JP2007216586A - Laminated double-side conduction film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中間に有機材料のフィルム（以下有機フィルムと略称する）を挟み、その両側に金属などの導体（導電性物質の）材料の薄膜を設けた積層フィルムであって、上記有機フィルムを微多孔性のフィルムとし、かつその微多孔に導電性物質を浸透させることで、上記有機フィルムの両側に設けた上記導体材料の薄膜間に、上記有機フィルムに浸透された導電性物質を介して導通性をもたせた積層両面導通フィルムの構造に関するものである。 The present invention is a laminated film in which a film of an organic material (hereinafter abbreviated as an organic film) is sandwiched in between and a thin film of a conductor (conductive material) such as a metal is provided on both sides thereof. By making a microporous film and infiltrating the conductive material into the microporous, between the thin films of the conductor material provided on both sides of the organic film, through the conductive material that has penetrated the organic film The present invention relates to a structure of a laminated double-sided conductive film having conductivity.
導電性薄膜材としての単材料の金属箔は産業上さまざまな用途に使われているが、最も普及している銅箔ではおよそ10μmもしくは8μm厚が製造限界である。この原因として、圧延で作成される銅箔は、前記製造段階での加工ひずみが残るため欠陥を多く持っており、極薄の圧延に耐えられないことが挙げられる。また10μmもしくは8μm厚の銅箔では、加工硬化しているため表面の傷などには極めて弱く、脆性的に破れやすいことも極薄圧延に耐えられない原因の１つである。 A single metal foil as a conductive thin film material is used in various industrial applications, but the most popular copper foil has a manufacturing limit of about 10 μm or 8 μm. The reason for this is that the copper foil produced by rolling has many defects because the processing strain remains in the manufacturing stage and cannot withstand extremely thin rolling. In addition, a copper foil having a thickness of 10 μm or 8 μm is extremely hard to scratch on the surface because it is work-hardened, and is easily damaged by brittleness.
これに対して、電解銅による銅箔製造の場合、原理的にはかなりの薄膜化が可能である。しかし、ボイドが多いという欠点を持ち、薄膜化すればするほど、製造過程では電極ロールからの銅箔の引き剥がしが困難になる。そのため、実用上有効な面積を持つ厚さ８μｍ未満の薄い銅箔を製造することは極めて困難である。 On the other hand, in the case of copper foil production by electrolytic copper, in principle, a considerable thin film can be obtained. However, there is a disadvantage that there are many voids, and the thinner the film, the more difficult it is to peel the copper foil from the electrode roll in the manufacturing process. Therefore, it is extremely difficult to produce a thin copper foil having a practically effective area and a thickness of less than 8 μm.
このように、単材料の金属箔については、いずれの手法を用いても厚さ８μｍ未満で大面積を確保することは難しく、歩留まりも非常に悪い。またこの厚さでは剛性が低いために「しわ」が付きやすいなど、実用上の取り扱い性が悪く、破れ等が発生しやすい。また靭性にも欠けており加工性が悪いという問題がある。 As described above, for a single material metal foil, it is difficult to secure a large area with a thickness of less than 8 μm regardless of which method is used, and the yield is also very poor. Moreover, since the rigidity is low at this thickness, “wrinkles” are likely to occur, and practical handling is poor, and tearing and the like are likely to occur. Moreover, there is a problem that the toughness is lacking and the workability is poor.
このように単材料の金属箔には強度上の限界があるため、これに替わる材料として有機フィルムを支持体とした積層両面導通フィルムの開発が進められた。
このような積層両面導通フィルムは、支持体である中央の有機フィルムが絶縁体であるため、そのままでは両面間の導通性が無い。そのため、上記有機フィルムに貫通孔を形成し、この貫通孔導電性物質を充填し、この導電性物質を介して、両面の導電性物質間を導通させようという試みがなされている。
As described above, since a single material metal foil has a limit in strength, development of a laminated double-sided conductive film using an organic film as a support as an alternative material has been developed.
In such a laminated double-sided conductive film, since the central organic film as a support is an insulator, there is no electrical conductivity between both sides as it is. Therefore, an attempt has been made to form a through hole in the organic film, fill the through hole conductive material, and connect the conductive materials on both sides through the conductive material.
その代表的な例として、特許文献１或いは特許文献２が知られている。これらは針（特許文献１）やレーザービーム（特許文献２）で物理的に穴を開けた有機材料のフィルム両面に金属を蒸着やメッキさせたものである。しかしこうした物理的な穿孔手法による積層両面導通フィルムでは、有機材料に0.5〜1mm程度の穴を開けるものであるため、有機フィルムの強度が低下するので、実用性が低いという欠点がある。また穿孔処理が別途必要であるために処理にコストがかかるという問題も指摘される。
As a typical example, Patent Document 1 or
ダイヤモンドロールを用いて有機フィルムに多数の微細な導通孔を開け、表面と裏面を電気的に導通させる方法（特許文献３）も知られている。この方法では有機材料のフィルムにランダムな多数の穴が一度に開くのでコスト面では、特許文献１、２と較べて幾分有利である。しかし、実際にはフィルム面がダイヤモンドロール表面の凹凸に沿って凸凹になり、薄膜面の平滑度がえられないとともに、強度が非常に落ちてしまう。単に引張強度が低いだけではなく、靭性に欠けており、亀裂が入りやすく容易に破れるという欠点がある。
There is also known a method (Patent Document 3) in which a large number of fine conduction holes are formed in an organic film using a diamond roll and the front surface and the back surface are electrically connected. In this method, a large number of random holes are opened in the organic material film at a time, so that it is somewhat advantageous in terms of cost compared to
一方、金属（主に触媒としてのニッケル）で繊維を被覆し、導通を持たせたうえで、この繊維を高度に結節させることで作成される多孔質体（特許文献４）がある。これは用途としてはフィルタを想定しているもので、厚さも２０μｍ以上であり、本発明とは異なるものである。
従って本発明は、数μｍから１５μｍ程度の厚さで、強度に優れ且つ両面の導電性物質間で十分な導通性を備えた積層両面導通フィルムを提供することを目的とする。
On the other hand, there is a porous body (Patent Document 4) created by coating a fiber with a metal (mainly nickel as a catalyst) to make it conductive and then highly knotting the fiber. This is intended for use as a filter, and has a thickness of 20 μm or more, which is different from the present invention.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a laminated double-sided conductive film having a thickness of several μm to 15 μm, excellent strength, and sufficient conductivity between conductive materials on both sides.
上記した目的を達成するために本発明は、
両面に導電性物質が配置され、上記両面の導電性物質の間に有機材料のフィルムが挟まれてなる積層両面導通フィルムであって、上記両面の導電性物質は、上記有機材料のフィルムに形成されたガス透過性の通孔に浸透された上記導電性物質と同じ物質を介して電気的に導通されてなる積層両面導通フィルムとして構成される。
上記有機材料のフィルムの材質としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（PEN）などのポリエステル系樹脂；ポリイミド（PI）；ポリエーテルサルフォン（PES）；ポリフェニレンサルファイド（PPS）などのポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン（登録商標））、パラ系アラミド（PPTA）のいずれかが考えられるが、これは例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。また、積層両面導通フィルムの厚さとしては、１５μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下であって２μｍ以上が推奨される。
さらに上記導電性物質と同じ物質が浸透された上記通孔は、その径が実質的に０．１μｍ以下の微細通路から形成されている。
さらにまた上記導電性物質と同じ物質が浸透された上記通孔の密度ρは、１００≦ρ≦１００００（個／cm2）程度が好適である。
このような材質、厚さ、密度の限定は、特にこの積層両面導通フィルムの用途面での限定であって、用途が広がればさらに広い範囲でも成立しうるものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A laminated double-sided conductive film in which a conductive material is disposed on both sides, and an organic material film is sandwiched between the conductive materials on both sides, and the conductive material on both sides is formed on the organic material film It is constituted as a laminated double-sided conductive film that is electrically connected through the same material as the conductive material that has permeated through the gas-permeable through holes.
