专利名称：树脂膜的制备方法和电子元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及树脂膜的制备方法和含有该树脂膜的电子元件的制造方法。
背景技术：
树脂膜用于各种各样的领域，例如，用于电容器或PTC热敏电阻等电子元件的组成部件。这样的树脂膜一般可以通过涂布溶解在溶剂中的树脂而形成。近年来，随着电子元件进一步小型化或高性能化，要求以可控性良好的方式制备膜厚薄的树脂膜。
但是，涂布成膜法难以以可控性良好的方式制备膜厚薄的树脂膜。另一方面，利用蒸镀法制备树脂膜的现有方法只能对数均分子量为300左右的树脂进行蒸镀。而对更高分子量的树脂进行蒸镀时，因为需要在高温下加热，所以导致树脂的变性，由此出现作为蒸镀源的树脂和被蒸镀后的树脂间性能差异的问题。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供用于制备树脂膜的新方法和具有该树脂膜的电子元件的制造方法，以及由此得到的新电子元件。另外，在以下的说明中，加热温度和熔点均由摄氏度(℃)来表示。
为了达到上述目的，本发明的树脂膜的制备方法是通过蒸镀树脂材料来制备树脂膜的方法，其包含在减压条件下以高于所述树脂材料熔点的加热温度加热所述树脂材料来蒸镀所述树脂材料的蒸镀(vapordeposition)步骤。所述树脂材料的粘均分子量例如是在500～1000000的范围内。众所周知，当以高于树脂材料熔点的加热温度加热树脂材料时，树脂材料被氧化，将导致其性能劣化。因此，尚未尝试用粘均分子量在500以上的树脂材料来进行蒸镀镀膜。与此相对，本发明者们发现，在减压条件下进行加热可以在不劣化树脂材料的同时蒸镀该树脂材料。上述新发现是本发明的树脂膜的制备方法的基础，可以利用蒸镀法镀膜过去不能蒸镀的粘均分子量在500以上的有机分子。由此，可以以可控性良好的方式制备膜厚薄的树脂膜。
在上述树脂膜的制备方法中，所述加热温度优选是，高于大气气氛下所述树脂材料的分解温度，而低于所述减压条件下所述树脂材料的分解温度。另外，在本说明书中所谓的“分解温度”是指树脂材料的性能由于氧化等开始劣化时的温度。
在上述树脂膜的制备方法中，树脂材料可以是粘均分子量在500～10000范围内的聚乙烯。在这种情况下，上述树脂膜的制备方法中，所述加热温度(℃)优选是所述聚乙烯的熔点(℃)的2.8倍～3.8倍。根据该构成，可以制备与蒸镀前的聚乙烯有几乎相同性能的聚乙烯薄膜。
另外，本发明的电子元件是具有树脂膜的电子元件，所述树脂膜是由粘均分子量在500～1000000范围内的树脂材料制成，该树脂膜的厚度是在0.01～1微米的范围内。该电子元件是应用本发明的制备方法首次可以被制造的电子元件。另外，在树脂膜中，也可以添加导电性粒子等。
在所述电子元件中包含被配置成在中间夹持了所述树脂膜的第一和第二电极，以及在所述树脂膜的内部添加有导电性粒子，所述树脂材料可以是粘均分子量在500～10000范围内的聚乙烯，根据这种组成，得到具有膜厚薄的聚乙烯膜的PTC热敏电阻。
另外，本发明的电子元件的制造方法是具有由树脂材料制备的树脂膜的电子元件的制造方法，其包含在减压条件下以高于所述树脂材料的熔点的加热温度加热所述树脂材料来蒸镀所述树脂材料从而制备树脂膜的步骤。所述树脂材料的粘均分子量例如是在500～1000000的范围内。该制造方法是利用上述树脂膜的制备方法。根据该制备方法，可以以可控性良好的方式制备膜厚薄的树脂膜，因此可以可靠地制造薄的电子元件。另外，可以制备与树脂材料的性能几乎相同的树脂膜，所以可以制造高性能的电子元件。
在上述电子元件的制造方法中，所述加热温度优选是低于所述减压条件下所述树脂材料的分解温度。
在上述电子元件的制造方法中，所述树脂材料可以是粘均分子量在500～10000范围内的聚乙烯。在这种情况下，上述树脂膜的制备方法中，加热温度(℃)优选是所述聚乙烯熔点(℃)的2.8倍～3.8倍。根据该构成，可以制备与蒸镀前的聚乙烯有几乎相同性能的聚乙烯薄膜。
