JP6665508B2 - 粘着剤、及び粘着シート - Google Patents
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Description
で表され、X、R1及びR2がそれぞれ独立に2価の有機基で、R3及びR4がそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である、ラジカル重合性化合物、及び単官能ラジカル重合性モノマーを、モノマー単位として含む第一の重合体と、直鎖状又は分岐状の第二の重合体と、を含有する、粘着剤に関する。
(A)成分:第一の重合体
式(I):
で表されるラジカル重合性化合物、及び単官能ラジカル重合性モノマーを含む、反応性モノマーが活性エネルギー線の照射又は加熱により重合することで、反応性モノマーに由来するモノマー単位から構成される第一の重合体が生成する。式(I)中、X、R1及びR2がそれぞれ独立に2価の有機基で、R3及びR4がそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である。これにより、樹脂組成物が硬化して、粘着剤(硬化体)が得られる。ここで、活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線等をいう。第一の重合体は、通常、第二の重合体と共有結合によって結合することなく、第二の重合体とは別の重合体として粘着剤中に形成される。
で表される基であってもよい。式(10)中、Yは置換基を有していてもよい環状基で、Z1及びZ2はそれぞれ独立に炭素原子、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子から選ばれる原子を含む官能基で、i及びjはそれぞれ独立に0〜2の整数である。*は結合手を表す(これは他の式でも同様である)。Xが式(10)の基であると、式(II)の環状のモノマー単位が特に形成され易いと考えられる。環状基Yに対するZ1及びZ2の配置が、シス位であってもよいし、トランス位であってもよい。Z1及びZ2は、−O−、−OC(=O)−、−S−、−SC(=O)−、−OC(=S)−、−NR10−(R10は水素原子又はアルキル基)、又は−ONH−で表される基であってもよい。
(1)水酸基含有モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシアルキルエステルが挙げられる。
(2)カルボキシル基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、及びイタコン酸が挙げられる。
(3)アミド基含有モノマーとしては、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、及びN−メチロールメタクリルアミドが挙げられる。
(4)アミノ基含有モノマーとしては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸のジアルキルアミノアルキルエステルが挙げられる。
(5)オキシラン基含有モノマーとしては、例えば、グリシジルアクリレート、及びグリシジルメタクリレートが挙げられる。
第二の重合体は、2以上の線状鎖と、それらの末端同士を連結する連結基と、を含む重合体であってもよい。この重合体は、例えば下記式(B)で表される分子鎖を含む。式(B)中、R20は線状鎖を構成するモノマー単位であり、n1、n2及びn3はそれぞれ独立に1以上の整数であり、Lは連結基である。同一分子中の複数のR20及びLは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
樹脂組成物は、反応性モノマーの重合のための光重合開始剤を含有してもよい。光重合開始剤としては、活性エネルギー線の照射により硬化反応(重合反応)を促進させる成分であれば特に制限はなく、通常用いられる光重合開始剤を用いることができる。光重合開始剤の例としては、ベンゾフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1,2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパノン−1、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン(Irgacure 651(日本チバガイギー株式会社製))等の芳香族ケトン;アルキルアントラキノン等のキノン化合物;ベンゾインアルキルエーテル等のベンゾインエーテル化合物;ベンゾイン、アルキルベンゾイン等のベンゾイン化合物;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;2−(2−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(2−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;9−フェニルアクリジン、1,7−(9,9’−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体が挙げられる。光重合開始剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
樹脂組成物は、反応性モノマーの重合のための熱重合開始剤を含有してもよい。熱重合開始剤としては、加熱により硬化反応(重合反応)を促進させる成分であれば特に制限はなく、通常用いられる熱重合開始剤を用いることができる。熱重合開始剤の例としては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシジカーボネート、ハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、2,2’−アゾビス−イソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル(ADVN)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノバレリック酸等のアゾ化合物、ナトリウムエトキシド、tert−ブチルリチウム等のアルキル金属、1−メトキシ−1−(トリメチルシロキシ)−2−メチル−1−プロペン等のケイ素化合物等を挙げることができる。
