JP7135389B2 - 電子デバイス用バリアフィルムの包装体 - Google Patents
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Description
(1)前記バリアフィルムの含水率が2000ppm以下に維持されていること。
(2)ヒートシール層を備えた金属箔からなる包装袋に密封収容されていること。
(3)前記バリアフィルムは、水分トラップ層を備えた多層構造を有していること。
(4)前記バリアフィルムは、プラスチック基材層と、該基材層上に設けられた無機バリア層とを有しており、該無機バリア層上に前記水分トラップ層が設けられていること。
(5)前記乾燥剤シートが、乾燥剤が分散されている吸湿性樹脂層と、該吸湿性樹脂層の一方の表面に設けられた表面保護樹脂層とを含み、該表面保護樹脂層が40℃、90%RHで40g/m2・day以下の水分透過率を有しているとともに、前記吸湿性樹脂層の他方の表面が、前記バリアフィルムに対面するように配置されていること。
即ち、このようなロール状包装体においては、バリアフィルムの一方の面が覆われるように乾燥剤シートが設けられている2層構造でありながら、バリアフィルムが、乾燥剤シートに挟持された状態に保持されている。従って、バリアフィルム内への水分の侵入が有効に制限され、さらにバリアフィルム内に多少の水分が含まれていたとしても、このような水分は、乾燥剤シートに吸湿され、この結果、バリアフィルムが有する優れた水分バリア性が維持された状態で保持される。
尚、含水率は、バリアフィルム1を絶乾状態に保持した時の重量と、測定時の重量差(即ち含水量)から下記式により容易に算出することができる。
含水率(%)=100×(A-B)/B
式中、Aは、バリアフィルム1の測定重量であり、
Bは、バリアフィルム1を加熱乾燥したときの重量である。
本発明において、上記のような低水分透過率のバリアフィルム1は、基本的に水分を吸収して捕捉する水分トラップ層を有するものである。
このような水分トラップ層を有するバリアフィルムの層構造の一例が図3に示されている。
即ち、水分トラップ層5の単層フィルムであっても上記のような低い水分透過率を発現させることが可能であるが、各種電子デバイスの封止材には、各種基板の酸化劣化を回避するために、水分バリア性以外にも酸素バリア性などが要求される。従って、このバリアフィルム1は、一般に、水分トラップ層5以外に、プラスチック基材層7上に設けられる無機バリア層9を備えた構造を有しており、このような層全体として、上述した水分透過率を示す層構成を有していることが好ましい。
本発明において、上記の水分トラップ層5は、このバリアフィルム1の厚み方向に流れる水分を遮断するものであり、このような水分遮断性を示すものであれば、特に制限されず、所定の樹脂層中にゼオライト等の吸湿剤を分散させたものなど、それ自体公知の層であってよい。しかしながら、特に、水分に対する高いバリア性が要求される場合、例えばバリアフィルム1の水分透過率(23℃、RH50%)を、10-4g/m2/day以下の好適範囲(さらには、10-6g/m2/day以下の最適範囲)に設定するためには、特開2015-96320号等に開示されているイオン性ポリマーにより水分トラップ層5を形成することが好ましく、さらには、このイオン性ポリマーをマトリックスとし、このマトリックス中にイオン性ポリマーよりも到達湿度が低い吸湿剤を分散させることにより水分トラップ層5を形成することが好適である。特に、このようなイオン性ポリマーをマトリックスとするものは、水分捕捉性が優れ、さらに到達湿度が低い吸湿剤が分散されているものは、水分吸収に起因する膨潤などの変形を有効に回避することができるからである。
カチオン性ポリマー中のカチオン性基量は、一般に、このポリマーの吸水率(JIS K-7209-1984)が湿度80%RH及び30℃雰囲気下において20%以上、特に30%~45%となるような量であればよい。
このようなカチオン性ポリマーについては、特開2015-96320号等に詳述されており、その詳細は省略するが、一般的には、ポリアリルアミンが成膜性等の観点から好適である。
アニオン性ポリマー中のアニオン性官能基量は、官能基の種類によっても異なるが、前述したカチオン性ポリマーと同様、ポリマーの吸水率(JIS K-7209-1984)が湿度80%RH及び30℃雰囲気下において20%以上、特に30%~45%となるような量であればよい。
このようなアニオン性ポリマーについても、特開2015-96320号等に詳述されており、その詳細は省略するが、一般的には、ポリ(メタ)アクリル酸及びその部分中和物(例えば一部がNa塩であるもの)である。
