JP6746920B2 - Flexible electronic device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、フレキシブルな高分子フィルムをリジッドな仮支持用無機基板に仮固定し積層体を形成し、次いで高分子フィルム上に各種電子デバイスを形成した後に、高分子フィルムを電子デバイス部ごと剥離して、フレキシブル電子デバイスを得る製造技術に関する。 The present invention, a flexible polymer film is temporarily fixed to a rigid inorganic substrate for temporary support to form a laminate, and then various electronic devices are formed on the polymer film, and then the polymer film is peeled together with the electronic device part. And a manufacturing technique for obtaining a flexible electronic device.
情報通信機器(放送機器、移動体無線、携帯通信機器等)、レーダー、高速情報処理装置等における電子部品として、半導体素子、MEMS素子、ディスプレイ素子などの機能素子(デバイス)が用いられるが、これらは従来、ガラス、シリコンウエハ、セラミックス基材等の無機基板上にて形成ないし搭載されるのが一般的であった。しかし、近年、電子部品の軽量化、小型・薄型化、フレキシビリティ化が求められるなか、高分子フィルム上に各種機能素子を形成する試みがなされている。 Functional elements (devices) such as semiconductor elements, MEMS elements, and display elements are used as electronic components in information communication devices (broadcasting devices, mobile radio, mobile communication devices, etc.), radars, high-speed information processing devices, etc. Conventionally, it was generally formed or mounted on an inorganic substrate such as glass, a silicon wafer, or a ceramic substrate. However, in recent years, with the demand for lighter weight, smaller size/thinner, and flexibility of electronic parts, attempts have been made to form various functional elements on a polymer film.
各種機能素子を高分子フィルム表面に形成するにあたっては、高分子フィルムの特性であるフレキシビリティを利用した、いわゆるロール・トゥ・ロールプロセスにて加工することが理想とされる。しかしながら、半導体産業、MEMS産業、ディスプレイ産業等の業界においては、これまでウエハベースまたはガラス基板ベース等のリジッドな平面基板を対象としたプロセス技術が主流であった。そこで、既存インフラを利用して各種機能素子を高分子フィルム表面に形成するために、無機物(ガラス板、セラミック板、シリコンウエハ、金属板など)からなるリジッドな支持体に、高分子の溶液ないし前駆体溶液を塗布乾燥してフィルム化し、その上に、所望の素子を形成した後に支持体から剥離するというプロセスや、無機物からなる支持体にフィルムを仮固定し、フィルム状に所望の素子を形成した後に支持体から剥離するというプロセスが開発されている(特許文献1〜3)。 When forming various functional elements on the surface of the polymer film, it is ideal to perform processing by a so-called roll-to-roll process, which utilizes the flexibility which is a characteristic of the polymer film. However, in the industries such as the semiconductor industry, the MEMS industry, and the display industry, process technology for a rigid flat substrate such as a wafer base or a glass substrate base has been the mainstream. Therefore, in order to form various functional elements on the surface of the polymer film by utilizing the existing infrastructure, the polymer solution or polymer is applied to the rigid support made of an inorganic material (glass plate, ceramic plate, silicon wafer, metal plate, etc.). The precursor solution is applied and dried to form a film, on which the desired element is formed and then peeled from the support, or the film is temporarily fixed to a support made of an inorganic material, and the desired element is formed into a film. A process of peeling from the support after being formed has been developed (Patent Documents 1 to 3).
一般に機能素子を形成する工程においては、比較的高温が用いられることが多い。例えば、ポリシリコンや酸化物半導体などの機能素子の形成においては120〜500℃程度の温度域が用いられる。低温ポリシリコン薄膜トランジスタの作製においては脱水素化のために450℃程度の加熱が必要になる場合がある。水素化アモルファスシリコン薄膜の作製においても150〜250℃程度の温度域が必要になる。ここに例示した温度域は、無機材料にとってはさほど高い温度ではないが、高分子フィルムや、一般に高分子フィルムの貼り合わせに利用される接着剤にとっては、相当に高い温度であると云わざるを得ない。先に述べた高分子フィルムを無機基板に貼り合わせ、機能素子形成後に剥離するという手法に於いて、用いられる高分子フィルムや貼り合わせに用いられる接着剤、粘着剤にも十分な耐熱性が求められる所以であるが、現実問題としてかかる高温域にて実用的に耐える高分子フィルムは限られている。また、従来の貼り合わせ用接着剤、粘着剤に至っては十分な耐熱性を有したものは、きわめて少ないのが現状であった。 Generally, a relatively high temperature is often used in the process of forming the functional element. For example, a temperature range of about 120 to 500° C. is used in forming a functional element such as polysilicon or an oxide semiconductor. In manufacturing a low temperature polysilicon thin film transistor, heating at about 450° C. may be necessary for dehydrogenation. A temperature range of about 150 to 250° C. is required also for manufacturing a hydrogenated amorphous silicon thin film. Although the temperature range illustrated here is not so high for an inorganic material, it must be said that it is a considerably high temperature for a polymer film and an adhesive generally used for bonding polymer films. I don't get it. In the method of bonding the polymer film to the inorganic substrate described above and peeling it after forming the functional element, the polymer film used and the adhesive and pressure-sensitive adhesive used for bonding also require sufficient heat resistance. However, as a practical matter, the polymer films that can practically withstand such high temperature range are limited. In addition, there are very few conventional adhesives and pressure-sensitive adhesives for bonding which have sufficient heat resistance.
先に例示した、無機物からなる支持体に、高分子の溶液ないし前駆体溶液を塗布乾燥してフィルム化し、その上に、所望の素子を形成した後に支持体から剥離するプロセスは、高分子フィルムを無機基板に仮貼り付けする耐熱接着手段が得られないために開発された技術である。しかしながら、かかる手段により得られる高分子膜は、無機基板に密接に接着されていることから、無機基板から剥離しようとしても、脆く裂けやすいため、無機基板から剥離する際に機能素子を破壊してしまう場合が多い。特に大面積のデバイスを剥離することは極めて難度が高く、生産性は十分ではない。 A polymer film or a precursor solution is applied to a support made of an inorganic material as mentioned above to form a film by drying, and a desired element is formed on the support, followed by peeling from the support. This is a technology developed because a heat-resistant adhesive means for temporarily adhering a substrate to an inorganic substrate cannot be obtained. However, since the polymer film obtained by such means is intimately adhered to the inorganic substrate, even if it is peeled from the inorganic substrate, it is fragile and easily cracked, so that the functional element is destroyed when peeled from the inorganic substrate. It often happens. In particular, peeling a device having a large area is extremely difficult and the productivity is not sufficient.
本発明者らは、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支持体との積層体を形成する為、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、カップリング剤を介して無機物からなる支持体(無機層)に貼り合わせてなる積層体を提案している(特許文献4〜6)。 In view of such circumstances, the present inventors form a laminate of a polymer film and a support for forming a functional element, a polyimide film having excellent heat resistance and toughness and capable of being thinned, It has been proposed a laminated body which is bonded to a support (inorganic layer) made of an inorganic material via a coupling agent (Patent Documents 4 to 6).
高分子フィルムは元来、柔軟な素材であり、多少の伸縮や曲げ伸ばしに支障はない。一方で高分子フィルム上に形成された電子デバイスは、多くの場合、無機物からなる導電体、半導体を所定のパターンにて組み合わせた微細な構造を有しており、微小な伸縮や曲げ伸ばしといったストレスによって、微細な構造は破壊され、デバイスとしての特性は損なわれてしまう。この様なストレスは、電子デバイスを高分子フィルムごと、無機基板から剥離するときに生じやすい。
そこで本発明者らは、さらに改良を重ね、カップリング剤処理を行った無機基板に、部分的に不活性化処理を行い、カップリング剤の活性度の高い部分と低い部分を形成し、高分子フィルムを貼り合わせた際に、比較的剥離しにくい良接着部と、比較的剥離しやすい易剥離部とを作り、易剥離部に電子デバイスを形成し、高分子フィルムの易剥離部/良接着部との境目に切り込みを入れて、易剥離部のみを剥離することにより、電子デバイスに与えるストレスを減じた状態にて剥離可能とする技術を提案している(特許文献7)。
Since the polymer film is originally a flexible material, it does not interfere with stretching and bending. On the other hand, electronic devices formed on polymer films often have a fine structure in which conductors and semiconductors made of inorganic substances are combined in a predetermined pattern, and stress due to minute expansion and contraction or bending and stretching. As a result, the fine structure is destroyed and the device characteristics are impaired. Such stress is likely to occur when the electronic device, together with the polymer film, is separated from the inorganic substrate.
Therefore, the inventors of the present invention have made further improvements to partially inactivate the coupling agent-treated inorganic substrate to form a high activity portion and a low activity portion of the coupling agent. When a molecular film is attached, a good adhesive part that is relatively difficult to peel off and an easy peeling part that is relatively easy to peel off are formed, and an electronic device is formed on the easy peeling part. A technique has been proposed in which a cut is made at the boundary with the adhesive portion and only the easily peelable portion is peeled off, whereby peeling can be performed in a state in which stress applied to the electronic device is reduced (Patent Document 7).
上述した特許文献4〜7に記載の積層体によれば、所謂接着剤、粘着剤を用いることなく、高分子フィルムと無機基板との貼り合わせが可能となり、さらにその積層体は薄膜デバイスを製作するに必要な高温に暴露されても、高分子フィルムの剥離は生じない。従って当該積層体を、従来のガラス板やシリコンウエハなどの無機物の基板上に直接電子デバイスを形成するプロセスに供することが可能となる。しかし、かかる技術においてはフィルムの活性化処理に真空プラズマ処理を用いることが多いため生産性と加工コストに課題があった。また湿式処理はコスト的には有利であるが、一部の高分子フィルムにおいては湿式処理で用いられるアルカリ成分によりフィルムそのものが劣化して機械的強度が低下することや、支持体との接着強度が不安定と成りプロセス中にフィルムが脱落するなどの不具合が生じることがあった。 According to the laminates described in Patent Documents 4 to 7 described above, the polymer film and the inorganic substrate can be bonded to each other without using a so-called adhesive or pressure-sensitive adhesive, and further, the laminate forms a thin film device. The polymer film does not peel when exposed to the high temperatures required to do so. Therefore, it becomes possible to subject the laminate to a conventional process for directly forming an electronic device on an inorganic substrate such as a glass plate or a silicon wafer. However, in such a technique, a vacuum plasma treatment is often used for the activation treatment of the film, and thus there are problems in productivity and processing cost. The wet treatment is advantageous in terms of cost, but in some polymer films, the alkaline component used in the wet treatment deteriorates the film itself and lowers the mechanical strength, and the adhesive strength with the support. Could become unstable, and problems such as the film falling off during the process could occur.
この様に、高分子フィルムを無機物からなる支持基板(以下無機基板と称する)に仮固定してデバイス加工を行い、無機基板から高分子フィルムを剥離することによりフレキシブル電子デバイスを製造する方法は、高分子フィルムの表面活性化処理時や高分子フィルムと無機基板の加熱加圧時に真空装置を用いる為、生産性や加工コストが十分でなく、真空装置を用いない表面活性化処理や加熱加圧手法の確立が望まれていた。
そこで、本発明は、高分子フィルムの表面活性化処理時や高分子フィルムと無機基板の加熱加圧時に真空装置を用いる必要がなく、高分子フィルムと無機基板の積層体が安定して貼り合わされると共に、電子デバイス実装後に無機基板から高分子フィルムを容易に剥離可能な方法を提供することを課題として掲げた。
In this way, a method of manufacturing a flexible electronic device by temporarily fixing a polymer film to a support substrate made of an inorganic material (hereinafter referred to as an inorganic substrate) to perform device processing and peeling the polymer film from the inorganic substrate is Since the vacuum device is used during the surface activation treatment of the polymer film and the heating and pressing of the polymer film and the inorganic substrate, the productivity and processing cost are not sufficient, and the surface activation treatment and the heating and pressurization without using the vacuum device are performed. The establishment of a method was desired.
Therefore, the present invention does not require the use of a vacuum device during the surface activation treatment of the polymer film or the heating and pressing of the polymer film and the inorganic substrate, and the laminate of the polymer film and the inorganic substrate is stably bonded. In addition to the above, it is an object to provide a method capable of easily peeling a polymer film from an inorganic substrate after mounting an electronic device.
本発明者らは、かかる課題を解決するために、特に湿式処理について鋭意検討した結果、極めて安定して貼り合わせ(仮支持)が可能となる処理液を見出し、本発明を完成した。 In order to solve such a problem, the inventors of the present invention have made intensive studies, particularly as a result of a wet treatment, and have found a treatment liquid that enables extremely stable bonding (temporary support), and completed the present invention.
すなわち本発明は以下の構成からなる。
[1] 高分子フィルムを無機基板に貼り合わせ、該高分子フィルム上に電子デバイスを形成した後に該高分子フィルムを該無機基板から剥離するフレキシブル電子デバイスの製造方法において、少なくとも無機基板に貼り合わせる高分子フィルムの面が、オキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液により表面活性化処理されていることを特徴とするフレキシブル電子デバイスの製造方法。
[2] 前記オキシアルキルアミンが、モノオキシモノアミン、及びモノアミノ多価アルコールからなる群より選択される1種以上である[1]に記載のフレキシブル電子デバイスの製造方法。
[3] 前記高分子フィルムが縮合系の高分子フィルムである[1]または[2]に記載のフレキシブル電子デバイスの製造方法。
[4] 前記高分子フィルムがポリイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又は液晶ポリマーフィルムである[1]〜[3]のいずれかに記載のフレキシブル電子デバイスの製造方法。
[5] 前記無機基板と前記高分子フィルムとの貼り合わせが、表面活性化処理した無機基板と、表面活性化処理した高分子フィルムとを加熱・加圧することによって行われる[1]〜[4]のいずれかに記載のフレキシブル電子デバイスの製造方法。
[6] 高分子フィルムに貼り合わせる前記無機基板の面が、シランカップリング剤で処理されている[1]〜[5]のいずれかに記載のフレキシブル電子デバイスの製造方法。
That is, the present invention has the following configurations.
[1] In a method for producing a flexible electronic device, which comprises bonding a polymer film to an inorganic substrate, forming an electronic device on the polymer film, and then peeling the polymer film from the inorganic substrate, bonding the polymer film to at least the inorganic substrate. A method for producing a flexible electronic device, wherein the surface of the polymer film is surface-activated by an alkaline solution containing oxyalkylamine.
[2] The method for producing a flexible electronic device according to [1], wherein the oxyalkylamine is one or more selected from the group consisting of monooxymonoamine and monoaminopolyhydric alcohol.
[3] The method for producing a flexible electronic device according to [1] or [2], wherein the polymer film is a condensation polymer film.
[4] The method for producing a flexible electronic device according to any one of [1] to [3], wherein the polymer film is a polyimide film, a polyethylene naphthalate film or a liquid crystal polymer film.
[5] Bonding of the inorganic substrate and the polymer film is performed by heating and pressurizing the surface-activated inorganic substrate and the surface-activated polymer film [1] to [4]. ] The manufacturing method of the flexible electronic device in any one of.
[6] The method for manufacturing a flexible electronic device according to any one of [1] to [5], wherein the surface of the inorganic substrate to be bonded to the polymer film is treated with a silane coupling agent.
本発明によれば、高分子フィルムの表面活性化処理時や高分子フィルムと無機基板の加熱加圧時に真空装置を用いる必要がなく、高分子フィルムと無機基板の積層体が安定して貼り合わされると共に、電子デバイス実装後に無機基板から高分子フィルムを容易に剥離することができる。 According to the present invention, it is not necessary to use a vacuum device at the time of surface activation treatment of a polymer film or at the time of heating and pressurizing a polymer film and an inorganic substrate, and a laminate of the polymer film and the inorganic substrate is stably bonded. In addition, the polymer film can be easily peeled from the inorganic substrate after mounting the electronic device.
本発明では、オキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液を用いた表面活性化処理された高分子フィルムと、ガラス、セラミックス、金属板などの無機基板を貼り合わせて積層体とし、フィルム上にデバイスを形成した後に高分子フィルムを剥離してフレキシブルなデバイスを得ることができる。高分子フィルムと無機基板との接着は、フィルム表面の官能基と無機基板表面の極性成分ないし官能基との化学反応ないし水素結合によるものであると考えられる。 In the present invention, a surface activated polymer film using an alkaline solution containing oxyalkylamine and an inorganic substrate such as glass, ceramics or a metal plate are laminated to form a laminate, and a device is formed on the film. After that, the polymer film can be peeled off to obtain a flexible device. It is considered that the adhesion between the polymer film and the inorganic substrate is due to a chemical reaction or a hydrogen bond between the functional group on the film surface and the polar component or functional group on the inorganic substrate surface.
本発明において、オキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液により、高分子フィルムの表面に接着に関与する官能基が生成されると考えられ、特に縮合系の高分子フィルムの場合に適度な接着性が発現すると考えられる。またビニル重合系ポリマーにおいても側鎖にエステル結合やアミド結合、イミド結合などの縮合反応基がある場合にも接着性効果を得ることが出来る。 In the present invention, an alkaline solution containing an oxyalkylamine is considered to generate a functional group involved in adhesion on the surface of the polymer film, and particularly in the case of a condensation-type polymer film, a suitable adhesive property is expressed. Conceivable. Also in the case of a vinyl polymer, the adhesive effect can be obtained even when the side chain has a condensation reaction group such as an ester bond, an amide bond or an imide bond.
