TWI586745B - 具有低脫模力性的壓印材料 - Google Patents
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Description
本發明為有關壓印材料(壓印用膜形成組成物)、及由該材料所製作的轉印有圖型之膜。更詳而言之,係關於硬化後於脫模時,可從模具容易將樹脂膜剝離之壓印材料,以及由該材料製作之轉印有圖型之膜。
1995年,現普林斯頓大學之Chou教授等人提倡所謂奈米壓印微影(Nanoimprint lithography)之新技術(專利文獻1)。奈米壓印微影,係使形成有樹脂膜之基材與具有任意圖型之模具接觸,加壓該樹脂膜,同時並使用熱或光作為外部刺激,在已硬化的該樹脂膜上形成目的之圖型之技術,相較於習知之半導體裝置製造中的光微影等,此奈米壓印微影為具有簡便且廉價之可奈米級之加工之優點。
因此,奈米壓印微影係取代光微影技術,為被期待適用於半導體裝置、光學裝置、顯示器、記憶媒體、生物晶片等製造的技術,故有關使用於奈米壓印微影之光奈米壓
印微影用硬化性組成物已有各式各樣之報告(專利文獻2、專利文獻3)。
於奈米壓印微影技術中若使用高價模具時,為求模具之長壽命化,將已硬化的樹脂膜從模具剝落之力,即,於脫模時之剝落力(以下,在本說明書中簡稱為「脫模力」)越大,則樹脂會變得越容易附著於模具,模具亦容易變成無法使用。因此,對於使用於奈米壓印微影之材料(以下,在本說明書中簡稱為「壓印材料」),要求著其低脫模力性(可容易將已硬化的樹脂膜從模具剝離之特性)。但是,目前為止,雖已揭示有作為壓印材料之各種材料,但並無關於脫模力小之材料的檢討或報告。又,在固體攝像裝置、太陽能電池、LED裝置、顯示器等製品中,對於作為其內部或表面上的光學構件所製作的構造物,則有同時要求耐擦傷性及高透明性之情形。
[專利文獻1]美國專利第5772905號說明書
[專利文獻2]日本國特開2008-105414號公報
[專利文獻3]日本國特開2008-202022號公報
本發明為基於上述情事者,發明所欲解決之課題為提供一種硬化後於脫模時,可從模具容易將樹脂膜剝離之壓印材料,即,形成具有低脫模力性,且具有高透明性、高耐擦傷性、及高指紋擦拭性之膜的壓印材料,以及提供由該材料所製作的轉印有圖型之膜。具體而言,以提供一種可形成具有下述特性之膜的壓印材料為目的,該膜之特性為:脫模力為較0g/cm為大且為0.5g/cm以下,可見光領域之平均透過率為99%以上,尚且對於圖型轉印後之膜,進行鋼絲絨擦傷試驗時,形成的傷痕條數為10條以下。
本發明團隊為解決上述課題,進行深入研究之結果發現,藉由將含有:至少具有環氧丙烷單元且具有聚合性基之化合物、聚矽氧化合物、及光聚合起始劑之材料作為壓印材料使用,在模具之具有凹凸形狀的面上,藉由該材料之光硬化,使轉印有模具之凹凸形狀圖型之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面剝離時,所測量的脫模力特別地小。又,將由該材料所製作的轉印有圖型之膜,即使是在圖型上進行鋼絲絨擦傷試驗,傷痕之產生亦少。另,可得到指紋擦拭性亦為優越,且透明性亦優越之驚人發現,遂而完成本發明。
即,作為本發明之第1觀點為關於一種壓印材料,其係含有下述(A)成分、(B)成分及(C)成
分,(A)成分:具有環氧丙烷單元或具有環氧丙烷單元及環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物;(B)成分:聚矽氧化合物;(C)成分:光聚合起始劑。
作為第2觀點,如第1觀點之壓印材料,其係進而含有具有3個以上聚合性基之化合物來作為(D)成分。
作為第3觀點,如第1觀點或第2觀點之壓印材料,其係進而含有具有環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物來作為(E)成分。
作為第4觀點,如第1觀點至第3觀點中任一項之壓印材料,其係進而含有界面活性劑來作為(F)成分。
作為第5觀點,如第1觀點至第4觀點中任一項之壓印材料,其係進而含有溶劑來作為(G)成分。
作為第6觀點,如第1觀點至第5觀點中任一項之壓印材料,其中,前述(A)成分之化合物為具有2個由丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基及烯丙基所構成之群中選出的至少一種之基來作為前述聚合性基之化合物。
作為第7觀點,如第2觀點之壓印材料,其中,前述(D)成分之化合物為具有3個以上由丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基及烯丙基所構成之群中選出的至少一種之基來作為前述聚合性基之化合物。
作為第8觀點,如第1觀點至第7觀點中任一項之壓印材料,其中,將前述壓印材料塗佈於薄膜上,使該薄膜
上之塗膜與模具之具有凹凸形狀之面黏著,接下來光硬化該塗膜,之後在將薄膜上之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面進行90°剝離試驗中,所測量的脫模力,即,將該薄膜上之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面剝離時之荷重,以換算成該薄膜之橫向寬度每1cm之值為較0g/cm為大且為0.5g/cm以下。
作為第9觀點為關於一種轉印有圖型之膜,其係由第1觀點至第8觀點中任一項之壓印材料所製作。
作為第10觀點為關於一種光學構件,其係於基材上具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
作為第11觀點為關於一種固體攝像裝置,其係於基材上具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
作為第12觀點為關於一種LED裝置,其係於基材上具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
作為第13觀點為關於一種半導體元件,其係具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
