JP2018104646A - 伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物 - Google Patents

伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】伸縮性に優れ、低タック性を有する伸縮性樹脂層を形成することのできる樹脂組成物を提供すること。【解決手段】(A)スチレン系エラストマ及び(B)重合性化合物を含有し、(B)重合性化合物が、下記式(I)で表される化合物を含み、伸縮性樹脂層3を形成するために用いられる樹脂組成物が開示される。[式(I)中、Rは、10以上の炭素原子及び2以上の酸素原子を含有する基を表し、Raは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。]【選択図】図2

Description

本発明は、伸縮性樹脂層を形成するために用いられる樹脂組成物に関する。
近年、ウェアラブル機器に関して、小型化への要望に加え、身体に装着し易いように、身体のような曲面に使用できると共に脱着しても接続不良が生じにくいフレキシブル性及び伸縮性が求められている。
特許文献1には、IC等の部品を実装したプリント配線基板と、長繊維強化樹脂とを用いて電子部品構成物内蔵インモールド品を得る方法が開示されている。この方法は、複数の部品内蔵モジュールを樹脂に内蔵することで小型化を可能にしている。また、曲面に使用するウェアラブル機器として、硬質部と可撓部とを混成させた機器も開発されている。さらに、特許文献2には、フレキシブル基板に凹部を形成し、凹部の内部に実装した電子部品を長繊維強化樹脂を用いて封止し、フレキシブルな部品内蔵モジュールを得る方法が記載されている。
特開平5−229293号公報 特開2012−134272号公報
上記用途への対応等により、伸縮性に優れ、低タック性を有する伸縮性樹脂層を形成できる樹脂組成物が求められる場合がある。
そこで、本発明の主な目的は、伸縮性に優れ、低タック性を有する伸縮性樹脂層を形成することのできる樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、スチレン系エラストマ及び特定の重合性化合物を含有する樹脂組成物を用いることにより上記課題を解決することができることを見出した。すなわち、本発明は、(A)スチレン系エラストマ及び(B)重合性化合物を含有し、(B)重合性化合物が、下記式(I)で表される化合物を含む、伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物を提供する。
Figure 2018104646
式(I)中、Rは、10以上の炭素原子及び2以上の酸素原子を含有する基を表し、Rは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。
本発明の樹脂組成物は、伸縮性に優れ、低タック性を有する伸縮性樹脂層を形成することができる。
回復率の測定例を示す応力−ひずみ曲線である。 半導体装置の一実施形態を示す断面図である。 伸縮性基板及び回路部品の一実施形態を示す断面図である。 複数の半導体装置を得る工程の一実施形態を示す断面図である。
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
一実施形態に係る樹脂組成物は、(A)スチレン系エラストマ(「(A)成分」ともいう)及び(B)重合性化合物(「(B)成分」ともいう)を含有し、(B)重合性化合物が、下記式(I)で表される化合物を含む。また、本実施形態に係る樹脂組成物は、伸縮性樹脂層を形成するために用いられる、伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物である。
Figure 2018104646
式(I)中、Rは、10以上の炭素原子及び2以上の酸素原子を含有する基を表し、Rは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。
本実施形態の樹脂組成物によれば、伸縮性に優れ、低タック性を有する伸縮性樹脂層を形成することができる。上記樹脂組成物から形成される伸縮性樹脂層は、べた付き性が低く、例えば、人間が触れる際の不快感を低減できると考えられる。また、上記伸縮性樹脂層は、埃が付着し難いことから、透明性を高度に維持できると共に、封止する回路等へのごみの巻き込みなどが生じ難く、接触不良を低減できると考えられる。また、上記伸縮性樹脂層は、保護フィルム(例えば、PETフィルム)からの剥離が容易であり、取り扱い性にも優れると考えられる。
スチレン系エラストマとは、ハードセグメントとしてのポリスチレンと、ソフトセグメントとしてのポリエチレン、ポリブチレン、及びポリイソプレン等から選ばれる不飽和二重結合を含むジエン系エラストマとを含む共重合体を基本単位構造として有するエラストマである。
(A)スチレン系エラストマとしては、例えばJSR(株)「ダイナロンSEBSシリーズ」、クレイトンポリマージャパン(株)「クレイトンDポリマーシリーズ」、アロン化成(株)「ARシリーズ」などを好適に用いることができる。
水素添加型スチレン系エラストマは、ソフトセグメントとしてのジエン系エラストマの不飽和二重結合に水素を付加反応させたものであり、これによれば耐候性向上などの効果が期待できる。
水素添加型スチレン系エラストマとしては、例えばJSR(株)「ダイナロンHSBRシリーズ」、クレイトンポリマージャパン(株)「クレイトンGポリマーシリーズ」、旭化成ケミカルズ(株)「タフテックシリーズ」などを好適に用いることができる。
(A)スチレン系エラストマの重量平均分子量は、塗膜性の観点から、4000〜200000であることが好ましく、6000〜150000であることがより好ましく、7000〜125000であることが更に好ましい。重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値から求めることができる。