图1是表示本发明的PTC热敏电阻的一例子的断面图。
图2A和图2B是表示本发明的PTC热敏电阻的制造方法的一例子工序断面图。
图3是表示在本发明的树脂膜的制备方法中使用的制造装置的一例子的图形。
图4是表示聚乙烯膜和残存的聚乙烯的熔点和蒸镀温度间关系的曲线图。
图5是表示将聚乙烯升温时的重量变化的曲线图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。
实施形态1在实施形态1中，对本发明的树脂膜的制备方法进行说明。在实施形态1的制备方法中，首先将树脂材料(以下称为树脂材料A)置放在减压环境中。例如，在减压的腔室内置放树脂材料A，或者对置放了树脂材料A的腔室进行减压。
接着，在该减压的环境中，通过高于树脂材料A的熔点的加热温度加热树脂材料A，树脂材料A被蒸发，使其在基材(基板或电极等)上堆积形成树脂膜。即，在本发明的方法中，在减压条件下蒸镀树脂材料A。另外，树脂材料通过蒸镀法制备成树脂膜之后，通过对树脂膜照射电子束等使之可以进行交联。
树脂材料A的粘均分子量例如是在100～1000000(例如500～1000000)的范围内，优选是在500～5000的范围内。对于树脂材料A，例如可以使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、或者聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。
树脂材料A的蒸镀可以通过以下步骤进行(i)将树脂材料A置放在可减压的容器内，(ii)将容器内进行减压，(iii)将树脂材料A以比其熔点更高的温度加热。这时，在比熔点低的温度下被蒸发的物质对于树脂材料A来说是杂质，如果这样的物质混合在树脂膜中，有时达不到预期性能。蒸镀时的容器内的压力随所测定的位置而也有所不同，例如是在1.0×10-1Pa以下，比如是在1.0×10-3Pa～1.0×10-1Pa的范围内。另外，树脂材料A的蒸发部的附近的压力例如是1Pa～10Pa左右。
树脂材料A的加热温度优选是，高于大气气氛下的树脂材料A的分解温度，而低于减压条件(容器内的压力)下的树脂材料A的分解温度。这里，所谓大气气氛是指1大气压(1.01×105Pa)的空气。在本发明的制备方法中，因为在减压条件下加热树脂材料A，所以可以是在高于大气压下树脂材料A的分解温度的温度下加热树脂材料A。在树脂材料A是粘均分子量为100～10000(例如500～10000，优选500～5000)的聚乙烯时，加热温度的优选是该聚乙烯熔点的2.8倍～3.8倍(更优选是2.8倍～3.4倍)，或者是在350℃～480℃(更优选是350℃～425℃)的范围内。但是，根据容器内的压力，可以使得加热温度为聚乙烯的熔点的2倍～4.5倍。同样地，对于聚乙烯树脂以外的树脂材料，也可以使得加热温度为该树脂的熔点的2倍～4.5倍(优选是2.8倍～3.8倍左右)。
根据该制造方法，可以以可控性良好的方式制备例如厚度为0.01～1.0微米(通常为0.05～0.5微米)的薄的树脂膜。
实施形态2在实施形态2中，对本发明的电子元件及其制造方法的一例子进行说明。本发明的电子元件含有树脂膜，该树脂膜是利用实施形态1中的方法制成的。另外，本发明的电子元件的制造方法包含用实施形态1中所述的制备方法制备树脂膜的步骤。
以下，作为本发明的电子元件及其制造方法的一例，就PTC热敏电阻及其制造方法进行说明。对于实施形态2的PTC热敏电阻10，其断面图示于图1中。
参照图1所示，PTC热敏电阻10具有添加了导电性粒子20的聚乙烯膜11、被配置成夹持了聚乙烯膜11的第一电极12和第二电极13。
