(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックフィルムの少なくとも片側に銅層を有する金属積層フィルムであって、ＥＢＳＤ法に基づく銅層表面の結晶粒径Ａと銅層断面の結晶粒径Ｂとの比であるＢ／Ａが２．０以上であり、前記銅層が気相成膜法により作成されることを特徴とする金属積層フィルム。
【請求項２】
前記銅層表面の結晶粒径Ａが０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属積層フィルム。
【請求項３】
前記銅層の体積抵抗率が１．８×１０−８Ω・ｍ以上、２．２×１０−８Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の金属積層フィルム。
【請求項４】
前記銅層の厚さが０．１μｍ以上、３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属積層フィルム。
【請求項５】
前記プラスチックフィルムがポリエチレンテレフタレートまたはポリイミドのいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属積層フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタッチパネル電極用の導電性フィルムとして好適に用いることが可能な金属積層フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タッチパネルは操作が簡易であり、利便性に優れることから小型ではスマートフォンやタブレット型端末、中型ではＰＣ用やＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）用、大型ではデジタルサイネージ用などに需要が増加している。
【０００３】
その中で、マルチタッチが可能なためタッチパネルで主流になりつつある静電容量式タッチパネルや、安価で汎用として広く採用されている抵抗膜式タッチパネルには、タッチパネル電極用の導電性フィルムが広く使用されている。
【０００４】
静電容量式の１つの方式は、２面の電極をパターン化し、コントローラーにて押圧位置の電流を電圧に変換して検出しようとするものである。従って静電容量式のタッチパネルに使用される導電性フィルムは、例えば液晶画面用としては少しでも表面抵抗率が小さい材料が要求される。また、製造工程での取り扱いに一時的な屈曲やＩＣとの接続配線部で恒久的な屈曲をする場合もあるため、優れた耐屈曲性も要求される。
【０００５】
この導電性フィルムの製造方法として、透明フィルムに銅箔などの金属箔を、接着剤層を介して積層した後、レジストフィルムを貼り付け、所望のパターン形状のフォトマスクを介して露光後、現像、エッチング、レジスト剥離するフォトリソグラフィー法を利用して、透明フィルム上にパターン形状とした金属層を設ける方法（特許文献１）が知られている。
【０００６】
その中で、透明フィルムと金属箔（銅箔）との貼り合わせる方法においては、貼り合わせを均一に行うためと厚み５μｍ以下の金属箔（銅箔）が高価であるという問題から通常１０μｍ程度以上の金属箔が用いられているが、厚みが１０μｍ以上の金属箔をエッチング処理して線幅が比較的小さい（例えば１０μｍ未満）パターン形状を作成することが技術的に困難であるという問題がある。
【０００７】
上記問題に対して、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムに直接、気相成膜法で金属層を形成し、該金属層に印刷法やフォトリソグラフィー法とエッチング法等を利用して、細線パターンに加工してパターン形状を有する金属層を形成する方法が提案されている。この方法は、比較的厚みが小さい（例えば４μｍ以下）金属層であっても安価に製造できる。
【０００８】
上記の気相成膜法で形成された金属層を用いた、金属層の形成方法としては、例えば特許文献２、３に記載されている。しかしながら、特許文献２や３に記載の方法で製造された金属積層フィルムは金属層の内部にボイドと呼ばれる空隙が多数生成するために同じ金属の一般的なバルクの場合と比較して金属層の体積抵抗率が高くなるという問題がある。また、金属層内部にボイドがあると耐屈曲性などの機械的特性が低下する問題がある。
【０００９】
