JP2007008153A - 圧着離型シートおよび巻回体 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の加熱圧着に用いられる圧着離型シートであって、従来の離型圧着シートとは異なる構成を有しながらも、離型性および柔軟性（クッション性）を両立させた圧着離型シートを提供する。
【解決手段】超高分子量ポリエチレン層とシリコーンゴム層とを含み、超高分子量ポリエチレン層とシリコーンゴム層とが互いに一体化されており、超高分子量ポリエチレン層の厚さが３０μｍ以上である圧着離型シートとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の製造工程において、電子部品の加熱圧着による接合に用いられる圧着離型シートと、当該圧着離型シートを巻回した巻回体とに関する。

現在、電子機器の製造工程において、電子機器に用いられる各種の部品や部材（電子部品）を電気的に接続する方法として、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を用いる方法が広く採用されている。ＡＣＦは、熱硬化性エポキシ樹脂などからなる接着性フィルムに導電性粒子が分散した構造を有している。導電性粒子はフィルム内で互いに独立した状態にあるため、ＡＣＦは全体として絶縁性である。

例えば、図４に示すように、表面にストライプ状の電極５２が形成されたガラス基板５１と、表面に回路パターン５４が形成されたプリント回路基板（ＰＣＢ）５３との間に導電性粒子５６を含むＡＣＦ５５を配置し、ガラス基板５１とＰＣＢ５３とを加熱圧着すると、ＡＣＦ５５に含まれるエポキシ樹脂が熱によって硬化し、ガラス基板５１とＰＣＢ５３とが接合される。このとき、図５に示すように、ＡＣＦ５５に含まれる導電性粒子５６によって、電極５２と回路パターン５４とが電気的に接続されるが、隣り合う電極５２間、あるいは、隣り合う回路パターン５４間の絶縁、即ち、ガラス基板５１およびＰＣＢ５３の主面に平行な方向の絶縁は維持される。

このように、ＡＣＦを用いれば、特定の方向への電子部品の電気的な接続を比較的容易に実現でき、特に、微細な回路パターンや電極パターンを有する電子部品を電気的に接続する際に、その効果が大きい。また、ＡＣＦはフィルム状であり、電子部品の接合に必要な容積を小さくできる。このため、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界発光（ＥＬ）ディスプレイなど、フラットディスプレイパネル（ＦＤＰ）の製造工程において、ＡＣＦを用いた電子部品の接合が広く行われている。

実際の製造工程（加熱圧着工程）では、通常、図６に示すように、加熱加圧ヘッド５８と電子部品（図６ではＰＣＢ５３）との間に、ヘッド５８と電子部品との接着を防止するための圧着離型シート５７が配置される。従来、圧着離型シート５７には、離型性に優れることから、フッ素樹脂シートが用いられている。しかし、ＦＤＰモジュールなど、接合する電子部品の大型化に伴い、電子部品に対して圧力を均一に印加することが難しくなってきている。このような問題を解決するために、例えば、フッ素樹脂層と熱伝導ゴムシートとを組み合わせた圧着離型シートが開発されており、このようなシートは、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献１および２に記載のシートでは、フッ素樹脂層と熱伝導ゴムシートとを組み合わせることにより、圧着離型シートにおける離型性と柔軟性（クッション性）との両立が図られている。
特開平５−３１５４０１号公報 特開平７−２１４７２８号公報

本発明は、特許文献１および２に記載されているような従来の圧着離型シートとは異なる構成を有しながらも、離型性および柔軟性（クッション性）を両立させた圧着離型シートを提供することを目的とする。

本発明の圧着離型シートは、電子部品の加熱圧着による接合に用いられる圧着離型シートであって、超高分子量ポリエチレン層とシリコーンゴム層とを含み、前記超高分子量ポリエチレン層と前記シリコーンゴム層とが互いに一体化されており、前記超高分子量ポリエチレン層の厚さが３０μｍ以上である。

