JP2003226856A - シート状接着剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貼り合せ時の熱付加により軟化した場合にお
いても初期形状からの変形が少ない接着範囲を管理し易
いシート状接着剤を提供することを目的とする。 【解決手段】 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１１．
６ｗｔ％と平均粒子径が０．２μｍであるコア層が架橋
ポリブタジエン、シェル層が架橋ポリメタクリル酸メチ
ルのコアシェル架橋構造ゴム８１．５ｗｔ％と、アミン
系エポキシ樹脂硬化剤を１．９ｗｔ％、無機フィラーと
して平均粒子径が１μｍであるシリカ５．０ｗｔ％を混
合し有機溶剤を加え、万能攪拌機にて３０分間攪拌した
後、３本ロールミル機を用いて混練し、エポキシ樹脂接
着剤を得て、それをシート状接着剤として使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電部品などの電
子部品を構成する際などに用いられるシート状接着剤に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、接着剤を用いて製造する電子部品
において、電子部品の小型化に伴って所望する接着範囲
から接着剤がはみ出すことが少なく寸法精度良く接着さ
せることができるものが求められている。

【０００３】そして、圧電部品などを製造する場合に
は、圧電振動子と封止基板との貼り合せ用に、エポキシ
樹脂とエポキシ樹脂硬化剤のみからなる接着剤をシート
状として用いることが知られている。

【０００４】その使われ方としては、特開２００１−１
０２８９２号公報などに記載のあるように、接着剤を半
硬化状態（以下セミキュア状態と言う）のＢ−ステージ
化によりシート状接着剤とし、圧電振動子の振動電極部
分を接着しない様に、上記シート状接着剤を上記振動電
極に対応した部分を打ち抜き加工して枠形状にし、貼り
合せ時に加熱・加圧して接着剤を軟化させて被着体表面
に密着させ、さらに加熱・加圧することによってエポキ
シ樹脂硬化剤が作用して接着剤を硬化、接着させるもの
であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の接着剤においては、液状ではもとより、シート状接着
剤として使用した場合も、セミキュア状態のエポキシ樹
脂系接着剤が、貼り合せ時の加熱・加圧によって軟化し
た際に接着剤の縁が変形して打ち抜き加工した外形が大
きくなり、場合によっては振動電極の部位に接着剤がは
み出してしまい、所定の振動特性が得られないこともあ
るなど、被接着物の接着範囲を管理しにくいものであっ
た。

【０００６】このため接着剤が振動電極に付着しないよ
うに、変形やはみ出し量を配慮した接着剤の貼り合せ面
積を確保しなければならず、この面積分ほど圧電部品の
形状が大きくなってしまうという課題があった。

【０００７】本発明は、このような従来の課題を解決す
るものであり、接着剤の接着力が劣ることなく、貼り合
せ時の加熱・加圧により軟化した場合においても初期形
状からの変形が少なく接着範囲を管理し易いシート状接
着剤を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を有するものである。

【０００９】本発明の請求項１に記載の発明は、エポキ
シ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、無機フィラー、平均粒子
径が０．１〜０．４μｍのコアシェル構造架橋ゴムから
なる半硬化状態のシート状接着剤としたものであり、エ
ポキシ樹脂中に均一に分散したコアシェル構造架橋ゴム
が構造材として作用し、熱軟化した場合の接着剤の変形
が低減でき、その際の変形量に対応する寸法が殆ど必要
無くなるため、接着範囲を管理し易く、電子部品の小型
化にも容易に対応できるという作用を有する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、コアシェル構造架橋ゴムを、接着剤中の
樹脂分の総量に対して７０〜９０ｗｔ％としたものであ
り、この混合割合とすると接着力を低下させることな
く、接着剤を加圧・加熱しても変形によるはみ出しを生
じ難くすることができるという作用を有する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、コアシェル構造架橋ゴムのコア層を架橋
ポリブタジエンとし、シェル層を架橋ポリメタクリル酸
メチルとしたものであり、エポキシ樹脂中に分散してい
るコアシェル構造架橋ゴムにおいて、架橋ポリブタジエ
ンからなるコア層がゴム弾性を示して、熱軟化時の接着
剤のダレ変形を抑制して形状を維持できると共に、その
コア層に対し、ゴム弾性を示さない架橋ポリマである架
橋ポリメタクリル酸メチルにてシェル層として被覆した
ものであるため、エポキシ樹脂中へのゴム成分の溶解が
低減できてコア層のゴム性が維持でき、しかもコアシェ
ル構造架橋ゴムの粒子表面の上記架橋ポリマによりエポ
キシ樹脂への相溶性がよくなり、コアシェル構造架橋ゴ
ムが接着剤中に均一に分散できるようになるという作用
を有する。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、無機フィラーを、接着剤中の総量に対し
て５〜３０ｗｔ％としたものであり、無機フィラーをこ
の割合で混合するとエポキシ樹脂中にコアシェル構造架
橋ゴムを均一分散し易くなり、混練時間（分散時間）を
短縮することができるという作用を有する。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、エポキシ樹脂を、常温において液状であ
るエポキシ当量２５０以下のエポキシ樹脂と常温におい
て固体であるエポキシ当量３５０以上のエポキシ樹脂と
の混合物としたものであり、この混合とすると接着剤の
Ｂ−ステージ化が得られ易くなり、セミキュア時のシー
ト化を容易にすることができるという作用を有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態につい
て説明する。