(A)成分は、1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
(A)成分の含有量は、伸縮性が更に向上する観点から、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、例えば、50質量%以上であってもよく、60質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよい。(A)成分の含有量は、露光時に(B)成分によって絡め込まれて容易に硬化し易い観点から、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、例えば、90質量%以下であってもよく、85質量%以下であってもよく、80質量%以下であってもよい。これらの観点から、(A)成分の含有量は、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、50〜90質量%であることが好ましく、60〜85質量%であることがより好ましく、70〜80質量%であることが更に好ましい。
以下、(B)成分について説明する。(B)成分である重合性化合物としては、加熱又は紫外線などの照射によって重合するものであれば特に制限はないが、材料の選択性及び入手の容易さの観点から、例えばエチレン性不飽和基などの重合性置換基を有する化合物が好適である。重合性化合物は、例えば、重合性モノマであり得る。(B)成分は、1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
(B)重合性化合物としては、(メタ)アクリレート、ハロゲン化ビニリデン、ビニルエーテル、ビニルエステル、ビニルピリジン、ビニルアミド、アリール化ビニルなどが挙げられる。これらのうち透明性の観点から、(メタ)アクリレート及びアリール化ビニルが好ましい。(メタ)アクリレートは、1官能、2官能又は多官能(3官能以上)のいずれでもよいが、十分な硬化性を得易い観点から、2官能又は多官能の(メタ)アクリレートが好ましい。
単官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチルヘプチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(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、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(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、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(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、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)スクシネートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロペンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(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、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)テトラヒドロフタレート、モノ(2−(メタ)アクリロイロキシエチル)ヘキサヒドロフタレートなどの脂環式(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、o−ビフェニル(メタ)アクリレート、1−ナフチル(メタ)アクリレート、2−ナフチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、p−クミルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、o−フェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、1−ナフトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ナフトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(o−フェニルフェノキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(1−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(2−ナフトキシ)プロピル(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート;2−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、N−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−N−カルバゾールなどの複素環式(メタ)アクリレート;及びこれらのカプロラクトン変性体が挙げられる。これらの中でもスチレン系エラストマとの相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート及び上記芳香族(メタ)アクリレートが好ましい。
