WO2022070617A1 - 無機基板とポリアミック酸硬化物の積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
また、無機基板上にポリイミド前駆体の溶液(ポリアミック酸)を流延し、熱イミド化して積層体を得る方法(特許文献5)があるが、この方法では無機基板とポリイミドフィルムの密着が強固であり、機械的に剥離を行うことが難しい。一方、シランカップリング剤を用いて比較的弱い力でポリイミドフィルムを無機基板に接着する方法(特許文献6)でも無機基板とポリイミドフィルムの剥離強度は1N/cm以上と強く、表面に形成されたデバイスを傷付けることなく無機基板からポリイミドフィルムを機械剥離することは困難であった。
[1]無機基板とポリアミック酸の熱硬化物との積層体であって、前記ポリアミック酸の重量平均分子量が30,000以上であり、前記積層体を250℃で加熱した後の前記無機基板と前記ポリアミック酸の熱硬化物層との剥離強度が0.3N/cm以下であることを特徴とする積層体。
[2]前記ポリアミック酸の熱硬化物のCTEが50ppm/K以下である[1]に記載の積層体。
[3]前記ポリアミック酸の熱硬化物がポリイミドであることを特徴とする[1]または[2]に記載の積層体。
[4]前記ポリアミック酸の熱硬化物が無色透明ポリイミドであることを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載の積層体。
[5]前記無機基板と前記ポリアミック酸の熱硬化物層の間にシランカップリング剤縮合層を有することを特徴とする[1]~[4]のいずれかに記載の積層体。
[6]前記シランカップリング剤縮合層の厚みが0.1nm~200nmであることを特徴とする[5]に記載の積層体。
[7]前記ポリアミック酸の重量平均分子量が60,000以上である[1]~[6]のいずれかに記載の積層体。
[8]
前記ポリアミック酸の熱硬化物が式1の構造、式2の構造および式3の構造からなる群より選ばれた1種以上の構造を含有する[1]~[7]に記載の積層体。
本発明におけるポリアミック酸は公知の製造方法により製造可能である。すなわち、原料である1種または2種以上のテトラカルボン酸無水成分、および1種または2種以上のジアミン成分を使用し、有機溶媒中で重合してポリアミック酸溶液を得る。ポリアミック酸を合成するための好ましい溶媒は、アミド系溶媒すなわちN,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどであり、N,N-ジメチルアセトアミドが特に好ましく用いられる。反応装置には、反応温度を制御するための温度調整装置を備えていることが好ましく、反応温度としては0℃以上80℃以下が好ましく、さらに15℃以上60℃以下であることが重合の逆反応であるポリアミック酸の加水分解を抑制し、しかもポリアミック酸の粘度が上昇しやすいことから好ましい。
本発明のポリアミック酸の熱硬化物は、前記ポリアミック酸を加熱して硬化したものである。ポリアミック酸の熱硬化物の層(以下、ポリアミック酸の熱硬化物層または、ポリアミック酸の熱硬化物フィルムともいう。)は、単層構成であっても構わないし、2層以上の複層(積層)構成であっても構わない。ポリアミック酸の熱硬化物層が複層構成の場合、それぞれのポリアミック酸の熱硬化物層は同一の組成であっても構わないし、異なる組成であっても構わない。ポリアミック酸の熱硬化物が単層構造の場合は、ポリアミック酸の熱硬化物(融点、ガラス転移温度、黄色度指数、全光線透過率、ヘイズ、CTE等)はポリアミック酸の熱硬化物全体の値を指す。ポリアミック酸の熱硬化物が複層構造を有する場合は、ポリアミック酸の熱硬化物の物性は無機基板に接している層単層のみの値を指す。そのため、無機基板に接していない層(無機基板に接する層以外の全層)の物性は制限されない。
ポリアミック酸の熱硬化物の厚さ斑(%)
=100×(最大厚-最小厚)÷平均厚
前記無機基板としては無機物からなる基板として用いることのできる板状のものであればよく、例えば、ガラス板、セラミック板、半導体ウエハ、金属等を主体としているもの、および、これらガラス板、セラミック板、半導体ウエハ、金属の複合体として、これらを積層したもの、これらが分散されているもの、これらの繊維が含有されているものなどが挙げられる。
積層体において、ポリアミック酸の熱硬化物層と無機基板との間にシランカップリング剤の層(シランカップリング剤縮合層ともいう)を有することが好ましい。本発明において、シランカップリング剤とは、Si(ケイ素)の成分を10質量%以上含有する化合物をいう。シランカップリング剤層を用いることでポリアミック酸の熱硬化物層と無機基板との中間層を薄くできるので加熱中の脱ガス成分が少なく、ウェットプロセスにおいても溶出しにくく、仮に溶出が起きても微量にとどまるという効果が出る。シランカップリング剤は、耐熱性が向上するため酸化ケイ素成分を多く含むもの好ましく、特に400℃程度の温度での耐熱性を有するものであることが好ましい。シランカップリング剤層の厚さは200nm以下(0.2μm以下)であることが好ましい。フレキシブル電子デバイスとして使用する範囲としては、100nm以下(0.1μm以下)が好ましく、より望ましくは50nm以下であり、更に望ましくは10nmである。通常に作製すると、0.10μm以下程度となる。また、極力シランカップリング剤が少ないことを望むプロセスでは、5nm以下でも使用可能である。0.1nm未満では、剥離強度が低下或は、部分的に付かない部分が出るおそれがあるため、0.1nm以上であることが好ましく、0.5nm以上であることがより望ましい。
無機基板とポリアミック酸の熱硬化物との積層体は、前述したポリアミック酸溶液を無機基板上に流延し、熱イミド化(熱硬化)することで製造することができる。
