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JP2016120630A - 剥離層の製造方法及びポリイミド積層体 - Google Patents

剥離層の製造方法及びポリイミド積層体 Download PDF

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JP2016120630A
JP2016120630A JP2014261214A JP2014261214A JP2016120630A JP 2016120630 A JP2016120630 A JP 2016120630A JP 2014261214 A JP2014261214 A JP 2014261214A JP 2014261214 A JP2014261214 A JP 2014261214A JP 2016120630 A JP2016120630 A JP 2016120630A
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polyimide
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resin layer
bis
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JP2014261214A
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English (en)
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紳平 岡本
Shinhei Okamoto
紳平 岡本
藤原 寛
Hiroshi Fujiwara
寛 藤原
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Kaneka Corp
Original Assignee
Kaneka Corp
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Abstract

【課題】 本発明の課題は、熱寸法安定性に優れると共に、ディスプレイ、センサー、電池、太陽電池、トランジスタ、アクチュエーター等の電子デバイスを低コストかつ歩留まり良く作製することができるポリイミド積層体を提供することにある。
【解決手段】 基板、第1のポリイミド層および第2の樹脂層を含み、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層の順番に積層されており、第1のポリイミド層の基板側と反対側に第2の樹脂層が接しているポリイミド積層体を、100℃以上に加熱することによって、第2の樹脂層を含む剥離層を剥離して得ることを特徴とする、第2の樹脂層を含む剥離層の製造方法を用いることで上記課題を解決しうる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、剥離層の製造方法及びポリイミド積層体に関する。
近年、ディスプレイをはじめとする電子デバイスのフィルム上への形成が望まれている。従来のガラス基板上に用いた電子デバイスをフィルム上に形成することができれば、軽量化やフレキシブル化が可能となり、新たな用途に用いることができる様になる。例えば、有機EL表示素子や液晶表示素子などは一般的にガラス基板上に形成されているが、ガラス基板の代替材料としてフィルムを用いることでフレキシブルディスプレイを作ることが可能となり、軽量化とともに曲面上に表示できるデバイスが作製可能となる。その他、センサー、電池、太陽電池、トランジスタ、アクチュエーターなどの分野においてもフレキシブル化が望まれている。
ガラス代替となるフィルム材料としては、耐熱性、熱寸法安定性、透明性に優れるポリイミドが有用であると考えられている。一般的にポリイミドフィルムの耐熱温度は300℃以上であり、シリコン系半導体における高温の製造プロセスに耐えうる。また、熱膨張係数が低く、高温に加熱された際の位置ずれが小さい等の特徴があり微細加工を必要とする電子デバイスの作製に於いては最も好ましいフィルムと考えられている。現在、ポリイミドを用いたフレキシブルデバイスにおいては、ガラス基板上にポリイミドフィルムを製膜し、その上に薄膜トランジスタや表示素子など全てを形成し、最後にガラス基板からポリイミドを剥離する方法が用いられている。その中でもフィルムディスプレイではEPLaR法(基板側からレーザーを照射することによって剥離する方法)が主流として用いられているが、装置導入のコストが高く、尚且つ歩留まりが低いことが問題となっている。その為、装置の導入コストが安く、歩留りの高いポリイミドフィルムを基材とする電子デバイス(電子デバイス積層剥離層)の作製方法が望まれている。
特許文献1においては、支持基材の上に形成したポリイミドフィルム積層体が剥離可能となるポリイミド積層体構造及びその製造方法についての記載がある。
特開2014−061685号公報
従来のポリイミドフィルムを基材とした電子デバイスの製造方法においては、上記の通りコストおよび歩留まりの点で問題がある。
特許文献1に記載された技術は柔軟な支持基材を用いているため、表面に微細加工が必要な表示デバイスを形成する際に高温に加熱されると寸法変化が起き易く微細加工が難しい問題があり、更には、電子デバイスを形成後にポリイミドフィルムを具体的に剥離する方法の記載が無く剥離の際に応力等が発生して電子デバイスの破壊等が生じると考えられる。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
1.基板、第1のポリイミド層および第2の樹脂層を含み、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層の順番に積層されており、第1のポリイミド層の基板側と反対側に第2の樹脂層が接しているポリイミド積層体を、100℃以上に加熱することによって、第2の樹脂層を含む剥離層を剥離して得ることを特徴とする、第2の樹脂層を含む剥離層の製造方法。
2.前記第2の樹脂層がポリイミドまたはポリベンゾオキサゾール含むことを特徴とする前記1に記載の剥離層の製造方法。
3.前記第1のポリイミド層がエステル結合を有するポリイミドを含むことを特徴とする前記1または2に記載の剥離層の製造方法。
4.前記第1のポリイミド層が少なくともエステル結合を有するジアミン及び/又は酸二無水物を反応させて得られるポリイミドを含むことを特徴とする前記1〜3のいずれか一つに記載の剥離層の製造方法。
5.前記ポリイミド積層体が、少なくとも第1のポリイミド溶液もしくは第1のポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布して第1のポリイミド層を形成し、第1のポリイミド層上に第2のポリイミド溶液、第2のポリイミド前駆体溶液、第2のポリベンゾオキサゾール溶液または第2のポリベンゾオキサゾール前駆体溶液を塗布して第2の樹脂層を形成して得られることを特徴とする、前記1〜4のいずれか一つに記載の剥離層の製造方法。