そこで、金属積層フィルムの耐屈曲性を改良するために金属層を形成する際に金属層の平均結晶粒径を制御することが知られている（特許文献４）。
【００１０】
しかしながら、特許文献４に記載の方法は、湿式法にて電流密度を制御することにより結晶粒径を制御し、電気特性と耐屈曲性が改善されることに成功しているが、湿式法による成膜は気相成膜法に比べて生産性が著しく劣る点が挙げられる。また、金属層内部より金属層表面の結晶粒径が大きくなるように制御している点が本発明と異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−４１６８２号公報
【特許文献２】特開２００４−９５８２９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６８６８８号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２８１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記従来技術に鑑み、生産性に優れる気相成膜法による金属積層フィルムの電気特性と機械特性の改良を目的とし、金属積層フィルムとして評価した場合の金属層の体積抵抗率と耐屈曲性を飛躍的に向上し、生産性に優れた金属積層フィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の金属積層フィルムは以下の構成をとる。
（１）プラスチックフィルムの少なくとも片側に銅層を有する金属積層フィルムであって、ＥＢＳＤ法に基づく銅層表面の結晶粒径Ａと銅層断面の結晶粒径Ｂとの比であるＢ／Ａが２．０以上であり、前記銅層が気相成膜法により作成されることを特徴とする金属積層フィルム。
（２）前記銅層表面の結晶粒径Ａが０．１μｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の金属積層フィルム。
（３）前記銅層の体積抵抗率が１．８×１０−８Ω・ｍ以上、２．２×１０−８Ω・ｍ以下であることを特徴とする（１）または（２）のいずれかに記載の金属積層フィルム。
（４）前記銅層の厚さが０．１μｍ以上、３μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の金属積層フィルム。
（５）前記プラスチックフィルムがポリエチレンテレフタレートまたはポリイミドのいずれかであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の金属積層フィルム。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金属積層フィルムの電気特性と機械特性の改良を目的とし、金属積層フィルムとして評価した場合の金属層の体積抵抗率と耐屈曲性を飛躍的に向上し、生産性に優れた金属積層フィルムを提供することができる。
【００１５】
また、一般的には結晶粒径が小さいほど体積抵抗率が上昇する傾向にあることが知られているが、気相成膜法により形成された銅膜の場合、結晶粒径による影響より、ボイドによる影響の方が圧倒的に大きいため、ボイドが表面付近に移動あるいは表面から排出されることで銅層の密度が向上し、結果として体積抵抗率の低下と耐屈曲性などの機械的特性が飛躍的に向上していると考えられる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の金属積層フィルムは、プラスチックフィルムの少なくとも片側に銅層を形成してなる金属積層フィルムであって、ＥＢＳＤ法に基づく銅層表面の結晶粒径Ａと銅層断面の結晶粒径Ｂとの比であるＢ／Ａが２．０以上であることが好ましい。ここで言うＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法とは電子線後方散乱回折法のことである。以下、各要件について説明する。
【００１７】
本発明のプラスチックフィルムは機械的特性と入手性の観点からポリエチレンテレフタレートフィルムまたはポリイミドフィルムのいずれかであることが好ましい（以下、ポリエチレンテレフタレートを「ＰＥＴ」と記載することもある）。例えば、タッチパネル電極用に用いる場合は光学特性の観点からポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。プラスチックフィルムの厚みは特に限定されるものではないが、好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以上５００μｍ以下であり、更に好ましくは２０μｍ以上２５０μｍ以下である。基材が薄すぎるとハンドリングが困難となる場合があり、厚すぎると透明性が損なわれてしまう場合がある。
