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JP4565181B2 - Metal coating method - Google Patents
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Description

本発明は、プラスチックやセラミック等、各種の基材表面に金属を被覆するための金属コーティング方法に関する。   The present invention relates to a metal coating method for coating a surface of various base materials such as plastic and ceramic.

従来、プラスチックやセラミックス等、様々な基材の表面に金属を被覆することが行われている。例えば、プリント基板の製造においては、ガラス繊維強化エポキシ板の表面に銅をコーティングすることが行われている。また、電子機器から放射される電磁波をシールドするために、電子機器のハウジングの内側に銅やニッケル等をコーティングすることも行われている。このように、各種の基材表面に金属をコーティングすることは、様々な産業分野における重要な基本技術となっている。   Conventionally, the surface of various base materials such as plastics and ceramics is coated with metal. For example, in the production of a printed circuit board, copper is coated on the surface of a glass fiber reinforced epoxy plate. Moreover, in order to shield the electromagnetic waves radiated | emitted from an electronic device, copper, nickel, etc. are also coated inside the housing of an electronic device. As described above, coating a metal on the surface of various base materials is an important basic technique in various industrial fields.

基材表面に金属をコーティングするための方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法等のように、真空系内において金属をコーティングする乾式めっき法や、溶液中において基材の表面に金属を析出させる無電解めっき法等が行われている。この中でも、無電解めっき法による金属コーティングは、真空系を保持するための大掛かりな装置が必要とされる乾式法と比べて装置が単純であり、連続処理も可能で、操作も比較的簡単である等の理由から広く実用化されている。   As a method for coating a metal on the substrate surface, a dry plating method in which the metal is coated in a vacuum system, such as a vacuum deposition method or a sputtering method, or a metal is deposited on the surface of the substrate in a solution. An electroless plating method or the like is performed. Among these, the metal coating by electroless plating method is simpler than the dry method, which requires a large-scale device for maintaining a vacuum system, can be continuously processed, and is relatively easy to operate. It is widely used for some reason.

しかし、無電解めっき法による金属コーティングでは、金属析出を促進させるために高価なパラジウム触媒を被めっき物に付与する必要があり、このため前処理工程に要する費用負担が大きくなるという問題があった。また、パラジウム触媒を被めっき物に付与する方法としては、被めっき物を塩化スズ(II)の塩酸溶液に浸漬した後、塩化パラジウムの塩酸溶液に浸漬する方法や、スズ−パラジウム混合コロイド溶液に浸漬して触媒を付与した後、硫酸などの酸性溶液からなるアクセレーター溶液に浸漬して、過剰のスズイオンを溶解させて触媒活性を向上させる方法等があるが、いずれの方法においても工程数が多く、管理が複雑となり、このことも前処理工程のコストの高騰化の一因となっていた。   However, in the metal coating by the electroless plating method, it is necessary to apply an expensive palladium catalyst to the object to be plated in order to promote metal deposition, and there is a problem that the cost burden required for the pretreatment process is increased. . In addition, as a method for imparting a palladium catalyst to an object to be plated, the object to be plated is immersed in a hydrochloric acid solution of tin (II) chloride and then immersed in a hydrochloric acid solution of palladium chloride, or in a tin-palladium mixed colloid solution. There is a method of improving catalyst activity by immersing in an accelerator solution made of an acidic solution such as sulfuric acid after soaking to give a catalyst, and improving the catalytic activity by dissolving excess tin ions. In many cases, the management is complicated, and this also contributes to an increase in the cost of the pretreatment process.

これに対し、発明者らは、従来の無電解めっき液と異なる手法により、パラジウムなどの触媒を用いる必要のない金属コーティング方法を開発している(非特許文献1、2)。
Journal of Materials Chemistry, 2004,14,976-981 Journal of Colloid and Interface Science 263(2003)190-195
In contrast, the inventors have developed metal coating methods that do not require the use of a catalyst such as palladium by a method different from that of conventional electroless plating solutions (Non-Patent Documents 1 and 2).
Journal of Materials Chemistry, 2004,14,976-981 Journal of Colloid and Interface Science 263 (2003) 190-195

非特許文献1に記載の金属コーティング方法は、シリコンウエハー表面を3−アミノプロピルトリエトキシシランで処理して表面にアミノ基を修飾した後、無電解銅めっき液によって銅コーティングを行う方法である。この方法では、無電解銅めっき液中に生じた銅粒子がアミノ基に静電的に吸着し、貴金属触媒を用いることなく銅コーティングを行うことができる。しかも、銅コーティングを行う前に、フォトマスクを使用して紫外線照射を行えば、領域選択的に銅パターンを形成することもできる。   The metal coating method described in Non-Patent Document 1 is a method in which a silicon wafer surface is treated with 3-aminopropyltriethoxysilane to modify amino groups on the surface, and then copper coating is performed with an electroless copper plating solution. In this method, copper particles generated in the electroless copper plating solution are electrostatically adsorbed to amino groups, and copper coating can be performed without using a noble metal catalyst. In addition, a copper pattern can be selectively formed in a region by performing ultraviolet irradiation using a photomask before performing copper coating.

