CN113667164A - 聚酰亚胺多层结构及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚酰亚胺多层结构，包含基材层及阻障层，该基材层包含聚酰亚胺，该阻障层与该基材层的至少一面相接，该阻障层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者或聚硅氧烷，该聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq为5nm以下或分布算数平均偏差Ra为1nm以下。

Description

聚酰亚胺多层结构及其制造方法
技术领域
本发明是关于聚酰亚胺多层结构及其制造方法。
背景技术
随着近年来的信息终端机机器的高性能化及网络技术的飞跃性进步，信息通讯领域中处理的电讯号往高速、大容量传输的高频化不断发展。为了维持高速传输讯号时的传输质量，需要使用低介电材料来降低讯号损失，以达到高质量的高频高速传输。
已知具有可挠性、高耐热性、高穿透率等优点的聚酰亚胺，可作为可挠性电子产品的基板使用。其中，若使用表面平坦性不足的聚酰亚胺软板作为基板，则电讯号愈高频愈容易衰减，有传输损失变大的倾向。而且，若基材容易受潮吸水，其阻抗、尺寸安定性亦会发生变化而影响讯号传输。因此，表面平坦性及水气阻隔性优异的基材是在信息通讯领域中的高频化的发展上取得突破的关键。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种兼具良好表面平坦性及良好水气阻隔性的聚酰亚胺多层结构。
本发明一个实施例揭露一种聚酰亚胺多层结构，包含基材层，该基材层包含聚酰亚胺；以及阻障层，与该基材层的至少一面相接，该阻障层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者或聚硅氧烷；该聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq(Root meansquare roughness)为5nm以下或分布算术平均偏差Ra(Arithmetical mean deviation)为1nm以下。
本发明一个实施例揭露一种制造聚酰亚胺多层结构的方法，包含：提供基材层，该基材层包含聚酰亚胺；于该基材层的至少一面堆叠阻障层，该阻障层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者或聚硅氧烷；其中该聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq为5nm以下或分布算术平均偏差Ra为1nm以下。
上述本发明一个实施例所揭露的聚酰亚胺多层结构，包含表面平坦性及水气阻隔性良好的阻障层与具有可挠性的基材层。因此，本发明一个实施例的聚酰亚胺多层结构兼具可挠性、良好表面平坦性及良好水气阻隔性等性质，进而可作为例如高频电路基板等的材料。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的原理，并提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图2是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图3是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图4是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图5是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图6是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图7是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图8是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
图9是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构的剖面示意图。
各附图标记说明：
100、200、300、400、500、600、700、800、900 聚酰亚胺多层结构
110、210、310、410、510、610、710、810、910 基材层
320、420、620、720、820、920 阻障层
121、321、421、521、621、721、821、921 涂布层
222、322、422、622、722、822、922 真空镀膜层
