KR20220070286A - 도전 필름 및 그 제조 방법, 그리고 온도 센서 필름 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20220070286A
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사토시 야스이
가즈히로 나카지마
고다이 미야모토
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

도전 필름(101)은, 수지 필름(5)을 포함하는 가요성 기판(40)의 제1 주면 상에 금속 박막(10)을 구비한다. 가요성 기판의 두께는 1mm 이하이다. 도전 필름의 가열 치수 변화율 H1과, 도전 필름으로부터 금속 박막을 제거한 필름의 가열 치수 변화율 H2와의 차의 절댓값 |H2-H1|은 0.10％ 이하가 바람직하다. |H2-H1|이 작을수록, 금속 박막을 패터닝한 후의 온도 센서 필름의 파상이 억제되는 경향이 있다.

Description

도전 필름 및 그 제조 방법, 그리고 온도 센서 필름 및 그 제조 방법
본 발명은 필름 기재 상에 패터닝된 금속 박막을 구비하는 온도 센서 필름, 및 온도 센서 필름의 제작에 사용되는 도전 필름에 관한 것이다.
전자 기기에는 다수의 온도 센서가 사용되고 있다. 온도 센서로서는, 열전대나 칩 서미스터가 일반적이다. 열전대나 칩 서미스터 등에 의해, 면 내의 복수 개소의 온도를 측정하는 경우에는, 측정점마다 온도 센서를 배치하고, 각각의 온도 센서를 프린트 배선 기판 등에 접속할 필요가 있기 때문에, 제조 프로세스가 번잡해진다. 또한, 면 내의 온도 분포를 측정하기 위해서는 기판 상에 다수의 센서를 배치할 필요가 있어, 비용 상승의 요인이 된다.
특허문헌 1에는, 가요성의 필름 기재 상에 금속 박막을 마련하고, 금속 박막을 패터닝하여, 리드부(11)와 측온 저항부(12)를 갖도록 패터닝한 온도 센서 필름이 개시되어 있다(도 2 참조). 이와 같이 금속 박막을 패터닝하면, 개개의 측온 센서를 배선으로 접속하는 작업을 필요로 하지 않기 때문에, 온도 센서를 구비하는 디바이스의 생산성을 향상 가능하다. 또한, 가요성 기판을 사용하기 때문에, 디바이스의 플렉시블화나 대면적화에 대한 대응도 용이하다는 이점을 갖는다.
일본 특허 공개 제2005-91045호 공보
상기한 바와 같이 가요성 기판 상에 금속 박막을 마련한 도전 필름을 패터닝함으로써, 온도 센서 필름을 형성할 수 있다. 그러나, 금속 박막을 패터닝한 후의 필름은, 패터닝 영역 및 그 주변에 파상이 생기며, 핸들링이 곤란하게 되는 것이나, 온도 센서 필름의 표면에 보호 필름을 접합하였을 때에 접합 계면에 기포가 혼입되는 것 등이 우려된다.
상기를 감안하여, 본 발명은 금속 박막을 패터닝한 후에 파상이 작은 온도 센서 필름, 및 당해 온도 센서 필름을 형성하기 위한 도전 필름의 제공을 목적으로 한다.
온도 센서용 도전 필름은, 수지 필름을 포함하는 가요성 기판의 제1 주면 상에 금속 박막을 구비한다. 가요성 기판의 두께는 1mm 이하이다.
가요성 기판은, 수지 필름의 제1 주면 상에 하드 코트층을 구비하고 있어도 된다. 가요성 기판은, 금속 박막과 접하는 하지층을 포함하고 있어도 된다. 가요성 기판은, 수지 필름의 제1 주면 상에 하드 코트층을 구비하고, 하드 코트층 상에 하지층을 구비하는 것이어도 된다. 하지층은, 적어도 1층의 실리콘계 박막을 포함하는 것이 바람직하고, 금속 박막이 하지층으로서의 실리콘계 박막에 접해 있는 것이 바람직하다.
금속 박막은, 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는 니켈계 박막이어도 된다. 금속 박막의 두께는 60 내지 200nm가 바람직하다. 금속 박막은, 바람직하게는 스퍼터법에 의해 성막된다.
도전 필름의 가열 치수 변화율 H1과, 도전 필름으로부터 금속 박막을 제거한 필름의 가열 치수 변화율 H2와의 차의 절댓값 |H2-H1|은 0.10％ 이하가 바람직하다. |H2-H1|이 작을수록, 금속 박막을 패터닝한 후의 온도 센서 필름의 파상이 억제되는 경향이 있다.
도전 필름의 금속 박막을 패터닝함으로써, 온도 센서 필름을 형성할 수 있다. 온도 센서 필름은, 가요성 기판의 일 주면 상에, 패터닝된 금속 박막을 구비하고, 금속 박막이 측온 저항부와 리드부로 패터닝되어 있다.
측온 저항부는, 온도 측정을 행하는 부분에 마련되어 있고, 세선으로 패터닝되어 있다. 리드부는 측온 저항부보다 큰 선폭으로 패터닝되어 있고, 리드부의 일단이 측온 저항부에 접속되어 있다. 리드부의 타단은 외부 회로 등과 접속된다. 리드부에 커넥터를 접속하고, 커넥터를 통하여 외부 회로와의 접속을 행해도 된다.
도전 필름의 가열 치수 변화율 H1과, 도전 필름으로부터 금속 박막을 제거한 필름의 가열 치수 변화율 H2와의 차의 절댓값 |H2-H1|이 작음으로써, 금속 박막을 패터닝한 후의 온도 센서 필름의 파상이 억제되는 경향이 있다. 그 때문에, 온도 센서 필름의 핸들링성이 향상된다. 또한, 온도 센서 필름의 표면에 보호 필름을 접합하였을 때, 접합 계면으로의 기포의 혼입을 억제할 수 있다.
도 1은 도전 필름의 적층 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 온도 센서 필름의 평면도이다.
도 3은 온도 센서에 있어서의 측온 저항부 근방의 확대도이며, A는 2선식, B는 4선식의 형상을 도시하고 있다.
도 4는 온도 센서 필름의 리드부 근방의 단면도이다.
도 5는 온도 센서 필름의 측온 저항부 근방의 단면도이다.
도 6은 온도 센서 필름의 리드부 근방의 단면도이다.
도 7은 온도 센서 필름의 측온 저항부 근방의 단면도이다.
도 8은 레이저에 의해 금속 박막을 패터닝한 도전 필름의 형광등 하에서의 관찰 사진이다.
[도전 필름 및 온도 센서 필름의 구성의 개요]
도 1은, 온도 센서 필름의 형성에 사용되는 도전 필름의 적층 구성예를 도시하는 단면도이다. 도전 필름(101)은, 가요성 기판(40)의 한쪽의 주면 상에 금속 박막(10)을 구비한다. 가요성 기판(40)은 수지 필름 기재(50)를 포함하고, 수지 필름 기재(50)의 금속 박막 형성면측에 하지층(20)을 구비하고 있어도 된다. 수지 필름 기재(50)는, 수지 필름(5)의 표면에 하드 코트층(6)을 구비하고 있어도 된다.
도전 필름(101)의 금속 박막(10)을 패터닝함으로써, 온도 센서 필름이 형성된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 금속 박막은, 배선상으로 형성된 리드부(11)와, 리드부(11)의 일단에 접속된 측온 저항부(12)를 갖도록 패터닝된다. 리드부(11)의 타단은 커넥터(19)에 접속되어 있다. 금속 박막의 패터닝 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 웨트 에칭 및 드라이 에칭의 어느 것이어도 된다. 리드부(11)의 패터닝 방법과 측온 저항부(12)의 패터닝 방법은 달라도 된다.
