JP5265845B2 - 両面粘着テープ - Google Patents

Description

本発明は耐熱性の高いアクリル系粘着テープに関し、より詳細には、電子機器の製造において遭遇するハンダリフロー工程などの高温条件下に使用可能な両面粘着テープに関する。

従来、両面粘着テープとしては、ポリエステル、ポリエチレンなどの樹脂系フィルムや発泡体、あるいは、上質紙、コート紙、不織布などに代表される紙や布帛フィルムを基材として両面に粘着剤塗布したものが知られている。両面粘着テープは建材の固定、電子機器部品の固定など、様々な用途に用いられている。２４０℃以上、特に２６０℃程度の熱がかかるハンダリフロー工程で使用すると、ポリエチレンやポリエステルフィルムなどの樹脂フィルムでは熱収縮を起こし、寸法変化を生じてしまう。また、ポリイミドなどの耐熱性フィルムでは両面粘着テープを安価に製造することができない。

一般的な秤量１０ｇ／ｍ^２以上の上質紙、コート紙、不織布を基材とする場合には、基材自体の厚さが約３０μｍ以上になり、両面粘着テープの厚さを薄くし、しかも十分な接着力を維持した両面粘着テープを得ることが困難である。特に、電子部品貼り付け用途では、非常に薄い厚さ、例えば、６０μｍ以下の厚さの両面粘着テープが求められているが、上記の基材では不十分な接着力しか得られない。

一方、基材を有しない両面粘着テープの場合、十分な接着力を得ることができるが、被着体へのブロッキングや糊はみ出しがあり、また、被着体に接着した状態での打ち抜き加工などの加工特性に問題がある。

特許文献１はハンダリフロー工程用の粘着剤組成物を開示している。開示された粘着剤組成物はリフロー工程に耐えることができる耐熱性を有する旨記載されている。特許文献１には、開示された粘着剤組成物を用いて、基材を有しない両面粘着テープを製造することができ、また、種々の基材を用いて、両面粘着テープを製造することができることを開示している。しかし、実施例においては、粘着剤組成物について調べているものの、基材を用いたときの両面粘着テープの特性については検討されていない。

特許文献２はブチラール樹脂を芯材とした両面粘着テープを開示している。粘着剤組成物についてはアクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、天然あるいは合成ゴムなどの公知のものをなんら制限なく使用できるとしている。このように、特許文献２では高温での使用については検討されておらず、２４０℃以上の高温での使用を考慮したものではない。

特開２００４−１９６８６７号公報 特開２００４−１８６６４号公報

そこで、本発明の目的は、テープの総厚が６０μｍ以下であり、ブロッキングや糊はみ出しがなく打ち抜き特性などの加工特性が良好であり、高温にさらされても優れた粘着力及び凝集力を維持することができる両面粘着テープを提供することである。

本発明は、１つの態様によると、２０μｍ以下の厚さの不織布からなる芯材、前記芯材の両面に配置されたガラス転移点（Ｔｇ）が−２０℃〜２０℃でありかつ重量平均分子量が１００万以上であるアクリル系ポリマーを含む粘着剤層、を含む両面粘着テープであって、前記両面粘着テープの総厚が６０μｍ以下である、両面粘着テープを提供する。
なお、「ガラス転移温度（Ｔｇ）」は、粘弾性測定装置において、２％剪断歪み及び１．０Ｈｚの周波数の剪断モードで、５℃／分の温度上昇速度で−８０℃〜３００℃の温度範囲にて損失正接ｔａｎδを測定し、最大ｔａｎδを示す温度である。
「重量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定された、ポリスチレン換算の重量平均分子量である。

本発明の両面粘着テープでは、上記の特定の不織布を用いているので、テープの総厚が６０μｍ以下であっても、ブロッキングや糊はみ出しがなく打ち抜き特性などの加工特性が良好である。また、本発明の両面粘着テープでは、高温にさらされても優れた粘着力及び凝集力を維持することができる。

以下において、本発明の両面粘着テープについて好適な実施形態に基づいて説明する。しかし、本発明は以下に具体的に示される実施形態に限定されるものではない。
本発明の両面粘着テープは、電子機器部品の接着に適するような耐熱性を有する粘着テープである。したがって、両面粘着テープの芯材の両面に配置される粘着剤層も耐熱性を有するものでなければならない。粘着剤層は、好ましくは、ハンダリフロー工程における２４０℃以上、特に約２６０℃程度の温度下においても粘着力及び凝集力を維持することができるものである。本発明で使用される粘着剤層はガラス転移点（Ｔｇ）が−２０℃〜２０℃でありかつ重量平均分子量が１００万以上であるアクリル系ポリマーを含む。このような性状のアクリル系ポリマーは上記のような高い耐熱性を有することができるからである。

