TW202243915A - 可撓性電子裝置之製造方法 - Google Patents
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Abstract
課題在於使可撓性電子裝置之製造步驟中的暫時支撐基板之再利用成為可能,而減少可撓性電子裝置製造成本。
解決手段為一種可撓性電子裝置之製造方法,其特徵為包含:(a)以水溶液A洗淨無機基板之步驟,(b)在前述無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟,(c)在前述積層體的高分子薄膜上形成電子裝置之步驟,(d)將前述電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟,其中前述水溶液A為下述(1)~(3)中之任一者。(1)水溶液A為鹼性水溶液,前述鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下,(2)鹼性水溶液,包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物,(3)水溶液,包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物。
Description
本發明關於可撓性顯示器、可撓性感測器陣列、可伸縮性電子裝置等可撓性電子裝置之製造方法。
作為資訊通訊機器(播送機器、行動無線、攜帶通信機器等)、雷達、高速資訊處理裝置等中的電子零件,使用半導體元件、MEMS元件、顯示器元件等之功能元件(裝置),此等以往一般係形成或搭載於玻璃、矽晶圓、陶瓷基材等之無機基板上。但是近年來,在要求電子零件的輕量化、小型・薄型化、可撓化的情况下,嘗試在高分子薄膜上形成各種功能元件。
在高分子薄膜表面上形成各種功能元件時,利用為高分子薄膜特性的可撓性,以所謂的輥對輥製程(roll to roll process)進行加工為理想。然而,於半導體產業、MEMS產業、顯示器產業等業界中,迄今主流為以晶圓或玻璃基板等剛性的平面基板為對象之製程技術。因此,為了利用既有的基礎設備在高分子薄膜上形成各種功能元件,使用由無機物(玻璃板、陶瓷板、矽晶圓、金屬板、金屬箔等)所構成的剛性基板作為暫時支撐體,將高分子的溶液或前驅物溶液予以塗布乾燥而薄膜化,在其上形成所欲的元件(功能元件)後,從支撐體剝離之製程,或在由無機物所構成的支撐體上暫時固定薄膜,將所欲的元件形成薄膜狀後,從支撐體剝離之製程已被開發(專利文獻1~3)。
一般而言,於形成功能元件之步驟中,大多使用比較高的溫度。例如,於多晶矽或氧化物半導體等功能元件之形成中,使用120~500℃左右的溫度範圍。於低溫多晶矽薄膜電晶體之製作中為了脫氫化,有需要450℃左右的加熱之情況。於氫化非晶矽薄膜之製作中,亦需要150~250℃左右的溫度範圍。此處所例示的溫度範圍,雖然對無機材料來說不是太高的溫度,但對高分子薄膜或一般利用於高分子薄膜之貼合的接著劑來說,不得不說是相當高的溫度。此為於將前述高分子薄膜貼合至無機基板,在功能元件形成後剝離之手法中,對於所用的高分子薄膜或貼合用的接著劑、黏著劑,亦要求充分的耐熱性的原因,但於在高溫範圍中耐得住實用的高分子薄膜有限為現實問題。又,現狀是以往的貼合用接著劑、黏著劑具有充分的耐熱性者極少。
先前例示之在由無機物構成的支撐體上,將高分子的溶液或前驅物溶液予以塗布乾燥並薄膜化,在其上形成所欲的元件後,從支撐體剝離之製程,係由於得不到將高分子薄膜暫時貼附於無機基板的耐熱接著手段而想出的技術。然而,藉由該手段所得之高分子膜,由於強固地接著於無機基板,故即使從無機基板剝離,也容易脆裂,故在從無機基板剝離時破壞功能元件的情況多。特別地剝離大面積的裝置者為難度極高,生產性不充分。
本發明者們鑒於如此的情事,提案一種積層體,作為用於形成功能元件的高分子薄膜與支撐體之積層體,係將耐熱性優異、強韌且可薄膜化的聚醯亞胺薄膜,透過偶合劑貼合於由無機物所構成的支撐體(無機層)而成(專利文獻4)。
高分子薄膜本來為柔軟的材料,不妨礙一些伸縮或伸屈。另一方面,在高分子薄膜上所形成的電子裝置係在許多的情況中,具有將由無機物所構成的導電體、半導體以特定圖案組合的微細構造,會因微小的伸縮或伸屈之應力,破壞其構造,損害裝置的特性。如此的應力係在將電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離時容易發生。
因此,本發明者們進一步重複改良,提出對於已進行偶合劑處理的無機基板,部分地進行惰性化處理,形成偶合劑活性度高的部分與低的部分,在貼合高分子薄膜時,製作比較難剝離的良好接著部與比較易剝離的易剝離部,在易剝離部形成電子裝置,將切痕導入高分子薄膜的易剝離部/良好接著部之交界,藉由僅剝離易剝離部,以減少給予電子裝置的應力之狀態,能剝離之技術(專利文獻5)。
另一方面,關於此等製程所使用的無機基板、玻璃基板之再利用的提案係有幾個。例如有揭示:將具有特定化學結構的聚醯亞胺薄膜形成玻璃狀,將該聚醯亞胺薄膜從玻璃基板剝離後,若鹼洗淨玻璃基板,則玻璃再利用為可能之技術(專利文獻6)。
又,有提案將聚醯亞胺前驅物塗布於玻璃基板,於特定條件下進行聚醯亞胺薄膜化的話,從玻璃基板剝離聚醯亞胺薄膜後,對於玻璃基板進行溶劑洗淨、鹼液洗淨、UV洗淨、臭氧洗淨、超音波洗淨、洗淨劑的洗淨、氫氟酸洗淨、灰化處理、加熱處理或膨化(puffing)處理而再利用玻璃之技術(專利文獻7)。
再者,亦有提案藉由特定手法貼合聚醯亞胺與玻璃基板,藉由以10%氫氧化鈉溶液洗淨使用後的玻璃基板而可再利用之技術(專利文獻8)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭58-91446號公報
[專利文獻2]日本特開平10-125930號公報
[專利文獻3]日本特開2000-243943號公報
[專利文獻4]日本特開2010-283262號公報
[專利文獻5]日本特開2013-010342號公報
[專利文獻6]日本發明專利6259028號公報
[專利文獻7]日本特開2015-199350號公報
[專利文獻8]日本發明專利6447135號公報
[發明欲解決之課題]
根據上述專利文獻1~3記載之技術,高分子薄膜之剝離係難易度高,由於在剝離高分子薄膜後的無機基板上,高分子薄膜之端部或接著劑等之殘渣係以強固接著於無機基板之狀態殘存,故再利用無機基板者困難。
又,根據上述專利文獻4、專利文獻5中記載之積層體,不使用所謂接著劑、黏著劑,可貼合高分子薄膜與無機基板,再者該積層體即使暴露在製作薄膜裝置時所必要的高溫中,也不發生高分子薄膜之剝離。因此,可將該積層體供用於以往之在玻璃板或矽晶圓等無機物的基板上直接形成電子裝置之製程。然而,可以說在作為暫時支撐基板使用的無機物之基板上,由於用於接著高分子薄膜的處理等之痕跡或未剝離而殘留的高分子薄膜之殘渣殘留,而再利用困難。
專利文獻6~8提案包含如此的無機基板,主要包含玻璃基板的再利用之技術。專利文獻6中雖然可藉由鹼洗淨而再利用玻璃基板,但未顯示具體的鹼洗淨條件。專利文獻7中亦雖然記載包含鹼洗淨的各種洗淨處理,進而以加熱處理、拋光處理而可再利用玻璃基板之意旨,但同樣地完全沒有記載具體的處理條件等。又,雖然例示加熱處理、灰化處理,此等處理在有機成分的去除具有效果,但在無機成分之處理上效果較差。再者,原本附著的有機成分為碳而強固牢牢地附著之情況多。至於拋光處理,損傷玻璃面的可能性高,能再利用的用途變窄,至少挪用於相同用途者變困難。關於專利文獻8所揭示的於10%氫氧化鈉溶液中在室溫下浸漬20小時的處理,雖然在去除由有機成分所構成的殘渣上為充分,但該水準的強鹼具有亦溶解玻璃基板表面之能力,過剩地蝕刻玻璃表面的可能性高,有喪失玻璃基板的平面性之可能性。特別地,當有機、無機的殘渣存在於處理的表面時,玻璃表面的溶解變非均質,由於微裂痕的微小缺陷發生而玻璃本身會容易破裂。
[用以解決課題之手段]
本發明者們為了解決該課題,對於再利用成為暫時支撐基板的無機基板之方法,持續專心致力地研究,結果發現:殘存在無機基板上的前次步驟之殘渣之有效率的去除為可能,且可將處理面加工成能再利用的品質之無機基板的處理技術,而完成這樣的發明。
即,本發明包含以下之構成。
[1]一種可撓性電子裝置之製造方法,其特徵為包含:
(a)以水溶液A洗淨無機基板之步驟,
(b)在前述無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟,
(c)在前述積層體的高分子薄膜上形成電子裝置之步驟,
(d)將前述電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟,
其中前述水溶液A為下述(1)~(3)中之任一者,
(1)水溶液A為鹼性水溶液,前述鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下,
(2)鹼性水溶液,包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物,
(3)水溶液,包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物。
[2]如[1]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(1)中的鹼性水溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。
[3]如[1]或[2]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中於前述(1)中的(a)以鹼水溶液洗淨無機基板之步驟之後,具有以二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下的中性洗淨水沖洗之步驟。
[4]如[1]~[3]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(1)中的鹼水溶液中之氫氧化物濃度係大於碳酸鹽濃度。
[5]如[1]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(2)中的有機鹼化合物為通式(4)所示的氫氧化銨化合物,
通式(4) {(R
1)
3-N
+-R
2}・OH
-[通式(4)中,R
1表示H或C1~8的烷基,R
2表示H、C1~8的烷基或C1~8的羥基烷基,R
1可相同或不同]。