측온 저항부(12)는, 온도 센서로서 작용하는 영역이며, 리드부(11)를 통하여 측온 저항부(12)에 전압을 인가하고, 그 저항값으로부터 온도를 산출함으로써 온도 측정이 행해진다. 온도 센서 필름(110)의 면 내에 복수의 측온 저항부를 마련함으로써, 복수 개소의 온도를 동시에 측정할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시하는 형태에서는, 면 내의 5개소에 측온 저항부(12)가 마련되어 있다.
도 3의 A는, 2선식의 온도 센서에 있어서의 측온 저항부 근방의 확대도이다. 측온 저항부(12)는, 금속 박막이 세선상으로 패터닝된 센서 배선(122, 123)에 의해 형성되어 있다. 센서 배선은, 복수의 세로 전극(122)이, 그 단부에서 가로 배선(123)을 통하여 연결되어 헤어핀상의 굴곡부를 형성하며, 지그재그상의 패턴을 갖고 있다.
측온 저항부(12)의 패턴 형상을 형성하는 세선의 선폭이 작고(단면적이 작고), 측온 저항부(12)의 센서 배선의 일단(121a)에서부터 타단(121b)까지의 선 길이가 클수록, 2점간의 저항이 크고, 온도 변화에 수반하는 저항 변화량도 크기 때문에, 온도 측정 정밀도가 향상된다. 도 3에 도시하는 바와 같은 지그재그상의 배선 패턴으로 함으로써, 측온 저항부(12)의 면적이 작고, 또한 센서 배선의 길이(일단(121a)에서부터 타단(121b)까지의 선 길이)를 크게 할 수 있다. 또한, 온도 측정부의 센서 배선의 패턴 형상은 도 3에 도시하는 바와 같은 형태에 한정되지는 않고, 나선상 등의 패턴 형상이어도 된다.
센서 배선(122)(세로 배선)의 선폭, 및 인접하는 배선간의 거리(스페이스 폭)는, 포토리소그래피나 레이저 가공 등의 패터닝 정밀도에 따라 설정하면 된다. 선폭 및 스페이스 폭은, 일반적으로는 1 내지 150㎛ 정도이다. 센서 배선의 단선을 방지하는 관점에서, 선폭은 3㎛ 이상이 바람직하고, 5㎛ 이상이 바람직하다. 저항 변화를 크게 하여 온도 측정 정밀도를 높이는 관점에서, 선폭은 100㎛ 이하가 바람직하고, 70㎛ 이하가 보다 바람직하다. 마찬가지의 관점에서, 스페이스 폭은 3 내지 100㎛가 바람직하고, 5 내지 70㎛가 보다 바람직하다.
측온 저항부(12)의 센서 배선의 양단(121a, 121b)은, 각각 리드 배선(11a, 11b)의 일단에 접속되어 있다. 2개의 리드 배선(11a, 11b)은, 약간의 간극을 이격하여 대향하는 상태로, 가늘고 긴 패턴상으로 형성되어 있고, 리드 배선의 타단은 커넥터(19)에 접속되어 있다. 리드 배선은, 충분한 전류 용량을 확보하기 위해, 측온 저항부(12)의 센서 배선보다 광폭으로 형성되어 있다. 리드 배선(11a, 11b)의 폭은, 예를 들어 0.5 내지 10mm 정도이다. 리드 배선의 선폭은, 측온 저항부(12)의 센서 배선(122)의 선폭의 3배 이상이 바람직하고, 5배 이상이 보다 바람직하고, 10배 이상이 더욱 바람직하다.
커넥터(19)에는 복수의 단자가 마련되어 있고, 복수의 리드 배선은, 각각 다른 단자에 접속되어 있다. 커넥터(19)는 외부 회로와 접속되어 있고, 리드 배선(11a)과 리드 배선(11b) 사이에 전압을 인가함으로써, 리드 배선(11a), 측온 저항부(12) 및 리드 배선(11b)에 전류가 흐른다. 소정 전압을 인가하였을 때의 전류값, 또는 전류가 소정값이 되도록 전압을 인가하였을 때의 인가 전압으로부터 저항값이 산출된다. 얻어진 저항값과, 미리 구해져 있는 온도의 관계식, 또는 저항값과 온도의 관계를 기록한 테이블 등에 기초하여, 저항값으로부터 온도가 산출된다.
온도 센서 필름에서는, 리드부(11)를 통하여 측온 저항부(12)에 전류를 흐르게 하고, 측온 저항부에 있어서의 저항값을 읽어낼 수 있으면, 금속 박막의 패턴 형상은 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 3의 B에 도시하는 바와 같이, 리드부를 4선식으로 해도 된다.
도 3의 B에 도시하는 형태에 있어서, 측온 저항부(12)의 패턴 형상은, 도 3의 A와 마찬가지이다. 4선식에서는, 1개의 측온 저항부(12)에 4개의 리드 배선(11a1, 11a2, 11b1, 11b2)이 접속되어 있다. 리드 배선(11a1, 11b1)은 전압 측정용 리드이고, 리드 배선(11a2, 11b2)은 전류 측정용 리드이다. 전압 측정용 리드(11a1) 및 전류 측정용 리드(11a2)는, 측온 저항부(12)의 센서 배선의 일단(121a)에 접속되어 있고, 전압 측정용 리드(11b1) 및 전류 측정용 리드(11b2)는, 측온 저항부(12)의 센서 배선의 타단(121b)에 접속되어 있다. 4선식에서는, 리드부의 저항을 제외하고 측온 저항부(12)만의 저항값을 측정할 수 있기 때문에, 보다 오차가 적은 측정이 가능하게 된다. 2선식 및 4선식 이외에, 3선식을 채용해도 된다.
도 2에 도시하는 온도 센서 필름(110)에서는, 리드부(11) 및 측온 저항부(12) 이외의 영역(14)에서는, 금속 박막이 제거되고, 가요성 기판(40)이 노출되어 있지만, 리드부(11)를 통하여 측온 저항부(12)에 있어서의 저항값을 판독 가능하면, 리드부(11) 및 측온 저항부(12) 이외의 영역에도 금속 박막이 마련되어 있어도 된다. 구체적으로는, 리드부(11) 및 측온 저항부(12)와 도통하지 않도록 패터닝되어 있으면, 리드부(11) 및 측온 저항부(12) 이외의 영역의 금속 박막(10)을 제거하지 않고 잔존시켜도 된다(도 6 및 도 7, 그리고 전술한 특허문헌 1 참조).
<온도 센서 필름의 파상>
도 4 및 도 5는, 각각 온도 센서 필름(110)의 리드부(11) 근방 및 측온 저항부(12) 근방의 단면도이다. 상기에서 설명한 바와 같이, 도 2에 도시하는 온도 센서 필름(110)에서는, 리드부(11) 및 측온 저항부(12)에는 금속 박막(10)이 잔존해 있고, 그 밖의 영역(14)에서는 금속 박막(10)이 제거되어 가요성 기판(40)이 노출되어 있다.
