JP3859804B2

JP3859804B2 - 粘着シート

Info

Publication number: JP3859804B2
Application number: JP09868697A
Authority: JP
Inventors: 進岩間
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2017-04-16
Also published as: JPH10288216A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種機械、電気・電子部品、あるいはプラスチック成形品等を固定したり、それらの製造時や検査時に、各種部品等を仮固定したりするのに好適な粘着シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記した粘着シートは、支持層と粘着層とからなり、支持層には、従来、不織布が主に用いられ、粘着層には、天然ゴム等を主成分とするゴム系粘着剤、ポリジメチルシロキサンゴム等を主成分とするシリコーン系粘着剤（シリコーンゲルを含む。以下、同様）、あるいはｎ−ブチルアクリレート等を主成分とするアクリル系粘着剤が主に用いられている。また、粘着シートの応力緩和特性および追従性を向上させるために、ゴム状弾性と柔軟性を付与した粘着シートも知られており、そのような粘着シートの支持層には、シリコーンゴム等のゴムが用いられ、粘着層には、シリコーンゲルが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の粘着層に用いられている、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、およびアクリル系粘着剤は、いずれも粘着力を発生させるため、主成分である高分子鎖の分子量が小さく、また、架橋密度も低い。したがって、上記粘着剤からなる粘着層は、有機溶剤が存在すると、これを吸収して膨潤しやすい。そして、膨潤すると、粘着層の粘着力は低下してしまう。
【０００４】
また、上記した粘着剤のうち、シリコーン系粘着剤は、低分子シロキサンやシリコーンオイルを多量に含んでいる。そのため、シリコーン系粘着剤を用いた粘着シート付近に、電気的接続状態がＯＮ・ＯＦＦを繰り返す部分、例えば、モーター内部のコイル部分、リレーの接点、スイッチの接点、あるいはフロッピーディスクドライブのヘッド部分が存在すると、シリコーン系粘着剤に含まれる低分子シロキサンやシリコーンオイルが、酸化ケイ素となって上記各部分に析出し、その結果、絶縁障害が生じうる。
【０００５】
さらに、シリコーン系粘着剤を用いた粘着シート付近、あるいは、その粘着シートをはがした部分付近に、ワイヤーのボンディングもしくはコネクターのヒートシールを行うパット部分があると、シリコーン系粘着剤に含まれるシリコーンオイルが、パット部分に滲出し、その結果、ボンディングワイヤーもしくはヒートシールコネクターの接着強度が低下する。また、最悪の場合には、パット部分よりボンディングワイヤーもしくはヒートシールコネクターの脱落が起こりうる。特に、μ−ＢＧＡ等のＩＣパッケージ内部で、弾性体として粘着シートを用いる場合、このような問題は、μ−ＢＧＡ等の製造工程内のボンディング時に起こりうる可能性が高くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、従来の粘着シートとは異なり、有機溶剤に接触しても、粘着力が低下しない耐溶剤性を有し、電気的接続状態がＯＮ・ＯＦＦを繰り返す部分付近に使用しても絶縁障害を起こさず、ワイヤーをボンディングもしくはコネクターをヒートシールするパット部分付近に使用しても、接着強度は低下しない粘着シートの提供を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、耐溶剤性が高く、低分子シロキサンやシリコーンオイルをほとんど含有しない、フッ素樹脂ゲルを粘着層に用いることを見いだし、この知見に基づき粘着シートの材料、構造等について検討を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、樹脂あるいはゴムからなる支持層の片面もしくは両面に、フッ素樹脂ゲルからなる粘着層を設けたことを特徴とする粘着シートである。
【０００８】
上記フッ素樹脂ゲルは、基本構造が、構造式
【化２】

（式中、ｎは１０〜１，０００の整数である）
で表され、末端はビニル基を含んだシリコーンからなるものが、後述する理由により好ましい。
【０００９】
また、上記フッ素樹脂ゲルは、後述する理由により、針入度が５０〜９０°であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る粘着シートの一実施態様を示す模式図であり、１は本発明に係る粘着シート、２は粘着層、３は支持層である。図１に示すように、本発明の粘着シート１は、支持層３の表面に粘着層２を設けたものである。
【００１１】
粘着層２は、フッ素ゴム原料を低架橋密度により三次元網目状構造にしたものである。しかしながら、構造式
【化３】
―（ＣＦ₂ ＣＨ₂ ）_m ―（ＣＦ（ＣＨ₃ ）ＣＦ₂ ）_n ―
―（ＣＦ₂ ＣＨ₂ ）_l ―（ＣＦ（ＣＨ₃ ）ＣＦ₂ ）_m ―（ＣＦ₂ ＣＦ₂ ）_n ―
（式中、ｍは１０〜１，０００、ｎは１０〜１，０００、ｌは１０〜１，０００の整数である）
で表されるような、通常のフッ素ゴムでは、加硫後の硬度がシュアー硬度Ａ５０°Ｈｓ以上と硬いこと、および原料状態が固体状であることにより本発明には不向きである。
よって、本発明で用いるフッ素ゴム原料は、構造式
【化４】
（主鎖構造）