Examples of the organic film include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN); polyolefins such as polyimide (PI); polyethersulfone (PES); and polyphenylene sulfide (PPS). Any of resin, polyamide resin (nylon (registered trademark)) and para-aramid (PPTA) can be considered, but this is an example, and the present invention is not limited to this. Further, the thickness of the laminated double-sided conductive film is 15 μm or less, preferably 10 μm or less, and 2 μm or more is recommended.
Further, the through hole into which the same material as the conductive material has been permeated is formed of a fine passage having a diameter of substantially 0.1 μm or less.
Furthermore, the density ρ of the through holes into which the same substance as the conductive substance has permeated is preferably about 100 ≦ ρ ≦ 10000 (pieces / cm 2 ).
Such limitations on the material, thickness, and density are limitations particularly on the application side of the laminated double-sided conductive film, and can be established in a wider range if the application is widened.
更に、上記有機材料のフィルムは、そのガス透過率が酸素透過率で０．５cc／m2・day・ atm以上で、膜厚１５μｍ以下であることが望ましい。
上記有機材料のフィルムの厚さとその両面に形成された導電性物質の厚さとの比Ｔについてみると、導電性物質導電性物質が、銅である場合について、上記有機材料のフィルムの厚さが、４μｍ以上であって、且つ、上記有機材料のフィルムの厚さとその両面に形成された導電性物質の厚さとの比Ｔが、０．１５≦Ｔ≦０．７５の範囲で、高度の導通性を確保することが出来た。
また具体的に見ると、導電性物質が、銅である場合について、上記有機材料のフィルムの厚さが４μｍ以上の範囲であって上記有機材料のフィルムの厚さとその両面に形成された導電性物質の厚さとの比Ｔが０．０３７５≦Ｔの範囲について良好な導電性が観測された。
更に詳細に見ると，導電性物質が、銅である場合について、導電性物質の厚さが０．１５μｍの近傍では、有機材料のフィルムの厚さが４μｍ近傍、導電性物質の厚さが０．３μｍの近傍では、有機材料のフィルムの厚さが４〜６μｍ近傍、導電性物質の厚さが０．６〜１μｍの近傍では、有機材料のフィルムの厚さが４〜１２μｍである場合に，表裏面の導通性が良好な積層両面導通フィルムが得られることが分かった。
Further, the organic material film preferably has a gas permeability of 0.5 cc / m 2 · day · atm or more in terms of oxygen permeability and a film thickness of 15 μm or less.
As for the ratio T between the thickness of the organic material film and the thickness of the conductive material formed on both surfaces thereof, the thickness of the organic material film is as follows when the conductive material is copper. 4 μm or more, and the ratio T between the thickness of the organic material film and the thickness of the conductive material formed on both sides thereof is 0.15 ≦ T ≦ 0.75. I was able to secure the sex.
More specifically, in the case where the conductive material is copper, the thickness of the organic material film is in the range of 4 μm or more, and the thickness of the organic material film and the conductivity formed on both sides thereof are as follows. Good conductivity was observed for the ratio T to the thickness of the material in the range of 0.0375 ≦ T.
More specifically, in the case where the conductive material is copper, when the thickness of the conductive material is about 0.15 μm, the thickness of the organic material film is about 4 μm, and the thickness of the conductive material is 0. When the thickness of the organic material film is 4 to 6 μm in the vicinity of 3 μm, and when the thickness of the organic material is 4 to 12 μm in the vicinity of the conductive material thickness of 0.6 to 1 μm It was found that a laminated double-sided conductive film with good conductivity on the front and back surfaces was obtained.
上記のような積層両面導通フィルムは、
上記両面の導電性物質が、上記有機材料のフィルムの両面に、真空蒸着、スパッタリング、ＥＢ法、イオンプレーティング法、メッキ法のいずれかの薄膜形成法により形成される時に、上記有機材料のフィルムに形成された微細通孔に適度に浸透し、その両面に形成された導電性材料間に高度の導通を生じさせることになる。
The laminated double-sided conductive film as described above
When the conductive materials on both surfaces are formed on both surfaces of the organic material film by a thin film forming method such as vacuum deposition, sputtering, EB method, ion plating method, or plating method, the organic material film The fine through-holes that have been formed in the first and second holes penetrate moderately, and a high degree of conduction is generated between the conductive materials formed on both sides thereof.
即ち、本発明にかかる積層両面導通フィルムは、無機-有機の積層フィルムとしての構成を持ち、従来から用いられている金属箔に近い導通性を備え、更にそれよりも薄く、軽く且つ強度に優れた代替材料を提供するものである。その特徴として、機械的性質は柔軟性があり靭性・加工性に優れている。金属単体箔と較べて質量が４分の１程度に軽い。従来より提供されている、電子材料としての圧延銅箔などと比べより薄い素材を提供できる。その用途として、電磁波シールド、電極シート、電池電極、RFID用アンテナ、リードフィルム、テープ基材、ヒーター材、放熱材、装飾材、透明導通膜、ガス分離膜、金属箔（銅箔・アルミニウム箔、ニッケル箔など）の代替材料、などへの応用が考えられる。 That is, the laminated double-sided conductive film according to the present invention has a configuration as an inorganic-organic laminated film, has conductivity close to that of conventionally used metal foil, and is thinner, lighter and superior in strength. Alternative materials are provided. Its features are that its mechanical properties are flexible and it has excellent toughness and workability. Compared to simple metal foil, the mass is about 1/4. A thinner material can be provided as compared with a conventionally provided rolled copper foil as an electronic material. Applications include electromagnetic shielding, electrode sheets, battery electrodes, RFID antennas, lead films, tape substrates, heater materials, heat dissipation materials, decorative materials, transparent conductive films, gas separation membranes, metal foils (copper and aluminum foils, Application to alternative materials such as nickel foil is conceivable.
続いて、添付図面及び表を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明する。ここに図１は、中間層の有機フィルムの厚さとその両面に形成した導電性物質間の導通性の関係をしめるグラフ、表１は、上記有機フィルムの厚さとその両面に形成した導電性物質の膜厚に対する上記導電性物質間の導通性の関係を示す表、表２は、有機フィルムの厚さとガス（酸素）透過性の関係を示す表である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings and tables. FIG. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of the organic film of the intermediate layer and the conductivity between the conductive materials formed on both sides thereof, and Table 1 shows the thickness of the organic film and the conductive material formed on both sides thereof. Table 2 showing the relationship of conductivity between the conductive materials with respect to the thickness of the film, Table 2, is a table showing the relationship between the thickness of the organic film and gas (oxygen) permeability.
この発明にかかる積層両面導通フィルムは、すでに述べたとおり有機フィルムと、その両面に形成された金属材料などの導電性物質からなるものであり、以下、
Ａ．構造上の中心をなす有機材料のフィルム
Ｂ．上記有機材料のフィルムの両面に形成される導電性物質（金属薄膜）
Ｃ．上記有機材料のフィルムと上記金属薄膜との関係
Ｄ．本積層両面導通フィルムの製造方法
に分けて説明する。
The laminated double-sided conductive film according to the present invention is composed of an organic film and a conductive material such as a metal material formed on both sides thereof as described above.
A. A film of an organic material that forms the center of the structure. Conductive substance (metal thin film) formed on both sides of the organic material film
C. Relationship between the organic material film and the metal thin film The production method of the laminated double-sided conductive film will be described separately.
