(57)【要約】【課題】レジスト等のマスキング法によらずに、基材に所望の金属膜パターンを形成する簡単な方法を提供すること。【解決手段】表面に、予め形成されたパターンの下地層を介して金属層を有してなる、パターン化された金属層を有する基材、及び基材の表面に化学メッキに対して活性を有する下地材層を所望のパターンに形成し、ついで化学メッキをすることを特徴とする、パターン化された金属層を有する基材の製造方法。本発明の方法によると、金属膜やレジストの除去が不要であり、省資源・省エネルギーで、工程も簡単である。さらに、未反応金属を含む水溶液は回収し、金属塩に再生することにより、金属のロスを避けるようにすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に、予め形成されたパターンの下地層を介して金属層を有してなる、パターン化された金属層を有する基材。
【請求項２】
下地層のパターンを版を用いて形成することを特徴とする請求項１の基材。
【請求項３】
金属層の上にトップコートを有する請求項１又は２のパターン化された金属層を有する基材。
【請求項４】
金属層と下地層が交互に多層に構成された請求項１、２又は３のパターン化された金属層を有する基材。
【請求項５】
下地材が活性剤と樹脂と含んでなる請求項１〜４のいずれか１項のパターン化された金属層を有する基材。
【請求項６】
活性剤が化学メッキ増感剤、シランカップリング剤、シリルパーオキサイド又は有機チターネート化合物である請求項１〜５のいずれか１項のパターン化された金属層を有する基材。
【請求項７】
基材の表面に化学メッキに対して活性を有する下地材層を所望のパターンに形成し、ついで化学メッキをすることを特徴とする、パターン化された金属層を有する基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化学メッキにより得られるパターン化された金属層を有する基材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基材の表面に金属メッキを行う方法としては、電気メッキによる湿式メッキ法が使用されていた。しかし近年、メッキ工程で用いられる電解液中の重金属類の処理に伴う廃棄物公害問題から、スッパッタリング法などの乾式メッキ法や、銀鏡反応に代表される、化学還元メッキ法が使用されてきている。
一般に、基材にあるパターンを金属メッキで形成するには、必要パターン以外の部分をレジスト材やマスキングテープでマスキングし、無電解メッキ、スッパタリング法などでメッキする等の方法がとられている。しかしながら、このような方法は、マスキング処理とその剥離等の工程が増える、処理すべき対象の大きさにある程度限界がある、除去された金属の処理、資源、エネルギーの損失が生じるなどの問題がある。
【０００３】
特許文献１には、撥水性のレジストを用いてパターンを形成し、無電解メッキ触媒で処理することにより触媒パターンを形成し、ついで無電解白金族メッキを行うことにより部分メッキをする方法が開示されている。この方法は、必要部分にのみメッキすることができるものの、白金族メッキに限られる上、特殊なレジストを用いなければならない。
特許文献２には、基材の表面に銀鏡反応を用いて銀層を形成した後、機械的研磨法等にて不要の銀層を除去し、所望のパターンを形成する方法が開示されている。この方法は、レジストを用いないもの、やはり除去された金属の処理が必要なため資源、エネルギー等の損失がある、機械的に金属を除去するためミクロンオーダーの微小パターンの形成が困難、対象物の大きさに限界がある等の問題がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−８７７８１号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３８７３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、レジスト等のマスキング法によらずに、基材に所望の金属膜パターンを形成する方法を提供することである。本発明の他の目的は、簡単な工程で基材に金属膜パターンを形成する方法を提供することである。本発明のさらに他の目的は資源やエネルギーの損失の少ない金属膜パターンを形成する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは，これらの課題を解決するため鋭意検討した結果、化学メッキをするには先ず下地層を形成する必要があることに着目し、この下地層をパターン化することにより上記目的を達成できることに想到し、本発明に到達した。
即ち、本発明は、表面に、予め形成されたパターンの下地層を介して金属層を有してなる、パターン化された金属層を有する基材、及び基材の表面に化学メッキに対して活性を有する下地材層を所望のパターンに形成し、ついで化学メッキをすることを特徴とする、パターン化された金属層を有する基材の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明においては、基材の上に下地剤によりパターン化された下地層を形成し、この下地層を介して金属層を形成する。
基材は、一般に樹脂製品、金属製品、木製品、陶器等の石材製品、布、紙等の加工製品、革製品、これら材料の混合物から成る製品などが例示できるが、これらに限定されるものではない。またその形状にも制限はない。