作為第14觀點為關於一種太陽能電池,其係於基材上具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
作為第15觀點為關於一種顯示器,其係於基材上具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
作為第16觀點為關於一種電子裝置,其係於基材上具備有第9觀點之轉印有圖型之膜。
本發明之壓印材料,在分子中為具有環氧丙烷單元或具有環氧丙烷單元與環氧乙烷單元且具有2個聚合性基之化合物之同時,因含有聚矽氧化合物,故由該壓印材料所製作的硬化膜為具有低脫模力性之同時,具有高耐擦傷性、高指紋擦拭性及高透明性。
又,本發明之壓印材料,可為光硬化,且在從模具之具有凹凸形狀之面剝離時,因不會產生圖型之局部剝落,故可得到正確形成有所期望之圖型之膜。因此,良好的光壓印之圖型形成為可能。
又,本發明之壓印材料係可在任意基材上製膜,於壓印後所形成的轉印有圖型之膜,可適合用在太陽能電池、LED裝置、顯示器等,要求使用耐擦傷性、高指紋擦拭性及高透明性的構件之製品。
更,本發明之壓印材料,藉由變更上述(A)成分化合物的種類及含有比例,可控制硬化速度、動態黏度、膜厚。因此,本發明之壓印材料,可因應所製造的裝置之種類、與曝光製程及燒成製程之種類來設計材料,由於可擴大製程裕度故可適合使用於光學構件之製造。
(A)成分之化合物,係在一分子為具有1個以上的環氧丙烷單元且具有2個聚合性基之化合物,或在一分子
為分別具有1個以上的環氧丙烷單元及環氧乙烷單元且具有2個聚合性基之化合物,具體所指為,在化合物兩末端為具有聚合性基之化合物。尚,所謂上述環氧丙烷單元,表示例如:(-CH(CH3)CH2O-)、(-CH2CH2CH2O-);所謂上述環氧乙烷單元,表示例如:(-CH2CH2O-)。又,作為該聚合性基,列舉例如:丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基。在此,有將丙烯醯氧基以丙烯氧基來表現,將甲基丙烯醯氧基以甲基丙烯氧基來表現之情形。
作為上述(A)成分之化合物,列舉例如:二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇#400二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇#700二(甲基)丙烯酸酯、環氧乙烷環氧丙烷共聚物二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化聚丙二醇#700二(甲基)丙烯酸酯。尚,本說明書中,所謂的(甲基)丙烯酸酯化合物,指為丙烯酸酯化合物與甲基丙烯酸酯化合物之雙方。例如(甲基)丙烯酸,所指為丙烯酸與甲基丙烯酸。
上述化合物可取自於市售品,作為該具體例,可列舉例如:NK ESTER APG-100、同APG-200、同APG-400、同APG-700、同3PG、同9PG、同1206PE、NK ECONOMER A-1000PER(以上,新中村化學工業股份有限公司製)、FANCRYL(註冊商標)FA-P240A、同FA-P270A、同FA-023M(以上,日立化成工業股份有限公司製)。
上述(A)成分之化合物,可單獨或組合2種以上使用。
本發明中之(A)成分為對於圖型轉印後之膜可賦予其耐擦傷性,同時於壓印時之硬化時,有助於使後述(B)成分之聚矽氧化合物滲出,藉此所得到的樹脂膜(硬化膜),可降低從模具之具有凹凸形狀的面剝離時所測量的脫模力。
又,藉由變更上述(A)成分化合物之種類及含有比例,可控制壓印材料之動態黏度、壓印時之硬化速度及所形成之膜厚。
(B)成分之聚矽氧化合物,係表示在分子內為具有聚矽氧骨架(矽氧烷骨架)之化合物,特以具有二甲基聚矽氧骨架為佳。
作為上述化合物,可取自於市售品,該具體例方面,列舉例如:BYK-302、BYK-307、BYK-322、BYK-323、BYK-330、BYK-333、BYK-370、BYK-375、BYK-378、BYK-UV3500、BYK-UV3570(以上,BYK-Chemie Japan股份有限公司製)、X-22-164、X-22-164AS、X-22-164A、X-22-164B、X-22-164C、X-22-164E、X-22-163、X-22-169AS、X-22-174DX、X-22-2426、X-22-9002、X-22-2475、X-22-4952、KF-643、X-22-343、X-22-2404、X-22-2046、X-22-1602(以上,信越化學
工業股份有限公司製)。
上述具有聚矽氧骨架之化合物,可單獨或組合2種以上使用。
本發明之壓印材料中(B)成分之含有量,相對於上述(A)成分之質量,或含有後述(D)成分時,相對於(A)成分及(D)成分之總質量,較佳為0.2phr至4phr,更佳為0.5phr至2phr更佳。若此比例低於0.2phr時,無法得到充份的低脫模力性;若超過4phr時,有硬化不足之情形,圖型化特性為惡化。在此,所謂的phr,指相對於(A)成分之質量100g,或相對於(A)成分及(D)成分之總質量100g,表示(B)成分(聚矽氧化合物)之質量。
作為(C)成分之光聚合起始劑,只要是對於光硬化時所使用的光源為具有吸收者即可,並無特別的限制,列舉例如:第三-丁基過氧基-異-酞酸酯、2,5-二甲基-2,5-雙(苄醯氧基)己烷、1,4-雙〔α-(第三-丁基二氧)-異-丙氧基〕苯、二-第三-丁基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-雙(第三-丁基過氧基)己烯氫過氧化物、α-(異-丙基苯基)-異-丙基氫過氧化物、第三-丁基氫過氧化物、1,1-雙(第三-丁基二氧)-3,3,5-三甲基環己烷、丁基-4,4-雙(第三-丁基二氧)戊酸酯、環己酮過氧化物、2,2’,5,5’-四(第三-丁基過氧化羰基)二苯基酮、3,3’,4,4’-四(第三-丁
