JP7393516B2 - 帯電防止剤組成物およびそれを用いた異方導電性シート - Google Patents
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Description
本発明の帯電防止剤組成物は、導電性成分と、特定の非イオン性界面活性剤と、溶媒とを含む。
導電性成分は、帯電防止剤組成物から得られる帯電防止層に、適度な導電性を付与しうる成分であればよく、特に制限されない。導電性成分は、カーボン系材料、金属系材料などの無機系材料であってもよいし、導電性ポリマーなどの有機系材料であってもよい。
特定の非イオン界面活性剤は、HLB値が11~19の非イオン性界面活性剤である。HLB値が11以上であると、適度に親水性が高いため、導電性成分に対する親和性が高く、帯電防止剤組成物の分散性を高めることができる、また、非イオン性界面活性剤と導電性成分とが均一に分散した帯電防止層が得られる。HLB値が19以下であると、適度な疎水性も兼ね備えているため、例えばシリコーン系エラストマー組成物の架橋物で構成される絶縁層上に帯電防止剤組成物を塗工する場合、良好に濡れやすく、はじきを生じにくく、均一に塗膜を形成しうる。また、非イオン界面活性剤の親水性が高くなりすぎないため、導電性成分との親和性も損なわれにくく、転写も生じにくい。また、HLB値が19以下である非イオン性界面活性剤は、通常、脂肪酸に由来する基を適度に有するため、塗膜の可撓性も損なわれにくく、クラックも生じにくい。非イオン界面活性剤のHLB値は、同様の観点から、14~19であることがより好ましい。
N:脂肪酸の中和価(材料1g中に含まれる酸の中和に要する水酸化カリウムのmg数)
なお、エステルの鹸化価、中和価は、それぞれJIS K0070-1992に記載のエステル価、酸価の測定方法(中和滴定法)に基づいて求めることができる。
溶媒は、導電性成分や任意のバインダー成分などを良好に分散できるものであれば特に制限されず、水、有機溶剤またはそれらの混合物が含まれる。
本発明の帯電防止剤組成物は、必要に応じて上記以外の他の成分をさらに含んでもよい。他の成分の例には、バインダ-成分や、各種添加剤(増粘剤、硬化促進剤など)が含まれる。中でも、異方導電性シートの絶縁層と良好に接着させる観点から、本発明の帯電防止剤組成物は、バインダー成分をさらに含むことが好ましい。
バインダー成分は、帯電防止剤組成物から得られる帯電防止層は、特に制限されないが、絶縁層に対する密着性を得やすくする観点、または、非イオン性界面活性剤が有する親水性官能基(水酸基など)と反応して、架橋構造を形成しやすく、それによりブリードアウトをさらに抑制できる観点などから、バインダー成分は、硬化性化合物(架橋性化合物)であることが好ましい。
帯電防止剤組成物を乾燥または硬化させてなる塗膜は、良好な帯電防止性を有する。帯電防止剤組成物を乾燥または硬化させてなる塗膜(帯電防止層)の、23℃における表面抵抗率は、1×106~1×1012Ω/cm2であることが好ましい。帯電防止剤組成物の乾燥物または硬化物からなる塗膜の表面抵抗率は、主に、導電性成分やバインダー成分の含有量によって調整されうる。
帯電防止剤組成物は、上記各成分を混合して製造することができる。例えば、導電性成分、バインダー成分および溶媒を含むベース水溶液に、非イオン性界面活性剤を混合して製造することもできる。そのようなベース水溶液は、調製してもよいし、市販品を用いてもよい。
本発明の異方導電性シートは、絶縁層と、当該絶縁層の内部において厚み方向に延在するように配置された複数の導電路と、絶縁層の表面に配置された帯電防止層とを有する。帯電防止層は、本発明の帯電防止剤組成物を乾燥または硬化させたものである。
絶縁層11は、厚み方向の一方の側に位置する第1面11aと、厚み方向の他方の側に位置する第2面11bとを有する層であり、かつ第1樹脂組成物で構成されている(図1AおよびB参照)。絶縁層11は、複数の導電路12同士の間を絶縁する。本実施の形態では、絶縁層11の第1面11aが異方導電性シート10の一方の面、絶縁層11の第2面12bが異方導電性シート10の他方の面をなし、かつ第1面11a上に、検査対象物が配置されることが好ましい。
