JP2010229412A5 - 接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法 - Google Patents

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本発明は、接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法に関するものである。
本発明の目的は、被着体に対して、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる接合膜を備えた接着シートを製造することができる接着シートが備える接合膜の製造方法およびかかる接着シートを製造することができる接着シートの製造方法を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法は、金属原子および該金属原子に結合している酸素原子で構成される金属酸化物と、該金属酸化物に結合する脱離基と、を含んでなる接合膜を、機能性基板の一方の面側に設けて接着シートを得る際の前記接合膜を製造する、接着シートが備える接合膜の製造方法であって、
前記機能性基板の一方の面側に、前記脱離基を構成する原子を含むガスの存在下で、前記金属酸化物膜を、物理的気相成長法により成膜することで前記接合膜を得ることを特徴とする
これにより、被着体に対して、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる接合膜を備えた接着シートとすることができる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法は、金属原子および該金属原子に結合している酸素原子で構成される金属酸化物と、該金属酸化物に結合する脱離基と、を含んでなる接合膜を、機能性基板の一方の面側に設けて接着シートを得る際の前記接合膜を製造する、接着シートが備える接合膜の製造方法であって、
前記機能性基板の一方の面側に、物理的気相成長法により前記金属酸化物膜を成膜する工程と、
前記脱離基を構成する原子を含むガスの存在下で、前記金属酸化物膜を熱処理することで前記接合膜を得る工程と、を有することを特徴とする。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与し、前記接合膜の前記エネルギーが付与された領域の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属酸化物から脱離することにより、前記脱離基が脱離した原子に活性手が生じて、前記接合膜の表面の前記領域に、前記接着シートを接着すべき被着体に対する接着性が発現するものであることが好ましい。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記物理的気相成長法は、スパッタリング法であることが好ましい。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも1種であることが好ましい。
接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた導電性と透明性とを発揮するものとなる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合/脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接着シートの接着性をより高度化することができる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記接合膜は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アンチモン錫酸化物(ATO)、フッ素含有インジウム錫酸化物(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)または二酸化チタン(TiO)に、脱離基として水素原子が導入されたものであることが好ましい。
かかる構成の接合膜は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜は、基板に対して特に強固に接着するとともに、対向基板に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、基板と対向基板とを強固に接合することができる。
接着シートが備える接合膜の製造方法は、金属原子および該金属原子に結合する有機成分で構成される脱離基を含んでなる接合膜を、機能性基板の一方の面側に設けて接着シートを得る際の前記接合膜を製造する、接着シートが備える接合膜の製造方法であって、
前記機能性基板の一方の面側に、低還元性雰囲気下で、有機金属材料を供給し、有機金属化学気相成長法により成膜することで前記接合膜を得ることを特徴とする
これにより、被着体に対して、高い寸法精度で強固に、かつ低温下で効率よく接合することができる接合膜を備えた接着シートとすることができる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与し、前記接合膜の前記エネルギーが付与された領域の表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離することにより、前記脱離基が脱離した前記金属原子に活性手が生じて、前記接合膜の表面の前記領域に、前記接着シートを接着すべき被着体に対する接着性が発現するものであることが好ましい。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で接合膜を成膜することができる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも1種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合/脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、機能性基板の接着性をより高度化することができる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基で構成される脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
金属錯体を用いて接合膜を成膜することにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、確実に接合膜を形成することができる。
本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法では、前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも1種であることが好ましい。
