KR100477914B1 - 이방성 도전 접착제용 수지 조성물 - Google Patents

이방성 도전 접착제용 수지 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이방성 도전 접착제용 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에폭시 수지, 고무상 수지, 페녹시 수지, 경화제 및 도전성 분말로 이루어지는 수지 조성물에 하기 화학식 1로 표시되는 인 화합물을 전체 조성물 대비 1∼10중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접착제용 수지 조성물에 관한 것이며, 본 발명에 의해 고온 접착시 나타나는 접착력의 불균일 현상을 감소시킬 수 있는 이방성 도전 접착제용 수지 조성물을 제공할 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소원자 또는 탄소수가 1 ~ 10인 알킬기 또는 아릴기이며, R5는 탄소수 1~10의 알킬렌기 또는 벤젠링이다.

Description

이방성 도전 접착제용 수지 조성물 {Resin Composition for Anisotropic Adhesive Having Conductivity}
본 발명은 이방성 도전 접착제용 수지 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시 장치(LCD)와 회로 기판 사이에 접속되어 도전성을 부여하는 이방성 도전 접착제용 수지 조성물에 관한 것이다.
종래에는 테입 케리어나 집적회로 칩의 접속 전극과 액정 표시장치 패널의 유리 기판상에 형성된 패턴전극의 접속은 단자사이의 고정 및 전기적 접속을 통해 이루어져 왔다. 따라서, 전자재료 및 반도체 공정의 접속 부위에 사용되는 기술이 발전하여 왔고, 경박 단소화되는 전자 부품의 기술 발전에 따라 사용되는 분야가 다양하게 되었다. 이에 따라 다양한 분야로 적용되어 왔는데 특히, 최근 컴퓨터의 모니터가 박막화 되고 텔레비젼의 형태도 박막화 되어 가는 경향에 따라 LCD 모니터, 평판 디스플레이, 고화질 텔레비젼 등으로 적용이 확대되고 있다.
그 중에서 특히 LCD 실장기술에서는 COF, COG법으로 필름이나 유리 위에 직접 반도체 회로를 실장하는 방법을 이용하여 접속시키는 기술이 발전되어 왔다. 이러한, 이방성 도전 필름은 일본 공개특허 공보 제5-21094호, 제5-206020호, 제7-302666호, 제7-302667호, 제7-211374호, 제8-311420호, 제9-199206호, 제9-115335호 등에 관련 기술이 개시되어 있고, 또한 건조 공정에 의한 고열 처리 방법의 단점을 개선하는 방법이 일본 공개특허 공보 제61-195179호, 제61-236588호 등에 보고되어 있다. 그러나, 상기 문헌에는 액정 표시 장치를 접속한 후의 접착력 및 상온 보관시의 안정성에 대해서는 기술되어 있으나, 고온 적용시의 고온 접착 온도에 의한 수지의 열 안정성에 대한 언급이 없었다. 고온 접착 접속 공정에서는 170℃ 이상 250℃이하의 고온에서 접속이 이루어지게 되는데, 이때 구성 요소 중 필름 형성 수지인 고무상 수지가 이 고온 접착 공정에서는 안정성이 떨어져 최종 제품의 불량을 초래하게 된다. 이를 해결하기 위한 방법으로 저온에서 접착 공정을 행함으로서 고무상 수지의 열분해를 막는 연구가 진행되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고온 안정성이 인계 화합물을 첨가하여 고온에서의 접착성과 안정성이 보장된 이방성 도전 접착제용 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 에폭시 수지, 고무상 수지, 페녹시 수지, 경화제 및 도전성 분말로 이루어지는 수지 조성물에 하기 화학식 1로 표시되는 인 화합물을 전체 조성물 대비 1∼10중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접착제용 수지 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
상기 식에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소원자 또는 탄소수가 1 ~ 10인 알킬기 또는 아릴기이며, R5는 탄소수 1~10의 알킬렌기 또는 벤젠링이다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 수지 조성물은 열 경화 반응을 수행하는 에폭시 수지, 필름 성형성을 지니는 고무상 수지, 고온 접착성을 부여하는 페녹시 수지, 경화제 및 도전성을 부여하기 위한 도전성 분말로 이루어지는 수지 조성물에 고온 접착안정성을 부여하기 위하여 인 화합물을 첨가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 에폭시 수지로는 분자내에 2개 이상의 글리시달기를 가지는 다가의 에폭시 수지를 사용한다. 바람직하게는 페놀노볼락 수지, 비스페놀 A계 또는 F계의 에폭시 수지, 비스히드록시페닐에테르 등의 다가 페놀류를 사용한다.
전체 조성물 중 상기 에폭시 수지의 함량은 10∼60중량%, 보다 바람직하게는 15∼55중량%의 범위로 한다. 상기 함량이 60중량%를 초과하는 경우 필름이 딱딱해지는 문제점이 발생하고, 10중량% 미만인 경우 필름상 형태의 유지가 어렵고, 열적특성이 나빠지는 문제점이 발생한다.
