(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
絶縁基材の少なくとも一方の面に、π共役系導電性高分子、ポリアニオン及び分散媒を含有する導電性高分子分散液を塗布して導電性高分子塗膜を形成する導電性高分子塗膜形成工程と、
前記導電性高分子塗膜の表面に、スクリーン印刷により所定のパターンで、レジスト膜形成用樹脂及びレジスト膜形成用溶媒を含有するレジストペーストを印刷してレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
前記レジスト膜で被覆されていない導電性高分子塗膜を、該導電性高分子塗膜を不活性化するエッチング液で処理する不活性化工程と、
不活性化工程後に、除去用溶剤により前記レジスト膜を溶解または膨潤させて除去するレジスト膜除去工程とを有し、
前記除去用溶剤として、レジスト膜形成用溶媒の比誘電率との差が30以下のものを用いることを特徴とする配線基板の製造方法。
前記エッチング液が、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、臭素酸、臭素酸塩、過マンガン酸塩、アルカリ化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種の不活性化剤を含有することを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の配線基板の製造方法について説明する。
(配線基板)
まず、本発明の配線基板の製造方法により製造される配線基板について説明する。
本発明で製造される配線基板は、絶縁基材の少なくとも一方の面に、π共役系導電性高分子を含有する配線が形成されたものである。
なお、本発明における「絶縁」とは、電気抵抗値が1MΩ以上、好ましくは10MΩ以上のことであり、「導電」とは、電気抵抗値が1MΩ未満であることを意味する。
【0009】
[絶縁基材]
絶縁基材としては、樹脂フィルム、ガラス板が用いられるが、透明性により優れる配線基板が得られることから、透明樹脂フィルム、ガラス板が好ましい。
透明樹脂フィルムを構成する樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリアリレート、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどが挙げられる。これらの樹脂材料の中でも、強度等の点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
なお、本発明における「透明」とは、可視光を透過させたときの光線透過率(JIS K7105)が80%以上のことである。
【0010】
絶縁基材の表面には、表面処理が施されていることが好ましい。表面処理が施されていると、絶縁基材の表面に極性基(例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基等)が導入されるために、π共役系導電性高分子及びポリアニオンとの密着性、すなわち配線との密着性が高くなり、配線の断線が起こりにくくなる。
ここで、表面処理としては、プライマー処理、プラズマ処理、コロナ放電処理などが挙げられる。プライマー処理としては、ポリエステル系、ポリアクリル系またはウレタン系の高分子を含み、必要に応じてシリカやチタニア等のフィラーを含むプライマー液を塗布する処理が挙げられる。
【0011】
[配線]
本発明における配線は、絶縁基材の片面に形成された導電性高分子塗膜の導電パターンである。ここで、導電性高分子塗膜は、π共役系導電性高分子とポリアニオンと分散媒とを含有する導電性高分子分散液が絶縁基材に塗布されて形成された膜である。
【0012】
π共役系導電性高分子は、主鎖がπ共役系で構成されている有機高分子であれば使用できる。例えば、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子、ポリフェニレンビニレン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセン系導電性高分子、ポリチオフェンビニレン系導電性高分子、およびこれらの共重合体等が挙げられる。重合の容易さ、空気中での安定性の点からは、ポリピロール系導電性高分子、ポリチオフェン系導電性高分子およびポリアニリン系導電性高分子が好ましい。
【0013】
ポリピロール系導電性高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリ(N−メチルピロール)、ポリ(3−メチルピロール)、ポリ(3−エチルピロール)、ポリ(3−n−プロピルピロール)、ポリ(3−ブチルピロール)、ポリ(3−オクチルピロール)、ポリ(3−デシルピロール)、ポリ(3−ドデシルピロール)、ポリ(3,4−ジメチルピロール)、ポリ(3,4−ジブチルピロール)、ポリ(3−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルピロール)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルピロール)、ポリ(3−ヒドロキシピロール)、ポリ(3−メトキシピロール)、ポリ(3−エトキシピロール)、ポリ(3−ブトキシピロール)、ポリ(3−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3−メチル−4−ヘキシルオキシピロール)などが挙げられる。
