JP2021120427A

JP2021120427A - 仮止め接着剤及び仮止め接着方法

Info

Publication number: JP2021120427A
Application number: JP2020013793A
Authority: JP
Inventors: 剛只野; Takeshi Tadano
Original assignee: Nikka Seiko Co Ltd
Current assignee: Nikka Seiko Co Ltd
Priority date: 2020-01-30
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2021-08-19

Abstract

【課題】被加工材料の支持体への仮止め接着と剥離が容易にできるようにする。【解決手段】光学ガラス等の被加工材料をサポート基板などの支持体に仮止めする接着剤として、アクリル系モノマーにＵＶ感応性の光重合開始剤と、重合硬化後に接着剤を剥がすように作用するＵＶ感応性の剥離剤を配合する。被加工材料と支持体の間に仮止め接着剤を薄膜状に介在させ、接着剤中の光重合開始剤に感応するＵＶを照射し、接着剤を硬化して被加工材料を支持体に固定する。その後、被加工材料に必要な加工処理を施し、加工終了後に接着剤中の剥離剤に感応するＵＶを照射することで、加工済の被加工材料を支持体から剥離する。【選択図】なし

Description

本発明は、光学ガラスやウェーハなどの被加工材料を加工するためにサポート基板、固定用冶具などの支持体に仮止めし、加工処理後に容易に剥離することができる仮止め接着剤及び仮止め接着方法に関するものである。

近年、各種デバイスの技術革新によって光学、通信機器の性能が大きく向上してきており、様々な機器がセンサーを介して制御されたりインターネットと繋がったりするようになっている。
こうしたことを可能にしているのは、光学ガラスや半導体などのウェーハに対する高度の加工技術と新しい基本設計技術に基づくアッセンブリやパッケイジングの進化がある。

このような光学ガラスやウェーハなどに対する切断、研削、研磨その他の精密加工においては、加工を行う際に、これらを支持、固定しておくためにサポート基板、固定用冶具などの支持体に仮止めする必要がある。

一般的に、こうした固定にはワックスのようなホットメルト接着剤、エポキシ樹脂などの反応系接着剤などが用いられているが、被加工材料の固定、剥離、洗浄に何かと手間を要している。
また、仮止め接着剤を水系のものとすることにより、加熱溶融によりサポート基板から剥離し、温水によって洗浄できるようなものも提案されている。（特許文献１）

特許第６５３５４２７号公報

本発明は、光学ガラス、ウェーハなどの被加工材料を加工処理するに際して支持体に仮止め接着することに関して、容易、迅速に接着することができると共に、必要な加工処理を行った後に被加工材料を支持体から容易に剥離できるような仮止め接着剤を得ようとするものである。

本発明は、光学ガラス、ウェーハ等の被加工材料をサポート基板や固定用冶具に仮止めするために、その接着剤としてアクリル系モノマーにＵＶ感応性の光重合開始剤と、モノマーの重合硬化後に接着剤を剥がすように作用するＵＶ感応性の剥離剤を含有させているものである。

そして、この仮止め接着剤を使用する場合、光学ガラス、ウェーハなどの被加工材料とこれを保持するためのサポート基板、固定用冶具などの支持体の間に接着剤を薄膜状に介在させる。この接着剤中の光重合開始剤に感応するＵＶを照射し、接着剤を硬化して被加工材料を支持体に固定する。その後、被加工材料に必要な加工処理を施し、加工終了後に接着剤中の剥離剤に感応するＵＶを照射することで、加工済の被加工材料を支持体から簡便に剥離するようにするものである。

本発明によれば、仮止め接着剤にＵＶを照射することによって接着剤を硬化させ、光学ガラス、ウェーハなどの被加工材料をサポート基板や固定用冶具のような支持体に迅速かつ確実に仮止め接着することができて、必要な加工処理を施すことが出来る。そして、加工の済んだ被加工材料は、異なる条件で再度ＵＶを照射することによって容易に支持体から剥離することができる。