本発明の巻回体は、上記本発明の圧着離型シートを巻回した構造を有する。

本発明によれば、超高分子量ポリエチレン層とシリコーンゴム層とを組み合わせることにより、離型性および柔軟性（クッション性）を両立させた圧着離型シートを提供できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。以降の説明において、同一の部材に同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。

図１に示す圧着離型シート（以下、単に「離型シート」ともいう）１は、電子部品の加熱圧着による接合に用いられる離型シートであって、シリコーンゴム層２と超高分子量ポリエチレン層（ＵＨＭＷＰＥ層）３とを含み、シリコーンゴム層２とＵＨＭＷＰＥ層３とが互いに一体化されている。

このような構成では、まず、ＵＨＭＷＰＥ層３によって優れた離型性を得ることができる。次に、ＵＨＭＷＰＥ層３とシリコーンゴム層２とを組み合わせることによって、優れた柔軟性（クッション性）を得ることができる。即ち、従来の離型シートとは異なる構成を有しながらも、離型性および柔軟性（クッション性）を両立させた離型シート１とすることができる。また離型シート１は、シリコーンゴム層２とＵＨＭＷＰＥ層３とが互いに一体化されているため、ハンドリング性に優れており、電子部品の加熱圧着による接合を効率よく行うことができる。

離型シート１は、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いた電子部品の電気的な接続に適している。ただし、離型シート１は、ＡＣＦを用いた電気的な接続に限定されず、加熱圧着による電子部品の接合に広く用いることができる。接合する電子部品（加熱圧着工程では、一般に「接続ワーク」とも呼ばれる）の種類は特に限定されず、例えば、金属基板、ガラス基板などの各種基板類（基板上に電極が形成されていてもよい）、プリント回路基板（ＰＣＢ）、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの各種回路類（ＴＣＰやＦＰＣ上に駆動用ＩＣなどが実装、例えば、ＣＯＦ（Chip On Film）実装されていてもよい）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）層などの透明導電層などである。離型シート１は、複数の異なる電子部品がモジュール化された電子部品（集積体）の接合にも用いることができる。接合した電子部品によって構成される電子機器の種類も特に限定されないが、例えば、上述したＦＤＰが代表的である。

ＵＨＭＷＰＥ層３の厚さは３０μｍ以上である。ＵＨＭＷＰＥ層３の厚さが３０μｍ未満では、加熱圧着工程における離型シート１の耐熱性の確保が困難である。ＵＨＭＷＰＥ層３の厚さの上限は特に限定されないが、例えば、２００μｍ以下であることが好ましい。ＵＨＭＷＰＥ層３の厚さが２００μｍを超えると、離型シート１としての熱伝導性が低下する。

ＵＨＭＷＰＥ層３を構成する超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）の分子量は、粘度平均分子量（Ｍν）にして、５０万以上１０００万以下であればよく、１００万以上１０００万以下が好ましく、１００万以上７００万以下がより好ましい。上記分子量が過小になると、離型シート１の離型性が低下し、上記分子量が過大になると、離型シート１の柔軟性が低下する。ＵＨＭＷＰＥの粘度平均分子量（Ｍν）は、一般的な測定方法である粘度法により評価すればよく、例えば、ＪＩＳ Ｋ ７３６７−３：１９９９に基づいて測定した極限粘度数［η］からＭνを算出すればよい。

ＵＨＭＷＰＥ層３には、市販の超高分子量ポリエチレンフィルムを用いることができる。このような超高分子量ポリエチレンフィルムとしては、例えば、日東電工社製Ｎｏ．４４０（Ｍν＝３００万）、旭化成ケミカルズ社製サンファインＵＨ−９００（Ｍν＝３３０万）、同サンファインＵＨ−９５０（Ｍν＝４５０万）などが挙げられる。

ＵＨＭＷＰＥ層３は、必要に応じ、ＵＨＭＷＰＥ以外の材料を含んでいてもよい。

ＵＨＭＷＰＥ層３は多孔質であってもよく、即ち、多孔質ＵＨＭＷＰＥ層３であってもよく、この場合、非多孔質のＵＨＭＷＰＥ層３に比べて、その変形量を大きくとることができるため、より柔軟性に優れる離型シート１とすることができる。また、ＵＨＭＷＰＥ層３に含まれる空孔の変形により、加熱圧着時におけるＵＨＭＷＰＥ層３の厚さを薄くできるため、熱が伝わる距離を低減でき、より熱伝導性に優れる離型シート１とすることができる。

