JP2007118541A

JP2007118541A - 熱圧着用ゴムシート

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Publication number: JP2007118541A
Application number: JP2005317456A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Mori; 正明毛利; Takashi Nakajima; 中島　　隆
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp; Inoac Elastomer Co Ltd
Current assignee: Inoac Corp; Inoac Elastomer Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】ゴムシートに対する樹脂層の密着性が良く、繰り返し使用した場合における耐久性に優れるとともに、離型性にも優れる熱圧着用ゴムシートを提供する。
【解決手段】熱圧着用ゴムシート１６は、ＪＩＳＫ６２６２に基づく圧縮永久歪が５〜２５％のフッ素ゴムよりなるフッ素ゴムシート１７の表面に、融点３００〜３５０℃のフッ素樹脂がコーティングされ、焼付けられて形成された厚さ５〜３０μｍの離型用フッ素樹脂層１８が設けられて構成されている。前記フッ素樹脂としては、ポリ四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製作工程において、画面用のパネルとそれを制御するためのプリント基板とを接続するために用いられる熱圧着用ゴムシートに関するものである。

ＦＰＤにおける画面用のパネルと制御回路等を接続するために用いられる接続用治具は、通常幅１〜２ｍｍで、ＦＰＤのパネルの長さを有する金属板である。ＦＰＤのパネルの長さは、４０インチの画面を有するパネルならば１０００ｍｍ程度の長さである。そして、接続用治具を用いて、異方導電性フィルム（ＡＣＦ、Anisotropic Conductive Film）と呼ばれる接着剤、すなわちエポキシ樹脂をマトリックスとし、導電粒子としての金属粉を分散させた接着剤で、導電性薄膜フィルム（ＴＣＰ）をパネル及び制御回路等に接着させる。その際、ＡＣＦを硬化させるため、接続用治具はＡＣＦの硬化温度（約２００℃）を越える３００℃以上に加熱される。接続用治具は高温に加熱され、その状態で力が加えられたときＴＣＰに歪みが発生しやすいため、弾力性のある熱圧着用ゴムシートを接続用治具とＴＣＰとの間に介在させてそれを回避している。熱圧着用ゴムシートがシリコーンゴムの場合には高温で分解し、接続用治具の表面が汚染されることがあるため、ポリイミド等の耐熱性のフィルムが使用される。

さらに、接続用治具を用い、ＴＣＰをＡＣＦでパネル及び制御回路等と接続する際に、リード線の周囲にはみ出した接着剤に熱圧着用ゴムシートが接着される場合がある。それを防止するために、接続用治具と熱圧着用ゴムシートとの間に、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の離型フィルムが介在される。

その場合、熱圧着用ゴムシートと離型フィルムとは、セッティングの簡略化及び伝熱の優位性の観点から一体化が要望されている。そのような要望に応えるために、シリコーンゴムシートにフッ素樹脂フィルム等の耐熱性樹脂フィルムがシリコーン接着剤で接着された複合シートが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。さらに、ガラス繊維補強フッ素樹脂シートの片面に表面活性化処理がなされ、その面に加硫されたシリコーンゴムが積層一体化された熱圧着用離型シートが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
特開２００１−１８３３０号公報（第２頁及び第５頁）特開２００４−１６８０２５号公報（第２頁、第５頁及び第６頁）

ところが、特許文献１に記載の複合シートにおいては、使用時に高温に晒されたとき、シリコーンゴムシートとフッ素樹脂フィルム（樹脂層）との熱膨張率の差が大きいため、フッ素樹脂フィルムがシリコーンゴムシートの伸びに追随することができない。従って、両者間に剥がれが生じてフッ素樹脂フィルムがシリコーンゴムシートから浮き上がる部分が発生したり、フッ素樹脂フィルムに変形、ひび割れ等が生じたりして耐久性に欠けるという問題があった。また、特許文献２に記載の熱圧着用離型シートにあっては、フッ素樹脂シートを補強するためのガラス繊維がフッ素樹脂中に分散されているが、そのほとんどが表面に存在していないため、実質上フッ素樹脂シートとシリコーンゴムとの接着であり、特許文献１の複合シートと同様の問題があった。フッ素樹脂シートの表面には表面活性化処理がなされているが、高温時における問題を解消するには到っていなかった。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ゴムシートに対する樹脂層の密着性が良く、繰り返し使用した場合における耐久性に優れるとともに、離型性にも優れる熱圧着用ゴムシートを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の熱圧着用ゴムシートは、ＪＩＳＫ６２６２に基づく圧縮永久歪が５〜２５％のフッ素ゴムよりなるフッ素ゴムシートの表面に、融点３００〜３５０℃のフッ素樹脂がコーティングされ、焼付けられて形成された厚さ５〜３０μｍの離型用フッ素樹脂層が設けられて構成されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明の熱圧着用ゴムシートは、請求項１に記載の発明において、前記離型用フッ素樹脂は、ポリ四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂であることを特徴とするものである。

