説明

熱硬化型フィルム状接着剤組成物および熱硬化型フィルム状接着テープ

【課題】本発明は、良好な接着性および耐熱性を有し、さらに封止用組成物として充填細部にまで充填すること及び硬化した樹脂が樹脂フィルムの間からはみださないという性能とを併せ持つ、熱硬化型フィルム状接着剤組成物を提供する。
【解決手段】(A)ニトリル―ブタジエンゴム(B)フェノール樹脂(C)ポリアミド樹脂(D)可塑剤からなる樹脂組成物を(E)有機溶媒に溶解した後、有機溶媒を実質上残存しない濃度まで除去することにより、10〜100μmの厚さのフィルムとした熱硬化型フィルム状接着剤組成物を用いることにより、上記課題が解決される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特にポリイミドやポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルムに対して優れた接着性、耐熱性、屈曲性を有し、温度センサ封止用接着剤組成物として好適に用いることができる熱硬化型フィルム状接着剤組成物および熱硬化型フィルム状接着テープに関する。
【背景技術】
【0002】
温度センサ封止用組成物には、接着性、耐熱性、屈曲性に加えて、電気絶縁性、低い熱膨張係数、難燃性等の性能も必要とされ、従来は封止材料としてウレタン樹脂(特許文献1)や2液硬化型のエポキシ樹脂(特許文献2)が用いられていた。
【0003】
しかし、近年、各種機器の小型化、軽量化に伴って、わずかな隙間にも実装可能な薄型の温度センサのニーズがあり、例えば、板状で金属製のリードフレームにサーミスタ等の感熱素子を挟持させたものの両面を2枚の樹脂フィルムで被覆した薄型の温度センサなどが開発されている。(特許文献3)
【0004】
しかし、前記の樹脂フィルムで被覆された薄型の温度センサにおいて、2枚の樹脂フィルムの間に存在する空間を封止するための組成物には、樹脂フィルムとの接着性、耐熱性、封止用組成物が硬化した樹脂がセンサ細部にまで充填され、かつ、2枚の樹脂フィルムの間から硬化した樹脂がはみださないという性能とを併せ持つことが必要となるが、前述のウレタン樹脂や2液硬化型のエポキシ樹脂ではこれらの性能のすべてを十分満たしているとは言えなかった。
【0005】
一方、フェノール樹脂は、電気絶縁性が良好である、十分な機械強度がある、耐熱性がよい、熱膨張係数が低い、難燃性である、安価である等の多くの利点があることから、電気あるいは機械部品に広く用いられているが、熱硬化性樹脂であることから、屈曲性については低いという欠点を有するため、温度センサ封止用組成物には用いられなかった。
【0006】
【特許文献1】特開平5−52661号公報
【0007】
【特許文献2】特開2003−227761号公報
【0008】
【特許文献3】特開平8−54292号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、良好な接着性および耐熱性を有し、さらに封止用組成物として充填細部にまで充填すること及び硬化した樹脂が樹脂フィルムの間からはみださないという性能とを併せ持つ、熱硬化型フィルム状接着剤組成物を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明者らは、上記課題を解決するためにフェノール樹脂を含む組成物について、鋭意研究を重ねた結果、(A)ニトリル―ブタジエンゴム(B)フェノール樹脂(C)ポリアミド樹脂(D)可塑剤からなる樹脂組成物を(E)有機溶媒に溶解した後、有機溶媒を実質上残存しない濃度まで除去することにより、10〜100μmの厚さのフィルムとした熱硬化型フィルム状接着剤組成物を用いることにより、上記課題が解決されることを見いだし、本発明を完成させた。
【0011】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物は、(A)〜(D)からなる樹脂組成物を有機溶媒に溶解した後、例えば、基材樹脂フィルム上に塗布した後、(E)有機溶媒を実質上残存しない濃度まで、除去することにより、10〜100μmの厚さのフィルムとすることに特徴を有する。(A)〜(D)で規定された特定の樹脂組成物を有機溶媒に溶解することなしに10〜100μmの厚さのフィルムを作成しようとした場合、均一なフィルム状接着剤組成物が得られなかったり、フィルム状接着剤組成物が得られても柔軟性や接着力などの性能が不充分なものしか得ることはできない。
