用于形成平坦化膜的涂敷液和带有平坦化膜的金属箔卷材制造技术

提供能够采用辊对辊(Roll to Roll)工艺形成电子器件的带有平坦化膜的金属箔卷材。将能够短时间固化的用于形成平坦化膜的涂敷液以2.0μm以上5.0μm以下的膜厚在金属箔卷材上成膜，所述用于形成平坦化膜的涂敷液，是将树脂溶解于芳香族烃系溶剂中来形成的，所述树脂是在有机溶剂中相对于1摩尔苯基三烷氧基硅烷，添加0.1摩尔以上1摩尔以下的乙酸、0.005摩尔以上0.05摩尔以下的有机锡作为催化剂，用2摩尔以上4摩尔以下的水进行水解，然后在160℃以上210℃以下的温度下减压馏去有机溶剂而得到的。如果在形成平坦化膜之前对金属箔卷材实施绝缘包覆，则能得到较高的绝缘可靠性。使用形成有反射膜的不锈钢箔，能得到高效率的发光元件。

Coating solution for forming a planarization film and metal foil coil with the same

To provide the roll to roll (Roll to Roll) metal foil coil with the process of forming an electronic device planarization film. For a short time will be able to form a cured coating liquid planarizing film to more than 2 m 5 m film thickness in the metal foil sheet film, the coating liquid for forming a planarization film, the resin dissolved in aromatic hydrocarbon solvent to form the resin is. In an organic solvent to 1 mol three phenyl alkoxy silane, adding more than 1 acetic acid, 0.1 mol mol below 0.005 mol above 0.05 mol under organic tin as catalyst, was hydrolyzed with 2 mol above 4 mole below the water, then at 160 DEG to 210 DEG C temperature vacuum distillation. Organic solvent obtained. If the insulating material of the metal foil coil is formed before the formation of the film, the insulation reliability can be obtained. High efficiency light emitting elements can be obtained by using a stainless steel foil with a reflective film.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可应用于电子器件用挠性基板的平坦化膜形成用涂敷液和带有平坦化膜的金属箔卷材。
技术介绍
在电子纸、有机EL显示器、有机EL照明、太阳能电池等电子器件中，需要有挠性基板。以往，这些器件被制作在玻璃基板上，但如果被制作在挠性基板上，则即使落下也不会开裂，有效利用轻量性和柔软性的新的用途扩大。作为挠性基板来研究的树脂薄膜存在缺乏耐热性、尺寸稳定性差这样的课题，薄玻璃存在容易开裂这样的问题。金属箔的表面有轧制条痕、和划痕伤等，表面粗糙得无法与玻璃比较。因而，被覆金属箔的膜使金属箔的表面平坦化为与玻璃基板同等是重要的。该平坦化膜也牵扯到对金属箔赋予绝缘性的情况。制作电子器件时的工艺温度，根据电子器件的种类以及构成材料而不同，但在制作在有机EL显示器中所需求的非晶硅或者LTPS(low-temperature poly silicon：低温多晶硅)的TFT的情况下，为300～400℃左右的工艺温度。