JP2000096018A - 熱接着性組成物とその接着シ―ト類 - Google Patents
熱接着性組成物とその接着シ―ト類Info
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Abstract
より強接着性、高耐熱性を発揮し、また加熱接着時に糊
はみ出しの問題がなく、かつ常温保存が可能で、経時的
安定性にすぐれた接着シ―ト類を提供する。 【解決手段】 基材の片面または両面に、(メタ)アク
リル酸と、フエノ―ルまたはアルキル置換(モノもしく
はジ置換)フエノ―ルのメチレンオキシド、エチレンオ
キシド、プロピレンオキシド付加物(付加モル数1〜
3)とのエステル化物からなる、ホモポリマ―のガラス
転移温度が−30℃以上である(メタ)アクリル酸エス
テルを主モノマ―とした非粘着性重合物を含有する熱接
着性組成物の層を設けたことを特徴とする接着シ―ト
類。
Description
く、加熱により接着性を示す熱接着性組成物と、これを
用いたシ―ト状やテ―プ状などの接着シ―ト類に関す
る。
の接合材料が使用されている。この種の用途では、強接
着性とともに、電子部品を基板に実装するときのハンダ
リフロ―に耐えうる高耐熱性が必要である。また、電子
機器の小型化に伴い、接着面積が微小化する傾向にある
が、この場合、外観上の問題、電子部品の機能低下の問
題などより、流動性の制御(糊はみ出し)が非常に重要
となつている。さらに、この種の用途では、接着時の濡
れ性を確保するため、一般に、熱プレスにより接着処理
しているが、生産性の向上、熱接着時の部品の損傷の低
減などの理由により、低圧、短時間での接着条件が求め
られている。
―ト類は、接着剤のガラス転移温度が室温以上のため、
室温では粘着性がなく、熱硬化により強接着性と高耐熱
性を発揮する。しかし、熱硬化型接着剤は、硬化前は未
反応の低分子量成分が多いため、電子部品などの微小部
分への接着に致命的となる接着時の糊はみ出しの問題が
あり、さらに硬化に時間がかかる問題もあつた。また、
反応性のため、接着特性が経時的に変化して安定した特
性が得られにくく、これを防ぐのに低温保管が必要とな
るなど、取り扱いが面倒という問題もあつた。
のガラス転移温度が−40℃以下で、常温で粘着性を有
しており、なんの予備操作もなしに目的物に貼り付けで
き、この貼り付けでただちに接着強度を発現できる。ま
た、未反応物を含有していないため、常温保存可能であ
り、接着特性の経時変化が少ないなどの利点がある。し
かし、粘着シ―ト類は、プレスなどによる面接着では、
粘着性のために、気泡の抱き込みなどがあり、100℃
以上の高温になると、抱き込んだ気泡の膨張などによ
り、剥離、発泡などが起こる問題がある。また、接着強
度や耐熱性が、熱硬化型のものに比べて、一般に劣ると
いう問題もある。
問題点に鑑み、常温で粘着性がなく、面接着時に気泡の
抱き込みを生じず、低圧、短時間の加熱により強接着
性、高耐熱性を発揮し、その際に糊はみ出しの問題がな
く、また常温保存が可能で経時的安定性にすぐれた熱接
着性組成物とその接着シ―ト類を提供することを目的と
する。
に対する鋭意検討の過程において、まず、アクリル系粘
着シ―ト類に一般的に使用されるアルキル基の炭素数が
平均2〜14個である(メタ)アクリル酸アルキルエス
テルを主モノマ―とし、これに粘着性をなくすためにポ
リマ―のガラス転移温度が高くなるモノマ―を共重合さ
せた重合物について、検討してみたところ、接着シ―ト
類の作製はできるが、接着処理に非常に長時間を要し、
低圧、短時間の加熱では十分な接着特性は得られなかつ
