JP2004273669A - 熱圧着用シリコーンゴムシート - Google Patents
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Abstract
【解決方法】第一のシリコーンゴム層の少なくとも一方の面に、組成の異なる第二のシリコーンゴム層が設けられた複層のシリコーンゴム層からなるシリコーンゴムシートである。第一のシリコーンゴム層は、(A)平均重合度が200以上のオルガノポリシロキサン、(B)水分を除いた揮発分が0.5重量%以下であるカーボンブラック、(C)BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカ、(D)金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、(E)硬化剤等からなるシリコーンゴム組成物を成形した層。第二のシリコーンゴム層は、(F)平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサン、(G)BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカ、及び、(H)硬化剤からなる。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱を伝えると共に均一に圧力をかける目的で使用される熱圧着用シリコーンゴムシートに関し、特に表面離形性に優れ、周囲の装置部品や被圧着物に貼り付かない熱圧着用シートとして使用する、積層板やフレキシブルプリント基板の成形時、或は液晶パネル等に接続された電極とフレキシブルプリント基板のリード電極とを、異方導電性接着剤を介して電気的及び機械的に接続するときなどに使用する、熱圧着用シリコーンゴムシートに関する。
【0002】
【従来技術】
近年、携帯用コンピューター、ワープロ、ビデオカメラ、ナビゲイションシステム、携帯テレビ、薄型テレビ、壁掛けテレビ等のディスプレイとして、液晶パネルを用いることが増えている。この液晶パネルの製造に際しては、液晶を駆動させるために液晶パネルに接続された電極と駆動用LSIが搭載されたフレキシブルプリント基板(FPC)のリード電極とを、異方導電性接着剤を介在して熱圧着し、電気的及び機械的に接続することが行われている。
【0003】
この場合、加圧ツールとFPCの間に挟んで、加圧ツールから異方導電性接着剤に熱を伝えると共に均一な圧力を加える目的で、熱圧着用シートが用いられている。この熱圧着用シートとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂フィルムを用いる場合もあるが、さらに圧力を均一にかけるために、低弾性で柔軟性があるのと同時に熱伝導性の良い、シリコーンゴムシートを使用することが一般的になっている。
【0004】
しかしながら、シリコーンゴムシートはフッ素樹脂フィルムに比べてシート表面に粘着性があり、シートが加熱・加圧ツールやFPCに密着して貼り付き、圧着工程の作業性が著しく低下するとともに、剥がす際にシートが劣化し、耐久性が悪くなることがある。また、熱圧着用シートは、熱圧着時にはみ出した異方導電性接着剤に直接接触することがあるため、この異方性導電接着剤に対して非接着であることが必要となるが、従来の熱圧着用シリコーンゴムシートは異方導電性接着剤に対しての非接着性が十分ではなく、耐久性に問題があった。
【0005】
熱圧着用シリコーンゴムシートとして、例えば、▲1▼ではシリコーンゴムに窒化ホウ素を配合しガラスクロスで補強したもの、▲2▼ではシリコーンゴムに窒化ホウ素と導電性物質を配合し、ガラスクロスで補強して帯電防止性を付与したもの、▲3▼ではシリコーンゴムに、セラミックや金属などの良熱伝導性物質を配合したもの、▲4▼ではシリコーンゴムに、水分を除いた揮発分が0.5%以下であるカーボンブラックを配合し耐熱性を改良したもの等が知られている(特許文献1〜4参照)。しかしながら、これらのものは、シート表面の粘着性の問題や、異方導電性接着剤に対しての非接着性についての問題は改善されていない。
このような問題に対して、シリコーンゴムシートの表面にタルクなどの鱗片状の粉をムラなく打粉してから、余分な粉を水で洗浄することにより除去した熱圧着シリコーンゴムシートが提案されている(特許文献5)。このシートの場合には、シート表面の粘着性は改善されているが、異方導電性接着剤に対する非接着性についての問題は改善されていない。
【0006】
【特許文献1】
特開平5−198344号公報
【特許文献2】
特開平6−36853号公報
【特許文献3】
特開平6−289352号公報
【特許文献4】
特開平7−11010号公報
【特許文献5】
特開平10−219199号公報
【0007】
前記シート表面の粘着性の問題と異方導電性接着剤に対する非接着性についての問題を解決するため、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂フィルムとシリコーンゴムシートを別々に準備し、これら2種類のシートを重ねて使用することも行なわれているが、この方法では、2種類のシートを必要とするためにコストが高くなるし、2種類のシートを供給する装置がそれぞれ必要となるため、製造装置のコストアップにも繋がる。
【0008】
また、シリコーンゴムシートと耐熱性樹脂フィルムを積層・複合化することによりシート表面の粘着性をなくすとともに、強度に優れた熱圧着用シリコーンゴム複合シートが提案されている(特許文献6〜8)。しかしながら、このシートを使用した場合には、シリコーンゴムが耐熱性樹脂フィルムと接着しているので、ゴム単体より柔軟性がなくなる。従って加圧時に均一に圧力がかかりにくくなり、加圧力を大きくする必要があるが、被圧着体の強度に限界があり、問題となる場合がある上、耐熱性樹脂フィルムが比較的高価なため、コストアップに繋がるという欠点があった。
【0009】
【特許文献6】
特開平8−174765号公報
【特許文献7】
特開2001−18330号公報
【特許文献8】
特開平7−214728号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者等は、表面離形性に優れ、加熱・加圧ツールなどの周囲の装置部品、FPCなど被圧着物に貼り付かず、熱圧着時にはみ出した異方導電性接着剤にも接着しない、高耐久性の熱圧着シリコーンゴムシートを得る為に鋭意検討した結果、従来の熱圧着シリコーンゴムシートの表面に、無機充填材の充填量が少なく離型性に優れたシリコーンゴム層を積層することにより良好な結果を得ることを見出し、本発明に到達した。
従って本発明の目的は、表面離型性に優れ、周囲の装置部品や被圧着物への貼り付きがない上、異方導電性接着剤に接着せず耐久性に優れ、なおかつ高耐熱性であると共に高強度で、均一に加圧力を伝えることができる柔軟性を兼ね備えた、熱圧着用シリコーンゴムシートを安価に提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の目的は、第一のシリコーンゴム層の少なくとも一方の面に、該第一のシリコーンゴム層とは組成の異なる第二のシリコーンゴム層が設けられた複層のシリコーンゴム層からなるシリコーンゴムシートであって、前記第一のシリコーンゴム層が、(A)平均重合度が200以上のオルガノポリシロキサン100重量部、(B)水分を除いた揮発分が0.5重量%以下であるカーボンブラック、(C)BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカ、(D)成分として金属、前記(C)成分以外の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物から選択された少なくとも一種0〜1,600重量部、及び、(E)硬化剤からなり、前記(B)、(C)及び(D)成分の合計配合量が10〜1,600重量部であると共に、(B)成分と(C)成分の合計配合量が0〜150重量部であるシリコーンゴム組成物を成形した層であり、前記第二のシリコーンゴム層が、(F)平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサン100重量部、(G)BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカ0〜100重量部、及び、(H)硬化剤からなるシリコーンゴム組成物を成形した層であることを特徴とする熱圧着用シリコーンゴムシートによって達成された。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明における、(A)成分である平均重合度200以上のオルガノポリシロキサンは、平均組成式R1 aSiO(4−a)/2(aは1.95〜2.05の正数)で表され、その平均重合度は3,000〜20,000であることが好ましい。式中のR1は置換または非置換の一価炭化水素基を表す。その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基あるいはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子などで置換されたハロゲン化炭化水素基等があげられる。ほん発明においては、R1の0.001〜5モル%、特に0.01〜1モル%がアルケニル基であることが好ましい。
