JP2019520250A - ポリマーフィルムの剥離を実施するための方法 - Google Patents

ポリマーフィルムの剥離を実施するための方法 Download PDF

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Abstract

ポリマーフィルムをキャリアプレートから剥離するための方法および装置が開示される。キャリアプレートは、少なくとも部分的に透明であり、その上に、光吸収性材料のピクセル化されたパターン層が堆積され、その上に、光反射性材料の層が堆積される。剥離されるべきポリマーフィルムは、光反射材料層上に堆積される。次に、パルス光源を利用して、ポリマーフィルムとは反対の側からキャリアプレートを通して照射して、光吸収性材料層を加熱する。光吸収性材料層の加熱された領域が、次いで、光吸収性材料層とポリマーフィルムとの間の境界面での伝熱によってポリマーフィルムを加熱し、それによって、ポリマーフィルムの熱分解によってポリマーフィルムからガスを生成し、このガスによりタイルポリマーフィルムをキャリアプレートから解放することが可能になる。

Description

発明の背景
１．技術分野
本発明は、一般に熱プロセス、詳細には、ポリマーフィルムの剥離を実施するための方法に関する。
２．関連技術の説明
多くの種類のプリント電子構造体を、ポリマー基材上に堆積することができる。レジスタ層を有し、そして／または良好に規定された厚さを有する高解像度の電子構造体をプリントする一方法は、非常に平坦な表面上に種々の層を堆積することである。これは、ガラスなどの剛性で平坦なキャリアプレート（基板）上にポリマーフィルムを堆積し、次いで、ポリマーフィルムの上部に後続の層を形成することによってなされ得る。電子構造体が形成された後、ポリマーフィルムをキャリアプレートから除去する必要がある。
発明の要旨
本発明の好ましい実施形態によると、光吸収性材料のピクセル化されたパターン層が、キャリアプレート上に最初に堆積され、次いで、光反射性材料層が光吸収性材料層上に堆積される。剥離されるべきポリマーフィルムは、光反射材料層上に堆積される。次に、パルス光源を利用して、ポリマーフィルムとは反対の側からキャリアプレートを通して照射して、光吸収性材料層を加熱する。光吸収性材料層の加熱された領域が、次に、キャリアプレートスタックとポリマーフィルムとの間の境界面での伝熱によってポリマーフィルムを加熱し、それによって、ポリマーフィルムの熱分解によってポリマーフィルムからガスが生成され、これは、ポリマーフィルムをキャリアプレートから解放することを可能にする。
任意選択で、表面張力制御解放層が光反射材料層上に堆積されてもよい。また、動的解放層が、ポリマーフィルムに先行して堆積され得る。
キャリアプレートは、ガラスまたは石英製であってよい。ポリマーフィルムは、ポリイミド製であってよい。表面張力制御解放層は、窒化ケイ素または二酸化ケイ素などのセラミック製であってよい。
本発明のすべての特徴および利点は、以下の詳細な記述において明らかになる。
本発明それ自体、ならびに好ましい使用の形態、さらなる目的、およびその利点は、添付の図面と併せて読む場合に、以下の例示的な実施形態の詳細な記載を参照することによって最もよく理解される。
図１Ａ〜１Ｂは、第１の実施形態に従う、ポリマーフィルムの選択的な剥離を実施するための方法を例示する。
図２は、上から見た、光吸収性材料および光反射性材料のパターンを示す。
図３Ａ〜３Ｂは、第２の実施形態に従う、ポリマーフィルムの選択的な剥離を実施するための方法を例示する。
好ましい実施形態の詳細な説明
ポリマーフィルムをキャリアプレートから除去する一方法は、ポリマーフィルムを堆積する前に、キャリアプレート上に熱解放層を最初に堆積することである。ポリマーフィルム上に電子構造体が形成された後、アセンブリ全体（キャリアプレート、熱解放層、ポリマーフィルムおよび電子構造体）が、熱解放層がポリマーフィルムを解放するに十分高い温度に加熱される。この方法の１つの欠点は、電子構造体を形成するために必要な加工温度が、熱解放層の解放温度よりも低くなければならないことである。
ポリマーフィルムをキャリアプレートから除去する別の方法は、ＸｅＦｌレーザーなどのパルスエキシマレーザーを３０８ｎｍで使用することである。エキシマレーザーからのレーザービームは、キャリアプレート側から照らされ、ポリマーフィルムとキャリアプレートとの間の境界面に焦点が合わせられる。このプロセスにより、ポリマーフィルムとキャリアプレートとの間の境界面で、ポリマーフィルムを剥離させるわずかな量のガスが生成される。剥離の面積が非常に小さい（およそ１ｍｍ２）ため、より大きな面積を剥離するためにレーザービームをパルスおよび走査することができる。この方法の１つ目の欠点は、エキシマレーザーが非常に高価である傾向にあり、第２の欠点は、この方法が、他の方法と比較した場合、非常にスループットが低いことである。
ここで、図面、特に図１Ａ〜１Ｂを参照すると、第１の実施形態に従う、ポリマーフィルムの選択的剥離を実施するための方法の２つの図解が示されている。最初に、キャリアプレート１１が、光吸収性材料の層１２で部分的に被覆される。好ましくは、キャリアプレート１１は、少なくとも部分的に光透過性であり、光吸収性材料１２は、例えば、ピクセル化パターンでキャリアプレート１１に堆積されてもよい。次に、図２に示されるように、光反射性材料の層１３が光吸収性材料層１２上に堆積され、これにより、光吸収性材料層１２によって被覆されていないキャリアプレート１１の部分が、キャリアプレート１１の上から見て反射性である。次いで、図１Ａに示されるように、ポリマーフィルム１４が、光吸収性材料層１２および光反射性材料層１３上に堆積され、続いて、ポリマーフィルム１４上に電子構造体（図示せず）が形成される。