聚乙烯膜11是由粘均分子量在100～10000范围内(优选是500～10000)的聚乙烯制成，厚度在0.01～1微米的范围内。作为在聚乙烯膜11中添加的导电性粒子20，可以使用例如粒径为0.01～0.05微米左右的碳粒子。在PTC热敏电阻10中，通过分散分布在聚乙烯膜11中的导电性粒子来控制第一电极12和第二电极13之间的导电性。因此，在温度上升时，聚乙烯膜11膨胀引起导电性粒子间的平均距离变长，所以第一电极12和第二电极13之间的电阻增大。这样，PTC热敏电阻10具有正的温度系数(Positive temperature coefficientPTC)。
第一和第二电极12和13可以是导电性材料，例如可以使用金属箔或金属膜。具体地说，可以使用例如Al、Ni、Cu、Ag、Au，或者它们的合金等的金属箔。
下面参照图2对PTC热敏电阻10的制造方法进行说明。在该制造方法中，首先，如图2A中所示，在第一电极12上形成添加有导电性粒子20的聚乙烯膜11。聚乙烯膜11的材料是粘均分子量为100～10000(优选是500～10000)的聚乙烯(以下称为聚乙烯A)。此外，聚乙烯膜11是通过在减压条件下高于聚乙烯A的熔点的温度下加热聚乙烯A，并将聚乙烯A蒸镀在第一电极12上。这时，导电性粒子与聚乙烯A同时被蒸发，由此形成添加有导电性粒子的聚乙烯膜11。蒸镀可以在下述实施例中说明的制造装置30中进行。
蒸镀时的聚乙烯A的加热温度优选是高于在大气气氛下所述树脂材料的分解温度，而低于在所述减压条件下所述树脂材料的分解温度。更具体地说，蒸镀时的聚乙烯A的加热温度优选是该聚乙烯的熔点的2.8倍～3.8倍(更优选是2.8倍～3.4倍)，或者是350℃～480℃(更优选是350℃～425℃)的范围。而且，蒸镀时的压力随所测定的位置也有所不同，例如是1.0×10-1Pa以下，比如在1.0×10-3Pa～1.0×10-1Pa的范围内。另外，树脂材料A的蒸发部的附近的压力例如是1Pa～10Pa左右。
接着，如图2(b)所示，在聚乙烯膜11上形成第二电极13。第二电极13可以通过例如蒸镀法制成。这样可以制造PTC热敏电阻10。
另外，在实施形态2中，就PTC热敏电阻进行说明，但本发明可适用于含有由粘均分子量为100～1000000(例如500～1000000，优选500～5000)的树脂材料构成的树脂膜的电子元件。具体地说，例如可适用于电阻器或感应器、电池等。另外，在实施形态2中，就树脂材料是聚乙烯的情况进行说明，但对树脂材料而言，可以使用在实施形态1中说明的树脂材料。
实施例以下，通过实施例更详细地说明本发明。在该实施例中，对用本发明的制备方法制备树脂膜的一例子进行说明。
图3是该实施例中使用的制造装置示意图(省略了一部分的冲孔)。图3的制造装置包含可减压的容器50、容器50内置放的冷却辊31、坩埚32～34、闸板35～37和装置38。装置38是用于交联树脂的装置，例如可以使用发射电子束的电子枪。
冷却辊31是沿箭头B的方向旋转。在坩埚32、33和34中，分别配置电极材料39、导电性粒子40和树脂材料41。坩埚32～34分别可以单独加热。闸板35～37是根据需要将从坩埚32～34中蒸发的物质阻挡使其不能到达冷却辊31。这时，加有树脂材料的坩埚34的闸板在坩埚加热至所需的温度后开放，且进行蒸镀。通过以上方法，对于分子量分布宽的树脂材料，可以蒸发得到所需的成分。从坩埚32～34中蒸发出来的物质堆积在冷却辊31上。在制造PTC热敏电阻的情况下，首先，从坩埚32中蒸发电极材料39而在冷却辊31上蒸镀第一电极。接着，从坩埚33和34蒸发导电性粒子40和树脂材料41，由此在第一电极上蒸镀含有导电性粒子的树脂膜。与此同时，在所形成的树脂膜上由装置38照射电子束，使树脂膜交联。最后，从坩埚32蒸发电极材料39而在树脂膜上蒸镀第二电极。这样，可以制得热敏电阻10。