【0013】
上記オルガノポリシロキサンは、主鎖がジメチルシロキサン単位からなるものあるいはこのオルガノポリシロキサンの主鎖にビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基などを導入したものが好ましい。また分子鎖末端がトリオルガノシリル基または水酸基で封鎖されたものであればよく、このトリオルガノシリル基としては、トリメチルシリル基、ジメチルビニルシリル基、トリビニルシリル基などが例示される。なお、(A)成分の25℃における粘度は10,000cs以上であることが好ましい。また、重合度が200以下では、硬化後の機械的強度が劣り脆くなる。
【0014】
(B)成分の、水分を除いた揮発分が0.5重量%以下であるカーボンブラックは、複合シートの耐熱性及び熱伝導性を向上させるだけでなく機械的強度を向上させると共に、シリコーンゴムシートを導電化して帯電防止性を付与するものである。一般に、シリコーンゴムの耐熱性は、組成物中のpH、水分あるいは不純物の影響を受けるために、添加剤の選定には充分注意する必要がある。カーボンブラックは、シリコーンゴムの耐熱性を向上させることができるが、その不純物および揮発分を考慮する必要がある。カーボンブラックの揮発分は表面に化学的に吸着している酸素化合物(カルボキシル、キノン、ラクトン、ヒドロキシル等の酸性成分)の重量に該当するが、加熱することによりこの酸素化合物が表面から気化するため、シリコーンゴムの耐熱性に悪影響を与える。従って、揮発分が0.5重量%以下のカーボンブラックを用いることにより、300℃以上の高温下でも使用可能な耐熱性を実現することができる。
【0015】
本発明における揮発分の測定方法はJISK6221の“ゴム用カーボンブラック試験方法”に記載されている。具体的には、るつぼの中にカーボンブラックを規定量入れ、950℃で7分間加熱した後の揮発減量を測定するものである。カーボンブラックはその製造方法により、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック等に分類されるが、揮発分が0.5重量%以下のカーボンブラックとしては、アセチレンブラックや導電性カーボンブラック等が好適である(例えば特開平1−272667号公報の第3頁、第36〜40行目)。比表面積が大きいカーボンブラックほど耐熱性を向上させ、高温時の機械的強度の低下を抑制する効果が大きい。本発明においては、BET比表面積が30m2/g以上のものが好ましく、特に50m2/g以上のものが好ましく、更には100m2/g以上のカーボンブラックを使用することが好ましい。
【0016】
(C)成分の、BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカは、シリコーンゴムの補強成分として使われるものである。この微粉末シリカは、親水性のものでも疎水性のものでも良いが、補強性の面からはBET比表面積が50〜800m2/gであることが好ましく、特に100〜500m2/gのものが良い。比表面積が50m2/g未満では、補強効果が十分得られない。
【0017】
本発明の(B)成分及び(C)成分は、ともにシリコーンゴムを補強する役割を有する。(B)成分である水分を除いた揮発分が0.5重量%以下であるカーボンブラックの方が、(C)成分であるBET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカよりも、耐熱性向上への寄与はより大きいものの、室温での強度への寄与はより小さい。これら2種類の補強成分は、本発明の熱圧着シリコーンゴムシートの使用温度に応じて、調整して使用することができる。(B)成分と(C)成分の合計の配合量は、(A)成分100重量部に対して0〜150重量部、特に10〜120重量部であることが好ましく、20〜100重量部の範囲で使用することが最も好ましい。150重量部以上になると配合が困難になる上、成形加工性が悪くなる。
【0018】
(D)成分は金属、(C)成分以外の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物から選択される少なくとも1種であり、本発明のシリコーンゴムシートに熱伝導性を付与するものである。これらの具体例としては、金属では銀粉、銅粉、鉄粉、ニッケル粉、アルミニウム粉など、金属酸化物では亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、珪素、鉄等の酸化物、金属窒化物ではホウ素、アルミニウム、珪素等の窒化物、金属炭化物では珪素、ホウ素等の炭化物等が例示される。
【0019】
(D)成分の配合量は、(A)成分100重量部に対して0〜1,600重量部であるが、特に0〜1,000重量部の範囲で使用することが好ましい。1,600重量部以上になると配合が困難になる上成形加工性が悪くなる。本発明における(B)成分と(C)成分と(D)成分の合計配合量は10〜1,600重量部であるが、20〜1,200重量部であることが好ましく、特に30〜1,000重量部の範囲で使用することが好ましい。また、本発明の熱圧着シリコーンゴムシートのゴム強度や耐熱性を重視する場合には、(B)成分であるカーボンブラックや(C)成分である微粉末シリカの配合部数を(D)成分に対して相対的に多くすることが好ましい。具体的には(B)成分と(C)成分の合計の配合量が30〜100重量部、(D)成分が0〜50重量部であることが好ましい。熱伝導性を重視する場合には、(D)成分である熱伝導付与材の配合部数を(B)成分や(C)成分に対して相対的に多くすることが好ましい。具体的には、(B)成分と(C)成分の合計の配合量が10〜50重量部、(D)成分が50〜1,000重量部であることが好ましい。
【0020】
(E)成分としての硬化剤は、通常シリコーンゴムの硬化に使用されている公知の硬化剤の中から適宜選択することができる。これらの硬化剤の例としては、ラジカル反応に使用されるジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)へキサン、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、(A)成分のオルガノポリシロキサンがアルケニル基を2個以上有する場合に対しては、付加反応硬化剤として、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以上含有するオルガノハイドロジエンポリシロキサンと白金系触媒とからなるもの、(A)成分のオルガノポリシロキサンがシラノール基を2個以上含有する場合に対しては、縮合反応硬化剤として、アルコキシ基、アセトキシ基、ケトオキシム基、プロペノキシ基などの加水分解性の基を2個以上有する有機ケイ素化合物等が挙げられる。本発明においては、ラジカル反応及び/又は付加反応で硬化させることが好ましい。
【0021】
これらの硬化剤の添加量は通常のシリコーンゴムの場合と同様にすればよいが、ラジカル反応の場合には有機過酸化物を(A)成分100重量部に対して0.1〜10重量部、付加反応の場合にはオルガノハイドロジェンポリシロキサンのSiH基が(A)成分のアルケニル基に対して0.5〜5モルとなる量及び白金系触媒が1〜2,000ppmとなる量使用することが好ましい。
【0022】