Ａ．構造上の中心をなす有機材料のフィルム（以下、有機フィルムという）
有機フィルムは２μｍ以上１５μｍ以下、好ましくは、１０μｍ以下の適当な厚さであり、その内部に金属などの導電性物質が浸透され、それ故に両面に形成された導電性物質との間に高度の電気伝導性を有することが必須条件である。即ち、表面と裏面での電気的導通は、導電性物質が有機フィルム内部まで侵入することによって表裏が導電性物質で連絡することによって発生する。両面に無機導体層を設ける手法は特に限定されるものではなく、公知のものであっても、今後新規に開発されるものであってもよい。
A. Organic material film (hereinafter referred to as “organic film”) that forms the center of the structure
The organic film has an appropriate thickness of not less than 2 μm and not more than 15 μm, preferably not more than 10 μm, and a conductive material such as a metal is infiltrated into the inside thereof. It is an essential condition to have electrical conductivity. That is, electrical conduction between the front surface and the back surface occurs when the conductive material penetrates into the organic film and the front and back surfaces communicate with the conductive material. The method of providing the inorganic conductor layers on both sides is not particularly limited, and may be a known one or a newly developed one in the future.
利用する有機フィルムには、導電性物質が内部まで侵入できる微細な通孔を創生することが可能であるという条件が求められる。この微細な通孔の大きさは、両面の導電性物質が導通を得られる範囲の大きさであれば特に限定されない。この条件が満たされるものであれば、後に示すようにフィルムの材質は特に制限を受けない。 The organic film to be used is required to have a condition that it is possible to create a fine through hole through which a conductive substance can penetrate into the inside. The size of the fine through holes is not particularly limited as long as the size is within a range where the conductive materials on both sides can obtain conduction. As long as this condition is satisfied, the material of the film is not particularly limited as will be described later.
本発明での重要な点は、この微細な通孔の創生にあたって、物理的な穿孔方法を用いるのではなく、延伸を含む有機フィルムの製造段階において、添加剤や膜厚、あるいは延伸方法などに工夫を施すことによって表裏をつなぐ微細通路を形成したものを用いるところにある。こうした製造方法は、有機フィルムの延伸段階で自然に創成されるものであり、機械的穿孔方法とは異なり、有機フィルムそのものに大きなダメージを与えることはない。また有機フィルムの平坦度を阻害することがなく、従って、有機フィルムが本来持っている靭性、柔軟性などの機械的性質をそのまま保つことが可能である。
有機フィルムの製造手法としては、溶液キャスティング法や抽出法などでもよい。
An important point in the present invention is that, in the creation of the fine through holes, an additive, a film thickness, or a stretching method is used in the production stage of an organic film including stretching, instead of using a physical perforation method. It is a place to use what formed the fine passage which connects the front and back by devising. Such a manufacturing method is naturally created at the stretching stage of the organic film, and unlike the mechanical perforation method, the organic film itself is not seriously damaged. Further, the flatness of the organic film is not hindered, and therefore, the mechanical properties such as toughness and flexibility inherent to the organic film can be maintained as they are.
As a method for producing the organic film, a solution casting method or an extraction method may be used.
上記有機フィルムが備える微細な通孔は、別言すれば、ガス透過性という概念、或いは、ガスバリア性に劣っているという概念で規定することが出来る。しかしながら、一般の有機フィルムにおいては、従来、フィルタなどに用いるかなり大きい透孔を有する場合は別として、一般的にはガス透過性がないということが必須の機能と考えられており、特にこの発明が対象とする１５μｍ程度以下の厚さの有機フィルムは、主として包装用、コンデンサ用、感熱リボン用などの通孔が必要でない用途しか検討されたことが無かったのである。 In other words, the fine through holes provided in the organic film can be defined by the concept of gas permeability or the concept of poor gas barrier properties. However, in general organic films, it is generally considered that an essential function is that there is no gas permeability, apart from the case of having fairly large perforations used for filters and the like. However, the organic film having a thickness of about 15 μm or less, which is the target of No. 1, has been studied only for applications that do not require through-holes such as packaging, capacitors, and thermal ribbons.
このような１５μｍ程度以下の厚さでしかも０．１μｍ以下の微細通路が形成された有機フィルムの導電性フィルムとしての用途が、これまで開発されなかったのは、上記したようにその用途が見出されなかったことも大きい原因であるが、さらにそのような薄い有機フィルムにおいて、０．１μｍ以下の微細通路を形成することは技術的に極めて困難が予想されたこと、及び、そのような薄い有機フィルムにおける微細通路の存在は、フィルムに圧力をかけてそこを通過するガスの量を計測することが必要であるが、そのような計測時にはフィルムがガス圧により破断して計測が困難であるために検討されなかったことも大きい要因と考えられる。 The use of an organic film having a thickness of about 15 μm or less and a fine passage of 0.1 μm or less as a conductive film has not been developed so far, as described above. It was also a major cause that the film was not released, but it was expected that it would be technically very difficult to form a fine passage of 0.1 μm or less in such a thin organic film, and such a thin film The presence of fine passages in an organic film requires the pressure applied to the film to measure the amount of gas that passes through it, but during such measurements the film breaks due to gas pressure and is difficult to measure. Therefore, it is thought that it was a big factor that was not examined.
本発明者は、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの有機材料を１５μｍ以下に延伸したときに０．１μｍ以下の微細な通孔が生成されることを多くの実験の結果見出した。その結果ガス透過性が確認され、更に表面上に形成される導電材料の形成方法を工夫したところ、本発明者は、上記のような極薄有機フィルム内の上記０．１μｍ以下といった微細通孔に導電性材料を浸透させることに成功したものである。その結果、上記のような極薄有機フィルムでも表裏両面間に十分な電気導通性を確保するに至ったものである。 As a result of many experiments, the inventor has found that fine pores of 0.1 μm or less are generated when an organic material such as PET (polyethylene terephthalate) is stretched to 15 μm or less. As a result, gas permeability was confirmed, and when the method of forming a conductive material formed on the surface was further devised, the present inventor found that the fine through-holes such as 0.1 μm or less in the ultrathin organic film as described above were used. It has succeeded in infiltrating the conductive material. As a result, even the ultrathin organic film as described above has ensured sufficient electrical conductivity between the front and back surfaces.
このように本発明者は、極薄有機フィルムにも一定条件下でガス透過性が確保されうること、更にはかかる特定の金属膜形成方法を採用することで０．１μｍ以下の微細通孔に導電性物質を浸透させることが出来ることを見出した。本発明は、かかる発明者による新たな知見に基づくところが非常に大きい発明であるといえる。 As described above, the present inventor can ensure gas permeability under a certain condition even in an ultra-thin organic film, and further, by adopting such a specific metal film forming method, the fine pores of 0.1 μm or less can be obtained. It has been found that a conductive substance can be permeated. It can be said that the present invention is a very large invention based on the new knowledge by the inventors.
さらにまた、透湿度においても高い数値を示す有機フィルムを用いた方が、電気的導通性においては優れていることも知得された。
有機フィルムの多孔性状態にあっては、本質的には曲路的・直線的に関わらず表裏に貫通した微多孔性が必要である。この場合、微細通孔がフィルム面に体して斜めに形成されたり、或いは曲がって形成されていても良い。
It has also been found that the use of an organic film showing a high numerical value in terms of moisture permeability is superior in electrical conductivity.
In the porous state of the organic film, it is necessary to have microporosity penetrating the front and back regardless of curvilinear or linear. In this case, the fine through-holes may be formed obliquely on the film surface or may be bent.