（端部構造）

（式中、ｎは１０〜１，０００である）で表されるものが好ましい。
端部構造中の（Ａ）は、１価の脂肪族不飽和炭化水素基であり、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、１−ヘキセニル基等が例示されるが、架橋剤との付加反応により網目状構造を形成するものであれば、どのようなものであってもよい。合成の容易性、および硬化前の組成物の流動性や経済性の点からは、ビニル基が最も有利である。
（Ｂ）の部分は、メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基；フェニル等のアリール基；ベンジル、２−フェニルエチル、２−フェニルプロピル等のアラルキル基；クロロメチル、クロロフェニル、２−シアノエチル、３，３，３−トリフルオロプロピル等の置換炭化水素基；および（Ａ）と同様なビニル、アリル、１−ブテニル、１−ヘキセニル等の脂肪族不飽和炭化水素基が例示される。
一方、主鎖構造は、直線状または分岐状のいずれでもよい。
【００１２】
上記フッ素ゴム原料は、液体状であり、架橋密度を下げることにより、加硫後、溶剤等を用いることなく、耐溶剤性の高いゲル状物質となる。また、架橋剤は、１分子中に≡ＳｉＨ基を３個以上有するハイドロジェンポリシロキサンを用い、末端の脂肪族不飽和炭化水素基と架橋剤中の≡ＳｉＨ基が付加反応することにより三次元網目状構造を形成する。
なお、粘着層に特性向上のため、増粘剤、反発回復剤、劣化防止剤、着色剤等を添加することは任意である。
【００１３】
粘着層２の基本構造は、一般のエラストマーと非常に似通っているが、架橋密度は著しく低い。そのため、粘着層２は、外力によって容易に変形するが、流動性はない。粘着層２が粘着性を発現する原理は、粘着シートを貼り付ける際に加える圧力により、フッ素樹脂ゲルが被接着物の微細な凹凸に合わせて変形し、両者の接触面積が増大することによる。
また、従来の粘着シートに使用されていたゲル状の粘着剤は、架橋密度が低いため、有機溶剤等を吸収して非常に膨潤しやすい。しかしながら、本発明で用いるフッ素樹脂ゲルは、他のゲル状の粘着剤とは異なり、側鎖にフッ素原子を有するため、有機溶剤等により膨潤されにくいという特徴がある。このことを明らかにするため、粘着剤として用いられるシリコーンゲルのうち、最も耐溶剤性があるフロロシリコーンゲル（シリコーン側鎖のメチル基をγ−トリフロロプロピル基で５０％程度置換したもの）と上記構造のフッ素樹脂ゲルについて、２５℃、７日間の条件で溶剤浸漬試験を行い、重量変化率を比較した。その結果、フッ素樹脂ゲルの重量変化率はフロロシリコーンゲルに対して、ガソリンの場合で１／５、トルエンの場合で１／１０、アセトンの場合で１／２５であった。
【００１４】
粘着層２を構成するフッ素樹脂ゲルは、針入度が、ちょう度試験方法（ＪＩＳＫ２２２０に準じる）の貯蔵ちょう度による測定で、５０〜９０°の範囲にあることが好ましい。フッ素樹脂ゲルが、針入度９０°付近の柔らかめである場合は、粘着層２の被着物への密着性がよく、針入度５０°付近の硬めの場合は、フッ素樹脂ゲル自身に強度があるため、粘着強度が高い。針入度が９０°を超えると、フッ素樹脂ゲル自身の強度がなくなり、一旦、被着物に接着させてはがすと、被着物にフッ素樹脂ゲルの一部分が取られてしまう。また、５０°よりも硬いと被着物への密着性が低下する。
【００１５】
粘着層２の厚さは、５〜５００μｍ程度、特には、２０〜５０μｍが被着物への粘着力の点から好ましい。厚さが５μｍ未満であると、厚さが薄過ぎて、十分な粘着力が得られない。また、５００μｍを超えると、フッ素樹脂ゲルの引裂き強度が低いため、フッ素樹脂ゲルが破壊されやすくなる。
【００１６】
支持層３の材質は、μ−ＢＧＡ等のＩＣパッケージ内部で弾性体として用いる場合のように、粘着シート１にゴム状弾性を付与する必要がある場合は、弾性のあるエラストマーが好ましい。具体的には、例えば、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、およびポリイソブチレンが挙げられる。
それに対し、仮固定用に用いる場合のように、粘着シート１にゴム状弾性を付与する必要がない場合は、薄層加工ができて、しかも、ある程度の硬度をもったものが好ましい。具体的には、不織布やポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンフィルム、およびポリプロピレンフィルム等の樹脂フィルムが例示される。
【００１７】
支持層３の厚さは、１０〜２，０００μｍ、特には、３０〜５００μｍが被着物への追従性の点から好ましい。
【００１８】
次に、粘着シート１の製造方法について説明する。
