(57)【要約】本発明は、可撓性基板（２）と高融点金属（３）に基づく少なくとも１つの金属被覆とを含有する被覆された可撓性部品（１）、特に被覆された電子部品、に関する。高融点金属（３）に基づく前記被覆は、６原子％を超え、５０原子％未満のＲｅを含有する。本発明は、更に、可撓性基板（２）の準備及び高融点金属（３）に基づく、６原子％を超え５０原子％未満のＲｅを含有する、少なくとも１つの金属被覆の付着による被覆された可撓性部品（１）を製造する方法に関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性基板（２）及び高融点金属（３）に基づく少なくとも１つの金属被覆を含有する被覆された可撓性部品（１）、特に被覆された電子部品、であって、高融点金属（３）に基づく前記被覆が６原子％を超え、５０原子％未満のＲｅを含有することを特徴とする被覆された可撓性部品（１）。
【請求項２】
高融点金属（３）に基づく前記被覆が６原子％を超え、３５原子％未満のＲｅを含有する請求項１に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項３】
高融点金属（３）に基づく前記被覆の厚さが１μｍ未満、好ましくは５〜３００ｎｍ、である請求項１又は２に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項４】
高融点金属（３）に基づく前記被覆がモリブデンに基づく被覆である請求項１〜３のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項５】
可撓性基板（２）が透明である請求項１〜４のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項６】
前記可撓性基板（２）がポリマー、薄いガラス、金属箔及び鉱物材料からなる群から選ばれる少なくとも１つの材料を含有して成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項７】
高融点金属（３）に基づく前記被覆が、２％の弾性歪εにおいて、１．２未満の、測定開始時の電気抵抗Ｒ０に対する電気抵抗Ｒの比、Ｒ／Ｒ０、を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項８】
少なくとも１つの導体トラック構造（４）を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの導体トラック構造（４）が少なくとも１つの、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、銅基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金からなる、金属層（５）を有する請求項８に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項１０】
高融点金属（３）に基づく前記被覆が、少なくとも１つの半導体トラック構造（４）の部分である請求項８又は９に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項１１】
高融点金属（３）に基づく前記被覆が、可撓性基板（２）とＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金からなる金属層（５）との間に配列されている請求項９又は１０のいずれかに記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項１２】
更に少なくとも１つの半導電層（６）を含有する請求項８〜１１のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項１３】
高融点金属（３）に基づく前記被覆が、ＴＦＴ構造の一部である請求項８〜１２のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項１４】
フレキシブルＬＣＤディスプレイ、フレキシブルＯＬＥＤディスプレイ、フレキシブル電気泳動ディスプレイ（Ｅ−ペーパー）、フレキシブル太陽電池、エレクトロクロミックフレキシブルフィルム及びフレキシブル薄膜電池からなる群から選ばれる請求項８〜１３のいずれか１項に記載の被覆された可撓性部品（１）。
【請求項１５】
少なくとも下記の工程を有する被覆された部品（１）、特に被覆された電子部品、を製造する方法。
−可撓性基板（２）の準備
−高融点金属（３）に基づく少なくとも１つの金属被覆の付着による可撓性基板（２）の被覆であって、高融点金属（３）に基づく被覆が６原子％を超え５０原子％未満のＲｅを含有することを特徴とする被覆。
【請求項１６】
高融点金属（３）に基づく前記少なくとも１つの金属被覆の付着がＰＶＤプロセス、特にスパッタリングプロセス、によって実行される請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
更に下記の工程を含有する請求項１５又は１６のいずれかに記載の方法。
−高融点金属に基づくターゲットであって、６原子％から５０原子％未満のＲｅを含有するターゲットの準備
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性基板と高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆とを含有する被覆された可撓性部品、特に被覆された電子部品、に関する。本発明は、更に、被覆された可撓性部品を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性部品の分野における技術的進歩は、薄膜材料の分野における進歩と密接に関連している。特に、この進歩により、エレクトロニクス、特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の薄膜部品、の分野における更なる発展が可能になる。更に、新しい集積プロセスの開発における進歩は、また、エレクトロニクスを可撓性基板と結びつけることを可能にし、その結果、可撓性の電子部品を製造することが可能になる。