多孔質ＵＨＭＷＰＥ層３の具体的な構造は特に限定されず、全体に均質な構造を有するＵＨＭＷＰＥ層３であってもよいし、層の厚さ方向に構造が変化した（例えば、多孔質構造における空孔率および／または平均孔径が変化した）ＵＨＭＷＰＥ層３であってもよい。

多孔質ＵＨＭＷＰＥ層３の空孔率は、離型シート１として使用できる限り特に限定されないが、例えば、２０体積％〜５０体積％の範囲であればよい。空孔率が過大になると、離型シート１としての使用が困難となる。

多孔質ＵＨＭＷＰＥ層３の平均孔径は、例えば、１０μｍ〜５０μｍの範囲であればよい。平均孔径が過大になると、離型シート１としての使用が困難になったり、離型シート１としての柔軟性が低下することがある。多孔質ＵＨＭＷＰＥ層３の平均孔径および空孔率は、ポロシメーターを用いて評価することができる。

多孔質ＵＨＭＷＰＥ層３には、市販の超高分子量ポリエチレン多孔質フィルムを用いることができる。このような多孔質フィルムとしては、例えば、日東電工社製サンマップＬＣ（Ｍν＝３００万）、同サンマップＨＰ−５３２０（Ｍν＝３００万）、旭化成ケミカルズ社製サンファインＡＱ−１００（Ｍν＝３３０万）、同サンファインＡＱ−８００（Ｍν＝４５０万）などが挙げられる。

シリコーンゴム層２の具体的な構造は特に限定されず、全体に均質な構造を有するシリコーンゴム層２であってもよいし、粘弾性などの特性が異なるシリコーンゴムを組み合わせたシリコーンゴム層２であってもよい。

シリコーンゴム層２の熱伝導率は、１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることが好ましく、より熱伝導性に優れる離型シート１とすることができる。

シリコーンゴム層２の熱伝導率は、例えば、熱伝導性材料を含むシリコーンゴム層２とし、シリコーンゴム層２における熱伝導性材料の含有率を調整することによって制御できる。熱伝導性材料には、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭化ケイ素、シリカ、チタニアなどの熱伝導性フィラー類、各種カーボン、グラファイトなどの導電性フィラー類を用いればよい。

シリコーンゴム層２の厚さは特に限定されないが、通常、２０μｍ以上３００μｍ以下の範囲である。

本発明の離型シート１におけるＵＨＭＷＰＥ層３およびシリコーンゴム層２の具体的な配置の形態は、双方の層が一体化されている限り特に限定されないが、離型シート１における一方の主面にＵＨＭＷＰＥ層３が配置されており、他方の主面にシリコーンゴム層２が配置されていることが好ましい。この場合、加熱圧着工程において、シリコーンゴム層２を加熱加圧ヘッド側に配置すれば、接続ワークへの圧力および熱の伝達をより均一にでき、また、電子部品に接触する面をＵＨＭＷＰＥ層３にできるため、加熱圧着工程における離型シート１と電子部品との接着をより確実に防止できる。

本発明の離型シート１が含むＵＨＭＷＰＥ層３およびシリコーンゴム層２の層数は特に限定されないが、図１に示すように、離型シート１が双方の層を一層ずつ含むことが好ましい。即ち、本発明の離型シート１は、一層のＵＨＭＷＰＥ層３の一方の主面にシリコーンゴム層２が積層されており、双方の層が一体化された構造であることが好ましい。このような離型シートは、製造コストおよび加熱圧着工程におけるハンドリング性に優れている。

本発明の離型シートは、例えば、ＵＨＭＷＰＥ層３の表面に、液体状またはペースト状のシリコーンゴムを塗布し、熱処理して形成できる。このとき、ＵＨＭＷＰＥ層３の一方の主面にシリコーンゴムを塗布すれば、図１に示す離型シート１を形成できる。