粘着剤層
粘着剤層に用いられるアクリル系ポリマーは、より詳細には、下記単量体(ａ)と(ｂ)を含む混合物を共重合してなるアクリル系ポリマーである。
(a)ラジカル重合性不飽和基を有し、かつ少なくとも１個の反応性官能基を有する単量体０．０1〜２０重量％、及び、
(b)(a)以外の（メタ）アクリル酸エステル系単量体８０〜９９．９９重量％。

ラジカル重合性不飽和基を有し、かつ少なくとも１個の反応性官能基を有する単量体（a）の例としては、（メタ）アクリル酸、β−カルボキシエチルアクリレート、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、無水フマル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸ブチルなどのカルボキシル基を含有する単量体、また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、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート、８−ヒドロキシオクチル（メタ）アクリレート、１０−ヒドロキシデシル（メタ）アクリレート、１２−ヒドロキシラウリル（メタ）アクリレート、（４−ヒドロキシメチルヘキシル）−メチルアクリレート、クロロ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性（メタ）アクリレート類、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレート類、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート類等の水酸基を含有する単量体が挙げられる。またアミノメチル（メタ）アクリレート等のアミノ基を含有する単量体、アクリルアミド等のアミド基を含有する単量体、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド基を含有する単量体、Ｎ−メチルイタコンイミド等のイタコンイミド基を含有する単量体、あるいは、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシメチレンスクシンイミド等のスクシンイミド基を含有する単量体や、グリシジル（メタ）アクリレート等のエポキシ基を含有する単量体などが挙げられる。これらは単独であるいは複数組み合わせて使用することができる。その使用量は単量体全量に対して０．０1〜２０重量％であり、その使用量が０．０１重量％より少ない場合には、粘着剤層の凝集力が低下し、加熱環境下で発泡やハガレが起こることがある。２０重量％より多い場合には、粘着力が低下する傾向がある。

また、(a)以外の（メタ）アクリル酸エステル単量体（b）の例としてはメチル（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、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、2−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ｎ−オクチル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソノニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。その使用量は、単量体全量に対して８０〜９９．９９重量％である。上記単量体（ｂ）で挙げられたものは単独あるいは複数組み合わせて使用することができる。

また、さらに、上記単量体(ａ)及び(ｂ)と共重合可能で、且つ該単量体(ａ)及び(ｂ)以外の単量体（ｃ）も場合により使用されてよい。単量体（ｃ）としては酢酸ビニル、スチレン、メチルスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル等が挙げられる。その使用量は単量体全量に対して、通常、０〜２０重量％である。

本発明の粘着剤層はガラス転移温度（Ｔｇ）が−２０℃〜２０℃であり、かつ重量平均分子量が１００万以上のアクリル系ポリマーを含むことが必要である。
ガラス転移温度（Ｔｇ）が−２０℃〜２０℃の場合、本発明の粘着剤は高粘着性で適度な凝集力及び耐熱性を発揮できる。−２０℃未満の場合、粘着剤層がやわらかく、粘着性が良いが、低凝集力のため保持力や耐熱性が出ない。一方、２０℃を超える場合、粘着剤層はかたく、その凝集力があがり、耐熱性があがるが、粘着性がでない。

またアクリル系ポリマーの重量平均分子量が１００万以上であることが必要である。重量平均分子量が１００万よりも小さい場合には、架橋剤を使用しても凝集力が不足して発泡やハガレが生じやすい。また重量平均分子量が２５０万より大きいと、粘着剤の粘度が高くなり塗工等の作業性が劣る。好ましい重量平均分子量の範囲は１００万〜２００万である。

本発明の粘着剤層は、場合により、粘着性を調整する目的で粘着付与樹脂を配合することができる。配合される粘着付与樹脂としては、ロジン系粘着付与樹脂、テルペン系粘着付与樹脂、石油系粘着付与樹脂、石炭系粘着付与樹脂、その他の粘着付与樹脂等が挙げられる。これら粘着付与樹脂は単独でも複数組み合わせて使用することができる。

本発明の粘着剤層に含まれる粘着付与樹脂の配合量は上述のアクリル系共重合体（Ａ）１００重量部に対して、通常は０．５部〜１００重量部、好ましくは１重量部〜５０重量部の範囲で使用される。このような量で粘着付与樹脂を使用することにより、優れた粘着力が発現する。