無機系の吸湿剤としては、ゼオライト、アルミナ、活性炭、モンモリロナイト等の粘土鉱物、シリカゲル、酸化カルシウム、硫酸マグネシウムなどを挙げることができる。
有機系の吸湿剤としては、アニオン系ポリマー若しくはその部分中和物の架橋物を挙げることができる。このアニオン系ポリマーとしては、カルボン酸系単量体((メタ)アクリル酸や無水マレイン酸など)、スルホン酸系単量体(ハロゲン化ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸など)、ホスホン酸系単量体(ビニルリン酸など)及びこれら単量体の塩類等に代表されるアニオン性単量体の少なくとも1種を、重合或いは他の単量体と共重合させて得られるものを挙げることができる。特に透明性が求められる用途においては、有機系の吸湿剤が有効である。例えば、架橋ポリ(メタ)アクリル酸Naの微細粒子などが代表的な有機系吸湿剤である。
即ち、有機系ポリマーの吸湿剤は、イオン性ポリマーのマトリックスに対する分散性が極めて良好であり、均一に分散させることができるばかりか、これを製造するための重合法として乳化重合や懸濁重合などを採用することにより、その粒子形状を微細で且つ揃った球形状とすることができ、これをある程度以上配合することにより、極めて高い透明性を確保することが可能となる。
また、有機系の微細な吸湿剤では、前述した到達湿度が著しく低く、高い吸湿性を示すばかりか、架橋によって膨潤による体積変化も極めて少なくすることができ、従って、体積変化を抑制しながら、環境雰囲気を絶乾状態もしくは絶乾状態に近いところまで湿度を低下させる上で最適である。
このような有機系の吸湿剤の微粒子としては、例えば架橋ポリアクリル酸Na微粒子(平均粒子径約70nm)がコロイド分散液(pH=10.4)の形で東洋紡株式会社よりタフチックHU-820Eの商品名で市販されている。
例えば、カチオン性ポリマー中に上記の吸湿剤を分散させて水分トラップ層5を形成する場合には、一般に、カチオン性ポリマー100質量部当り、50質量部以上、特に100乃至900質量部の量で存在することが好ましく、更には200乃至600重量部の量であることがより好ましい。また、アニオン性ポリマー中に吸湿剤を分散させる場合には、アニオン性ポリマー100重量部当り、50重量部以上、特に100乃至1300重量部の量で存在することが好ましく、更には150乃至1200重量部の量であることがより好ましい。
このような架橋構造は、水分トラップ層5を形成するための塗布組成物中に架橋剤を配合しておくことにより導入することができる。特にアニオン性ポリマーの場合、カチオン性ポリマーとは異なって、水素結合による水の補足のみなので、吸湿に適した空間の網目構造(架橋構造)をマトリックス中に導入することにより、その吸湿性を大きく高めることができる。
X-SiR1 n(OR2)3-n (1)
式中、Xは、末端にエポキシ基を有する有機基であり、
R1及びR2は、それぞれ、メチル基、エチル基、もしくはイソプロピル
基であり、
nは、0、1、もしくは2である、
で表されるシラン化合物が好適に使用される。
しかも、カチオン性ポリマーはアルカリ性であり、この結果、カチオン性ポリマーを含むコーティング組成物を塗布して水分トラップ層5を形成する際、カチオン性基とエポキシ基の付加反応やシラノール基間の脱水縮合も速やかに促進され、容易に架橋構造を導入することができる。
また、上記式(1)中のエポキシ基が、エポキシシクロヘキシル基のような脂環式エポキシ基であるものも架橋剤として好適である。例えば、β-(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のような脂環式エポキシ基を有する化合物を架橋剤として使用した場合には、マトリックスの架橋構造中に、シロキサン構造と共に、脂環構造が導入される。このような脂環構造の導入は、吸湿に適した空間の網目構造を形成するというマトリックスの機能を更に効果的に発揮させることができる。
G-O(C=O)-A-(C=O)O-G (2)
式中、Gは、グリシジル基であり、
Aは、脂肪族環を有する2価の炭化水素基、例えばシクロアルキレン基である、
で表されるジグリシジルエステルを、架橋剤として使用することができる。このようなジグリシジルエステルの代表的なものは、下記の式(2-1)で表される。
G-O(C=O)-A-(C=O)O-G (2)
式中、Gは、グリシジル基であり、
Aは、脂肪族環を有する2価の炭化水素基、例えばシクロアルキレン基である、
で表されるジグリシジルエステルが好適に使用される。