本発明の無機基板とポリアミック酸の熱硬化物の間には実質的に接着剤層が介在しないことが好ましい。ここで本発明でいう接着剤層とはSi(ケイ素)の成分を質量比で10%未満(10質量%未満)のものをさす。また、実質的に使用しない(介在しない)とは、無機基板とポリアミック酸の熱硬化物の間に介在する接着剤層の厚さが、0.4μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.3μm以下であり、さらに好ましくは0.2μm以下であり、特に好ましくは0.1μm以下であり、最も好ましくは0μmである。
窒素導入管、ディーン・スターク管及び還流管、温度計、攪拌棒を備えた反応容器に、窒素ガスを導入しながら、19.86質量部の4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(4,4’-DDS)、4.97質量部の3,3’-ジアミノジフェニルスルホン(3,3’-DDS)、80質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を加えた。続いて31.02質量部の4,4’-オキシジフタル酸無二水物(ODPA)、24質量部のGBL、13質量部のトルエンを室温で加えた後、内温160℃まで昇温し、160℃で1時間加熱還流を行い、イミド化を行った。イミド化完了後、180℃まで昇温し、トルエンを抜き出しながら反応を続けた。12時間反応後、オイルバスを外して室温に戻し、固形分が20質量%濃度となるようにDMAcを加え、還元粘度0.70dl/gのポリイミド溶液1を得た。
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.73質量部の4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABAN)、201.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、24.57質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸無二水物(CBDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、173.1質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)13質量%、還元粘度3.1dl/gのポリアミック酸溶液1を得た。以下の条件で重量平均分子量(Mw)を測定したところ、Mwは100,000であった。
本発明における重量平均分子量(Mw)は、TOSOH HLC-8420GPCを用い、下記条件で測定した。
カラム:TSKgel SuperAWM-Hx2
カラム温度:40℃
溶離液:DMAc/LiBr(30mmol/L臭化リチウムを含むDMAc)
流速:0.3mL/min
注入量:10μL
検出器:RI
標準試料:PEG(ポリエチレングリコール)
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.73質量部の4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABAN)、201.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、22.73質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸無二水物(CBDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、173.1質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)12質量%、還元粘度8.1dl/gのポリアミック酸溶液2を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、550,000であった。
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.73質量部の4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABAN)、201.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、23.08質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸無二水物(CBDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、173.1質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)12質量%、還元粘度5.3dl/gのポリアミック酸溶液3を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、360,000であった
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.73質量部の4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABAN)、201.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、27.32質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸無二水物(CBDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、173.1質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)13質量%、還元粘度2.1dl/gのポリアミック酸溶液4を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、28,000であった