【0012】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物に用いられる(A)ニトリル―ブタジエンゴムの含有量は、特に限定されないが、フィルム状接着剤組成物中、通常、10〜80重量%であり、好ましくは25〜70重量%、さらに好ましくは、35〜65重量%である。10重量%未満では硬化樹脂が固くなる傾向があり、曲げ応力や衝撃の吸収力が低下し、する傾向があり、80重量%を越えると接着力が低下する傾向がある。また、本発明で用いるニトリル―ブタジエンゴムの結合ニトリル量は、本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物の性能を損なわない範囲であれば特に限定されないが、通常、20〜60%であり、好ましくは25〜55%である。ニトリル量が20%未満では接着力が低下する傾向があり、60%を越えると凝集力が高くなり過ぎるため柔軟性が低下し、接着剤層の衝撃強さが低下する傾向がある。更にニトリル―ブタジエンゴムの重量平均分子量は、通常、5〜150万であり、好ましくは10〜100万である。分子量5万未満では接着力が低下する場合があり、150万を超えると組成物が不均一になる場合がある。また、ニトリル―ブタジエンゴムは、粉状、塊状、シート状、ペレット状、エマルジョンのいずれを使用してもよく、分子鎖中にカルボキシル基、アミノ基、ビニル基を含有するタイプも使用することが出来る。市販されているものとしては、例えば、日本ゼオン社製、Nipol1041、1041L、1001、1072J等が挙げられる。
【0013】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物に用いられる(B)フェノール樹脂は、通常、フィルム状接着剤組成物中、10〜80重量%であり、好ましくは25〜70重量%、さらに好ましくは、30〜60重量%である。フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂があり、それぞれ単独で用いても併用してもよい。 また、必要に応じてヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤を添加したものを用いてもよい。フェノール樹脂の分子量は、特に限定されないが、ポリスチレン換算の重量平均分子量で500〜50000の範囲であることが好ましい。市販されているレゾール型フェノール樹脂としては、例えば、住友ベークライト社製PR−11078等があり、ノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、群栄化学工業製PSM4326等が挙げられる。
【0014】
ノボラック型フェノール樹脂に添加する硬化剤としては、ヘキサメチレンテトラミンが好適であり、その添加量は、通常、フェノール樹脂中0.001〜15重量%であり、0.01〜10重量%が好ましい。ヘキサメチレンテトラミンが添加された樹脂を用いると耐久性は向上するが、ヘキサメチレンテトラミンの添加量が15重量%を越えると加熱接着時に発生するガスが増加する傾向があり、さらに、樹脂が硬くなり、屈曲性が低下する傾向がある。市販されているヘキサメチレンテトラミンが添加されたタイプのノボラック型フェノール樹脂としては、例えば、住友ベークライト社製PR−7031A、PR−12687等が挙げられる。
【0015】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物に用いられる(C)ポリアミド樹脂は、ダイマー酸とポリアミンとの反応によって得られる重合体であり、粘度が1000(mPa・s/200℃)以上、軟化点が80℃以上のものが好適に用いられる。(C)ポリアミド樹脂は、フィルム状接着剤組成物中、通常、1〜40重量%であり、好ましくは3〜30重量%、さらに好ましくは、4〜25重量%である。1重量%未満であると接着力が低下する傾向があり、40重量%を超えると硬化樹脂が流れ易くなりすぎ、センサフレームから樹脂がはみ出すことがある。市販されているポリアミド樹脂としては、例えば、ヘンケルジャパン社製、マクロメルト6239、6301、6801等が挙げられる。
【0016】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物に用いられる(D)可塑剤の含有量は、通常、0.1〜10重量%であり、1〜10重量%が好ましく、さらに好ましくは、1〜5重量%である。含有量が0.1重量%未満であると樹脂が十分な流動性を示さず、気泡をかみ込む問題が発生する。一方10重量%を越えると硬化樹脂が流れ易くなりすぎ、樹脂フィルムの間から樹脂がはみ出すことがあり、好ましくない。又、該可塑剤は熱硬化型フィルム状接着剤組成物の加工の際、使用した有機溶媒を実質上残存しない濃度まで除去することにも寄与しており、フィルムの濡れ性を向上させる効果がある。可塑剤を使用しないと基材上に塗工されたフィルム状の樹脂組成物の上層部のみ乾燥して皮張りし、下層部の溶媒が除去しきれずにフィルム中に残存してしまい、温度センサ加工時の加熱により残存溶媒蒸発に伴う気泡や膨れの原因にもなる。
【0017】
本発明における可塑剤は、特に限定はないが、ニトリル―ブタジエンゴム及びフェノール樹脂、ポリアミド樹脂の各々に相溶性の良いものが好ましい。
可塑剤として具体的には、脂肪族カルボン酸誘導体、芳香族カルボン酸誘導体、リン酸誘導体等が挙げられ、脂肪族カルボン酸誘導体としては、脂肪族モノカルボン酸エステル、脂肪族ジカルボン酸エステル、脂肪族トリカルボン酸エステルおよびそれらの誘導体等が挙げられる。芳香族カルボン酸誘導体としては、芳香族ジカルボン酸エステル、芳香族トリカルボン酸エステル、芳香族テトラカルボン酸エステルおよびそれらの誘導体等が挙げられる。リン酸誘導体としてはリン酸エステル等が挙げられる。