本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じてクレイ、炭酸カルシウム、けいそう土、二酸化チタン等の充填剤、低分子シロキサンエステル、シラノール等の分散剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の接着付与剤、難燃性を付与させる白金族金属系触媒、ゴムコンパウンドのグリーン強度を上げるテトラフルオロポリエチレン粒子などを第一のシリコーンゴム層中のその他の成分として添加してもよい。
【0023】
本発明の熱圧着用シリコーンゴムシート中、第二のシリコーンゴム層は、主に表面離型性を改善し、異方導電性接着剤との接着防止を目的として設けられるものである。この第二のシリコーンゴム層中の(F)成分である平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサンとしては、例えば一般式R2 bSiO(4−b)/2で示されるものが挙げられる。ここでR2はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基などのアルケニル基、フェニル基、トリル基、キシリル基などのアリール基、ベンジル基、2−フェニルエチル基などのアラルキル基、あるいはこれらの基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子、シアノ基などで置換したクロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基などから選択される同一または異種の、炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜8の非置換または置換1価炭化水素基である。bは1.9〜2.4の正数である。このオルガノポリシロキサンは、一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を含んだものであっても良いし、一分子中に少なくとも2個のシラノール基を含んだものであっても良い。
【0024】
このオルガノポリシロキサンは基本的に直鎖状のジオルガノポリシロキサンであるが、分子中にR2SiO3/2単位、SiO2単位などの分岐構造を一部含有するものであってもよく、25℃における粘度が0.1〜1,000Pa・sであることが好ましい。上記粘度が0.1Pa・s未満では、硬化物の機械的強度が使用に十分満足するものとならない場合がある。一方、1,000Pa・sより大きいと得られる組成物が高粘稠物となって2層構造に成形しずらくなる。また、けい素原子に結合した置換基R2は基本的に上記したいずれのものであってもよいが、アルケニル基としてはビニル基、その他の置換基としてはメチル基が好ましく、特に耐溶剤性が必要な場合にはトルフルオロプロピル基が好ましい。また、重合度が100以下では、硬化後の機械的強度が劣り脆くなる。
【0025】
本発明の熱圧着シリコーンゴムシートにおいては、機械的強度向上のために、上記オルガノポリシロキサンに加えてシリコーンレジンを使用しても良い。シリコーンレジンとしては、R2 3SiO0.5単位(M単位)とSiO2単位(Q単位)、あるいは、M単位とQ単位およびR2SiO1.5単位(T単位)および/またはR2 2SiO単位(D単位)とからなる、MQレジン、MTQレジン、MDQレジンまたはMDTQレジンがあり、どれを使用しても良いが、基本的にはM単位とQ単位を主成分とするものが好ましい。また、必要に応じて(CH2=CH)(CH3)2SiO0.5単位や(CH2=CH)(CH3)SiO単位を含むビニル基含有シリコーンレジンを使用することもできる。具体的には、(CH3)3SiO0.5単位、(CH2=CH)(CH3)2SiO0.5単位及びSiO2単位からなるレジンや、(CH3)3SiO0.5単位、(CH2=CH)(CH3)SiO単位及びSiO2単位からなるレジンを使用することが好ましい。
【0026】
このシリコーンレジンの含有量は、(F)成分であるオルガノポリシロキサン100重量部に対して3〜50重量部であり、好ましくは5〜30重量部である。3重量部未満ではシリコーンレジンの機械的強度を向上させる効果が十分ではなく、50重量部を超えるとシリコーンゴムが脆くなり引裂き強度が弱くなる。
【0027】
(G)成分であるBET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカは、第二のシリコーンゴム層の機械的強度を改善する目的で使用するものである。その具体例としては、親水性又は疎水性のヒュームドシリカ(乾式シリカ)や沈降シリカ(湿式シリカ)、結晶性シリカ、石英などが挙げられ、これらは単独で用いることも2種以上を組み合わせて用いることもできる。ヒュームドシリカや沈降シリカは、補強性の点からBET比表面積が50m2/g以上であることが必要であるが、通常は、50〜800m2/g、特に100〜500m2/g程度のものを使用するのが良い。比表面積が50m2/g未満では、補強効果が十分得られない。
【0028】
このようなシリカのうち、市販されている親水性のシリカとしては、Aerosil130,200,300(日本アエロジル社又はDegussa社製の商品名)、CabosilMS−5,MS−7(Cabot社製の商品名)、RheorosilQS−102,103(トクヤマ(株)製の商品名)、NipsilLP(日本シリカ製の商品名)等が挙げられる。また、疎水性シリカとしては、AerosilR−812,R−812S,R−972,R−974(Degussa社製の商品名)、RheorosilMT−10(トクヤマ(株)製の商品名)、NipsilSSシリーズ(日本シリカ製の商品名)などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【0029】
微粉末シリカの配合量は、(F)成分100重量部に対して0〜100重量部であるが5〜50重量部であることが好ましく、特に10〜30重量部であることが好ましい。100重量部を超えると離型性が十分でなくなり、異方導電性接着剤と接着し易くなる。
このような微粉末シリカの中でも、本発明においては、第二のシリコーンゴム層の機械的強度と表面離型性を両立させるため、疎水性シリカを使用することが好ましい。
【0030】
上記疎水性シリカは、本質的にはジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、ヘキサメチルジシラザンまたはその混合物などの表面処理剤で、あるいはこれら表面処理剤と水とを用いて親水性の微粉末シリカを熱処理して得た、その表面が(CH3)3SiO1/2、(CH3)2SiO2/2、CH3SiO3/2、好ましくは(CH3)2SiO2/2とCH3SiO3/2で処理され、疎水化されたシリカであればよいが、特にCH3SiO3/2基で処理されたものが好ましい。このようにして表面処理された疎水性シリカは、通常、シリカ全体に対して0.5重量%以上の炭素を含有する。
【0031】
本発明においては、疎水性の微粉末シリカを、さらにオルガノシラザン化合物で表面処理しても良い。この場合には、上記した(F)成分としてのオルガノポリシロキサンに(G)成分としての疎水性シリカを添加した混合物を混合機中で加熱混練するときに、オルガノシラザン化合物を加えると共に必要に応じて少量の水を加えて加熱処理すればよく、このように処理するとシリカ表面のシラノールが処理されるので、この組成物から作られたシリコーンゴムが離型耐久性のすぐれたものになる。
【0032】
このようなオルガノシラザン化合物としては、例えば、(CH3)3SiNHSi(CH3)3、(CH3)3SiNHSi(CH3)2NHSi(CH3)3、(CH3)2(CF3CH2CH2)SiNHSi(CF3CH2CH2)(CH3)2等のアルキル基、アリール基、置換アルキル基等を有するヘキサオルガノシラザン、オクタオルガノトリシラザン等の、炭素官能性基(例えば、アルケニル基)を有しないオルガノシラザン化合物、(CH3)2(CH2=CH)SiNHSi(CH3)2NHSi(CH=CH2)(CH3)2、(CH3)3SiNHSi(CH3)(CH2=CH)[OSi(CH3)2]nNHSi(CH3)3、CH2=CHSi[NHSi(CH3)3]3等の、ビニル基等のアルケニル基含有オルガノシラザン化合物等を挙げることができる。これらのオルガノシラザン化合物は、炭素官能性基を有しないオルガノシラザン化合物のみを用いても、アルケニル基含有オルガノシラザン化合物のみで用いても良いし、両者を併用しても良い。特に、最も汎用であるヘキサメチルジシラザン(CH3)3SiNHSi(CH3)3を使用することで、安価且つ簡便に効果を得ることができる。