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項１に記載の発明の熱圧着用ゴムシートは、ＪＩＳＫ６２６２に基づく圧縮永久歪が５〜２５％のフッ素ゴムよりなるフッ素ゴムシートの表面に、融点３００〜３５０℃のフッ素樹脂がコーティングされ、焼付けられて形成された厚さ５〜３０μｍの離型用フッ素樹脂層が設けられて構成されている。フッ素ゴムシートとフッ素樹脂層とは同種の材料で構成されているため、熱膨張率の差が実質的になく、かつ両者のなじみが良く、密着性に優れている。従って、熱圧着用ゴムシートを繰り返し使用した場合にフッ素ゴムシートとフッ素樹脂層とが剥がれることなく、耐久性に優れている。しかも、フッ素樹脂層によって優れた離型性を発揮することができる。

請求項２に記載の発明の熱圧着用ゴムシートでは、離型用フッ素樹脂がポリ四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂であることから、請求項１に係る発明の効果に加えて、耐熱性を向上させることができる。

以下、本発明の最良と思われる実施形態について詳細に説明する。
ＦＰＤにおける画面用のパネルと、制御回路等を有するプリント基板とは、導電性薄膜フィルム（ＴＣＰ）が接着剤としての異方導電性フィルム（ＡＣＦ）で各々接着されることにより電気的に接続されている。導電性薄膜フィルムは、シリコーン材（シリコーンゴム）又は非シリコーン材に導電性の粉末（金属粉末等）を配合して得られるフィルムである。その厚さは３０〜７０μｍ程度で、体積固有抵抗値は５×１０^−４〜５×１０^−１Ω・ｃｍ程度である。異方導電性フィルムは、例えばエポキシ樹脂をマトリックスとし、導電性の粉末を分散させた接着剤である。エポキシ樹脂の硬化温度は約２００℃である。導電性の粉末としては、ニッケル、銀、銅、黒鉛（グラファイト）、カーボンブラック等の粉末が用いられる。

図２（ａ）に示すように、接続用治具１１を用い、導電性薄膜フィルム１２の一側部を異方導電性フィルム１３で画面用のパネル１４に接着し、導電性薄膜フィルム１２の他側部をプリント基板１５に接着させることにより、パネル１４とプリント基板１５とが導電性薄膜フィルム１２を介して電気的に接続される。この接続用治具１１は金属製で、幅が１〜２ｍｍ、長さがＦＰＤのパネル１４の長さを有し、長さ方向の一側縁がナイフのように薄く形成されている。接続用治具１１は、異方導電性フィルム１３を硬化させるため、その硬化温度を越える高温、例えば３００℃以上に加熱される。その場合、導電性薄膜フィルム１２の全体が接続用治具１１によってパネル１４又はプリント基板１５に均一に接着されるように熱圧着用（加熱圧着用）ゴムシート１６が、接続用治具１１とパネル１４又はプリント基板１５との間に介在される。

図１に示すように、その熱圧着用ゴムシート１６は、ＪＩＳＫ６２６２に基づく圧縮永久歪が５〜２５％のフッ素ゴムよりなるフッ素ゴムシート１７の表面に、融点３００〜３５０℃のフッ素樹脂がコーティングされ、焼付けられて形成された厚さ５〜３０μｍの離型用フッ素樹脂層（以下、単にフッ素樹脂層ともいう）１８が設けられて構成されている。フッ素ゴムシート１７が特定の圧縮永久歪を有するフッ素ゴムにより形成されることで、耐熱性、フッ素樹脂層１８との接着性及び導電性薄膜フィルム１２に対する緩衝性が発現される。なお、緩衝性とは、導電性薄膜フィルム１２を接続用治具１１でパネル１４又はプリント基板１５に圧着するに当たり、導電性薄膜フィルム１２の一部に歪（反り）が生じて浮き上がるのを緩和する性質をいう。また、図１は熱圧着用ゴムシート１６を模式的に表したものであり、厚さ等を厳密に表したものではない。

フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン−三フッ化塩化エチレン共重合ゴム、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合ゴム、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン−四フッ化エチレン共重合ゴム等が用いられる。このフッ素ゴムの圧縮永久歪はＪＩＳＫ６２６２に基づいて、２００℃、２４時間の条件で測定される値で、５〜２５％である。その圧縮永久歪が５％未満の場合には、フッ素ゴムが特殊なものとなり、その製造が難しくなったり、入手が困難になったりする。一方、圧縮永久歪が２５％を越える場合には、フッ素ゴムシート１７の歪が大きくなり過ぎてフッ素ゴムシート１７が変形し、熱圧着を均一に行うことができなくなる。

フッ素ゴムシート１７の厚さは目的、用途に応じて適宜設定されるが、伝熱性と緩衝性の点から１５０〜５００μｍであることが好ましい。この厚さが１５０μｍ未満の場合には、緩衝性が十分に発揮されず、導電性薄膜フィルム１２がパネル１４又はプリント基板１５に対して部分的に接着不良となるおそれがある。一方、５００μｍを越える場合には、フッ素ゴムシート１７が厚くなり過ぎて伝熱性が悪くなり、接続用治具１１から異方導電性フィルム１３に熱が十分に伝達されず、導電性薄膜フィルム１２とパネル１４又はプリント基板１５との間の接着不良を招く場合がある。

フッ素ゴムシート１７は、加硫剤を含む未加硫のフッ素ゴムをシート状に成形するとともに、加硫することで製造される。具体的には、加硫剤を含む未加硫のフッ素ゴムを例えばカレンダーロールにより５０〜７０℃に加熱してシート状に成形し、その後１６０〜１８０℃で５〜６０分加熱して加硫剤により加硫することによって得られる。加硫剤としては、ポリオール、有機過酸化物、ポリアミン等が用いられる。ポリオールとしては、ヘキサフルオロビスフェノールＡ等が挙げられる。有機過酸化物としては、２,５−ジメチル−２,５−ジターシャリーブチルパーオキシヘキサン、ｐ−メチルベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。これらの加硫剤のうち、フッ素ゴムシート１７の架橋密度を容易に上げることができ、高温における歪を一層抑制することができる点から、ポリオールが好ましい。さらに、フッ素ゴムには水酸化カルシウム等の加硫促進剤を配合することもできる。

次に、フッ素樹脂層１８を形成するフッ素樹脂は、耐熱性の点から融点３００〜３５０℃のものが用いられる。フッ素樹脂の融点が３００℃未満の場合には、耐熱性が不足し、高温時においてフッ素樹脂層１８が変形するようになって不適当である。一方、フッ素樹脂の融点が３５０℃を越える場合には、フッ素樹脂が特殊なものとなり、製造が難しくなったり、入手が困難になったりする。フッ素樹脂として具体的には、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ＰＴＦＥ、融点３２７℃）又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、ＰＦＡ、融点３０２〜３１０℃）等が好適に用いられる。

このフッ素樹脂層１８は、上記のフッ素樹脂を有機溶剤に分散して得られる分散液をフッ素ゴムシート１７の表面にコーティングし、有機溶剤を揮散させた後、焼付けることにより形成される。有機溶剤としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、メチルイソブチルケトン又はそれらの混合溶剤等が用いられる。分散液中のフッ素樹脂の濃度は、１０〜３０質量％であることが好ましい。焼付けは、コーティングされた分散液を２８０〜３５０℃に加熱処理し、フッ素樹脂を溶融し、硬化させることによって行なわれる。この焼付けにより、フッ素樹脂層１８がフッ素ゴムシート１７に密着される。

フッ素樹脂層１８の厚さは、伝熱性の観点から薄い方が良く、５〜３０μｍであることが好ましく、１０〜２０μｍであることがより好ましい。フッ素樹脂層１８の厚さが５μｍ未満である場合、導電性薄膜フィルム１２に対するフッ素樹脂層１８の離型性が悪化する。一方、３０μｍを越える場合、熱圧着用ゴムシート１６の使用時に高温に加熱されたとき、フッ素樹脂層１８の表面がひび割れしたりして圧着が均一に行われなくなる。

さて、本実施形態の作用について説明すると、まず加硫剤を含むフッ素ゴム組成物をカレンダー加工等によりシート状に成形するとともに、加熱して加硫させることにより、フッ素ゴムシート１７を成形する。次いで、そのフッ素ゴムシート１７の表面に、フッ素樹脂が有機溶剤に分散された分散液をコーティングした後、加熱してフッ素樹脂を溶融させ、焼付けることによりフッ素樹脂層１８を形成する。このようにして、フッ素ゴムシート１７にフッ素樹脂層１８が積層された熱圧着用ゴムシート１６が得られる。このとき、フッ素ゴムシート１７とフッ素樹脂層１８とは同種の材料で形成されているため、熱膨張率の差が実質的になく、かつ両者の親和性が良く、分子間力が高められるものと考えられ、両者間における優れた接着力が発現される。