このような効果により無機基板に貼り合わされた高分子フィルムは、デバイス形成の際の加熱、減圧、アルカリ処理、酸処理、有機溶剤による洗浄などの条件に暴露されても剥離せずにデバイス形成が可能である。 Due to such effects, the polymer film bonded to the inorganic substrate does not peel off even when exposed to conditions such as heating, depressurization, alkali treatment, acid treatment, and washing with an organic solvent at the time of device formation, and the device formation does not occur. It is possible.
デバイス形成後の高分子フィルムの剥離は、無機基板裏面からのレーザー照射、フラッシュランプ照射等を伴う手段にて剥離可能である。また、高分子フィルム貼りつけ面の周囲の部分を強く接着させ、高分子フィルム中央寄りのデバイス形成エリアの接着力を弱く保つことにより、デバイス形成後に強接着部分と弱接着部分との境目をカットして、デバイス形成領域のみを剥離させることも出来る。接着力の強弱は、無機基板側へのパターン化処理あるいは高分子フィルム側へのパターン化処理にて実現可能である。 The polymer film can be peeled off after the device is formed by means such as laser irradiation from the back surface of the inorganic substrate, flash lamp irradiation, or the like. Also, by strongly adhering the area around the polymer film pasting surface and keeping the adhesive force weak in the device formation area near the center of the polymer film, the boundary between the strong adhesion portion and the weak adhesion portion is cut after device formation. Then, only the device formation region can be peeled off. The strength of the adhesive force can be realized by patterning the inorganic substrate side or the polymer film side.
本発明のフレキシブル電子デバイスの製造方法は、高分子フィルムを無機基板に貼り合わせ、該高分子フィルム上に電子デバイスを形成した後に該高分子フィルムを該無機基板から剥離するフレキシブル電子デバイスの製造方法において、少なくとも無機基板に貼り合わせる高分子フィルムの面が、オキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液により表面活性化処理されていることを特徴とする。 The method for producing a flexible electronic device of the present invention is a method for producing a flexible electronic device, which comprises bonding a polymer film to an inorganic substrate, forming an electronic device on the polymer film, and then peeling the polymer film from the inorganic substrate. In the above, at least the surface of the polymer film to be bonded to the inorganic substrate is surface-activated with an alkaline solution containing oxyalkylamine.
<無機基板>
本発明においては高分子フィルムの支持体として無機基板を用いる。無機基板と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、セラミック、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、セラミック、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。
<Inorganic substrate>
In the present invention, an inorganic substrate is used as a support for the polymer film. The inorganic substrate may be a plate-shaped substrate that can be used as a substrate made of an inorganic material, and examples thereof include those mainly containing glass, ceramics, semiconductor wafers, metals, and the like, glass, ceramics, semiconductor wafers, and metals. Examples of the composite of include those in which these are laminated, those in which these are dispersed, and those in which these fibers are contained.
前記ガラスとしては、石英ガラス、高ケイ酸ガラス(96%シリカ)、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス(パイレックス(登録商標))、ホウケイ酸ガラス(無アルカリ)、ホウケイ酸ガラス(マイクロシート)、アルミノケイ酸塩ガラス等が含まれる。これらの中でも、線膨張係数が5ppm/℃以下のものが望ましく、市販品であれば、液晶用ガラスであるコーニング社製の「コーニング(登録商標)7059」や「コーニング(登録商標)1737」、「EAGLE」、旭硝子社製の「AN100」、日本電気硝子社製の「OA10」、SCHOTT社製の「AF32」などが望ましい。 Examples of the glass include quartz glass, high silicate glass (96% silica), soda lime glass, lead glass, aluminoborosilicate glass, borosilicate glass (Pyrex (registered trademark)), borosilicate glass (non-alkali), and borosilicate. Acid glass (microsheet), aluminosilicate glass, etc. are included. Among these, those having a linear expansion coefficient of 5 ppm/° C. or less are desirable, and if they are commercially available products, “Corning (registered trademark) 7059” and “Corning (registered trademark) 1737” manufactured by Corning Corporation, which are glass for liquid crystal, “EAGLE”, “AN100” manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., “OA10” manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd., “AF32” manufactured by SCHOTT, etc. are preferable.
前記セラミックとしては、Al2O3、Mullite、AlN、SiC、Si3N4、BN、結晶化ガラス、Cordierite、Spodumene、Pb−BSG+CaZrO3 +Al2O3、Crystallized glass+Al2O3、Crystallized Ca−BSG、BSG+Quartz、BSG+Quartz、BSG+Al2O3、Pb+BSG+Al2O3、Glass−ceramic、ゼロデュア材などの基板用セラミックス、TiO2、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、アルミナ、MgO、ステアタイト、BaTi4O9、BaTiO3、BaTi4+CaZrO3、BaSrCaZrTiO3、Ba(TiZr)O3、PMN−PTやPFN−PFWなどのキャパシタ材料、PbNb2O6、Pb0.5Be0.5Nb2O6、PbTiO3、BaTiO3、PZT、0.855PZT−95PT−0.5BT、0.873PZT−0.97PT−0.3BT、PLZTなどの圧電材料が含まれる。 As the ceramic, Al 2 O 3, Mullite, AlN, SiC, Si 3 N 4, BN, crystallized glass, Cordierite, Spodumene, Pb-BSG + CaZrO 3 + Al 2 O 3, Crystallized glass + Al 2 O 3, Crystallized Ca-BSG, BSG + Quartz, BSG + Quartz, BSG + Al 2 O 3, Pb + BSG + Al 2 O 3, Glass-ceramic, ceramic substrate such as Zerodur material, TiO 2, strontium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, alumina, MgO, steer tight, BaTi 4 O 9, BaTiO 3 , BaTi 4 + CaZrO 3, BaSrCaZrTiO 3, Ba (TiZr) O 3, capacitor materials such as PMN-PT or PFN-PFW, PbNb 2 O 6 , Pb 0.5 Be 0.5 Nb 2 O 6 , PbTiO 3 , BaTiO 3 , PZT, 0.855PZT-95PT-0.5BT, 0.873PZT-0.97PT-0.3BT, PLZT and the like.
前記半導体ウエハとしては、シリコンウエハ、半導体ウエハ、化合物半導体ウエハ等を用いることができる。シリコンウエハは、例えば単結晶ないし多結晶のシリコンを薄板上に加工した物であり、n型或はp型にドーピングされたシリコンウエハ、イントリンシックシリコンウエハ等の全てが含まれてもよい。また、シリコンウエハの表面に酸化シリコン層や各種薄膜が堆積されたシリコンウエハも含まれてもよい。
シリコンウエハ以外に、ゲルマニウム、シリコン−ゲルマニウム、ガリウム−ヒ素、アルミニウム−ガリウム−インジウム、窒素−リン−ヒ素−アンチモン、SiC、InP(インジウム燐)、InGaAs、GaInNAs、LT、LN、ZnO(酸化亜鉛)やCdTe(カドミウムテルル)、ZnSe(セレン化亜鉛)などの半導体ウエハ、化合物半導体ウエハなどを用いることが出来る。
A silicon wafer, a semiconductor wafer, a compound semiconductor wafer, or the like can be used as the semiconductor wafer. The silicon wafer is, for example, a product obtained by processing a single crystal or polycrystal silicon on a thin plate, and may include an n-type or p-type doped silicon wafer, an intrinsic silicon wafer, and the like. Further, a silicon wafer in which a silicon oxide layer or various thin films are deposited on the surface of the silicon wafer may be included.
In addition to silicon wafers, germanium, silicon-germanium, gallium-arsenic, aluminum-gallium-indium, nitrogen-phosphorus-arsenic-antimony, SiC, InP (indium phosphide), InGaAs, GaInNAs, LT, LN, ZnO (zinc oxide). A semiconductor wafer of CdTe (cadmium tellurium), ZnSe (zinc selenide), a compound semiconductor wafer, or the like can be used.
前記金属としては、W、Mo、Pt、Fe、Ni、Auといった単一元素金属、インコネル、モネル、ニモニック、炭素銅、Fe−Ni系インバー合金、スーパーインバー合金といった合金等が含まれる。また、これら金属に、他の金属層、セラミック層を付加してなる多層金属も含まれる。この場合、付加層との全体のCTEが低ければ、主金属層にCu、Alなども用いられる。付加金属層として使用される金属としては、ポリイミドフィルムとの密着性を強固にし、拡散がなく、耐薬品性や耐熱性が良いこと等の特性を有するものであれば限定されるものではないが、クロム、ニッケル、TiN、Mo含有Cuが好適な例として挙げられる。 Examples of the metal include single element metals such as W, Mo, Pt, Fe, Ni and Au, alloys such as Inconel, Monel, mnemonic, carbon copper, Fe—Ni based Invar alloy and Super Invar alloy. In addition, a multi-layer metal obtained by adding another metal layer or a ceramic layer to these metals is also included. In this case, if the total CTE with the additional layer is low, Cu, Al, etc. are also used for the main metal layer. The metal used as the additional metal layer is not limited as long as it has strong adhesion to the polyimide film, does not diffuse, and has properties such as good chemical resistance and heat resistance. Suitable examples include chromium, nickel, TiN, and Mo-containing Cu.
前記無機基板の平面部分は、充分に平坦である事が望ましい。具体的には、表面粗さRaが例えば10nm以下、好ましくは3nm以下、より好ましくは0.9nm以下である。また、表面粗さのP−V値が例えば50nm以下、好ましくは20nm以下、より好ましくは5nm以下である。これより粗いと、高分子フィルムと無機基板との接着強度が不充分となる場合がある。
前記無機基板の厚さは特に制限されないが、取り扱い性の観点より10mm以下の厚さが好ましく、3mm以下がより好ましく、1.3mm以下がさらに好ましい。厚さの下限については特に制限されないが、例えば0.07mm以上、好ましくは0.15mm以上、より好ましくは0.3mm以上が用いられる。
It is desirable that the flat surface portion of the inorganic substrate is sufficiently flat. Specifically, the surface roughness Ra is, for example, 10 nm or less, preferably 3 nm or less, and more preferably 0.9 nm or less. The PV value of the surface roughness is, for example, 50 nm or less, preferably 20 nm or less, more preferably 5 nm or less. If it is rougher than this, the adhesive strength between the polymer film and the inorganic substrate may be insufficient.
The thickness of the inorganic substrate is not particularly limited, but from the viewpoint of handleability, the thickness is preferably 10 mm or less, more preferably 3 mm or less, and further preferably 1.3 mm or less. The lower limit of the thickness is not particularly limited, but is, for example, 0.07 mm or more, preferably 0.15 mm or more, more preferably 0.3 mm or more.
本発明における無機基板としては、望ましくは、少なくとも面積が4900cm2以上のサイズを対象とする。本発明の無機基板は、少なくとも短辺側が700mm以上の実質的に長方形であることが好ましい。本発明において好ましい無機基板の面積は5000cm2以上であり、さらに好ましくは10000cm2以上、なおさらに好ましくは18000cm2以上が好ましい。また本発明における無機基板の長方形の短辺側長さは、より好ましくは730mm以上であり、さらに好ましくは840mm以上であり、さらにより好ましくは1000mm以上である。 The inorganic substrate in the present invention preferably has a size of at least 4900 cm 2 or more. The inorganic substrate of the present invention preferably has a substantially rectangular shape with at least 700 mm on the short side. Area of preferred inorganic substrate in the present invention is 5000 cm 2 or more, more preferably 10000 cm 2 or more, even more preferably 18000Cm 2 or more. The length of the short side of the rectangle of the inorganic substrate in the present invention is more preferably 730 mm or more, further preferably 840 mm or more, and even more preferably 1000 mm or more.
なお、ここで「実質的に長方形」とは長方形の角のR、切り欠き、ノッチ、オリフラなどが許容されることを意味する。例えば、本発明ではフラットパネルディスプレイ業界に於いて、第4世代と呼ばれる680×880mmないし730×920mmのガラス基板、第5世代と呼ばれる1000×1200mmないし1100×1250mmないし1300×1500mmのガラス基板、第6世代と呼ばれる1370×1670mmないし1500×1800mmのガラス基板、第7世代と呼ばれる1870×2200mmのガラス基板、第8世代と呼ばれる2160×2460mmないし2200×2500mmのガラス基板、第9世代と呼ばれる2400×2800mmのガラス基板、第10世代と呼ばれる2880×3130mmのガラス基板、第11世代と呼ばれる3320×3000mmのガラス基板、ないしはそれ以上のサイズを有するガラス基板がこの「実質的に長方形」に該当する。ただし本発明は、ここに例示した面積、サイズ、長方形の短辺長さより小さいサイズの無機基板への適用を制限されるものではない。 The term “substantially rectangular” means that the corners R, cutouts, notches, orientation flats, etc. of the rectangle are allowed. For example, in the flat panel display industry according to the present invention, a 680×880 mm to 730×920 mm glass substrate called the 4th generation, a 1000×1200 mm to 1100×1250 mm to 1300×1500 mm glass substrate called the 5th generation, 1370x1670mm to 1500x1800mm glass substrate called 6th generation, 1870x2200mm glass substrate called 7th generation, 2160x2460mm to 2200x2500mm glass substrate called 8th generation, 2400x called 9th generation A 2800 mm glass substrate, a 2880×3130 mm glass substrate called the 10th generation, a 3320×3000 mm glass substrate called the 11th generation, or a glass substrate having a size larger than that corresponds to this “substantially rectangular shape”. However, the present invention is not limited to application to an inorganic substrate having a size smaller than the area, size, and short side length of a rectangle illustrated here.
本発明では無機基板の厚さが、例えば200μm以下、好ましくは110μm以下、より好ましくは55μm以下、さらに好ましくは33μm以下の極薄ガラスのシートないしロールを無機基板として用いてもよい。 In the present invention, an ultrathin glass sheet or roll having a thickness of, for example, 200 μm or less, preferably 110 μm or less, more preferably 55 μm or less, still more preferably 33 μm or less may be used as the inorganic substrate.
<高分子フィルム>
本発明における高分子フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、全芳香族ポリエステル、その他の共重合ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、その他の共重合アクリレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、芳香族ポリイミド、脂環族ポリイミド、フッ素化ポリイミド、酢酸セルロース、硝酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリフェノール、ポリアリレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリスチレン、液晶ポリマー等のフィルムを用いることが出来る。
本発明ではこれら高分子フィルムのうち、縮重合反応により得られる高分子フィルム(縮合系の高分子フィルム)が好ましい。本発明において特に効果が顕著・有用であるものは耐熱性が100℃以上の高分子、所謂エンジニアリングプラスチックのフィルムである。ここに耐熱性とはガラス転移温度ないしは熱変形温度が100℃以上である性質を云う。本発明で好ましく用いられる縮重合高分子フィルム(縮合系の高分子フィルム)はポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリベンザゾールフィルム、ポリイミドベンザゾールフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、液晶ポリマーフィルムであり、より好ましくはポリイミドフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム又は液晶ポリマーフィルムである。
<Polymer film>
As the polymer film in the present invention, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, wholly aromatic polyester, other copolyester, polymethylmethacrylate, other copolyester acrylate, polycarbonate, polyamide, poly Sulfone, polyether sulfone, polyether ketone, polyamideimide, polyetherimide, aromatic polyimide, alicyclic polyimide, fluorinated polyimide, cellulose acetate, cellulose nitrate, aromatic polyamide, polyvinyl chloride, polyphenol, polyarylate, polyphenylene Films of sulfide, polyphenylene oxide, polystyrene, liquid crystal polymer, etc. can be used.
In the present invention, among these polymer films, a polymer film obtained by a condensation polymerization reaction (condensation-type polymer film) is preferable. In the present invention, a polymer having a heat resistance of 100° C. or higher, that is, a so-called engineering plastic film is particularly effective and useful. Here, the heat resistance means the property that the glass transition temperature or the heat distortion temperature is 100° C. or higher. The polycondensation polymer film (condensation-type polymer film) preferably used in the present invention is a polyester film, a polyamide film, a polyamideimide film, a polyimide film, a polybenzazole film, a polyimidebenzazole film, a polyethylene naphthalate film, a liquid crystal polymer. A film, more preferably a polyimide film, a polyethylene naphthalate film or a liquid crystal polymer film.
本発明の高分子フィルムのヤング率(引張弾性率)は2GPa以上であることが好ましく、より好ましくは3.5GPa以上、さらに好ましくは6GPa以上、さらにより好ましくは7.4GPa以上、特に好ましくは8.2GPa以上、最も好ましくは9.1GPa以上である。ヤング率は、引っ張りで求められるヤング率である。ヤング率がこの範囲に満たない場合、無機基板から高分子フィルムを剥離する際に、高分子フィルムの伸びが大となり、電子デバイスが破壊される可能性が高くなる。
本発明において、ヤング率の上限は特に限定されないが、現実的には15GPa程度である。ヤング率が高すぎる素材は、フィルムが脆く、割れやすくなることが多いため、フレキシブル電子デバイス用の基材としては適切でない。
The Young's modulus (tensile elastic modulus) of the polymer film of the present invention is preferably 2 GPa or more, more preferably 3.5 GPa or more, further preferably 6 GPa or more, even more preferably 7.4 GPa or more, and particularly preferably 8 0.2 GPa or more, most preferably 9.1 GPa or more. Young's modulus is the Young's modulus obtained by pulling. If the Young's modulus is less than this range, the elongation of the polymer film becomes large when the polymer film is peeled from the inorganic substrate, and the electronic device is likely to be broken.
In the present invention, the upper limit of the Young's modulus is not particularly limited, but is actually about 15 GPa. A material having a too high Young's modulus is not suitable as a base material for a flexible electronic device because the film is often brittle and easily broken.