具体实施方式
于以下实施方式中详细叙述本发明的详细特征及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求书及附图，任何熟习相关技艺者可容易理解本发明相关的目的及优点。以下实施例用于进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构包含基材层以及阻障层。阻障层与基材层的至少一面相接。并且，阻障层可为单层结构，亦可为多层结构。在阻障层为单层结构的情况下，阻障层是由涂布层或真空镀膜层所单独构成。举例而言，如图1所示，本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构100包含基材层110及作为阻障层的涂布层121。并且，举例而言，如图2所示，本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构200包含基材层210及作为阻障层的真空镀膜层222。关于聚酰亚胺多层结构100及聚酰亚胺多层结构200，细节见于后述实施例。在阻障层为多层结构的情况下，阻障层包含在基材层的厚度方向上相堆叠的至少一层涂布层与至少一层真空镀膜层。
图3是本发明的一个实施例的聚酰亚胺多层结构300的剖面示意图。如图3所示，本发明一个实施例所揭露的聚酰亚胺多层结构300包含基材层310及阻障层320。阻障层320包含自基材层310沿基材层310的厚度方向依次堆叠的涂布层321与真空镀膜层322。并且，在本发明的另一实施例中，阻障层320并不限于仅包含一层涂布层，亦可包含多层涂布层。再者，在本发明的另一实施例中，阻障层320并不限于仅包含一层真空镀膜层，亦可包含多层真空镀膜层。在本发明的另一实施例中，多层涂布层与多层真空镀膜层交替堆叠而形成阻障层。
于本发明的一个实施例中，基材层310所包含的聚酰亚胺是由二胺及二酐缩合聚合(亦即，缩聚反应(polycondensation))而形成。藉此，可获得具有可挠性及透明性的基材层。
二胺可分别选自由如下所组成的组中的一种或多种，但不限于此：4,4’-二氨基二苯醚(4,4’-ODA，4,4’-Oxydianiline)、3,4’-二氨基二苯醚(3,4’-ODA，3,4’-Oxydianiline)、对苯二胺(PPDA，p-phenylenediamine)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPP，2,2-Bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane，CAS No.13080-86-9)、4,4’-二氨基二苯甲烷(MDA，4,4’-Methylene dianiline，CAS No.101-77-9)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB，1,3-Bis(3-aminophenoxy)benzene)、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-Q，1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzene)、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯(TPE-R，1,3-Bis(4-aminophenoxy)benzene)、1,4-双(3-氨基苯氧基)苯(1,4-Bis(3-aminophenoxy)benzene，CAS No.59326-56-6)、4,4’-双(4-氨基苯氧基)联苯(BAPB，4,4’-Bis(4-aminophenoxy)biphenyl，CAS No.13080-85-8)、4,4’-二氨基-2,2’-二甲基联苯(m-Tolidine，4,4’-Diamino-2,2’-dimethylbiphenyl，CAS No.84-67-3)、4,4’-二氨基-3,3’-二甲基联苯(o-Tolidine，4,4’-Diamino-3,3’-dimethylbiphenyl，CAS No.119-93-7)、4-氨基苯甲酸-4-氨基苯酯(APAB，4-Aminophenyl-4-aminobenzoate，CAS No.20610-77-9)、4,4’-二氨基苯酰替苯胺(DABA，4,4’-Diaminobenzanilide，CAS No.785-30-8)、2,2’-双(三氟甲基)二氨基联苯(TFMB，2,2’-bis(trifluoromethyl)benzidine，CAS