ポリチオフェン系導電性高分子の具体例としては、ポリ(チオフェン)、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−エチルチオフェン)、ポリ(3−プロピルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルチオフェン)、ポリ(3−ブロモチオフェン)、ポリ(3−クロロチオフェン)、ポリ(3−ヨードチオフェン)、ポリ(3−シアノチオフェン)、ポリ(3−フェニルチオフェン)、ポリ(3,4−ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4−ジブチルチオフェン)、ポリ(3−ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エトキシチオフェン)、ポリ(3−ブトキシチオフェン)、ポリ(3−ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3−デシルオキシチオフェン)、ポリ(3−ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3−オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヒドロキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジメトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジエトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジプロポキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジブトキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジオクチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ジドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4−ブテンジオキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−メトキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−エトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシブチルチオフェン)などが挙げられる。
ポリアニリン系導電性高分子の具体例としては、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)などが挙げられる。
これらは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0014】
上記中でも、透明性及び導電性がより高くなることから、ポリピロール、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)から選ばれる1種又は2種からなる(共)重合体が好ましい。
【0015】
ポリアニオンは、一分子中に複数のアニオン基を有する高分子であり、ラジカル重合開始剤を用いて、アニオン基を有する単量体を重合、またはアニオン基を有する単量体とアニオン基を有さない単量体を共重合する方法により得ることができる。これらの単量体は単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、アニオン基を有さない高分子を得た後、硫酸、発煙硫酸、スルファミン酸等のスルホン化剤によりスルホン化することにより得ることもできる。さらに、アニオン基を有する高分子をいったん得た後に、さらにスルホン化することにより、アニオン基含量のより多いポリアニオンを得ることもできる。
ポリアニオンを構成する単量体としては、−O−SO
3−X
+、−SO
3−X
+、−COO
−X
+、−O−PO
4−X
+、−PO
4−X
+(各式においてX
+は水素イオン、アルカリ金属イオンを表す。)等の強酸基を含有する単量体が挙げられる。
これらの中でも、π共役系導電性高分子へのドーピング効果の点から、−SO
3−X
+、−COO
−X
+が好ましい。また、このアニオン基は、隣接して又は一定間隔をあけてポリアニオンの主鎖に配置されていることが好ましい。
【0016】
スルホン酸基を含有する単量体としては、例えば、スチレンスルホン酸、アリルオキシベンゼンスルホン酸、メタリルオキシベンゼンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、2−(メタクリロキシ)エタンスルホン酸、4−(メタクリロキシ)ブタンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられる。これらの単量体は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いてもよく、アンモニア、トリエチルアミン、水酸化ナトリウムなどの塩基で中和した塩の状態で使用してもよい。
【0017】
リン酸基を含有する単量体としては、例えば、3−クロロ−2−アシッドホスホキシプロピル(メタ)アクリレート、アシッドホスホキシポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、モノ(2−ヒドロキシエチルアクリレート)アシッドホスフェート、モノ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)アシッドホスフェート、モノ(2−ヒドロキシプロピルアクリレート)アシッドホスフェート、モノ(2−ヒドロキシプロピルメタクリレート)アシッドホスフェート、モノ(3−ヒドロキシプロピルアクリレート)アシッドホスフェート、モノ(3−ヒドロキシプロピルメタクリレート)アシッドホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェートなどが挙げられる。これらの単量体は、単独で、または2種以上を組み合わせていてもよく、アンモニア、トリエチルアミン、水酸化ナトリウムなどの塩基で中和した塩の状態で使用してもよい。
【0018】
カルボキシル基を含有する単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のエチレン性不飽和モノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のエチレン性不飽和多価カルボン酸およびそれらの酸無水物;マレイン酸メチル、イタコン酸メチル等のエチレン性不飽和多価カルボン酸の部分エステル化物;等を挙げることができる。これらの単量体は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いてもよく、アンモニア、トリエチルアミン、水酸化ナトリウムなどの塩基で中和した塩の状態で使用してもよい。
【0019】
