(57)【要約】【課題】成膜用基板の薄型化および製造効率の向上を両立することが可能な機能膜付き基板の製造方法を提供する。【解決手段】機能膜付き基板の製造方法は、複数の積層型機能膜がそれぞれ成膜されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を、それらの被成膜面どうしを対向させて近接配置する第１のステップと、近接配置されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板の端面間の間隙を耐エッチング性封止部材で封止する第２のステップと、近接配置されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板のそれぞれにおける被成膜面側の反対側のみをエッチング処理することによって第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を薄型化する第３のステップと、薄型化された第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を分離させる第４のステップと、を少なくとも含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウム電池用素子積層体、有機ＥＬディスプレイ用素子積層体、太陽電池用素子積層体等の積層型機能膜を備えた機能膜付き基板の製造方法であって、
複数の積層型機能膜がそれぞれ成膜されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を、それらの被成膜面どうしを対向させて近接配置する第１のステップと、
近接配置されている前記第１の成膜用絶縁性基板および前記第２の成膜用絶縁性基板の端面間の間隙を耐エッチング性封止部材で封止する第２のステップと、
近接配置されている前記第１の成膜用絶縁性基板および前記第２の成膜用絶縁性基板のそれぞれにおける前記被成膜面側の反対側のみをエッチング処理することによって前記第１の成膜用絶縁性基板および前記第２の成膜用絶縁性基板を薄型化する第３のステップと、
薄型化された前記第１の成膜用絶縁性基板および前記第２の成膜用絶縁性基板を分離させる第４のステップと、
を少なくとも含む機能膜付き基板の製造方法。
【請求項２】
前記第４のステップにおいて、近接配置されている前記第１の成膜用絶縁性基板および前記第２の成膜用絶縁性基板をまとめてレーザ加工処理によって分断することを特徴とする請求項１に記載の機能膜付き基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１のステップにおいて、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板の間に合紙を介在させることを特徴とする請求項１または２に記載の機能膜付き基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウム電池用素子積層体、有機ＥＬディスプレイ用素子積層体、太陽電池用素子積層体等の積層型機能膜を備えた機能膜付き基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、成膜技術は、リチウム電池の製造工程、太陽電池用パネルの製造工程、有機ＥＬディスプレイパネルの製造工程、半導体製造工程等を含む電気製品の製造にかかわる様々な分野において広く利用されている。このような電気製品の成膜工程においては、通常、処理温度が高温になることが多く、成膜用基板として用いる素材に対して高い耐熱性が要求されることが多かった。
【０００３】
このため、成膜用基板として、ガラス、セラミックス、ケイ酸塩鉱物（雲母類等）等の耐熱性を備えた絶縁性基板が用いられることがあった。例えば、リチウム電池においては、ガラス製の成膜用基板に対して電極層を含む複数の素子複合体を成膜する手法が採用されることがあった（例えば、特許文献１参照。）。また、有機ＥＬディスプレイパネルにおいても成膜工程における有機樹脂膜の取扱いを容易にするためにガラス製の成膜用基板を用いるものがあった（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４６５５７８号
【特許文献２】特開２０１６−００４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の機能膜付き基板の製造方法においては、さらなる基板の薄型化や製造効率の向上が求められているが、これまでのところ、製造効率の向上の要求に十分応えられている状況とは言えなかった。例えば、製造工程における取扱い上の制限から、成膜用基板が薄い場合には、単個の成膜用基板のそれぞれに対して単一の積層型機能膜を成膜しているケースがほとんどである。一方で、比較的大きなサイズの成膜用基板に複数の電気製品用積層型機能膜を成膜した上で、機能膜付き基板を多面取りするような場合には、成膜用基板として厚板の材料を使用することを余儀なくされていることが多かった。
