中性電解液でエッチング可能な積層体
【課題】金属系薄膜のエッチングに使用されるエッチング液はいずれも強酸や強アルカリ、あるいは金属塩化物溶液等の人体に有害な液体であり、劇物や毒物であって、取り扱いや処理に特に気をつけなければならない材料であった。
【解決手段】非導電性基材２上に金属系薄膜導電層３と表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下の値である非金属導電性膜４が、この順または逆順に直接積層されて設けられてなることを特徴とする、中性電解液でエッチング可能な積層体である。
【解決手段】非導電性基材２上に金属系薄膜導電層３と表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下の値である非金属導電性膜４が、この順または逆順に直接積層されて設けられてなることを特徴とする、中性電解液でエッチング可能な積層体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性電解液で導電性金属をエッチングすることが可能な積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、蒸着やスパッタリング、めっき等で設けられた金属膜のエッチングには、材料に応じてアルカリ性や酸性のエッチング液が使用されている。例えば、最も多く利用されているアルミニウムの蒸着薄膜を基材上から除去する場合には、強アルカリである水酸化ナトリウム水溶液が使用されている。
【０００３】
また、電気回路に一般的に使用される銅は、塩化第二鉄溶液などのエッチング液中に銅イオンとして溶解させることでエッチングを行っている。
【特許文献１】特開平９−１２５２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらのエッチングに使用されるエッチング液はいずれも強酸や強アルカリ、あるいは金属塩化物溶液等、人体に有害な液体であり、劇物や毒物であって、取り扱いや処理に特に気をつけなければならない材料であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、請求項１に記載の発明は、非導電性基材上に金属系薄膜導電層と表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下の値である非金属導電性膜が設けられてなることを特徴とする中性電解液でエッチング可能な積層体である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記非金属導電材料が、ポリアニリン系導電ポリマー、ポリチオフェン系導電ポリマーのいずれかからなることを特徴とする中性電解液でエッチング可能な積層体である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の積層体は、強酸や強アルカリといった取り扱いに特に注意しなければならないエッチング液を使用することなく、中性の電解液でエッチング可能であるため、安全性が高く、環境負荷も小さいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面を使って本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の積層体の実施態様の構成を示す断面説明図である。積層体１は基材２上に金属系薄膜導電層３、非金属導電性膜４が順次積層されている。
【００１０】
基材２はエッチングされる金属系薄膜導電層３を支持するもので、紙、プラスチック、ガラス、基板のような非導電性材料であれば従来公知のものが使用可能である。厚みや強度も目的に合わせて適宜選択すればよい。
【００１１】
金属系薄膜導電層３は、蒸着、スパッタリングのような気相コーティング法やめっきのようなウエット法で設けた導電性のある金属薄膜である。例えば、アルミやスズが使用可能である。厚みは、導電性が得られる膜厚であって、アルミであれば４０〜１００ｎｍ、スズであれば５０〜２００ｎｍ程度が好ましい。
【００１２】
非金属導電性膜４は、導電性を有する非金属の膜であって、例えばカーボンブラックを分散して導電性を付与したインキを塗工したものや、いわゆる導電性ポリマーを分散したインキを塗工したものが使用可能である。この膜の導電性は、表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下であることが好ましい。導電性ポリマーとしては、ポリアニリン系やポリチオフェン系等の電子伝導性導電性ポリマーが好適に使用できる。
【００１３】
次に、本発明の積層体のエッチング原理について説明する。例えば、炭素棒とアルミニウムを食塩水の中に入れる。このままでは回路が形成されていないので何も起こらない。次に、両者を導体で接続することを考える。この状態は電池であり、炭素棒が正極、アルミニウムが負極として動作する。電子はアルミニウム側から炭素棒側に流れ、このとき、アルミニウムは食塩水中に溶け出していく。
【００１４】
本発明の積層体はこの原理を利用したものであり、炭素棒に相当する非金属導電性膜４上にアルミニウムに相当する金属系導電薄膜層３を直接設けている。すなわち、この状態は両者が導体で接続されたのと同じことであるから、電解質液に浸漬するだけで電池反応が生じ、結果としてアルミニウムに相当する金属系導電薄膜層３が溶出し、エッチングされる。
【００１５】
このとき使用する金属系導電薄膜層３は、水素よりイオン化傾向が大きいもので、なおかつ導電性の高い金属であればよく、典型的な例としてはアルミニウム、ニッケル、スズ等が使用可能である。導電性の目安としては、体積抵抗率が５０×１０-8Ωｍ以下であることが望ましい。膜厚は金属光沢が得られる膜厚以上であればよいが、エッチング効率を考慮すると、５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下である。
【００１６】
また、非金属導電性膜４は、上述のエッチング原理における炭素棒の働きをするもので、非金属材料で形成された導電性膜である。例えば、樹脂中にカーボンブラックを分散した導電インキや電子伝導性の導電性ポリマーを主体とした導電インキを薄膜として設けたものである。