アニオン基を有する単量体と共重合可能な、アニオン基を有さない他の単量体は、公知の化合物を何ら制限なく使用することができる。例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロロ−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン等の共役ジエン単量体;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル等のエチレン性不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体;アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等のエチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体;(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、グリセリンジ(メタ)アクリレート等のエチレン性不飽和カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル単量体;酢酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル単量体;(メタ)アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、(メタ)アクリロイルモルホリン、シクロヘキシルマレイミド、イソプロピルマレイミド、(メタ)アクリル酸グリシジル等が挙げられる。
【0020】
また、スルホン化ジカルボン酸とジオールによるスルホン化ポリエステルの製造(特開2007−102224号公報)、スルホン化ジアミノ化合物とテトラカルボン酸二無水物によるスルホン化ポリイミドの製造(特開2006−152009号公報、特開2007−302743号公報)、スルホン化ポリエステルポリオールとポリイソシアネートの重合によるスルホン化ポリウレタンの製造(特表2002−514233号公報)等、公知の方法で本発明に用いるポリアニオンを得ることができる。
あるいは、ポリスチレン、ポリメチルスチレン等を重合した後、硫酸、発煙硫酸、スルファミン酸等のスルホン化剤によりスルホン化することにより本発明に用いるポリアニオンを得ることもできる。
さらに、ポリエーテルケトンのスルホン化(欧州特許出願公開第041780号明細書)、ポリエーテルエーテルケトンのスルホン化(特開2008−108535号公報)、ポリエーテルスルホンのスルホン化(特開平10−309449号公報)、ポリフェニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾールのスルホン化(特表2010−514161号公報)、ポリフェニレンオキシドのスルホン化、ポリフェニレンスルフィドのスルホン化等により、本発明に用いるポリアニオン得ることもできる。
【0021】
上記ポリアニオンの中でも、分散性及び導電性の点から、ポリイソプレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸を含む共重合体、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリスルホエチルメタクリレートを含む共重合体、ポリ(4−スルホブチルメタクリレート)、ポリ(4−スルホブチルメタクリレート)を含む共重合体、ポリメタリルオキシベンゼンスルホン酸、ポリメタリルオキシベンゼンスルホン酸を含む共重合体、ポリスチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸を含む共重合体等が好ましい。中でもポリスチレンスルホン酸がより好ましい。
【0022】
ポリアニオンの重合度は、モノマー単位が10〜100,000個の範囲であることが好ましく、分散性及び導電性の点からは、50〜10,000個の範囲がより好ましい。
ポリアニオンの分子量は2万〜100万が好ましい。前記下限値以上であれば、π共役系導電性高分子が均一な分散液になりやすく、前記上限値以下であれば、充分に高い導電性が得られる。
【0023】
ポリアニオンのアニオン基の一部は、π共役系導電性高分子に配位している。そのため、π共役系導電性高分子とポリアニオンとは複合体を形成している。ポリアニオンの残りのアニオン基は複合体の親水性を向上させて、水や極性を有する有機溶剤への分散性を高める役割を果たしている。
導電性高分子分散液中のπ共役系導電性高分子とポリアニオンの合計の含有量は0.05〜5.0質量%であることが好ましい。π共役系導電性高分子とポリアニオンの合計含有量が0.05質量%以上であれば、充分に高い導電性が得られ、5.0質量%以下であれば、均一な導電性塗膜を容易に得ることができる。
【0024】
ポリアニオンのアニオン基の含有量は、π共役系導電性高分子1モルに対して0.1〜10モルの範囲であることが好ましく、1〜7モルの範囲であることがより好ましい。アニオン基の含有量が0.1モルより少なくなると、π共役系導電性高分子へのドーピング効果が弱くなる傾向にあり、導電性が不足することがある。その上、溶媒への分散性または溶解性が低くなり、均一な分散液を得ることが困難になる。また、アニオン基の含有量が10モルより多くなると、π共役系導電性高分子の含有量が少なくなり、やはり充分な導電性が得られにくい。
【0025】
導電性高分子塗膜には、導電性をより高くするために、ドーパントが含まれてもよい。
ドーパントとしては、π共役系導電性高分子に添加される公知のドーパントを用いることができる。具体的に、ドーパントとしては、ドナー性ドーパント、アクセプタ性ドーパントが挙げられる
ドナー性ドーパントとしては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、4級アミン塩等が挙げられる。
アクセプタ性ドーパントとしては、例えば、ハロゲン化合物、ルイス酸、プロトン酸、有機シアノ化合物、有機金属化合物等が挙げられる。さらに、プロトン酸としては、無機酸(例えば、鉱酸、フッ化水素酸、過塩素酸等)、有機酸(例えば、有機カルボン酸、有機スルホン酸等)が挙げられる。
【0026】
また、導電性高分子塗膜には、塗膜の耐久性、絶縁基材との密着性の向上を目的として、バインダ樹脂が含まれてもよい。