6.前記ポリイミド積層体はさらに電子デバイスを含んでおり、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層、電子デバイスの順に積層されており、前記剥離層が電子デバイスを含んでいることを特徴とする前記1〜5のいずれか一つに記載の剥離層の製造方法。
7.基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体であって、基板に接している第1のポリイミド層と第2のポリイミド層が、100℃以上に加熱することで剥離することを特徴とするポリイミド積層体。
8.前記第1のポリイミド層がエステル結合を有するポリイミドを含むことを特徴とする前記7に記載のポリイミド積層体。
9.前記7または8に記載のポリイミド積層体上に電子デバイスが形成されているポリイミド積層体。
本発明のポリイミド積層体は、熱寸法安定性に優れると共に、第2の樹脂層を含む剥離層を簡便に剥離することが出来るため、ディスプレイ、センサー、電池、太陽電池、トランジスタ、アクチュエーター等の電子デバイスを低コストかつ歩留まり良く作製することができる。
本発明の一実施形態に係るポリイミド積層体の断面図である。 本発明の一実施形態に係るポリイミド積層体の剥離方法に関する図面である。 本発明の一実施形態に係る電子デバイスを積層したポリイミド積層体の模式図である。 本発明の一実施形態に係る電子デバイス積層剥離層の製造方法に関する模式図である。
本発明は基板、第1のポリイミド層及び第2の樹脂層を含み、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層の順番に積層されており、第1のポリイミド層の基板側と反対側に第2の樹脂層が接しているポリイミド積層体を、100℃以上に加熱することによって、第2の樹脂層を含む剥離層を剥離して得ることを特徴とする、第2の樹脂層を含む剥離層の製造方法である。
以下において、本発明を詳しく説明する。
(ポリイミド積層体)
本発明におけるポリイミド積層体は基板、第1のポリイミド層及び第2の樹脂層を含み、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層が順に積層されており、第1のポリイミド層の基板側と反対側に第2の樹脂層が接している。基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層の順に積層されていれば特に限定されず、基板と第1のポリイミド層の間や、第2の樹脂層の上に他の層が積層されていても良い。第2の樹脂層の上に機能層や電子デバイスなどを積層しても良い。本発明における積層体を形成する第1のポリイミド層、第2の樹脂層の厚みはそれぞれ1μm〜200μmが好ましく、特に好ましくは、3μm〜100μmの範囲であることが各層に発生する応力を下げることができ、さらに基材の反りを低減でき、残留応力によりポリイミド積層体の層間で自然に剥離することを避けられるため好ましい。
本発明におけるポリイミド積層体の一例を図1に示す。ポリイミド積層体4は、基板1、第1のポリイミド層2、第2の樹脂層3が順に積層されており、第1のポリイミド層2について基板1の反対側に第2の樹脂層3が接して形成されている。
本発明は上記ポリイミド積層体を100℃以上に加熱することによって、第2の樹脂層を含む剥離層を剥離する製造方法に関する。一般的な電子デバイスを形成する場合はポリイミド積層体の上に電子デバイスを形成するため、ポリイミド積層体を加熱して剥離する温度は、電子デバイスを形成するプロセス温度より高いことが好ましい。上記プロセス温度の観点から、電子デバイスを形成するプロセス温度より剥離温度が高ければ剥離温度は任意に選択することができ、200℃以上、250℃以上、300℃以上、350℃以上、400℃以上などの様に任意に選択することができる。例えば、一般的な電子デバイスを積層したポリイミド積層体を加熱して剥離する温度は200℃以上であることが好ましく、有機半導体を形成することを考慮すると250℃以上であることが好ましく、酸化物半導体を形成するプロセス温度以上であることを鑑みると300℃以上であることが好ましく、酸化物半導体を形成する際のアニール温度以上であるためには350℃以上であることが好ましく、低温ポリシリコン半導体を形成するためには400℃以上であることが好ましい。ポリイミド積層体を加熱することにより第2の樹脂層を含む剥離層を応力がかからずに剥離することができる。
100℃以上に加熱する方法は特に限定されず、熱風加熱、高温の金属もしくはカーボンの表面に密着させた加熱、オイル等の熱媒体を介した加熱、赤外線を用いた加熱等が好ましく用いられる。特に高温の金属もしくはカーボンの表面に密着させた加熱は、第1のポリイミド層に効率良く熱を伝えられるため好ましい。また、赤外線を用いた加熱とは近赤外光、中間赤外光、遠赤外光の少なくとも1つの赤外線を含むことを特徴とする光発生装置から照射される赤外線による加熱である。具体的にはフラッシュランプアニール装置、赤外線ランプアニール装置、レーザーアニール装置等を用いることができる。
本発明における第2の樹脂層を含む剥離層は第2の樹脂層を含むものであれば特に限定されないが、例えば、第2の樹脂層と電子デバイスからなる剥離層である。第2の樹脂層には第1の樹脂層の一部が残っていても構わない。また、第2の樹脂層と電子デバイスの間に別の層が存在していても構わない。また、第2の樹脂層のみでも構わない。本発明のポリイミド積層体は、100℃以上に加熱することで第2の樹脂層を含む剥離層を剥離する。好ましくは、100℃以上に加熱することで第1のポリイミドが変化し、その結果、第2の樹脂層を含む剥離層が剥離される。例えば第1のポリイミド層と第2の樹脂層の界面が容易に剥離する場合や第1のポリイミド層内で剥離が生じ、第2の樹脂層に第1の樹脂層の一部が残った状態で剥離される場合などが有り得る。本発明は、第1のポリイミド層と第2の樹脂層の界面の少なくとも一部が剥離する工程を有する製造方法がより好ましいがこれに限定されない。 本発明において、第2の樹脂層を含む剥離層を剥離して得るとは、100℃以上に加熱するのみならず、その段階で一部が剥離した状態から物理的な力を加えることによって完全に剥離する方法も含む。物理的な外力を加える方法は、特に限定されないが、例えばフィルムカット装置や、カッターなどを用いた方法などが具体的に挙げられる。
ポリイミド積層体を100℃以上に加熱することによって、第1のポリイミド層と第2の樹脂層が剥離する様子に関する模式図の一例を図2に示す。本発明における第1のポリイミド層12と第2の樹脂層13は、100℃以上に加熱することによって、第1のポリイミド層12と第2の樹脂層13が剥離する。
(基板)
本発明における基板は特に限定されないが、ガラス基板、金属基板、樹脂基板などを用いることができるが、特にガラス基板や金属基板は剛性が高く、熱寸法安定性に優れるため、電子デバイス等を積層する際に歩留り良く製造できることから好ましい。
(第1のポリイミド層)
本発明における第1のポリイミド層は少なくともポリイミドを含む層であり、単一組成のポリイミドのみであっても良く、他の組成を含んでも良い。ポリイミドを構成する酸二無水物やジアミンは特に限定されないが、ポリイミド積層体を100℃以上に加熱することで第2の樹脂層を含む剥離層を剥離するポリイミドが好ましい。さらに100℃以上に加熱することでポリイミドが変化するといった点から、エステル結合を有するポリイミドであることがより好ましい。上述の通り、目的や用途に応じて加熱する温度は変えられる。発明者が推測するに、100℃以上に加熱することによって第1のポリイミド層が変化し、一部が分解して低分子成分が脱離して気化することで、第2の樹脂層を含む剥離層が剥離すると考えられる。
