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Abstract
Description
従来、上述の要求を満たす仮固定用途の粘着シートとして、基材上に熱膨張性粒子を含む粘着剤層を設けた加熱剥離型粘着シートが知られている。加熱剥離型粘着シートは、加熱により熱膨張性粒子を発泡又は膨張させることで接着力が低下し、被着体より容易に剥離できるという特徴を有する。そのため、電子部品の製造工程時における仮固定手段やリサイクル用ラベル等として用いられている。
近年、電子部品の小型化が進むにつれて、粘着シートと被着体との接着面積が小さくなっており、チップ飛び等の接着不具合の発生してしまう場合があった。特許文献1に記載される加熱剥離型粘着シートは、熱膨張性粘着層の表面粗さを小さく抑えることで粘着シートとの有効な接触面積を確保でき、チップ飛び等の接着不具合の発生を防止できる旨の記載がある。
しかしながら、加熱により熱膨張性粒子が発泡又は膨張した際に、当該熱膨張性粒子を含む粘着剤層の内部での破壊、即ち、粘着剤層の凝集破壊が起こりやすい。その結果、加熱剥離後の被着体表面に粘着剤が残るという問題(所謂、糊残り)が懸念される。
また、基材と粘着剤層の間の密着性が悪い場合には、加熱によって熱膨張性粘着層を膨張させた際に、基材と粘着剤層の間での望まない剥離を引き起こす可能性もある。
[1]粘着剤層(X1)及び非粘着性である熱膨張性基材(Y)がこの順で直接積層されている積層体を有する粘着シートであって、
前記積層体が、
粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、
熱膨張性基材(Y)の形成材料である、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)と、
をこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)及び塗膜(y’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである、粘着シート。
[2]前記エネルギー線照射が紫外線照射である、上記[1]に記載の粘着シート。
[3]熱膨張性基材(Y)が、下記要件(1)を満たす、上記[1]又は[2]に記載の粘着シート。
・要件(1):前記熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(t)が、1.0×107Pa以下である。
[4]熱膨張性基材(Y)が、下記要件(2)を満たす、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の粘着シート。
・要件(2):23℃における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(23)が、1.0×106Pa以上である。
[5]熱膨張性基材(Y)の厚さが10〜1000μmである、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の粘着シート。
[6]熱膨張性基材(Y)の表面におけるプローブタックの値が、50mN/5mmφ未満である、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の粘着シート。
[7]前記積層体が粘着剤層(X2)を更に含み、粘着剤層(X1)、熱膨張性基材(Y)、及び粘着剤層(X2)がこの順で直接積層されている、上記[1]〜[6]のいずれに記載の粘着シート。
[8]前記積層体が、
粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、
熱膨張性基材(Y)の形成材料である、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)と、
粘着剤層(X2)の形成材料である組成物(x2)からなる塗膜(x2’)と、
をこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)、(y’)及び(x2’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである、上記[7]に記載の粘着シート。
[9]前記熱膨張性粒子の23℃における膨張前の平均粒子径が、3〜100μmである、上記[1]〜[8]のいずれかに記載の粘着シート。
また、質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される標準ポリスチレン換算の値であり、具体的には実施例に記載の方法に基づいて測定した値である。
また、好ましい数値範囲(例えば、含有量等の範囲)について、段階的に記載された下限値及び上限値は、それぞれ独立して組み合わせることができる。例えば、「好ましくは10〜90、より好ましくは30〜60」という記載から、「好ましい下限値(10)」と「より好ましい上限値(60)」とを組み合わせて、「10〜60」とすることもできる。
本発明の粘着シートについて説明する。
本発明の粘着シートは、粘着剤層(X1)及び非粘着性である熱膨張性基材(Y)がこの順で直接積層されている積層体を有する粘着シートである。ここで、前記積層体は、粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、熱膨張性基材(Y)の形成材料である、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)と、をこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)及び塗膜(y’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである。
ここで、前述の「直接積層」とは、層と層とが、当該2つの層の間に他の層を介さずに、直接接触している構成を指す。即ち、本発明において、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)とは、その間に他の層を介さずに、直接接触している。
本発明の粘着シートにおいては、熱膨張性粒子を粘着剤層(X1)にではなく、熱膨張性基材(Y)中に含めることで、加熱による粘着剤層(X1)の凝集破壊を抑制することができる。これにより、加熱剥離後の被着体表面の糊残りを少なくすることができる。