下地剤は、基材との密着性、化学メッキに対する活性を有するもので、金属層の形成方法、下地剤パターンの形成方法により異なるが、一般的には活性剤と樹脂と必要に応じて用いられる溶剤を主成分とし、各種の方法により基材にパターン化可能なものである。また、感光性樹脂を使用することもできる。
【０００８】
活性剤は、金属層を形成する金属イオンとの結合を促す機能を有するもので、例えば塩化第一錫のような化学メッキの増感剤、シランカップリング剤、シリルパーオキサイド、有機チターネート化合物が例示できる。
樹脂は、密着性、表面平滑性等を考慮して適宜選択的できる。一般には、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等が用いられるが、これらの樹脂に限定されるものではない。
【０００９】
又、粘度の調整、及び下地材の硬化を調整するため各種溶剤を用いることが出来る。これらは、一般に、ベンゼン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、エーテル等の有機溶剤が単独または二種以上混合して用いられる。
その他に、必要に応じて、レベリング剤、チクソ剤、下地材の表面の濡れを向上させるための界面活性剤等の各種添加剤を用いることができる。
【００１０】
下地剤はこれ等の原料を適当な割合で混合し、必要な場合は混練して得ることができる。版を用いるパターン形成の場合は、粘度、及び版からの下地材の切れ、離脱性、及びタック性などが調整される。一方、インクジェット方式によるパターン形成の場合でも粘度、タック性など同様の性能が調整されて使用される。
【００１１】
下地剤のパターン形成方法は特に制限はなく、公知の方法を使用できる。例えば、孔版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法または凸版印刷法等の版を利用した方法、または、下地材を予めプログラムされた形状にしたがってノズルより基材に噴射付着させることによるインクジェット方式によるパターン形成方法が好ましく例示できる。又、下地剤として感光性樹脂を用いる場合は、パターンが形成されたフィルムを用いて、非光透過部分の下地剤を除き、下地剤にパターンを付与する方法が例示できる。
【００１２】
孔版印刷方式は一般にシルクスクリーン法より実施できる。シルクスクリーン法によってパターン化された下地剤を直接基材に転写する方法以外に、パッドプリンテイング法により間接的に基材に転写しても良い。凹版印刷法は一般にグラビア印刷法が使用されているが、グラビアロール表面にパターンを形成するためのセルのサイズ、形状は、用いられる下地剤の樹脂の種類、溶剤の量と種類等の関係で決定される。この場合、基材は一般に連続化されたシートが多用されるが、これに限定されるものではない。線状の繰り返しパターンを印刷版ロールとすれば連続した導電層を製造することが出来る。平版は一般にオフセット印刷法によって実施されているがこれに限定されるものではない。凸版印刷法は一般に活版印刷に代表されるが、使用される版の材質は金属、樹脂製に限定されるものではない。
【００１３】
以上によりパターン化された本発明の下地材は、そのパターン精度がそれぞれの印刷法によって限定される。一例をシルクスクリーン法による孔版印刷にとれば、形成される下地材の厚さ及び線の最小幅は、用いられる版のメッシュ、厚さに支配され、例えば幅２０ミクロンの線状を形成することが出来るが、最小幅はこれに限定されるものではない。
下地層の厚さは、一般には約１μｍから１００μｍであるが、望ましくは５μｍから５０μｍがよい。
【００１４】
なお、基材と下地剤の接着性が劣る等のために基材に直接下地材パターンを形成できない場合は、間接的に、すなわち、別の材料を基材に接合した後、この材料の上に下地材パターンを形成しても良い。例えば基材を他の材料で塗装等して、その上に下地剤パターンを形成してもよい。
【００１５】
下地層を形成した後、化学メッキを施す。化学メッキは下地層を施した部分に強固に接着し、その他の部分には接着しないか、接着しても極めて接着強度が低いので水洗等により簡単に剥離することができる。
化学めっき法は一般に浸漬メッキ法による置換メッキ法によるものと、化学還元メッキによるものが有るが、化学還元メッキ法の方が密着性がよく、またピンホールの発生が少ないなどの点から化学還元法が好ましい。化学還元メッキ法は銀鏡反応や、無電解ニッケルメッキ法（カニゼン法）等に代表されるが、これに限定されず、一般に還元剤を用いて金属塩を含む水溶液から金属を下地材に析出する方法であればよい。還元剤は金属塩に対して選択的に選定されるが、ホルムアルデヒド、次亜燐酸塩水素化ホウ素化合物、ヒドラジン等があるがこれらに限定されるものではない。
【００１６】
金属層を形成する金属としては、銀、ニッケル、コバルト、金、錫、銅、クロム、亜鉛などが用いられるが、これらに限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択される。
又金属塩を含む水溶液や還元剤の主剤ほかに、緩衝剤、ｐＨ調整剤、錯化剤、安定剤、促進剤、改良剤等の副資剤を用いることができる。
【００１７】
化学還元メッキ法は、公知の方法でよい。例えば、金属塩溶液と還元剤溶液とを、別々のタンクからそれぞれのホースを介して別々のノズルから金属層を形成する下地剤の表面に同時に吹き付けて金属の析出を行う方法が挙げられる。また、金属を含む水溶液、還元剤を含む水溶液、それらの酸性度、温度条件等についても公知の条件で差し支えない。未反応金属を含む水溶液は回収し、化学メッキ製造に供することができる金属塩に再生することで、金属のロスを避けるようにすることができる。
