JP7205687B2 - 積層体、積層体の製造方法、及び、金属含有層付き耐熱高分子フィルム - Google Patents
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Description
このような事情に鑑み、機能素子を形成するための高分子フィルムと無機基板との積層体として、耐熱性に優れ強靭で薄膜化が可能なポリイミドフィルムを、シランカップリング剤を介して無機基板に貼り合わせた積層体が提案されている(例えば、特許文献1~3参照)。
無機基板と、シランカップリング剤層と、金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層と、耐熱高分子フィルムとがこの順で積層されており、
前記金属含有層の前記シランカップリング剤層側の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下であること特徴とする。
無機基板に、シランカップリング剤層を形成して第1積層体を得る工程Aと、
耐熱高分子フィルムに、金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層を形成する工程Bと、
前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下となるように、前記金属含有層の表面に酸素欠損を形成して第2積層体を得る工程Cと、
前記第1積層体と前記第2積層体とを貼り合わせる工程Dとを有することを特徴とする。
耐熱高分子フィルムと、
金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層と
を有し、
前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下であること特徴とする。
無機基板と、シランカップリング剤層と、金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層と、耐熱高分子フィルムとがこの順で積層されており、
前記金属含有層の前記シランカップリング剤層側の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下である。
耐熱高分子フィルムと、
金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層と
を有し、
前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下である。
本明細書において、前記90°初期剥離強度は、前記積層体を、大気雰囲気下、200℃1時間熱処理した後の無機基板と耐熱高分子フィルムとの間の90°剥離強度をいう。
無機基板に対して耐熱高分子フィルムを90°の角度で引き剥がす。
5回測定を行い、平均値を測定値とする。
測定温度 ; 室温(25℃)
剥離速度 ; 100mm/min
雰囲気 ; 大気
測定サンプル幅 ; 2.5cm
より詳細には、実施例に記載の方法による。
本明細書において、耐熱高分子とは、融点が400℃以上、好ましくは500℃以上であり、ガラス転移温度が250℃以上、好ましくは320℃以上、さらに好ましくは380℃以上の高分子である。以下、煩雑さを避けるために単に高分子とも称する。本明細書において、融点、及び、ガラス転移温度は、示差熱分析(DSC)により求めるものである。なお、融点が500℃を越える場合には、該当温度にて加熱した際の熱変形挙動を目し観察することで融点に達しているか否かを判断して良い。
ただし、前記高分子フィルムは、450℃以上の熱処理を伴うプロセスに用いられることが前提であるため、例示された高分子フィルムの中から実際に適用できる物は限られる。前記高分子フィルムのなかでも好ましくは、所謂スーパーエンジニアリングプラスチックを用いたフィルムであり、より具体的には、芳香族ポリイミドフィルム、芳香族アミドフィルム、芳香族アミドイミドフィルム、芳香族ベンゾオキサゾールフィルム、芳香族ベンゾチアゾールフィルム、芳香族ベンゾイミダゾールフィルム等が挙げられる。
前記脂環式ジアミン類としては、例えば、1,4-ジアミノシクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジメチルシクロヘキシルアミン)等が挙げられる。
芳香族ジアミン類以外のジアミン(脂肪族ジアミン類および脂環式ジアミン類)の合計量は、全ジアミン類の20質量%以下が好ましく、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。換言すれば、芳香族ジアミン類は全ジアミン類の80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。