No.341-58-2)、2,2’-双(4-氨基苯基)六氟丙烷(2,2’-Bis(4-aminophenyl)hexafluoropropane，CAS No.1095-78-9)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(HFBAPP，2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane)、2,2’-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基二苯醚(6FODA，2,2’-bis(trifluoromethyl)-4,4’-diaminodiphenyl ether)、4,4’-氧双[3-(三氟甲基)苯胺](BTFDPE，4,4’-oxybis[3-(trifluoromethyl)benzeneamine])、4,4’-[1,4-亚苯基双(氧)]双[3-(三氟甲基)苯胺](FAPQ，4,4’-[1,4-phenylenebis(oxy)]bis[3-(trifluoromethyl)]benzenamine，CAS No.94525-05-0)、9,9-双(4-氨基-3-氟苯基)芴(FFDA，9,9-Bis(4-amino-3-fluorophenyl)fluorene)、9,9-双[4-(4-氨基-3-氟苯基)苯]芴(9,9-bis[4-(4-amino-3-fluorophenyl)benzene]fluorene或9,9-双(4-氨基苯基)芴(BAFL，9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene)。
二酐可分别选自由如下所组成的组中的一种或多种，但不限于此：4,4'-(六氟异亚丙基)二酞酸酐(6FDA，4,4’-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic anhydride，CASNo.1107-00-2)、4,4’-对苯二氧双邻苯二甲酸酐(HQDPA，Hydroquinone diphthalicanhydride，CAS No.17828-53-4)、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐(s-BPDA，3,3’,4,4’-Biphenyl tetracarboxylic dianhydride，CAS No.2420-87-3)、4,4’-双酚A二酐(BPADA，4,4’-Bisphenol A dianhydride，CAS No.38103-06-9)、均苯四甲酸二酐(PMDA，Pyromellitic dianhydride，CAS No.89-32-7)、2,3,3’,4’-联苯四羧酸二酐(2,3,3’,4’-biphenyl tetracarboxylic dianhydride，CAS No.36978-41-3)、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA，4,4’-oxydiphthalic anhydride，CAS No.1823-59-2)、3,4’-氧双邻苯二甲酸酐(α-ODPA，3,4’-oxydiphthalic anhydride，CAS No.50662-95-8)、二苯酮四羧酸二酐(benzophenonetetracarboxylic dianhydride，CAS No.2421-28-5)、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酐(3,3’,4,4’-diphenyl sulfonetetracarboxylic dianhydride)、9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐(9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorene dianhydride，CASNo.135876-30-1)、9,9-双[4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基]芴二酸酐(9,9-bis[4-(3,4-dicarboxyphenoxy)phenyl]fluorene dianhydride，CAS No.59507-08-3)、1,2,5,6-萘基四酸二酐(1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride)、萘基四酸二酐(naphthalenetetracaboxylic