また、本発明の粘着シートにおいては積層体を上述のように特定の方法で形成しているため、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面密着性が高くすることができる。これにより、熱膨張性基材(Y)中の熱膨張性粒子が膨張して、熱膨張性基材(Y)の表面に凹凸が形成されても、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との間での望まない剥離を抑制することができ、上述したように、粘着剤層(X1)の表面にも凹凸が形成される。
本発明の一態様の粘着シートの具体的な構成として、例えば、図1(a)に示すような、粘着剤層(X1)12及び熱膨張性基材(Y)11がこの順で直接積層されている積層体10を有する粘着シート1aが挙げられる。また、図1(b)に示す粘着シート1bのように、粘着剤層(X1)12の表面上に、さらに剥離材13を有する構成としてもよい。
なお、図2(b)に示す両面粘着シート2bにおいて、剥離材131を粘着剤層(X1)121から剥がす際の剥離力と、剥離材132を粘着剤層(X2)122から剥がす際の剥離力とが同程度である場合、双方の剥離材を外側へ引っ張って剥がそうとすると、粘着剤層が、2つの剥離材に伴って分断されて引き剥がされるという現象が生じることがある。
このような現象を抑制する観点から、2つの剥離材131、132は、互いに貼付される粘着剤層からの剥離力が異なるように設計された2種の剥離材を用いることが好ましい。
本発明の粘着シートが有する積層体は、粘着剤層(X1)及び非粘着性である熱膨張性基材(Y)がこの順で直接積層されている積層体であり、粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、熱膨張性基材(Y)の形成材料である、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)と、をこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)及び塗膜(y’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである。
前記エネルギー線照射としては、紫外線照射や電子線照射が挙げられるが、不必要な反応を生じさせない観点から、好ましくは紫外線照射である。
本発明においては、塗膜(x1’)及び塗膜(y’)を「同時に」エネルギー線照射積層体を形成しているため、塗膜(x1’)と塗膜(y’)を「別々に」エネルギー線照射して積層体を形成する方法と比較して、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面密着性を高めることができる。
粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、熱膨張性基材(Y)の形成材料である組成物(y)からなる塗膜(y’)とを同時にエネルギー線照射する過程で、界面付近で塗膜の混層が生じつつ、互いの組成物に含まれる樹脂の分子鎖が絡み合うことで、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面密着性が向上するものと考えられる。
剥離フィルム等の剥離材の剥離処理面上に組成物(x1)を塗布して塗膜(x1’)を形成し、その塗膜(x1’)をエネルギー線照射して粘着剤層(X1)を形成する。また、別に用意した剥離フィルム等の剥離材の剥離処理面上に、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)を塗布して塗膜(y’)を形成し、その塗膜(y’)をエネルギー線照射して熱膨張性基材(Y)を形成する。その後、粘着剤層(X1)の剥離材と接していない面と、熱膨張性基材(Y)の剥離材と接していない面と、を張り合わせて積層体を形成する。
上述の粘着剤層(X2)を更に含む積層体を形成する方法としては、例えば、組成物(x2)を膨張性基材(Y)上に塗布して塗膜(x2’)を形成し、その塗膜(x2’)をエネルギー線照射して形成する方法が挙げられる。また、例えば、塗膜(x2’)をエネルギー線照射して予め作成した粘着剤層(X2)を、膨張性基材(Y)上に直接貼付してもよい。
粘着剤層(X2)を更に含む積層体をこのように形成することで、上述した理由により、熱膨張性基材(Y)と粘着剤層(X2)との界面密着性も高めることができる。
粘着剤層(X2)を更に含む積層体をこのように形成することで、上述した理由により、熱膨張性基材(Y)と粘着剤層(X2)との界面密着性もより高めることができる。
粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面について、客観的な物性値による評価として、例えば、積層体の厚さ方向に切断した断面における粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面を、電子顕微鏡等を用いて観察することで、界面の粗さを測定する方法が考えられる。しかしながら、当該界面の粗さは、微少であるため、正確に測定することができず、また、観察する領域による粗さの状態の相違が非常に大きい。そのため、界面の粗さ等の特定の物性値による評価が極めて難しい。
また、粘着剤層(X1)に含まれる粘着性樹脂や、熱膨張性基材(Y)に含まれる樹脂の種類によっては、電子顕微鏡等を用いて、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面を観察しようとしても、界面が不明瞭となり、そもそも粗さの測定自体が困難となる場合がある。
さらに、積層体の断面を得るために、積層体を厚さ方向に切断する際に、当該積層体は樹脂から形成されているものであるため、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面の形状が崩れてしまい、当該界面の状態を正確に評価できないという事情も存在する。
このような事情から、本発明においては、粘着シートが有する積層体を、上述のとおり製造方法にて特定している。
なお、積層体が、粘着剤層(X1)、熱膨張性基材(Y)、及び粘着剤層(X2)がこの順で直接積層されている構成であって、塗膜(x1’)と(y’)と(x2’)とをこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)、(y’)及び(x2’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである場合についても、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面及び熱膨張性基材(Y)と粘着剤層(X2)との界面について、上記と同様の事情が存在し、そのような製造方法による特定をせざるを得ない。