また、非特許文献2に記載の金属コーティング方法は、チタン酸バリウム表面を3−アミノプロピルトリエトキシシランで処理して表面にアミノ基を修飾した後、無電解ニッケルめっき液によってニッケルコーティングを行う方法である。この方法によっても上記非特許文献1の方法と同様の原理によってニッケルコーティングを行うことができ、さらには、同様の方法によって領域選択的にニッケルのパターン形成を行うことも可能である。   Further, the metal coating method described in Non-Patent Document 2 is a method in which the surface of barium titanate is treated with 3-aminopropyltriethoxysilane to modify the amino group on the surface, and then nickel coating is performed with an electroless nickel plating solution. It is. Also by this method, it is possible to perform nickel coating by the same principle as the method of Non-Patent Document 1, and it is also possible to selectively form a nickel pattern in a region-selective manner by the same method.

さらに、発明者らは、アミノ基を有し、加水分解によって縮重合可能な含アミノ有機シリコン化合物と、アミノ基と反応してイミン化合物を生成するカルボニル化合物とを混合したシリコン処理液によって基材表面を処理し、その後に無電解めっき液によって金属をコーティングする方法について、特許出願を行っている(特願2003−324238)。この方法によれば、貴金属触媒を用いる必要がないだけでなく、どのような基材に対しても金属をコーティングすることができる。また、シリコン処理液で基材表面を処理した後、さらにポリシロキサン膜を形成させ、エネルギー照射によって表面に存在する分子鎖を脱離させた後、無電解めっき液によって金属をコーティングすれば、領域選択的な金属コーティングを行うこともできる。   Furthermore, the inventors have developed a base material by a silicon treatment liquid in which an amino-containing organosilicon compound having an amino group and capable of polycondensation by hydrolysis is mixed with a carbonyl compound that reacts with the amino group to form an imine compound. A patent application has been filed for a method of treating a surface and then coating a metal with an electroless plating solution (Japanese Patent Application No. 2003-324238). According to this method, not only a precious metal catalyst need not be used, but also any substrate can be coated with a metal. In addition, after treating the substrate surface with a silicon treatment liquid, further forming a polysiloxane film, detaching molecular chains present on the surface by energy irradiation, and then coating the metal with an electroless plating solution, the region A selective metal coating can also be performed.

しかし、上記非特許文献1、2や上記特許出願の方法で得られる金属コーティング皮膜は、金属微粒子と修飾された基材表面との静電相互作用によって形成されることを原理としているため、金属微粒子どうしの結合力が弱く、導電性が若干低くなるという問題があった。また、自己分解する無電解めっき浴中で金属の微粒子を析出させながら金属コーティングを行っているため、無電解めっき浴の浴寿命が短いという問題もあった。   However, the metal coating film obtained by the methods of Non-Patent Documents 1 and 2 and the above-mentioned patent application is based on the principle that it is formed by electrostatic interaction between the metal fine particles and the modified substrate surface. There was a problem that the bonding force between the fine particles was weak and the conductivity was slightly lowered. In addition, since metal coating is performed while depositing fine metal particles in an electroless plating bath that self-decomposes, there is also a problem that the bath life of the electroless plating bath is short.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、貴金属触媒を用いる必要がなくて前処理工程数が少なく、コーティング皮膜の導電性に優れており、パターン形成も可能で、金属コーティングするための処理液の寿命の長い金属コーティング方法を提供することを解決すべき課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and it is not necessary to use a noble metal catalyst, the number of pretreatment steps is small, the coating film has excellent conductivity, and a pattern can be formed. Therefore, it is an object to be solved to provide a metal coating method having a long service life for the treatment liquid.

発明者らは、上記課題解決のため、銅等の金属と親和性の高いチオール基に注目した。そして、鋭意研究を行った結果、基材表面にチオール基を修飾させた後に、金属をコーティングすれば、上記課題を解決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。   The inventors paid attention to a thiol group having a high affinity with a metal such as copper in order to solve the above problem. As a result of intensive studies, it was found that the above problems can be solved by coating a metal after the thiol group is modified on the surface of the substrate, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の金属コーティング方法は、物質の表面にチオール基を修飾させることが可能なチオール基修飾化合物によって基材の表面にチオール基を修飾させる修飾工程と、該チオール基修飾化合物によって修飾された該基材を金属イオンと該金属イオンを還元可能な還元剤とを含んだ無電解めっき液に接触させて該基材の表面のチオール基修飾化合物によって修飾された部分に金属を析出させる金属析出工程とを備えることを特徴とする。 That is, the metal coating method of the present invention is modified by a thiol group-modifying compound capable of modifying a thiol group on the surface of a substance and a thiol group-modifying compound on the surface of the base material. The substrate is brought into contact with an electroless plating solution containing a metal ion and a reducing agent capable of reducing the metal ion, and the metal is deposited on a portion of the surface of the substrate modified with the thiol group modifying compound. A metal deposition step.