【０００３】
数十年に亘ってなされてきた薄膜材料の発展と最適化により、薄膜材料を製造する数多くの有利な方法を生み出してきた。即ち、そのような薄膜部品は、大面積基板上での製造により、例えば、極めて安価に一貫した品質で製造することができる。最も広範に用いられるこのタイプの薄膜部品の２つは、ダイオード及びトランジスタであり、これらは、多くのディジタル及びアナログ回路で、また、センサ要素として、更にエネルギ回収のために用いられる。
【０００４】
エレクトロニクス及び電子機器、特に家電、の分野において、最近の発展がデザインにより決定される程度がますます増大しつつある。「形態は機能に従う」。近代の機器におけるこのデザインの概念を満たすために、可撓性部品は、ますます重要になりつつある。部品の、従って機器の、可撓性（或いは、屈曲性、変形性）により、将来、例えば、健康領域において、自動車産業において、ヒューマン−マシン−インタフェイス（ＨＭＩ）又はグラフィカル−ユーザー  インタフェイス（ＧＵＩ）において、新しいタイプのコンピュータプラットフォームにおいて、移動体通信において、エネルギ管理において、等々において、多数の使用分野が開かれるであろう。
【０００５】
現時点において、既に、可撓性電子機器の分野において、多数のプロトタイプが存在する。魅惑的な新素材（グラフェン、カーボンナノチューブ、有機半導体等）及び貴金属が、しばしば、所望の特性を達成するために、これらに用いられる。そのようなプロトタイプは、コストのせいで、大量生産にはそれほど適しておらず、学問的な興味のみを持たれることがしばしばである。そこで、家電分野では、確立された薄膜プロセスを、剛直な基材（例えば、ガラス、シリコン）から可撓性の基材（例えば、ポリマーフィルム）に、移す試みがなされる。
【０００６】
可撓性電子部品の分野に関する特許文献も幾つかある。例えば、特許文献１には、可撓性基板を有する被覆体を製造するための種々のプロセスが開示されている。そこに述べられたプロセスでは、透明導電性酸化物の種々の層、ドープされ合金化された銀の種々の層が、可撓性基板上に付着されている。
【０００７】
このタイプの可撓性部品、特に可撓性電子部品、は、ウエアラブル及びポータブルディスプレイ、医療技術（例えば、医療機器、センサ、インプラント）、エネルギ発生、エネルギ管理及びエネルギ貯蔵（例えば、可撓性太陽電池、薄膜バッテリ、キャパシタ）、自動車産業及び住宅又は建設技術（例えば、センサ、スマートガラス）等々における用途において、ますます、重要になりつつある。これらの部品は操作中又は設置中に、高度の弾性変形、例えば曲げ応力又は引張応力、に耐えなければならない。これらのストレスは、しばしば、周期的に起こり、これらの部品に用いられている材料の機械的特性に非常に厳しい要求を課す。
【０００８】
そのような可撓性電子部品の導体トラック又は導体トラック構造は、低電気抵抗が要求される故に、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金若しくはＡｇ基合金又はＰｔ若しくはＡｕのような貴金属で構成されることが多い。グラフェン、カーボンナノチューブ及び導電性ポリマー等の代替材料は、可撓性が非常に大きいが上述の金属又は貴金属よりも導電率が低く、従って、現時点では、単一の部品においてのみ採用されている。
【０００９】
Ｐｔ及びＡｕは、優れた導電率を有し、また、酸化抵抗及び腐食抵抗が良好であるが、コストの理由から大規模使用には不適である。
【００１０】
Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金は、破断時伸びが大きい。しかしながら、不純物の（内部）拡散に対して低い障壁作用しか及ぼさない。そのような拡散は、例えば、部品の基材又は他の層から、導体トラックに向けて起こり得るが、導体トラックから半導体に向けても起こり得る。従って、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ又はＣｕ基合金、Ａｌ基合金若しくはＡｇ基合金の構成成分が半導体内に拡散し、半導体特性をだめにする恐れがある。更に、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金は、腐食抵抗が低い。そのため、これらは、相対的に大気湿度が高い環境でも用いられる部品については、限られた程度にしか用いることができず、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金で構成された導体トラックには、個々の部品の用途に応じて、追加の被覆層及び／又は障壁層が必要となる。
【００１１】
可撓性部品の機能の更に重要な基準は、基板に適用される層又は複数の層、例えば導体トラック、への十分な接着である。この理由により、用いられる基材に応じて適切な結合層が追加して適用される。
【００１２】
剛直な電子部品においては、障壁又は結合層として或いは耐酸化性若しくは耐腐食性の被覆層として、通常、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ等の高融点金属又はそれらの合金から成る層が用いられる。例えば、特許文献２に述べられているように、モリブデン−タンタル合金の層が接触センサ装置に用いられている。高融点金属で構成された層は、導体トラックと存在する半導体層との間に適用されたときに、導体トラックと半導体との間にオーミック接触が生成されるという追加の利点を有する。
【００１３】
