WO2023021899A1 - 透明高耐熱積層フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
一方で、従来の、ディスプレイデバイス、センサーアレイ、タッチスクリーン、プリント配線基板などの電子デバイスの多くは、ガラス基板、半導体ウエハ、あるいはガラス繊維補強エポキシ基板などの硬質なリジッド基板が使われており、製造装置についても、このようなリジッドな基板を使用することを前提に構成されている。そこで、既存インフラを利用して機能素子を高分子フィルム状に形成するために、高分子フィルムを例えばガラス板、セラミック板、シリコンウエハ、金属板などの無機物からなるリジッドな支持体に貼り合わせ、その上に所望の素子を形成した後に支持体から剥離するというプロセスが用いられている。
すなわち、本発明は以下の通りである。
前記(a)層と前記(b)層の界面に混じり合い層を有し、
前記混じり合い層の厚さが3μm以上であることを特徴する透明高耐熱積層フィルム。
(a)層:ポリイミド組成物を含有する層
(b)層:ポリイミド組成物を含有し、且つ、無機フィラーの含有量が(a)層よりも多い層
[2] 前記(a)層の無機フィラーの含有量が0.03質量%未満であることを特徴とする[1]に記載の透明高耐熱積層フィルム。
[3] 前記(b)層の無機フィラーの含有量が0.03質量%以上であることを特徴とする[1]または[2]に記載の透明高耐熱積層フィルム。
[4] 前記透明高耐熱積層フィルムの厚さが5μm以上200μm以下であることを特徴とする[1]~[3]のいずれかに記載の透明高耐熱積層フィルム。
[5] 前記透明高耐熱積層フィルムを構成する前記(a)層、および前記(b)層を含むすべての層がポリイミド組成物を含有することを特徴とする[1]~[4]のいずれかに記載の透明高耐熱積層フィルム。
[6] 前記透明高耐熱積層フィルムが前記(a)層、前記混じり合い層および前記(b)層のみから成ることを特徴とする[1]~[5]のいずれかに記載の透明高耐熱積層フィルム。
[7] [1]~[6]のいずれかに記載の透明高耐熱積層フィルムと無機基板の実質的に接着剤を用いない積層体であって、300℃加熱後の無機基板と透明高耐熱積層フィルムの剥離強度が0.3N/cm以下であることを特徴とする積層体。
[8] [7]に記載の積層体の透明高耐熱積層フィルム上に電子デバイスを形成し、次いで無機基板から剥離する電子デバイス付きフィルムの製造方法。
本明細書において、透明高耐熱積層フィルムとは、好ましくは融点が250℃以上であり、より好ましくは300℃以上であり、さらに好ましくは400℃以上のフィルムである。また、ガラス転移温度が200℃以上であることが好ましく、より好ましくは320℃以上であり、さらに好ましくは350℃以上の高分子によって作られているフィルムである。以下、煩雑さを避けるために単に高分子フィルムとも称する。本明細書において、融点、及び、ガラス転移温度は、示差熱分析(DSC)により求めるものである。なお、融点が500℃を超える場合には、該当温度にて加熱した際の熱変形挙動を目視観察することで融点に達しているか否かを判断して良い。
ただし、前記高分子フィルムは、250℃以上の熱処理を伴うプロセスに用いられることが前提であるため、例示された高分子フィルムの中から実際に適用できる物は限られる。前記高分子フィルムのなかでも好ましくは、所謂スーパーエンジニアリングプラスチックを用いたフィルムであり、より具体的には、芳香族ポリイミドフィルム、脂環族ポリイミドフィルム、芳香族アミドフィルム、芳香族アミドイミドフィルム、アミドイミドフィルム、芳香族ベンゾオキサゾールフィルム、芳香族ベンゾチアゾールフィルム、芳香族ベンゾイミダゾールフィルム、環状ポリオレフィン、液晶ポリマー、等が挙げられる。
フィルムの厚さ斑(%)
=100×(最大フィルム厚-最小フィルム厚)÷平均フィルム厚
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。
前記無機基板の厚さは特に制限されないが、取り扱い性の観点より10mm以下の厚さが好ましく、3mm以下がより好ましく、1.3mm以下がさらに好ましい。厚さの下限については特に制限されないが、好ましくは0.07mm以上、より好ましくは0.15mm以上、さらに好ましくは0.3mm以上である。薄すぎると破損しやすくハンドリングが困難となる。また厚すぎると重くなりハンドリングが困難となる。
本発明の積層体は、前記透明高耐熱積層フィルムと前記無機基板とを接着剤を実質的に使わないで積層したものである。デバイスの形成には平滑な表面が必要であることから、無機基板との積層面は(b)層側であることが好ましい。また、積層体の厚み方向において、両端部が無機基板となる構成(例えば、無機基板/透明高耐熱積層フィルム/無機基板)であっても差し支えない。この場合、両端部における透明高耐熱積層フィルムと無機基板は実質的に接着剤を使用しない。
本発明の無機基板と透明高耐熱積層フィルムの間には実質的に接着剤層が介在しない。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、無機基板と透明高耐熱積層フィルム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0.1μm以下であり、さらに好ましくは0.05μm以下であり、特に好ましくは0.03μm以下であり、最も好ましくは0μmである。
積層体において、透明高耐熱積層フィルムと無機基板との間にシランカップリング剤の層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。さらに構造中にアルコキシ基を有するものであることが好ましい。また、メチル基が入っていないことが望ましい。シランカップリング剤層を用いることで透明高耐熱積層フィルム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0.2μm未満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。1nm以下では、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、1nm以上であることが望ましい。
前記積層体を用いると、既存の電子デバイス製造用の設備、プロセスを用いてフレキシブル電子デバイスを容易に作製することができる。具体的には、積層体の透明高耐熱積層フィルム上に電子デバイスを形成し、積層体から透明高耐熱積層フィルムごと剥離することで、フレキシブル電子デバイスを作製することができる。