为了评价由本发明的方法制备的树脂膜的性能，采用装置30，通过蒸镀形成仅由粘均分子量为2000的聚乙烯(熔点125℃)构成的树脂膜。该聚乙烯在大气气氛中的分解温度是300℃左右。这时，容器内的蒸发部的压力设定为1～10Pa，装有作为树脂材料的聚乙烯的坩埚34的加热温度控制在150℃～500℃之间。然后，测定所形成的聚乙烯膜和坩埚34中残存的聚乙烯的熔点。所形成的聚乙烯膜的熔点和坩埚34中残存的聚乙烯的熔点同坩埚34的加热温度之间的关系示于图4中。如图4中所示，通过将加热温度设定为350～480℃(为作为材料的聚乙烯的熔点2.8～3.8倍)，由此可以形成与蒸镀前的聚乙烯熔点几乎相同的聚乙烯膜。
随后，测定粘均分子量为900、2000或4000的聚乙烯在减压条件下从室温升温至550℃附近时的重量变化。测定结果示于图5中。纵轴的重量变化率表示由于随着升温而蒸发的聚乙烯而减少的重量。如图5所示可知，即使分子量不同，在设定的温度下，重量变化率也变为-100％，在设定的温度下，聚乙烯全部蒸发。还可知，随着加热温度上升，发生重量缓慢减少，不发生聚乙烯的分解等。在非减压的条件下，若在超过熔点的高温下进行蒸镀，会发生聚乙烯的分解等现象，作为原材料的聚乙烯的性能和所制备的聚乙烯膜的性能有所差异。与此相对，本发明的方法可以制备保持作为原材料的聚乙烯的性能的聚乙烯膜。另外，本发明是通过蒸镀法制备薄膜，所以可以以可控性良好的方式制备膜厚薄的聚乙烯膜。
本发明只要不脱离其意图和本质的特征，也可适用于其它的实施形态。在本说明书中所公开的实施形态仅仅是说明性的，而本发明不限于此。本发明的范围不限于上述说明，而是由所附的权利要求书所示，包含了与权利要求书等同意义和范围内的所有变更。
如以上所说明的那样，根据本发明的树脂膜的制备方法，可以以可控性良好的方式制备膜厚薄的树脂膜。另外，根据本发明的电子元件的制造方法，可以以可控性良好的方式制造具有膜厚薄的树脂膜的电子元件。
权利要求
1.一种通过蒸镀树脂材料而制备树脂膜的方法，其包含在减压条件下以高于所述树脂材料的熔点的加热温度加热所述树脂材料来蒸镀所述树脂材料的蒸镀步骤。
2.根据权利要求1所述的制备树脂膜的方法，其中所述树脂材料的粘均分子量是在500～1000000的范围。
3.根据权利要求1所述的制备树脂膜的方法，其中所述加热温度高于在大气气氛下所述树脂材料的分解温度，而低于在所述减压条件下所述树脂材料的分解温度。
4.根据权利要求1所述的制备树脂膜的方法，其中所述树脂材料是粘均分子量在500～10000的范围内的聚乙烯。
5.根据权利要求4所述的制造树脂膜的方法，其中所述加热温度(℃)是所述聚乙烯的熔点(℃)的2.8倍～3.8倍。
6.一种含有由树脂材料制备的树脂膜的电子元件的制造方法，其包含通过在减压条件下以高于所述树脂材料的熔点的加热温度加热所述树脂材料而制备所述树脂膜的步骤。
7.根据权利要求6所述的电子元件的制造方法，其中所述树脂材料的粘均分子量是在500～1000000的范围。
8.根据权利要求7所述的电子元件的制造方法，其中所述加热温度高于在大气气氛下所述树脂材料的分解温度，而低于在所述减压条件下所述树脂材料的分解温度。
9.根据权利要求7所述的电子元件的制造方法，其中所述树脂材料是粘均分子量在500～10000的范围内的聚乙烯。
10.根据权利要求9所述的电子元件的制造方法，其中所述加热温度(℃)是所述聚乙烯熔点(℃)的2.8倍～3.8倍。
全文摘要
本发明的树脂膜的制备方法包含通过在减压条件下以高于所述树脂材料的熔点的加热温度加热所述树脂材料而蒸镀所述树脂材料的蒸镀步骤。所述树脂材料的粘均分子量是在500～1000000的范围内。另外，本发明的电子元件的制造方法应用该树脂膜的制备方法。根据本发明，可以以可控性良好的方式制备膜厚薄的树脂膜，可得到具有这样的树脂膜的电子元件。
文档编号H05K1/16GK1494600SQ0280564
公开日2004年5月5日 申请日期2002年9月25日 优先权日2001年9月28日
发明者高井顺子, 本田和义, 池田隆志, 义, 志 申请人:松下电器产业株式会社