導電路12は、絶縁層11内において、その厚み方向に延在し、かつ第1面11aと第2面11bとにそれぞれ露出するように配置されている(図1B参照)。
複数の柱状樹脂14は、絶縁層11内において、その厚み方向に延在するように配置され、かつ第2樹脂組成物で構成されている(図1B参照)。柱状樹脂14は、導電層15を支持する。
導電層15は、柱状樹脂14と絶縁層11との間の少なくとも一部に配置され、かつ第1面11a側と第2面11b側とにおいて、絶縁層11の外部にそれぞれ露出している(図1B参照)。
帯電防止層13は、少なくとも絶縁層11の第1面11aに配置されている。帯電防止層13は、複数の導電路12の端面12a上にさらに配置されてもよいし、配置されてなくてもよい。本実施の形態では、絶縁層11の第1面11aおよび複数の導電路12の端面12a上に配置されている(図1B参照)。帯電防止層13は、本発明の帯電防止剤組成物を乾燥または硬化させたものである。
(厚み)
異方導電性シート10の厚みは、非導通部分での絶縁性を確保できる程度であればよく、特に制限されないが、例えば20~100μmでありうる。
異方導電性シート10は、任意の方法で製造することができる。例えば、図1Bの異方導電性シート10は、1)絶縁層11と、その内部に配置された複数の導電路12とを有する基材を得る工程と、2)当該基材の表面に、本発明の帯電防止剤組成物を付与した後、乾燥または硬化させて帯電防止層を形成する工程とを経て得ることができる。
(電気検査装置)
図2は、本実施の形態に係る電気検査装置100の一例を示す断面図である。
図2の電気検査装置100を用いた電気検査方法について説明する。
(1)導電性成分
カーボンナノチューブ
三菱ケミカルフーズL-7D(デカグリセリンラウリン酸エステル(C12)、HLB値:17)
三菱ケミカルフーズLWA-1570(ショ糖ラウリン酸エステル(C12)、HLB値:15)
三菱ケミカルフーズM-10D(デカグリセリンミリスチン酸エステル(C14)、HLB値:15)
理研ビタミン社製J-0381V(デカグリセリンオレート(C18)、HLB値:12)
理研ビタミン社製ポエムDL100(グリセリン脂肪酸エステル(C12)、HLB値:9.4)
ジグリセリン(HLB値:0)
アルコキシシランオリゴマー
イオン交換水
<帯電防止剤組成物1~19の調製>
導電性成分としてカーボンナノチューブ(CNT)、バインダー成分としてアルコキシシランオリゴマー、および溶媒として水を含むベース水溶液として、コルコートCS3001(コルコート社製)を準備した。このベース水溶液に、表1に示される種類と量の非イオン性界面活性剤を添加し、スポイトで均一になるまで攪拌混合して、帯電防止剤組成物1~19を得た。
得られた帯電防止剤組成物1~19の分散安定性、塗膜の外観(クラック、はじき)、転写(ブリードアウト)および表面抵抗率(初期、高温耐久後、常温耐久後)を、それぞれ以下の方法で評価した。
帯電防止剤組成物を透明なガラス容器に入れて、カーボンナノチューブの分散状態を目視観察した。そして、以下の基準で分散性を評価した。
○:カーボンナノチューブの凝集がほとんどなく(良好に分散しており)、粘度上昇もほとんどない
×:カーボンナノチューブが凝集し、粘度上昇も著しい
1)塗膜の形成
シリコーンフィルム(導電路がなく、絶縁層のみからなるシート)として、信越化学株式会社製KE-2500を準備した。このフィルムの表面に、上記調製した帯電防止剤組成物をバーコーターで塗布した後、125℃で120秒間乾燥させた。それにより、シリコーンフィルム上に、厚み100nmの帯電防止層を形成した。
帯電防止層の形成直後に、当該帯電防止層を光学顕微鏡により観察して、はじきの有無、クラックの有無をそれぞれ評価した。そして、塗膜の外観を、以下の基準に基づいて評価した。
○:はじきもクラックもない
△:はじきまたはクラックがある
×:はじきもクラックもある
転写の有無については、ブロッキング試験により評価した。