2官能(メタ)アクリレートとしては、例えば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、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(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、テトラ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、エトキシ化ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジ(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、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10−デカンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化2−メチル−1,3−プロパンジオールジ(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化シクロヘキサンジメタノール(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化トリシクロデカンジメタノール(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化水添ビスフェノールFジ(メタ)アクリレートなどの脂環式(メタ)アクリレート;エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ビスフェノールAFジ(メタ)アクリレート、エトキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化フルオレン型ジ(メタ)アクリレートなどの芳香族(メタ)アクリレート;エトキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレートなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのカプロラクトン変性体;ネオペンチルグリコール型エポキシ(メタ)アクリレートなどの脂肪族エポキシ(メタ)アクリレート;シクロヘキサンジメタノール型エポキシ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、水添ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレートなどの脂環式エポキシ(メタ)アクリレート;及びレゾルシノール型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールF型エポキシ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAF型エポキシ(メタ)アクリレート、フルオレン型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でもスチレン系エラストマとの相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート及び上記芳香族(メタ)アクリレートが好ましい。
3官能以上の多官能(メタ)アクリレートとしては、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化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、エトキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化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、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの脂肪族(メタ)アクリレート;エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、エトキシ化プロポキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレートなどの複素環式(メタ)アクリレート;これらのカプロラクトン変性体;及びフェノールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなどの芳香族エポキシ(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でもスチレン系エラストマとの相溶性、また透明性及び耐熱性の観点から、上記脂肪族(メタ)アクリレート及び上記芳香族(メタ)アクリレートが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物においては、上述のとおり、(B)重合性化合物が、式(I)で表される化合物を含む。式(I)で表される化合物は、例えば重合性化合物の上記例示の中から適宜選択してもよく、それ以外の化合物であってもよい。
式(I)において、Rは、柔軟性の向上の観点から、エステル骨格(−COO−)を含有していてもよい。
式(I)において、Rは、希釈性及び伸縮性の観点から、下記式(II)で表される構造を含有していてもよい。
Figure 2018104646
式(I)で表される化合物は、例えば、(メタ)アクリレート化合物であってもよい。
式(I)で表される化合物の具体例は、下記式(III)で表される化合物、下記式(IV)で表される化合物、下記式(V)で表される化合物、下記式(VI)で表される化合物及び下記式(VII)で表される化合物を含む。
Figure 2018104646
Figure 2018104646
Figure 2018104646
Figure 2018104646
式(VI)中、l、m及びnは正の数を示し、l+m+n=3.6である。
Figure 2018104646
式(I)において、Rは、透明性に優れる観点及び耐候性又は耐熱性の向上の観点から、脂肪環骨格を含有していてもよい。脂肪環骨格としては、例えば、下記式(a)で表される構造が挙げられる。
Figure 2018104646