本発明の高分子フィルムの厚さの下限は、特に限定されないが、電子デバイスの基材としての最低限の機械的強度を維持するために、4.5μm以上が好ましい。本発明で高分子フィルムの厚さは12μm以上がより好ましく、さらに好ましくは24μm以上、さらにより好ましくは45μm以上である。高分子フィルムの厚さの上限は、特に制限されないが、フレキシブル電子デバイスとして、250μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましく、90μm以下であることがさらに好ましい。 The lower limit of the thickness of the polymer film of the present invention is not particularly limited, but 4.5 μm or more is preferable in order to maintain the minimum mechanical strength as a base material of an electronic device. In the present invention, the thickness of the polymer film is more preferably 12 μm or more, further preferably 24 μm or more, still more preferably 45 μm or more. The upper limit of the thickness of the polymer film is not particularly limited, but as a flexible electronic device, it is preferably 250 μm or less, more preferably 150 μm or less, and further preferably 90 μm or less.
本発明で特に好ましく用いられる高分子フィルムはポリイミドフィルムであり、芳香族ポリイミド、脂環族ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドなどを用いることが出来る。本発明を特にフレキシブルディスプレイ素子製造に用いる場合には、無色透明性を有するポリイミド系樹脂フィルムを用いることが好ましいが、反射型、ないし自発光型のディスプレイの背面素子を形成する場合においては、特にこの限りではない。 The polymer film particularly preferably used in the present invention is a polyimide film, and aromatic polyimide, alicyclic polyimide, polyamideimide, polyetherimide or the like can be used. When the present invention is particularly used for manufacturing a flexible display element, it is preferable to use a polyimide resin film having a colorless transparency, but particularly in the case of forming a rear element of a reflective or self-luminous display, Not limited to this.
一般にポリイミドフィルムは、溶媒中でジアミン類とテトラカルボン酸類とを反応させて得られるポリアミド酸(ポリイミド前駆体)溶液を、ポリイミドフィルム作製用支持体に塗布、乾燥してグリーンフィルム(「前駆体フィルム」または「ポリアミド酸フィルム」ともいう)となし、さらにポリイミドフィルム作製用支持体上で、あるいは該支持体から剥がした状態でグリーンフィルムを高温熱処理して脱水閉環反応を行わせることによって得られる。 In general, a polyimide film is obtained by applying a polyamic acid (polyimide precursor) solution obtained by reacting diamines and tetracarboxylic acids in a solvent onto a support for polyimide film production, and drying the green film (“precursor film”). Or "polyamic acid film"), and is further obtained by subjecting the green film to high-temperature heat treatment on a support for producing a polyimide film or in a state of being peeled from the support to carry out a dehydration ring-closing reaction.
ポリアミド酸を構成するジアミン類としては、特に制限はなく、ポリイミド合成に通常用いられる芳香族ジアミン類、脂肪族ジアミン類、脂環式ジアミン類等を用いることができる。耐熱性の観点からは、芳香族ジアミン類が好ましく、芳香族ジアミン類の中では、ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類がより好ましい。ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類を用いると、高い耐熱性とともに、高弾性率、低熱収縮性、低線膨張係数を発現させることが可能になる。ジアミン類は、単独で用いてもよいし二種以上を併用してもよい。 The diamines that compose the polyamic acid are not particularly limited, and aromatic diamines, aliphatic diamines, alicyclic diamines and the like that are commonly used in polyimide synthesis can be used. From the viewpoint of heat resistance, aromatic diamines are preferable, and among the aromatic diamines, aromatic diamines having a benzoxazole structure are more preferable. When aromatic diamines having a benzoxazole structure are used, high heat resistance, high elastic modulus, low heat shrinkability, and low linear expansion coefficient can be exhibited. The diamines may be used alone or in combination of two or more.
ベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類としては、特に限定はなく、例えば、5−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾオキサゾール、6−アミノ−2−(p−アミノフェニル)ベンゾオキサゾール、5−アミノ−2−(m−アミノフェニル)ベンゾオキサゾール、6−アミノ−2−(m−アミノフェニル)ベンゾオキサゾール、2,2'−p−フェニレンビス(5−アミノベンゾオキサゾール)、2,2'−p−フェニレンビス(6−アミノベンゾオキサゾール)、1−(5−アミノベンゾオキサゾロ)−4−(6−アミノベンゾオキサゾロ)ベンゼン、2,6−(4,4'−ジアミノジフェニル)ベンゾ[1,2−d:5,4−d']ビスオキサゾール、2,6−(4,4'−ジアミノジフェニル)ベンゾ[1,2−d:4,5−d']ビスオキサゾール、2,6−(3,4'−ジアミノジフェニル)ベンゾ[1,2−d:5,4−d']ビスオキサゾール、2,6−(3,4'−ジアミノジフェニル)ベンゾ[1,2−d:4,5−d']ビスオキサゾール、2,6−(3,3'−ジアミノジフェニル)ベンゾ[1,2−d:5,4−d']ビスオキサゾール、2,6−(3,3'−ジアミノジフェニル)ベンゾ[1,2−d:4,5−d']ビスオキサゾール等が挙げられる。 The aromatic diamine having a benzoxazole structure is not particularly limited, and examples thereof include 5-amino-2-(p-aminophenyl)benzoxazole, 6-amino-2-(p-aminophenyl)benzoxazole and 5 -Amino-2-(m-aminophenyl)benzoxazole, 6-amino-2-(m-aminophenyl)benzoxazole, 2,2'-p-phenylenebis(5-aminobenzoxazole), 2,2' -P-phenylene bis(6-aminobenzoxazole), 1-(5-aminobenzoxazolo)-4-(6-aminobenzoxazolo)benzene, 2,6-(4,4'-diaminodiphenyl)benzo [1,2-d:5,4-d']bisoxazole, 2,6-(4,4'-diaminodiphenyl)benzo[1,2-d:4,5-d']bisoxazole, 2, 6-(3,4'-diaminodiphenyl)benzo[1,2-d:5,4-d']bisoxazole, 2,6-(3,4'-diaminodiphenyl)benzo[1,2-d: 4,5-d']bisoxazole, 2,6-(3,3'-diaminodiphenyl)benzo[1,2-d:5,4-d']bisoxazole, 2,6-(3,3' -Diaminodiphenyl)benzo[1,2-d:4,5-d']bisoxazole and the like.
上述したベンゾオキサゾール構造を有する芳香族ジアミン類以外の芳香族ジアミン類としては、例えば、2,2'−ジメチル−4,4'−ジアミノビフェニル、1,4−ビス[2−(4−アミノフェニル)−2−プロピル]ベンゼン(ビスアニリン)、1,4−ビス(4−アミノ−2−トリフルオロメチルフェノキシ)ベンゼン、2,2'−ジトリフルオロメチル−4,4'−ジアミノビフェニル、4,4'−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、3,3'−ジアミノジフェニルエーテル、3,4'−ジアミノジフェニルエーテル、4,4'−ジアミノジフェニルエーテル、3,3'−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3'−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,4'−ジアミノジフェニルスルホキシド、4,4'−ジアミノジフェニルスルホキシド、3,3'−ジアミノジフェニルスルホン、3,4'−ジアミノジフェニルスルホン、4,4'−ジアミノジフェニルスルホン、3,3'−ジアミノベンゾフェノン、3,4'−ジアミノベンゾフェノン、4,4'−ジアミノベンゾフェノン、3,3'−ジアミノジフェニルメタン、3,4'−ジアミノジフェニルメタン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3−メチルフェニル]プロパン、2−[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−2−[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−3,5−ジメチルフェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4'−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、4,4'−ビス[(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、3,4'−ジアミノジフェニルスルフィド、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4'−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4'−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4'−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4'−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、ビス[4−{4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル]スルホン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−トリフルオロメチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−フルオロフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−メチルフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノ−6−シアノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、3,3'−ジアミノ−4,4'−ジフェノキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノ−5,5'−ジフェノキシベンゾフェノン、3,4'−ジアミノ−4,5'−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3'−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノ−5−フェノキシベンゾフェノン、3,4'−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,4'−ジアミノ−5'−フェノキシベンゾフェノン、3,3'−ジアミノ−4,4'−ジビフェノキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノ−5,5'−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,4'−ジアミノ−4,5'−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3'−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、4,4'−ジアミノ−5−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4'−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、3,4'−ジアミノ−5'−ビフェノキシベンゾフェノン、1,3−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−フェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−4−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−5−ビフェノキシベンゾイル)ベンゼン、2,6−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾニトリル、および上記芳香族ジアミンの芳香環上の水素原子の一部もしくは全てが、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基またはアルコキシル基、シアノ基、またはアルキル基またはアルコキシル基の水素原子の一部もしくは全部がハロゲン原子で置換された炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基またはアルコキシル基で置換された芳香族ジアミン等が挙げられる。 Examples of aromatic diamines other than the aromatic diamines having a benzoxazole structure described above include 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and 1,4-bis[2-(4-aminophenyl). )-2-Propyl]benzene (bisaniline), 1,4-bis(4-amino-2-trifluoromethylphenoxy)benzene, 2,2'-ditrifluoromethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4 '-Bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ketone, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl ] Sulfide, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfone, 2,2-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl ]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, m-aminobenzylamine, p-aminobenzylamine, 3,3′- Diaminodiphenyl ether, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 3,3'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfoxide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfoxide, 4,4' -Diaminodiphenyl sulfoxide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 4, 4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]methane, 1,1-bis[ 4-(4-aminophenoxy)phenyl]ethane, 1,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ethane, 1,1-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 1, 2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 1,3-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl] Propane, 1,1-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]butane, 1,3- Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]butane, 1,4-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]butane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]butane, 2,3-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]butane, 2-[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-2-[4-(4-aminophenoxy)-3-methylphenyl]propane , 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)-3-methylphenyl]propane, 2-[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-2-[4-(4-aminophenoxy)-3 ,5-Dimethylphenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)-3,5-dimethylphenyl]propane, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]-1 ,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,4-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1,4-bis(4-amino) Phenoxy)benzene, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]ketone, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfide, bis[4- (4-aminophenoxy)phenyl]sulfoxide, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]sulfone, bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ether, bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl] Ether, 1,3-bis[4-(4-aminophenoxy)benzoyl]benzene, 1,3-bis[4-(3-aminophenoxy)benzoyl]benzene, 1,4-bis[4-(3-amino) Phenoxy)benzoyl]benzene, 4,4'-bis[(3-aminophenoxy)benzoyl]benzene, 1,1-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]propane, 1,3-bis[4-( 3-Aminophenoxy)phenyl]propane, 3,4′-diaminodiphenyl sulfide, 2,2-bis[3-(3-aminophenoxy)phenyl]-1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane , Bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]methane, 1,1-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ethane, 1,2-bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]ethane , Bis[4-(3-aminophenoxy)phenyl]sulfoxide, 4,4′-bis[ 3-(4-aminophenoxy)benzoyl]diphenyl ether, 4,4′-bis[3-(3-aminophenoxy)benzoyl]diphenyl ether, 4,4′-bis[4-(4-amino-α,α-dimethyl) Benzyl)phenoxy]benzophenone, 4,4′-bis[4-(4-amino-α,α-dimethylbenzyl)phenoxy]diphenylsulfone, bis[4-{4-(4-aminophenoxy)phenoxy}phenyl]sulfone 1,4-bis[4-(4-aminophenoxy)phenoxy-α,α-dimethylbenzyl]benzene, 1,3-bis[4-(4-aminophenoxy)phenoxy-α,α-dimethylbenzyl]benzene 1,3-bis[4-(4-amino-6-trifluoromethylphenoxy)-α,α-dimethylbenzyl]benzene, 1,3-bis[4-(4-amino-6-fluorophenoxy)- α,α-Dimethylbenzyl]benzene, 1,3-bis[4-(4-amino-6-methylphenoxy)-α,α-dimethylbenzyl]benzene, 1,3-bis[4-(4-amino- 6-cyanophenoxy)-α,α-dimethylbenzyl]benzene, 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 4,4′-diamino-5,5′-diphenoxybenzophenone, 3,4 '-Diamino-4,5'-diphenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4-phenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5-phenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4-phenoxybenzophenone, 3 ,4'-Diamino-5'-phenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4,4'-dibiphenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5,5'-dibiphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino -4,5'-dibiphenoxybenzophenone, 3,3'-diamino-4-biphenoxybenzophenone, 4,4'-diamino-5-biphenoxybenzophenone, 3,4'-diamino-4-biphenoxybenzophenone, 3 ,4'-diamino-5'-biphenoxybenzophenone, 1,3-bis(3-amino-4-phenoxybenzoyl)benzene, 1,4-bis(3-amino-4-phenoxybenzoyl)benzene, 1,3 -Bis(4-amino-5-phenoxybenzoyl)benzene, 1,4-bis(4-amino-5-phenoxybenzoyl)benzene, 1,3-bis(3-amino-4-biphe) Nonoxybenzoyl)benzene, 1,4-bis(3-amino-4-biphenoxybenzoyl)benzene, 1,3-bis(4-amino-5-biphenoxybenzoyl)benzene, 1,4-bis(4- Amino-5-biphenoxybenzoyl)benzene, 2,6-bis[4-(4-amino-α,α-dimethylbenzyl)phenoxy]benzonitrile, and a part of hydrogen atoms on the aromatic ring of the above aromatic diamine. Alternatively, all or all of halogen atoms, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group, a cyano group, or a halogen atom having 1 to 3 carbon atoms in which some or all of hydrogen atoms of the alkyl group or alkoxyl group are substituted with halogen atoms. Examples thereof include aromatic diamines substituted with a substituted alkyl group or an alkoxyl group.
前記脂肪族ジアミン類としては、例えば、1,2−ジアミノエタン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,8−ジアミノオクタン等が挙げられる。
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。
Examples of the aliphatic diamines include 1,2-diaminoethane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, and 1,8-diaminooctane.
Examples of the alicyclic diamines include 1,4-diaminocyclohexane and 4,4′-methylenebis(2,6-dimethylcyclohexylamine).
The total amount of diamines other than aromatic diamines (aliphatic diamines and alicyclic diamines) is preferably 20% by mass or less of all diamines, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less. Is. In other words, the aromatic diamine content is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more of the total diamines.
ポリアミド酸を構成するテトラカルボン酸類としては、ポリイミド合成に通常用いられる芳香族テトラカルボン酸類(その酸無水物を含む)、脂肪族テトラカルボン酸類(その酸無水物を含む)、脂環族テトラカルボン酸類(その酸無水物を含む)を用いることができる。中でも、芳香族テトラカルボン酸無水物類、脂環族テトラカルボン酸無水物類が好ましく、耐熱性の観点からは芳香族テトラカルボン酸無水物類がより好ましく、光透過性の観点からは脂環族テトラカルボン酸類がより好ましい。これらが酸無水物である場合、分子内に無水物構造は1個であってもよいし2個であってもよいが、好ましくは2個の無水物構造を有するもの(二無水物)がよい。テトラカルボン酸類は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。 The tetracarboxylic acids constituting the polyamic acid include aromatic tetracarboxylic acids (including their acid anhydrides), aliphatic tetracarboxylic acids (including their acid anhydrides) and alicyclic tetracarboxylic acids that are usually used in polyimide synthesis. Acids (including its acid anhydride) can be used. Among them, aromatic tetracarboxylic acid anhydrides, alicyclic tetracarboxylic acid anhydrides are preferable, aromatic tetracarboxylic acid anhydrides are more preferable from the viewpoint of heat resistance, and alicyclic ring from the viewpoint of light transmission. Group tetracarboxylic acids are more preferred. When these are acid anhydrides, the number of anhydride structures may be one or two in the molecule, but one having two anhydride structures (dianhydride) is preferable. Good. The tetracarboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
脂環族テトラカルボン酸類としては、例えば、シクロブタンテトラカルボン酸、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、3,3',4,4'−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸等の脂環族テトラカルボン酸、およびこれらの酸無水物が挙げられる。これらの中でも、2個の無水物構造を有する二無水物(例えば、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'−ビシクロヘキシルテトラカルボン酸二無水物等)が好適である。なお、脂環族テトラカルボン酸類は単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
脂環族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。
Examples of alicyclic tetracarboxylic acids include alicyclic tetracarboxylic acids such as cyclobutane tetracarboxylic acid, 1,2,4,5-cyclohexane tetracarboxylic acid, and 3,3′,4,4′-bicyclohexyl tetracarboxylic acid. Carboxylic acids, and their acid anhydrides. Among these, a dianhydride having two anhydride structures (for example, cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, 3,3′,4,4 '-Bicyclohexyl tetracarboxylic acid dianhydride and the like) are preferable. The alicyclic tetracarboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
When importance is attached to transparency, the alicyclic tetracarboxylic acids are, for example, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more of the total tetracarboxylic acids.
芳香族テトラカルボン酸類としては、特に限定されないが、ピロメリット酸残基(すなわちピロメリット酸由来の構造を有するもの)であることが好ましく、その酸無水物であることがより好ましい。このような芳香族テトラカルボン酸類としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,3',4,4'−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4'−オキシジフタル酸二無水物、3,3',4,4'−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン酸無水物等が挙げられる。
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。
The aromatic tetracarboxylic acids are not particularly limited, but are preferably pyromellitic acid residues (that is, those having a structure derived from pyromellitic acid), and more preferably their acid anhydrides. Examples of such aromatic tetracarboxylic acids include pyromellitic dianhydride, 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic dianhydride, and 3 ,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3',4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis[4-(3,4-di) Carboxyphenoxy)phenyl]propanoic anhydride and the like.
When the heat resistance is important, the aromatic tetracarboxylic acid content is, for example, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more based on the total tetracarboxylic acids.