【００１５】（実施の形態）まず本実施の形態における
シート状接着剤として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂１１．６ｗｔ％と、平均粒子径が０．２μｍであるコ
ア層が架橋ポリブタジエン、これを覆うシェル層が架橋
ポリメタクリル酸メチルのコアシェル架橋構造ゴム８
１．５ｗｔ％（シート状接着剤中の樹脂分の総量に対し
て８７．５ｗｔ％）と、アミン系エポキシ樹脂硬化剤を
１．９ｗｔ％、無機フィラーとして平均粒子径が１μｍ
であるシリカ５．０ｗｔ％を混合し有機溶剤を加え、万
能攪拌機にて１５分間攪拌した後、３本ロールミル機を
用いて３０分間混練し、エポキシ樹脂接着剤を作製し
た。

【００１６】なお、上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂として、常温において液状であるエポキシ当量２５０
以下のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と常温において
固体であるビスフェノールＡ型エポキシ当量３５０以上
のエポキシ樹脂とを５０：５０の混合物としたものを使
用した。

【００１７】そして、この接着剤を厚み７５μｍのシリ
コーン等離型剤付ＰＥＴフィルム上に塗布し１２０℃で
５分間乾燥後、厚み２５μｍのセミキュア状態のシート
状接着剤を作製し実施試料１とした。

【００１８】更に、実施試料１に対して同様にして、コ
アシェル構造架橋ゴムの配合重量比率（ｗｔ％）を変え
て作製したシート状接着剤を実施試料２〜５とした。

【００１９】実施試料２および３は、実施試料１に比べ
コアシェル構造架橋ゴムの配合重量比率を６５ｗｔ％お
よび７０ｗｔ％と少なくしたものであり、実施試料４及
び５は、配合を９０ｗｔ％および９５ｗｔ％と多くした
ものである。

【００２０】また、実施試料６〜８は、実施試料１に比
べ無機フィラーの配合重量比率を１０ｗｔ％、２０ｗｔ
％および３０ｗｔ％と多くしたものである。

【００２１】これらの試料の評価方法として、シート状
接着剤の形状変形については、上記ＰＥＴフィルムより
剥離させたシート状接着剤に直径２ｍｍの孔をあけ、孔
が確認できるように厚み１ｍｍのガラス板と厚み１ｍｍ
のセラミック板に貼り合せ接着させた後、孔の形状変形
量として、マイクロ測長機にて直径方向の最少寸法を測
定し、孔が小さくなった寸法を確認した。

【００２２】更に接着強度については、５ｍｍ×２ｍｍ
サイズで厚みが１ｍｍのセラミック板同士をシート状接
着剤にて全面を貼り合せ接着したものを評価用試料と
し、貼り合せたセラミック板を板面方向に引っ張り、せ
ん断強度を確認した。

【００２３】シート状接着剤の貼り合せ条件としては、
温度１７０℃、圧力１ＭＰａ、６０分熱圧着により硬化
させた。

【００２４】実施試料内容及び評価結果を（表１）に示
す。

【００２５】

【表１】

【００２６】この表から明らかなように、コアシェル構
造架橋ゴムの接着剤中の樹脂分の総量に対する配合重量
比率の少ないものである実施試料２の６５ｗｔ％では接
着強度は３１ＭＰａと強いものの、形状変形量が０．２
３９ｍｍと著しく大きくなり、配合重量比率の多いもの
である実施試料５の９５ｗｔ％では形状変形量は０．０
１１ｍｍと少ないものの、接着強度が１２ＭＰａと他の
試料の約１／２と低くなった。

