(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024005307
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】導電性フィルム
(51)【国際特許分類】
B32B 15/08 20060101AFI20240110BHJP
G03F 7/004 20060101ALI20240110BHJP
G03F 7/027 20060101ALI20240110BHJP
G03F 7/038 20060101ALI20240110BHJP
H05K 1/09 20060101ALI20240110BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20240110BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20240110BHJP
H01B 5/14 20060101ALI20240110BHJP
【FI】
B32B15/08 J
G03F7/004 512
G03F7/027 513
G03F7/038 501
H05K1/09 C
G06F3/044 122
G06F3/041 495
H01B5/14 A
H01B5/14 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022105430
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(72)【発明者】
【氏名】冨澤 秀樹
【テーマコード(参考)】
2H225
4E351
4F100
5G307
【Fターム(参考)】
2H225AC31
2H225AC37
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4F100AB01C
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5G307FC05
5G307FC10
(57)【要約】
【課題】高温高湿環境下にて保管した後、屈曲試験を実施した際の導電性に優れる導電性フィルムを提供する。
【解決手段】本発明の導電性フィルムは、樹脂基材と、樹脂基材上に配置された銅配線と、銅配線の表面を覆う被覆層と、を有し、被覆層が、金属ナノワイヤと、疎水性樹脂とを含む、導電性フィルムである。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂基材と、
前記樹脂基材上に配置された銅配線と、
前記銅配線の表面を覆う被覆層と、を有し、
前記被覆層が、金属ナノワイヤと、疎水性樹脂とを含む、導電性フィルム。
【請求項2】
前記金属ナノワイヤが銅を含む、請求項1に記載の導電性フィルム。
【請求項3】
前記金属ナノワイヤの直径が20~150nmである、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【請求項4】
前記金属ナノワイヤの長さが5~200μmである、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【請求項5】
前記金属ナノワイヤの含有量が、前記被覆層の全質量に対して10~40質量%である、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【請求項6】
前記疎水性樹脂がトリシクロデカン構造を有する、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【請求項7】
前記疎水性樹脂がポリウレタン樹脂を含む、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【請求項8】
前記被覆層のうち、前記銅配線の前記樹脂基材に対向する面とは反対側の表面に配置されている領域の厚みが1~10μmである、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【請求項9】
前記被覆層のうち、前記銅配線が延在する方向を含み、且つ、前記樹脂基材に対向する面と交差する表面に配置されている領域の厚みが1~10μmである、請求項1または2に記載の導電性フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導電性フィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
導電性細線(導電性を示す細線状の配線)を有する導電性基材は、タッチパネル、太陽電池、および、EL(エレクトロルミネッセンス:Electro luminescence)素子等種々の用途に幅広く利用されている。特に、近年、携帯電話および携帯ゲーム機器へのタッチパネルの搭載率が上昇しており、多点検出が可能な静電容量方式のタッチパネル用の導電性基材の需要が急速に拡大している。
【0003】
例えば、特許文献1には、基材と、基材の主面上に選択的に形成され、上表面および側面が黒化された金属層と、金属層の上表面および側面に形成され、部分的に除去された非流動性のフォトレジスト層とを有する電気配線部材の製造方法に関する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者らは、特許文献1を参照して導電性細線を有する導電性基材を作製し、フレキシブル性が求められる配線基板への上記導電性基材の適用について検討した結果、高温高湿環境下において保管された導電性基材を折り曲げた際、基材上に形成される金属配線の導電性が低下する場合があることを知見した。
【0006】
本発明は、上記実情に鑑みて、高温高湿環境下にて保管した後、屈曲試験を実施した際の導電性に優れる導電性フィルムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成させるに至った。すなわち、以下の構成により上記課題が解決されることを見出した。
【0008】
〔1〕樹脂基材と、上記樹脂基材上に配置された銅配線と、上記銅配線の表面を覆う被覆層と、を有し、上記被覆層が、金属ナノワイヤと、疎水性樹脂とを含む、導電性フィルム。
〔2〕上記金属ナノワイヤが銅を含む、〔1〕に記載の導電性フィルム。
〔3〕上記金属ナノワイヤの直径が20~150nmである、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
〔4〕上記金属ナノワイヤの長さが5~200μmである、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
〔5〕上記金属ナノワイヤの含有量が、上記被覆層の全質量に対して10~40質量%である、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
〔6〕上記疎水性樹脂がトリシクロデカン構造を有する、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
〔7〕上記疎水性樹脂がポリウレタン樹脂を含む、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
〔8〕上記被覆層のうち、上記銅配線の上記樹脂基材に対向する面とは反対側の表面に配置されている領域の厚みが1~10μmである、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
〔9〕上記被覆層のうち、上記銅配線が延在する方向を含み、且つ、上記樹脂基材に対向する面と交差する表面に配置されている領域の厚みが1~10μmである、〔1〕または〔2〕に記載の導電性フィルム。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、高温高湿環境下にて保管した後、屈曲試験を実施した際の金属配線の導電性に優れる導電性フィルムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明の導電性フィルムの構成の一例を示す模式的斜視図である。
【
図2】本発明の導電性フィルムの構成の一例を示す模式的断面図である。
【
図3】本発明の導電性フィルムの導電性細線により形成されるメッシュパターンの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施態様に制限されない。
【0012】
以下、本明細書における各記載の意味を表す。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限または下限は、他の段階的な記載の数値範囲の上限または下限に置き換えてもよい。また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限または下限は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「工程」とは、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。
【0013】
「直交」および「平行」等を含む角度は、特に記載がなければ、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
「透明」とは、光透過率が、波長400~800nmの可視光波長域において少なくとも40%以上であることを意味し、好ましくは75%以上であり、より好ましくは80%以上であり、さらにより好ましくは90%以上である。光透過率は、JIS K 7375:2008に規定される「プラスチック-全光線透過率および全光線反射率の求め方」を用いて測定されるものである。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」はアクリレートおよびメタクリレートの一方または両者を表し、「(メタ)アクリル酸」はアクリル酸およびメタクリル酸の一方または両者を表し、「(メタ)アクリロイル」はアクリロイルおよびメタクリロイルの一方または両者を表す。
「アルカリ可溶性」とは、22℃において炭酸ナトリウムの1質量%水溶液100gへの溶解度が0.1g以上であることを意味する。つまり、「アルカリ可溶性樹脂」とは、上記溶解度を満たす樹脂を意味する。
「水溶性」とは、液温が22℃であるpH7.0の水100gへの溶解度が0.1g以上であることを意味する。つまり、「水溶性樹脂」とは、上記溶解度を満たす樹脂を意味する。
組成物の「固形分」とは、組成物を用いて形成される組成物層(例えば、感光性組成物層、中間層および熱可塑性樹脂層)を形成する成分を意味し、組成物が溶剤(例えば、有機溶剤および水等)を含む場合、溶剤を除いた全ての成分を意味する。また、組成物層を形成する成分であれば、液体状の成分も固形分とみなす。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