以下はエステル結合を有するポリイミドを一例にとって説明する。
第1のポリイミド層に含まれるエステル結合を有するポリイミドは、少なくとも下記一般式(1)に示されるエステル結合を有する酸二無水物及び/又は下記一般式(7)で示されるエステル結合を有するジアミンを反応させて得られるポリイミドであることが、100℃以上に加熱することにより剥離を容易にするため好ましい。
一般式(1)中のRは下記一般式(2)〜(6)のいずれかで表される。
(一般式(2)〜(4)のAは水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、プロピル基及びトリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示し、Bは−O−、−S−、−CO−、−CONH−、−C−、−COO−、−SO−、−C(CF−、−C(CH−、−CH−、−O−C−C(CH-C−O−、−O−C−SO-C−O−、−C(CH−C−C(CH−、−O−C−C−O−及び−O−C−O−で表される基よりなる群から選択される1種を示す。一般式(5)および一般式(6)中のmとnは1以上の整数である。)
一般式(7)中のQは下記一般式(8)〜(12)のいずれかで表される。
(一般式(8)〜(10)のAは水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、プロピル基及びトリフルオロメチル基よりなる群から選択される1種を示し、Bは−O−、−S−、−CO−、−CONH−、−C−、−COO−、−SO−、−C(CF−、−C(CH−、−CH−、−O−C−C(CH-C−O−、−O−C−SO-C−O−、−C(CH−C−C(CH−、−O−C−C−O−及び−O−C−O−で表される基よりなる群から選択される1種を示す。一般式(11)および一般式(12)中のmとnは1以上の整数である。)。
さらに、本発明の第1のポリイミド層に含まれるポリイミドは下記に示す酸二無水物成分及び、ジアミン成分を併用してもよい。
その他の酸二無水物は特に限定されないが、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−フランテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンジフタル酸無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物、4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、3,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(無水フタル酸)、4,4’−ハイドロキノンビス(無水フタル酸)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、1,2−エチレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、N,N’−[2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジイル]ビス(1,3−ジオキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキサミド)、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。これらは1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることも可能である。これらの酸二無水物を含むことで、ポリイミドの耐熱性を制御することができる。
その他のジアミン成分としては、特に限定されないが、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノフェニル)スルホキシド、(3−アミノフェニル)(4 − アミノフェニル)スルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’− ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス[4−(3 − アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,4’−ジアミノベンズアニリド、3,3’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−アミノフェニキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2− ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル] ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4 − (3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、4,4’−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4 −(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、ビス[4−{4−(4− アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル]スルホン、1,4− ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼンなどを挙げることができる。これらは1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることも可能である。上記のジアミン成分を用いることで、耐熱性などをコントロールすることができる。
第1のポリイミド層に含まれるポリイミドは、ポリイミド溶液又はポリイミド前駆体溶液であるポリアミド酸溶液から形成される。用いる溶液がポリイミド前駆体であるポリアミド酸の場合、イミド化する方法は特に限定はされないが、熱イミド化や、脱水剤とイミド化剤を用いる化学イミド化などを用いることができる。化学イミド化を行う場合、イミド化剤としては、特に限定されないが、3級アミンを用いることができる。脱水剤としては具体的には無水酢酸、プロピオン酸無水物、n−酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物等を具体例として挙げることができる。
(第2の樹脂層)
本願発明における第2の樹脂層は耐熱性を有する樹脂を含む層であれば特に限定されないが、耐熱性が高い点からポリイミドまたはポリベンゾオキサゾールを含む樹脂層であることがより好ましい。