【０００６】
本発明の目的は、成膜用基板の薄型化および製造効率の向上を両立することが可能な機能膜付き基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る機能膜付き基板の製造方法は、リチウム電池用素子積層体、有機ＥＬディスプレイ用素子積層体、太陽電池用素子積層体等の積層型機能膜を含む積層型機能膜（例えば、電気製品用積層型機能膜）を備えた機能膜付き基板を製造するものである。機能膜付き基板の素材の代表例はガラスであるが、ガラス以外の無機材料（セラミックス、ケイ酸塩鉱物等）を採用することも可能である。この製造方法は、以下の第１〜第４のステップを少なくとも含む。
【０００８】
第１のステップでは、複数の積層型機能膜がそれぞれ成膜されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を、それらの被成膜面どうしを対向させて近接配置させる。ここで、近接配置とは、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を直接的に重ねて配置する場合や、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板の間に合紙等の介在物を介在させて間接的に重ねて配置する場合等を含んだ意味に解釈される。
【０００９】
第２のステップでは、近接配置されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板の端面間の間隙を耐エッチング性封止部材で封止する。耐エッチング性封止部材としては、耐エッチング性封止剤や耐エッチング性テープや、耐エッチング性フィルム等が挙げられる。
【００１０】
第３のステップでは、近接配置されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板のそれぞれにおける被成膜面側の反対側のみをエッチング処理することによって第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を薄型化する。このエッチング処理においては、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を溶解可能なエッチング液が適宜採用される。成膜用絶縁性基板がガラスの場合には、片面エッチング処理にはフッ酸を含むエッチング液が用いられる。
【００１１】
第４のステップでは、薄型化された第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を分離させる。これらの第１〜第４のステップをこの順に行うことにより、複数の積層型機能膜を保護しつつ、複数の積層型機能膜を有する成膜用絶縁性基板を同時に薄型化可能になる。このため、一度に複数の機能膜付き基板を製造することが可能になり、しかも機能膜付き基板の薄型化も実現することが可能になる。特に２枚の成膜用絶縁性基板を同時に処理可能であるため生産性の向上を図り易い。
【００１２】
上述の第４のステップにおいて、近接配置されている第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板をまとめてレーザ加工処理によって分断するようにしても良い。
【００１３】
また、第１のステップにおいて、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板の間に合紙を介在させることも可能である。合紙の存在により、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板の分離がし易くなり、かつ、素子や配線の保護が図られる。合紙を用いる場合、第４のステップにおいて、耐エッチング性封止部材を取り除くことによって第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を分離させるようにしても良い。耐エッチング性封止部材の中には、お湯等で加温することにより容易に剥離可能なものがあるため、剥離性を考慮して耐エッチング性封止部材を選択することにより、このステップを容易に実行することが可能になる。
【００１４】
第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を分離させた後には、薄型化された第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板を分断する分断ステップをさらに含むことが好ましい。薄型化された成膜用絶縁性基板を分断することにより、分断された各基板を薄型化するよりも作業効率が向上する。また、薄型化されている方がレーザ加工等によって分断し易くなるため、分断ステップの作業効率も向上する。