樹脂組成物は、必要に応じて、分子内に少なくとも1つのカチオン重合可能な環状エーテル基を有する化合物(オキセタン化合物等);カチオン重合開始剤;マラカイトグリーン、ビクトリアピュアブルー、ブリリアントグリーン、メチルバイオレット等の染料;トリブロモフェニルスルホン、ジフェニルアミン、ベンジルアミン、トリフェニルアミン、ジエチルアニリン、2−クロロアニリン等の光発色剤;熱発色防止剤;p−トルエンスルホンアミド等の可塑剤;顔料;充填剤;消泡剤;難燃剤;安定剤;密着性付与剤;レベリング剤;剥離促進剤;酸化防止剤;香料;イメージング剤;熱架橋剤などを含有してもよい。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
樹脂組成物は、必要に応じて、粘度を調整するために、有機溶剤の少なくとも1種を更に含有してもよい。用いられる有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール溶剤;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン溶剤;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル溶剤;トルエン等の芳香族炭化水素溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤が挙げられる。有機溶剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。樹脂組成物に含まれる有機溶剤の含有量は、目的等に応じて適宜選択することができる。例えば、樹脂組成物は、固形分(有機溶剤以外の成分)が30質量%〜60質量%程度となる溶液として用いることができる。以下、有機溶剤を含む樹脂組成物を「塗布液」ともいう。
粘着剤及びこれを含む粘着剤層は、樹脂組成物に活性エネルギー線を照射することにより得ることができる。また、粘着剤は、樹脂組成物を加熱することにより得ることもできる。
図1は、粘着シートの一実施形態を示す。図1に示す粘着シート1は、支持体2と、該支持体2上に設けられた上記粘着剤層3とを備える。粘着シート1は、必要に応じて、粘着剤層3の、支持体2とは反対側の表面を被覆する保護層4等を備えてもよい。
合成例1:trans−1,2−ビス(2−アクリロイルオキシエチルカルバモイルオキシ)シクロヘキサン(BACH)の合成
100mL二口ナスフラスコにtrans−1,2−シクロヘキサンジオール(2.32g、20.0mmol)を加え、フラスコ内を窒素置換した。そこに乾燥したジクロロメタン(40mL)、及びジラウリン酸ジブチル錫(11.8μL、0.10mol%:0.020mmol)を入れた。フラスコ中の反応液に2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート(5.93g、42.0mmol)のジクロロメタン(4mL)溶液を滴下ロートから滴下し、反応液を30℃で24時間撹拌して、反応を進行させた。反応終了後、反応液にジエチルエーテルを加えて飽和食塩水で洗浄した。有機層を無水硫酸マグネシウムで乾燥させた後、溶媒を減圧留去した。残渣をアセトニトリルに溶解させ、得られた溶液をヘキサンで3回洗浄した。溶媒を減圧留去し、残渣をジエチルエーテル及びヘキサンの混合溶媒からの再結晶によって精製して、BACHの白色結晶を得た。収量は、5.1gであり、収率は、64質量%であった。
20mLナスフラスコにポリエチレングリコール(PEG1500、750mg、0.500mmol、数平均分子量1500)、ポリプロピレングリコール(PPG4000、2000mg、0.500mmol、数平均分子量4000)を加えてからフラスコ内を窒素置換し、内容物を115℃で融解させた。融解液に4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(262mg、1.00mmol)を加えて、窒素雰囲気下、115℃で24時間撹拌して、PEG−PPGオリゴマー(ポリオキシエチレン鎖及びポリオキシプロプレン鎖を含む第二の重合体)を得た。
PEG−PPGオリゴマーのGPCクロマトグラムを、10mMの臭化リチウムを含むDMF(N,N−ジメチルホルムアミド)を溶離液として用いて、流速1mL/分の条件で得た。得られたクロマトグラムから、PEG−PPGオリゴマーの数平均分子量及び重量平均分子量をポリスチレン換算値として求めた。PEG−PPGオリゴマーの重量平均分子量(Mw)は9300で、PEG−PPGオリゴマーの重量平均分子量/数平均分子量(Mw/Mn)は1.65であった。
2−エチルヘキシルアクリレート82質量部及びヒドロキシエチルメタクリレート18質量部を溶液重合法により重合させてアクリル共重合体を合成した。得られたアクリル共重合体の重量平均分子量は900000、ガラス転移温度は−61℃であった。このアクリル共重合体100質量部に対し、架橋剤として多官能イソシアネート化合物であるCoronate L(日本ポリウレタン工業株式会社製)を20質量部配合し、濃度が50質量%になるようにトルエンで希釈して、粘着付与剤の溶液を得た。
合成例1のBACH、合成例2のPEG−PPGオリゴマー、合成例3の粘着付与剤(トルエン溶液)、アクリロニトリル、2−エチルヘキシルアクリレート及びIrgacure 651を表1に示す質量比で配合し、3本ロールミルで混練して、実施例及び比較例の樹脂組成物(塗布液)を調製した。