また、本明細書における重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、特に断りの無い限り、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、TSKgel G2000HxLおよび/またはTSKgel Super HZM-N(何れも東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC:Gel Permeation Chromatography)分析装置により、溶媒THF(テトラヒドロフラン)、示差屈折計により検出し、標準物質としてポリスチレンを用いて換算した分子量である。
本明細書において、特に断りの無い限り、分子量分布が有る化合物の分子量は、重量平均分子量(Mw)である。
また、本明細書において分散度(多分散度とも言う)は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnである。
本明細書において「露光」とは、特に断らない限り、光を用いた露光のみならず、電子線およびイオンビーム等の粒子線を用いた描画も含む。また、露光に用いられる光としては、一般的に、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV(Extreme ultraviolet lithography)光)、および、X線等の活性光線(活性エネルギー線)が挙げられる。
本明細書において、「主鎖」とは、ポリマー中で相対的に最も長い結合鎖を意味し、「側鎖」とは主鎖から枝分かれしている分子鎖を意味する。
本明細書において、特に断りの無い限り、ポリマーの構成単位の比率はモル比である。
更に、本明細書において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
【0014】
[導電性フィルム]
本発明に係る導電性フィルム(以下、単に「導電性フィルム」ともいう。)は、樹脂基材と、樹脂基材上に配置された銅配線と、銅配線の表面を覆う被覆層と、を有し、被覆層が、金属ナノワイヤと、疎水性樹脂とを含む。
【0015】
このような導電性フィルムでは、高温高湿環境下にて保管した後、屈曲試験を実施した際の金属配線(銅配線)の導電性が優れる(以下「本発明の効果が優れる」ともいう。)。
より具体的には、本発明に係る導電性フィルムでは、高温高湿環境下にて保管し、次いで、屈曲試験を実施した後においても、銅配線を構成する銅細線の両端間の電気的接続(以下「導通性」ともいう。)が維持される。
【0016】
図1は、本発明に係る導電性フィルムの構成の一例を示す模式的斜視図であり、
図2は、本発明に係る導電性フィルムの構成の一例を示す模式的断面図である。
図1に示す導電性フィルム10は、樹脂基材12と、樹脂基材12上に配置された銅配線14と、銅配線14の表面を覆う被覆層16と、を有する。なお、
図1では、銅配線14を構成し、一方向に延びる2つの細線状部材(以下、「銅細線」ともいう。)14aが示されているが、銅配線の配置形態、および、その数は特に制限されない。
また、
図2に示すように、銅細線14a(銅配線14)の表面を覆う被覆層16には、図示しない金属ナノワイヤおよび疎水性樹脂が含まれている。
【0017】
以下、樹脂基材の主面に対する法線方向(
図1および
図2におけるz軸方向)を「積層方向」ともいい、銅配線を構成する銅細線が延びる方向(
図1および
図2におけるy軸方向)を「延在方向」ともいい、積層方向および延在方向の両者に直交する方向(
図1および
図2におけるx軸方向)を「幅方向」ともいう。
【0018】
<樹脂基材>
樹脂基材は、樹脂を含み、銅配線および被覆層を支持できる部材であればよく、含まれる樹脂の種類は特に制限されない。
樹脂基材としては、得られる導電性フィルムの折り曲げ性に優れる点で、可撓性を有する基材が好ましい。可撓性を有する基材としては、熱可塑性樹脂からなる基材が挙げられる。
【0019】
樹脂基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)(258℃)、ポリシクロオレフィン(134℃)、ポリカーボネート(250℃)、アクリルフィルム(128℃)、ポリエチレンナフタレート(269℃)、ポリエチレン(135℃)、ポリプロピレン(163℃)、ポリスチレン(230℃)、ポリ塩化ビニル(180℃)、ポリ塩化ビニリデン(212℃)、および、トリアセチルセルロース(290℃)等の融点またはガラス転移温度が約290℃以下である樹脂が挙げられ、PET、ポリシクロオレフィン、または、ポリカーボネートが好ましい。なかでも、導電性細線との密着性が優れることから、PETがより好ましい。上記の( )内の数値は融点またはガラス転移温度である。
【0020】
樹脂基材の全光線透過率は、例えば70~100%であり、85~100%が好ましい。全光透過率は、JIS(日本工業規格) K 7375:2008に規定される「プラスチック-全光線透過率および全光線反射率の求め方」を用いて測定される。
【0021】
樹脂基材の厚みは特に制限されず、例えば、25~500μmの場合が多く、可撓性に優れる点から、10~200μmが好ましく、15~100μmがより好ましい。
【0022】
導電性フィルムは、密着性の向上のために、樹脂基材と銅配線との間に高分子を含む下塗り層を備えていてもよい。下塗り層は、例えば、高分子を含む下塗り層形成用組成物を基材上に塗布して、必要に応じて加熱処理を施すことにより形成される。下塗り層形成用組成物としては、ゼラチン、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、および、無機または高分子の微粒子を含むアクリル-スチレン系ラテックスが挙げられる。
導電性フィルムは、樹脂基材と銅配線との間に下塗り層以外の他の層を備えていてもよい。他の層としては、例えば、屈折率を調整する酸化ジルコニウム等の金属酸化物の粒子が添加された有機層からなる屈折率調整層が挙げられる。
【0023】
<銅配線>
導電性フィルムは、樹脂基材上に配置された銅配線を備える。銅配線は、銅を含む銅細線によって構成されており、導電性フィルムの主な導電特性を担う部材である。
【0024】
銅配線を構成する銅細線、および、銅配線に接続される周辺配線等を形成する材料としては、例えば、銅単体(金属銅)、および、銅と銅以外の金属とを含む混合物(銅合金)が挙げられ、銅単体が好ましい。銅合金に含まれる銅以外の金属としては、例えば、銀、金、アルミニウム、ニッケル、モリブデン、クロム、およびパラジウムが挙げられる。
また、銅細線は、銅または銅合金と、ゼラチンまたはアクリル-スチレン系ラテックス等の高分子バインダーとの組合せを含有してもよい。
【0025】
銅配線の厚みTa、即ち、銅配線を構成する銅細線の厚みは特に制限されないが、本発明の効果および導電性フィルムの導電性がバランス良く優れる点で、0.1~5.0μmが好ましく、0.2~3.0μmがより好ましい。
銅配線の線幅Wa、即ち、銅配線を構成する銅細線の線幅は、銅配線が視認されにくい点から、10μm以下が好ましく、5.0μm以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、導電性フィルムの導電性がより優れる点から、0.1μm以上が好ましく、0.3μm以上がより好ましい。
なお、周辺配線についても、上述した銅細線と同様の構成が好ましい形態として挙げられる。
【0026】
銅配線の厚みTaおよび線幅Waは、以下の方法により測定される。
走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、導電性フィルムの表面を観察し、延在する1本の銅細線を選択する。選択された1本の銅細線の任意の箇所を選び、延在方向に直交する断面(
図2参照)を形成し、形成された断面をSEMにより観察する。断面の観察画像において任意の5箇所を選択して銅細線の積層方向の長さを測定し、得られた測定値の算術平均値を銅配線の厚みTaとする。同様に、断面の観察画像において任意の5箇所を選択して銅細線の幅方向の長さを測定し、得られた測定値の算術平均値を銅配線の線幅Waとする。
【0027】
銅配線は所定のパターンを形成していてもよい。即ち、導電性フィルムは、銅配線によって形成されたパターンを有していてもよい。そのパターンは特に制限されず、例えば、正三角形、二等辺三角形および直角三角形等の三角形、正方形、長方形、菱形、平行四辺形および台形等の四角形、(正)六角形および(正)八角形等の(正)n角形、円、楕円、星形、並びに、これらの図形を組み合わせた幾何学図形であることが好ましく、メッシュ状(メッシュパターン)であることがより好ましい。
【0028】
図3は、導電性フィルムの銅配線により形成されるメッシュパターンの一例を示す平面図である。
メッシュ状とは、
図3に示すように、交差する銅細線14Bにより構成される複数の開口部(格子)20を含む形状を意図する。
図3において、開口部20は、一辺の長さがLであるひし形(正方形)の形状を有しているが、メッシュパターンの開口部は、他の形状であってもよく、例えば、多角形状(例えば、三角形、四角形、六角形、および、ランダムな多角形)であってもよい。また、辺の形状は、直線以外の湾曲した形状であってもよいし、円弧状であってもよい。円弧状とする場合は、例えば、対向する二辺については、外方に凸の円弧状とし、他の対向する二辺については、内方に凸の円弧状としてもよい。また、各辺の形状を、外方に凸の円弧と内方に凸の円弧が連続した波線形状としてもよい。もちろん、各辺の形状を、サイン曲線にしてもよい。
【0029】
開口部20の一辺の長さLは特に制限されないが、1500μm以下が好ましく、1300μm以下がより好ましく、1000μm以下が更に好ましい。長さLの下限値は特に制限されないが、5μm以上が好ましく、30μm以上がより好ましく、80μm以上が更に好ましい。開口部の一辺の長さが上述の範囲である場合には、更に透明性も良好に保つことが可能であり、導電性フィルムを表示装置の前面にとりつけた際に、違和感なく表示を視認することができる。
【0030】
可視光透過率の点から、銅配線により形成されるメッシュパターンの開口率は、90%以上が好ましく、95%以上がより好ましく、99%以上が更に好ましい。上限は特に制限されないが、100%未満が挙げられる。
開口率とは、導電性フィルムの表面の法線方向から観察したときの、メッシュパターン領域中における銅配線がある領域を除いた領域のメッシュパターン領域全体に占める割合の面積比に相当する。
【0031】
<被覆層>
被覆層は、銅配線の表面を覆うように形成される層であり、金属ナノワイヤと、疎水性樹脂とを含む。
【0032】
(金属ナノワイヤ)
被覆層は、金属ナノワイヤを含む。
被覆層に含まれる金属ナノワイヤは、金属単体、または、2種以上の金属からなる合金で構成されるワイヤー状の導電性物質である。
【0033】
金属ナノワイヤは、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルおよびパラジウムからなる群より選択される少なくとも1種の金属を含むことが好ましく、電位差による金属の腐食防止の観点から、銅を含むことがより好ましい。中でも、金属ナノワイヤを構成する金属は、銅単体または銅合金が好ましく、銅単体がより好ましい。銅合金に含まれる銅以外の金属としては、上記の銅以外の金属が挙げられる。
【0034】