た。つぎに、(メタ)アクリル酸アルキルエステルとし
てポリマ―のガラス転移温度が−30℃以上と高くなる
ようなアルキル基を持つモノマ―を用いて重合物をつく
り、この重合物について検討してみたところ、非常にも
ろい接着シ―ト類となり、可撓性や柔軟性の点で満足で
きるものは得られなかつた。
らに検討を続けた結果、主モノマ―として、上記のよう
な(メタ)アクリル酸アルキルエステルに代えて、ホモ
ポリマ―のガラス転移温度が−30℃以上となる特定の
分子構造を持つたアクリル系モノマ―を用いてなる非粘
着性重合物によれば、可撓性や柔軟性に富むシ―ト状物
などを形成することができ、このものは常温で粘着性が
なく、このため、被着体への面接着時に気泡の抱き込み
などを生じず、低圧、短時間の加熱により強接着性、高
耐熱性を発揮させることができ、その際に糊はみ出しの
問題も生じず、また、加熱接着前の上記シ―ト状物など
は常温保存が可能で、経時的安定性にすぐれていること
を見い出し、本発明を完成するに至つた。
ン基、エチレン基またはプロピレン基、n=1〜3の整
数、φはフエニル基、モノアルキル置換フエニル基また
はジアルキル置換フエニル基である)で表される、ホモ
ポリマ―のガラス転移温度(以下、Tgという)が−3
0℃以上である(メタ)アクリル酸エステル70〜10
0重量%と、これと共重合可能なモノエチレン性不飽和
単量体30〜0重量%とからなる単量体の非粘着性重合
物を含有することを特徴とする熱接着性組成物(請求項
1)に係るものであり、とくに上記の非粘着性重合物が
紫外線などの放射線の照射による重合物である上記構成
の熱接着性組成物(請求項2)に係るものである。ま
た、本発明は、基材の片面または両面に上記構成の熱接
着性組成物からなる層を有することを特徴とする接着シ
―ト類(請求項3)に係るものである。
る(メタ)アクリル酸エステルは、ホモポリマ―のTg
が−30℃以上、好ましくは−10℃以上となるもので
あり、代表的なものとして、フエノキシエチル(メタ)
アクリレ―ト、フエノキシプロピル(メタ)アクリレ―
ト、ノニルフエノキシエチル(メタ)アクリレ―ト、ノ
ニルフエノキシプロピル(メタ)アクリレ―トなどがあ
る。また、フエノ―ル、クレゾ―ル、ノニルフエノ―ル
などのエチレンオキシド付加物、プロピレンオキシド付
加物など(付加モル数3まで)と(メタ)アクリル酸と
のエステルなども好ましく用いられる。これらは、1種
または2種以上用いられる。
なモノエチレン性不飽和単量体は、官能基や極性基の導
入による耐熱性や接着性の改善、改質のために用いられ
る。たとえば、アクリル酸、イタコン酸、カプロラクト
ン変性アクリレ―ト、スルホプロピルアクリレ―ト、ヒ
ドロキシアルキルアクリレ―ト、シアノアルキルアクリ
レ―ト、アクリルアミド、置換アクリルアミド、N−ビ
ニルカプロラクタム、アクリロニトリル、2−メトキシ
エチルアクリレ―ト、アクリル酸グリシジル、酢酸ビニ
ルなどが挙げられ、必要により1種または2種以上用い
られる。
る(メタ)アクリル酸エステルとこれと共重合可能なモ
ノエチレン性不飽和単量体との使用割合は、前者の(メ
タ)アクリル酸エステルが70〜100重量%、好まし
くは85〜95重量%で、後者の共重合可能なモノエチ
レン性不飽和単量体が30〜0重量%、好ましくは15
〜5重量%となるようにするのがよく、このような範囲
で使用することにより耐熱性と接着性などのバランスを
うまくとることができる。
合させて、非粘着性重合物とする。重合は、溶液重合
法、乳化重合法、塊状重合法など適宜の重合方式を採用
できるが、中でも、紫外線や電子線などの放射線の照射