dianhydride)、双(3,4-二羧基苯基)二甲基硅烷二酸酐(bis(3,4-dicarboxyphenyl)dimethylsilane dianhydride)、1,3-双(4’-邻苯二甲酸酐)-四甲基二硅氧烷(1,3-bis(4’-phthalic anhydride)-tetramethyldisiloxane)、9,9-双(3,4-二羧基苯基)芴二酸酐(BPAF，9,9-bis(3,4-dicarboxyphenyl)fluorinedianhydride)或BP-TME(bis(1,3-dioxo-1,3-dihydroisobenzofuran-5-carboxylicacid)biphenyl-3,3’-diylester)。
于本发明的一个实施例中，基材层310的厚度为12.5μm～250μm，优选12.5μm～75μm。藉由基材层310的厚度为上述范围，可控制包含此基材层310的聚酰亚胺多层结构300或天线结构的厚度。
并且，于本发明的一个实施例中，阻障层320的水蒸气穿透率为小于10g/m2·天以下，优选10-2g/m2·天以下，更优选10-3g/m2·天以下。藉由阻障层320的水蒸气穿透率为上述范围，可获得具有良好水气阻隔性的聚酰亚胺多层结构300。
再者，于本发明的一个实施例中，阻障层320的均方平方根粗糙度Rq为5nm以下，优选3nm以下，更优选2.5nm以下。并且，阻障层320的分布算术平均偏差Ra为1nm以下。藉由阻障层320的均方平方根粗糙度Rq及Ra为上述范围，可获得具有良好表面平坦性的聚酰亚胺多层结构300。
于本发明的一个实施例中，阻障层320包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者或聚硅氧烷。并且，金属氮氧化物包含例如铝、钛、钼、锌、铬等的氮氧化物。类金属氮氧化物包含例如硅等的氮氧化物。金属氮氧化物的含量并无特别限制，但在包含涂布层321及真空镀膜层322的阻障层320中，优选相对于阻障层320为3质量％～50质量％，更优选3质量％～15质量％。类金属氮氧化物的含量并无特别限制，但在包含涂布层321及真空镀膜层322的阻障层320中，优选相对于阻障层320为3质量％～50质量％，更优选3质量％～15质量％。并且，聚硅氧烷可选自由例如聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚(甲基乙基)硅氧烷等具有聚硅氧烷结构的高分子及烷氧基硅烷化合物水解缩合而成的高分子，但不限于此。其中，烷氧基硅烷化合物可列举例如：四乙氧基硅烷(Tetraethyl orthosilicate)、苯基三甲氧基硅烷(Phenyltrimethoxysilane)、乙烯基三甲氧基硅烷(Vinyl trimethoxysilane)、乙烯基三乙氧基硅烷(Vinyl triethoxy silane)、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane)、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷(1,3-Divinyltetramethyldisiloxane)、丙基三乙氧基硅烷(Triethoxypropylsilane)、二环戊基二甲氧基硅烷(Dimethoxydicyclopentylsilane)、二苯基二甲氧基硅烷(Diphenyldimethoxysilane)，但不限于此。聚硅氧烷的含量并无特别限制，但在包含涂布层321及真空镀膜层322的阻障层320中，优选相对于阻障层320为50质量％～100质量％，更优选85质量％～95质量％。藉由金属氮氧化物的含量及聚硅氧烷的含量为上述范围，可提升阻障层320的气体阻隔性及水气阻隔性。
于本发明的一个实施例中，阻障层320所包含的涂布层321包含聚硅氧烷。涂布层321所包含的聚硅氧烷可选自由例如聚二甲基硅氧烷、聚二乙基硅氧烷、聚(甲基乙基)硅氧烷等具有聚硅氧烷结构的高分子及烷氧基硅烷化合物水解缩合而成的高分子。其中，烷氧基硅烷化合物可列举例如：四乙氧基硅烷(Tetraethyl orthosilicate)、苯基三甲氧基硅烷(Phenyltrimethoxysilane)、乙烯基三甲氧基硅烷(Vinyl trimethoxy silane)、乙烯基三乙氧基硅烷(Vinyl triethoxy silane)、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane)、1,3-二乙烯基四甲基二硅氧烷(1,3-Divinyltetramethyldisiloxane)、丙基三乙氧基硅烷(Triethoxypropylsilane)、二环戊基二甲氧基硅烷(Dimethoxydicyclopentylsilane)、二苯基二甲氧基硅烷(Diphenyldimethoxysilane)，但不限于此。