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.73質量部の4,4’-ジアミノベンズアニリド(DABAN)、201.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、29.10質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸無二水物(CBDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、173.1質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)14質量%、還元粘度1.3dl/gのポリアミック酸溶液5を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、10,000であった
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.02質量部の2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(TFMB)、252.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、22.02質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸無二水物(CBDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、165.7質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)11質量%、還元粘度4.1dl/gのポリアミック酸溶液6を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、210,000であった
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、22.0質量部の2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(TFMB)、252.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)と滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、22.0質量部の3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物(BPDA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、165.7質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)11質量%、還元粘度3.5dl/gのポリアミック酸溶液7を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、70,000であった
製造例3で得たポリアミック酸溶液2を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100(東洋紡株式会社製の支持体)の無滑材面上にコンマコーターを用いて最終膜厚が0.3μmとなるよう調整してコーティングした。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA04100は、熱風炉内に通過して、巻き取られてゆき、この時に100℃にて10分間乾燥した。これを巻き取ったのちにコンマコーター側にセットしなおして続いて製造例1で得たポリイミド溶液1をポリアミック酸溶液2の乾燥物上に最終膜厚が25μmとなるよう塗布した。これを100℃にて10分間乾燥した。乾燥後に自己支持性を得たポリアミック酸フィルムを支持体から剥離し、ピンを配置したピンシートを有するピンテンターに通し、フィルム端部をピンに差し込むことにより把持し、フィルムが破断しないように、かつ不必要なたるみが生じないようにピンシート間隔を調整して搬送し、200℃で3分、250℃で3分、300℃で6分の条件で加熱し、イミド化反応を進行させた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、幅450mmのポリイミドフィルムF1を500m得た。
製造例3で得たポリアミック酸溶液2を、製造例8で得たポリアミック酸溶液7に変更したこと以外は、製造例9のポリイミドフィルムF1作製時と同じ操作とし、ポリイミドフィルムF2を得た。
ポリアミック酸溶液1~7をバーコーターにて乾燥厚みが25μmになるように無アルカリガラス上に塗工し、熱風オーブン内で120℃にて1時間乾燥し、次いで150℃にて30分間乾燥した。このガラスとポリアミック酸の積層体をさらに5℃/分で徐々に350℃まで昇温し、さらに10分加熱して熱イミド化することでポリイミドフィルムとガラスの積層体を得た。ガラスからポリイミドフィルムを剥離し、塗工方向(MD方向)および幅方向(TD方向)において、下記条件にて伸縮率を測定し、30℃~32℃、32℃~34℃のように2℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を200℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。
ポリイミドフィルムF1、F2については、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)において測定を行った。結果を表1、2に示す。
機器名 ; MACサイエンス社製TMA4000S
試料長さ ; 20mm
試料幅 ; 2mm