脂環式テトラカルボン酸類は、透明性を重視する場合には、例えば、全テトラカルボン酸類の80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。
芳香族テトラカルボン酸類は、耐熱性を重視する場合には、例えば、全テトラカルボン酸類の80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。
フィルムの厚さ斑(%)
=100×(最大フィルム厚-最小フィルム厚)÷平均フィルム厚
前記高分子フィルムには、金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層が積層されている。前記金属含有層は、ある程度の導電性を有する層であり、前記剥離耐電圧を、0.3kV以下とすることが可能な組成とすることが好ましい。
前記金属含有層は、前記高分子フィルム上に、物理的気相成長法(PVD)、化学的気相成長法(CVD)などの気相法を用いて形成することができる。これにより、数nm~数十nm程度の薄膜を均一な膜厚で形成できる。物理的気相成長法(PVD)としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、MBE法、レーザーアブレーションなどが挙げられる。化学的気相成長法(CVD)としては、熱CVD法、プラズマCVD法などが挙げられる。これらのうちでは、緻密な膜が得られる、膜厚制御が比較的容易であるなどの観点から、スパッタリング法が特に好ましい。スパッタリング法としては、DCマグネトロンスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法などが挙げられる。
ただし、本発明における金属含有層の形成方法はこの例に限定されず、前記金属、金属酸化物、又は、金属窒化物の微粒子を含むペーストを塗布した後、乾燥等の処理を行なうことにより形成することもできる。
前記無機基板としては無機物からなる基板として用いることのできる板状のものであればよく、例えば、ガラス板、セラミック板、半導体ウエハ、金属等を主体としているもの、および、これらガラス板、セラミック板、半導体ウエハ、金属の複合体として、これらを積層したもの、これらが分散されているもの、これらの繊維が含有されているものなどが挙げられる。
前記無機基板上には、シランカプッリング剤を含有するシランカプッリング剤層が設けられている。
前記カップリング剤は、特に限定されるものではないが、アミノ基あるいはエポキシ基を持ったシランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤の好ましい具体例としては、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、2-(3,4-エポキシシクロへキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリス-(3-トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、クロロメチルフェネチルトリメトキシシラン、クロロメチルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェネチルトリメトキシシラン、アミノフェニルアミノメチルフェネチルトリメトキシシランなどが挙げられる。
前記カップリング剤としては、前記のほかに、1-メルカプト-2-プロパノール、3-メルカプトプロピオン酸メチル、3-メルカプト-2-ブタノール、3-メルカプトプロピオン酸ブチル、3-(ジメトキシメチルシリル)-1-プロパンチオール、4-(6-メルカプトヘキサロイル)ベンジルアルコール、11-アミノ-1-ウンデセンチオール、11-メルカプトウンデシルホスホン酸、11-メルカプトウンデシルトリフルオロ酢酸、2,2’-(エチレンジオキシ)ジエタンチオール、11-メルカプトウンデシトリ(エチレングリコール)、(1-メルカプトウンデイック-11-イル)テトラ(エチレングリコール)、1-(メチルカルボキシ)ウンデック-11-イル)ヘキサ(エチレングリコール)、ヒドロキシウンデシルジスルフィド、カルボキシウンデシルジスルフィド、ヒドロキシヘキサドデシルジスルフィド、カルボキシヘキサデシルジスルフィド、テトラキス(2-エチルヘキシルオキシ)チタン、チタンジオクチロキシビス(オクチレングリコレート)、ジルコニウムトリブトキシモノアセチルアセトネート、ジルコニウムモノブトキシアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムトリブトキシモノステアレート、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、3-グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、2,3-ブタンジチオール、1-ブタンチオール、2-ブタンチオール、シクロヘキサンチオール、シクロペンタンチオール、1-デカンチオール、1-ドデカンチオール、3-メルカプトプロピオン酸-2-エチルヘキシル、3-メルカプトプロピオン酸エチル、1-ヘプタンチオール、1-ヘキサデカンチオール、ヘキシルメルカプタン、イソアミルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、3-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸-3-メトキシブチル、2-メチル-1-ブタンチオール、1-オクタデカンチオール、1-オクタンチオール、1-ペンタデカンチオール、1-ペンタンチオール、1-プロパンチオール、1-テトラデカンチオール、1-ウンデカンチオール、1-(12-メルカプトドデシル)イミダゾール、1-(11-メルカプトウンデシル)イミダゾール、1-(10-メルカプトデシル)イミダゾール、1-(16-メルカプトヘキサデシル)イミダゾール、1-(17-メルカプトヘプタデシル)イミダゾール、1-(15-メルカプト)ドデカン酸、1-(11-メルカプト)ウンデカン酸、1-(10-メルカプト)デカン酸などを使用することもできる。
シランカップリング剤層の形成方法としては、シランカップリング剤溶液を前記無機基板に塗布する方法や蒸着法などを用いることができる。なお、シランカップリング剤層の形成は、前記金属含有層の表面に行ってもよい。
シランカップリング剤を加温する環境は、加圧下、常圧下、減圧下のいずれでも構わないが、シランカップリング剤の気化を促進する場合には常圧下ないし減圧下が好ましい。多くのシランカップリング剤は可燃性液体であるため、密閉容器内にて、好ましくは容器内を不活性ガスで置換した後に気化作業を行うことが好ましい。
前記無機基板をシランカップリング剤に暴露する時間は特に制限されないが、20時間以内が好ましく、より好ましくは60分以内、さらに好ましくは15分以内、最も好ましくは1分以内である。
前記無機基板をシランカップリング剤に暴露する間の前記無機基板の温度は、シランカップリング剤の種類と、求めるシランカップリング剤層の厚さにより-50℃から200℃の間の適正な温度に制御することが好ましい。
以下、本実施形態に係る積層体の製造方法について説明する。
本実施形態に係る積層体の製造方法は、
無機基板に、シランカップリング剤層を形成して第1積層体を得る工程Aと、
耐熱高分子フィルムに、金属、金属酸化物、又は、金属窒化物を含有する金属含有層を形成する工程Bと、
前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下となるように、前記金属含有層の表面に、酸素欠損を形成して第2積層体を得る工程Cと、
前記第1積層体と前記第2積層体とを貼り合わせる工程Dとを少なくとも有する。
工程Aにおいては、無機基板に、シランカップリング剤層を形成して第1積層体を得る。無機基板に、シランカップリング剤層を形成する方法の詳細についてはすでに説明したのでここでの説明は省略する。
工程Bにおいては、高分子フィルムに、金属含有層を形成する。高分子フィルムに、金属含有層を形成する方法の詳細についてはすでに説明したのでここでの説明は省略する。
工程Cにおいては、工程Bで形成した金属含有層の表面に酸素欠損を形成して第2積層体を得る。酸素欠損の形成は、金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下となるように行う。金属含有層の表面に酸素欠損を形成する方法の詳細についてはすでに説明したのでここでの説明は省略する。
工程Dにおいては、前記第1積層体と前記第2積層体とを貼り合わせる。具体的には、前記無機基板上に形成された前記シランカップリング剤層と、前記高分子フィルム上に形成された前記金属含有層とを貼り合わせ面として、加圧加熱して、貼り合わせる。
また加圧加熱処理は、上述のように大気圧雰囲気中で行うこともできるが、全面の安定した剥離強度を得る為には、真空下で行うことが好ましい。このとき真空度は、通常の油回転ポンプによる真空度で充分であり、10Torr以下程度あれば充分である。
加圧加熱処理に使用することができる装置としては、真空中でのプレスを行うには、例えば井元製作所製の「11FD」等を使用でき、真空中でのロール式のフィルムラミネーターあるいは真空にした後に薄いゴム膜によりガラス全面に一度に圧力を加えるフィルムラミネーター等の真空ラミネートを行うには、例えば名機製作所製の「MVLP」等を使用できる。