金属ナノワイヤの形状は、目的に応じて適宜選択でき、例えば、円柱状、直方体状、および、断面が多角形となる柱状等の形状が挙げられる。
金属ナノワイヤの直径(繊維径)は、1~500nmが好ましく、20~150nmがより好ましく、20~75nmが更に好ましい。金属ナノワイヤの直径が上記下限値以上である場合、被覆層の弾性率が向上し、屈曲試験の際に銅配線の割れに伴う被覆層の亀裂または割れの発生が抑制されるため、導通性が維持され、本発明の効果がより優れるものとなる。また、金属ナノワイヤの直径が上記上限値以下である場合、被覆層の弾性率が適度な範囲となり、被覆層の過剰な伸展が抑制されるため、屈曲試験の際の断線を防止して導通性を維持する性能がより優れる。
金属ナノワイヤの長さ(繊維長)は、1~1000μmが好ましく、5~200μmがより好ましく、5~100μmが更に好ましい。金属ナノワイヤの長さが上記上限値以下である場合、被覆層において、部分的な弾性率の上昇および被覆層の過剰な伸展を引き起こす金属ナノワイヤの凝集体の発生が抑制されるため、屈曲試験の際の断線を防止して導通性を維持する性能がより優れる。また、金属ナノワイヤの長さが上記下限値以上である場合、屈曲試験により銅配線が断線した際の断線部の橋渡しとしての機能が向上し、銅配線の導通性を維持する性能がより優れる。
金属ナノワイヤの直径に対する長さの比率(長さ/直径)は、10~5000が好ましく、30~1500がより好ましい。
【0035】
金属ナノワイヤの直径および長さは、それぞれ、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて導電性フィルムを観察することにより得られる複数の金属ナノワイヤを含む観察画像から、20本の金属ナノワイヤを任意に選択して、各金属ナノワイヤの短軸および長軸の長さを算術平均して得られる値である。市販されている金属ナノワイヤを用いて導電性フィルムを製造する場合、金属ナノワイヤの直径および長さはカタログ値であってもよい。
【0036】
金属ナノワイヤは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
被覆層における金属ナノワイヤの含有量は、本発明の効果がより優れる点で、被覆層の全質量に対して、3~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、20~30質量%が更に好ましい。
金属ナノワイヤの含有量が上記下限値以上である場合、金属ナノワイヤと銅配線との接触面積がより広くなるため、屈曲試験後の導電性フィルムの導通性を維持する性能がより優れる。また、金属ナノワイヤの含有量が上記上限値以下である場合、被覆層の弾性率が向上し、被覆層が適度に伸展しやすくなるため、屈曲試験後の導電性フィルムの導通性を維持する性能がより優れる。
【0037】
(疎水性樹脂)
本発明の導電性フィルムにおいて被覆層に含まれる疎水性樹脂とは、ガラス基板上に形成された樹脂膜の表面の水接触角が60°以上との条件を満たす樹脂を意味する。
本明細書において、水接触角は、以下の方法により測定した水接触角をいう。まず、測定対象の樹脂を用いてガラス基板上に樹脂膜を形成する。接触角計(例えば、協和界面科学株式会社製「FAMMS DM-701」等)を用い、水平に保った樹脂膜の表面に、純水(液滴2μL)を滴下する。滴下後、20秒経過した時点での接触角を10箇所で測定し、測定結果の算術平均値を上記樹脂膜の水接触角とする。なお、試験はJIS(Japanese Industrial Standards) R 3257:1999の静滴法に準拠し、室温20℃の条件下で実施する。
【0038】
本発明の効果がより優れる点で、上記の方法で測定される疎水性樹脂の水接触角は、75°以上が好ましい。水接触角の上限は特に制限されないが、100°以下が好ましい。
【0039】
疎水性樹脂としては、上記の水接触角を有する高分子化合物であれば特に制限されず、例えば、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、フッ化ビニリデン-アクリル共重合体、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキサイド、および、ポリプロピレンオキサイドが使用できる。
中でも、ポリウレタン樹脂又はアクリル樹脂を用いることが好ましく、被覆層の延伸性がより優れる点で、ポリウレタン樹脂を用いることがより好ましい。
【0040】
ポリウレタン樹脂としては、例えば、下記式(1)で表されるジイソシアネート化合物の少なくとも1種と、下記式(2)で表されるジオール化合物の少なくとも1種と、の反応生成物であり、各化合物に由来する構造単位を基本骨格とするポリウレタン樹脂が挙げられる。
OCN-X0-NCO (1)
HO-Y0-OH (2)
式(1)および式(2)中、X0およびY0は、それぞれ独立に2価の有機残基を表す。
【0041】
上記式(1)で表されるジイソシアネート化合物としては、例えば、上記式(1)中のX0が、置換基(例えば、アルキル基、アラルキル基、アリール基、アルコキシ基およびハロゲノ基が挙げられる。)を有していてもよい2価の脂肪族または芳香族炭化水素基を表すジイソシアネート化合物が挙げられる。
Xは、必要に応じて、イソシアネート基と反応しない他の官能基、例えば、エチレン性不飽和基等の重合性基、エステル基、ウレタン基、アミド基、および、ウレイド基のいずれかを有していてもよい。
【0042】
上記式(2)で表されるジオール化合物としては、例えば、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物等の高分子ジオール化合物;エチレングリコール、ネオペンチルグリコール等の低分子ジオール化合物;エチレン性不飽和基を有するジオール化合物;および、カルボン酸基を有するジオール化合物が挙げられる。
【0043】
ポリウレタン樹脂としては、被覆層の堅牢性の観点から、側鎖に反応性基を有するポリウレタン樹脂が好ましく、側鎖に重合性基を有するポリウレタン樹脂がより好ましい。
【0044】
重合性基としては、例えば、ビニル基等のエチレン性不飽和基が挙げられる。
ポリウレタン樹脂が側鎖にエチレン性不飽和基を有する場合、その側鎖は、ポリウレタン樹脂のアクリロイル基、メタクリロイル基、アクリルアミド基、メタクリルアミド基、ビニルフェニル基、ビニルエステル基、ビニルエーテル基、アリルエーテル基、および、アリルエステル基からなる群より選択される少なくとも1つの官能基を有することが好ましく、中でも、アクリロイル基、または、メタクリロイル基を有することがより好ましい。
【0045】
側鎖に重合性基を有するポリウレタン樹脂としては、重合性基(好ましくはエチレン性不飽和基)を含有するジイソシアネート化合物、および、重合性基(好ましくはエチレン性不飽和基)を含有するジオール化合物からなる群より選択される少なくとも1つを用いて共重合することにより得られるポリウレタン樹脂が挙げられる。
換言すると、ポリウレタン樹脂は、重合性基(好ましくはエチレン性不飽和基)を含有するジイソシアネート化合物に由来する構造単位、および、重合性基(好ましくはエチレン性不飽和基)を含有するジオール化合物に由来する構造単位からなる群より選択される少なくとも1つの構造単位を有することが好ましい。
【0046】
エチレン性不飽和基を含有するジイソシアネート化合物としては、例えば、トリイソシアネート化合物とエチレン性不飽和基を有する単官能のアルコールまたは単官能のアミン化合物1当量との付加反応により得られるジイソシアネート化合物が挙げられる。このようなジイソシアネート化合物については、特開2005-250438号公報の段落「0033」~「0049」に記載されており、この記載を参照できる。
【0047】
エチレン性不飽和基を含有するジオール化合物としては、例えば、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、並びに、ハロゲン化ジオール化合物、トリオール化合物、アミノジオール化合物等の化合物と、エチレン性不飽和基を含有する、カルボン酸、酸塩化物、イソシアネート、アルコール、アミン、チオール、ハロゲン化アルキル化合物等の化合物との反応により製造される化合物が挙げられる。
また、エチレン性不飽和基を含有するジオール化合物としては、例えば、特開2005-250438号公報の段落「0057」~「0060」に記載された化合物、特開2005-250438号公報の段落「0095」~「0101」に記載されたテトラカルボン酸二無水物をジオール化合物で開環させた化合物、特開2005-250438号公報の段落「0064」~「0066」に記載された化合物(後述する一般式(G)で表される化合物)が挙げられる。
【0048】
側鎖に重合性基を有するポリウレタン樹脂は、重合性基を有さないジイソシアネート化合物に由来する構造単位、および、重合性基を有さないジオール化合物に由来する構造単位からなる群より選択される少なくとも1つの構造単位を有してもよい。
【0049】
重合性基を有さないジイソシアネート化合物としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネートの二量体、2,6-トリレンジイソシアネート、p-キシリレンジイソシアネート、m-キシリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、3,3’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン-2,4(または2,6)ジイソシアネート、1,3-(イソシアネートメチル)シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート化合物;1,3-ブチレングリコール1モルとトリレンジイソシアネート2モルとの付加体等のジオールとジイソシアネートとの反応物であるジイソシアネート化合物が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0050】
重合性基を有さないジオール化合物としては、例えば、ポリエーテルジオール化合物、ポリエステルジオール化合物、ポリカーボネートジオール化合物が挙げられる。
【0051】
側鎖に重合性基を有するポリウレタン樹脂としては、下記一般式(G-1)で表される構造単位を有するポリウレタン樹脂が好ましい。
【0052】
【0053】
一般式(G-1)中、R1~R3は、それぞれ独立に、水素原子または1価の有機基を表し、Aは2価の有機残基を表し、Xは、酸素原子、硫黄原子または-N(R12)-を表し、R12は、水素原子または1価の有機基を表す。
【0054】
R1、R2およびR3の1価の有機基としては、例えば、置換基を有してもよいアルキル基が挙げられる。R1としては、水素原子またはメチル基が好ましい。R2およびR3としては、それぞれ、水素原子が好ましい。
Aで表される2価の有機残基としては、例えば、置換基を有していてもよい2価のアルキレン基が挙げられる。2価のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基が挙げられ、メチレン基が好ましい。
Xとしては、酸素原子が好ましい。