得られた熱圧着用ゴムシート１６を、図２（ａ）に示すように、導電性薄膜フィルム１２と接続用治具１１との間に配置（セッティング）する。その状態で、接続用治具１１を例えば４００℃に加熱し、図２（ｂ）に示すように、その長さ方向の一側縁（下端縁）をパネル１４の端縁に設けられた異方導電性フィルム１３に向けて下降させ、その上の導電性薄膜フィルム１２を熱圧着し、導電性薄膜フィルム１２をパネル１４に接合する。

このとき、フッ素ゴムの圧縮永久歪が５〜２５％に設定されていることから、フッ素ゴムシート１７が高温に加熱されたときの歪が抑えられる。また、フッ素樹脂層１８を形成するフッ素樹脂の融点が３００〜３５０℃であるため、熱圧着用ゴムシート１６が高温に加熱されたときに十分な耐熱性が得られる。さらに、フッ素樹脂層１８の厚さが５〜３０μｍという薄さに設定されていることから、フッ素樹脂層１８はフッ素ゴムシート１７の弾性変形に十分追随することができる。従って、熱圧着用ゴムシート１６を繰り返して使用した場合にフッ素ゴムシート１７とフッ素樹脂層１８とが剥がれることなく、さらにフッ素樹脂層１８によって良好な離型性が発揮される。

以上の実施形態によって発揮される効果について、以下にまとめて記載する。
・本実施形態における熱圧着用ゴムシート１６は、ＪＩＳＫ６２６２に基づく圧縮永久歪が５〜２５％のフッ素ゴムよりなるフッ素ゴムシート１７の表面に、融点３００〜３５０℃のフッ素樹脂がコーティングされ、焼付けられて形成された厚さ５〜３０μｍの離型用フッ素樹脂層１８が設けられて構成されている。フッ素ゴムシート１７とフッ素樹脂層１８とは同種の材料であり、密着性に優れていることから、熱圧着用ゴムシート１６の使用時にフッ素ゴムシート１７とフッ素樹脂層１８とが剥離することなく、優れた耐久性を得ることができる。しかも、フッ素樹脂層１８によって優れた離型性を発揮することができる。よって、接続用治具１１と熱圧着用ゴムシート１６との間に、耐熱性のポリイミドフィルム等を介在させる必要がない。

・前記離型用フッ素樹脂がポリ四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂であることにより、耐熱性を向上させることができる。

以下、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜３及び比較例１〜５）
フッ素ゴム〔フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合ゴム、加硫剤としてビスフェノールＡＦ（ヘキサフルオロビスフェノールＡ、ダイキン工業（株）製、キュラティブ３０）を９質量％含有、ダイキン工業（株）製、Ｇ７２０１、圧縮永久歪１３％〕１００質量部、導電性カーボン〔東海カーボン（株）製、＃５５００〕１５質量部、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）５質量部及び水酸化カルシウム〔Ｃａ（ＯＨ）_２〕５質量部を加圧ニーダーにて混練し、原料を調製した。得られた原料を用い、カレンダーロールでシート化し、厚さ３００μｍのフッ素ゴムシート１７を成形した。

成形されたフッ素ゴムシート１７の表面に、表１に示すフッ素樹脂の分散液〔有機溶剤としてＮ−メチル−２−ピロリドンとメチルイソブチルケトンの混合溶剤に固形分２０質量％で分散させた分散液、ダイキン工業（株）製、ポリフロン、ＴＣ−７１００〕をコーティングした後、３００℃に加熱して焼付けてフッ素樹脂層１８を形成し、熱圧着用ゴムシート１６を得た。焼付け後のフッ素樹脂層１８の厚さを表１に示すように設定した。

比較例１では、フッ素樹脂として融点の低いＦＥＰを使用した。比較例２においてはフッ素樹脂層１８の厚さが３μｍとなるように薄く設定し、比較例３ではフッ素樹脂層１８の厚さが５０μｍとなるように厚く設定した。比較例４ではゴムシートとしてシリコーンゴムのシートを用い、比較例５では圧縮永久歪が３０％という大きな値を有するフッ素ゴムを使用した。