【0033】
このオルガノシラザン化合物の配合量は(G)成分としての微粉末シリカ100重量部に対して1〜100重量部、好ましくは1〜50重量部とする。1重量部未満であると離型性を向上させる効果が顕著でない。また、100重量部より多くしてもこれらの効果に大きな改良性がみらないばかりか、硬化後のシリコーンゴムの機械的強度に悪影響を及ぼす上、実使用に当って、これらシラザンが反応する際に生ずるアンモニアによる危険性が大きくなる。
【0034】
第二のシリコーン層中の(H)成分としての硬化剤は、通常シリコーンゴムの硬化に使用されている公知のものの中から適宜選択することができる。これらの硬化剤の例としては、ラジカル反応に使用されるジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)へキサン、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物、(F)成分のオルガノポリシロキサンがアルケニル基を2個以上有する場合に対しては、付加反応硬化剤としてケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個以上含有するオルガノハイドロジエンポリシロキサンと白金系触媒とからなるもの、(F)成分のオルガノポリシロキサンがシラノール基を2個以上含有する場合に対しては、縮合反応硬化剤としてアルコキシ基、アセトキシ基、ケトオキシム基、プロペノキシ基などの加水分解性の基を2個以上有する有機ケイ素化合物等が例示される。本発明においては、有機過酸化物硬化または/及び付加反応硬化が加工性の面から好ましい。
【0035】
これら硬化剤の添加量は通常のシリコーンゴムの場合と同様にすればよいが、ラジカル反応の場合には有機過酸化物を(F)成分100重量部に対して0.1〜10重量部、付加反応の場合にはオルガノハイドロジェンポリシロキサンのSiH基が(F)成分のアルケニル基に対して0.4〜4.0モルとなる量及び白金系触媒が1〜2,000ppmとなる量使用することが好ましい。
【0036】
本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第二のシリコーンゴム層中には、離型性向上を目的として、下記一般式(1)及び/又は(2)で表されるブリードアウト成分を添加しても良い。
式中のR3は水酸基または炭素数1〜8の置換または非置換の一価炭化水素基である。R4は同一でも異なっていてもよく、置換または非置換の一価炭化水素基であり、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基等のアルケニル基、フェニル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、及びこれらの基の水素原子の全部もしくは一部がハロゲン原子等で置換された基、例えばクロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等を挙げることができる。nは1〜3,000の数である。
【0037】
R5は、同一でも異なっていてもよく、置換または非置換の一価炭化水素基、nは1〜3,000の数であり、Mは、Li、K等のアルカリ金属を表す。上記の一価炭化水素基R5としては、前記R4と同じものを挙げることができる。
【0038】
上記一般式(1)及び(2)で表わされるブリードアウト成分の効果を高めるためには、(F)成分であるオルガノポリシロキサンの全有機基の95%以上がメチル基であり、前記平均組成式(1)、(2)からなるブリードアウト成分のR4及びR5の3〜90モル%がフェニル基または3,3,3−トリフルオロプロピル基であることが好ましい。R4およびR5のフェニル基または3,3,3−トリフルオロプロピル基含量が3モル%未満では、ブリード速度が遅くなるため、ブリードアウト成分を大量に添加することが必要になるので、シリコーンゴムの機械的強度が劣化する。また、前記平均組成式(1)からなるブリードアウト成分のR3及びR4をすべてメチル基とした、直鎖状のジメチルシリコーンオイルもブリード成分として有効である。特に粘度が30Pa・s以上のものがより効果的である。
【0039】
一般式(1)及び/又は(2)で表されるブリードアウト成分の(F)成分100重量部に対する添加量は、0.1〜20重量部であることが好ましく、さらには0.3〜10重量部であることが好ましい。0.1重量部未満の添加量では、ブリードアウト成分のシリコーンゴム表面へのブリードアウトによる離型性向上への効果が十分ではなく、20重量部を超える添加量では、シリコーンゴムの機械的強度が劣化するとともに、被圧着物を汚染する恐れがある。
【0040】
第二のシリコーンゴム層中には、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて非反応性オルガノポリシロキサン、末端がヒドロキシシリルジメチル基で封鎖されたオルガノポリシロキサン等の、粘度及び硬さを調節するための希釈剤、コバルトブルー等の無機顔料、有機染料等の着色剤、炭酸亜鉛、炭酸マンガン、ベンガラ、酸化チタン、カーボンブラック等の耐熱性、難燃性向上剤や金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等の熱伝導率向上剤を添加することもできる。ただし、無機充填材の添加は、異方導電性接着剤との非接着性を阻害するものであるため、添加量を少なくしたほうが良い。
【0041】
このようにして得られる第二のシリコーンゴム層の組成物は、25℃における粘度が0.1〜10,000Pa・sであることが好ましく、特に1〜1,000Pa・sであることが好ましい。0.1Pa・s未満では十分な機械的強度を得ることが困難であるし、10,000Pa・sを超えると流動性が悪くなるため加工し難くなる。
硬化後の第二のシリコーンゴム層のJIS A硬度は20以上であることが好ましく、特に25〜95であることが好ましい。硬度が20未満であると、圧着時に、各被圧着部材に密着しやすくなる。
【0042】
本発明においては、第一のシリコーンゴム層及び/または第二のシリコーンゴム層に、更に酸化セリウム粉末を添加することにより耐熱性を向上させることができる。上記酸化セリウムの添加量は、(A)成分及び/または(F)成分100重量部に対して0.1〜5重量部の範囲であることが好ましい。5重量部を越えると反って耐熱性が低下してくる。また、この酸化セリウム粉末としては、BET比表面積が50m2/g以上という比較的大きな比表面積を有するものを用いることが好ましい。
尚、本発明の第一のシリコーンゴム層及び第二のシリコーンゴム層の組成物の配合は、上記成分をプラネタリーミキサー、ニーダー、二本ロール、バンバリーミキサー等の混合機を用いて混練りすればよいが、硬化剤は使用する直前に添加することが好ましい。
【0043】
本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを成型する方法としては、以下のような方法があるが、これらに限定されるものではない。
(1)第一のシリコーンゴム層の組成物を、カレンダーあるいは押し出し成型・加熱硬化させた後、その上に第二のシリコーンゴム層の組成物をコーティング成型・加熱硬化する方法。
(2)第一のシリコーンゴム層の組成物を、カレンダーあるいは押し出し成型・加熱硬化させた後、その上に第二のシリコーンゴム層の組成物をスプレーコーティング成型・加熱硬化する方法。
(3)第一のシリコーンゴム層の組成物をトルエン等の溶剤に溶解して液状化し、キャリアフィルム上にコーティング成型・溶剤除去・加熱硬化させた後、その上に第二のシリコーンゴム層の組成物をコーティング成型・加熱硬化させる方法。
(4)第一のシリコーンゴム層の組成物を、カレンダーあるいは押し出し成型・加熱硬化させた後、第二のシリコーンゴム層の組成物を、カレンダーあるいは押し出し成型して、未硬化のまま第一のシリコーンゴム層の硬化物上に圧着・ラミネートして加熱硬化する方法。