本発明の離型シートは、また、ＵＨＭＷＰＥ層３とシリコーンゴム層２とを、それぞれ別途に形成した後に、両者を加熱圧着することによっても形成できる。

液体状またはペースト状のシリコーンゴムには、市販の製品を用いることができ、例えば、東レ・ダウコーニング社製ＳＥ４４５０、ＧＥ・東芝シリコーン社製ＴＳＥ３２８１−Ｇ、信越シリコーン社製ＫＥ−１８６７、Ｘ−３２−２０２０、Ｘ−３２−２１５１などを用いればよい。また、固形のシリコーンゴムを溶媒に溶解させた溶液や、固形のシリコーンゴムと溶媒とを混練したペーストなどを用いてもよい。

熱伝導性材料を含むシリコーンゴム層２は、液体状またはペースト状のシリコーンゴムと熱伝導性材料とを混合した後に、得られた混合物をＵＨＭＷＰＥ層３の表面に塗布し、熱処理して形成できる。

シリコーンゴム層２を別途形成する場合、液体状またはペースト状のシリコーンゴムを基板上に塗布し、液体状またはペースト状のシリコーンゴムに含まれる溶媒の除去および／または熱処理を行えばよい。基板上に塗布する前に、熱伝導性材料を予め混合すれば、熱伝導性材料を含むシリコーンゴム層２を形成できる。ＵＨＭＷＰＥ層３とシリコーンゴム層２との加熱圧着は、一般的な手法を用いて行えばよい。

本発明の離型シート１は、ＵＨＭＷＰＥ層３およびシリコーンゴム層２以外にも、必要に応じて任意の部材を含んでいてもよい。例えば、本発明の離型シートが、従来の圧着離型シートが備えていた（多孔質）フッ素樹脂層を備えてもよい。ただし、本発明の離型シート１は、このようなフッ素樹脂層を省略でき、フッ素樹脂層を省略した場合、加熱圧着工程に使用した後における産業廃棄物としてのハロゲンフリー化、フッ素元素フリー化を実現できる。

本発明の巻回体は、上記本発明の圧着離型シートを巻回した構造を有する。このような巻回体では、例えば、図２に示すように、基板２１と接続ワーク２３とを、巻回体２４から圧着離型シート１を徐々にあるいは段階的に送り出しながら、ＡＣＦ２２を介して加熱圧着できる。加熱圧着後の圧着離型シート１は、例えば、図２に示すように、巻き取ればよい。即ち、本発明の巻回体により、電子部品の加熱圧着による接合をより効率よく行うことができる。なお、図２における符号２５は、加熱加圧ヘッドである。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下に示す実施例に限定されない。

本実施例では、離型シートサンプルとして、実施例サンプルを１１種類（サンプル１〜１１）、比較例サンプルを２種類（サンプルＡおよびＢ）、ならびに、従来例サンプルを１種類（サンプルＣ）準備し、各離型シートサンプルにおける、離型性、柔軟性（クッション性）および熱伝導性を評価した。

最初に、各サンプルの作製方法を示す。

−サンプル１−
ＵＨＭＷＰＥ層として、ＵＨＭＷＰＥフィルム（日東電工社製Ｎｏ．４４０、厚さ３０μｍ）を準備し、準備したＵＨＭＷＰＥ層の片面に、液体状のシリコーンゴム（東芝シリコーン社製ＴＳＥ−３２８１−Ｇ、熱伝導率１．６Ｗ／（ｍ・Ｋ））を塗布し（塗布の厚さ５０μｍ）、１２０℃で２４時間熱処理して、ＵＨＭＷＰＥ層とシリコーンゴム層とが一体化された離型シート（サンプル１）を作製した。シリコーンゴムの塗布にはアプリケーターを用いた。

−サンプル２〜５−
ＵＨＭＷＰＥフィルムの厚さを変更した以外はサンプル１と同様にして、サンプル２〜５の各離型シートを作製した。各サンプルの構成は、以下の表１に示す。