本発明の金属コーティング方法では、まず修飾工程において、チオール基修飾化合物によって基材の表面にチオール基を修飾する。次に、金属析出工程として、チオール基で修飾された基材を金属析出液に接触させることによって、基材の表面のチオール基修飾化合物によって修飾された部分に金属を析出させる。発明者らの試験結果によれば、こうして析出した金属は導電性に優れており、密着性も良好であった。また、この金属コーティング方法は、貴金属触媒を基材表面に付与する必要はなく、処理工程数も少ない。このため、処理コストが低廉なものとなる。さらに、無電解めっき液の中で自己分解的に金属微粒子を析出させなくても、金属コーティングを行うことができるため、浴寿命が長いという利点もある。 In the metal coating method of the present invention, first, in the modification step, a thiol group is modified on the surface of the substrate with a thiol group modifying compound. Next, as a metal deposition step, the base material modified with a thiol group is brought into contact with the metal deposition solution, thereby precipitating a metal on the portion modified with the thiol group modifying compound on the surface of the base material. According to the test results of the inventors, the deposited metal was excellent in electrical conductivity and good adhesion. In addition, this metal coating method does not require a precious metal catalyst to be applied to the substrate surface, and the number of processing steps is small. For this reason, the processing cost is low. Furthermore, since metal coating can be performed without depositing metal fine particles in an electroless plating solution in a self-decomposing manner, there is an advantage that the bath life is long.

本発明における修飾工程において使用可能なチオール基修飾化合物としては、物質の表面にチオール基を修飾させることが可能な化合物ならば用いることができる。このような化合物としては、加水分解によって縮重合可能な含チオール有機シリコン化合物(例えば、チオール基を有するシリコントリアルコキシド、チオール基を有するシリコンジアルコキシド、チオール基を有するシリコンモノアルコキシド、チオール基を有するシリコントリハライド、チオール基を有するシリコンジハライド、チオール基を有するシリコンモノハライド等)や、チオール基を有するチタンアルコキシド、チオール基を有するジルコニウムアルコキシド、チオール基を有するタンタルアルコキシド、チオール基を有するゲルマニウムアルコキシド、チオール基を有するカルボン酸、チオール基を有するアミン等を用いることができる。発明者らは、チオール基修飾化合物として、加水分解によって縮重合可能な含チオール有機シリコン化合物を用いることにより、導電性に優れ、密着性が良好な金属を基材表面に確実にコーティングできることを確認している。   As the thiol group-modifying compound that can be used in the modification step of the present invention, any compound that can modify the thiol group on the surface of the substance can be used. Examples of such a compound include a thiol-containing organosilicon compound that can be polycondensed by hydrolysis (for example, a silicon trialkoxide having a thiol group, a silicon dialkoxide having a thiol group, a silicon monoalkoxide having a thiol group, and a thiol group. Silicon trihalide, silicon dihalide having a thiol group, silicon monohalide having a thiol group), titanium alkoxide having a thiol group, zirconium alkoxide having a thiol group, tantalum alkoxide having a thiol group, germanium alkoxide having a thiol group , A carboxylic acid having a thiol group, an amine having a thiol group, and the like can be used. The inventors confirmed that by using a thiol-containing organosilicon compound that can be polycondensed by hydrolysis as a thiol group-modifying compound, it is possible to reliably coat a substrate surface with a metal having excellent conductivity and good adhesion. is doing.

チオール基修飾化合物による基材表面へのチオール基の修飾は、化学的結合による修飾であろうと、物理的な吸着による修飾であろうと、どちらでもかまわない。また、チオール基修飾化合物中のチオール基の数は複数であってもよい。さらには、チオール基修飾化合物を2種以上を併用することもできる。   The modification of the thiol group on the surface of the substrate by the thiol group-modifying compound may be either a chemical bond modification or a physical adsorption modification. The number of thiol groups in the thiol group-modified compound may be plural. Furthermore, two or more thiol group-modified compounds can be used in combination.

また、金属析出工程で用いられる無電解めっき液に含まれる金属イオンとしては、銅イオンやニッケルイオン等が挙げられる。この中でも、銅イオンは特に好ましい。発明者らの試験結果によれば、金属イオンが銅イオンである場合、基材表面に導電性及び密着性に優れた銅を析出させることができる。この理由は、銅とチオール基との親和性が特に高いことに起因するものと推測される。   In addition, examples of metal ions contained in the electroless plating solution used in the metal deposition step include copper ions and nickel ions. Among these, copper ions are particularly preferable. According to the test results of the inventors, when the metal ion is a copper ion, copper having excellent conductivity and adhesion can be deposited on the surface of the substrate. This reason is presumed to be due to the particularly high affinity between copper and thiol groups.