基過氧化羰基)二苯基酮、3,3’,4,4’-四(第三-戊基過氧化羰基)二苯基酮、3,3’,4,4’-四(第三-己基過氧化羰基)二苯基酮、3,3’-雙(第三-丁基過氧化羰基)-4,4’-二羧基二苯基酮、第三-丁基過氧化苯甲酸酯、二-第三-丁基二過氧化異酞酸酯等之有機過氧化物;9,10-蒽醌、1-氯蒽醌、2-氯蒽醌、八甲基蒽醌、1,2-苯并蒽醌等之醌類;安息香甲基、安息香乙基醚、α-甲基安息香、α-苯安息香等之安息香衍生物;2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙烷-1-酮、1-羥基-環己烷-苯基-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、1-〔4-(2-羥基乙氧基)-苯基〕-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮、2-羥基-1-〔4-{4-(2-羥基-2-甲基-丙醯基)苄基}-苯基〕-2-甲基-丙烷-1-酮、苯基乙醛酸甲基酯、2-甲基-1-〔4-(甲基硫)苯基〕-2-嗎啉基丙烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-二甲基胺基-2-(4-甲基-苄基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁烷-1-酮等之烷基苯酮系化合物;雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-膦氧化物等之醯膦氧化物系化合物;1,2-辛烷二酮、1-〔4-(苯基硫)-、2-(O-苯甲醯基肟)〕、乙酮、1-〔9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基〕-、1-(O-乙醯肟)等之肟酯系化合物。
上述化合物係可取自於市售品,作為其具體例,列舉例如:IRGACURE(註冊商標)651、同184、同500、同2959、同127、同754、同907、同369、同379
、同379EG、同819、同819DW、同1800、同1870、同784、同OXE01、同OXE02、同250、Darocur(註冊商標)1173、同MBF、同4265、Lucirin(註冊商標)TPO(以上,BASF Japan股份有限公司製);KAYACURE(註冊商標)DETX、同MBP、同DMBI、同EPA、同OA(以上,日本化藥股份有限公司製);VICURE-10、同55(以上,STAUFFER Co.LTD製);ESACURE(註冊商標)KIP150、同TZT、同1001、同KTO46、同KB1、同KL200、同KS300、同EB3、TRIAZINE-PMS、TRIAZINE-A、TRIAZINE-B(以上,日本Siberhegner股份有限公司製);ADEKAoptomer-N-1717、同N-1414、同N-1606(股份有限公司ADEKA製)。
上述光聚合起始劑,可單獨或組合2種以上使用。
本發明之壓印材料中(C)成分之含有量,相對於上述(A)成分之質量,或含有(D)成分時,相對於(A)成分及(D)成分之總質量,較佳為0.1phr至30phr,更佳為1phr至20phr。當(C)成分之含有量之比例未滿0.1phr時,無法得到充份的硬化性,而引起圖型化特性之惡化及耐擦傷性之降低之故。在此,所謂的phr,指相對於(A)成分之質量100g,或相對於(A)成分及(D)成分之總質量100g,表示光聚合起始劑之質量。
在本發明中,亦可添加具有3個以上聚合性基之化合物來作為(D)成分。(D)成分之具有3個以上聚合性基之化合物,係擔任調整因光壓印所得到之膜之硬度的角色。具有3個以上聚合性基之化合物的聚合性基之個數,例如為3個至6個;作為該聚合性基,列舉例如:丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基。
作為上述(D)成分之化合物,列舉例如:季戊四醇三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化甘油三丙烯酸酯、乙氧基化異氰脲酸三丙烯酸酯、ε-己內酯變性參-(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羥甲基)丙烷四丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧基化二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇聚丙烯酸酯、聚甘油聚乙二醇聚丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯胺甲酸乙酯預聚合物、季戊四醇三丙烯酸酯甲苯二異氰酸酯胺甲酸乙酯預聚合物、季戊四醇三丙烯酸酯異佛酮二異氰酸酯胺甲酸乙酯預聚合物、二季戊四醇五丙烯酸酯六亞甲基二異氰酸酯胺甲酸乙酯預聚合物。
上述化合物係可取自於市售品,作為其具體例,列舉例如:NK ESTER A-TMM-3LMN、同A-TMPT、同TMPT、同A-TMPT-3EO、同A-GLY-3E、同A-GLY-9E、同A-GLY-20E、同A-9300、同A-9300-1CL、同A-9300-6CL、同A-TMMT、同ATM-4E、同ATM-35E、
同AD-TMP、同A-DPH、同A-DPH-12E、同A-9550、同A-9530、同ADP-51EH、同ATM-31EH、NK ECONOMER A-PG5027E、同A-PG5054E(以上,新中村化學工業股份有限公司製);KAYARAD(註冊商標)T-1420、同D-330、同D-310、同DPCA-20、同DPCA-30、同DPCA-60、同DPCA-120、同GPO-303、同TMPTA、同THE-330、同TPA-320、同TPA-330、同PET-30、同RP-1040、同DPHA、同DPHA-2C、同DN-0075、同DN-2475、同DPEA-12(以上,日本化藥股份有限公司製);UA-306H、UA-306T、UA-306I、UA-510H(以上,共榮公司化學股份有限公司製)。
上述具有3個以上聚合性基之化合物,可單獨或組合2種以上使用。使用具有3個以上聚合性基之化合物時,其比例為相對於上述(A)成分之質量,較佳為10phr至70phr,更佳為40phr至60phr。