接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
本発明の接着シートの製造方法は、前記機能性基板の一方の面側に、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法を用いて接合膜を形成して前記接着シートを得ることを特徴とする。
本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを説明するための図(斜視図)である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、Iの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、Iの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。 Iの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。 図4に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。 IIの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。 接着シートの他の構成を説明するための図(斜視図)である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第3実施形態を説明するための図(縦断面図)である。 本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第4実施形態を説明するための図(縦断面図)である。 接合体を適用して得られた弾性表面波素子を示す平面図である。 図15に示す弾性表面波素子の縦断面図である。 接合体を適用して得られた配線基板を示す分解斜視図である。
以下、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートは、所定の機能を有する機能性基板(以下、単に「基板」と言うこともある。)と、この機能性基板の一方の面側に設けられた接合膜とを有しており、被着体(対向基板)に接着(接合)して用いられるものである。
<第1実施形態>
まず、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法の各第1実施形態について説明する。
図1は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを説明するための図(斜視図)、図2は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、Iの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図3は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、Iの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図4は、Iの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図5は、図4に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図、図6は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図7は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートが備える、IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図8は、IIの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図9は、接着シートの他の構成を説明するための図(斜視図)、図10および図11は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第1実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図1ないし図11中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下では、まず、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートの第1実施形態について説明する。
本実施形態では、接着シート1は、図1に示すように、機能性基板2(単に「基板2」ともいう。)と、機能性基板2上(一方の面)に設けられた接合膜3とを有している。この接着シート1は、被着体4に、接合膜3を介して機能性基板2を接着して用いられる。
機能性基板2は、所定の機能を有するものであり、接着シート1を被着体4に接着した際に、その機能を発揮するものである。
本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シート1では、主にこの接合膜3の構成に特徴を有しており、具体的には、接合膜3としては、次のようなIまたはIIの構成のものが用いられる。
以下、IおよびIIの構成の接合膜3について、それぞれ、詳述する。
I: まず、Iの構成の接合膜3は、基板2上に設けられ、金属原子と、この金属原子結合する酸素原子と、これら金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基303とを含むものである(図2参照。)。換言すれば、接合膜3は、金属酸化物で構成される金属酸化物膜に脱離基303を導入したものと言うことができる。
また、本発明では、接合膜3をIの構成のものとする場合、接合膜3は、導電性を有するものであるのが好ましい。これにより、後述する接合体5において、接合膜3を機能性基板2と被着体4とを電気的に接続する端子等として用いることができる。
さらに、接合膜3は、透光性を有するものであるものが好ましい。これにより、接合体5を、光学素子等における、透光性を必要とする領域に適用することができる。
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
[1]まず、前述した方法を用いて、接着シート1(本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シート)を用意する(図10(a)参照)。
[2]次に、接着シート1の接合膜3の表面35に対してエネルギーを付与する。
ここで、接合膜3にエネルギーを付与すると、接合膜3では、脱離基303の結合手が切れて接合膜3の表面35付近から脱離し、脱離基303が脱離した後には、活性手が接合膜3の表面35付近に生じる。これにより、接合膜3の表面35に、被着体4との接着性が発現する。
以上のことから、本発明によれば、基板2および被着体4の各構成材料の選択の幅をそれぞれ広げることができる。