[6]如[1]或[5]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(2)中的水溶液A進一步包含鹼金屬氫氧化物。
[7]如[1]、[5]或[6]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(2)中的(a)洗淨步驟包含:將無機基板、尿素及水投入密閉容器中,加溫到60℃以上150℃以下的溫度範圍之步驟。
[8]如[1]~[7]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中於前述(d)將電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟之後,包含:
(a)’以水溶液A洗淨前述無機基板之步驟,
(b)’在前述無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟,
(c)’在前述積層體的高分子薄膜上形成電子裝置之步驟,
(d)’將前述電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟,
其中前述水溶液A為下述(1)~(3)中之任一者,
(1)水溶液A為鹼性水溶液,前述鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下,
(2)鹼性水溶液,包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物,
(3)水溶液,包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物。
[9]如[1]~[8]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述積層體係藉由將高分子溶液在無機基板上塗布乾燥,形成高分子薄膜而獲得。
[10]如[9]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述高分子溶液為聚醯亞胺溶液,藉由在無機基板上乾燥塗布,形成聚醯亞胺薄膜而獲得。
[11]如[1]~[10]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述積層體係藉由將聚醯胺酸溶液塗布於無機基板後,進行乾燥與化學反應,形成聚醯亞胺薄膜而獲得。
[12]如[1]~[8]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述積層體係藉由透過矽烷偶合劑將高分子薄膜與無機基板接著而獲得。
[13]如[1]~[8]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述積層體係藉由使用接著劑將高分子薄膜與無機基板接著而獲得。
[14]如[1]~[8]中任一項記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述積層體係藉由將含有溶劑及聚醯胺酸的薄膜接著於無機基板後,進行乾燥及化學反應,形成聚醯亞胺薄膜而獲得。
於本發明中,較佳為進一步包含以下之構成。
[15]如[1]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(2)中的有機鹼化合物為胺基醇。
[13]如[1]記載之可撓性電子裝置之製造方法,其中前述(2)中的水溶液A至少包含單胺基乙醇與氫氧化鈉。
[發明之效果]
根據本發明,藉由對於無機基板,較佳對於玻璃基板,進行包含利用特定的水溶液A的洗淨之特定處理,而可重複使用玻璃基板,可大幅削減可撓性電子裝置之製造成本中的變動成本。
如前述,關於藉由以水溶液A洗淨處理玻璃基板等無機基板,去除無機基板表面上殘存的有機物而再利用無機基板之技術,有各種的提案。此處,利用水溶液A的洗淨係藉由將有機物尤其高分子化合物水解,主要成為羧酸的鹼鹽進行水溶性化,而潔淨化無機基板表面。
然而,本發明者們係在洗淨後的沖洗步驟中,在洗淨槽之內壁面看到異物之附著,進行分析,結果查明附著的異物係由有機物與具有二價以上的價數之金屬所構成的水不溶物。亦即,異物被認為是系統內存在之具有二價以上的價數之多價金屬離子與因鹼洗淨處理而水溶化的有機物形成不溶鹽,析出於槽內者。
大概當過剩的強鹼存在時,此等不溶化作用不顯著化,或即使顯著化也並不成為問題,但推測因洗淨後的沖洗步驟之稀釋而如鹼濃度降低的現象係顯著化。此等向洗淨槽的內壁之附著異物,當然附著於洗淨對象物的無機基板表面而引起再污染的可能性高。
即,於本發明中,水溶液A為前述(1)~(3)中之任一者。於(1)中,將洗淨處理所用的鹼水溶液中之二價以上的陽離子,較佳地將金屬離子濃度收在特定範圍內者,係抑制該有機物與多價金屬的不溶鹽之生成,具有防止經洗淨的無機基板的再污染之作用。
於此,易混入系統內的多價金屬離子為鹼土類金屬離子,尤其鈣離子、鎂離子,由於在鹼化合物中亦作為雜質存在,故必須有意地去除。
作為本發明所用的鹼水溶液中使用的無機鹼化合物,較佳為氫氧化鈉、氫氧化鉀。此等係可作為工業用原料便宜地取得。
一般已知此等氫氧化物的水溶液係吸收空氣中的二氧化碳而生成碳酸鈉、碳酸鉀。於本發明中為了維持鹼水溶液所致的有機物之水解作用,較佳為管理洗淨系統內的氫氧化物濃度,使其大於碳酸鹽濃度。若碳酸鹽濃度比氫氧化物濃度較過剩,則水解作用降低,經水溶化的有機物係容易形成與多價金屬離子的不溶鹽,容易發生洗淨物的再污染。因此,本發明較佳為藉由適當地管理多價金屬離子濃度,同時管理碳酸鹽濃度,實現用於得到潔淨度高的無機基板之製造方法。
又,於(2)中,二價以上的金屬離子係作為無機鹼的雜質存在,雖然藉由精製等可減少此等的含有率,但完全去取者從成本面來看為困難,因此為藉由包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物的鹼性溶液進行潔淨之方法。藉由該方法,可比較容易地阻止雜質的二價金屬離子之混入。
亦即,組合無機鹼與有機鹼化合物而構成洗淨液時,完全防止二價金屬的混入者係困難,但藉由有機鹼化合物之作用,由於具有防止經溶解的有機物之不溶化的作用,故防止再污染。
作為本發明之一個形態,可例示包含將無機基板、尿素及水投入密閉容器中,加溫到60℃以上150℃以下的溫度範圍之步驟。尿素若在水之存在下加熱則分解成為氨,此氨發揮強的洗淨作用。藉由該方法,至少在投入時可使用無臭無害的尿素,在回收時由於氨幾乎成為水溶液,故例如可藉由鹽酸等進行中和作為氯化銨等之固體回收。若使用該方法,則氨、鹽酸及氯化銨皆可藉由加熱進行蒸發或昇華而去除,故用於基板之再利用的處置變容易。當然,與元素構成上酷似的聯胺相比,安全得多。
結果,本發明係藉由將包含選自包含特定的氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物的鹼性溶液使用於經一次使用的無機基板之洗淨處理,而可重複使用無機基板,較佳為玻璃基板,可大幅削減可撓性電子裝置之製造成本中的變動成本。前述加溫溫度較佳為70℃以上,更佳為80℃以上。又,較佳為140℃以下,更佳為130℃以下。
又,於(3)中,為以選自過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物的水溶液進行洗淨之方法。於(3)之方法中,未觀察到源自二價金屬離子的不溶鹽之析出。此被推測為:大概因為過氯酸鹽、過錳酸鹽所具有的強氧化作用,而有機物被充分地分解到低分子量化為止,無法發揮只是再附著於槽壁或無機基板上的黏著力。結果,本發明係藉由將特定的此等化學藥品溶液使用於經一次使用的無機基板之洗淨處理,而可重複使用無機基板,較佳為玻璃基板,可大幅削減可撓性電子裝置之製造成本中的變動成本。
[用以實施發明的形態]
本發明提供在由高分子薄膜與無機基板所構成的積層體之高分子薄膜面上形成電子裝置後,從無機基板將電子裝置連高分子薄膜一起剝離而得到可撓性電子裝置之製造方法中的無機基板之處理方法。
<電子裝置>
本發明為電子裝置之製造方法。本發明中的電子裝置係組合電晶體、二極體等電子的主動元件、電阻、電容器、電感器等被動元件、將外部刺激轉換成電訊號或將電訊號轉換成其它能量的轉換器(transducer)、電源元件、蓄電元件等之單一或異種複數,實現某些功能的電子電路模組、系統之總稱。惟,本發明由於是可撓性電子裝置之製造方法,故較佳為具有平面形狀,尤其關於主動元件,較佳為使用薄膜電晶體等薄膜半導體之裝置。再者,各電子裝置亦可互相透過可撓性或可伸縮性的電接合而連接。更具體而言,可撓性顯示元件、可撓性感測器陣列、可撓性光電轉換元件、可撓性熱電轉換元件、可撓性轉換器、MEMS元件、運算元件、記憶元件等。作為可撓性顯示裝置,包含有機EL顯示裝置、液晶顯示裝置、微發光二極體顯示裝置、電泳顯示裝置、量子點顯示裝置等,又亦包含此等顯示裝置所用的彩色濾光片陣列、導光薄膜等。
<無機基板>
本發明中作為高分子薄膜的支撐體,使用無機基板。無機基板只要是可作為由無機物所成的基板使用之板狀者即可,例如可舉出玻璃基板、陶瓷基板、半導體晶圓、金屬板、金屬箔等及積層有此等者或複合化者、含有此等的纖維者等。
可作為無機基板使用的玻璃基板,包含石英玻璃、高矽酸玻璃(96%二氧化矽)、鈉石灰玻璃、鉛玻璃、鋁硼矽酸玻璃、硼矽酸玻璃(Pyrex(註冊商標))、硼矽酸玻璃(無鹼)、硼矽酸玻璃(微片)、鋁矽酸鹽玻璃等。於此等之中,宜線膨脹係數為5ppm/℃以下者,若為市售品的話,則宜為液晶用玻璃之CORNING公司製的「Corning(註冊商標)7059」或「Corning(註冊商標)1737」、「EAGLE」、旭玻璃公司製的「AN100」、日本電氣玻璃公司製的「OA10」、SCHOTT公司製的「AF32」等。
又,可使用在此等玻璃基板之表面上形成有鎳、鎳鉻合金、鉬、鎢等金屬或金屬氧化物、金屬氮化物、氮化矽、氮化鋁、碳化矽等之薄膜的基板。
前述無機基板之平面部分宜充分平坦。具體而言,表面粗糙度Ra例如為10nm以下,較佳為3nm以下,尤佳為0.9nm以下。又,表面粗糙度的P-V值例如為50nm以下,較佳為20nm以下,更佳為5nm以下。若比其粗,則有高分子薄膜與無機基板的接著強度變不充分之情況。
前述無機基板之厚度係沒有特別的限制,但從操作性之觀點來看,較佳為10mm以下之厚度,更佳為3mm以下,尤佳為1.3mm以下。厚度之下限係沒有特別的限制,但例如使用0.07mm以上,較佳為0.15mm以上,更佳為0.3mm以上。
作為本發明中的無機基板,宜以至少面積為4900cm
2以上的尺寸作為對象。本發明之無機基板較佳為至少短邊側是700mm以上的實質上長方形。本發明中無機基板之面積較佳為5000cm