在本發明中,亦可添加具有環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物來作為(E)成分。藉由添加(E)成分,可促進脫模力之進一步之降低。(E)成分之具有環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物,係在一分子內具有1個以上環氧乙烷單元且具有2個聚合性基;具體而言,指在化合物之兩末端具有聚合性基之化合物。尚,所謂上述環氧乙烷單元,表示例如:(-CH2CH2O-)。又
,作為該聚合性基,列舉例如:丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基、烯丙基。
作為上述(E)成分之化合物,列舉例如:單乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇#200二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇#300二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇#400二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇#600二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇#1000二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二(甲基)丙烯酸酯。
上述化合物係可取自於市售品,作為其具體例,列舉例如:NK ESTER 1G、同2G、同3G、同4G、同9G、同14G、同23G、同A-200、同A-400、同A-600、同A-1000、同ABE-300、同A-BPE-4、同A-BPE-6、同A-BPE-10、同A-BPE-17、同A-BPE-30、同BPE-80N、同BPE-100N、同BPE-200、同BPE-500、同BPE-900、同BPE-1300N(以上,新中村化學工業股份有限公司製);New Frontier(註冊商標)PE-200、同PE-300、同PE-400、同PE-600(以上,第一工業製藥股份有限公司製)。
上述具有環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物,可單獨或組合2種以上使用。使用具有環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物時,其比例以相對於本發明之壓印材料中具有聚合性基之化合物整體,以合計量較佳為5質量%以上且35質量%以下。相對於具
有聚合性基之化合物整體,當以合計量為未滿5質量%時,對於脫模力之降低,完全不會造成影響;當超過35質量%時,於脫模時會產生圖型彼此之附著等,而使形狀惡化。
在本發明中,亦可添加界面活性劑來作為(F)成分。(F)成分之界面活性劑,係擔任調整所得到之塗膜之製膜性的角色。
作為上述界面活性劑,列舉例如:聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯油基醚等之聚氧乙烯烷基醚類;聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等之聚氧乙烯烷芳基醚類;聚氧乙烯.聚氧化丙烯嵌段共聚物類;去水山梨醇單月桂酸酯、去水山梨醇單十六酸酯、去水山梨醇單硬脂酸酯、去水山梨醇單油酸酯、去水山梨醇三油酸酯、去水山梨醇三硬脂酸酯等之去水山梨醇脂肪酸酯類;聚氧乙烯去水山梨醇單月桂酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇單十六酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯去水山梨醇三硬脂酸酯等之聚氧乙烯去水山梨醇脂肪酸酯類等之非離子系界面活性劑;商品名EFTOP(註冊商標)EF301、同EF303、同EF352(三菱Materials電子化成股份有限公司((舊)股份有限公司JEMCO製));商品名MEGAFAC(註冊商標)F171、同F173、同R-08、同
R-30(DIC股份有限公司製)、Fluorad FC430、同FC431(住友3M股份有限公司製);商品名ASAHI GUARD(註冊商標)AG710、Surflon(註冊商標)S-382、同SC101、同SC102、同SC103、同SC104、同SC105、同SC106(旭硝子股份有限公司製)等之氟系界面活性劑;及有機矽氧烷聚合物KP341(信越化學工業股份有限公司製)。
上述界面活性劑,可單獨或組合2種以上使用。當使用界面活性劑時,其比例以相對於上述(A)成分之質量,或相對於(A)成分及上述(D)成分之總質量,或相對於(A)成分及上述(E)成分之總質量,或相對於(A)成分、(D)成分及(E)成分之總質量,較佳為0.01phr至40phr,更佳為0.01phr至10phr。
本發明中,亦可含有溶劑來作為(G)成分。(G)成分之溶劑,係擔任調節(A)成分(其係分子中為含有環氧丙烷單元或含有環氧丙烷單元與環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物)及(D)成分(其係具有3個以上聚合性基之化合物)之黏度之角色。
作為上述溶劑,列舉例如:甲苯、p-二甲苯、o-二甲苯、苯乙烯、乙二醇二甲基醚、丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、乙二醇單乙基醚、乙二醇單異丙基醚、乙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇單甲基