上記可塑剤のうち、式(1)〜(3)
【化1】

(Rは置換基を有していてもよい炭素数4〜10の脂肪族基、Rは炭素数1〜3のアルキレン基、R3は炭素数4〜13のアルキル基であり、xは、0〜9の整数を表わし、かつ4≦(Rの炭素数)×X+(R3の炭素数)≦13である。mは1〜3の整数を表し、mが2〜3の場合、R2、R3及びxの組み合わせは、同一であっても異なっていてもよい。)
【化2】

(R4は置換基を有していてもよいベンゼン骨格1個を有する芳香族基であり、nは2〜4の整数を表す。R、R3、xは前記と同じ意味を表わし、かつ4≦(Rの炭素数)×X+(R3の炭素数)≦13である。nは2〜4の整数を表し、R2、R3及びxの組み合わせは、同一であっても異なっていてもよい。)
【化3】

(R、R3、xは前記と同じ意味を表わし、かつ4≦(Rの炭素数)×X+(R3の炭素数)≦13である。R2、R3及びxの組み合わせは、同一であっても異なっていてもよい。)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種が含まれることが好ましく、式(1)で表わされる化合物としては、例えば、2−エチルヘキシルオレート、ブトキシエチルオレート等の脂肪族モノカルボン酸エステルおよびその誘導体、ジイソブチルアジペート、ジブチルアジペート、ジ(2−エチルヘキシル)アジペート、ジイソデシルアジペート、ジイソトリデシルアジペート、ジブトキシエトキシエチルアジペート、ジメチルアゼレート、ジイソブチルアゼレート、ジブチルアゼレート、ジ(2−エチルヘキシル)アゼレート、ジイソデシルアゼレート、ジイソトリデシルアゼレート、ジメチルセバケート、ジイソブチルセバケート、ジブチルセバケート、ジ(2−エチルヘキシル)セバケート、ジイソデシルセバケート、ジイソトリデシルセバケート、ジブトキシエトキシエチルアジペート等の脂肪族ジカルボン酸エステルおよびその誘導体、アセチルトリブチルシトレート等の脂肪族トリカルボン酸エステルおよびその誘導体が挙げられる。 式(2)で表わされる化合物としては、例えば、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジ(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソデシルフタレート、ジイソトリデシルフタレート等の芳香族ジカルボン酸エステルおよびその誘導体、トリ(2−エチルヘキシル)トリメリテート等の芳香族トリカルボン酸エステルおよびその誘導体、テトラ(2−エチルヘキシル)ピロメリテート等の芳香族テトラカルボン酸エステルおよびその誘導体が挙げられる。 式(3)で表わされる化合物としては、例えば、トリブチルフォスフェート、トリ(2−エチルヘキシル)フォスフェート、トリ(ブトキシエチル)フォスフェート、2−エチルヘキシル−ジフェニルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート、クレジルジフェニルフォスフェート等のリン酸エステルが挙げられる。
【0018】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物に用いられる(E)有機溶媒は、本発明における(A)〜(D)を均一に溶解できるものであれば特に限定されないが、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系化合物、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のアルコール系化合物、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル化合物、シメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン等が挙げられ、1種又は2種以上を混合して使用することができる。これら有機溶媒のうち、ケトン系化合物およびアルコール系化合物が好ましく、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが更に好ましい。本発明の溶剤を使用して(A)〜(D)を溶解させ、一旦溶液状態とすることによりニトリル―ブタジエンゴムとフェノール樹脂及びポリアミド樹脂を任意の割合で均一な組成物とすることができる。
【0019】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物における接着剤層の厚さは、10〜100μmであり、好ましくは20〜50μmである。10μm以下では十分な接着力が得られず、100μmを超えると接着時の圧力で接着剤層のはみ出しが発生しやすくなるため好ましくない。
【0020】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物には、接着性を阻害しない範囲で必要に応じて粘着付与剤、帯電防止剤、着色剤、香料、溶剤、無機フィラー(シリカ、カーボンブラック、酸化チタン)等を添加配合して使用することが出来る。