式(I)で表される化合物において、Rが脂肪環骨格を含有するものとしては、例えば、下記式(VIII)で表される化合物及び下記式(IX)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2018104646
Figure 2018104646
式(I)で表される化合物は、柔軟性及び伸縮性の向上の観点から、例えば、式(III)で表される化合物、式(IV)で表される化合物、式(V)で表される化合物、式(VI)で表される化合物及び式(VII)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であってもよい。
式(I)で表される化合物は、透明性に優れる観点及び耐候性又は耐熱性の向上の観点から、式(VIII)で表される化合物又は式(IX)で表される化合物であってもよい。
(B)成分である重合性化合物の含有量は、(A)スチレン系エラストマと共に硬化することが容易となる観点から、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、例えば、5質量%以上であってもよく、15質量%以上であってもよい。(B)成分の含有量は、硬化物の強度及び伸縮性が更に向上する観点から、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、例えば、50質量%以下であってもよく、40質量%以下であってもよい。これらの観点から、(B)成分の含有量は、(A)成分及び(B)成分の総量に対して、5〜50質量%であることが好ましく、15〜40質量%であることがより好ましい。
(B)成分における、式(I)で表される化合物の含有量に特に制限はないが、伸縮性樹脂層のタック性が更に低下し易い観点から、(B)成分の全質量を基準として、例えば、50質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、90質量%以上であってもよい。式(I)で表される化合物の含有量の上限に特に制限はないが、(B)成分の全質量を基準として、例えば、100質量%であってもよい。すなわち、(B)成分は式(I)で表される化合物のみからなる態様であってもよい。
(A)成分及び(B)成分は、生体適合性に優れることが好ましい。
ここで、生体適合性に優れるとは、皮膚刺激性が低いこと、皮膚感作性が低いこと、細胞毒性が低いこと、血液適合性に優れること、及び生分解性が高いことのうちの少なくとも1つを満たすことをいう。生体適合性としては、例えば、国際規格ISO10993を満たすことが好ましい。皮膚刺激性は、例えば、PIIが2以下のものであることが好ましい。重合性化合物としては、皮膚感作性が低いもの及び細胞毒性が陰性のものが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、例えば、重合開始剤などを使用することによって、活性光線の照射及び/又は加熱によって硬化することができる。すなわち、本実施形態の樹脂組成物は、重合開始剤を更に含有していてもよい。
重合開始剤としては、加熱又は紫外線などの照射によって重合を開始させるものであれば特に制限はないが、例えば、熱ラジカル重合開始剤及び光ラジカル重合開始剤が挙げられる。硬化速度が速く常温硬化が可能なことから、光ラジカル重合開始剤が好ましい。
熱ラジカル重合開始剤としては、例えば、メチルエチルケトンパーオキシド、シクロヘキサノンパーオキシド、メチルシクロヘキサノンパーオキシドなどのケトンパーオキシド;1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、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、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンなどのパーオキシケタール;p−メンタンヒドロパーオキシドなどのヒドロパーオキシド;α、α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシドなどのジアルキルパーオキシド;オクタノイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ステアリルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシドなどのジアシルパーオキシド;ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルパーオキシカーボネートなどのパーオキシカーボネート;t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウリレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、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−ブチルパーオキシアセテートなどのパーオキシエステル;及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2’−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ化合物が挙げられる。これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、上記ジアシルパーオキシド、上記パーオキシエステル、及び上記アゾ化合物が好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンなどのベンゾインケタール;1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オンなどのα−ヒドロキシケトン;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オンなどのα−アミノケトン;1−[(4−フェニルチオ)フェニル]−1,2−オクタジオン−2−(ベンゾイル)オキシムなどのオキシムエステル;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シド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、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シドなどのホスフィンオキシド;2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(p−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体などの2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどのベンゾフェノン化合物;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナントラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノンなどのキノン化合物;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテルなどのベンゾインエーテル;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾインなどのベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタールなどのベンジル化合物;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9、9’−アクリジニルヘプタン)などのアクリジン化合物;N−フェニルグリシン;及びクマリンが挙げられる。
前記2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体において、2つのトリアリールイミダゾール部位のアリール基の置換基は、同一で対称な化合物を与えてもよく、相違して非対称な化合物を与えてもよい。ジエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸との組み合わせのように、チオキサントン化合物と3級アミンとを組み合わせてもよい。
これらの中で、硬化性、透明性、及び耐熱性の観点から、上記α−ヒドロキシケトン及び上記ホスフィンオキシドが好ましい。これらの熱及び光ラジカル重合開始剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。さらに、適切な増感剤と組み合わせることもできる。
重合開始剤の含有量は、優れた硬化性を得易い観点から、(A)成分及び(B)成分の総量100質量部に対して、例えば、0.1質量部以上であってもよく、0.3質量部以上であってもよく、0.5質量部以上であってもよい。重合開始剤の含有量は、優れた光透過性を得易い観点から、(A)成分及び(B)成分の総量100質量部に対して、例えば、10質量部以下であってもよく、7質量部以下であってもよく、5質量部以下であってもよい。これらの観点から、重合開始剤の含有量は、(A)成分及び(B)成分の総量100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、0.3〜7質量部であることがより好ましく、0.5〜5質量部であることが更に好ましい。
この他に必要に応じて、樹脂組成物中には、酸化防止剤、黄変防止剤、紫外線吸収剤、可視光吸収剤、着色剤、可塑剤、安定剤、充填剤などのいわゆる添加剤を本発明の効果を実質的に損なわない範囲で添加してもよい。
一実施形態に係る樹脂組成物は、好適な有機溶剤を用いて希釈し、樹脂ワニスとして使用してもよい。ここで用いる有機溶剤としては、該樹脂組成物を溶解しえるものであれば特に制限はない。例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、p−シメンなどの芳香族炭化水素;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンなどの環状エーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノンなどのケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル;エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの炭酸エステル;及びN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドンなどのアミドが挙げられる。これらの中で、溶解性及び沸点の観点から、トルエン及びN,N−ジメチルアセトアミドが好ましい。これらの有機溶剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。樹脂ワニス中の固形分濃度は、通常20〜80質量%であることが好ましい。
本実施形態の樹脂組成物を硬化して形成される伸縮性樹脂層の弾性率は、0.1MPa以上1000MPa以下であることが好ましい。弾性率が0.1MPa以上1000MPa以下であれば、フィルムとしての扱い性及び伸縮性を得ることができる。この観点から、弾性率が0.3MPa以上100MPa以下であることが更に好ましく、0.5MPa以上50MPa以下であることが特に好ましい。
伸縮性樹脂層の破断伸び率は、100%以上であることが好ましい。破断伸び率が100%以上であれば十分な伸縮性を得ることができる。この観点から、破断伸び率は300%以上であることが更に好ましく、500%以上であることが特に好ましい。