【００１７】
導電性ポリマーとしては従来公知の材料を適宜使用できるが、例えばポリアニリン系やポリチオフェン系の導電性ポリマーが利用しやすい。この膜が炭素棒の代わりとなるためにはある程度の導電性を持つ必要があり、発明者の実験によれば表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下である必要がある。これ以上の抵抗値では、単なる絶縁体となってしまうか、エッチングに非常に長い時間がかかってしまうかで、実用的ではない。
【００１８】
金属系導電薄膜層３と非金属導電性膜４を設ける順番は逆でもよい。すなわち、基材２上に非金属導電性膜４を先に設け、金属系導電薄膜層３を設けてもよい。これは、電解質液が浸透さえしていけば電池反応が生じるためであり、通常はこれらの膜であれば十分に電解質液が浸透していけるからである。
【実施例１】
【００１９】
基材として２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（（株）東レ製２５Ｔ−６０）を用い、この上にカーボンブラックを分散した下記＜カーボンインキ層の組成＞からなる混合物をサンドミルにて分散して導電性インキを得、これをワイヤーバーにて１μｍ厚で設けて非金属導電性膜４とし、その上に蒸着法にてスズを１００ｎｍの厚みで設け、金属系薄膜導電層３とした。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は４×１０5Ω／□、スズの表面抵抗率は４Ω／□であった。
【００２０】
＜カーボンインキ層の組成＞
・導電カーボン粉末 ５部
・塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂 １０部
・メチルエチルケトン ４５部
・トルエン ４５部
【００２１】
このようにして得られた積層体１を５％食塩水液に３０分浸漬してエッチングの様子を観察した。以下の実施例、比較例においても、同様に観察した。
【実施例２】
【００２２】
実施例１の導電カーボン粉末の量を２重量部に減らした以外は同様に作成し、積層体１を得た。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は８×１０7Ω／□であった。
【実施例３】
【００２３】
アルミ蒸着済２５μ厚ＰＥＴフィルム（（株）東レ製メタルミー２５ＳＳ）上に下記＜導電ポリマー層の組成１＞からなる非金属導電性膜４を０．１μｍ厚で設けた。金属系薄膜導電層３としては、ＰＥＴフィルム上のアルミ蒸着層をそのまま利用した。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は７×１０6Ω／□、アルミニウムの表面抵抗率は１Ω／□であった。
【００２４】
＜導電ポリマー層の組成１＞
・ポリチオフェン系導電インキ
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ １２．５部
・同希釈液
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ用希釈液 １２．５部
・希釈溶剤
イソプロピルアルコール ７５部
【実施例４】
【００２５】
導電ポリマー層の組成を下記＜導電ポリマー層の組成２＞のように変更した以外は実施例３と同様に積層体１を作成した。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は２×１０8Ω／□であった。
【００２６】
＜導電ポリマー層の組成２＞
・ポリチオフェン系導電インキ
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ ５部
・同希釈液
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ用希釈液 ５部
・希釈溶剤
イソプロピルアルコール ９０部
【００２７】
＜比較例１＞
実施例１の導電カーボン粉末の量を１重量部に減らした以外は同様に作成し、積層体１を得た。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は７×１０9Ω／□であった。
【００２８】
＜比較例２＞
実施例３の導電ポリマー層の組成を下記＜導電ポリマー層の組成３＞のように変更した以外は実施例３と同様に積層体１を作成した。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は５×１０10Ω／□であった。
【００２９】
＜導電ポリマー層の組成３＞
・ポリチオフェン系導電インキ
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ ２．５部
・同希釈液
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ用希釈液 ２．５部
・希釈溶剤
イソプロピルアルコール ９５部
【００３０】
表１にこれらの評価結果をまとめた。この結果から、非金属導電性膜４の表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下であれば３０分の間に金属系薄膜導電層３をほぼ除去可能であることがわかる。しかし、これを超えると３０分では除去できず、エッチング性は劣ることもわかる。
【００３１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の積層体の構成を示す断面説明図。
【符号の説明】
【００３３】
１ 積層体
２ 基材
３ 金属系薄膜導電層
４ 非金属導電性膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中性電解液で導電性金属をエッチングすることが可能な積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、蒸着やスパッタリング、めっき等で設けられた金属膜のエッチングには、材料に応じてアルカリ性や酸性のエッチング液が使用されている。例えば、最も多く利用されているアルミニウムの蒸着薄膜を基材上から除去する場合には、強アルカリである水酸化ナトリウム水溶液が使用されている。