【００１５】
また、上述の機能膜付き基板の製造方法において、第１の成膜用絶縁性基板および第２の成膜用絶縁性基板がリチウム電池用素子の複合体であることが好ましい。上述の機能膜付き基板の製造方法をリチウム電池の製造に利用することによって、リチウム電池の薄型化および製造効率の向上の両方を実現することが可能になる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、リチウム電池用素子積層体、有機ＥＬディスプレイ用素子積層体、太陽電池用素子積層体等の積層型機能膜を備えた機能膜付き基板の製造において、成膜用基板の薄型化および製造効率の向上を両立することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜用基板の概略構成を示す図である。
【図２】２枚の成膜用基板を重ね合わせた状態の一例を示す概略図である。
【図３】２枚の成膜用基板を重ね合わせた状態の一例を示す概略図である。
【図４】成膜用基板に対する片面エッチング処理に用いるエッチング装置の一例を示す図である。
【図５】成膜用基板に対する分断処理の一例を示す図である。
【図６】成膜用基板に対する分断処理の一例を示す図である。
【図７】２枚の成膜用基板を重ね合わせた状態の他の例を示す概略図である。
【図８】成膜用基板に対する分断処理の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図を用いて、本発明に係る機能膜付き基板の製造方法の一実施形態を説明する。ここでは、本発明に係る機能膜付き基板の製造方法の一例として、リチウム電池用素子複合体からなる積層型機能膜が付けられた基板を製造する方法を説明する。
【００１９】
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、機能膜付き基板の一実施形態に係るリチウム電池の製造工程における成膜用ガラス基板１０（本発明の機能膜付基板に対応。）の概略構成を示している。この実施形態においては、機能膜付き基板の素材としてガラスが採用されているがガラス以外にも絶縁性基板シリコン（Ｓｉ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）、セラミックス、ケイ酸塩鉱物（雲母類等）等のように、耐熱性を備えた絶縁性基板であってフッ酸を含むエッチング液等によって溶解可能な基板であれば、適宜これを成膜用基板として採用することが可能である。
【００２０】
成膜用ガラス基板１０には、リチウム電池用素子複合体１２が複数形成されている。この実施形態では、リチウム電池用素子複合体１２を４行×４列のマトリクス状に配置して１６個のリチウム電池用複合体１２を形成する例を示しているが、リチウム電池用素子複合体１２の配置はこれに限定されるものではない。
【００２１】
個々のリチウム電池用素子複合体１２は、成膜用ガラス基板１０上に形成された、集電体層１２２および複合酸化物層１２４を含む正極層、電解質層１２６、ならびに負極層１２８を備えている。集電体層１２２は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、もしくはスパッタリング等の乾式成膜法、または電解めっき法もしくは無電解めっき法等の湿式成膜法によって、成膜用ガラス基板１０上に形成される。複合酸化物層１２４は、スパッタリング等によって集電体層１２２の上に形成される。その後、同様にして、電解質層１２６および負極層１２８がこの順に成膜される。
【００２２】
リチウム電池用素子複合体１２が付いた成膜用ガラス基板１０を製造する際には、まず、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、複数のリチウム電池用素子複合体１２が成膜されている成膜用ガラス１０を２枚準備して、これら２枚の成膜用ガラス基板１０を、それらの被成膜面どうしを対向させた状態で重ね合わせる。２枚の成膜用ガラス基板１０を重ね合わせる際には、合紙等を間に挟んで間接的に接触するように重ね合わせる場合と、合紙等を介在させずに直接接触するように重ね合わせることが考えられる。
【００２３】