本明細書において電子デバイスとは、電気配線を担う片面、両面、あるいは多層構造を有する配線基板、トランジスタ、ダイオードなどの能動素子や、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの受動デバイスを含む電子回路、他、圧力、温度、光、湿度などをセンシングするセンサー素子、バイオセンサー素子、発光素子、液晶表示、電気泳動表示、自発光表示などの画像表示素子、無線、有線による通信素子、演算素子、記憶素子、MEMS素子、太陽電池、薄膜トランジスタなどをいう。
デバイス付きの透明高耐熱積層フィルムを無機基板から剥離する方法としては、特に制限されないが、ピンセットなどで端から捲る方法、透明高耐熱積層フィルムに切り込みを入れ、切り込み部分の1辺に粘着テープを貼着させた後にそのテープ部分から捲る方法、透明高耐熱積層フィルムの切り込み部分の1辺を真空吸着した後にその部分から捲る方法等が採用できる。なお、剥離の際に、透明高耐熱積層フィルムの切り込み部分に曲率が小さい曲がりが生じると、その部分のデバイスに応力が加わることになりデバイスを破壊するおそれがあるため、極力曲率の大きな状態で剥がすことが望ましい。例えば、曲率の大きなロールに巻き取りながら捲るか、あるいは曲率の大きなロールが剥離部分に位置するような構成の機械を使って捲ることが望ましい。
前記透明高耐熱積層フィルムに切り込みを入れる方法としては、刃物などの切削具によって透明高耐熱積層フィルムを切断する方法や、レーザーと積層体を相対的にスキャンさせることにより透明高耐熱積層フィルムを切断する方法、ウォータージェットと積層体を相対的にスキャンさせることにより透明高耐熱積層フィルムを切断する方法、半導体チップのダイシング装置により若干ガラス層まで切り込みつつ透明高耐熱積層フィルムを切断する方法などがあるが、特に方法は限定されるものではない。例えば、上述した方法を採用するにあたり、切削具に超音波を重畳させたり、往復動作や上下動作などを付け加えて切削性能を向上させる等の手法を適宜採用することもできる。
また、剥離する部分に予め別の補強基材を貼りつけて、補強基材ごと剥離する方法も有用である。剥離するフレキシブル電子デバイスが、表示デバイスのバックプレーンである場合、あらかじめ表示デバイスのフロントプレーンを貼りつけて、無機基板上で一体化した後に両者を同時に剥がし、フレキシブルな表示デバイスを得ることも可能である。
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、33.36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)、336.31質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)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)がポリアミド酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.3質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、9.81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)、11.34質量部の3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)、4.85質量部の4,4’-オキシジフタル酸無二水物(ODPA)をそれぞれ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、固形分15質量%、還元粘度3.50dl/gのポリアミド酸溶液1(TFMB//CBDA/BPDA/ODPAのモル比=1.000//0.480/0.370/0.150)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、33.36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)に336.31質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を加え完全に溶解させ、次いで、9.81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)、11.34質量部の3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸(BPDA)、4.85質量部の4,4’-オキシジフタル酸無二水物(ODPA)をそれぞれ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、固形分15質量%、還元粘度3.50dl/gのポリアミド酸溶液2(TFMB//CBDA/BPDA/ODPAのモル比=1.000//0.480/0.370/0.150)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、22.0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0.3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二無水物(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のポリアミド酸溶液3を得た(TFMB/BPDAのモル比=0.920/1.000)。
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)に、252.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を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二無水物(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のポリアド酸溶液4を得た(TFMB/BPDAのモル比=0.920/1.000)。
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)がポリアミド酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.5質量%)になるように加え完全に溶解させ、次いで、19.32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、NV(固形分)10質量%、還元粘度3.10dl/gのポリアミド酸溶液5を得た(DABAN/CBDAのモル比=1.000/0.985)。