并且，于本发明一个实施例中，制作涂布层321的涂布液包含四乙氧基硅烷(Tetraethyl orthosilicate)、苯基三甲氧基硅烷(Phenyltrimethoxysilane)、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(3-Glycidyloxypropyltrimethoxysilane)、去离子水、乙醇、盐酸，但不限于此。其中，相对于四乙氧基硅烷的重量，苯基三甲氧基硅烷的重量的比例优选0.7～1.2，3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的重量的比例优选0.2～1.2，去离子水的重量的比例优选0.2～0.8，乙醇的重量的比例优选0.5～2.5，盐酸的重量的比例优选0.001～0.005，但不限于此。
此外，于本发明一个实施例中，在涂布层321中，碳原子在总原子数中所占的比例为15％～40％，优选15％～25％。氧原子在总原子数中所占的比例为20％～40％，优选25％～35％。硅原子与铝原子在总原子数中所占的比例分别为0％～60％。并且，硅原子与铝原子的总和在总原子数中所占的比例为30％～60％，优选45％～55％。藉由在涂布层321中的各原子的比例为上述范围，可获得具有良好气体阻隔性及良好水气阻隔性的涂布层321。
一般而言，在制作涂布层321的过程中需要经过涂布涂布液、使涂布液干燥、贴保护薄膜并压合、进行紫外线固化、剥离保护薄膜等工序，才可达到涂布层321的分布算术平均偏差Ra小于1nm的效果。然而，本发明的一个实施例的涂布层321藉由包含金属氮氧化物及聚硅氧烷以使各原子的比例为上述范围，则无需压合的工序即可达到涂布层321的分布算术平均偏差Ra小于1nm的效果，有效抑制电讯号的传输损失。
于本发明的一个实施例中，涂布层321的厚度为500～3000nm，优选500～2000nm。藉由涂布层321的厚度为上述范围，可控制聚酰亚胺多层结构300整体的厚度，同时确保阻障层320的气体阻隔性及水气阻隔性。
于本发明的一个实施例中，阻障层320所包含的真空镀膜层322包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者。真空镀膜层322所包含的金属氮氧化物可列举例如：铝、钛、钼、锌、铬等的氮氧化物。真空镀膜层322所包含的类金属氮氧化物可列举例如：硅等的氮氧化物。真空镀膜层322所包含的金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的氮与氧的比例并无特别限制，但优选氮与氧的比例(N/O)为0.1～0.9，更优选0.1～0.5。藉由金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的氮与氧的比例为上述范围，可提升真空镀膜层322的气体阻隔性及水气阻隔性。
针对形成真空镀膜层322的方法，可列举例如：溅射法、电子束蒸镀法、PECVD法、原子层沉积法等。并且，就降低污染的观点而言，以溅射法为佳。
在使用溅射法来进行真空镀膜的过程中，使用的靶材为金属或类金属靶材。其中，金属靶材可列举例如：铝、钛、钼、锌、铬等，类金属靶材可列举例如：硅。并且，进行溅镀的电源功率为3000W，溅镀速率为0.02nm/s。而且，真空腔体内压力优选为1～8mTorr，并且真空腔体内N2与O2的气体比例(N2/O2)优选为0.1～0.9。
于本发明的一个实施例中，真空镀膜层322的厚度为10～300nm，优选10～150nm。藉由真空镀膜层322的厚度为上述范围，可控制聚酰亚胺多层结构300整体的厚度，同时确保阻障层320的气体阻隔性及水气阻隔性。
于本发明的一个实施例中，涂布层的厚度大于真空镀膜层的厚度。
于本发明的一个实施例中，如图5～图9所示，亦可于基材层的两面堆叠阻障层。详细的聚酰亚胺多层结构将于各实施例再述。藉由在基材层的两面堆叠阻障层，可提升聚酰亚胺多层结构的气体阻隔性及水气阻隔性。并且，若阻障层包含愈多层涂布层或真空镀膜层，则阻障层的气体阻隔性及水气阻隔性愈佳。
由于本发明的一个实施例所揭露的聚酰亚胺多层结构的表面平坦性(均方平方根粗糙度Rq愈低，愈能有效抑制电讯号的传输损失)、气体阻隔性及水气阻隔性皆够高，故可作为例如在信息通讯领域中的高频电路基材等使用。并且，由于本发明的聚酰亚胺多层结构具有良好的可挠性，故可作为可挠式塑料基板使用。再者，在高频电路基板、COF基板、多层板、IC封装、u-BGA、高频连接器、天线、扬声器基板、OLED显示/照明、电子书、电子货架标签、太阳能电池(板)、量子点显示/照明等领域中，使用本发明的聚酰亚胺多层结构可提供设计人员大的设计弹性。