醚乙酸酯、乙二醇乙基醚乙酸酯、二乙二醇二甲基醚、丙二醇單丁基醚、乙二醇單丁基醚、二乙二醇二乙基醚、二丙二醇單甲基醚、二乙二醇單甲基醚、二丙二醇單乙基醚、二乙二醇單乙基醚、三乙二醇二甲基醚、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇、1-辛醇、乙二醇、己二醇、二丙酮醇、糠醇、四氫糠醇、丙二醇、苄基醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、γ-丁內酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丙基酮、二乙基酮、甲基異丁基酮、甲基n-丁基酮、環己酮、2-庚酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸n-丙酯、乙酸異丁酯、乙酸n-丁酯、乳酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、第三-丁醇、烯丙醇、n-丙醇、2-甲基-2-丁醇、異丁醇、n-丁醇、2-甲基-1-丁醇、1-戊醇、2-甲基-1-戊醇、2-乙基己醇、三亞甲基二醇、1-甲氧基-2-丁醇、異丙醚、1,4-二噁烷、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮、二甲基亞碸、N-環己基-2-吡咯啶,只要是可調整上述(A)成分及(D)成分之黏度者即可,未特別限制。
上述溶劑,可單獨或組合2種以上使用。
使用溶劑時,本發明之壓印材料的全成分,即前述(A)成分至(F)成分,以及包含由後述的其他添加劑之全成分中,將(G)成分之溶劑去除者作為指定義的固形分比例,相對於前述壓印材料以20質量%至80質量%的量,較佳為以40質量%至60質量%的量來含有溶劑為宜。
本發明之壓印材料,在無損本發明之效果範圍下,因應所需可含有環氧化合物、光酸產生劑、光增感劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、密著補助劑、或脫模性提昇劑。
作為上述環氧化合物,列舉例如:Epolead(註冊商標)GT-401、同PB3600、Celoxide(註冊商標)2021P、同2000、同3000、EHPE3150、同EHPE3150CE、Cyclomer(註冊商標)M100(以上,股份有限公司Daicel製);EPICLON(註冊商標)840、同840-S、同N-660、同N-673-80M(以上,DIC股份有限公司製)。
作為上述光酸產生劑可舉例,列舉例如:IRGACURE(註冊商標)PAG103、同PAG108、同PAG121、同PAG203、同CGI725(以上,BASF Japan股份有限公司製)、WPAG-145、WPAG-170、WPAG-199、WPAG-281、WPAG-336、WPAG-367(以上,和光純藥工業股份有限公司製);TFE TRIAZINE、TME-TRIAZINE、MP-TRIAZINE、二甲氧基TRIAZINE、TS-91、TS-01(股份有限公司三和化學製)。
作為上述光增感劑,列舉例如:硫系、系、酮系、硫吡啶鎓鹽系、鹼苯乙烯系、部花青素系、3-取代香豆素系、3,4-取代香豆素系、花青系、吖啶系、噻系、啡噻系、蒽系、蔻系、苯并蒽系、苝系、酮香豆素系、香豆素系、硼酸酯系。
上述光增感劑,可單獨或組合2種以上使用。藉由使用該光增感劑,可調整UV領域之吸收波長。
作為上述紫外線吸收劑,列舉例如:TINUVIN(註冊商標)PS、同99-2、同109、同328、同384-2、同400、同405、同460、同477、同479、同900、同928、同1130、同111FDL、同123、同144、同152、同292、同5100、同400-DW、同477-DW、同99-DW、同123-DW、同5050、同5060、同5151(以上,BASF Japan股份有限公司)。
上述紫外線吸收劑,可單獨或組合2種以上使用。藉由使用該紫外線吸收劑,可控制光硬化時膜之最表面的硬化速度,有可提昇脫模性之情形。
作為上述抗氧化劑,列舉例如:IRGANOX(註冊商標)1010、同1035、同1076、同1135、同1520L(以上,BASF Japan股份有限公司)。
上述抗氧化劑,可單獨或組合2種以上使用。藉由使用該抗氧化劑,可防止因氧化所導致膜變色成黃色之情形。
作為上述密著補助劑,列舉例如:3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷。藉由使用該密著補助劑,可提昇與基材之密著性。該密著補助劑之含有量,相對於上述(A)成分之質量,或相對於(A)成分及上述(D)成分之總質量,或相對於(A)成分及上述(E)成分之總質量,或相對於(A)
成分、(D)成分及(E)成分之總質量,較佳為5phr至50phr,更佳為10phr至50phr。
作為上述脫模性提昇劑,列舉例如:含氟化合物。作為含氟化合物列舉例如:R-5410、R-1420、M-5410、M-1420、E-5444、E-7432、A-1430、A-1630(以上,大金工業股份有限公司製)。
本發明之壓印材料之調製方法,並未特別限定,將(A)成分、(B)成分、(C)成分,及為任意成分之(D)成分、(E)成分、(F)成分及(G)成分,以及因所期望之其他添加劑混合,只要使壓印材料呈現均勻狀態即可。
又,將(A)成分至(G)成分,以及因所期望之其他添加劑之混合時的順序,只要能得均勻的壓印材料則無問題,未特別限定。作為該調製方法,列舉例如:於(A)成分中使(B)成分以指定比例來混合之方法。又,亦可舉例,將(C)成分、(D)成分、(E)成分、(F)成分及(G)成分進而混合於此,使成為均勻的壓印材料之方法。更,可舉例在此調製方法之適當階段中,依所需進而添加其他添加劑來混合之方法。
本發明之壓印材料為藉由塗佈於基材上並使光硬化,
而可得所期望的硬化膜。作為塗佈方法,可舉例公知或習知的方法,例如:旋塗法、浸漬法、流塗法、噴墨法、噴塗法、桿塗法、凹版塗佈法、隙缝塗佈法、輥塗佈法、轉印印刷法、刷毛塗佈、刮刀塗佈法、氣刀塗佈法。