第2の樹脂層がポリイミドである場合、使用するテトラカルボン酸二無水物は特に限定されないが、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5 ,8− ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7− ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’−ジメチルジフェニルシランテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−フランテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、p−フェニレンジフタル酸無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物、4,4’−ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物、4,4’−オキシジフタル酸無水物、3,4’−オキシジフタル酸無水物、3,3’−オキシジフタル酸無水物、4,4’−(4,4’−イソプロピリデンジフェノキシ)ビス(無水フタル酸)、4,4’−ハイドロキノンビス(無水フタル酸)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、1,2−エチレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、p−フェニレンビス(トリメリット酸モノエステル無水物)、N,N’−[2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジイル]ビス(1,3−ジオキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキサミド)、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等を挙げることができる。これらは1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることも可能である。第2の樹脂層は熱膨張係数が低く寸法安定性に優れたポリイミドであることが好ましく、その様なポリイミドを得る為にはテトラカルボン酸二無水物として、ピロメリット酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸ニ無水物、N,N’−[2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ビフェニル−4,4’−ジイル]ビス(1,3−ジオキソ−1,3−ジヒドロイソベンゾフラン−5−カルボキサミド)、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物を用いることが好ましい。
第2の樹脂層がポリイミドである場合、用いるジアミン成分としては、特に限定されないが、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、m−アミノベンジルアミン、p−アミノベンジルアミン、ビス(3−アミノフェニル)スルフィド、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(4−アミノフェニル)スルフィド、ビス(3−アミノフェニル)スルホキシド、(3−アミノフェニル)(4 − アミノフェニル)スルホキシド、ビス(3−アミノフェニル)スルホン、(3−アミノフェニル)(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’− ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス[4−(3 − アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、ビス[4−(アミノフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルチオエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、3,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’−ジアミノベンズアニリド、3,4’−ジアミノベンズアニリド、3,3’−ジアミノベンズアニリド、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4−(4−アミノフェニキシ)フェニル]メタン、1,1−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,1−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、1,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エタン、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2− ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ブタン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル] ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4 − (3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、4,4’−ビス[3−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4 −(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、ビス[4−{4−(4− アミノフェノキシ)フェノキシ}フェニル]スルホン、1,4− ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼンなどを挙げることができる。これらは1種のみで用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いることも可能である。第2の樹脂層層は熱膨張係数が低く寸法安定性に優れたポリイミドであることが好ましく、そのようなポリイミドを得る為には、ジアミンとして、p−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン等を用いることが好ましい。上記のジアミン成分を用いることで、耐熱性などをコントロールすることができる。
第2の樹脂層のポリイミドは、ポリイミド溶液又は前駆体であるポリアミド酸溶液から形成される。用いる溶液がポリイミド前駆体であるポリアミド酸の場合、イミド化する方法は特に限定はされないが、熱イミド化や、脱水剤とイミド化剤を用いる化学イミド化などを用いることができる。化学イミド化を行う場合、イミド化剤としては、特に限定されないが、3級アミンを用いることができる。脱水剤としては具体的には無水酢酸、プロピオン酸無水物、n−酪酸無水物、安息香酸無水物、トリフルオロ酢酸無水物等を具体例として挙げることができる。
