JPH1158587A

JPH1158587A - 酸化防止用包装フィルム

Info

Publication number: JPH1158587A
Application number: JP21736497A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Komatsu; 弘幸小松
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【目的】物品を密封包装し長期に渡って保存可能な酸
化防止用包装フィルムを提供する。【構成】プラスチックフィルムの少なくとも片面に、
水素濃度が５０原子％以下であり、かつ、酸素濃度が２
〜２０原子％であるダイヤモンド状炭素膜を形成した積
層フィルムからなる。【効果】酸素や水蒸気のバリア性に優れるため、使い
捨てカイロ、金属粉末、スパッタリングターゲット、プ
リント回路基板等の包装フィルムとして使用すれば、長
期保存が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化防止のための
包装フィルム、とりわけ冬場の釣り、スキー、スケー
ト、ゴルフ、旅行等で使用される使い捨てカイロ用包装
フィルム、粉末冶金やメカニカルアロイング等で使用さ
れる金属粉末の包装用フィルム、スパッタリングターゲ
ットやプリント回路基板の包装用フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、使い捨てカイロ、金属粉末、スパ
ッタリングターゲット、プリント回路基板等の、酸化防
止を必要とする物品の包装フィルムとしては、ポリオレ
フィン、ポリアミド等の比較的酸素透過性の低いフィル
ムが用いられてきている。しかしこれらのフィルムは、
長期間の保存を目的とするものではない。

【０００３】使い捨てカイロは、鉄粉等の発熱体を不織
布等の通気性の良好な内袋に入れ、外袋に上記の酸素透
過性の比較的低いフィルムで包装している。使用時に
は、外袋を破り、内袋を透過した酸素と鉄粉との反応に
より発生する熱により暖をとれるようになっている。し
かしながら、外袋に使用されている包装フィルムは、酸
素透過を阻止する性能としてはまだ十分なものではない
ので、必ずしも長期の保存性はよくない。

【０００４】また、粉末冶金やメカニカルアロイング等
の原料である金属粉末は、通常金属製の缶に入れて保存
されているが、このような缶では、一度開封されると真
空引き等の操作を行うことは困難であるので、開封後に
流入した空気の存在のため長期間の保存で表面の酸化や
水分による粉末の凝集、固化が発生する。

【０００５】さらに、スパッタリング用ターゲットで
は、希土類金属のような酸化しやすい金属が多く使用さ
れている。このようなターゲットを通常のポリオレフィ
ン製のフィルムで包装して保管すると、ターゲット表面
の酸化物層が厚くなるため、スパッタリング直前にこれ
を除去するための長時間の逆スパッタ操作が必要となる
とともに、スパッタリングで成膜した膜質の悪化も引き
起こす。

【０００６】プリント回路板やチョークコイル等におい
ても、通常のポリオレフィンフィルムで包装して長期間
保管されたものは、その金属表面の酸化によりハンダの
接着不良が発生し、製作した電子部品の歩留まりが低下
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点を解決す
るため、物品を密封包装し長期に渡って保存しても、酸
化による性能低下をきたさない酸化防止用包装フィルム
を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
フィルムの少なくとも片面に、水素濃度が５０原子％以
下であり、かつ、酸素濃度が２〜２０原子％であるダイ
ヤモンド状炭素膜を蒸着した積層フィルムからなる酸化
防止用包装フィルムを提供するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に関わる酸化防止用包装フ
ィルムは、プラスチックフィルムの少なくとも片面に、
水素及び酸素を後述する濃度で含有するダイヤモンド状
炭素膜が形成されてなるものである。

【００１０】＜プラスチックフィルム＞本発明で用いら
れるプラスチックフィルム基材としては、例えば、ポリ
エチレンテレフタレート等のポリエステルフィルム；ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレ
フィンフィルム；ポリスチレンフィルム；ポリアミドフ
ィルム；ポリカーボネートフィルム；ポリアクリロニト
リルフィルム等があげられる。これらのプラスチックフ
ィルム基材は、必ずしも透明である必要はないが、内容
物の劣化を目視で確認できる点で、透明であるものが好
ましい。