作為用以塗佈本發明之壓印材料之基材,列舉例如:矽、銦錫氧化物(ITO)所成膜之玻璃(以下,本說明書中簡稱為「ITO基板」)、氮化矽(SiN)所成膜之玻璃(SiN基板)、銦鋅氧化物(IZO)所成膜之玻璃、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、三乙醯基纖維素(TAC)、亞克力、塑膠、玻璃、石英、陶瓷等所構成的基材。又,亦可使用具有可撓性之撓性基材,例如:三乙醯基纖維素、聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲基、環烯烴(共)聚合物、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚烯烴、聚丙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醚碸,以及由此等聚合物所組合的共聚物所構成之基材。
作為使本發明之壓印材料硬化之光源,未特別限定,可列舉例如:高壓水銀燈、低壓水銀燈、無電極燈、金屬鹵素燈、KrF準分子雷射、ArF準分子雷射、F2準分子雷射、電子束(EB)、極端紫外線(EUV)。又,可使用波長為一般的436nm之G線、405nm之H線、365nm之I線,或GHI混合線。另,曝光量較佳為30至2000mJ/cm2,更佳為30至1000mJ/cm2。
尚,使用前述(F)成分之溶劑時,對於光照
射前之塗膜及光照射後之硬化膜的至少一方,以使溶劑蒸發為目的,亦可加入燒成步驟。作為燒成機器,未特別限定,可使用例如:加熱板、烤箱、烤爐,在適當的氣氛下,即,只要是能在大氣、氮氣等惰性氣體或真空中進行燒成者即可。燒成溫度,以使溶劑蒸發為目的未特別限定,可在例如40℃至200℃下進行。
進行光壓印之裝置,只要是可得到目的之圖型即可,未特別限定。可使用例如東芝機械股份有限公司製之ST50、Obducat公司製之Sindre(註冊商標)60、明昌機工股份有限公司製之NM-0801HB等之市售的裝置,將基材與模具以輥壓著,使用於光硬化後之脫模方法。
又,作為使用於本發明用的光壓印之模具材,可列舉例如:石英、矽、鎳、氧化鋁、羰基矽烷、玻璃碳,只要是可得目的之圖型即可,未特別限定。又,為了提高模具之脫模性,於其表面亦可進行形成氟系化合物等之薄膜的脫模處理。作為使用於脫模處理之脫模劑,列舉例如:大金工業股份有限公司製的Optool(註冊商標)HD、同DSX,只要是可得到目的之圖型即可,未特別限定。
光壓印之圖型尺寸為奈米等級,具體而言,以未滿1微米之圖型尺寸為基準。
尚,於本發明中,所謂的評估脫模力之90°剝離試驗,係將一般之黏著物(本發明中即相當於藉由壓印材料所形成的硬化膜)黏貼於被著物(本發明中即相當於
薄膜)上,指定小時後,測定以指定剝離速度向90°方向剝落時,所產生的抵抗力(張力)之試驗。通常,測定為以參考JIS Z0237之評估法來實施。在此,可將所測定的抵抗力以換算成被著物之每寬度之值,來作為脫模力進行評估。
然後,將本發明之壓印材料塗佈於薄膜上,使該薄膜上之塗膜與模具之具有凹凸形狀之面黏著,接下來,使該塗膜以黏著於模具之具有凹凸形狀之面之狀況下光硬化,之後,在將薄膜上之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面進行90°剝離試驗中,所測量的脫模力,即,將該薄膜上之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面完全剝離時之荷重,以換算成該薄膜之橫向寬度每1cm之值,較佳為較0g/cm為大且為0.5g/cm以下,更佳為0.4g/cm以下。
如此般由本發明之壓印材料所製作的轉印有圖型之膜,又,具備該膜之半導體元件,以及在基材上具備該膜之光學構件、固體攝像元件、LED裝置、太陽能電池、顯示器及電子裝置,亦為本發明之對象。
以下,列舉實施例及比較例更加詳細地說明本發明,但本發明並不限定於此等實施例。
準備5g的NK ESTER APG-700(以下,本說明書中簡稱為「APG-700」)(新中村化學工業股份有限公司製)、0.05g的BYK-333(BYK.Japan股份有限公司製)(相對於APG-700之質量為1phr),混合該等,並於該混合物中加入0.125g的Lucirin(註冊商標)TPO(BASF Japan股份有限公司製)(以下,本說明書中簡稱「Lucirin TPO」)(相對於APG-700之質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a1。
除了將實施例1之APG-700變更為Fancryl(註冊商標)FA-023M(以下,本說明書中簡稱「FA-023M」)(日立化成工業股份有限公司製)以外,與實施例1相同地調製壓印材料PNI-a2。
除了將實施例1之APG-700變更為NK ECONOMER A-1000PER(以下,本說明書中簡稱「A-1000PER」)(新中村化學工業股份有限公司製)以外,與實施例1相同地調製壓印材料PNI-a3。
準備0.5g的KAYARAD(註冊商標)DPEA-12(以下
,在本說明書中簡稱「DPEA-12」)(日本化藥股份有限公司製)、2g的UA-306H(以下,本說明書中簡稱「306H」)(共榮公司化學股份有限公司製)、2.5g的APG-700、0.05g的BYK-333(相對於DPEA-12、306H及APG-700總質量為1phr),混合該等,並於該混合物中加入0.125g的Lucirin TPO(相對於DPEA-12、306H及APG-700之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a4。
除了將實施例4之BYK-333變更為0.1g(相對於DPEA-12、306H及APG-700之總質量為2phr)以外,與實施例4相同地調製壓印材料PNI-a5。
除了將實施例4之APG-700變更為A-1000PER,BYK-333變更為0.025g(相對於DPEA-12、306H及A-1000PER之總質量為0.5phr)以外,與實施例4相同地調製壓印材料PNI-a6。
除了將實施例6之BYK-333變更為0.05g(相對於DPEA-12、306H及A-1000PER之總質量為1phr)以外,與實施例6相同地調製壓印材料PNI-a7。
除了將實施例6之BYK-333變更為0.1g(相對於DPEA-12、306H及A-1000PER之總質量為2phr)以外,與實施例6相同地調製壓印材料PNI-a8。