そして、得られた熱圧着用ゴムシート１６について、次に示す方法で耐久性を測定し、その結果を表１に示した。なお、表１における略号を次に示す。
ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン樹脂（融点３２７℃）
ＰＦＡ：テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン（パーフルオロアルキルビニルエーテル）共重合樹脂（融点３０２〜３１０℃）
ＦＥＰ：テトラフルオロエチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（融点２５３〜２８２℃）
（耐久性）
温度３５０℃、圧力５ＭＰａ、時間２０秒という圧着条件で、導電性薄膜フィルム１２が接続用治具１１によってパネル１４（又はプリント基板１５）に接着されるように、圧着操作を１００回繰り返した。その後、フッ素ゴムシート１７に対するフッ素樹脂層１８の密着性及び熱圧着用ゴムシート１６が導電性薄膜フィルム１２に対して手で離型できるか否かの離型性について測定した。

表１に示した結果から、実施例１〜３では、圧縮永久歪が１３〜２０％のフッ素ゴムシート１７を用いるとともに、フッ素樹脂としてＰＴＦＥ又はＰＦＥを使用し、フッ素樹脂層１８の厚さを１０〜２０μｍに設定したことから、いずれも圧着操作を１００回繰り返した後の耐久性（密着性及び離型性）が良好であった。

これに対し、比較例１においては、フッ素樹脂として融点の低いＦＥＰを用いたため、３回の圧着操作でフッ素樹脂層１８が導電性薄膜フィルム１２に接着して熱圧着用ゴムシート１６が使用できなくなった。比較例２では、フッ素樹脂層１８の厚さが薄くなり過ぎ、フッ素樹脂層１８の離型性が発揮されず、１回の圧着操作でフッ素樹脂層１８が導電性薄膜フィルム１２に接着して熱圧着用ゴムシート１６が使用できなくなった。比較例３ではフッ素樹脂層１８の厚さが厚くなり過ぎ、熱圧着用ゴムシート１６の弾力性がなく、１回の圧着操作で表面にひび割れが発生し、圧着が均一にできなくなった。比較例４ではゴムシートとしてシリコーンゴムのシートを用いたことから、耐熱性が不足し、１５回の圧着操作でゴムシートが変形し、圧着が均一にできなくなった。比較例５ではフッ素ゴムの圧縮永久歪が大きいため、その歪によって２０回の圧着操作でゴムシートが変形し、圧着が均一にできなくなった。

なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記フッ素ゴムシート１７の表面に、フッ素樹脂層１８の接着性を高めるための接着剤層を設けたり、プライマー層を設けたりすることもできる。

・前記フッ素ゴムシート１７を得る場合、加硫剤を含む未加硫ゴムシートを加硫させるときに、必要により二次架橋を行うこともできる。二次架橋は例えば１８０〜２６０℃、２〜８時間の条件下に熱風炉で加熱することにより行うことができる。

さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・前記フッ素樹脂の焼付けは、２８０〜３５０℃の温度で行われるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱圧着用ゴムシート。このように構成した場合、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加え、フッ素ゴムシートに対するフッ素樹脂層の密着性を向上させることができる。

・前記フッ素ゴムシートは、加硫剤を含む未加硫のフッ素ゴムをシート状に成形した後加熱し、加硫して得られるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱圧着用ゴムシート。このように構成した場合、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、高温におけるフッ素ゴムシートの歪を抑制することができる。

・前記フッ素ゴムシートは、加硫剤としてポリオールを含む未加硫のフッ素ゴムをシート状に成形した後加熱し、加硫して得られるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱圧着用ゴムシート。このように構成した場合、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、フッ素ゴムシートの架橋密度を上げることができ、高温における歪を一層抑制することができる。

本発明を具体化した実施形態における熱圧着用ゴムシートを示す断面図。（ａ）は熱圧着用ゴムシートを導電性薄膜フィルムと接続用治具との間に配置した状態を示す断面図、（ｂ）はその後接続用治具で導電性薄膜フィルムをパネルに圧着する状態を示す断面図。

符号の説明

１６…熱圧着用ゴムシート、１７…フッ素ゴムシート、１８…フッ素樹脂層。

Claims

ＪＩＳＫ６２６２に基づく圧縮永久歪が５〜２５％のフッ素ゴムよりなるフッ素ゴムシートの表面に、融点３００〜３５０℃のフッ素樹脂がコーティングされ、焼付けられて形成された厚さ５〜３０μｍの離型用フッ素樹脂層が設けられて構成されていることを特徴とする熱圧着用ゴムシート。
前記フッ素樹脂は、ポリ四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の熱圧着用ゴムシート。