(57)【要約】  【課題】  気体や液体の透過および絶縁性の低下を抑えることのできる有機フィルムを主体とする複合フィルムとこれを用いた電子機器を提供する。  【解決手段】  有機フィルム３の少なくとも一方の主面３ａに、該主面３ａの全面を覆うように金属酸化物膜５が設けられており、有機フィルム３の一方の主面３から内部に向けて延びる空隙７内に金属酸化物５が配置されている。電子機器は、上記の複合フィルム１を誘電体層１３もしくは保護フィルム２１などの絶縁部材として備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機フィルムの少なくとも一方の主面に、該主面の全面を覆うように金属酸化物の膜が設けられており、前記有機フィルムの一方の主面から内部に向けて延びる空隙内に前記金属酸化物が配置されていることを特徴とする複合フィルム。
【請求項２】
前記金属酸化物が前記有機フィルムの主面から前記空隙の先端まで充填されていることを特徴とする請求項１に記載の複合フィルム。
【請求項３】
前記金属酸化物の膜が前記有機フィルムの両面を覆うように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合フィルム。
【請求項４】
前記金属酸化物は、金属元素と酸素とが層状に積み重ねられたものであることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の複合フィルム。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれかに記載の複合フィルムを絶縁部材として備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合フィルムおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機フィルムは、元来、気体や液体が透過し難いという利点から、製品を収容する包袋材料として、食品産業や電子産業などをはじめとするあらゆる分野において必要不可欠のものとなっている。
【０００３】
また、有機フィルムは、基本的に高い絶縁性を有するため、例えば、コンデンサの容量部を構成する誘電体や太陽電池の保護フィルムとして利用されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００４】
近年、資源保護や経済面から有機フィルムの使用量を抑えようとする動きが広まっており、また、上記したコンデンサの分野では、これが搭載される電子機器の軽量化や小型化とともに、コンデンサの高容量化を目的として、誘電体をより薄層化する要求が高まっている。
【０００５】
このような有機フィルムは、例えば、高分子材料を加熱した状態で引き延ばす延伸法や高分子材料を有機溶剤に溶解させて調製したスラリを塗布するスリップキャスト法によって製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１５３９５２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０９６２９０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図６に、従来の有機フィルムの断面模式図を示しているが、有機フィルム１０１を薄層化していくと、成形時に形成されるピンホールなどの欠陥１０３の頻度が増えることから、気体や液体が透過しやすくなり、また、絶縁性の低下が大きくなってくる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、気体や液体の透過および絶縁性の低下を抑えることのできる有機フィルムを主体とする複合フィルムとこれを用いた電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の複合フィルムは、有機フィルムの少なくとも一方の主面に、該主面の全面を覆うように金属酸化物の膜が設けられており、前記有機フィルムの一方の主面から内部に向けて延びる空隙内に前記金属酸化物が配置されているものである。
【００１０】
本発明の電子機器は、上記の複合フィルムを絶縁部材として備えているものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気体や液体の透過および絶縁性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の複合フィルムの一実施形態を示す断面模式図である。
【図２】従来の複合フィルムの一例を示す断面模式図である。
【図３】複合フィルムの他の態様を示すもので、金属酸化物膜が有機フィルムの両面に設けられていることを示す断面模式図である。
【図４】有機フィルム上に形成した金属酸化物膜を拡大した模式図である。
【図５】本実施形態の複合フィルムを絶縁部材として適用した電子機器の断面模式図であり、（ａ）は、コンデンサの誘電体層に適用した状態、（ｂ）は、太陽電池の保護膜に適用した状態である。
【図６】従来の有機フィルムの一例を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の複合フィルムの一実施形態を示す断面模式図である。本実施形態の複合フィルム１は、有機フィルム３の一方の主面３ａに金属酸化物５ａの膜５（以下、金属酸化物膜５と言う場合がある。）を有する。この場合、金属酸化物膜５は、有機フィルム３の少なくとも一方の主面３ａの全面を覆うかたちで設けられている。