ただし、本発明に係る積層体の製造方法は、この例に限定されない。他の例として、例えば、耐熱高分子フィルムに金属含有層を形成し、次に、前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下となるように、前記金属含有層の表面に、酸素欠損を形成し、次に、酸素欠損を形成した金属含有層上に、シランカップリング剤層を形成し、その後、シランカップリング剤層に、無機基板を貼り合わせることとしてもよい。
前記積層体を用いると、既存の電子デバイス製造用の設備、プロセスを用いて積層体の高分子フィルム上に電子デバイスを形成し、積層体から高分子フィルムごと剥離することで、フレキシブルな電子デバイスを作製することができる。
本明細書において電子デバイスとは、電気配線を担う片面、両面、あるいは多層構造を有する配線基板、トランジスタ、ダイオードなどの能動素子や、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの受動デバイスを含む電子回路、他、圧力、温度、光、湿度などをセンシングするセンサー素子、バイオセンサー素子、発光素子、液晶表示、電気泳動表示、自発光表示などの画像表示素子、無線、有線による通信素子、演算素子、記憶素子、MEMS素子、太陽電池、薄膜トランジスタなどをいう。
前記高分子フィルムに切り込みを入れる方法としては、刃物などの切削具によって高分子フィルムを切断する方法や、レーザーと積層体を相対的にスキャンさせることにより高分子フィルムを切断する方法、ウォータージェットと積層体を相対的にスキャンさせることにより高分子フィルムを切断する方法、半導体チップのダイシング装置により若干ガラス層まで切り込みつつ高分子フィルムを切断する方法などがあるが、特に方法は限定されるものではない。例えば、上述した方法を採用するにあたり、切削具に超音波を重畳させたり、往復動作や上下動作などを付け加えて切削性能を向上させる等の手法を適宜採用することもできる。
また、剥離する部分に予め別の補強基材を貼りつけて、補強基材ごと剥離する方法も有用である。剥離するフレキシブル電子デバイスが、表示デバイスのバックプレーンである場合、あらかじめ表示デバイスのフロントプレーンを貼りつけて、無機基板上で一体化した後に両者を同時に剥がし、フレキシブルな表示デバイスを得ることも可能である。
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、前記反応容器内に5-アミノ-2-(p-アミノフェニル)ベンゾオキサゾール(DAMBO)223質量部と、N,N-ジメチルアセトアミド4416質量部とを加えて完全に溶解させた。次に、ピロメリット酸二無水物(PMDA)217質量部とともに、コロイダルシリカ(平均粒径:0.08μm)をジメチルアセトアミドに分散させたスノーテックス(DMAC-ST30、日産化学工業製)をコロイダルシリカがポリアミド酸溶液A中のポリマー固形分総量に対して0.7質量%になるように加え、25℃の反応温度で24時間攪拌して、
褐色で粘調なポリアミド酸溶液Aを得た。
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、前記反応容器内に3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)398質量部と、N,N-ジメチルアセトアミド4600質量部とを加えて均一になるようによく攪拌した。次に、パラジアニリン(PDA)147質量部とともに、コロイダルシリカ(平均粒径:0.08μm)をジメチルアセトアミドに分散させたスノーテックス(DMAC-ST30、日産化学工業製)をコロイダルシリカがポリアミド酸溶液B中のポリマー固形分総量に対して0.7質量%になるように加え、25℃の反応温度で24時間攪拌して、褐色で粘調なポリアミド酸溶液Bを得た。
窒素導入管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、前記反応容器内にピロメリット酸無水物(PMDA)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(ODA)を当量で入れ、N、N-ジメチルアセトアミドに溶解し、コロイダルシリカ(平均粒径:0.08μm)をジメチルアセトアミドに分散させたスノーテックス(DMAC-ST30、日産化学工業製)をコロイダルシリカがポリアミド酸溶液C中のポリマー固形分総量に対して0.7質量になるよう加え、25℃の反応温度で24時間攪拌して、褐色で粘調なポリアミド酸溶液Cが得られた。