第2の樹脂層がポリベンゾオキサゾールである場合、ポリベンゾオキサゾールはビスアミノフェノール化合物とジカルボン酸、ジカルボン酸クロリドなどを反応させることにより得られるポリベンゾオキサゾール前駆体であるポリヒドロキシアミドを脱水閉環して得ることができる。使用するビスアミノフェノール成分は特に限定されないが、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、3,5−ジアミノ安息香酸、3−カルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのカルボキシル基含有ジアミン、3−スルホン酸−4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどのスルホン酸含有ジアミン、ジチオヒドロキシフェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、4,4’−ジアミノジフェニルスルヒド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジ(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルなどが耐熱性を向上させることができるため、好適に用いることができる。
また、ジカルボン酸成分についても特に限定されないが、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビフェニルジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、トリフェニルジカルボン酸、トリメリット酸、トリメシン酸、ジフェニルエーテルトリカルボン酸、ビフェニルトリカルボン酸、ピロメリット酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸などが耐熱性を向上させるため好ましい。
第2の樹脂層のポリベンゾオキサゾールは、ポリベンゾオキサゾール溶液又はポリベンゾオキサゾール前駆体溶液から形成される。用いる溶液がポリベンゾオキサゾール前駆体である場合、脱水閉環してポリベンゾオキサゾールを得る方法は特に限定はされないが、加熱処理や化学処理により脱水閉環する方法が好ましく用いられる。化学処理により脱水閉環を行う場合、脱水剤は特に限定されないが無水リン酸やカルボジイミド化合物を具体例として挙げることができる。
(溶液塗布の方法)
本発明におけるポリイミド積層体の製造方法は特に限定されず、溶液を繰り返し塗布する方法、ラミネートにより層を張り合わせる方法、押し出し成型により作製する方法等があるが、平滑な表面を形成できるといった点から溶液を塗布する方法が好ましい。具体的には、少なくとも第1のポリイミド溶液もしくは第1のポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布して第1のポリイミド層を形成し、第1のポリイミド層上に第2のポリイミド溶液、第2のポリイミド前駆体溶液、第2のポリベンゾオキサゾール溶液または第2のポリベンゾオキサゾール前駆体溶液を塗布して第2の樹脂層を形成する方法が挙げられる。
第1のポリイミド溶液および第1のポリイミド前駆体溶液は、第1のポリイミド層に含まれるポリイミドを塗布によって形成する際に用いる溶液である。また、第2のポリイミド溶液、第2のポリイミド前駆体溶液、第2のポリベンゾオキサゾール溶液、第2のポリベンゾオキサゾール前駆体溶液は、第2の樹脂層に含まれるポリイミドおよびポリベンゾオキサゾールを塗布によって形成する際に用いる溶液である。
第1のポリイミド層および第2の樹脂層を塗布する方法は特に限定されないが、スリットコーターやスピンコーターを用いた方法、キャスト法などにより溶液を基板上に塗布し、ホットプレートやオーブンなどを用いて乾燥する方法が挙げられる。
本発明におけるポリイミド積層体は電子デバイスを含んでいても良く、その場合基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層、電子デバイスの順に積層されていることが好ましい。
本発明におけるポリイミド積層体上に形成する電子デバイスは、ディスプレイ、センサー、電池、太陽電池、トランジスタ、アクチュエーターなどが好適に挙げられる。
本発明における電子デバイスを積層したポリイミド積層体の一例の模式図を図3に示す。ポリイミド積層体は、基板21、第1のポリイミド層22、第2の樹脂層23、電子デバイス24が順に積層されている。尚、本発明における電子デバイス積層剥離層25の一実施形態は、第2の樹脂層23及び電子デバイス24の積層構造である。電子デバイス積層剥離層は第2の樹脂層と電子デバイスの間に層を設けても良い。特に、本発明の製造法は電子デバイス積層剥離層を応力がかからず剥離でき、尚且つ歩留まり良く製造できるため好ましい。
本発明における、電子デバイス積層剥離層の具体的な製造方法に関する模式図を図4に示す。
本方法により作製された電子デバイスは、前記第2の樹脂層33及び第2の樹脂層33上に形成された電子デバイス34を前記第1のポリイミド層32から剥離することで電子デバイス積層剥離層35が得られる。本発明における第1のポリイミド層32と電子デバイス積層剥離層35の剥離方法は、100℃以上に加熱する方法であれば特に限定されない。加熱の方法は特に限定されず、具体的にはホットプレートを用いて加熱する方法や、熱風を用いて加熱する方法、赤外線照射装置を用いて加熱する方法などが挙げられる。ポリイミド積層体を100℃以上に加熱することにより第1のポリイミド層と第2の樹脂層の各層あるいは層間で応力がかからずに剥離することができるため、製造した電子デバイスにダメージを与えない。
更に、本発明における電子デバイス積層剥離層とは、ディスプレイ、センサー、電池、太陽電池、トランジスタ、アクチュエーターなどを樹脂層の上に積層した電子デバイス積層剥離層が好適に挙げられる。これらの電子デバイス積層剥離層は電子デバイスと樹脂層から成るため、従来の電子デバイスと比較し軽量化することができ、尚且つフレキシブル性を付与することができる。
本発明は、基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体であって、基板に接している第1のポリイミド層と第2のポリイミド層が、100℃以上に加熱することで剥離することを特徴とするポリイミド積層体を含む。基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体は、前記第2の樹脂層にポリイミドを用いた積層体であり、100℃以上に加熱することによって、第2のポリイミド層を含む剥離層を剥離することができる。加熱する温度は電子デバイスを形成するプロセス温度より高いことが好ましい。プロセス温度の観点から、電子デバイスを形成するプロセス温度より剥離温度が高ければ剥離温度は任意に選択することができ、200℃以上、250℃以上、300℃以上、350℃以上、400℃以上などの様に任意に選択することができる。上述のポリイミド積層体と同様に、100℃以上に加熱することで第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の各層で応力がかからず剥離することができる。