準備2.25g的306H與2.75g的A-1000PER,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於306H及A-1000PER之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於306H與A-1000PER之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a9。
準備1.25g的DPEA-12、1.25g的KAYARAD(註冊商標)PET-30(以下,本說明書中簡稱「PET30」)(日本化藥股份有限公司製)、2.5g的A-1000PER,混合該等,並於該混合物中加入0.1g的BYK-333(相對於DPEA-12、PET30及A-1000PER之總質量為2phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於DPEA-12、PET30及A-1000PER之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a10。
準備2g的PET30、3g的A-1000PER,混合該等,並於該混合物中加入0.1g的BYK-333(相對於PET30及A-
1000PER之總質量為2phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於PET30及A-1000PER之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a11。
準備1.5g的NK ESTER A-200(以下,本說明書中簡稱「A-200」)(新中村化學工業股份有限公司製)、3g的A-1000PER、0.5g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a12。
準備1.5g的A-200、2.5g的A-1000PER、1g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a13。
準備1.5g的A-200、2g的A-1000PER、1.5g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的
BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a14。
準備1.5g的A-200、1.5g的A-1000PER、2g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a15。
準備1.5g的A-200、1g的A-1000PER、2.5g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a16。
準備1.5g的A-200、0.5g的A-1000PER、3g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的
BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a17。
準備1g的A-200、1.5g的A-1000PER、2.5g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a18。
準備1g的A-200、1g的A-1000PER、3g的DPEA-12,混合該等,並於該混合物中加入0.05g的BYK-333(相對於A-200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於A200、A-1000PER及DPEA-12之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-a19。
準備5g的306H、0.05g的BYK-333(相對於306H之質量為1phr)、0.125g的Lucirin TPO(相對於306H
之質量為2.5phr),混合該等並調製壓印材料PNI-b1。
除了將比較例1之BYK-333變更為0.1g(相對於306H之質量為2phr)以外,與比較例1相同地調製壓印材料PNI-b2。
除了將比較例1之306H變更為PET30以外,與比較例1相同地調製壓印材料PNI-b3。
除了將比較例2之306H變更為PET30以外,與比較例2相同地調製壓印材料PNI-b4。
準備0.5g的DPEA-12、2g的306H、2.5g的APG-700,混合該等,並於該混合物中加入0.125g的Lucirin TPO(相對於DPEA-12、306H與APG-700之總質量為2.5phr),而調製壓印材料PNI-b5。
除了將比較例5之APG700變更為A-1000PER以外,與比較例5相同地調製壓印材料PNI-b6。
將鎳製之間距250nm、高度250nm之蛾眼圖型模具(股份有限公司InnoX製)及矽晶圓,浸漬於OPTOOL(註冊商標)DSX(大金工業股份有限公司製)為以NOVEC(註冊商標)HFE-7100(氫氟醚、住友3M股份有限公司)(以下,本說明書中簡稱「NOVEC HFE-7100」)稀釋成0.1質量%之溶液中,使用溫度90℃、濕度90RH%之高溫高濕裝置處理1小時,使用NOVEC HFE-7100潤濕(rinse)後,再以空氣使其乾燥。
將以實施例1至實施例19、及比較例1至比較例6所得到的各壓印材料,使用棒式塗佈機(全自動薄膜塗抹器KT-AB3120 COTEC股份有限公司製)塗佈於厚度80μm的三乙醯基纖維素薄膜(使用富士軟片股份有限公司製FUJITAC(註冊商標))(以下,本說明書中簡稱「TAC薄膜」)上,將該TAC薄膜上之塗膜以輥壓著於已施予前述脫模處理的蛾眼圖型模具。接著,對該塗膜,從TAC薄膜側以無電極均勻照射裝置(QRE-4016A、股份有限公司ORC製作所製),施予350mJ/cm2之曝光來進行光硬化。然後,參考JIS Z0237進行90°剝離試驗,測定硬化膜(其係與模具之具有凹凸形狀之面為黏著且形成於TAC薄膜上者)從模具之具有凹凸形狀之面完全剝落時之