また、固体接合では、接合層を介していないため、基板2と被着体4との間の熱膨張率に大きな差がある場合、その差に基づく応力が接合界面に集中し易く、剥離等が生じるおそれがあったが、接合体5では、接合膜3によって応力の集中が緩和され、剥離の発生を的確に抑制または防止することができる。
以上のようにして、図11(d)に示す接合体5を得ることができる。
なお、図11(d)では、接着シート1の接合膜3の全面を覆うように被着体4を重ね合わせているが、これらの相対的な位置は、互いにずれていてもよい。すなわち、接合膜3から被着体4がはみ出るように、接着シート1と被着体4とが重ね合わされていてもよい。
このようにして得られた接合体5は、基板2と被着体4との間の接合強度が5MPa(50kgf/cm)以上であるのが好ましく、10MPa(100kgf/cm)以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する接合体5は、その剥離を十分に防止し得るものとなる。そして、後述のように、接合体5を用いて、例えば弾性表面波素子を構成した場合、耐久性に優れた弾性表面波素子が得られる。また、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シート1によれば、基板2と被着体4とが上記のような大きな接合強度で接合された接合体5を効率よく作製することができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法の各第2実施形態について説明する。
図12は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第2実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図12中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シート1を用意する工程と、被着体(対向基板)4を用意し、接着シート1が備える接合膜3と被着体4とが密着するように、これらを重ね合わせる工程と、重ね合わせてなる積層体中の接合膜3に対してエネルギーを付与して、接合膜3を活性化させ、これにより、接着シート1と被着体4とを接合してなる接合体5を得る工程とを有する。
<第3実施形態>
次に、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法の各第3実施形態について説明する。
図13は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第3実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図13中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
すなわち、本実施形態にかかる接合方法は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シート1を用意する工程と、接着シート1の接合膜3に対して、一部の所定領域350に対して選択的にエネルギーを付与して、前記所定領域350を選択的に活性化させる工程と、被着体(対向基板)4を用意し、接着シート1が備える接合膜3と被着体4とが密着するように、これらを貼り合わせ、接着シート1と被着体4とが前記所定領域350において部分的に接合されてなる接合体5bを得る工程とを有する。
以下、本実施形態にかかる接合方法の各工程について順次説明する。
[1]まず、接着シート1(本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シート)を用意する(図13(a)参照)。
[2]次に、図13(b)に示すように、接着シート1の接合膜3の表面35のうち、一部の所定領域350に対して選択的にエネルギーを付与する。
エネルギーが付与されると、接合膜3では、所定領域350において、図2および図6に示す脱離基303が接合膜3から脱離する。そして、脱離基303が脱離した後には、所定領域350において、図3および図7に示すように、接合膜3の表面35付近に活性手304が生じ、接合膜3が活性化される。これにより、接合膜3の所定領域350に、被着体4との接着性が発現し、一方、接合膜3の所定領域350以外の領域には、該接着性は全く発現しないか、発現したとしてもほとんど発現しない。
<第4実施形態>
次に、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法の各第4実施形態について説明する。
図14は、本発明の接着シートの製造方法で得られた接着シートを用いて、接着シートと被着体とを接合する接合方法の第4実施形態を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図14中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<弾性表面波素子>
ここでは、接合体を弾性表面波素子(SAWデバイス)に適用した場合の実施形態について説明する。
図15は、接合体を適用して得られた弾性表面波素子を示す平面図、図16は、図15に示す弾性表面波素子の縦断面図である。なお、以下の説明では、図16中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<配線基板>
さらに、接合体を配線基板に適用した場合の実施形態について説明する。
図17は、接合体を適用して得られた配線基板を示す斜視図である。
図17に示す配線基板410は、絶縁基板413と、絶縁基板413上に配設された電極412と、リード414と、リード414の一端に、電極412と対向するように設けられた電極415と、電極412と電極415とを電気的に接合する導電層416とを有している。
以上、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法は、前記各実施形態のうち、任意の1つまたは2つ以上を組み合わせたものであってもよい。
また、本発明の接着シートが備える接合膜の製造方法および接着シートの製造方法では、必要に応じて、1以上の任意の目的の工程を追加してもよい。
このようにして成膜された接合膜は、ITOに水素原子が導入されたもので構成されており、金属原子(インジウムおよびスズ)と、この金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基(水素原子)とを含むものである。
これにより、単結晶シリコン基板上に接合膜が形成された、本発明の接着シートの製造方法を用いて製造された接着シートを得た。
<熱処理の条件>
・熱処理時のチャンバー内の圧力 :1×10−3Torr
・水素ガスの流量 :60sccm
・チャンバー内の温度 :150℃
・処理時間 :60分