製造例1で得たポリアミド酸溶液Aを、ダイコーターを用いて、鏡面仕上げしたステンレススチール製の無端連続ベルト上に塗布し(塗工幅1240mm)、90~115℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性となったポリアミド酸フィルムを支持体から剥離して両端をカットし、グリーンフィルムを得た。
得られたグリーンフィルムをピンテンターによって、最終ピンシート間隔が1140mmとなるように搬送し、1段目170℃で2分間、2段目230℃で2分間、3段目465℃で6分間として熱処理を施し、イミド化反応を進行させた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端部の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、褐色を呈するポリイミドフィルム1を得た。
製造例2で得たポリアミド酸溶液Bを用いたこと以外は、製造例4と同様にしてポリイミドフィルム2を得た。
製造例3で得たポリアミド酸溶液Cを用い3段目の熱処理温度を440℃としたこと以外は、製造例4と同様にしてポリイミドフィルム3を得た。
3段目の熱処理温度を440℃としたこと以外は、製造例4と同様にしてポリイミドフィルム4を得た。
3段目の熱処理温度を495℃としたこと以外は、製造例4と同様にしてポリイミドフィルム5を得た。
ポリイミドフィルム1~5の厚さを、マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。結果を表1に示す。
ポリイミドフィルム1~5を、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ100mm×10mmの短冊状に切り出したものを試験片とした。試験片は、幅方向中央部分から切り出した。引張試験機(島津製作所製、オートグラフ(R)、機種名AG-5000A)を用い、温度25℃、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmの条件で、MD方向、TD方向それぞれについて、引張弾性率、引張破断強度及び引張破断伸度を測定した。結果を表1に示す。
ポリイミドフィルム1~5を、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)において、下記条件にて伸縮率を測定し、30℃~45℃、45℃~60℃のように15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。結果を表1に示す。
機器名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 400℃
昇温速度 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
(実施例1)
まず、製造例4で得たポリイミドフィルム1上に、スパッタリング法によりITO層を形成した。本実施例では、ロール・ツー・ロール方式のスパッタ装置を使用した。つまり、本実施例では、ロールからポリイミドフィルムを繰り出し、巻き出し室、スパッタ室、予備室、巻き取り室へと移動させながら、ポリイミドフィルム上にITO層を形成し、最終的に、ロールに巻き取る方式を採用した。上記スパッタ装置では、各室の間は、スリットによって仕切られている。スパッタ室ではフィルムは、チルロールに接しており、チルロール(温度:-5℃)によって冷やされながら、ITOターゲットによって薄膜が形成される。具体的には、以下のようにして、ポリイミドフィルム1上にITO層を形成した。
<スパッタリング時の条件>
DCマグネトロンスパッタリング法
ガス圧:2×10-3Torr
Ar流量:50SCCM
O2流量:3SCCM
ターゲットのITOの組成:ITOターゲット全体に対して酸化スズ20wt%、(三井金属社製、製品名:ITOターゲット)
ターゲットへの投入電力密度:ITOターゲットに対して2W/cm2
処理時間:フィルム送り速度0.1m/min
ITO層作成時の真空度:2×10-3Torr
また、ガラス基板を準備した。前記ガラス基板は、100mm×100mmサイズに切断した、厚さ0.7mmのOA10Gガラス(NEG社製)である。前記ガラス基板は、純水洗浄、乾燥後にUV/O3照射器(LANテクニカル製SKR1102N-03)で1分間照射して洗浄したものを用いた。
前記ガラス基板の洗浄面を上にして、前記ガラス基板をスピンコーター(ジャパンクリエイト社製、MSC-500S)に設置した。前記ガラス基板に前記溶液を5mL滴下し、500rpmにてガラスを回転させることでガラス基板全面に広げた後、2000rpmで回転させることで、前記溶液を前記ガラス基板に塗布し、シランカップリング剤層を形成した。この工程は、本発明の工程Aに相当する。