上記仮止め接着剤は、アクリル系モノマーであって、ＵＶ照射によって重合することで硬化するものである。
このアクリル系モノマーには、これを硬化させるためのＵＶ感応性の光重合開始剤と、硬化後にその接着状態を解くＵＶ感応性の剥離剤が配合されている。
上記アクリル系モノマーとしては、ウレタンアクリレートやエポキシアクリレートなどが使用される。

上記ウレタンアクリレートは、ＵＶ照射して得られた硬化膜の鉛筆硬度の違いにより、一般に、Ｈ以上を硬質タイプ、Ｂ以下を軟質タイプとして各モノマーメーカーより市販されている。
本アクリル系モノマーとしては、鉛筆硬度がＢ以下の軟質タイプのものを、より好ましくは３Ｂ以下のものを使用するとよい。

一方、エポキシアクリレートはエポキシ樹脂とメタクリル酸もしくはアクリル酸を反応させた（メタ）アクリレートモノマーで、ノボラック型、ビスフェノール型、脂環式タイプなどがある。それぞれ、耐候性、耐薬品性、耐屈曲性などの特徴があり、一般にインキ、接着剤、コート剤などに使用されている。
こうしたアクリル系モノマーとしては、要求特性に合わせて1種もしくは２種以上を組み合わせたものとすることができる。

上記光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、クロロチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、クメンハイドロパーオキサイド、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタール、α-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-フェニルプロパンなどがある。

光重合開始剤は照射されたＵＶに感応するとアクリル系モノマーの重合反応が進行し、これが硬化することによって被加工材料を支持体に固定することができ、被加工材料に対して、切断、研削、研磨その他の精密加工などの必要な加工処理を的確に行うことができる。

上記の如く本アクリル系モノマーには光重合開始剤と共に、ＵＶ感応性の剥離剤が配合されている。この剥離剤としては、ＵＶで分解しラジカルを生成するようなアゾ系剥離剤から選択される。
これはアゾ基に直接、炭素が結合しており、この炭素が３級のアルキル基であるもの、または、この炭素にシアノ基、アミノ基、ケトン基、カルボニル基、エステル基、エーテル基のような極性のある官能基が結合したものは分解が起こりやすく好適である。同様に、この炭素にＵＶの吸収を増感するような共役二重結合やフェニル基のような官能基が結合したアゾ化合物も好適である。

このような剥離剤として、例えば、アゾビスホルムアミド酢酸、２，２’-アゾビス−[２−（１，３−ジメチル−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−イミダゾル−３−イウム−２−イル）プロパントリフラート、アゾジカルボンアミド、アゾビスアセトキシフェニルエタンなどがある。

例えば、上記アゾジカルボンアミドに感応するＵＶが照射されると、下記に示す反応式の反応が起こる。

すなわち、上記化合物にＵＶが照射されると化合物はアゾ結合の部分で分解されると共に、炭素ラジカルと窒素ガス（Ｎ_２）が発生する。この炭素ラジカルは未反応のモノマーを硬化させ体積は収縮する。一方、窒素ガスは接着剤内部で発生すると体積を膨張させると共に、接着剤と被加工材料、あるいは、接着剤と支持体との界面に作用して接着強度が急激に低下し、被加工物が支持体から剥離されるようになる。
他の化合物においてもほぼ同様の反応が起こるようになる。

上記したように光重合開始剤と剥離剤は、共にＵＶ感応性であり、接着剤のモノマーと共存している。
通常、光重合開始剤は瞬時に分解が起こりモノマーを硬化させるのに対し、ＵＶ剥離剤の反応は緩慢なため、上記硬化反応は２５４ｎｍのＵＶを５〜１０００ｍＪ／ｃｍ^２を照射して行うことができ、剥離するときには３０００ｍＪ／ｃｍ^２程度以上を照射して剥離を行なうことができる。

例えば、２５４ｎｍのＵＶを１ｍＷの照度で照射することができるＵＶ光源を準備して被加工材料を支持体に仮止めする場合、５〜１０００秒間ＵＶ照射することで被加工材料を固定できる。また、被加工材料を支持体から剥離する際には、３０００秒以上のＵＶを照射することで被加工材料を支持体から剥がすことができる。
また、一般にＵＶ照射におけるＵＶ照度を強くすると照射時間を短くして処理できるし、たとえＵＶを照射したときに両者が同時に反応を起こしてもＵＶ剥離剤の作用は光重合開始剤に比べて遅いので、実用上は差し支えない。