バインダ樹脂は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれであってもよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド;ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド;ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂;ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂;エポキシ樹脂;キシレン樹脂;アラミド樹脂;ポリイミドシリコーン;ポリウレタン;ポリウレア;メラミン樹脂;フェノール樹脂;ポリエーテル;アクリル樹脂及びこれらの共重合体等が挙げられる。バインダ樹脂は、スルホ基やカルボキシ基を有して水分散性を有していてもよい。
バインダ樹脂の中でも、容易に混合でき、絶縁基材との密着性が高いことから、オキセタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
【0027】
導電性高分子塗膜には、高導電化剤が含まれてもよい。高導電化剤とは、π共役系導電性高分子またはπ共役系導電性高分子のドーパントと相互作用し、π共役系導電性高分子の導電性を向上させるものである。
高導電化剤としては、例えば、窒素含有芳香族性環式化合物(例えば、ピリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体、ピリミジン及びその誘導体、ピラジン及びその誘導体、トリアジン及びその誘導体等)、2個以上のヒドロキシ基を有する化合物(例えば、多価アルコール、没食子酸エステル等の、2個以上のヒドロキシ基を有する芳香族化合物等)、2個以上のカルボキシ基を有する化合物(例えば、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等)、スルホ基とカルボキシル基を有する化合物、アミド基を有する単分子化合物、イミド基を有する単分子化合物、ラクタム化合物、グリシジル基を有する化合物、シランカップリング剤、水溶性有機溶媒(例えば、窒素原子または硫黄原子を含む極性溶媒、エーテル化合物、ニトリル化合物)等が挙げられる。
【0028】
高導電化剤の含有量はπ共役系導電性高分子とポリアニオンの合計質量に対して1〜1000倍量であることが好ましく、2〜100倍量であることがより好ましい。高導電化剤の含有量が前記下限値未満であると、高導電化剤添加による効果が低くなる傾向にあり、前記上限値を超えると、π共役系導電性高分子濃度の低下に起因する導電性の低下が起こることがある。
【0029】
導電性高分子塗膜には、各種添加剤が含まれてもよい。
添加剤としてはπ共役系導電性高分子及びポリアニオンと混合しうるものであれば特に制限されず、例えば、アルカリ性化合物、界面活性剤、消泡剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、有機チタン化合物、有機ジルコニウム化合物などを使用できる。
アルカリ性化合物としては、公知の無機アルカリ化合物や有機アルカリ化合物を使用できる。無機アルカリ化合物としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア等が挙げられる。有機アルカリ化合物としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン、4級アミン、アミン以外の窒素含有化合物、金属アルコキシド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらの中でも、導電性がより高くなることから、脂肪族アミン、芳香族アミン、4級アミンよりなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。
界面活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩等の陰イオン界面活性剤;アミン塩、4級アンモニウム塩等の陽イオン界面活性剤;カルボキシベタイン、アミノカルボン酸塩、イミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド等の非イオン界面活性剤等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン樹脂、ポリジメチルシロキサン、シリコーンレジン等が挙げられる。
カップリング剤としては、ビニル基、アミノ基、エポキシ基等を有するシランカップリング剤が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、糖類、ビタミン類等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、サリシレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、オギザニリド系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤が挙げられる。酸化防止剤と紫外線吸収剤は併用することが好ましい。
有機チタン化合物としては、例えば、チタンアルコキシド、チタンキレート、チタンアシレート等が挙げられる。
有機ジルコニウム化合物としては、例えば、ジルコニウムアルコキシド、ジルコニウムキレート、ジルコニウムアシレート等が挙げられる。
【0030】
(配線基板の製造方法)
次に、上記配線基板を製造するための配線基板の製造方法について説明する。
本発明の配線基板の製造方法は、導電性高分子塗膜形成工程とレジスト膜形成工程と不活性化工程とレジスト膜除去工程とを有する。
【0031】
[導電性高分子塗膜形成工程]
導電性高分子膜形成工程は、絶縁基材の少なくとも一方の面に導電性高分子分散液を塗布して導電性高分子塗膜を形成する工程である。
本工程で使用される導電性高分子分散液は、π共役系導電性高分子、ポリアニオン及び分散媒を含有するものである。
【0032】