【０００３】
また、電気回路に一般的に使用される銅は、塩化第二鉄溶液などのエッチング液中に銅イオンとして溶解させることでエッチングを行っている。
【特許文献１】特開平９−１２５２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらのエッチングに使用されるエッチング液はいずれも強酸や強アルカリ、あるいは金属塩化物溶液等、人体に有害な液体であり、劇物や毒物であって、取り扱いや処理に特に気をつけなければならない材料であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであって、請求項１に記載の発明は、非導電性基材上に金属系薄膜導電層と表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下の値である非金属導電性膜が設けられてなることを特徴とする中性電解液でエッチング可能な積層体である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記非金属導電材料が、ポリアニリン系導電ポリマー、ポリチオフェン系導電ポリマーのいずれかからなることを特徴とする中性電解液でエッチング可能な積層体である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の積層体は、強酸や強アルカリといった取り扱いに特に注意しなければならないエッチング液を使用することなく、中性の電解液でエッチング可能であるため、安全性が高く、環境負荷も小さいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面を使って本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の積層体の実施態様の構成を示す断面説明図である。積層体１は基材２上に金属系薄膜導電層３、非金属導電性膜４が順次積層されている。
【００１０】
基材２はエッチングされる金属系薄膜導電層３を支持するもので、紙、プラスチック、ガラス、基板のような非導電性材料であれば従来公知のものが使用可能である。厚みや強度も目的に合わせて適宜選択すればよい。
【００１１】
金属系薄膜導電層３は、蒸着、スパッタリングのような気相コーティング法やめっきのようなウエット法で設けた導電性のある金属薄膜である。例えば、アルミやスズが使用可能である。厚みは、導電性が得られる膜厚であって、アルミであれば４０〜１００ｎｍ、スズであれば５０〜２００ｎｍ程度が好ましい。
【００１２】
非金属導電性膜４は、導電性を有する非金属の膜であって、例えばカーボンブラックを分散して導電性を付与したインキを塗工したものや、いわゆる導電性ポリマーを分散したインキを塗工したものが使用可能である。この膜の導電性は、表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下であることが好ましい。導電性ポリマーとしては、ポリアニリン系やポリチオフェン系等の電子伝導性導電性ポリマーが好適に使用できる。
【００１３】
次に、本発明の積層体のエッチング原理について説明する。例えば、炭素棒とアルミニウムを食塩水の中に入れる。このままでは回路が形成されていないので何も起こらない。次に、両者を導体で接続することを考える。この状態は電池であり、炭素棒が正極、アルミニウムが負極として動作する。電子はアルミニウム側から炭素棒側に流れ、このとき、アルミニウムは食塩水中に溶け出していく。
【００１４】
本発明の積層体はこの原理を利用したものであり、炭素棒に相当する非金属導電性膜４上にアルミニウムに相当する金属系導電薄膜層３を直接設けている。すなわち、この状態は両者が導体で接続されたのと同じことであるから、電解質液に浸漬するだけで電池反応が生じ、結果としてアルミニウムに相当する金属系導電薄膜層３が溶出し、エッチングされる。
【００１５】
このとき使用する金属系導電薄膜層３は、水素よりイオン化傾向が大きいもので、なおかつ導電性の高い金属であればよく、典型的な例としてはアルミニウム、ニッケル、スズ等が使用可能である。導電性の目安としては、体積抵抗率が５０×１０-8Ωｍ以下であることが望ましい。膜厚は金属光沢が得られる膜厚以上であればよいが、エッチング効率を考慮すると、５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下である。
【００１６】
また、非金属導電性膜４は、上述のエッチング原理における炭素棒の働きをするもので、非金属材料で形成された導電性膜である。例えば、樹脂中にカーボンブラックを分散した導電インキや電子伝導性の導電性ポリマーを主体とした導電インキを薄膜として設けたものである。
【００１７】
導電性ポリマーとしては従来公知の材料を適宜使用できるが、例えばポリアニリン系やポリチオフェン系の導電性ポリマーが利用しやすい。この膜が炭素棒の代わりとなるためにはある程度の導電性を持つ必要があり、発明者の実験によれば表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下である必要がある。これ以上の抵抗値では、単なる絶縁体となってしまうか、エッチングに非常に長い時間がかかってしまうかで、実用的ではない。
【００１８】
金属系導電薄膜層３と非金属導電性膜４を設ける順番は逆でもよい。すなわち、基材２上に非金属導電性膜４を先に設け、金属系導電薄膜層３を設けてもよい。これは、電解質液が浸透さえしていけば電池反応が生じるためであり、通常はこれらの膜であれば十分に電解質液が浸透していけるからである。
【実施例１】
【００１９】