【0021】
本発明の(A)ニトリル―ブタジエンゴム(B)フェノール樹脂および(C)ポリアミド樹脂(D)ポリアミド樹脂を含有する樹脂組成物を(E)有機溶媒に溶解した後、有機溶媒を実質上残存しない濃度まで除去することにより、10〜100μmの厚さのフィルム状接着剤組成物を得る方法としては、前記樹脂組成物を(E)有機溶媒に溶解し、均一な溶液としたものをポリイミドやポリエチレンテレフタレートなどの基材上に均一の厚みに塗布後、乾燥炉で有機溶媒を実質上残存しない濃度まで除去する方法(溶剤キャスト法)等が挙げられる。
【0022】
本発明の熱硬化型フィルム状接着テープは、前記熱硬化型フィルム状接着剤組成物、基材樹脂フィルムおよび保護素材の3層構造からなる接着テープであり、具体的な作成方法としては、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート等の基材樹脂フィルム上に前記樹脂組成物の有機溶媒溶液を均一の厚みに塗布し、溶媒を乾燥させた後、前記熱硬化型フィルム状接着剤組成物の基材樹脂フィルムと接していない面に保護素材を貼り合わせることにより、3層構造の接着テープとして得られるが、特に限定されるものではない。
【0023】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物及び熱硬化型フィルム状接着テープに用いられる基材樹脂フィルムとしては、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。ポリイミドは耐熱性に優れるためセンサフレームを封止する際、寸法安定性に優れる特徴がある。ポリエチレンテレフタレートは熱による延伸性がありセンサを封止する樹脂の細部への充填性に追随できる特徴と、ポリイミドよりも安価で入手できる利点がある。封止されるセンサの目的に応じてポリイミド、ポリエチレンテレフタレートは単独または併用して使用することができる。
【0024】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物及び接着テープで用いられる保護素材としては通常、紙、グラシン紙、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられ、単層であっても同一又は異なる素材からなる複数層であってもよい。複数層からなる保護素材としては、例えば、ポリエチレンやシリコンで表面処理された紙またはグラシン紙、シリコン処理またはマット処理されたポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。
【0025】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物及び接着テープを用いて温度センサを加熱により封止する場合、加熱温度は使用する基材種類によっても異なるが、基材が変質を起こさず作業性に支障がない温度であれば特に限定されず、通常は80〜150℃の温度で行なわれる。
【発明の効果】
【0026】
本発明の熱硬化型フィルム状接着剤組成物及び接着テープは、特にポリイミドやポリエチレンテレフタレート等のプラスチックフィルムに対して優れた接着性、耐熱性、屈曲性を有し、更には電気絶縁性が良好である、熱膨張係数が低く、難燃性であるといったフェノール樹脂特有の長所を兼ね備えており、温度センサ封止用接着剤として好適に用いられる。
【0027】
本発明の詳細を、実施例と比較例により本発明を具体的に説明する。本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【0028】
「剥離強度の測定」
実施例及び比較例の熱硬化型接着剤組成物を同基材および異種基材の接着剤層面を重ね合わせテフロン(登録商標)製シートに挟み、6.25cm2の面積で120℃×15分、10MPaで加熱圧締して接着した。接着物はオートグラフを使用して基材部(未接着層部分)を引っ張り、T型剥離強度として測定した結果を表1〜2に示した。
【0029】
「接着剤組成物のはみ出しの有無についての測定」
上記剥離強度測定用に作製した接着物について、熱硬化型接着剤組成物はみ出しの有無を目視にて確認した結果を表1〜2に記載した。
【0030】
「接着剤組成物の気泡の有無についての測定」
上記剥離強度測定用に作製した接着物について、熱硬化型接着剤組成物の気泡の有無を目視にて確認した結果を表1〜2に記載した。
【実施例1】
【0031】