本发明的聚酰亚胺多层结构的制备方法及性质如下所述，但下述实验方法仅作为示例说明，本发明的范围不受下述实验方法所限制。
[水蒸气穿透率的测量]
聚酰亚胺多层结构的水蒸气穿透率，使用水蒸气穿透率仪(MOCON公司制，型号：Aquatan Model 2)，在温度37.8℃、湿度90％RH的条件下，依据ASTM F3299-18标准来进行测量。各实施例及各比较例的结果揭示于表1。
[均方平方根粗糙度Rq与分布算术平均偏差Ra的测量]
针对聚酰亚胺多层结构的表面，测量均方平方根粗糙度Rq与分布算术平均偏差Ra。均方平方根粗糙度Rq与分布算术平均偏差Ra，使用原子力显微镜(atomic forcemicroscope(AFM)，Park systems公司制，型号：XE-100)，使用non-contact模式进行测量。各实施例及各比较例的结果揭示于表1。
[涂布层中的各原子比例的测量]
针对本发明的实施例1中的涂布层，进行XPS元素测定分析(X射线光电子能谱学，X-ray photoelectron spectroscopy)。使用JEOL公司制“JPS-9030光电子能谱仪”，X射线源为AlKα，在测量能量1486.6eV的条件下进行测量。其中，X射线的焦点大小为直径6mm的圆形。测量的结果，碳原子在总原子中所占的比例为31％，氧原子在总原子中所占的比例为34％，硅原子在总原子中所占的比例为35％。由于在本发明中使用相同成分的涂布液来形成本发明的各实施例中的涂布层，故在本发明的实施例中的涂布层中，碳原子、氧原子、硅原子及铝原子在总原子中所占的比例可参照实施例1所测量到的比例。
实施例
以下藉由数个实施例及比较例说明本提案所揭露的聚酰亚胺多层结构，并且进行实验测试以比较其性质差异。
[涂布液的制备]
以重量比(％)1:0.8:0.6:0.4:1.5:0.002依次加入四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇、盐酸并混合，获得混合物。然后，搅拌该混合物，获得有机-无机混合胶涂布液。上述搅拌以搅拌转速500rpm、搅拌温度为5℃、搅拌时间24hrs的条件进行。
实施例1
使用厚度75μm的聚酰亚胺(PI)薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，在此PI薄膜上，使用微凹辊涂布涂布液，再将所获得的涂膜依80℃施行10分钟加热干燥。随后，利用UV光照射装置(立昕科技股份有限公司制，光源波长：254/365nm，线速度：1m/min，累积光量：400mJ/cm2，照度200W，灯高度180mm)，对经单面处理的PI薄膜进行紫外线照射处理，使之固化，形成厚度1.5μm的涂布层。藉此，获得依次具有“基材层110/涂布层121”的结构的堆叠薄膜(如图1所示)。在实施例1中，以一层涂布层121构成阻障层。
实施例2
使用厚度75μm的聚酰亚胺(PI)薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，于此PI薄膜的一面形成厚度50nm的真空镀膜层。在镀膜的过程中，真空腔体中的压力为3mTorr，且N2与O2的混合气体流量为16sccm(其中，N2/O2为0.9)，使用的靶材为铨科光电公司的铝靶材，进行溅镀的电源功率为3000W，溅镀的速度为0.02nm/s。藉此，获得依次具有“基材层210/真空镀膜层222”的结构的堆叠薄膜(如图2所示)。在实施例2中，以一层真空镀膜层222构成阻障层。
实施例3
使用厚度75μm的聚酰亚胺(PI)薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，在此PI薄膜上，比照实施例1，于PI薄膜的一面形成厚度1.5μm的涂布层。藉此，获得依次具有“基材层/涂布层”的结构的堆叠薄膜。
接下来，比照实施例2，利用溅射法，于PI薄膜涂布层上形成厚度50nm的真空镀膜层。藉此，获得依次具有“基材层310/涂布层321/真空镀膜层322”的结构的堆叠薄膜。其中，在基材层310的厚度方向上自基材层310依次堆叠涂布层321及真空镀膜层322，而构成阻障层320。其中，阻障层320中的聚硅氧烷的含量为92.8质量％，阻障层320中的金属氮氧化物的含量为7.2质量％。
实施例4
使用厚度75μm的聚酰亚胺(PI)薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，在此PI薄膜上，比照实施例2，利用溅射法，于PI薄膜的一面形成厚度50nm的真空镀膜层。藉此，获得依次具有“基材层/真空镀膜层”的结构的堆叠薄膜。