による塊状重合法が好ましい。これによれば、有機溶剤
の残存による電子部品の腐食、高温での気化膨張による
膨れ、剥がれ、ずれ、乳化剤のブリ―ドによる汚染、接
着不良、耐湿性低下などの心配がなく、また比較的弱い
強度の紫外線などを照射することで重合物の分子量を高
くでき、高い架橋度と大きな凝集力を有する耐熱性にと
くにすぐれた非粘着性重合物が得られる。重合には、重
合触媒として、熱重合開始剤や光重合開始剤が用いら
れ、また過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化
水素などや、これらと還元剤とからなるレドツクス系開
始剤なども使用できる。
−ブチルパ―ベンゾエイト、クメンヒドロパ―オキシ
ド、ジイソプロピルパ―オキシジカ―ボネ―ト、ジ−n
−プロピルパ―オキシジカ―ボネ―ト、ジ(2−エトキ
シエチル)パ―オキシジカ―ボネ―ト、t−ブチルパ―
オキシネオデカノエ―ト、t−ブチルパ―オキシピバレ
―ト、(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パ―オ
キシド、ジプロピオニルパ―オキシド、ジアセチルパ―
オキシドなどの有機過酸化物、2,2´−アゾビスイソ
ブチロニトリル、2,2′−アゾビス(2−メチルブチ
ロニトリル)、1,1′−アゾビス(シクロヘキサン1
−カルボニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4−ジ
メチルバレロニトリル)、2,2′−アゾビス(2,4
−ジメチル−4−メトキシバレロニトリル)、ジメチル
2,2′−アゾビス(2−メチルプロピオネ―ト)、
4,4′−アゾビス(4−シアノバレツク酸)、2,
2′−アゾビス(2−ヒドロキシメチルプロピオニトリ
ル)、2,2′−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−
2−イル)プロパン]などのアゾ系化合物などがある。
キシエトキシ)フエニル(2−ヒドロキシ−2−プロピ
ル)ケトン、α−ヒドロキシ−α,α′−ジメチルアセ
トフエノン、メトキシアセトフエノン、2,2−ジメト
キシ−2−フエニルアセトフエノン、2,2−ジエトキ
シアセトフエノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフエ
ニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)−
フエニル]−2−モルホリノプロパン−1などのアセト
フエノン系化合物、ベンゾインエチルエ―テル、ベンゾ
インイソプロピルエ―テル、アニゾインメチルエ―テル
などのベンゾインエ―テル系化合物、2−メチル−2−
ヒドロキシプロピオフエノンなどのα−ケト―ル系化合
物、ベンジルジメチルケタ―ルなどのケタ―ル系化合
物、2−ナフタレンスルホニルクロリドなどの芳香族ス
ルホニルクロリド系化合物、1−フエノン−1,1−プ
ロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシ
ムなどの光活性オキシム系化合物、ベンゾフエノン、ベ
ンゾイル安息香酸、3,3′−ジメチル−4−メトキシ
ベンゾフエノン、3,3′,4,4′−テトラ(t−ブ
チルパ―オキンカルボニル)ベンゾフエノンなどのベン
ゾフエノン系化合物などが挙げられる。
して得られる非粘着性重合物を必須成分とし、これに任
意成分として、粘着付与剤、可塑剤、軟化剤、充填剤、
顔料、染料、老化防止剤などの公知の各種添加剤を含有
させることができる。また、接着剤としての保持特性を