得られた樹脂組成物(塗布液)を、約1mmの厚さ(乾燥後)になるようにポリエチレンフィルムに塗布し、80℃で30分間熱風循環式乾燥機で乾燥させた。次に、紫外線露光装置を用いて、500mJ/cm2の紫外線で露光し、実施例及び比較例の粘着剤層を備える粘着シートを得た。その後、ポリエチレンフィルムを剥離して粘着剤層の単膜を得た。
得られた粘着剤層の単膜から5mm幅、長さ30mmの短冊状の試験片を切り出した。この試験片を用いて、TAインスツルメント株式会社社製動的粘弾性測定装置(RSA−G2)を用いて、25℃における貯蔵弾性率を測定した。測定条件は以下のとおりである。
・チャック間距離:20mm
・測定周波数:10Hz
得られた粘着剤層の単膜を幅5mmの短冊状に打ち抜き、ストログラフT(株式会社東洋精機製作所)を用いて、室温、チャック間距離:30mm、引張速度:10.0mm/minの条件で、破断伸びを測定した。
中心線表面粗さ(Ra)が0.2μmのマット処理ポリエチレンテレフタレートフィルムに、得られた粘着剤層を2kgのゴムロールを1往復させて貼り付けることで、粘着性評価用のサンプルを得た。ストログラフT(株式会社東洋精機製作所)を用いて、室温、180°剥離、剥離速度:10.0mm/分の条件で粘着性の評価を行った。全てのサンプルで、0.2N/25mm以上の良好な粘着性を示した。
得られた樹脂組成物を、約200μmの厚さ(乾燥後)になるようにポリエチレンテレフタレートフィルムに塗布し、80℃で30分間熱風循環式乾燥機で乾燥させた。次に、紫外線露光装置を用いて、500mJ/cm2の紫外線で露光し、実施例及び比較例の粘着剤層を備える粘着シートを得た。
表面に高さ40μm、幅2mm、間隔10mmの凹凸形状を有するシリコンウエハ上に、実施例及び比較例の粘着シートを貼り合わせることで、凹凸追従性評価用のサンプルを得た。倍率50倍の光学顕微鏡を用いて、ウエハ表面の凸部周辺と粘着剤層の間のボイドの有無を確認した。ボイドのないものを「良」、ボイドのあるものを「不良」と判定した。
上記凹凸追従性評価用のサンプルから粘着シートを剥離し、シリコンウエハ上の残渣の数を倍率50倍の光学顕微鏡を用いて確認した。20mm四方に認められる残渣の数が5個以下のものを「良」、6個以上のものを「不良」と判定した。
Claims (8)
- 式(I):
で表され、X、R1及びR2がそれぞれ独立に2価の有機基で、R3及びR4がそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である、ラジカル重合性化合物、及び単官能ラジカル重合性モノマーを、モノマー単位として含む第一の重合体と、
直鎖状又は分岐状の第二の重合体と、
を含有し、
式(I)中のXが、下記式(10):
で表され、Yが下記式(11)、(12)、(13)、(14)又は(15):
で表される環状基で、*が結合手を表し、Z 1 及びZ 2 がそれぞれ独立に−O−、−OC(=O)−、−S−、−SC(=O)−、−OC(=S)−、−NR 10 −(R 10 は水素原子又はアルキル基)、又は−ONH−で表される基で、i及びjがそれぞれ独立に0〜2の整数で、*が結合手を表す、基であり、
式(I)中のR 1 及びR 2 が、下記式(20):
で表され、R 6 が炭素数1〜8の炭化水素基で、式(I)中の窒素原子に結合し、Z 3 が−O−、又は−NR 10 −(R 10 は水素原子又はアルキル基)で表される基で、*が結合手を表す、基である、粘着剤。 - 前記第二の重合体が、ポリオキシアルキレン鎖を含む重合体である、請求項1に記載の粘着剤。
- 前記第二の重合体が、2以上の線状鎖と、前記線状鎖の末端同士を連結する連結基と、を含む重合体であり、前記連結基が、環状基を含む有機基又は分岐状の有機基である、請求項1又は2に記載の粘着剤。
- 前記単官能ラジカル重合性モノマーが、置換基を有していてもよい炭素数1〜16のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の粘着剤。
- 前記単官能ラジカル重合性モノマーが、アクリロニトリルを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の粘着剤。
- 前記第二の重合体の重量平均分子量が5000以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の粘着剤。
- 支持体と、
該支持体上に設けられた請求項1〜6のいずれか一項に記載の粘着剤を含む粘着剤層と、
を備える、粘着シート。 - 第一の重合体、及び直鎖状又は分岐状の第二の重合体を含有する粘着剤を製造する方法であって、
式(I):
で表され、X、R1及びR2がそれぞれ独立に2価の有機基で、R3及びR4がそれぞれ独立に水素原子又はメチル基である、ラジカル重合性化合物、及び単官能ラジカル重合性モノマーを含む反応性モノマーと、前記第二の重合体とを含む樹脂組成物中で、前記反応性モノマーの重合により前記第一の重合体を生成させる工程を備え、
式(I)中のXが、下記式(10):
で表され、Yが下記式(11)、(12)、(13)、(14)又は(15):
で表される環状基で、*が結合手を表し、Z 1 及びZ 2 がそれぞれ独立に−O−、−OC(=O)−、−S−、−SC(=O)−、−OC(=S)−、−NR 10 −(R 10 は水素原子又はアルキル基)、又は−ONH−で表される基で、i及びjがそれぞれ独立に0〜2の整数で、*が結合手を表す、基であり、
式(I)中のR 1 及びR 2 が、下記式(20):
で表され、R 6 が炭素数1〜8の炭化水素基で、式(I)中の窒素原子に結合し、Z 3 が−O−、又は−NR 10 −(R 10 は水素原子又はアルキル基)で表される基で、*が結合手を表す、基である、
方法。
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