図３（Ａ）〜図３（Ｄ）では、合紙１４を間に挟んで間接的に成膜用ガラス基板１０を重ね合わせる例を示している。ここでは、合紙１４としてＦＰＤ用合紙(例えば、特種東海製紙株式会社製)等の高機能なものを利用しているが、通常のプリント用紙やフィルム等を用いることも可能である。合紙１４を用いる目的としては、配線や素子の保護、成膜用ガラス基板１０どうしの剥離性の向上等が挙げられる。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すように、合紙１４を挟んで２枚の成膜用ガラス基板１０が重ねられると、続いて、図３（Ｃ）に示すように、２枚の成膜用ガラス基板１０の端面間の間隙を耐エッチング性封止部材１６で封止される。耐エッチング性封止部材１６は、２枚の成膜用ガラス基板１０を接着する接着剤の機能と封止剤の機能を併せ持つもの（液晶セルのシール剤等）が好ましい。ただし、２枚の成膜用ガラス基板１０を接着するための接着剤層とシール剤とを別々に設けるようにしても良い。
【００２５】
２枚の成膜用ガラス基板１０の端面間の間隙を耐エッチング性封止部材１６によって封止するだけでは、成膜用ガラス基板１０の端面がエッチングされ、これによって不具合が発生する可能性が考えられる。このため、端面間の間隙だけでなく、必要に応じて端面自体も耐エッチング性部材によって被覆すると良い。成膜用ガラス基板１０の端面の被覆は、耐エッチング性テープもしくはフィルムの貼付や耐エッチング性塗料の塗布等によって行うことが可能である。耐エッチング性フィルムの一例として、株式会社スミロン製の各種エレクトロニクス用フィルム（例：ＥＣシリーズ）が挙げられる。また、耐エッチング性封止剤の一例として、デンカ株式会社製の接着剤ソリューション（例：テンプロック）が挙げられる。
【００２６】
続いて、図３（Ｄ）に示すように、合紙１４を挟んで重ねあわされている２枚の成膜用ガラス基板１０における被成膜面側の反対側のみをエッチング処理することによって、２枚の成膜用ガラス基板１０が薄型化される。
【００２７】
この実施形態では、１６個のリチウム電池用素子複合体１２が成膜されている成膜用ガラス基板１０を、片面エッチング処理によって、０．５０〜１．００ｍｍ程度から０．０３〜０．１０ｍｍ程度まで薄型化する。ガラス部材であっても０．１０ｍｍ以下まで薄型化することによって湾曲可能になる。このため、フレキシブル性が要求される製品に対して成膜用ガラス基板１０を用いることが可能になる。
【００２８】
片面エッチング処理においては、図４（Ａ）に示すように、成膜用ガラス基板１０は、エッチング装置５０に導入され、フッ酸および塩酸等を含むエッチング液によってエッチング処理が施される。エッチング装置５０では、搬送ローラによって成膜用ガラス基板１０を搬送しつつ、エッチングチャンバ５２内で成膜用ガラス基板１０の片面にエッチング液を接触させることによって、成膜用ガラス基板１０に対する片面エッチング処理が行われる。
【００２９】
なお、エッチング装置５０におけるエッチングチャンバ５２の後段には、成膜用ガラス基板１０に付着したエッチング液を洗い流すための洗浄チャンバが設けられているため、成膜用ガラス基板１０はエッチング液が取り除かれた状態でエッチング装置５０から排出される。
【００３０】
成膜用ガラス基板１０にエッチング液を接触させる手法の一例として、図４（Ａ）に示すように、エッチング装置５０の各エッチングチャンバ５２において、成膜用ガラス基板１０に対してエッチング液をスプレイするスプレイエッチングが挙げられる。
【００３１】
また、スプレイエッチングに代えて、図４（Ｂ）に示すように、オーバーフロー型のエッチングチャンバ５４において、オーバーフローしたエッチング液に接触しながら成膜用ガラス基板１０が搬送される構成を採用することも可能である。
【００３２】
さらには、図４（Ｃ）に示すように、エッチング液が収納されたエッチング槽５６に、キャリアに収納された単数または複数の成膜用ガラス基板１０を浸漬されるディップ式のエッチングを採用することも可能である。
【００３３】
いずれの場合であっても、エッチング液に含まれるフッ酸の濃度に応じてエッチングレートが増減するため、エッチング量に応じてフッ酸濃度を１重量％〜１５重量％程度の範囲で最適な濃度に設定することが重要である。成膜用ガラス基板１０がエッチング装置５０を通過すると、成膜用ガラス基板１０が片面エッチング処理されて薄型化する。
【００３４】
片面エッチングステップの後の剥離ステップにおいては、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示すように、薄型化された２枚の成膜用ガラス基板１０が剥離される。まず、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、耐エッチング性封止部材１６との接触箇所を含む、成膜用ガラス基板１０の辺縁部の切り離しが行われる。成膜用ガラス基板１０の辺縁部の切り離しは、例えば、レーザビームを照射するレーザ切断加工を行うと良い。
【００３５】