そして、ＵＶ光源は、光重合開始剤とＵＶ剥離剤の感応波長の相違によってその種類を選択することもできる。すなわち、ＵＶを照射したときに、両者が同時に反応を起こさないように、光重合開始剤が感応するＵＶ波長と、剥離剤が感応するＵＶ波長を違えてやることによって、選択的に反応を起こさせることができる。

例えば、光重合開始剤にミヒラーズケトンを使用して波長３６５ｎｍのＵＶに感応するようにし、剥離剤にはアゾビスホルムアミド酢酸を使用して波長２５４ｎｍのＵＶに感応するようにし、ＵＶの波長を使い分けることによって、重合硬化と剥離を区別して行うようにすることができる。

この仮止め接着剤には、通常、反応性希釈剤を配合すると良い。
この反応性希釈剤は、ベースとなっているアクリル系モノマーの特性を損なわずに接着剤の粘度を下げる働きをするモノマーである。また、この反応性希釈剤によって接着剤の硬化性、密着性、洗浄性などの特性を調整することも可能である。
このような反応性希釈剤は、アクリル系モノマーに対して相溶性を示す低粘度のアクリルモノマーであり、かつ、モノマー単体でＵＶ硬化した際のガラス転移点が５０℃以下のものから選択するとよい。このモノマーは、１種もしくは２種以上のものを組合せて使用することができる。

こうした反応性希釈剤としては、例えば、エチル（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）アクリレートなどの単官能（メタ）アクリレートや、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなどの多官能（メタ）アクリレートなどがある。

アクリル系モノマーは接着剤の組成物の全量に対して２０〜８０質量％程度で使用され、光重合開始剤は、１〜５質量％程度を使用する。
上記剥離剤は組成物の全量の２０質量％以下の量で使用される。より好ましくは１５質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下で使用される。
また、反応性希釈剤は、同じく１０〜６０質量％程度で使用すると良い。
また、必要に応じて、重合禁止剤、可塑剤などを配合することができる。

こうした仮止め接着剤は、光学ガラスやウェーハなどの被加工材料を保持するためのサポート基板、固定用冶具などの支持体の上に常温で滴下、塗布などし、その上に被加工材料を載せて押圧し、ＵＶを照射すると光重合開始剤が感応してすぐに重合硬化され、被加工材料は支持体の上に接着されて固定される。

上記被加工材料としては特に限定されるものではないが、光学ガラス、半導体ウェーハ、セラミックスその他の各種のものがある。
被加工材料が支持体上に固定された状態において、被加工材料に対して加工処理が行われるが、この加工処理としては、上記の如く切断加工、研削加工、研磨加工その他の各種の加工処理があり、特に加工処理として精密加工を行う際の仮止め固定として有用である。

必要な加工処理が終わったら、ＵＶを照射して剥離剤に感応させると仮止め接着剤に作用して、加工済の被加工材料を接着していた支持体から剥離することができる。

上記被加工材料がＵＶ透過性のものである場合、ＵＶ照射を被加工材料側から行うことができる。また、被加工材料がＵＶ透過性に劣るものである場合には、支持体側をＵＶ透過性のあるものにすることによって、支持体側からＵＶ照射を行うことができる。
被加工材料と支持体の両者にＵＶ透過性がある場合には、両側からＵＶ照射を行うこともできる。

剥離した被加工材料や支持体に仮止め接着剤の一部が残存、付着している場合は、これを温水に漬けると接着剤の表面にその温度と水が直接的に作用するようになるので、短時間の間にこれを除去することができる。

以下に実施例及び比較例について述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例、比較例を作製するために、下記の材料を用意した。

（１）軟質ウレタンアクリレートＡ（軟質ウレタンＡ）：ＵＡ−４２００(新中村化学工業株式会社製)
（２）軟質ウレタンアクリレートＢ（軟質ウレタンＢ）：ＵＶ−３０００Ｂ(三菱ケミカル株式会社製)
（３）硬質ウレタンアクリレート（硬質ウレタン）：アートレジンＵＮ−６０６０ＰＴＭ（根上工業株式会社製）
（４）反応性希釈剤Ａ：エチレングリコールジメタクリレート
（５）反応性希釈剤Ｂ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート

（６）光重合開始剤：ミヒラーズケトン
（７）ＵＶ剥離剤Ａ：アゾジカルボンアミド
（８）ＵＶ剥離剤Ｂ：アゾビスアセトキシフェニルエタン

（実施例１）
軟質ウレタンアクリレートＡ（軟質ウレタンＡ）の６５質量％と、反応性希釈剤Ａの１２質量％と、反応性希釈剤Ｂの１１.５質量％と、光重合開始剤の３質量％と、ＵＶ剥離剤Ｂの８.５質量％をよく混合して、仮止め接着剤を得た。
（実施例２〜４）
表１に示す配合により、他は実施例１と同様にして仮止め接着剤を得た。

（比較例１、２）
表１に示す配合により、他は実施例１と同様にして仮止め接着剤を得た。

（試験）
実施例及び比較例の性能を評価するために下記の試験を行った。

（重合硬化性試験）
実施例、比較例の仮止め接着剤をスライドガラス(２５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｔ)の表面中央部に約０.０５ｇ滴下し、別のスライドガラス（２５ｍｍ×７５ｍｍ×１ｔ)を中央部分でクロスするように載せて押圧し、３６５ｎｍのＵＶを約１００ｍＪ／ｃｍ^２照射して、仮止め接着剤の硬化の程度を触感、目視により判断した。
評価基準
充分に硬化しているもの・・・・・〇
硬化が充分でないもの・・・・・・×

（接着性試験）
上記重合硬化試験に供したものについて、５ｋｇの負荷をせん断方向に加え、接着性の良否について触感、目視により判断した。
評価基準
充分に接着しているもの・・・・〇
接着が充分でないもの・・・・・×

（剥離性試験）
上記重合硬化試験に供したものについて、３６５ｎｍのＵＶを約５０００ｍＪ／ｃｍ^２になるように照射して、手で試験片が剥がれるか否かを判断した。
評価基準
自己剥離しているもの・・・・・◎
手で軽く剥離できるもの・・・・○
手で剥離できないもの・・・・・×

（試験結果）
試験の結果を表１に示す。

（考察）
実施例及び比較例に対する試験において、実施例、比較例共に重合硬化には光重合開始剤３質量％で充分な重合硬化性が得られていることが判る。また、接着性において、いずれも充分な接着性が得られている。
剥離性については、実施例の軟質ウレタンＡ又は軟質ウレタンＢを使用したものでは良好な剥離性が得られており、特に実施例４において良好な結果が得られている。一方、比較例の硬質ウレタンを使用したものでは充分な剥離性が得られず、使用に適さないことが判る。

Claims

光学ガラス、ウェーハなどの被加工材料を加工する際にサポート基板や固定用冶具などの支持体に仮止めするために使用する接着剤であって、アクリル系モノマーにＵＶ感応性の光重合開始剤と、このモノマーの重合硬化後に接着剤を剥がすように作用するＵＶ感応性の剥離剤を含有する仮止め接着剤。
上記アクリル系モノマーが、軟質ウレタンアクリレートである請求項１に記載の仮止め接着剤。
上記ＵＶ感応性の光重合開始剤とＵＶ感応性の剥離剤の感応するＵＶの波長が同様であって感応時間が異なっている請求項１または２に記載の仮止め接着剤。
請求項１〜３のいずれかに記載の仮止め接着剤を光学ガラス、ウェーハなどの被加工材料とこれを保持するためのサポート基板、固定用冶具などの支持体の間に薄膜状に介在させ、光重合開始剤に感応するＵＶを照射し、接着剤を硬化して被加工材料を支持体に固定し、被加工材料に加工処理を施し、加工終了後に接着剤中の剥離剤に感応するＵＶを照射し、加工済の被加工材料を剥離する仮止め接着方法。
上記被加工材料もしくは支持体の少なくとも一方がＵＶ透過性を有しているものであり、これを介してＵＶを接着剤に照射する請求項４に記載の仮止め接着方法。