向上させるために、交叉結合剤として、イソシアネ―ト
系化合物、エポキシ系化合物などの公知の架橋剤や、光
重合を行う場合などには、トリメチロ―ルプロパントリ
(メタ)アクリレ―ト、ペンタエリスリト―ルテトラ
(メタ)アクリレ―ト、1,2−エチレングリコ―ルジ
(メタ)アクリレ―ト、1,6−ヘキサンジオ―ルジ
(メタ)アクリレ―トなどの多官能(メタ)アクリレ―
トを含有させるようにするのが好ましい。
トからなる交叉結合剤の使用量は、前記の単量体100
重量部に対し、通常0.05〜5重量部、好ましくは
0.1〜3重量部の範囲とするのがよく、多官能(メ
タ)アクリレ―トでは、上記範囲内で2官能の場合は多
く、3官能ないしそれ以上の多官能の場合は少なくする
のがよい。上記使用量が0.05重量部より少ないと、
重合後の架橋度を十分に高くできず、保持特性の低下を
招きやすく、逆に3重量部より多いと、弾性率が極端に
高くなり、接着不良などの接着性の低下を引き起こしや
すい。
は両面に、上記の非粘着性重合物を含有する熱接着性組
成物からなる層を設けて、シ―ト状やテ―プ状などの形
態としたものである。上記の層は、あらかじめ適宜の重
合法で非粘着性重合物を得、これに架橋剤などを加えて
熱接着性組成物を調製し、これを基材上に塗工し、必要
に応じて加熱などにより架橋処理する方式で形成でき
る。また、より好ましくは、重合前の単量体またはその
部分重合物に多官能(メタ)アクリレ―トなどを加えた
放射線重合性組成物を、基材上に塗工し、紫外線などの
放射線を照射して重合させ、非粘着性重合物の合成と同
時に層形成する方式を採用するのがよい。この方法によ
れば、接着剤の耐熱性により好結果が得られる。
の合成樹脂フイルムや繊維基材などの非剥離性基材のほ
か、剥離紙などの剥離性基材を使用できる。剥離性基材
の場合、この上に形成した熱接着性組成物の層を最終的
に非剥離性基材の上に転写してもよい。本発明の接着シ
―ト類には、基材としてこのような非剥離性基材を用い
たものと剥離性基材を用いたものとの両方が含まれる。
で、接着特性の経時変化が少なく、常温で粘着性がない
ため、面接着時に気泡の抱き込みを生じず、低圧、短時
間の加熱により強接着性、高耐熱性を発揮でき、とくに
100℃以上の高温での使用やハンダ付け工程での使用
に耐えることができ、そのうえ、糊はみ出しなどの問題
を生じることもない。このため、電子部品などの固定用
途として、ポリイミドなどの耐熱フイルムや金属板など
の接合材料として、好適に使用できる。また、これ以外
にも、上記の特徴を生かした幅広い用途に使用できる。
体的に説明する。なお、以下において、部とあるのは重
量部を意味するものとする。
に、酢酸エチル210部を溶媒として、フエノキシエチ
ルアクリレ―ト(ホモポリマ―のTg:−10℃)95
部、アクリル酸5部、過酸化ベンゾイル0.3部を入
れ、窒素気流中で重合して、固形分が約30重量%であ
る非粘着性重合物の溶液を得た。この溶液に、その固形
分100部あたり、多官能イソシアネ―ト系架橋剤3部
を均一に混合して、熱接着性組成物の溶液を調製した。
つぎに、この熱接着性組成物の溶液を剥離性基材上に塗
布し、130℃で5分間乾燥処理して、厚さが80μm
の熱接着性組成物の層を形成し、接着シ―トを作製し
た。
ルフオリン10部、2,2−ジメトキシ−2−フエニル
アセトフエノン0.05部を、四つ口フラスコに投入
し、窒素雰囲気下で紫外線に暴露して部分的に光重合さ
せることにより、粘度が約30ポイズのシロツプを得
た。この部分重合したシロツプ100部に、交叉結合剤
としての1,6−ヘキサンジオ―ルジアクリレ―ト0.