【００１１】これらのプラスチックフィルム基材は、延
伸フィルムでも未延伸フィルムでも良いが、フィルム表
面の平滑性は可能な限り高い方が好ましい。表面平滑性
が低いと、ガスバリアー性が低下するおそれがある。具
体的には、表面粗さを表すＲｍａｘ（山と谷の差の最大
値）が０．０５μｍ以下が好ましく、さらに０．０１μ
ｍ以下が好ましい。

【００１２】また、後述するダイヤモンド状炭素膜の上
記プラスチックフィルム基材表面への密着性を高めるた
めに、必要に応じて、該基材表面を脱脂、脱水のための
清浄化処理、真空容器内におけるＨｅ等の不活性ガスや
酸素ガス等の活性ガスを用いるプラズマ処理などの公知
の表面処理を行っても良い。

【００１３】＜ダイヤモンド状炭素膜＞本発明でいうダ
イヤモンド状炭素膜とは、非晶質のダイヤモンドライク
カーボンであり、ダイヤモンド、グラファイト、ポリマ
ーの各成分を含んでいる。このダイヤモンド状炭素膜
は、これらの成分の混合する割合で性質が異なり、高い
硬度を有するダイヤモンド状炭素膜であっても必ずし
も、水蒸気や酸素等のガスバリア層として働くわけでは
ない。

【００１４】本発明では、水蒸気や酸素等のガスバリア
性に優れた炭素膜として、水素濃度が好ましくは５０原
子％以下、より好ましくは４５原子％以下、さらに好ま
しくは４０原子％以下であり、かつ、該ダイヤモンド状
炭素膜に含まれる酸素濃度が好ましくは２〜２０原子
％、より好ましくは２〜１５原子％、さらに好ましくは
２〜１０原子％であるようなダイヤモンド状炭素膜が用
いられる。

【００１５】このようなダイヤモンド状炭素膜を形成す
る方法としては、イオンプレーティング法やスパッタリ
ング法、たとえばイオンビームスパッタリング等の物理
蒸着法や、プラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐ
ｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、マイクロ波ＣＶＤ、
高周波ＣＶＤ等の方法があげられる。

【００１６】上記の方法では、成膜装置内で原料ガスが
プラズマ励起される。そのための手段としては、例え
ば、直流を印加してプラズマ分解する方法；高周波を印
加してプラズマ分解する方法；マイクロ波放電によって
プラズマ分解する方法；電子サイクロトロン共鳴によっ
てプラズマ分解する方法；熱フィラメントによる加熱に
よって熱分解する方法等が挙げられる。

【００１７】ただし、プラスチックフィルム基材を用い
る場合、直流を印加する方法では、プラスチックフィル
ム基材が絶縁物であるためプラズマが発生し難く好まし
くない。また、熱フィラメント法を用いる場合では、フ
ィラメントを５００℃以上と高温にしなければならない
ため、基板の耐熱性によっては好ましくない場合があ
る。

【００１８】一方、マイクロ波プラズマ法や電子サイク
ロトロン共鳴によってプラズマを分解する方法は、成膜
速度が速く、成膜温度を低くできるので好ましい。ま
た、高周波プラズマを用いる方法は、大面積の樹脂フィ
ルムに成膜する場合に好ましい。

【００１９】このダイヤモンド状炭素膜を形成するため
の原料ガスとしては、炭素と水素を含有する原料ガスが
使用される。炭素と水素を含有する原料ガスとしては、
例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタ
ン、ヘキサン等のアルカン系ガス；エチレン、プロピレ
ン、ブテン、ペンテン等のアルケン系ガス；ペンタジエ
ン、ブタジエン等のアルカジエン系ガス；アセチレン、
メチルアセチレン等のアルキン系ガス；ベンゼン、トル
エン、キシレン、インデン、ナフタレン、フェナントレ
ン等の芳香族炭化水素系ガス；シクロプロパン、シクロ
ヘキサン等のシクロアルカン系ガス；メタノール、エタ
ノール等のアルコール系ガス；アセトン、メチルエチル
ケトン等のケトン系ガス；メタナール、エタナール等の
アルデヒド系ガス等が挙げられる。上記ガスは単独で使
用されても良いし、二種以上が併用されても良い。