しかしながら、高融点金属及びその合金は、体心立方結晶構造の故に、変形性に乏しく、可撓性部品に用いるには靭性（亀裂形成及び亀裂成長に対する抵抗性）が低すぎることが非常にしばしばである。この理由で、可撓性が高くなければならない部品における高融点金属の使用は、これまで、満足な結果に繋がらなかった。結合層の亀裂は、例えば、導体トラックに広がり得る。これは、導体トラック中の亀裂誘起に繋がり、更に、亀裂が導体トラックの全幅に繋がる。その結果、電気抵抗が非常に増大し、極端な場合には、導体トラックが、最早、導電性ではなくなる。
【００１４】
高融点金属で構成され空間の全３方向に広がった物体又は試料（固体材料）について、展性及び衝撃靭性を増加させる目的で研究が行なわれたことはある（例えば、非特許文献１を参照）が、膜についての研究は、これまで行なわれてない。しかしながら、例えば、純モリブデンの例について、薄膜の特性が空間の全３方向に広がった物体のそれとは大きく異なり得ることは示し得る。即ち、モリブデンは、典型的には、室温では、微細構造、残留応力及び結晶状態に応じて、約１０％の破断時伸びを有する。他方、モリブデン薄膜の破断時伸びは、僅か１〜２％である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４０１７０４１３Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１０１９９３４１Ａ１号明細書
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】ライヒトフリートら、Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  Ａ，Ｖｏｌ．３７Ａ，Ｏｃｔ．２００６，２９５５−２９６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、本発明の目的は、上述の問題及び不利益のない可撓性部品を提供することにある。その部品は、従来技術に比べて、著しく改善された靭性、つまり、亀裂形成及び亀裂成長に対して強化された耐性、を有していなければならない。本発明の更なる目的は、可撓性部品を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、請求項１の特定事項を有する可撓性部品及び請求項１５に規定されたその製造方法の提供によって達成される。有利な実施態様は、従属請求項の主題である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】臨界破断歪εｋの測定のための電気抵抗測定に用いられた単軸引張試験の模式図である。ＬＣＯＮＳＴは、伸長が起きていないときの固定クランプ長である。
【図２】Ｍｏ及びＭｏＲｅ合金についての、被覆のＲｅ含有量の関数としてのＲ／Ｒ０曲線である。「理論値」と示された曲線は、試料の形状の変化の結果としてのみ生じる電気抵抗の増加を示す。
【図３】試験した全てのＭｏＸ及びＭｏＸＲｅ（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）合金についてのＲ／Ｒ０曲線である。
【図４】１５％の最大歪の後のＭｏ被覆及び種々のＭｏＲｅ被覆の亀裂パターンの光学顕微鏡写真である。（同様の挙動が、ＭｏＣｒＲｅと比較したＭｏＣｒ、及びＭｏＷＲｅと比較したＭｏＷによって示される。）
【図５】１５％の最大歪の後のＭｏＮｂ被覆及び種々のＭｏＮｂＲｅ被覆の亀裂パターンの光学顕微鏡写真である。（同様の挙動が、ＭｏＴａＲｅと比較したＭｏＴａ、及びＭｏＴｉＲｅと比較したＭｏＴｉによって示される。）
【図６】種々のＲｅ含有量について測定したＭｏＲｅ被覆のＲｅ含有量の関数としての（破断基準Ｒ／Ｒ０＝１．２からの）εｋである。
【図７】１５％の最大歪の後の２５℃及び３４０℃における引張応力後のＭｏ被覆の亀裂パターンの電子顕微鏡写真である。
【図８】Ｍｏ及びＭｏＲｅ合金についての被覆中のＲｅ含有量及び層厚の関数としてのＲ／Ｒ０曲線である。
【図９】本発明による被覆された可撓性部品の種々の実施態様の図示である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明において、可撓性及び「可撓性の」とは、その部品の使用に関係する特性への悪影響なしに、曲げ応力を吸収し又はそれに耐える特性をいう。十分に可撓性の部品は、従って、また、顕著に改善された靭性を有する。
【００２１】
本発明において、顕著に改善された靭性とは、部品、従って、その中に存在する層又は複数の層が亀裂形成及び亀裂成長に対して強化された抵抗性を有しており、従って、亀裂が特定の歪を形成することなく、単により高い歪を形成するにすぎないか、部分修正された亀裂プロフィールを有するに過ぎないことを意味する。
【００２２】
靭性及び従って可撓性を記述するに際して、本発明の文脈では、臨界歪を使用する。臨界歪は、可撓性基板上の層又は複数の層の電気抵抗Ｒが初期状態に比べて２０％増加した（Ｒ／Ｒ０＝１．２）時の歪εｋとして定義される。十分に高い可撓性を有する部品の場合、臨界歪は、十分に増加しており、層又は複数の層の導電率は、十分に長い間維持される。
【００２３】
請求項１によれば、可撓性基板と高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆とを含有する被覆された可撓性部品が提供される。高融点金属に基づく被覆は、６原子％を超え５０原子％未満のレニウムを含有する。
【００２４】
本発明において、「高融点金属に基づく」との表現は、１つ以上の高融点金属に基づく合金を指し、高融点金属又は複数の高融点金属の比率は、全合金の５０原子％を超える。高融点金属は、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉ及びＣｒの金属である。
【００２５】