また、無電解めっき液に添加される還元剤としては、ジメチルアミンボランや次亜リン酸塩等が挙げられる。これらの成分の他、酸化還元電位を調整するためにEDTA等の錯化剤を添加したり、ホウ酸等のpH調整剤を添加することももちろん可能である。   Examples of the reducing agent added to the electroless plating solution include dimethylamine borane and hypophosphite. In addition to these components, it is of course possible to add a complexing agent such as EDTA or a pH adjusting agent such as boric acid in order to adjust the redox potential.

本発明の金属コーティング方法において、修飾工程後、金属析出工程前に、基材の表面の一部にエネルギー照射を行うパターン形成工程を備えれば、領域選択的に金属を析出させることが可能となる。この原理は、次のように説明される。すなわち、修飾工程において基材表面に修飾されたチオール基は、エネルギー照射によって分子鎖の脱離反応が生じてチオール基とともに脱離する。このため、次の金属析出工程において、エネルギー照射を受けた場所では、金属の析出が起こらず、パターンが形成されるのである。こうして、フルアディティブによる金属めっきパターン形成が可能となる。   In the metal coating method of the present invention, after the modification step and before the metal deposition step, it is possible to deposit metal selectively in a region by providing a pattern formation step of irradiating a part of the surface of the substrate with energy. Become. This principle is explained as follows. That is, the thiol group modified on the surface of the base material in the modification step is desorbed together with the thiol group due to the elimination reaction of the molecular chain by energy irradiation. For this reason, in the next metal deposition step, metal deposition does not occur and a pattern is formed at a place where energy irradiation has been performed. In this way, a metal plating pattern can be formed by full additive.

エネルギー照射の方法としては、例えば紫外線照射、電子線照射、X線照射、光照射、イオンビーム照射などの方法が挙げられる。この中でも、紫外線照射は装置が簡易であり、分子鎖の脱離も迅速に行われるため好適である。   Examples of the energy irradiation method include ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, X-ray irradiation, light irradiation, and ion beam irradiation. Among these, ultraviolet irradiation is preferable because the apparatus is simple and molecular chains can be detached quickly.

また、本発明の金属コーティング方法における修飾工程前に、基材の表面を親水処理する親水化工程を備えることもできる。こうであれば、修飾工程においてチオール基修飾化合物によって基材の表面にチオール基を確実に修飾させることができることとなり、プラスチック等、様々な種類の基材に対して、本発明による金属コーティングを行うことが可能となる。   Moreover, before the modification step in the metal coating method of the present invention, a hydrophilic treatment step for hydrophilic treatment of the surface of the substrate can be provided. In this way, the thiol group can be reliably modified on the surface of the substrate by the thiol group modifying compound in the modification step, and the metal coating according to the present invention is applied to various types of substrates such as plastics. It becomes possible.

親水処理の方法としては、例えば、基材の表面をシランカップリング剤で処理した後、紫外線等によるエネルギー照射を行って親水化する方法や、テトラアルコキシシランを加水分解した液中に基材を浸漬した後乾燥して表面にシリカ膜を形成させるゾル−ゲル法や、PET等のプラスチックの表面をプラズマ処理して親水化するプラズマ処理法等が挙げられる。発明者らは、シランカップリング剤を用いる親水化処理として、アミノ基を有し加水分解によって縮重合可能な含アミノ有機シリコン化合物と、該アミノ基と反応してイミン化合物を生成するカルボニル化合物とを混合してシリコン処理液とする混合工程と、該シリコン処理液によって基材の表面を処理するシリコン処理工程と、該シリコン処理工程によって処理された基材の表面にエネルギー照射をする照射工程とからなる親水化工程によって、導電性及び密着性に優れた銅コーティングを確実に行うことができることを確認している。この親水化工程では、シリコン処理工程において基材表面がシリコン処理液の縮重合反応によってコーティングされ、さらに照射工程におけるエネルギー照射によって、コーティング中の分子鎖がSiとの間で切断されてシラノール基となり、その結果表面が親水性を有することとなる。エネルギ照射の方法としては、例えば紫外線照射、電子線照射、X線照射、光照射、イオンビーム照射などの方法が挙げられる。この中でも、紫外線照射は装置が簡易であり、分子鎖の脱離も迅速に行われるため好適である。   As a method of hydrophilic treatment, for example, after the surface of the substrate is treated with a silane coupling agent, the substrate is placed in a solution obtained by hydrolyzing tetraalkoxysilane, by applying energy irradiation with ultraviolet rays or the like. Examples thereof include a sol-gel method in which a silica film is formed on the surface by dipping and drying, and a plasma treatment method in which the surface of a plastic such as PET is made hydrophilic by plasma treatment. The inventors of the present invention, as a hydrophilization treatment using a silane coupling agent, include an amino-containing organosilicon compound having an amino group and capable of polycondensation by hydrolysis, and a carbonyl compound that reacts with the amino group to produce an imine compound. Mixing step to form a silicon treatment solution, a silicon treatment step for treating the surface of the substrate with the silicon treatment solution, and an irradiation step for irradiating the surface of the substrate treated with the silicon treatment step with energy. It has been confirmed that a copper coating excellent in electrical conductivity and adhesion can be reliably performed by the hydrophilization process comprising: In this hydrophilization process, the surface of the substrate is coated by a polycondensation reaction of the silicon treatment liquid in the silicon treatment process, and the molecular chain in the coating is cleaved with Si by the energy irradiation in the irradiation process to form silanol groups. As a result, the surface has hydrophilicity. Examples of the energy irradiation method include ultraviolet irradiation, electron beam irradiation, X-ray irradiation, light irradiation, and ion beam irradiation. Among these, ultraviolet irradiation is preferable because the apparatus is simple and molecular chains can be detached quickly.