ガラス基板へのシランカップリング剤(SCA)の塗布方法を気相塗布に変更した以外は実施例1と同じようにして積層体を得た。具体的に、ガラス基板へのシランカップリング剤の塗布は、図1に示す実験装置を用いて行った。図1は、ガラス基板にシランカップリング剤を塗布する実験装置の模式図である。容量1Lの薬液タンクの中に、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM-903)を130g入れて、この外側の湯煎を42℃に温めた。そして出てくる蒸気をクリーンドライエアとともにチャンバーに送った。ガス流量は22L/min、基板温度は21℃とした。クリーンドライエアの温度は23℃、1.2%RHであった。排気は負圧の排気口に接続したため、チャンバーは10Pa程度の負圧となっていることを差圧計によって確認している。
ITO層への処理方法(工程C)を、下記のように変更したこと以外は実施例2と同じようにして積層体を得た。
<ITO層への処理方法>
積水化学社製、大気圧プラズマ装置(AP-T05-S320)を用い、下記プラズマ照射条件にて、ITO層(処理前)にプラズマ照射を行った。
<プラズマ照射条件>
プラズマモード:リモートプラズマ
プラズマヘッドと基板間距離:2mm
放電電圧:240V
基板移動速度:1500mm/min
使用ガス:窒素(流量:130L/min)とクリーンエアー(0.65L/min)
処理雰囲気:通常大気雰囲気
基板をガラス基板からシリコンウエハ(ダミーグレードの4インチウェーハ)に変更したこと以外は実施例3と同じようにして積層体を得た。
ITO層への処理方法(工程C)を、下記のように変更したこと以外は実施例2と同じようにして積層体を得た。
<ITO層への処理方法>
真空プラズマ装置(ヤマト硝子製V1000)を用いた。真空プラズマ装置の真空チャンバー内には、電極が平行に配置されており、電極間にフィルムを入れて処理を行った。ITO層を上にして下側電極上に置き、電力700W、ガス圧力10Pa、ガス流量O2:200SCCMの条件で2分間処理を行った。
ポリイミドフィルム1上に、ITO層の代わりに、スパッタリング法によりSi-Al-O系層を形成したこと以外は、実施例2と同じようにして積層体を得た。具体的に、スパッタリング時の条件を下記に変更したこと以外は、実施例2と同じようにして積層体を得た。なお、スパッタリング時に、Si金属ターゲットとAl金属ターゲットとは近接していて、ポリイミドフィルム1上において、両方からの照射原子は混合されている。
<スパッタリング時の条件>
DCマグネトロンスパッタリング法
ガス圧:2×10-3Torr
Ar流量:50SCCM
O2流量:5SCCM
ターゲット:
Si金属ターゲット(三菱マテリアル社製)
Al金属ターゲット 住友化学社製)
ターゲットへの投入電力密度:
Si金属ターゲットに対して2.5W/cm2
Al金属ターゲットに対して1.5W/cm2
処理時間:フィルム送り速度0.1m/min
Si-Al-O系層作成時の真空度:2×10-3Torr
Si-Al-O系層への処理方法(工程C)を、実施例3と同様に変更したこと以外は実施例6と同じようにして積層体を得た。
無機基板をガラスからシリコンウエハ(ダミーグレードの4インチウェーハ)に変更し、ITO層の代わりに実施例6と同様のSi-Al-O系層へと変更したこと以外は、実施例5と同じようにして積層体を得た。
シランカップリング剤(SCA)をガラス基板に塗布する代わりに、ポリイミドフィルム1に塗布したこと以外は、実施例3と同じようにして積層体を得た。つまり、実施例9では、ITO層上に、シランカップリング剤層を形成した。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム2を用いたこと以外は、実施例5と同じようにして積層体を得た。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム2を用いたこと以外は、実施例3と同じようにして積層体を得た。
無機基板をガラスからシリコンウエハ(ダミーグレードの4インチウェーハ)に変更し、ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム2を用いたこと以外は、実施例9と同じようにして積層体を得た。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム3を用いたこと以外は、実施例5と同じようにして積層体を得た。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム3を用いたこと以外は、実施例3と同じようにして積層体を得た。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム3を用いたこと以外は、実施例4と同じようにして積層体を得た。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム4を用いたこと以外は、実施例3と同じようにして積層体を得た。