分散媒としては、例えば、水、N−メチル−2−ピロリドン、N,N’−ジメチルホルムアミド、N,N′−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチレンホスホルトリアミド等の極性溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、D−グルコース、D−グルシトール、イソプレングリコール、ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、ネオペンチルグリコール等の多価脂肪族アルコール類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート化合物、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル化合物、ジアルキルエーテル、エチレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ポリエチレングリコールジアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールジアルキルエーテル等の鎖状エーテル類、3−メチル−2−オキサゾリジノン等の複素環化合物、アセトニトリル、グルタロニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル化合物等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上の混合物としてもよい。
【0033】
導電性高分子分散液の塗布方法としては、例えば、スピンコーティング、ロールコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、ダイコーティングなどが適用される。これら塗布方法を適用すると、絶縁基材の全面に導電性高分子塗膜が形成された導電シートを得ることができる。
塗布後、通常は、熱風乾燥法や赤外線乾燥法により乾燥させ、また、光硬化性のバインダ樹脂を含む場合には、露光して硬化させて、導電性高分子塗膜を形成する。
導電性高分子塗膜の厚さは、目的とする導電性及び透明性に応じて適宜調整される。
【0034】
[レジスト膜形成工程]
レジスト膜形成工程は、前記導電性高分子塗膜の表面に、スクリーン印刷により所定のパターンでレジストペーストを印刷してレジスト膜を形成する工程である。
本工程で使用されるレジストペーストは、レジスト膜形成用樹脂及びレジスト膜形成用溶媒を含有するものであり、スクリーン印刷用に粘度が調整されたものである。
【0035】
レジスト膜形成用樹脂としては、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂などが挙げられる。
市販のポリエステル系樹脂としては、ポリエスター(日本合成化学社製)、バイロン(東洋紡績社製)、エリーテル(ユニチカ社製)、ケミット(東レ社製)などの飽和共重合ポリエステル樹脂が挙げられる。
市販のポリウレタン系樹脂としては、コロネート、ニッポラン(日本ポリウレタン工業社製)などの、各種ポリオールとジイソシアネートから形成されたポリウレタンが挙げられる。
市販のポリアミド系樹脂としては、AQナイロン(東レ社製)などが挙げられる。
市販のエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂としては、JER(三菱化学社製)、エピクロン(DIC社製)などが挙げられる。
市販のアクリル系樹脂としては、アクリディック(DIC社製)、ダイヤナール(三菱レイヨン社製)、アルマテックス(三井化学社製)などが挙げられる。
市販のポリ酢酸ビニル系樹脂としては、ソルバイン(日信化学工業社製)、ゴーセニール(日本合成化学社製)、デンカサクノール(電気化学工業社製)などが挙げられる。
市販のビニルアセタール系樹脂としては、エスレック(積水化学工業社製)などが挙げられる。
市販のポリビニルアルコール系樹脂としては、デンカポバール(電気化学工業社製)、J−ポバール(日本酢ビポバール社製)などが挙げられる。
【0036】
レジスト膜形成用溶媒としては、例えば、水(80.0)、N−メチル−2−ピロリドン(32.0)、N,N’−ジメチルホルムアミド(36.7)、N,N′−ジメチルアセトアミド(37.8)、ジメチルスルホキシド(45.0)等の極性溶媒、o−クレゾール(11.5)、m−クレゾール(11.8)、p−クレゾール(9.9)、フェノール(2.9)、キシレノール(4.8)等のフェノール、メタノール(31.2)、エタノール(25.7)、n−プロパノール(21.8)、イソプロパノール(18.6)、n−ブタノール(17.1)、イソブタノール(18.7)等のアルコール、アセトン(21.5)、メチルエチルケトン(15.5)、ジアセトンアルコール(18.2)、シクロヘキサノン(18.3)等のケトン、n−ヘキサン(1.9)、n−ヘプタン(1.9)、イソオクタン(2.0)、シクロヘキサン(2.1)、メチルシクロヘキサン(2.0)、ベンゼン(2.3)、トルエン(2.2)、キシレン(2.3)等の炭化水素、酢酸エチル(6.0)、酢酸プロピル(5.7)、酢酸ブチル(5.0)等のエステル化合物、ギ酸(58.5)、酢酸(6.2)、無水酢酸(20.0)、プロピオン酸(3.4)等の脂肪酸、ジオキサン(2.2)、ジエチルエーテル(4.3)、n−ブチルエーテル(3.1)等のエーテル化合物、エチレングリコールモノメチルエーテル(16.0)、エチレングリコールモノエチルエーテル(2.1)等の多価アルコール、アセトニトリル(37.5)、ベンゾニトリル(25.2)等のニトリル化合物が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、2種類以上の混合物としてもよい。
なお、上記のカッコ内の数値は比誘電率である。比誘電率は、市販の誘電率計(例えば、日本ルフト社製液体用誘電率計Model871)を用いて20〜25℃程度の温度で測定できる。また、溶剤ポケットハンドブック(有機合成化学協会編、オーム社発行)に記載されている。比誘電率は、極性の指標となり、値が大きい程、極性が高い。
【0037】
また、レジスト膜形成用溶媒は、導電性高分子塗膜の性能を損なわないものが好ましい。具体的には、導電性高分子塗膜はポリアニオンによって高極性になっており、高極性溶媒を用いると、溶解または膨潤により導電性が低下するため、低極性溶媒が好ましい。
さらに具体的には、レジスト膜形成用溶媒は、比誘電率が50以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、10以下であることがさらに好ましい。
【0038】
レジストペーストには、レジスト膜形成用樹脂を架橋する架橋剤が含まれてもよい。レジストペーストに架橋剤が含まれていると、得られるレジスト膜は架橋されるため、熱による軟化や転着を防ぐことができ、また、不活性化工程の際にエッチング液による侵食を防ぐことができる。