(5)第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層の両層の組成物を、カレンダーあるいは押し出し成型し、未硬化のまま両層を圧着・ラミネートして両層を同時に加熱硬化する方法。
(6)第一のシリコーンゴム層の組成物をトルエン等の溶剤に溶解して液状化した後キャリアフィルム上にコーティング成型し、溶剤分を除去して未硬化のままとしておき、その上に第二のシリコーンゴム層の組成物をコーティング成型して溶剤分を除去した後、両層を加熱硬化する方法。
(7)第一のシリコーンゴム層及び第二のシリコーンゴム層の組成物それぞれを、カレンダーあるいは押し出し成型やコーティング成型した後、加熱硬化させておき、硬化済みの両層の間に接着剤層や粘着剤層を設けて貼りあわせる方法。
【0044】
本発明においては、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層間の接着を強固にするため、適宜プライマー処理などの方法を用いても良い。また、第一のシリコーンゴム層の両面に第二のシリコーンゴム層を設け、3層構造とすることもできるが、この場合、2層ある第二のシリコーンゴム層の材質は異なるものであっても、同じものであっても良い。
【0045】
本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートは、ガラス転移温度が200℃以上である樹脂からなるクロス、またはガラスクロスからなる補強材により補強することができる。
本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートは250℃以上の温度でも使用されるため、上記補強用クロスは高温において機械的強度に優れている必要がある。従って、ガラス転移点が200℃以上である芳香族ポリイミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド等の樹脂繊維からなるクロス、又はガラスクロスが利用できる。これらの中でもガラスクロスは熱伝導性に優れており好ましい。
【0046】
補強材の厚さは、熱伝導率の面から薄いほうが好ましく、0.03〜1.0mm、特に0.05〜0.5mmであることが好ましい。
これらの補強材の位置は、第一のシリコーンゴム層の内部及び/又は第二のシリコーンゴム層の内部に含まれていれば良く、特に限定されるものではない。補強材を設ける方法としては、硬化前のシリコーンゴム組成物の粘度を小さくして流動性を持たせるか、トルエンなどの溶剤に溶解して液状物とし、補強材クロスにコーティングする方法や、補強材クロスをこれらの液に浸漬する方法などがあるが、特にこれらに限定されるものではない。
【0047】
このようにして成形した本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの表面のうち、少なくとも一方の表面をエンボス加工することにより、各部材との接触面積を小さくすることができ、離型性をさらに向上させることができる。表面エンボスの程度は、中心線平均粗さで0.5〜5μmの範囲が好ましい。0.5μm未満ではエンボスによる離型性向上の効果が十分ではなく、5μmより大きくなると、圧着時の圧力の伝わり方が不均一になるので好ましくない。
【0048】
シリコーンゴムシート表面にエンボスを付与する方法としては、以下のような方法があるが、これらに限定されるものではない。(1)カレンダー成型の場合は、エンボス形状の表面を持つプラスチックフィルム上に硬化前のシリコーンゴム組成物を分出して、エンボス形状を転写させるか、硬化前のシート表面にエンボスの付いたロールを押し付けてエンボスを転写させる方法。(2)コーティング成型の場合にも、カレンダー成型と同様に、エンボス形状の表面を持つプラスチックフィルム上にコーティングして、エンボス形状を転写させる方法。(3)レべリング性の悪い材料をスプレーコーティングする方法。(4)硬化の終わったシリコーンゴムシートをサンドブラストなどにより粗す方法。
【0049】
このようにして成形した本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートは、第二のシリコーンゴム層の厚さが0.5〜300μmであり、前記第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.1〜10mmであることが好ましく、特に第二のシリコーンゴム層の厚さが3〜100μmであり、前記第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.2〜1mmであることが好ましい。第二のシリコーンゴム層の厚さが0.5μm未満では十分な離型性が発現しないし、300μmを超えると熱伝導性が悪くなる。また、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.1mm未満では、被圧着体に充分追従できないので圧力のかかり方が不均一になるし、10mmを超えると熱伝導性が悪くなる。
【0050】
さらに離型性を向上させるために、以上のようにして作製した本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの表面に鱗片状の粉をムラなく打粉してから、シートを水で洗浄し、余分な粉を除去しても良い。打粉して粘着性を低減させる粉の形状は鱗片状である必要がある。鱗片状以外の形状の粉では、シートに塗布した際の伸びが悪く、塗りムラが生じやすい。また水で洗浄した後の鱗片状の粉は、シート表面との接触面が広いので圧着工程時に脱落しにくくなる。
【0051】
鱗片状の粉としては、タルクおよびマイカを使用することができる。タルクの成分は含水ケイ酸マグネシウムからなるもので、酸化鉄等の不純物を若干含有している。マイカは天然産の雲母を粉砕したもので、アルミニウム、カリウム、マグネシウム等のケイ酸化合物である。その他、鱗片状の粉としてグラファイト、二硫化モリブデンがあるが、色が黒色のため汚れが目立ちやすいという欠点がある。タルク粉およびマイカ粉の平均粒径は0.5〜30μmの範囲が好ましい。0.5μm以下の粒径では粒子が凝集し易くなり、これがシートに付くと平滑性が悪くなるので均一に加圧できなくなる。粒径が30μmを越えても同様の問題が生じる。タルク粉およびマイカ粉はそれぞれ単独で使用することも、混合して使用することもできる。
【0052】
シリコーンゴムシート表面に粉を打粉する方法としては、1)ガーゼ、スポンジ、ブラシ等に粉を含ませ機械的に擦り付ける方法、2)粉を空気中で流動させこの中にシートを通す方法、3)粉を水に分散させこの中にシートを通す方法等がある。また、シートに付着した余分な粉を水で洗浄する方法としては、1)水中でガーゼ、スポンジ、ブラシ等で機械的に擦する方法、2)シートにシャワー状に水を吹き付ける方法、3)水中で超音波洗浄する方法等があげられる。最後に水を乾燥して、熱圧着用シリコーンゴムシートとして使用できる形態になる。このシートは表面に粉が極薄い層で付着しているので、加圧ツールや被圧着物からの離形性が良く、さらに粉が脱落しにくいので周囲を汚染し難い。
本発明においては、150℃で3時間加熱した時の揮発分を0.2重量%以下、好ましくは0.1重量%以下にするために、高温でシリコーンゴムシートを熱処理することが好ましく、乾燥機や連続加熱炉の中で、150℃以上の温度で熱処理することが好ましい。
【0053】
【発明の効果】
本発明の熱圧着シリコーンゴムシートは、表面離形性に優れ、加熱・加圧ツールなどの周囲の装置部品、FPCなどの被圧着物に貼り付かず、熱圧着時にはみ出した異方導電性接着剤にも接着しないので、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂フィルムを重ねて使用する必要がなく、熱圧着シート単体での使用が可能となり、繰り返し使用回数も大幅に増える。また、本発明の熱圧着シリコーンゴムシートは、従来の熱圧着シリコーンゴムシートの表面に、無機充填材の充填量が少なく離型性に優れたシリコーンゴム層を積層するという比較的安価な方法で達成できるため、結果的に熱圧着工程のコスト低減にも寄与できる。
【0054】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
実施例1.