本発明に用いられるポリイミドフィルムは、ガラス転移温度が例えば250℃以上、好ましくは300℃以上、さらに好ましくは350℃以上であり、あるいは500℃以下の領域においてガラス転移点が観測されないことが好ましい。ガラス転移温度は、示差熱分析(DSC)により求められるものである。 The glass transition temperature of the polyimide film used in the present invention is, for example, 250° C. or higher, preferably 300° C. or higher, more preferably 350° C. or higher, or it is preferable that no glass transition point is observed in the region of 500° C. or lower. The glass transition temperature is obtained by differential thermal analysis (DSC).
本発明の高分子フィルムの線膨張係数(CTE)は、好ましくは−5ppm/℃〜+45ppm/℃であり、より好ましくは−5ppm/℃〜+40ppm/℃であり、さらに好ましくは+1ppm/℃〜+35ppm/℃、さらにより好ましくは+1ppm/℃〜+10ppm/℃である。CTEが前記範囲であると、一般的な支持体との線膨張係数の差を小さく保つことができ、熱を加えるプロセスに供してもポリイミドフィルムと無機物からなる支持体とが剥がれることを回避できる。 The linear expansion coefficient (CTE) of the polymer film of the present invention is preferably −5 ppm/° C. to +45 ppm/° C., more preferably −5 ppm/° C. to +40 ppm/° C., and further preferably +1 ppm/° C. to +35 ppm. /°C, and even more preferably +1 ppm/°C to +10 ppm/°C. When the CTE is in the above range, the difference in linear expansion coefficient from a general support can be kept small, and peeling between the polyimide film and the support made of an inorganic material can be avoided even when subjected to a process of applying heat. ..
本発明における高分子フィルムの引張破断強度は、例えば60MPa以上、好ましくは120MPa以上、さらに好ましくは240MPa以上である。引張破断強度の上限に制限は無いが、事実上1000MPa程度未満である。なお、ここで前記高分子フィルムの引張破断強度とは、高分子フィルムのMD方向(長手方向)とTD方向(幅方向)の平均値をさす。 The tensile rupture strength of the polymer film in the present invention is, for example, 60 MPa or more, preferably 120 MPa or more, more preferably 240 MPa or more. There is no upper limit on the tensile breaking strength, but it is practically less than about 1000 MPa. Here, the tensile breaking strength of the polymer film means an average value in the MD direction (longitudinal direction) and the TD direction (width direction) of the polymer film.
本発明における高分子フィルムの引張破断伸度は、例えば10%〜200%、好ましくは20%〜160%、より好ましくは40%〜150%である。なお、ここで前記高分子フィルムの引張破断伸度とは、高分子フィルムのMD方向(長手方向)とTD方向(幅方向)の平均値をさす。 The tensile elongation at break of the polymer film in the present invention is, for example, 10% to 200%, preferably 20% to 160%, more preferably 40% to 150%. Here, the tensile elongation at break of the polymer film means an average value in the MD direction (longitudinal direction) and the TD direction (width direction) of the polymer film.
本発明の高分子フィルムの熱収縮率は、400℃1時間加熱時において0.5%以下であることが好ましい。かかる特性は、ポリイミドフィルムの原料の内、テトラカルボン酸二無水物としてピロメリット酸を50モル%以上用い、同時にパラフェニレンジアミンないしベンゾオキサゾール構造を有するジアミンを50モル%以上用いるか、あるいは、芳香環を1ないし2有するテトラカルボン酸無水物と、ジアミン成分としてパラフェニレンジアミンを85モル%以上使用することにより得ることができる。 The heat shrinkage rate of the polymer film of the present invention is preferably 0.5% or less when heated at 400° C. for 1 hour. Such characteristics are obtained by using pyromellitic acid as a tetracarboxylic acid dianhydride in an amount of 50 mol% or more and at the same time using a diamine having a paraphenylenediamine or a benzoxazole structure in an amount of 50 mol% or more among the raw materials of the polyimide film, or It can be obtained by using tetracarboxylic acid anhydride having 1 to 2 rings and paraphenylenediamine as a diamine component in an amount of 85 mol% or more.
本発明における高分子フィルムの厚さ斑は、0.1%以上20%以下であることが好ましく、より好ましくは12%以下、さらに好ましくは7%以下、特に好ましくは4%以下である。厚さ斑が20%を超えると、狭小部へ適用し難くなる傾向がある。なお、フィルムの厚さ斑は、例えば接触式の膜厚計にて被測定フィルムから無作為に10点程度の位置を抽出してフィルム厚を測定し、下記式に基づき求めることができる。
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
The thickness unevenness of the polymer film in the present invention is preferably 0.1% or more and 20% or less, more preferably 12% or less, further preferably 7% or less, and particularly preferably 4% or less. If the thickness unevenness exceeds 20%, it tends to be difficult to apply to the narrow portion. The unevenness of the film thickness can be determined based on the following formula, for example, by randomly extracting about 10 points from the film to be measured with a contact type film thickness meter and measuring the film thickness.
Film thickness unevenness (%)=100×(maximum film thickness−minimum film thickness)÷average film thickness
高分子フィルムにおいては、ハンドリング性および生産性を確保する為、フィルム中に滑材(粒子)を添加・含有させて、高分子フィルム表面に微細な凹凸を付与して滑り性を確保することが好ましい。前記滑材(粒子)とは、好ましくは無機物からなる微粒子であり、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭素化物、金属酸塩、リン酸塩、炭酸塩、タルク、マイカ、クレイ、その他粘土鉱物等からなる粒子を用いることができる。好ましくは、酸化珪素、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸カルシウム、ガラスフィラーなどの金属酸化物、リン酸塩、炭酸塩を用いることができる。滑材は1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。 In polymer films, in order to ensure handling and productivity, it is possible to add/contain a lubricant (particles) in the film to impart fine irregularities to the surface of the polymer film to ensure lubricity. preferable. The lubricant (particles) is preferably fine particles made of an inorganic material, such as metal, metal oxide, metal nitride, metal carbonide, metal salt, phosphate, carbonate, talc, mica, clay, etc. Particles made of clay minerals or the like can be used. Preferably, metal oxides such as silicon oxide, calcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, calcium pyrophosphate, hydroxyapatite, calcium carbonate, glass filler, phosphates and carbonates can be used. Only one kind of lubricant may be used, or two or more kinds thereof may be used.
前記滑材(粒子)の体積平均粒子径は、通常0.001〜10μmであり、好ましくは0.03〜2.5μm、より好ましくは0.05〜0.7μm、さらに好ましくは0.05〜0.3μmである。かかる体積平均粒子径は光散乱法で得られる測定値を基準とする。当該粒子径が下限より小さいと高分子フィルムの工業的生産が困難となり、また上限を超えると表面の凹凸が大きくなりすぎて貼り付け強度が弱くなり、実用上の支障が出る虞がある。 The volume average particle diameter of the lubricant (particles) is usually 0.001 to 10 μm, preferably 0.03 to 2.5 μm, more preferably 0.05 to 0.7 μm, and further preferably 0.05 to It is 0.3 μm. The volume average particle diameter is based on the measured value obtained by the light scattering method. If the particle size is smaller than the lower limit, industrial production of the polymer film becomes difficult, while if it exceeds the upper limit, surface irregularities become too large and the bonding strength becomes weak, which may cause a practical problem.
前記滑材の添加量は、高分子フィルム中の高分子成分に対して、例えば0.02〜5質量%であり、好ましくは0.04〜1質量%、より好ましくは0.08〜0.4質量%である。滑材の添加量が少なすぎると滑材添加の効果が期待し難く、滑り性の確保がそれほどなく高分子フィルム製造に支障をきたす場合があり、添加量が多すぎると、フィルムの表面凹凸が大きくなり過ぎて、滑り性が確保できても平滑性の低下を招いたり、高分子フィルムの破断強度や破断伸度の低下を招いたり、CTEの上昇を招くなどの問題を招く場合がある。 The amount of the lubricant added is, for example, 0.02 to 5% by mass, preferably 0.04 to 1% by mass, and more preferably 0.08 to 0. It is 4% by mass. If the addition amount of the lubricant is too small, it is difficult to expect the effect of the lubricant addition, and the slipperiness may not be secured so much, which may hinder the production of the polymer film.If the addition amount is too large, the surface roughness of the film may be uneven. If it becomes too large and slipperiness can be ensured, it may lead to problems such as a decrease in smoothness, a decrease in breaking strength and a breaking elongation of the polymer film, and an increase in CTE.
高分子フィルムに滑材(粒子)を添加・含有させる場合、滑材が均一に分散した単層の高分子フィルムとしてもよいが、例えば、一方の面が滑材を含有させた高分子フィルムで構成され、他方の面が滑材を含有しないか含有していても滑材含有量が少量である高分子フィルムで構成された多層の高分子フィルムとしてもよい。このような多層高分子のフィルムにおいては、一方の層(フィルム)表面に微細な凹凸が付与されて該層(フィルム)で滑り性を確保することができ、良好なハンドリング性や生産性を確保できる。 When the lubricant (particles) is added to and contained in the polymer film, it may be a single-layer polymer film in which the lubricant is uniformly dispersed. For example, one surface is a polymer film containing the lubricant. It may be a multi-layered polymer film composed of a polymer film having a small amount of lubricant, even if the other surface does not contain a lubricant or contains a lubricant. In such a multi-layered polymer film, fine irregularities are provided on the surface of one layer (film) so that the layer (film) can secure the slipperiness and ensure good handling properties and productivity. it can.
多層高分子フィルムは、溶融延伸製膜法に製造されるフィルムの場合、例えばまず、滑剤を含有しない高分子フィルム原料を用いてフィルム化を行い、その工程途中に置いて少なくともフィルムの片面に、滑剤を含有する樹脂を塗布することにより得ることが出来る。もちろん、この逆で、滑剤を含有する高分子フィルム原料を用いてフィルム化を行い、その工程途上、ないし、フィルム化が完了した後に、滑剤を含有しない高分子フィルム原料を塗布してフィルムを得ることも出来る。 Multilayer polymer film, in the case of a film produced by the melt-stretching film-forming method, for example, first, a polymer film raw material that does not contain a lubricant is formed into a film, and at least one surface of the film placed in the middle of the process, It can be obtained by applying a resin containing a lubricant. Of course, on the contrary, a polymer film raw material containing a lubricant is formed into a film, and a polymer film raw material containing no lubricant is applied during the process or after the film formation is completed to obtain a film. You can also do it.
ポリイミドフィルムのような溶液製膜法を用いて得られる高分子フィルムの場合にも同様で、例えば、ポリアミド酸溶液(ポリイミドの前駆体溶液)として、滑材(好ましくは平均粒子径0.05〜2.5μm程度)をポリアミド酸溶液中のポリマー固形分に対して0.02質量%〜50質量%(好ましくは0.04〜3質量%、より好ましくは0.08〜1.2質量%)含有したポリアミド酸溶液と、滑材を含有しないか又はその含有量が少量(好ましくはポリアミド酸溶液中のポリマー固形分に対して0.02質量%未満、より好ましくは0.01質量%以下)である2種のポリアミド酸溶液を用いて製造することができる。 The same applies to the case of a polymer film obtained by using a solution film-forming method such as a polyimide film. For example, as a polyamic acid solution (a polyimide precursor solution), a lubricant (preferably an average particle size of 0.05 to 2.5 μm) to 0.02% by mass to 50% by mass (preferably 0.04 to 3% by mass, more preferably 0.08 to 1.2% by mass) based on the polymer solid content in the polyamic acid solution. With the polyamic acid solution contained, the lubricant is not contained or the content thereof is small (preferably less than 0.02% by mass, more preferably 0.01% by mass or less based on the polymer solid content in the polyamic acid solution). Can be produced using two polyamic acid solutions that are
多層高分子フィルムの多層化(積層)方法は、両層の密着に問題が生じなければ、特に限定されるものではなく、かつ接着剤層などを介することなく密着するものであればよい。
ポリイミドフィルムの場合、例えば、i)一方のポリイミドフィルムを作製後、このポリイミドフィルム上に他方のポリアミド酸溶液を連続的に塗布してイミド化する方法、ii)一方のポリアミド酸溶液を流延しポリアミド酸フィルムを作製後、このポリアミド酸フィルム上に他方のポリアミド酸溶液を連続的に塗布した後、イミド化する方法、iii)共押し出しによる方法、iv)滑材を含有しないか又はその含有量が少量であるポリアミド酸溶液で形成したフィルムの上に、滑材を多く含有するポリアミド酸溶液をスプレーコート、Tダイ塗工などで塗布してイミド化する方法などを例示できる。本発明では、上記i)ないし上記ii)の方法を用いることが好ましい。
The method for forming a multilayer (lamination) of the multilayer polymer film is not particularly limited as long as there is no problem in adhesion of both layers, and any method may be used as long as it adheres without an adhesive layer or the like.
In the case of a polyimide film, for example, i) a method of producing one polyimide film and then continuously applying the other polyamic acid solution on the polyimide film to imidize, ii) casting one polyamic acid solution After producing a polyamic acid film, the other polyamic acid solution is continuously applied onto this polyamic acid film, and then imidized, iii) by coextrusion, iv) containing no lubricant or its content An example is a method of applying a polyamic acid solution containing a large amount of lubricant by spray coating, T-die coating, or the like to a film formed with a polyamic acid solution containing a small amount of imide to imidize the film. In the present invention, it is preferable to use the above methods i) to ii).
多層の高分子フィルムにおける各層の厚さの比率は、特に限定されないが、滑材を多く含有する高分子層を(a)層、滑材を含有しないか又はその含有量が少量である高分子層を(b)層とすると、(a)層/(b)層の厚さ比率は0.05〜0.95が好ましい。(a)層/(b)層の厚さ比率が0.95を超えると(b)層の平滑性が失われがちとなり、一方0.05未満の場合、表面特性の改良効果が不足し易滑性が失われることがある。 The ratio of the thickness of each layer in the multilayer polymer film is not particularly limited, but the polymer layer containing a large amount of lubricant (a) layer, the polymer containing no lubricant or a small amount thereof When the layer is the (b) layer, the thickness ratio of the (a) layer/(b) layer is preferably 0.05 to 0.95. When the thickness ratio of the (a) layer/(b) layer exceeds 0.95, the smoothness of the (b) layer tends to be lost, while when it is less than 0.05, the effect of improving the surface characteristics tends to be insufficient. Lubricity may be lost.
本発明における高分子フィルムは、その製造時において幅が300mm以上、長さが10m以上の長尺フィルムとして巻き取られた形態で得られるものが好ましく、巻取りコアに巻き取られたロール状ポリイミドフィルムの形態のものがより好ましい。 The polymer film according to the present invention is preferably obtained in the form of a long film having a width of 300 mm or more and a length of 10 m or more at the time of its production, and a roll-shaped polyimide wound on a winding core. More preferably, it is in the form of a film.
<高分子フィルムの表面活性化処理>
本発明の高分子フィルムは、オキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液を用い、表面活性化処理される。オキシアルキルアミンは、好ましくは炭素数1〜15、より好ましくは炭素数1〜10、さらに好ましくは炭素数1〜5である。
オキシアルキルアミンは、モノオキシモノアミン、及びモノアミノ多価アルコールからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
<Surface activation treatment of polymer film>
The polymer film of the present invention is surface activated using an alkaline solution containing oxyalkylamine. The oxyalkylamine preferably has 1 to 15 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, and further preferably 1 to 5 carbon atoms.
The oxyalkylamine is preferably at least one selected from the group consisting of monooxymonoamine and monoaminopolyhydric alcohol.
本発明では好ましく用いられるオキシアルキルアミンとしては、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、N−(β−アミノエチル)エタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、N,N−ジエチルプロパノールアミン、N,N−ジプロピルプロパノールアミン等のモノオキシモノアミン;ジエタノールアミン、ジメタノールアミン、ジプロパノールアミン、ジブタノールアミン、ジヘキサノールアミン等のモノアミノ多価アルコール等を例示できる。本発明で特に好ましく用いられるオキシアルキルアミンは、モノオキシモノアミンであり、最も好ましくはエタノールアミン、プロパノールアミンである。 Oxyalkylamines preferably used in the present invention include ethanolamine, propanolamine, butanolamine, N-(β-aminoethyl)ethanolamine, N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, triethanolamine, N, Monooxymonoamines such as N-dimethylethanolamine, N,N-diethylethanolamine, N,N-dimethylpropanolamine, N,N-diethylpropanolamine, N,N-dipropylpropanolamine; diethanolamine, dimethanolamine, Examples thereof include monoamino polyhydric alcohols such as dipropanolamine, dibutanolamine and dihexanolamine. The oxyalkylamine particularly preferably used in the present invention is monooxymonoamine, most preferably ethanolamine and propanolamine.
本発明におけるオキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液としては、水溶液、アルコール溶液、溶剤溶液が好ましく用いられる。アルコール溶液としてはメタノール溶液、エタノール溶液、イソプロパノール溶液、ノルマルプロパノール溶液、ブタノール溶液が挙げられる。溶剤溶液としては、ノルマルメチルピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド等を用いる事ができる。
中でも、前記アルカリ性溶液は、作業性の点で水溶液であることが好ましい。
As the alkaline solution containing oxyalkylamine in the present invention, an aqueous solution, an alcohol solution or a solvent solution is preferably used. Examples of the alcohol solution include a methanol solution, an ethanol solution, an isopropanol solution, a normal propanol solution, and a butanol solution. As the solvent solution, normal methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethylsulfoxide and the like can be used.
Among them, the alkaline solution is preferably an aqueous solution from the viewpoint of workability.
