JP2007153957A - 電子部品用接着性組成物 - Google Patents

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淳裕 中原
Naoki Nishigaki
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Abstract

【課題】ガラスや金属への接着力が強く、高湿度雰囲気下でも高い長期接着性保持率を有し長期の信頼性を必要とする電子部品の接着剤として、特に液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、太陽電池等の電子部品用に適した接着性組成物を提供する。
【解決手段】重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、ならびに特定の構造を有するシランカップリング剤(C)および/またはリン酸基含有重合性単量体(D)、を含有する電子部品用接着性組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子部品用接着性組成物に関する。
近年、電子、電気業界において種々の素子や電極を封止した部品が、開発、製造されている。これら部品の多くはガラスや金属、プラスチックフィルムに素子や電極を封止した構造である。その代表として、液晶(LC)ディスプレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、色素増感太陽電池が挙げられる。これらの部品は、外気から素子や電極を保護するため、通常、ガラス基板同士もしくはガラス基板と金属部品を接着剤により周囲を張り合わせて封止する。従来、前記接着剤には、熱硬化型エポキシ樹脂が使用されてきた(特許文献1参照)。
また、低温速硬化が可能な光硬化型接着剤の検討も行われている。光硬化型接着剤には、大きく分け、光ラジカル硬化型接着剤と光カチオン硬化型がある。光ラジカル硬化型接着剤では、主としてアクリル系樹脂が用いられており、多様なアクリレートモノマー、オリゴマー等が使用され、光カチオン硬化型接着剤では、主としてエポキシ系樹脂が用いられている(特許文献2参照)。
特開2005−41925号公報 特開2005−89595号公報
特許文献1における接着剤には、熱硬化型エポキシ樹脂が使用されている。しかし、このような熱硬化型エポキシ樹脂では150℃〜180℃という高温で2時間程度加熱硬化させる必要があり、生産性が上がらないだけでなく、耐熱性が低い有機EL素子などの封止には適用できないという問題があった。
特許文献2には、エポキシ化合物及び光カチオン重合開始剤等の硬化剤を含有してなる接着剤が使用されており、該接着剤は速硬化性であるという利点をもっているものの、接着力の更なる向上、さらには高湿度下での長期接着性保持率の向上が必要とされていた。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、本発明の目的とするところは、低温における硬化が可能であって、接着強度および高湿度下での長期接着性保持率の高い電子部品用接着性組成物を提供することにある。
本発明は、
(1)後述の(C)および(D)を除く重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、ならびに下記一般式(I):
Figure 2007153957
で表されるシランカップリング剤(C)および/またはリン酸基含有重合性単量体(D)、を含有する電子部品用接着性組成物、
(2)光重合開始剤(B)が、400〜600nmの間に極大吸収波長を有する光重合開始剤である前記(1)記載の電子部品用接着性組成物、
(3)スルフィン酸もしくはその塩(E)、第3級アミン(F)および有機過酸化物(G)をさらに含有する前記(1)または(2)記載の電子部品用接着性組成物、および
(4)充填剤(H)をさらに含有する前記(1)〜(3)いずれかに記載の電子部品用接着性組成物
に関する。
本発明に係る電子部品用接着性組成物は、ガラスや金属への接着力が強く、高湿度雰囲気下でも高い長期接着性保持率を有するため、長期の信頼性を必要とする電子部品、特に、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、太陽電池に使用される電子部品用の接着剤として有用である。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、特定の機能を発現する化合物として具体例を示しているが、本発明はこれに限定されない。また、例示される材料は、特に説明がない限り、単独で用いても組み合わせて用いてもよい。
本発明で用いる重合性化合物(A)は、後述する特定の構造を有するシランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)を除く重合可能なオレフィン性不飽和基を有する化合物であればいずれも使用できる。そのうちでも、重合性化合物(A)としては、重合操作の簡便性の点から、(メタ)アクリレート系化合物が好ましく用いられる。
本発明で好ましく用いられる(メタ)アクリレート系化合物は、単官能の(メタ)アクリレート系化合物であっても、多官能の(メタ)アクリレート系化合物であってもいずれでもよい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」および「メタクリレート」の双方を意味する。
単官能の(メタ)アクリレート系化合物としては、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜12のアルキルエステル、(メタ)アクリル酸の炭素数6〜20の芳香族基を含むエステルが好ましく用いられ、エステルを形成しているアルキル基や芳香族基は水酸基などの置換基やエーテル結合などを有していてもよい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」および「メタクリル酸」の双方を意味する。