昇温開始温度 ; 25℃
昇温終了温度 ; 300℃
昇温速度 ; 10℃/min
雰囲気 ; アルゴン
HAZEMETER(NDH5000、日本電色社製)を用いてフィルムの全光線透過率(TT)を測定した。光源としてはD65ランプを使用した。尚、同様の測定を3回行い、その算術平均値を採用した。
カラーメーター(ZE6000、日本電色社製)およびC2光源を使用して、ASTM D1925に準じてフィルムの三刺激値XYZ値を測定し、下記式により黄色度指数(YI)を算出した。尚、同様の測定を3回行い、その算術平均値を採用した。
YI=100×(1.28X-1.06Z)/Y
HAZEMETER(NDH5000、日本電色社製)を用いてフィルムのヘイズを測定した。光源としてはD65ランプを使用した。尚、同様の測定を3回行い、その算術平均値を採用した。
ポリアミック酸溶液1を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上にバーコーターで乾燥厚みが10μmになるように流延し、熱風オーブン内で110℃にて1時間乾燥した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に330℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約10μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液1をポリアミック酸溶液2に変更した以外は実施例1と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液1をポリアミック酸溶液6に変更した以外は実施例1と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液7を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上にバーコーターで乾燥厚みが10μmになるように流延し、熱風オーブン内で90℃にて1時間乾燥した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に300℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約10μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
無アルカリガラス板のポリアミック酸溶液塗布を行う面にシランカップリング剤(KBM-903、信越シリコーン製)を塗布した以外は実施例4と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液3およびポリイミド溶液1を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上に卓上ダイコーター(ブルーオーシャンテクノロジー株式会社製)で乾燥厚みがそれぞれ3μm、10μmになるように流延し、熱風オーブン内で110℃にて1時間乾燥した。塗工はガラス板、ポリアミック酸溶液3、ポリイミド溶液1の順に積層されるように実施した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に330℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約13μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液3をポリアミック酸溶液6に変更した以外は実施例6と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液7およびポリイミド溶液1を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上に卓上ダイコーター(ブルーオーシャンテクノロジー株式会社製)で乾燥厚みがそれぞれ3μm、10μmになるように流延し、熱風オーブン内で90℃にて1時間乾燥した。塗工はガラス板、ポリアミック酸溶液3、ポリイミド溶液1の順に積層されるように実施した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に300℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約13μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
製造例9で得られたフィルムF1を用いた。シランカップリング剤をガラス板に塗布し、そこにフィルムF1のポリアミック酸溶液2の層をガラス板側に接するようにラミネート、加熱することでガラスとの積層体を得た。ガラス基板へのシランカップリング剤の塗布方法は、図1に示す装置を用いて行った。図1は、ガラス基板にシランカップリング剤を塗布する装置の模式図である。ガラス基板1(100mm×100mmサイズに切断した、厚さ0.7mmのOA11Gガラス(NEG社製))を使用した。なおガラス基板1は、純水洗浄、乾燥後にUV/O3照射器(LANテクニカル製SKR1102N-03)で1分間照射してドライ洗浄したものを用いた。容量1Lの薬液タンクの中に3-アミノプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤 信越化学KBM903)150gを入れて、この外側の湯煎を43℃と温めた。そして出てくる蒸気をクリーンドライエアとともにチャンバーに送った。ガス流量は25L/min、基板温度は24℃とした。クリーンドライエアの温度は23℃、湿度は1.2%RHであった。排気は負圧の排気口に接続したため、チャンバーは10Pa程度の負圧となっていることを差圧計によって確認している。