−サンプル６−
ＵＨＭＷＰＥ層として、ＵＨＭＷＰＥ多孔質フィルム（日東電工社製サンマップＬＣ、厚さ３０μｍ、空孔率３０％、平均孔径１７μｍ）を準備した以外はサンプル１と同様にして、多孔質ＵＨＭＷＰＥ層とシリコーンゴム層とが一体化された離型シート（サンプル６）を作製した。

−サンプル７〜１０−
ＵＨＭＷＰＥ多孔質フィルムの厚さを変更した以外はサンプル６と同様にして、サンプル７〜１０の各離型シートを作製した。各サンプルの構成は、以下の表１に示す。

−サンプル１１−
ＵＨＭＷＰＥフィルムに塗布する液体状のシリコーンゴムとして、熱伝導率が１．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）のシリコーンゴム（信越シリコーン社製ＫＥ１２２３）を用いた以外は、サンプル１と同様にして、離型シート（サンプル１１）を作製した。サンプル１１におけるシリコーンゴム層は、サンプル１〜１０におけるシリコーンゴム層と熱伝導率が異なるため、表１ではシリコーンゴム層Ｂと示す。

−サンプルＡ（比較例）−
ＵＨＭＷＰＥフィルムの厚さを２５μｍとした以外はサンプル１と同様にして、比較例である離型シート（サンプルＡ）を作製した。

−サンプルＢ（比較例）−
ＵＨＭＷＰＥ多孔質フィルムの厚さを２５μｍとした以外はサンプル６と同様にして、比較例である離型シート（サンプルＢ）を作製した。

−サンプルＣ（従来例）−
ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ファインパウダー（旭硝子社製ＣＤ１２３）８０重量部と、液状潤滑剤として流動パラフィン２０重量部とを混合して、ペーストとし、得られたペーストを押出加工して、円柱状の予備成形体を形成した。次に、形成した予備成形体を、先の押出方向と同一の方向へ圧延した後に焼成（３５０℃、５分間）し、ＰＴＦＥフィルム（厚さ５０μｍ）を形成した。

次に、形成したＰＴＦＥフィルムの片面に、液体状のシリコーンゴム（東芝シリコーン社製ＴＳＥ−３２８１−Ｇ、熱伝導率１．６Ｗ／（ｍ・Ｋ））を塗布し（塗布の厚さ５０μｍ）、１２０℃で２４時間熱処理して、ＰＴＦＥ層とシリコーンゴム層とが一体化された離型シート（サンプルＣ）を作製した。シリコーンゴムの塗布にはアプリケーターを用いた。

次に、このようにして準備した各サンプルを用いて、ＡＣＦを用いた電子部品の接合を行い、加熱圧着工程における各サンプルの離型性、柔軟性（クッション性）、耐熱性および熱伝導性を評価した。

評価は、図３に示すように、ガラス基板１１、ＡＣＦ（日立化成工業社製 ＡＣ２１０２）１２、ＦＰＣ１３および離型シートサンプル１４を順に積層した後に、加熱加圧ヘッド１５（日化設備エンジニアリング社、アニソルム熱圧着機ＡＣ−Ｓ５０）により、ガラス基板１１とＦＰＣ１３とをＡＣＦ１２を介して加熱圧着して、行った。加熱圧着の条件は、加熱加圧ヘッド１５の設定温度３００℃、圧着圧力３ＭＰａ、圧着時間２０秒とした。

離型性の評価では、加熱圧着後におけるサンプル１４とＦＰＣ１３との剥離が問題なく行われれば合格（○）、サンプル１４とＦＰＣ１３との接着が確認されれば不合格（×）とした。

クッション性の評価では、加熱圧着後に、ＡＣＦ１２に含まれる導電性粒子の変形をガラス基板１１側から確認し、変形がＡＣＦ全体にわたって均一であれば合格（○）、変形がやや不均一であれば保留（△）、変形が不均一であれば不合格（×）とした。なお、導電性粒子の変形は、光学顕微鏡を用いて観察した。