接下来，比照实施例1，于PI薄膜的真空镀膜层上形成厚度1.5μm的涂布层。藉此，获得依次具有“基材层410/真空镀膜层422/涂布层421”的结构的堆叠薄膜(如图4所示)。其中，在基材层410的厚度方向上自基材层410依序堆叠真空镀膜层422及涂布层421，而构成阻障层420。其中，阻障层420中的聚硅氧烷的含量为92.8质量％，阻障层420中的金属氮氧化物的含量为7.2质量％。
实施例5
使用厚度75μm的PI薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，在此PI薄膜上，比照实施例1，于PI薄膜的两面形成厚度1.5μm的涂布层。藉此，获得依次具有“涂布层521/基材层510/涂布层521”的结构的堆叠薄膜(如图5所示)。
实施例6
使用厚度75μm的PI薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，在此PI薄膜上，比照实施例1，于PI薄膜的两面形成厚度1.5μm的涂布层。
接下来，比照实施例2，于PI薄膜的两面涂布层上形成厚度50nm的真空镀膜层。在镀膜的过程中，真空腔体中的压力为3mTorr，且N2与O2的混合气体流量为16sccm(其中，N2/O2为0.9)，使用的靶材为铨科光电公司的铝靶材，进行溅镀的电源功率为3000W，溅镀的速度为0.02nm/s。藉此，获得依次具有“真空镀膜层622/涂布层621/基材层610/涂布层621/真空镀膜层622”的结构的堆叠薄膜(如图6所示)。其中，在基材层610的厚度方向上自基材层610依次堆叠涂布层621及真空镀膜层622，而构成阻障层620。其中，阻障层620中的聚硅氧烷的含量为92.8质量％，阻障层620中的金属氮氧化物的含量为7.2质量％。
实施例7
使用厚度75μm的PI薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)作为基材层，在此PI薄膜上，比照实施例2，于PI薄膜的两面形成厚度50nm的真空镀膜层。在镀膜的过程中，真空腔体中的压力为3mTorr，且N2与O2的混合气体流量为16sccm(其中，N2/O2为0.9)，使用的靶材为铨科光电公司的铝靶材，进行溅镀的电源功率为3000W，溅镀的速度为0.02nm/s。
接下来，比照实施例1，于PI薄膜的两面真空镀膜层上形成厚度1.5μm的涂布层。藉此，获得依次具有“涂布层721/真空镀膜层722/基材层710/真空镀膜层722/涂布层721”的结构的堆叠薄膜(如图7所示)。其中，在基材层710的厚度方向上自基材层710依次堆叠真空镀膜层722及涂布层721，而构成阻障层720。其中，阻障层720中的聚硅氧烷的含量为92.8质量％，阻障层720中的金属氮氧化物的含量为7.2质量％。
实施例8
比照实施例6，获得依次具有“真空镀膜层/涂布层/基材层/涂布层/真空镀膜层”的结构的堆叠薄膜。
接下来，比照实施例1，于堆叠薄膜的两面真空镀膜层上形成厚度1.5μm的涂布层。藉此，获得依次具有“涂布层821/真空镀膜层822/涂布层821/基材层810/涂布层821/真空镀膜层822/涂布层821”的结构的堆叠薄膜(如图8所示)。其中，在基材层810的厚度方向上自基材层810依次堆叠涂布层821、真空镀膜层822及涂布层821，而构成阻障层820。其中，阻障层820中的聚硅氧烷的含量为96.3质量％，阻障层820中的金属氮氧化物的含量为3.7质量％。
实施例9
比照实施例8，获得依次具有“涂布层/真空镀膜层/涂布层/基材层/涂布层/真空镀膜层/涂布层”的结构的堆叠薄膜。
接下来，比照实施例2，于堆叠薄膜的最外侧的两面涂布层上形成厚度50nm的真空镀膜层。藉此，获得依次具有“真空镀膜层922/涂布层921/真空镀膜层922/涂布层921/基材层910/涂布层921/真空镀膜层922/涂布层921/真空镀膜层922”的结构的堆叠薄膜(如图9所示)。其中，在基材层910的厚度方向上自基材层910依次堆叠涂布层921、真空镀膜层922、涂布层921及真空镀膜层922，而构成阻障层920。其中，阻障层920中的聚硅氧烷的含量为92.8质量％，阻障层920中的金属氮氧化物的含量为7.2质量％。
比较例
准备厚度75μm的PI薄膜(达胜科技股份有限公司制造的PIF075)，并对此PI薄膜进行评价。
表1中，PI表示PI薄膜，O表示涂布层，S表示真空镀膜层。
表1
Figure BDA0002489727640000131