도 6 및 도 7은, 리드부 및 측온 저항부 이외에 금속 박막(10)의 잔존부를 갖는 온도 센서 필름의 단면도이며, 도 6은 리드부(11) 근방의 단면도, 도 7은 측온 저항부(12) 근방의 단면도이다. 도 6에서는, 리드 배선(11a)과 리드 배선(11b) 사이에 끼워진 영역에, 금속 박막의 잔여편(15c)이 존재하고 있고, 리드 배선(11a)과 잔여편(15c)은, 홈상으로 금속막이 제거된 영역(16a)에 의해 이격되어 있고, 리드 배선(11b)과 잔여편(15c)은, 홈상으로 금속막이 제거된 영역(16b)에 의해 이격되어 있다. 리드부의 외측에도 금속 박막의 잔여부(15)가 존재하고 있고, 잔여부의 금속 박막은, 홈상으로 금속막이 제거된 영역(16)에 의해 리드부와 이격되어 있다. 도 7에서는, 측온 저항부(12)를 둘러싸도록 금속 박막 제거 영역(16)이 존재하고, 그 외주의 금속 박막 잔존 영역(15)에서는, 금속 박막이 제거되지 않고 잔존해 있다.
도 4 내지 7의 어느 것에 있어서도, 가요성 기판(40) 상에 금속 박막이 마련되어 있는 영역(리드 배선(11a, 11b), 및 측온 저항부(12)의 센서 배선(세로 배선)(122), 그리고 이것들과는 전기적으로 이격된 금속 박막 잔존 영역(15))과, 금속 박막이 제거되고 가요성 기판(40)이 노출되어 있는 영역(14, 16)이 존재한다.
이와 같이, 가요성 기판(40) 상의 금속 박막(10)을 패터닝하여 온도 센서 필름을 형성하면, 금속 박막이 마련되어 있는 영역과 금속 박막이 마련되어 있지 않은 영역의 경계에 단차가 존재하여, 파상이 생기는 경우가 있다. 예를 들어, 리드부 및 그 근방에서는, 리드 배선(11a, 11b)과, 가요성 기판 노출 영역(14, 16)의 경계를 따라 단차가 생겨, 리드 배선(11a, 11b)(및 잔여편(15c))이 볼록부 또는 오목부로 되고, 리드 배선의 연장 방향과 직교하는 방향을 따라 물결치는 형상으로 된다. 측온 저항부 및 그 근방에서는, 측온 저항부(12)의 외주를 따라 단차가 생겨, 측온 저항부가 볼록부 또는 오목부인 파상이 생긴다(도 8의 비교예 5 참조).
금속 박막을 패터닝한 후의 필름에 파상이 발생하는 원인에 대하여 검토한 바, 금속 박막을 에칭 등에 의해 패터닝한 후, 필름을 가열하였을 때, 파상이 생기기 쉬운 것이 판명되었다. 예를 들어, 금속 박막을 웨트 에칭에 의해 패터닝하는 경우에는, 에천트를 수세한 후에, 가열 건조가 행해진다. 또한, 금속 박막의 저저항화나 저항 온도 계수(TCR) 향상을 목적으로 하여 가열이 행해지는 경우가 있다.
가열에 의해, 파상이 생기거나, 파상이 커진다는 현상에 주목하여, 본 발명자들이 검토한 결과, 금속 박막이 마련되어 있는 영역과 금속 박막이 마련되어 있지 않은 영역의 가열 치수 변화율에 차가 있는 것이, 파상의 요인인 것을 발견하였다. 즉, 가요성 기판(40) 상에 금속 박막(10)이 마련되어 있는 영역의 가열 치수 변화율 H1과, 금속 박막이 제거되어 가요성 기판(40)이 노출되어 있는 영역의 가열 치수 변화율 H2가 다른 것이, 파상을 발생시키는 한 요인이며, H1과 H2와의 차의 절댓값 |H2-H1|이 작은 경우에, 패터닝 후의 필름의 파상이 억제되는 경향이 있다.
가열 치수 변화율(％)은, 가열 전의 2점간 거리 L0, 및 가열 후의 2점간 거리 L을 사용하여, 100×(L-L0)/L0으로 정의된다. 본 명세서에 있어서, 「가열 치수 변화율」이란, 특별히 정함이 없는 한, 150℃에서 25분 가열하였을 때의 가열 전후에서의 소정 방향의 치수의 변화율을 나타낸다. 가열 치수 변화율의 부호가 플러스인 경우에는 팽창, 마이너스인 경우에는 수축을 나타낸다. H2-H1>0인 경우에는, 금속 박막이 마련되어 있는 영역은, 금속 박막이 제거된 영역에 비하여 가열 후의 치수가 작은(열수축하기 쉬운) 것을 의미한다.
H2-H1>0인 경우에는, 금속 박막이 마련되어 있는 영역이 오목부, 금속 박막이 제거된 영역이 볼록부로 되도록 필름에 파상이 생기는 경향이 있다. H2-H1<0인 경우에는, 금속 박막이 마련되어 있는 영역이 볼록부, 금속 박막이 제거된 영역이 오목부로 되도록 필름에 파상이 생기는 경향이 있다. H2-H1>0인 경우에는, 금속 박막의 가열 수축이 가요성 기판의 가열 수축보다 크기 때문에, 금속 박막이 마련되어 있는 영역의 열수축이 커진다고 생각된다. 금속 박막이 마련되어 있는 영역에서는, 가요성 기판(40)과 금속 박막(10)의 계면에 응력이 생겨, 금속 박막(10) 형성면을 내측으로 한 컬이 생긴다. 한편, 금속 박막이 마련되어 있지 않은 영역에서는, 이러한 계면에서의 응력이 생기지 않는다. 그 때문에, 금속 박막이 패터닝된 온도 센서 필름은, 금속 박막이 마련된 영역의 금속 박막측이 내측(오목상)으로 되도록 물결상의 파상이 생기는 것이라고 생각된다.
H2-H1<0인 경우에는, 가요성 기판의 가열 수축이 금속 박막의 가열 수축보다 크기 때문에, 금속 박막이 마련되어 있는 영역에서는, 가요성 기판(40)과 금속 박막(10)의 계면의 응력에 의해, 금속 박막(10) 형성면이 외측(볼록상)으로 되도록 물결상의 파상이 생기는 것이라고 생각된다.
H2-H1>0인 경우 및 H2-H1<0인 경우의 어느 것에 있어서도, H2-H1의 절댓값 |H2-H1|이 작을수록, 가요성 기판(40)과 금속 박막(10)의 계면에 있어서의 응력이 작기 때문에, 파상이 억제된다고 생각된다. 또한, 상기에서는 가요성 기판 및 금속 박막이 가열 수축하는 경우를 예로서 설명하였지만, 가요성 기판 및/또는 금속 박막이 가열에 의해 팽창하는 경우(가열 치수 변화율이 0보다 큰 경우)에도, |H2-H1|이 작을수록, 파상이 억제되는 경향이 있다.
금속 박막을 패터닝한 후의 필름의 파상이 작거나, 또는 파상이 생기지 않았으면, 핸들링성이 우수하고, 온도 센서 소자의 생산성이나 수율의 향상에 기여한다. 또한, 온도 센서 필름의 표면에 보호 필름을 접합하였을 때, 접합 계면으로의 기포의 혼입 등의 문제를 억제할 수 있다.
|H2-H1|은 0.10％ 이하가 바람직하고, 0.07％ 이하가 보다 바람직하고, 0.05％ 이하가 더욱 바람직하다. |H2-H1|이 작을수록 파상이 작아지는 경향이 있기 때문에, |H2-H1|은 작을수록 바람직하며, 이상적으로는 0이다.