使用するフィルムをF1からフィルムF2に変更したこと以外は実施例9と同じようにして積層体を得た。なお、フィルムF2のポリアミック酸溶液7の層をガラス板側に接するように積層した。
ポリアミック酸溶液1をポリアミック酸溶液4に変更した以外は実施例1と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液1をポリアミック酸溶液5に変更した以外は実施例1と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。得られたポリアミック酸の硬化物は脆く、ガラスからの剥離は困難であった。
窒素導入管、還流管、攪拌棒を備えた反応容器内を窒素置換した後、320質量部の2,2’-ジトリフルオロメチル-4,4’-ジアミノビフェニル(TFMB)、1,500質量部のN,N-ジメチルアセトアミドと滑剤としてコロイダルシリカをジメチルアセトアミドに分散してなる分散体(日産化学工業製「スノーテックス(登録商標)DMAC-ST-ZL」)とをシリカ(滑剤)がポリアミック酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.4質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、980質量部の1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(CBDA)、103質量部の3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA),47質量部の4,4’-オキシジフタル酸(ODPA)を固体のまま分割添加した後、室温で24時間攪拌した。その後、1,717質量部のDMAcを加え希釈し、固形分(NV)15質量%、還元粘度4.8dl/gのポリアミック酸溶液8を得た。製造例2と同様にMwを測定したところ、Mwは480,000であった。
式1の構造で表される酸無水物基含有のダブルデッカー型シルセスキオキサン誘導体(AASQ1)を日本材料技研(株)製より入手した。
式2の構造で表されるアミノ基含有のダブルデッカー型シルセスキオキサン誘導体(AMSQ1)を、特開2006-052146号公報に記載された方法で製造した。
製造例3で得たポリアミック酸溶液2を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100(東洋紡株式会社製の支持体)の無滑材面上にコンマコーターを用いて最終膜厚が0.3μmとなるよう調整してコーティングした。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA04100は、熱風炉内に通過して、巻き取られてゆき、この時に100℃にて10分間乾燥した。これを巻き取ったのちにコンマコーター側にセットしなおして続いて製造例11で得たポリアミック溶液8をポリアミック酸溶液2の乾燥物上に最終膜厚が25μmとなるよう塗布した。これを90℃にて15分間乾燥した。乾燥後に自己支持性を得たポリアミック酸フィルムを支持体から剥離し、ピンを配置したピンシートを有するピンテンターに通し、フィルム端部をピンに差し込むことにより把持し、フィルムが破断しないように、かつ不必要なたるみが生じないようにピンシート間隔を調整して搬送し、200℃で3分、250℃で3分、300℃で3分、350℃で3分の条件で加熱し、イミド化反応を進行させた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、幅450mmのポリイミドフィルムF3を500m得た。
製造例12で得たポリアミック酸溶液9を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100(東洋紡株式会社製の支持体)の無滑材面上にコンマコーターを用いて最終膜厚が25μmとなるよう調整してコーティングした。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA04100は、熱風炉内に通過して、巻き取られてゆき、この時に90℃にて15分間乾燥した。乾燥後に自己支持性を得たポリアミック酸フィルムを支持体から剥離し、ピンを配置したピンシートを有するピンテンターに通し、フィルム端部をピンに差し込むことにより把持し、フィルムが破断しないように、かつ不必要なたるみが生じないようにピンシート間隔を調整して搬送し、200℃で3分、250℃で3分、300℃で3分、350℃で3分の条件で加熱し、イミド化反応を進行させた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、幅450mmのポリイミドフィルムF4を500m得た。
製造例13で得たポリアミック酸溶液10を、ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100(東洋紡株式会社製の支持体)の無滑材面上にコンマコーターを用いて最終膜厚が25μmとなるよう調整してコーティングした。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA04100は、熱風炉内に通過して、巻き取られてゆき、この時に90℃にて15分間乾燥した。乾燥後に自己支持性を得たポリアミック酸フィルムを支持体から剥離し、ピンを配置したピンシートを有するピンテンターに通し、フィルム端部をピンに差し込むことにより把持し、フィルムが破断しないように、かつ不必要なたるみが生じないようにピンシート間隔を調整して搬送し、250℃で3分、300℃で3分、350℃で3分、400℃で3分の条件で加熱し、イミド化反応を進行させた。その後、2分間で室温にまで冷却し、フィルムの両端の平面性が悪い部分をスリッターにて切り落とし、ロール状に巻き上げ、幅450mmのポリイミドフィルムF5を500m得た。