伸縮性樹脂層の測定サンプルを用いた引っ張り試験において、1回目の引っ張り試験で加えたひずみ(変位量)をX、次に初期位置に戻し再度引っ張り試験を行ったときに荷重が掛かり始めるときの位置をYとし、式:R=Y/Xで計算されるRを回復率と定義したときに、この回復率が80%以上であることが好ましい。回復率は、Xを50%として測定することができる。図1は、回復率の測定例を示す応力−ひずみ曲線である。回復率が80%以上であれば繰り返しの使用に耐えることができるため、回復率は、85%以上であることが更に好ましく、90%以上であることが特に好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、例えば、フィルム状の形態であってもよい。本実施形態に係るフィルム状樹脂組成物(「樹脂フィルム」ともいう)は、上記樹脂組成物からなるものである。上記樹脂フィルムは、例えば、(A)成分及び式(I)で表される化合物(並びに必要に応じその他の化合物)を含有する樹脂ワニスを好適な基材フィルムに塗布して得られる塗膜から溶媒を除去することにより容易に製造することができる。
基材フィルムとしては、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン;ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリスルホン及び液晶ポリマが挙げられる。これらの中で、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド及びポリアリレート、ポリスルホンが好ましい。
基材フィルムの厚みは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、3〜250μmであることが好ましい。3μm以上であるとフィルム強度が十分であり、250μm以下であると十分な柔軟性が得られる。以上の観点から、厚みは5〜200μmであることが更に好ましく、7〜150μmであることが特に好ましい。樹脂フィルムとの剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されたフィルムを必要に応じて用いてもよい。
必要に応じて保護フィルムを樹脂フィルム上に貼り付け、基材フィルム、樹脂フィルム及び保護フィルムからなる3層構造の積層フィルムとしてもよい。
保護フィルムとしては、特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル;及びポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが挙げられる。これらの中で、柔軟性及び強靭性の観点から、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル;及びポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましい。樹脂フィルムとの剥離性向上の観点から、シリコーン系化合物、含フッ素化合物などにより離型処理が施されたフィルムを必要に応じて用いてもよい。
保護フィルムの厚みは、目的とする柔軟性により適宜変えてよいが、10〜250μmであることが好ましい。厚みが10μm以上であるとフィルム強度が十分であり、250μm以下であると十分な柔軟性が得られる。以上の観点から、厚みは15〜200μmであることが更に好ましく、20〜150μmであることが特に好ましい。
樹脂フィルムの乾燥後の厚みは、特に限定されないが、通常は5〜1000μmであることが好ましい。厚みが5μm以上であると、樹脂フィルム又はその硬化物(伸縮性樹脂層)の強度が優れる傾向にある。厚みが1000μm以下であると、乾燥が容易であり、樹脂フィルム中の残留溶媒量を容易に低減できることから、樹脂フィルムの硬化物を加熱したときに発泡が生じ難い傾向にある。
樹脂フィルムは、例えばロール状に巻き取ることによって容易に保存することができる。または、ロール状のフィルムを好適なサイズに切り出して、シート状にして保存することもできる。
一実施形態に係る樹脂組成物及びその硬化物である伸縮性樹脂層は、例えば、半導体用伸縮性樹脂封止材(ウェアラブル機器の回路基板を保護するための封止層等)として好適である。
以下、本実施形態の樹脂組成物を、封止材として用いる半導体装置の一例について説明する。
図2は、一実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図である。図2に示す半導体装置100は、伸縮性を有する伸縮性基板1と、回路部品2と、伸縮性を有する伸縮性樹脂層(伸縮性部材)3とで構成される回路基板を備える。伸縮性基板1は、例えば、フレキシブル基板である。回路部品2は、伸縮性基板1上に実装されている。伸縮性樹脂層3は、樹脂硬化物層であり、上述の樹脂組成物又はこれから作製される樹脂フィルムを硬化させることにより形成される。伸縮性樹脂層3は、伸縮性基板1及び回路部品2を封止しながら、回路基板の表面を保護している。
伸縮性基板1の構成材料は、目的に応じて用いられる。伸縮性基板1の構成材料としては、ポリイミド、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂及びポリエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも一種が好ましい。この中でも、伸縮性に更に優れる観点から、シロキサン構造、脂肪族エーテル構造又はジエン構造を有するポリイミド、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、長鎖アルキル鎖(例えば、炭素数1〜20のアルキル鎖)を有するビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂、及び、ロタキサン構造を有するポリエチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも一種がより好ましい。さらに、伸縮性に更に優れる観点から、シロキサン構造、脂肪族エーテル構造又はジエン構造を有するポリイミド、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、及び、長鎖アルキル鎖を有するビスマレイミド樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種が更に好ましい。伸縮性基板1の構成材料は、1種を単独で、又は、2種以上を組み合わせて用いることができる。