第2のポリイミド層を含む剥離層は第2のポリイミド層を含むものであれば特に限定されないが、例えば、第2の樹脂層と電子デバイスからなる剥離層である。第2の樹脂層には第1の樹脂層の一部が残っていても構わない。また、第2の樹脂層と電子デバイスの間に別の層が存在していても構わない。また、第2の樹脂層のみでも構わない。本発明のポリイミド積層体は、100℃以上に加熱することで第2の樹脂層を含む剥離層を剥離する。好ましくは、100℃以上に加熱することで第1のポリイミドが変化し、その結果、第2の樹脂層を含む剥離層が剥離される。例えば第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の界面が容易に剥離する場合や第1のポリイミド層内で剥離が生じ、第2の樹脂層に第1の樹脂層の一部が残った状態で剥離される場合などが有り得る。基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体は100℃以上に加熱することで第1のポリイミド層と第2のポリイミド層が剥離することがより好ましい。
本発明における100℃以上に加熱することで剥離するとは、100℃以上に加熱するのみならず、その段階で一部が剥離した状態から物理的な力を加えることによって完全に剥離する方法も含む。物理的な外力を加える方法は、特に限定されないが、例えばフィルムカット装置や、カッターなどを用いた方法などが具体的に挙げられる。
前記基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体を100℃以上に加熱する方法は特に限定されず、前述のポリイミド積層体と同様の方法を用いることができる。
前記基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体において、第1のポリイミド層は上述のポリイミド積層体と同様であり、第1のポリイミド層はエステル結合を有するポリイミドを含むことが好ましい。上述の通り発明者が推測するに、100℃以上に加熱することによって第1のポリイミド層が変化し、一部が分解して低分子成分が脱離して気化することで、第2の樹脂層を含む剥離層が剥離すると考えられる。
第1のポリイミド層に含まれるエステル結合を有するポリイミドは、少なくとも一般式(1)に示されるエステル結合を有する酸二無水物及び/又は一般式(7)で示されるエステル結合を有するジアミンを反応させて得られるポリイミドであることが、100℃以上に加熱することにより剥離を容易にするため好ましい。また、エステル結合を有していれば、他の酸二無水物やジアミンを併用しても良く、それらは前記ポリイミド積層体と同様の例が挙げられる。
第2のポリイミド層は上述の第2の樹脂層にポリイミドを用いた場合と同様である。
本発明は前記ポリイミド積層体上に電子デバイスが形成されているポリイミド積層体であることが好ましい。電子デバイスをポリイミド積層体上に形成し、剥離することでフレキシブル性などの特性を電子デバイスに付与することができる。電子デバイスの種類や積層方法、積層の様態については上述のポリイミド積層体と同様である。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施形態の変更が可能である。
以下に、本発明における実施例にて用いたポリイミドの合成例を示す。
(合成例1)
ステンレス製撹拌棒を備えた撹拌機と窒素導入管を備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、重合用溶媒として脱水したN−N’ジメチルホルムアミド(以下DMFと称する)164.00gを投入し、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル(以下ODAと称する)を7.90g、パラフェニレンジアミン(以下PDAと称する)を4.27g加え、氷浴中で30分間攪拌した。ODAとPDAが均一に溶解した後に、パラフェニレンビス(トリメリット酸モノエステル酸無水物)(以下TMHQと称する)を12.65g加えた。TMHQが完全に溶解したことを確認した後に、ピロメリット酸二無水物(以下PMDAと称する)を11.18g加え、反応を続け、粘度が上昇し、変化が小さくなった時点で反応を終了した。この反応溶液におけるジアミン及びテトラカルボン酸二無水物の合計の固形分濃度は18重量%であった。溶液の粘度が変化しなくなったことを確認した後にDMFでさらに希釈し、作業しやすい粘度に調整した。本方法で得られたポリアミド酸溶液は固形分濃度が12重量%であった。本合成例で得られたポリアミド酸溶液をポリアミド酸A溶液、ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドをポリイミドAと称する。
(合成例2)
ステンレス製撹拌棒を備えた撹拌機と窒素導入管を備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、重合用溶媒として脱水したN−N’ジメチルアセトアミド(以下DMAcと称する)243.94gを投入し、ODAを27.04g、エラスマー1000(下記一般式(13)で示される化合物でn =13〜15:平均分子量1238、イハラケミカル工業株式会社)を18.92g加え、氷浴中で30分間攪拌した。ODAとエラスマー1000が均一に溶解した後に、PMDAを31.09g加えて反応を続けた。さらにPMDA1.64gをDMAc22.72gに溶解した溶液を添加して加え、粘度が上昇し、変化が小さくなった時点で反応を終了した。この反応溶液におけるジアミン及びテトラカルボン酸二無水物の合計の固形分濃度は22.7重量%であった。溶液の粘度が変化しなくなったことを確認した後にDMFでさらに希釈し、作業しやすい粘度に調整した。本方法で得られたポリアミド酸溶液は固形分濃度が13.5重量%であった。本合成例で得られたポリアミド酸溶液をポリアミド酸B溶液、ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドをポリイミドBと称する。
(合成例3)
ステンレス製撹拌棒を備えた撹拌機、窒素導入管を備えた3Lのガラス製セパラブルフラスコに、重合用溶媒として脱水したDMAc1338gを投入し、PDAを58.48g、ODAを0.87g加え、油浴で50℃に加熱し30分間攪拌した。PDAが均一に溶解した後に、3,3´,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(以下BPDAと称する)157.19gを加え、原料が溶解したことを確認した後に溶液の濃度を約80℃に調整した。さらに一定の温度で加熱しながら攪拌を3時間続けて粘度を下げ、さらにDMAc153.8g加えて攪拌し、ポリアミド酸溶液を得た。この反応溶液におけるジアミン及びテトラカルボン酸二無水物の合計の固形分濃度は15重量%であった。
上記ポリアミド酸溶液を水浴で速やかに冷却し、溶液の温度を約50℃に調整した。次に3−アミノプロピルトリエトキシシランの1%DMAc溶液を10.9g加え5時間攪拌した。溶液の粘度が変化しなくなったことを確認した後にDMAcでさらに希釈し、作業しやすい粘度に調整した。本方法で得られたポリアミド酸溶液は固形分濃度が13wt%であった。
本合成例で得られたポリアミド酸溶液をポリアミド酸C溶液、ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドをポリイミドCと称する。
(合成例4)