成膜用ガラス基板１０の辺縁部が切り離されると、図５（Ｃ）および図５（Ｄ）に示すように、２枚の成膜用ガラス基板１０および合紙１４が分離する。２枚の成膜用ガラス基板１０および合紙１４の分離に引き続いて、薄型化された成膜用ガラス基板１０を分断する分断ステップが実行される。
【００３６】
分断ステップにおいては、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、成膜用ガラス基板１０に形成された複数のリチウム電池用素子複合体１２が単個に分離されるように成膜用ガラス基板１０が分断される。成膜用ガラス基板１０は薄型化されているため、レーザビームを照射してアブレーション処理またはフィラメンテーション処理等を行うことによって分断することが可能である。レーザ加工以外にも、スクレイブブレーク処理やエッチング処理等によっても分断することが可能である。
【００３７】
続いて、図７および図８を用いて、２枚の成膜用ガラス基板１０を上述した合紙等を介在させずに直接接触するように重ね合わせる例を説明する。図７（Ｂ）に示すように、合紙１４を挟んで２枚の成膜用ガラス基板１０が重ねられると、続いて、図７（Ｃ）に示すように、２枚の成膜用ガラス基板１０の端面間の間隙を耐エッチング性封止部材１６で封止される。上述の図３の構成と同様、耐エッチング性封止部材１６は、２枚の成膜用ガラス基板１０を接着する接着剤の機能と封止剤の機能を併せ持つもの（液晶セルのシール剤等）が好ましい。ただし、２枚の成膜用ガラス基板１０を接着するための接着剤層とシール剤とを別々に設けるようにしても良い。
【００３８】
上述と同様に、２枚の成膜用ガラス基板１０の端面間の間隙だけでなく、必要に応じて端面自体も耐エッチング性部材によって被覆することが好ましい。成膜用ガラス基板１０の端面の被覆は、耐エッチング性テープもしくはフィルムの貼付や耐エッチング性塗料の塗布等によって行うことが可能である。耐エッチング性フィルムの一例として、株式会社スミロン製の各種エレクトロニクス用フィルム（例：ＥＣシリーズ）が挙げられる。また、耐エッチング性封止剤の一例として、デンカ株式会社製の接着剤ソリューション（例：テンプロック）が挙げられる。
【００３９】
続いて、図８（Ａ）に示すように、合紙１４を挟んで重ねあわされている２枚の成膜用ガラス基板１０における被成膜面側の反対側のみをエッチング処理することによって、２枚の成膜用ガラス基板１０が薄型化される。そして、図８（Ｂ）に示すように、薄型化された２枚の成膜用ガラス基板１０をまとめてレーザ加工処理によって分断する。この分断処理によって、図８（Ｃ）に示すように、２枚の成膜用ガラス基板１０どうしが同時に分離することになる。
【００４０】
図８（Ｂ）に示した２枚の成膜用ガラス基板１０をまとめてレーザ加工処理によって分断する処理は、一般的に上述した合紙１４が存在しない方が行い易い。ただし、レーザビームを通過させ易い特性の合紙１４（例えば、透明性の高い合紙等）を用いる場合には、合紙１４の存在下においても図８（Ｂ）に示すような分断処理を行うことが可能である。
【００４１】
なお、図示は省略しているが、耐エッチング性封止部材１６に代えて、または耐エッチング性封止部材１６とともに、耐エッチング性テープを用いて、成膜用ガラス基板１０の端面および端面近傍を被覆しても良い。この場合、耐エッチング性テープの貼り付け位置がエッチングされずに額縁状の厚板部が形成されるが、この厚板部の内側を適宜切断することによって問題なくリチウム電池用素子複合体１２が付いた成膜用ガラス基板１０を得ることができる。なお、額縁状の厚板部は、薄型化された成膜用ガラス基板１０のコシの強さを維持することに貢献するため、成膜用ガラス基板１０の取扱いが容易になるというメリットもある。
【００４２】
上述の機能膜付き基板の製造方法においては、積層型機能膜がリチウム電池用素子の複合体である例のみを説明したが、リチウム電池用素子積層体以外の有機ＥＬディスプレイ用素子積層体や太陽電池用素子積層体等の積層型機能膜であっても上述と同様の方法によって処理することが可能である。
【００４３】
上述の実施形態によれば、単一の機能膜付き基板の製造するのではなく、複数の機能膜付き基板を同時に製造することが可能になるため、機能膜付き基板の製造効率を向上させることが可能になる。しかも、複数の積層型機能膜が付いている基板を適正に薄型化することが可能になるため、成膜用基板の薄型化および製造効率の向上を両方同時に実現することが可能になる
【００４４】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１０−成膜用基板
１２−リチウム電池用素子複合体
１４−合紙
１６−耐エッチング性封止部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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