(57)【要約】【課題】簡便な操作で形成することができ、導電性が十分に得られ信頼性の高い導電回路を形成する方法を提供する。【解決手段】金属粒子、特に、表面に抗酸化処理を行った金属粒子、を含有する有機材料を用いて絶縁基板上に回路パターンを描画し、該回路パターンを有機材料の５％減量温度±１０℃の温度で加熱処理して焼成し、簡便かつ安価に導電回路を形成することを特徴とする導電回路の形成方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粒子を含有する有機材料を用いて絶縁基板上に回路パターンを描画し、該回路パターンを前記有機材料の５％減量温度±１０℃の温度で加熱処理することを特徴とする導電回路の形成方法。
【請求項２】
前記金属粒子が、平均粒径１μｍ以下の金属微粒子であることを特徴とする請求項１記載の導電回路の形成方法。
【請求項３】
前記金属粒子が、金属銅又は金属銅を主成分とする銅合金からなることを特徴とする請求項１又は２記載の導電回路の形成方法。
【請求項４】
前記金属粒子が、その表面に熱プラズマによる抗酸化処理を施したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の導電回路の形成方法。
【請求項５】
前記金属粒子を含有する有機材料が、酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の導電回路の形成方法。
【請求項６】
前記金属粒子を含有する有機材料が、帯電制御剤を含有する導電回路形成用粒子であって、電子描画法により絶縁基板上へ描画されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の導電回路の形成方法。
【請求項７】
前記導電回路形成用粒子が、重合粒子であることを特徴とする請求項６記載の導電回路の形成方法。
【請求項８】
前記導電回路形成用粒子が、易分解性のワックスを含有することを特徴とする請求項６又は７記載の導電回路の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡便に形成することができ、信頼性の高い、導電回路の形成方法に関し、特に、携帯電話機、ＲＦＩＤ（無線交信ＩＤカード）等の情報通信機器の小型化、廉価化、製造の合理化等に対応できる安価な通信用アンテナ回路の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報通信機器用のアンテナは、（１）銅張り基板の表面銅箔を、アンテナ形状が残るように、不要部分をエッチングにより除去してアンテナ回路を形成する（例えば、特許文献１及び２参照。）、（２）銅ペーストを基板上に、アンテナ回路ができるように、スクリーン印刷等で塗布・描画して、溶剤を揮発させてアンテナ回路を形成する（例えば、特許文献３及び４参照。）、（３）スタンピング法を用いて、銅箔をアンテナ形状に打ち抜き・圧接して基板上にアンテナ回路を形成する（例えば、特許文献５及び６参照。）等の方法が知られていた。
【特許文献１】特開平３−７４９０６号
【特許文献２】特開平１０−３５２７号
【特許文献３】特開平１０−２４７４１９号
【特許文献４】特開平１０−９６８３３号
【特許文献５】特開平５−５８０１８号
【特許文献６】特開平５−２７５８３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記（１）については、エッチングという煩雑な工程が不可欠であること、上記（２）については、工程は簡便であるが十分な導電性が得られにくいこと、上記（３）については、描画毎にスタンピング型が必要でコストがかかること、という欠点があった。
【０００４】
そこで、本発明者らは、このように従来技術において問題となっていた点を解決すべく、簡便な操作で形成することができ、導電性が十分に得られ信頼性の高い導電回路を形成する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、金属粉末を有する有機材料により描画し、これを所定の温度で加熱処理することにより、簡便、安価、かつ設計の自由度を増すことが可能で、さらに導電性も十分に得られる導電回路を形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明の導電回路の形成方法は、金属粒子を含有する有機材料を用いて絶縁基板上に回路パターンを描画し、該回路パターンを有機材料の５％減量温度±１０℃の温度で加熱処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の導電回路の形成方法によれば、簡便、かつ安価に回路パターンを描画することができ、かつ回路設計の自由度も増すため、導電回路の形成を極めて容易に行うことができ、また、これにより得られた導電回路は優れた導電性を有するため、製品を安価に製造でき、かつ、製品の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明に用いる金属粒子としては、金、銀、銅、ニッケル等の導電性を付与するために用いられる公知の導電粒子が挙げられ、これらの金属を主成分とする合金であってもよい。価格及び性能の面から銅の粉末であることが最も好ましいが、例えば、銅のような金属粒子の表面は酸化されやすく、酸化されると導電性が損なわれてしまうため、その表面を熱プラズマ処理等により抗酸化処理することがより好ましい。