本発明のアルカリ性溶液におけるオキシアルキルアミンの含有量は特に制限されず、オキシアルキルアミンの原液を用いても良い。しかしながら作業性の観点より、オキシアルキルアミンの含有量は、前記アルカリ性溶液100質量%中、2〜60質量%が好ましく、3〜45質量%がより好ましく、5〜33質量%がさらに好ましい。 The content of oxyalkylamine in the alkaline solution of the present invention is not particularly limited, and a stock solution of oxyalkylamine may be used. However, from the viewpoint of workability, the content of the oxyalkylamine is preferably 2 to 60% by mass, more preferably 3 to 45% by mass, and further preferably 5 to 33% by mass in 100% by mass of the alkaline solution.
本発明におけるオキシアルキルアミンを含むアルカリ性溶液には、追加成分として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の無機アルカリ、アンモニア、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩などの有機アルカリ、尿素などのアンモニア由来の低分子化合物を添加することが出来る。中でも水酸化カリウムを用いることが好ましい。
かかる追加成分はその添加総量がオキシアルキルアミンの含有量と同量以下である事が好ましい。追加成分の含有量は、前記アルカリ性溶液100質量%中、例えば0〜10質量%であり、好ましくは0〜5質量%である。
The alkaline solution containing an oxyalkylamine in the present invention, as an additional component, an inorganic alkali such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonia, monomethylamine, monoethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, It is possible to add an organic alkali such as triethylamine, tetramethylammonium salt or tetraethylammonium salt, or a low molecular weight compound derived from ammonia such as urea. Above all, it is preferable to use potassium hydroxide.
The total amount of the additional component added is preferably equal to or less than the content of the oxyalkylamine. The content of the additional component is, for example, 0 to 10 mass% in 100 mass% of the alkaline solution, and preferably 0 to 5 mass %.
なお、これらの成分の他に、高分子フィルムに対するアルカリ性溶液の濡れ性調整などの目的により公知の界面活性剤等を添加する事ができる。 In addition to these components, a known surfactant or the like can be added for the purpose of adjusting the wettability of the alkaline solution with respect to the polymer film.
<保護フィルム>
本発明では必要に応じて保護フィルムを用いる事が出来る。保護フィルムは、文字通り、主体となる被保護物を、汚染やキズから保護する役割を担う物であるが、本発明に於いては、さらに、分割された高分子フィルムをまとめて、無機基板と貼り合わせる工程を省力化する働きを担う。
<Protective film>
In the present invention, a protective film can be used if necessary. The protective film is, literally, an object to be protected, which plays a role of protecting the object from contamination and scratches.In the present invention, the divided polymer films are combined into an inorganic substrate. It plays the role of saving labor in the laminating process.
本発明の保護フィルムは、基材フィルムと粘着剤からなってもよい。基材フィルムとしては一般的なPETフィルム、PENフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフィルム等の他、PPSフィルム、PEEKフィルム、芳香族ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、ポリイミドベンザゾールフィルム等の耐熱性スーパーエンジニアリングプラスチックフィルムを用いることができる。 The protective film of the present invention may be composed of a base film and an adhesive. As the base material film, in addition to general PET film, PEN film, polypropylene film, nylon film, etc., heat resistant super engineering plastic film such as PPS film, PEEK film, aromatic polyamide film, polyimide film, polyimide benzazole film, etc. Can be used.
本発明で好ましく用いられる保護フィルムの基材は、寸法安定性改善のためのアニール処理を行ったPETフィルム、同じくアニール処理を行ったPENフィルム、ポリイミドフィルムである。 The base material of the protective film preferably used in the present invention is a PET film which has been subjected to an annealing treatment for improving dimensional stability, a PEN film which has also been subjected to an annealing treatment, and a polyimide film.
本発明の保護フィルムに用いられる粘着剤としては、シリコーン系、アクリル系、ポリウレタン系等の公知の粘着剤を用いることが出来る。本発明の保護フィルムは、フレキシブル電子デバイスの基材となる高分子フィルムのデバイス形成面を保護する。したがって、粘着剤成分の転写が極少になるように、あるいは転写成分がドライ、ないしはウエット洗浄にて簡単に除去できるタイプの粘着剤を使用することが好ましい。本発明では、たとえば、冷却することによって粘着力が減じる性質を有する側鎖結晶性高分子を用いた粘着剤を用いることができる。 As the pressure-sensitive adhesive used in the protective film of the present invention, known pressure-sensitive adhesives such as silicone-based, acrylic-based and polyurethane-based can be used. The protective film of the present invention protects a device forming surface of a polymer film which is a base material of a flexible electronic device. Therefore, it is preferable to use a pressure-sensitive adhesive of a type that minimizes the transfer of the pressure-sensitive adhesive component, or the transfer component is dry or can be easily removed by wet cleaning. In the present invention, for example, a pressure-sensitive adhesive using a side-chain crystalline polymer having a property that the pressure-sensitive adhesive force is reduced by cooling can be used.
<無機基板と高分子フィルムの接着手段>
本発明において無機基板と高分子フィルムとの接着手段は、(1)無機基板と貼り合わせる高分子フィルムの面を前記アルカリ性溶液により表面活性化処理して高分子フィルムと無機基板を接着させる手段、(2)高分子フィルムと貼り合わせる無機基板の面をシランカップリング剤で処理し高分子フィルムと無機基板を接着させる手段、(3)粘着剤又は接着剤により高分子フィルムと無機基板を接着させる手段であってもよく、これらを併用してもよい。
本発明において無機基板と高分子フィルムの接着手段は、前記(1)を必須手段とし、前記(1)と前記(2)、前記(1)と前記(3)、又は前記(1)と前記(2)と前記(3)の組み合わせであってもよく、前記(1)の後に、前記(2)及び/又は(3)を行えばよい。
<Means for adhering the inorganic substrate and the polymer film>
In the present invention, the means for adhering the inorganic substrate and the polymer film includes (1) means for adhering the polymer film and the inorganic substrate by surface-activating the surface of the polymer film to be bonded with the inorganic substrate with the alkaline solution. (2) A means for adhering the polymer film and the inorganic substrate by treating the surface of the inorganic substrate to be adhered with the polymer film with a silane coupling agent, (3) adhering the polymer film and the inorganic substrate with an adhesive or an adhesive. Means may be used, or these may be used in combination.
In the present invention, the means for adhering the inorganic substrate and the polymer film uses the above (1) as an essential means, and the above (1) and (2), (1) and (3), or (1) and the above. A combination of (2) and (3) may be used, and (2) and/or (3) may be performed after (1).
アルカリ性溶液による無機基板と高分子フィルムの接着
無機基板と貼り合わせる高分子フィルムの面が、前記アルカリ性溶液で塗布されることが好ましく、高分子フィルムをアルカリ性溶液に浸漬することが好ましい。
Adhesion of Inorganic Substrate and Polymer Film with Alkaline Solution The surface of the polymer film to be bonded to the inorganic substrate is preferably coated with the alkaline solution, and the polymer film is preferably immersed in the alkaline solution.
塗布方法としては、スピンコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、バーコート法、コンマコート法、アプリケーター法、スクリーン印刷法、スプレーコート法等の一般的な液体塗布方法を例示することが出来る。液相での塗布方法を用いた場合、塗布後に速やかに乾燥し、さらに90±30℃程度で数十秒〜10分程度の熱処理(乾燥処理)を行うことが好ましい。 As a coating method, general liquid coating such as spin coating method, curtain coating method, dip coating method, slit die coating method, gravure coating method, bar coating method, comma coating method, applicator method, screen printing method, spray coating method, etc. A method can be illustrated. When the coating method in the liquid phase is used, it is preferable that the coating is dried immediately after coating and further heat treatment (drying treatment) is performed at about 90±30° C. for several tens of seconds to 10 minutes.
浸漬方法としては、所定容器に前記アルカリ性溶液を充填し、前記アルカリ性溶液を撹拌しながら、所定温度、所定時間の条件で、高分子フィルムを浸漬する方法が挙げられる。当該温度は、例えば0〜80℃であり、好ましくは10〜60℃、より好ましくは15〜38℃、さらにより好ましくは15〜30℃である。温度がこの範囲を超えると、高分子フィルムが溶解してしまう場合が生じる。一方で温度が所定範囲に満たないと処理が不十分に成り、接着強度の斑が発生しやすくなる。
当該時間は、例えば1秒〜30分、好ましくは5秒〜10分、より好ましくは10秒〜5分である。処理時間が所定の時間を超えると、フィルムが溶解して強度が落ちる等の問題が生じる場合がある。また処理時間が所定の範囲に満たないと、処理が不均一になり、斑が出やすくなる。浸漬方法を用いた場合、浸漬後、複数回水洗し、90±30℃程度で数十秒〜10分程度の熱処理(乾燥処理)を行うことが好ましい。
Examples of the dipping method include a method in which a predetermined container is filled with the alkaline solution, and the polymer film is dipped at a predetermined temperature for a predetermined time while stirring the alkaline solution. The temperature is, for example, 0 to 80°C, preferably 10 to 60°C, more preferably 15 to 38°C, and even more preferably 15 to 30°C. If the temperature exceeds this range, the polymer film may be dissolved. On the other hand, if the temperature does not reach the predetermined range, the treatment becomes insufficient, and uneven adhesion strength is likely to occur.
The time is, for example, 1 second to 30 minutes, preferably 5 seconds to 10 minutes, and more preferably 10 seconds to 5 minutes. When the processing time exceeds a predetermined time, problems such as dissolution of the film and reduction in strength may occur. Further, if the processing time is less than a predetermined range, the processing becomes uneven, and spots are likely to occur. When the dipping method is used, it is preferable that after dipping, it is washed multiple times with water, and heat treatment (drying treatment) is performed at about 90±30° C. for several tens of seconds to 10 minutes.
シランカップリング剤による無機基板と高分子フィルムの接着
シランカップリング剤は、無機基板(仮支持体)と高分子フィルムとの間に物理的ないし化学的に介在し、両者間の接着力を高める作用を有する化合物を云う。
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、ヘキサメチルジシラザンなどが挙げられる。
Adhesion of Inorganic Substrate and Polymer Film with Silane Coupling Agent The silane coupling agent physically or chemically intervenes between the inorganic substrate (temporary support) and the polymer film to enhance the adhesive force between them. A compound having an action.
Specific preferred examples of the silane coupling agent include N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2-( Aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, 2- (3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, vinyltrichlorosilane, Vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycid Xypropyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, 3-ureidopropyltriethoxysilane , 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, bis(triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, tris-(3-trimethoxy Examples include silylpropyl) isocyanurate, chloromethylphenethyltrimethoxysilane, chloromethyltrimethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, aminophenethyltrimethoxysilane, aminophenylaminomethylphenethyltrimethoxysilane, and hexamethyldisilazane.
この他、n−プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、2−シアノエチルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、デシルトリクロロシラン、ジアセトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ドデシルトリクロロシラン、ドデシルトリメトキシラン、エチルトリクロロシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリクロロシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、トリエトキシエチルシラン、トリエトキシメチルシラン、トリメトキシメチルシラン、トリメトキシフェニルシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ペンチルトリクロロシラン、トリアセトキシメチルシラン、トリクロロヘキシルシラン、トリクロロメチルシラン、トリクロロオクタデシルシラン、トリクロロプロピルシラン、トリクロロテトラデシルシラン、トリメトキシプロピルシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、トリクロロビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、トリクロロ−2−シアノエチルシラン、ジエトキシ(3−グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランなどを使用することもできる。 In addition, n-propyltrimethoxysilane, butyltrichlorosilane, 2-cyanoethyltriethoxysilane, cyclohexyltrichlorosilane, decyltrichlorosilane, diacetoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, dimethoxydimethylsilane, dimethoxydiphenylsilane, dimethoxymethylphenyl. Silane, dodecyltrichlorosilane, dodecyltrimethoxysilane, ethyltrichlorosilane, hexyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, n-octyltrichlorosilane, n-octyltriethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, Triethoxyethylsilane, triethoxymethylsilane, trimethoxymethylsilane, trimethoxyphenylsilane, pentyltriethoxysilane, pentyltrichlorosilane, triacetoxymethylsilane, trichlorohexylsilane, trichloromethylsilane, trichlorooctadecylsilane, trichloropropylsilane, Trichlorotetradecylsilane, trimethoxypropylsilane, allyltrichlorosilane, allyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, diethoxymethylvinylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, trichlorovinylsilane, triethoxyvinylsilane, vinyltris(2-methoxyethoxy)silane, trichloro 2-Cyanoethylsilane, diethoxy(3-glycidyloxypropyl)methylsilane, 3-glycidyloxypropyl(dimethoxy)methylsilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane and the like can also be used.
かかるシランカップリング剤の中で、本発明にて好ましく用いられるシランカップリング剤はカップリング剤の一分子あたりに一個の珪素原子を有する化学構造のシランカップリング剤が好ましい。 Among such silane coupling agents, the silane coupling agent preferably used in the present invention is preferably a silane coupling agent having a chemical structure having one silicon atom per molecule of the coupling agent.
特に好ましいシランカップリング剤としては、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、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。プロセスで特に高い耐熱性が要求される場合、Siとアミノ基の間を芳香族基でつないだものが望ましい。
なお本発明では必要に応じて、リン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等を併用しても良い。
Particularly preferred silane coupling agents include N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2-(aminoethyl). )-3-Aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine, 2-(3 , 4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, Examples thereof include aminophenethyltrimethoxysilane and aminophenylaminomethylphenethyltrimethoxysilane. When particularly high heat resistance is required in the process, it is desirable to connect Si and an amino group with an aromatic group.
In the present invention, a phosphorus-based coupling agent, a titanate-based coupling agent, etc. may be used in combination, if necessary.
<シランカップリング剤の塗布方法>
シランカップリング剤の塗布方法としては、液相での塗布方法、気相での塗布方法を用いることが出来る。
液相での塗布方法としては、シランカップリング剤をアルコールなどの溶媒で希釈した溶液を用いて、スピンコート法、カーテンコート法、ディップコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、バーコート法、コンマコート法、アプリケーター法、スクリーン印刷法、スプレーコート法等の一般的な液体塗布方法を例示することが出来る。液相での塗布方法を用いた場合、塗布後に速やかに乾燥し、さらに100±30℃程度で数十秒〜10分程度の熱処理を行うことが好ましい。熱処理により、シランカップリング剤と被塗布面の表面とが化学反応により結合される。
<How to apply silane coupling agent>
As a coating method of the silane coupling agent, a liquid phase coating method or a gas phase coating method can be used.
As the coating method in the liquid phase, using a solution obtained by diluting a silane coupling agent with a solvent such as alcohol, a spin coating method, a curtain coating method, a dip coating method, a slit die coating method, a gravure coating method, a bar coating method, Typical liquid application methods such as a comma coat method, an applicator method, a screen printing method and a spray coat method can be exemplified. When the coating method in the liquid phase is used, it is preferable that the coating is dried immediately after coating and further heat-treated at about 100±30° C. for several tens of seconds to 10 minutes. By the heat treatment, the silane coupling agent and the surface of the coated surface are bonded by a chemical reaction.
気相での塗布方法としては、基板をシランカップリング剤の蒸気、すなわち実質的に気体状態のシランカップリング剤に暴露する方法が挙げられる。シランカップリング剤の蒸気は、液体状態のシランカップリング剤を40℃〜シランカップリング剤の沸点程度までの温度に加温することによって得ることが出来る。シランカップリング剤の沸点は、化学構造によって異なるが、概ね100〜250℃の範囲である。ただし200℃以上の加熱は、シランカップリング剤の有機基側の副反応を招く恐れがあるため好ましくない。 Examples of the coating method in the vapor phase include a method of exposing the substrate to the vapor of the silane coupling agent, that is, the silane coupling agent in a substantially gaseous state. The vapor of the silane coupling agent can be obtained by heating the silane coupling agent in a liquid state to a temperature of 40° C. to the boiling point of the silane coupling agent. The boiling point of the silane coupling agent varies depending on the chemical structure, but is generally in the range of 100 to 250°C. However, heating at 200° C. or higher is not preferable because it may cause a side reaction on the organic group side of the silane coupling agent.
シランカップリング剤を加温する環境は、加圧下、略常圧下、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略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、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。 The environment for heating the silane coupling agent may be under pressure, at about normal pressure, or at reduced pressure. However, in order to accelerate vaporization of the silane coupling agent, it is preferably at about normal pressure or under reduced pressure. Since many silane coupling agents are flammable liquids, it is preferable to carry out the vaporization work in a closed container after replacing the container with an inert gas.
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、例えば20時間以内、好ましくは60分以内、より好ましくは15分以内、さらに好ましくは1分以内である。 The time for exposing the inorganic substrate to the silane coupling agent is not particularly limited, but is, for example, 20 hours or less, preferably 60 minutes or less, more preferably 15 minutes or less, and further preferably 1 minute or less.
無機基板をシランカップリング剤に暴露する間の無機基板温度は、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。 The temperature of the inorganic substrate during the exposure of the inorganic substrate to the silane coupling agent is controlled to an appropriate temperature between −50° C. and 200° C. depending on the type of the silane coupling agent and the required thickness of the silane coupling agent layer. It is preferable.