架橋剤としては、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、カルボキシ基含有化合物、酸無水物、アルコール化合物、チオール化合物、アミン化合物、金属アルコキシド、有機金属化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。
ただし、レジスト膜の架橋密度が高くなりすぎると、レジスト膜除去工程の際にレジスト膜を除去しにくくなるため、レジスト膜が後述する除去用溶剤に膨潤する程度までの架橋度とすることが好ましい。具体的には、レジスト膜を溶剤に浸漬させ、暫く放置させたときのレジスト膜の体積変化が1.5倍以上になる架橋度が好ましい。このような架橋度となる架橋剤添加量は、好ましくは、レジスト膜形成用樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部であり、より好ましくは、0.1〜10質量部である。
【0039】
また、レジストペーストには、必要に応じて、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ等の無機系フィラー、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン等を含む有機フィラー、ヒュームドシリカや有機ベントナイト等のチキソトロピー性付与剤、シラン系、アルミニウム系またはチタン系のカップリング剤、シリコーンオイルやアクリル樹脂等の消泡剤、分散剤、帯電防止剤、着色剤などの添加剤が含まれてもよい。
【0040】
レジストペーストの粘度は、スクリーン印刷の適性の点から、50〜10000mPa・sであることが好ましく、100〜1000mPa・sであることがより好ましい。ここで、粘度は、B型粘度計を用い、23℃で測定した値である。
【0041】
スクリーン印刷により印刷される所定のパターンは、配線基板の用途に応じて適宜決められる。
スクリーン印刷の際に使用されるスクリーンの材質としては、ステンレスメッシュ、ポリエステルメッシュ等を用いることができる。メッシュ数は、レジストペーストの固形分濃度とレジスト膜の目的の厚みに応じて適宜決められる。
形成されるレジスト膜の厚さは、0.1〜100μmとすることが好ましく、1〜20μmとすることがより好ましい。レジスト膜の厚さが前記下限値以上であれば、レジスト膜の欠陥が少なく、不活性化工程にて不活性化させてはならない部分にまでエッチング液が浸透することを防止でき、前記上限値以下であれば、レジスト膜除去工程にてレジスト膜を容易に除去できる。
スクリーン印刷後は、レジスト膜形成用溶媒を除去するために、乾燥することが好ましい。乾燥方法としては、熱風乾燥法や赤外線乾燥法が適用され、また、光硬化性成分を含む場合には、露光して硬化させる。
【0042】
[不活性化工程]
不活性化工程は、上記レジスト膜で被覆されていない導電性高分子塗膜をエッチング液で処理する工程である。
ここで、エッチング液は、導電性高分子塗膜を不活性化する、すなわち導電性を消失させる不活性化剤を含む液体である。したがって、導電性高分子塗膜において、エッチング液によって処理された部分(すなわち、レジスト膜で被覆されていない部分)は絶縁パターンとなり、エッチング液によって処理されない部分(すなわち、レジスト膜で被覆されている部分)は導電パターンとなる。よって、レジスト膜で被覆されていない導電性高分子塗膜をエッチング液で処理することにより、配線が形成される。
【0043】
不活性化剤としては、導電性高分子塗膜を不活性化させやすいことから、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、臭素酸、臭素酸塩、過マンガン酸塩、アルカリ化合物よりなる群から選ばれる少なくとも一種が好ましい。具体的に、好ましいエッチング液としては、次亜塩素酸溶液、溶液中で次亜塩素酸を生成する化合物(ジクロロイソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、ジクロロイソシアヌル酸カルシウム、トリクロロイソシアヌル酸等)の溶液、次亜塩素酸塩(次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等)の溶液、臭素酸溶液、臭素酸塩(臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム等)の溶液、過マンガン酸塩(過マンガン酸亜鉛、過マンガン酸マグネシウム、過マンガン酸バリウム)の溶液、アルカリ金属(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)の水酸化物の溶液、アミン化合物(例えば、アンモニア、1級アミン、2級アミン、3級アミン、アンモニウム塩等)の溶液が挙げられる。
【0044】
エッチング液には、通常、不活性化剤を溶解させる溶媒が含まれる。不活性化剤を溶解させる溶媒としては、不活性化剤の溶解性に優れることから、水が好ましい。メタノールやエタノール等のアルコール、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン、ジエチルエーテル等のエーテルなどの有機溶剤を使用しても構わないが、その場合には、水との混合溶媒とすることが好ましい。
また、エッチング液には、必要に応じて、界面活性剤(アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤)、レベリング剤(シリコーン系レベリング剤、フッ素系レベリング剤)、無機系増粘剤(シリカ、チタン、タルク等)、高分子増粘剤(ポリビニルアルコール等)が含まれてもよい。
【0045】
エッチング液のpH(25℃)は1〜12であることが好ましく、4〜8であることが好ましい。エッチング液のpHが前記下限値未満であっても前記上限値を超えても、レジスト膜で保護された導電性高分子塗膜にまで不活性化が進行して、所定のパターンが得られなくなることがある。
エッチング液の粘度は、不活性化処理の適性の点から、1〜50mPa・sであることが好ましく、1〜30mPa・sであることがより好ましい。
【0046】
不活性化剤による導電性高分子塗膜の処理方法としては、レジスト膜形成工程にて得られた、絶縁基材と導電性高分子塗膜とレジスト膜とが積層された積層体をエッチング液に浸漬する方法、前記積層体にエッチング液を噴き付ける方法などが適用される。積層体をエッチング液に浸漬する方法では、エッチング液の槽の中に積層体を所定時間浸漬した後に引き上げる方法、エッチング液の槽の中に積層体を連続的に移動させる方法のどちらであってもよい。