本発明の粘着剤層は架橋剤として多官能性化合物を含有することができる。この多官能性化合物の有する官能基は上記ラジカル重合性不飽和基の他に少なくとも１個の官能性基を有する単量体（a）に含まれる反応性を有する官能基と反応するものであり、一分子中に官能基を少なくとも２個、好ましくは２〜４個有している。このような多官能性化合物の例としては、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、アミン系化合物、金属キレート系化合物、アジリジン系化合物などを挙げることができる。

アクリル系共重合体にカルボキシル基が含まれる場合、上述の架橋剤のなかでも、エポキシ系化合物を用いると耐熱性を特に向上させることができる。

これら架橋剤は上述のアクリル系ポリマー１００重量部に対して、通常は０．０５重量部〜１０重量部の範囲で使用される。このような量で架橋剤を使用することにより、上述のアクリル系重合体との間で好適な三次元架橋が形成され、優れた耐熱性が発現する。これら架橋剤は、単独あるいは複数組み合わせて使用することができる。

本発明で用いる粘着剤層に含まれるアクリル系共重合体の製造には、公知の任意の方法を採用することができる。例えば、アクリル系共重合体は、原料の単量体１００重量部に対して、０．００１部〜５部の重合開始剤を用いて塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合などの方法により合成される。好ましくは溶液重合で合成される。

本発明の粘着剤層は、上述の成分のほか、通常に粘着剤に配合される、シランカップリング剤、耐候安定剤、可塑剤、軟化剤、染料、顔料、無機フィラー等を配合することができる。

不織布
本発明の両面粘着テープは芯材として２０μｍ以下の厚さの不織布を用いる。このような厚さの不織布であれば、両面粘着テープの合計の厚さを６０μｍ以下としても、両面粘着テープの接着力を得るために十分な厚さの粘着剤層を確保することができるからである。不織布は耐熱性の天然繊維、たとえば、綿又は麻などのセルロース系のパルプもしくはレーヨン、耐熱性の合成繊維、たとえば、ポリアミド繊維、又は、ガラス繊維などの耐熱性繊維材料から形成されたものである。ポリオレフィン、ポリエステル系樹脂に基づく繊維材料は溶融点が低く、耐熱性の点で適さない。不織布としては湿式もしくは乾式不織布のいずれであってもよいが、同一の秤量で薄い厚さにすることができるので湿式不織布が好ましい。不織布の秤量は不織布を構成する繊維の種類や密度によって異なるが、上記の厚さを達成するには、一般に１０ｇ／ｍ^２以下である。

また、不織布はテープの製造の際の取り扱い性をよくし、また、貼り付け後の加工に耐えうるように十分な強度を有するべきである。不織布は好ましくは引張り強さ１Ｎ／１５ｍｍ（引張り速度：３００ｍｍ／分）以上である。

両面粘着テープの製造
本発明の両面粘着テープはたとえば以下のとおりに製造することができる。
アクリル系ポリマーを構成する単量体、アゾ系化合物又は過酸化物をベースとする重合開始剤などの重合性混合物を、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトンなどの適切な溶剤中に溶解して溶液を作製し、重合を行い、所定の分子量のアクリル系ポリマーを得る。次に、アクリル系ポリマーに粘着付与剤、フィラーなどの添加剤を必要に応じて添加した後に、架橋剤を添加して粘着剤組成物を得ることができる。得られた粘着剤組成物はダイコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング又はその他周知慣用の塗布方法によって、剥離性を有する２つのセパレータ上に塗布・乾燥し、それぞれの粘着剤層を不織布の両面にヒートラミネートすることで本発明の両面粘着テープを得ることができる。

両面粘着テープの用途
本発明の両面粘着テープは、好適には、フレキシブル回路基板を他の被着体に接着するために使用される。本発明の粘着テープは打ち抜き加工などの加工特性に優れ、また、ハンダリフロー工程に耐えることができる耐熱性を有するので、フレキシブル回路基板の加工前に該回路基板の裏面に本発明の両面粘着テープの片面を貼り付け、次いで、加工することが可能である。裏面に粘着テープを有した状態でフレキシブル回路基板の打ち抜き加工を行なうことができる。次いで、回路基板上にハンダを配置し、２４０℃以上、特に２６０℃以上のハンダリフロー工程を経て、最後に、フレキシブル回路基板の裏面を、本発明の両面粘着テープを介して別の被着体に接着することができる。接着される別の被着体としては、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板などの別の回路基板であってもよいし、また、電子機器の筐体であってもよい。電子機器の筐体は、ステンレススチール、アルミニウム、マグネシウム又はそれらの合金などであることができる。