以下、本発明を具体化した実施例について詳述する。   Hereinafter, examples embodying the present invention will be described in detail.

(実施例1)
実施例1では基材としてポリエチレンフタレート(以下「PET」と略す)フィルム(Yunitika エンブッレト 厚さ50μm)を用い、図1に示す工程(S1〜S6)を行った。以下それらの工程を詳述する。
Example 1
In Example 1, a polyethylene phthalate (hereinafter abbreviated as “PET”) film (Yunitika emblet thickness 50 μm) was used as a substrate, and the steps (S1 to S6) shown in FIG. 1 were performed. These steps are described in detail below.

<混合工程S1>
含アミノ有機シリコン化合物として3−アミノプロピルトリメトキシシラン(以下「APTMS」と略す)を用意し、これをアセトン中に1容量%となるように加えて混合し、室温下で2週間静置したものをシリコン処理液とする。
<Mixing step S1>
3-aminopropyltrimethoxysilane (hereinafter abbreviated as “APTMS”) was prepared as an amino-containing organosilicon compound, and this was added to acetone so as to be 1% by volume, and the mixture was allowed to stand at room temperature for 2 weeks. A silicon treatment liquid is used.

<シリコン処理工程S2>
次に、アセトン、エタノールの順で5分づつ超音波洗浄したPETフィルムを50°Cの乾燥機において乾燥させた後、混合工程S1で得られたシリコン処理液中に液面と垂直方向から静かに浸漬した後、そのまま静かに引き上げる操作を3回繰り返した後、自然乾燥を行う。
<Silicon processing step S2>
Next, after the PET film ultrasonically washed in order of acetone and ethanol for 5 minutes is dried in a dryer at 50 ° C., it is gently put into the silicon treatment liquid obtained in the mixing step S1 from the direction perpendicular to the liquid surface. After being soaked in, the operation of gently pulling it up is repeated three times, followed by natural drying.

<照射工程S3>
シリコン処理工程S2が終了したPETフィルムに対して5分間の紫外線照射(200Wの低圧水銀ランプ)を行う。ここまでの混合工程S1、シリコン処理工程S2及び照射工程S3が親水化工程である。
<Irradiation process S3>
The PET film that has undergone the silicon treatment step S2 is irradiated with ultraviolet rays (200 W low-pressure mercury lamp) for 5 minutes. The mixing step S1, the silicon treatment step S2, and the irradiation step S3 so far are hydrophilic steps.

<修飾工程S4>
チオール基修飾化合物としてのメルカプトプロピルトリメトキシシラン(以下「MPTS」と略す)を用意し、これをグローブボックス内でトルエン中に1容量%となるように加えてMPTS溶液とする。そして、照射工程S3を終えたPETフィルムをMPTS溶液の液面と垂直方向から静かに浸漬した後、そのまま静かに引き上げた後、乾燥機にて50°Cで乾燥させる。
<Modification step S4>
Mercaptopropyltrimethoxysilane (hereinafter abbreviated as “MPTS”) as a thiol group modifying compound is prepared and added to 1% by volume in toluene in a glove box to obtain an MPTS solution. Then, after the PET film after the irradiation step S3 is gently dipped from the direction perpendicular to the liquid surface of the MPTS solution, the PET film is gently lifted as it is and then dried at 50 ° C. with a dryer.

<パターン形成工程S5>
上記修飾工程S4を終えたPETフィルム上に所定パターンのフォトマスクを載せ、5分間の紫外線照射(200Wの低圧水銀ランプ)を行う。
<Pattern forming step S5>
A photomask having a predetermined pattern is placed on the PET film after the modification step S4, and ultraviolet irradiation (200 W low-pressure mercury lamp) is performed for 5 minutes.