６原子％までのＲｅ（レニウム）含有量では、高融点金属に基づく金属被覆、従って可撓性部品、の可撓性は、十分な程度まで保証されない。
【００２６】
本発明において、可撓性基板とは、曲げ応力を適用したときに、それに付着された層又は複数の層（被覆）において歪εを生じる基板である。層又は複数の層が基板よりも非常に薄い場合、歪は、ほぼε＝ｄｓ／２Ｒ（ｄｓは、基板の厚さであり、Ｒは、曲げ半径である。）で表わされる。層又は複数の層が基板に比べて非常に薄い場合、層又は複数の層における歪は、純引張応力又は純圧縮歪に対する近似値とみることができる。例えば、可撓性基板は、１つ以上のポリマー材料、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレートに基づくものであってよい。１以上のポリマー材料に基づくほとんどの基板は、８ＧＰａに等しいかそれ未満のＥモジュラスを有する。薄いガラス（厚さ１ｍｍ未満のガラス）、金属箔、例えば厚さ１ｍｍ未満の鋼鉄シート、又はマイカ等の鉱物材料も、また、本発明による可撓性部品のために適切な可撓性基板である。
【００２７】
本発明に適切な可撓性基板は、１以上の材料の１つの層又は複数の層からなっていてもよい。同様に、そのような基板は、前以って、他の材料の１以上の層で完全に又は部分的にのみ、被覆されていてもよい。
【００２８】
この部品は、好適には、被覆された可撓性電子部品である。金属蒸着障壁層又は光学層を有する包装フィルムのような被覆された可撓性部品とは対照的に、被覆された可撓性電子部品は、電流を伝える少なくとも１つの層を有する。これは、例えば、フレキブル回路、フレキシブルディスプレー、フレキシブルセンサ素子、フレキシブル薄膜キャパシタ、フレキシブル薄膜バッテリ又は単純な電導性フィルムの場合に当てはまる。
【００２９】
本発明の被覆された可撓性部品の高融点金属に基づく被覆は、６原子％を超え、３５原子％未満のＲｅを含有することが好ましい。３５原子％を超える含有量では、高融点金属、複数の高融点金属又は高融点金属下地とＲｅとの間に金属間相が形成される可能性がある。そのような金属間相の形成は、幾つかの合金では、靭性の低下につながる。更に、Ｒｅ含有量が過剰に高すぎると、多くの場合、原料コストが高くなるので、最早、賢明ではない。
【００３０】
本発明の被覆された部品の高融点金属に基づく被覆は、特に好適には、１０原子％以上のＲｅを含有する。Ｒｅの含有量が１０原子％を超えると、臨界歪εｋの特に顕著な増大が観察され得る（２０％の純ＭｏＲｅ被覆の場合）。
【００３１】
本発明の被覆された可撓性部品の高融点金属に基づく被覆は、好適には、１μｍ未満の厚さを有する。高融点金属に基づく被覆は、好適には、５ｎｍの最小厚さ、より好適には１０ｎｍ以上の厚さを有する。５〜３００ｎｍの厚さが好適であり、５〜１００ｎｍの厚さがより好適である。このような層厚は、高融点金属に基づく被覆が結合層として用いられる場合に特に有利である。或いは、１５０〜４００ｎｍの厚さ範囲が好適である。１５０〜４００ｎｍの層厚は、本発明の被覆された可撓性部品をディスプレイにおいて、例えばゲート電極層として、使用する場合に特に適切である。
【００３２】
本発明の被覆された可撓性部品の高融点金属に基づく被覆は、また、好適には、モリブデンに基づく被覆である。このことは、高融点金属モリブデンが、高融点金属に基づく被覆中に一番多く（原子％）存在することを意味する。この場合、モリブデンに基づく被覆は、例えば、Ｍｏ−Ｒｅ被覆、Ｍｏ−Ｎｂ−Ｒｅ被覆、Ｍｏ−Ｔａ−Ｒｅ被覆、Ｍｏ−Ｗ−Ｒｅ被覆、Ｍｏ−Ｔｉ−Ｒｅ被覆又はＭｏ−Ｃｒ−Ｒｅ被覆であり得る。しかしながら、モリブデンに基づく更なる被覆、例えば、４元タイプの被覆、も可能である。このタイプの例は、Ｍｏ−Ｗ−Ｎｂ−Ｒｅ被覆である。
【００３３】
モリブデンに基づく被覆は、取り分け、多くの基板材料に対する良好な接着性及び拡散障壁としての適切さの故に、好適である。更なる理由は、多くの半導体材料、特にシリコン、とのオーミック接触の形成である。
【００３４】
或いは、本発明の被覆された可撓性部品の高融点金属に基づく被覆は、好適には、タングステンに基づく被覆、例えばＷ−Ｒｅ被覆又はＷ−Ｘ−Ｒｅ被覆、である（ここで、Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏである。）。モリブデンに基づく被覆に比べて、タングステンに基づく被覆は、僅かに障壁作用が改善されている。
【００３５】
本発明の被覆された可撓性部品の可撓性基板は、好適には、透明である。透明とは、用途に関係する電磁スペクトルの一部、例えば、可視、近赤外又は紫外、において、光が可撓性基板によって、吸収されないか又は僅かしか吸収されないことを意味する。
【００３６】
本発明の被覆された可撓性部品の可撓性基板は、好適には、ポリマー、薄いガラス、金属箔及び鉱物材料から成る群から選ばれる少なくとも１つの材料を含有する。上述の材料の組み合わせも、可能な実施態様である。コスト及び重量の理由で、ポリマーからなる可撓性基板が特に好ましい。
【００３７】
本発明の被覆された可撓性部品の厚さは、好適には１０ｍｍ未満、より好適には５ｍｍ未満、特に好適には２ｍｍ未満である。本発明の被覆された可撓性部品は、好適には１０μｍの最小厚さ、より好適には５０μｍ以上の厚さを有する。
【００３８】
本発明の被覆された可撓性部品の高融点金属に基づく被覆は、好適には、Ｒｅなしの高融点金属に基づく参照被覆のそれよりも２５％高い臨界歪εｋを有する。臨界歪は、以下のように決定され、高融点金属に基づく被覆の可撓性及び靭性についての情報を与え、これは、次いで、部品の可撓性及び靭性に影響を及ぼす。
【００３９】