耐熱性の評価では、加熱圧着後に、離型シートサンプル１４におけるシワの有無を確認し、シワが発生していなければ合格（○）、シワが発生していれば不合格（×）とした。

熱伝導性は、ガラス基板１１などを順に積層する際に、ＡＣＦ１２とＦＰＣ１３との間に熱電対１６を予め配置しておき、加熱圧着を開始してから２０秒後の到達温度と、ＡＣＦ１２近傍の温度が１９０℃に到達するまでの到達時間とを評価した。

評価結果を、以下の表２に示す。

表２に示すように、サンプル１〜１１では、離型性および柔軟性（クッション性）を両立させた離型シートとすることができた。ＵＨＭＷＰＥ層の厚さが３０μｍ未満であるサンプルＡおよびＢでは、サンプル１〜１１に比べて離型性は同等であったが、柔軟性にやや劣り、また、耐熱性に劣る結果となった。

従来例であるサンプルＣと、サンプルＣと厚さがほぼ同等であるサンプル２とを比較すると、サンプル２の方が、到達温度をより高く、また、到達時間をより短くすることができた。即ち、サンプルＣに代わってサンプル２を用いれば、加熱圧着工程におけるタクトタイムの短縮が可能である。

同じサンプルの厚さで比べると、非多孔質のＵＨＭＷＰＥ層を有するサンプル１〜５よりも、多孔質ＵＨＭＷＰＥ層を有するサンプル６〜１０の方が、到達温度をより高く、また、到達時間をより短くすることができた。

以上、説明したように、本発明によれば、超高分子量ポリエチレン層とシリコーンゴム層とを組み合わせることにより、離型性および柔軟性（クッション性）を両立させた圧着離型シートを提供できる。

本発明の圧着離型シートの一例を模式的に示す断面図である。 本発明の巻回体と、当該巻回体を用いた電子部品の接合と、を説明するための模式図である。 実施例における、圧着離型シートサンプルの特性評価方法を説明するための模式図である。 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いた電子部品の接合を説明するための模式図である。 ＡＣＦを用いた電子部品の接合を説明するための模式図である。 ＡＣＦを用いた電子部品の接合を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 圧着離型シート
２ シリコーンゴム層
３ 超高分子量ポリエチレン層
１１ ガラス基板
１２ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
１３ ＦＰＣ
１４ 離型シートサンプル
１５ 加熱加圧ヘッド
１６ 熱電対
２１ 基板
２２ ＡＣＦ
２３ 接続ワーク
２４ 巻回体
２５ 加熱加圧ヘッド
５１ ガラス基板
５２ 電極
５３ プリント回路基板（ＰＣＢ）
５４ 回路パターン
５５ 異方性導電フィルム（ＡＣＦ）
５６ 導電性粒子
５７ 圧着離型シート
５８ 加熱加圧ヘッド

Claims (8)

1. 電子部品の加熱圧着による接合に用いられる圧着離型シートであって、
   超高分子量ポリエチレン層と、シリコーンゴム層とを含み、
   前記超高分子量ポリエチレン層と前記シリコーンゴム層とが互いに一体化されており、
   前記超高分子量ポリエチレン層の厚さが３０μｍ以上である圧着離型シート。
2. 前記超高分子量ポリエチレン層を構成する超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量が、１００万以上７００万以下である請求項１に記載の圧着離型シート。
3. 前記超高分子量ポリエチレン層の厚さが、２００μｍ以下である請求項１に記載の圧着離型シート。
4. 前記超高分子量ポリエチレン層が、多孔質である請求項１に記載の圧着離型シート。
5. 前記シリコーンゴム層の熱伝導率が、１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１に記載の圧着離型シート。
6. 前記圧着離型シートにおける一方の主面に前記超高分子量ポリエチレン層が、他方の主面に前記シリコーンゴム層が配置されている請求項１に記載の圧着離型シート。
7. 前記超高分子量ポリエチレン層および前記シリコーンゴム層を、一層ずつ含む請求項１に記載の圧着離型シート。
8. 請求項１に記載の圧着離型シートを巻回した巻回体。

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