単官能の(メタ)アクリレート系化合物の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソ−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
また、多官能の(メタ)アクリレート系化合物の好ましい例としては、炭素数が2〜20のアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート、前記したアルキレングリコールオリゴマーのジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAから誘導されるジ(メタ)アクリレート、3官能以上の多価(メタ)アクリレート等であり、さらに、ヒドロキシル基を有する(メタ)アクリレート2モルとジイソシアネート1モルの相対比の反応生成物であるウレタン(メタ)アクリル酸エステル類(例えば特公昭55−33687号公報や特開昭56−152408号公報に開示される多官能型のウレタンモノマー等)などを挙げることができる。
より具体的には、多官能の(メタ)アクリレートの例として、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAグリシジルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAグリシジルジ(メタ)アクリレート、2,2−ビス(4−メタクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、7,7,9−トリメチル−4,13−ジオキサ−3,14−ジオキソ−5,12−ジアザヘキサデカン−1,16−ジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールヒドロキシピバリン酸エステルジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルジ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとメチルシクロヘキサンジイソシアネートとの反応生成物、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとメチルシクロヘキサンジイソシアネートとの反応生成物、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとメチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)との反応生成物、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートとの反応生成物、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとイソホロンジイソシアネートとの反応生成物、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとイソホロンジイソシアネートとの反応生成物等を挙げることができる。
重合性化合物(A)は、1種単独を配合してもよく、複数組み合わせてもよい。重合性化合物(A)の配合量は、良好な接着力および強度が得られるという観点から、重合性化合物(A)、後述する光重合開始剤(B)、シランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)の合計重量に対して、の10〜99重量%が好ましく、30〜95重量%がより好ましい。
本発明における光重合開始剤(B)としては、公知の光重合開始剤を使用することができる。具体例としては、α−ジケトン類(b−1)、ケタール類(b−2)、チオキサントン類(b−3)、アシルホスフィンオキサイド類(b−4)、クマリン類(b−5)、ハロメチル基置換−s−トリアジン誘導体(b−6)等が挙げられる。
α−ジケトン類(b−1)としては、カンファーキノン、ベンジル、2,3−ペンタンジオンが例示される。
ケタール類(b−2)としては、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタールが例示される。
チオキサントン類(b−3)としては、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントンが例示される。
アシルホスフィンオキサイド類(b−4)としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ジベンゾイルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、トリス(2,4−ジメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド、トリス(2−メトキシベンゾイル)ホスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ベンゾイル−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ホスホネート、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイドが例示される。
クマリン類(b−5)としては、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノ)クマリン、3−(4−メトキシベンゾイル)クマリン、3−チエノイルクマリンが例示される。
ハロメチル基置換−s−トリアジン誘導体(b−6)としては、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4,6−トリス(トリブロモメチル)−s−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジンが例示される。