前記したように本発明の無機−有機積層フィルムの作成には、有機フィルムとして、例えば厚さ10μm以下のポリエチレンテレフタレート（以下PETフィルムと呼ぶ）が適している。これ以上の厚いフィルムを用いた場合、両面から侵入する導電性物質がフィルム内部まで十分に届かず電気的導通が得られにくくなるから、と考えられる。ただし、特殊な多孔質膜を利用する場合には厚さの制限はこの限りではない。
ここで言う有機フィルムは別項に述べるようにPETフィルムに限定されるものではなく、用途別に適切な選択が可能である。また、表裏の電気的導通性を考慮して有機フィルムの厚さ範囲を示すと、一般的には15μm以下、好ましくは10μm以下の厚さが適している。フィルム両面の導電性物質形成の加工処理過程では、与えられた有機フィルムが機械的あるいは物理的な損傷を受けずに初期目的を達成することが絶対不可欠である。これを考慮すると、用いられる有機フィルムの厚さは２μm以上とすることが望ましい。
As described above, for the production of the inorganic-organic laminated film of the present invention, for example, polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET film) having a thickness of 10 μm or less is suitable as the organic film. It is considered that when a thicker film than this is used, the conductive material entering from both sides does not reach the inside of the film sufficiently and it is difficult to obtain electrical conduction. However, when a special porous film is used, the thickness is not limited to this.
The organic film mentioned here is not limited to a PET film as described in another section, and can be appropriately selected depending on the application. In view of the electrical conductivity between the front and back surfaces, the thickness range of the organic film is generally 15 μm or less, preferably 10 μm or less. In the process of forming a conductive material on both sides of a film, it is absolutely essential that a given organic film achieve its initial purpose without being mechanically or physically damaged. Considering this, the thickness of the organic film to be used is preferably 2 μm or more.
本発明で言う有機フィルムとは、前記のようにPETフィルムに限定されるものではなく、ガス透過性の確保された、すなわち０．１μｍ以下で数Å以上の十分な通孔（空隙）を含むもの、酸素ガスの透過率でみると、およそ０．５cc/m2・day・atm以上であることが重要である。この条件を満たす、ポリエチレンナフタレート（PEN）、などのポリエステル系樹脂；ポリイミド（PI）；ポリエーテルサルフォン（PES）；ポリフェニレンサルファイド（PPS）；ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド樹脂（ナイロン（登録商標））、パラ系アラミド（PPTA）等が、使用できる有機フィルムとしてあげられる。ただし、使用できる有機フィルムの種類は、以上に挙げた例に制限を受けるものではなく、同等のガス透過性能を持つものは有効に利用することが可能である。すなわち、ガスバリア性を制御して適当な微細通路を確保できるものであるならば、現存する有機フィルムに限らず、今後新規に開発されるものであっても、素材としての利用が可能である。 The organic film referred to in the present invention is not limited to the PET film as described above, and has sufficient gas permeability, that is, sufficient through holes (voids) of 0.1 μm or less and several liters or more. However, in terms of oxygen gas permeability, it is important that it is about 0.5 cc / m 2 · day · atm or more. Polyester resin such as polyethylene naphthalate (PEN) that satisfies this condition; Polyimide (PI); Polyethersulfone (PES); Polyphenylene sulfide (PPS); Polyolefin resin, polyamide resin (nylon (registered trademark)) Para-aramid (PPTA) and the like are listed as usable organic films. However, the types of organic films that can be used are not limited to the examples given above, and those having equivalent gas permeation performance can be used effectively. That is, as long as an appropriate fine passage can be secured by controlling the gas barrier property, not only existing organic films but also those newly developed in the future can be used as materials.
プラスチックフィルムに金属を蒸着しダイヤモンドロールを用いて多数の微細な導通孔を設けて両面を導通させる方法（特許文献３）は、穴の大きさは0.5μmから10μmとなり、穴の密度は２×104個/cm2から2.5×104個/cm2となる。本発明はこれとは全く原理が異なり、先に示したように有機フィルムの製造工程で制御される表裏をつなぐ微細通路を利用している。
ダイヤモンドロールを用いた加工方法や穿孔手法によるものはプラスチックフィルムに対し物理的な破れを作っており、高分子の分子構造にもダメージを与えている。これに対し本発明では高分子の分子構造に対し全くダメージを与えることなく、表裏の電気的導通を確保している、これが本発明品の大きな特徴となっており、優れた靭性を与える要因である。
In a method of depositing a metal on a plastic film and providing a large number of fine conduction holes using a diamond roll to conduct both surfaces (Patent Document 3), the hole size is changed from 0.5 μm to 10 μm, and the hole density is 2 ×. From 10 4 pieces / cm 2 to 2.5 × 10 4 pieces / cm 2 . The present invention is completely different in principle from this, and as described above, utilizes a fine passage that connects the front and back surfaces controlled in the manufacturing process of the organic film.
Processes using diamond rolls and drilling techniques create physical tears on plastic films and damage the molecular structure of the polymer. On the other hand, in the present invention, electrical conduction between the front and back sides is ensured without causing any damage to the molecular structure of the polymer. This is a major feature of the product of the present invention, and is a factor that gives excellent toughness. is there.
Ｂ．上記有機フィルムの両面に形成される導電性物質（金属薄膜）
本発明品は無機-有機の積層構造を持っているが、導電性物質である無機導体層に関しては製造工程において自由に厚さを制御することが可能である。その厚さは表裏合わせて、使用する有機フィルムの１０分の１程度でもよい。この厚さで導電性物質の特性が十分に得られるからである。
尚、本発明の無機−有機積層フィルムの軽量性という利点を生かすためには、導電性物質層は薄い方がよい、しかしこれ以下の厚さに抑えると表面と裏面との間の電気的導通の点で効果が不足する傾向があることも考慮されるべきである。
電気的導通性という最も重要な点では、上記有機フィルムの厚さと、その両面に形成される導電性物質の厚さとの間には、明瞭な関係がある。この点については、後のＣ．において詳述される。
B. Conductive substance (metal thin film) formed on both sides of the organic film
Although the product of the present invention has an inorganic-organic laminated structure, the thickness of the inorganic conductor layer, which is a conductive material, can be freely controlled in the manufacturing process. The thickness may be about 1/10 of the organic film to be used. This is because sufficient characteristics of the conductive material can be obtained with this thickness.
In order to take advantage of the light weight of the inorganic-organic laminated film of the present invention, the conductive material layer should be thin. However, if the thickness is less than this, the electrical continuity between the front and back surfaces is desirable. It should also be taken into account that there is a tendency to lack effectiveness in this respect.
In the most important point of electrical conductivity, there is a clear relationship between the thickness of the organic film and the thickness of the conductive material formed on both sides thereof. In this regard, later C.I. In detail.
両面の電気的導通性物質の例として、銅、アルミニウム、金、銀、ニッケル、スズ、亜鉛、チタン、クロム、パラジウム、鉄、白金、インジウムなどの純金属，あるいはカーボンや、ステンレス、真鍮などに代表されるこれらの純金属同士やカーボンとの合金、あるいはITO（酸化インジウムスズ）、酸化亜鉛などの金属酸化物、あるいは半導体でもよく、特に制限はない。また、表裏両面に形成される膜厚は同一厚さである必要はなく、材質についても表裏に異なる構造物層があっても本質的にはなんら問題はない。
導電性物質、即ち有機フィルム両面の導電性物質として銅を用い、PETフィルムに真空蒸着して作成した場合、前記のようにPETフィルム厚は２μmから10μm程度まで利用可能であり、蒸着膜厚も0.1μmから2μm程度のもので表面と裏面との間で導通を得るのに十分であった。しかし実用されている銅箔の代替材料としてより薄い素材を創生するのならば、PETフィルムの厚さが4μmから6μmの間で特に有効であり、この両面に0.3μmないし0.6μmずつの銅を蒸着した場合に非常によい結果が得られる。このとき無機−有機積層フィルム全体の厚さは、4.6μmから7.2μmとなる。さらに、使用する有機フィルムが導電性物質の蒸着段階で熱負け（熱によるしわ寄り等）しないものであれば、より厚みを持たせた導電層を形成する方が安定な素材となる。この場合1〜2μm程度の導電層があれば、導電性物質の性能を出すのにより好ましい。
Examples of electrically conductive materials on both sides include pure metals such as copper, aluminum, gold, silver, nickel, tin, zinc, titanium, chromium, palladium, iron, platinum, indium, or carbon, stainless steel, brass, etc. These pure metals, alloys with carbon, metal oxides such as ITO (indium tin oxide) and zinc oxide, or semiconductors may be used, and there is no particular limitation. Further, the film thicknesses formed on both the front and back surfaces need not be the same, and there is essentially no problem even if there are different structural layers on the front and back surfaces.