2以上,更佳為10000cm
2以上,尤佳為18000cm
2以上。又,本發明中的無機基板之長方形的短邊側長度較佳為730mm以上,更佳為840mm以上,尤佳為1000mm以上。尚且,此處所謂「實質上長方形」,就是意指容許長方形的角之R、缺口、凹口、定向平面等者。
<高分子薄膜>
作為本發明中的高分子薄膜,可使用聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、全芳香族聚酯、其他共聚合聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、其他共聚合丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚醯胺、聚碸、聚醚碸、聚醚酮、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、芳香族聚醯亞胺、脂環族聚醯亞胺、氟化聚醯亞胺、乙酸纖維素、硝酸纖維素、芳香族聚醯胺、聚氯乙烯、聚酚、聚芳酯、聚苯硫醚、聚苯醚、聚苯乙烯、聚苯并唑、聚醯亞胺吲哚、液晶聚合物等之薄膜。
於本發明中,在此等高分子薄膜之中,較佳為藉由縮聚合反應所得之高分子薄膜(縮合系的高分子薄膜)。於本發明中,尤其效果顯著・有用者係耐熱性較佳為100℃以上,更佳為150℃以上的高分子,所謂工程塑膠的薄膜。此處,所謂耐熱性,就是指玻璃轉移溫度或熱變形溫度為100℃以上(較佳為150℃以上)的性質。本發明所較宜使用的縮聚合高分子薄膜(縮合系的高分子薄膜)為聚酯、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、聚苯并唑、聚醯亞胺吲哚、聚萘二甲酸乙二酯薄膜、液晶聚合物薄膜,更佳為聚醯亞胺薄膜、聚萘二甲酸乙二酯薄膜或液晶聚合物薄膜。
本發明所較宜使用的高分子薄膜為聚醯亞胺薄膜、聚醯胺薄膜、聚醯胺醯亞胺薄膜、聚苯并唑薄膜、聚醯亞胺苯并唑薄膜,可使用芳香族聚醯亞胺、脂環族聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺等。將本發明使用於尤其可撓性顯示器元件製造時,較佳為使用具有無色透明性的聚醯亞胺系樹脂薄膜,但於形成反射型或自發光型的顯示器之背面元件時,沒有此特別的限制。
一般而言,聚醯亞胺薄膜係將在溶劑中使二胺類與四羧酸類反應而得之聚醯胺酸(聚醯亞胺前驅物)溶液塗布於聚醯亞胺薄膜製作用支撐體,進行乾燥而成為生膜(green film)(亦稱為「前驅物薄膜」或「聚醯胺酸薄膜」),更在聚醯亞胺薄膜製作用支撐體上,或以從該支撐體剝離之狀態,將生膜予以高溫熱處理,使脫水閉環反應進行而獲得。
作為本發明中較宜使用的聚醯亞胺薄膜,可例示由包含以下化學組成的聚醯亞胺樹脂所得之聚醯亞胺薄膜。
・由苯均四酸與二胺基二苯基醚所得之聚醯亞胺樹脂,
・由聯苯基四羧酸與苯二胺所得之聚醯亞胺樹脂,
・由苯均四酸與苯二胺所得之聚醯亞胺樹脂,
・在二胺成分使用具有苯并唑骨架的二胺化合物之聚醯亞胺樹脂,
・使用環己基四羧酸或環丁烷四羧酸之聚醯亞胺樹脂,
・使用脂環族四羧酸與具有醯胺鍵的芳香族二胺之聚醯亞胺樹脂
・使用含氟單體之聚醯亞胺樹脂,
・使用含硫單體之聚醯亞胺樹脂。
此等係例示四羧酸或二胺各自中的主成分者,可使用摻合第二第三成分而共聚合化之聚醯亞胺樹脂,或組合複數組成的聚醯亞胺而聚合物摻合物或聚合物合金化之聚醯亞胺樹脂,進而導入有無機填料或聚二甲基矽氧烷成分之聚醯亞胺樹脂等。又,亦可使用具有不同組成的聚醯亞胺樹脂在厚度方向中積層的構造之聚醯亞胺薄膜。
於本發明中,藉由將高分子薄膜貼合於無機基板,可得到本發明之積層體。於貼合中可利用眾所周知的接著劑、黏著劑。又,藉由高分子薄膜及/或無機基板之表面處理,接合兩者而可成為積層體。
又,於本發明中,藉由將高分子溶液或高分子前驅物的溶液塗布於無機基板,進行乾燥,或視需要地藉由加熱或使觸媒作用等,產生化學反應,將高分子前驅物轉換成目的之高分子,可得到本發明之積層體。作為高分子前驅物,例如可舉出作為聚醯亞胺的前驅物之聚醯胺酸。
又,作為兩者之折衷的手法,亦可使用:將高分子溶液或高分子前驅物溶液以具有自我支撐性的半乾燥薄膜之狀態,亦即將包含溶劑與高分子、或溶劑與高分子前驅物之薄膜接著至無機基板,然後乾燥或發生乾燥與化學反應,成為高分子薄膜與無機基板的積層體之方法。
高分子薄膜之厚度較佳為厚度3μm以上120μm以下。從機械特性良好來看,較佳為4μm以上,更佳為5μm以上,尤佳為8μm以上。又,從透明性良好來看,較佳為100μm以下,更佳為80μm以下,尤佳為60μm以下。
本發明之積層體亦較佳為透過矽烷偶合劑或接著劑來接著高分子薄膜與無機基板。
<矽烷偶合劑(SCA)>
於本發明中,所謂矽烷偶合劑,就是指含有10質量%以上的Si(矽)之成分的化合物。較佳為進一步在結構中具有烷氧基者。又,宜不導入甲基。藉由使用矽烷偶合劑層,由於可減薄高分子薄膜與無機基板的中間層,故加熱中的脫氣成分少,即使於濕製程中也不易溶出,即使發生溶出也出現保持微量之效果。矽烷偶合劑係為了提高耐熱性,較佳為含有許多的氧化矽成分,特佳為具有400℃左右的溫度之耐熱性。矽烷偶合劑層之厚度較佳為小於0.2μm。作為可撓性電子裝置使用的範圍,較佳為100nm以下(0.1μm以下),更佳為50nm以下,尤佳為10nm。通常製作時,成為0.10μm以下左右。又,於希望矽烷偶合劑儘量少的製程中,5nm以下亦可使用。由於1nm以下有剝離強度降低或出現部分地不附著的部分之虞,故宜為1nm以上。
本發明中的矽烷偶合劑係沒有特別之限定,但較佳為具有胺基或環氧基者。作為矽烷偶合劑之具體例,可舉出N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷乙烯基三氯矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷鹽酸鹽、3-脲基丙基三乙氧基矽烷、3-氯丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(三乙氧基矽基丙基)四硫醚、3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷、參-(3-三甲氧基矽基丙基)異三聚氰酸酯、氯甲基苯乙基三甲氧基矽烷、氯甲基三甲氧基矽烷等。作為其中較佳者,可舉出N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、胺基苯基三甲氧基矽烷、胺基苯乙基三甲氧基矽烷、胺基苯基胺基甲基苯乙基三甲氧基矽烷等。於製程要求耐熱性時,宜以芳香族連接Si與胺基等之間。
<接著劑>
本發明中的接著劑係以將高分子薄膜與無機基板接著為目的而使用之接著劑,較佳為能耐受電子裝置的形成步驟之接著劑。具體而言,可例示環氧系接著劑丙烯酸系接著劑、酚樹脂系接著劑、聚酯-三聚氰胺系接著劑、聚胺甲酸酯樹脂系接著劑、聚醯胺系接著、聚醯亞胺系接著劑、聚矽氧系接著劑、氟樹脂系接著劑等。該接著劑係被要求在至少150℃之溫度下不容易地熱變形,不放出能阻礙電子裝置形成製程的氣體,在濕製程時無雜質等之溶出,另外要求於電子裝置形成後,容易地剝離。尚且,於此時的剝離手段中,可利用從無機基板側照射強光之所謂雷射剝離等之眾所周知的手法。本發明中特佳為聚矽氧系接著劑。接著劑層之厚度係在可撓性電子裝置使用的範圍中,較佳為超過100nm(超過0.1μm),更佳為0.5μm以上,尤佳為1μm以上。又,較佳為50μm以下,更佳為20μm以下,尤佳為10μm以下。
<可撓性電子裝置之製造手段>
若使用本發明之積層體,則可使用既有的電子裝置製造用之設備、製程,在積層體的高分子薄膜上形成電子裝置,從積層體連高分子薄膜一起剝離,製作可撓性電子裝置。
<從無機基板的高分子薄膜之剝離手段>
關於將高分子薄膜從支撐體剝離之手段,並沒有特別的限定,只要使用眾所周知之方法即可。作為從積層體剝離高分子薄膜之方法,可例示:從無機基板側照射強光,使無機基板與高分子薄膜間的接著部位熱分解或光分解而剝離之方法,預先使接著強度變弱,以低於高分子薄膜的彈性強度極限值之力撕開高分子薄膜之方法,暴露於加熱水、加熱蒸氣等中,使無機基板與高分子薄膜界面之結合強度變弱而剝離之方法等。
作為其它剝離方法,可採用以鑷子等從邊端捲起之方法,在附有裝置的高分子薄膜之切口部分的1邊,貼附黏著膠帶後,從該膠帶部分捲起之方法,直空吸附附有裝置的高分子薄膜之切口部分的1邊後,從該部分捲起之方法,或者預先不將高分子薄膜的一部分接著於無機板,或藉由使高分子薄膜的一部分從無機基板突出而得到抓緣之方法等。
<洗淨>
本發明係以水溶液A洗淨處理無機基板。此處所謂洗淨,就是指於洗淨液的水溶液A中,使被洗淨物的無機基板暴露一定時間以上。所謂暴露,就是意指使無機基板與處理液直接接觸,為了簡便,只要浸漬於處理液中即可。較佳為以浸漬於處理液中的狀態,適度地攪拌處理液之態樣。邊使處理液流動邊使其接觸基板者亦為較佳態樣之一。例如可從吐出孔將處理液以噴淋狀或噴霧狀吐出,使處理液接觸無機基板。
<水溶液A>
本發明中的水溶液A為下述(1)~(3)中之任一者。
<水溶液A(1)>
首先,說明(1)。(1)係水溶液A為鹼性水溶液(以下亦僅稱鹼水溶液),前述鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下(以下亦稱為水溶液A(1))。所謂鹼水溶液,就是意指鹼化合物的水溶液。作為鹼化合物,較佳為無機鹼,更具體而言,較佳為鹼金屬的氫氧化物之氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫。
鹼水溶液的較佳濃度之下限為0.01mol/L以上,更佳為0.03mol/L,尤佳為0.1mol/L。又,濃度之上限為2.5mol/L,較佳為1.2mol/L,更佳為0.5mol/L。藉由將鹼濃度收在特定範圍內,無機基板表面的有機物之適當的分解去除為可能,另外亦可避免過度地蝕刻無機基板之表面而造成傷害。
<水溶液A(2)>
其次說明(2)。(2)係水溶液A為包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物的鹼性水溶液(以下亦稱為水溶液A(2))。此處,作為有機鹼化合物,較佳為通式(4)所示的氫氧化銨化合物。
通式(4) {(R
1)
3-N
+-R
2}・OH
-通式(4)中,R
1較佳為H(氫)或C1~8(碳數1~8)的烷基。R
1之更佳的C(碳)數為2~7,尤佳為3~6。又,R
2較佳為H(氫)、C1~8(碳數1~8)的烷基或C1~8(碳數1~8)的羥基烷基。R
2之更佳的C(碳)數為2~7,尤佳為3~6。複數的R
1可相同或不同。惟,不是全部的R
1及R
2為氫。
作為氫氧化銨化合物,可例示氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四辛基銨。
於本發明中,作為有機鹼化合物,亦可使用單胺基乙醇、二胺基乙醇、三胺基乙醇、二乙醇胺、三乙醇胺等之具有胺基的低級醇化合物。
再者於本發明中,可併用有機鹼化合物與無機鹼化合物。更具體而言,作為無機鹼化合物,可使用鹼金屬的氫氧化物之氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等。併用有機鹼化合物與無機鹼化合物時,較佳為過剩地使用有機鹼化合物。有機鹼化合物與無機鹼化合物之較佳比率(質量比)為有機鹼化合物/無機鹼化合物=超過50~小於100/小於50~超過0,更佳為60~90/40~10,尤佳為70~80/30~20。
於本發明中,可將包含單乙醇胺與氫氧化鈉的鹼性溶液作為一個較佳的態樣表示。
鹼性溶液的較佳濃度之下限係以全部鹼化合物之含量表示,為0.01mol/L以上,更佳為0.03mol/L,尤佳為0.1mol/L。又,濃度之較佳的上限為2.5mol/L,更佳為1.2mol/L,尤佳為0.5mol/L。藉由將鹼濃度收在特定範圍內,無機基板表面的有機物之適當的分解去除為可能,另外亦可避免過度地蝕刻無機基板之表面而造成傷害。
<水溶液A(3)>
接著說明(3)。(3)係水溶液A為包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物的水溶液(以下亦稱為水溶液A(3))。於(3)中,以水溶液A(3)洗淨處理無機基板。
選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物的水溶液之較佳濃度之下限為0.01mol/L以上,更佳為0.03mol/L,尤佳為0.1mol/L。又,濃度之較佳的上限為2.5mol/L,更佳為1.2mol/L,尤佳為0.5mol/L。藉由將化合物之濃度收在特定範圍內,無機基板表面的有機物之適當的分解去除為可能,另外亦可避免過度地蝕刻無機基板之表面而造成傷害。
過氯酸鹼金屬鹽的水溶液可藉由電分解氯酸鹼金屬鹽的水溶液而獲得。於伴隨電分解的過氯酸鹼金屬鹽的水溶液之調製中,只要使用既有的方法即可,例如只要使用日本公表發明專利公報2019-524991號公報、日本公開發明專利公報2013-91829號公報、日本公開發明專利公報2011-58043號公報等中揭示的技術即可。尚且,作為鹼金屬鹽,鈉鹽由於水溶性高而較宜使用。
使用過錳酸鹼金屬鹽時,較佳設為過錳酸鹼金屬鹽在水中的飽和溶解度之9成以下的濃度,且添加將pH保持在10-14左右之量的氫氧化鈉或氫氧化鉀。作為鹼鹽,較宜使用鉀鹽。作為一例,可例示過錳酸鉀20~80g/公升、氫氧化鈉10~60g/公升之混合水溶液。
<多價金屬離子>
本發明中之水溶液A所含有之二價以上的多價金屬離子之含量較佳為10ppm(mg/L)以下,更佳為5ppm(mg/L)以下。尚且,下限由於有檢測極限,因此沒有特別地設定。
此處,多價金屬離子為鹼土類金屬、過渡金屬的二價~六價之離子,可例示鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、鋁、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、砷、釔、鋯、鈮、鉬、鎘、銦、錫、銻、鎢、鉈、鉛、鉍等之離子。
於此等之中,應特別注目的多價離子是作為水或鹼金屬的雜質容易帶入的鈣、鎂、源自配管或浴槽材質的鐵、鎳、鉻、釩、錳、鉬之離子。
此等多價金屬離子之濃度係以離心沉降法,不離子化(亦即不溶解)而使以固體狀態存在於鹼水溶液內的金屬成分進行沉降,藉由加熱上清部分而得的蒸發乾固物之原子吸光分析求出。
尚且,本發明之多價金屬離子濃度係在藉由上述分析方法所檢測出的金屬元素之內,具有二價以上的價數之全部金屬的總和。
為了減少前述多價金屬離子,例如對於自來水藉由離子交換樹脂進行去離子處理,進一步以超純水用柱狀過濾器進行過濾而製作超純水。接著,可舉出以成為所欲的濃度之方式,添加經精製的高純度鹼化合物,使其溶解。
本發明之水溶液A較佳為在溫度5~90℃中使用。由於處理效果係依賴於溫度,故按照處理步驟的線速度來調整溫度,而與其它製程之間的時間調整成為可能。惟,高溫下水的揮發速度變快,有鹼水溶液的濃度管理變困難之情況。
本發明之在鹼水溶液中的暴露時間,於浸漬洗淨之情況較佳為10秒至1小時左右,於暴露於噴霧等流動狀態的鹼水溶液中之情況較佳為5秒至10分鐘。
<酸中和>
於本發明中,在利用水溶液A的洗淨之後,藉由水洗而將無機基板上附著的鹼水溶液去除,進一步藉由稀酸水溶液進行中和處理(稱為酸中和步驟),而且進行再一次水洗者較宜。特別地,由於水溶液A(1)及水溶液A(2)為鹼性的水溶液,故較佳為進行酸中和。此處,作為稀酸水溶液,可較宜使用稀硫酸、稀鹽酸、乙酸水溶液、檸檬酸水溶液。稀酸濃度較佳為0.0001mol/L~0.05mol/L。
<水洗(沖洗)>
於本發明中,在水溶液A之洗淨後,作為酸中和步驟後之洗淨水,較佳為使用二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下之中性洗淨水進行沖洗。即使將洗淨步驟所用的鹼水溶液中之多價金屬離子濃度管理在特定範圍,也若在其後的水洗步驟中存在多價金屬離子,則在無機基板表面上有殘存可能性的有機物之水解物係不溶鹽化,有在基板表面生成固著物之可能性,因此多價金屬離子之含量較佳為5ppm以下。
所謂沖洗,就是指將前述洗淨步驟所使用的鹼水溶液及酸中和步驟所使用的稀酸水溶液沖掉(水洗)之操作。因此,沖洗較佳為在前述(a)以鹼水溶液洗淨無機基板之步驟之後,且在(b)在前述無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟之前進行。
又,洗淨液(沖洗液)例如可對於自來水藉由離子交換樹脂進行去離子處理,進一步以超純水用柱狀過濾器進行過濾而製作超純水的沖洗液。洗淨液的pH較佳為6.5以上7.5以下,更佳為6.8以上7.2以下,尤佳為6.9以上7.1以下。
<碳酸鹽濃度>
如前述,鹼水溶液中的碳酸鹽濃度若比氫氧化物濃度過剩,則水解作用降低,經水溶化的有機物係容易形成與多價金屬離子的不溶鹽,容易發生洗淨物的再污染。
將利用鹼水溶液的處理在密閉系統中進行者,係在抑制碳酸鹽濃度之方面為較佳的態樣,但由於在浸漬洗淨、噴霧洗淨之任何洗淨法中,亦必須使被洗淨物進出,故難以完全地密閉。因此,定期地進行取樣,管理碳酸鹽濃度者為較佳的態樣。碳酸鹽濃度可藉由電位差滴定法的逐次分別滴定法而求出。
作為氫氧化物濃度與碳酸鹽濃度之質量比(氫氧化物/碳酸鹽),較佳為100/0~超過50/小於50,更佳為99.9/0.1~90/10,尤佳為99.8/0.2~99/1。
<無機基板之再利用>
本發明之無機基板係可在將包含可撓性電子裝置的高分子薄膜剝離後,再度經過前述(a)~(d)步驟而再利用。亦即,藉由將經一次使用的無機基板進行再度洗淨處理,在無機基板的相同面或背側之面形成高分子薄膜,可再用於可撓性電子裝置之製造。
具體而言,於前述(d)將電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟之後,包含:
(a)’以水溶液A洗淨前述無機基板之步驟,
(b)’在前述無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟,
(c)’在前述積層體的高分子薄膜上形成電子裝置之步驟,
(d)’將前述電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟,
前述水溶液A係藉由經過下述(1)~(3)中之任一步驟,可再度製造可撓性電子裝置。再者,可同樣地再利用經前述(d)’步驟所剝離的無機基板。
(1)水溶液A為鹼性水溶液,前述鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下,
(2)鹼性水溶液,包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物,
(3)水溶液,包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物。
[實施例]
以下,顯示實施例及比較例,更具體地說明本發明,惟本發明不受以下的實施例所限定。尚且,以下實施例中的物性之評價方法係如下述。
<高分子薄膜之厚度>
高分子薄膜之厚度係使用測微計(FINEREUF公司製「Millitron 1245D」)進行測定,求出10點的平均值。
<高分子薄膜的拉伸彈性模數、拉伸斷裂強度及拉伸斷裂伸度>
從測定對象的高分子薄膜,切出流動方向(MD方向)及寬度方向(TD方向)分別為100mm×10mm的長條狀之試驗片,使用拉伸試驗機(島津製作所公司製「Autograph (註冊商標);機種名AG-5000A」),於拉伸速度50mm/分鐘、夾盤間距離40mm之條件下,對於MD方向、TD方向各自,測定拉伸彈性模數、拉伸斷裂強度及拉伸斷裂伸度,得到在MD方向及TD方向所測定的全部測定值之平均值。
<高分子薄膜之線膨脹係數(CTE)>
對於測定對象的高分子薄膜之流動方向(MD方向)及寬度方向(TD方向),於下述條件下測定伸縮率,以15℃之間隔(30℃~45℃、45℃~60℃、…)測定伸縮率/溫度,進行該測定直到300℃為止,算出MD方向及TD方向所測定的全部測定值之平均值作為線膨脹係數(CTE)。
機器名 :MAC科學公司製「TMA4000S」
試料長度 :20mm
試料寬度 :2mm
升溫開始溫度 :25℃
升溫結束溫度 :400℃
升溫速度 :5℃/分鐘
環境 :氬
初荷重 :34.5g/mm2
<多價金屬離子濃度>
將測定對象的液體,用離心分離機以旋轉數2500rpm(離心加速度 900G)進行60分鐘離心分離,取出上清部,置入陶器製的蒸發皿中,在150℃加熱30分鐘而乾燥固化,製作試料。使用該試料,進行原子吸光法的定量分析,從經檢測出的金屬成分中去除鹼金屬與銀,合計剩餘者作為多價金屬離子濃度。校正曲線係使用林純藥工業股份有限公司製的原子吸光分析用金屬標準液AR級來作成。
尚且,由於意圖添加的成分之K、Na的波峰為過大,故檢測下限值為0.1ppm左右。再者,從鹼水溶液調製所用的原料水中未檢測出的元素係從測定排除。
<氫氧化物濃度、碳酸鹽濃度>