導電性高分子塗膜が絶縁基材の両面に形成されている場合、積層体をエッチング液に浸漬する方法では、積層体の両面についてエッチングすることができ、積層体にエッチング液を噴き付ける方法では、積層体の片面のみをエッチングすることができる。
導電性高分子塗膜が絶縁基材の片面のみに形成されている場合には、積層体をエッチング液に浸漬する方法を適用しても、積層体の片面がエッチングされる。
【0047】
エッチング液に積層体を接触させる時間(接触時間)は1秒〜10分が好ましく、10秒〜5分がより好ましい。接触時間が前記下限値以上であれば、導電性高分子塗膜のレジスト膜で被覆されていない部分を充分に不活性化でき、前記上限値以下であれば、配線基板の生産性低下を防ぐことができる。
エッチング液の温度は10〜70℃であることが好ましく、30〜50℃であることがより好ましい。エッチング液の温度が前記下限値以上であれば、エッチング時間を短縮でき、前記上限値以下であれば、エッチング液の溶媒の揮発を抑制でき、また、過度のエッチングを防止できる。
エッチング液による不活性化処理終了後には、積層体に付着したエッチング液を純水などにより洗い流し、乾燥させてもよい。
【0048】
[レジスト膜除去工程]
レジスト膜除去工程は、除去用溶剤により上記レジスト膜を溶解または膨潤させて除去する工程である。
除去用溶剤としては、レジスト膜を溶解または膨潤させることができるものが使用される。具体的には、除去用溶剤は、レジスト膜形成用溶媒として使用できる有機溶剤と同様の有機溶剤を1種以上含むものであり、レジスト膜形成用溶媒と同一であってもよいし、異なってもよい。
除去用溶剤においても、レジスト膜形成用溶媒と同様に低極性の有機溶媒を用いることが好ましく、具体的には、比誘電率が50以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましく、10以下であることがさらに好ましい。除去用溶剤として、比誘電率が前記範囲のものを用いれば、導電性高分子塗膜に与える影響を小さくでき、導電性及び透明性をより高めることができ、さらに、配線の寸法精度をより向上させることができる。
また、除去用溶剤としては、レジスト膜の除去性により優れることから、レジスト膜形成用溶媒の比誘電率との差が30以下のものを用いることが好ましい。すなわち、−30≦(除去用溶剤の比誘電率ε
2−レジスト膜形成用溶媒の比誘電率ε
1)≦30であることが好ましい。さらには、−10≦ε
2−ε
1≦10であることがより好ましく、ε
2−ε
1=0、すなわち同一種の溶媒であることが好ましい。
レジスト膜の除去性により優れると、溶解時間が短縮して生産性がより向上し、また、除去用溶剤が導電性高分子塗膜に与える影響がより小さくなる。
【0049】
除去用溶剤によるレジスト膜の除去方法としては、導電性高分子塗膜の所定の部分を不活性化した積層体を除去用溶剤に浸漬する方法、導電性高分子塗膜の所定の部分を不活性化した積層体に除去用溶剤を噴き付ける方法などが適用される。導電性高分子塗膜の所定の部分を不活性化した積層体を除去用溶剤に浸漬する場合には、除去用溶剤の槽の中に積層体を所定時間浸漬した後に引き上げる方法、除去用溶剤の槽の中に積層体を連続的に移動させる方法が挙げられる。
除去用溶剤によりレジスト膜を溶解または膨潤させて除去している最中には、除去性を高めるために、除去用溶剤を攪拌したり、除去用溶剤に超音波を照射したりしてもよい。
【0050】
(作用効果)
上記製造方法では、導電性高分子分散液をペースト状にしなくてもよく、導電に寄与せず且つ透明性を低下させる成分の配合量を少なくできる。また、導電性高分子塗膜の配線として残す部分をレジスト膜で被覆して保護するため、導電性高分子塗膜の配線として残す部分に、導電性を低下させる不活性化剤が接触しにくくなっている。したがって、得られる配線の導電性及び透明性を向上させることができる。
また、上記製造方法では、酸化剤をスクリーン印刷するためにペースト状にする必要がないため、細線形成性を維持したまま導電性高分子塗膜に充分に作用させることができる。そのため、高精細な配線を容易に形成できる。
また、上記製造方法では、レジスト膜のパターン形成にスクリーン印刷を適用し、フォトリソグラフィ法を適用しないため、工程が簡便であると共に、パターンの精細性を向上させるために、レジスト膜の架橋度を高めて強固にする必要はないため、除去用溶剤でレジスト膜を導電性高分子塗膜から容易に除去できる。したがって、π共役系導電性高分子を含有する配線を絶縁基材の表面に簡便に形成できる。
【実施例】
【0051】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
【0052】
(製造例1)ポリスチレンスルホン酸の調製
1000mlのイオン交換水に206gのスチレンスルホン酸ナトリウムを溶解し、80℃で攪拌しながら、予め10mlの水に溶解した1.14gの過硫酸アンモニウム酸化剤溶液を20分間滴下し、この溶液を2時間攪拌した。
これにより得られたスチレンスルホン酸ナトリウム含有溶液に10質量%に希釈した硫酸を1000mlと10000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法を用いてポリスチレンスルホン酸含有溶液の約10000ml溶液を除去し、残液に10000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約10000ml溶液を除去した。上記の限外ろ過操作を3回繰り返した。
さらに、得られたろ液に約10000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法を用いて約10000ml溶液を除去した。この限外ろ過操作を3回繰り返した。
限外ろ過条件は下記の通りとした(他の例でも同様)。
限外ろ過膜の分画分子量:30K
クロスフロー式
供給液流量:3000ml/分
膜分圧:0.12Pa
得られた溶液中の水を減圧除去して、無色の固形状のポリスチレンスルホン酸を得た。
【0053】
(製造例2)導電性高分子分散液の調製
14.2gの3,4−エチレンジオキシチオフェンと、36.7gの製造例1で得たポリスチレンスルホン酸を2000mlのイオン交換水に溶かした溶液とを20℃で混合した。
これにより得られた混合溶液を20℃に保ち、掻き混ぜながら、200mlのイオン交換水に溶かした29.64gの過硫酸アンモニウムと8.0gの硫酸第二鉄の酸化触媒溶液とをゆっくり添加し、3時間攪拌して反応させた。