ポリイミドフィルム1の代わりにポリイミドフィルム5を用いたこと以外は、実施例3と同じようにして積層体を得た。
ITO層を設けなかったこと、及び、ITO層への処理(工程C)を行わなかったこと以外は、実施例2と同じようにして積層体を得た。
ITO層を設けなかったこと、及び、ITO層への処理(工程C)を行わなかったこと以外は、実施例16と同じようにして積層体を得た。
ITO層を設けなかったこと、及び、ITO層への処理(工程C)を行わなかったこと以外は、実施例17と同じようにして積層体を得た。
ITO層への処理(工程C)を行わなかったこと以外は、実施例2と同じようにして積層体を得た。
ITO層への処理(工程C)を行わなかったこと以外は、実施例10と同じようにして積層体を得た。
本明細書において、表面エネルギー(γsv:単位、dyne/cm)は、D.K.Owens:J.Appl.Polym.Sci.,13巻,1741頁(1969)を参考に、ポリイミドフィルム上で実験的に求めた純水H2Oとヨウ化メチレンCH2I2のそれぞれの接触角θH2O、θCH2I2から以下の連立方程式(a),(b)より求めたγsdとγshの和で表される値(γsv=γsd+γsh)をいう。
(a) 1+cosθH2O=2√γsd(√γH2O d/γH2O v)+2√γsh(√γH2O h/γH2O v)
(b) 1+cosθCH2I2=2√γsd(√γCH2I2 d/γCH2I2 v)+2√γsh(√γCH2I2 h/γCH2I2 v)
(ただし、γH2O d=21.8、γH2O h=51.0、γH2O v=72.8、γCH2I2 d=49.5、γCH2I2 h=1.3、γCH2I2 v=50.8とする。)
つまり、表面エネルギーの極性成分γshは、接触角θH2O、θCH2I2の測定値と、上記連立方程式(a),(b)により求めることができる。そこで、以下のようにして、接触角θH2O、θCH2I2を測定した。
<接触角の測定>
接触角の測定は、フィルムを20℃、湿度26%RHの条件下で1時間以上調湿した後、協和界面科学(株)製、自動接触角計CA-X型を用いて行なった。1.8μlの液滴をフィルム上に滴下して液滴を作り、フィルムと液体とが接する点における、液体表面に対する接線とフィルム表面がなす角で、液体を含む側の角度を接触角として測定した。接触角は1サンプル、1種類の液体につき5回測定し、5回の平均値を上述のθH2O、θCH2I2とした。
<極性成分γshの算出>
接触角測定により得られたθH2O、θCH2I2を上記連立方程式(a)、(b)に代入して、γshを求めた。結果を表2-5に示す。表にはγsdも合わせて示す。
上記積層体の作製で得られた積層体を、大気雰囲気下、200℃1時間熱処理した。その後、無機基板(ガラス基板、又は、シリコンウエハ)とポリイミドフィルムとの間の90°初期剥離強度を測定した。結果を表2~表5に示す。
90°初期剥離強度の測定条件は、下記の通りである。
無機基板に対してフィルムを90°の角度で引き剥がす。
5回測定を行い、平均値を測定値とする。
測定装置 ; 島津製作所社製 オートグラフAG-IS
測定温度 ; 室温(25℃)
剥離速度 ; 100mm/min
雰囲気 ; 大気
測定サンプル幅 ; 2.5cm
・実施例1-8、10、11、比較例4、5について
730mm幅のポリイミドフィルムロールを用いて、実施例、比較例と同様の方法で金属含有層付き耐熱高分子フィルムを作製した。
次に、ロールの幅方向中央部分から、縦方向(MD方向)70mm、横方向(TD方向)10mmのサンプルを切り取った(以下、サンプルAともいう)。
また、ロールの幅方向中央部分から左右それぞれ横方向に300mm移動した部分から、同様のサイズのサンプルを切り取った(以下、サンプルBともいう)。
切り取ったサンプルを用いて、実施例、比較例と同様の方法にて積層体の作製した。得られた積層体を、大気雰囲気下、200℃1時間熱処理した。その後、無機基板(ガラス基板、又は、シリコンウエハ)とポリイミドフィルムとの間の90°初期剥離強度を測定した。
得られた3つのサンプル(サンプルA1つと、サンプルB2つ)のうち、90°初期剥離強度が最も大きかったものと最も小さかったものの値を用い、下記式により得られる値を初期剥離強度位置分布とした。
[((最大剥離強度)-(最小剥離強度))/(最小剥離強度)]×100
結果を表2~5に示す。