実施例１
２−エチルヘキシルアクリレート／アクリル酸（９０／１０）（質量基準）の単量体、該単量体１００重量部に対して０．０１重量部のアゾビスイソブチロニトリルを酢酸エチル中に溶解し、溶液を得た。この溶液を還流温度で８時間重合することで重量平均分子量が１３０万のアクリル系ポリマーの粘着剤溶液（固形分２６％）を得た。得られた粘着剤溶液に、エポキシ系架橋剤Ｅ−ＡＸ（綜研化学株式会社製）を１重量部混合し、粘着剤溶液を得た。この粘着剤溶液を、２枚のシリコーン処理紙セパレータ（カイト化学株式会社製＃１７３２、厚さ８５μｍ）上に、それぞれ、乾燥後の粘着剤塗布量２７ｇ／ｍ^２になるように塗布・乾燥し、２つの粘着剤層を得た。セパレータ上の厚さ２５μｍの粘着剤層の各々を、秤量６ｇ／ｍ^２の不織布（パルプとレーヨン混合の湿式不織布、厚さ１８μｍ、機械方向（ＭＤ方向）の引張り強さ３Ｎ／１５ｍｍ（引張り速度：３００ｍｍ／分））の両面に配置し、２．９×１０⁵Ｐａのエアー圧を加えたニップロールを用いて９０℃にてヒートラミネートし、本発明の両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

比較例１
不織布として秤量１４ｇ／ｍ^２のもの（麻の湿式不織布、厚さ４５μｍ、ＭＤ方向の引張り強さ１５Ｎ／１５ｍｍ（引張り速度：３００ｍｍ／分））とすること以外は実施例１と同様にして両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

比較例２
不織布として秤量１４ｇ／ｍ^２のもの（麻の湿式不織布、厚さ４５μｍ、ＭＤ方向の引張り強さ１５Ｎ／１５ｍｍ（引張り速度：３００ｍｍ／分）））とし、各面での粘着剤塗布量を１５ｇ／ｍ^２とすること以外は実施例１と同様にして両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

比較例３
芯材として不織布の代わりに、両面コロナ処理を施した１２μｍ厚さのポリエステルフィルム（ユニチカ株式会社製、Ｓ−１２）を用い、各面での粘着剤塗布量を２０ｇ／ｍ^２とすること以外は実施例１と同様にして両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

比較例４
実施例１において製造した粘着剤溶液を、シリコーン処理紙セパレータ（カイト化学株式会社製＃１７３２、厚さ８５μｍ）上に、乾燥後の粘着剤厚さ５０μｍになるように塗布・乾燥し、芯材を有しない両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

比較例５
アクリル系ポリマーがイソオクチルアクリレート／アクリル酸（９０／１０）（質量基準）の単量体を用いて得られた、重量平均分子量１００万、Ｔｇが−４０℃のものであること以外は実施例１と同様にして両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

比較例６
アクリル系ポリマーがブチルアクリレート／アクリル酸（９０／１０）（質量基準）の単量体を用いて得られた、重量平均分子量８０万、Ｔｇが−５℃のものであること以外は実施例１と同様にして両面粘着テープを得た。両面粘着テープの詳細を下記の表１に示す。

なお、上記実施例及び比較例において、粘着剤層のＴｇ及び分子量は以下のとおりに測定した。
１．ガラス転移温度（Ｔｇ）測定
レオメトリックサイエンティフィク社製の粘弾性測定装置ＡＲＥＳにおいて、２％剪断歪み及び１．０Ｈｚの周波数の剪断モードで、５℃／分の温度上昇速度で温度測定−８０℃〜３００℃の温度範囲にて損失正接ｔａｎδを測定し、最大ｔａｎδを示す温度をＴｇとした。
２．重量平均分子量測定
ポリスチレン換算の重量平均分子量であって、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定された。ＧＰＣの測定は、アジレント(Agilent)社のHP1090 SERIES IIにおいて、溶媒としてテトラヒドロフランを用い、流速０．５ｍｌ／分とし、サンプル濃度０．１ｗｔ％として行なった。
３．不織布の厚みの測定
実施例及び比較例１、２で使用する不織布を２３±２℃、５０±５ＲＨ％（相対湿度％）、４時間の条件で調湿した後、ＪＩＳ Ｂ ７５０３に規定する厚さ測定器で測定した。
４．テープ総厚の測定
テープ総厚はＪＩＳ Ｂ ７５０３に規定する厚さ測定器で測定した。