比率Ｒ／Ｒ０は、基板上の高融点金属に基づく被覆の試料について、ＭＴＳ  Ｔｙｒｏｎ２５０（登録商標）ユニバーサル試験機を用いた単軸引張試験により、決定される。ここで、試料（基板及び被覆）は、１５％の最大歪まで弾性的に変形される。引張試験の間、被覆の電気抵抗Ｒが、４点法を用いて、連続的に記録される。初期状態の電気抵抗は、Ｒ０と定義される。使用した測定配置の場合、初期状態における試料の長さ（クランプ間の自由長）は２０ｍｍであり、幅は５ｍｍである。使用した測定配置は、図１に概要を示した。Ｌｃｏｎｓｔは、引張が起きていない固定クランプ長を表わす。
【００４０】
臨界歪は、可撓性基板上の被覆の電気抵抗Ｒが初期状態に比べて２０％増加したとき（即ち、Ｒ／Ｒ０＝１．２のとき）の歪εｋとして定義される。
【００４１】
特に好ましいのは、測定開始時の電気抵抗（Ｒ０）に対する電気抵抗Ｒの比率、Ｒ／Ｒ０、が１．２未満である、２％の弾性歪の高融点金属に基づく被覆である。
【００４２】
本発明の被覆された可撓性部品において、応力の方向に垂直な平行亀裂の比率が減少している亀裂構造は、好適には、上述の図１に示した実験配置の場合に起きる。特に好ましい場合には、亀裂長の５０％超が応力方向に垂直には走らない。
【００４３】
本発明の被覆された可撓性部品は、好適には、少なくとも１つの導体トラック構造を有する。本発明において、導体トラック構造又は単なる導体トラックとの表現は、電流を伝導する構造をいい、層についても同様に適用される。少なくとも１つの導体トラック構造を有する被覆された可撓性部品は、被覆された可撓性電子部品である。
【００４４】
そのような導体トラック構造は、これまで、被覆された可撓性部品の基板に直接適用されてきた。しかしながら、１以上の追加の層を準備し、基板と導体トラック構造との間に適用することが可能である。そのような導体トラック構造は、単一の層から成り立っていてもよく、一連の若干の層から成り立っていてもよい。
【００４５】
好ましい実施態様では、本発明の被覆された可撓性部品の前記少なくとも１つの導体トラック構造は、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金から構成される少なくとも１つの金属層を有する。本発明において、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金の表現は、それぞれ、５０原子％を超えるＣｕ、Ａｌ又はＡｇを含有する合金を指す。Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金から構成される少なくとも１つの金属層は、非常に高い導電率を有し、その結果、電気導体トラックにおいて使用するのに特に適している。
【００４６】
更に好ましい実施態様では、本発明の被覆された可撓性部品の高融点金属に基づく被覆は、少なくとも１つの導体トラック構造の部分である。ここで、相当数の場合について区別してもよい。
【００４７】
高融点金属に基づく被覆は、例えば、導体トラック構造全体であってもよい。高融点金属も、また、良好な導電率を有し、いくつかの用途のために、満足なやり方で電流を輸送する。そのような例は、例えば、薄膜トランジスタにおけるゲート電極である。
【００４８】
代替の実施態様において、高融点金属に基づく被覆は、基板の反対側に面する少なくとも１つの導体トラック構造の側に配列されている。このような場合、高融点金属に基づく被覆は、腐食及び／又は酸化に対する防護のための被覆層機能を負うことができる。
【００４９】
別の好ましい実施態様において、高融点金属に基づく被覆は、可撓性基板とＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ基合金、Ａｌ基合金又はＡｇ基合金から構成される金属層との間、即ち、基板に面する少なくとも１つの導体トラック構造の側に配列される。このような場合、高融点金属に基づく被覆は、障壁層、結合層又はオーミック接触を生じる層の機能を負うことができる。
【００５０】
更なる好ましい実施態様において、本発明の被覆された可撓性部品は、更に、少なくとも１つの半導電層を含有する。そのような半導電層は、例えば、不定形の微結晶若しくはナノ結晶シリコン、金属酸化物、例えばインジウム−ガリウム−亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）若しくはタングステン酸化物、又は半導電ポリマーから成る層であってもよい。
【００５１】
更に別の好ましい実施態様において、高融点金属に基づく被覆は、ＴＦＴ構造の一部分であってよい。ＴＦＴ構造（ＴＦＴ＝薄膜トランジスタ）は、多くの被覆された可撓性電子部品において存在する薄膜トランジスタの配列である。
【００５２】
本発明の被覆された可撓性部品は、好ましくは、フレキシブルＬＣＤディスプレイ、フレキシブルＯＬＥＤディスプレイ、フレキシブル電気泳動ディスプレイ（Ｅ−ペーパー）、フレキシブル太陽電池、エレクトロクロミックフレキシブルフィルム及びフレキシブル薄膜電池からなる群から選ばれる部品である。特に好ましくは、フレキシブルＬＣＤディスプレイ、フレキシブルＯＬＥＤディスプレイ又はフレキシブル電気泳動ディスプレイである。
【００５３】
被覆された部品、特に被覆された可撓性電子部品、を製造する本発明の方法は、少なくとも下記の工程を有する。
−可撓性基板の準備
−高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆の付着による可撓性基板の被覆であって、高融点金属に基づく被覆が６原子％を超え５０原子％未満のＲｅを含有することを特徴とする被覆。
【００５４】
即ち、適切な可撓性基板が準備される。本発明において、可撓性基板は、曲げ応力を適用した場合に、それに適用された層又は複数の層（被覆）において歪εを生じる基板である。もし、この層又は複数の層が基板よりも遥かに薄いならば、歪は、ε＝ｄｓ／２Ｒ（ｄｓは、基板の厚さであり、Ｒは、曲げ半径である。）で近似される。もし、層又は複数の層が基板に比べてかなり薄いならば、層又は複数の層における歪は、純粋な引張応力又は圧縮応力の近似値と同等視することができる。例えば、可撓性基板は、１つ以上のポリマー材料、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレート、に基づくことができる。１つ以上のポリマー材料に基づく可撓性基板のほとんどは、８ＧＰａ以下のＥモジュラスを有する。薄いガラス（厚さ１ｍｍ未満のガラス）、金属箔、例えば厚さ１ｍｍ未満の薄鋼板、又はマイカ等の鉱物材料も、また、本発明の可撓性部品に適切な可撓性基板である。