これらの光重合開始剤は、単独で使用される場合もあるが、より光硬化性を促進させる目的で、還元剤と併用して配合される。還元剤の例としては、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N,N−ビス〔(メタ)アクリロイルオキシエチル〕−N−メチルアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブチル、4−ジメチルアミノ安息香酸ブトキシエチル、N−メチルジエタノールアミン等の三級アミン、ジメチルアミノベンズアルデヒド、テレフタルアルデヒド等のアルデヒド類、2−メルカプトベンゾオキサゾール、デカンチオール、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、チオ安息香酸等のチオール基を有する化合物等を挙げることが出来る。
上記光重合開始剤(B)の中でも、紫外線が透過しにくい材料への接着や、人体に対する安全性および照射装置の小型化が可能になるという観点から、400〜600nmの間に極大吸収波長を有する光重合開始剤が好ましく、その中でもカンファーキノンおよび2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイドがより好ましく用いられる。
光重合開始剤(B)は、1種単独を配合してもよく、複数種類を組み合わせて配合してもよい。光重合開始剤(B)の配合量は、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、後述するシランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)の合計重量に対して、0.01〜10重量%の範囲が好ましく、0.05〜7重量%の範囲がより好ましく、0.1〜5重量%の範囲が最も好ましい。
本発明の電子部品用組成物において、一般式(I)で表されるシランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)のうち少なくとも1つを用いることによって、該組成物を電子部品用の接着剤として用いる際に、被接着物間(例えば、ステンレスやアルミニウムなどの金属、ガラス、陶器等の材質の被接着物)に高い接着力および高温・高湿度下における接着保持力を得ることができる。
本発明で用いられる、一般式(I):
Figure 2007153957
で表されるシランカップリング剤(C)は、接着強度を向上させるの観点から、一般式(I)におけるR1は、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、メルカプト基、エポキシ基、アミノ基、水酸基、ハロゲン化アルキル基、イソシアネート基、ウレイド基、オキサゾリン基およびカルボジイミド基からなる群から選ばれる官能基を少なくとも1個有する有機基であることが好ましい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリロイル」とは「アクリロイル」および「メタクリロイル」の双方を意味する。
また、被着体表面の相互作用を高めて、高い接着強度を得るという観点から、一般式(I)におけるR2は、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数5〜18のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、ハロゲン原子もしくは水酸基であることが好ましい。また、一般式(I)におけるR3およびR4も同様の観点から、それぞれ独立して炭素数1〜10のアルコキシ基、ハロゲン原子もしくは水酸基であることが好ましい。
上記の条件を満足する一般式(I)の化合物の具体例としては、以下のものが挙げられる。エポキシ基を有するものとしては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルシクロヘキシルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリクロロシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリクロロシラン等が挙げられる。アミノ基を有するものとしては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリクロロシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。水酸基を有するものとしては、N−(3−トリアルコキシシリルプロピル)グルコンアミド、N−(3−トリアルコキシシリルプロピル)−4−ヒドロキシブチルアミド、2−ヒドロキシメチルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシメチルトリクロロシランなどが挙げられる。ハロゲン化アルキル基を有するものとしては、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリクロロシラン、γ−ブロモプロピルトリメトキシシラン、γ−ブロモプロピルトリエトキシシラン、γ−ブロモプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。イソシアネート基を有するものとしては、γ−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。メルカプト基を有するものとしては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。ウレイド基を有するものとしては、γ−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリクロロシラン等が挙げられる。ビニル基を有するものとしては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、p−スチリルトリクロロシラン等が挙げられる。(メタ)アクリロイル基と有するものとして、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジクロロシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリクロロシラン、11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルトリメトキシシラン、11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらのなかで、エポキシ基、メルカプト基、(メタ)アクリロイル基を有するものがより好ましく、(メタ)アクリロイル基を有するものがさらに好ましい。