3部を均一に混合し、光重合性組成物を調製した。つぎ
に、この光重合性組成物を剥離性基材上に塗布し、90
0mj/cm2 の紫外線を照射して光重合させ、厚さが80
μmの熱接着性組成物の層を形成し、接着シ―トを作製
した。
ゾ―ルのエチレンオキシド付加物(付加モル数1)とア
クリル酸とのエステル(ホモポリマ―のTg:−20
℃)90部を使用した以外は、実施例2と同様にして、
光重合性組成物を調製し、これを用いて、実施例2と同
様にして、厚さが50μmの熱接着性組成物の層を形成
し、接着シ―トを作製した。
数1)とアクリル酸とのエステル(ホモポリマ―のT
g:−25℃)95部、アクリル酸5部、2,2−ジメ
トキシ−2−フエニルアセトフエノン0.05部を、四
つ口フラスコに投入し、窒素雰囲気下で紫外線に暴露し
て部分的に光重合させることにより、粘度が約30ポイ
ズのシロツプを得た。この部分重合したシロツプ100
部に、交叉結合剤としてのトリメチロ―ルプロパントリ
アクリレ―ト0.2部を均一に混合し、光重合性組成物
を調製した。つぎに、この光重合性組成物を剥離性基材
上に塗布し、900mj/cm2 の紫外線を照射して光重合
させ、厚さが80μmの熱接着性組成物の層を形成し、
接着シ―トを作製した。
トキシ−2−フエニルアセトフエノン0.02部を四つ
口フラスコに投入し、窒素雰囲気下で紫外線に暴露して
部分的に光重合させることにより、粘度が約30ポイズ
のシロツプを得た。この部分重合したシロツプ100部
に、交叉結合剤としての1,6−ヘキサンジオ―ルジア
クリレ―ト0.3部を均一に混合し、光重合性組成物を
調製した。つぎに、この光重合性組成物を剥離性基材上
に塗布し、900mj/cm2 の紫外線を照射して光重合さ
せ、厚さが80μmの熱接着性組成物の層を形成し、接
着シ―トを作製した。
に、酢酸エチル210部を溶媒として、ブチルアクリレ
―ト(ホモポリマ―のTg<−30℃)60部、アクリ
ロニトリル35部、アクリル酸5部、過酸化ベンゾイル
0.3部を入れ、窒素気流中で重合処理して、固形分が
約30重量%の重合物の溶液を得た。この溶液に、その
固形分100部あたり、多官能イソシアネ―ト系架橋剤
3部を均一に混合し、接着剤溶液を調製した。つぎに、
この接着剤溶液を剥離性基材上に塗布し、130℃で5
分間乾燥処理して、厚さが80μmの接着剤層を形成
し、接着シ―トを作製した。
0℃)80部、アクリル酸20部、2,2−ジメトキシ
−2−フエニルアセトフエノン0.05部を、四つ口フ
ラスコに投入し、窒素雰囲気下で紫外線に暴露して部分
的に光重合させることにより、粘度が約30ポイズのシ
ロツプを得た。この部分重合したシロツプ100部に、
交叉結合剤としての1,6−ヘキサンジオ―ルアクリレ
―ト0.3部を均一に混合し、光重合性組成物を調製し
た。つぎに、この光重合性組成物を剥離性基材上に塗布
し、900mj/cm2 の紫外線を照射して光重合させ、厚
さが80μmの接着剤層を形成し、接着シ―トを作製し
た。
80部、アクリロイルモルフオリン20部、2,2−ジ
メトキシ−2−フエニルアセトフエノン0.05部を、
四つ口フラスコに投入し、窒素雰囲気下で紫外線に暴露
して部分的に光重合させることにより、粘度が約30ポ
イズのシロツプを得た。この部分重合したシロツプ10
0部に、交叉結合剤としての1,6−ヘキサンジオ―ル
ジアクリレ―ト0.3部を均一に混合し、光重合性組成
物を調製した。この光重合性組成物を剥離性基材上に塗
布し、900mj/cm2 の紫外線を照射して光重合させ、
厚さが80μmの接着剤層を形成し、接着シ―トを作製
した。
各接着シ―トと、参考例1としての市販の熱硬化型接着
シ―ト(剥離性基材上に厚さが100μmのエポキシ/
ゴム系の熱硬化型接着剤からなる層を設けたもの)とに
ついて、下記の方法により、粘着性、接着性(90°剥
離接着強度)、耐熱性(ハンダ耐熱性)を評価した。こ
れらの結果は、表1に示されるとおりであつた。
mmに切断した接着シ―トを、常温でハンドロ―ラにより
SUS304に貼り合わせ、ただちに剥がした。そのと
き、接着シ―トの伸び、切れなどなく良好に剥がれたも