【００５５】
本発明に適切な基板は、また、１つの層又は複数の層から成り立っていてもよく、１以上の材料から成り立っていてもよい。そのような基板は、同様に、予め、１以上の他の材料の層で、全面を被覆されていても又は部分的にのみ被覆されていてもよい。
【００５６】
次に、高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆であって６原子％を超え５０原子％未満のＲｅを含有する被覆が付着される。高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆の付着は、種々の蒸着プロセスによって達成することができる。例えば、そのような被覆は、物理蒸着又は化学蒸着によって達成することができる。
【００５７】
しかしながら、高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆の付着は、ＰＶＤプロセス、特にスパッタリングプロセス、によって実行されるのが有利である。ＰＶＤ（物理蒸着）プロセスは、薄膜被覆技術として知られており、それによれば、被覆材料の粒子が蒸気相に持ち込まれ、次いで基板上に付着される。被覆範囲に亘って性質が同一で等方性である特に均質な被覆は、ＰＤＶプロセスによって付着される。このプロセスの更なる利点は、それによって達成される低い基板温度である。これにより、例えばポリマーの被覆が可能になる。更に、ＰＶＤ層は、基板に対する非常に良好な接着性を示す。
【００５８】
高融点金属に基づく被覆がスパッタリングプロセス（陰極原子化プロセスともいう。）によって付着されるのが特に好ましい。スパッタリングプロセスは、大面積の均質な被覆に比較的に簡単に用いることができ、従って、大量生産のための安価なプロセスである。
【００５９】
本発明のプロセスは、更に次の工程を含有するのが特に好ましい。
−高融点金属に基づくターゲットであって、６原子％から５０原子％未満のＲｅを含有するターゲットの準備
【００６０】
高融点金属に基づくターゲットであって、６原子％から５０原子％未満のＲｅを含有するターゲットの準備は、高融点金属に基づく少なくとも１つの金属被覆の付着前に実行される。斯くして、金属被覆は、準備されたターゲットから融除される。
【００６１】
本発明においては、ターゲットは、被覆プラントのための被覆源である。好ましいプロセスでは、使用されるターゲットは、スパッタリングプロセスのためのスパッタリングターゲットである。
【００６２】
被覆の化学組成は、使用するターゲットの化学組成により決定される。しかしながら、ターゲット中に存在する元素のスパッタリング挙動の僅かな相違の結果、ターゲットの組成からの逸脱が起こり得る。例えば、ＭｏＲｅターゲットからＲｅが優先的にスパッタされる結果、付着された被覆のＲｅ含有量は僅かに増加し得る。６原子％を超えるＲｅを含有する被覆の製造のためには、対応するターゲットは、６原子％未満のＲｅを含有していてもよい。しかしながら、この挙動は、ターゲット中に存在する元素に依るので、異なる高融点金属に基づく異なるターゲットについては、変わり得る。
【００６３】
単一のターゲットの使用の代替として、高融点金属に基づく金属被覆は、個々のターゲットの共付着、好ましくはコスパッタリング、によっても付着しうる。この場合、被覆の化学組成は、異なるターゲットの選択により、追加的に制御し得る。
【００６４】
高融点金属に基づく金属被覆の付着に適切なスパッタリングターゲットは、例えば、粉末冶金ルートで製造することができる。
【００６５】
スパッタリングターゲットを製造するために採用しうる粉末冶金ルートは、熱圧（ＨＰ）又はスパークプラズマ焼結（ＳＰＳ）のような熱間加圧技術に基づく。いずれの場合においても、粉末混合物を圧縮機のダイに導入し、ダイ中で加熱し、そして、高温下、高圧下に、焼結／高密度化して、高密度部品を得る。ここで、均一形状の列理を有し、優先的な配向（微細組織）を有しない均質な微細構造が得られる。
【００６６】
スパッタリングターゲットを製造するための類似の粉末冶金ルートが熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）である。この場合、高密度化すべき材料が変形可能な不浸透性の容器（通常は鋼鉄缶）に導入される。高密度化すべき材料は、粉末、粉末混合物又は（加圧された粉末の形状の）グリーン体でありうる。この容器中に存在する材料は、加圧容器中、高温高圧下、保護ガス（例えばアルゴン）雰囲気下に、容器中で、焼結／高密度化される。気体の圧力は、あらゆる方向から作用し、それにより、このプロセスは、等方圧加圧として知られる。典型的なプロセスパラメータは、例えば、１，１００℃、１００ＭＰａで保持時間３時間である。均一形状の列理を有し、優先的な配向（微細組織）を有しない均質な微細構造が、ここで得られる。
【００６７】
粉末冶金ルートによるスパッタリングターゲットの製造方法のもう１つの方法は、焼結及び引き続く成形である。ここでは、圧縮粉が水素下又は減圧下、高温で焼結される。９９％を超える高い相対密度を得るために、焼結に引き続いて、圧延、鍛造等の成形工程が行なわれる。ここでは、伸長された列理を有し、優先配向（微細組織）を有する微細構造が確立される。最善の引き続く再結晶アニーリング工程により、均質な形状の列理を有するが優先的な配向（微細組織）を有し続ける均質な微細構造が得られる。
【００６８】