R12の1価の有機基としては、例えば、置換基を有してもよいアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基またはイソプロピル基が好ましい。
【0055】
一般式(G-1)で表される構造単位を有するポリウレタン樹脂を合成する方法としては、例えば、重合性基を有するジオール化合物として下記一般式(G)で表される化合物を用いて、ジイソシアネート化合物と反応させる方法が、挙げられる。
【0056】
【0057】
ただし、一般式(G)中、R1~R3、A、およびXは、一般式(G-1)中のR1~R3、A、およびXと同じである。
【0058】
ポリウレタン樹脂は、上記ジイソシアネート化合物およびジオール化合物を、非プロトン性溶媒中、それぞれの反応性に応じた活性の公知の触媒を添加し、加熱することにより合成される。
【0059】
ポリウレタン樹脂の重量平均分子量Mwは、2,000~60,000が好ましく、3,000~50,000がより好ましく、3,000~30,000が更に好ましい。
ポリウレタン樹脂の酸価は、現像性および現像速度の制御性の観点から、20~120mgKOH/gが好ましく、30~110mgKOH/gがより好ましく、35~100mgKOH/gが更に好ましい。酸価は、例えば、JIS K0070に準拠して測定できる。ただし、サンプルが溶解しない場合は、溶媒としてジオキサンまたはテトラヒドロフランを使用する。
【0060】
疎水性樹脂は、上記樹脂が有する重合性基と反応し得る反応性基を有する化合物(以下、「重合性化合物」ともいう。)により、上記化合物が有する所定の構造が導入された樹脂であってもよい。
以下、重合性化合物について説明する。
【0061】
重合性化合物が有する反応性基としては、上記樹脂が有する重合性基と反応し得る反応性基であれば特に制限されないが、エチレン性不飽和基が好ましい。
重合性化合物が有する反応性基の数は特に制限されない。重合性化合物は、1つの反応性基を有する単官能化合物であっても、複数の反応性基を有する多官能化合物であってもよい。
重合性化合物の分子量は、50~1000が好ましい。
【0062】
重合性化合物としては、1つのエチレン性不飽和基を有する単官能(メタ)アクリレートモノマー、および、複数のエチレン性不飽和基を有する多官能(メタ)アクリレートモノマーが挙げられ、多官能(メタ)アクリレートモノマーが好ましい。
多官能(メタ)アクリレートモノマーが有する(メタ)アクリロイル基の数は、2~6が好ましく、2~4がより好ましい。
多官能(メタ)アクリレートモノマーは、エポキシ基を有さないことが好ましい。
【0063】
多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(アクリロイルオキシプロピル)エーテル、トリ(アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート、トリ(アクリロイルオキシエチル)シアヌレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパン、グリセリンおよびビスフェノール等の多官能アルコールに、エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイドを付加反応した後で(メタ)アクリレート化した化合物、並びに、ウレタンアクリレートが挙げられる。
中でも、ジシクロペンタニルジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、または、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートが好ましい。
多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、多環式脂肪族基および2以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が好ましい。多環式脂肪族基および2以上の(メタ)アクリロイル基を有する重合性化合物としては、例えば、ジメチロールトリシクロデカンジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0064】
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネートおよびフェノキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
【0065】
疎水性樹脂は、本発明の効果がより優れる点で、上記重合性化合物により導入された多環式脂肪族構造を有することが好ましく、トリシクロデカン構造を有することがより好ましい。
中でも、被覆層は、上記の多環式脂肪族構造(より好ましくはトリシクロデカン構造)を有するポリウレタン樹脂を含むことが好ましい。そのようなポリウレタン樹脂は、上記のエチレン性不飽和基を有するポリウレタン樹脂と、上記の多環式脂肪族構造(好ましくはトリシクロデカン構造)を含む単官能または多官能アクリレートモノマーとを組み合わせて用いることにより製造される。
【0066】
重合性化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
重合性化合物を用いる場合、被覆層の全質量に対する重合性化合物または重合性化合物由来の構造の含有量は、本発明の効果がより優れる点で、2~50質量%が好ましく、3~40質量%がより好ましく、4~35質量%が更に好ましい。
疎水性樹脂に含まれる各構造及び各構造の含有量は、核磁気共鳴(NMR)分光法等の公知の方法により求めることができ、疎水性樹脂の製造の際に用いた単量体の仕込み比から算出することもできる。
【0067】
(被覆層形成用組成物)
被覆層としては、上記金属ナノワイヤおよび疎水性樹脂を含む被覆層形成用組成物を用いて形成される層であることが好ましい。
以下、金属ナノワイヤおよび疎水性樹脂を含む被覆層形成用組成物(以下、「組成物A」ともいう。)について、より詳しく説明する。
【0068】
組成物Aは、金属ナノワイヤおよび疎水性樹脂を含む。
組成物Aは、金属ナノワイヤおよび疎水性樹脂以外に、重合性化合物、重合開始剤、および、有機溶剤からなる群より選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。
組成物Aに含まれる金属ナノワイヤ、疎水性樹脂および重合性化合物については、既に説明した通りである。
【0069】
-重合開始剤-
組成物Aは、重合開始剤を含んでいてもよい。重合開始剤は、光重合開始剤および熱重合開始剤のいずれでもよいが、光重合開始剤が好ましい。
光重合開始剤の種類は特に制限されず、公知の光重合開始剤(ラジカル光重合開始剤およびカチオン光重合開始剤)を使用できる。
【0070】
より具体的な光重合開始剤としては、アセトフェノン、2、2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアセトフェノン、p-ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフェノン、2-クロロベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-シクロヘキシルフェニルケトン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、オリゴ(2-ヒドロキシ-2-メチル-1-(4-(1-メチルビニル)フェニル)プロパノン)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-ホスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルホスフィンオキサイド、エチル-(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィネート、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)-,2-(O-ベンゾイルオキシム)]、メチルベンゾイルホルメート、4-メチルベンゾフェノン、4-フェニルベンソフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルスルフィド、および、1-[4-(4-ベンゾイルフェニルスルファニル)フェニル]-2-メチル-2-(4-メチルフェニルスルホニル)プロパン-1-オン等のカルボニル化合物、並びに、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、および、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物が挙げられる。
【0071】
重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
組成物Aが重合開始剤を含む場合、その含有量は特に制限されないが、被覆層の硬化性の点から、組成物Aの全質量に対して0.1~10質量%が好ましい。
【0072】
-有機溶剤-
組成物Aは、有機溶剤を含んでいてもよく、取扱い性の観点から、有機溶剤を含むことが好ましい。
【0073】
有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノールおよびn-ヘキサノール等のアルコール;アセトン、エチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびジイソブチルケトン等のケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸-n-アミル、硫酸メチル、プロピオン酸エチル、フタル酸ジメチル、安息香酸エチルおよびメトキシプロピルアセテート等のエステル化合物;トルエン、キシレン、ベンゼンおよびエチルベンゼン等の芳香族炭化水素;四塩化炭素、トリクロロエチレン、クロロホルム、1,1,1-トリクロロエタン、塩化メチレンおよびモノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;オクタンおよびデカン等の脂肪族炭化水素;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルおよび1-メトキシ-2-プロパノール等のエーテル;石油エーテル、石油ナフサ、水添石油ナフサおよびソルベントナフサ等の石油系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキサイド、並びに、スルホランが挙げられる。
【0074】
有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機溶剤の含有量は、塗布膜の製造適性がより優れる点で、組成物Aの全質量に対して、10~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましく、30~70質量%が更に好ましい。
【0075】
-添加剤-
組成物Aは、上記成分以外の添加剤を含んでいてもよい。
添加剤としては、例えば、増感剤、熱架橋剤、硬化剤(熱硬化促進剤)、密着促進剤、塗布助剤、表面潤滑剤、酸化防止剤、腐食防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、シランカップリング剤、および、充填剤等の公知の添加剤が挙げられる。