ステンレス製撹拌棒を備えた撹拌機、窒素導入管を備えた500mLのガラス製セパラブルフラスコに、トリメリット酸無水物クロライド67.4g(0.32mmol)を入れ、酢酸エチル190gとn−ヘキサン190gからなる混合溶媒を加えて溶解させ、溶液1を調製した。更に別の容器に2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン25.6g(0.08mmol)を酢酸エチル72gとn−ヘキサン72gからなる混合溶媒を加えて溶解させ、脱酸剤としてプロピレンオキサイド9.2gを加えて溶液2を調製した。
エタノールアイスバス中で−20℃程度に冷却下で、溶液1に攪拌下溶液2を滴下して3時間攪拌し、その後室温で12時間攪拌した。析出物を濾別し、酢酸エチル/n−ヘキサン混合溶媒(体積比1:1)でよく洗浄した。その後、濾別し、60℃で12時間、さらに120℃で12時間真空乾燥して収率70%で白色の生成物を得た。FT−IRにて3380cm−1(アミド基NH伸縮振動)、3105cm−1(芳香族C−H伸縮振動)、1857cm−1、1781cm−1(酸無水物基C=O伸縮振動)、1677cm−1(アミド基C=O伸縮振動)のピーク、また、H−NMRで、δ11.06ppm(s、NH、2H)、δ8.65ppm(s、フタルイミド上、3位CaromH、2H)、δ8.37ppm(フタルイミド上、5および6位CaromH、4H)、δ7.46ppm(d、中央ビフェニル上、6および6’位CaromH、2H)、δ8.13ppm(d、中央ビフェニル上、5および5’位CaromH、2H)、δ8.27ppm(s、中央ビフェニル上、3および3’位CaromH、2H)のピークを確認することができたことから、目的物であるアミド基含有テトラカルボン酸二無水物(以下酸二無水物モノマーDとする)得られたことを確認した。この化合物の融点をDSCで測定したところ、274℃であった。
ステンレス製撹拌棒を備えた撹拌機、窒素導入管を備えた、3Lのガラス製セパラブルフラスコに、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン32.0g(0.10mol)を入れ、重合用溶媒として脱水したN,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMF)296gを仕込み攪拌した後、この溶液に、上記の合成したアミド基含有テトラカルボン酸二無水物(酸二無水物モノマーB)66.8g(0.10mol)を加え、室温で24時間攪拌し、ポリアミド酸を得た。なお、この反応溶液におけるジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物の仕込み濃度は、全反応液に対して25重量%となっていた。
上記溶液にDMFを加え固形分濃度を20重量%とし、イミド化触媒としてピリジンを15.8g(0.20mol)添加して、完全に分散させた。分散させた溶液中に無水酢酸を24.5g(0.24mol)を添加して攪拌し、100℃で4時間攪拌したのち、室温まで冷却した。上記ポリイミド樹脂溶液にDMFを加え固形分濃度を15重量%とし、1200gのイソプロピルアルコールをポリイミド樹脂溶液に加えた後、約30分間撹拌した。その後、ポリイミドスラリーを取り出し、更に、800gのイソプロピルアルコールを添加して完全に固形分を抽出した。900gのイソプロパノ−ルで抽出した固形分の洗浄を4回行った。そして得られた固形分を真空乾燥装置で150℃24時間真空乾燥して、ポリイミド樹脂として取り出した。
3Lパラブルフラスコ中にDMAc900gを投入し、さらに得られたポリイミド樹脂を100g添加し、固形分濃度10重量%の第2ポリイミド溶液を得た。得られたポリイミド溶液をポリイミドD溶液、本構造を有するポリイミドをポリイミドDと称する。
(合成例5)
ステンレス製撹拌棒を備えた撹拌機と窒素導入管を備えた、3Lのガラス製セパラブルフラスコに、重合用溶媒として脱水したDMAc365.00gを投入し、ODAを45.07g加え、氷浴中で30分間攪拌した。ODAが均一に溶解した後に、PMDAを46.63g加え、反応を続けた。さらに2.44gのPMDAを11.64gのDMAcに溶解した溶液を少量加え、粘度が上昇し、変化が小さくなった時点で反応を終了した。この反応溶液におけるジアミン及びテトラカルボン酸二無水物の合計の固形分濃度は20重量%であった。溶液の粘度が変化しなくなったことを確認した後にDMAcでさらに希釈し、作業しやすい粘度に調整した。本方法で得られたポリアミド酸溶液は固形分濃度が12重量%であった。本合成例で得られたポリアミド酸溶液をポリアミド酸E溶液、ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドをポリイミドEと称する。
以下にポリイミド積層体の製造方法を示す。
ガラス基板にはEagleXG(Corning社製)を用いた(縦×横×厚み:10cm×10cm×0.5mm)。ガラス基板は6wt%セミクリーンM−LO(横浜油脂)で20分、超純水で10分、アセトンで20分、2−プロパノールで20分の順番に超音波洗浄を行った後に、100℃のオーブンで乾燥を行った。
(実施例1)
第1のポリイミドにはポリイミドAを、第2の樹脂層にはポリイミドCを用いた。
ガラス基板上にポリアミド酸A溶液をスピンコートした後に、80℃で20分、150℃で30分、320℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行い、第1のポリイミド層を形成した(20μm)。この第1のポリイミド層の上に、第2のポリイミド前駆体溶液としてポリアミド酸C溶液をスピンコートし、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行うことで、第2の樹脂層を第1のポリイミド層の上に形成した(20μm)。この様にしてポリイミド積層体を得た。
得られたポリイミド積層体を予め400℃に加熱したホットプレート上に、ガラス基板側が接する様に置くと第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の界面の一部で気泡が発生し剥離していたため、カッターで切れ目を入れると第2の樹脂層のポリイミドCを容易に剥離することができた。
(実施例2)
第1のポリイミドにはポリイミドAを、第2の樹脂層にはポリイミドDを用いた。
ガラス基板上にポリアミド酸A溶液をスピンコートした後に、80℃で20分、150℃で30分、320℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行い、第1のポリイミド層を形成した(20μm)。この第1のポリイミド層の上に、第2のポリイミド溶液としてポリイミドD溶液をスピンコートし、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行うことで、第2の樹脂層を第1のポリイミドの上に形成した(20μm)。この様にしてポリイミド積層体を得た。
得られたポリイミド積層体を予め400℃に加熱したホットプレート上に、ガラス基板側が接する様に置くと第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の界面の一部で気泡が発生し剥離していたため気泡が発生し、カッターで切れ目を入れると第2の樹脂層のポリイミドDのみを容易に剥離することができた。
(実施例3)