具体的には、上記1)と同様にして、シリコーンフィルム上に帯電防止剤組成物を塗布したものを2つ準備した。これらの塗膜面同士を重ね合わせたサンプルを、2cm×2cm、厚さ1mmの突起を有する治具上に設置し、1kgの錘を乗せ、200℃条件下で6時間静置した。その後、サンプルを取り出し、90°ピール試験(剥離速度:50mm/分)にて、塗膜面同士の界面での剥離強度(せん断応力)を測定した。
そして、以下基準に基づいて評価した。
〇:剥離強度が25N未満(25Nは、帯電防止層がない場合の剥離強度を示す)
×:剥離強度が25N以上
(初期)
上記帯電防止層を形成したフィルムの帯電防止層の表面抵抗率を、東京電子社製stack TR-3の端子を、任意の三点で帯電防止層の表面に接触させて、表面抵抗率を測定した。具体的には、常温(23℃)で数値が安定したときの値を表面抵抗率とした。
上記帯電防止層を形成したフィルムを、150℃、4日間のオーブン内で静置させた。その後、オーブンから上記フィルムを取り出し、前述と同様の方法で、帯電防止層の表面抵抗率を測定した。
上記帯電防止層を形成したフィルムを、常温(23℃)で4日間の恒温槽内で静置させた。その後、恒温槽から上記フィルムを取り出し、前述と同様の方法で、帯電防止層の表面抵抗率を測定した。
なお、常温耐久後の表面低効率の低下は、常温下で静置している間の非イオン性界面活性剤の劣化または分解に起因する。
また、HLB値が11未満の非イオン性界面活性剤を用いた帯電防止剤組成物13~15(比較例)は、いずれもカーボンナノチューブが凝集し、粘度上昇が著しいことがわかる。そのため、以降の評価はできなかった。また、HLB値が19を超える非イオン性界面活性剤を用いた帯電防止剤組成物16~18(比較例)は、いずれもクラックや転写を生じることがわかる。
11 絶縁層
11a 第1面
11b 第2面
12 導電路
13 帯電防止層
14 柱状樹脂
14a、14b 端面
14c 側面
15 導電層
100 電気検査装置
110 保持容器
120 検査用基板
121 電極
130 検査対象物
131 (検査対象物の)端子
Claims (9)
- 導電性成分と、HLB値が11~19である非イオン性界面活性剤と、バインダー成分と、溶媒とを含み、
前記導電性成分は、カーボン系材料であり、
前記非イオン性界面活性剤は、多価アルコール脂肪酸エステルであり、
前記バインダー成分は、アルコキシシランまたはそのオリゴマーを含み、
前記溶媒は、水を含み、
前記非イオン性界面活性剤と導電性成分との含有比率は、非イオン性界面活性剤/導電性成分=70/30~98/2(質量比)である、
帯電防止剤組成物。 - 前記多価アルコール脂肪酸エステルは、ショ糖脂肪酸エステルまたはポリグリセリン脂肪酸エステルである、
請求項1に記載の帯電防止剤組成物。 - 前記カーボン系材料は、カーボンナノチューブである、
請求項1又は2に記載の帯電防止剤組成物。 - 前記非イオン性界面活性剤の含有量は、前記帯電防止剤組成物の固形分に対して5~35質量%である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の帯電防止剤組成物。 - 厚み方向の一方の側に位置する第1面と、他方の側に位置する第2面とを有する絶縁層と、
前記絶縁層内において前記厚み方向に延在するように配置され、かつ前記第1面と前記第2面の外部にそれぞれ露出している複数の導電路と、
前記第1面に配置され、請求項1~4のいずれか一項に記載の帯電防止剤組成物の乾燥物または硬化物からなる帯電防止層と、
を有する、
異方導電性シート。 - 前記絶縁層は、エラストマー組成物の架橋物を含む、
請求項5に記載の異方導電性シート。 - 前記エラストマー組成物は、シリコーン系エラストマー組成物である、
請求項6に記載の異方導電性シート。 - 前記帯電防止層の厚みは、1~500nmである、
請求項5~7のいずれか一項に記載の異方導電性シート。 - 前記帯電防止層の23℃における表面抵抗率は、1×106~1×1012Ω/cm2である、
請求項5~8のいずれか一項に記載の異方導電性シート。
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