치수 변화율(열수축률)이 방향에 따라 다른 경우에는, 어느 일 방향의 가열 치수 변화율차가 상기 범위이면 된다. 금속 박막이 스트라이프상으로 패터닝되어 있는 경우에는, 패터닝 방향(패턴이 나열되어 있는 방향)에 있어서의 가열 치수 변화율차가 상기 범위인 것이 바람직하다. 이상적으로는, 전방향의 가열 치수 변화율차가 상기 범위이다.
|H2-H1|을 작게 하기 위해서는, 가요성 기판(40) 상에 금속 박막(10)을 성막할 때의 성막 계면에서의 잔류 응력의 저감이나, 가요성 기판(40) 및/또는 금속 박막(10)에 가열 치수 변화를 발생시키는 외부 작용을 작게 하는 등의 방법을 들 수 있다. 또한, 금속 박막의 두께가 클수록, H2-H1이 커지는 경향이 있다.
[도전 필름]
이하, 도 1을 참조하면서, 온도 센서 필름의 형성에 사용되는 도전 필름(101)의 구성 및 제조 방법에 대하여 설명한다.
<수지 필름 기재>
가요성 기판(40)은, 수지 필름 기재(50)를 포함한다. 수지 필름 기재(50)는 투명이어도 되고 불투명이어도 된다. 수지 필름 기재(50)는, 수지 필름만으로 이루어지는 것이어도 되고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 수지 필름(5)의 표면에 하드 코트층(경화 수지층)(6)을 구비하는 것이어도 된다. 수지 필름 기재(50)의 두께는 1mm 이하이면 된다. 강도와 가요성을 양립하는 관점에서, 수지 필름 기재(50)의 두께는, 일반적으로 2 내지 500㎛ 정도이며, 20 내지 300㎛ 정도가 바람직하다.
수지 필름 기재(50)의 표면(하드 코트층(6)이 마련되어 있는 경우에는, 수지 필름(5)의 표면 및/또는 하드 코트층(6)의 표면)에는, 접착 용이층, 대전 방지층 등이 마련되어 있어도 된다. 수지 필름 기재(50)의 표면에는, 하지층(20)과의 밀착성 향상 등을 목적으로 하여, 코로나 방전 처리, 자외선 조사 처리, 플라스마 처리, 스퍼터 에칭 처리 등의 처리를 실시해도 된다.
(수지 필름)
수지 필름(5)의 수지 재료로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리올레핀, 노르보르넨계 등의 환상 폴리올레핀, 폴리카르보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트 등을 들 수 있다. 내열성, 치수 안정성, 전기적 특성, 기계적 특성, 내약품 특성 등의 관점에서, 폴리이미드 또는 폴리에스테르가 바람직하다. 수지 필름(5)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 일반적으로는 2 내지 500㎛ 정도이며, 20 내지 300㎛ 정도가 바람직하다.
(하드 코트층)
수지 필름(5)의 표면에 하드 코트층(6)이 마련됨으로써, 도전 필름의 경도가 향상되고, 내찰상성이 높아진다. 하드 코트층(6)은, 예를 들어 수지 필름(5) 상에, 경화성 수지를 함유하는 용액을 도포함으로써 형성할 수 있다.
경화성 수지로서는, 열경화형 수지, 자외선 경화형 수지, 전자선 경화형 수지 등을 들 수 있다. 경화성 수지의 종류로서는 폴리에스테르계, 아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 아미드계, 실리콘계, 실리케이트계, 에폭시계, 멜라민계, 옥세탄계, 아크릴우레탄계 등의 각종 수지를 들 수 있다.
이들 중에서도, 경도가 높고, 자외선 경화가 가능하고 생산성이 우수한 점에서, 아크릴계 수지, 아크릴우레탄계 수지 및 에폭시계 수지가 바람직하다. 특히, 하지층에 포함되는 산화크롬 박막과의 밀착성이 높은 점에서, 아크릴계 수지 및 아크릴우레탄계 수지가 바람직하다. 자외선 경화형 수지에는, 자외선 경화형의 모노머, 올리고머, 폴리머 등이 포함된다. 바람직하게 사용되는 자외선 경화형 수지는, 예를 들어 자외선 중합성의 관능기를 갖는 것, 그 중에서 당해 관능기를 2개 이상, 특히 3 내지 6개 갖는 아크릴계의 모노머나 올리고머를 성분으로서 포함하는 것을 들 수 있다.
하드 코트층(6)에는 미립자가 포함되어 있어도 된다. 하드 코트층(6)에 미립자를 포함시킴으로써, 수지 필름 기재(50)의 금속 박막(10) 형성면(하지층(20) 형성면)의 표면 형상을 조정할 수 있다. 미립자로서는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화칼슘, 산화주석, 산화인듐, 산화카드뮴, 산화안티몬 등의 각종 금속 산화물 미립자, 유리 미립자, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 아크릴-스티렌 공중합체, 벤조구아나민, 멜라민, 폴리카르보네이트 등의 폴리머로 이루어지는 가교 또는 미가교의 유기계 미립자, 실리콘계 미립자 등을 특별히 제한없이 사용할 수 있다.
미립자의 평균 입자경(평균 1차 입자경)은 10nm 내지 10㎛ 정도가 바람직하다. 하드 코트층이 0.5㎛ 내지 10㎛ 정도, 바람직하게는 0.8㎛ 내지 5㎛ 정도의 서브마이크론 또는 ㎛ 오더의 평균 입자경을 갖는 미립자(이하 「마이크로 입자」라고 기재하는 경우가 있음)를 포함함으로써, 하드 코트층(6)의 표면(수지 필름 기재(50)의 표면), 및 그 위에 마련되는 박막의 표면에, 직경이 서브마이크론 또는 ㎛ 오더의 돌기가 형성되어, 도전 필름의 미끄럼성, 내블로킹성 및 내찰상성이 향상되는 경향이 있다.
하드 코트층이 10nm 내지 100nm 정도, 바람직하게는 20nm 내지 80nm 정도의 평균 입자경을 갖는 미립자(나노 입자)를 포함함으로써, 하드 코트층(6)의 표면(수지 필름 기재(50)의 표면)에 미세한 요철이 형성되어, 하드 코트층(6)과 하지층(20) 및 금속 박막(10)의 밀착성이 향상되는 경향이 있다.
하드 코트층을 형성하기 위한 용액(하드 코트 조성물)에는, 자외선 중합 개시제가 배합되어 있는 것이 바람직하다. 용액 중에는 레벨링제, 틱소트로피제, 대전 방지제 등의 첨가제가 포함되어 있어도 된다.
하드 코트층(6)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 높은 경도를 실현하기 위해서는 0.5㎛ 이상이 바람직하고, 0.8㎛ 이상이 보다 바람직하고, 1㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 도포에 의한 형성의 용이성을 고려하면, 하드 코트층의 두께는 15㎛ 이하가 바람직하고, 10㎛ 이하가 보다 바람직하다.
<하지층>
가요성 기판(40)은, 수지 필름 기재(50) 상에 하지층(20)을 구비하고 있어도 된다. 하지층(20)은 단층이어도 되고, 도 1에 도시하는 바와 같이 2층 이상의 박막(21, 22)의 적층 구성이어도 된다. 하지층(20)은 유기층이어도 되고 무기층이어도 되고, 유기층과 무기층을 적층한 것이어도 되지만, 적어도 1층은 무기 박막인 것이 바람직하고, 특히 금속 박막(10)의 바로 밑에 마련되는 박막(22)이 무기 박막인 것이 바람직하다. 하지층(20)으로서 무기 박막이 마련됨으로써, 금속 박막(10)을 형성할 때, 수지 필름 기재(50)로부터의 금속 박막(10)으로의 유기 가스의 혼입이 억제되어, 금속 박막(10)의 저항 온도 계수(TCR)가 커지는 경향이 있고, 온도 센서 필름에 있어서의 온도 측정 정밀도가 향상된다.