【００２７】従って、コアシェル構造架橋ゴムの接着剤
中の樹脂分の総量に対する配合重量比率は、実施試料３
および４の結果に基づき、７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％であ
るものが加圧・加熱により軟化した場合においても接着
剤の変形が少なく、接着範囲を管理し易いシート状接着
剤にすることができ、電子部品に用いた場合に、小型化
にも容易に対応できるものとなった。

【００２８】なお、上記実施試料の構造上の混練時間
（分散時間）は、従来は万能攪拌機などのみによる攪拌
で２〜３時間費やしていたものが、万能攪拌機による１
５分の予備攪拌と３本ロールミル機を用いた３０分の混
練、すなわち従来の１／４〜１／３の混練時間で済み、
コアシェル構造架橋ゴムが均一分散し易くできるもので
あった。

【００２９】これは、無機フィラーを配合したことによ
る効果であると推測でき、この無機フィラーの配合比率
は、少なすぎるとコアシェル構造架橋ゴムを均一に分散
させにくく、多すぎると接着剤表面の平滑性を損なうこ
とと、樹脂の含有量が減って接着強度が低くなるため、
上記実施試料１および６〜８による無機フィラーの配合
比率のように５〜３０ｗｔ％が好ましいが、１〜４０ｗ
ｔ％としても同様の効果が期待できる。

【００３０】また、無機フィラーの平均粒子径は、上記
の接着剤表面の平滑性を確保するために１〜２０μｍで
あるのが好ましい。

【００３１】そして、本発明による実施試料ではコアシ
ェル構造架橋ゴムの平均粒子径は、０．２μｍのものを
用いたが、この平均粒子径は、大きいと混練による均一
な分散がし難くなるが０．１〜０．６μｍであれば同等
の効果が得られ、特にその分散性が良好な範囲は、０．
１〜０．４μｍの範囲のものである。

【００３２】また、コアシェル構造架橋ゴムの組成とし
て本実施試料では、コア層が架橋ポリブタジエンで、シ
ェル層が架橋ポリメタクリル酸メチルであるものを用い
たが、コア層は同じ架橋ポリブタジエンとし、シェル層
を架橋アクリル樹脂であるものによっても上記同等の効
果が得られる。

【００３３】そして、上述のようにエポキシ樹脂とし
て、常温において液状であるエポキシ当量２５０以下の
エポキシ樹脂と常温において固体であるエポキシ当量３
５０以上のエポキシ樹脂との混合物とすることにより、
Ｂ−ステージ化に適したものにすることができ、その配
合比率は、シート化のためのＰＥＴフィルム面へのロー
ル印刷時の塗布性が良好であり、Ｂ−ステージ化の領域
が広く扱い易いものとなる５０：５０であることが好ま
しい。

【００３４】また、上記実施試料１〜８で用いたコアシ
ェル構造架橋ゴムに替えて、コアシェル構造でないブタ
ジエンゴムを用いたものを、同様の攪拌、混練方法によ
り、比較試料として作製したシート状接着剤の組成や評
価結果を（表２）に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】この（表２）の比較試料による結果は、接
着強度は得られるものの、直径２ｍｍの孔が潰れて測定
不能となるほど接着後の形状変形量が大きく、加圧・加
熱による接着剤のダレが生じるため、従来の課題を解決
する有効なものとならないものであった。

【００３７】このように比較試料の方は、構造材として
機能するものがないため、上記結果となり、これに対し
て実施試料の方は、エポキシ樹脂中に均一に分散したコ
アシェル構造架橋ゴムが構造材として作用し、熱軟化し
た場合の接着剤の変形が低減できるものにできると考察
できる。

【００３８】つまり、実施試料においては、コアシェル
構造架橋ゴムの架橋ポリブタジエンからなるコア層がゴ
ム弾性を示して、熱軟化時の接着剤のダレ変形を抑制し
て形状を維持できるものである。