【００１０】
また、この金属粒子の平均粒子径は、有機材料中に含有され、これが硬化された際に導電性を付与することができれば特に限定されるものではないが、一般に、１０ｎｍ〜２５μｍであることが好ましく、細かい程好適であって、１μｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下、例えば、２０〜５０ｎｍ程度のものであることが特に好ましい。
【００１１】
このような金属粒子の具体例としては、例えば、熱プラズマで抗酸化処理された銀のナノ粒子（平均粒子径３０〜５０ｎｍ；日清エンジニアリング社製）、熱プラズマで抗酸化処理された銅のナノ粒子（平均粒子径２０〜４０ｎｍ：日清エンジニアリング社製）が挙げられる。また、例えば、平均粒子径が、１０μｍ、１５μｍ、２５μｍの銅粉末（株式会社エス・サイエンス社製）等の、通常、樹脂と混合して導電性を付与するのに使用される金属粒子や、これら通常用いられる銅粉粒子と、先に説明したナノ粒子の間の平均粒子径を持つ金属微粒子、例えば、平均粒子径０．９μｍの微粒子（同和鉱業株式会社製）、平均粒子径０．７μｍの微粒子（三井金属工業株式会社製）等を用いることもできる。
【００１２】
次に、本発明に用いる有機材料としては、上記した金属微粒子のバインダー材として用いることができ、配線パターンの描画に用いことができるものであれば限定されずに用いることができ、特に、トナー材料用バインダーに適用されている有機材料であることが好ましく、さらには電子描画性に優れた重合トナー（球状又は亜球状トナー粒子）に適用される有機材料であることが好ましい。
【００１３】
このようなトナー材料用バインダーとしては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メリルスチレン等の芳香族ビニル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸２エチルヘキシル等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類、ビニルホルメート、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート等のビニルエステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類、メタクリル酸、アクリル酸、無水マレイン酸、及びこれらの金属塩、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等の官能基を有する単量体、メタクリル酸トリフロロエチル、メタクリル酸テトラフロロプロピル等のフッ素含有の単量体などを重合させた重合体やこれらの単量体を２種以上共重合させた共重合体又はそれらの混合物等が挙げられる。
【００１４】
このような有機材料中に、上記で説明した金属粒子を混合、分散させて回路パターン形成用の有機材料とすることができる。そして、この回路パターン形成用の有機材料には、他に、加熱による減量を容易にするために易分解性のワックスを混合したり、金属粒子の酸化を防止するために酸化防止材を混合したりすることが好ましい。
【００１５】
易分解性のワックスとしては、１５０℃以下の温度で分解・揮散を開始するワックスであれば良く、例えば、塩素化パラフィン、低分子量パラフィン、パラフィンオリゴマー等が挙げられる。
【００１６】
また、酸化防止材としては、樹脂中に配合され、樹脂の酸化を防止するために通常使用されるものであれば特に限定はなく、通常用いられているフェノール系の酸化防止材や微細鉄粉等の酸素吸収剤等が挙げられる。
【００１７】
本発明で用いる金属粒子を含有した有機材料としては、有機材料と金属粒子を加熱混練し、冷却・粉砕した破砕型のフィラーを用いることもできるが、粒子径を均一化させ品質を安定にすることができる観点から金属粒子を含ませた導電性重合粒子を用いることが好ましい。
【００１８】
このように粒子形状とした有機材料を溶融しながら描画に用い、回路パターンを形成するのである。このとき、有機材料粒子の平均粒子径は、０．１〜５０μｍであることが好ましく、導電回路を、例えばアンテナとして用いる際には、その性能面から、より細かい程好適であり、平均粒子径が１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、例えば、１〜３μｍであることが特に好ましい。
【００１９】
本発明で用いる導電性重合粒子の合成方法としては、重合トナーの合成方法として公知の調製方法と同様の操作が挙げられ、これにより本発明の導電性重合粒子を安定して作成することができる（例えば、特開平１０−０１０７７９号公報、特開平１０−１４８９６８号公報、特開平１１−２９５９２６９号公報参照）。すなわち、単量体と重合開始剤とを溶媒に溶解させて、共重合させることにより重合粒子を形成し、その際に金属粒子も混合させておくことで金属粒子を含有する有機材料とすることができる。