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)に201.1質量部のN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)を加え完全に溶解させ、次いで、19.32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、NV(固形分)10質量%、還元粘度3.10dl/gのポリアミド酸溶液6を得た(DABAN/CBDAのモル比=1.000/0.985)。
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。
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、490.2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)、5340質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を加えて完全に溶解させ、次いで、327.2質量部のピロメリット酸二無水物(PMDA)、45.4質量部のAASQ1をそれぞれ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、固形分14質量%、還元粘度1.46dl/gのポリアミド酸溶液8(TFMB//PMDA/AASQ1のモル比=1.000//0.980/0.020)を得た。
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2006-265243号公報に記載された方法で製造した。
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、470.8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)、39.9質量部のAMSQ1、6880質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を加え完全に溶解させ、次いで、325.6質量部のピロメリット酸二無水物(PMDA)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、固形分11質量%、還元粘度3.50dl/gのポリアミド酸溶液7(TFMB/AMSQ1//PMDAのモル比=0.980/0.020//1.000)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、470.8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)、6766質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)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)がポリアミド酸溶液中のポリマー固形分総量にて0.3質量%になるように加え完全に溶解させ、次いで、192.4質量部のピロメリット酸二無水物(PMDA)、173.0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)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、固形分11質量%、還元粘度3.50dl/gのポリアミド酸溶液11(TFMB//PMDA/BPDAのモル比=1.000//0.600/0.400)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、470.8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)、39.9質量部のAMSQ1、6766質量部のN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を加え完全に溶解させ、次いで、192.4質量部のピロメリット酸二無水物(PMDA)、173.0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)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、固形分11質量%、還元粘度3.50dl/gのポリアミド酸溶液12(TFMB//PMDA/BPDAのモル比=1.000//0.600/0.400)を得た。
製造例2で得たポリアミド酸溶液1(PAA-1)を、コンマコーターを用いて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)の無滑材面上に最終膜厚が1.5μmとなるよう塗布し、続いて製造例3で得たポリアミド酸溶液2(PAA-2)をポリアミド酸溶液1(PAA-1)の上に最終膜厚が22μmとなるようダイコーターによって塗布した。これを60秒後に熱風炉に導入し、110℃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ド酸フィルムを支持体としてきたA4100フィルムから剥離し、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、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A1を500m得た。
製造例2で得たポリアミド酸溶液1(PAA-1)を、コンマコーターを用いて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)の無滑材面上に最終膜厚が1.5μmとなるよう塗布し、続いて製造例1で得たポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液1(PAA-1)の上に最終膜厚が22μmとなるようダイコーターによって塗布した。これを60秒後に熱風炉に導入し、110℃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ド酸/ポリイミドフィルムを支持体としてきたA4100フィルムから剥離し、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A2を500m得た。