シランカップリング剤に暴露された無機基板は、好ましくは、暴露後に、70℃〜200℃、より好ましくは75℃〜150℃に加熱される。かかる加熱によって、無機基板表面の水酸基などと、シランカップリング剤のアルコキシ基やシラザン基が反応し、シランカップリング剤処理が完了する。加熱に要する時間は10秒以上10分程度以内である。温度が高すぎたり、時間が長すぎる場合にはカップリング剤の劣化が生じる場合がある。また短すぎると処理効果が得られない。なお、シランカップリング剤に暴露中の基板温度が既に80℃以上である場合には、事後の加熱を省略することも出来る。 The inorganic substrate exposed to the silane coupling agent is preferably heated to 70°C to 200°C, more preferably 75°C to 150°C after the exposure. By such heating, the hydroxyl group or the like on the surface of the inorganic substrate reacts with the alkoxy group or silazane group of the silane coupling agent, and the silane coupling agent treatment is completed. The time required for heating is 10 seconds or more and 10 minutes or less. If the temperature is too high or the time is too long, the coupling agent may deteriorate. If it is too short, the treatment effect cannot be obtained. If the substrate temperature during exposure to the silane coupling agent is already 80° C. or higher, post-heating can be omitted.
無機基板のシランカップリング剤塗布面を下向きに保持してシランカップリング剤蒸気に暴露することが好ましい。液相の塗布方法では、必然的に塗布中および塗布前後に無機基板の塗布面が上を向くため、作業環境下の浮遊異物などが無機基板表面に沈着する可能性がある。しかしながら気相による塗布方法では無機基板を下向きに保持することが出来るため、環境中の異物付着を大幅に減ずることが可能となる。
なおシランカップリング剤処理前の無機基板表面を短波長UV/オゾン照射などの手段により清浄化すること、ないしは液体洗浄剤で清浄化すること等は、好ましい。
It is preferable that the surface of the inorganic substrate on which the silane coupling agent is applied is held downward and exposed to the silane coupling agent vapor. In the liquid-phase coating method, the coating surface of the inorganic substrate inevitably faces upward during the coating and before and after coating, so that floating foreign substances under the working environment may be deposited on the surface of the inorganic substrate. However, since the inorganic substrate can be held downward by the vapor-phase coating method, it is possible to significantly reduce the adhesion of foreign matter in the environment.
In addition, it is preferable to clean the surface of the inorganic substrate before the treatment with the silane coupling agent by a means such as short wavelength UV/ozone irradiation or a liquid cleaning agent.
シランカップリング剤の塗布量(厚さ)は、理論上1分子層あれば事足り、機械設計的には無視できるレベルの厚さで十分である。一般的にはシランカップリング剤層の厚さは400nm未満(0.4μm未満)であり、200nm以下(0.2μm以下)が好ましく、実用上は100nm以下(0.1μm以下)がより好ましく、さらに好ましくは50nm以下、さらにより好ましくは10nm以下である。ただし計算上5nm以下の領域になるとシランカップリング剤が均一な塗膜としてではなく、クラスター状に存在するケースが想定され、余り好ましくはない。シランカップリング剤層の膜厚は、エリプソメトリー法または塗布時のシランカップリング剤溶液の濃度と塗布量から計算して求めることができる。 The coating amount (thickness) of the silane coupling agent is theoretically sufficient to be one molecular layer, and a mechanically designable level of thickness is sufficient. Generally, the thickness of the silane coupling agent layer is less than 400 nm (less than 0.4 μm), preferably 200 nm or less (0.2 μm or less), and more preferably 100 nm or less (0.1 μm or less) in practice. The thickness is more preferably 50 nm or less, still more preferably 10 nm or less. However, in the case of a region of 5 nm or less in calculation, it is assumed that the silane coupling agent is present as a cluster rather than as a uniform coating film, which is not preferable. The film thickness of the silane coupling agent layer can be obtained by ellipsometry or by calculation from the concentration of the silane coupling agent solution at the time of coating and the coating amount.
シランカップリング剤処理を行った無機基板、ないしは未処理の無機基板、さらには、超純水などによる洗浄処理が行われた無機基板に、UVオゾン処理を行うことにより活性化した無機基板を用いることができる。本発明におけるUVオゾン処理とは、酸素存在下において、波長が例えば270nm以下、好ましくは210nm以下、より好ましくは180nm以下の波長の紫外線を比較的近距離で照射する処理を意味する。短波長の紫外線は、雰囲気中の酸素をオゾン化し、紫外線自身は減衰するため、光源と被処理物との距離を離すと効果が得られない。本発明では光源と被処理物との間隔は例えば30mm以下、好ましくは16mm以下、より好ましくは8mm以下である。 An inorganic substrate that has been treated by UV ozone treatment is used for an inorganic substrate that has been treated with a silane coupling agent, an untreated inorganic substrate, or an inorganic substrate that has been washed with ultrapure water or the like. be able to. The UV ozone treatment in the present invention means a treatment of irradiating with ultraviolet rays having a wavelength of, for example, 270 nm or less, preferably 210 nm or less, more preferably 180 nm or less in the presence of oxygen at a relatively short distance. Short-wavelength ultraviolet rays turn oxygen in the atmosphere into ozone, and the ultraviolet rays themselves are attenuated. In the present invention, the distance between the light source and the object to be processed is, for example, 30 mm or less, preferably 16 mm or less, and more preferably 8 mm or less.
本発明では、シランカップリング剤処理のみでは、無機基板と高分子フィルムの接着力が強くなり過ぎ、剥離に支障をきたす場合がある。シランカップリング剤の塗布量を減じることにより調整は可能であるが、処理斑が出やすいため、本発明ではシランカップリング剤処理の後に、UVオゾン処理などを行い、シランカップリング剤により導入される官能基の減活性化を行う手法が推奨される。 In the present invention, the treatment with the silane coupling agent alone may cause excessive adhesion of the inorganic substrate and the polymer film, which may hinder peeling. Adjustment can be made by reducing the coating amount of the silane coupling agent, but since treatment unevenness is likely to occur, in the present invention, after the silane coupling agent treatment, UV ozone treatment or the like is performed to introduce the silane coupling agent. A method for deactivating the functional group is recommended.
粘着剤又は接着剤による無機基板と高分子フィルムの接着
粘着剤又は接着剤として、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂などの公知の接着剤、粘着剤を用いることができる。本発明では、たとえば、冷却することによって粘着力が減じる性質を有する側鎖結晶性高分子を用いた粘着剤を用いることができる。
接着手段は、厚さが5μm以下の接着剤・粘着剤による接着手段であってもよく、実質的に接着剤・粘着剤を用いない接着手段であってもよい。
本発明では、無機基板側に、シランカップリング剤処理、UVオゾン処理などの有機化処理、活性化処理を行い、同様に高分子フィルム側にも真空プラズマ処理、大気圧プラズマ処理、コロナ処理、火炎処理、イトロ処理、UVオゾン処理、活性ガスへの暴露処理などの活性化処理を行い、両処理面を密着させて加圧、加熱処理を行う接着方法を用いてもよい。
Adhesion of Inorganic Substrate to Polymer Film by Adhesive or Adhesive As the adhesive or the adhesive, known adhesives or adhesives such as silicone resin, epoxy resin, acrylic resin, polyester resin can be used. In the present invention, for example, a pressure-sensitive adhesive using a side-chain crystalline polymer having a property that the pressure-sensitive adhesive force is reduced by cooling can be used.
The adhering means may be an adhering means using an adhesive/adhesive having a thickness of 5 μm or less, or may be an adhering means using substantially no adhesive/adhesive.
In the present invention, the inorganic substrate side is subjected to a silane coupling agent treatment, an organic ozone treatment such as a UV ozone treatment, and an activation treatment. Similarly, the polymer film side is subjected to vacuum plasma treatment, atmospheric pressure plasma treatment, corona treatment, An adhesive method may be used in which activation treatment such as flame treatment, itro treatment, UV ozone treatment, and exposure treatment to an active gas is performed, and both treatment surfaces are brought into close contact with each other and pressure and heat treatment are performed.
<フィルムラミネート方法>
本発明では、少なくとも無機基板表面と、活性化された高分子フィルム表面を重ね合わせ、加熱・加圧することにより接着を行うことができる。
前記無機基板と前記高分子フィルムとの貼り合わせは、表面活性化処理した無機基板と、表面活性化処理した高分子フィルムとを加熱・加圧することによって行われることが好ましい。この場合、高分子フィルムに貼り合わせる前記無機基板の面は、シランカップリング剤で処理されることが好ましい。他方、厚さが5μm以下の粘着剤層乃至接着剤層を介して、表面活性化処理した無機基板又は表面活性化処理していない無機基板と表面活性化処理した高分子フィルムとを貼り合わせてもよい。
加圧・加熱処理は、例えば、大気圧雰囲気下あるいは真空中で、プレス、ラミネート、ロールラミネート等を、加熱しながら行えばよい。またフレキシブルなバッグに入れた状態で加圧加熱する方法も応用できる。生産性の向上や、高い生産性によりもたらされる低加工コスト化の観点からは、大気雰囲気下でのプレスまたはロールラミネートが好ましく、特にロールを用いて行う方法(ロールラミネート等)が好ましい。
<Film laminating method>
In the present invention, at least the surface of the inorganic substrate and the surface of the activated polymer film are superposed, and heat and pressure can be applied to perform the adhesion.
The bonding of the inorganic substrate and the polymer film is preferably performed by heating and pressurizing the surface-activated inorganic substrate and the surface-activated polymer film. In this case, the surface of the inorganic substrate to be attached to the polymer film is preferably treated with a silane coupling agent. On the other hand, a surface-activated inorganic substrate or a non-surface-activated inorganic substrate and a surface-activated polymer film are bonded to each other via a pressure-sensitive adhesive layer or adhesive layer having a thickness of 5 μm or less. Good.
The pressurization/heat treatment may be performed, for example, under pressure in an atmospheric pressure atmosphere or in vacuum while performing heating such as pressing, laminating, or roll laminating. A method of applying pressure and heating in a flexible bag can also be applied. From the viewpoint of improving productivity and reducing the processing cost brought about by high productivity, press or roll laminating in an air atmosphere is preferable, and a method using rolls (roll laminating or the like) is particularly preferable.
加圧加熱処理の際の圧力としては、0.1MPa〜10MPaが好ましく、より好ましくは0.3MPa〜5MPaである。圧力が高すぎると、支持体を破損するおそれがあり、圧力が低すぎると、密着しない部分が生じ、接着が不充分になる場合がある。
加圧加熱処理の際の温度としては、用いる高分子フィルムの耐熱温度を超えない範囲にて行う。非熱可塑性のポリイミドフィルムの場合には好ましくは80℃〜400℃、より好ましくは90℃〜350℃で処理される。
The pressure during the heat treatment under pressure is preferably 0.1 MPa to 10 MPa, more preferably 0.3 MPa to 5 MPa. If the pressure is too high, the support may be damaged, and if the pressure is too low, some portions may not adhere to each other, resulting in insufficient adhesion.
The temperature for the pressure heat treatment is such that it does not exceed the heat resistant temperature of the polymer film used. In the case of a non-thermoplastic polyimide film, it is preferably treated at 80°C to 400°C, more preferably 90°C to 350°C.
前記加圧加熱処理は加圧プロセスと加熱プロセスとに分離して行うことが可能である。この場合、まず、比較的低温(例えば120℃未満、好ましくは95℃以下の温度)で高分子フィルムと無機基板とを加圧(好ましくは0.2〜50MPa程度)して両者の密着確保し、その後、低圧(好ましくは0.2MPa未満、より好ましくは0.1MPa以下)もしくは常圧にて比較的高温(例えば120℃以上、好ましくは120〜250℃、より好ましくは150〜230℃)で加熱することにより、密着界面の化学反応が促進されて高分子フィルムと仮支持用無機基板とを積層できる。 The pressure heat treatment can be performed separately in a pressure process and a heating process. In this case, first, the polymer film and the inorganic substrate are pressurized (preferably about 0.2 to 50 MPa) at a relatively low temperature (for example, a temperature of less than 120° C., preferably 95° C. or less) to secure the adhesion between them. After that, at a low pressure (preferably less than 0.2 MPa, more preferably 0.1 MPa or less) or at a relatively high temperature (eg 120° C. or higher, preferably 120 to 250° C., more preferably 150 to 230° C.) at normal pressure. By heating, the chemical reaction at the adhesion interface is promoted and the polymer film and the temporary supporting inorganic substrate can be laminated.
なお、本発明において高分子フィルムと無機基板とを貼り合わせる際の高分子フィルムの吸湿率を1.8%以下に制御することが好ましい。かかる高分子フィルムの吸湿率は、高分子フィルムと無機基板を圧着する直前状態での吸湿率を意味する。高分子フィルムの吸湿率は、高分子フィルムが放置された室内の気温と湿度に依存する。また吸湿・放湿には時間を要するため、当該測定は、一定条件下に十分に長い時間、少なくとも24時間程度以上放置された後に評価することが肝要である。 In the present invention, it is preferable to control the moisture absorption rate of the polymer film when the polymer film and the inorganic substrate are bonded together to be 1.8% or less. The moisture absorption rate of such a polymer film means the moisture absorption rate immediately before the polymer film and the inorganic substrate are pressure-bonded. The moisture absorption rate of the polymer film depends on the temperature and humidity inside the room where the polymer film is left. Further, since it takes time to absorb and release moisture, it is important to evaluate the measurement after leaving it for a sufficiently long time under a certain condition for at least 24 hours or more.
かかる吸湿された水分は、その量が多すぎると、後工程で熱が加わった際に、ブリスターの原因となる。一方で量が少なすぎると、無機基板との接着性が安定になる場合がある。すなわち、高分子フィルムと無機基板との各々の表面における化学的反応は、高分子フィルムに内包された水分によって影響される。高分子フィルムの吸湿率は例えば1.5%以下、好ましくは1.2%以下である。また高分子フィルムの吸湿率の下限は例えば0.1%、好ましくは0.2%、より好ましくは0.4%である。 If the amount of the absorbed moisture is too large, it causes blisters when heat is applied in a later step. On the other hand, if the amount is too small, the adhesiveness to the inorganic substrate may become stable. That is, the chemical reaction on the surface of each of the polymer film and the inorganic substrate is influenced by the moisture contained in the polymer film. The moisture absorption rate of the polymer film is, for example, 1.5% or less, preferably 1.2% or less. The lower limit of the moisture absorption rate of the polymer film is, for example, 0.1%, preferably 0.2%, more preferably 0.4%.
<フレキシブル電子デバイスの製造手段>
本発明の積層体を用いると、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。
本発明における電子デバイスとは、電気配線を担う配線基板、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の他、圧力、温度、光、湿度などをセンシングするセンサー素子、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云う。
<Manufacturing means for flexible electronic devices>
When the laminate of the present invention is used, an electronic device is formed on the polymer film of the laminate by using the existing equipment and process for manufacturing an electronic device, and the polymer film is peeled from the laminate, thereby providing a flexible structure. Electronic devices can be made.
The electronic device in the present invention includes a wiring board that carries electrical wiring, active elements such as transistors and diodes, and electronic circuits including passive devices such as resistors, capacitors, and inductors, as well as pressure, temperature, light, humidity, and the like. A sensor element, a light emitting element, an image display element such as a liquid crystal display, an electrophoretic display, a self-luminous display, a wireless or wired communication element, an arithmetic element, a memory element, a MEMS element, a solar cell, a thin film transistor, and the like.
<無機基板からの高分子フィルムの剥離手段>
高分子フィルムを支持体から剥離する手段については特に限定されず、公知の方法を用いればよい。積層体から高分子フィルムを剥離する方法としては、無機基板側から強い光を照射し、無機基板と高分子フィルム間の接着部位を熱分解、ないし光分解させて剥離する方法、あらかじめ接着強度を弱めておき、高分子フィルムの弾性強度限界値未満の力で高分子フィルムを引きはがす方法、加熱水、加熱蒸気などに晒し、無機基板と高分子フィルム界面の結合強度を弱めて剥離させる方法などを例示することが出来る。
<Means for peeling the polymer film from the inorganic substrate>
The means for peeling the polymer film from the support is not particularly limited, and a known method may be used. As a method of peeling the polymer film from the laminate, a method of irradiating strong light from the inorganic substrate side to thermally decompose the adhesive site between the inorganic substrate and the polymer film, or by photodecomposing it, and to preliminarily measure the adhesive strength. After weakening, peeling the polymer film with a force less than the elastic strength limit of the polymer film, exposing it to heated water, heated steam, etc. to weaken the bond strength between the inorganic substrate and polymer film interface and peel it off, etc. Can be illustrated.
他の剥離方法としては、ピンセットなどで端から捲る方法、デバイス付きの高分子フィルムの切り込み部分の1辺に粘着テープを貼着させた後にそのテープ部分から捲る方法、デバイス付きの高分子フィルムの切り込み部分の1辺を真空吸着した後にその部分から捲る方法、あるいは予め高分子フィルムの一部を無機板に接着しない、ないし高分子フィルムの一部を無機基板からはみ出させることにより掴みシロを得る方法等を採用できる。 Other peeling methods include a method of rolling from the end with tweezers, a method of sticking an adhesive tape on one side of a cut portion of a polymer film with a device and then rolling from the tape portion, a method of removing a polymer film with a device. A method of vacuum adsorbing one side of the cut portion and then winding it from that portion, or by not adhering a part of the polymer film to the inorganic plate in advance, or by protruding a part of the polymer film from the inorganic substrate to obtain a gripping white A method etc. can be adopted.