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部に、平均粒径23nm、揮発分0.10%でBET比表面積が130m2/gのアセチレンブラック50重量部およびBET比表面積が120m2/gである疎水性シリカ(アエロジルR−972:商品名、Degussa社製)5重量部および比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末0.5重量部を二本ロールで配合し、混練りして均一化した。
【0055】
このシリコーンゴムコンパウンド100重量部に対して塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金量2重量%)0.1重量部、反応抑制剤であるエチニルシクロヘキサノール0.1重量部、および下記式(3)
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1.2重量部を添加し、二本ロールでよく混練りして第一のシリコーンゴム層となる硬化性シリコーンゴムコンパウンドを調整した。
【0056】
このシリコーンゴムコンパウンドをカレンダー成形機を用いて厚さ0.20mmに分出ししてから、中心線表面粗さ0.7μmの片面エンボス加工された厚さ100μmポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に転写した後、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第一のシリコーンゴム層を作製した。
【0057】
分子鎖両末端がビニルジメチルシリル基で封鎖された、平均重合度が510のジメチルポリシロキサン100重量部に、式(CH3)3SiO0.5単位42.5モル%、(CH2=CH)(CH3)2SiO0.5単位7.5モル%及びSiO2単位50モル%よりなるシリコーンレジン(MQレジン)10重量部とBET比表面積が約200m2/gである疎水性シリカ(アエロジルR−812:日本アエロジル株式会社製商品名)20重量部とを加え、更にヘキサメチルジシラザン5部と水2部を加えたものを、ニーダー中で1時間、室温で混合した後、160℃、4時間加熱処理し、常温まで温度を下げた。次いで、ブリードアウト成分である下記式(4)
で表されるリチウムシリコネートを、ジメチルポリシロキサン100重量部に対して0.6重量部と、塩化白金酸をジメチルポリシロキサンに対して白金重量で50ppm添加した。
【0058】
ついで、このようにして得た組成物100重量部に、反応抑制剤であるエチニルシクロヘキサノール0.1重量部および下記式(5)
で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン5重量部を加え、均一に混練して第二のシリコーンゴム層となる組成物を作製した。この第二のシリコーンゴム層組成物の25℃における粘度は40Pa・sであり、150℃で5分間加熱・硬化後のJIS K 6253 デュロメーター硬さ試験によるタイプA硬度は40であった。
【0059】
第一のシリコーンゴム層上に、上記第二のシリコーンゴム層の未硬化組成物をナイフコーターにより厚さ30μmとなるようにコーティング成型した後、150℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた。次いで2層構造のシリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、200℃で2時間ポストキュアーして、第二のシリコーンゴム層の厚さが30μmであって、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.23mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0060】
実施例2.
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部、良熱伝導性充填剤として酸化アルミニウム粉末アルミナAL−45(昭和電工(株)製)400重量部、比表面積が200m2/gであるシリカ微粉末アエロジル200(日本アエロジル(株)製)30重量部、並びに式(6)で示されるα,ω−ジヒドロキシメチルポリシロキサン5重量部をニーダーを用いて均一に混練りし、150℃で2時間熱処理した。
【0061】
冷却後、このシリコーンゴムコンパウンド100重量部に、比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末0.5重量部と硬化剤として有機過酸化物C−23(信越化学工業(株)製)1.5重量部を、二本ロールを用いて添加混合した後、カレンダー成形機を用いて厚さが0.30mmとなるように分出ししてから、中心線表面粗さ0.7μmの片面エンボス加工された厚さ30μmのPETフィルム上に転写し、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第一のシリコーンゴム層を作製した。
【0062】
第二のシリコーンゴム層の組成および成型方法は実施例1と同じとして、第二のシリコーンゴム層の厚さを30μm、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さを0.33mmとして、積層構造のシリコーンゴムシートを作製した。次にシリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、平均粒径13μmのタルク粉を、ガーゼを用いてシートに擦り付け、ムラなく塗布した後、流水中でスポンジで擦りながら洗浄して余分な粉を除去した。水を乾燥させた後、乾燥機中で200℃で4時間熱処理し、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0063】
実施例3.
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部に、平均粒径35nm、揮発分0.10%でBET比表面積が69m2/gのアセチレンブラック25重量部、BET比表面積が120m2/gである疎水性シリカAerosil R−972(商品名、Degussa社製)25重量部および比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末0.5重量部を二本ロールで配合し、混練りして均一化した。
【0064】
得られたシリコーンゴムコンパウンド100重量部に、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金量2重量%)0.1重量部、反応抑制剤であるエチニルシクロヘキサノール0.1重量部および式(3)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1.2重量部を加え、均一に混練した。次に、カレンダー成形機を用いて厚さが0.20mmとなるように分出ししてから、中心線表面粗さ0.7μmの片面エンボス加工された、厚さが100μmのPETフィルム上に転写し、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第一のシリコーンゴム層を作製した。
【0065】
第一のシリコーンゴム層上に、実施例1の第二のシリコーンゴム層と同じ組成の未硬化組成物を、ナイフコーターにより厚さが30μmとなるようにコーティング成型した後、表面にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)層を配置したロールに接触させて第二のシリコーンゴム層表面をエンボス形状とした。次いで150℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた後、2層構造のシリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、200℃で2時間ポストキュアーして、第二のシリコーンゴム層の厚さが30μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.23mmである本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。第二のシリコーンゴムシートの中心線表面粗さを触針式の表面形状測定機にて測定したところ、1.8μmであった。
【0066】
実施例4.
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部に、平均粒径23nmで、揮発分0.10%、BET比表面積が130m2/gのアセチレンブラック10重量部、BET比表面積が120m2/gである疎水性シリカAerosil R−972(商品名、Degussa社製)50重量部および比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末0.5重量部を二本ロールで配合し、混練りして均一化した。
【0067】
このシリコーンゴムコンパウンド100重量部に、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金量2重量%)0.1重量部、反応抑制剤であるエチニルシクロヘキサノール0.1重量部および式(3)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1.2重量部を加え、均一に混練した。次に、カレンダー成形機を用いて厚さが0.20mmとなるように分出ししてから、中心線表面粗さ0.7μmで片面エンボス加工された、厚さが100μmのPETフィルム上に転写し、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第一のシリコーンゴム層を作製した。
【0068】
第二のシリコーンゴム層の組成を実施例1と同じにして、スプレーコーティング法により、前記第一のシリコーンゴム層上に厚さが10μmとなるように成型した後、150℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた。次いで、2層構造のシリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、200℃で2時間ポストキュアーして、第二のシリコーンゴム層の厚さが10μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.21mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0069】
実施例5.
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部に、平均粒径23nmで、揮発分0.10%、BET比表面積が130m2/gのアセチレンブラック20重量部と、良熱伝導性充填剤として酸化アルミニウム粉末アルミナAL−45(昭和電工(株)製)400重量部および比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末0.5重量部を二本ロールで配合し、混練りして均一化した。
【0070】
このシリコーンゴムコンパウンド100重量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金量2重量%)0.1重量部、反応抑制剤であるエチニルシクロヘキサノール0.1重量部および式(3)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1.0重量部と有機過酸化物C−8(信越化学工業(株)製)0.8重量部を添加した。二本ロールでよく混練りして、第一のシリコーンゴム層となる硬化性シリコーンゴムコンパウンドを調整した。
【0071】
得られたシリコーンゴムコンパウンドを、カレンダー成形機を用いて厚さが0.20mmとなるように分出ししてから、中心線表面粗さ0.7μmの片面エンボス加工された、厚さが100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に転写した。次いで160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第一のシリコーンゴム層を作製した。
【0072】
第二のシリコーンゴム層の組成および成型方法を実施例1と同じにして、最後に200℃で2時間ポストキュアーし、第二のシリコーンゴム層の厚さが100μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.30mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0073】
実施例6.