【0076】
組成物Aが光重合開始剤を含む場合、組成物Aは、増感剤を更に含むことが好ましい。
増感剤としては、特に制限されず、用途および照射光により適宜選択でき、例えば、特開2007-002030号公報の段落[0089]に記載された化合物が挙げられる。
増感剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
増感剤の含有量は、組成物Aの固形分に対して、0.05~30質量%が好ましく、0.1~20質量%がより好ましく、0.2~10質量%が更に好ましい。
【0077】
熱架橋剤としては、例えば、環状エーテル基(オキシラン基、オキセタニル基等)を有する化合物、ブロックイソシアネート基を有する化合物、オキサゾリル基を有する化合物、および、エチレンカーボネート基を有する化合物が挙げられ、オキシラン基を有する化合物が好ましい。
熱架橋剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
熱架橋剤の含有量は、組成物Aの固形分に対して、1~50質量%が好ましく、2~40質量%がより好ましく、3~30質量%が更に好ましい。
【0078】
他の添加剤の詳細については、例えば特開2012-229412号公報の段落0032~0034を参照できる。組成物Aが含む添加剤の含有量は、適宜調整でき、本発明の効果が阻害されない限り、特に制限されない。
【0079】
(被覆層の構成)
被覆層の特徴について、
図2に示す導電性フィルム10の模式的断面図を参照しながら詳しく説明する。
【0080】
図2において、被覆層16は、樹脂基材12上に配置された銅細線14aの表面を覆うように配置されている。具体的には、銅細線14aの樹脂基材12に対向する面とは反対側の表面である頂面14t、並びに、銅細線14aの延在方向を含み、且つ、樹脂基材12に対向する面および頂面14tと交差する表面である側面14sが、被覆層16により覆われている。
以下、被覆層16のうち、銅細線14aの頂面14tを覆うように配置されている領域を頂面部16t、銅細線14aの側面14sを覆うように配置されている領域を側面部16sともいう。
【0081】
ここで、導電性フィルムが有する被覆層は、銅配線の表面の一部のみを覆っていてもよい。即ち、銅細線は、頂面および側面の一部が被覆層によって覆われていない領域を有していてもよい。被覆層が銅配線の表面の一部を覆う限り、その被覆層で覆われた領域において屈曲試験後の導通性を維持する機能が発揮されると推測される。
導電性フィルムが有する被覆層は、本発明の効果がより優れる点で、実質的に、他の導電性部材と電気的に接続する部位を除く銅配線の表面(頂面および側面)の全てを覆い、銅配線が露出していないことが好ましい。
【0082】
銅配線14を覆う被覆層16の厚みは、特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。
被覆層16のうち、銅細線14aの頂面14tに配置されている頂面部16tの厚みTtは、0.5~10μmが好ましく、1~10μmがより好ましく、1~5μmが更に好ましい。
厚みTtが上記下限値以上である場合、被覆層の頂面部と銅配線との密着性が向上し、屈曲試験を実施した後でも、被覆層の銅配線からの剥離が抑制されるため、導通性を維持する性能がより優れる。また、厚みTtが上記上限値以下である場合、屈曲試験を実施した際の、頂面部の銅配線とは反対側の表面における過剰な伸展を抑制し、被覆層の亀裂の発生を抑制することができるため、導通性を維持する性能がより優れる。
【0083】
被覆層16のうち、銅細線14aの側面14sに配置されている側面部16sの厚みTsは、0.5~10μmが好ましく、1~10μmがより好ましく、1~5μmが更に好ましい。なお、側面部16sの厚みTsは、
図2に示すように側面部16sが占める領域の幅方向の全長を意味する。
厚みTsが上記下限値以上である場合、銅細線の頂面部を覆う被覆層の形成がより容易となる結果、被覆層による導通性を維持する性能がより優れる。また、厚みTsが上記上限値以下である場合、銅細線間の距離が拡大し、銅細線間の絶縁性を向上させることができる。
【0084】
被覆層の頂面部の厚みTtおよび側面部の厚みTaは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いる銅配線の厚みTaおよび線幅Waの測定方法に準じて測定される。
例えば、被覆層の頂面部の厚みTtは、上記測定方法に従って得られる導電性フィルムの延在方向に直交する方向に沿った断面(
図2参照)の観察画像から、被覆層の頂面部において任意の5箇所を選択して積層方向の厚みを測定し、得られた測定値の算術平均値が被覆層の頂面部の厚みTtとなる。同様に、断面の観察画像から、被覆層の側面部における任意の5箇所を選択して幅方向の厚みを測定し、得られた測定値の算術平均値が被覆層の側面部の厚みTsとなる。
【0085】
銅配線が所定のパターンを形成する場合、銅配線を覆う被覆層によって同一のパターンが形成される。即ち、導電性フィルムは、銅配線および被覆層によって形成されたパターンを有していてもよい。銅配線および被覆層によって形成されるパターンについては、好ましい態様も含めて、上述の通りである。
【0086】
<他の部材>
導電性フィルムは、樹脂基材、銅配線および被覆層以外に他の部材を有してもよい。
導電性フィルムが有してもよい他の部材としては、上述の下塗り層、並びに、銅配線がパターンを有する場合にパターンを形成する複数の銅細線の間に配置される非導電部が挙げられる。
【0087】
非導電部は、導電性を示さない領域であり、導電性の金属を実質的に含まない。ここで、「実質的に」とは、非導電部における金属の含有量が、非導電部の総質量に対して0.1質量%以下であることを意味する。
非導電部は、高分子化合物を主成分として含むことが好ましい。
非導電部に含まれる高分子化合物としては、例えば、被覆層に含まれる疎水性樹脂が挙げられる。また、非導電部は、上記疎水性樹脂以外高分子化合物を含んでいてもよい。
非導電部が高分子化合物を「主成分として含む」とは、高分子化合物の含有量が非導電部の総質量に対して50質量%以上であることを意味する。非導電部における高分子化合物の含有量は、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましい。上限値は特に制限されず、100質量%であってよい。
【0088】
〔導電性フィルムの製造方法〕
導電性フィルムは、例えば、樹脂基材上に銅配線を形成する工程1と、銅配線上に被覆層を形成する工程2とを有する方法(以下、「本製造方法」ともいう。)により、製造できる。
【0089】
<工程1>
樹脂基材上に銅配線を形成する方法としては、例えば、樹脂基材上に銅箔層を形成する工程と、形成された銅箔層からフォトリソグラフィー法によりパターン状の銅配線を形成する工程とを有する方法が挙げられる。
【0090】
銅箔層の形成方法としては、公知の方法が挙げられる。例えば、塗布法、インクジェット法、コーティング法およびディップ法等のウェットプロセスを用いる方法、並びに、蒸着法(抵抗加熱、EB法等)、スパッタ法およびCVD法等のドライプロセスを用いる方法が挙げられる。上記製膜方法の中でも、スパッタ法が好ましく適用される。
【0091】
上記銅箔層をフォトリソグラフィー法によりエッチング加工することで、銅細線により構成され、所望のパターンおよび周辺配線等を有する銅配線を形成できる。
フォトリソグラフィー法は、例えば、上記銅箔層に対して、レジスト塗布、露光、現像、リンス、エッチングおよびレジスト剥離の各工程を行うことにより、銅箔層を所望のパターンに加工する手法である。
銅配線の形成には、公知のフォトリソグラフィー法を適宜利用できる。例えば、レジストとしてはポジ型およびネガ型のいずれのレジストも使用可能である。また、レジスト塗布後、必要に応じて予備加熱またはプリベークを実施できる。露光に際しては、所期のパターンを有するパターンマスクを配置し、パターンマスクを介して、用いたレジストに適合する波長の光(例えば紫外線)を照射すればよい。露光後、用いたレジストに適合する現像液で現像を行うことができる。現像後、水等のリンス液で現像を止めるとともに洗浄を行うことで、レジストパターンが形成される。
【0092】
次いで、形成されたレジストパターンを、必要に応じて前処理またはポストベークを実施してから、エッチングで彫り込むことができる。エッチング液としては、例えば、銅箔層が銅を含む場合、塩化鉄(III)水溶液等の公知の銅エッチング液が使用できる。
エッチング後、残留するレジストを剥離することによって、所望のパターンを有する銅配線が得られる。このように、本製造方法に適用されるフォトリソグラフィー法は、当業者に一般に認識されている方法であり、その具体的な適用態様は当業者であれば所期の目的に応じて容易に選定することができる。
【0093】
<工程2>
本製造方法は、工程1により形成された銅配線上に、銅配線を覆う被覆層を形成する工程2を有する。
被覆層の形成方法としては、銅配線上に被覆層を精度良く形成できる方法であれば特に制限されず、転写フィルムを用いる方法、フォトリソグラフィー法、および、スクリーン印刷等の印刷法が挙げられる。また、被覆層は、上記被覆層形成用組成物(組成物A)を用いて銅配線上に形成することが好ましい。
【0094】
組成物Aを用いて被覆層を形成する方法は、特に制限されず、例えば、転写フィルムを用いて銅配線上に被覆層を形成する方法(転写法)、並びに、銅配線上に組成物Aの塗膜を形成し、必要に応じて塗膜の乾燥および露光等の処理を行い、被覆層を形成する方法(塗布法)が挙げられる。
中でも、被覆層を形成する方法としては、転写フィルムを用いて銅配線上に被覆層を形成する方法が好ましい。
【0095】
(転写法による被覆層の形成)
転写法による被覆層の形成方法としては、例えば、仮支持体および組成物Aからなる感光層を有する転写フィルムを作製する工程(以下「転写フィルム準備工程」ともいう。)と、上記の転写フィルムと工程1で製造された銅配線付き樹脂基材とを、感光層と銅配線とが互いに接触するように貼り合わせる工程(以下「転写工程」ともいう。)と、感光層をパターン露光する工程(以下「露光工程」ともいう。)と、積層体から仮支持体を剥離する工程(以下「剥離工程」ともいう。)と、感光層の一部を除去して、パターン状の被覆層を形成する工程(以下「現像工程」ともいう。)とを有する方法が挙げられる。
上記の製造方法により、樹脂基材と、銅配線と、被覆層とを有する導電性フィルムが製造される。
以下、各工程について説明する。
【0096】
-転写フィルム準備工程-
転写フィルムの準備工程としては、例えば、仮支持体の表面に上記の被覆層形成用組成物(組成物A)からなる感光層を形成する方法が挙げられる。より具体的には、仮支持体の表面に組成物Aを塗布した後、組成物Aの塗膜を乾燥させることにより、感光層が形成される。
【0097】
仮支持体としては、ガラス基板および樹脂フィルムが挙げられ、樹脂フィルムが好ましく、耐熱性および耐溶剤性を有する樹脂フィルムがより好ましい。また、仮支持体としては、可撓性を有し、かつ、加圧下、または、加圧および加熱下において、著しい変形、収縮または伸びを生じないフィルムが好ましい。
