度を調節して析出速度を調整することもできる。この温度調整の方法としては、メッキ剤の温度を調整する方法、また例えばメッキ剤中に浸漬する場合、浸漬前に基板を加熱、冷却して温度調節する方法などが挙げられる。さらに、メッキ剤に浸漬する時間で析出する金属薄膜の膜厚を調整することもできる。
【実施例】
【００７６】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量％」を表す。
【００７７】
《導電性パターンを有する試料の作製》
〔試料１の作製〕
（インク受容基材）
表面に１２Ｗ・ｍｉｎ／ｍ2のコロナ放電処理を２秒間施した市販のスライドグラスを用いた。
【００７８】
（導電性インク液の調製）
下記の各添加剤を攪拌、混合して、金属微粒子を含む導電性インク液を調製した。下記導電性インク液には、微量の界面活性剤を添加して、表面張力を調整した。
【００７９】
金属微粒子：平均粒径が２０ｎｍのＡｇコロイド微粒子（保護コロイド成分を１５質量％含む）                                                                ５質量％
金属微粒子：平均粒径が５０ｎｍのＰｄコロイド微粒子（保護コロイド成分を３質量％含む）                                                                １５質量％
プロピレングリコールモノメチルアセテート                            ８０質量％
（導電性パターンの形成）
上記調製した導電性インク液を、図１に記載の圧力印加手段と電界印加手段とを備えたインクジェット記録装置に装填し、上記作製したインク受容基材上に、２０ｍｍ角、乾燥後膜厚０．５μｍの正方形パターンを形成した後、その後、オーブン中で２４０℃の温度で、乾燥及び焼結処理を２分間施した。
【００８０】
（メッキ触媒活性化剤による処理）
上記焼結処理を行った試料を、ＮＮＰクリーナー（奥野製薬工業株式会社製）を用いて、中性脱脂処理を２５℃で３分間行った。次いで、ＮＮＰアクセラＢ（奥野製薬工業株式会社製）を用いて３０秒間のプレディップを行い、その後、ＮＮＰアクセラ溶液（奥野製薬工業株式会社製）に、２５℃で３分間浸漬して、パターン部のメッキ触媒活性化剤による処理を行った。
【００８１】
〈ＮＮＰアクセラ溶液〉
ＮＮＰアクセラＡ３０ｍｌ／Ｌ及びＮＮＰアクセラＢを２００ｇ／Ｌ含む水溶液である。
【００８２】
（無電解メッキ処理）
導電パターン付きの試料を無電解ニッケルメッキ浴中に浸漬し、７５℃で２０分間の無電解メッキ処理を行って、導電パターン上にニッケルによる平均膜厚が４．５μｍの導電パターンを形成し、これを試料１とした。
【００８３】
〔試料２〜７の作製〕
上記試料１の作製において、乾燥及び焼結処理時の温度を表１に記載の様に変更した以外は同様にして、試料２〜７を作製した。
【００８４】
〔試料８の作製〕
上記試料３（焼結温度：１９０℃）の作製において、インク受容基材をスライドグラスに代えて、厚さ１００μｍの延伸透明ポリエチレンテレフタレートフィルム（ダイアホイルヘキスト（株）製、Ｔ１００）を用い、一方の面側に酸素プラズマ処理による親水化処理を施したインク受容基材を用いた以外は同様にして、試料８を作製した。
【００８５】
〔試料９の作製〕
上記試料３（焼結温度：１９０℃）の作製において、インク受容基材をスライドグラスに代えて、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムを用い、一方の面側に酸素プラズマ処理による親水化処理を施したインク受容基材を用いた以外は同様にして、試料９を作製した。
【００８６】
〔試料１０の作製〕
上記試料３（焼結温度：１９０℃）の作製において、メッキ触媒活性化剤による処理を行わなかった以外は同様にして、試料１０を作製した。
【００８７】
《各試料の評価》
上記作製した各試料について、下記に示す方法に従って各評価を行った。
【００８８】
〔接着性の評価〕
各試料の接着性を、日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−６に従って評価を行った。各試料の２０ｍｍ角の正方形導電性パターン上に、カミソリで碁盤上のマス目を形成した後、テープ剥離試験を行って、剥離された導電性パターンの面積比率を求め、下記の基準に従って、接着性を評価した。
【００８９】
◎：導電性パターンの剥離が全くない（試験結果分類０相当）
○：導電性パターンの剥離面積が０．１％以上、１．０％以下
△：導電性パターンの剥離面積が１．１％以上、５．０％以下
×：導電性パターンの剥離面積が５．１％以上
ランクが△以上であれば、実用上許容範囲にあると判定した。
【００９０】
〔メッキ適性の評価：無電解メッキ析出性〕
上記の様に、ニッケルメッキ浴で７５℃で２０分間の無電解メッキ処理を施した後の導電性パターン部の厚みを、レーザー顕微鏡を用いて測定した。導電性パターン部の厚みが４．０μｍ以上であれば、メッキ処理によりメッキが成長していると判定した。
【００９１】
以上により得られた結果を、表１に示す。
【００９２】
【表１】
2008300388.tif 000002
【００９３】
表１に記載の結果より明らかなように、パターンを１３０℃以上、２５０℃以下の温度で乾燥及び焼結した後、導電性パターンに選択的に作用するメッキ触媒活性化剤で処理すして作製した本発明の導電性パターンは、比較例に対し、受容基材との接着性及び無電解メッキ適性に優れていることが分かる。また、乾燥及び焼結温度をそれぞれ２６０℃、１２０℃で行った試料６、７では、形成したメッキ層で部分的な剥離が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明に好ましく適用できる圧力印加手段と電界印加手段とを用い導電性インク吐出装置の一例を示した概略断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
２０  導電性インク吐出装置
２１  ノズル
２２  ノズル内流路
２３  対向電極
２４  インク室
２５  吐出電圧印加手段
２６  ノズルプレート
２７  供給路
２８  吐出電極
３０  バイアス電源
Ｋ  インク受容基材
【図１】
2008300388.tif 000003