本発明では、無機基板と高分子フィルムの90度剥離における接着強度が所定の範囲であることが好ましい。高分子フィルムとして熱可塑性のフィルム、たとえばPETフィルムなどを用いる場合には、半導体としてアモルファスシリコンないしは有機半導体を用いることが想定される点で、140℃30分間の熱処理後の90度剥離における接着強度として評価されてもよい。
他方、高分子フィルムとしてポリイミドフィルムを用いる場合には、アモルファスシリコンの脱水素工程と多結晶化工程が想定される点で、420℃30分間の熱処理後の90度剥離における接着強度として評価されてもよい。高分子フィルムとしてポリエチレンナフタレートフィルムを用いる場合には、250℃30分間の熱処理後の90度剥離における接着強度として評価されてもよい。高分子フィルムとしてLCPフィルムを用いる場合には、300℃30分間の熱処理後の90度剥離における接着強度として評価されてもよい。
無機基板と高分子フィルムの90度剥離における接着強度は、例えば0.1N/cm以上10N/cm未満、好ましくは0.2N/cm以上6N/cm以下、より好ましくは0.3N/cm以上4N/cm以下、さらに好ましくは0.4N/cm以上3N/cm以下である。
無機基板をシランカップリング剤で処理した場合の無機基板と高分子フィルムの熱処理(例えばポリエチレンテレフタレートフィルムの場合140℃30分、ポリイミドフィルムの場合420℃30分、ポリエチレンナフタレートの場合250℃30分、液晶ポリマーの場合300℃30分)後の90度剥離における接着強度は、例えば1.5N/cm以上10N/cm以下、好ましくは1.7N/cm以上、より好ましくは1.9N/cm以上、さらに好ましくは2.1N/cm以上である。
無機基板をシランカップリング剤で処理した場合の無機基板と高分子フィルムの熱処理後の90度剥離における接着強度は、熱処理前の接着強度(初期接着強度)に比べて低いことが好ましい。
無機基板をシランカップリング剤で処理しない場合の無機基板と高分子フィルムの熱処理後の90度剥離における接着強度は、例えば0.1N/cm以上1.5N/cm未満、好ましくは0.2N/cm以上、より好ましくは0.3N/cm以上、さらに好ましくは0.4N/cm以上である。
無機基板をシランカップリング剤で処理しない場合の無機基板と高分子フィルムの熱処理後の90度剥離における接着強度は、熱処理前の接着強度(初期接着強度)に比べて高いことが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the adhesive strength at 90° peeling between the inorganic substrate and the polymer film is within a predetermined range. When a thermoplastic film such as a PET film is used as the polymer film, it is assumed that amorphous silicon or an organic semiconductor is used as the semiconductor. Therefore, the adhesive strength in 90 degree peeling after heat treatment at 140° C. for 30 minutes. May be evaluated as
On the other hand, when a polyimide film is used as the polymer film, it is evaluated as the adhesive strength in 90 degree peeling after heat treatment at 420° C. for 30 minutes in that a dehydrogenation step of amorphous silicon and a polycrystallization step are assumed. Good. When a polyethylene naphthalate film is used as the polymer film, it may be evaluated as the adhesive strength in 90 degree peeling after heat treatment at 250° C. for 30 minutes. When an LCP film is used as the polymer film, it may be evaluated as the adhesive strength in 90 degree peeling after heat treatment at 300° C. for 30 minutes.
The adhesive strength between the inorganic substrate and the polymer film when peeled at 90 degrees is, for example, 0.1 N/cm or more and less than 10 N/cm, preferably 0.2 N/cm or more and 6 N/cm or less, more preferably 0.3 N/cm or more and 4 N or more. /Cm or less, more preferably 0.4 N/cm or more and 3 N/cm or less.
Heat treatment of the inorganic substrate and the polymer film when the inorganic substrate is treated with a silane coupling agent (for example, 140° C. for 30 minutes for polyethylene terephthalate film, 420° C. for 30 minutes for polyimide film, 250° C. for 30 minutes for polyethylene naphthalate). In the case of a liquid crystal polymer, the adhesive strength in 90° peeling after 300° C. for 30 minutes) is, for example, 1.5 N/cm or more and 10 N/cm or less, preferably 1.7 N/cm or more, and more preferably 1.9 N/cm or more. , And more preferably 2.1 N/cm or more.
When the inorganic substrate is treated with a silane coupling agent, the adhesive strength of the inorganic substrate and the polymer film at 90° peeling after the heat treatment is preferably lower than the adhesive strength before the heat treatment (initial adhesive strength).
When the inorganic substrate is not treated with a silane coupling agent, the adhesive strength in 90 degree peeling after heat treatment between the inorganic substrate and the polymer film is, for example, 0.1 N/cm or more and less than 1.5 N/cm, preferably 0.2 N/cm. cm or more, more preferably 0.3 N/cm or more, still more preferably 0.4 N/cm or more.
When the inorganic substrate is not treated with the silane coupling agent, the adhesive strength of the inorganic film and the polymer film at 90° peeling after the heat treatment is preferably higher than the adhesive strength before the heat treatment (initial adhesive strength).
また、本発明では剥離の際の剥離角がπ/6ラジアン(30度)以下とすることが推奨され、π/12ラジアン(15度)以下とすることがより好ましく、さらにπ/24ラジアン(7.5度)以下とすることがなおさらに好ましい。剥離角度の下限が0の場合は自然剥離に相当し、この場合には電子デバイス加工工程中でブリスター発生やフィルムの剥離などのトラブルが出やすくなる。本発明の剥離角度の下限は好ましくは1.0度、更に好ましくは2度程度である。 In the present invention, it is recommended that the peeling angle at the time of peeling is π/6 radians (30 degrees) or less, more preferably π/12 radians (15 degrees) or less, and further π/24 radians ( It is even more preferable to set it to 7.5 degrees or less. When the lower limit of the peeling angle is 0, it corresponds to natural peeling, and in this case, troubles such as blister generation and film peeling are likely to occur in the electronic device processing step. The lower limit of the peeling angle of the present invention is preferably 1.0 degree, more preferably about 2 degrees.
本発明では、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。 In the present invention, it is also useful to attach another reinforcing base material to the portion to be peeled off in advance and peel the whole reinforcing base material. When the flexible electronic device to be peeled is the backplane of the display device, it is possible to obtain the flexible display device by pasting the front plane of the display device in advance, integrating them on the inorganic substrate, and then peeling them off at the same time. is there.
本発明において、無機基板側、ないし、高分子フィルム側、さらには両方にパターン化処理を行うことが出来る。本発明に於けるパターン化とは、高分子フィルム、あるいは無機基板、あるいは双方の表面処理(例えばアルカリ性溶液による表面活性化処理、シランカップリング剤による表面活性化処理)の程度を制御して、接着力が比較的強い部分と弱い部分とを作り出すことを意味する。本発明ではパターン化処理により高分子フィルムと無機基板との接着力が低くなる領域(易剥離部と呼ぶ)に電子デバイスを形成し、次いで、その領域の外周部に切り込みを入れ、高分子フィルムの電子デバイスが形成されたエリアを無機基板から剥離する事によりフレキシブル電子デバイスを得ることが出来る。該方法により、高分子フィルムと無機基板の剥離がより容易になる。 In the present invention, patterning treatment can be performed on the inorganic substrate side, the polymer film side, or both. The patterning in the present invention means controlling the degree of surface treatment of the polymer film, the inorganic substrate, or both (for example, surface activation treatment with an alkaline solution, surface activation treatment with a silane coupling agent), It means to create a part where the adhesive force is relatively strong and a part where the adhesion is weak. In the present invention, an electronic device is formed in a region where the adhesion between the polymer film and the inorganic substrate is weakened by the patterning treatment (referred to as an easily peelable portion), and then a cut is made in the outer periphery of the region to form the polymer film A flexible electronic device can be obtained by peeling the area on which the electronic device is formed from the inorganic substrate. This method makes it easier to separate the polymer film and the inorganic substrate.
積層体の易剥離部の外周に沿って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を用いることができる。また、これらの方法の組み合わせや、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。 As a method of making a cut in the polymer film along the outer periphery of the easily peelable portion of the laminate, a method of cutting the polymer film with a cutting tool such as a blade or a method of relatively scanning the laser and the laminate can be used. A method of cutting a molecular film, a method of cutting a polymer film by relatively scanning a water jet and a laminate, a method of cutting a polymer film while slightly cutting a glass layer by a dicing device for a semiconductor chip, etc. be able to. Further, a combination of these methods, a method of superimposing an ultrasonic wave on a cutting tool, and a method of improving the cutting performance by adding a reciprocating motion or a vertical motion can be appropriately adopted.
積層体の易剥離部外周の高分子フィルムに切り込みを入れるにあたり、切り込みを入れる位置は、少なくとも易剥離部の一部を含んでいればよく、基本的には所定のパターンに従って切断すれば良いが、誤差の吸収、生産性の観点などより、適宜選択すればよい。 When making a notch in the polymer film on the outer periphery of the easily peelable portion of the laminate, the position of the notch may include at least a part of the easily peelable portion, and basically it may be cut according to a predetermined pattern. It may be appropriately selected from the viewpoints of error absorption, productivity, and the like.
以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例における物性の評価方法は下記の通りである。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples. The methods for evaluating the physical properties in the following examples are as follows.
<ポリアミド酸溶液の還元粘度>
ポリマー濃度が0.2g/dlとなるようにN,N−ジメチルアセトアミドに溶解した溶液についてウベローデ型の粘度管を用いて30℃で測定した。
<Reduced viscosity of polyamic acid solution>
The solution dissolved in N,N-dimethylacetamide so that the polymer concentration was 0.2 g/dl was measured at 30° C. using an Ubbelohde type viscosity tube.
<高分子フィルムの厚さ>
高分子フィルムの厚さは、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。
<Thickness of polymer film>
The thickness of the polymer film was measured using a micrometer (“Millitron 1245D” manufactured by Fine Luff).
<高分子フィルムの引張弾性率、引張破断強度および引張破断伸度>
測定対象とする高分子フィルムから、流れ方向(MD方向)及び幅方向(TD方向)がそれぞれ100mm×10mmである短冊状の試験片を切り出し、引張試験機(島津製作所社製「オートグラフ(登録商標);機種名AG−5000A」)を用い、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、引張破断強度および引張破断伸度を測定した。
<Tensile elastic modulus, tensile breaking strength and tensile breaking elongation of polymer film>
From the polymer film to be measured, strip-shaped test pieces of 100 mm×10 mm in the flow direction (MD direction) and the width direction (TD direction) were cut out, and a tensile tester (“Autograph (registered by Shimadzu Corporation)” (Trademark); model name AG-5000A"), tensile elastic modulus, tensile breaking strength and tensile breaking elongation were measured in the MD direction and the TD direction under conditions of a tensile speed of 50 mm/min and a chuck distance of 40 mm. ..
<高分子フィルムの線膨張係数(CTE)>
測定対象とする高分子フィルムの流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)について、下記条件にて伸縮率を測定し、15℃の間隔(30℃〜45℃、45℃〜60℃、…)での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行って、MD方向およびTD方向で測定した全測定値の平均値を線膨張係数(CTE)として算出した。
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℃/分
雰囲気 ; アルゴン
初荷重 ; 34.5g/mm2
<Coefficient of linear expansion (CTE) of polymer film>
With respect to the flow direction (MD direction) and the width direction (TD direction) of the polymer film to be measured, the expansion/contraction ratio was measured under the following conditions, and the intervals of 15°C (30°C to 45°C, 45°C to 60°C, () was measured up to 300° C., and an average value of all measured values measured in the MD direction and the TD direction was calculated as a coefficient of linear expansion (CTE).
Device name: MAC Science Co., Ltd. "TMA4000S"
Sample length: 20 mm
Sample width: 2 mm
Temperature rising start temperature: 25°C
Temperature rise end temperature: 400°C
Temperature rising rate: 5°C/min Atmosphere: Argon initial load: 34.5 g/mm 2
<高分子フィルムの熱収縮率>
IEC 61189−2,Test 2X02 に規定される方法で、加熱条件を400℃1時間として、測定した。
<Heat shrinkage of polymer film>
It was measured by the method specified in IEC 61189-2, Test 2X02, with heating conditions of 400° C. for 1 hour.
<高分子フィルムの吸湿率>
JIS K7251に規定されるA法にて測定した。
<Moisture absorption rate of polymer film>
It was measured by the A method specified in JIS K7251.
<接着強度 90度剥離法>
積層板から、測定に供する部分を100mm四方程度に切り取り、無機基板と高分子フィルムとの接着強度を、JIS C6481に記載の90度剥離法に従い、下記条件で測定した。
装置名 : 島津製作所社製「オートグラフ(登録商標)AG−IS」
測定温度 : 室温
剥離速度 : 50mm/分
雰囲気 : 大気
測定サンプル幅 : 10mm
<Adhesive strength 90 degree peeling method>
From the laminated plate, a portion to be used for measurement was cut into a 100 mm square, and the adhesive strength between the inorganic substrate and the polymer film was measured under the following conditions according to the 90° peeling method described in JIS C6481.
Device name: "Autograph (registered trademark) AG-IS" manufactured by Shimadzu Corporation
Measurement temperature: Room temperature Peeling speed: 50 mm/min Atmosphere: Atmospheric measurement sample width: 10 mm
<ポリイミドフィルムの製造>
〔製造例1〕
(ポリアミド酸溶液の調製)
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、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、パラフェニレンジアミン(PDA)147質量部とを、4600質量部のN、N−ジメチルアセトアミドに溶解させて加え、滑材としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC−ST30」)をシリカ(滑材)がポリアミド酸溶液中のポリマー固形分総量に対して0.08質量%になるように加え、25℃の反応温度で24時間攪拌して、表1に示す還元粘度を有する褐色で粘調なポリアミド酸溶液V1を得た。
<Production of polyimide film>
[Production Example 1]
(Preparation of polyamic acid solution)
After nitrogen-substituting the inside of a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a stirring bar, 398 parts by mass of 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) and paraphenylenediamine( 147 parts by mass of PDA) dissolved in 4600 parts by mass of N,N-dimethylacetamide and added thereto, and a dispersion obtained by dispersing colloidal silica as a lubricant in dimethylacetamide (manufactured by Nissan Kagaku Kogyo "Snowtex (registered trademark)". )DMAC-ST30") was added so that the silica (lubricant) was 0.08 mass% with respect to the total amount of polymer solids in the polyamic acid solution, and the mixture was stirred at a reaction temperature of 25°C for 24 hours and then added to Table 1. A brown viscous polyamic acid solution V1 having the reduced viscosity shown in was obtained.
(ポリイミドフィルムの作製)
上記で得られたポリアミド酸溶液V1を、スリットダイを用いて幅1500mmの長尺ポリエステルフィルム(東洋紡株式会社製「A−4100」)の平滑面(無滑材面)上に、最終膜厚(イミド化後の膜厚)が25μmとなるように塗布し、105℃にて20分間乾燥した後、ポリエステルフィルムから剥離して、幅1420mmの自己支持性のポリアミド酸フィルムを得た。
(Preparation of polyimide film)
Using the slit die, the polyamic acid solution V1 obtained above was used to form a final film thickness (on a smooth surface) of a long polyester film having a width of 1500 mm ("A-4100" manufactured by Toyobo Co., Ltd.). It was applied so that the film thickness after imidization) would be 25 μm, dried at 105° C. for 20 minutes, and then peeled from the polyester film to obtain a self-supporting polyamic acid film having a width of 1420 mm.
次いで得られた自己支持性ポリアミド酸フィルムを、搬送ロールの速度差により、長さ方向に1.1倍に引き延ばし、次いで、ピンテンターによって幅方向に1.05倍引き延ばし、150℃〜420℃の温度領域で段階的に昇温させて(1段目180℃×5分、2段目270℃×10分、3段目420℃×5分)熱処理を施してイミド化させ、両端のピン把持部分をスリットにて落とし、幅1290mmの長尺ポリイミドフィルムF1(1000m巻き)を得た。得られたフィルムF1の特性を表2に示す。 Then, the obtained self-supporting polyamic acid film was stretched 1.1 times in the length direction by the speed difference of the transport rolls, and then stretched 1.05 times in the width direction by a pin tenter, and the temperature was 150°C to 420°C. The temperature is increased stepwise in the area (180°C x 5 minutes for the 1st step, 270°C x 10 minutes for the 2nd step, 420°C x 5 minutes for the 3rd step) to imidize, and the pin gripping parts at both ends Was dropped through a slit to obtain a long polyimide film F1 (1000 m roll) having a width of 1290 mm. The characteristics of the obtained film F1 are shown in Table 2.
〔製造例2〕
(ポリアミド酸溶液の調製)
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、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、次いで、ピロメリット酸二無水物(PMDA)217質量部とともに、滑材としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC−ST30」)とをシリカ(滑材)がポリアミド酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.09質量%になるように加え、25℃の反応温度で36時間攪拌して、表1に示す還元粘度を有する褐色で粘調なポリアミド酸溶液V2を得た。
[Production Example 2]
(Preparation of polyamic acid solution)
After nitrogen-substituting a reaction vessel equipped with a nitrogen introduction tube, a thermometer, and a stirring rod, 223 parts by mass of 5-amino-2-(p-aminophenyl)benzoxazole (DAMBO) and N,N-dimethylacetamide 4416 And 217 parts by mass of pyromellitic dianhydride (PMDA), and then colloidal silica as a lubricant is dispersed in dimethylacetamide (Nissan Chemical Co., Ltd. "Snowtex"). (Registered trademark) DMAC-ST30") and silica (lubricant) are added so that the total polymer solid content in the polyamic acid solution is 0.09% by mass, and the mixture is stirred at a reaction temperature of 25°C for 36 hours. A brown viscous polyamic acid solution V2 having a reduced viscosity shown in Table 1 was obtained.