When copper is used as the conductive material, that is, the conductive material on both sides of the organic film, and vacuum-deposited on the PET film, the PET film thickness can be used from 2μm to 10μm as described above. A thickness of about 0.1 μm to 2 μm was sufficient to obtain conduction between the front surface and the back surface. However, if you want to create a thinner material as an alternative material for copper foil that is in practical use, the thickness of the PET film is particularly effective between 4 μm and 6 μm, and 0.3 μm to 0.6 μm on each side. Very good results can be obtained when the is deposited. At this time, the total thickness of the inorganic-organic laminated film is 4.6 μm to 7.2 μm. Furthermore, if the organic film to be used is one that does not lose heat (such as wrinkling due to heat) in the vapor deposition stage of the conductive material, it is more stable to form a thicker conductive layer. In this case, if there is a conductive layer of about 1 to 2 μm, it is more preferable to bring out the performance of the conductive material.
Ｃ．上記有機材料のフィルムと上記金属薄膜との関係
本発明において最も重要なことは、どのような条件下で両面間の導通性が確保されるかということであるが、さらにその様な積層両面導通フィルムが実用に耐えるものでなければならない。
上記のような導通性の確保は、支持部材としての有機フィルムとしては、ガス透過性が確保されていることが重要な前提条件である。
また最終製品としての積層両面導通フィルムにおいては、実際の電気抵抗値が低いことが重要な評価項目となる。
C. The relationship between the organic material film and the metal thin film The most important thing in the present invention is under what conditions the conductivity between both surfaces is ensured. The film must be practical.
Ensuring the conductivity as described above is an important prerequisite for ensuring the gas permeability of the organic film as the support member.
In the laminated double-sided conductive film as the final product, it is an important evaluation item that the actual electrical resistance value is low.
各枠内の（）内の数字は枠の番号を、○△×◎等の符号は、各条件の下における積層フィルムの両面間の抵抗値に対する評価を示す。
◎は、抵抗値が非常に低い（１Ω以下）範囲を示す。
○は、１Ω＜抵抗値≦５Ωで、実用性はかなりあると考えられる範囲を示す。
△は、５Ω＜抵抗値≦１０Ω（用途によって若干問題がある程度の抵抗値）である範囲を示す。
×は、抵抗値＞１０Ωであり、実用性が乏しい抵抗値の範囲であることを示す。
また◎〜○のような表記は、実験値としては概ね◎であるが、○のケースも含むばらつきがある条件であることを示している。
さらに、下段の数字は、有機フィルムの厚さと、導電性物質の厚さとの比Ｔの値を示す。例えば、（７）の枠の０．１５は、（導電性物質の厚さ０．６）／（有機フィルムの厚さ４）＝０．１５を示している。
Numbers in parentheses in each frame indicate the frame number, and symbols such as ◯ Δ × ◎ indicate evaluation with respect to the resistance value between both surfaces of the laminated film under each condition.
A indicates a range in which the resistance value is very low (1Ω or less).
○ indicates a range in which 1Ω <resistance value ≦ 5Ω, which is considered to be quite practical.
Δ indicates a range in which 5Ω <resistance value ≦ 10Ω (a resistance value that causes a slight problem depending on the application).
X indicates that the resistance value is greater than 10Ω and is in a range of resistance values with poor practicality.
In addition, notations such as ◎ to ○ indicate that the experimental value is generally ◎, but there is a variation including the case of ○.
Furthermore, the lower number shows the value of the ratio T between the thickness of the organic film and the thickness of the conductive material. For example, 0.15 in the frame of (7) indicates (thickness of conductive material 0.6) / (thickness 4 of organic film) = 0.15.
このような背景の下、上記表１を見ると、太い枠線で囲った条件（６）（７）（１１）（１６）において電気抵抗値として極めて優秀な結果が得られていることが分かる。これらの領域を優良条件と呼ぶ。
また、上記優良条件ほどではないが、実用には差し支えない程度の条件の領域が、網掛けで表示されている。これらの領域を良条件と呼ぶことにする。
Looking at Table 1 above with this background, it can be seen that extremely excellent results are obtained as electrical resistance values under the conditions (6), (7), (11), and (16) surrounded by the thick frame. . These areas are called excellent conditions.
In addition, although not as good as the above-described excellent conditions, areas of conditions that do not interfere with practical use are indicated by shading. These areas are called good conditions.
（ａ）これらの良条件以上の条件領域は、有機フィルムの厚さで見ると、４μｍ以上であることが分かる。
（ｂ）また良条件以上の領域を、前記厚さ比Ｔとの関係で見ると、０．０３７５≦T≦０．２５において良条件が得られていることが分かる。下限値である０．０３７５については、０．０３３（１４）でも△〜○となっているところから見て、かなり適正な下限値であることが理解される。一方、上限値の０．２５が真の上限かどうかはこのデータだけからは分からない。それ以上に大きい値に対するデータがないからである。
このように、一応使用に耐えうる条件領域としては、上記有機フィルムの厚さが4μｍ以上の範囲であって、厚さ比Tが０．０３７５≦Tの範囲と結論される。
(A) It can be seen that the condition region above these good conditions is 4 μm or more in terms of the thickness of the organic film.
(B) Further, when the region above the good condition is seen in relation to the thickness ratio T, it can be seen that the good condition is obtained at 0.0375 ≦ T ≦ 0.25. It is understood that 0.0375, which is the lower limit value, is a fairly appropriate lower limit value as seen from the point where Δ is also in the range of 0.033 (14). On the other hand, whether or not the upper limit value 0.25 is the true upper limit cannot be determined from this data alone. This is because there is no data for a larger value.
Thus, it can be concluded that the condition region that can withstand use is a range where the thickness of the organic film is 4 μm or more and the thickness ratio T is in a range of 0.0375 ≦ T.
（ｃ）また詳細に見ると、実用に耐える条件範囲として、
導電性物質の厚さが０．１５μｍの近傍では、有機フィルムの厚さは４μｍ近傍が、
導電性物質の厚さが０．３μｍの近傍では、有機フィルムの厚さは４〜６μｍ近傍が、
導電性物質の厚さが０．６〜１μｍの近傍では、有機フィルムの厚さは４μｍ〜１２μｍが、抽出される。
(C) Also, in detail, as a condition range that can withstand practical use,
When the thickness of the conductive material is around 0.15 μm, the thickness of the organic film is around 4 μm.
When the thickness of the conductive material is around 0.3 μm, the thickness of the organic film is around 4-6 μm.
In the vicinity of the conductive material thickness of 0.6 to 1 μm, the organic film thickness of 4 to 12 μm is extracted.