因此，被覆金属箔的绝缘膜也需要直到400℃都能耐受的耐热性。作为被覆金属箔的膜材料，可列举无机-有机杂化材料。有机材料的耐热性不足。另外，在用有机材料被覆了的情况下，在器件形成前的带有平坦化膜的金属箔的洗涤和干燥工序中，用洗涤用有机溶剂被覆的有机材料发生膨润、或难以通过干燥将在洗涤时被覆有机材料所吸收的水分和溶剂全部除掉从而残留成分对器件造成不良影响，因此不合适。无机材料容易发生裂纹，难以成膜为只能够被覆金属箔表面的轧制条痕和伤痕的厚膜。因而，适度地兼具耐热性和柔软性的无机-有机杂化材料适合。作为采用无机-有机杂化材料的绝缘膜，代表性的是有机修饰二氧化硅膜。由于包含有机基团，因此比无机膜有柔软性，容易得到厚膜。有机修饰二氧化硅膜由于主骨架由Si-O无机骨架形成，因此耐热性由修饰了主骨架的有机基团的分解温度来决定。如果作为有机基团选择甲基和/或苯基，则能够确保400℃左右的耐热性。特别是用苯基进行了修饰的二氧化硅膜，由于苯基的高疏水性，即使在高温高湿化(例如85℃、85％RH的环境加速试验)中，Si-O主骨架也难以受到水解，耐湿性优异。因而，作为电子器件用基板，优选为采用苯基修饰二氧化硅膜进行了被覆的金属箔。在挠性基板上形成器件的情况下，通过采用辊对辊(卷对卷：Roll to Roll)工艺，能够以低成本进行量产。因而，不是需求形成了平坦化膜的金属箔的片材，而是需求带有平坦化膜的的金属箔卷材。作为金属箔卷材，可设想宽度为0.3～1.5m左右、长度为50～2000m左右的金属箔卷材。作为用无机-有机杂化材料被覆这样的金属箔卷材的有希望的方法之一，有使用辊对辊成膜装置的方法。图1中示出代表性的辊对辊成膜装置的示意图。通常，辊对辊成膜装置包括：安置(set)作为被成膜物的无垢的金属箔卷材的放卷部、向金属箔卷材涂敷涂敷液的涂敷部、干燥部、热处理部、对成膜完的金属箔卷材进行卷取的卷取部。器件一般仅制作在基板的一面上，因此平坦化膜也在一面上涂敷即可。在涂敷涂敷液后，直到经过干燥和热处理工序之前大量地含有溶剂和/或水分，膜的硬度不充分从而容易产生伤痕，因此强烈地希望在干燥和热处理炉内输送辊没有接触到成膜面。在图1中，对接触到成膜面的辊进行着色而示出，但通过用这样地接触到膜面的辊和接触到膜面的相反侧的辊夹着基材，能够对基材赋予张力。另一方面，干燥和热处理炉成为水平地输送金属箔卷材的结构，关于干燥和热处理时间长的材料，需要非常慢地输送金属箔或准备超长的炉子。但是，为了在炉内保持为辊碰不到膜面的状态，炉长超过10m那样的长的设备不仅制造成本高，而且即使金属箔存在变形，也不能在炉内夹着金属箔来重新施加张力，因此发生蛇行或输送变得不稳定。关于炉长，即使有10m的长度，能确保最高温度和惰性气体气氛等热处理环境的区域只限于其中的一部分，因此，为了使用现实的设备进行工业生产，需要在短时间内热固化的材料。其目标是热处理时间为2分钟以内而膜固化。即，为了得到能够作为挠性的器件基板使用的带有平坦化膜的金属箔卷材，需要能够将金属箔的表面被覆使得变成与玻璃基板同等的高平滑性、能够赋予绝缘性并在2分钟以内固化这样的无机-有机杂化膜、特别是用苯基进行了修饰的二氧化硅膜。在专利文献1中，作为太阳能电池用绝缘基板及其制造方法，公开了用包含有机烷氧基硅烷的材料进行了被覆的不锈钢板。采用所谓的溶胶凝胶法使涂敷液成膜，实现了绝缘性、耐热性、短时间固化，但当提高固体成分浓度时，采用溶胶凝胶法的涂敷液进行凝胶化，因此包含大量的溶剂。通常，在金属箔的表面出现许多的轧制条痕和伤痕之类的凹凸，处处可见深度几微米的凹坑。当向这样的金属箔表面涂敷固体成分浓度低的涂敷液时，虽然在溶剂蒸发后凹坑被缓和，但是不会完全地平坦化。在专利文献2中，作为对溶剂蒸发后残留的凹凸的对策，提出了无溶剂的苯基修饰二氧化硅膜。由于为虽无溶剂但能涂敷的粘度，因此前驱体变为苯基三烷氧基硅烷的部分水解物，需要在干燥以及热处理工艺中花费时间来逐渐地使反应进行。需要成膜后的干燥时间为45分钟、在300～400℃下的热处理时间为45分钟这样的长时间的处理，因此很难使用这样的无溶剂的涂敷液采用辊对辊工艺在金属箔卷材上进行成膜。原因是，所谓的需要各45分钟的处理时间，即使将金属箔卷材的通板速度设为3mpm，也分别需要15m的长度的干燥炉和热处理炉，成为非现实的超长的设备，而且成为蛇行等输送上的风险高的设备。