WO2011043119A1 - 熱硬化性接着組成物、熱硬化性接着シート、その製造方法及び補強フレキシブルプリント配線板 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a thermosetting adhesive composition containing an acrylic copolymer, an epoxy resin, and a curing agent for epoxy resin.
  • thermosetting adhesive layer an epoxy resin adhesive mainly composed of a liquid epoxy resin, a solid epoxy resin, and a curing agent thereof is widely used in the field of flexible printed wiring boards (Patent Document 1). ).
  • the storage stability at room temperature is improved compared to the conventional epoxy resin adhesive as in Patent Document 1, but it is stored for a long period of several months at room temperature.
  • the adhesiveness (peeling strength) and reflow soldering heat resistance may be lowered, and the improvement has been demanded.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is an acrylic thermosetting adhesive composition used for bonding in the field of flexible printed circuit boards, which is a resin such as a polyimide film.
  • an acrylic thermosetting adhesive composition that can satisfactorily bond between a substrate and a polyimide film, a metal reinforcing plate, or a glass epoxy substrate and can exhibit good room temperature storage characteristics over a long period of several months. That is.
  • the present inventor is an epoxy resin curing agent for improving the storage stability of an epoxy resin adhesive at room temperature and does not react with the epoxy resin because it is difficult to dissolve in an organic solvent and is solid at room temperature. Focusing on organic acid dihydrazide, which starts reaction after being melt-mixed, we studied the blending of organic acid dihydrazide as an epoxy resin and a curing agent for epoxy resin in acrylic copolymers. In general, as a method for producing a film-like adhesive sheet, a method in which the above-mentioned compound is dissolved and dispersed in an organic solvent such as methyl ethyl ketone and applied is used. However, the curing agent particles of organic acid dihydrazide are used in an organic solvent.
  • the present invention is a thermosetting adhesive composition containing an acrylic copolymer (A), an epoxy resin (B), and a curing agent for epoxy resin (C),
  • the acrylic copolymer (A) is an epoxy group-free (meth) acrylic acid ester monomer (a) 65 to 75% by mass, an acrylonitrile monomer (b) 20 to 35% by mass and an epoxy group-containing (meth) acrylic acid.
  • Ester monomer (c) is copolymerized 1 to 10% by mass
  • the epoxy resin curing agent is organic acid dihydrazide particles having an average particle size of 0.5 to 15 ⁇ m.
  • the term “(meth) acryl” is used to mean “methacryl or acryl”.
  • the present invention also provides a thermosetting adhesive sheet in which a thermosetting adhesive layer made of this thermosetting adhesive composition is formed on a base film.
  • thermosetting adhesive sheet Comprising: The thermosetting adhesive composition of the above-mentioned this invention is thrown into an organic solvent, The hardening
  • thermosetting adhesive composition of the present invention adheres well between a resin substrate such as a polyimide film and a metal plate such as a polyimide film, glass epoxy, and stainless steel (preferably 15 N / cm or more), and for several months.
  • the film shows good room temperature storage characteristics over a long period of time.
  • thermosetting adhesive composition of the present invention contains an acrylic copolymer (A), an epoxy resin (B), and a curing agent for epoxy resin (C).
  • the acrylic copolymer (A) is for imparting film-forming properties at the time of film molding, and for imparting flexibility and toughness to the cured product, and is an epoxy group-free (meth) acrylic ester.
  • a monomer (a), an acrylonitrile monomer (b), and an epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer (c) are copolymerized.
  • the epoxy group-free (meth) acrylic acid ester monomer (a) can be appropriately selected from those used in conventional acrylic thermosetting adhesives applied in the field of electronic components.
  • the content is preferably 65 to 75% by mass, more preferably 65 to 70% by mass.
  • Acrylonitrile monomer (b) is used to improve heat resistance.
  • the content is preferably 20 to 35% by mass, more preferably 25 to 30% by mass.
  • the epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer (c) is used for reacting with a curing agent for epoxy resin to form a three-dimensional cross-linked structure in the cured product of the thermosetting adhesive composition.
  • a three-dimensional cross-linked structure is formed, the moisture resistance and heat resistance of the cured product are improved.
  • a reinforced flexible print made of a reinforced resin sheet bonded and fixed to a flexible printed wiring board with a cured product of a thermosetting adhesive composition. Even when the wiring board is subjected to a soldering process (for example, a solder reflow process) at 260 ° C. or higher, it is possible to prevent the swollen phenomenon caused by moisture absorption from occurring in the adhesive fixing portion.
  • Such an epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer (c) is appropriately selected from those used in conventional acrylic thermosetting adhesives applied in the field of electronic components.
  • examples thereof include glycidyl acrylate (GA) and glycidyl methacrylate (GMA).
  • GAA glycidyl methacrylate
  • GMA glycidyl methacrylate
  • the amount of the epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer (c) used in the preparation of the acrylic copolymer (A) is too small, the heat resistance is lowered. Therefore, it is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 3 to 7% by mass.
  • the acrylic copolymer (A) used in the present invention has a weight-average molecular weight that is too small, the peel strength and heat resistance will decrease, and if it is too large, the solution viscosity will increase, and the applicability will tend to deteriorate.
  • it has a weight average molecular weight of 500,000 to 700,000, more preferably 550000 to 650000.
  • the epoxy resin (B) constituting the thermosetting adhesive composition of the present invention is used for forming a three-dimensional network structure and improving heat resistance and adhesiveness.
  • the epoxy resin (B) can be appropriately selected from liquid or solid epoxy resins used in conventional epoxy resin-based thermosetting adhesives applied in the field of electronic components.
  • Examples include drophtalate, diglycidyl tetrahydrophthalate, vinylcyclohexene dioxide, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (3,4-epoxy
  • the acrylic copolymer (A) The amount is preferably 5 to 30 parts by mass, more preferably 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass.
  • thermosetting adhesive composition of the present invention reacts with an epoxy group derived from an epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer used in preparing the epoxy resin (B) and the acrylic copolymer (A).
  • epoxy resin curing agent (C) organic acid dihydrazide particles having an average particle diameter of 0.5 to 15 ⁇ m, preferably 1 to 5 ⁇ m are used.
  • the reason for using the organic acid dihydrazide is that it is solid at room temperature, so that the room temperature storage characteristics of the thermosetting adhesive composition can be improved.
  • the average particle size of the organic acid dihydrazide particles is 0.5 to 15 ⁇ m because the organic acid dihydrazide is less than 0.5 ⁇ m when an organic solvent is used for coating the thermosetting adhesive composition. This is because the possibility of dissolution of the particles is increased, and there is a concern that the storage property at room temperature may be lowered. This is because there is a concern that the polymer and the epoxy resin cannot be sufficiently mixed when melted.
  • Such an organic acid dihydrazide can be appropriately selected from organic acid dihydrazides conventionally used as curing agents for epoxy resins.
  • organic acid dihydrazides conventionally used as curing agents for epoxy resins.
  • adipic acid dihydrazide or 7,11-octadecadien-1,18-dicarbohydrazide is used because it has a relatively low melting point, excellent balance of curability, and is easily available. preferable.
  • thermosetting adhesive composition of the present invention If the amount of the curing agent for epoxy resin (C) used in the thermosetting adhesive composition of the present invention is too small, unreacted epoxy groups remain and crosslinking is not sufficient, resulting in a decrease in heat resistance and adhesiveness. Too much curing agent remains unreacted, and heat resistance and adhesiveness tend to decrease. Therefore, it is preferable for a total of 100 parts by mass of the acrylic copolymer (A) and the epoxy resin (B). Is 4 to 20 parts by mass, more preferably 6 to 15 parts by mass.
  • thermosetting adhesive composition of the present invention includes, in addition to the components described above, a metal deactivator and an antifoaming agent that do not promote the dissolution of the organic acid dihydrazide as necessary within the range not impairing the effects of the present invention.
  • a metal deactivator and an antifoaming agent that do not promote the dissolution of the organic acid dihydrazide as necessary within the range not impairing the effects of the present invention.
  • Well-known additives such as a rust inhibitor and a dispersant can be blended.
  • thermosetting adhesive composition of the present invention is obtained by uniformly mixing an acrylic copolymer (A), an epoxy resin (B), a curing agent for epoxy resin (C), and other additives by a conventional method.
  • the form can be a paste, a film, a dispersed liquid, or the like.
  • a thermosetting adhesive layer made of the thermosetting adhesive composition of the present invention is formed on a base film (peeling base material) such as a polyethylene terephthalate film or a polyimide film. It is preferably used as an embodiment of a thermosetting adhesive sheet formed with a thickness of 10 to 50 ⁇ m. In addition, you may perform the peeling process to this base film with silicone etc. as needed.
  • thermosetting adhesive sheet includes the following thermosetting adhesive layer forming coating preparation step and thermosetting adhesive layer forming step.
  • thermosetting adhesive composition of the present invention is charged into an organic solvent such as methyl ethyl ketone and toluene so as to have a viscosity corresponding to the coating method, and the epoxy resin curing agent (C) is dispersed in the organic solvent.
  • a thermosetting adhesive layer-forming coating material is prepared by dissolving the acrylic copolymer (A) and the epoxy resin (B) in an organic solvent.
  • thermosetting adhesive layer forming step Next, the thermosetting adhesive layer-forming coating material is applied onto the base film with a bar coater or roll coater so that the dry thickness is 10 to 50 ⁇ m, and dried by a conventional method to form a thermosetting adhesive layer. Form. Thereby, a thermosetting adhesive sheet can be obtained.
  • thermosetting adhesive composition and the thermosetting adhesive sheet described above can be preferably applied to the electronic component field.
  • the above-mentioned thermosetting adhesive sheet is a resin sheet for reinforcement having a thickness of 50 ⁇ m to 2 mm made of polyethylene terephthalate, polyimide, glass epoxy, stainless steel, aluminum or the like for backing the terminal portion of a flexible printed wiring board and the like.
  • the terminal portion of the flexible printed wiring board and the reinforcing resin sheet can be applied to fix and bond the thermosetting adhesive layer excluding the base film of the thermosetting adhesive sheet of the present invention.
  • a reinforced flexible printed wiring board is obtained which is bonded and fixed with a thermosetting material.
  • thermosetting adhesive layer-forming coating material As a thermosetting adhesive composition.
  • the viscosities of the obtained paints were measured with a B-type viscometer and are shown in Tables 1 and 2.
  • thermosetting adhesive sheet The obtained thermosetting adhesive layer-forming coating material was applied to a polyethylene terephthalate film that had been subjected to release treatment, dried in a drying oven at 50 to 130 ° C., and 35 ⁇ m thick A thermosetting adhesive sheet was prepared by forming a thermosetting adhesive layer.
  • thermosetting adhesive layer-forming coating material (4) Evaluation of applicability of the thermosetting adhesive layer-forming coating material
  • the applicability of the thermosetting adhesive layer-forming coating material was evaluated according to the following criteria. The obtained evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • thermosetting adhesive sheet immediately after being obtained is cut into a strip (5 cm ⁇ 10 cm) having a predetermined size, and the thermosetting adhesive layer is formed into a 175 ⁇ m-thick polyimide film (175AH, ( After temporarily attaching to Kaneka Corporation with a laminator set at 80 ° C., the base film was removed to expose the thermosetting adhesive layer.
  • a 50 ⁇ m thick polyimide film (200H, DuPont) of the same size is superimposed on the exposed thermosetting adhesive layer from above, heated and pressurized at 170 ° C. and a pressure of 2.0 MPa for 60 seconds, and then 140 ° C. In an oven for 60 minutes.
  • thermosetting adhesive layer of the thermosetting adhesive sheet cut into a strip (5 cm ⁇ 10 cm) is pressed against a 0.5 mm SUS304 plate or a 1 mm thick glass epoxy plate, the substrate film is temporarily attached. Was removed to expose the thermosetting adhesive layer.
  • a strip-shaped polyimide film (5 cm ⁇ 10 cm) having a thickness of 50 ⁇ m is superimposed on the exposed thermosetting adhesive layer, heated and pressurized at 170 ° C. and a pressure of 2.0 MPa for 60 seconds, and then heated at 140 ° C. Hold in oven for 60 minutes.
  • Peel strength is desired to be 10 N / cm practically. Further, it is desired that the difference between the peel strength after storage at room temperature for 6 months and the initial peel strength is less than -30%. Therefore, when the difference is less than 2 N / cm, the room temperature storage characteristics are good, and when it exceeds, the result is bad.
  • the acrylic copolymer (A) is an epoxy group-free (meth) acrylic acid ester monomer (a) 65 to 75% by mass, an acrylonitrile monomer (b) 20 to An organic acid dihydrazide obtained by copolymerizing 35% by mass and 1-10% by mass of an epoxy group-containing (meth) acrylic acid ester monomer (c) and having an average particle diameter of 0.5-15 ⁇ m. Since it was a particle, the applicability, the initial peel strength, and the room temperature storage characteristics were satisfactory.
  • thermosetting adhesive sheet of Example 8 has an acrylic copolymer (A) having a weight average molecular weight of 300,000, which is lower than the thermosetting adhesive sheets of Examples 1 to 7, the room temperature storage characteristics are as follows. Although good, the overall peel strength and heat resistance were low.
  • the acrylic copolymer (A) has a weight average molecular weight of 900,000, which is higher than those of Examples 1 to 7, so that the surface of the adhesive sheet is Although there were coating stripes and the thickness was not uniform, the room temperature storage characteristics were good.
  • thermosetting adhesive sheet of Example 10 since the average particle size of the organic acid dihydrazide is larger than that of the thermosetting adhesive sheets of Examples 1 to 7, the applicability is slightly lowered, and the room temperature storage characteristics are Although it was good, the peel strength was generally low. Moreover, since the hydrazide particle
  • thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 1 since the thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 1 has too little component (a) and too much component (b) in the acrylic copolymer, it does not sufficiently dissolve in the organic solvent and gels. It was.
  • thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 2 Since the thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 2 has too much component (a) and too little component (b) in the acrylic copolymer, the room temperature storage characteristics were good, but the initial peel strength was The level was not suitable for practical use.
  • thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 3 had too little component (c) in the acrylic copolymer, the room temperature storage characteristics were good, but the initial peel strength was a low level not suitable for practical use. It was.
  • thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 4 had too much component (c) in the acrylic copolymer, the room temperature storage characteristics were good, but the initial peel strength was a low level not suitable for practical use. It was.
  • thermosetting adhesive sheet of Comparative Example 5 the average particle size of the organic acid dihydrazide was too large, so the initial peel strength was at a low level not suitable for practical use.
  • thermosetting adhesive sheets of Comparative Examples 6 to 8 had poor room temperature storage characteristics due to the presence of hydroxyl groups or carboxyl groups in the acrylic copolymer.
  • Example 11 Reinforcing flexible printed wiring boards were produced using the thermosetting adhesive sheets of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 2 to 8 as described below.
  • thermosetting adhesive layer of a thermosetting adhesive sheet cut into a strip (2 cm ⁇ 2 cm) was temporarily attached to a 175 ⁇ m-thick polyimide film (Apical 175AH, Kaneka Corporation) with a laminator set at 80 ° C., and then peeled off.
  • the substrate was removed to expose the thermosetting adhesive layer.
  • a 50 ⁇ m thick polyimide film (Kapton 200H, DuPont) of the same size is superimposed on the exposed thermosetting adhesive layer from above, and heated and pressurized at 170 ° C. and a pressure of 2.0 MPa for 60 seconds, then 140 In an oven for 60 minutes. Thereafter, the heat-cured test piece was left in a wet heat oven at 40 ° C. and 90% RH for 96 hours.
  • test piece immediately after the wet heat treatment is passed through a reflow furnace set at a top temperature of 260 ° C. ⁇ 30 seconds, and the test piece after passing is visually observed for abnormal appearance such as swelling and peeling, and there is no abnormality in the appearance.
  • the case is evaluated as “A”
  • the case where the swelling is slightly observed in the test piece but there is no practical problem is evaluated as “B”
  • the case where the swelling due to foaming is observed in the test piece is indicated as “C”. evaluated.
  • the reinforced flexible printed wiring board using the thermosetting adhesive sheets of Examples 1 to 10 showed no abnormality in appearance, or slight swelling was observed in the test piece. There was no problem in practical use.
  • the reinforced flexible printed wiring boards using the thermosetting adhesive sheets of Examples 1 to 7 have a good balance of acrylic copolymer-epoxy resin-hydrazide cross-linked structure, and almost no unreacted raw material remains. No abnormality was observed in the appearance.
  • Comparative Examples 2 to 8 except for Comparative Example 4, after 25 months at 6 months, swelling due to foaming was observed on the test piece.
  • Comparative Example 4 although the moisture absorption reflow soldering heat resistance was good due to a good cross-linked structure, as described above, the initial peel strength was at a low level not suitable for practical use.
  • thermosetting adhesive composition and thermosetting adhesive sheet of the present invention can satisfactorily bond between a resin substrate such as a polyimide film and a polyimide film, a stainless steel plate or a glass epoxy substrate, and for a long period of several months. It exhibits good room temperature storage characteristics. Moreover, even if it carries out a 260 degreeC reflow process, it can prevent that a swelling arises for moisture absorption. Therefore, it is useful as an adhesive in the field of electronic components that frequently use polyimide materials.

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Abstract

 熱硬化性接着組成物は、アクリル系共重合体(A)、エポキシ樹脂(B)及びエポキシ樹脂用硬化剤(C)を含有する。アクリル系共重合体(A)は、エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)65~75質量%、アクリロニトリルモノマー(b)20~35質量%及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)1~10質量%を共重合させたものである。エポキシ樹脂用硬化剤は、平均粒子径0.5~15μmの有機酸ジヒドラジド粒子である。

Description

熱硬化性接着組成物、熱硬化性接着シート、その製造方法及び補強フレキシブルプリント配線板
 本発明は、アクリル系共重合体、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用硬化剤を含有する熱硬化性接着組成物に関する。
 ポリイミドフィルムからなるフレキシブルプリント配線板の端子部等をポリイミドフィルムやガラスエポキシ板、金属板で裏打ちし、その強度を高めることが行われている。このような場合、補強板とフレキシブルプリント配線板のポリイミドとの間の接着は、それらで挟持した熱硬化性接着剤層を硬化させて接着することが一般的である。このような熱硬化性接着剤層としては、フレキシブルプリント配線板分野においては主として液状エポキシ樹脂と固形エポキシ樹脂とそれらの硬化剤とからなるエポキシ樹脂系接着剤が広く使用されている(特許文献1)。
 しかし、このようなエポキシ樹脂系接着剤は、エポキシ樹脂と硬化剤との配合割合が多いため、常温保管中に徐々に硬化反応が進行してしまうという問題があり、常温保管特性に問題があった。そこで、常温保管特性を向上させるために、エポキシ樹脂の配合量を抑制し、反射的にアクリル系ポリマーを主要成分として使用したアクリル系熱硬化性接着組成物が提案されている(特許文献2、特に実施例2)。
特開平04-370996号公報 特開平2007-9058号公報
 しかしながら、特許文献2のアクリル系熱硬化性接着組成物の場合、特許文献1のような従来のエポキシ樹脂系接着剤に比べ、常温保存性は向上するものの、常温で数ヶ月という長期に亘り保管し、その後にフレキシブルプリント基板と樹脂シート、金属補強板あるいはガラスエポキシ板との接合に使用すると接着性(剥離強度)及びリフローハンダ耐熱性が低下する場合があり、その改善が求められていた。
 本発明の目的は、以上の従来の技術の課題を解決しようとするものであり、フレキシブルプリント基板等の分野における接着に使用するアクリル系熱硬化性接着組成物であって、ポリイミドフィルム等の樹脂基板と、ポリイミドフィルム、金属補強板あるいはガラスエポキシ基板との間を良好に接着し、数ヶ月という長期に亘って良好な常温保管特性を示すことができるアクリル系熱硬化性接着組成物を提供することである。
 本発明者は、エポキシ樹脂系接着剤の常温保管性を改善するためのエポキシ樹脂用硬化剤として、有機溶剤に溶解し難く常温では固体であるためエポキシ樹脂と反応せず、加熱によりエポキシ樹脂と溶融混合して反応が開始する有機酸ジヒドラジドに着目し、アクリル系共重合体にエポキシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤として有機酸ジヒドラジドを配合することを研究した。一般に、フィルム状接着シートの製造方法として、上記配合物をメチルエチルケトン等の有機溶剤に溶解・分散し、塗布して製造する方法が採用されているが、有機酸ジヒドラジドの硬化剤粒子は有機溶剤に溶解し難いとはいえ、有機溶剤中では徐々に溶解し、溶解した硬化剤がエポキシ樹脂にも溶解してしまうために反応が進行してしまうという問題があった。このような知見の下、有機酸ジヒドラジドの平均粒径を特定の粒径範囲に制御することにより、常温保管時における有機酸ジヒドラジドの有機溶剤への溶解の抑制と、熱硬化反応の速やかな進行とをバランスよく実現でき、更に、アクリル系共重合体として、特定範囲量のエポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマーとアクリロニトリルモノマーとエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマーとの共重合体を採用することにより、上述の目的を達成できることを見出し、本願発明を完成させた。
 即ち、本発明は、アクリル系共重合体(A)、エポキシ樹脂(B)及びエポキシ樹脂用硬化剤(C)を含有する熱硬化性接着組成物であって、
 該アクリル系共重合体(A)が、エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)65~75質量%、アクリロニトリルモノマー(b)20~35質量%及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)1~10質量%を共重合させたものであり、
 該エポキシ樹脂用硬化剤が、平均粒子径0.5~15μmの有機酸ジヒドラジド粒子である熱硬化性接着組成物を提供する。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」なる用語は、「メタクリル又はアクリル」という意味で用いている。
 また、本発明は、基材フィルム上に、この熱硬化性接着組成物からなる熱硬化性接着層が形成されてなる熱硬化性接着シートを提供する。
 更に、本発明は、この熱硬化性接着シートの製造方法であって、上述の本発明の熱硬化性接着組成物を有機溶剤に投入し、エポキシ樹脂用硬化剤(C)を有機溶媒中に分散させ、他方アクリル系共重合体(A)及びエポキシ樹脂(B)を有機溶剤中に溶解させることにより熱硬化性接着層形成用塗料を調製する工程、及び
 熱硬化性接着層形成用塗料を、基材フィルム上に塗布し、乾燥することにより熱硬化性接着層を形成する工程
を含んでなる製造方法を提供する。
 本発明の熱硬化性接着組成物は、ポリイミドフィルム等の樹脂基板と、ポリイミドフィルム、ガラスエポキシ、ステンレス等の金属板との間を良好に接着し(好ましくは15N/cm以上)、しかも数ヶ月という長期に亘って良好なフィルム常温保管特性を示す。また、260℃以上のリフロー処理後においても、吸湿のために膨れが生じないという特性も示す。
 本発明の熱硬化性接着組成物は、アクリル系共重合体(A)、エポキシ樹脂(B)及びエポキシ樹脂用硬化剤(C)を含有する。
 本発明において、アクリル系共重合体(A)は、フィルム成形時に成膜性をもたせ、硬化物に可撓性、強靭性をもたせるためのものであり、エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)、アクリロニトリルモノマー(b)及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)を共重合させたものである。
 エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)としては、電子部品分野に適用されている従来のアクリル系熱硬化性接着剤で使用されているものから適宜選択して使用することができ、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、i-ブチルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、n-オクチルアクリレート、i-オクチルアクリレート、2-エチルヘキシルアクリレート、i-ノニルアクリレート、ステアリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、i-ブチルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、n-オクチルメタクリレート、i-オクチルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、i-ノニルメタクリレート、n-ドデシルメタクリレート、i-ドデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート等が挙げられる。中でもブチルアクリレート、エチルアクリレートを使用することが好ましい。
 アクリル系共重合体(A)を調製する際に使用する全モノマーにおけるエポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)の使用量は、少なすぎると基本特性が低下し、多すぎると耐熱性が低下する傾向があるので、好ましくは65~75質量%、より好ましくは65~70質量%である。
 アクリロニトリルモノマー(b)は、耐熱性を向上するために使用されている。
 アクリル系共重合体(A)を調製する際に使用する全モノマーにおけるアクリロニトリルモノマー(b)の使用量は、少なすぎると耐熱性が低下し、多すぎると溶剤に溶解し難くなる傾向があるので、好ましくは20~35質量%、より好ましくは25~30質量%である。
 エポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)は、エポキシ樹脂用硬化剤と反応し、熱硬化性接着組成物の硬化物に3次元架橋構造を形成するために使用されている。3次元架橋構造が形成されると硬化物の耐湿性及び耐熱性が向上し、例えば、熱硬化性接着組成物の硬化物でフレキシブルプリント配線板に接着固定された補強樹脂シートからなる補強フレキシブルプリント配線板を、260℃以上でのハンダ処理(例えばハンダリフロー処理)を行った場合でも、その接着固定部に、吸湿を原因とする膨れ現象が発生することを防止することが可能となる。このようなエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)としては、電子部品分野に適用されている従来のアクリル系熱硬化性接着剤で使用されているものから適宜選択して使用することができ、例えば、グリシジルアクリレート(GA)、グリシジルメタクリレート(GMA)等が挙げられる。中でも、安全性、市場入手容易性の点からグリシジルメタクリレート(GMA)を使用することが好ましい。
 アクリル系共重合体(A)を調製する際に使用する全モノマーにおけるエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)の使用量は、少なすぎると耐熱性が低下し、多すぎると剥離強度が低下する傾向があるので、好ましくは1~10質量%、より好ましくは3~7質量%である。
 以上説明したエポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)、アクリロニトリルモノマー(b)及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)からのアクリル系共重合体の調製は、公知の共重合方法を適用して行うことができる。
 本発明において使用するアクリル系共重合体(A)は、その重量平均分子量が小さすぎると剥離強度並びに耐熱性が低下し、大きすぎると溶液粘度が上がり、塗布性が悪化する傾向があるので、好ましくは500000~700000、より好ましくは550000~650000の重量平均分子量を有することが好ましい。
 本発明の熱硬化性接着組成物を構成するエポキシ樹脂(B)は、3次元網目構造を形成し、耐熱性、接着性を良好にするために使用されるものである。
 エポキシ樹脂(B)としては、電子部品分野に適用されている従来のエポキシ樹脂系熱硬化性接着剤で使用されている液状あるいは固体状のエポキシ樹脂から適宜選択して使用することができ、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ポリアルキレンポリオール(ネオペンチルグリコールなど)ポリグリシジエーテル、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、トリグリシジル-m-アミノフェノール、テトラグリシジル-m-キシレンジアミン、ジグリシジルフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ビニルシクロヘキセンジオキシド、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(3,4-エポキシシクロヘキサン)カルボキシレート、ビス(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル)アジペート等が挙げられる。
 本発明の熱硬化性接着組成物におけるエポキシ樹脂(B)の使用量は、少なすぎると耐熱性が低下し、多すぎると接着性が低下する傾向があるので、アクリル系共重合体(A)100質量部に対し、好ましくは5~30質量部、より好ましくは10~20質量部である。
 本発明の熱硬化性接着組成物は、エポキシ樹脂(B)及びアクリル系共重合体(A)を調製する際に使用されたエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマーに由来するエポキシ基と反応するエポキシ樹脂用硬化剤(C)として、平均粒子径0.5~15μm、好ましくは1~5μmの有機酸ジヒドラジド粒子を使用する。有機酸ジヒドラジドを使用する理由は、それが常温で固体であるため熱硬化性接着組成物の常温保管特性を向上させることができるためである。また、有機酸ジヒドラジド粒子の平均粒子径を0.5~15μmとした理由は、0.5μm未満であると熱硬化性接着組成物の塗布のために有機溶剤を使用した場合に、有機酸ジヒドラジド粒子が溶解する可能性が高まり、常温保管特性が低下することが危惧されるからであり、逆に15μmより大きいと熱硬化性接着組成物の塗布性が低下し、また、粒度が大きい為にアクリルポリマーやエポキシ樹脂との溶融時に十分に混合できなくなることが懸念されるからである。
 このような有機酸ジヒドラジドとしては、従来よりエポキシ樹脂の硬化剤として使用されている有機酸ジヒドラジドの中から適宜選択して使用することができ、例えば、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、イミノジ酢酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スベリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカンジオヒドラジド、ヘキサデカンジオヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、ジグリコール酸ジヒドラジド、酒石酸ジヒドラジド、リンゴ酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、2,6-ナフトエ酸ジヒドラジド、4,4’-ビスベンゼンジヒドラジド、1,4-ナフトエ酸ジヒドラジド、1,3-ビス(ヒドラジノカルボノエチル)-5-イソプロピルヒダントイン(アミキュアVDH(商品名)、味の素(株))、7,11-オクタデカジエン-1,18-ジカルボヒドラジド(アミキュアUDH(商品名)、味の素(株))、クエン酸トリヒドラジド等が挙げられる。これらは1種単独であるいは2種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも比較的低融点であり、硬化性のバランスに優れ、入手が容易であるという点から、アジピン酸ジヒドラジドまたは7,11-オクタデカジエン-1,18-ジカルボヒドラジドを使用することが好ましい。
 本発明の熱硬化性接着組成物におけるエポキシ樹脂用硬化剤(C)の使用量は、少なすぎると未反応のエポキシ基が残り、架橋も十分でないため、耐熱性、接着性が低下し、多すぎると過剰の硬化剤が未反応のまま残るため、耐熱性、接着性が低下する傾向があるので、アクリル系共重合体(A)及びエポキシ樹脂(B)の合計100質量部に対し、好ましくは4~20質量部、より好ましくは6~15質量部である。
 本発明の熱硬化性接着組成物は、以上説明した成分に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じ、有機酸ジヒドラジドの溶解を促進させないような金属不活性剤、消泡剤、防錆剤、分散剤等の公知の添加剤を配合することができる。
 本発明の熱硬化性接着組成物は、アクリル系共重合体(A)、エポキシ樹脂(B)、エポキシ樹脂用硬化剤(C)及びその他の添加剤を、常法により均一に混合することにより調製することができる。その形態としては、ペースト、フィルム、分散液状などとすることができる。中でも、保管性や使用時のハンドリング性などの観点から、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリイミドフィルム等の基材フィルム(剥離基材)に、本発明の熱硬化性接着組成物からなる熱硬化性接着層が10~50μmの厚さで形成されてなる熱硬化性接着シートの態様として使用することが好ましい。なお、この基材フィルムには、必要に応じてシリコーン等で剥離処理を施しておいてもよい。
 このような熱硬化性接着シートの製造方法は、以下の熱硬化性接着層形成用塗料調製工程及び熱硬化性接着層形成工程を含む。
 <熱硬化性接着層形成用塗料調製工程>
 まず、本発明の熱硬化性接着組成物をメチルエチルケトン、トルエン等の有機溶剤に塗布法に応じた粘度となるように投入し、エポキシ樹脂用硬化剤(C)を有機溶剤中に分散させ、他方アクリル系共重合体(A)及びエポキシ樹脂(B)を有機溶剤中に溶解させることにより熱硬化性接着層形成用塗料を調製する。この場合、熱硬化性接着シートの常温保管性を高めるために、室温下で全有機酸ジヒドラジド粒子の70質量%が熱硬化性接着層形成用塗料中に固体粒子として分散していることが好ましい。
 <熱硬化性接着層形成工程>
 次に、熱硬化性接着層形成用塗料を、基材フィルム上にバーコーター、ロールコーターにより乾燥厚が10~50μmとなるように塗布し、常法により乾燥することにより熱硬化性接着層を形成する。これにより熱硬化性接着シートを得ることができる。
 以上説明した熱硬化性接着組成物及び熱硬化性接着シートは、電子部品分野に好ましく適用できる。特に、上述の熱硬化性接着シートは、フレキシブルプリント配線板の端子部等と、その裏打ちをするためのポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ガラスエポキシ、ステンレス、アルミニウム等の厚さ50μm~2mmの補強用樹脂シートとを接着固定するために好ましく適用でき、その適用により、フレキシブルプリント配線板の端子部と補強用樹脂シートとが、本発明の熱硬化性接着シートの基材フィルムを除いた熱硬化性接着層の熱硬化物で接着固定されてなる補強フレキシブルプリント配線板が得られる。
 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
  実施例1~10,比較例1~8
(1)アクリル系共重合体の調製
 表1及び表2に示したモノマーからなるアクリル系共重合体を用意した。これらのアクリル系共重合体の重量平均分子量を表1及び表2に示した。
(2)熱硬化接着層形成用塗料の調製
 得られたアクリル系共重合体溶液に、表1及び表2の配合割合でエポキシ樹脂(B)及びエポキシ樹脂用硬化剤(C)として有機酸ジヒドラジドを添加し、均一に混合することにより熱硬化性接着組成物として、熱硬化性接着層形成用塗料を調製した。得られた塗料の粘度をB型粘度計により測定し、表1及び表2に示した。
(3)熱硬化性接着シートの作製
 得られた熱硬化性接着層形成用塗料を、剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルムに塗布し、50~130℃の乾燥炉中で乾燥し、35μm厚の熱硬化性接着層を形成することにより、熱硬化性接着シートを作製した。
(4)熱硬化性接着層形成用塗料の塗布性の評価
 上述の熱硬化性接着シートの作製の際、熱硬化性接着層形成用塗料の塗布性について、以下の基準に従って評価した。得られた評価結果を表1及び表2に示す。
 AA:接着剤の厚みが均一で塗布中に筋を引かず、外観においても硬化剤粒子が観察されない場合
 A:塗布中に筋は引かないが、乾燥後のフィルムに硬化剤粒子が観察される場合
 B:塗布筋があり、厚みも不均一である場合
 C:溶液がゲル状となり、塗布が不可能な場合
(5)剥離強度の評価
 得られた直後の熱硬化性接着シートを所定の大きさの短冊(5cm×10cm)にカットし、その熱硬化性接着層を、175μm厚のポリイミドフィルム(175AH、(株)カネカ)に80℃に設定したラミネーターで仮貼りした後、基材フィルムを取り除いて熱硬化性接着層を露出させた。露出した熱硬化性接着層に対し、同じ大きさの50μm厚のポリイミドフィルム(200H、デュポン社)を上から重ね合わせ、170℃で2.0MPaの圧力で60秒間加熱加圧した後、140℃のオーブン中に60分間保持した。
 また、短冊(5cm×10cm)にカットした熱硬化性接着シートの熱硬化性接着層を、0.5mmのSUS304板または厚さ1mmのガラスエポキシ板に押し当てて仮貼りした後、基材フィルムを取り除いて熱硬化性接着層を露出させた。露出した熱硬化性接着層に対し、短冊状の厚さ50μmのポリイミドフィルム(5cm×10cm)を上から重ね合わせ、170℃で2.0MPaの圧力で60秒間加熱加圧した後、140℃のオーブン中に60分間保持した。
 その後、ポリイミドフィルムに対し、剥離速度50mm/minで90度剥離試験を行い、引き剥がしに要した力を測定した。得られた結果を表1及び表2に示す。剥離強度は実用上10N/cmであることが望まれている。また、常温6ヶ月保管後の剥離強度と初期の剥離強度との差が-30%未満であることが望まれている。従って、差が2N/cm未満の場合を常温保管特性が良好とし、超えると不良とした。
 また、25℃で6ヶ月間常温保管した熱硬化性接着シートについても、同様の剥離強度の評価を行った。得られた結果を表1及び表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
*1:ブチルアクリレート、*2:エチルアクリレート、*3:アクリロニトリル
*4:グリシジルメタクリレート、*5:2-ヒドロキシエチルメタクリレート、*6:アクリル酸、
*7:アジピン酸ジヒドラジド、*8:7,11-オクタデカジエン-1,18-ジカルボヒドラジド
*9:jER828、三菱化学(株)、*10:jER154、三菱化学(株)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
*1~*10は表1に同じ
 <表1及び表2の結果の考察>
 実施例1~7の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体(A)が、エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)65~75質量%、アクリロニトリルモノマー(b)20~35質量%及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)1~10質量%を共重合させたものであり、エポキシ樹脂用硬化剤が、平均粒子径0.5~15μmの有機酸ジヒドラジド粒子であるので、塗布性も初期剥離強度、常温保管特性も満足のいくものであった。
 なお、実施例8の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体(A)の重量平均分子量が30万と実施例1~7の熱硬化性接着シートに比べて低いため、常温保管特性は良好なものの、全体的に剥離強度及び耐熱性が低めであった。
 実施例9の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体(A)の重量平均分子量が90万と実施例1~7の熱硬化性接着シートに比べて高いため、接着シートの表面には塗布筋があり、厚みも不均一であるが、常温保管特性は良好なものであった。
 実施例10の熱硬化性接着シートの場合、有機酸ジヒドラジドの平均粒径が実施例1~7の熱硬化性接着シートに比べて大きいため、塗布性が若干低下し、また、常温保管特性は良好なものであったが、全体的に剥離強度が低めであった。また、ヒドラジド粒子が大きすぎるため反応性が低下し、剥離強度、耐熱性が十分でなかった。
 それに対し、比較例1の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体における成分(a)が少なすぎ、成分(b)が多すぎるので、有機溶剤に十分に溶解せず、ゲル化してしまった。
 比較例2の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体における成分(a)が多すぎ、成分(b)が少なすぎるので、常温保管特性は良好なものであったが、初期剥離強度が実用に適さない低いレベルであった。
 比較例3の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体における成分(c)が少なすぎるので、常温保管特性は良好なものであったが、初期剥離強度が実用に適さない低いレベルであった。
 比較例4の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体における成分(c)が多すぎるので、常温保管特性は良好なものであったが、初期剥離強度が実用に適さない低いレベルであった。
 比較例5の熱硬化性接着シートは、有機酸ジヒドラジドの平均粒径が大きすぎるので、初期剥離強度が実用に適さない低いレベルであった。
 比較例6~8の熱硬化性接着シートは、アクリル系共重合体に水酸基またはカルボキシル基が存在するため、常温保管特性が不良であった。
  実施例11
 実施例1~10及び比較例2~8の熱硬化性接着シートを使用して以下に説明するように補強フレキシブルプリント配線板を作製した。
 <吸湿リフローハンダ耐熱性試験> 
 短冊(2cm×2cm)にカットした熱硬化性接着シートの熱硬化性接着層を、175μm厚のポリイミドフィルム(アピカル175AH、(株)カネカ)に80℃に設定したラミネーターで仮貼りした後、剥離基材を取り除いて熱硬化性接着層を露出させた。露出した熱硬化性接着層に対し、同じ大きさの50μm厚のポリイミドフィルム(カプトン200H、デュポン社)を上から重ね合わせ、170℃で2.0MPaの圧力で60秒間加熱加圧した後、140度のオーブン中で60分間保持した。その後、加熱硬化した試験片を40℃、90%RHの湿熱オーブン中で96時間放置した。
 湿熱処理直後の試験片をトップ温度260℃×30秒に設定したリフロー炉を通過させ、通過後の試験片に膨れ、剥がれ等の外観異常がないかを目視観察し、外観に全く異常がない場合を“A”と評価し、試験片に膨れがわずかに観察されるが実用上問題がない場合を“B”と評価し、試験片に発泡による膨れが観察される場合を“C”と評価した。得られた結果を表3及び表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 吸湿リフローハンダ耐熱性試験の結果、実施例1~10の熱硬化性接着シートを使用した補強フレキシブルプリント配線板は、外観に異常が全く観察されないか、または試験片に膨れがわずかに観察されたが実用上問題がなかった。特に、実施例1~7の熱硬化性接着シートを使用した補強フレキシブルプリント配線板は、アクリル共重合体-エポキシ樹脂-ヒドラジド架橋構造のバランスがよく、未反応の原料が殆ど残存しないために、外観に異常が全く観察されなかった。
 他方、比較例2~8の場合、比較例4を除き、25℃/6ヶ月後には、試験片に発泡による膨れが観察された。なお比較例4の場合、良好な架橋構造のために吸湿リフローハンダ耐熱性は良好ではあったが、前述したように、初期剥離強度が実用に適さない低いレベルであった。
 本発明の熱硬化性接着組成物及び熱硬化性接着シートは、ポリイミドフィルム等の樹脂基板と、ポリイミドフィルム、ステンレス板あるいはガラスエポキシ基板との間を、良好に接着でき、しかも数ヶ月という長期に亘って良好な常温保管特性を示す。また、260℃リフロー処理しても、吸湿のために膨れが生じないようにできる。従って、ポリイミド材料を多用する電子部品分野における接着剤として有用である。

Claims (9)

  1.  アクリル系共重合体(A)、エポキシ樹脂(B)及びエポキシ樹脂用硬化剤(C)を含有する熱硬化性接着組成物であって、
     該アクリル系共重合体(A)が、エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)65~75質量%、アクリロニトリルモノマー(b)20~35質量%及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)1~10質量%を共重合させたものであり、
     該エポキシ樹脂用硬化剤が、平均粒子径0.5~15μmの有機酸ジヒドラジド粒子である熱硬化性接着組成物。
  2.  該エポキシ樹脂用硬化剤が、平均粒子径1~5μmの有機酸ジヒドラジド粒子である請求項1記載の熱硬化性接着組成物。
  3.  有機酸ジヒドラジドが、アジピン酸ジヒドラジドまたは7,11-オクタデカジエン-1,18-ジカルボヒドラジドである請求項1または2記載の熱硬化性接着組成物。
  4.  アクリル系共重合体(A)100質量部に対し、エポキシ樹脂(B)を5~30質量部、アクリル系共重合体(A)及びエポキシ樹脂(B)の合計100質量部に対し、エポキシ樹脂用硬化剤を4~20質量部含有する請求項1~3のいずれかに記載の熱硬化性接着組成物。
  5.  アクリル系共重合体(A)の重量平均分子量が、500000~700000である請求項1~4のいずれかに記載の熱硬化性接着組成物。
  6.  エポキシ基非含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(a)及びエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステルモノマー(c)がいずれも水酸基及び遊離カルボキシル基を含有しないモノマーである請求項1~5のいずれかに記載の熱硬化性接着組成物。
  7.  基材フィルム上に、請求項1~6のいずれかに記載の熱硬化性接着組成物からなる熱硬化性接着層が形成されてなる熱硬化性接着シート。
  8.  請求項7記載の熱硬化性接着シートの製造方法であって、
     請求項1~6のいずれかに記載の熱硬化性接着組成物を有機溶剤に投入し、エポキシ樹脂用硬化剤(C)を有機溶媒中に分散させ、他方アクリル系共重合体(A)及びエポキシ樹脂(B)を有機溶剤中に溶解させることにより熱硬化性接着層形成用塗料を調製する工程、及び
     熱硬化性接着層形成用塗料を、基材フィルム上に塗布し、乾燥することにより熱硬化性接着層を形成する工程
    を含んでなる製造方法。
  9.  フレキシブルプリント配線板の端子部が補強用樹脂シートで裏打ちされている補強フレキシブルプリント配線板であって、該端子部と該補強用樹脂シートとが、請求項7記載の熱硬化性接着シートの基材フィルムを除いた熱硬化性接着層の熱硬化物で接着固定されてなる補強フレキシブルプリント配線板。
     
     
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