製造例6で得たポリアミド酸溶液5(PAA-5)を、コンマコーターを用いて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)の無滑材面上に最終膜厚が1.5μmとなるよう塗布し、続いて製造例1で得たポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液5(PAA-5)の上に最終膜厚が22μmとなるようダイコーターによって塗布した。これを60秒後に熱風炉に導入し、110℃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ド酸/ポリイミドフィルムを支持体としてきたA4100フィルムから剥離し、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、375℃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A3を500m得た。
ポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液2(PAA-2)に変更した以外は実施例3と同様にしてポリイミドフィルムA4を得た。
ポリアミド酸溶液1(PAA-1)をポリアミド酸溶液5(PAA-5)に、ポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液4(PAA-4)に変更した以外は実施例2と同様にしてポリイミドフィルムA5を得た。
ポリアミド酸溶液1(PAA-1)をポリアミド酸溶液3(PAA-3)に、ポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液4(PAA-4)に変更した以外は実施例2と同様にしてポリイミドフィルムA6を得た。
ポリアミド酸溶液5(PAA-5)をポリアミド酸溶液7(PAA-7)に、ポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液8(PAA-8)に変更した以外は実施例3と同様にしてポリイミドフィルムA7を得た。
ポリアミド酸溶液1(PAA-1)をポリアミド酸溶液9(PAA-9)に、ポリアミド酸溶液2(PAA-2)をポリアミド酸溶液10(PAA-10)に変更した以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムA8を得た。
ポリアミド酸溶液1(PAA-1)をポリアミド酸溶液11(PAA-11)に、ポリアミド酸溶液2(PAA-2)をポリアミド酸溶液12(PAA-12)に、加熱の条件を200℃で15分、250℃で15分、300℃で15分、400℃で15分に変更した以外は実施例1と同様にしてポリイミドフィルムA14を得た。
製造例7で得たポリアミド酸溶液6(PAA-6)を、コンマコーターを用いて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)の無滑材面上に最終膜厚が3μmとなるよう塗布した。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100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、製造例3で得たポリアミド酸溶液2(PAA-2)をポリアミド酸溶液6(PAA-6)の乾燥物上に最終膜厚が20μm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ド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、370℃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A9を30m得た。フィルムは得られたものの、ロール状に巻き上げた際にシワが発生した。
製造例7で得たポリアミド酸溶液6(PAA-6)を、コンマコーターを用いて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)の無滑材面上に最終膜厚が3μmとなるよう塗布した。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100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、製造例1で得たポリイミド溶液1(PI-1)をポリアミド酸溶液6(PAA-6)の乾燥物上に最終膜厚が20μm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ド酸/ポリイミド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A10を20m得た。フィルムは得られたものの、ロール状に巻き上げた際にシワが発生した。
ポリアミド酸溶液6(PAA-6)の代わりにポリアミド酸溶液5(PAA-5)を用いた以外は比較例1と同様にしてポリイミドフィルムA11を300m得た。
製造例4で得たポリアミド酸溶液3(PAA-3)を、コンマコーターを用いて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)の無滑材面上に最終膜厚が1.5μmとなるよう塗布した。ポリエチレンテレフタレート製フィルムA4100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、製造例3で得たポリアミド酸溶液1(PAA-1)をポリアミド酸溶液3(PAA-3)の乾燥物上に最終膜厚が20μm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ド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、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A12を200m得た。
ポリアミド酸溶液1(PAA-1)の代わりにポリアミド酸溶液4(PAA-4)、ポリイミド溶液1(PI-1)の代わりにポリアミド酸溶液2(PAA-2)を用いた以外は実施例2と同様にして幅450mmのポリイミドフィルムA13を20m得た。フィルムは得られたものの、ロール状に巻き上げた際にシワが発生した。
ポリイミドフィルムA1~A11の厚さを、マイクロメーター(ファインリューフ社製、ミリトロン1245D)を用いて測定した。結果を表1に示す。