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部に、平均粒径35nmで、揮発分0.10%、BET比表面積が69m2/gのアセチレンブラック10重量部、BET比表面積が120m2/gである疎水性シリカAerosil R−972(商品名、Degussa社製)10重量部、良熱伝導性充填剤として酸化アルミニウム粉末アルミナAL−45(昭和電工(株)製)400重量部及び(6)で表されるα,ω−ジヒドロキシメチルポリシロキサン5重量部をニーダーを用いて均一に混練りし、150℃で2時間熱処理した。
【0074】
冷却後、得られたシリコーンゴムコンパウンド100重量部に、比表面積が140m2/gの酸化セリウム粉末0.5重量部、硬化剤として塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液(白金量2重量%)0.1重量部、反応抑制剤であるエチニルシクロヘキサノール0.1重量部、および式(3)で表されるメチルハイドロジェンポリシロキサン1.2重量部を加えた。二本ロールで添加混合した後、キシレンに溶解して60%キシレン溶液とし、コンマコーターで中心線表面粗さが0.7μmの、片面エンボス加工された厚さが100μmのPETフィルム上にコーテイングした後キシレンを80℃で乾燥した。次いで160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートの第一のシリコーンゴム層を作製した。
【0075】
第二のシリコーンゴム層の組成および成型方法を実施例1と同じにして、最後に200℃で2時間ポストキュアーし、第二のシリコーンゴム層の厚さが30μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.23mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0076】
実施例7.
実施例5と同じ組成、同じ方法で、厚さ0.20mmの第一のシリコーンゴム層を作製した。
分子鎖両末端がビニルジメチルシリル基で封鎖された、平均重合度が750のジメチルポリシロキサン100重量部に、式(CH3)3SiO1/2単位、SiO2単位および(CH2=CH)CH3SiO単位よりなり、(CH3)3SiO1/2/SiO2=0.8(モル比)でビニル基含有量が0.08モル/100gであるシリコーンレジン(MDQレジン)30重量部をプラネタリーミキサー中で150℃に加熱し、2時間加熱処理したのち常温まで温度を下げ、塩化白金酸をジメチルポリシロキサンに対して白金重量で50ppm添加した。ついで、このようにして得た組成物100重量部に反応抑制剤であるエチニルヘキサノール0.1重量部、および式H(CH3)2SiO1/2単位およびSiO2単位よりなり、H(CH3)2SiO1/2/SiO2=0.65(モル比)でSi−H含有量が0.9モル/100gであるシリコーンレジン(MQレジン)6重量部を加え、均一に混練して第二のシリコーンゴム層となる組成物を作製した。この第二のシリコーンゴム層組成物の25℃における粘度は60Pa・sであり、150℃で5分間加熱・硬化させた後のJIS K 6253 デュロメーター硬さ試験におけるタイプA硬度は50であった。
【0077】
第一のシリコーンゴム層上に上記第二のシリコーンゴム層の未硬化組成物をナイフコーターにより厚さ30μmとなるようにコーティング成型した後、150℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた。次いで、2層構造のシリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、200℃で2時間ポストキュアーして、第二のシリコーンゴム層の厚さが30μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.23mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0078】
実施例8.
実施例7の第二のシリコーンゴム層を形成する組成物中に、ブリードアウト成分として、主鎖の繰り返し単位がジメチルポリシロキサン単位及びジフェニルポリシロキサン単位からなり、フェニル基含有量が28モル%で、両末端がトリメチルシロキシ基で封鎖された粘度が0.4Pa・sのメチルフェニルポリシロキサンを5重量部添加したこと以外は、実施例7と同様にして、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0079】
実施例9.
実施例2の第一のシリコーンゴム層と同じ組成物を実施例2と同じ条件で成型し、未硬化のままとして、厚さが0.20mmの未硬化の第一のシリコーンゴム層を作製した。
ジメチルシロキサン単位99.85モル%及びメチルビニルシロキサン単位0.15モル%からなる、平均重合度が8,000のメチルビニルポリシロキサン100重量部、BET比表面積が120m2/gである疎水性シリカ(アエロジル R−972:商品名、Degussa社製)60重量部、および実施例2で使用した式(6)で表されるα,ω−ジヒドロキシメチルポリシロキサン5重量部をニーダーを用いて均一に混練りし、150℃で2時間熱処理した。
【0080】
冷却後、このシリコーンゴムコンパウンド100重量部に硬化剤として有機過酸化物C−23(信越化学工業(株)製)1.5重量部を二本ロールで添加混合した。次いで、キシレンに溶解して30%キシレン溶液とし、中心線表面粗さ0.7μmの片面エンボス加工された厚さが100μmのPETフィルム上にコンマコーターを用いてコーテイングした後、キシレンを80℃で乾燥し、厚さが50μmの第二のシリコーンゴム層の未硬化物を作製した。この第二のシリコーンゴム層組成物の、160℃で5分間加熱・硬化させた後におけるJIS K 6253 デュロメーター硬さ試験によるタイプA硬度は70であった。
【0081】
未硬化の第一のシリコーンゴム層と未硬化の第二のシリコーンゴム層を、両層間に空気が入らないようにラミネートし、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた。次いで、2層構造のシリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、200℃で2時間ポストキュアーして、第二のシリコーンゴム層の厚さが50μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.25mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0082】
実施例10.
実施例2の第一のシリコーンゴム層と同じ未硬化の組成物をキシレンに溶解して60%キシレン溶液とし、厚さが50μmのガラスクロスの片面にコンマコーターで塗布した後キシレンを80℃で乾燥し、次いでもう一方の面にも同様に塗布して乾燥した後、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させ、厚さが0.25mmの第一のシリコーンゴム層を作製した。
第二のシリコーンゴム層の組成および成型方法を実施例1と同じにし、最後に200℃で2時間ポストキュアーして、第二のシリコーンゴム層の厚さが30μmで、第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.28mmである、本発明の熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0083】
比較例1.
実施例1の第一のシリコーンゴム層と同じシリコーンゴムコンパウンドを使用し、カレンダー成形機を用いて厚さが0.30mmとなるように分出ししてから、エンボスのない、厚さが100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に転写した。160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた後、200℃で2時間ポストキュアーした。次いで、シリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0084】
比較例2.
比較例1で作製したシリコーンゴムシートに、さらに平均粒径13μmのタルク粉をガーゼによりシートに擦り付けてムラなく塗布し、乾燥機中で、200℃で4時間熱処理した後、このシートを流水中でスポンジで擦りながら洗浄し、余分な粉を除去してから水を乾燥させ、熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0085】
比較例3.