上記シランカップリング剤の珪素とオレフィン性不飽和基などの官能基を連結するアルキル基またはアルキレン基としては、高湿度下での長期接着性保持率が良い観点から、炭素数が3〜25のものが好ましく、炭素数が5〜20のものがさらに好ましく、炭素数が8〜12のものが最も好ましい。これらアルキル基またはアルキレン基は直鎖のものでも、分岐していてもよいし、環状でもよく、芳香族炭化水素基や、エステル基、アミド基、エーテル結合性酸素原子を含んでいてもよい。なお、本発明における高湿度下での長期接着性保持率とは、接着した試験体において、接着直後の接着強度をA(MPa)、前記試験体を70℃熱水中に5日間保存した後の接着強度をB(MPa)とすると、

長期接着性保持率=100×B/A(%)

によって、算出される値のことであり、100%に近いほど良好な長期接着性保持率であることを示す。なお、接着強度の測定方法は、後述の実施例に記載されている方法に準じる。
上記の長期接着性保持率の試験は、高温高湿度下、例えば60℃90%RH雰囲気下で試験した場合よりも、過酷な条件であり、本試験方法での長期接着性保持率が高い場合は、下60℃90%RH雰囲気下のような高温高湿度でも長期接着性保持率が高いことが容易に推定される。
シランカップリング剤(C)は、1種単独を配合してもよく、複数種類を組み合わせて配合してもよい。シランカップリング剤(C)は配合量が過多及び過少いずれの場合も接着力が低下することがある。シランカップリング剤(C)の配合量は、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、シランカップリング剤(C)、後述するリン酸基含有重合性単量体(D)の合計重量に対して、0.1〜60重量%の範囲が好ましく、1〜50重量%の範囲がより好ましく、5〜40重量%の範囲が最も好ましい。
本発明で用いられるリン酸基含有重合性単量体(D)は、1価のリン酸基〔ホスフィニコ基:=P(=O)OH〕、2価のリン酸基〔ホスホノ基:−P(=O)(OH)2〕、ピロリン酸基〔−P(=O)(OH)−O−P(=O)(OH)−〕等の酸性基を少なくとも一個有し、且つアクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、ビニルベンジル基等の重合性基(重合可能な不飽和基)を少なくとも一個有する重合性化合物である。具体例としては、下記のものが挙げられる。
リン酸基含有重合性単量体しては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルジハイドロジェンホスフェート、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジハイドロジェンホスフェート、4−(メタ)アクリロイルオキシブチルジハイドロジェンホスフェート、5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルジハイドロジェンホスフェート、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルジハイドロジェンホスフェート、7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルジハイドロジェンホスフェート、8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルジハイドロジェンホスフェート、9−(メタ)アクリロイルオキシノニルジハイドロジェンホスフェート、10−(メタ)アクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート、11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルジハイドロジェンホスフェート、12−(メタ)アクリロイルオキシドデシルジハイドロジェンホスフェート、16−(メタ)アクリロイルオキシヘキサデシルジハイドロジェンホスフェート、20−(メタ)アクリロイルオキシイコシルジハイドロジェンホスフェート、ビス〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔4−(メタ)アクリロイルオキシブチル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔8−(メタ)アクリロイルオキシオクチル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔9−(メタ)アクリロイルオキシノニル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔10−(メタ)アクリロイルオキシデシル〕ハイドロジェンホスフェート、1,3−ジ(メタ)アクリロイルオキシプロピルジハイドロジェンホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニルハイドロジェンホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル2−ブロモエチルハイドロジェンホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニルホスホネート、(5−メタクリロイルオキシ)ペンチル−3−ホスホノプロピオネート、(6−メタクリロイルオキシ)ヘキシル−3−ホスホノプロピオネート、(10−メタクリロイルオキシ)デシル−3−ホスホノプロピオネート、(6−メタクリロイルオキシ)ヘキシル−3−ホスホノアセテート、(10−メタクリロイルオキシ)デシル−3−ホスホノアセテート、2−メタクリロイルオキシエチル−(4−メトキシフェニル)ハイドロジェンホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピル−(4−メトキシフェニル)ハイドロジェンホスフェート、これらの酸塩化物、アルカリ金属塩、アミン塩が例示される。