금속 박막(10)의 바로 밑에 하지층이 마련됨으로써, 금속 박막의 유무에 의한 가열 치수 변화율차 |H2-H1|이 작아지는 경향이 있다. 하지층을 마련함으로써 가열 치수 변화율차가 작아지는 추정 요인의 하나로서, 하지층에 의한 응력 완화 효과를 들 수 있다. 예를 들어, 수지 필름 기재 상에 비정질의 하지층이 형성됨으로써, 금속 박막의 격자 간격의 미스매치에 기인하는 응력을 완화하는 효과가 기대된다. 또한, 수지 필름 기재 상의 하지층이 배리어층으로서 작용하는 것도, 가열 치수 변화율차가 작아지는 요인의 하나로서 생각된다. 하지층이 배리어층으로서 작용함으로써, 수지 필름 기재로부터의 수분이나 유기물 등의 불순물의 금속 박막으로의 혼입이 억제된다. 그 때문에, 격자 결함이 적은 금속 박막이 형성되기 쉽고, 가열 시의 원자의 재배열 등에 의한 금속 박막의 치수 변화가 생기기 어렵기 때문에, 금속 박막의 유무에 의한 가열 치수 변화율차가 작아진다고 생각된다.
하지층(20)은 도전성이어도 되고 절연성이어도 된다. 금속 박막(10)의 바로 밑에 배치되는 박막(22)이 도전성의 무기 재료(무기 도전체)인 경우에는, 온도 센서 필름의 제작 시에 금속 박막(10)과 함께 박막(21)(또는 하지층(20) 전체)을 패터닝하면 된다. 박막(21)이 절연성의 무기 재료(무기 유전체)인 경우, 박막(21)은 패터닝해도 되고, 패터닝하지 않아도 된다.
무기 재료로서는, Si, Ge, Sn, Pb, Al, Ga, In, Tl, As, Sb, Bi, Se, Te, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Ni, Co, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd 등의 금속 원소 또는 반금속 원소, 및 이들의 합금, 질화물, 산화물, 탄화물, 질산화물 등을 들 수 있다. 하드 코트층(6)을 구성하는 유기 재료 및 금속 박막(10)을 구성하는 니켈 등의 금속 재료의 양쪽에 대한 밀착성이 우수하고, 또한 금속 박막으로의 불순물 혼입 억제 효과가 높은 점에서, 하지층의 재료로서는 실리콘계 재료 또는 산화크롬이 바람직하다.
실리콘계 재료로서는, 실리콘, 그리고 산화실리콘, 질화실리콘, 산질화실리콘 및 탄화실리콘 등의 실리콘 화합물을 들 수 있다. 그 중에서도 하드 코트층 및 금속 박막에 대한 밀착성이 우수하고, 또한 내굴곡성 향상 효과가 우수한 점에서, 실리콘 또는 산화실리콘이 바람직하다. 금속 박막(10)을 패터닝하였을 때의 배선간의 절연을 확보하는 관점에서, 금속 박막(10)의 바로 밑의 층(22)은, 산화실리콘 등의 무기 유전체 박막인 것이 바람직하다.
금속 박막(10)의 바로 밑에, 산화실리콘 박막 등의 비저항이 큰 박막(22)이 마련됨으로써, 배선(패터닝된 금속 박막)간의 누설 전류가 저감되고, 온도 센서 필름의 온도 측정 정밀도가 향상되는 경향이 있다. 산화실리콘은 화학량론 조성(SiO2)이어도 되고, 비화학량론 조성(SiOx; x<2)이어도 된다. 비화학량론 조성인 산화실리콘(SiOx)은 1.2≤x<2가 바람직하다.
하지층(20)으로서, 실리콘 박막(21) 상에 산화실리콘 박막(22)을 형성해도 된다. 또한, 각종 금속, 도전성 산화물, 세라믹 등으로 이루어지는 무기 박막(21) 상에, 산화실리콘 박막을 형성해도 된다.
하지층(20)의 두께 및 하지층(20)을 구성하는 박막의 두께는 특별히 한정되지는 않는다. 금속 박막(10)에 대한 하지 효과에 의해, 금속 박막을 패터닝한 후의 필름의 파상을 억제하는 관점, 및 금속 박막 형성 시의 수지 필름 기재에 대한 플라스마 손상 저감이나 수지 필름 기재로부터의 아웃 가스의 차단 효과를 높이는 관점에서, 하지층(20)의 두께는 1nm 이상이 바람직하고, 3nm 이상이 보다 바람직하고, 5nm 이상이 더욱 바람직하다. 생산성 향상이나 재료 비용 저감의 관점에서, 하지층의 두께는 200nm 이하가 바람직하고, 100nm 이하가 보다 바람직하고, 50nm 이하가 더욱 바람직하다.
하지층(20)의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 재료에 따라 드라이 코팅, 웨트 코팅 모두 채용할 수 있다. 스퍼터법에 의해 금속 박막(10)을 형성하는 경우에는, 생산성의 관점에서, 하지층(20)도 스퍼터법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
스퍼터법에 의해 하지층을 형성하는 경우, 하지층의 재료에 따라 타깃을 선택하면 된다. 예를 들어, 실리콘 박막을 형성하는 경우에는, 실리콘 타깃이 사용된다. 산화실리콘 박막의 성막에는, 산화실리콘 타깃을 사용해도 되고, 실리콘 타깃을 사용하여 반응성 스퍼터에 의해 산화실리콘을 형성해도 된다. 반응성 스퍼터에서는, 금속 영역과 산화물 영역의 중간의 천이 영역이 되도록 산소량을 조정하는 것이 바람직하다.
<금속 박막>
가요성 기판(40) 상에 마련되는 금속 박막(10)은, 온도 센서에 있어서의 온도 측정의 중심적인 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 금속 박막(10)을 패터닝함으로써, 온도 센서 필름이 형성된다.
금속 박막(10)을 구성하는 금속 재료의 예로서는, 구리, 은, 알루미늄, 금, 로듐, 텅스텐, 몰리브덴, 아연, 주석, 코발트, 인듐, 니켈, 철, 백금, 팔라듐, 주석, 안티몬, 비스무트, 마그네슘 및 이들의 합금 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 저저항이며, TCR이 높고, 재료가 저렴한 점에서, 니켈, 구리, 또는 이것들을 주성분으로 하는(50중량％ 이상 포함하는) 합금이 바람직하고, 특히 니켈, 또는 니켈을 주성분으로 하는 니켈 합금이 바람직하다.
금속 박막(10)의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 저저항화의 관점(특히, 리드부의 저항을 작게 하는 관점)에서 20nm 이상이 바람직하고, 패터닝 정밀도 향상 등의 관점에서 500nm 이하가 바람직하다. 금속 박막(10)의 막 두께가 작은 경우에는, 금속 박막의 가열 수축이 작기 때문에 H2-H1이 작아지는 경향이 있어, H2-H1<0이 되고, 금속 박막을 패터닝한 후에, 금속 박막이 마련되어 있는 영역이 볼록상으로 되는 파상이 생기는 경향이 있다. 한편, 금속 박막(10)의 막 두께가 커질수록, 금속 박막의 가열 수축이 커져, H2-H1>0이 되기 쉽고, 금속 박막을 패터닝한 후에, 금속 박막이 마련되어 있는 영역이 오목상으로 되는 파상이 생기는 경향이 있다. |H2-H1|을 작게 하여 온도 센서 필름의 파상을 억제하기 위해서는, 금속 박막(10)의 두께는 60 내지 200nm가 바람직하고, 70 내지 180nm가 보다 바람직하다.