PR−7031A(住友ベークライト社製ノボラック型フェノール樹脂:ヘキサメチレンテトラミン含量7%)、40重量部、Nipol1041L(日本ゼオン(株)社製、ニトリル―ブタジエンゴム:結合アクリロニトリル量40.5%)、50重量部、マクロメルト6301(ヘンケルジャパン社製ポリアミド樹脂)、5重量部、SR−86A(田岡化学工業社製、可塑剤ジブトキシエトキシエチルアジペート)、3重量部をメチルエチルケトン(以降MEKと略する。)/イソプロピルアルコール=80/20wt%溶液に溶解させ、固形分を約30%とし、この溶液と基材樹脂フィルムとしてポリイミド樹脂(以降PIと略する。)またはポリエチレンテレフタレート樹脂(以降PETと略する。)を用いて溶剤キャスト法により基材樹脂フィルム上に塗工、乾燥させ、厚さ約30〜40μmの熱硬化型フィルム状接着剤組成物A−1を得た。基材樹脂フィルム上の熱硬化型フィルム状接着剤組成物A−1の基材樹脂フィルムと接していない面に保護素材としてSLB―50WD#1300(カイト化学社製:厚さ約100μm)を貼り合わせることにより熱硬化型フィルム状接着テープA−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープA−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表1に示す。
【実施例2】
【0032】
実施例1におけるマクロメルト6301、5重量部をマクロメルト6301、10重量部に代える以外は、実施例1と同様の操作を行ない、熱硬化型フィルム状接着剤組成物B−1を得、熱硬化型フィルム状接着テープB−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープB−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表1に示す。
【実施例3】
【0033】
実施例1におけるPR−7031A 40重量部をPSM4326(群栄化学工業(株)社製ノボラック型フェノール樹脂)、40重量部、に代える以外は、実施例1と同様の操作を行ない、熱硬化型フィルム状接着剤組成物C−1を得、熱硬化型フィルム状接着テープC−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープC−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表1に示す。
【0034】
(比較例1)
実施例1においてPR−7031A 40重量部を用いない以外は、実施例1と同様の操作を行ない、熱硬化型フィルム状接着剤組成物D−1を得、熱硬化型フィルム状接着テープD−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープD−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表2に示す。
【0035】
(比較例2)
実施例1においてNipol1041L 50重量部を用いない以外は、実施例1と同様の操作を行ない、熱硬化型フィルム状接着剤組成物E−1を得、熱硬化型フィルム状接着テープE−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープE−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表2に示す。
【0036】
(比較例3)
実施例1においてマクロメルト6301 5重量部を用いない以外は、実施例1と同様の操作を行ない、熱硬化型フィルム状接着剤組成物F−1を得、熱硬化型フィルム状接着テープF−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープF−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表2に示す。
【0037】
(比較例4)
実施例1においてSR−86A 3重量部を用いない以外は、実施例1と同様の操作を行ない、熱硬化型フィルム状接着剤組成物G−1を得、熱硬化型フィルム状接着テープG−2を作成した。この熱硬化型フィルム状接着テープG−2を用いて各基材での剥離強度、接着剤組成物のはみ出しの有無、気泡の有無を測定した結果を表2に示す。
【0038】
【表1】





















【0039】
【表2】




【特許請求の範囲】
【請求項1】
(A)ニトリル―ブタジエンゴム(B)フェノール樹脂(C)ポリアミド樹脂(D)可塑剤からなる樹脂組成物を(E)有機溶媒に溶解した後、有機溶媒を実質上残存しない濃度まで除去することにより、10〜100μmの厚さのフィルムとしたことを特徴とする熱硬化型フィルム状接着剤組成物。
【請求項2】
(A)ニトリル―ブタジエンゴム35〜65重量%(B)フェノール樹脂30〜60重量%および(C)ポリアミド樹脂4〜25重量%、(D)可塑剤1〜5重量%を含有することを特徴とする請求項1記載の熱硬化型フィルム状接着剤組成物。
【請求項3】
請求項1または2記載のフィルム状接着剤組成物、基材樹脂フィルムおよび保護素材の3層構造からなることを特徴とする熱硬化型フィルム状接着テープ

【公開番号】特開2008−56868(P2008−56868A)
【公開日】平成20年3月13日(2008.3.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−238550(P2006−238550)
【出願日】平成18年9月4日(2006.9.4)
【出願人】(000216243)田岡化学工業株式会社 (115)
【Fターム(参考)】