（ｄ）さらに優良条件に着目すると、前記のように（６）（７）（１１）（１６）に限定される。
この場合も、有機フィルムの厚さに関しては、もちろん４μｍ以上でなければならない。
（ｅ）厚さ比Tに着目すると、０．０７５≦T≦０．１５の範囲で優良条件が得られていることが分かる。このように優良条件の上限は明確であるので、良条件についても、前記０．２５よりそれほど大きくない厚さ比に限界があることが予想される。
（ｆ）また詳細に見ると、優良条件の範囲として、
導電性物質の厚さが０．３μｍの近傍では、有機フィルムの厚さは４μｍ近傍が、
導電性物質の厚さが０．６μｍの近傍では、有機フィルムの厚さは４〜６μｍの近傍が、
導電性物質の厚さが１μｍの近傍では、有機フィルムの厚さは９μｍの近傍が、
それぞれ抽出されることが分かる。
(D) Further, if attention is paid to the excellent condition, it is limited to (6), (7), (11), and (16) as described above.
In this case as well, the thickness of the organic film must of course be 4 μm or more.
(E) Focusing on the thickness ratio T, it can be seen that excellent conditions are obtained in the range of 0.075 ≦ T ≦ 0.15. Thus, since the upper limit of the excellent condition is clear, it is expected that there is a limit to the thickness ratio that is not so much larger than 0.25 even for the good condition.
(F) Also, in detail, as a range of excellent conditions,
When the thickness of the conductive material is around 0.3 μm, the thickness of the organic film is around 4 μm.
When the thickness of the conductive material is around 0.6 μm, the thickness of the organic film is around 4-6 μm.
When the thickness of the conductive material is around 1 μm, the thickness of the organic film is around 9 μm.
It can be seen that each is extracted.
明瞭に分かることは、２．５μｍのＰＥＴでは、酸素がほとんど無制限に漏れていること、及び４μｍ、６μｍ、９μｍのＰＥＴでは、適正な酸素透過が観測されており、且つ有機フィルムの厚さが厚いほど酸素透過は少ないことである。このデータからも、有機フィルムの厚さには４μｍ程度の下限があることが理解される。
It can be clearly seen that in 2.5 μm PET, oxygen leaks almost indefinitely, and in 4 μm, 6 μm, and 9 μm PET, proper oxygen transmission was observed and the thickness of the organic film was The thicker, the less oxygen transmission. From this data, it is understood that the thickness of the organic film has a lower limit of about 4 μm.
後記する第１例で示した厚さ4μmのPETフィルムの両面に厚さ0.6μmずつ銅を真空蒸着した試料片（総厚5.2μm）で表面から裏面への電気抵抗を測定した。
図１は、この場合の試料片の面積を変数（横軸）として、各試料片における両面の導電性物質間の抵抗値（縦軸）を測定したものである。面積が小さいもの、たとえば０．５ｃｍ2以下の範囲では高い抵抗率を示すものが現れる。MΩオーダーに達する抵抗値を示すものは、実質的に表裏が絶縁されていると考えてよい。ところが試料片の面積が、２ｃｍ2を超えるとほぼ１Ω一定となり、その間では、抵抗値がばらついていることが認められる。
これは、上記厚さ4μmのPETフィルムの両面に厚さ0.6μmずつ銅を真空蒸着した試料片（総厚5.2μm）では、電気的導通路がある程度の密度で万遍無く生じていること、及びその密度は０．５ｃｍ2程度を超えると、電気抵抗値が１Ω程度となるほどに沢山の導通路が形成されていることを物語っている。
即ち、小さい試料片（例えば０．５ｃｍ2）では、電気的導通路が十分に存在しない場合が生じていることを示し、その反対に、１ｃｍ2以上といった大きい試料片では、常に導通を生じていることから、０．５ｃｍ2程度の面積を確保したときに十分な導通となるほどの密度で電気的導通路が形成されていることが分かる。つまり、一つ一つの電気的導通路は電気的に高い抵抗値を示すものであるが、試料面積を大きくとった場合には電気的導通路の数が増えるため見かけ上電気抵抗値はゼロになる。以上のことから、有機フィルムが本来持っている微細通路の数やあるいは微細通路の穴径が電気的な導通に関与していることが理解できる。
The electrical resistance from the front surface to the back surface was measured with a sample piece (total thickness: 5.2 μm) in which copper was vacuum-deposited by 0.6 μm on both sides of a PET film having a thickness of 4 μm shown in the first example described later.
FIG. 1 shows the measured resistance value (vertical axis) between conductive materials on both sides of each sample piece, with the area of the sample piece in this case as a variable (horizontal axis). Those having a small area, such as those showing a high resistivity in the range of 0.5 cm 2 or less, appear. Those showing resistance values that reach the MΩ order may be considered to be substantially insulated from each other. However, when the area of the sample piece exceeds 2 cm 2 , it becomes almost 1Ω constant, and it is recognized that the resistance value varies between them.
This is because, in the sample piece (total thickness 5.2 μm) in which copper is vacuum-deposited by 0.6 μm thickness on both sides of the 4 μm thick PET film, electrical conduction paths occur uniformly at a certain density, And when the density exceeds about 0.5 cm 2, it shows that many conduction paths are formed so that the electric resistance value becomes about 1Ω.
That is, a small sample piece (for example, 0.5 cm 2 ) indicates that there is a case where there is not sufficient electrical conduction path, and conversely, a large sample piece of 1 cm 2 or more always conducts. Thus, it can be seen that the electrical conduction path is formed with a density sufficient to provide conduction when an area of about 0.5 cm 2 is secured. In other words, each electrical conduction path shows an electrically high resistance value, but when the sample area is large, the number of electrical conduction paths increases, so the apparent electrical resistance value is zero. Become. From the above, it can be understood that the number of fine passages inherent in the organic film or the hole diameter of the fine passages are involved in electrical conduction.
導電性物質中に有機フィルムを含有させる方法は、導電性物質による有機フィルムへの、真空蒸着法もしくはそれに替わるスパッタリング法、電子ビーム蒸着法（EB法）、イオンプレーティング法，メッキ法等の薄膜形成手法による。製造手法についてしいて言うならば、真空蒸着法よりもプラズマ雰囲気のもとで形成する方が効果的である。 The method of including an organic film in a conductive material is a thin film such as a vacuum deposition method or an alternative sputtering method, an electron beam deposition method (EB method), an ion plating method, a plating method, etc. It depends on the formation method. If it says about a manufacturing method, it is more effective to form in a plasma atmosphere rather than a vacuum evaporation method.
第1例
本発明では、表裏の導通試験を行い、表裏をつなぐ電気的導通路の断面積と、電気的導通路の面積当たりの密度を調べ、微小に裁断した試料の電気抵抗を測定することで、面積当たりの電気的導通路の数を求めることを試みた。
厚さ４μm、比重1.4のPETフィルム（三菱化学ポリエステルフィルムC230）両面に0.6μmずつ銅を真空蒸着したもの（総厚5.2μm）において表裏の導通試験を行った。結果は図1のグラフに示されているように、２cm2以上の面積を持つものでは、ほとんど抵抗なく、多くの試料片で数値が0Ωを示す（図1のグラフは片対数で表示されているため、抵抗値０Ωはプロットされていない）が、それ以下の面積の小さい試料では、数Ω〜数十Ωの電気抵抗を示し、１mm2以下の微小な試料片では、まれに抵抗が数MΩ〜無限大を示す。すなわち、電気的導通路を持たない試料片の存在を確認した。この結果から実際に電気的導通路の密度を算出すると、数千個/cm2から数百個/cm2程度に制御されていることが分かった。
First Example In the present invention, conducting a continuity test on the front and back, examining the cross-sectional area of the electrical conduction path connecting the front and back, and the density per area of the electrical conduction path, and measuring the electrical resistance of a finely cut sample Thus, an attempt was made to obtain the number of electrical conduction paths per area.