第1のポリイミドにはポリイミドBを、第2の樹脂層にはポリイミドCを用いた。
ガラス基板上にポリアミド酸B溶液をスピンコートした後に、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行い、第1のポリイミド層を形成した(20μm)。この第1のポリイミド層の上に、第2のポリイミド前駆体溶液としてポリアミド酸C溶液をスピンコートし、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行うことで、第2の樹脂層を第1のポリイミドの上に形成した(20μm)。この様にしてポリイミド積層体を得た。
得られたポリイミド積層体を予め350℃に加熱したホットプレート上に、ガラス基板側が接する様に置くと第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の界面の一部で気泡が発生し剥離していたため気泡が発生し、カッターで切れ目を入れると第2の樹脂層のポリイミドCを容易に剥離することができた。
(実施例4)
第1のポリイミドにはポリイミドBを、第2の樹脂層にはポリイミドDを用いた。
ガラス基板上にポリアミド酸B溶液をスピンコートした後に、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行い、第1のポリイミド層を形成した(20μm)。この第1のポリイミド層の上に、第2のポリイミド溶液としてポリイミドD溶液をスピンコートし、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行うことで、第2の樹脂層を第1のポリイミド層の上に形成した(20μm)。この様にしてポリイミド積層体を得た。
得られたポリイミド積層体を予め350℃に加熱したホットプレート上に、ガラス基板側が接する様に置くと第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の界面の一部で気泡が発生し剥離していたため気泡が発生し、カッターで切れ目を入れると第2の樹脂層のポリイミドDを容易に剥離することができた。
(比較例1)
第1のポリイミドにはポリイミドEを、第2の樹脂層にはポリイミドCを用いた。
ガラス基板上にポリアミド酸E溶液をスピンコートした後に、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行い、第1のポリイミド層を形成した(20μm)。この第1のポリイミド層の上に、第2ポリイミド前駆体溶液としてポリアミド酸C溶液をスピンコートし、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行うことで、第2の樹脂層を第1のポリイミド層の上に形成した(20μm)。この様にしてポリイミド積層体を得た。
得られたポリイミド積層体を予め400℃に加熱したホットプレート上にガラス基板側が接する様に置いたが、剥離することが困難であった。
(比較例2)
第1のポリイミドにはポリイミドEを、第2の樹脂層にはポリイミドDを用いた。
ガラス基板上にポリアミド酸E溶液をスピンコートした後に、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行い、第1のポリイミド層を形成した(20μm)。この第1のポリイミド層の上に、第2ポリイミド溶液としてポリイミドD溶液をスピンコートし、80℃で20分、150℃で30分、300℃で1時間の条件でホットプレート上にて乾燥を行うことで、第2の樹脂層を第1のポリイミド層の上に形成した(20μm)。この様にしてポリイミド積層体を得た。
得られたポリイミド積層体を予め350℃に加熱したホットプレート上に、ガラス基板側が接する様に置いたが、剥離することが困難であった。
実施例1〜4のポリイミド積層体は加熱することにより第1のポリイミド層と第2のポリイミド層の層間に応力が発生せず剥離することができた。このことにより、電子デバイスを積層した電子デバイス積層剥離層を作製した際に、電子デバイスを劣化させることなく歩留り良く生産することができることが明らかになった。これに対して比較例1および2では、第1のポリイミド層がエステル結合を有するポリイミドを含まないため剥離できず、電子デバイス積層剥離層を効率良く製造できないことが明らかになった。
1 基板
2 第1のポリイミド層
3 第2の樹脂層
4 ポリイミド積層体
11 基板
12 第1のポリイミド層
13 第2の樹脂層
21 基板
22 第1のポリイミド層
23 第2の樹脂層
24 電子デバイス
25 電子デバイス積層剥離層
31 基板
32 第1のポリイミド層
33 第2の樹脂層
34 電子デバイス
35 電子デバイス積層剥離層

Claims (9)

  1. 基板、第1のポリイミド層および第2の樹脂層を含み、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層の順番に積層されており、第1のポリイミド層の基板側と反対側に第2の樹脂層が接しているポリイミド積層体を、100℃以上に加熱することによって、第2の樹脂層を含む剥離層を剥離して得ることを特徴とする、第2の樹脂層を含む剥離層の製造方法。
  2. 前記第2の樹脂層がポリイミドまたはポリベンゾオキサゾール含むことを特徴とする請求項1に記載の剥離層の製造方法。
  3. 前記第1のポリイミド層がエステル結合を有するポリイミドを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の剥離層の製造方法。
  4. 前記第1のポリイミド層が少なくともエステル結合を有するジアミン及び/又は酸二無水物を反応させて得られるポリイミドを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の剥離層の製造方法。
  5. 前記ポリイミド積層体が、少なくとも第1のポリイミド溶液もしくは第1のポリイミド前駆体溶液を基板上に塗布して第1のポリイミド層を形成し、第1のポリイミド層上に第2のポリイミド溶液、第2のポリイミド前駆体溶液、第2のポリベンゾオキサゾール溶液または第2のポリベンゾオキサゾール前駆体溶液を塗布して第2の樹脂層を形成して得られることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の剥離層の製造方法。
  6. 前記ポリイミド積層体はさらに電子デバイスを含んでおり、基板、第1のポリイミド層、第2の樹脂層、電子デバイスの順に積層されており、前記剥離層が電子デバイスを含んでいることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の剥離層の製造方法。
  7. 基板表面に2層以上のポリイミドが積層されているポリイミド積層体であって、基板に接している第1のポリイミド層と第2のポリイミド層が、100℃以上に加熱することで剥離することを特徴とするポリイミド積層体。
  8. 前記第1のポリイミド層がエステル結合を有するポリイミドを含むことを特徴とする請求項7に記載のポリイミド積層体。
  9. 請求項7または8に記載のポリイミド積層体上に電子デバイスが形成されているポリイミド積層体。
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