回路部品2は、例えば、メモリーチップ、発光ダイオード(LED)、RFタグ(RFID)、温度センサ、加速度センサ等の、半導体素子を含む実装部品である。1種類の回路部品2が実装されていてもよく、2種類以上の回路部品2が混在して実装されていてもよい。また、回路部品2は、1個が実装されていてもよく、複数個が実装されていてもよい。
以下、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
(工程1:実装工程)
まず、図3に示すように、伸縮性基板1の上に回路部品2を実装する。1種類の回路部品2が実装されていてもよく、2種類以上の回路部品2が混在して実装されていてもよい。また、回路部品2は、1個が実装されていてもよく、複数個が実装されていてもよい。
(工程2:封止工程)
次に、伸縮性基板1及び回路部品2を封止部材としての樹脂組成物又は樹脂フィルムで封止する。伸縮性基板1及び回路部品2は、例えば、樹脂フィルムを伸縮性基板1に積層すること、樹脂組成物を伸縮性基板1に印刷すること、又は、樹脂組成物に伸縮性基板1を浸漬し、乾燥することにより封止することができる。封止は、加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート、印刷法又はディッピング法等によって行うことができる。この中でも、Roll to Rollのプロセスで使用できるものが製造工程を短縮できる点から好ましい。
加熱プレス、ロールラミネート、真空ラミネート等による封止工程では、減圧下で樹脂フィルムを積層することが好ましい。封止時においては、樹脂組成物又は樹脂フィルムを50〜170℃に加熱することが好ましく、圧着圧力は、0.1〜150MPa程度(1〜1500kgf/cm程度)が好ましい。これらの条件には特に制限はない。
(工程3:硬化工程)
封止工程において伸縮性基板1及び回路部品2を樹脂組成物又は樹脂フィルムで封止した後、これらを硬化させることにより伸縮性樹脂層3を形成し、伸縮性樹脂層3を有する回路基板を得る。これにより、図1に示される半導体装置100が得られる。硬化としては、加熱による熱硬化、又は、露光による光硬化を行うことができる。回路部品2の耐熱性の観点から、熱硬化であれば低温で硬化する樹脂組成物が好ましい。また、室温で硬化できる観点から、光硬化する樹脂組成物が好ましい。
(工程4:切断工程)
半導体装置の製造方法は、必要に応じて、例えば、図4に示すように、回路基板を切断し分離することにより、回路部品を有する複数の半導体装置を得る工程を備えることができる。これにより、複数の半導体装置を一度に大面積で製造することが可能となり、製造工程を減らすことが容易となる。
一実施形態に係る樹脂組成物及びその硬化物である伸縮性樹脂層は、例えば、回路形成用基板としても好適である。この場合、例えば、本実施形態に係る樹脂フィルム又はそれを硬化させて得られる伸縮性樹脂層を、回路形成用基板(伸縮性基材)として準備した後、上記基板上に電気回路を形成すればよい。電気回路の形成方法としては特に限定されないが、エッチング、めっき、印刷、転写等の方法が挙げられる。
以下の本発明の実施例を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1
[樹脂ワニスAS1の調合]
(A)成分として水素添加型スチレンブタジエンゴム(スチレン系エラストマ、JSR(株)「ダイナロン2324P」)80質量部、(B)成分としてジオキサングリコールジアクリレート(日本化薬(株)製「カヤラドR−604」)20質量部、重合開始剤としてビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド(BASF社製「イルガキュア819」)1.5質量部、及び溶剤としてトルエン125質量部を攪拌しながら混合し樹脂ワニスAS1を得た。
[樹脂フィルムSS1の作製]
基材フィルムとして表面離型処理PETフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製「ピューレックスA31」、厚み38μm)を準備した。このPETフィルムの離型処理面上にナイフコータ((株)康井精機製「SNC−350」)を用いて樹脂ワニスAS1を塗布した。次いで乾燥機((株)二葉科学製「MSO−80TPS」)中100℃で20分乾燥して、樹脂フィルムを形成させた。形成された樹脂フィルムに、基材フィルムと同じ表面離型処理PETフィルムを、離型処理面が樹脂フィルム側になる向きで保護フィルムとして貼付けて、積層フィルムSS1を得た。樹脂フィルムの厚みは、塗工機のギャップを調節することで任意に調整可能である。本実施例では乾燥後の樹脂フィルムの膜厚が100μmとなるように調節した。
実施例2〜6、及び比較例1〜2
実施例1と同様の方法で、表1に示す配合比に従って樹脂ワニスAS2〜AS8を調合し、積層フィルムSS2〜SS8を作製した。
[タックの測定]
各樹脂フィルムに、紫外線露光機(ミカサ(株)「ML−320FSAT」)によって紫外線(波長365nm)を2000mJ/cm2照射した。次いで、長さ70mm、幅20mmの積層フィルムを切り出し、保護フィルムを除去して、伸縮性樹脂層の測定用サンプルを得た。測定用サンプルのタックを、タッキング試験機((株)レスカ製「TACII」)を用いて測定した。なお、測定条件は定荷重モードで、浸没速度が120mm/min、テスト速度が600mm/min、荷重が100gf、荷重保持時間が1s、温度が30℃の条件とした。そして、比較例1におけるタックを基準として、各実施例及び比較例のタック(倍率)を算出した。
[弾性率、伸び率の測定]