藉由使用0.1mol/L的鹽酸標準液與自動滴定裝置(平沼產業股份有限公司製)之逐次分別滴定法,求出氫氧化物濃度與碳酸鹽濃度。尚且,分析對象之濃度高時,以成為1g/L以下之方式,用超純水稀釋而進行分析。
<外觀檢査、起泡(blister)缺點密度>
藉由缺點檢査裝置,計數30μm以上的起泡缺點之個數,以每100平方公分的個數,如以下地進行分級。
◎:0~1個/100平方公分
○:2個以上5個以下
△:6個以上15個以下
×:16個以上100個以下
××:101個以上
又,觀察薄膜的剝離性等處理性與有無皺紋等之外觀品質並記錄。
<聚醯胺酸(PAA)溶液(清漆)Va之調製>
將具備氮氣導入管、溫度計、攪拌棒之反應容器內予以氮氣置換後,添加223質量份的5-胺基-2-(對胺基苯基)苯并唑(DAMBO)與4416質量份的N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)並使其完全溶解,接著與217質量份的苯均四酸二酐(PMDA)一起,添加使作為滑材的膠體二氧化矽分散於二甲基乙醯胺中而成之分散體(日產化學工業製「Snowtex(註冊商標)DMAC-ST30」),以使得二氧化矽(滑材)相對於聚醯胺酸溶液中的聚合物固體成分總量成為0.09質量%,在25℃之反應溫度下攪拌36小時,得到具有表1所示的還原黏度之褐色且黏稠的聚醯胺酸(PAA)溶液Va。
<聚醯胺酸薄膜GFa及聚醯亞胺薄膜IFa之製作>
使用上述所得之聚醯胺酸溶液Va,使用縫模來塗布於寬度800mm的長條聚酯薄膜(東洋紡股份有限公司製「A-4100」)之平滑面(無滑材面)上,使得最終膜厚(醯亞胺化後的膜厚)成為18μm,在105℃下乾燥15分鐘,得到具有自我支撐性的聚醯胺酸薄膜GFa。此處,將聚醯胺酸薄膜GFa之一部分連聚酯薄膜一起捲取,成為聚醯胺酸薄膜捲筒。
接著,將剩餘的聚醯胺酸薄膜GFa從聚酯薄膜剝離,藉由針拉幅機(pin tender),施予第1段150℃×5分鐘、第2段220℃×5分鐘、第3段495℃×10分鐘的熱處理而使其醯亞胺化,切掉兩端的針抓持部分,得到寬度645mm的長條聚醯亞胺薄膜IF1(1000m捲)。表1中顯示所得之薄膜IFa的特性。
<聚醯胺酸(PAA)溶液(清漆)Vb之調製>
將具備氮氣導入管、溫度計、攪拌棒之反應容器內予以氮氣置換後,於反應容器中在氮氣環境下,加入176.5質量份的1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐(CBDA)、31.0質量份的4,4’-氧基二鄰苯二甲酸(ODPA)、160.1質量份的2,2’-雙三氟甲基-4,4’-二胺基聯苯基(TFMB)、113.6質量份的4-胺基-N-(4-胺基苯基)苯甲醯胺(DABAN)、2000質量份的N,N-二甲基乙醯胺(DMAC)並使其溶解後,在室溫下攪拌24小時。然後,以1000g的N,N-二甲基乙醯胺進行稀釋,得到還原黏度4.50dl/g的聚醯胺酸溶液(清漆)Vb。
<聚醯胺酸薄膜GFb、聚醯亞胺薄膜IFb之製作>
將前述聚醯胺酸溶液Vb,使用模塗機,塗布於製作聚醯亞胺薄膜的支撐體之1300mm寬度的聚酯薄膜(東洋紡股份有限公司製「A-4100」)之平滑面(無滑材面)上(塗布寬度1200mm),在90~115℃乾燥10分鐘。將乾燥後成為自我支撐性的聚醯胺酸薄膜從支撐體剝離,切割兩端,得到聚醯胺酸薄膜GFb。此處,將聚醯胺酸薄膜GFb之一部分連聚酯薄膜一起捲取,成為聚醯胺酸薄膜捲筒。
接著,藉由針拉幅機,以最終針片間隔成為1140mm之方式搬運剩餘的聚醯胺酸薄膜GFb,施予第1段170℃2分鐘、第2段230℃2分鐘、第3段350℃6分鐘之熱處理,然後,以2分鐘冷卻到室溫,以切割機切掉薄膜的兩端部之平面性差的部分,捲繞成捲筒狀,得到厚度25μm的聚醯亞胺薄膜IFb。表1中顯示所得之薄膜IFb的特性。
[表1]
聚醯胺酸(PAA)溶液 | Va | Vb | |
PAA 溶液組成 | 四羧酸 | PMDA | CBDA |
- | ODPA | ||
二胺 | DAMBO | TFMB | |
- | DABAN | ||
滑劑(SiO2) | DMAC-ST30 | DMAC-ST30 | |
溶劑 | DMAC | DMAC | |
聚醯胺酸薄膜(GF) | GFa | GFb | |
聚醯亞胺薄膜(IF) | IFa | IFb | |
IF特性 | 厚度[μm] | 18 | 25 |
拉伸強度[MPa] | 420 | 340 | |
拉伸斷裂伸度[%] | 38 | 24 | |
拉伸彈性模數[GPa] | 8.1 | 3.8 | |
線膨脹係數(CTE) [ppm/K] | 2.3 | 34.5 | |
外觀 | 褐色 | 無色透明 |
<鹼水溶液之調製A(1)-1(實施例)>
將藉由離子交換樹脂進行去離子處理後的水,進一步以超純水用柱狀過濾器進行過濾,將所得之超純水作為原料水,置入聚乙烯(PE)容器內,將經精製的高純度氫氧化鉀,謹慎地徐徐添加,以便水合熱所致的液溫不超過50℃,得到1mol/L的氫氧化鉀水溶液。將此當作鹼水溶液KQ1。
<鹼水溶液之調製A(1)-2(比較例)>
除了使用未進行離子交換處理以及超純水柱筒處理的自來水作為原料水以外,與鹼水溶液之調製A(1)-1同樣地操作,得到鹼水溶液KQ2。
<鹼水溶液之調製A(1)-3(比較例)>
將鹼水溶液KQ1,從聚乙烯製容器換到不銹鋼(SUS)製的容器,在25℃下保持48小時後,再回到聚乙烯製容器,將此當作鹼水溶液KQ3。
<鹼水溶液之調製A(1)-4(實施例)>
除了使用將鹼水溶液之調製1所用的超純水與自來水以5/1(質量比)之比例所混合成的水以外,同樣地操作,得到鹼水溶液KQ4。
<鹼水溶液之調製A(1)-5(實施例)>
除了代替鹼水溶液之調製1所用的氫氧化鉀,以濃度成為0.2mol/L之方式溶解高純度氫氧化鈉以外,同樣地操作,得到鹼水溶液NQ1。
表2中顯示所得之鹼水溶液的分析結果。由於K或Na的波峰過大,故測定極限成為0.1ppm左右。KQ1的多價金屬離子濃度為方便上的合計值。滿足本發明之要件(1)的鹼水溶液為KQ1與KQ4、NQ1。
[表2]
鹼水溶液 | A(1)-1 | A(1)-2 | A(1)-3 | A(1)-4 | A(1)-5 | |
KQ1 | KQ2 | KQ3 | KQ4 | NQ1 | ||
鹼化合物 | KOH | KOH | KOH | KOH | NaOH | |
原料水 | 超純水 | 自來水 | 超純水 | 超純水+自來水 | 超純水 | |
濃度 | mol/L | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.2 |
容器 | PE | PE | SUS→PE | PE | PE | |
金屬 (離子) 濃度 [ppm] | Na | 1200 | 1200 | 1200 | 1200 | (超出) |
K | (超出) | (超出) | (超出) | (超出) | 80 | |
Mg | <0.1 | 8 | <0.1 | 1.5 | <0.1 | |
Ca | <0.1 | 32 | <0.1 | 6.2 | 0.5 | |
Fe | <0.1 | 1 | 14 | <0.1 | <0.1 | |
Ni | <0.1 | <0.1 | 3 | <0.1 | <0.1 | |
Cr | <0.1 | <0.1 | 5 | <0.1 | <0.1 | |
V | <0.1 | <0.1 | 0.5 | <0.1 | <0.1 | |
Zn | <0.1 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | |
As | <0.1 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | |
Pb | <0.1 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | <0.1 | |
多價金屬離子合計[ppm] | (<0.9) | 41 | 22.5 | 7.8 | 0.5 | |
氫氧化物/碳酸鹽(質量比) | 99.5/0.5 | 99.5/0.5 | 99.5/0.5 | 99.5/0.5 | 99.5/0.5 |
<鹼性溶液之調製A(2)-1(實施例)>
以超純水將KISHIDA化學股份有限公司製氨水(28質量%)的原液稀釋到15質量%,作為鹼性溶液A(2)-1使用。
<鹼性溶液之調製A(2)-2(實施例)>
以超純水將昭和電工股份有限公司製工業用TMAH(氫氧化四甲基銨)25質量%溶液稀釋到20質量%,作為鹼性溶液A(2)-2使用。
<鹼性溶液之調製A(2)-3(實施例)>
混合45質量份的單乙醇胺及25質量份的氫氧化鈉與30質量份的超純水,成為鹼性溶液A(2)-3。
<洗淨液A(3)-1(含有過氯酸鈉的水溶液)之調製>
將經由離子交換樹脂進行去離子處理後的水,進一步以超純水用柱狀過濾器進行過濾,以所得之超純水作為原料水。接著,將前述原料水置入聚乙烯(PE)容器內,添加經精製的氯酸鈉,控制在浴溫為40℃±15℃,得到1mol/L的氯酸鈉水溶液。將所得之氯酸鈉水溶液移到具有白金電極的電解槽,一邊藉由離子層析法監視過氯酸離子量,一邊進行電解操作直到過氯酸離子/氯酸離子(莫耳比)變成1以上為止,得到含有過氯酸鈉的洗淨液A(3)-1。
<洗淨液A(3)-2(含有過錳酸鉀的水溶液)之調製>
將經由離子交換樹脂進行去離子處理後的水,進一步以超純水用柱狀過濾器進行過濾,以所得之超純水作為原料水。接著,將前述原料水置入聚乙烯(PE)容器內,將經精製的過錳酸鉀與高純度氫氧化鉀,謹慎地徐徐添加,以便水合熱所致的液溫不超過50℃,得到過錳酸鉀0.5mol/L、氫氧化鈉0.3mol/L的水溶液。將此當作洗淨液A(3)-2。
<實施例1 利用IF疊層法的積層體(A(1))>
(利用IF疊層法之第一代的積層體)
作為無機基板,使用玻璃基板(370×470mm,厚度0.7mm的CORNING公司製Lotus Glass)。作為無機基板之洗淨處理,浸漬經調溫至40℃的鹼水溶液KQ1中,搖動10分鐘後,在鹼水溶液之調製所用的超純水中邊搖動邊浸漬而沖洗後,浸漬於0.05mol/L的稀鹽酸中1分鐘,再度以超純水沖洗(浸漬)之後,以120℃的潔淨乾空氣使其乾燥。
將洗淨後的無機基板,在經調溫至40℃的密閉室內,於矽烷偶合劑:N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷的蒸氣中暴露5分鐘,然後在潔淨氮氣中於100℃下進行15分鐘加熱,而進行無機基板之表面處理。