５．評価試験
５．１．不織布への粘着剤の含浸
陽極酸化したアルミニウム板に２５ｍｍ×２５ｍｍの寸法の上記の実施例及び比較例の両面テープを貼り合わせ、剥離速度３００ｍｍ／分及び剥離角度９０°で剥離させ、不織布を含む粘着剤層を層間破壊させた。破壊された不織布の破壊面を目視観察し、不織布に対する粘着剤の含浸状況を判定した。粘着剤が含浸している場合には○、していない場合には×とした。結果を下記の表２に示す。

５．２．打ち抜き特性
上記実施例及び比較例において得られた５００ｍｍ幅の両面がシリコーン処理紙セパレータ（カイト化学株式会社製＃１７３２、厚さ８５μｍ）で被覆された両面粘着テープの片側のシリコーン処理紙セパレータをはがして粘着面を露出させ、粘着面に台紙となる紙ライナーを貼り合せた。次に、打ち抜き加工機（富士商工株式会社製）を用いて、シリコーン処理紙セパレータを有する側からダイカットを行ない、次にキスカットを行なうことで２０ｍｍ×５０ｍｍの加工品を作製した。それについて、１０００ショットさせたときのブロッキングや糊はみ出しを目視確認した。ブロッキングや糊はみ出しがない場合には○、ある場合には×とした。結果を下記の表２に示す。

以下の５．３．寸法変化の試験についてはハンダリフロー工程の条件に付す前と後に測定を行ない、そして５．４．接着力の試験についてはハンダリフロー工程の条件に付した後に測定を行なった。７５μｍの銅／ポリイミド積層フィルム（日本黒鉛工業社製、ＣＣＬ、回路基板用の銅とポリイミドとの積層フィルム）のポリイミド側に両面粘着テープを貼り、２６０℃及び４０秒でリフローオーブンに通した。なお、両面粘着テープのポリイミドと接触していない面はシリコーン処理紙セパレータ（カイト化学株式会社製＃１７３２、厚さ８５μｍ）を付けたものであった。

５．３．寸法変化
１０ｃｍ×１０ｃｍの両面粘着テープの上記のリフロー工程の条件の前後のテープの寸法変化についてデジタルノギスを用いて測定した。
測定箇所は正方形の両面粘着テープのある一辺の中心から、それに相対する一辺の中心までの寸法と、そのある一辺と垂直な方向の一辺の中心からそれに相対する一辺の中心までの寸法をそれぞれ測った。そしてリフロー工程の前後において寸法変化が大きい方の辺の値を表２に示した。

５．４．接着力
２５ｍｍ幅にカットした両面粘着テープの試料をガラスエポキシ基板に対して、重さ２ｋｇのゴムローラーを用いて３００ｍｍ／分で１回ロールしてガラスエポキシ基板に貼り付けた。次いで、上記のリフロー工程の条件に付した後に、ＪＩＳＺ０２３７に規定される方法に準拠し、剥離速度３００ｍｍ／分及び剥離角度１８０°でガラスエポキシ基板に対する接着力を測定した。結果を下記の表２に示す。

Claims (3)

1. ２０μｍ以下の厚さの不織布からなる芯材、
   前記芯材の両面に配置されたガラス転移点（Ｔｇ）が−２０℃〜２０℃でありかつ重量平均分子量が１００万以上であるアクリル系ポリマーを含む粘着剤層、
   を含む両面粘着テープであって、
   前記両面粘着テープの総厚が６０μｍ以下であり、
   前記不織布の繊維材料は、耐熱性の天然繊維、耐熱性の合成繊維、ガラス繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
   ２４０℃以上の温度において使用可能な耐熱性を有する、両面粘着テープ。
2. ２０μｍ以下の厚さの不織布からなる芯材、
   前記芯材の両面に配置されたガラス転移点（Ｔｇ）が−２０℃〜２０℃でありかつ重量平均分子量が１００万以上であるアクリル系ポリマーを含む粘着剤層、
   を含む両面粘着テープであって、
   前記両面粘着テープの総厚が６０μｍ以下であり、
   前記不織布の繊維材料は、綿、麻、セルロース系のパルプ、レーヨン、ポリアミド繊維、ガラス繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選択され、
   ２４０℃以上の温度において使用可能な耐熱性を有する、両面粘着テープ。
3. フレキシブル回路基板を他の被着体に接着するために使用される、請求項１または２に記載の両面粘着テープ。