【００１４】
また、この金属酸化物膜５は、有機フィルム３内に存在する空隙７を埋めている。つまり、この複合フィルム１では、金属酸化物５ａが有機フィルム３の一方の主面３ａから内部に向けて延びるいわゆる開気孔となっている空隙７内に配置されている。
【００１５】
ここで、図２は、従来の複合フィルムの一例を示す断面模式図である。従来の複合フィルムは、図２に示すように、空隙７を多数有する有機フィルム３に対して、金属酸化物膜５がその主面３ａだけを覆うように形成されている。このような場合にも気体や液体の透過は抑えられる。
【００１６】
ところが、この状態では、有機フィルム３内に開気孔が金属酸化物膜５によって塞がっただけであるため、有機フィルム３には空隙７の部分が多く残っている。このため、複合フィルム１に電界が印加された場合には、空隙７に電界が集中しやく、これにより絶縁性が大きく低下することになる。
【００１７】
これに対し、図１に示す本実施形態の複合フィルム１では、有機フィルム３の少なくとも一方の主面３ａの全面に金属酸化物膜５が設けられていることに加えて、上述したように、金属酸化物５ａが有機フィルム３の一方の主面３ａから延びて開気孔となっている空隙７に入り込んでいる。これにより、複合フィルム１を厚み方向に気体や液体が透過するのを抑えることができるとともに、空隙５に電界が集中し難くなることから複合フィルム１の絶縁性の低下を抑えることができる。
【００１８】
この場合、有機フィルム３の所定の範囲内に存在する開気孔を有する全空隙７に対して、金属酸化物５ａが埋まっている空隙７の割合は９割以上であることが好ましい。
【００１９】
また、複合フィルム１の絶縁性の低下をさらに抑えられるという点で、金属酸化物５ａは有機フィルム３の一方の主面３ａから空隙７の先端まで充填されていることが望ましい。
【００２０】
さらには、図３に示すように、金属酸化物５ａが有機フィルム３内の開気孔となっている空隙７に充填され、かつ有機フィルム３の両主面３ａの全面を覆うように設けられていることが望ましい。金属酸化物膜５が有機フィルム３の両主面３ａの全面を覆うように設けられていると、有機フィルム３の両主面側から気体や液体が浸入するのを抑えることができ、絶縁性に対してもさらなる向上が図れる。
【００２１】
この場合、金属酸化物膜５の厚みｔｍを有機フィルム３の両主面３ａにおいて同じ厚みｔｍにすると、表裏の区別無く使える複合フィルム１となり、利用に際しての汎用性を高めることができる。ここで、同じ厚みとは、有機フィルム３の両主面３ａにおける金属酸化物膜５の厚みｔｍの差が１ｎｍ以下であるものを言う。
【００２２】
図４は、有機フィルム３上に形成した金属酸化物膜５を拡大した模式図である。上記した複合フィルム１を構成する金属酸化物５ａとしては、金属元素８と酸素９とが層状に積み重ねられた構造を持つものが良く、また、このような構造の金属酸化物膜５を形成する方法としては、例えば、後述する原子層堆積法(ALD : Atomic Layer Deposition、以下、ＡＬＤ法と表記する。)が好適な方法となる。ＡＬＤ法によれば、成膜する元素（イオン
）を原子単位で制御できることから、空隙７が微小であっても、金属元素８や酸素９を空隙７の奥にまで浸入させることができる。こうして、有機フィルム３内に存在する閉気孔となって存在している空隙７以外のほとんどの箇所に金属酸化物５ａが存在する複合フィルム１を形成することができる。
【００２３】
なお、複合フィルム１に形成された金属酸化物膜５が金属元素８と酸素９とが層状に積み重ねられた構造であることは、高分解能の透過電子顕微鏡およびこれに付設の分析器（ＥＰＭＡ）を用いた観察によって確認することができる。
【００２４】
ＡＬＤ法によって形成された金属酸化物５ａは金属元素８が有機フィルム３を構成する高分子の末端に結合し、金属元素８の上側の次の層に酸素９が結合した状態となる。これに対し、ＡＬＤ法以外の、例えば、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）
によって形成された金属酸化物５ａの場合には、金属元素８と酸素９とが最初から化合して金属酸化物５ａのクラスターとなって有機フィルム３上に堆積するため、有機フィルム３上から金属元素８と酸素９とが交互に配列している状態には無い。このため、ＡＬＤ法によって形成された金属酸化物膜５は、他の製造方法によって形成された金属酸化物膜５と区別することができる。
【００２５】
有機フィルム３の材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状オレフィン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂およびポリエーテルイミド系樹脂などの群から選ばれる１種を挙げることができる。
【００２６】
金属酸化物５ａとしては、周期表の第２族から第１４族に属し、酸化物を形成できるあらゆる元素を適用することが可能であるが、コスト面および環境的に安定であるという点から、ＡｌまたはＳｉの酸化物がより好適な材料と言える。
【００２７】
図５は、本実施形態の複合フィルムを絶縁部材として適用した電子機器の断面模式図であり、（ａ）は、コンデンサの誘電体層に適用した状態、（ｂ）は、太陽電池の保護膜に適用した状態である。
【００２８】