【００１８】
本発明の銅層の厚みは０．１μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。タッチパネル電極用に用いる場合は銅層の厚みが０．１μｍよりも薄いと十分な導電性が得られない場合があり、３μｍを超えると、金属層を部分的に除去した際に金属層の側面が透過光を遮って、タッチパネルの視野角が制限される場合がある。
【００１９】
銅層の体積抵抗率はタッチパネル電極用に用いる場合は１．８×１０−８Ω・ｍ以上、２．２×１０−８Ω・ｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
銅層の形成方法は特に限定されず、生産性を考慮して適宜形成方法を選ぶことができる。例えば、真空蒸着法やスパッタリング法に代表される気相成膜法、電解めっきや無電解めっきに代表される湿式法によって形成することができるが、０．１μｍ以上、３μｍ以下の膜厚を生産性良く得るためには気相成膜法が好ましく、真空蒸着法がさらに好ましい。
【００２１】
本発明における銅層の好ましい組成は、銅層全体を１００質量％としたとき、銅が９５質量％以上含まれていることが好ましく、９８質量％以上含まれていることがより好ましく、９９質量％以上含まれていることがさらに好ましい。銅層には他の金属が不純物として含まれている場合もあるが、不純物として含まれる他の金属はできるだけ少ない方が好ましい態様である。
【００２２】
また、本発明の銅層はＥＢＳＤ法に基づく銅層表面の結晶粒径Ａと銅層断面の結晶粒径Ｂとの比であるＢ／Ａが２．０以上であることが好ましく、３．０以上がより好ましく、５．０以上がさらに好ましい。ここで、銅層表面の結晶粒径Ａとは、銅層表面における銅の結晶粒径をいい、銅層断面の結晶粒径Ｂとは、銅層を厚み方向に切断した断面における銅の結晶粒径をいう。また、銅層表面の結晶粒径および銅層断面の結晶粒径いずれにおいても粒径とは、円相当径（すなわち、同一面積の円の直径）をいう。
【００２３】
銅層表面の結晶粒径Ａと銅層断面の結晶粒径Ｂとの比であるＢ／Ａの値が大きくなることで銅層内部のボイドが表面に移動さらには銅層外へ排出されやすくなる。これはボイドの移動が結晶粒界を通して行われるためであり、銅層表面の結晶粒径が小さいほど結晶粒界が占める割合が多くなり、ボイドの排出経路も増加する。逆に言えば、銅層表面の結晶粒径が大きいと結晶そのものがボイドの移動や排出の障壁となる場合がある。
【００２４】
また、本発明の銅層表面の結晶粒径Ａは０．１μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下であることがより好ましい。前述の通り銅層内部に発生したボイドが銅層表面で移動や排出される際に銅層表面の結晶粒径は小さいほど、結晶粒界が多くなりボイドが排出されやすいと考えられるが、一般的なボイドの大きさから銅層表面の結晶粒径Ａが０．０５μｍ以下であると本発明の効果が特に現れやすいため好ましい。
【００２５】
銅層表面および断面の結晶粒径を本発明の範囲に制御するには気相成膜法による成膜条件を適宜調整することでできるが、制御の容易さの観点からロールトゥロールの真空蒸着法により成膜することが好ましい。結晶粒径の制御の例としてはフィルム搬送方向の冷却ドラム開口部の円弧長さを蒸発るつぼの長さに対して小さくすることで可能である。これにより蒸発るつぼから発生する蒸着斜方成分を遮蔽することになり、銅層表面の結晶成長モードが核成長モードより核生成モードが優位になった結果、銅層断面の結晶粒径に対する銅層表面の結晶粒径を小さくすることができる。
【００２６】
本発明の金属積層フィルムはタッチパネルや電子ペーパーの電極用導電フィルムとして好適に用いることができる。
【実施例】
【００２７】
(測定方法)
（１）結晶粒径
ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により測定した詳細を下記する。
（ｉ）使用装置：日本電子社製  熱電界放射型走査電子顕微鏡（ＴＦＥ-ＳＥＭ）ＪＳＭ−６５００Ｆ
ＴＳＬ社製ＯＩＭ方位解析装置