粉末冶金ルートによりスパッタリングターゲットを製造するもう１つの可能な方法は、粉末又は粉末混合物を、熱溶射プロセス、例えばコールドガススプレー、により、適切な支持構造、例えば平板又は管、の上に、適用することである。
【００６９】
本発明を、以下に実施例により更に詳細に記述し、表及び図面の助けを借りて更に説明する。
【実施例】
【００７０】
（実施例１）
一連の実験において、ポリイミド基板の上に、高融点金属に基づく異なる金属被覆を付着させた。このとき、化学組成の異なる種々の被覆を作製した。
【００７１】
高融点金属に基づく金属被覆の組成及びその付着に用いたターゲットの化学組成を表１及び２に纏めた。
【００７２】
［ＭｏＲｅスパッタリングターゲット及びそれを用いて製造されたＭｏＲｅ被覆の化学組成］
【表１】
2018538571.tif 000003
【００７３】
［ＭｏＸＲｅスパッタリングターゲット及びそれを用いて製造されたＭｏＸＲｅ被覆の化学組成］
【表２】
2018538571.tif 000004
【００７４】
厚さ２００ｎｍのモリブデン被覆の形態の純Ｍｏをモリブデン基合金の参照材料として用いた。
【００７５】
更に、同様に厚さ２００ｎｍのＭｏＸ被覆（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）をＭｏＸＲｅ被覆（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）との比較として測定した。
【００７６】
ＭｏＸＲｅ合金におけるＸに対するＭの比（原子％）は、ＭｏＸ比較合金におけるそれと同一とした。（付着に用いたターゲット中の）ＭｏＸＲｅ合金のＲｅ含有量は、常に、Ｒｅ１５原子％であった。各被覆を、対応する高融点金属基合金で構成されるスパッタリングターゲットから、付着させた。
【００７７】
全ての被覆は、ポリイミド（ＰＩ、「カプトン」（登録商標））製の５０μｍ厚フィルム上に室温で付着させた。プロセスパラメータは、結果に対する種々のプロセス条件の影響を排除するために、できる限り、一定とした。
【００７８】
ポリイミド基板の上の被覆試料について、ＭＴＳ  Ｔｙｒｏｎ  ２５０（登録商標）ユニバーサル試験機を用いた単軸引張試験を実施した。このとき、基板は、１５％の最大歪εまで弾性変形させた。引張試験の間、被覆の電気抵抗Ｒを、４点法により、継続的に記録した。測定の開始時の電気抵抗をＲ０とする。初期状態の試料長（クランプ間の自由長）は２０ｍｍ、幅は５ｍｍであった。測定装置を、図１に模式的に示す。ＬＣＯＮＳＴは、伸長が起きていないときの固定クランプ長さをいう。
【００７９】
可撓性基板上の被覆の電気抵抗Ｒが初期状態に比較して２０％増加（即ち、Ｒ／Ｒ０＝１．２）したときの歪εｋを臨界歪と定義する。
【００８０】
この引張試験の方法により決定した臨界歪εｋを表３及び４に示す。
【００８１】
［試験したＭｏ及びＭｏＲｅ被覆の臨界歪並びに純Ｍｏから成る参照試料との相違］
【表３】
2018538571.tif 000005
【００８２】
ＭｏＲｅ合金（高融点金属ベースとしてＭｏのみ）の場合、６原子％のＲｅの添加では、臨界歪εｋの顕著な増加は見られなかった。純Ｍｏ及びＭｏＲｅ６原子％の臨界歪は、大略同じである。小さな差は、測定における典型的な揺らぎによって説明できる。
【００８３】
［試験したＭｏＸ及びＭｏＸＲｅ被覆の臨界歪εｋ並びにＭｏＸ（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）から成る参照試料との相違］
【表４】
2018538571.tif 000006
【００８４】
上述の引張試験の後、試験された被覆を光学顕微鏡及び走査型電子顕微鏡で調べた。ここで、被覆に生じた亀裂の形状及び亀裂間の平均間隔を評価した。
【００８５】
純Ｍｏのような脆性の材料に基づく被覆においては、試料が引張応力により破壊されたとき、脆性の材料の挙動に典型的な亀裂パターンが、通常、現われる。これは、応力の方向にほぼ直角に形成される直線状の平行な亀裂によって特徴づけられる。このような亀裂パターンは、例えば、図４ａ（Ｍｏ）及び図５に見ることができる。これらの直線状の亀裂は、ほとんど、試料の一端から多端へ試料の全幅に亘って、また、試料の全厚さを通して、走る。このような亀裂は、貫通亀裂（ＴＴＣ）と呼ばれる。ＴＴＣは、最悪の場合には、被覆に連続した電気接続が最早存在しないので、被覆の導電率をかなり低下させる。参照材料について測定された曲線から見られるように、電気抵抗は、歪が増加するにつれて、非常に大きく増加する。これは、初期抵抗に対比した電気抵抗（Ｒ／Ｒ０）の増加と適用された歪εとの関係を示す図２及び図３において観察される。Ｍｏについての曲線及びＭｏＸ（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）についての曲線を見よ。「理論値」と表示された曲線は、試料の形状の変化のみによって生じる電気抵抗の増加を示している。
【００８６】
図６は、破断基準Ｒ／Ｒ０＝１．２からの臨界歪εｋを図示する。６原子％を超える臨界Ｒｅ含有量を超える場合、被覆の靭性が増加する。この靭性の増加は、脆性−延性遷移温度の低下によって引き起こされると推定される。これにより、臨界歪が上昇し、ＴＴＣの発生が減少する。この挙動の例は、図２〜５に見ることができる。即ち、図２は、Ｒｅ含有量の異なるＭｏＲｅ試料の抵抗曲線Ｒ／Ｒ０を示し、図３は、異なるＭｏＸＲｅ合金の抵抗曲線Ｒ／Ｒ０を示す。各場合において、臨界歪εｋは、顕著に増加している。このことは、同様に、図３及び４からも見ることができる。亀裂のパターンは、図４及び図５に見ることができる。
【００８７】