【００２０】また、他の原料ガスとしては、上記炭素と
水素を含有する原料ガスと水素ガスの混合ガス；一酸化
炭素ガス、二酸化炭素ガス等炭素と酸素のみから構成さ
れるガスと上記ガスの混合ガス；一酸化炭素ガス、二酸
化炭素ガス等炭素と酸素のみから構成されるガスと水素
ガスとの混合ガス；一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス等
炭素と酸素のみから構成されるガスと酸素ガス、水蒸気
との混合ガスなどが挙げられる。

【００２１】さらに、他の原料ガスとしては、上記炭素
と水素を含有する原料ガスと希ガスとの混合ガスが挙げ
られる。希ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、ネオ
ン、キセノン等が挙げられ、これらは単独で使用されて
も良いし、２種以上が併用されても良い。

【００２２】これらの混合ガス中における水素ガス、酸
素ガス（酸素含有ガス）、希ガスの混合量は、使用する
成膜装置の種類、混合ガスの種類や成膜圧力等により変
化する。従って、成膜されたダイヤモンド状炭素膜に含
まれる水素濃度が、５０原子％以下、好ましくは４５原
子％以下、より好ましくは４０％以下であり、かつ、酸
素濃度が２〜２０％、好ましくは２〜１５原子％、さら
に好ましくは２〜１０原子％、とくに好ましくは２〜５
原子％となるように、それらの条件を調整することが必
要である。

【００２３】また、イオンビームスパッタリング法によ
りダイヤモンド状炭素膜を形成する際に用いられる炭素
源としては、黒鉛、ダイヤモンド等の炭素同位体の固体
があげられる。これらは水素ガスや希ガス雰囲気下のプ
ラズマ中に設置して使用される。

【００２４】以上のようにして形成されたダイヤモンド
状炭素膜は、ラマン分光法によって確認することができ
る。また、この膜の水素及び酸素原子濃度はＳＩＭＳ
（二次イオン質量分光法）により確認することができ
る。

【００２５】上記のダイヤモンド状炭素膜の膜厚は必要
に応じて決定されるが、厚くなりすぎると基材フィルム
との密着性が悪くなったり、膜応力によりフィルムを変
形させたり、透明性を悪化させるおそれがあるため、
０．５μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がより好ま
しく、０．０５μｍ以下がさらに好ましい。

【００２６】＜ダイヤモンド状炭素膜の成膜方法＞次に
図面を参照しながら、上記ダイヤモンド状炭素膜を上記
プラスチックフィルム上に成膜する方法の一つである高
周波ＣＶＤによる成膜方法を説明する。

【００２７】図１は、本発明のダイヤモンド状炭素膜を
生成する装置の一例を示す模式図であり、プラズマ生成
およびダイヤモンド状炭素膜を成膜する空間を提供する
真空容器１、上記プラズマの生成時に原料ガスに高周波
電圧を印加する高周波電極２、ダイヤモンド状炭素膜を
成膜する対象としてＳｉウエハー９に貼り付けた上記プ
ラスチックフィルムの基材フィルム３、高周波電源５か
ら送られる高周波を整合する整合器４、他方の電極とし
て機能するとともに基材フィルムを冷却する冷却板７、
原料ガスを真空容器１に導入するガス導入管８とからな
る。なお、６はＳｉウエハー９の温度を検知する熱電対
である。

【００２８】上記成膜装置において、まず、真空容器１
内の冷却板７上に基材フィルム３を貼り付けたＳｉウェ
ハー９を載置し、真空ポンプ（図示しない）により所定
真空度にする。このときの真空度は、他の不純物ガスの
残留による成膜への影響をなくすために１０^-4Ｔｏｒｒ
以下であることが好ましい。

【００２９】次いで、ガス導入管８から原料ガスを導入
し、所定の圧力に保つ。このときの圧力は、１×１０^-3
〜１０Ｔｏｒｒであることが好ましい。この原料ガス
は、高周波電極６と冷却管７との間で生じる電圧が印加
されるとプラズマ化し、その結果、炭素含有の活性種が
生じる。この活性種が基材フィルム３表面に付着してダ
イヤモンド状炭素膜を形成する。