Conductivity tests were conducted on both sides of a PET film (Mitsubishi Chemical Polyester Film C230) having a thickness of 4 μm and a specific gravity of 1.4 on which both copper layers were vacuum-deposited by 0.6 μm (total thickness: 5.2 μm). As shown in the graph of Fig. 1, the one with an area of 2 cm 2 or more shows almost no resistance and the value is 0Ω for many sample pieces (the graph in Fig. 1 is displayed in semilogarithm) Therefore, the resistance value of 0Ω is not plotted). However, a sample with a smaller area has a resistance of several Ω to several tens of Ω, and a small sample piece of 1 mm 2 or less rarely has several resistances. MΩ to infinity. That is, the presence of a sample piece having no electrical conduction path was confirmed. From this result, it was found that when the density of the electrical conduction path was actually calculated, the density was controlled from several thousand pieces / cm 2 to several hundred pieces / cm 2 .
次にこの試料を含め、目視及び光学顕微鏡による表面観察を行った。従来用いられてきた、プラスチックフィルムに機械的穿孔法あるいはレーザーなどで加工を加えて作成された積層膜は、肉眼でも観察可能な穴が開けられておりこの点においても、本発明品との大きな違いを見ることができる。ダイヤモンドロールにより加工を行ったものでは、光学顕微鏡で光が透過する現象が容易に観察される。このように表裏に直線的な穴が開けられていることが明瞭にわかる。これに対し、本発明品では光学顕微鏡では導通孔を通じての光透過は観察されていない。光学的な穴が観察されないということから、蒸着により導通孔の入り口を完全に導電性物質でふさいでしまっていると考えられる。また、仮に完全にふさいでないものとしても、可視光の波長以下の大きさしかないと言える。 Next, visual observation and surface observation with an optical microscope were performed including this sample. A conventionally used laminated film made by processing a plastic film with a mechanical perforation method or a laser has holes that can be observed with the naked eye. You can see the difference. In the case of processing with a diamond roll, the phenomenon of light transmission with an optical microscope is easily observed. Thus, it can be clearly seen that straight holes are formed on the front and back sides. On the other hand, in the product of the present invention, light transmission through the conduction hole is not observed in the optical microscope. Since no optical hole is observed, it is considered that the entrance of the conduction hole is completely covered with a conductive material by vapor deposition. Moreover, even if it is not completely blocked, it can be said that it has a size equal to or smaller than the wavelength of visible light.
さらに走査型電子顕微鏡を用いたPETフィルムの表面観察を行った。本例で示しているように、両面に銅を蒸着したPETフィルムには適当な電気的導通路が形成されている。また、両面に導電性物質を蒸着後の本発明品では光透過が観察されていない。したがって、有機フィルムそのものに穴が開いていることが予想される。そこで、本例で用いたPETフィルム（三菱化学ポリエステルフィルムC230）を準備し表面を走査型電子顕微鏡で観察した。この観察によると、フィルムの起伏、添加物と考えられる粒子などが観察されるが、1万倍の倍率をもって観察しても、微細通路らしきものは発見されなかった。すなわちこの倍率での観察は0.1μmの表面異物を観察できるものであり、これによっても微細通路が見えないということは、その微細通路の直径の上限は0.1μm以下にあると考えられる。 Furthermore, the surface of the PET film was observed using a scanning electron microscope. As shown in this example, an appropriate electrical conduction path is formed in a PET film having copper deposited on both sides. In addition, light transmission is not observed in the product of the present invention after depositing a conductive material on both sides. Therefore, it is expected that the organic film itself has a hole. Therefore, the PET film (Mitsubishi Chemical Polyester Film C230) used in this example was prepared, and the surface was observed with a scanning electron microscope. According to this observation, undulations of the film, particles considered to be an additive, and the like were observed, but even if observed at a magnification of 10,000 times, no microscopic passage was found. That is, the observation at this magnification allows observation of a 0.1 μm surface foreign matter, and the fact that the fine passage cannot be seen by this means that the upper limit of the diameter of the fine passage is 0.1 μm or less.
一方、蒸着により熱などの作用で貫通穴が開く可能性がある。本試料を塩化鉄（III）水溶液を用いて銅をすべて溶かしPETのみを残した試料を作成した。これを走査型電子顕微鏡を用いて１万倍の倍率で観察した。この試料においても貫通穴は観察されなかった。以上の観察例から、表裏をつなぐ微細通路がもともとPETフィルムそのものに存在していると考えられる。 On the other hand, there is a possibility that the through hole is opened by the action of heat or the like by vapor deposition. This sample was prepared by dissolving all copper using an iron (III) chloride aqueous solution and leaving only PET. This was observed at a magnification of 10,000 using a scanning electron microscope. No through hole was observed in this sample. From the above observation examples, it is considered that the fine passage connecting the front and back sides originally exists in the PET film itself.
また、本試料と本例で用いたPETフィルム（C230）の酸素透過率を測定した。その結果、本試料では1.4cc/m2・day・atmであるのに対し、C230では、412cc/m2・day ・atmとの結果を得た。すなわち、蒸着物質により、微細通路が充填されていることがわかる。 Further, the oxygen permeability of the sample and the PET film (C230) used in this example was measured. As a result, it was 1.4 cc / m 2 · day · atm in this sample, whereas C230 obtained a result of 412 cc / m 2 · day · atm. That is, it can be seen that the fine passage is filled with the vapor deposition material.
本例の結果、電気的導通路の密度がおおよそ把握された。これに電気抵抗の測定値を考慮することで実際に電気的導通に寄与している導電性物質の断面積Sを計算することができる。すなわち、銅の体積抵抗率は1.7×10-8Ωmであり、有機フィルムの厚さが６μmであることを考慮すれば、σ=S×R/lを用いて算出することができる。ただし、σは体積抵抗率、Sは導通に寄与する銅の断面積、Rは測定される電気抵抗、lは長さであるがここでは有機フィルムの膜厚と考えてよい。 As a result of this example, the density of the electrical conduction path was roughly grasped. By taking into account the measured value of electrical resistance, the cross-sectional area S of the conductive substance that actually contributes to electrical conduction can be calculated. That is, when considering that the volume resistivity of copper is 1.7 × 10 −8 Ωm and the thickness of the organic film is 6 μm, it can be calculated using σ = S × R / l. However, σ is a volume resistivity, S is a cross-sectional area of copper that contributes to conduction, R is an electric resistance to be measured, and l is a length, but here it can be considered as a film thickness of the organic film.
計算によると、導電性物質である銅の断面が銅の格子定数3.61を一辺とする正方形である場合、導通路は1cm2あたり数千個以上必要になる。しかし、銅の断面の直径が数nmあれば、導通路の数は1cm2あたり数百個程度でも満足され、本実施例との整合性が明らかになる。本実験によって明確になる電気的導通路の数は以上に示した範囲にある。 According to the calculation, when the cross section of copper, which is a conductive material, is a square having a copper lattice constant of 3.61 on one side, several thousand or more conduction paths are required per 1 cm 2 . However, if the diameter of the cross section of copper is several nm, the number of conductive paths is satisfactory even if it is about several hundreds per cm 2 , and the consistency with this embodiment becomes clear. The number of electrical conduction paths clarified by this experiment is in the range shown above.