実施例1の第一のシリコーンゴム層と同じシリコーンゴムコンパウンドを、カレンダー成形機を用いて厚さが0.30mmとなるように分出ししてから、中心線表面粗さが0.7μmで片面エンボス加工された、厚さが100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に転写した。次いで、中心線表面粗さが3.5μmのエンボスロールをPETフィルムと反対側の面に押し付け、シリコーンゴムの表面にエンボスを転写させた後、160℃の加熱炉の中を5分間通して硬化させた。次に、シリコーンゴムシートをPETフィルムから剥離し、200℃で2時間ポストキュアーして、熱圧着用シリコーンゴムシートを作製した。
【0086】
(圧着試験)
熱圧着用シートは、熱圧着時にはみ出した異方導電性接着剤に直接接触することがある。そこで、この異方性導電接着剤に対しての接着性を見るため、実施例1〜10及び比較例1〜3で作製した熱圧着用シリコーンゴムシートの下に、厚さ22μmの異方性導電接着剤を直接配し、その下に100μm厚のポリイミドフィルムをはさむように圧着機に設置し、240℃に加熱した加圧ツールを用い、40kgf/cm2の押し圧力で20秒間圧着した。熱圧着用シリコーンゴムシートは、2層構造のシートの場合、加圧ツール側に第一のシリコーンゴム層が、異方性導電接着剤側に第二のシリコーンゴム層が配置するようにセットした。1回の圧着終了後、異方性導電接着剤を新しい物に代え、熱圧着用シリコーンゴムシートはそのまま同じ物を使用してこの圧着を繰り返し、異方性導電接着剤が熱圧着用シリコーンゴムシート側に接着するまでの回数を測定した。
【0087】
また、異方性導電接着剤への非接着性以外の耐久性を見るため、実施例1〜10、比較例1〜3で作製した熱圧着用シリコーンゴムシートの下に、25μmピッチの銅電極を設けた2枚のFPCで厚さが22μmの異方性導電接着剤をはさんだもの(上下の銅電極の位置を合わせる)を置いてから圧着機に設置し、340℃に加熱した加圧ツールを用い、40kgf/cm2の押し圧力で20秒間圧着した。本試験では、異方性導電接着剤と熱圧着シートとの接着評価を前記のとおり別に評価するため、圧着時に2枚のFPCの間から異方性導電接着剤がはみ出さないような構造とした。熱圧着用シリコーンゴムシートは、2層構造のシートの場合、加圧ツール側に第一のシリコーンゴム層が、FPC側に第二のシリコーンゴム層が配置するようにセットした。この圧着を繰り返し、加圧ツールへのシートの密着状態、および均一な圧力で異方性導電接着剤を加熱硬化できなくなるまでの回数を測定した。この回数は上下のFPCの銅電極の導通により確認した。また、加圧ツールの汚れを目視により評価した。
【0088】
表1に結果をまとめた。実用上の繰り返し耐久性は、はみ出した異方性導電接着剤が熱圧着シートに接触することから、異方性導電接着剤が接着するまでの繰り返し回数と、均一な圧力で異方性導電接着剤を加熱硬化できなくなるまでの回数のうち、少ないほうの回数ということになる。本発明による実施例1〜10の熱圧着シートを比較例1〜3と比較することにより、本発明の熱圧着シリコーンゴムシートが、特に異方性導電接着剤に対する非接着性に優れるとともに、周囲の装置部品、被圧着物への貼り付きがなく、耐久性に優れることがわかる。
【表1】
Claims (22)
- 第一のシリコーンゴム層の少なくとも一方の面に、該第一のシリコーンゴム層とは組成の異なる第二のシリコーンゴム層が設けられた複層のシリコーンゴム層からなるシリコーンゴムシートであって、前記第一のシリコーンゴム層が、(A)平均重合度が200以上のオルガノポリシロキサン100重量部、(B)水分を除いた揮発分が0.5重量%以下であるカーボンブラック、(C)BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカ、(D)成分として金属、前記(C)成分以外の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物から選択された少なくとも一種0〜1,600重量部、及び、(E)硬化剤からなり、前記(B)、(C)及び(D)成分の合計配合量が10〜1,600重量部であると共に、(B)成分と(C)成分の合計配合量が0〜150重量部であるシリコーンゴム組成物を成形した層であり、前記第二のシリコーンゴム層が、(F)平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサン100重量部、(G)BET比表面積が50m2/g以上である微粉末シリカ0〜100重量部、及び、(H)硬化剤からなるシリコーンゴム組成物を成形した層であることを特徴とする熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第一のシリコーンゴム層中の(B)成分と(C)成分の合計配合量が30〜100重量部であると共に、(D)成分が0〜50重量部である、請求項1に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第一のシリコーンゴム層中の(B)成分と(C)成分の合計配合量が10〜50重量部であると共に、(D)成分が50〜1000重量部である、請求項1に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第一のシリコーンゴム層中の(B)成分のBET比表面積が100m2/g以上である、請求項1〜3の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層中における、(G)成分としての微粉末シリカが疎水性シリカである、請求項1〜4の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層中の疎水性の微粉末シリカの表面が、さらにオルガノシラザン化合物で処理されている、請求項5に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記オルガノシラザン化合物が式(CH3)3SiNHSi(CH3)3で表されるヘキサメチルジシラザンである、請求項6に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層中に、(F)成分100重量部に対してシリコーンレジン3〜50重量部が更に含まれる、請求項1〜7の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記シリコーンレジンが、▲1▼(CH3)3SiO0.5単位、(CH2=CH)(CH3)2SiO0.5単位、並びにSiO2単位、及び/又は▲2▼(CH3)3SiO0.5単位、(CH2=CH)(CH3)SiO単位、並びにSiO2単位からなる、請求項8に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層中の(F)成分であるオルガノポリシロキサンの全有機基のうち、95%以上がメチル基であり、前記平均組成式(1)、(2)からなるブリードアウト成分のR4及びR5の3〜90モル%がフェニル基または3,3,3−トリフルオロプロピル基である、請求項10に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記平均組成式(1)からなるブリードアウト成分のR3及びR4がすべてメチル基である、請求項10に記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層中の(F)成分が、1分子中に少なくとも2個以上のアルケニル基を含有するジオルガノポリシロキサンを50重量%以上含むと共に、(H)成分が、(F)成分中のアルケニル基に対するけい素原子に直結した水素原子のモル比が0.4〜4.0となる量の、1分子中に少なくとも2個のけい素原子に直結した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、触媒量の白金または白金族化合物から成る、請求項1〜12の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層中の(F)成分が、1分子中に少なくとも2個以上のアルケニル基を含有するジオルガノポリシロキサンを50重量%以上含むと共に、(H)成分が有機過酸化物から成る、請求項1〜13の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層の硬化前の組成物の25℃における粘度が0.1〜10,000Pa・sである、請求項1〜14の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層の硬化後のJIS K 6253 デュロメーター硬さ試験 タイプA硬度が20以上である、請求項1〜15の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第一のシリコーンゴム層が、更に、(A)成分100重量部に対して0.1〜5重量部の酸化セリウム粉末を含有し、及び/または前記第二のシリコーンゴム層が、更に、(F)成分100重量部に対して0.1〜5重量部の酸化セリウム粉末を含有する、請求項1〜16の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 積層構造であるシリコーンゴムシート表面のうち少なくとも一方の表面が、中心線表面粗さRaで0.1〜5μmのエンボス表面である、請求項1〜17の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 積層構造であるシリコーンゴムシートが、ガラス転移温度が200℃以上である樹脂からなるクロス、またはガラスクロスからなる補強材により補強されている、請求項1〜18の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 前記第二のシリコーンゴム層の厚さが0.5〜300μmであり、前記第一のシリコーンゴム層と第二のシリコーンゴム層を合わせたシリコーンゴムシート全体の厚さが0.1〜10mmである、請求項1〜19の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 積層構造であるシリコーンゴムシートの表面に鱗片状の粉をムラなく打粉した後、該シートを水で洗浄して余分な粉を除去した、請求項1〜20の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
- 150℃で3時間加熱した時の揮発分が0.2重量%以下である、請求項1〜21の何れかに記載された熱圧着用シリコーンゴムシート。
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