まず、所望する形状、大きさの支持層３の表面に、適宜、表面処理を施す。好ましくは、粘着層２との接触面積を増やすために、ブラスト処理を施すのがよい。支持層３が鏡面のように平らであると、粘着層２の被着物との接触面積が、支持層３との接触面積より大きくなる。その結果、粘着シート１を被着物に貼って、その後、はがす場合、粘着層２と支持層３とが剥離する可能性が高くなる。
次に、常温の条件下、流動性がある未架橋状態のフッ素樹脂を、支持層３上に塗布した後、加熱することにより、ゲル化させる（図２（ａ）参照）。このように、支持層３にフッ素樹脂を塗布した後、ゲル化させることで粘着層２と支持層３との接触面積を増やすことができる。
ゲル化後、粘着層２上に、シリコーン等からなる剥離剤を塗布したポリエステル等のプラスチックフィルム４を貼り付ける（図２（ｂ）参照）。そして、支持層３の他方の面に、上記と同様の条件でフッ素樹脂を塗布してゲル化させる（図２（ｃ）参照）。ゲル化後、上記プラスチックフィルム４をはがすことにより、３層構造の両面粘着シート１が得られる（図２（ｄ）参照）。
【００１９】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
フッ素樹脂ゴム「バイトンＭＶ−２６０」（昭和電工・デュポン社製、商品名）を０．１ｍｍの厚さに分出しし、一次加硫を１８０℃で１０分、二次加硫を２３０℃で２４時間行って、支持層を形成した。
次に、フッ素樹脂ゲル「サイフェル８０７Ａ／Ｂ」（信越化学工業社製、商品名）を上記支持層上に０．０２ｍｍの厚さに印刷し、その後、１５０℃、１時間の条件でゲル化させて、粘着層を形成した。ゲル化後、粘着層上にシリコーン剥離剤を塗布してあるポリエステルフィルムを貼り付け、支持層の他面に同じ条件により、上記フッ素樹脂ゲルを印刷し、ゲル化させて粘着層を形成した。ゲル化後、ポリエステルフィルムを剥離して、３層構造の両面粘着シートを得た。
（評価）
支持層にシリコーンゴム、粘着層にシリコーンゲルを用いた、実施例と同様の構造に係る粘着シートと比較すると、１００ｐｐｍ以上、検出されたＤ２０までの低分子シロキサンの量が、実施例に係る粘着シートでは、０．０１ｐｐｍ以下しか検出されなかった。これにより、実施例に係る粘着シートは、ほとんど低分子シロキサンおよびシリコーンオイル分を含まないことが明らかとなった。
【００２１】
上記の実施例に係る両面粘着シートおよび支持層にシリコーンゴム、粘着層にシリコーンゲルを用いた、実施例と同様の構造をした粘着シートについて、２５℃、７日間の条件による溶剤浸漬試験を行った。その結果、支持層にシリコーンゴム、粘着層にシリコーンゲルを用いた粘着シートは、アセトンとメチルケトンに対して、測定不能になるほど膨潤したが、実施例に係るものの体積変化率は５％以下であった。これにより、実施例に係る粘着シートは、耐溶剤性を有することが明らかとなった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したとおり、粘着層にフッ素樹脂ゲルを用いたことを特徴とし、これにより、粘着シートとして必要な柔軟性を保持しつつ、従来の粘着シートでは、その使用が困難であった下記の場合においても、使用できるようになった。
１．耐溶剤性を有するフッ素樹脂ゲルを用いているため、例えば、有機溶剤を大量に含むフラックス除去剤等と接触するおそれのある、ＩＣパッケージ等の表面実装の工程時、あるいは、特にμ−ＢＧＡ等のＩＣパッケージ内部における、基板と半導体チップのボンディング工程時においても、有機溶剤の吸収、膨潤による粘着力の低下を心配することなく使用することができる。
２．低分子シロキサンやシリコーンオイルをほとんど含んでいないため、電気的接続状態がＯＮ・ＯＦＦを繰り返す部分、例えば、モーター内部のコイル部分、リレーの接点、スイッチの接点、フロッピーディスクドライブのヘッド部分、あるいはＩＣが実装された部分付近にも、絶縁障害を心配することなく使用することができる。
３．シリコーンオイルをほとんど含んでいないため、ワイヤーのボンディングあるいはコネクターのヒートシールを行うパット部分付近にも、ボンディングワイヤーあるいはヒートシールコネクターの脱落を心配することなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る粘着シートの一実施態様を示す模式図である。
【図２】本発明に係る粘着シートの製造方法の一実施態様を（ａ）〜（ｄ）に示した工程図である。
【符号の説明】
１粘着シート
２粘着層
３支持層
４プラスチックフィルム

Claims

樹脂あるいはゴムからなる支持層の片面もしくは両面に、フッ素樹脂ゲルからなる粘着層を設けてなり、該フッ素樹脂ゲルの基本構造が、構造式

（式中、ｎは１０〜１，０００の整数である）で表され、末端はビニル基を含んだシリコーンを付加架橋して得た三次元網目状構造からなることを特徴とする粘着シート。
フッ素樹脂ゲルの針入度が、５０〜９０°であることを特徴とする請求項１に記載した粘着シート。