금속 박막(10)이 니켈 박막 또는 니켈 합금 박막인 경우, 온도 25℃에 있어서의 비저항은 1.6×10-5Ωㆍ㎝ 이하가 바람직하고, 1.5×10-5Ωㆍ㎝ 이하가 보다 바람직하다. 리드부의 저항을 작게 하는 관점에서는, 금속 박막의 비저항은 작을수록 바람직하며, 1.2×10-5Ωㆍ㎝ 이하, 또는 1.0×10-5Ωㆍ㎝ 이하여도 된다. 금속 박막의 비저항은 작을수록 바람직하지만, 벌크의 니켈보다 비저항을 작게 하는 것은 곤란하며, 일반적으로 비저항은 7.0×10-6Ωㆍ㎝ 이상이다.
금속 박막(10)의 TCR은 3000ppm/℃ 이상이 바람직하고, 3400ppm/℃ 이상이 보다 바람직하고, 3600ppm/℃ 이상이 더욱 바람직하고, 3800ppm/℃ 이상이 특히 바람직하다. TCR은, 온도 상승에 대한 저항의 변화율이다. 니켈이나 구리 등의 금속은, 온도 상승에 수반하여 저항이 선형적으로 증가하는 특성(정 특성)을 갖는다. 정 특성을 갖는 재료의 TCR은, 온도 T0에 있어서의 저항값 R0과, 온도 T1에 있어서의 저항값 R1로부터, 하기 식에 의해 산출된다.
TCR={(R1-R0)/R0}/(T1-T0)
TCR이 클수록, 온도 변화에 대한 저항의 변화가 크고, 온도 센서 필름에 있어서의 온도 측정 정밀도가 향상된다. 그 때문에, 금속 박막의 TCR은 클수록 바람직하지만, 벌크의 금속보다 TCR을 크게 하는 것은 곤란하며, 금속 박막의 TCR은 일반적으로 6000ppm/℃ 이하이다.
금속 박막의 형성 방법은 특별히 한정되지는 않으며, 예를 들어 스퍼터법, 진공 증착법, 전자 빔 증착법, 화학 기상 증착법(CVD), 화학 용액 석출법(CBD), 도금법 등의 성막 방법을 채용할 수 있다. 이들 중에서도, 막 두께 균일성이 우수한 박막을 성막할 수 있는 점에서, 스퍼터법이 바람직하다. 롤 투 롤 스퍼터 장치를 사용하여, 장척의 수지 필름 기재를 긴 변 방향으로 연속적으로 이동시키면서 성막을 행함으로써, 도전 필름의 생산성이 높아진다.
롤 투 롤 스퍼터에 의한 금속 박막의 형성에 있어서는, 스퍼터 장치 내에 롤상의 필름 기재를 장전 후, 스퍼터 성막의 개시 전에, 스퍼터 장치 내를 배기하여, 필름 기재로부터 발생하는 유기 가스 등의 불순물을 제거한 분위기로 하는 것이 바람직하다. 사전에 장치 내 및 필름 기재 중의 가스를 제거함으로써, 금속 박막(10)으로의 수분이나 유기 가스 등의 혼입량을 저감할 수 있다. 스퍼터 성막 개시 전의 스퍼터 장치 내의 진공도(도달 진공도)는, 예를 들어 1×10-1Pa 이하이며, 5×10-2Pa 이하가 바람직하고, 1×10-2Pa 이하가 보다 바람직하다.
금속 박막의 스퍼터 성막에는, 금속 타깃을 사용하여, 아르곤 등의 불활성 가스를 도입하면서 성막이 행해진다. 예를 들어, 금속 박막(10)으로서 니켈 박막을 형성하는 경우에는, 금속 Ni 타깃이 사용된다.
스퍼터 성막 조건은 특별히 한정되지는 않는다. 금속 박막으로의 수분이나 유기 가스 등의 혼입을 억제하기 위해서는, 금속 박막의 성막 시의 수지 필름 기재에 대한 손상을 저감하는 것이 바람직하다. 수지 필름 기재(50) 상에 하지층(20)을 마련하고, 그 위에 금속 박막(10)을 형성함으로써, 금속 박막(10) 성막 시의 수지 필름 기재(50)에 대한 플라스마 손상을 억제할 수 있다. 또한, 하지층(20)을 마련함으로써, 수지 필름 기재(50)로부터 발생하는 수분이나 유기 가스 등을 차단하여, 금속 박막(10)으로의 수분이나 유기 가스 등의 혼입을 억제할 수 있다.
또한, 성막 시의 기판 온도를 낮추고, 방전 파워 밀도를 낮추는 등에 의해, 수지 필름 기재로부터의 수분이나 유기 가스의 발생을 억제할 수 있다. 금속 박막의 스퍼터 성막에 있어서의 기판 온도는 200℃ 이하가 바람직하고, 180℃ 이하가 보다 바람직하고, 170℃ 이하가 더욱 바람직하다. 한편, 수지 필름 기재의 취화 방지 등의 관점에서, 기판 온도는 -30℃ 이상이 바람직하다. 플라스마 방전을 안정시키면서, 수지 필름 기재에 대한 손상을 억제하는 관점에서, 방전 파워 밀도는 1 내지 15W/㎠가 바람직하고, 1.5 내지 10W/㎠가 보다 바람직하다.
[온도 센서 필름의 제작]
상기와 같이, 도전 필름의 금속 박막(10)을 패터닝함으로써, 온도 센서 필름을 제작할 수 있다. 금속 박막의 패터닝 방법은 특별히 한정되지는 않는다. 패터닝이 용이하고, 정밀도가 높은 점에서 포토리소그래피법 또는 레이저 가공에 의해 패터닝을 행하는 것이 바람직하다. 포토리소그래피에서는, 금속 박막의 표면에, 상기 리드부 및 측온 저항부의 형상에 대응하는 에칭 레지스트를 형성하고, 에칭 레지스트가 형성되어 있지 않은 영역의 금속 박막을 웨트 에칭에 의해 제거한 후, 에칭 레지스트를 박리한다. 금속 박막의 패터닝은, 레이저 가공 등의 드라이 에칭에 의해 실시할 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명의 도전 필름은, 금속 박막을 패터닝하기 전의 도전 필름의 가열 치수 변화율 H1과, 도전 필름으로부터 금속 박막을 제거한 필름의 가열 치수 변화율 H2와의 차의 절댓값이 작다. 그 때문에, 금속 박막을 패터닝한 후의 온도 센서 필름에서는, 금속 박막이 마련되어 있는 영역의 가열 치수 변화율 h1과, 금속 박막이 마련되어 있지 않은 영역의 가열 치수 변화율 h2와의 차인 h2-h1의 절댓값도 작아진다. 그 때문에, 에천트를 수세 후의 건조 등 시에 가열을 행해도, 가열 치수 변화의 차에 기인하는 파상의 발생이 억제된다.
|h2-h1|은 0.10％ 이하가 바람직하고, 0.07％ 이하가 보다 바람직하고, 0.05％ 이하가 더욱 바람직하다. |h2-h1|이 작을수록 파상이 작아지는 경향이 있기 때문에, |h2-h1|은 작을수록 바람직하며, 이상적으로는 0이다.