【００３０】上記基材フィルムの温度制御は、液体ある
いは気体の循環方式、赤外線、通電加熱等の方法によっ
て行われるが、少なくとも基材フィルムのガラス転移点
以下に保持されるのが好ましく、そのために熱容量の大
きい液体の循環方式が好ましい。この際、循環させる液
体としては、所定の温度に加温あるいは冷却された液体
が挙げられ、循環される液体としては、水、エチレング
リコール（不凍液）、アルコール類、さらに極低温化す
る場合には、液体窒素、液体ヘリウム等が好適に使用さ
れる。

【００３１】また、高周波電極より印加する高周波の周
波数は、通常４〜１００ＭＨｚ、好ましくは４〜１３．
５６ＭＨｚであり、出力は通常２０〜３００Ｗ、好まし
くは１００〜２００Ｗである。

【００３２】さらに、成膜中、基材への直流バイアス印
加は、使用できる原料ガスの許容組成範囲を広げたり、
膜質を良くするために好ましい。印加される直流バイア
ス値としては、−５００〜１００Ｖが好ましく、−４０
０〜１０Ｖがさらに好ましい。

【００３３】ここでは、図１に示したような高周波ＣＶ
Ｄによる成膜方法を例に挙げて説明したが、他の方法に
よる成膜、たとえばイオンビームスパッタリング装置な
どによりダイヤモンド状炭素膜を形成してもよい。

【００３４】

【実施例】（実施例１）厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレー
トフィルム（東セロ株式会社製「ＯＰＥＴ」）をＳｉウ
エハーに貼り付けた後、図１に示す真空容器１内の冷却
板７上に載置し、真空容器内を１×１０^-5Ｔｏｒｒに減
圧した。次いで、ガスを導入管８より導入する。原料ガ
スＣ₂Ｈ₂を５０ｓｃｃｍに設定し、真空容器１内の圧力
を５×１０^-3Ｔｏｒｒにした後、周波数１３．５６ＭＨ
ｚ、１５０Ｗの高周波電力を印加することによって、２
分間成膜を行った。

【００３５】得られた膜の透過電子顕微鏡により決定さ
れる膜厚は、約０．１μｍであった。また、得られた膜
をラマン分光法で評価した結果、ダイヤモンド状炭素膜
であることが確認され、ラザフォード後方散乱を用いて
決定された膜の組成では、ダイヤモンド状炭素膜には水
素が４５原子％、酸素が５原子％含まれていた。さら
に、原子間力顕微鏡をもちいて膜表面の凹凸を観察した
結果、いずれの１μｍ×１μｍの視野内でもＲｍａｘは
０．０１μｍであった。

【００３６】上記のようにしてダイヤモンド状炭素膜を
形成した積層フィルムの評価を、以下の方法により行
い、結果を表１に示す。また、市販の使い捨てカイロ用
包装フィルムの酸素透過度の測定結果もあわせて示す。（１）透湿度ＭＯＣＯＮ社製ガス透過率測定装置を使用して、４０
℃、相対湿度９０％の条件で測定した。（２）酸素透過度ヤナコ社製ガス透過率測定装置を使用して、２３℃の酸
素雰囲気で行った。（３）光線透過率、かすみ度（ＨＡＺＥ）、ｂ値（黄、
青の割合）積分球式ヘイズメータ（日本電色製ＮＤ−１００１Ｄ）
を用いて測定した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明の積層フィルムは、酸素や水蒸気
のバリア性が良好であるため、使い捨てカイロ、金属粉
末、スパッタリングターゲット、プリント回路基板等の
包装フィルムに使用すれば、それらの長期保存が可能と
なる。また、透明性にも優れるため、内容物の変質状態
の目視確認が容易である。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる積層フィルムを生成するための
成膜装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１真空容器２高周波電極３Ｓｉウェハーに貼り付けた基材フィルム４整合器５高周波電源６熱電対７冷却板８ガス導入管９Ｓｉウエハ−（シリコンウエハ−）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックフィルムの少なくとも片面
に、水素濃度が５０原子％以下であり、かつ、酸素濃度
が２〜２０原子％であるダイヤモンド状炭素膜を形成し
た積層フィルムからなる酸化防止用包装フィルム。