ＤｉｇｉＶｉｅｗＩＶスロースキャンＣＣＤカメラ
ＯＩＭ  Ｄａｔｅ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｖｅｒ．５．３ｘ
ＯＩＭ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｖｅｒ．５．３ｘ
（ｉｉ）分析条件：加速電圧１５．０ｋＶ
照射電流１．０ｍＡ
照射傾斜７０ｄｅｇ
測定倍率・領域・間隔断面  ３００００×１×９μｍ・２５ｎｍ／ｓｔｅｐ
表面  １００００×８×２４μｍ・５０ｎｍ／ｓｔｅｐ
試料調整：試料を５ｍｍ×１０ｍｍ程度切り出し、試料台に固定して測定した。銅層表面の結晶粒径Ａの測定においては、銅層の表面を測定した。銅層断面の結晶粒径Ｂの測定においては、銅層を厚み方向に切断し、切断した断面を測定した。
結晶粒径分布チャート：結晶粒マップで識別された個々の結晶粒について、その円相当径（同一面積の円の直径）を算出した。結晶粒径の平均値は数式１に示すＮｕｍｂｅｒ法で算出した。
【００２８】
【数１】
0006476686.tif 000002
【００２９】
上述した方法により算出した銅層表面の結晶粒径の平均値をＡとし、銅層断面の結晶粒径の平均値をＢとし、その比であるＢ／Ａを算出した。
【００３０】
（２）膜厚
膜厚は、ＦＩＢ（収束イオンビーム）法により金属積層フィルムを切断し、その断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）により観察することで測定した。なお、観察画像において画像の縦方向に占める膜厚の割合が５０％以上になるよう、倍率を１，０００〜５０，０００倍の範囲で適宜調整して測定した。
【００３１】
（３）体積抵抗率
体積抵抗率は、８０ｍｍ×５０ｍｍサイズの試料の中央をＪＩＳ Ｋ７１９４（１９９４年制定）準拠の三菱化学株式会社製ＭＣＰ−Ｔ３６０を用いて四探針法で測定した表面抵抗率と（２）の方法で測定した膜厚から算出した。なお、プローブには三菱化学株式会社製のＥＳＰプローブ（電極間隔５ｍｍ、電極直径２ｍｍ）を用い、抵抗率補正係数（ＲＣＦ）は４．５３２とした。
【００３２】
（４）耐屈曲性
耐屈曲性は、金属積層フィルムを１０ｍｍ×５００ｍｍにサンプリングし、サンプリングしたフィルム面上の中央部に直径１０ｍｍの金属円柱を固定し、この円柱に沿って、円柱の抱き角０°（サンプルが平面の状態）から、円柱への抱き角が１８０°（円柱で折り返した状態）となる範囲で、１００回折り曲げ動作を行った。耐屈曲性は、１００回折り曲げ動作前後の抵抗値変化率を指標とした。折り曲げ動作後に折り曲げ動作前と比較して抵抗値が上昇しているものを変化率＋（プラス）で表し、折り曲げ動作後に折り曲げ動作前と比較して抵抗値が減少しているものを変化率−（マイナス）で表した。抵抗値は四端子法により５００ｍｍのサンプルの中央４００ｍｍを測定した。
【００３３】
以下において、実施例５は参考例である。
（実施例１）
プラスチックフィルムとして東レ株式会社製両面易接着層付きＰＥＴフィルム（商品名：“ルミラー”（登録商標）Ｕ４８）を用いた。プラスチックフィルムの厚みは１００μｍであった。
【００３４】
プラスチックフィルムの一方の面に、ロールトゥロールにて銅層を、厚みが２．０μｍとなるようにＥＢ蒸着法で成膜した。電子銃の出力は成膜幅に対して５３．５ｋＷ／ｍとした。この際、フィルム搬送方向の蒸発るつぼ長さに対するフィルム搬送方向の冷却ドラム開口部の円弧長さを１．５倍とし、蒸発るつぼ最上部と冷却ドラム最下部の距離は４００ｍｍとした。
【００３５】
上記条件で成膜した銅蒸着フィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．０３１μｍ、断面結晶粒径は０．１５８μｍであり、Ｂ／Ａ値は５．１０であった。
【００３６】
銅層の体積抵抗率を測定したところ１．８０×１０−８Ω・ｍで良好であった。
【００３７】
銅蒸着フィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋０．１％で良好であった。
【００３８】
（実施例２）
フィルム搬送方向の蒸発るつぼ長さに対するフィルム搬送方向の冷却ドラム開口部の円弧長さを２．０倍にしたこと以外は、実施例１と同様の方法で金属積層フィルムを得た。
【００３９】