상기한 바와 같이, 가요성 기판(40) 상에 스퍼터법 등에 의해 금속 박막(10)을 형성하고, 금속 박막을 패터닝함으로써, 기판면 내에 복수의 리드부 및 측온 저항부를 형성할 수 있다. 이 온도 센서 필름의 리드부(11)의 단부에 커넥터(19)를 접속함으로써, 온도 센서 소자가 얻어진다. 도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 복수의 측온 저항부에 리드부가 접속되어 있고, 복수의 리드부를 1개의 커넥터(19)와 접속하면 된다. 그 때문에, 면 내의 복수 개소의 온도를 측정 가능한 온도 센서 소자를 간편하게 형성할 수 있다.
온도 센서 필름의 리드부와 외부 회로의 접속 방법은, 커넥터를 통한 형태에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 온도 센서 필름 상에, 리드부에 전압을 인가하여 저항을 측정하기 위한 컨트롤러를 마련해도 된다. 또한, 리드부와 외부 회로로부터의 리드 배선을, 커넥터를 통하지 않고 납땜 등에 의해 접속해도 된다.
온도 센서 필름은, 가요성 기판 상에 금속 박막이 마련된 간소한 구성이며, 생산성이 우수하다. 본 발명의 실시 형태에서는, 금속 박막을 패터닝한 후의 파상이 억제되기 때문에, 핸들링성이 우수하다.
실시예
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
<하드 코트층 구비 필름 기재의 제작>
평균 입자경 1.5㎛의 가교 폴리메타크릴산메틸 입자(세키스이 가세힝 고교제 「테크폴리머 SSX-101」)와 자외선 경화형 우레탄아크릴레이트 수지(아이카 고교제 「아이카아이트론 Z844-22HL」)를 포함하고, 메틸이소부틸케톤을 용매로 하는 코팅 조성물을 조제하였다. 조성물 중의 입자의 양은, 바인더 수지의 고형분 100중량부에 대하여 0.2중량부였다. 이 조성물을, 두께 150㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(도레이제 「루미러 149UNS」)의 한쪽 면에 도포하고, 100℃에서 1분간 건조하였다. 그 후, 자외선 조사에 의해 경화 처리를 행하여, 두께 0.8㎛의 하드 코트층을 형성하였다.
<금속 박막의 형성>
롤 투 롤 스퍼터 장치 내에, 상기 하드 코트층 구비 필름 기재의 롤을 세트하고, 스퍼터 장치 내를 도달 진공도가 5×10-3Pa이 될 때까지 배기한 후, 스퍼터 가스로서 아르곤을 도입하여, 기판 온도 40℃, 압력 0.25Pa, 파워 밀도 5.0W/㎠의 조건에서, 하드 코트층 형성면 상에 DC 스퍼터에 의해 두께 70nm의 니켈 박막을 성막하였다.
[실시예 2]
니켈 박막 성막 시의 기판 온도를 80℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 마찬가지로 하드 코트층 구비 필름 기재를 작성하고, 롤 투 롤 스퍼터 장치 내에 세트하고, 스퍼터 장치 내를 도달 진공도가 5×10-3Pa이 될 때까지 배기한 후, 기판 온도 150℃에서, 하드 코트층 형성면 상에, 두께 5nm의 실리콘 박막, 두께 10nm의 산화실리콘 박막, 및 두께 70nm의 니켈 박막을, 순서대로 DC 스퍼터에 의해 성막하고, 하드 코트층 상에, 하지층으로서의 실리콘 박막 및 산화실리콘 박막을 개재시켜 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다. Si층 및 SiO2층의 형성에는, B 도프 Si 타깃을 사용하였다. Si층은, 스퍼터 가스로서 아르곤을 도입하여, 압력 0.3Pa, 파워 밀도 1.0W/㎠의 조건에서 성막하였다. SiO2층은, 스퍼터 가스로서의 아르곤에 더하여 반응성 가스로서 산소를 도입하여(O2/Ar=0.12/1.0), 압력 0.3Pa, 파워 밀도 1.8W/㎠의 조건에서 성막하였다. 니켈 박막의 성막 조건은, 기판 온도를 150℃로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
[실시예 4]
기판 온도를 80℃, 니켈 박막의 막 두께를 160nm로 변경한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에, 하지층으로서의 실리콘 박막 및 산화실리콘 박막을 개재시켜 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다.
[실시예 5]
실리콘 박막 대신에 두께 5nm의 금속 크롬 박막을 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에, 하지층으로서의 크롬 박막 및 산화실리콘 박막을 개재시켜 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다. 크롬 박막의 형성에는 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터 가스로서 아르곤을 도입하여, 압력 0.25Pa, 파워 밀도 0.74W/㎠의 조건에서 성막하였다.
[실시예 6]
실리콘 박막 대신에 두께 5nm의 산화인듐주석(ITO) 박막을 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에, 하지층으로서의 ITO 박막 및 산화실리콘 박막을 개재시켜 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다. ITO 박막의 형성에는 산화인듐주석의 소결 타깃을 사용하고, 스퍼터 가스로서 아르곤에 추가하여 산소를 도입하여(O2/Ar=0.12/1.0), 압력 0.19Pa, 파워 밀도 1.82W/㎠의 조건에서 성막하였다.
[실시예 7]
실리콘 박막 대신에 두께 10nm의 알루미늄 도프 산화아연(AZO) 박막을 형성한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에, 하지층으로서의 AZO 박막 및 산화실리콘 박막을 개재시켜 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다. AZO 박막의 형성에는 산화알루미늄 도프 산화아연의 소결 타깃을 사용하고, 스퍼터 가스로서 아르곤에 추가하여 산소를 도입하여(O2/Ar=0.12/1.0), 압력 0.19Pa, 파워 밀도 0.75W/㎠의 조건에서 성막하였다.
[비교예 1]
니켈 박막의 두께를 50nm로 변경한 것 이외에는, 실시예 4와 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에, 하지층으로서의 실리콘 박막 및 산화실리콘 박막을 개재시켜 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다.
[비교예 2]
니켈 박막의 두께를 220nm로 변경한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다.
[비교예 3]
니켈 박막의 두께를 260nm로 변경한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 하여, 하드 코트층 상에 니켈 박막을 구비하는 도전 필름을 제작하였다.
[평가]
<가열 치수 변화율>
도전 필름으로부터 100mm×100mm의 정사각형의 시험편을 잘라내고, MD 방향(스퍼터 성막 시의 반송 방향) 및 TD 방향(MD 방향과 직교하는 방향)으로, 80mm 간격으로 4점의 표점(흠집)을 형성하고, 표점간의 거리 L0을 표면 좌표 측정기(TOPCON제 「CP600S」)에 의해 측정하였다. 155℃의 가열 오븐 내에서 25분간 정치하고, 실온까지 방랭한 후, 표점간의 거리 L을 측정하였다. MD 및 TD의 각각에 대하여, 2개소의 가열 치수 변화율의 평균을, 도전 필름의 가열 치수 변화율 H1로 하였다.
도전 필름으로부터 100mm×100mm의 정사각형의 시험편을 잘라내고, 염산에 침지하여 니켈 박막을 에칭 제거하였다. 그 후, 상기와 마찬가지로 하여, MD 방향 및 TD 방향의 155℃ 25분 가열 후의 가열 치수 변화율 H2를 측정하였다.