特に、上記のジグリシジルエステルの中でも好適なものは、先にも挙げられており、特に、吸湿に適した空間の網目構造を形成できるという観点から、先の式(2-1)で表されるジグリシジルエステルが最も好適である。
この基材層7は、後述する無機バリア層9の下地となるものであり、通常、熱可塑性或いは熱硬化性の樹脂により、その形態に応じて、射出乃至共射出成形、押出乃至共押出成形、フィルム乃至シート成形、圧縮成形性、注型重合等により成形される。
このような熱可塑性樹脂の例としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ1-ブテン、ポリ4-メチル-1-ペンテンあるいはエチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテン等のα-オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体等のポリオレフィン、環状オレフィンコポリマーや環状オレフィンポリマー等の環状オレフィン系樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ABS、α-メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物、ナイロン6、ナイロン6-6、ナイロン6-10、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、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(PEN)等の熱可塑性ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフエニレンオキサイドや、その他、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フッ素樹脂、アリル樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ケトン樹脂、アミノ樹脂、或いはポリ乳酸などの生分解性樹脂等により形成される。さらに、これらのブレンド物や、これら樹脂が適宜共重合により変性されたもの(例えば、酸変性オレフィン樹脂など)であってもよい。
無機バリア層9は、上記のプラスチック基材層7を下地として形成される層であり、例えば特開2015-96320号公報等により公知のものであってよく、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティングなどに代表される物理蒸着や、プラズマCVDに代表される化学蒸着などによって形成される無機質の蒸着膜、例えば各種金属乃至金属酸化物により形成される膜であることが、高い酸素バリア性を確保できると言う点で好適であり、特に、凹凸を有する面にも均一に成膜され、酸素のみならず水分に対しても優れたバリア性を発揮するという点で、プラズマCVDにより形成されていることが好ましい。
上述した有機金属化合物は、単独でも或いは2種以上の組合せでも用いることができる。
また、上記のようなコーティング組成物を他の有機フィルムに塗布し、同様にして水分トラップ層5を形成した後、ドライラミネート接着剤等を用いて、この水分トラップ層5を、上記積層フィルムに形成されている無機バリア層9に接着させることにより形成することもできる。この場合、図1の水分トラップ層5上には、水分トラップ層5を形成するときの下地となるフィルムが有機層として形成され、無機バリア層9と水分トラップ層5との間には、接着剤層が介在することとなる。
本発明のロール状包装体の形成に使用される乾燥剤シート3としては、シリカゲル等の乾燥剤が樹脂中に分散されている公知のものを使用することもできるが、より確実に、吸湿性を発揮させるために、図4に示す構造を有していることが好適である。
無機系の乾燥剤としては、ゼオライト、アルミナ、活性炭、モンモリロナイト等の粘土鉱物、シリカゲル、酸化カルシウム、酸化バリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウムなどを挙げることができる。
有機系の乾燥剤としては、アニオン系ポリマー若しくはその部分中和物の架橋物を挙げることができる。このアニオン系ポリマーとしては、カルボン酸系単量体((メタ)アクリル酸や無水マレイン酸など)、スルホン酸系単量体(ハロゲン化ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸など)、ホスホン酸系単量体(ビニルリン酸など)及びこれら単量体の塩類等に代表されるアニオン性単量体の少なくとも1種を、重合或いは他の単量体と共重合させて得られるものを挙げることができる。