<ポリイミドフィルムの作製>
ポリアミド酸溶液V1に代えて、上記で得られたポリアミド酸溶液V2を用い、スリットダイを用いて幅800mmの長尺ポリエステルフィルム(東洋紡株式会社製「A−4100」)の平滑面(無滑材面)上に、最終膜厚(イミド化後の膜厚)が38μmとなるように塗布し、105℃にて25分間乾燥した後、ポリエステルフィルムから剥離して、ピンテンターによって、1段目150℃×5分、2段目220℃×5分、3段目495℃×10分、熱処理を施してイミド化させ、両端のピン把持部分をスリットにて落とし、幅645mmの長尺ポリイミドフィルムF2(1000m巻き)を得た。得られたフィルムF2の特性を表2に示す。
<Production of polyimide film>
The polyamic acid solution V2 obtained above was used in place of the polyamic acid solution V1, and a smooth surface (non-slip material) of a long polyester film (“A-4100” manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a width of 800 mm was formed using a slit die. On the surface) so that the final film thickness (film thickness after imidization) is 38 μm, and is dried at 105° C. for 25 minutes, then peeled from the polyester film, and the first step is performed at 150° C. by a pin tenter. ×5 minutes, 2nd step 220° C.×5 minutes, 3rd step 495° C.×10 minutes, imidized by heat treatment, the pin gripping parts on both ends are dropped by slits, and a long polyimide film F2 (width 645 mm) 1000 m roll) was obtained. The characteristics of the obtained film F2 are shown in Table 2.
<他の高分子フィルム>
他の高分子フィルムとして、以下のものを用いた。カプトンHは東レデュポン社製の市販品であり、PENフィルムは帝人デュポン社製、LCPフィルムはクラレ社製の市販品であった。
<Other polymer films>
The following were used as other polymer films. Kapton H was a commercial product manufactured by Toray DuPont, PEN film was manufactured by Teijin DuPont, and LCP film was a commercial product by Kuraray.
<表面活性化処理用アルカリ性溶液の調製>
エタノールアミン 15質量部、脱イオン水 85質量部を混合攪拌し、アルカリ性溶液A1とした。別に、エタノールアミン 10質量部、KOH 2質量部、脱イオン水88質量部を混合攪拌し、アルカリ性溶液A2とした。NaOH 5質量部を脱イオン水95質量部に溶解し、アルカリ性溶液A3とした。なおエタノールアミン、KOH、NaOHはいずれも試薬一級を用いた。
<Preparation of alkaline solution for surface activation treatment>
15 parts by mass of ethanolamine and 85 parts by mass of deionized water were mixed and stirred to obtain an alkaline solution A1. Separately, 10 parts by mass of ethanolamine, 2 parts by mass of KOH, and 88 parts by mass of deionized water were mixed and stirred to obtain an alkaline solution A2. 5 parts by mass of NaOH was dissolved in 95 parts by mass of deionized water to obtain an alkaline solution A3. First-grade reagents were used for ethanolamine, KOH, and NaOH.
<表面活性化処理高分子フィルムの製造>
フィルムF1を300mm×420mmにカットし、ステンレス鋼性の金枠に固定し、表3に示す所定温度に温度調整されたアルカリ性溶液(処理薬液)を満たし、緩やかに攪拌した水槽に、所定の時間浸し、引き上げたのち直ちに、脱イオン水を満たした水槽に10秒間浸し、十分に水切りした後、別の脱イオン水槽に10秒間浸し、十分に水切りした後、流水洗浄し、60℃の温風乾燥機にて3分間乾燥し、表面活性化処理を行った(実施例1)。以下、高分子フィルム、アルカリ性溶液(処理薬液)、処理温度、処理時間を表3に示す内容に変えた以外は同様に操作した(実施例2〜20、比較例1〜5)。
<Production of surface activated polymer film>
The film F1 was cut into 300 mm×420 mm, fixed to a stainless steel metal frame, filled with an alkaline solution (treatment chemical solution) whose temperature was adjusted to a predetermined temperature shown in Table 3, and gently stirred in a water tank for a predetermined time. Immediately after soaking and pulling up, soak in a water tank filled with deionized water for 10 seconds, drain sufficiently, then soak in another deionized water tank for 10 seconds, drain thoroughly, wash with running water, warm air at 60°C It was dried in a dryer for 3 minutes and subjected to surface activation treatment (Example 1). Hereinafter, the same operation was performed except that the polymer film, the alkaline solution (treatment liquid chemical), the treatment temperature and the treatment time were changed to those shown in Table 3 (Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 5).
<無機基板>
370×470mm、厚さ0.7mmのコーニング社製LotusGlassにランテクニカルサービス株式会社製のUV/O3洗浄改質装置を用い、大気雰囲気内にて、該UVランプから20mm程度離れた距離からUV照射を5分間行った。本ガラス基板を未処理基板とした。なお、UVランプは185nm(不活性化処理を促進するオゾンを発生させうる短波長)と254nmの波長の輝線を出しており、このとき照度は、照度計「ORC社製UV−M03AUV(254nmの波長で測定)」にて20mW/cm2であった。
<Inorganic substrate>
370×470 mm, 0.7 mm thick Lotus Glass made by Corning and using UV/O 3 cleaning and reforming apparatus made by Run Technical Service Co., Ltd., UV from a distance of about 20 mm from the UV lamp in the atmosphere. Irradiation was carried out for 5 minutes. This glass substrate was used as an untreated substrate. Note that the UV lamp emits bright lines with wavelengths of 185 nm (a short wavelength capable of generating ozone that accelerates the inactivation treatment) and 254 nm, and at this time, the illuminance is measured by an illuminance meter “UV-M03AUV (ORC Co., Ltd.; Measured at wavelength)" was 20 mW/cm 2 .
前記未処理基板に、気相塗布によるシランカップリング剤処理(SC剤処理)を行った。シランカップリング剤(信越化学工業株式会社製「KBM−903」:3−アミノプロピルトリメトキシシラン)100質量部をチャンバー内の蒸発バットに仕込み、大気圧にて酸素濃度が0.1%以下となるまで窒素ガスを導入し、シランカップリング剤を仕込んだバットを80℃に昇温した。次いでシランカップリング剤の液面から垂直方向に100mm離れた箇所に未処理基板を水平に保持し、7mm/秒の速度で静かに搬送してシランカップリング剤蒸気への暴露を行い、その後、遠赤外線加熱によりガラス温度を95℃〜105℃の間に制御して約3分間熱処理を行った。本基板をSC剤塗布無機基板とした。 The untreated substrate was subjected to a silane coupling agent treatment (SC agent treatment) by vapor phase coating. 100 parts by mass of a silane coupling agent (“KBM-903” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.: 3-aminopropyltrimethoxysilane) was charged into an evaporation vat inside the chamber so that the oxygen concentration was 0.1% or less at atmospheric pressure. Nitrogen gas was introduced until the temperature reached 80° C., and the temperature of the vat charged with the silane coupling agent was raised to 80° C. Next, the untreated substrate was held horizontally at a position 100 mm away from the liquid surface of the silane coupling agent in the horizontal direction, and gently conveyed at a speed of 7 mm/sec for exposure to the silane coupling agent vapor. The glass temperature was controlled between 95° C. and 105° C. by far-infrared heating and heat treatment was performed for about 3 minutes. This substrate was used as an SC agent-coated inorganic substrate.
実施例1
表面活性化処理高分子フィルムP1とSC剤塗布無機基板の処理面を合わせるように重ね、MCK社製ロールラミネータを用いて、無機基板側温度100℃、ロール圧力5kgf/cm2、ロール速度5mm/秒にて仮ラミネートした。仮ラミネート後の高分子フィルムはフィルムの自重では剥がれないが、フィルム端部を引っ掻くと簡単に剥がれる程度の接着性であった。その後、得られた仮ラミネート基板をクリーンオーブンに入れ、120℃にて30分間加熱した後、室温まで放冷して、積層体L1を得た。
得られた積層体の、フィルムと基板との90度剥離接着強度、さらにオーブンで加熱処理の外観品位と90度剥離接着強度について評価した。結果を表3に示す。なお、加熱処理は420℃30分とした。
なお、積層体の製作は、温度25℃±2℃、湿度55%±3%に保たれている実験室で行い、表面活性化処理高分子フィルムは当実験室に24時間以上放置した後に積層を行った。
Example 1
The surface-activated polymer film P1 and the SC agent-coated inorganic substrate were laminated so that the treated surfaces were aligned, and the inorganic substrate side temperature was 100° C., the roll pressure was 5 kgf/cm 2 , and the roll speed was 5 mm/using a roll laminator manufactured by MCK. Temporarily laminated in seconds. The polymer film after the temporary lamination was not peeled off by its own weight, but had such adhesiveness that it was easily peeled off when scratching the edge of the film. After that, the obtained temporary laminate substrate was put in a clean oven, heated at 120° C. for 30 minutes, and then allowed to cool to room temperature to obtain a laminated body L1.
The resulting laminate was evaluated for 90° peel adhesive strength between the film and the substrate, as well as appearance quality after heat treatment in an oven and 90° peel adhesive strength. The results are shown in Table 3. The heat treatment was performed at 420° C. for 30 minutes.
The laminate is manufactured in a laboratory where the temperature is kept at 25°C ± 2°C and the humidity is 55% ± 3%, and the surface-activated polymer film is laminated in this laboratory after being left for 24 hours or more. I went.
実施例2〜20
表面活性化処理高分子フィルム、アルカリ性溶液(処理薬液)、無機基板を替え、実施例1と同様に操作を行い、積層体を得た。得られた積層体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。なお、PENフィルムを使った場合には加熱処理の条件を250℃30分、LCPフィルムを使った場合には加熱処理の条件を300℃30分とした。
Examples 2-20
The surface activation treated polymer film, the alkaline solution (treatment chemical solution) and the inorganic substrate were changed, and the same operation as in Example 1 was carried out to obtain a laminate. The obtained laminated body was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. When the PEN film was used, the heat treatment condition was 250° C. for 30 minutes, and when the LCP film was used, the heat treatment condition was 300° C. for 30 minutes.
比較例1〜5
表面活性化処理高分子フィルム、アルカリ性溶液(処理薬液)、無機基板を替え、実施例1と同様に操作を行い、積層体を得た。得られた積層体を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。なお、PENフィルムを使った場合には加熱処理の条件を250℃30分、LCPフィルムを使った場合には加熱処理の条件を300℃30分とした。
Comparative Examples 1-5
The surface activation treated polymer film, the alkaline solution (treatment chemical solution) and the inorganic substrate were changed, and the same operation as in Example 1 was carried out to obtain a laminate. The obtained laminated body was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3. When the PEN film was used, the heat treatment condition was 250° C. for 30 minutes, and when the LCP film was used, the heat treatment condition was 300° C. for 30 minutes.
応用例
実施例1〜20で得られた各積層体を、開口部を有するステンレス製の枠を被せてスパッタリング装置内の基板ホルダーに固定した。基板ホルダーと、支持体面は密着するように固定する。このため、基板ホルダー内に冷媒を流すことによってフィルムの温度を設定できる。基板温度を2℃に設定した。次いでフィルム表面のプラズマ処理を行った。プラズマ処理条件はアルゴンガス中で、周波数13.56MHz、出力200W、ガス圧1×10-3Torrの条件であり、処理時の温度は2℃、処理時間は2分間であった。次いで、周波数13.56MHz、出力450W、ガス圧3×10−3Torrの条件、ニッケル−クロム(クロム10質量%)合金のターゲットを用い、アルゴン雰囲気下にてDCマグネトロンスパッタリング法により、1nm/秒のレートで厚さ11nmのニッケル−クロム合金被膜(下地層)を形成し、次いで、基板の温度を2℃に設定するよう、基板のスパッタ面の裏面を3℃に温度コントロールした冷媒を中に流した、基板ホルダーのSUSプレートと接する状態でスパッタリングを行った。10nm/秒のレートで銅を蒸着し、厚さ0.22μmの銅薄膜を形成させた。各フィルムからの下地金属薄膜形成フィルムを得た。銅およびNiCr層の厚さは蛍光X線法によって確認した。
Application Example Each of the laminates obtained in Examples 1 to 20 was fixed to a substrate holder in a sputtering apparatus by covering a stainless steel frame having an opening. Fix the substrate holder and the support surface so that they are in close contact with each other. Therefore, the temperature of the film can be set by flowing the cooling medium into the substrate holder. The substrate temperature was set to 2°C. Then, the plasma treatment of the film surface was performed. The plasma treatment conditions were a condition of a frequency of 13.56 MHz, an output of 200 W, and a gas pressure of 1×10 −3 Torr in argon gas, the temperature during the treatment was 2° C., and the treatment time was 2 minutes. Then, a frequency of 13.56 MHz, an output of 450 W, a gas pressure of 3×10 −3 Torr, a nickel-chromium (chromium 10% by mass) alloy target, and a DC magnetron sputtering method in an argon atmosphere at 1 nm/sec. A nickel-chromium alloy film (underlayer) having a thickness of 11 nm is formed at a rate of, and then the back surface of the sputter surface of the substrate is temperature-controlled to 3° C. so that the temperature of the substrate is set to 2° C. Sputtering was performed in a state of being in contact with the SUS plate of the substrate holder that had flowed. Copper was vapor-deposited at a rate of 10 nm/sec to form a copper thin film having a thickness of 0.22 μm. A base metal thin film-forming film was obtained from each film. The thickness of the copper and NiCr layers was confirmed by the fluorescent X-ray method.
その後、各フィルムからの下地金属薄膜形成フィルム付きの積層板をCu製の枠に固定し、硫酸銅めっき浴を用いて、厚付銅層を形成した。電解めっき条件は電解めっき液(硫酸銅80g/l、硫酸210g/l、HCl、光沢剤少量)に浸漬、電流を1.5A/dm2流した。これにより厚さ4μmの厚付け銅メッキ層(厚付け層)を形成し引き続き120℃で10分間熱処理乾燥し、金属化高分子フィルム・ガラス積層体を得た。 Then, the laminated plate with the underlying metal thin film forming film from each film was fixed to a Cu frame, and a thick copper layer was formed using a copper sulfate plating bath. The electrolytic plating conditions were immersion in an electrolytic plating solution (copper sulfate 80 g/l, sulfuric acid 210 g/l, HCl, a small amount of a brightener), and an electric current of 1.5 A/dm 2 was applied. Thereby, a thick copper plating layer (thick layer) having a thickness of 4 μm was formed and subsequently heat-treated and dried at 120° C. for 10 minutes to obtain a metallized polymer film/glass laminate.
得られた各金属化高分子フィルム・ガラス積層体を使用し、フォトレジスト:FR−200、シプレー社製を塗布・乾燥後にガラスフォトマスクで密着露光し、さらに1.2質量%KOH水溶液にて現像した。次に、HClと過酸化水素を含む塩化第二銅のエッチングラインで、40℃、2kgf/cm2のスプレー圧でエッチングし、ライン/スペース=20μm/20μmのライン列をテストパターンとして形成後、0.5μm厚に無電解スズメッキを行った。その後、125℃、1時間のアニール処理を行った。光学顕微鏡で、テストパターンのだれ、パターン残り、パターン剥がれなどを観察した。 Using each of the obtained metallized polymer films/glass laminates, a photoresist: FR-200, manufactured by Shipley Co., Ltd. was applied and dried, and then contact exposure was carried out with a glass photomask, and further 1.2% by mass KOH aqueous solution was used. Developed. Then, after etching with a cupric chloride etching line containing HCl and hydrogen peroxide at a spray pressure of 2 kgf/cm 2 at 40° C., a line array of line/space=20 μm/20 μm was formed as a test pattern. Electroless tin plating was performed to a thickness of 0.5 μm. After that, annealing treatment was performed at 125° C. for 1 hour. The dripping of the test pattern, the remaining pattern, and the peeling of the pattern were observed with an optical microscope.
実施例1〜20の高分子フィルム/無機基板積層体はだれ、パターン残り、パターン剥がれの無い良好なテストパターンが得られた。
また、実施例1〜3、実施例6〜8、実施例11〜13、実施例16〜18にて得られた高分子フィルム/無機基板積層体を窒素置換したマッフル炉内で昇温速度10℃/minで400℃に昇温後に400℃で1時間保持しその後自然降温させても、膨れ、剥がれなど発生することは無かった。
一方、比較例1〜5の高分子フィルム/無機基板積層体はいずれも、フィルム剥がれがおきて、いずれも良好なテストパターンが得られなかった。
Good test patterns were obtained in which the polymer film/inorganic substrate laminates of Examples 1 to 20 did not sag and the pattern remained and the pattern did not peel off.
Further, the temperature rising rate was 10 in a muffle furnace in which the polymer film/inorganic substrate laminates obtained in Examples 1 to 3, Examples 6 to 8, Examples 11 to 13 and Examples 16 to 18 were replaced with nitrogen. Even if the temperature was raised to 400° C. at a rate of° C./min, the temperature was kept at 400° C. for 1 hour, and then the temperature was naturally lowered, no swelling or peeling occurred.
On the other hand, in all of the polymer film/inorganic substrate laminates of Comparative Examples 1 to 5, film peeling occurred, and no good test pattern was obtained.
本発明のフレキシブル電子デバイスの製造方法によれば、真空装置を用いる事無く表面活性化処理を行った高分子フィルムを貼合用(仮支持用)の無機基板に仮固定することが可能であり、特にフレキシブルな電子デバイスを製造する際の仮固定技術として産業界への寄与は極めて大である。
According to the method for manufacturing a flexible electronic device of the present invention, it is possible to temporarily fix a polymer film that has been subjected to a surface activation treatment to an inorganic substrate for bonding (temporary support) without using a vacuum device. In particular, the contribution to the industry is extremely large as a temporary fixing technology when manufacturing a flexible electronic device.
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