第２例
総厚が7.2μmで厚さ6μm 比重1.4のPETフィルム（東レ5Y-C21）を含有する無機-有機積層フィルムを用いた実験を行った。この場合、層構造を両面対称となるようにEB法により試料を作成した。すなわち導電性物質である銅の層は片面に0.6μm中心に6μmのPETフィルムがあり、もう一方の片面に0.6μmの銅の層を形成した構造を持つものである。この構造物から、縦１cm、横12cm、の短冊状に試料を切り出した。試料の両端１cmずつを電極としてとり、測定長を10cmとする。この片端の表面からもう片端の裏面への抵抗値を4端子法で測定したところ、その測定値はおよそ0.4Ωとなった。この積層フィルムは3nmを直径とする電気的導通路があると仮定した場合、計算上では電気的導通路の密度は4000個/cm2程度となる。
Example 2 An experiment was conducted using an inorganic-organic laminated film containing a PET film (Toray 5Y-C21) having a total thickness of 7.2 μm and a thickness of 6 μm and a specific gravity of 1.4. In this case, a sample was prepared by the EB method so that the layer structure was symmetrical on both sides. That is, the copper layer, which is a conductive material, has a structure in which a 6 μm PET film is formed on one side with a 0.6 μm center and a 0.6 μm copper layer is formed on the other side. From this structure, a sample was cut into a strip shape having a length of 1 cm and a width of 12 cm. Take 1 cm of each end of the sample as an electrode and set the measurement length to 10 cm. When the resistance value from the surface of one end to the back surface of the other end was measured by the four-terminal method, the measured value was about 0.4Ω. Assuming that this laminated film has an electrical conduction path having a diameter of 3 nm, the density of the electrical conduction path is about 4000 / cm 2 in the calculation.
第３例
厚さ6μm で比重1.4のPETフィルム（東レ5Y-C21）を含有する総厚が6.2μmの無機-有機積層フィルムをスパッタリング法により作成した。これも第2例と同様に導電性物質を銅とし、PETフィルムの両面に0.1μmずつ対称に構成されている。電極面積を25cm2として測定したところ、表面から裏面への電気抵抗は約0.8Ωとなった。この場合も積層フィルムとして十分な強度を有している上に材料として十分な取り扱い性を持つ。この場合第2例と同じ方法で計算すると電気的導通路の密度は700個/cm2程度となった。蒸着膜厚を薄くすることで電気的導通路の数は減少すると言える。
Third Example An inorganic-organic laminated film having a total thickness of 6.2 μm containing a PET film (Toray 5Y-C21) having a thickness of 6 μm and a specific gravity of 1.4 was prepared by a sputtering method. Similarly to the second example, the conductive material is copper, and the PET film is symmetrically formed on both sides of the PET film by 0.1 μm. When the electrode area was measured at 25 cm 2 , the electrical resistance from the front surface to the back surface was about 0.8Ω. Also in this case, it has sufficient strength as a laminated film and has sufficient handleability as a material. In this case, when calculated by the same method as in the second example, the density of the electrical conduction path was about 700 / cm 2 . It can be said that the number of electrical conduction paths decreases by reducing the thickness of the deposited film.
第４例
厚さ2μm のPETフィルム（三菱化学ポリエステルフィルムC600）を含有する総厚が2.2μmの無機-有機積層フィルムをスパッタリング法により作成した。これも第2例と同様に導電性物質を銅とし、PETフィルムの両面に0.1μmずつ対称に構成されている。この無機-有機積層フィルムは、やはり表面から裏面へ電気的導通があり、電極面積を25cm2として測定したところ、表面から裏面への抵抗は約0.１Ωとなった。この場合も第2例と同じ方法で計算すると電気的導通路の密度は約2000個/cm2となった。
Fourth Example An inorganic-organic laminated film having a total thickness of 2.2 μm containing a PET film (Mitsubishi Chemical Polyester Film C600) having a thickness of 2 μm was prepared by a sputtering method. Similarly to the second example, the conductive material is copper, and the PET film is symmetrically formed on both sides of the PET film by 0.1 μm. This inorganic-organic laminated film was also electrically conductive from the front surface to the back surface, and when measured with an electrode area of 25 cm 2 , the resistance from the front surface to the back surface was about 0.1Ω. In this case as well, the density of the electrical conduction path was about 2000 / cm 2 when calculated by the same method as in the second example.
上記第２例〜第4例の実施例の結果から、PETフィルムの膜厚と金属蒸着量との関係が、電気的特性と強く結びついていることが言える。すなわち、導電性物質（例えば銅）の厚さが厚ければ、面積当たりの電気的導通路の密度も大きくなり、また含有する有機フィルムが薄ければ同じように面積当たりの電気的導通路の密度も大きくなる傾向がある。 From the results of the examples of the second to fourth examples, it can be said that the relationship between the film thickness of the PET film and the metal deposition amount is strongly associated with the electrical characteristics. That is, if the thickness of the conductive material (for example, copper) is large, the density of the electrical conduction path per area also increases, and if the organic film contained is thin, the electrical conduction path per area is the same. The density also tends to increase.
第５例
厚さ7.5μmのポリイミドを含有する総厚が8.3μmの無機-有機積層フィルムを真空蒸着法により作成した。導電性物質をニッケルとし、ポリイミドフィルムの両面に0.4μmずつ対称に構成した。電極面積を25cm2として測定したところ、表面から裏面への電気抵抗は約1.5Ωとなった。
Fifth Example An inorganic-organic laminated film having a total thickness of 8.3 μm containing a polyimide having a thickness of 7.5 μm was prepared by vacuum deposition. Nickel was used as the conductive material, and 0.4 μm was formed symmetrically on both sides of the polyimide film. When the electrode area was measured at 25 cm 2 , the electrical resistance from the front surface to the back surface was about 1.5Ω.
第６例
厚さ6μmのポリエチレンナフタレート（PEN）を含有する総厚が6.2μmの無機-有機積層フィルムをスパッタリング法により作成した。導電性物質をアルミニウムとし、PENフィルムの両面に0.1μmずつ対称に構成した。電極面積を25cm2として測定したところ、表面から裏面への電気抵抗は約1.2Ωとなった。
Sixth Example An inorganic-organic laminated film having a total thickness of 6.2 μm containing polyethylene naphthalate (PEN) having a thickness of 6 μm was prepared by a sputtering method. Aluminum was used as the conductive material, and 0.1 μm was formed symmetrically on both sides of the PEN film. When the electrode area was measured at 25 cm 2 , the electrical resistance from the front surface to the back surface was about 1.2Ω.
第7例
厚さ6.5μmのポリアミドを含有する総厚が6.7μmの無機-有機積層フィルムを真空蒸着法により作成した。導電性物質を銅とし、PENフィルムの両面に0.1μmずつ対称に構成した。電極面積を25cm2として測定したところ、表面から裏面への電気抵抗は約1.8Ωとなった。
Seventh Example An inorganic-organic laminated film having a total thickness of 6.7 μm containing a polyamide having a thickness of 6.5 μm was prepared by vacuum deposition. Copper was used as the conductive material, and 0.1 μm was formed symmetrically on both sides of the PEN film. When the electrode area was measured at 25 cm 2 , the electrical resistance from the front surface to the back surface was about 1.8Ω.
以上示したように、この構造物内部に有機フィルムを含有した、総厚10μm以下の無機-有機積層フィルムはこれまでにない独特の特性を持った新規な素材であり、その応用は多方面にわたる。実施例で示したものはその代表的なものであり、応用範囲を制限するものではない。 As shown above, an inorganic-organic laminated film with a total thickness of 10 μm or less that contains an organic film inside the structure is a novel material with unique characteristics that has never been seen before, and its applications are diverse. . What is shown in the examples is representative, and does not limit the application range.
Claims (8)
上記両面の導電性物質は、上記有機材料のフィルムに形成されたガス透過性の通孔に浸透された上記導電性物質と同じ物質を介して導通されてなる積層両面導通フィルム。 A laminated double-sided conductive film in which a thin film of a conductive material is disposed on both sides and an organic material film is sandwiched between the conductive materials on both sides,
The laminated double-sided conductive film, wherein the conductive substances on both sides are conducted through the same substance as the conductive substance that has penetrated through the gas-permeable through holes formed in the organic material film.
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