本発明においては、上記のオレフィン系樹脂の中でも、特に吸湿性が低く、吸湿性樹脂層11からの水分の放出が有効に防止され、使用前における乾燥剤の失活を防止するという点で、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)、ポリプロピレン(PP)及びこれらのブレンド物が好適であり、中でも、低密度ポリエチレン(LDPE)及び直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)が好ましい。
上記のような樹脂を用いて表面保護樹脂層13を形成することにより、例えばその厚みが40μm以下、特に30μm以下で所定の水分透過率を満足させることができる。
また、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、軟質ポリオレフィン(LLDPE)、メタロセンポリオレフィン系エラストマー等も粘着剤として使用することもできる。
なお、粘着力の調整は、乾燥剤シート3を貼り付けるバリアフィルム1の表面の材質に応じて、粘着剤を形成している高分子中に架橋構造を導入したり、或いは粘着剤中に滑剤等を配合することなどにより行うことができる。
また、ロール50から引き抜いた形で保管しておくこともできる。この場合、ロール50から引き抜かれたロール状包装体を、アルミ箔等の金属箔表面にヒートシール層が形成されたフィルムからなる袋内に密封収容して保管しておくこともできる。さらに、雰囲気中の水分を吸湿しないよう袋内の空気を抜いた状態で密封収容することにより、袋の破損によって密封状態でなくなった際に外観からそれが確認できるようにしても良い。
次いで、上記の乾燥剤シート3の上にバリアフィルム1を巻き付ける。
この後、この乾燥剤シート3を覆うように、一方の面にヒートシール層が形成されている筒状金属箔(例えばアルミパウチ材)53を設ける。この場合、筒状金属箔51及び53は、それぞれのヒートシール層が対面するような位置関係となっている。
このようにして筒状金属箔53により、乾燥剤シート3を覆った後、筒状金属箔53を乾燥剤シート3の側面及びバリアフィルム1の側面に溶着させると同時に、芯側の筒状金属箔51に溶着させ、最後に脱気シールを行う。これにより、バリアフィルム1は、乾燥剤シート1に密着した状態で完全に密封保存されることとなる。
また、コアロール50の中空空間が閉じられていない状態に保持されているため、搬送等に支障を生じることもない。
この場合、筒状金属箔51に乾燥剤シート51を多重に巻き付けた後、これをコアロール50の中空部に挿入することもできる。
次いで、コアロール50の外面に、必要により乾燥剤シート3を巻き付けた後、バリアフィルム1を巻き付け、さらに、筒状金属箔53を被せ、この筒状金属箔53をバリアフィルム1の側面及び筒状金属箔51に溶着させ、最後に脱気シールを行う。
これにより、バリアフィルム1は、乾燥雰囲気中に密封保持されることとなる。
3:乾燥剤シート
5:水分トラップ層
7:プラスチック基材層
9:無機バリア層
11:吸湿性樹脂層
13:表面保護樹脂層
15:吸湿性機能面
50:ロール
Claims (6)
- 電子デバイス用に使用され且つ水分透過率(23℃、RH50%)が10-4g/m2/day以下に設定されているバリアフィルムと、該バリアフィルムの一方の面を覆うように設けられている乾燥剤シートとを有している積層体からなり、該乾燥剤シートは、粘着剤を用いて前記バリアフィルムから剥離可能に貼り付けられており、前記バリアフィルムがロール状に巻回して保持されていることを特徴とするバリアフィルムのロール状包装体。
- 前記バリアフィルムの含水率が2000ppm以下に維持されている請求項1に記載のロール状包装体。
- ヒートシール層を備えた金属箔からなる包装袋に密封収容されている請求項1または2に記載の包装体。
- 前記バリアフィルムは、水分トラップ層を備えた多層構造を有している請求項1~3の何れかに記載のロール状包装体。
- 前記バリアフィルムは、プラスチック基材層と、該基材層上に設けられた無機バリア層とを有しており、該無機バリア層上に前記水分トラップ層が設けられている請求項4に記載のロール状包装体。
- 前記乾燥剤シートが、乾燥剤が分散されている吸湿性樹脂層と、該吸湿性樹脂層の一方の表面に設けられた表面保護樹脂層とを含み、該表面保護樹脂層が40℃、90%RHで40g/m2・day以下の水分透過率を有しているとともに、前記吸湿性樹脂層の他方の表面が、前記バリアフィルムに対面するように配置されている請求項1~5の何れかに記載のロール状包装体。
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