以上のようにして成膜された接合膜は、ITO膜の表面付近に水素原子が導入されたもので構成されており、金属原子(インジウムおよびスズ)と、この金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基(水素原子)とを含むものである。
これにより、単結晶シリコン基板上に接合膜が形成された、本発明の接着シートの製造方法を用いて製造された接着シートを得た。
<成膜条件>
・チャンバー内の雰囲気 :窒素ガス + 水素ガス
・有機金属材料(原材料) :2,4−ペンタジオネート−銅(II)
・霧化した有機金属材料の流量 :1sccm
・キャリアガス :窒素ガス
・キャリアガスの流量 :500sccm
・水素ガスの流量 :0.2sccm
・チャンバーの到達真空度 :2×10−6Torr
・成膜時のチャンバー内の圧力 :1×10−3Torr
・基板ホルダーの温度 :275℃
・処理時間 :10分
以上のようにして成膜された接合膜は、金属原子として銅原子を含み、脱離基として、2,4−ペンタジオネート−銅(II)に含まれる有機物の一部が残存しているものである。
これにより、単結晶シリコン基板上に接合膜が形成された、本発明の接着シートの製造方法を用いて製造された接着シートを得た。

Claims (15)

  1. 金属原子および該金属原子に結合している酸素原子で構成される金属酸化物と、該金属酸化物に結合する脱離基と、を含んでなる接合膜を、機能性基板の一方の面側に設けて接着シートを得る際の前記接合膜を製造する、接着シートが備える接合膜の製造方法であって、
    前記機能性基板の一方の面側に、前記脱離基を構成する原子を含むガスの存在下で、前記金属酸化物膜を、物理的気相成長法により成膜することで前記接合膜を得ることを特徴とする接着シートが備える接合膜の製造方法。
  2. 金属原子および該金属原子に結合している酸素原子で構成される金属酸化物と、該金属酸化物に結合する脱離基と、を含んでなる接合膜を、機能性基板の一方の面側に設けて接着シートを得る際の前記接合膜を製造する、接着シートが備える接合膜の製造方法であって、
    前記機能性基板の一方の面側に、物理的気相成長法により前記金属酸化物膜を成膜する工程と、
    前記脱離基を構成する原子を含むガスの存在下で、前記金属酸化物膜を熱処理することで前記接合膜を得る工程と、を有することを特徴とする接着シートが備える接合膜の製造方法。
  3. 前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与し、前記接合膜の前記エネルギーが付与された領域の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属酸化物から脱離することにより、前記脱離基が脱離した原子に活性手が生じて、前記接合膜の表面の前記領域に、前記接着シートを接着すべき被着体に対する接着性が発現するものである請求項1または2に記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  4. 前記物理的気相成長法は、スパッタリング法である請求項1ないし3のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  5. 前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも1種である請求項1ないし4のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  6. 前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子、およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも1種である請求項1ないし5のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  7. 前記接合膜は、インジウム錫酸化物(ITO)、インジウム亜鉛酸化物(IZO)、アンチモン錫酸化物(ATO)、フッ素含有インジウム錫酸化物(FTO)、酸化亜鉛(ZnO)または二酸化チタン(TiO)に、脱離基として水素原子が導入されたものである請求項1ないし6のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  8. 金属原子および該金属原子に結合する有機成分で構成される脱離基を含んでなる接合膜を、機能性基板の一方の面側に設けて接着シートを得る際の前記接合膜を製造する、接着シートが備える接合膜の製造方法であって、
    前記機能性基板の一方の面側に、低還元性雰囲気下で、有機金属材料を供給し、有機金属化学気相成長法により成膜することで前記接合膜を得ることを特徴とする接着シートが備える接合膜の製造方法。
  9. 前記接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与し、前記接合膜の前記エネルギーが付与された領域の表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離することにより、前記脱離基が脱離した前記金属原子に活性手が生じて、前記接合膜の表面の前記領域に、前記接着シートを接着すべき被着体に対する接着性が発現するものである請求項8に記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  10. 前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項8または9に記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  11. 前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも1種を含む原子団で構成される請求項8ないし10のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  12. 前記脱離基は、アルキル基である請求項11に記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  13. 前記有機金属材料は、金属錯体である請求項8ないし12のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  14. 前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも1種である請求項8ないし13のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法。
  15. 前記機能性基板の一方の面側に、請求項1ないし14のいずれかに記載の接着シートが備える接合膜の製造方法を用いて接合膜を形成して前記接着シートを得ることを特徴とする接着シートの製造方法。
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