各樹脂フィルムに、紫外線露光機(ミカサ(株)「ML−320FSAT」)によって紫外線(波長365nm)を2000mJ/cm2照射した。その後、基材フィルムを除去して、伸縮性樹脂層を形成させた。次いで、長さ40mm、幅10mmの積層フィルムを切り出し、保護フィルムを除去して、伸縮性樹脂層の測定用サンプルを得た。測定用サンプルの応力−ひずみ曲線を、オートグラフ((株)島津製作所「EZ−S」)を用いて測定し、その応力−ひずみ曲線から弾性率及び伸び率を求めた。測定時のチャック間距離は20mm、引っ張り速度は50mm/minとした。なおここでは、弾性率として荷重0.5から1.0Nにおける値を、伸び率としてサンプルが破断した際の値(破断伸び率)を測定した。
[回復率の測定]
各樹脂フィルムに、紫外線露光機(ミカサ(株)「ML−320FSAT」)によって紫外線(波長365nm)を2000mJ/cm照射した。その後、基材フィルムを除去して、伸縮性樹脂層を形成させた。次いで、長さ70mm、幅5mmの積層フィルムを切り出し、保護フィルムを除去して、測定用サンプルを得た。測定用サンプルの回復率を、マイクロフォース試験機(IllinoisTool Works Inc「Instron 5948」)を用いて測定した。
回復率とは、1回目の引っ張り試験で加えた変位量(ひずみ)をX、次に初期位置に戻し再度引っ張り試験を行ったときに荷重が掛かり始めるときの位置(変位量)をYとしたときに、式:R=Y/Xで計算されるRを指す。本測定では初期長さ(チャック間の距離)を50mm、Xを25mm(ひずみ50%)とした。
実施例1〜6及び比較例1〜2の評価結果を表1に示す。
Figure 2018104646

1)水素添加型スチレンブタジエンラバー、JSR(株)「ダイナロン2324P、重量平均分子量:1.0×10
2)ジオキサングリコールジアクリレート(日本化薬(株)「カヤラドR−604」)
3)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アクリレート(日本化薬(株)「カヤラドHX−220」)
4)トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学(株)「A−DCP」)
5)式(VII)で表される化合物(東邦化学工業(株)「PD−070A」)
6)グリセリルプロポキシトリアクリレート(日本化薬(株)「カヤラドGPO−303」)
7)ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(東亜合成(株)「アロニックスM−408」)
8)ノナンジオールジアクリレート(日立化成(株)「ファンクリルFA−129AS」)
9)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シド(BASFジャパン(株)「イルガキュア819」)
10)比較例1を基準として算出する。
実施例1〜6の樹脂組成物によって形成された伸縮性樹脂層は、高い伸縮性を有することがわかる。また、実施例1〜6の樹脂組成物によって形成された伸縮性樹脂層は、比較例1及び2の樹脂組成物によって形成された伸縮性樹脂層と比較してタック性が低いこと、すなわち低タック性を有することがわかる。
本発明の伸縮性樹脂組成物は、伸縮性に優れ、低タック性を有する伸縮性樹脂層を形成できる。また、本発明の伸縮性樹脂組成物から形成される伸縮性樹脂層は、回復率に優れたものであり得る。したがって、本発明の樹脂組成物及びその硬化物である伸縮性樹脂層は、例えば、半導体用伸縮性樹脂封止材(ウェアラブル機器の回路基板を保護するための封止層等)、及び回路形成用基板として好適に用いることができる。
1…伸縮性基板、2…回路部品、3…伸縮性樹脂層、100…半導体装置。

Claims (6)

  1. (A)スチレン系エラストマ及び(B)重合性化合物を含有し、
    (B)重合性化合物が、下記式(I)で表される化合物を含む、伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物。
    Figure 2018104646

    [式(I)中、Rは、10以上の炭素原子及び2以上の酸素原子を含有する基を表し、Rは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基を表す。]
  2. 前記Rが、エステル骨格を含有する、請求項1に記載の伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物。
  3. 前記Rが、下記式(II)で表される構造を含有する、請求項1に記載の伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物。
    Figure 2018104646
  4. 式(I)で表される化合物が、下記式(III)で表される化合物、式(IV)で表される化合物、下記式(V)で表される化合物、式(VI)で表される化合物及び式(VII)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物。
    Figure 2018104646

    Figure 2018104646

    Figure 2018104646

    Figure 2018104646

    [式(VI)中、l、m及びnは正の数を示し、l+m+n=3.6である。]
    Figure 2018104646
  5. 前記Rが、脂肪環骨格を含有する、請求項1に記載の伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物。
  6. 式(I)で表される化合物が、式(VIII)で表される化合物又は式(IX)で表される化合物である、請求項1又は5に記載の伸縮性樹脂層形成用樹脂組成物。
    Figure 2018104646

    Figure 2018104646
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