ポリイミドフィルムA1~A14を、流れ方向(MD方向)および幅方向(TD方向)にそれぞれ100mm×10mmの短冊状に切り出したものを試験片とした。引張試験機(島津製作所製、オートグラフ(R) 機種名AG-5000A)を用い、引張速度50mm/分、チャック間距離40mmの条件で、MD方向、TD方向それぞれについて、引張弾性率、引張破断強度及び引張破断伸度を測定した。
ポリイミドフィルムA1~A14を、流れ方向(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℃~45℃、45℃~60℃のように15℃の間隔での伸縮率/温度を測定し、この測定を300℃まで行い、全測定値の平均値をCTEとして算出した。
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 ; 5℃/min
雰囲気 ; アルゴン
ポリイミドフィルムA1~A14のX軸方向の屈折率nxとY軸方向の屈折率nyと、Z軸方向の屈折率nzとを、大塚電子社製光学材料検査装置(型式RETS-100)にて、室温(20~25℃)、波長550nmの光で測定した。光軸を検出して、進相遅相補正をかけたうえで、リターデーション測定方法は回転検光子法により測定した。ここでX軸、Y軸は、フィルムの面方向で最も屈折率が大きい方向の屈折率(nx)、フィルムの面方向でNx方向の垂直方向の屈折率(ny)を示す。そして、X軸方向の屈折率nx、Y軸方向の屈折率ny、およびZ軸方向の屈折率nzとフィルムの厚さ(d)から、以下の式に基づき、Rthを算出した。
Rth(nm)=|[nz-(nx+ny)/2]×d|
前記のポリイミドフィルムの線膨張係数(CTE)の測定時に300℃昇温後に80℃まで降温して、最初の昇温中の100℃の時の長さと降温中の100℃の時の長さの比の百分率を熱収縮率として算出した。
混じり合い層は、SAICAS DN―20S型(ダイプラ・ウィンテス社)によってポリイミドフィルムの斜め切削面を作製する。次いでこの斜め切削面を顕微IR Cary 620 FTIR(Agilent社)によって、ゲルマニウム結晶(入射角30°)を用いた顕微ATR法で測定した。これによって、測定した結果は表1に示す。
30cm×30cmに切り出したポリイミドフィルムA1~A14を23℃50%の環境で1日以上調湿した後、定盤の上で反りの測定を実施した。フィルム4隅の定盤からの浮きを測定した。4隅の反りの平均値をそれぞれのフィルムの反り量とした。
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に示す実験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実験装置の模式図である。ガラス基板は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41℃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23℃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2Pa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。シランカップリング剤塗布時間は4分間とした。
次に、前記シランカップリング剤層上に、ポリイミドフィルム(A1~A14、70mm×70mmサイズ)を貼り合わせ、積層体を得た。この時貼り合わせ面は(b)層側の面である。貼り合わせには、MCK社製ラミネーターを用い、貼合条件は、圧縮空気の圧力:0.6MPa、温度:22℃、湿度:55%RH、ラミネート速度:50mm/secとした。
上記積層体の作製で得られた積層体を、大気雰囲気下、100℃10分熱処理した(前処理)。さらに、窒素雰囲気下で300℃1時間加熱した。その後、無機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に示す。
90°初期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
HAZEMETER(NDH5000、日本電色社製)を用いてポリイミド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。
HAZEMETER(NDH5000、日本電色社製)を用いてポリイミド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。
イエローインデックスを測定した。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に準じてポリイミド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
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 (8)
- (a)層と、(b)層を有し、
前記(a)層と前記(b)層の界面に混じり合い層を有し、
前記混じり合い層の厚さが3μm以上であることを特徴する透明高耐熱積層フィルム。
(a)層:ポリイミド組成物を含有する層
(b)層:ポリイミド組成物を含有し、且つ、無機フィラーの含有量が(a)層よりも多い層 - 前記(a)層の無機フィラーの含有量が0.03質量%未満であることを特徴とする請求項1に記載の透明高耐熱積層フィルム。
- 前記(b)層の無機フィラーの含有量が0.03質量%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の透明高耐熱積層フィルム。
- 前記透明高耐熱積層フィルムの厚さが5μm以上200μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の透明高耐熱積層フィルム。
- 前記透明高耐熱積層フィルムを構成する前記(a)層、および前記(b)層を含むすべての層がポリイミド組成物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の透明高耐熱積層フィルム。
- 前記透明高耐熱積層フィルムが前記(a)層、前記混じり合い層および前記(b)層のみから成ることを特徴とする請求項1または2に記載の透明高耐熱積層フィルム。
- 請求項1または2に記載の透明高耐熱積層フィルムと無機基板の実質的に接着剤を用いない積層体であって、300℃加熱後の無機基板と透明高耐熱積層フィルムの剥離強度が0.3N/cm以下であることを特徴とする積層体。
- 請求項7に記載の積層体の透明高耐熱積層フィルム上に電子デバイスを形成し、次いで無機基板から剥離する電子デバイス付きフィルムの製造方法。
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