そのような樹脂フィルムとして、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET:Polyethylene terephthalate)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およびポリカーボネートフィルムが挙げられる。中でも、透明性および耐熱性の点から、ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。
【0098】
上記の樹脂フィルムは、後に感光層からの剥離が容易となるよう、表面が離型処理されたものであってもよい。
上記の樹脂フィルムには、ハンドリング性を付与するために、粒子を有する層が存在することが好ましい。
【0099】
仮支持体の厚みは、5~300μmが好ましく、10~200μmがより好ましく、15~100μmが更に好ましい。
仮支持体の厚みが上記下限値以上であることにより、機械的強度が向上し、感光層を形成するために組成物Aを塗布する工程、露光工程、および、転写後の転写フィルムから仮支持体を剥離する工程における仮支持体の破れが抑制される。
また、仮支持体の厚みが上記上限値以下であることにより、仮支持体を介して感光層に活性光線を照射する場合の解像度が向上する。
なお、転写フィルムが備える各層の厚みは、SEMを用いて層の主面に垂直な方向を含む断面を観察し、得られた観察画像に基づいて層の厚みを10点以上計測し、その平均値を算出することにより得られる値である。
【0100】
仮支持体のヘイズ値は、感光層の露光感度および導電パターンの解像度の点から、0.01~5.0%が好ましく、0.01~3.0%がより好ましい。
ヘイズ値は、JIS K 7105(プラスチックの光学特性試験方法)に準拠した方法により、例えば、NDH-1001DP(日本電色工業株式会社製、商品名)等の市販の濁度計を用いて測定できる。
【0101】
仮支持体は、感光層の露光感度および解像度の点から、照射する活性光線の波長(より好ましくは波長365nm)の光の透過率が50%以上であることが好ましく、60%以上であることがより好ましく、70%以上であることが更に好ましい。
転写フィルムが備える層の透過率とは、層の主面に垂直な方向(厚み方向)に光を入射させたときの、入射光の強度に対する層を通過して出射した出射光の強度の比率であり、例えば、大塚電子株式会社製MCPD Seriesを用いて測定される。
【0102】
また、仮支持体として使用する樹脂フィルムには、シワ等の変形、傷等がないことが好ましい。
仮支持体を介するパターン露光時のパターン形成性、および、仮支持体の透明性の点から、仮支持体に含まれる微粒子や異物や欠陥の数は少ない方が好ましい。直径1μm以上の微粒子や異物や欠陥の数は、50個/10mm2以下であることが好ましく、10個/10mm2以下であることがより好ましく、3個/10mm2以下であることが更に好ましい。
【0103】
感光層の形成方法としては、例えば、上記組成物Aを調製し、仮支持体の表面に組成物Aを塗布した後、組成物Aの塗膜を乾燥して、感光層を形成する方法が挙げられる。
組成物Aについては、その好ましい態様も含めて、既に説明した通りである。
なお、感光層は、後述する露光工程により露光部の現像液に対する溶解性が低下し、非露光部が現像により除去されるネガ型感光層であることが好ましい。しかしながら、感光層はネガ型感光層に制限されず、露光により露光部の現像液に対する溶解性が向上し、露光部が現像により除去されるポジ型感光層であってもよい。
【0104】
組成物Aの塗布方法としては、例えば、ロールコート法、コンマコート法、グラビアコート法、エアーナイフコート法、ダイコート法、バーコート法、および、スプレーコート法等の公知の方法が挙げられるが、これらに制限されない。
また、組成物Aの塗膜の乾燥方法は特に制限されず、例えば、熱風循環式乾燥機を用いて、温度が70~150℃の熱風を塗膜に5~60分間当てる方法が挙げられる。
【0105】
有機溶剤を含む組成物Aを用いて感光層を形成する場合、乾燥後の感光層における有機溶剤の含有量は、後の工程での有機溶剤の拡散を防止するため、感光層の全質量に対して2質量%以下が好ましい。
【0106】
上記の方法により、仮支持体と、組成物Aからなる感光層とを有する転写フィルムが得られる。
転写フィルムは、仮支持体および感光層以外の他の層を有してもよい。上記他の層としては、例えば、保護フィルムが挙げられる。
【0107】
転写フィルムは、仮支持体に対向していない面に接する保護フィルムを有することが好ましい。
保護フィルムとしては、耐熱性および耐溶剤性を有する樹脂フィルムを用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、および、ポリエチレンフィルム等のポリオレフィンフィルムが挙げられる。また、保護フィルムとして上記の仮支持体と同じ材料で構成された樹脂フィルムを用いてもよい。
中でも、ポリオレフィンフィルムが好ましく、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンフィルムがより好ましい。
【0108】
保護フィルムの厚みは、1~100μmが好ましく、5~50μmがより好ましい。保護フィルムの厚みは、機械的強度に優れる点で1μm以上が好ましく、比較的安価となる点で100μm以下が好ましい。
【0109】
保護フィルムと感光層との間の接着力は、保護フィルムを感光層から剥離し易くするため、仮支持体と感光層との間の接着力よりも小さいことが好ましい。
【0110】
保護フィルムを有する転写フィルムを製造する方法は特に制限されず、例えば、上記の方法で製造された転写フィルムの感光層の表面に、樹脂フィルムを貼り合わせることにより製造できる。
【0111】
-転写工程-
転写工程では、転写フィルム準備工程で製造された転写フィルムと、工程1で製造された銅配線付き樹脂基材とが貼り合わされ、積層体が作製される。このとき、転写フィルムの仮支持体とは反対側の面(即ち、感光層の表面)と銅配線とが互いに接触する。
なお、転写フィルムが保護フィルムを有する場合は、転写フィルムから保護フィルムを剥離した後、仮支持体および感光層を銅配線付き樹脂基材に転写する。
【0112】
転写工程においては、感光層および/または銅配線付き樹脂基材を加熱しながら転写フィルムの感光層側を銅配線付き樹脂基材に圧着することが好ましい。このときの加熱温度および圧着圧力はいずれも特に制限されないが、加熱温度は70~130℃が好ましく、圧着圧力は0.1~1.0MPa程度(1~10kgf/cm2程度)が好ましい。また、密着性および追従性の点から減圧下で行うことが好ましい。
また、転写工程における感光層および/または銅配線付き樹脂基材の加熱処理に代えて、密着性をより向上するために、転写工程の前に銅配線付き樹脂基材の予熱処理を行ってもよい。
【0113】
-露光工程-
露光工程では、上記の転写工程の後、感光層をパターン露光する。
露光工程では、アートワークと呼ばれるネガ型またはポジ型のマスクパターンを通して活性光線を画像状に照射することにより、感光層の一部が露光される。
感光層がネガ型感光層である場合、活性光線で照射された領域(露光部)では、感光層が硬化して硬化膜が形成される。一方、活性光線で照射されなかった領域(未露光部)では、感光層が硬化しない。
【0114】
露光工程での活性光線の光源としては、公知の光源が挙げられる。
光源としては、感光層を露光可能な波長の光(例えば、365nmまたは405nm)を有効に照射する光源であれば特に制限されず、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯およびキセノンランプが挙げられる。
また、光源としては、Arイオンレーザおよび半導体レーザを使用してもよく、写真用フラッド電球および太陽ランプを使用してもよい。
更に、レーザ露光法等を用いた直接描画法により、マスクパターンを使用せずに活性光線を画像状に照射する方法を採用してもよい。
【0115】
露光工程での露光量は、使用する装置や感光層の組成によって異なるが、5~1000mJ/cm2が好ましく、10~700mJ/cm2がより好ましい。光硬化性に優れる点では、10mJ/cm2以上が好ましく、解像性の点では1000mJ/cm2以下が好ましい。
【0116】
露光工程における露光の雰囲気は特に制限されず、空気中、窒素中または真空中で行うことができる。
【0117】
-剥離工程-
本製造方法では、積層体から仮支持体を剥離する剥離工程を行う。剥離する手法は特に限定されず、公知の方法を適宜採用することができる。
剥離工程は、露光工程の前に行ってもよく、露光工程の後に行ってもよい。
被覆層とマスクパターンとの接触による汚染の防止、および、マスクパターンに付着した異物による露光への影響を避けるため、仮支持体を介してパターン露光することが好ましい。言い換えれば、被覆層の形成においては、露光工程の後、剥離工程を行うことが好ましい。
【0118】
-現像工程-
現像工程では、感光層の未露光部を除去する工程である。現像工程を行うことにより、パターン化された被覆層が形成される。
具体的には、仮支持体の剥離により露出した感光層(被覆層)の露出面に現像液を接触させることにより、感光層の硬化していない部分(未露光部)を除去する。これにより、パターン状の被覆層が形成される。
【0119】
現像液としては、例えば、アルカリ性水溶液、水系現像液および有機溶剤系現像液が挙げられる。現像工程での現像処理は、例えば、これらの現像液を用いて、スプレー、揺動浸漬、ブラッシングおよびスクラッピング等の公知の方法により行われる。
【0120】
現像液としては、安全かつ安定であり、操作性が良好なため、アルカリ性水溶液が好ましい。アルカリ性水溶液としては、0.1~5質量%炭酸ナトリウム水溶液、0.1~5質量%炭酸カリウム水溶液、0.1~5質量%水酸化ナトリウム水溶液、または、0.1~5質量%四ホウ酸ナトリウム水溶液が好ましい。
現像液として用いるアルカリ性水溶液のpHは、9~11の範囲が好ましい。現像液の温度は、感光層の現像性に合わせて調節される。また、アルカリ性水溶液は、界面活性剤、消泡剤、および、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を含んでいてもよい。
【0121】
現像液として、水またはアルカリ水溶液と1種以上の有機溶剤とからなる水系現像液を用いてもよい。ここで、アルカリ水溶液に含まれる塩基としては、上記の炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウムおよび四ホウ酸ナトリウムに加えて、例えば、ホウ砂、メタケイ酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、エタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、2-アミノ-2-ヒドロキシメチル-1、3-プロパンジオール、1,3-ジアミノプロパノール-2、および、モルホリンが挙げられる。
【0122】