【００２０】
そして、本発明は、上記説明したとおりの金属を含有した有機材料を用いて、絶縁基板上に回路パターンの描画を行い、これを有機材料の５％減量温度±１０℃の温度で加熱処理して導電回路を形成するものである。
【００２１】
回路パターンの形成は、プリンター等でトナーを用いて印刷を行うのと同様の原理で描画を行えばよく、本発明の金属粒子を含有する有機材料をトナーの代わりにして、これを絶縁基板上に所望の回路パターンとなるようにして形成すればよい。
【００２２】
このように形成された回路パターンを加熱処理して最終的なパターンが形成されるが、加熱処理して焼成する方法は従来と同様に行うことができ、本願発明では、その加熱処理する際の温度が、有機材料の５％減量温度±１０℃の温度であることが特徴である。ここで、有機材料の５％減量温度とは、有機材料を常温（２５℃）から５℃／ｍｉｎで加熱した際に、有機材料の質量が５％減量する時の温度をいう。
【００２３】
このように有機材料の５％減量温度±１０℃の温度で加熱処理を行うことにより、優れた導電性を付与することができる。
【００２４】
このような処理により絶縁基板上に形成された回路パターンには、必要に応じてチップ、素子等が配置、固定され、回路が形成される。本発明は、特に、ＲＦＩＤ等のアンテナ回路を形成する際に用いることが好ましく、安価な材料、容易な操作により製造が回路パターンの成形が可能であるため、アンテナ回路が組み込まれた装置の製造コストを従来よりも下げることができる。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）
まず、次のように本願発明に用いる金属粒子を含有する有機材料（重合粒子）の合成を行った。
攪拌機、還流冷却器、温度計、ガス導入管を装着した化学反応容器に、メタノール  ４６５質量部、２−プロパノール  １９質量部、ポリビニルピロリドン  ２０質量部、１−ヘキサデカノール  ５質量部、スチレン  １０００質量部、アクリル酸エチル  ３８質量部、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチロニトリル）  １０質量部、銅微粒子（平均粒径：３０ｎｍ、エス・サイエンス株式会社製）  １０００質量部、微粉砕固形パラフィン  ５０質量部、を窒素ガスを供給しながら６０℃の温度条件で高速攪拌しながら１０時間ビニル重合反応を行わせた。反応後、２０℃まで急冷した。溶液中の導電性重合粒子を濾別し、メタノールで洗浄の後、常温乾燥して、導電性重合粒子（平均粒径  ５μｍ）を得た。なお、このとき用いた銅微粒子の導電性重合粒子中の含有量は、３８．４質量％であった。
【００２６】
次に、帯電制御剤（練り込み型帯電防止材、花王株式会社製）を含むメタノール溶液に、該乾燥した導電性重合粒子を加え、３０℃で、１時間かけて帯電制御剤を重合粒子に吸着させた。
【００２７】
さらに、この帯電制御剤で処理した導電性重合粒子を、純水−メタノール溶液で洗浄し、再度、濾別した後、高速回転する解砕機で解砕した後、重合粒子  １００質量部に３質量部の疎水性シリカを加えて万能混合機で高速攪拌し、疎水性シリカを表面に付着させて、電子写真用重合トナーと同等の導電性重合粒子を得た。
【００２８】
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で８時間、空気気流中において後硬化させて、表面抵抗率を測定したところ、５．０ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
なお、本実施例で用いた有機材料の５％減量温度は、１８０℃であった。
【００２９】
（実施例２）
金属微粒子として、熱プラズマで抗酸化処理された銀のナノ粒子（平均粒子径４０ｎｍ；日清エンジニアリング株式会社製）を用いた以外は、実施例１に示した組成・条件により導電性重合粒子を作成した。なお、銀のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量は、４５質量％とした。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、５．４ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３０】
（実施例３）
熱プラズマで抗酸化処理された銅のナノ粒子（平均粒子径３０ｎｍ；日清エンジニアリング株式会社製）を用いた以外は、実施例１に示した組成・条件により導電性重合粒子を作成した。なお、銅のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量は、４４質量％とした。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で、８時間空気気流中で、後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、５．８ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３１】