ピロリン酸基含有重合性単量体としては、ピロリン酸ビス〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、ピロリン酸ビス〔4−(メタ)アクリロイルオキシブチル〕、ピロリン酸ビス〔6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル〕、ピロリン酸ビス〔8−(メタ)アクリロイルオキシオクチル〕、ピロリン酸ビス〔10−(メタ)アクリロイルオキシデシル〕、これらの酸塩化物、アルカリ金属塩、アミン塩が例示される。
上記リン酸基含有重合性単量体のオレフィン性不飽和基と1価のリン酸基〔ホスフィニコ基:=P(=O)OH〕または2価のリン酸基〔ホスホノ基:−P(=O)(OH)2〕またはピロリン酸基〔−P(=O)(OH)−O−P(=O)(OH)−〕を連結するアルキル基またはアルキレン基としては、高湿度下での長期接着性保持率が良い観点から、炭素数が3〜25のものが好ましく、炭素数が5〜20のものがさらに好ましく、炭素数が8〜12のものが最も好ましい。これらアルキル鎖またはアルキレン基も直鎖のものでも、分岐していてもよいし、環状でもよく、芳香族炭化水素基や、エステル基、アミド基、エーテル結合性酸素原子を含んでいてもよい。
上記リン酸基含有重合性単量体は、1種単独を配合してもよく、複数種類を組み合わせて配合してもよい。上記リン酸基含有重合性単量体の配合量が過多及び過少いずれの場合も接着力が低下することがある。上記リン酸基含有重合性単量体の配合量は、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、シランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)の合計重量に対して、0.1〜60重量%の範囲が好ましく、1〜50重量%の範囲がより好ましく、5〜30重量%の範囲が最も好ましい。
なお、シランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)を併用する場合、高湿度下においてより高い長期接着力を得る観点から、シランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)の好適な配合量は、重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、シランカップリング剤(C)およびリン酸基含有重合性単量体(D)の合計重量に対してそれぞれ、シランカップリング剤(C)は5〜40重量%の範囲が好ましく、リン酸基含有重合性単量体(D)は1〜20重量%の範囲が好ましい。
上記シランカップリング剤(C)および/またはリン酸基含有重合性単量体(D)を使用することで、被接着物同士の良好な接着を得ることができ、特に、疎水性の高い上記シランカップリング剤および/またはリン酸基含有重合性単量体を使用することで、高湿度下で高い長期接着性保持率が得られる。
光が届き難い部位を有する被接着物を接着する際に、十分な硬化深度および強度を得るという観点から、本発明の接着性組成物では、さらに、スルフィン酸もしくはその塩(E)、第3級アミン(F)および有機過酸化物(G)を含有させることが好ましい。
スルフィン酸もしくはその塩(E)としては、ベンゼンスルフィン酸、ベンゼンスルフィン酸ナトリウム、ベンゼンスルフィン酸カリウム、ベンゼンスルフィン酸カルシウム、ベンゼンスルフィン酸リチウム、トルエンスルフィン酸、トルエンスルフィン酸ナトリウム、トルエンスルフィン酸カリウム、トルエンスルフィン酸カルシウム、トルエンスルフィン酸リチウム、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフィン酸、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフィン酸カリウム、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフィン酸カルシウム、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフィン酸リチウム、2,4,6−トリエチルベンゼンスルフィン酸、2,4,6−トリエチルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、2,4,6−トリエチルベンゼンスルフィン酸カリウム、2,4,6−トリエチルベンゼンスルフィン酸カルシウム、2,4,6−イソプロピルベンゼンスルフィン酸、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルフィン酸ナトリウム、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルフィン酸カリウム、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルフィン酸カルシウムが例示される。
これらスルフィン酸もしくはその塩(E)は1種または複数種類の組み合わせで用いられる。これらスルフィン酸もしくはその塩(E)の配合量は、上述の(A)〜(D)の合計重量に対して0.01〜10重量%の範囲が好ましく、0.05〜7重量%の範囲がより好ましく、0.1〜5重量%の範囲が最も好ましい。
前記第3級アミン(F)としては、例えば、芳香族第3級アミン(f−1)、脂肪族第3級アミン(f−2)が挙げられる。