臨界歪εｋに加えて更に観察される効果は、亀裂のパターンが脆性材料挙動から靭性材料挙動へと変化することである。靭性材料挙動に典型的な亀裂は、亀裂が直線状ではなくジグザグコースを取り勝ちであることから認識できる。亀裂先端における亀裂の偏移により、そのような亀裂挙動を説明できるであろう。図４ｂ（ＭｏＲｅ１６．７原子％）において、ＭｏＲｅ＝１６．７原子％の場合、亀裂は、まさに、大部分平行であり、最早、直線ではない。より靭性の大きいパターンを、図４ｃ（ＭｏＲｅ２７．９原子％）において、明確に見ることができる。より靭性の大きい亀裂は、通常、全層厚を通して走るが、必ずしも試料の全幅に亘っているわけではない。その結果、材料中に導電接続が残存する。この場合、図２のＭｏＲｅの試料並びに図３のＭｏＣｒＲｅ及びＭｏＷＲｅの試料から見られるように、Ｒ／Ｒ０曲線の勾配は、より低い（曲線が立ち上がるのが、より遅くなる。）。
【００８８】
高融点金属に基づく被覆中の臨界Ｒｅ含有量を超えると、臨界歪εｋは、顕著に増加し、亀裂の発生は減少する。Ｒｅ含有量が更に増加すると、亀裂挙動は、脆性から靭性の方向に変化する。亀裂挙動が変化するＲｅ含有量は、参照材料（Ｍｏ、ＭｏＸ）及び合金元素（Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）に依る。
【００８９】
Ｍｏ被覆及びＭｏＸ（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）被覆並びにＭｏＲｅ被覆及びＭｏＸＲｅ（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）被覆のより靭性の大きい挙動は、試験温度の上昇によっても達成できる。この効果は、空間の全３方向に伸長する材料から十分に知ることができる（脆性−延性遷移温度）。例として、２５℃及び３４０℃での引張試験後のＭｏ被覆の亀裂ネットワークの電顕写真を図７に示す。２５℃で試験した試料が明確に脆性挙動を示すのに対して、３４０℃で試験した試料は、より靭性の挙動を示す。しかしながら、そのような高温は、実用上、現実的ではなく、従って、この効果は、適切ではない。
【００９０】
検査した被覆の機械的特性は、更に最適化できると考えられる。高融点金属に基づく付着被覆における微細構造及び固有応力の状態は、適切な熱処理により更に最適化できる可能性がある。付着条件の適切な設定により、適切なやり方で被覆の成長に影響を与えることが可能であり、靭性をより増加させる可能性が非常に大きい。
【００９１】
Ｍｏ及びＭｏＸ被覆並びにＭｏＲｅ及びＭｏＸＲｅ（Ｘ＝Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ）被覆のより靭性の大きい挙動は、層厚をより小さくすることによっても達成できる。例として、５０ｎｍ及び２００ｎｍの異なる厚さを有するＭｏ試料及びＭｏＲｅ試料の抵抗曲線Ｒ／Ｒ０を図８に示した。５０ｎｍの被覆厚さを有する試料のＲ／Ｒ０曲線は、歪の高い方向に、右に顕著にシフトし、曲線はより小さい勾配を有する。斯くして、被覆の靭性の顕著な改良が層厚を薄くすることにより達成できる。
【００９２】
（実施例２）
多くの実施例において、高融点金属に基づく異なる金属被覆をポリイミド基板に付着させた。即ち、異なる化学組成を有する系ＷＲｅにおけるタングステンに基づく被覆を作製した。
【００９３】
実験の最初のシリーズで、実施例１と同じ付着パラメータを用いて、ＷＲｅ被覆を製造した。Ｗ及びＲｅのスパッタリング挙動が大幅に異なるので、用いた付着条件下では、付着した被覆中には、Ｒｅをほとんど導入することができなかった。例えば、１５原子％のＲｅを含有するタングステンターゲットからは、Ｒｅ含有量が僅か約１．３原子％のＷＲｅ被覆しか付着することができなかった。付着パラメータの変更、例えば、スパッタリングガスとしてアルゴンの代わりにクリプトンを使用することにより、被覆のＲｅ含有量を増加させることができる。
【００９４】
ＷＲｅ被覆ディスプレイは、ＭｏＲｅ被覆と同様に、引張試験において、純タングステン被覆に比較して顕著に改善された靭性を示す。
【００９５】
図９ａから図９ｊは、被覆された可撓性部品（１）の発明による種々の実施態様を示す。各実施態様は、可撓性基板（２）と高融点金属（３）に基づく少なくとも１つの金属被覆とを有する。図９ｂから図９ｊに示された実施態様は、更に、少なくとも１つの導体トラック構造（４）を有する。高融点金属（３）に基づく被覆は、図９ｃ及び図９ｄに示すように、導体トラック構造（４）の部分である必要はない。しかしながら、好ましい実施態様では、高融点金属（３）に基づく被覆は、図９ｅから図９ｊに示すように、導体トラック構造（４）の部分である。前記少なくとも１つの導体トラック構造は、更に、金属層（５）を有していてよい（図９ｄ及び図９ｈ〜ｊ）。好ましい実施態様において、高融点金属（３）に基づく被覆は、図９ｈから図９ｊに示されるように、可撓性基板（２）と金属層（５）との間に配列される。
【００９６】
被覆された可撓性部品（１）は、更に、少なくとも１つの半導電層（６）を有することができる（図９ｊを参照）。
【符号の説明】
【００９７】
１．被覆された可撓性部品
２．可撓性基板
３．高融点金属に基づく金属被覆
４．導体トラック構造
５．金属層
６．半導電層
【図１】
2018538571.tif 000007
【図２】
2018538571.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018538571.tif 000012
【図７】
2018538571.tif 000013
【図８】
2018538571.tif 000014
【図９】
2018538571.tif 000015
【国際調査報告】
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2018538571.tif 000017
2018538571.tif 000018
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