如表1所示，比较例的均方平方根粗糙度Rq大，表面平坦性不足。相对于此，实施例1～9的均方平方根粗糙度Rq皆足够小，表面平坦性良好。在应用上，作为基板的聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq愈低，在溅射镀铜时，整体的均方平方根粗糙度Rq愈低。使用表面平坦性愈高的聚酰亚胺多层结构作为电子产品的基板，愈可抑制该电子产品的电讯号的传输损失。因此，在使用均方平方根粗糙度Rq低的本发明的实施例所揭露的聚酰亚胺多层结构作为基板的情况下，能够有效抑制使用该聚酰亚胺多层结构作为基板的电子产品的电讯号的传输损失。
再者，由实施例5、6、8、9可知，阻障层所包含的层数愈多，水蒸气穿透率低，水气阻隔性愈佳。并且，由实施例6、7可知，在涂布层为最外侧的情况下，聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq低，表面平坦性佳。另一方面，在真空镀膜层为最外侧的情况下，聚酰亚胺多层结构的水蒸气穿透率低，水气阻隔性佳。
综上，本发明一个实施例所揭露的聚酰亚胺多层结构藉由包含表面平坦性及水气阻隔性良好的阻障层与具有可挠性的基材层，可兼具可挠性、良好表面平坦性及良好水气阻隔性。

Claims (10)

1.一种聚酰亚胺多层结构，其包含：
基材层，包含聚酰亚胺；以及
阻障层，与所述基材层的至少一面相接，所述阻障层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者、或聚硅氧烷；
所述聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq为5nm以下或分布算术平均偏差Ra为1nm以下。
2.如权利要求1所述的聚酰亚胺多层结构，其水蒸气穿透率为10g/m2·天以下。
3.如权利要求1或2所述的聚酰亚胺多层结构，其中所述阻障层包含在所述基材层的厚度方向上相堆叠的至少一层涂布层与至少一层真空镀膜层，所述至少一层涂布层包含聚硅氧烷，且所述至少一层真空镀膜层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者。
4.如权利要求3所述的聚酰亚胺多层结构，其中所述至少一层涂布层中的碳原子在总原子数中所占的比例为15％～40％，氧原子在总原子数中所占的比例为20％～40％，硅原子在总原子数中所占的比例为0％～60％，铝原子在总原子数中所占的比例为0％～60％，硅原子与铝原子的总和在总原子数中所占的比例为30％～60％。
5.如权利要求3所述的聚酰亚胺多层结构，其中所述至少一层涂布层的厚度为500nm～3000nm，且所述至少一层真空镀膜层的厚度为10nm～300nm。
6.一种制造如权利要求1-5中任一项所述的聚酰亚胺多层结构的方法，包含：
提供基材层，所述基材层包含聚酰亚胺；
于所述基材层的至少一面堆叠阻障层，所述阻障层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者、或聚硅氧烷；
其中所述聚酰亚胺多层结构的均方平方根粗糙度Rq为5nm以下或分布算术平均偏差Ra为1nm以下。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述聚酰亚胺多层结构的水蒸气穿透率为10g/m2·天以下。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中于所述基材层的至少一面堆叠所述阻障层的步骤包含：
使用微凹辊将涂布液涂布于所述基材层；
干燥所述涂布液；
于干燥所述涂布液的步骤后，直接以紫外线固化经干燥的所述涂布液以形成涂布层；于所述涂布层表面进行真空镀膜以形成真空镀膜层；所述涂布层包含聚硅氧烷，且所述真空镀膜层包含金属氮氧化物或类金属氮氧化物中的至少一者。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述涂布液包含四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、去离子水、乙醇、盐酸，
其中相对于四乙氧基硅烷的重量，苯基三甲氧基硅烷的重量的比例为0.7～1.2，3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的重量的比例为0.2～1.2，去离子水的重量的比例为0.2～0.8，乙醇的重量的比例为0.5～2.5，盐酸的重量的比例为0.001～0.005。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述涂布层的厚度为500nm～3000nm，且所述真空镀膜层的厚度为10nm～300nm。
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