芳香族第3級アミン(f−1)としては、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、N,N−ジエチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−3,5−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−3,4−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−4−エチルアニリン、N,N−ジメチル−4−イソプロピルアニリン、N,N−ジメチル−4−t−ブチルアニリン、N,N−ジメチル−3,5−ジ−t−ブチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジメチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−p−トルイジン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,4−ジメチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−エチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−イソプロピルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−4−t−ブチルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジ−イソプロピルアニリン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3,5−ジ−t−ブチルアニリン、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−N,N―ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸n−ブトキシエチル、4−N,N−ジメチルアミノ安息香酸2−(メタクリロイルオキシ)エチル、4−N,N−ジメチルアミノベンゾフェノンが例示される。
脂肪族第3級アミン(f−2)としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−n−ブチルジエタノールアミン、N−ラウリルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N−メチルジエタノールアミンジメタクリレート、N−エチルジエタノールアミンジメタクリレート、トリエタノールアミンモノメタクリレート、トリエタノールアミンジメタクリレート、トリエタノールアミントリメタクリレートが例示される。
これら第3級アミン(F)は1種または複数種類の組み合わせで用いられる。これら前記第3級アミン(F)の配合量は、(A)〜(D)の合計重量に対して0.01〜10重量%の範囲が好ましく、0.05〜7重量%の範囲がより好ましく、0.1〜5重量%の範囲が最も好ましい。
有機過酸化物(G)としては、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、ケトンパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類が例示される。ジアシルパーオキサイド類の具体例としてはベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、m−トルオイルパーオキサイドが挙げられる。パーオキシエステル類の具体例としては、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス−t−ブチルパーオキシイソフタレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートが挙げられる。ジアルキルパーオキサイド類の具体例としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドが挙げられる。パーオキシケタール類の具体例としては、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンが挙げられる。ケトンパーオキサイド類の具体例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド等が挙げられる。ハイドロパーオキサイド類の具体例としては、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、p−ジイソプロピルベンゼンパーオキサイドが挙げられる。
これら有機過酸化物(G)は1種または複数種類の組み合わせで用いられる。これら有機過酸化物(G)の配合量は、上述の(A)〜(D)の合計重量に対して0.01〜10重量%の範囲が好ましく、0.05〜7重量%の範囲がより好ましく、0.1〜5重量%の範囲が最も好ましい。
本発明の接着性組成物において、1剤型の組成物として使用する場合、優れた表面硬化性が得られる観点から、アシルホスフィンオキサイド類(b−4)を使用することが好ましく、優れた表面硬化性に加え、接着性組成物全体を強固に硬化させることができる観点から、アシルホスフィンオキサイド類(b−4)、α−ジケトン類(b−1)および芳香族第3級アミン(f−1)の3種類の併用が最も好ましい。
本発明の接着性組成物において、光重合開始剤(B)および化学重合開始剤(G)を含む2剤型の組成物として使用する場合、接着性組成物のポットライフを確保するため、有機過酸化物(G)と、スルフィン酸もしくはその塩(E)や第3級アミン(F)等の還元剤とを2つに分包して保存し、使用する直前にこれらを混合することが好ましい。
上記の2剤型の組成物の好適な組み合わせとしては、カンファーキノン−有機過酸化物−アミンからなる開始剤系、アシルホスフィンオキサイド−有機過酸化物−第3級アミン−芳香族スルフィン酸および/またはその塩などが例示される。
本発明の電子部品用接着性組成物は、上述した成分と共に、必要に応じて充填剤(H)を含有していてもよい。充填剤(H)を含有させることで、接着性組成物の重合時の収縮を低減することができる。収縮が大きいと被着体の接着性が低下したり、剥離したりすることがある。