荷重。又,算出薄膜之寬度每1cm之荷重,以作為脫模力(g/cm)。結果如表1中所示。
對於上述脫模力試驗後所得到的硬化膜進行鋼絲絨擦傷試驗。試驗機係使用大榮精機(有)製,使用#0000的鋼絲絨。每單位面積之荷重為20.4g/cm2,使其上述鋼絲絨往返10次。關於擦傷後之傷痕條數,如以下般之評估。結果如表1中所示。
0~5條:A
6~10條:B
11~20條:C
21~30條:D
31~40條:E
將以實施例1至實施例19、及比較例1至比較例6所得到的各壓印材料旋轉塗佈於石英基板上,使黏著於已施予前述脫模處理的矽晶圓,設置於奈米壓印裝置(NM-0801HB、明昌機工股份有限公司製)中,用10秒鐘加壓至100N以除去膜中之氣泡,用10秒鐘釋壓後,以無電極均勻照射裝置,施加350mJ/cm2的曝光。然後,將矽晶圓剝下,對於製作於石英基板上的厚度5μm之膜,進行透過率測定。作為試驗機,使用SHIMADSU UV-3600(股
份有限公司島津製作所製),調整在可見光領域中之平均透過率。所得結果如表1中所示。
將以實施例1至實施例8、及實施例12至實施例19所得到的各壓印材料,使用棒式塗佈機(全自動薄膜塗抹器KT-AB3120 COTEC股份有限公司製)塗佈於厚度80μm的三乙醯基纖維素薄膜上,將該TAC薄膜上之塗膜以輥壓著於已施予前述脫模處理的蛾眼圖型模具。接著,對該塗膜,從TAC薄膜側以無電極均勻照射裝置(QRE-4016A、股份有限公司ORC製作所製),施予350mJ/cm2之曝光來進行光硬化。從模具脫模後,上述TAC薄膜中,於與形成轉印有蛾眼圖型之硬化膜之面為相反之面,使用super lacquer spraying(ASAHIPEN股份有限公司製)塗漆成黑色。又,使人工指紋液(TDK股份有限公司製)附著於形成於TAC薄膜上的硬化膜之蛾眼圖型上,使上述鋼絲絨擦傷試驗所使用的試驗機安裝BEMCOT(註冊商標)M-1(旭化成纖維股份有限公司製),以570g/cm2之荷重使其往返50次進行指紋之擦拭試驗,以目視來確認指紋之擦拭性。在該試驗所進行之擦拭為乾拭。擦拭試驗後,將指紋為可擦拭之情形評估為○,將指紋為不可擦拭之情形,即殘留有指紋之情形評估為×,結果如表2中所示。
由表1之結果得知,使用以實施例1至實施例19所得到的壓印材料時,任一者之脫模力皆為低於0.5g/cm以下,所得到的硬化膜在可見光領域中為具有高透明性,且鋼絲絨擦傷試驗後,產生之傷痕條數為少,確認到其耐擦傷性。另一方面,使用以比較例1至比較例6所得到的壓印材料時,任一者之脫模力皆遠大於0.5g/cm,鋼絲絨擦傷試驗後,產生多數之傷痕。然後,由表2之
結果可得知,使用以實施例1至實施例8、實施例12至實施例19所得到的壓印材料時,確認到任一者之指紋皆為可擦拭。
以上,藉由本發明之壓印材料所得到的膜,係具有低脫模力性,又,即使是壓印後,亦具有優越的耐擦傷性及指紋之擦拭性,且透明性亦為優越。
本發明之壓印材料,由該材料所形成的硬化膜可容易從模具剝離,且對於耐擦傷性、指紋之擦拭性及透明性亦為優越,故藉由該壓印材料所得到的硬化膜,可適合使用於太陽能電池、LED裝置、顯示器等之製品。
Claims (16)
- 一種壓印材料,其係含有下述(A)成分、(B)成分及(C)成分,其特徵為(B)成分之含有量,相對於(A)成分之質量為0.2phr至4phr,(A)成分:具有環氧丙烷單元及環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物;(B)成分:聚矽氧化合物;(C)成分:光聚合起始劑。
- 一種壓印材料,其係含有下述(A)成分、(B)成分、(C)成分及(D)成分,其特徵為(B)成分之含有量,相對於(A)成分及(D)成分之總質量為0.2phr至4phr,(A)成分:具有環氧丙烷單元及環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物;(B)成分:聚矽氧化合物;(C)成分:光聚合起始劑;(D)成分:具有3個以上聚合性基之化合物。
- 如請求項1或請求項2之壓印材料,其係進而含有具有環氧乙烷單元,且具有2個聚合性基之化合物來作為(E)成分。
- 如請求項1或請求項2之壓印材料,其係進而含有界面活性劑來作為(F)成分。
- 如請求項1或請求項2之壓印材料,其係進而含有溶劑來作為(G)成分。
- 如請求項1或請求項2之壓印材料,其中,前述(A)成分之化合物為具有2個由丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基及烯丙基所構成之群中選出的至少一種之基來作為前述聚合性基之化合物。
- 如請求項2之壓印材料,其中,前述(D)成分之化合物為具有3個以上由丙烯醯氧基、甲基丙烯醯氧基、乙烯基及烯丙基所構成之群中選出的至少一種之基來作為前述聚合性基之化合物。
- 如請求項1或請求項2之壓印材料,其中,將前述壓印材料塗佈於薄膜上,使該薄膜上之塗膜與模具之具有凹凸形狀之面黏著,接下來光硬化該塗膜,之後在將薄膜上之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面進行90°剝離試驗中,所測量的脫模力,即,將該薄膜上之硬化膜從模具之具有凹凸形狀之面剝離時之荷重,以換算成該薄膜之橫向寬度每1cm之值為較0g/cm為大且為0.5g/cm以下。
- 一種轉印有圖型之膜,其係由如請求項1至請求項8中任一項之壓印材料所製作。
- 一種光學構件,其係於基材上具備有如請求項9之轉印有圖型之膜。
- 一種固體攝像裝置,其係於基材上具備有如請求項9之轉印有圖型之膜。
- 一種LED裝置,其係於基材上具備有如請求項9之轉印有圖型之膜。
- 一種半導體元件,其係具備有如請求項9之轉印 有圖型之膜。
- 一種太陽能電池,其係於基材上具備有如請求項9之轉印有圖型之膜。
- 一種顯示器,其係於基材上具備有如請求項9之轉印有圖型之膜。
- 一種電子裝置,其係於基材上具備有如請求項9之轉印有圖型之膜。
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