図１Ｂに示されるように、フラッシュランプ１９からの光パルスでポリマーフィルム１４とは反対の側からキャリアプレート１１を照明することによって、ポリマーフィルム１４をキャリアプレート１１から剥離することができる。フラッシュランプ１９からの光パルスは、光吸収性材料層１２を加熱し、この熱がポリマーフィルム１４に伝わり、ポリマーフィルム１４が分解されることによって、光吸収性材料層１２とポリマーフィルム１４との間の境界面２１でガスが生成される。
光吸収性材料層１２とポリマーフィルム１４との間の境界面２１でガスが生成されるとき、光吸収性材料層１２の表面の下のポリマーフィルム１４の表面では同様のガスは生成されない。吸収面対反射面の比（すなわち、光反射性材料層１３に対する光吸収性材料層１２の比）を変更することによって、ポリマーフィルム１４のランプ対面側でガス生成レベルを制御して、ポリマーフィルム１４上に形成された電子構造体を損傷することなく、ポリマーフィルム１４をキャリアプレート１１から剥離することができる。
ガス生成のさらなる制御は、フラッシュランプ１９からの光パルスの強度を増加させ、かつ継続時間を変更することによって実現することができる。ポリマーフィルム１４のキャリアプレート１１に対面する表面で生成されるガスのさらなる制御を達成するために、図３Ａ〜３Ｂに説明されるように、光吸収性材料層１２および光反射性材料層１３に続いて追加の層を堆積してもよい。
ここで図３Ａ〜３Ｂを参照すると、第２の実施形態に従う、ポリマーフィルムの選択的剥離を実施するための方法の２つの図解が示されている。最初に、キャリアプレート３１が、例えば、ピクセル化パターンで、第１の光吸収性材料層３２ａで部分的に被覆される。好ましくは、キャリアプレート３１は、少なくとも部分的に光透過性である。次に、透明の熱遅延層（ｔｈｅｒｍａｌ ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）３５が光吸収性材料層３２ａ上に堆積される。次いで、熱遅延層３５は、例えば、ピクセル化パターンで、第２の光吸収性材料層３２ｂで部分的に被覆される。続いて、図２と同様に、光反射性フィルム３３が光吸収性材料フィルム３２ｂ上に堆積され、これにより、光吸収性材料層３２ｂによって被覆されていない熱遅延層３５の部分が、キャリアプレート３１の上から見て反射性になる。次いで、図３Ａに示されるように、ポリマーフィルム３４が、第２の光吸収性材料層３２ｂおよび光反射性材料層３３上に堆積され、続いて、ポリマーフィルム３４上に電子構造体（図示せず）が形成される。
熱遅延層３５により、両方の光吸収性材料層３２ａ、３２ｂが、単一の光パルスによって同時に加熱されることから、ガス生成のさらなる制御が可能になる。しかし、第１の光吸収性フィルム３２ａに対面するキャリアプレート３１からの熱パルスは、ポリマーフィルム３４のより近くに位置する第２の光吸収性フィルム３２ｂから時間遅延する。熱パルスからの時間遅延によりジッパー効果が生じて、図１Ｂに示されるような単一の光パルスからのそれよりもより穏やかにポリマーフィルム３４が剥離される。
上述のポリマーフィルム３４をキャリアプレート３１から剥離する同じジッパー効果は、内側部分が光の大部分を吸収し、外側部分はあまり吸収しない、グレースケールのピクセルを使用することによっても生じ得る。照明の間、相変化は、常に内側部分で開始し、外に向かって伝播する。
さらに、表面張力制御解放層（図示せず）が、ポリマーフィルム３４が堆積される前に、光反射性材料層３３上に堆積されてもよい。さらに、動的解放層（図示せず）が、ポリマーフィルム３４が堆積される前に、堆積されてもよい。動的解放層は、ポリマーフィルム３４よりも低い相変化温度を有する材料で作製されていてよく、これは、熱い光吸収性材料層３２ａ、３２ｂからのポリマーフィルム３４への熱損傷を防ぐ助けになる。動的解放層は、加熱されたとき、それが行い得る２つの異なるタイプの相変化が存在するため、２つの異なる機構を有し得る。相変化の１つのタイプは、動的解放層のガス化である。第２のタイプは、動的解放層の溶融であり、これは、表面張力に起因してその不安定化をもたらす。両方の場合において、ポリマーフィルム３４をキャリアプレート３１から解放することができる。動的解放層が融解する場合については、動的解放層は、好ましくは、金属または金属合金などの、融点は低いが、表面張力が非常に高い材料で作製される。好ましくは、動的解放層は、亜鉛またはアルミニウム製である。
任意選択で、図１Ａに示される第１の実施形態では、動的解放層は、ポリマー層１４が堆積される前に、光反射性材料層１３上に堆積されてもよい。また、表面張力制御層が、ポリマー層１４が堆積される前に、光反射性材料層１３上に堆積されてもよい。
キャリアプレート１１および３１は、ガラスまたは石英製であってよい。光吸収性材料層１２および３２ａ〜３２ｂは、タングステン製であってよい。光反射性材料層１３および３３は、アルミニウム製であってよい。ポリマーフィルム１４および３４は、ポリイミド製であってよい。熱遅延層３６は、酸化ケイ素または二酸化ケイ素製であってよい。表面張力制御層は、二酸化ケイ素または窒化ケイ素などのセラミック製であってよい。動的解放層は、ポリマーまたは融解温度が比較的低い金属であってよい。
記載しているように、本発明は、ポリマーフィルムの剥離を実施するための改善された方法を提供する。本発明の方法の、エキシマレーザー剥離技術に勝る利点は、光源が非常に安価（約１０分の１）であり、光のパルスあたりの剥離面積が、エキシマレーザーの場合よりもはるかに大きい（約１，０００倍）場合があることである。
本発明を、好ましい実施形態を参照して詳細に示し、記載しているが、形態および詳細の種々の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくそこでなされ得ることが当業者に理解される。