図５（ａ）における符号１１は電極層、１３が誘電体層であり、この誘電体層１３に本実施形態の複合フィルム５が適用されている。図５（ｂ）における符号１５は、太陽電池の光電変換素子である半導体であり、１７は半導体１５を固定するための樹脂層であり、１９がガラス基板、２１が保護フィルムであり、この保護フィルム２１に本実施形態の複合フィルム５が適用されている。２３はこれらを固定するための固定部材であり、一般的に、例えば、アルミニウム製となっている。
【００２９】
本実施形態の複合フィルム５は、電子機器に適用される絶縁部材として好適なものとなる。この複合フィルム５を、例えば、コンデンサの誘電体層１３に適用すると、誘電体層
１３の絶縁性が高まり、さらなる薄層化を期待できる。
【００３０】
また、この複合フィルム５を太陽電池の保護フィルム２１に適用すると、保護フィルム２１を薄くできるため、太陽電池の軽量化を図ることができる。
【００３１】
また、これらに適用した際には、気体や液体の透過が抑えられることから、電子機器の耐候性を向上させることが可能になる。
【実施例】
【００３２】
次に、本実施形態の複合フィルムを製造する方法について、有機フィルムとしてポリアリレート系樹脂を用い、金属酸化物として酸化アルミニウムを適用した例を基に説明する。
【００３３】
まず、ポリアリレート樹脂をトルエンに溶解させてスラリを調製した。次に、調製したスラリを、アプリケータを用いてポリエチレンテレフタレート製の基材（以下、ＰＥＴフィルムと言う。）上に塗布し、熱風乾燥機により乾燥処理を行って有機フィルムを作製した。有機フィルムの平均厚さは２μｍになるように調整した。作製した有機フィルムにレッドチェック液を染みこませて空隙の有無を電子顕微鏡を用いて断面観察を行ったところ、有機フィルムには直径が１０〜１００ｎｍ、長さが２０〜３００ｎｍほどの空隙が存在していることが確認された。
【００３４】
次に、有機フィルムがＰＥＴフィルムに付いた状態のまま１０ｍｍ×１０ｍｍの面積となるように切断した。
【００３５】
次に、ＰＥＴフィルム上に形成された有機フィルムを、そのＰＥＴフィルムから一旦剥いで、ガラス基板上に置き、四隅を固定治具にて固定した。このとき、有機フィルムの裏面は、ガラス基板に貼り付いていない状態にしておいた。
【００３６】
次に、ＡＬＤ法によって、有機フィルムの空隙を含む両主面に酸化アルミニウムの膜を形成した。この場合、最初にアルミニウム元素を付着させ、次に、酸素を導入し、これを表１に示す回数だけ繰り返して複合フィルムを作製した。このときＡＬＤ法の条件としては、供給するアルミニウム（Ａｌ）を含むガスと水蒸気（Ｈ２Ｏ）の圧力を５Ｐａとし、基板温度を１００℃に設定した。
【００３７】
次に、作製した複合フィルムに対して、レッドチェック液を染みこませて電子顕微鏡およびこれに付設の分析器（ＥＰＭＡ）を用いて断面観察を行ったところ、ＡＬＤ実施前では、空隙等が確認された。しかし、ＡＬＤ実施後においては空隙等が確認できず、複合フィルムの空隙を含む表裏面に酸化アルミニウムが付着していることが観察された。
【００３８】
次に、作製した複合フィルムについて、ガスの透過性と耐電圧を評価した。試料数は各試料３個とし、平均値を求めた。
【００３９】
ガスの透過性は、ガスクロマトグラフ装置を用い、装置の配管の途中を複合フィルムで塞ぐようにし、アルゴンガスを１．１気圧（１．１×１０５Ｐａ）の圧力にて供給して、３０秒後および１２０秒後におけるガス漏洩の有無を評価した。
【００４０】
耐電圧については、作製した複合フィルムの両面にＩｎ−Ｇａを塗布して測定し、絶縁抵抗計を用いて、リーク電流が０．５Ａに達したときの電圧から求めた。
【００４１】
比較例として、酸化アルミニウムを成膜しない試料（試料Ｎｏ．１）、スパッタ法にて
酸化アルミニウムを成膜した試料（試料Ｎｏ．２）を作製し、同様の評価を行った。スパッタ法により作製した複合フィルムは、図２に示したように、内部に多数の空隙が残っている状態であった。
【００４２】
【表１】
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表１の結果から明らかなように、有機フィルムの空隙を含む両主面にＡＬＤ法によって酸化アルミニウムの膜を形成した試料（試料Ｎｏ．３〜５）は、酸化アルミニウムの膜を形成しなかった試料（試料Ｎｏ．１）およびスパッタ法によって酸化アルミニウムを成膜した試料（試料Ｎｏ．２）に比較して耐電圧が高かった。また、これらの試料（試料Ｎｏ．３〜５）は、アルゴンガスの透過も抑えられたものとなっていた。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・・・・・・・・複合フィルム
３・・・・・・・・・・有機フィルム
３ａ・・・・・・・・・（有機フィルムの）主面
５・・・・・・・・・・金属酸化物膜
５ａ・・・・・・・・・金属酸化物
７・・・・・・・・・・空隙
８・・・・・・・・・・金属元素
９・・・・・・・・・・酸素
１１・・・・・・・・・電極層
１３・・・・・・・・・誘電体層
１５・・・・・・・・・半導体
１７・・・・・・・・・樹脂層
１９・・・・・・・・・ガラス基板
２１・・・・・・・・・保護フィルム
２３・・・・・・・・・固定部材
【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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