<金属析出工程S6>
以下に示す無電解銅めっき液を用意する。
CuCl2 ・・・・・・・0.05mol/L
EDTA・2Na・・・・0.05mol/L
ホウ酸・・・・・・・・・0.1mol/L
ジメチルアミンボラン・・0.1mol/L
pH・・・・・・・・・・7.0
この無電解銅めっき液を50°Cに加温し、その中へ上記パターン形成工程S5を終えたPETフィルムを3時間浸漬した後引き上げ、水洗及び乾燥を行い、実施例1の銅パターン形成PETフィルムを得た。
<Metal deposition step S6>
The following electroless copper plating solution is prepared.
CuCl 2・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.05mol / L
EDTA · 2Na ··· 0.05 mol / L
Boric acid ... 0.1 mol / L
Dimethylamine borane ・ 0.1mol / L
pH: 7.0
The electroless copper plating solution is heated to 50 ° C., and the PET film after finishing the pattern forming step S5 is dipped in it for 3 hours, then pulled up, washed with water, and dried. A film was obtained.

(比較例1)
比較例1では、上記実施例1におけるMPTSによるチオール基修飾の効果を確かめるため、照射工程S3及び修飾工程S4を省略した。すなわち、比較例1では混合工程S1及びシリコン処理工程S2を行った後、パターン形成工程S5及び金属析出工程S6を行った。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the irradiation step S3 and the modification step S4 were omitted in order to confirm the effect of thiol group modification by MPTS in Example 1 above. That is, in Comparative Example 1, after performing the mixing step S1 and the silicon treatment step S2, the pattern formation step S5 and the metal deposition step S6 were performed.

<評価>
上記工程によって得られた実施例1及び比較例1の表面処理PETフィルムについて、以下の試験を行った。
<Evaluation>
The following tests were conducted on the surface-treated PET films of Example 1 and Comparative Example 1 obtained by the above steps.

(1)光学顕微鏡観察
光学顕微鏡を用いて観察した結果、実施例1の表面処理PETフィルムでは、図2に示すように、パターン形成工程S5において紫外線が照射された部分には銅が析出し、紫外線が照射されなかった部分には銅が析出しなかった。また、その解像度も高いものであった。これに対し、チオール基による表面修飾を行わなかった比較例1では、図3に示すように、紫外線照射の有無にかかわらず、銅の析出は起こらなかった。
(1) Optical microscope observation As a result of observation using an optical microscope, in the surface-treated PET film of Example 1, as shown in FIG. 2, copper was deposited on the portion irradiated with ultraviolet rays in the pattern forming step S5. Copper was not deposited on the portion that was not irradiated with ultraviolet rays. Moreover, the resolution was also high. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the surface modification with the thiol group was not performed, copper deposition did not occur regardless of the presence or absence of ultraviolet irradiation as shown in FIG.

(2)X線回折測定
実施例1の表面処理PETフィルム、比較例1の表面処理PETフィルム、及び未処理PETフィルムの表面のX線回折測定を行った結果を図4に示す。この図からわかるように、実施例1の表面処理PETフィルムでは、パターン形成工程S5における紫外線未照射部分にのみCuメタルに基づくピークが観測され、紫外線照射部分からは検出されなかった。これに対して、比較例1の表面処理PETフィルムでは、紫外線照射の有無にかかわらず、Cuメタルに基づくピークは観測されなかった。これらの結果は、上記光学顕微鏡観察の結果を支持している。
(2) X-ray diffraction measurement FIG. 4 shows the results of X-ray diffraction measurement of the surfaces of the surface-treated PET film of Example 1, the surface-treated PET film of Comparative Example 1, and the untreated PET film. As can be seen from this figure, in the surface-treated PET film of Example 1, a peak based on Cu metal was observed only in the part not irradiated with ultraviolet light in the pattern forming step S5, and was not detected from the part irradiated with ultraviolet light. On the other hand, in the surface-treated PET film of Comparative Example 1, no peak based on Cu metal was observed regardless of the presence or absence of ultraviolet irradiation. These results support the results of the optical microscope observation.

(3)XPS測定
実施例1におけるパターン形成工程S5を行った直後の表面のXPS測定を行った結果を図5に示す。この図からわかるように、パターン形成工程S5において紫外線照射されなかった部分のみからS2p3/2に基づくピークが検出された。このことから、表面に修飾されたチオール基は、紫外線の照射によって脱離することが分かった。
(3) XPS measurement The result of having performed the XPS measurement of the surface immediately after performing pattern formation process S5 in Example 1 is shown in FIG. As can be seen from this figure, a peak based on S2p3 / 2 was detected only from the portion that was not irradiated with ultraviolet rays in the pattern forming step S5. From this, it was found that the thiol group modified on the surface was eliminated by irradiation with ultraviolet rays.