ポリアミック酸溶液8を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上にバーコーターで乾燥厚みが10μmになるように流延し、熱風オーブン内で110℃にて1時間乾燥した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に350℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約10μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液8をポリアミック酸溶液9に変更した以外は実施例11と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液10を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上にバーコーターで乾燥厚みが10μmになるように流延し、熱風オーブン内で110℃にて1時間乾燥した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に400℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約10μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
無アルカリガラス板のポリアミック酸溶液塗布を行う面にシランカップリング剤(KBM-903、信越シリコーン製)を塗布した以外は実施例13と同様にしてポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
ポリアミック酸溶液3およびポリアミック酸溶液8を両辺150mm、厚さ0.7mmの正方形の無アルカリガラス(コーニング社製 イーグル2000)上に卓上ダイコーター(ブルーオーシャンテクノロジー株式会社製)で乾燥厚みがそれぞれ3μm、10μmになるように流延し、熱風オーブン内で90℃にて1時間乾燥した。塗工はガラス板、ポリアミック酸溶液3、ポリアミック酸溶液8の順に積層されるように実施した。こうして得られたガラスとポリアミック酸溶液の乾燥物の積層体をさらに5℃/minで徐々に350℃まで昇温し、さらに10min間加熱してイミド化することで、厚み約13μmのポリアミック酸の熱硬化物と無アルカリガラス板の積層体を得た。
使用するフィルムをF1からフィルムF3に変更したこと以外は実施例9と同じようにして積層体を得た。なお、フィルムF3のポリアミック酸溶液3の層をガラス板側に接するように積層した。
製造例15で得られたフィルムF4を用いた。シランカップリング剤をガラス板に塗布し、そこにフィルムF4をラミネート、加熱することでガラスとの積層体を得た。ガラス基板へのシランカップリング剤の塗布方法は、図1に示す装置を用いて行った。図1は、ガラス基板にシランカップリング剤を塗布する装置の模式図である。ガラス基板1(100mm×100mmサイズに切断した、厚さ0.7mmのOA11Gガラス(NEG社製))を使用した。なおガラス基板1は、純水洗浄、乾燥後にUV/O3照射器(LANテクニカル製SKR1102N-03)で1分間照射してドライ洗浄したものを用いた。容量1Lの薬液タンクの中に3-アミノプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤 信越化学KBM903)150gを入れて、この外側の湯煎を43℃と温めた。そして出てくる蒸気をクリーンドライエアとともにチャンバーに送った。ガス流量は25L/min、基板温度は24℃とした。クリーンドライエアの温度は23℃、湿度は1.2%RHであった。排気は負圧の排気口に接続したため、チャンバーは10Pa程度の負圧となっていることを差圧計によって確認している。
使用するフィルムをF4からフィルムF5に変更したこと以外は実施例17と同じようにして積層体を得た。
上記積層体の作製で得られた積層体を、窒素囲気下、250℃60分間熱処理した。その後、ガラス基板とポリイミドフィルムとの間の90°剥離強度を測定した。結果を表1、2に示す。
90°剥離強度の測定条件は、下記の通りである。
無機基板に対してフィルムを90°の角度で引き剥がす。
5回測定を行い、平均値を測定値とする。
測定装置 ; 島津製作所社製 オートグラフAG-IS
測定温度 ; 室温(25℃)
剥離速度 ; 100mm/min
雰囲気 ; 大気
測定サンプル幅 ; 2.5cm
2 ガス導入口
3 薬液タンク(シランカップリング剤槽)
4 温水槽(湯煎)
5 ヒーター
6 処理室(チャンバー)
7 基材
8 排気口
Claims (7)
- 無機基板とポリアミック酸の熱硬化物との積層体であって、前記ポリアミック酸の重量平均分子量が30,000以上であり、前記積層体を250℃で加熱した後の前記無機基板と前記ポリアミック酸の熱硬化物層との剥離強度が0.3N/cm以下であることを特徴とする積層体。
- 前記ポリアミック酸の熱硬化物のCTEが50ppm/K以下である請求項1に記載の積層体。
- 前記ポリアミック酸の熱硬化物がポリイミドであることを特徴とする請求項1または2に記載の積層体。
- 前記ポリアミック酸の熱硬化物が無色透明ポリイミドであることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の積層体。
- 前記無機基板と前記ポリアミック酸の熱硬化物層の間にシランカップリング剤縮合層を有することを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の積層体。
- 前記シランカップリング剤縮合層の厚みが0.1nm~200nmであることを特徴とする請求項5に記載の積層体。
- 前記ポリアミック酸の重量平均分子量が60,000以上である請求項1~6のいずれかに記載の積層体。
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