有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、炭素数1~4のアルコキシ基を有するアルコキシエタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、および、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上を組み合わせて使用される。
【0123】
水系現像液における有機溶剤の含有量は、水系現像液の総質量に対して2~90質量%が好ましい。水系現像液の温度は、感光層の現像性に合わせて調整される。水系現像液のpHは、感光層の現像が可能であれば特に制限されないが、8~12がより好ましく、9~10が更に好ましい。
また、水系現像液は、界面活性剤および消泡剤等の添加剤を少量含有していてもよい。
【0124】
有機溶剤系現像液としては、例えば、1,1,1-トリクロロエタン、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、およびγ-ブチロラクトンが挙げられる。有機溶剤系現像液は、引火防止のため、1~20質量%の範囲で水を含有することが好ましい。
【0125】
上述した現像液は、必要に応じて、2種以上を併用してもよい。
【0126】
現像の方式としては、例えば、ディップ方式、バトル方式、スプレー方式、ブラッシング、および、スラッピングが挙げられる。これらのうち、高圧スプレー方式を用いることが、解像度向上の点から好ましい。
【0127】
上記現像後の積層体に対して、エッチング液を用いて、未露光部が除去された領域に残存した金属ナノワイヤ、および、感光層の露光部から突出した金属ナノワイヤを溶解して除去するエッチング処理を行うことが好ましい。エッチング処理により、導電性フィルムが有する銅細線間の短絡を防止し、銅細線間の絶縁性を向上させることができる。
【0128】
エッチング処理に用いるエッチング液としては、その好ましい態様も含めて、工程1で用いられたエッチング液が挙げられる。
また、エッチング処理におけるエッチング液の付与方法は、上記現像液の現像方式と同様である。
【0129】
上記現像後、必要に応じて、60~250℃の加熱または露光量0.2~10J/cm2の露光を行うことにより、被覆層を更に硬化してもよい。
【0130】
(塗布法による被覆層の形成)
工程2は、銅配線上に組成物Aの塗膜を形成し、必要に応じて塗膜の乾燥、露光および現像等の処理を行う塗布法によって、被覆層を形成する方法について、説明する。
【0131】
銅配線上に組成物Aの塗膜を形成する方法は、特に制限されず、転写法における仮支持体上に感光層を形成する方法と同じであってよい。
銅配線上の組成物Aの塗膜を乾燥する乾燥処理の条件は特に制限されず、例えば、熱風循環式乾燥機を用いて、25~220℃(好ましくは70~150℃)で、1~60分間実施することが好ましい。
組成物Aからなる感光膜に対してパターン露光する露光処理、および、パターン露光された感光層を現像する現像処理については、いずれも転写法における露光工程および現像工程に記載の方法に従って、実施できる。
【0132】
〔導電性フィルムの用途〕
導電性フィルムは、種々の用途に適用でき、タッチパネル(または、タッチパネルセンサー)、半導体チップ、各種電気配線板、FPC(Flexible Printed Circuits)、COF(Chip on Film)、TAB(Tape Automated Bonding)、アンテナ、多層配線基板、および、マザーボード等の製造に適用できる。なかでも、本導電性フィルムは、タッチパネル(静電容量式タッチパネル)の製造に用いることが好ましい。
本導電性フィルムを有するタッチパネルにおいて、銅配線は、検出電極として有効に機能し得る。本導電性フィルムをタッチパネルに用いる場合、導電性フィルムと組み合わせて使用する表示パネルとしては、例えば、液晶パネル、および、OLED(Organic Light Emitting Diode)パネルが挙げられ、OLEDパネルとの組み合わせて用いることが好ましい。
【0133】
導電性フィルムは、銅配線とは別に、銅配線とは構成が異なる導電部を更に有していてもよい。この導電部は、上述した銅配線と電気的に接続して、導通していてもよい。導電部としては、例えば、上述した銅配線に電圧を印加する機能を有する周辺配線、および、導電性フィルムと積層する部材の位置を調整するアライメントマークが挙げられる。
【0134】
導電性フィルムの上記以外の用途としては、例えば、パーソナルコンピュータおよびワークステーション等の電子機器から発生する電波およびマイクロ波(極超短波)等の電磁波を遮断し、かつ静電気を防止する電磁波シールドが挙げられる。このような電磁波シールドは、パーソナルコンピュータ本体以外に、映像撮影機器および電子医療機器等の電子機器にも使用できる。
導電性フィルムは、透明発熱体にも使用できる。
【0135】
導電性フィルムは、取り扱い時および搬送時において、導電性フィルムと、粘着シートおよび剥離シート等の他の部材とを有する積層体の形態で用いられてもよい。剥離シートは、積層体の搬送時に、導電部材における傷の発生を防止するための保護シートとして機能する。
また、導電性フィルムは、例えば、導電性フィルム、粘着シートおよび保護層をこの順で有する複合体の形態で取り扱われてもよい。
【実施例0136】
以下に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順は、本発明の主旨を逸脱しない限り適宜変更することができ、本発明の範囲は、以下の実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
【0137】
[実施例1]
<銅配線付き樹脂基材の作製(工程1)>
樹脂基材として、易接着層が両面に形成された厚み50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャイン(登録商標)A4300)を準備した。
この樹脂基材の片面に対して、銅をターゲットとして用い、アルゴンガス(流量:270sccm)をスパッタ装置内に導入しながら、製膜室内圧力:0.4Pa、パワー密度:4.2W/cm2、製膜中のロール温度:90℃の条件でスパッタリング製膜を行うことにより、銅膜を形成した。銅膜の厚みは、500nmであった。
【0138】
銅膜を形成した後、銅膜上に防錆処理を行い、フォトリソグラフィー法により銅膜をパターニングした。より詳しくは、銅膜上にポジ型レジストを塗布して、厚み2μmのレジスト膜を形成した。次に、ガラス製フォトマスクをレジスト膜上に配置した状態でレジスト膜に対してメタルハライドランプを照射した後、レジスト膜が配置された積層体を濃度3%の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬することで現像し、くし型パターンを有するレジスト膜を得た。
このレジスト膜をマスクとして、濃度5%の塩化鉄(III)水溶液を用いて銅膜をエッチングすることにより、ライン幅が10μmであり、スペース幅が20μmであり、30のライン(銅細線)を有するくし型パターンを形成した。最後に、残ったレジスト膜を剥離して、厚み500nmの銅細線で構成されたくし型パターン状銅配線を有する樹脂基材を得た。
【0139】
<被覆層の形成(工程2)>
(合成例1:エチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂の合成)
コンデンサー、撹拌機を備えた500mLの3つ口丸底フラスコに、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸(DMPA)10.86g(0.081モル)とグリセロールモノメタクリレート(GLM)16.82g(0.105モル)をプロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート79mLに溶解した。これに、4,4-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)37.54g(0.15モル)、2,6-ジ-t-ブチルヒドロキシトルエン0.1g、触媒として、ネオスタンU-600(商品名、日東化成社製)0.2gを添加し、75℃にて、5時間加熱撹拌した。その後、メチルアルコールにて反応液を希釈した後、30分間撹拌し、固形分濃度40質量%のエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂溶液(樹脂溶液1)を得た。
上記で得られたエチレン性不飽和基含有ウレタン樹脂(樹脂1)は、固形分酸価が70mgKOH/gであり、重量平均分子量Mwが8,000であり、エチレン性不飽和基当量が1.5mmol/gであった。
また、上述の方法に従い、接触角計(協和界面科学株式会社製「FAMMS DM-701」)を用いて、ガラス基板上に形成された樹脂1からなる膜の水接触角を測定した。その結果、樹脂1からなる膜の水接触角は、84°であった。
【0140】
(被覆層形成用組成物の調製)
下記の成分を表1の実施例1に示す量で混合し、ビーズミル(アイガーミルM-50、アイガージャパン社製、メディア;直径1mmのジルコニアビーズ、充填率75体積%)で1.5時間混合物を分散して、被覆層形成用組成物を調製した。
【0141】
-金属ナノワイヤ-
・銅ナノワイヤ(Novarials社製「A1」、直径100nm、長さ50~200μm)
-疎水性樹脂-
・合成例1で得られた樹脂1を含む樹脂溶液1(固形分濃度40質量%)
-重合性化合物-
・A-DCP(ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、共栄社化学株式会社製)
-光重合開始剤-
・Omnirad(登録商標)907(アセトフェノン系、IGM Resins B.V.社製)
-添加剤-
・硬化剤:メラミン(富士フイルム和光純薬株式会社製)
・熱架橋剤:エポトートYDF-170(東都化成社製)
・増感剤:DETX-S(日本化薬株式会社製)
・塗布助剤:メガファック(登録商標)F-780F(DIC株式会社製:30質量%メチルエチルケトン溶液)
-溶剤-
・シクロヘキサノン(富士フイルム和光純薬株式会社製)
【0142】
(感光層付き転写フィルムの作製)
仮支持体として、厚み50μmのPETフィルムを準備した。
バーコーターを用いて、仮支持体上に、乾燥後の感光層の厚みが1.2μmになるように被覆層形成用組成物を塗布した。得られた塗膜を、80℃の熱風循環式乾燥機中で30分間乾燥させることにより、感光層を形成した。
次いで、厚み35μmのポリプロピレン(PP)フィルムを準備し、PPフィルムと感光層とが接するように、PPフィルムを感光層付きPETフィルムに貼り合わせて、保護フィルムを有する感光層付き転写フィルムを得た。
【0143】
(被覆層の形成)
感光層付き転写フィルムから保護フィルムを剥離した。また、工程1で得られた銅配線付き樹脂基材の表面に化学研磨処理を施した。
次いで、銅配線付き樹脂基材とPPフィルムを剥離した転写フィルムとを、銅配線と感光層とが接するように、真空ラミネーター(ニッコー・マテリアルズ株式会社製「VP130」)を用いて積層させた。圧着条件は、圧着温度70℃、圧着圧力0.2MPa、加圧時間10秒間であった。