充填剤(H)は、無機充填剤、有機充填剤、無機・有機複合充填剤、またはこれらの併用のいずれであってもよい。
無機充填剤としては、例えば、ソーダガラス、リチウムボロシリケートガラス、バリウムガラス、ストロンチウムガラス、亜鉛ガラス、フルオロアルミナムボロシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、結晶石英、溶融シリカ、合成シリカ、アルミナシリケート、微粒子タルク等の粒子状無機充填剤、モンモリロナイト、サポナイト、ヘクトライト、バイデライト、スティブンサイト、ノントライト、およびマイカ等の平板状無機充填剤が挙げられる。粒子状無機充填剤の平均粒子径としては、150μm以下が好ましく、100μm以下であることがさらに好ましい。必要に応じて、平均粒子径の異なる無機充填剤を数種混合して用いてもよい。
有機充填剤としては、有機重合体粉末などを挙げることができ、例えば、重合性化合物(A)を予め重合して得られた重合体の粉末などを用いることができる。有機充填剤の具体例としては、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、多官能メタクリレートの重合体、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴムが例示される。
無機充填剤と有機充填剤との複合体充填剤としては、有機充填剤に無機充填剤を分散させたもの、無機充填剤を種々の重合性化合物にてコーティングした無機・有機複合充填剤が例示される。
硬化性、機械的強度、塗布性を向上させるために、前記充填剤(H)は、公知の表面処理剤で予め表面処理してから用いてもよい。表面処理剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリ(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランが例示される。
前記充填剤(H)を本発明の接着性組成物に用いる場合、充填剤(H)の配合量は、重合性化合物(A):充填剤(H)=100:0〜5:95(重量比)であることが好ましい。
本発明の接着性組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で可塑剤、難燃剤、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属塩、金属錯体、架橋剤、チクロトロピー付与剤、カップリング剤、分散安定剤、流動性付与剤等を適宜配合することができる。
本発明における電子部品とは、例えば、トランジスタ、IC、ダイオード、オペアンプなどの入力と出力を持ち、電気を加えることで、入力と出力に一定の関係を持つ素子である能動素子、抵抗、コイル、コンデンサなどの自身では機能しないが、能動素子と組み合わせることで機能する受動部品、コネクタ、基板、端子、容器、スイッチ、線材などの素子を接続したり固定したりするための補助部品等が挙げられる。本発明の接着性組成物は、上記電子部品に使用されているガラス、金属等の素材に対して高い接着力を有する。
これらを用いた電子機器として、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、無機ELディスプレイ、無機系太陽電池、色素増感太陽電池などが挙げられるが、好適な使用例としては、これら電子機器の電子部品である基材同士の接着、基材と素子の保護部材の接着等が挙げられる。基材としては、ガラス、ITO付きガラス、ITO付きプラスチック等が、保護部材としては、ステンレス、アルミニウムなどの金属、ガラス等が例示される。
本発明の接着性組成物を液晶ディスプレイの製造に使用する場合、一対のガラス基板間に液晶が封入された構造を有する液晶ディスプレイにおいて、該組成物は、ガラス基板同士を接着させる接着剤として好適に使用される。使用方法として、一方のガラス基板の縁部に該組成物を塗布してガラス基板同士を貼り合せ、該組成物に光照射して硬化させる方法が例示される。
本発明の接着性組成物を有機ELディスプレイの製造に使用する場合、有機EL素子を外気から保護するため、有機EL素子を形成したガラス基板を、ガラス製やステンレス製の封止缶で密閉するが、その基板と封止缶を接着させる接着剤として好適に使用できる。使用方法として、ガラス基板の縁部に該接着剤を塗布し、封止缶を貼り合せた後に接着剤を光硬化させる方法が例示される。
本発明の接着性組成物を色素増感太陽電池の製造に使用する場合、酸化チタン粒子が塗布されたITO付ガラス基板と対極ガラス基板の間に電解液が封入された構造を有する色素増感太陽電池において、該組成物は、一対のガラス基板を接着させる接着剤として好適に使用される。使用方法として、ガラス基板の縁部に該接着剤を塗布して他方のガラス基板を貼り合せた後に接着剤を光硬化させ方法が例示される。
本発明の接着性組成物は、接着強度および高湿度下での長期接着性保持率の高いため、該接着性組成物を電子部品や電子機器の組み立てに用いることで、電子部品や電子機器の品質、特に高湿度下における長期耐久性を向上させることができる。
実施例により本発明を更に詳細に説明する。本発明は下記の実施例に限定されるものではない。以下で用いる略記号は次の通りである。
〔重合性化合物(A)〕
Bis−GMA:2,2−ビス[4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン
3G:トリエチレングリコールジメタクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
HD:1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート
〔光重合開始剤(B)〕
TMDPO:2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド
〔シランカップリング剤(C)〕
11MUS:11−メタクリロキシウンデシルトリメトキシシラン
〔リン酸基含有重合性単量体(D)〕