對於聚醯亞胺薄膜IFa的單面,在氮氣環境下進行大氣壓電漿處理,成為電漿處理薄膜。接著,以該電漿處理面與已進行表面處理的無機基板重疊的方式,用熱輥疊層機進行貼合,於貼合後在150℃下加熱10分鐘,得到第一代的積層體MLia-KQ1-1G。將此處所示的積層體製作程序當作IF疊層法。於IF疊層法中,由於在無機基板與薄膜之間實質上不存在接著劑層,故當基板或薄膜的平面性差時,或者異物等進入基板/薄膜間時,發生薄膜的一部分浮出帳篷狀的起泡缺點,但於所得之積層體中看不到目視能檢測出的尺寸(10μm以上)之起泡缺點。
作為電子裝置製作之模擬操作,在所得之積層體的薄膜面上,藉由CVD裝置製作非晶矽膜。製程最高溫度為320℃。於模擬操作之後,將非晶矽薄膜從積層體堆積而成的薄膜,用刀插入薄膜邊端製作切口並剝離。在剝離時沒有特別地看到異常。
(利用IF疊層法之第二代的積層體)
除了於電子裝置製作模擬操作之後,使用從前述第一代的積層體MLia-KQ1-1G剝離薄膜後之玻璃基板,代替第一代的積層體製作中的原始(virgin)玻璃基板以外,與第一代同樣地操作,得到第二代的積層體MLia-KQ1-2G。使用所得之第二代積層體,同樣地進行電子裝置製作之模擬操作。
(利用IF疊層法之第三代、第四代的積層體)
以下同樣地,重複從一代前的積層體剝離薄膜後的基板之再利用,評價各代的異物密度、品質處理性等。表3中顯示結果。確認可重複基板之再利用至少到第四代為止。
<比較例1、2、實施例2、3>
如表3所示,進行分別使用鹼水溶液KQ2、KQ3、KQ4、NQ1所洗淨的玻璃基板與利用IF疊層法的積層體製作,重複與實施例1同樣的電子裝置製作模擬操作及薄膜剝離後的玻璃基板之再利用直到第四代為止,評價、觀察積層體之狀態。表3中顯示結果。於使用過剩地含有Ca、Mg離子的鹼水溶液之比較例1中,在積層體觀察到起泡缺點逐漸增加之樣子。關於比較例2亦同樣。於另一方的實施例2、實施例3中,顯示可重複再利用至少到第四代為止。
<實施例4>
除了代替聚醯亞胺薄膜IFa,使用聚醯亞胺薄膜IFb以外,與實施例1同樣地操作,評價到第四代為止的基板之循環性。表3中顯示結果。為與實施例1同樣良好的結果。
[表3]
實施例1 | 比較例1 | 比較例2 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | ||
第一代 | 積層體 | MLia-KQ1-1G | MLia-KQ2-1G | MLia-KQ3-1G | MLia-KQ4-1G | MLia-NQ1-1G | MLib-KQ1-1G |
無機基板 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | KQ1 浸漬 | KQ2 浸漬 | KQ3 浸漬 | KQ4 浸漬 | NQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
使用薄膜 | IFa | IFa | IFa | IFa | IFa | IFb | |
積層板製作法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
第二代 | 積層體 | MLia-KQ1-2G | MLia-KQ2-2G | MLia-KQ3-2G | MLia-KQ4-2G | MLia-KQ4-2G | MLib-KQ1-2G |
無機基板 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | KQ1 浸漬 | KQ2 浸漬 | KQ3 浸漬 | KQ4 浸漬 | NQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
使用薄膜 | IFa | IFa | IFa | IFa | IFa | IFb | |
積層板製作法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
第三代 | 積層體 | MLia-KQ1-3G | MLia-KQ2-3G | MLia-KQ3-3G | MLia-KQ4-3G | MLia-KQ4-3G | MLib-KQ1-3G |
無機基板 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | KQ1 浸漬 | KQ2 浸漬 | KQ3 浸漬 | KQ4 浸漬 | NQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
使用薄膜 | IFa | IFa | IFa | IFa | IFa | IFb | |
積層板製作法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | △ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
第四代 | 積層體 | MLia-KQ1-4G | MLia-KQ2-4G | MLia-KQ3-4G | MLia-KQ4-4G | MLia-KQ4-4G | MLib-KQ1-4G |
無機基板 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | KQ1 浸漬 | KQ2 浸漬 | KQ3 浸漬 | KQ4 浸漬 | NQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
使用薄膜 | IFa | IFa | IFa | IFa | IFa | IFb | |
積層板製作法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | IF疊層法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | × | △ | ○ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 在模擬操作中 起泡擴大 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
<實施例5、6、比較例3 利用清漆法的積層體>
(利用清漆法之第一代的積層體)
作為無機基板,使用玻璃基板(370×470mm、厚度0.7mm的CORNING公司製Lotus Glass)。作為無機基板之洗淨處理,以輥搬運式的噴霧洗淨機,噴霧5分鐘的60℃之鹼水溶液NQ1,然後以超純水進行噴霧沖洗後,噴霧1分鐘的0.05mol/L之稀鹽酸,再度以超純水噴霧沖洗之後,以80℃的潔淨乾空氣使其乾燥。
接著,在基板上以棒塗機塗布聚醯胺酸溶液(清漆)Va,使得最終薄膜厚度成為15μm,於惰性烘箱內在120℃下7分鐘、在250℃下5分鐘、在450℃下5分鐘進行加熱,得到利用清漆法之第一代的積層體Mva-NQ1s-1G。
以下,使用表4中所示的聚醯胺酸溶液(清漆)與洗淨用的鹼水溶液,得到清漆用之第一代的積層體Mvb-NQ1s-1G與Mvb-KQ2s-1G。尚且,使用聚醯胺酸溶液(清漆)Vb時,將塗布於無機基板後的熱處理條件設為第1段在150℃下10分鐘、第2段在280℃下10分鐘。
接著,將各自的積層體,仿效實施例1,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。表4中顯示結果。在基板洗淨使用NQ1之實施例5、實施例6中,確認可基板之再利用至少到第五代為止。然而,於使用鹼水溶液KQ2之比較例3中,起泡密度係隨著代數而增加,在第四代中起泡缺點變成多數(×水準)。又,於第五代之製作途中,在疊層高分子薄膜的時間點,由於起泡缺點密度成為XX(每100平方公分為101個以上)水準而中斷試驗。進行在起泡內看到的異物粒子之組成鑑定時,檢測出碳酸鈣與碳酸鎂。
<實施例7、8,利用GF法的積層體>
首先,對於無機基板進行與實施例1相同的洗淨處理。接著,捲出與聚酯薄膜一起捲繞的聚醯胺酸薄膜GFa之捲筒,在聚醯胺酸薄膜面上重疊無機基板,以輥溫度設為80℃的輥疊層機使兩者貼合。然後,將聚醯胺酸薄膜切成與聚酯薄膜基板相同尺寸後,將聚酯薄膜從聚醯胺酸薄膜剝離,得到由無機基板與聚醯胺酸薄膜所成之GFa積層體。接著,將GFa積層體在250℃下8分鐘、在450℃下8分鐘進行熱處理,得到利用GF法的積層體Mga-KQ1-1G。
同樣地,在洗淨處理後的無機基板上疊層聚醯胺酸薄膜GFb,將聚酯薄膜在剝離後於氮氣中,在150℃下10分鐘、在280℃下10分鐘進行熱處理,得到利用GF法的積層體Mgb-KQ1-1G。
接著,將各自的積層體,仿效實施例1,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。表4中顯示結果。皆到第五代為止可無問題地基板之再利用。
[表4]
實施例5 | 實施例6 | 比較例3 | 實施例7 | 實施例8 | ||
第一代 | 積層體 | Mva-NQ1s-1G | Mvb-NQ1s-1G | Mvb-KQ2s-1G | Mga-KQ1-1G | Mgb-KQ1-1G |
無機基板 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | 玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | NQ1 噴霧 | NQ1 噴霧 | KQ2 噴霧 | KQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
積層板製作法 | 清漆法 | 清漆法 | 清漆法 | GF法 | GF法 | |
使用清漆/GF | Va | Vb | Vb | GFa | GFb | |
起泡缺點密度 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
第二代 | 積層體 | Mva-NQ1s-2G | Mvb-NQ1s-2G | Mvb-KQ2s-2G | MLia-KQ1-2G | MLia-KQ1-2G |
無機基板 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | 1G再利用玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | NQ1 噴霧 | NQ1 噴霧 | KQ2 噴霧 | KQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