また、積層体を構成する各層の厚さは、前述の積層体の厚さと同じ方法で測定してもよく、また、例えば、積層体を厚さ方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡で観察して、各層の厚さの比をそれぞれ測定し、前述の方法で測定した積層体の厚さから算出してもよい。
本発明の一態様の粘着シートが有する積層体が粘着剤層(X2)を更に含む場合、23℃における、熱膨張性基材(Y)の厚さと粘着剤層(X2)の厚さとの比(熱膨張性基材(Y)/粘着剤層(X2))としても、同様の観点から、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは1.0以上、より更に好ましくは5.0以上であり、また、好ましくは1000以下、より好ましくは200以下、更に好ましくは60以下、より更に好ましくは30以下である。
2つの塗膜間及び形成された層の間に混層が生じている場合、例えば、前述したように、積層体を厚さ方向に切断した断面を走査型電子顕微鏡で観察して、各層の厚さの比をそれぞれ測定する場合であって、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との間に混層が生じている場合であれば、当該混層の厚さ方向の中間点を通りかつ粘着剤層(X1)の熱膨張性基材(Y)とは反対側の表面と平行な面に界面が存在するものと仮定して、各層の厚さ比を測定してもよい。
本発明の粘着シートが有する熱膨張性基材(Y)は、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)をエネルギー線照射して形成された層であり、非粘着性の基材である。
本発明において、非粘着性の基材か否かの判断は、対象となる基材の表面に対して、JIS Z0237:1991に準拠して測定したプローブタック値が50mN/5mmφ未満であれば、当該基材を「非粘着性の基材」と判断する。
ここで、熱膨張性基材(Y)の表面におけるプローブタック値は、通常は50mN/5mmφ未満であるが、好ましくは30mN/5mmφ未満、より好ましくは10mN/5mmφ未満、更に好ましくは5mN/5mmφ未満である。
なお、熱膨張性基材(Y)の表面におけるプローブタック値の具体的な測定方法は、実施例に記載の方法による。
・要件(1):前記熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(t)が、1.0×107Pa以下である。
なお、本明細書において、所定の温度における熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’は、実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
上記要件(1)は、粘着シートの剥離時における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’を規定したものである。
本発明の粘着シートを被着体から剥離する際には、熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)以上の温度まで加熱することで、熱膨張性基材(Y)中の熱膨張性粒子が膨張し、熱膨張性基材(Y)の表面に凹凸が形成されると共に、その凹凸上に積層している粘着剤層(X1)も押し上げられ、粘着表面にも凹凸を形成させる。
そして、粘着剤層(X1)の粘着表面に凹凸を形成させることで、被着体と粘着表面との接触面積が減少すると共に、被着体と粘着表面との間に空間が生じることで、被着体から粘着シートをわずかな力で容易に剥離することができる。
つまり、本発明者らの検討によれば、熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(t)が1.0×107Pa以下とすることで、膨張開始温度(t)以上の温度まで加熱して熱膨張性粒子の膨張しようとした場合、膨張が抑制されることなく、熱膨張性基材(Y)の表面上に積層している粘着剤層(X1)の粘着表面の凹凸を十分に形成できる。
また、膨張した熱膨張性粒子の流動を抑制し、粘着剤層(X1)の粘着表面に形成される凹凸の形状維持性を向上させ、剥離性をより向上させる観点から、当該熱膨張性基材(Y)の要件(1)で規定する貯蔵弾性率E’(t)は、好ましくは1.0×103Pa以上、より好ましくは1.0×104Pa以上、更に好ましくは1.0×105Pa以上である。
・要件(2):23℃における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(23)が、1.0×106Pa以上である。
本発明で用いる熱膨張性粒子としては、公知の熱膨張性粒子を使用することができ、粘着シートの用途に応じて適宜選択される。
熱膨張性粒子は、熱可塑性樹脂から構成された外殻と、当該外殻に内包され、且つ所定の温度まで加熱されると気化する内包成分とから構成される、マイクロカプセル化発泡剤であることが好ましい。
マイクロカプセル化発泡剤の外殻を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルホン等が挙げられる。
これらの内包成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、熱膨張性粒子の膨張前の平均粒子径とは、体積中位粒子径(D50)であり、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、Malvern社製、製品名「マスターサイザー3000」)を用いて測定した、膨張前の熱膨張性粒子の粒子分布において、膨張前の熱膨張性粒子の粒子径の小さい方から計算した累積体積頻度が50%に相当する粒子径を意味する。
なお、熱膨張性粒子の膨張前の90%粒子径(D90)とは、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、Malvern社製、製品名「マスターサイザー3000」)を用いて測定した、膨張前の熱膨張性粒子の粒子分布において、膨張前の熱膨張性粒子の粒子径の小さい方から計算した累積体積頻度が90%に相当する粒径を意味する。
なお、本明細書において、熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)は、以下の方法に基づき測定された値を意味する。
[熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)の測定法]
直径6.0mm(内径5.65mm)、深さ4.8mmのアルミカップに、測定対象となる熱膨張性粒子0.5mgを加え、その上からアルミ蓋(直径5.6mm、厚さ0.1mm)をのせた試料を作製する。
動的粘弾性測定装置を用いて、その試料にアルミ蓋上部から、加圧子により0.01Nの力を加えた状態で、試料の高さを測定する。そして、加圧子により0.01Nの力を加えた状態で、20℃から300℃まで10℃/minの昇温速度で加熱し、加圧子の垂直方向における変位量を測定し、正方向への変位開始温度を膨張開始温度(t)とする。
組成物(y)に含まれる樹脂としては、非粘着性の熱膨張性基材(Y)を形成可能な重合体であればよい。
なお、組成物(y)に含まれる樹脂としては、非粘着性樹脂であってもよく、粘着性樹脂であってもよい。
つまり、組成物(y)に含まれる樹脂が粘着性樹脂であっても、組成物(y)から熱膨張性基材(Y)を形成する過程において、当該粘着性樹脂が重合性化合物と重合反応し、得られる樹脂が非粘着性樹脂となり、当該樹脂を含む熱膨張性基材(Y)が非粘着性となればよい。
本発明の一態様で用いる組成物(y)として、質量平均分子量(Mw)が50000以下のエチレン性不飽和基を有するオリゴマーと、エネルギー線重合性モノマーと、上述の熱膨張性粒子を配合してなり、溶剤を配合しない、無溶剤型樹脂組成物(y1)が挙げられる。
無溶剤型樹脂組成物(y1)では、溶剤を配合しないが、エネルギー線重合性モノマーが、前記オリゴマーの可塑性の向上に寄与するものである。
無溶剤型樹脂組成物(y1)に含まれる前記オリゴマーの質量平均分子量(Mw)は、50000以下であるが、好ましくは1000〜50000、より好ましくは2000〜40000、更に好ましくは3000〜35000、より更に好ましくは4000〜30000である。
また、前記オリゴマーとしては、質量平均分子量が50000以下のエチレン性不飽和基を有するものであればよいが、後述のウレタンプレポリマー(UP)が好ましい。
なお、当該オリゴマーとしては、エチレン性不飽和基を有する変性オレフィン系樹脂も使用し得る。
これらのポリオールは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の一態様で用いるポリオールとしては、ジオールが好ましく、エステル型ジオール、アルキレン型ジオール及びカーボネート型ジオールがより好ましく、エステル型ジオール、カーボネート型ジオールが更に好ましい。
具体的には、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペートジオール、ポリ(3−メチルペンチレンアジペート)ジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール、ポリブチレンセバケートジオール及びポリネオペンチルテレフタレートジオール等が挙げられる。
これらの多価イソシアネートは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、これらの多価イソシアネートは、トリメチロールプロパンアダクト型変性体、水と反応させたビュウレット型変性体、イソシアヌレート環を含有させたイソシアヌレート型変性体であってもよい。
直鎖ウレタンプレポリマーの両末端にエチレン性不飽和基を導入する方法としては、ジオールとジイソシアネート化合物とを反応してなる直鎖ウレタンプレポリマーの末端のNCO基と、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとを反応させる方法が挙げられる。
エチレン性不飽和基を有する変性オレフィン系樹脂は、オレフィンモノマーに由来の構成単位を少なくとも有する重合体にエチレン性不飽和基を導入したものである。
上記オレフィンモノマーとしては、炭素数2〜8のα−オレフィンが好ましく、具体的には、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、1−ヘキセン等が挙げられる。
これらの中でも、エチレン及びプロピレンが好ましい。
オレフィン系樹脂に対してアクリル変性を施してなるアクリル変性オレフィン系樹脂としては、主鎖である無変性のオレフィン系樹脂に、側鎖として、アルキル(メタ)アクリレートをグラフト重合させてなる変性重合体が挙げられる。
具体的な無変性のオレフィン系樹脂としては、例えば、超低密度ポリエチレン(VLDPE、密度:880kg/m3以上910kg/m3未満)、低密度ポリエチレン(LDPE、密度:910kg/m3以上915kg/m3未満)、中密度ポリエチレン(MDPE、密度:915kg/m3以上942kg/m3未満)、高密度ポリエチレン(HDPE、密度:942kg/m3以上)、直鎖状低密度ポリエチレン等のポリエチレン樹脂;ポリプロピレン樹脂(PP);ポリブテン樹脂(PB);エチレン−プロピレン共重合体;オレフィン系エラストマー(TPO);ポリ(4−メチル−1−ペンテン)(PMP);エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA);エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH);エチレン−プロピレン−(5−エチリデン−2−ノルボルネン)等のオレフィン系三元共重合体;等が挙げられる。
上記のアルキル(メタ)アクリレートが有するアルキル基の炭素数としては、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜16、更に好ましくは1〜12である。
上記のアルキル(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、プロピル(メタ)アクリレート、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)アクリレート等が挙げられる。
これらのエネルギー線重合性モノマーは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
光重合開始剤を含有することで、比較的低エネルギーのエネルギー線の照射によっても、十分に硬化反応を進行させることができる。
これらの光重合開始剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の一態様で用いる組成物(y)は、本発明の効果を損なわない範囲で、一般的な粘着シートが有する基材に含まれる基材用添加剤を含有してもよい。
そのような基材用添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、着色剤等が挙げられる。
なお、これらの基材用添加剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの基材用添加剤を含有する場合、それぞれの基材用添加剤の含有量は、組成物(y)中に含まれる樹脂の全量100質量部に対して、好ましくは0.0001〜20質量部、より好ましくは0.001〜10質量部である。
本発明の一態様において、組成物(y)は、前述の各種有効成分と共に、水や有機溶媒等の希釈溶媒を微量であれば含有してもよいが、含有しない方が好ましい。
本発明の粘着シートが有する粘着剤層(X1)は、組成物(x1)からなる塗膜(x1’)をエネルギー線照射して形成された層であり、粘着性を有する。
本発明の一態様において、熱膨張性粒子の膨張前の23℃での粘着剤層(X1)の粘着表面における粘着力としては、好ましくは0.1〜10.0N/25mm、より好ましくは0.2〜8.0N/25mm、更に好ましくは0.4〜6.0N/25mm、より更に好ましくは0.5〜4.0N/25mmである。
当該粘着力が0.1N/25mm以上であれば、半導体チップ等を被着体を、封止工程等の次工程で位置ズレを防止し得る程度に、十分に固定することができる。
一方、当該粘着力が10.0N/25mm以下であれば、剥離時に、膨張開始温度(t)まで加熱することで、わずかな力で容易に剥離することができる。
なお、上記の粘着力は、実施例に記載の方法により測定された値を意味する。
組成物(x1)は、エネルギー線照射によって粘着剤層(X1)を形成可能な組成物であればよい。即ち、組成物(x1)にエネルギー線照射することによって得られる樹脂が粘着性樹脂であればよい。
つまり、組成物(x1)に含まれる成分自体は、非粘着性であってもよく、粘着性であってもよい。組成物(x1)に含まれる成分が非粘着性であっても、組成物(x1)から粘着剤層(X1)を形成する過程において得られる樹脂が粘着性樹脂であればよい。
具体的な粘着性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ポリイソブチレン系樹脂等のゴム系樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂等が挙げられる。
これらの粘着性樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、これらの粘着性樹脂が、2種以上の構成単位を有する共重合体である場合、当該共重合体の形態は、特に限定されず、ブロック共重合体、ランダム共重合体、及びグラフト共重合体のいずれであってもよい。
粘着性樹脂中のアクリルウレタン系樹脂の含有割合としては、粘着剤層(X1)に含まれる粘着性樹脂の全量(100質量%)に対して、好ましくは30〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%、更に好ましくは70〜100質量%、より更に好ましくは85〜100質量%である。以下、アクリルウレタン系樹脂を得るための組成物(x1)について説明する。
(1)重合成分
組成物(x1)は、重合性ビニルモノマー、重合性ビニルプレポリマー、多官能(メタ)アクリレートモノマーおよび多官能(メタ)アクリレートオリゴマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合成分を含有する。
重合性ビニルモノマーとしては、ビニル基含有基を有するものであれば、特に制限されるものではなく、従来公知のものを適宜使用することができる。なお、本実施形態における重合性ビニルモノマーとは、1つのビニル基含有基を有する重合性ビニルモノマーを意味し、後述する多官能(メタ)アクリレートモノマーとは重複しない。
重合性ビニルプレポリマーとしては、特に限定されるものではなく、従来公知のものを適宜使用することができるが、上述した重合性ビニルモノマーを重合してなる重合性ビニルプレポリマーを使用することが好ましい。
多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、特に限定されるものではなく、従来公知のものを適宜使用することができる。
多官能(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、特に限定されるものではなく、従来公知のものを適宜使用することができるが、一分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートオリゴマーを用いることが好ましい。このようなオリゴマーの例としては、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリブタジエンアクリレート系、シリコーンアクリレート系等のオリゴマーが挙げられる。
(2)重合開始剤
本実施形態に係る組成物(x1)は、重合開始剤をさらに含有することが好ましい。重合開始剤を含有することにより、組成物(x1)を効率的に硬化させることが可能となる。
組成物(x1)には、所望により、各種添加剤、例えばシランカップリング剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、粘着付与剤、酸化防止剤、光安定剤、軟化剤、充填剤、屈折率調整剤などを添加することができる。
これらの添加剤を含有する場合、各添加剤の含有量は、それぞれ独立に、重合成分100質量部に対して、好ましくは0.0001〜20質量部、より好ましくは0.001〜10質量部である。
本発明の一態様において、組成物(x1)は、前述の各種有効成分と共に、水や有機溶媒等の希釈溶媒を微量であれば含有してもよいが、含有しない方が好ましい。
本発明の一態様の粘着シートが有する粘着剤層(X2)は、組成物(x2)から形成された層であり、粘着性を有する。
粘着剤層(X2)の好適な物性については、粘着剤層(X1)のそれと同様である。
また、粘着剤層(X2)の形成材料である組成物(x2)についても、粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)と同様のものを用いることができる。
本発明の一態様の粘着シートが有する剥離材13、131、132としては、両面剥離処理をされた剥離シートや、片面剥離処理された剥離シート等が用いられ、剥離材用の基材上に剥離剤を塗布したもの等が挙げられる。
本発明の一態様の粘着シートにおいて、積層体を挟持する2枚の剥離材131及び剥離材132は、剥離力の差が異なるように調整されたものであることが好ましい。
本発明の粘着シートの製造方法は、下記工程(1A)及び(2A)を含む方法であることが好ましい。
本発明の粘着シートの製造方法は、従来の製造方法と比べて、粘着シートを製造する際の工程数を低減し得るため、生産性を向上させることができる。
・工程(1A):組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、組成物(y)からなる塗膜(y’)とをこの順で直接積層して形成する工程。
・工程(2A):塗膜(x1’)及び塗膜(y’)を同時にエネルギー線照射して、粘着剤層(X1)及び熱膨張性基材(Y)がこの順で直接積層されている積層体を形成する工程。
以下、工程(1A)及び(2A)について説明する。
なお、取扱性の観点から、塗膜(x1’)又は塗膜(y’)は、剥離材の剥離処理面上に形成することが好ましい。
このエネルギー線照射過程において、塗膜(x1’)と塗膜(y’)との界面で、混層が生じ、塗膜(x1’)中の粘着性樹脂と塗膜(y’)中の樹脂とが絡み合う状態でエネルギー線照射して硬化することで、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面密着性が向上するものと考えられる。
紫外線照射は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、無電極紫外線ランプ、UV−LED、キセノンランプ等によって行うことができ、紫外線の照射量は、照度が50mW/cm2以上、1000mW/cm2以下であることが好ましい。光量は、50mJ/cm2以上であることが好ましく、80mJ/cm2以上であることがより好ましく、200mJ/cm2以上であることが特に好ましい。また、光量は、10000mJ/cm2以下であることが好ましく、5000mJ/cm2以下であることがより好ましく、2000mJ/cm2以下であることが特に好ましい。一方、電子線照射は、電子線加速器等によって行うことができ、電子線の照射量は、10krad以上、1000krad以下が好ましい。
・工程(3A−1):組成物(x2)からなる塗膜(x2’)を、工程(2A)で得られた熱膨張性基材(Y)の前記表面上に形成し、その塗膜(x2’)をエネルギー線照射する工程。
・工程(3A−2):剥離材の剥離処理面上に、組成物(x2)を塗布して塗膜(x2’)を形成し、その塗膜(x2’)をエネルギー線照射して粘着剤層(X2)を予め形成し、工程(2A)で得られた熱膨張性基材(Y)の前記表面上に、該剥離材上に形成した粘着剤層(X2)を直接貼付する工程。
・工程(1B):組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、組成物(y)からなる塗膜(y’)と、組成物(x2)からなる塗膜(x2’)とをこの順で直接積層して形成する工程。
・工程(2B):塗膜(x1’)、塗膜(y’)、及び塗膜(x2’)を同時にエネルギー線照射して、粘着剤層(X1)、熱膨張性基材(Y)、及び粘着剤層(X2)がこの順で直接積層されている積層体を形成する工程。
以下、工程(1B)及び(2B)について説明する。
なお、取扱性及び生産性の観点から、塗膜(x1’)又は(x2’)を剥離材の剥離処理面上に形成することが好ましい。
また、組成物(x1)、組成物(y)、及び組成物(x2)を同時に塗布する際に用いるコーターとしては、少なくとも3層以上同時に塗布可能な多層コーターが挙げられる。具体的には、多層カーテンコーター、多層ダイコーター等が挙げられる。これらの中でも、操作性の観点から、3層以上同時に塗布可能な多層ダイコーターが好ましい。
このエネルギー線照射過程において、塗膜(x1’)と塗膜(y’)との界面で、混層が生じ、塗膜(x1’)中の粘着性樹脂と塗膜(y’)中の樹脂とが絡み合う状態でエネルギー線照射して硬化することで、粘着剤層(X1)と熱膨張性基材(Y)との界面密着性が向上し、また、塗膜(y’)と塗膜(x2’)との界面で、混層が生じ、塗膜(y’)中の樹脂と塗膜(x2’)中の粘着性樹脂とが絡み合う状態でエネルギー線照射して硬化することで、熱膨張性基材(Y)と粘着剤層(X2)との界面密着性が向上するものと考えられる。
本発明の粘着シートは、建材、内装材、電子部品等の製造工程時における対象物の仮固定手段として有用であり、半導体装置の製造工程時における半導体チップの仮固定手段として好適に用いることができる。特に、封止樹脂によって封止された半導体チップの表面上に、再配線層を設け、再配線層を介して、はんだボールと半導体チップとを電気的に接続した半導体パッケージ(FOWLP(Fan out Wafer Level Package)と呼ばれる)の製造時における仮固定手段として好適に用いることができる。
ゲル浸透クロマトグラフ装置(東ソー株式会社製、製品名「HLC−8020」)を用いて、下記の条件下で測定し、標準ポリスチレン換算にて測定した値を用いた。
(測定条件)
・カラム:「TSK guard column HXL−L」「TSK gel G2500HXL」「TSK gel G2000HXL」「TSK gel G1000HXL」(いずれも東ソー株式会社製)を順次連結したもの
・カラム温度:40℃
・展開溶媒:テトラヒドロフラン
・流速:1.0mL/分
株式会社テクロック製の定圧厚さ測定器(型番:「PG−02J」、標準規格:JIS K6783、Z1702、Z1709に準拠)を用いて測定した。
具体的には、測定対象の粘着シートの総厚を測定した上で、予め測定した剥離材の厚みを差し引いた値を「積層体の厚さ」とした。
走査型電子顕微鏡(日立製作所株式会社製、製品名「S−4700」)を用いて、積層体の厚さ方向における断面を観察し、積層体の厚さに対する、粘着剤層(X1)、熱膨張性基材(Y)及び粘着剤層(X2)のそれぞれの厚さ比を測定した。
そして、各層の厚さ比に基づき、上述の方法により測定した「積層体の厚さ」の実測値から、各層の厚さを算出した。
レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、Malvern社製、製品名「マスターサイザー3000」)を用いて、23℃における膨張前の熱膨張性粒子の粒子分布を測定した。
そして、粒子分布の粒子径の小さい方から計算した累積体積頻度が50%及び90%に相当する粒子径を、それぞれ「熱膨張性粒子の平均粒子径(D50)」及び「熱膨張性粒子の90%粒子径(D90)とした。
測定対象となる熱膨張性基材を後述の重剥離フィルムと軽剥離フィルムに挟持された状態で厚さ20μmとなるように積層体サンプル(重剥離フィルム/熱膨張性基材/軽剥離フィルム)を作成した。作成したサンプルを一辺10mmの正方形に切断した後、23℃、50%RH(相対湿度)の環境下で24時間静置し、軽剥離フィルムと重剥離フィルムを除去したものを試験サンプルとした。
そして、23℃、50%RH(相対湿度)の環境下で、タッキング試験機(日本特殊測器株式会社製,製品名「NTS−4800」)を用いて、試験サンプルの表面におけるプローブタック値を、JIS Z0237:1991に準拠して測定した。
具体的には、直径5mmのステンレス鋼製のプローブを、1秒間、接触荷重0.98N/cm2で試験サンプルの表面に接触させた後、当該プローブを10mm/秒の速度で、試験サンプルの表面から離すのに必要な力を測定した。そして、その測定した値を、その試験サンプルのプローブタック値とした。
測定対象となる熱膨張性基材を縦5mm×横30mm×厚さ200μmの大きさとし、剥離材を除去したものを試験サンプルとした。
動的粘弾性測定装置(TAインスツルメント社製,製品名「DMAQ800」)を用いて、試験開始温度0℃、試験終了温度300℃、昇温速度3℃/分、振動数1Hz、振幅20μmの条件で、所定の温度における、当該試験サンプルの貯蔵弾性率E’を測定した。
実施例及び比較例で製造した粘着シートを、縦50mm×横30mmの大きさに切断した。そして、JIS K5600−5−6に準拠して評価した。
以下の基準により、粘着剤層(X1)と、熱膨張性基材(Y)との界面、及び粘着剤層(X2)と、熱膨張性基材(Y)との界面の2つの界面における密着性を評価した。
・A:2つの界面共にJIS K5600−5−6による分類が「0(最良)」であった。
・B:少なくともいずれか一方の界面がJIS K5600−5−6による分類が「1」〜「4」であった。
・F:少なくともいずれか一方の界面がJIS K5600−5−6による分類が「5(最劣)」であった。
作製した粘着シートの軽剥離フィルムを除去し、表出した粘着剤層(X2)の粘着表面上に、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、製品名「コスモシャインA4100」)を積層し、基材付き粘着シートとした。そして、当該粘着シートの重剥離フィルムも除去し、被着体であるステンレス鋼板(SUS304 360番研磨)に貼付し、23℃、50%RH(相対湿度)の環境下で、24時間静置したものを試験サンプルとした。
そして、上記の試験サンプルを用いて、23℃、50%RH(相対湿度)の環境下で、JIS Z0237:2000に基づき、180°引き剥がし法により、引っ張り速度300mm/分にて、23℃における粘着力を測定した。
また、上記の試験サンプルをホットプレート上にて、熱膨張性粒子の膨張開始温度(208℃)以上となる240℃で3分間加熱し、標準環境(23℃、50%RH(相対湿度))にて60分間静置した後、JIS Z0237:2000に基づき、180°引き剥がし法により、引っ張り速度300mm/分にて、膨張開始温度以上での加熱後の粘着力も測定した。
なお、被着体であるステンレス鋼板に貼付することができないほどに粘着力の測定が困難である場合には、「測定不能」とし、その粘着力は0(N/25mm)であるとした。
・熱膨張性粒子(i):株式会社クレハ製、製品名「S2640」、膨張開始温度(t)=208℃、平均粒子径(D50)=24μm、90%粒子径(D90)=49μm。
<剥離材>
・重剥離フィルム:リンテック株式会社製、製品名「SP−PET382150」、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの片面に、シリコーン系剥離剤から形成した剥離剤層を設けたもの、厚さ:38μm。
・軽剥離フィルム:リンテック株式会社製、製品名「SP−PET381031」、PETフィルムの片面に、シリコーン系剥離剤から形成した剥離剤層を設けたもの、厚さ:38μm。
(1)ウレタンアクリレート系オリゴマーの合成
質量平均分子量3000のポリプロピレングリコール100質量部(固形分換算値;以下同じ)と、ヘキサメチレンジイソシアネート4質量部と、ジオクチル錫ジラウレート0.02質量部とを混合し、80℃で6時間撹拌することにより反応物を得た。得られた反応物について、赤外分光法によりIRスペクトルを測定したところ、イソシアネート基がほぼ消失していることが確認された。
その後、得られた反応物の全量に対して、2−イソシアネートエチルアクリレート1質量部を混合し、80℃で3時間撹拌することで、ウレタンアクリレート系オリゴマーを得た。得られたウレタンアクリレート系オリゴマーについて、赤外分光法によりIRスペクトルを測定したところ、イソシアネート基がほぼ消失していることが確認された。また、得られたウレタンアクリレート系オリゴマーの分子量を後述する方法で測定したところ、質量平均分子量(Mw)25,000であった。
(2)液状混合物の調製
重合性ビニルモノマーとしての2−エチルヘキシルアクリレート40質量部と、重合性ビニルモノマーとしてのイソボルニルアクリレート20質量部と、多官能(メタ)アクリレートオリゴマーとしての、上記の通り調製したウレタンアクリレート系オリゴマー40質量部とを混合し、撹拌することで液状混合物を得た。
(3)エネルギー線硬化型アクリル系共重合体(i)の調製
上記にて調製した液状混合物100質量部(固形分換算値;以下同じ)と、光重合開始剤としての1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名「イルガキュア184」)0.5質量部とを混合することにより、エネルギー線硬化型アクリル系粘着剤の無溶剤型の組成物(x1)を得た。
なお後述の層(X2)を形成する材料としての組成物(x2)についても、ここで記載した組成物(x1)と同じものを用いた。
エステル型ジオールと、イソホロンジイソシアネート(IPDI)を反応させて得られた末端イソシアネートウレタンプレポリマーに、2−ヒドロキシエチルアクリレートを反応させて、質量平均分子量(Mw)5000の2官能のアクリルウレタン系オリゴマーを得た。
そして、上記で合成したアクリルウレタン系オリゴマー40質量%(固形分比)に、エネルギー線重合性モノマーとして、イソボルニルアクリレート(IBXA)40質量%(固形分比)、及びフェニルヒドロキシプロピルアクリレート(HPPA)20質量%(固形分比)を配合し、アクリルウレタン系オリゴマー及びエネルギー線重合性モノマーの全量(100質量部)に対して、さらに光重合開始剤として、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASF社製、製品名「イルガキュア184」)2.0質量部(固形分比)、及び、添加剤として、フタロシアニン系顔料0.2質量部(固形分比)を配合し、エネルギー線硬化性組成物を調製した。
そして、当該エネルギー線硬化性組成物に、上記熱膨張性粒子(i)を配合し、溶媒を含有しない、無溶剤型の組成物(y)を調製した。
なお、組成物(y)の全量(100質量%)に対する、熱膨張性粒子(i)の含有量は20質量%であった。
(1)塗膜の形成
剥離材である重剥離フィルムの剥離剤層上に、製造例1で調製した組成物(x1)、製造例2で調製した組成物(y)、及び、製造例1で調製した組成物(x2)をこの順で、多層ダイコーター(幅:250mm)を用いて、同時塗布し、塗膜(x1’)、塗膜(y’)及び塗膜(x2’)をこの順で同時に形成した。
(2)エネルギー線照射処理
形成した塗膜(x1’)、塗膜(y’)及び塗膜(x2’)を、紫外線照射装置を用いて、照度160mW/cm2、光量1000mJ/cm2の条件で紫外線照射し、当該塗膜を硬化して、重剥離フィルムの剥離剤層から順に、層(X1)、層(Y)及び層(X2)を直接積層した積層体を形成した。なお、紫外線照射時の上記の照度及び光量は、照度・光量計(EIT社製、製品名「UV Power Puck II」)を用いて測定した値である。
そして、表出している層(X2)の表面上に、軽剥離フィルムの剥離剤層を積層させ、実施例1の粘着シートを得た。
層(X1)、層(Y)及び層(X2)の厚さが、それぞれ、表1に記載の厚さになるように組成物(x1)、組成物(y)及び組成物(x2)の塗布量を変更したこと以外は、実施例1と同様の方法を用いて、実施例2の粘着シートを得た。
剥離材である重剥離フィルムの剥離剤層上に、製造例1で調製した組成物(x1)からなる塗膜(x1’)を形成し、紫外線照射装置を用いて、照度160mW/cm2、光量1000mJ/cm2の条件で紫外線照射し、当該塗膜を硬化して、層(X1)を形成した。
また、層(X1)上の剥離フィルムとは別に用意した軽剥離フィルムの剥離剤層上に、製造例2で調製した組成物(y)からなる塗膜(y’)を形成し、紫外線照射装置を用いて、前述の照射条件と同じ条件にて紫外線照射し、層(Y)を形成した。
更に、別に用意した軽剥離フィルムの剥離剤層上に、製造例1で調製した組成物(x2)を用いて、塗膜(x2’)を形成し、紫外線照射装置を用いて、前述の照射条件と同じ条件にて紫外線照射し、層(X2)を形成した。
そして、表出している層(X1)の表面上に、層(Y)を積層し、更に層(Y)上の軽剥離フィルムを除去し、表出した層(Y)の表面上に、層(X2)を積層させ、重剥離フィルム、層(X1)、層(Y)、層(X2)、及び軽剥離フィルムの順で積層された比較例1の粘着シートを得た。
実施例及び比較例で作製した粘着シートが有する積層体の厚さ、並びに、当該積層体を構成する層(X1)、層(Y)、及び層(X2)の厚さを、前述の方法に準拠して測定した。当該測定結果を表1に示す。
2a、2b 両面粘着シート
10 積層体
11 熱膨張性基材(Y)
12、121 粘着剤層(X1)
122 粘着剤層(X2)
13、131、132 剥離材
Claims (9)
- 粘着剤層(X1)及び非粘着性である熱膨張性基材(Y)がこの順で直接積層されている積層体を有する粘着シートであって、
前記積層体が、
粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、
熱膨張性基材(Y)の形成材料である、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)と、
をこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)及び塗膜(y’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである、粘着シート。 - 前記エネルギー線照射が紫外線照射である、請求項1に記載の粘着シート。
- 熱膨張性基材(Y)が、下記要件(1)を満たす、請求項1又は2に記載の粘着シート。
・要件(1):前記熱膨張性粒子の膨張開始温度(t)における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(t)が、1.0×107Pa以下である。 - 熱膨張性基材(Y)が、下記要件(2)を満たす、請求項1〜3のいずれかに記載の粘着シート。
・要件(2):23℃における、熱膨張性基材(Y)の貯蔵弾性率E’(23)が、1.0×106Pa以上である。 - 熱膨張性基材(Y)の厚さが10〜1000μmである、請求項1〜4のいずれかに記載の粘着シート。
- 熱膨張性基材(Y)の表面におけるプローブタックの値が、50mN/5mmφ未満である、請求項1〜5のいずれかに記載の粘着シート。
- 前記積層体が粘着剤層(X2)を更に含み、粘着剤層(X1)、熱膨張性基材(Y)、及び粘着剤層(X2)がこの順で直接積層されている、請求項1〜6のいずれに記載の粘着シート。
- 前記積層体が、
粘着剤層(X1)の形成材料である組成物(x1)からなる塗膜(x1’)と、
熱膨張性基材(Y)の形成材料である、樹脂及び熱膨張性粒子を含む組成物(y)からなる塗膜(y’)と、
粘着剤層(X2)の形成材料である組成物(x2)からなる塗膜(x2’)と、
をこの順で直接積層した後、塗膜(x1’)、(y’)及び(x2’)を同時にエネルギー線照射して形成されたものである、請求項7に記載の粘着シート。 - 前記熱膨張性粒子の23℃における膨張前の平均粒子径が、3〜100μmである、請求項1〜8のいずれかに記載の粘着シート。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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