MDP:10−メタクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート
〔スルフィン酸塩(E)〕
TPSS:2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルフィン酸ナトリウム
〔第3級アミン(F)〕
DEPT:N,N−ジエタノール−p−トルイジン
〔過酸化ベンゾイル(G)〕
BPO:ベンゾイルパーオキサイド
〔充填剤(H)〕
シラン処理した石英粉末
〔その他〕
BHT:2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール(安定剤(重合禁止剤))
(実施例1)
MDP(10重量部)と、Bis−GMA(50重量部)と、3G(20重量部)と、HEMA(20重量部)と、TMDPO(1重量部)と、DEPT(1重量部)と、BHT(0.1重量部)とを混合して、接着性組成物を調製した。
次いで、この接着性組成物について、下記の接着力試験方法及び接着耐久性試験方法により、それぞれ接着力及び接着耐久性を調べた。またこの接着性組成物について、下記の硬化深度測定方法により、硬化深度を調べた。
以下の実施例及び比較例で調べた接着力、接着耐久性及び硬化深度も、それぞれ同じ接着力試験方法、接着耐久性試験方法及び硬化深度測定方法により調べたものである。表1に、この接着性組成物の配合比(重量部)及び試験結果を示す。
接着強度の測定及び高湿度下における接着耐久性試験
スライドガラスを縦150mm、横25mmにカットし、ガラス試験片とした。このガラス試験片に重なりが10mmとなるよう接着性組成物を厚さが約100μmになるよう塗布して、気泡が入らないようガラス試験片を貼り合せ、歯科用光照射器「ライテルII」(波長400nm〜550nm:群馬牛尾電気(株)製)にて20秒間光照射を行い、硬化し、スライドガラス試験片同士を接着させた。接着した試料を16個作成し、8個は万能試験機(インストロン製)を用い、クロスヘッドスピード2mm/minの条件で引張接着強度を測定し、接着強度(A)を求めた。残りの8個は70°Cの温水(蒸留水)に5日間浸漬した後、万能試験機(インストロン製)を用い、クロスヘッドスピード2mm/minの条件で引張接着強度を測定し、接着強度(B)を求めた。引張接着強度は、試験体8個の平均値で示した。高湿度下での長期接着性保持率は、接着強度A(MPa)、接着強度をB(MPa)とすると、
長期接着性保持率=100×B/A(%)
によって、算出した。
硬化深度の測定方法
スライドガラスの上に離型フィルム(クラレ社製、商品名「エバール」)を載せ、その上に深さ6mm、直径4mmの丸穴を有するステンレス鋼製の型を置く。丸穴に接着性組成物を天辺より少し盛り上がる程度に満たす。もう1枚の離型フィルムを天辺に載せ、更に2枚目のスライドガラスを載置して押し付ける。天辺のスライドガラスを取り除いた後、歯科用光照射器「ライテルII」(波長400nm〜550nm:群馬牛尾電気(株)製)を用いて20秒間光照射して硬化させる。照射1時間後に、試料を型から取り出して未硬化部分をスパチュラで取り除く。硬化した円柱の高さをノギスを用いて測定し、硬化深度とした。
(実施例2〜7および比較例1)
MDP、11−MUS、Bis−GMA、3G、HEMA、TMDPO、DEPT、BHTおよびシラン処理した石英粉末を表1に示す配合比で混合した接着性組成物を調製し、それぞれの接着力、接着耐久性および硬化深度を調べた。表1に、接着性組成物の配合比(重量部)及び試験結果を示す。
表1からわかるように、リン酸基含有重合性単量体またはシランカップリング剤を含む場合、光照射時間が20秒と短い時間においても、接着力が高くまた接着耐久性にも優れることがわかる。
(実施例8〜10および比較例2)
11−MUS、Bis−GMA、HEMA、TPSS、DEPT、およびシラン処理した石英粉末を表2に示す配合比で混合した接着性組成物Aペーストを各々調製した。さらに、MDP、Bis−GMA、HD、BPO、TMDPOおよびシラン処理した石英粉末等を表2に示す配合比で混合した接着性組成物Bペーストを各々調製した。これらのAペーストおよびBペーストを表2の組み合わせで等量ずつ混和した後に、直ちにその混合ペーストを使用して、実施例1と同様にそれぞれの接着力、接着耐久性および硬化深度を調べた。表2に、接着性組成物の配合比(重量部)及び試験結果を示す。
表2からわかるように、リン酸基含有重合性単量体またはシランカップリング剤を含む場合、光照射時間が20秒と短い時間においても、接着力が高くまた接着耐久性にも優れることがわかる。さらに、(E)TPSS、(F)DEPT、(G)BPOを含む場合、さらに優れた硬化深度を示すことがわかる。
Figure 2007153957
Figure 2007153957
本発明に係る電子部品用接着性組成物は、ガラスや金属への接着力が強く、高湿度雰囲気下でも高い長期接着性保持率を有するため、長期の信頼性を必要とする電子部品の接着剤として有用であり、特に、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ、太陽電池等に使用される電子部品の接着剤として好適に使用されうるものである。

Claims (4)

  1. 後述の(C)および(D)を除く重合性化合物(A)、光重合開始剤(B)、ならびに下記一般式(I):
    Figure 2007153957
    で表されるシランカップリング剤(C)および/またはリン酸基含有重合性単量体(D)、を含有する電子部品用接着性組成物。
  2. 光重合開始剤(B)が、400〜600nmの間に極大吸収波長を有する光重合開始剤である請求項1記載の電子部品用接着性組成物。
  3. スルフィン酸もしくはその塩(E)、第3級アミン(F)および有機過酸化物(G)をさらに含有する請求項1または2記載の電子部品用接着性組成物。
  4. 充填剤(H)をさらに含有する請求項1〜3いずれかに記載の電子部品用接着性組成物。
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