<파상량>
도전 필름으로부터 70mm×70mm의 정사각형의 시험편을 잘라내고, 니켈 박막의 표면에 폭 2mm의 폴리이미드 테이프를 2mm 간격으로 스트라이프상으로 접합하였다. 이 시험편을 염산에 침지하여, 폴리이미드 테이프가 접합되어 있지 않은 영역의 니켈 박막을 에칭 제거하고, 순수로의 침지에 의해 수세한 후, 폴리이미드 테이프를 천천히 박리하였다. 155℃의 가열 오븐 내에서 25분간 정치하고, 실온까지 방랭하였다. MD 방향을 패터닝 방향으로 한 경우(TD 방향으로 연장되도록 폴리이미드 테이프를 접합한 경우) 및 TD 방향을 패터닝 방향으로 한 경우(MD 방향으로 연장되도록 폴리이미드 테이프를 접합한 경우)의 각각에 대하여, 코히어런스 주사형 간섭계(Zygo NewView 7300)에 의해, 하기의 조건에서 3차원 표면 형상을 측정하고, 패터닝 방향에 인접하는 산과 골의 고저차의 최댓값을 파상량으로 하였다. 니켈 박막이 마련되어 있는 부분이 오목부(골)로 되어 있는 경우에는 파상량의 부호를 플러스로 하고, 니켈 박막이 마련되어 있는 부분이 오목부(산)로 되어 있는 경우에는 파상량의 부호를 마이너스로 하였다.
(측정 조건)
대물 렌즈: 2.5배, 줌 렌즈 1배
측정 시야: 10mm×5mm
Removed: Cylinder
Filter: OFF
Filter Type: AVERAGE
Remove spikes: OFF
Spike Height(xRMS): 2.50
<레이저 패터닝에 의한 파상의 평가>
실시예 4 및 비교예 2의 도전 필름을 시료로 하여, 레이저 패터닝에 의해, 도전 필름의 니켈 박막을 선폭 30㎛의 스트라이프 형상(L/S=30㎛/30㎛)으로 패터닝하고, 형광등 하에서 눈으로 보아서 관찰하여, 니켈 박막 표면에서의 반사상의 왜곡의 유무를 확인하였다.
[평가 결과]
실시예 및 비교예의 도전 필름의 구성(하지층의 구성, 니켈 박막의 두께 및 기판 온도), MD 방향의 가열 치수 변화율 및 MD 방향을 패터닝 방향으로 한 경우의 파상량, 그리고 TD 방향의 가열 치수 변화율 및 TD 방향을 패터닝 방향으로 한 경우의 파상량을, 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예 4 및 비교예 2의 도전 필름을 레이저 패터닝한 시료의 형광등 하에서의 관찰상을 도 8에 도시한다.
Figure pct00001
표 1의 가열 치수 변화율의 수치에 주목하면, 어느 실시예 및 비교예에 있어서도, MD 방향의 가열 수축이 TD 방향보다 커지는 경향이 보였다. 이것은, 수지 필름의 생산, 그리고 수지 필름 상으로의 하드 코트층, 하지층 및 금속 박막의 형성이 모두 롤 투 롤 프로세스에 의해 실시되고, 반송 시의 장력에 의해 필름이 MD 방향으로 신장하고 있기 때문에, 장력을 부여하지 않는 상태에서 가열하면 MD 방향으로 수축하기 쉽다고 생각된다.
표 1의 가열 치수 변화율과 파상의 관계에 주목하면, H1 및 H2의 수치와 파상량에는 명확한 상관은 보이지 않았다. 한편, |H2-H1|과 파상량에는 상관이 보이며, |H2-H1|이 클수록 파상량의 절댓값이 커지는 경향이 보였다. 또한, H2-H1이 플러스의 값인 경우에는, 파상량의 부호가 플러스(니켈 박막이 마련되어 있는 영역이 골로 되는 파상)로 되고, H2-H1이 마이너스의 값인 경우에는, 파상량의 부호가 마이너스(니켈 박막이 마련되어 있는 영역이 산으로 되는 파상)로 되는 경향이 보였다.
도 8에 있어서, 실시예 5에서는 형광등의 반사상이 직선상인 것에 비해, 비교예 2에서는 패터닝 영역을 중심으로 하여 형광등의 반사상이 왜곡되어 있어, 파상이 생긴 것을 알 수 있다. 이들 결과로부터, 웨트 에칭에 의해 금속 박막을 패터닝하는 경우뿐만 아니라, 레이저 가공 등의 드라이 프로세스에 의해 금속 박막을 패터닝하는 경우에도, |H2-H1|이 작을수록, 파상이 억제되는 경향이 있는 것을 알 수 있다.
40: 가요성 기판
50: 수지 필름 기재
5: 수지 필름
6: 하드 코트층
20: 하지층
10: 금속 박막(니켈 박막)
11: 리드부
12: 측온 저항부
122, 123: 센서 배선
14: 금속 박막 제거 영역
15: 금속 박막 잔존 영역
19: 커넥터
101: 도전 필름
110: 온도 센서 필름

Claims (10)

  1. 수지 필름을 포함하는 가요성 기판의 제1 주면 상에 금속 박막을 갖는 도전 필름으로서,
    상기 가요성 기판의 두께가 1mm 이하이고,
    도전 필름의 150℃ 25분 가열 후의 치수 변화율 H1과, 도전 필름으로부터 상기 금속 박막을 제거한 필름의 150℃ 25분 가열 후의 치수 변화율 H2와의 차의 절댓값 |H2-H1|이 0.10％ 이하인, 온도 센서용 도전 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가요성 기판은, 상기 수지 필름의 제1 주면 상에 하드 코트층을 구비하는, 온도 센서용 도전 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가요성 기판은 무기 박막을 포함하는 하지층을 구비하고, 상기 하지층이 상기 금속 박막과 접해 있는, 온도 센서용 도전 필름.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하지층은 적어도 1층의 실리콘계 박막을 포함하는, 온도 센서용 도전 필름.
  5. 제4항에 있어서, 상기 금속 박막이 상기 실리콘계 박막에 접해 있는, 온도 센서용 도전 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 박막의 두께가 60 내지 200nm인, 온도 센서용 도전 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 박막이 니켈 또는 니켈 합금을 포함하는, 온도 센서용 도전 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 도전 필름을 제조하는 방법으로서,
    상기 금속 박막을 스퍼터법에 의해 성막하는, 도전 필름의 제조 방법.
  9. 가요성 기판의 제1 주면 상에 패터닝된 금속 박막을 구비하고,
    상기 금속 박막이, 세선으로 패터닝되어 온도 측정에 사용되는 측온 저항부와, 상기 측온 저항부에 접속되고, 상기 측온 저항부보다 큰 선폭으로 패터닝된 리드부로 패터닝되어 있고,
    상기 금속 박막이 마련되어 있는 영역의 150℃ 25분 가열 후의 치수 변화율 h1과, 상기 금속 박막이 마련되어 있지 않은 영역의 150℃ 25분 가열 후의 치수 변화율 h2와의 차의 절댓값 |h2-h1|이 0.10％ 이하인, 온도 센서 필름.
  10. 가요성 기판의 제1 주면 상에 패터닝된 금속 박막을 구비하고, 상기 금속 박막이, 세선으로 패터닝되어 온도 측정에 사용되는 측온 저항부와, 상기 측온 저항부에 접속되고, 상기 측온 저항부보다 큰 선폭으로 패터닝된 리드부로 패터닝되어 있는 온도 센서 필름의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 도전 필름의 금속 박막을, 면 내의 일부의 영역에서 제거함으로써 패터닝하여, 상기 측온 저항부 및 상기 리드부를 형성하는, 온도 센서 필름의 제조 방법.
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