在专利文献3中，列举出利用回熔(回流熔化：reflow)性将超LSI的布线阶差平坦化的材料。在旋涂了硅氧烷系材料组合物后，在加热板上以150℃加热3分钟而使其回熔，提高加热板的温度来以200℃进行3分钟的加热，使用石英管在氮气流中以450℃加热30分钟来进行了热固化。通过将涂敷膜回熔来谋求平坦化，但采用辊对辊工艺在氮气流中以450℃进行30分钟的膜固化如前述那样需要超长的设备。进而，按照专利文献3的[0011]～[0020]段所记载的做法，使用相对于1摩尔苯基三乙氧基硅烷为0.01摩尔的硝酸和为1摩尔的水将苯基三乙氧基硅烷在乙醇中进行水解，实际地得到了反应液。将在NSSC190SB的板厚50μm的不锈钢箔上以膜厚1μm进行旋涂后的不锈钢箔用100℃～200℃的加热板进行了1分钟～10分钟的加热，但涂敷后在室温下进行了干燥的样品和在各种条件下用加热板进行了加热处理的样品中，没有看到不锈钢箔的凹凸被覆性存在差异。作为其原因可以认为是，用专利文献3的方法得到的反应液的润湿性、回熔性的程度即使达到在镜面加工的硅晶片上液体顺畅地流动而能够平坦化，也由于在具有轧制条痕和/或划痕伤的不锈钢箔表面上凹凸的水平和频率大，因此液体难以流动。即，即使是能够使镜面状态的硅晶片平坦化的材料，也并非能够将表面粗糙的不锈钢箔表面平坦化。在专利文献4中公开了用于进行半导体基板表面的平坦化的有机涂敷玻璃膜。根据专利文献4，通过控制相对于1摩尔烷氧基硅烷的甲基的量和酸催化剂的量来产生回熔性。有机涂敷玻璃膜通过在100℃下回熔3分钟、进而以200℃加热3分钟、在氮气流中以450℃进行30分钟的加热来形成。该有机涂敷玻璃膜也由于加热处理时间长，因此不适合于辊对辊成膜。甲基修饰二氧化硅膜由于耐湿性低，因此关于是否通过使用苯基三乙氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成平坦化膜的涂敷液，是将树脂溶解于芳香族烃系溶剂中来形成的，所述树脂是在有机溶剂中相对于1摩尔苯基三烷氧基硅烷，添加0.1摩尔以上1摩尔以下的乙酸、0.005摩尔以上0.05摩尔以下的有机锡作为催化剂，用2摩尔以上4摩尔以下的水进行水解，然后在160℃以上210℃以下的温度下减压馏去有机溶剂而得到的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.12 JP 2014-2301111.一种用于形成平坦化膜的涂敷液，是将树脂溶解于芳香族烃系溶剂中来形成的，所述树脂是在有机溶剂中相对于1摩尔苯基三烷氧基硅烷，添加0.1摩尔以上1摩尔以下的乙酸、0.005摩尔以上0.05摩尔以下的有机锡作为催化剂，用2摩尔以上4摩尔以下的水进行水解，然后在160℃以上210℃以下的温度下减压馏去有机溶剂而得到的。2.一种用于形成平坦化膜的涂敷液的制造方法，在有机溶剂中相对于1摩尔苯基三烷氧基硅烷，添加0.1摩尔以上1摩尔以下的乙酸、0.005摩尔以上0.05摩尔以下的有机锡作为催化剂，用2摩尔以上4摩尔以下的水进行水解，然后在160℃以上210℃以下的温度下减压馏去有机溶剂而得到树脂，将所述树脂溶解于芳香族烃系溶剂中。3.一种带有平坦化膜的金属箔卷材，通过对金属箔卷材涂敷权利要求1所述的涂敷液，然后采用热处理工艺进行回熔以及膜固化，从而由膜厚为2.0μm以上5.0μm以下、与轧制方向垂直的方向的Ra为30nm以下的苯基修饰二氧化硅膜被覆了金属箔卷材的表面。4.一种带有平坦化膜的金属箔卷材的制造方法，对金属箔卷材连续涂敷权利要求1所述的涂敷液使得达到2.0μm以上5.0μm以下的膜厚，通过在惰性气体气氛中从300℃以上450℃以下的热处理炉通过来进行回熔以及膜固化，然后进行了卷取。5.根据权利要求3所述的金属箔卷材，其特征在于，所述金属箔为不锈钢箔。6.根据权利要求4所述的金属箔卷材的制造方法，其特征在于，所述金属箔为不锈钢箔卷材。7.一种带有平坦化膜的绝缘被...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田纪子，山口左和子，能势幸一，
申请(专利权)人：新日铁住金高新材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP