CN100480350C - 热压粘合用硅橡胶片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种廉价的热压粘合用硅橡胶薄片及其制造方法,该橡胶薄片即使不撒粉也不会与周围粘合、不与各向异性导电性粘合剂粘合、具有良好的表面脱模性、耐久性、柔软性,其中该橡胶薄片是由在第一硅橡胶层的一个面或者两个面上设置第二硅橡胶层所形成的;其中上述第一硅橡胶层含有由下列组合物成型固化而成:(A)平均聚合度为200以上的有机聚硅氧烷、和(B)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、和(C)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、和(D)选自金属/金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物的至少一种、和(E)固化剂;所述的第二硅橡胶层是含有由下列所述组合物成型固化而成:(F)有机聚硅氧烷、和(G)硅酮粉末、和优选(H)挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑或者(I)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、和(J)固化剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于在传递热的同时均匀受力的热压粘合用硅橡胶片,特别地,涉及具有良好脱模性、用于不与周围的装置部件或被压粘物粘着的热压粘合用硅橡胶片,具体而言,涉及在层压板及柔性印刷基板的成型时,或者通过在液晶面板等中所连接的电极与柔性印刷基板的铅电极之间导入各向异性导电性粘合剂时,使之电连接及机械连接时所使用的热压粘合用硅橡胶片及其制造方法。
背景技术
近年来,液晶面板被越来越多地用作移动电话、便携式电脑、电子计算机控制器、摄影机、数码照相机、导航系统、便携式电视、超薄电视的显示器。在制造这种液晶面板时,为了驱动液晶,通常通过在液晶面板的透明铅电极与携带驱动用LSI的柔性印刷基板(FPC)的铅电极之间导入各向异性导电性粘合剂并热压粘合,实现电连接和机械连接。
在这种情形中,为了在从加热·加压粘附材料向各向异性粘合剂中传递热的同时施加均匀的压力,以此为目的,普遍使用热压粘合用薄膜夹在加热·加压粘附材料和FPC之间。作为这种热压粘合用薄片,也可以使用聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂膜,但是为了能更均匀受力,一般使用具有低弹性及柔软性,同时具有良好的导热性的硅橡胶片。
但是,和氟树脂膜相比,硅橡胶片的表面具有粘合性,薄片紧密地粘合在加热·加压工具或FPC之中,在压粘步骤的操作性显著降低的同时,剥离时薄片也会变差、耐久性变差。此外,由于在热压粘合时热压粘合用硅橡胶片与所溢出的各向异性导电粘合剂直接接触,因此,它必须是对该各向异性导电粘合剂具有非粘合性的。迄今为止所使用的热压粘合用硅橡胶片对各向异性导电粘合剂的非粘合性不充分,存在耐久性的问题。
已知的热压粘合用硅橡胶片是,例如,特开平5-198334号公报(专利文献1)中所公开的向硅橡胶中混合氮化硼以玻璃布强化的物质、特开平6-36853号公报(专利文献2)中所公开的向硅橡胶中混合氮化硼以及导电性物质、以玻璃布强化的具有防止带电性能的物质、特开平6-289352号公报(专利文献3)中所公开的向硅橡胶中混合陶瓷或金属等具有良好的导热性物质、特开平7-11010号公报(专利文献4)中所公开的通过向硅橡胶加入除去水分的挥发物含量低于0.5重量%的炭黑并改善了耐热性的物质,等。但是,这些物质在薄片表面的粘合性的问题或、对各向异性导电性粘合剂的非粘合性方面的问题都没有得到很好的解决。
对于这类问题,专利文献5提出了通过在硅橡胶片的表面撒扑滑石粉等鳞片状的粉末,然后用水洗去多余的粉末的热压粘合用硅橡胶片的技术方案。在该技术方案中,薄片表面的粘合性得到了改善,但是在对各向异性导电性粘合剂的非粘合性方面的问题却没有得到改善。
为了解决上述薄片表面的粘合性的问题以及对各向异性导电性粘合剂的非粘合性的方面的问题,也可以分别制备聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂薄膜以及硅橡胶片,并将这两种薄片重叠起来使用,在该方法中,由于必须使用两种薄片因而导致成本增加,由于必须使用不同装置提供两种薄片,因此制造装置的成本也随之增加。
此外,专利文献6~8提供了在通过将硅橡胶片和耐热性树脂薄膜层压·复合化使其失去薄片表面的粘合性的同时,具有高强度的热压粘合用的硅橡胶复合片。但是,在使用该薄片时,由于硅橡胶与耐热性树脂薄膜粘合在一起,因而来自于橡胶单体的柔软性消失。因而出现了在加压时难以均匀受力、必须增加所施加的压力,但被压粘物的强度是有限的,此外,还存在着由于耐热性树脂薄膜是比较昂贵的,提高成本的问题。
为解决这类问题,专利文献9、10提出了通过在导热性橡胶片的一个面或者两个面上层压硅树脂层使其具有脱模性,或者,通过在导热性橡胶片的至少一个面上层压不含填充剂的橡胶组合物所组成的橡胶类脱模层,可以以廉价的方法提供可具有良好的薄膜脱模性、不与各向异性导电性粘合、良好耐久性、均匀传递压力的同时兼有柔软性的热粘合用硅橡胶片的方案。
但是,仅在通过常规的刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等方法所层压的脱模层中,脱模层表面容易变平滑,表现出硅橡胶所特有的粘合性。由于该粘合性,导致在制造热压粘合用硅橡胶片的可操作性变差,同时,在实际使用中,还存在与各部位发生粘合引起问题的产生。为了解决这种粘合的问题,迄今为止能够通过在薄片的表面撒满作为防止粘合剂的云母或者滑石等鳞片状粉末,但是这些粉末存在对各部位产生污染的问题。其中,在专利文献10中提出了表面形成凹凸形状使表面粗糙化,使得即使不扑撒防止向脱模层表面粘合的粉末也不可能产生粘合性问题的方案。但是,作为这种表面粗糙化的方法提出了在涂布后的转印压花表面的方法、电晕放电法或喷砂法等方法,但是必需额外增加表面粗糙化步骤,存在硅橡胶片的生产性能变差、以及成本增加的问题。此外,由于表面粗糙化的方法和程度的不同,即使能够解决粘合性的问题,也存在对于各向异性导电性粘合剂的表面脱模性变差的问题。
【专利文献1】特开平5-198344号公报
【专利文献2】特开平6-36853号公报
【专利文献3】特开平6-289352号公报
【专利文献4】特开平7-11010号公报
【专利文献5】特开平10-219199号公报
【专利文献6】特开平8-174765号公报
【专利文献7】特开2001-18330号公报
【专利文献8】特开平7-214728号公报
【专利文献9】特开2001-232712号公报
【专利文献10】特开2003-236988号公报
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于提供一种廉价的热压粘合用硅橡胶片,该硅橡胶片除了具有优良的表面脱模性、即使不扑撒云母及滑石等也不会对周围的装置部件或被压粘物产生粘合外,还具有良好的脱模性,不扑散不与各向异性导电性粘合剂粘合、具有良好的耐久性,还兼有可均匀传递压力的柔软性等。
此外,本发明提供一种热传导性硅橡胶层与脱模层层压的热压粘合用硅橡胶片的制造方法,该方法在通过常规的刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等进行涂布之后,通过直接进行硫化,简便地在脱模层表面形成凹凸形状。
本发明人为实现上述目的进行了积极的研究,结果发现,通过在现有技术的热压粘合用硅橡胶片的表面上层压脱模层,其中该脱模层的无机填料的填充量少、且在具有良好脱模性的硅橡胶的基材中填充硅酮粉末,可以得到良好的效果。
即,本发明发现,由于在第一硅橡胶层的至少一个面上层压形成第二硅橡胶层,其中所述的第一硅橡胶层是由含有下列组分的硅橡胶组合物的固化物制成的:
(A)平均聚合度为200或200以上的有机聚硅氧烷:100重量份、
(B)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(C)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
(其中,组分(B)和(C)的总混合量为0~150重量份)
(D)从金属、除上述组分(C)之外的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中选出的至少一种:0~1,600重量份、
(其中,组分(B)、(C)和(D)的总混合量为10~1,600重量份)
(E)固化剂:固化的有效量
其中所述的第二硅橡胶层是由含有下列组分的硅橡胶组合物的固化物制成的,从而完成了本发明:
(F)有机聚硅氧烷:100重量份、
(G)硅酮粉末:1~200重量份
(H)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(I)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
(其中,组分(H)和(I)的总混合量为0~50重量份)
(J)固化剂:固化的有效量。
因此,本发明提供了如下所述的热压粘合用硅橡胶片及其制造方法。
[1]由在第一硅橡胶层的至少一个面上设置有与该第一硅橡胶层组分不同的第二硅橡胶层的多层硅橡胶层所形成的硅橡胶片,其中上述第一硅橡胶层是将含有下列组分所形成的硅橡胶组合物成型·固化而成的层:
(A)平均聚合度为200或200以上的有机聚硅氧烷:100重量份、
(B)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(C)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
(其中,组分(B)和(C)的总混合量为0~150重量份)
(D)从金属、除上述组分(C)之外的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中选出的至少一种:0~1,600重量份、
(其中,组分(B)、(C)和(D)的总混合量为10~1,600重量份)
(E)固化剂:固化的有效量
其中上述第二硅橡胶层是将含有下列组分所形成的硅橡胶组合物成型·固化而成的层:
(F)有机聚硅氧烷:100重量份、
(G)硅酮粉末:1~200重量份
(H)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(I)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
(其中,组分(H)和(I)的总混合量为0~50重量份)
(J)固化剂:固化的有效量,
[2]热压粘合用硅橡胶片的制造方法,其特征在于:将第一硅橡胶组合物成型为片状,在将该成型物固化之前或之后,在上述片状物的一个面或者两个面上,将第二硅橡胶组合物成型为片状,所述第二硅橡胶组合物与第一硅橡胶组合物组分不同、在组合物中分散有硅橡胶粉末,加热固化第二硅橡胶组合物,或者在第一硅橡胶组合未固化时,同时加热第一及第二硅橡胶组合物使其固化,在第二硅橡胶组合物片状物的固化物层表面上,形成凹凸形状,其中心线平均粗糙度Ra:0.4μm≤Ra≤5.0μm,最大高度Rmax:Rmax≤50μm。
发明效果
本发明的热压粘合用硅橡胶片,是一种如下所述的硅橡胶片:少量添加无机填料或硅树脂等,所述物质对硅橡胶本身所具有的各向异性导电性粘合剂的非粘合性具有抑制作用,并且对非粘合性无破坏的硅酮粉末的材料层压到现有热压粘合用硅橡胶片之上,形成表面脱模层;由于形成有该表面脱模层的材料中填充有硅酮粉末,在通过常规的刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等进行层压之后,直接硫化,由此,可以在该表面脱模层表面简便地形成凹凸形状,可以不扑撒云母或滑石等,避免聚硅氧烷所特有的粘合性问题。因而,无需反复使用聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂,热压粘合用薄片单体中的使用变得可行,从而可以解决由于撒粉所导致的污染问题或对于各部分的粘合的问题。此外,还可以以较廉价的方法制造热压粘合用硅橡胶片。其结果也有助于降低热压粘合工序的成本。
具体实施方式
本发明的硅橡胶橡胶片是由在第一硅橡胶层的至少一个面上,设置有与该第一硅橡胶层组成不同的第二硅橡胶层所构成的多层硅橡胶层而形成的。
本发明中的第一硅橡胶层是由包含下述组分(A)和,组分(B)、(C)、(D)中的至少一种和,组分(E)得到的硅橡胶组合物的固化物:
(A)平均聚合度为200或200以上的有机聚硅氧烷:100重量份、
(B)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(C)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
(D)从金属、除上述组分(C)之外的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中选出的至少一种、
(E)固化剂:固化的有效量
其中,上述平均聚合度为200以上的有机聚硅氧烷优选为平均组成式为R1 aSiO(4-a)/2(a为1.95~2.05的正数)所表示的有机聚硅氧烷,式中,R1表示取代的或者非取代的一价烃基。R1的具体实例包括甲基、乙基、丙基等烷基,环戊基、环己基等环烷基,乙烯基、烯丙基等链烯基,苯基、甲苯基等芳基,或者这些基团中的氢原子部分地被氯原子、氟原子等所取代的卤化烃基。在本发明中,R1优选为0.001~5摩尔%,特别优选0.01~1摩尔%的链烯基。
上述有机聚硅氧烷优选在由二甲基硅氧烷单元所形成的主链或者在该有机聚硅氧烷的主链中导入乙烯基、苯基、三氟丙基等。此外,只要分子末端是用三有机甲硅烷基或者羟基封闭的即可,作为该三有机甲硅烷基的实例可以列举的有三甲基甲硅烷基、二甲基乙烯基甲硅烷基、三乙烯基甲硅烷基等。
此外,上述有机聚硅氧烷的平均聚合度为200或200以上,优选为3,000~20,000。当聚合度不足200时,固化后的机械强度变差,变脆。此外,组分(A)在25℃温度下的粘度优选为10Pa·s或10Pa·s以上。
作为组分(B)的除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑,这不仅可提高上述第一硅橡胶层的耐热性以及热传导性,而且在提高机械强度的同时,还通过将硅橡胶片导电化使其具有防带电性能。一般地,由于硅橡胶的耐热性受到组合物中pH值、水分或者杂质的影响,因此必须充分注意对于添加剂的选择。炭黑能够提高硅橡胶的耐热性,但必须考虑其杂质及挥发物。炭黑的挥发物的重量相当于化学吸附于表面的氧化合物(羧基、苯醌、内酯、羟基等酸性组分),并且由于通过加热导致含氧化合物从表面汽化,对硅橡胶树脂的耐热性产生不良影响。因此,通过使用0.5重量%或0.5重量%以下的挥发物,特别是0.4重量%或0.4重量%以下的炭黑,可以实现即使在300℃的高温下也可使用的耐热性。
此外,本发明的挥发物的测定方法使用的是JIS K 6221的“橡胶用炭黑试验方法”中所记载的方法。具体而言,是通过在坩锅中加入规定量的炭黑,在950℃温度下加热7分钟之后,测定挥发物的减少量。
炭黑根据其制造方法可分为炉黑、槽法炭黑、热炭黑、乙炔炭黑等,作为含0.5重量%或0.5重量%以下的挥发物的炭黑,优选为乙炔炭黑或导电性炭黑等(例如特开平1-272667号公报第3页第36~40行)。
炭黑的比表面积越大,其提高耐热性、抑制高温时的机械强度降低的效果就越明显,因此,在本发明中,优选BET比表面积30m2/g以上、特别优选50m2/g或50m2/g以上,更优选100m2/g或100m2/g以上的炭黑。其中BET比表面积的上限值优选500m2/g或500m2/g以下,更优选300m2/g或300m2/g以下。
组分(C)的BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末可被用作硅橡胶的强化成分。该粉末既可以是亲水性又可以是疏水性的,从强化性能的方面考虑,优选BET比表面积为50~800m2/g,特别优选100~500m2/g。比表面积不足50m2/g时,不能得到充分的强化效果。
本发明的组分(B)和组分(C)均具有增强硅橡胶的作用。作为组分(B)的除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑,与作为组分(C)的BEF比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末相比,提高耐热性的作用更大,但是在室温下对强度的作用更小。可以根据热压粘合用硅橡胶片所使用的温度对这两种强化成分进行适当的调整。这里,组分(B)及组分(C)的总混合量为每100重量份组分(A)使用0~150重量份,优选10~120重量份,最优选20~100重量份。如果比150重量份更多,将难以混合,导致成型加工性能变差。
组分(D)为选自金属、除上述组分(C)之外的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物的至少一种,并且能够使本发明的硅橡胶片具有热传导性。其实例可以列举的有银粉、铜粉、铁粉、镍粉、铝粉等金属,氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化铁等金属氧化物,氮化硼、氮化铝、氮化硅等金属氮化物,碳化硅、碳化硼等金属碳化物。
组分(D)的混合量为每100重量份组分(A)使用0~1,600重量份,特别优选0~1,000重量份。如果多于1600重量份,则难以混合,导致成型加工性能变差。
此外,本发明的组分(B)以及组分(C)和组分(D)的总混合量为每100重量份组分(A)使用10~1,600重量份,优选20~1,200重量份,特别优选30~1,000重量份。组分(B)以及组分(C)和组分(D)的总混合量少于10重量份时,热传导率低下,不能得到充分的性能。如果超过1600重量份,则难以混合、捏和,导致成型加工性能变差。
另外,在强调本发明的热压粘合用硅橡胶片的橡胶强度或者耐热性的情形中,优选组分(B)的炭黑或组分(C)的二氧化硅细粉末的混合份数比组分(D)多。具体来说,优选每100重量份的组分(A),组分(B)和组分(C)的总混合量为30~100重量份,优选组分(D)为0~50重量份。此外,在强调热传导性的情形中,优选组分(D)的热传导附加剂的混合份数比相对于组分(B)或组分(C)多。具体来说,优选相对于100重量份的组分(A),组分(B)和组分(C)的总混合量为10~50重量份,组分(D)为50~1,000重量份。
组分(E)的固化剂可以是适当地选自常规硅橡胶的固化中所使用的已知的固化剂。这些固化剂的实例可以列举的有例如:自由基反应中所使用的二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、二枯基过氧化物等有机过氧化物,对于组分(A)的1个分子的有机聚硅氧烷中含有2个或2个以上的链烯基的情形中,作为加成反应的固化剂,可以列举的有在1分子中含有2个或2个以上的结合在硅原子上的氢原子的有机氢聚硅氧烷及白金类催化剂,对于组分(A)中含有2个或2个以上的硅醇基的有机聚硅氧烷,作为缩合反应固化剂,可以列举的有含有2个或2个以上烷氧基、乙酰氧基、酮肟、烯丙氧基等的水解性基团的有机硅化合物。在本发明中,优选通过自由基反应和/或加成反应进行固化。
这些固化剂的添加量,既可以是与硅橡胶的情形中的相同的量,也可以是固化的有效量,在自由基反应的情形中,优选每100重量份的组分(A)使用0.1~10重量份的有机过氧化物,在加成反应的情形中,优选相对于组分(A)的链烯基,使用0.5~5摩尔的量的有机氢聚硅氧烷的SiH基以及1~2,000ppm的量的白金类催化剂。
在形成第一硅橡胶层的上述第一硅橡胶组合物中,也可以在不损害本发明的目的的范围内,根据需要,加入作为其他组分的非反应性的有机聚硅氧烷、末端用羟基甲硅烷基二甲基封闭的有机聚硅氧烷等用于粘度以及硬度调节的稀释剂,粘土、碳酸钙、硅藻土等填充剂,钴蓝等无机颜料、有机染料等着色剂、碳酸锌、碳酸锰、氧化铁红、氧化钛、氧化铈等提高耐热性、阻燃性的试剂、提高白金族金属类催化剂的阻燃性的试剂、低分子的硅氧烷酯、硅烷醇的分散剂、硅烷偶合剂、钛偶合剂等粘合赋予剂、提高橡胶混合物的原始强度的四氟聚乙烯微粒等。
其次,在本发明的热压粘合用硅橡胶片中,第二硅橡胶层的主要以改善第一硅橡胶层表面的脱模性、防止与各向异性导电性粘合剂的粘合为目的而设置的。
该第二硅橡胶层是由包含下述组分(F)、组分(G)、组分(J)以及优选组分(H)和/或组分(I)的硅橡胶组合物的固化物所形成的,其中对于硅橡胶本身所具有的各向异性导电性粘合剂的非粘合性的产生干扰的无机填料或硅树脂的填充量少,并且是在现有的热压粘合用硅橡胶片上层压填充有不干扰非粘合性的硅酮粉末所形成的表面脱模层:
(F)有机聚硅氧烷、
(G)硅酮粉末、
(H)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(I)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
(J)固化剂,
其中,上述(F)组分的有机聚硅氧烷是例如R2 bSiO(4-b)/2所表示的有机聚硅氧烷。其中,R2表示选自甲基、乙基、丙基、丁基等烷基,环戊基、环己基等环烷基,乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、己烯基等链烯基,苯基、甲苯基、二甲苯基等芳基,苄基、2-苯基乙基等芳基烷基,或者这些基团中的与碳原子结合的部分或全部氢原子被卤素原子、氰基等所取代的氯甲基、三氟丙基、氰基乙基等相同或不同基团且含有1~10个碳原子,优选1~8个碳原子的取代的或未取代的一价烃基。结合硅原子的取代基R2基本上可以是上述任何一种,优选作为链烯基的乙烯基、作为其他取代基的甲基或者苯基。特别地,在必须具有耐溶剂性的情形中,优选三氟丙基。此外,b为1.9~2.4的正数。
该有机聚硅氧烷最优选主链为直链状的双有机聚硅氧烷,也可以是分子中含有部分R2SiO3/2(R2同上述)、SiO2单元等分支结构。其平均聚合度优选为10~20,000,平均聚合度不足10时,固化物的机械强度不能充分满足使用时的需要,如果超过20,000,橡胶混合物的辊压操作性以及压延成型性将变差。
在本发明的热压粘合用硅橡胶片中,为了提高第二硅橡胶层的机械强度,也可以除了主链为直链状的二有机聚硅氧烷外使用硅树脂,作为上述组分(F)的有机聚硅氧烷组分。作为硅树脂,优选使用由R2 3SiO0.5单元(M单元)与SiO2单元(Q单元),或者,M单元与Q单元及R2SiO1.5单元(T单元)和/或R2 2SiO单元(D单元)(R2同上)所组成的MQ树脂、MTQ树脂、MDQ树脂或者MDTQ树脂的任何一种,优选基本上以M单元和Q单元作为主组分。此外,根据需要,还可以使用含有(CH2=CH)(CH3)2SiO0.5单元或(CH2=CH)CH3SiO单元的含乙烯基硅树脂。具体而言,优选使用由(CH3)3SiO0.5单元、(CH2=CH)(CH3)2SiO0.5单元以及SiO2单元所组成的树脂,或由(CH3)3SiO0.5单元、(CH2=CH)(CH3)SiO单元以及SiO2单元所组成的树脂。
该组分(F)中的硅树脂的含量优选为第二硅橡胶组合物的总量的20重量%或20重量%以下,特别优选0.1~10重量%,如果超过20重量%,其对于各向异性导电性粘合剂的脱模性就会变差。
作为组分(G)的硅酮粉末,是用于防止由于第二硅橡胶层表面变得平滑而引起的粘合性问题的。即,通过填充硅酮粉末,可以在第二硅橡胶层的表面方便地形成凹凸形状而使之表面粗糙化,从而不通过扑撒云母或滑石等,也可以避免粘合性问题。还有,不通过填充硅酮粉末而使第二硅橡胶层表面粗糙化的方法,使用常规的刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等简单的涂布层压方法,通过填充硅酮粉末,可以实现表面粗糙化。在只考虑表面粗糙化的情形中,也可以使用例如氧化铝或结晶二氧化硅等除硅酮粉末之外的填充粉末,在此情形中,不会损害对聚硅氧烷本来具有的各向异性导电性粘合剂的非粘合性。一方面,在硅酮粉末的填充中,不会损害对各向异性导电性粘合剂的非粘合性,也可以使硅橡胶的表面粗糙化。
作为硅酮粉末的材质,例如有,主要为直链状的有机聚硅氧烷交联的硅酮粉末、硅氧烷键用(RSiO3/2)n(R表示取代的或非取代的一价烃基)表示的三维网状交联结构的聚有机倍半硅氧烷固化粉末的硅树脂粉末、在聚硅氧烷橡胶粉末的表面涂布有硅树脂的结构的硅酮复合粉末,本发明的组分(G)的硅酮粉末可以使用仅含单一材料的粉末,也可以使用含2种或2种以上材质的粉末。
硅酮粉末的平均粒径为1~50μm是合适的,更优选3~30μm。如果平均粒径不足1μm,则硅橡胶层表面会接近平滑面引起粘合性问题,如果平均粒径大于50μm,表面凹凸形状变得过大,就不能作为压粘片均匀地传递压力。由于第二硅橡胶层的表面凹凸形状会随着硅酮粉末的粒径、材质、填充量、层厚或成型条件而变化,因此,必须选择最佳粒径的硅酮粉末。此外,在本发明中,可以通过激光衍射散射法测定平均粒径。
硅酮粉末的混合量相对于每100重量份的组分(F)的有机聚硅氧烷,为1~200重量份,优选3~100重量份,特别优选5~50重量份。在不足1重量份时,硅橡胶层表面接近平滑面引起粘合问题。如果超过200重量份,在硅橡胶粉末的情形中第二硅橡胶层的强度变得过弱,导致脱模耐久性变差,在硅树脂粉末的情形中,由于在切断时的伸长度变小,同时变得过硬,因此,变得不能随第一硅橡胶层活动以至于发生龟裂。
作为组分(H)的除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑不仅可以提高上述第二硅橡胶层的耐热性以及热传导性,还能在提高机械强度的同时,通过使第二硅橡胶层导电化使其具有防带电性。第二硅橡胶层的组分(H)中的炭黑和第一硅橡胶层的组分(B)的炭黑一样,考虑到耐热性的问题,优选使用0.5重量%或0.5重量%以下,特别优选0.4重量%或0.4重量%以下的挥发物,例如乙炔黑或导电性炭黑是合适的(例如,特开平1-272667号公报第3页第36~40行)。
由于炭黑的比表面积越大,就越能提高其耐热性,抑制在高温下的机械强度低下的效果就越大,因此,在本发明中,优选使用BET比表面积为30m2/g或30m2/g以上,特别优选50m2/g或50m2/g以上,更优选100m2/g或100m2/g以上的炭黑。
作为组分(I)的BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末是用作第二硅橡胶层的强化成分。其具体实例包括亲水性或疏水性的热解硅石(干式二氧化硅)以及沉积硅石(湿式二氧化硅)、结晶性二氧化硅、石英等,其可单独使用,也可以以其两种以上混合使用。从强化性考虑,本发明所使用的细粉末的BET表面积必须为50m2/g或50m2/g以上,通常使用50~800m2/g,特别是100~500m2/g左右是合适的。比表面积不足50m2/g时,不能得到充分的强化效果。
在这些二氧化硅中,可以使用市售的亲水性二氧化硅,例如Aerosil130、200、300(商品名、日本アエロジル公司或者Degussa公司制造的)、CabosilMS-5,MS-7(商品名、Cabot公司制造)、Rheorosil QS-102,103(商品名、卜クヤマ株式会社制造)、Nipsil LP(商品名、日本公司シリカ制造),此外,可以使用疏水性的二氧化硅,例如Aerosil R-812、R-812S、R-972、R-974(商品名、Degussa公司制造)、Rheorosil MT-10(商品名、トクヤマ株式会社制造)、Nipsil SS系列(商品名、日本公司シリカ制造),且对上述化合物并无限制。
在本发明中,为了使其兼有第二硅橡胶层的机械强度以及各向异性导电性粘合剂的非粘合性,优选使用表面预处理的疏水性二氧化硅、并且在材料捏和时通过加入有机硅氧烷化合物所组成的表面处理剂对亲水性的二氧化硅表面进行处理。
上述疏水性的二氧化硅,基本上是通过使用二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、六甲基二硅氨烷或其混合物等的表面处理剂,或者使用这些表面处理剂与水对这些亲水性的二氧化硅细粉末进行热处理得到的,其表面使用经(CH3)3SiO1/2基、(CH3)2SiO2/2基、CH3SiO3/2基、优选(CH3)2SiO2/2基与CH3SiO3/2基处理的疏水性的二氧化硅,特别优选经CH3SiO3/2基处理,这样表面处理的疏水性二氧化硅通常含有相对总的二氧化硅0.5重量%或0.5重量%以上的碳。
上述有机硅氨烷化合物所组成的表面处理剂的实例可以列举的有例如(CH3)3SiNHSi(CH3)3、(CH3)3SiNHSi(CH3)2NHSi(CH3)3、(CH3)2(CF3CH2CH2)SiNHSi(CF3CH2CH2)(CH3)2等的具有烷基、芳基、取代烷基的六有机硅氨烷、八有机三硅氨烷等的不含碳官能团基团(例如链烯基)的有机硅氨烷、(CH3)2(CH=CH2)SiNHSi(CH3)2NHSi(CH=CH2)(CH3)2、(CH3)3SiNHSi(CH3)(CH2=CH)[OSi(CH3)2]nNHSi(CH3)3、CH2=CHSi[NHSi(CH3)3]3等含有乙烯基等链烯基的有机硅氨烷化合物等。这些有机硅氨烷化合物可以仅使用不含碳官能团的有机硅氨烷化合物,也可以使用含有链烯基的有机硅氨烷化合物,也可以将其混合使用。特别地,通过使用最常用的六甲基二硅氨烷(CH3)3SiNHSi(CH3)3,能够得到廉价且简便的效果。
作为材料捏和时的表面处理方法,可以是在混合器中将作为上述组分(F)的有机聚硅氧烷中加入作为组分(I)的亲水性二氧化硅的混合物进行加热捏和时,在加入有机硅氨烷化合物的同时,根据需要加入少量的水,进行加热处理,由于这样的处理以及二氧化硅的表面的硅烷醇得到了处理,可通过固化该组合物得到的硅橡胶具有良好的耐脱模性。
该有机硅氨烷化合物的混合量,相当于100重量份的组分(I)的二氧化硅细粉末,优选为1~100重量份,更优选1~50重量份。如果不足1重量份,氧化硅表面的处理程度就不充分,给对于各向异性导电性粘合剂的脱模性造成不良的影响。此外,如果超过100重量份,不仅不能看见对于该效果的明显改善,而且还会对固化后的硅橡胶的机械强度带来不良影响,而且在实际使用中,还存在由于这些硅氨烷反应时所产生的氨气所导致的危险性增大的问题。
在本发明中,可以使用疏水性二氧化硅细粉末,更优选有机硅氨烷化合物进行表面处理。作为这种情形中的处理方法,可以与捏和上述亲水性二氧化硅时的表面处理的方法相同,二氧化硅表面硅烷醇的处理程度越高,通过固化该组合物所得到的硅橡胶的脱模耐久性就越好。
本发明的组分(H)以及组分(I)都具有强化硅橡胶的作用,作为组分(H)的除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑,虽然比作为组分(I)的BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末提高耐热性的作用更大,但是在室温下对强度的作用更小。可以根据本发明的热压粘合用硅橡胶片的使用温度,对这两种强化成分进行适当地调整。此外,可以根据本发明的热压粘合用硅橡胶片的使用条件,对作为组分(H)的炭黑与作为组分(I)的二氧化硅细粉末的总混合量进行适当的调整,其相对于100重量份的作为组分(F)的有机聚硅氧烷为0~50重量份,优选1~30重量份,特别优选3~20重量份。如果超过50重量份,其脱模性就变得不充分,就容易与各向异性导电性粘合剂发生粘合。
组分(J)的固化剂可以选自常规的硅橡胶的固化中所使用的已知的固化剂。这些固化剂的实例是例如自由基反应中所使用的二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧)己烷、二枯基过氧化物等有机过氧化物,对于(F)组分中的有机聚硅氧烷的1分子中含有2个或2个以上的链烯基的情形,是例如1分子中含有2个或2个以上的连接在硅原子上的氢原子的有机氢聚硅氧烷及白金类催化剂,对于(F)组分中的有机聚硅氧烷含有2个或2个以上的硅烷醇的情形,是例如作为缩合反应固化剂的含有2个或2个以上的烷氧基、乙酰氧基、酮肟、丙烯氧基等的水解性基团的有机硅化合物。
这些固化剂的加入量可以是与硅橡胶相同的量,也可以是固化有效量,在自由基反应的情形中,相对于100重量份的组分(F),优选使用0.1~10重量份的有机过氧化合物,在加成反应的情形中,相对于组分(F)的链烯基,优选使用0.4~4摩尔的有机氢聚硅氧烷的SiH基,以及1~2,000ppm的白金系催化剂。
在形成第二硅橡胶层的上述第二聚硅氧烷橡胶组合物中,也可以在不损害本发明的目的的范围内,根据需要,加入作为第二硅橡胶组合物中的其他组分的非反应性的有机聚硅氧烷、末端用羟基甲硅烷基二甲基封闭的有机聚硅氧烷等粘度以及硬度调节用的稀释剂,粘土、碳酸钙、硅藻土等填充剂,钴蓝等无机颜料、有机染料等着色剂,碳酸锌、碳酸锰、氧化铁红、氧化钛、氧化铈等提高耐热性、阻燃性的试剂、提高白金类催化剂等的阻燃性的试剂、低分子的硅氧烷酯、硅烷醇的分散剂、硅烷偶合剂、钛偶合剂等粘合赋予剂、提高橡胶材料的原始强度的四氟聚乙烯微粒等或金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等热传导性提高试剂等。其中,含有所述组分(H)炭黑和组分(I)的二氧化硅细粉末的无机填料最好少量添加,这基于它与各向异性导电性粘合剂之间产生非粘合性,易脱模,优选无机填料加入量为第二硅橡胶组合物总量的20重量%或20重量%以下,特别优选0.1~15重量%。
并且,可以使用行星式混合机、捏和机、双辊辗机、三辊辗机、班伯里混合机混合上述各组分,也可在使用固化剂之前直接加入该固化剂,以制备上述第一硅橡胶组合物、第二硅橡胶组合物。
其中,可以适当选择上述第一硅橡胶组合物、第二硅橡胶组合物的固化时的固化条件,且加热固化条件优选在60~200℃,特别是80~150℃的温度下加热30秒~60分钟,特别是1分钟~30分钟。
优选固化后的第二硅橡胶层的JIS K 6253邹氏硬度计,硬度试验A型的硬度为20或20以上,特别优选30~95。如果硬度不足20,压粘时,各被压粘部件就变得容易粘合在一起。
在本发明的热压粘合用硅橡胶片中,在其两侧(第二硅橡胶层或者它与第一硅橡胶层)的表面设有凹凸形状,通过表面粗糙化,不扑撒作为防粘合剂的云母或滑石等,也可能使硅橡胶所特有的粘合性消失,从而能够避免在硅橡胶片的制造时的操作问题或实际使用时对于各部件的粘合问题。硅橡胶片的两个表面的凹凸形状化程度优选为中心线平均粗糙度Ra为0.4~5.0μm,特别是0.5~3.0μm,最大高度Rmax优选为50μm或50μm以下,特别优选30μm或30μm以下。在Ra不足0.4μm时,通过凹凸形状化避免粘合性的效果就不充分,如果Ra比5.0μm更大,Rmax比50μm更大,在压粘时传递压力就不均匀,故不优选。
本发明的热压粘合用硅橡胶片优选上述第二硅橡胶层的厚度为1~50μm,在第一硅橡胶层的一个面或者两个面层压有第二硅橡胶层的硅橡胶层薄片的总厚度为0.1~10mm,特别优选第二硅橡胶层的厚度为2~30μm,在上述第一硅橡胶层的一个面或者两个面层压有第二硅橡胶层的硅橡胶层薄片的总厚度为0.1~10mm。第二的硅橡胶层的厚度不足1μm,将不能发现充分的脱模性,如果超过50μm则热传导性变差。此外,当硅橡胶片的总厚度不足0.1mm时,由于不能与被压粘体充分配合,则不能均匀传递压力,如果超过10mm,热传导性变差。
本发明的热压粘合的硅橡胶的成型方法,可以是如下所述的方法,但并不限于如下方法。
(1)将第一硅橡胶组合物通过压延或者挤压成型到被压纹加工为中心线平均粗糙度Ra:0.4μm≤Ra≤5.0μm、最大高度Rmax:Rmax≤50μm的载体薄膜上再加热固化后,通过刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等方法将溶解于甲苯等溶剂中的液态的第二硅橡胶组合物涂布成型在其上面,然后直接在空气中除去溶剂·加热固化的方法。此时,在第二聚硅氧烷组合物的粘度较低的情形中,也可以不将其溶解于甲苯等溶剂中而直接涂布成型。
(2)将第一硅橡胶组合物溶解在甲苯等溶剂中使其液态化,将其涂布成型在上述相同的压纹加工的载体薄膜上再除去溶剂·加热固化后,通过刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等方法将溶解于甲苯等溶剂中的液态化的第二硅橡胶组合物涂布成型在其上面,然后直接在空气中除去溶剂·加热固化的方法。此时,在第二聚硅氧烷组合物的粘度较低的情形中,也可以不将其溶解于甲苯等溶剂中而直接涂布成型。
(3)将第一硅橡胶组合物溶解在甲苯等溶剂中使其液态化,将其涂布成型在上述相同的压纹加工的载体薄膜上,除去溶剂组分后保持未固化状态,通过刮涂、筒涂、棒涂、浸涂等方法将溶解于甲苯等溶剂中的液态化的第二硅橡胶组合物涂布成型在其上面,然后直接在空气中除去溶剂后,加热固化两层的方法。其中,在第二聚硅氧烷组合物的粘度较低的情形中,也可以不将其溶解于甲苯等溶剂中而直接涂布成型。
在本发明中,为了强化第一硅橡胶层与第二硅橡胶层的粘合,可以使用适当的底漆处理等方法。此外,也可以在第一硅橡胶层的两个面上设置第二硅橡胶层形成3层结构,在此情形中,2层的第二硅橡胶层的材质可以是不同的,也可以是相同的。
可以使用玻璃态转化温度为200℃以上的树脂形成的布,或者玻璃布形成的强化材料来强化本发明的热压粘合用硅橡胶片。
本发明的热压粘合用硅橡胶片在150℃的温度下加热3小时后的挥发物优选为0.2重量%或0.2重量%以下,更优选为0.1重量%或0.1重量%以下。如果挥发物超过0.2重量%,挥发性的组分就会凝聚在电极的末端上,导致传导不良。为此,优选在高温下热处理硅橡胶片,优选在干燥机或连续加热炉中,在150℃温度下进行加热处理。
下面,结合实施例以及比较例对本发明进行具体的说明,但本发明并不限于下面所述的具体实施例。并且,在下面具体实施例中,比表面积是通过BET法(N2气吸附法)所测定的值表示的,平均粒径是通过激光衍射·散射法测定的值表示的,挥发物是通过在150℃温度下,加热3小时,然后回到室温后测定的减少的质量的值所表示的。
【实施例1】
使用捏和机将100重量份的由99.85摩尔%的二甲基硅氧烷单元以及0.15摩尔%的甲基乙烯基硅氧烷单元所形成的、平均聚合度为8,000的甲基乙烯基聚硅氧烷,作为具有良好热传导性的填充剂的400重量份的氧化铝粉末:氧化铝AL-45(昭和电工(株式会社)制造),30重量份的比表面积为200m2/g的二氧化硅细粉末:アエロジル200(日本アエロジル(株式会社)制造)、以及5重量份下式(1)所表示的α,ω-二羟基甲基聚硅氧烷,均匀地混合,并在150℃温度下加热处理2小时。
冷却后,使用双辊辗机向100重量份的该硅橡胶橡胶化合物中,混合加入0.5重量份的比表面积为140m2/g的氧化铈粉末、1.5重量份作为固化剂的有机过氧化物:C-23(信越化学工业(株式会社)制造),然后使用压延成型机将其压片成0.30mm的厚度,将其转印到中心线表面粗糙度Ra为0.7μm的一个面压纹加工的厚度为125μm的PET薄膜上,然后将其置于160℃的加热炉中5分钟使其固化,制得本发明的热压粘合用硅橡胶片的第一硅橡胶层。
向85重量份分子链的两个末端被乙烯基二甲基甲硅烷基封闭的、平均聚合度为180的二甲基聚硅氧烷,10重量份的分子链的两个末端被乙烯基二甲基甲硅烷基封闭的、平均聚合度为510的二甲基聚硅氧烷,以及5重量份的由90.25摩尔%的二甲基硅氧烷单元和9.75摩尔%的甲基乙烯基硅氧烷所形成的平均聚合度为8,000的甲基乙烯基聚硅氧烷中,加入5重量份的BET比表面积约300m2/g的亲水性二氧化硅(アエロジル300:商品名,日本アエロジル(株式会社)制造),进而加入1重量份的六甲基二硅氨烷与0.5重量份的水,在1小时时间内,在行星式混合器中室温下混合后,60℃加热处理4小时,然后降低温度至常温。
接着,加入30重量份具有将直链状的二甲基聚有机硅氧烷交联形成的平均粒径为5μm的硅橡胶粉末以及0.5重量份的比表面积为140m2/g的氧化铈粉末,在室温下混合1小时后,在三辊辗机中进一步混合。
进而,依次混合并加入相对于除硅酮粉末之外的二甲基聚硅氧烷50ppm的铂重量的氯铂酸、相对于100重量份的除硅酮粉末之外的二甲基聚硅氧烷0.2重量份的反应抑制剂的乙炔基环己醇、最后8重量份下式(2)所表示的甲基氢聚硅氧烷,
制得均匀组成的第二硅橡胶组合物。将该组合物在150℃温度下加热·固化5分钟,进而在200℃温度下后固化4小时之后,通过JIS K 6253邹氏硬度计的硬度试验测得其A型硬度为40。
将上述第二硅橡胶组合物溶解于甲苯中,将其调节至40重量%的浓度,在第一聚硅橡胶层上通过刮涂将其涂布成型成为15μm的厚度,然后将其直接通过50℃温度的加热炉中5分钟除去甲苯,然后通过150℃温度的加热炉中5分钟使其交联·固化。接着,从PET薄膜上剥离该2层结构的硅橡胶片,在200℃温度下后固化4小时,制得第二硅橡胶层的厚度为15μm,第一硅橡胶层与第二硅橡胶层组合而成的硅橡胶片的总厚度为0.315mm的本发明的热压粘合用硅橡胶片。
该2层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,第一硅橡胶层Ra为0.74μm、Rmax为5.5μm,第二硅橡胶层Ra为0.9μm、Rmax为7.2μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.12重量%。
【实施例2】
使用双辊向100重量份的由99.85摩尔%的二甲基硅氧烷单元以及0.15摩尔%的甲基乙烯基硅氧烷单元所形成的、平均聚合度为8,000的甲基乙烯基聚硅氧烷中,混合50重量份的平均粒径为23nm、挥发物为0.10重量%的BET比表面积为130m2/g的乙炔黑,5重量份的BET比表面积为120m2/g的疏水性二氧化硅(アエロジルR-972:商品名、Degussa公司制造)以及0.5重量份的BET比表面积为140m2/g的氧化铈粉末,将其捏和混炼均匀化。
加入相对于100重量份该硅橡胶化合物,0.1重量份的氯铂酸的异丙醇溶液(铂含量为2重量%)、0.1重量份的作为反应抑制剂的乙炔基环己醇、以及1.2重量份的下式(3)所表示的甲基氢聚硅氧烷:
用双辊充分捏和混炼,制备得到形成第一硅橡胶层的硅橡胶组合物。
使用压延成型机将该硅橡胶组合物压片成0.25mm的厚度,将其转印到中心线表面粗糙度Ra为0.7μm的单面压纹加工的厚度为125μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜上,然后将其置于160℃的加热炉中5分钟使其固化,制得本发明的热压粘合用硅橡胶片的第一硅橡胶层。
第二硅橡胶层的组成及成型方法与实施例1相同,制得第二硅橡胶层的厚度为15μm,第一硅橡胶层与第二硅橡胶层组合而成的硅橡胶片的总厚度为0.265mm的与实施例1相同的后固化的层压结构的硅橡胶片。
该2层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,第一聚硅氧烷橡胶层Ra为0.74μm、Rmax为5.5μm,第二聚硅氧烷橡胶层Ra为0.9μm、Rmax为7.2μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.08重量%。
【实施例3】
按照与实施例1的相同方法制得厚度为0.2mm的第一硅橡胶层。
除了使用聚有机倍半硅氧烷固化细粉末的平均粒径为10μm的硅树脂粉末之外,其它均与实施例1相同的方法,制备第二硅橡胶组合物。在150℃温度下加热·固化该组合物5分钟,再在200℃温度下后固化4小时后,通过JIS K 6253邹氏硬度计测得其A型硬度为55。
第二硅橡胶层的组成及成型方法与实施例1相同,制得第二硅橡胶层的厚度为10μm,第一硅橡胶层与第二硅橡胶层组合而成的硅橡胶片的总厚度为0.21mm且与实施例1相同的经后固化的层压结构的硅橡胶片。
该2层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,第一硅橡胶Ra为0.8μm、Rmax为5.8μm,第二硅橡胶Ra为1.2μm、Rmax为9.3μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.10重量%。
【实施例4】
按照与实施例1的相同方法制得厚度为0.2mm的第一硅橡胶层。
除了使用平均粒径为23nm、挥发物为0.10重量%的BET比表面积为130m2/g的乙炔黑代替BET比表面积为300m2/g的亲水性二氧化硅外,其它均与实施例1相同,制备第二硅橡胶组合物。在150℃温度下加热.固化该组合物5分钟,再在200℃温度下后固化4小时后,通过JIS K 6253邹氏硬度计测得其A型硬度为43。
第二硅橡胶层的组成及成型方法与实施例1相同,制得第二硅橡胶层的厚度为15μm,第一硅橡胶层与第二硅橡胶层组合而成的硅橡胶片的总厚度为0.215mm且与实施例1相同的后固化的层压结构的硅橡胶薄片。
该2层结构的硅橡胶薄片的表面粗糙度为,第一硅橡胶层Ra为0.8μm、Rmax为5.8μm,第二硅橡胶层Ra为1.5μm、Rmax为12.3μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.10重量%。
【实施例5】
按照与实施例1的相同方法制得厚度为0.2mm的第一硅橡胶层。
将与实施例1相同的第二硅橡胶组合物溶解于甲苯中,将其浓度调节到18重量%,通过浸涂法在从PET膜所剥离的第一硅橡胶层的两个面形成厚度为15μm的涂层,随后,通过将其直接放入50℃加热炉中5分钟除去甲苯,接着将其放入150℃加热炉中5分钟使其交联·固化。接着,在200℃温度下后固化4小时,制得第二硅橡胶层的厚度为15μm,第一硅橡胶层与第二硅橡胶层组合而成的硅橡胶层的总厚度为0.330mm的本发明的3层结构的热压粘合用硅橡胶片。
该3层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,一个侧面的Ra为1.9μm、Rmax为18.5μm,另一侧面的Ra为2.3μm、Rmax为20.1μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.11重量%。
【比较例1】
按照与实施例1的相同方法制得厚度为0.2mm的第一硅橡胶层。
除了不加入硅酮粉末之外,其余均与实施例1方法相同,制备第二硅橡胶组合物。在150℃温度下加热·固化该组合物5分钟,再在200℃温度下后固化4小时后,通过JIS K 6253邹氏硬度计测得其A型硬度为44。
第二硅橡胶层的组成、成型方法及厚度与实施例1相同,制得与实施例1相同的后固化的层压结构的硅橡胶薄片。
该2层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,第一硅橡胶层Ra为0.8μm、Rmax为5.8μm,第二硅橡胶层Ra为0.2μm、Rmax为1.3μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.10重量%。
【比较例2】
按照与实施例1的相同方法制得厚度为0.2mm的第一硅橡胶层。
除了添加50重量份的平均粒径为12μm的结晶性二氧化硅粉末(结晶性硅石A-1、龙森(株))生产、商品名来代替硅酮粉末之外,其它均与实施例1的方法相同,制备第二硅橡胶组合物。在150℃温度下加热·固化该组合物5分钟,再在200℃温度下后固化4小时后,通过JIS K 6253邹氏硬度计测得其A型硬度为48。
第二硅橡胶层的组成、成型方法及厚度与实施例1相同,制得与实施例1相同的后固化的层压结构的硅橡胶薄片。
该2层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,第一硅橡胶层Ra为0.8μm、Rmax为5.8μm,第二硅橡胶层Ra为1.4μm、Rmax为13.1μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.09重量%。
【比较例3】
按照与实施例1的相同方法制得厚度为0.2mm的第一硅橡胶层在该层的一个面上层压有厚度为15μm的第二硅橡胶层的经后固化的双层结构的硅橡胶片。
接着,通过对第二硅橡胶层的表面进行喷砂处理,使其表面具有凹凸形状而表面粗糙化,通过水洗除去砂粉之后,在150℃温度下干燥30分钟,得到两个面都被表面粗糙化的双层结构的硅橡胶薄片。
该2层结构的硅橡胶片的表面粗糙度为,第一硅橡胶层Ra为0.8μm、Rmax为5.8μm,第二硅橡胶层Ra为0.9μm、Rmax为6.5μm。此外,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.10重量%。
制造步骤的评价
对实施例1~5以及比较例1~3中,第二硅橡胶层的成型步骤的数目进行比较。
装运作业时的评价
热压粘合用的硅橡胶片的产品出库形式大多是以卷曲在圆筒状的卷芯中的形式。如果在该卷曲作业时橡胶片表面存在粘合性,卷曲时片与片之间就被粘合在一起,难以还原,对于用大型机械装置很难处理的情形,就不能以这种形式进行装运出库。现在,为了比较,以人工形式将实施例1~5以及比较例1~3中所制造的热压粘合用硅橡胶薄片卷曲在圆筒状的卷芯中进行比较。
压粘试验评价
在热压粘合时,有时热压粘合薄片与溢出的各向异性导电性粘合剂直接接触。其中,为了观察对于该各向异性导电性粘合剂的非粘合性,按照如下所述的方法将实施例1~5以及比较例1~3中所制造的热压粘合用硅橡胶片设置在压粘机中:在该片的下面,直接设置厚度。为22μm的各向异性导电性膜,然后在其下方夹持厚度为100μm的聚酰亚胺膜使用加热至240℃的温度的加压工具,在4Mpa的挤压下压粘20秒钟。在2层片结构的情形中,热压粘合硅橡胶片时按照如下方法设置的:第一硅橡胶层设置在加热·加压工具的一侧,第二硅氧烷橡胶层设置在各向异性导电性粘合剂的一侧。每进行一次压粘,就换用新的各向异性导电性膜,并且仍使用原来的硅橡胶片反复进行压粘,测定直至各向异性导电性粘合剂粘合到热压粘合用硅橡胶片中的次数。
此外,为了观察除了对各向异性导电性粘合剂的非粘合性之外的耐久性,在实施例1~5以及比较例1~3中所制造的热压粘合用硅橡胶片的下面,使用2个设有间距为50μm的铜电极的FPC设置夹持有厚度为22μm的各向异性的导电性薄膜,然后将其设置在压粘机中,使用加热至340℃的温度的加压工具,在4Mpa的挤压下压粘20秒钟。在本试验中,为了按照上述方法另外评价各向异性导电性粘合剂与热压粘合片之间的粘合,压粘时其构造是按照各向异性导电性粘合剂不从2个FPC的间隙溢出的构造。在2层片结构的情形中,热压粘合用硅橡胶片是这样设置组装的:第一硅橡胶层设置在加压工具一侧、第二硅橡胶层设置在FPC一侧。反复进行压粘,测定橡胶片向FPC粘附的状态以及在均匀压力下直至不能对各向异性导电性粘合剂进行加热固化的次数。该次数是通过上下的FPC的铜电极的传导来确认的。
结果如表1所示。从表中可知,本发明的实施例1~5的热压粘合用硅橡胶片不存在聚硅氧烷特有的粘合性问题、对于各向异性导电性粘合剂的具有良好的非粘合性、橡胶自身具有良好的耐久性。而且,可以通过在第二硅橡胶层中填充硅酮粉末,以现有的涂布方式简单地在其表面形成凹凸形状。
如比较例1所示,如果不加入硅酮粉末以刮涂方式进行层压,其表面变得平滑,表现出聚硅氧烷特有的粘合性,导致在硅橡胶片的制造·装运出厂时,以及在压粘步骤中出现问题。
如比较例2所示,如果填充除硅酮粉末之外的结晶二氧化硅,可以使用常规的刮涂在橡胶片表面形成凹凸,对各向异性导电性粘合剂的非粘合剂变得不充分。
如比较例3所示,在不加入硅酮粉末时通过刮涂进行层压之后,也可以通过喷砂在表面形成凹凸形状,但是,导致其制造步骤增加,成本上升的问题。
【表1】
样品 | 第二硅橡胶层的成型步骤数 | 是否以人工将其卷曲到圆筒状的卷芯中 | 直至各向异性导电性粘合剂粘合时的反复次数 | 在均匀压力下直至不能加热固化各向异性导电性粘合剂的次数 | 对硅橡胶片的FPC的粘合状态 |
实施例1 | 1(刮涂) | ○ | 100或100以上 | 68 | 无问题 |
实施例2 | 1(刮涂) | ○ | 100或100以上 | 88 | 无问题 |
实施例3 | 1(刮涂) | ○ | 100或100以上 | 58 | 无问题 |
实施例4 | 1(刮涂) | ○ | 100或100以上 | 61 | 无问题 |
实施例5 | 1(浸涂) | ○ | 100或100以上 | 63 | 无问题 |
比较例1 | 1(刮涂) | 100或100以上 | 65 | 强烈粘合 | |
比较例2 | 1(刮涂) | ○ | 23 | 55 | 无问题 |
比较例3 | 2(刮涂+喷砂) | ○ | 65 | 51 | 无问题 |
Claims (24)
1.一种热压粘合用硅橡胶片,它是由多层硅橡胶层形成的硅橡胶片,其中,在第一硅橡胶层的至少一个面上设置与该第一硅橡胶层组分不同的第二硅橡胶层,其特征在于,上述第一硅橡胶层是将含有下列组分的硅橡胶组合物成型固化而成的层:
(A)平均聚合度为200或200以上的有机聚硅氧烷100重量份、
(B)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(C)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
其中,组分(B)和(C)的总混合量为0~150重量份,
(D)从金属、除上述组分(C)之外的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中选出的至少一种:0~1,600重量份、
其中,组分(B)、(C)和(D)的总混合量为10~1,600重量份,
(E)固化剂:固化的有效量、
其中,所述第二硅橡胶层是将含有下列组分的硅橡胶组合物成型固化而成的层:
(F)有机聚硅氧烷:100重量份、
(G)硅酮粉末:1~200重量份、
(H)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的炭黑、
(I)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
其中,组分(H)和(I)的总混合量为0~50重量份,
(J)固化剂:固化的有效量。
2.如权利要求1所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,所述组分(G)的硅酮粉末选自:将直链状的有机聚硅氧烷交联形成的硅橡胶粉末、具有硅氧烷键三维网状交联而成的结构的硅树脂粉末、在球状硅橡胶粉末的表面涂布硅树脂的聚硅氧烷复合粉末。
3.如权利要求1所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述组分(G)的硅酮粉末的平均粒径为1~50μm。
4.如权利要求2所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述组分(G)的硅酮粉末的平均粒径为1~50μm。
5.如权利要求1所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,包含形成上述第二硅橡胶层的组合物中的组分(H)、(I)的无机填料的含量为组合物总量的20重量%或20重量%以下。
6.如权利要求2所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,包含形成上述第二硅橡胶层的组合物中的组分(H)、(I)的无机填料的含量为组合物总量的20重量%或20重量%以下。
7.如权利要求3所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,包含形成上述第二硅橡胶层的组合物中的组分(H)、(I)的无机填料的含量为组合物总量的20重量%或20重量%以下。
8.如权利要求4所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,包含形成上述第二硅橡胶层的组合物中的组分(H)、(I)的无机填料的含量为组合物总量的20重量%或20重量%以下。
9.如权利要求1~8中任一项所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,形成上述第二硅橡胶层的组合物中除去组分(G)硅酮粉末外的硅树脂含量为组合物总量的20重量%或20重量%以下。
10.如权利要求1~8中任一项所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述第二硅橡胶层固化后进行JIS K 6253邵氏硬度计硬度试验,A型硬度为20或20以上。
11.如权利要求9所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述第二硅橡胶层固化后进行JIS K 6253邵氏硬度计硬度试验,A型硬度为20或20以上。
12.如权利要求1~8中任一项所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,热压粘合用硅橡胶的两个表面的表面粗糙度均为:中心线平均粗糙度Ra为0.4μm≤Ra≤5.0μm,最大高度Rmax为Rmax≤50μm。
13.如权利要求9所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,热压粘合用硅橡胶的两个表面的表面粗糙度均为:中心线平均粗糙度Ra为0.4μm≤Ra≤5.0μm,最大高度Rmax为Rmax≤50μm。
14.如权利要求10所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,热压粘合用硅橡胶的两个表面的表面粗糙度均为:中心线平均粗糙度Ra为0.4μm≤Ra≤5.0μm,最大高度Rmax为Rmax≤50μm。
15.如权利要求1~8中任一项所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述第二硅橡胶层的厚度为1~50μm,在第一硅橡胶层的一个面或者两个面上层压第二硅橡胶层而形成的硅橡胶片的总厚度为0.1~10mm。
16.如权利要求9所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述第二硅橡胶层的厚度为1~50μm,在第一硅橡胶层的一个面或者两个面上层压第二硅橡胶层而形成的硅橡胶片的总厚度为0.1~10mm。
17.如权利要求10所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述第二硅橡胶层的厚度为1~50μm,在第一硅橡胶层的一个面或者两个面上层压第二硅橡胶层而形成的硅橡胶片的总厚度为0.1~10mm。
18.如权利要求12所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,上述第二硅橡胶层的厚度为1~50μm,在第一硅橡胶层的一个面或者两个面上层压第二硅橡胶层而形成的硅橡胶片的总厚度为0.1~10mm。
19.如权利要求1~8中任一项所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.2重量%或0.2重量%以下。
20.如权利要求9所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.2重量%或0.2重量%以下。
21.如权利要求10所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.2重量%或0.2重量%以下。
22.如权利要求12所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.2重量%或0.2重量%以下。
23.如权利要求15所述的热压粘合用硅橡胶片,其中,在150℃温度下加热3小时的挥发物为0.2重量%或0.2重量%以下。
24.一种制造热压粘合用硅橡胶片的方法,其特征在于,将第一硅橡胶组合物成型为片状,在使该成型物固化之前或之后,在上述片状物的一个面或者两个面上,将第二硅橡胶组合物成型为片状,所述第二硅橡胶组合物与第一硅橡胶组合物组分不同并由硅橡胶粉末分散在组合物中而成,加热固化第二硅橡胶组合物,或者在第一硅橡胶组合物未固化时,同时加热第一及第二硅橡胶组合物使其固化,在第二硅橡胶组合物片状物的固化物层表面上形成凹凸形状,其中心线的平均粗糙度Ra为0.4μm≤Ra≤5.0μm,最大高度Rmax为Rmax≤50μm;
其中,所述第一硅橡胶组合物含有下列组分:
(A)平均聚合度为200或200以上的有机聚硅氧烷100重量份、
(B)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的碳黑、
(C)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
其中,组分(B)和(C)的总混合量为0~150重量份,
(D)从金属、除上述组分(C)之外的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物中选出的至少一种:0~1,600重量份、
其中,组分(B)、(C)和(D)的总混合量为10~1,600重量份,
(E)固化剂:固化的有效量、
所述第二硅橡胶组合物含有下列组分:
(F)有机聚硅氧烷:100重量份、
(G)硅酮粉末:1~200重量份、
(H)除去水分的挥发物为0.5重量%或0.5重量%以下的碳黑、
(I)BET比表面积为50m2/g或50m2/g以上的二氧化硅细粉末、
其中,组分(H)和(I)的总混合量为0~50重量份,
(J)固化剂:固化的有效量、
加热固化第二硅橡胶组合物,或者在第一硅橡胶组合物未固化时,同时加热第一及第二硅橡胶组合物使其固化,形成多层硅橡胶层。
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
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