上記の条件で成膜した銅蒸着フィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．０４７μｍ、断面結晶粒径は０．１６５μｍであり、Ｂ／Ａ値は３．５１であった。
【００４０】
銅層の体積抵抗率を測定したところ１．８２×１０−８Ω・ｍで良好であった。
【００４１】
銅蒸着フィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋０．５％で良好であった。
【００４２】
（実施例３）
フィルム搬送方向の蒸発るつぼ長さに対するフィルム搬送方向の冷却ドラム開口部の円弧長さを３．０倍にすること以外は、実施例１と同様の方法で金属積層フィルムを得た。
【００４３】
上記の条件で成膜した銅蒸着フィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．０６４μｍ、断面結晶粒径は０．１８０μｍであり、Ｂ／Ａ値は２．８１であった。
【００４４】
銅層の体積抵抗率を測定したところ１．８５×１０−８Ω・ｍで良好であった。
【００４５】
銅蒸着フィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋２．２％で良好であった。
【００４６】
（実施例４）
銅層厚みが０．２μｍとなるようにＥＢ蒸着法で成膜した以外は、実施例１と同様の方法で金属積層フィルムを得た。
【００４７】
上記の条件で成膜した銅蒸着フィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．０５３μｍ、断面結晶粒径は０．１１７μｍであり、Ｂ／Ａ値は２．２１であった。
【００４８】
銅層の体積抵抗率を測定したところ１．８９×１０−８Ω・ｍで良好であった。
【００４９】
銅蒸着フィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋４．８％で良好であった。
【００５０】
（実施例５）
成膜方法が電解めっきであること以外は、実施例１と同様の方法で金属積層フィルムを得た。
【００５１】
上記の条件で成膜した銅めっきフィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．０３３μｍ、断面結晶粒径は０．１５７μｍであり、Ｂ／Ａ値は４．７６であった。
【００５２】
銅層の体積抵抗率を測定したところ１．８２×１０−８Ω・ｍで良好であった。
【００５３】
銅めっきフィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋１．３％で良好であった。
【００５４】
（比較例１）
フィルム搬送方向の蒸発るつぼ長さに対するフィルム搬送方向の冷却ドラム開口部の円弧長さを４．０倍にすること以外は、実施例１と同様の方法で金属積層フィルムを得た。
【００５５】
上記の条件で成膜した銅蒸着フィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．０５６μｍ、断面結晶粒径は０．１０８μｍであり、Ｂ／Ａ値は１．９３であった。
【００５６】
銅層の体積抵抗率を測定したところ２．３２×１０−８Ω・ｍで不良であることを確認した。
【００５７】
銅蒸着フィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋６．７％で不良であることを確認した。
【００５８】
（比較例２）
フィルム搬送方向の蒸発るつぼ長さに対するフィルム搬送方向の冷却ドラム開口部の円弧長さを５．０倍にすること以外は、実施例１と同様の方法で金属積層フィルムを得た。
【００５９】
上記の条件で成膜した銅蒸着フィルムの銅層の結晶粒径を測定したところ、表面結晶粒径Ａは０．１２１μｍ、断面結晶粒径は０．１１８μｍであり、Ｂ／Ａ値は０．９８であった。
【００６０】
銅層の体積抵抗率を測定したところ３．２１×１０−８Ω・ｍで不良であることを確認した。
【００６１】
銅蒸着フィルムの耐屈曲性を測定したところ抵抗値変化率は＋１５．２％で不良であることを確認した。
【００６２】
【表１】
0006476686.tif 000003
【００６３】
【表２】
0006476686.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の用途は、タッチパネル電極用の導電性フィルムが好ましいが、その応用範囲がこれらに限られるものではない。