（実施例４）
熱プラズマで抗酸化処理された銅のナノ粒子（平均粒子径３０ｎｍ；日清エンジニアリング株式会社製）を用いた以外は、実施例１に示した組成・条件により導電性重合粒子を作成した。なお、銅のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量を、５５質量％とした。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、５．０ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３２】
（実施例５）
平均粒子径０．７μｍの銅の微粒子（三井金属工業株式会社製）を用い、フェノール系の酸化防止剤を添加した以外は、実施例１に示した組成・条件により導電性重合粒子を作成した。なお、フェノール系の酸化防止剤の導電性重合粒子中の含有量が０．３質量％、銅のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量が５５質量％となるように原料組成を調整した。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、５．１ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３３】
（実施例６）
【００３４】
平均粒子径０．７μｍの銅の微粒子（三井金属工業株式会社製）を用い、フェノール系の酸化防止剤を添加した以外は、実施例１に示した組成・条件により導電性重合粒子を作成した。なお、フェノール系の酸化防止剤の導電性重合粒子中の含有量が２．０質量％、銅のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量が５５質量％となるように原料組成を調整した。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で８時間、空気気流中において後硬化させて、表面抵抗率を測定したところ、５．０ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３５】
（実施例７）
平均粒子径０．７μｍの銅の微粒子（三井金属工業株式会社製）を用い、フェノール系の酸化防止剤を添加し、かつ、微粉砕固形パラフィンの代わりにパラフィンオリゴマーを用いた以外は、実施例１に示した組成・条件により導電性重合粒子を作成した。なお、フェノール系の酸化防止剤の導電性重合粒子中の含有量が２．０質量％、銅のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量が５５質量％となるように原料組成を調整した。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１８０℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、７．０ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３６】
（比較例１）
金属粒子として、平均粒子径が１５μｍの銅粉末（株式会社エス・サイエンス製）を用いた以外は、実施例１に示した組成・条件で作成した導電性重合粒子を作成した。なお、上記の銅のナノ粒子の導電性重合粒子中の含有量が４５質量％となるように減量組成を調整した。
この導電性重合粒子を、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、荒れているが印字はできた。また、この導電性重合粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１００℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、２２．４ｍΩ・ｃｍの抵抗率を示した。
【００３７】
（比較例２）
実施例３で作成した導電性重合微粒子を用いて、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合微粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１００℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、１８．６ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。
【００３８】
（比較例３）
実施例４で作成した導電性重合微粒子を用いて、レーザプリンタに充填して印字を試みたところ、別状なく印字ができた。また、この導電性重合微粒子を、エポキシ−ガラス基板に線描画した後に、１００℃で８時間、空気気流中において後硬化させ、表面抵抗率を測定したところ、１５．５ｍΩ・ｃｍの低抵抗率を示した。