積層板製作法 | 清漆法 | 清漆法 | 清漆法 | GF法 | GF法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
第三代 | 積層體 | Mva-NQ1s-3G | Mvb-NQ1s-3G | Mvb-KQ2s-3G | MLia-KQ1-3G | MLia-KQ1-3G |
無機基板 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | 2G再利用玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | NQ1 噴霧 | NQ1 噴霧 | KQ2 噴霧 | KQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
積層板製作法 | 清漆法 | 清漆法 | 清漆法 | GF法 | GF法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | ◎ | △ | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
第四代 | 積層體 | Mva-NQ1s-4G | Mvb-NQ1s-4G | Mvb-KQ2s-4G | MLia-KQ1-4G | MLia-KQ1-4G |
無機基板 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | |
洗淨鹼水溶液 | NQ1 噴霧 | NQ1 噴霧 | KQ2 噴霧 | KQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | |
積層板製作法 | 清漆法 | 清漆法 | 清漆法 | GF法 | GF法 | |
起泡缺點密度 | ◎ | ◎ | × | ◎ | ◎ | |
品質・其它 | 良好 | 良好 | 在剝離時薄膜斷裂 | 良好 | 良好 | |
第五代 | 積層體 | Mva-NQ1s-5G | Mvb-NQ1s-5G | 中止 | MLia-KQ1-5G | MLia-KQ1-5G |
無機基板 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | 3G再利用玻璃 | ||
洗淨鹼水溶液 | NQ1 噴霧 | NQ1 噴霧 | KQ1 浸漬 | KQ1 浸漬 | ||
積層板製作法 | 清漆法 | 清漆法 | GF法 | GF法 | ||
起泡缺點密度 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ||
品質・其它 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
<實施例9 利用IF疊層法的積層體(A(2))>
(利用IF疊層法之第一代的積層體(A(2)1-1G))
作為無機基板,使用370×470mm、厚度0.7mm的CORNING公司製Lotus Glass。作為洗淨處理,將無機基板密閉,浸漬於經調溫至30℃的鹼性溶液A(2)-1中,搖動30分鐘後,以超純水進行噴霧沖洗後,浸漬於0.1質量%的稀鹽酸中3分鐘,進一步二次噴霧超純水的沖洗之後,以120℃的潔淨乾空氣使其乾燥。
將洗淨後的無機基板,在經調溫至40℃的密閉室內,於矽烷偶合劑:N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷的蒸氣中暴露5分鐘,然後在潔淨氮氣中於100℃下進行15分鐘加熱,而進行無機基板之表面處理。
對於聚醯亞胺薄膜IFa的單面,在氮氣環境下進行大氣壓電漿處理,成為電漿處理薄膜,以該電漿處理面與已進行表面處理的無機基板重疊的方式,用熱輥疊層機進行貼合,於貼合後在150℃下加熱10分鐘,得到第一代的積層體A(2)1-1G。將此處所示的積層體製作程序當作IF疊層法。於IF疊層法中,由於在無機基板與薄膜之間實質上不存在接著劑層,故當基板或薄膜的平面性差時,或者異物等進入基板/薄膜間時,發生薄膜的一部分浮出帳篷狀的起泡缺點,但於所得之積層體中看不到目視能檢測出的尺寸(10μm以上)之起泡缺點。
作為電子裝置製作之模擬操作,在所得之積層體A(2)1-1G的薄膜面上,藉由CVD裝置製作非晶矽膜。製程最高溫度為320℃。於模擬操作之後,將非晶矽薄膜從積層體A(2)1-1G堆積而成的薄膜,用刀插入薄膜邊端製作切口並剝離。在剝離時沒有特別地看到異常。
(利用IF疊層法之第二代的積層體(A(2)1-2G))
除了於電子裝置製作模擬操作之後,使用剝離薄膜後的無機基板代替第一代的積層體A(2)1-1G製作中的原始玻璃基板以外,同樣地操作,得到第二代的積層體A(2)1-2G。使用所得之第二代積層體A(2)1-2G,同樣地進行電子裝置製作之模擬操作。
(利用IF疊層法之第三代(A(2)1-3G)、第四代的積層體(A(2)1-4G))
以下同樣地,重複從一代前的積層體剝離薄膜後的無機基板之再利用,製作第三代(A(2)1-3G)、第四代(A(2)1-4G)、第五代(A(2)1-5G)的積層體,評價各代的異物密度、品質處理性等。結果,起泡密度皆為◎水準,確認可重複基板之再利用至少到第五代為止。
<實施例10(A(2)2-1G~5G)>
除了將實施例9中的鹼性溶液A(2)-1換成鹼性溶液A(2)-2外,同樣地操作。進行使用鹼性溶液A(2)-2所洗淨的玻璃基板與利用IF疊層法的積層體A(2)2-1G製作,重複與實施例9同樣的電子裝置製作模擬操作及薄膜剝離後的玻璃基板之再利用直到第五代為止,評價、觀察積層體之狀態。結果、起泡密度為◎水準或○水準,確認可重複再利用至少到第五代為止。
<實施例11(A(2)3-1G~5G)>
除了將實施例9中的鹼性溶液A(2)-1換成鹼性溶液A(2)-3,將鹼性溶液A(2)-3之溫度設為60℃以外,同樣地操作。進行使用鹼性溶液A(2)-3所洗淨的玻璃基板與利用IF疊層法的積層體A(2)3-1G製作,重複與實施例9同樣的電子裝置製作模擬操作及薄膜剝離後的玻璃基板之再利用直到第五代為止,評價、觀察積層體之狀態。結果、起泡密度為◎水準或○水準,確認可重複再利用至少到第五代為止。
<實施例12(A(2)4-1G~5G)>
除了代替聚醯亞胺薄膜IFa,使用聚醯亞胺薄膜IFb以外,與實施例9同樣地操作,評價到第五代為止的無機基板之循環性。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,為與實施例9同樣良好的結果。
<實施例13(A(2)5-1G~5G)>
除了同樣地代替聚醯亞胺薄膜IFa,使用聚醯亞胺薄膜IFb以外,與實施例10同樣地操作,評價到第五代為止的無機基板之循環性。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,為與實施例10同樣良好的結果。
<實施例14(A(2)6-1G~5G)>
除了同樣地代替聚醯亞胺薄膜IFa,使用聚醯亞胺薄膜IFb以外,與實施例11同樣地操作,評價到第五代為止的無機基板之循環性。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,為與實施例11同樣良好的結果。
<實施例15 利用清漆法的積層體(A(2)7-1G~5G)>
(利用清漆法之第一代的積層體(A(2)7-1G))
作為無機基板,使用370×470mm、厚度0.7mm的CORNING公司製Lotus Glass。作為無機基板之洗淨處理,以輥搬運式的噴霧洗淨機,噴霧5分鐘的30℃之鹼水溶液2,然後以超純水進行2次噴霧沖洗後,以80℃的潔淨乾空氣使其乾燥。
接著,在基板上以棒塗機塗布聚醯胺酸溶液(清漆)Va,使得最終薄膜厚度成為15μm,於惰性烘箱內在120℃下7分鐘、在250℃下5分鐘、在450℃下5分鐘進行加熱,得到利用清漆法之第一代的積層體A(2)7-1G。
接著,使用所得之積層體A(2)7-1G,仿效實施例11,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。結果,任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,於任一代中皆可得到起泡缺點少的良好積層體,同樣地可供電子裝置操作。
<實施例16 GF法(A(2)8-1G~5G)>
首先,對於無機基板,使用與實施例9相同的鹼性溶液A(2)-1進行洗淨處理。其次,捲出與聚酯薄膜一起捲繞的聚醯胺酸薄膜GFa之捲筒,在聚醯胺酸薄膜面上重疊無機基板,以輥溫度設為80℃的輥疊層機使兩者貼合。然後,將聚醯胺酸薄膜連聚酯薄膜一起切成與無機基板相同尺寸後,將聚酯薄膜從聚醯胺酸薄膜剝離,得到由無機基板與聚醯胺酸薄膜所成之GFa積層體。接著,將GFa積層體在250℃下8分鐘、在450℃下8分鐘進行熱處理,得到利用GF法的積層體A(2)8-1G。
接著,使用所得之積層體A(2)8-1G,仿效實施例9,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。結果,於任一代中皆可得到起泡缺點為◎水準與非常少的程度之良好的積層體,同樣地可供電子裝置操作。
<實施例17(A(2)9-1G~5G)>
於不銹鋼製的高壓釜中,投入與實施例9相同的玻璃基板、1000質量份的水與50質量份的尿素,密閉後,使溫度上升到121℃為止,保持60分鐘後,冷卻到室溫,於換氣下開放,取出玻璃基板。再者,於開放時有強烈的氨臭,暗示尿素分解成氨。將到此為止稱為高壓釜處理。
以後,與實施例9同樣地進行沖洗、利用稀鹽酸的中和、再沖洗、乾燥後與實施例7同樣地利用清漆法之積層體製作及電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離,重複本實施例之高壓釜處理的基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,到第五代為止可無問題地基板之再利用。
<實施例18 利用IF疊層法的積層體(A(3))>
(利用IF疊層法之第一代的積層體(A(3)1-1G))
作為無機基板,使用370×470mm、厚度0.7mm的CORNING公司製Lotus Glass。作為洗淨處理,將無機基板浸漬於經調溫至70℃的洗淨液A(3)-1中,搖動10分鐘後,以超純水進行2次的噴霧沖洗後,以120℃的潔淨乾空氣使其乾燥。