Claims (20)

  1. ポリマーフィルムの剥離を実施するための方法であって、
    光学的に透明なキャリアプレートを提供するステップと、
    前記キャリアプレート上に光吸収性材料層を堆積するステップと、
    前記光吸収性材料層上に光反射性材料層を堆積するステップと、
    前記光反射性材料層および前記光吸収性材料層上にポリマーフィルムを堆積するステップと、
    前記ポリマーフィルム上に電子構造体を形成するステップと、
    前記ポリマーフィルムを前記キャリアプレートから解放するために、前記光吸収性材料層を加熱するように、前記キャリアプレートにパルス光を照射するステップと
    を含む、方法。
  2. 前記照射するステップが、前記キャリアプレートをフラッシュランプで照射することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記照射するステップが、前記ポリマーフィルムを前記キャリアプレートから解放するために、前記光吸収性材料層と前記ポリマーフィルムとの間の境界面でガスを生成する、請求項１に記載の方法。
  4. 前記ガスの生成レベルが、前記光吸収性材料層と前記光反射性材料層との比を変更することによって制御される、請求項３に記載の方法。
  5. 前記ポリマーフィルムを堆積する前に、前記光反射性材料層上に動的解放層を堆積するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記動的解放層が、金属製である、請求項５に記載の方法。
  7. 前記キャリアプレートが、石英製である、請求項１に記載の方法。
  8. 前記キャリアプレートが、ガラス製である、請求項１に記載の方法。
  9. 前記光吸収性材料層がパターニングされている、請求項１に記載の方法。
  10. 前記光吸収性材料層がパターニングされていない、請求項１に記載の方法。
  11. ポリマーフィルムの剥離を実施するための方法であって、
    光学的に透明なキャリアプレートを提供するステップと、
    前記キャリアプレート上に第１の光吸収性材料層を堆積するステップと、
    前記第１の光吸収性材料層上に熱遅延層を堆積するステップと、
    前記熱遅延層上に第２の光吸収性材料層を堆積するステップと、
    前記第２の光吸収性材料層上に光反射性材料層を堆積するステップと、
    前記光反射性材料層および前記第２の光吸収性材料層上にポリマーフィルムを堆積するステップと、
    前記ポリマーフィルム上に電子構造体を形成するステップと、
    前記ポリマーフィルムを前記キャリアプレートから解放するために、前記光吸収性材料層を加熱するように、前記キャリアプレートをパルス光で照射するステップと
    を含む、方法。
  12. 前記照射するステップが、前記キャリアプレートをフラッシュランプで照射することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記ポリマーフィルムを堆積する前に、前記光反射性材料層上に表面張力制御解放層を堆積するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記表面張力制御解放層が、セラミック製である、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記ポリマーフィルムを堆積する前に、前記表面張力制御解放層上に動的解放層を堆積するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記動的解放層が、金属製である、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記光吸収性材料層の１つがパターニングされている、請求項１１に記載の方法。
  18. 前記キャリアプレートが、石英製である、請求項１１に記載の方法。
  19. 前記キャリアプレートが、ガラス製である、請求項１１に記載の方法。
  20. 前記熱遅延層が、酸化ケイ素製である、請求項１１に記載の方法。
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