【００３９】また、実施試料のコアシェル構造架橋ゴム
は、上記コア層に対し、ゴム弾性を示さない架橋ポリマ
である架橋ポリメタクリル酸メチルにてシェル層として
被覆したものであるため、エポキシ樹脂中へのゴム成分
の溶解が低減できてコア層のゴム性が維持でき、しかも
コアシェル構造架橋ゴムの粒子表面の上記架橋ポリマに
よりエポキシ樹脂への相溶性がよくなり、コアシェル構
造架橋ゴムが接着剤中に均一に分散できるようになると
いう作用も得られるものである。

【００４０】なお、本発明で用いられるエポキシ樹脂と
しては、分子内に２個以上のエポキシ基をもつものであ
れば、ビスフェノールＡ型の他、ビスフェノールＦ型、
ビスフェノールＳ型、ノボラック型、グリシジルアミン
型、グリシジルエステル型、グリシジルエーテル型等で
も同様の効果が得られる。

【００４１】エポキシ樹脂硬化剤は、アミン系の他、フ
ェノール系、酸無水物系、イミダゾール系など通常エポ
キシ樹脂の硬化剤に用いるものであればどのようなもの
でも同様の効果が得られる。

【００４２】本発明で用いる無機フィラーは、シリカ以
外でも耐熱性を有する無機系のガラスビーズ、窒化ホウ
素、タルク等でも同様の結果が得られる。

【００４３】本発明の有機溶剤は、エポキシ樹脂組成物
を溶解するものであればどのようなものでもよく、特
に、エチルカルビトール、エチルカルビトールアセテー
ト、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテー
ト、プロピレングリコールジアセテート、ブチルセロソ
ルブ、ブチルセロソルブアセテート等があるが、シート
化の際に溶剤揮発を防ぐため、沸点が１５０℃以上の比
較的高沸点のものが好ましい。

【００４４】また、その際に加える有機溶剤量は、少な
いと接着剤の粘度が高くなりすぎ、多いと粘度が低くな
りすぎてシート状に形成する場合などの印刷性が悪くな
るため、コアシェア架橋構造ゴムと無機フィラーの総量
に対して０．３〜３．０倍の範囲で配合するのが好まし
い。

【００４５】このように本実施の形態のシート状接着剤
によれば、強い接着力があり、貼り合せ時の熱により軟
化した場合においてもエポキシ樹脂の流動を抑制でき、
形状変形し難くすることができるものが得られ、電子部
品などに使用しても従来のものに対して接着剤の形状変
化を見込む寸法が少なくて済むので電子部品の小型化な
どにも寄与できるものである。

【００４６】例えば、本発明のシート状接着剤を圧電部
品に用いた場合には、上述のように軟化時のエポキシ樹
脂のダレが抑制できるため、振動電極に付着しないよう
に、にじみや、はみ出し量を配慮した接着剤の貼り合せ
面積を低減でき、かつその管理も容易となるため、製品
の小型化や低価格化にも容易に対応することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、エポキシ
樹脂中に均一に分散したコアシェル構造架橋ゴムが構造
材として作用するため、熱軟化した場合においてもダレ
などなく初期形状からの変形が少ない接着範囲を管理し
易いシート状接着剤が実現できるという有利な効果が得
られる。

【００４８】そして、このシート状接着剤を用いて製作
された圧電部品などの電子部品においては、上述のよう
にエポキシ樹脂のダレが抑制できるため、はみ出し量を
配慮した接着剤の貼り合せ面積を少ない面積にできると
共に管理コストも低減でき、これにより小型で安価な圧
電部品などの電子部品を容易に製作できるという有利な
効果も得られる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化剤、無
   機フィラー、平均粒子径が０．１〜０．４μｍのコアシ
   ェル構造架橋ゴムからなる半硬化状態のシート状接着
   剤。
2. 【請求項２】 コアシェル構造架橋ゴムを、接着剤中の
   樹脂分の総量に対して７０〜９０ｗｔ％とした請求項１
   記載のシート状接着剤。
3. 【請求項３】 コアシェル構造架橋ゴムのコア層を架橋
   ポリブタジエンとし、シェル層を架橋ポリメタクリル酸
   メチルとした請求項１記載のシート状接着剤。
4. 【請求項４】 無機フィラーを、接着剤中の総量に対し
   て５〜３０ｗｔ％とした請求項１記載のシート状接着
   剤。
5. 【請求項５】 エポキシ樹脂を、常温において液状であ
   るエポキシ当量２５０以下のエポキシ樹脂と常温におい
   て固体であるエポキシ当量３５０以上のエポキシ樹脂と
   の混合物とした請求項１記載のシート状接着剤。