基材として２５μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（（株）東レ製２５Ｔ−６０）を用い、この上にカーボンブラックを分散した下記＜カーボンインキ層の組成＞からなる混合物をサンドミルにて分散して導電性インキを得、これをワイヤーバーにて１μｍ厚で設けて非金属導電性膜４とし、その上に蒸着法にてスズを１００ｎｍの厚みで設け、金属系薄膜導電層３とした。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は４×１０5Ω／□、スズの表面抵抗率は４Ω／□であった。
【００２０】
＜カーボンインキ層の組成＞
・導電カーボン粉末 ５部
・塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂 １０部
・メチルエチルケトン ４５部
・トルエン ４５部
【００２１】
このようにして得られた積層体１を５％食塩水液に３０分浸漬してエッチングの様子を観察した。以下の実施例、比較例においても、同様に観察した。
【実施例２】
【００２２】
実施例１の導電カーボン粉末の量を２重量部に減らした以外は同様に作成し、積層体１を得た。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は８×１０7Ω／□であった。
【実施例３】
【００２３】
アルミ蒸着済２５μ厚ＰＥＴフィルム（（株）東レ製メタルミー２５ＳＳ）上に下記＜導電ポリマー層の組成１＞からなる非金属導電性膜４を０．１μｍ厚で設けた。金属系薄膜導電層３としては、ＰＥＴフィルム上のアルミ蒸着層をそのまま利用した。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は７×１０6Ω／□、アルミニウムの表面抵抗率は１Ω／□であった。
【００２４】
＜導電ポリマー層の組成１＞
・ポリチオフェン系導電インキ
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ １２．５部
・同希釈液
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ用希釈液 １２．５部
・希釈溶剤
イソプロピルアルコール ７５部
【実施例４】
【００２５】
導電ポリマー層の組成を下記＜導電ポリマー層の組成２＞のように変更した以外は実施例３と同様に積層体１を作成した。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は２×１０8Ω／□であった。
【００２６】
＜導電ポリマー層の組成２＞
・ポリチオフェン系導電インキ
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ ５部
・同希釈液
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ用希釈液 ５部
・希釈溶剤
イソプロピルアルコール ９０部
【００２７】
＜比較例１＞
実施例１の導電カーボン粉末の量を１重量部に減らした以外は同様に作成し、積層体１を得た。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は７×１０9Ω／□であった。
【００２８】
＜比較例２＞
実施例３の導電ポリマー層の組成を下記＜導電ポリマー層の組成３＞のように変更した以外は実施例３と同様に積層体１を作成した。このときの非金属導電性膜４の表面抵抗率は５×１０10Ω／□であった。
【００２９】
＜導電ポリマー層の組成３＞
・ポリチオフェン系導電インキ
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ ２．５部
・同希釈液
出光テクノファイン（株）製 ＥＬ−ｃｏａｔ用希釈液 ２．５部
・希釈溶剤
イソプロピルアルコール ９５部
【００３０】
表１にこれらの評価結果をまとめた。この結果から、非金属導電性膜４の表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下であれば３０分の間に金属系薄膜導電層３をほぼ除去可能であることがわかる。しかし、これを超えると３０分では除去できず、エッチング性は劣ることもわかる。
【００３１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の積層体の構成を示す断面説明図。
【符号の説明】
【００３３】
１ 積層体
２ 基材
３ 金属系薄膜導電層
４ 非金属導電性膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性基材上に金属系薄膜導電層と表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下の値である非金属導電性膜が、この順または逆順に直接積層されて設けられてなることを特徴とする中性電解液でエッチング可能な積層体。
【請求項２】
前記非金属導電性膜の導電材料が、ポリアニリン系導電ポリマー、ポリチオフェン系導電ポリマーのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の中性電解液でエッチング可能な積層体。
【請求項１】
非導電性基材上に金属系薄膜導電層と表面抵抗率が２×１０8Ω／□以下の値である非金属導電性膜が、この順または逆順に直接積層されて設けられてなることを特徴とする中性電解液でエッチング可能な積層体。
【請求項２】
前記非金属導電性膜の導電材料が、ポリアニリン系導電ポリマー、ポリチオフェン系導電ポリマーのいずれかからなることを特徴とする請求項１に記載の中性電解液でエッチング可能な積層体。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１０１５６８（Ｐ２００９−１０１５６８Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７４９５３（Ｐ２００７−２７４９５３）
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２３日（２００７．１０．２３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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