得られた反応液に2000mlのイオン交換水を添加し、限外ろ過法を用いて約2000ml溶液を除去した。この操作を3回繰り返した。
そして、上記ろ過処理が行われた処理液に200mlの10質量%に希釈した硫酸と2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約2000mlの処理液を除去し、これに2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約2000mlの液を除去した。この操作を3回繰り返した。
さらに、得られた処理液に2000mlのイオン交換水を加え、限外ろ過法を用いて約2000mlの処理液を除去した。この操作を5回繰り返し、約1.5質量%の青色のポリスチレンスルホン酸ドープポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT−PSS)水分散液を得た。
また、ヒドロキシエチルアクリレート10g、ペンタエリスリトールトリアクリレート10g、イルガキュア184(BASF社製)0.1g及びジメチルスルホキシド5gをエタノール100gに添加してアクリル化合物溶液を得た。
このアクリル化合物溶液に上記PEDOT−PSS水分散液200gを混合して、導電性高分子分散液を得た。
【0054】
(製造例3)レジストペースト1の調製
バイロン200(東洋紡績社製、ポリエステル系樹脂)30gと、アエロジル200(日本アエロジル社製、ヒュームドシリカ)5gと、シクロヘキサノン(比誘電率2.1)60gと、エチレングリコールモノエチルエーテル(比誘電率2.1)10gとを混合し(混合溶媒の比誘電率2.1)、ロール分散、真空脱泡して、レジストペースト1を得た。
【0055】
(製造例4)レジストペースト2の調製
エスレックSV(積水化学工業社製、ポリビニルアセタール)30gと、アエロジル200(日本アエロジル社製、ヒュームドシリカ)5gと、シクロヘキサノン(比誘電率2.1)60gと、エチレングリコールモノエチルエーテル(比誘電率2.1)10gとを混合し(混合溶媒の比誘電率2.1)、ロール分散、真空脱泡して、レジストペースト2を得た。
【0056】
(製造例5)レジストペースト3の調製
AQナイロンA−90(東レ社製、ポリアミド系樹脂)30gと、アエロジル200(日本アエロジル社製、ヒュームドシリカ)5gと、水(比誘電率80)60gと、メタノール(比誘電率31.2)20gとを混合し(混合溶媒の比誘電率71.4)、ロール分散、真空脱泡して、レジストペースト3を得た。
【0057】
(製造例6)エッチング液1の調製
次亜塩素酸ナトリウム2gをイオン交換水98gに溶解して、エッチング液1を得た。
【0058】
(製造例7)エッチング液2の調製
ネオクロール55(四国化成社製、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム2水和物)15gをイオン交換水90に溶解して、エッチング液2を得た。
【0059】
(実施例1)
易接着ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績社製A4300、全光線透過率92.0%)の片面に、製造例2で得た導電性高分子分散液を、バーコーター(#12)を用いて塗布した。次いで、120℃、1分間乾燥させた後、高圧水銀灯を用いて400mJの紫外線を照射し、導電性高分子塗膜を形成して、導電シートを得た。
得られた導電シートの導電性高分子塗膜の表面に、325メッシュのステンレススクリーン版を用いて製造例3で得たレジストペースト1をスクリーン印刷して、目的とする配線パターンのレジスト膜を印刷した。その後、130℃で5分間乾燥させた。
次いで、レジスト膜で被覆されていない導電性高分子塗膜を、製造例6で得たエッチング液1に1分間浸漬し、取り出した後、純水により水洗し、乾燥させた。
その後、トルエン(比誘電率2.2)に浸漬し、1分間超音波照射し、レジスト膜を導電性高分子塗膜から除去して、配線基板を得た。
【0060】
(実施例2)
エッチング液1の代わりに製造例7で得たエッチング液2を用い、トルエンの代わりにシクロヘキサノン(比誘電率2.1)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
【0061】
(
参考例3)
レジストペースト1の代わりに製造例4で得たレジストペースト2を用い、トルエンの代わりにジメチルスルホキシド(比誘電率45.0)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
【0062】
(
参考例4)
トルエンの代わりにN,N−ジメチルアセトアミド(比誘電率37.8)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
【0063】
(実施例5)
レジストペースト1の代わりに製造例4で得たレジストペースト2を用い、トルエンの代わりにエタノール(比誘電率25.7)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
【0064】
(実施例6)
レジストペースト1の代わりに製造例4で得たレジストペースト2を用い、トルエンの代わりにメチルエチルケトン(比誘電率15.5)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
【0065】
(実施例7)
レジストペースト1の代わりに製造例5で得たレジストペースト3を用い、トルエンの代わりに水・メタノール混合溶媒(水:メタノール=3:1、比誘電率71.4)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、配線基板を得た。
【0066】
<評価>
得られた配線基板について、全光線透過率を測定して透明性を評価し、表面抵抗率を測定して導電性を評価した。また、導電シートの全光線透過率及び表面抵抗率についても測定した。それらの結果を表1に示す。
[全光線透過率]
日本電色工業社製ヘイズメータ測定器(NDH5000)を用い、JIS K7150に準じて全光線透過率を測定した。
[表面抵抗率]
三菱化学社製ロレスタMCP−T600を用い、JIS K 7194に準じて表面抵抗率を測定した。
【0067】
【表1】
【0068】
実施例1
,2,5〜7及び参考例3,4の配線基板はいずれも透明性及び導電性に優れていた。