のを「粘着性なし」、伸び、切れなどが発生したものを
「粘着性あり」、と評価した。
た接着シ―トを、作製直後(初期)および30℃で30
日間保存後(保存後)に、厚さが75μmのポリイミド
フイルムにラミネ―タ(温度:100℃、圧力:5kg/
cm、速度:2m/分)にて貼り合わせ、これをSUS3
04にプレス機(温度:200℃、時間:1秒、圧力:
10kg/cm2 )で貼り合わせた。このサンプルを、15
0℃で1時間の加熱処理により、硬化およびエ―ジング
させたのち、23℃,65%RHの雰囲気下に、30分
間放置後、引張り速度50mm/分で90°方向に引張
り、その中心値を、90°剥離接着強度とした。
た接着シ―トを、厚さが75μmのポリイミドフイルム
にラミネ―タ(温度:100℃、圧力:5kg/cm、速
度:2m/分)で貼り合わせ、これを、30mm角のSU
S304にプレス機(温度:200℃、時間:1秒、圧
力:10kg/cm2 )で貼り合わせた。このサンプルを、
150℃で1時間の加熱処理により、硬化およびエ―ジ
ングさせたのち、直ちに(初期)および30℃,60%
RHの雰囲気下で7日間放置後(放置後)に、SUS3
04面を上にして240℃に溶融したハンダ浴に浮かせ
た状態で60秒間処理した。処理後のシ―トの貼り合わ
せ状態を目視で観察し、接着剤の発泡や接着異常(浮
き、しわ、剥がれ、ずれ)がみられないものを○、上記
発泡や接着異常が明らかにみられるものを×、と評価し
た。
発明の実施例1〜5の各接着シ―トは、常温で粘着性が
なく、したがつて、面接着時に気泡の抱き込みを生じる
心配がなく、低圧、短時間の加熱により、大きな接着強
度を示し、かつハンダ耐熱性も満足し、さらにシ―トの
保存環境などによる接着強度などの変動がみられず、経
時的安定性にすぐれていることがわかる。また、上記の
接着性試験において、糊はみ出しなどの問題も生じない
ものであることもわかつた。
ノマ―や主モノマ―の選択により、常温で粘着性のない
接着シ―トを作製できるが、短時間の接着処理では接着
強度が出ず、比較例2のように仮に良好な接着強度を示
しても、ハンダ耐熱性を満足させることができない。ま
た、参考例1に示す市販のエポキシ系熱硬化型接着剤を
用いた接着シ―トは、接着強度と耐熱性はすぐれている
が、反応性のために、シ―トの保管環境により特性の変
動が大きく、取り扱いが不便である。
のガラス転移温度が−30℃以上となる特定の分子構造
を持つたアクリル系モノマ―を主モノマ―とした非粘着
性重合物を用いることにより、常温で粘着性がなく、被
着体への面接着時に気泡の抱き込みなどを生じず、低
圧、短時間の加熱により強接着性、高耐熱性を発揮で
き、とくに100℃以上での高温での使用やハンダ付け
工程での使用に耐えうるすぐれた耐熱性を備え、また加
熱接着時に糊はみ出しの問題を生じず、そのうえ、常温
保存が可能で、経時的安定性にすぐれた熱接着性組成物
とそのシ―ト状やテ―プ状などの接着シ―ト類を提供す
ることができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の式(I); (式中、R1 は水素原子またはメチル基、R2 はメチレ
ン基、エチレン基またはプロピレン基、n=1〜3の整
数、φはフエニル基、モノアルキル置換フエニル基また
はジアルキル置換フエニル基である)で表される、ホモ
ポリマ―のガラス転移温度が−30℃以上である(メ
タ)アクリル酸エステル70〜100重量%と、これと
共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体30〜0重量
%とからなる単量体の非粘着性重合物を含有することを
特徴とする熱接着性組成物。 - 【請求項2】 非粘着性重合物が紫外線などの放射線の
照射による重合物である請求項1に記載の熱接着性組成
物。 - 【請求項3】 基材の片面または両面に請求項1または
2に記載の熱接着性組成物からなる層を有することを特
徴とする接着シ―ト類。
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