將洗淨後的無機基板,在經調溫至40℃的密閉室內,於矽烷偶合劑:N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷的蒸氣中暴露5分鐘,然後在潔淨氮氣中於100℃下進行15分鐘加熱,而進行無機基板之表面處理。
對於聚醯亞胺薄膜IFa的單面,在氮氣環境下進行大氣壓電漿處理,成為電漿處理薄膜。接著,以該電漿處理面與已進行表面處理的無機基板重疊的方式,用熱輥疊層機進行貼合,於貼合後在150℃下加熱10分鐘,得到第一代的積層體積層體A(3)1-1G。將此處所示的積層體製作程序當作IF疊層法。於IF疊層法中,由於在無機基板與薄膜之間實質上不存在接著劑層,故當基板或薄膜的平面性差時,或者異物等進入基板/薄膜間時,發生薄膜的一部分浮出帳篷狀的起泡缺點,但於所得之積層體中看不到目視能檢測出的尺寸(10μm以上)之起泡缺點。
作為電子裝置製作之模擬操作,在所得之積層體的薄膜面上,藉由CVD裝置製作非晶矽膜。製程最高溫度為320℃。於模擬操作之後,將非晶矽薄膜從積層體堆積而成的薄膜,用刀插入薄膜邊端製作切口並剝離。在剝離時沒有特別地看到異常。
(利用IF疊層法之第二代的積層體(A(3)1-2G))
除了於電子裝置製作模擬操作之後,使用已剝離薄膜的無機基板,代替第一代的積層體製作中的原始玻璃基板以外,同樣地操作,得到第二代的積層體A(3)1-2G。使用所得之第二代積層體A(3)1-2G,同樣進行電子裝置製作之模擬操作。
(利用IF疊層法之第三代(A(3)1-3G)、第四代的積層體(A(3)1-4G))
以下同樣地,重複從一代前的積層體剝離薄膜後的無機基板之再利用,製作第三代(A(3)1-3G)、第四代(A(3)1-4G)、第五代(A(3)1-5G)的積層體,評價各代的異物密度、品質處理性等。結果,起泡密度為◎水準或○水準,確認可重複基板之再利用至少到第五代為止。
<實施例19(A(3)2-1G)>
除了將實施例18中的洗淨液A(3)-1換成洗淨液A(3)-2以外,同樣地操作。進行使用洗淨液A(3)-2所洗淨玻璃基板與利用IF疊層法的積層體製作,重複與實施例18同樣的電子裝置製作模擬操作及薄膜剝離後的玻璃基板之再利用直到第五代為止,評價、觀察積層體之狀態。結果、起泡密度為◎水準或○水準,確認可重複再利用至少到第五代為止。
<實施例20(A(3)3-1G)>
除了代替聚醯亞胺薄膜IFa,使用聚醯亞胺薄膜IFb以外,與實施例18同樣地操作,評價到第五代為止的無機基板之循環性。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,為與實施例18同樣良好的結果。
<實施例21(A(3)4-1G)>
除了同樣地代替聚醯亞胺薄膜IFa,使用聚醯亞胺薄膜IFb以外,與實施例19同樣地操作,評價到第五代為止的無機基板之循環性。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,為與實施例19同樣良好的結果。
<實施例21 利用清漆法的積層體(A(3)5-1G~5G)>
(利用清漆法之第一代的積層體(A(3)5-1G))
作為無機基板,使用370×470mm、厚度0.7mm的CORNING公司製Lotus Glass。作為無機基板之洗淨處理,以輥搬運式的噴霧洗淨機,噴霧5分鐘的60℃之洗淨液A(3)-1,然後以超純水進行2次噴霧沖洗後,以80℃的潔淨乾空氣使其乾燥。
接著,在基板上以棒塗機塗布聚醯胺酸溶液(清漆)Va,使得最終薄膜厚度成為15μm,於惰性烘箱內在120℃下7分鐘、在250℃下5分鐘、在450℃下5分鐘進行加熱,得到利用清漆法之第一代的積層體(A(3)5-1G)。
接著,使用所得之積層體(A(3)5-1G),仿效實施例18,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。結果,任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,於任一代中皆可得到起泡缺點少的良好積層體,同樣地可供電子裝置操作。
<實施例22(A(3)6-1G~5G)>
除了代替實施例21之洗淨液A(3)-1,使用洗淨液A(3)-2以外,同樣地操作,評價第一代~第五代為止的無機基板之循環性。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,為與實施例21同樣良好的結果。
<實施例23 GF法(A(3)7-1G~5G)>
首先,對於基板,使用與實施例19相同的洗淨液A(3)-2進行洗淨處理。其次,捲出與聚酯薄膜一起捲繞的聚醯胺酸薄膜GFa之捲筒,在聚醯胺酸薄膜面上重疊無機基板,以輥溫度設為80℃的輥疊層機使兩者貼合。然後,將聚醯胺酸薄膜連聚酯薄膜一起切成與無機基板相同尺寸後,將聚酯薄膜從聚醯胺酸薄膜剝離,得到由無機基板與聚醯胺酸薄膜所成之GFa積層體。接著,將GFa積層體在250℃下8分鐘、在450℃下8分鐘進行熱處理,得到利用GF法的積層體A(3)7-1G。
接著,使用所得之積層體,仿效實施例18,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。結果,於任一代中皆可得到起泡缺點為◎水準或○水準之少的良好積層體,同樣地可供電子裝置操作。
<實施例24(A(3)8-1G~5G)>
與實施例23同樣地,將聚醯胺酸薄膜GFb疊層於洗淨處理後之無機基板上,將聚酯薄膜在剝離後於氮氣中進行150℃下10分鐘、280℃下10分鐘的熱處理,得到利用GF法的積層體A(3)8-1G。
接著,使用所得之積層體A(3)8-1G,仿效實施例18,重複進行電子裝置製作模擬操作、薄膜之剝離、基板之再利用直到第五代為止,觀察起泡缺點密度。任一代皆起泡密度為◎水準或○水準,到第五代為止可無問題地無機基板之再利用。
[產業上利用之可能性]
如以上述,根據本發明之製造方法,藉由將滿足特定條件的洗淨處理施予基板,由於基板之再利用變可能,故可大幅削減可撓性電子裝置之製造中的變動成本。
無
無。
無。
Claims (14)
- 一種可撓性電子裝置之製造方法,其特徵為包含: (a)以水溶液A洗淨無機基板之步驟, (b)在該無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟, (c)在該積層體的高分子薄膜上形成電子裝置之步驟, (d)將該電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟, 其中該水溶液A為下述(1)~(3)中之任一者, (1)水溶液A為鹼性水溶液,該鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下, (2)鹼性水溶液,包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物, (3)水溶液,包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物。
- 如請求項1之可撓性電子裝置之製造方法,其中該(1)中的鹼性水溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液。
- 如請求項1或2之可撓性電子裝置之製造方法,其中於該(1)中的(a)以鹼水溶液洗淨無機基板之步驟之後,具有以二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下的中性洗淨水沖洗之步驟。
- 如請求項1至3中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中該(1)中的鹼水溶液中之氫氧化物濃度係大於碳酸鹽濃度。
- 如請求項1之可撓性電子裝置之製造方法,其中該(2)中的有機鹼化合物為通式(4)所示的氫氧化銨化合物, 通式(4) {(R 1) 3-N +-R 2}・OH -[通式(4)中,R 1表示H或C1~8的烷基,R 2表示H、C1~8的烷基或C1~8的羥基烷基,R 1可相同或不同]。
- 如請求項1或5之可撓性電子裝置之製造方法,其中該(2)中的水溶液A進一步包含鹼金屬氫氧化物。
- 如請求項1、5或6之可撓性電子裝置之製造方法,其中該(2)中的(a)洗淨步驟包含:將無機基板、尿素及水投入密閉容器中,加溫到60℃以上150℃以下的溫度範圍之步驟。
- 如請求項1至7中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中於該(d)將電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟之後,包含: (a)’以水溶液A洗淨該無機基板之步驟, (b)’在該無機基板之至少一面的一部分或全部,形成高分子薄膜而得到積層體之步驟, (c)’在該積層體的高分子薄膜上形成電子裝置之步驟, (d)’將該電子裝置連高分子薄膜一起從無機基板剝離之步驟, 其中該水溶液A為下述(1)~(3)中之任一者, (1)水溶液A為鹼性水溶液,該鹼性水溶液所含有的二價以上的多價金屬離子之含量為10ppm以下, (2)鹼性水溶液,包含選自包含氨、尿素及有機鹼化合物之群組的1種以上之化合物, (3)水溶液,包含選自包含過氯酸鹼金屬鹽及過錳酸鹼金屬鹽之群組的一種以上之化合物。
- 如請求項1至8中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中該積層體係藉由將高分子溶液在無機基板上塗布乾燥,形成高分子薄膜而獲得。
- 如請求項9之可撓性電子裝置之製造方法,其中該高分子溶液為聚醯亞胺溶液,藉由在無機基板上乾燥塗布,形成聚醯亞胺薄膜而獲得。
- 如請求項1至10中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中該積層體係藉由將聚醯胺酸溶液塗布於無機基板後,進行乾燥與化學反應,形成聚醯亞胺薄膜而獲得。
- 如請求項1至8中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中該積層體係藉由透過矽烷偶合劑將高分子薄膜與無機基板接著而獲得。
- 如請求項1至8中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中該積層體係藉由使用接著劑將高分子薄膜與無機基板接著而獲得。
- 如請求項1至8中任一項之可撓性電子裝置之製造方法,其中該積層體係藉由將含有溶劑及聚醯胺酸的薄膜接著於無機基板後,進行乾燥及化學反應,形成聚醯亞胺薄膜而獲得。
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