730mm幅のポリイミドフィルムロールを用いて、実施例、比較例と同様の方法で金属含有層付き耐熱高分子フィルムを作製した。さらに、金属含有層の上に実施例と同様の方法でシランカップリング剤層を形成した。
次に、ロールの幅方向中央部分から、縦方向(MD方向)70mm、横方向(TD方向)10mmのサンプルを切り取った(以下、サンプルAともいう)。
また、ロールの幅方向中央部分から左右それぞれ横方向に300mm移動した部分から、同様のサイズのサンプルを切り取った(以下、サンプルBともいう)。
切り取ったサンプルを用いて、実施例と同様の方法にて積層体の作製した。得られた積層体を、大気雰囲気下、200℃1時間熱処理した。その後、無機基板(ガラス基板、又は、シリコンウエハ)とポリイミドフィルムとの間の90°初期剥離強度を測定した。その後、上記と同様にして、初期剥離強度位置分布を求めた。
結果を表2~5に示す。
730mm幅のポリイミドフィルムロールを準備した。
次に、ロールの幅方向中央部分から、縦方向(MD方向)70mm、横方向(TD方向)10mmのサンプルを切り取った(以下、サンプルAともいう)。
また、ロールの幅方向中央部分から左右それぞれ横方向に300mm移動した部分から、同様のサイズのサンプルを切り取った(以下、サンプルBともいう)。
切り取ったサンプルを用いて、比較例と同様の方法にて積層体の作製した。得られた積層体を、大気雰囲気下、200℃1時間熱処理した。その後、無機基板(ガラス基板、又は、シリコンウエハ)とポリイミドフィルムとの間の90°初期剥離強度を測定した。その後、上記と同様にして、初期剥離強度位置分布を求めた。
結果を表2~5に示す。
実施例、比較例の積層体を無機基板側から光学顕微鏡にて観察した。無機基板とポリイミドフィルムとの接着面に焦点を合わせて、直径500μm以上の接着していない部分(ブリスター)を観察した。積層体の外周部分を除いた50mm×50mmの領域を4箇所観察し、合計面積10000mm2の範囲に観察されたブリスターを目視にて数えた。結果を表2~5に示す。
実施例、比較例の積層体を途中まで90度剥離し、その状態で剥離帯電圧を測定した。測定にはSIMCO社製静電気測定器FMX-004を使用した。剥離条件は下記の通りとした。
測定温度 ; 21℃
測定湿度 ; 50%RH
剥離 ; 角度90度
剥離速度 ;20mm/秒
雰囲気 ; 大気
測定サンプル幅 ; 2.5cm
Claims (6)
- 無機基板と、シランカップリング剤層と、金属酸化物を含有する金属含有層と、耐熱高分子フィルムとがこの順で積層されており、
前記金属含有層の前記シランカップリング剤層側の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下であること特徴とする積層体。 - 前記金属酸化物が、酸化インジウムスズであることを特徴とする請求項1に記載の積層体。
- 前記耐熱高分子フィルムと前記無機基板との90°初期剥離強度が、0.05N/cm以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層体。
- 温度21℃、湿度50%RHにおいて、剥離角度90度、剥離速度20mm/秒で、前記無機基板から前記耐熱高分子フィルムを剥離したときの、前記耐熱高分子フィルム側の面の剥離帯電圧が0.3kV以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1に記載の積層体。
- 無機基板に、シランカップリング剤層を形成して第1積層体を得る工程Aと、
耐熱高分子フィルムに、金属酸化物を含有する金属含有層を形成する工程Bと、
前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下となるように、前記金属含有層の表面に、酸素欠損を形成して第2積層体を得る工程Cと、
前記第1積層体と前記第2積層体とを貼り合わせる工程Dとを有し、
前記工程Dは、前記無機基板上に形成された前記シランカップリング剤層と、前記耐熱高分子フィルム上に形成された前記金属含有層とを貼り合わせ面として貼り合わせる工程であることを特徴とする積層体の製造方法。 - 耐熱高分子フィルムと、
金属酸化物を含有する金属含有層と
を有し、
前記耐熱高分子フィルムは、ポリイミド系樹脂フィルムであり、
前記金属酸化物を構成する金属は、Au、Ag、Cu、Pb、Zn、In、Sn、Fe、Al、Mo、W、Sb、Bi、Nb、及び、Tiからなる群から選ばれる1種以上であり、
前記金属含有層の表面の表面エネルギーの極性成分γshが、10dyn/cm以上60dyn/cm以下であること特徴とする金属含有層付き耐熱高分子フィルム。
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