これにより、樹脂基材、銅配線、感光層、および、PETフィルム(仮支持体)がこの順に積層された積層体が得られた。
【0144】
得られた積層体の仮支持体側に、くし型パターンを有するフォトマスクを配置し、回路基材用露光機EXM-1172(株式会社オーク製作所製)を用いて、フォトマスクおよび仮支持体を介して、波長365nmの紫外線を露光量40mJ/cm2で感光層を露光(パターン露光)して、感光層の一部の領域を硬化させた。
積層体を室温(25℃)にて10分間静置した後、積層体から仮支持体を剥がし取った。露出した感光層の全面に、1質量%炭酸ナトリウム水溶液(アルカリ現像液、液温30℃)にて60秒間、0.18MPa(1.8kgf/cm2)の圧力でスプレー現像し、感光層の未露光部における樹脂1を含む有機成分を溶解除去した。
次いで、露出した銅細線の延在方向の両端部をポリイミド製耐熱テープ(カプトン(登録商標)テープ)で覆った後、積層体の銅配線側の表面に対して、濃度5%の塩化鉄(III)水溶液を、30秒間、0.18MPaの圧力でスプレー現像することにより、樹脂基材上に残存した銅ナノワイヤを溶解除去した。
その後、耐熱テープを積層体から剥離し、積層体を水洗し、乾燥して、樹脂基材、樹脂基材上に配置され、延在方向の両端に後述する導通試験用の接続部を有する銅配線、および、銅配線を被覆する被覆層を有する導電性フィルムを作製した。
上記導電性フィルムに対して、150℃で1時間の加熱処理を施すことにより、被覆層の表面を硬化し、強度を高めた。
【0145】
導電性フィルムが有する銅配線は、ライン幅が10μmであり、スペース幅が20μmであり、長さが150mmであり、30のライン(銅細線)を有するくし型パターンを有していた。また、銅配線の厚みは0.5μmであった。
上述の方法で、導電性フィルムの積層方向に沿った断面をSEMを用いて観察し、観察画像に基づいて被覆層の各厚みを測定したところ、被覆層の頂面部の厚みTtは1.0μmであり、被覆層の側面部の厚みTsは1.0μmであった。
また、銅配線のくし型パターンを構成する1つのライン(銅細線)の両端には、後述する導通性を検査するための、被覆層に覆われていない領域が形成されていた。
【0146】
[実施例2~14および比較例1~2]
後述する表1に示す原料および組成を有する被覆層形成用組成物を調製すること、並びに、工程2において感光層を露光する際のフォトマスクのサイズ、露光量および現像時間を調整したこと以外は、実施例1の手順に従って、実施例2~14および比較例1~2の導電性フィルムを作製した。
【0147】
-金属ナノワイヤ-
・銅ナノワイヤ「A2」:(Novarials社製、直径100nm、長さ10μm)
・銅ナノワイヤ「A3」:(Novarials社製、直径100nm、長さ20μm)
・銅ナノワイヤ「A20」:(Novarials社製、直径20nm、長さ30μm)
・銅ナノワイヤ「B1」:(Novarials社製、直径150nm、長さ5μm)
・銅ナノワイヤ「B2」:(Novarials社製、直径75nm、長さ5μm)
【0148】
-樹脂-
・樹脂溶液2:下記合成例2で得られた樹脂2を含む樹脂溶液(固形分濃度40質量%)
・樹脂3:後述する構造式で表される樹脂3
・樹脂4:後述する構造式で表される樹脂4
【0149】
-重合性化合物-
・FOM-03007:(水溶性アクリルアミドモノマー(N,N-Bis(2-acrylamidoethyl) acrylamide)、富士フイルム和光純薬株式会社製)
【0150】
-重合開始剤-
・FOM-03011:(水溶性ラジカル重合開始剤、富士フイルム和光純薬株式会社製)
【0151】
-溶剤-
・純水
【0152】
(合成例2:アクリル樹脂の合成)
コンデンサー、撹拌機を備えた1,000mLの3つ口丸底フラスコ内に、1-メトキシ-2-プロパノール90.6gを入れ、窒素気流下、90℃まで加熱した。これに、ベンジルメタクリレート105.8g、メタクリル酸120.6gの1-メトキシ-2-プロパノール156g溶液と、V-601(アゾ重合開始剤、和光純薬株式会社製)7.24gの1-メトキシ-2-プロパノール50g溶液を、それぞれ3時間かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間加熱して反応させた。次いで、V-601(和光純薬株式会社製)2.00gの1-メトキシ-2-プロパノール20g溶液を、1時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間加熱して反応させた後、加熱を止め、ベンジルメタクリレート/メタクリル酸(30/70モル%比)の共重合体を得た。
次に、滴下漏斗にグリシジルメタクリレート105.2g、1-メトキシ-2-プロパノール20gを加え、上記フラスコに、p-メトキシフェノール0.34gを加え、撹拌し溶解させた。次いで、トリフェニルホスフィン0.82gを加え、100℃に加熱した後、滴下漏斗からグリシジルメタクリレートを1時間かけて滴下し、付加反応を行った。フラスコ内でグリシジルメタクリレートが消失したことをガスクロマトグラフィーで確認し、加熱を止めた。その後、反応液に1-メトキシ-2-プロパノール45.8gを加えた。
以上により、下記構造式で表されるアクリル樹脂(樹脂2)を含む樹脂溶液2(固形分45質量%)を調製した。
得られた樹脂2の固形分酸価は121mgKOH/gであり、重量平均分子量Mwは3.1万であった。また、上述の方法で接触角計を用いて、ガラス基板上に形成された樹脂2からなる膜の水接触角を測定した。その結果、樹脂2からなる膜の水接触角は、82°であった。
【0153】
【0154】
樹脂3の構造式を以下に示す。樹脂3の重量平均分子量Mwは21万であった。また、上述の方法で接触角計を用いてガラス基板上に形成された樹脂3からなる膜の水接触角を測定した結果、樹脂3からなる膜の水接触角は、57°であった。
下記樹脂3の構造式における各構成単位の括弧の右下の数値は、質量比を表し、また、エチレンオキシ単位の括弧の右下の数値は、繰り返し数を表す。
【0155】
【0156】
樹脂4の構造式を以下に示す。樹脂4の重量平均分子量Mwは10万であった。また、上述の方法で接触角計を用いてガラス基板上に形成された樹脂4からなる膜の水接触角を測定した結果、樹脂4からなる膜の水接触角は、49°であった。
下記樹脂4の構造式における各構成単位の括弧の右下の数値は、質量比を表し、また、エチレンオキシ単位の括弧の右下の数値は、繰り返し数を表す。
【0157】
【0158】
〔評価〕
実施例1~14および比較例1~2の導電性フィルムについて、以下の手順で、高温高湿環境下での保管試験、屈曲試験を行った後、銅配線の導電性を評価した。
【0159】
(高温高湿環境下での保管試験)
まず、導電性フィルムを、縦100mm、横50mmの長方形のサイズに切り出して試験片を作製した。試験片を、温度85℃、相対湿度85%の環境下にて240時間保管した。
【0160】
(屈曲試験)
保管後の試験片について、JIS-K-5600-5-1(1999)に記載の円筒形マンドレル法による耐屈曲性試験に準拠する方法で、円筒形マンドレルを用いて屈曲試験を実施した。より詳しくは、ローラーを用いて、作製した試験片を、直径2mmの円筒形マンドレルに巻き付けるように折り曲げた。試験片を折り曲げる際、円筒形マンドレルから、樹脂基材、銅配線および被覆層の順に位置し、かつ、銅細線が延びる方向が円筒形マンドレルの円周方向に沿った方向になるように、試験片を配置した。
屈曲試験では、試験片を折り曲げた後、平面状に戻すまでを1回の処理として、この処理を10回行った。また、試験片の折り曲げは手動で行った。
【0161】
(導通試験)
上記屈曲試験後、銅配線を構成する30本の銅細線について、各銅細線が電気的に導通しているか否かを確認した。詳しくは、各銅細線の両端にテスター(Agilent社製デジタルマルチメーター34410A)の端子をそれぞれ接触させて銅細線の導通確認試験を行い、OL(測定不可)と表示されなかった場合、その銅細線は電気的に導通していると評価し、OL(測定不可)と表示された場合、その銅細線は電気的に導通していないと評価した。
30本の銅細線について行った導通性試験の結果から、下記評価基準に従って、導電性フィルムの導通性(導電性)を評価した。評価が2~4のいずれかである場合、合格と判定した。
4:25本以上の銅細線が導通していた。
3:15本以上24本以下の銅細線が導通していた。
2:5本以上14本以下の銅細線が導通していた。
1:1本以上4本以下の銅細線が導通していたか、または、全ての銅細線が導通していなかった。
【0162】
下記表1に、被覆層形成用組成物の組成、形成される被覆層の各例で製造された導電性基材の測定結果、および、上記評価試験の評価結果をまとめて示す。
表中の金属ナノワイヤを除く各成分欄の数値は、被覆層形成用組成物の全質量に対する各成分の含有量(単位:質量%)を示す。
表中、「金属ナノワイヤ」の「量A(質量%)」欄は、被覆層形成用組成物の全質量に対する金属ナノワイヤの含有量(単位:質量%)を示し、「量B(質量%)」欄は、被覆層の全質量に対する金属ナノワイヤの含有量(単位:質量%)を示す。
表中、「被覆層」の「Tt(μm)」欄は、被覆層の頂面部の厚みTt(単位:μm)を示し、「Ts(μm)」欄は、被覆層の側面部の一方の厚みTs(単位:μm)を示す。
【0163】
【0164】
実施例1~14の導電性フィルムは、樹脂基材と、樹脂基材上に配置された銅配線と、銅配線の表面を覆う被覆層とを有し、被覆層が疎水性樹脂と、金属ナノワイヤとを含む。このような導電性フィルムは、高温高湿環境下にて保管した後に、屈曲試験を実施しても、導電性フィルムの導通性が維持されることが確認された。これは、被覆層が疎水性樹脂を含むことにより、高温高湿環境下での保管中においても被覆層の水分吸収を抑制し、金属ナノワイヤの導電性を維持された結果、その後の屈曲試験において銅細線に亀裂または断線が生じた場合にも被覆層の金属ナノワイヤにより銅細線の両端間の電気的接続が維持されたためと推測される。
それに対して、比較例1の導電性フィルムの上記評価は1であり、実施例と比較して劣る結果となった。被覆層が金属ナノワイヤを含んでいないため、屈曲試験の際、亀裂または断線が生じた銅細線において導通性を維持できなくなるためと推測される。
比較例2の導電性フィルムの上記評価は1であり、実施例と比較して劣る結果となった。被覆層が疎水性樹脂を含まず、親水性樹脂を含んでいたため、高温高湿環境下で保管した際に被覆層が水を吸収し、金属ナノワイヤが劣化(腐食等)したことにより、屈曲試験によって亀裂または断線が生じた銅細線の導通性を維持する機能が低下したためと推測される。
以上から、本発明によれば、高温高湿環境下にて保管した後に、屈曲試験を実施しても、その後の導電性が優れる導電性フィルムを提供できることが確認された。
【0165】
疎水性樹脂がポリウレタン樹脂を含む場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例1~14の比較)。
金属ナノワイヤの含有量が被覆層の全質量に対して20~30質量%である場合、本発明の効果がより優れることが確認された(実施例4および7~10の比較)。