(4)接触角の測定
実施例1における未処理PET及び各工程後の水に対する接触角を測定した結果を図6に示す。この図から、照射工程S3を行うことによって接触角が大幅に小さくなり、親水性が増大することが分かる。これは、シリコン処理工程S2においてAPTMSによって修飾された表面のアルコキシ基が脱離してシラノール基に変化したことによるものと説明される。また、修飾工程S4によって再び大きな接触角となるのは、チオールの修飾によるものと説明される。さらにパターン形成工程S5で紫外線照射された部分の接触角が小さくなるのは、アルコキシチオール鎖が脱離してシラノール基となったことによるものと説明される。
(4) Measurement of contact angle The result of having measured the contact angle with respect to untreated PET in Example 1 and the water after each process is shown in FIG. From this figure, it can be seen that the contact angle is significantly reduced and the hydrophilicity is increased by performing the irradiation step S3. This is explained by the fact that the alkoxy group on the surface modified with APTMS was removed in the silicon treatment step S2 and changed to a silanol group. Moreover, it is explained that the large contact angle is obtained again by the modification step S4 due to the modification of thiol. Further, it is explained that the contact angle of the portion irradiated with ultraviolet rays in the pattern forming step S5 is reduced because the alkoxythiol chain is eliminated to form a silanol group.

(5)導電率の測定
実施例1の表面処理PETフィルムについて、銅コーティングされた部分の導電率を四単針法によって測定した結果、7.8×104(S/cm)という高い値が得られた。
(5) Measurement of conductivity As a result of measuring the conductivity of the copper-coated portion by the four-single-needle method for the surface-treated PET film of Example 1, a high value of 7.8 × 10 4 (S / cm) was obtained. Obtained.

(6)原子間力顕微鏡(AFM)による膜厚測定
実施例1の表面処理PETフィルムについて、銅コーティングされた部分の厚みをAFMによって測定した結果、60〜100nmであった。
(6) Film thickness measurement by atomic force microscope (AFM) As a result of measuring the thickness of the copper-coated portion of the surface-treated PET film of Example 1 by AFM, it was 60 to 100 nm.

上記試験(1)〜(6)の結果から、実施例1による銅パターン形成の原理を次のように説明することができる。すなわち、図7に示すようにPETフィルム1にシリコン処理工程S2を行うことによって、含イミン有機シリコン化合物縮合皮膜2が生ずる。そして、照射工程S3において含イミン有機シリコン化合物縮合皮膜2の表面を紫外線照射することにより、分子鎖が脱離してシラノール基となる。さらに、修飾工程S4において、MPTSによってシラノール基の水素がメルカプトプロピル基に修飾される。そして、パターン形成工程S5として、フォトマスクを用いて部分的に紫外線を照射することにより、紫外線照射部分のメルカプトプロピル基が脱離してシラノール基に戻る。最後に金属析出工程S6として、無電解銅めっき液によって処理することにより、銅と親和性の高いSH基が残留している紫外線未照射部分に銅が析出する。こうして、PETの表面に銅のパターンを形成することができるのである。   From the results of the tests (1) to (6), the principle of copper pattern formation according to Example 1 can be described as follows. That is, as shown in FIG. 7, the imine-containing organosilicon compound condensation film 2 is formed by performing the silicon treatment step S2 on the PET film 1. In the irradiation step S3, the surface of the imine-containing organosilicon compound condensation film 2 is irradiated with ultraviolet rays, whereby the molecular chain is detached and becomes a silanol group. Further, in the modification step S4, hydrogen of the silanol group is modified to a mercaptopropyl group by MPTS. And as pattern formation process S5, by irradiating with an ultraviolet-ray partially using a photomask, the mercaptopropyl group of an ultraviolet irradiation part will detach | desorb and it will return to a silanol group. Finally, as a metal deposition step S6, by treating with an electroless copper plating solution, copper is deposited on an unirradiated portion where an SH group having high affinity with copper remains. Thus, a copper pattern can be formed on the surface of PET.

以上のように、実施例1の銅パターン形成では、前処理工程としてシリコン処理液に浸漬して乾燥した後、紫外線線を照射するだけであるので、貴金属触媒を用いる必要がなく、工程数も少ない。また、析出した銅の導電性も優れており、解像度の高いパターン形成が可能である。また、金属析出工程S6における無電解銅めっき液も中性領域であり、浴の自己分解はほとんど起こらず、浴寿命が非常に長いという利点がある。   As described above, in the copper pattern formation of Example 1, it is only necessary to irradiate ultraviolet rays after being dipped in a silicon treatment solution and dried as a pretreatment step, so that it is not necessary to use a noble metal catalyst and the number of steps is also increased. Few. Further, the conductivity of the deposited copper is excellent, and a pattern with high resolution can be formed. Further, the electroless copper plating solution in the metal deposition step S6 is also in the neutral region, and there is an advantage that the bath self-decomposition hardly occurs and the bath life is very long.