【００１８】
析出した金属はパターン化された下地材の表面に付着し、所定の金属パターンを形成する。下地層が形成されない面に金属が付着した場合は、水洗により容易に剥離できる。この金属層の厚さは一般に０．０５μｍから数１０μｍであるが、用いる金属の種類や目的に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。例えば、用途が装飾的な物であれば、その外観性能が目的にかなっておればよく、電気回路に利用するのであれば、その導電性能に応じて幅、厚さを定め断面積を規定して厚さを定めればよい。しかしながら、メッキ厚さが薄い場合、例えば０．１ミクロン程度の厚さでは、金属層は外力によって損傷しやすいので、必要に応にじてこの金属層の上にトップコートを施すことにより、引っかき傷などによる金属層の保護をすることができる。このトップコートは透明が望ましいが、トップコートの中に染料や顔料を入れて着色することも可能であり、例えば、銀メッキの上に黄色系統の染料の入ったトップコートを塗工することにより金色のイメージを表現することが可能である。トップコート材の主成分となる樹脂は、用途に応じてアクリル、ウレタン、硝化綿タイプなど公知のもので差し支えなく、特に限定されるものではない。又、トップコートは、金属層のパターン面に、このパターンを形成した版とほぼ同じ版、及び印刷法によって選択的に形成してもよく、または本発明の金属層を含む面の全体に形成してもよい。
【００１９】
金属層は、必ずしも一層のみではなく、多層に形成してもよい。例えば、形成した金属層の表面にさらに下地剤層を同様にして形成し、その上にさらに金属層を形成してもよい。これを繰り替えしてもよい。このような方法により、コンデンサー回路を形成することができる。
【００２０】
以下、図面により本発明を説明する。
図１は本発明品の完成品を示す実施例の平面を示す図であって、(ａ)はその平面図、（ｂ）は斜視模式図である。図２は、図１のａ−ａ’断面で本発明の基本構成を示す図である。本発明は図１、２に示すように、基材１の上に金属層３を形成するにあたり、下地層２を介在して形成する。
図３は金属層の表面にトップコート４を施した図で、（ａ）は基材全面を、（ｂ）は金属層の部分のみトップコートした場合である。
【００２１】
図４は、基材に別の材料を接合し、この材料の上に下地材パターンを形成した図である。５は別の材料であり、基材１及び下地層２に対して接着性が優れた材料である。
図５は本発明によるコンデンサーを含む電気回路の一例を示す平面図であり、図６は、図―５の断面図であって、（ａ）はｂ−ｂ‘  断面、（ｂ）はｃ−ｃ’断面を示す図である。２、２’、２”は下地層、３、３’、３”は金属層である。このように下地層を挟んで金属層を積層させることにより下地層が絶縁体としても機能し、コンデンサーを含む回路とすることができる。
【００２２】
【実施例】
実施例１
アクリルシリコーン樹脂塗料に有機チタネート化合物を１０ｗｔ％混入したものを、粘度約５０ポイズに調合して下地材とした。ＡＢＳ樹脂製の基材表面を充分に脱脂洗浄し、その上に、ナイロン製のメッシュ２００番にパターンを形成した孔版を用いて、前記下地材を塗工し，約８０℃で１時間乾燥し、常温まで冷却し、ＡＢＳ表面にパターン化された下地材を形成した。
次に、５％希塩酸水溶液１０００ｍｌに０．０２ｗｔ％の塩化第１スズを塩化第１スズとして０．２ｇ相当溶解させた溶液を下地材の上に塗布した後、イオン交換水にて洗浄し、アンモニア性硝酸銀水溶液とホルムアルデヒド４０％水溶液を別々のタンクと供給設備を通じて、下地材の表面に塗布し、銀を析出させるとともに下地材の表面に選択的に吸着させ、下地材で形成されたパターンどうりの金属層を形成させた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、レジスト等のマスキング法によらずに、基材に所望の金属膜パターンを簡単な工程で形成することができる。所望の箇所以外に金属膜が形成されることがないので、金属膜の除去による資源やエネルギーの損失を避けることができる。また、最終製品から除去されなければならないレジストを使用しないので、この面でも省資源・省エネルギーであり、工程も簡単である。さらに、未反応金属を含む水溶液は回収し、化学メッキ製造に供することができる金属塩に再生することで、金属のロスを避けるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明品の完成品を示す図である。
【図２】図１のａ−ａ’断面である。
【図３】金属層の表面にトップコートを施した図である。
【図４】基材に別の材料を接合し、その上に下地材パターンを形成した図である。
【図５】本発明によるコンデンサーを含む電気回路の一例を示す平面図である。
【図６】図５の断面図である。
【符号の説明】
１    基材
２    下地材
３    金属層
４    トップコート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004190115.tif 000006
【図５】
2004190115.tif 000007
【図６】
2004190115.tif 000008