本発明はプラスチックやセラミック等、各種の基材表面に金属を被覆することが可能であり、プリント配線基板、電子機器のハウジングの電磁波シールド等、様々な産業分野において利用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can coat various substrates such as plastics and ceramics with metal, and can be used in various industrial fields such as printed wiring boards and electromagnetic wave shields for housings of electronic devices.

実施例1の工程図である。2 is a process diagram of Example 1. FIG. 実施例1の銅パターン形成PETフィルム表面の光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph of the copper pattern-formed PET film surface of Example 1. FIG. 比較例1の表面処理PETフィルム表面の光学顕微鏡写真である。2 is an optical micrograph of the surface-treated PET film surface of Comparative Example 1. 実施例1、比較例1及び未処理PETフィルムの表面のX線回折スペクトルである。It is an X-ray-diffraction spectrum of the surface of Example 1, the comparative example 1, and an untreated PET film. 実施例1におけるパターン形成工程S5後のXPSのナロースキャンの測定結果である。It is a measurement result of the narrow scan of XPS after pattern formation process S5 in Example 1. FIG. 実施例1における未処理PET及び各工程後の接触角の測定結果である。It is a measurement result of untreated PET in Example 1, and a contact angle after each process. 実施例1における各工程を表わした模式図である。2 is a schematic diagram illustrating each process in Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

S4…修飾工程
S5…パターン形成工程
S6…金属析出工程
S1、S2、S3…親水化工程(S1…混合工程、S2…シリコン処理工程、S3…照射工程)
1…基材(PETフィルム)
S4 ... Modification step S5 ... Pattern formation step S6 ... Metal deposition step S1, S2, S3 ... Hydrophilization step (S1 ... Mixing step, S2 ... Silicon treatment step, S3 ... Irradiation step)
1 ... Base material (PET film)

Claims (7)

物質の表面にチオール基を修飾させることが可能なチオール基修飾化合物によって基材の表面にチオール基を修飾させる修飾工程と、
該チオール基修飾化合物によって修飾された該基材を金属イオンと該金属イオンを還元可能な還元剤とを含んだ無電解めっき液に接触させて該基材の表面のチオール基修飾化合物によって修飾された部分に金属を析出させる金属析出工程とを備えることを特徴とする金属コーティング方法。
A modification step of modifying the surface of the substrate with a thiol group-modifying compound capable of modifying a thiol group on the surface of the substance,
The substrate modified with the thiol group modifying compound is contacted with an electroless plating solution containing a metal ion and a reducing agent capable of reducing the metal ion, and modified with the thiol group modifying compound on the surface of the substrate. And a metal deposition step of depositing a metal on the formed portion .
チオール基修飾化合物は、加水分解によって縮重合可能な含チオール有機シリコン化合物であることを特徴とする請求項1記載の金属コーティング方法。   The metal coating method according to claim 1, wherein the thiol group-modifying compound is a thiol-containing organosilicon compound capable of polycondensation by hydrolysis. 無電解めっき液中に含有する金属イオンは銅イオンであることを特徴とする請求項1又は2記載の金属コーティング方法。   The metal coating method according to claim 1 or 2, wherein the metal ions contained in the electroless plating solution are copper ions. 修飾工程後、金属析出工程前に、基材の表面の一部にエネルギー照射を行うパターン形成工程を備えることにより、領域選択的に金属を析出させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の金属コーティング方法。   4. The metal is selectively deposited in a region by providing a pattern forming step of irradiating a part of the surface of the substrate with energy after the modification step and before the metal deposition step. The metal coating method according to claim 1. エネルギー照射は紫外線照射によることを特徴とする請求項4記載の金属コーティング方法。   The metal coating method according to claim 4, wherein the energy irradiation is performed by ultraviolet irradiation. 修飾工程前に、基材の表面を親水処理する親水化工程を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の金属コーティング方法。   The metal coating method according to any one of claims 1 to 5, further comprising a hydrophilization step of hydrophilizing the surface of the substrate before the modification step. 親水化工程は、
アミノ基を有し、加水分解によって縮重合可能な含アミノ有機シリコン化合物と、該アミノ基と反応してイミン化合物を生成するカルボニル化合物とを混合してシリコン処理液とする混合工程と、
該シリコン処理液によって基材の表面を処理するシリコン処理工程と、
該シリコン処理工程によって処理された基材の表面にエネルギー照射をする照射工程とからなることを特徴とする請求項6記載の金属コーティング方法。
The hydrophilization process
A mixing step of mixing an amino-containing organosilicon compound having an amino group and capable of polycondensation by hydrolysis with a carbonyl compound that reacts with the amino group to form an imine compound, to obtain a silicon treatment liquid;
A silicon treatment step of treating the surface of the substrate with the silicon treatment liquid;
The metal coating method according to claim 6, further comprising an irradiation step of irradiating energy on the surface of the substrate processed by the silicon processing step.
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