본 발명에서 필름 성형성 수지로는 경화제와 화학적 반응을 하지 않는 고무상 고분자 수지를 사용한다. 구체적으로 폴리 아크릴레이트 고분자, 에틸렌아크릴레이트 공중합체, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌수지, 부릴계 고무상 수지, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 올레핀수지 또는 부타디엔수지, 아크릴로나이트릴 부타디엔 공중합체, 스타이렌 부타디엔 스타이렌 공중합체, 나이트릴 부타디엔 고무상 수지, 클로로프렌 고무상 수지, 비닐 부틸알수지, 실리콘 고무상 수지, 우레탄 수지 등의 수지를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다.
전체 조성물 중 상기 고무상 수지의 함량은 5∼40중량%, 보다 바람직하게는 10∼35중량%의 범위로 한다. 상기 함량이 40중량%를 초과하는 경우 필름이 너무 테키(tacky)해지는 문제점이 발생하고, 5중량% 미만인 경우 테키성이 없어져 COF 등의 가압착 공정에서 가접착 특성이 불량해지는 문제점이 발생한다.
본 발명에서 페녹시 수지로는 구체적으로 YP-50(국도화학), E4275, E4273, E4375(JER:일본 에폭시 레진 주식회사), PAPHEN? Series (Phenoxy Specialties)등을 사용한다.
전체 조성물 중 상기 페녹시 수지의 함량은 5∼50 중량%의 범위로 한다. 50 중량%를 초과하는 경우 필름의 탄성률이 과도하게 증가하여 이방성 도전 접착 필름의 필름 특성이 에폭시 수지의 과도한 함량 추가시의 특성 처럼 딱딱한 성질을 보여 주며, 접착시에 접착 불안정성의 문제점이 발생하고, 5 중량% 미만인 경우 필름의 접착시 필름의 용융 흐름성이 너무 과도하여 회로에 이물로 작용하는 문제점이 발생한다.
본 발명에서 경화제는 잠재성 경화제로서, 상온에서 안정하며 1개 이상의 활성화수소를 분자 내에 가지는 화합물을 사용한다. 구체적으로는, 이미다졸계 화합물, 폴리이소시아네이트계 화합물, 아민계 화합물, 아마이드계 화합물, 산무수물계화합물 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용하다.
전체 조성물 중 상기 고무상 수지의 함량은 3∼30중량%의 범위로 한다. 상기 함량이 30중량%를 초과하는 경우 경화밀도가 너무 높게 유발되어 접착력의 감소 문제점이 발생하고, 3중량% 미만인 경우 경화 도달율이 부족하여 경화 반응이 진행되지 않는 미경화 현상의 문제점이 발생한다.
본 발명에서 도전성 분말은 금속입자나 무기 혹은 유기입자에 금이나 은을 코팅한 것을 사용하며, 바람직하게는 평균입자크기가 3∼25㎛인 것을 용도에 따라 선택하여 사용한다. 상기 금속 입자의 종류로는 철, 아연, 망간, 금, 은, 니켈 등의 분말을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용 가능하다.
전체 조성물 중 상기 도전성 분말의 함량은 3∼30중량%의 범위로 한다. 30중량%를 초과하는 경우 전기 전도성이 과도하여 회로간의 전기 숏트의 문제점이 발생하고, 3 중량% 미만인 경우 전기 전도성이 부족하게 되어 최종 제품의 물성의 불량을 초래하는 문제점이 발생한다.
본 발명에서 수지 조성물에 고온 안정성을 부여하기 위해서 하기 화학식 1로 표시되는 아민 결합을 가지는 인 화합물을 특징적으로 첨가한다.
상기 식에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소원자 또는 탄소수가 1 ~ 10인 알킬기 또는 아릴기이며, R5는 탄소수 1~10의 알킬렌기 또는 벤젠링이다.
상기 인화합물의 구체적인 예로서 포스포릴디메틸에탄올아민, 2-디메틸아미노페놀디페닐 포스페이트, 2-디에틸아미노에탄올디메틸 포스페이트, 2-에틸프로필아미노페놀디하이들겐 포스페이트, 2-디부틸아미노 페놀디하이드로겐 포스페이트 등을 들 수 있다.
전체 조성물 중 상기 인 화합물의 함량은 0.1∼10중량%의 범위이다.
본 발명의 수지 조성물에는 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위 내에서, 실란계 커플링제, 아민계 또는 아마이드기, 머켑탄기, 에폭시가 있는 접착력 향상제, 산 무수물계의 잠재성 경화 보조제, 실리콘계의 모듈러스 완충제와 같은 기타 첨가제가 첨가될 수 있다.
본 발명에서 이방성 도전 접착 필름을 제조하는 방법으로는 상기의 조성 성분들을 톨루엔 용제에 적절히 혼합하여 용액화하고 백색 이형 필름위에 도포한 후, 60℃의 중온 챔버를 통과시키는 것에 의해 톨루엔 용제를 휘발시켜 단층 형태의 층구조를 가지는 이방성 도전 접착 필름을 제조한다. 이때, 상기 필름의 두께는 10∼50㎛의 범위이다.
상기와 같이 제조한 이방성 도전 필름은 액정 표시 장치의 패널 기판과 외부 구동회로 기판과 상호 접속시켜서 170~250℃로 가열된 융착 접속 기계로 접속해도 초기 접착력의 변화 없이 일정한 물성을 얻어 신뢰도에 있어서 안정한 제품을 제공하는 장점이 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
아크릴로니트릴 부타디엔 고무상 수지 30중량부, 페녹시 수지(분자량 8만) 10중량부, 비스페놀 A형 에폭시 수지 20중량부(에폭시당량 1500), 경화제로서 2-메틸이미다졸 5중량부, 및 포스포릴디메틸에탄올아민 1중량부를 메틸에틸케톤 150중량부에 투입하여 용해시키고, 니켈 분말 7중량부(평균입경 3 ~ 8㎛)를 실란계 커플링제 S510 (신에츠 실리콘) 1중량부와 함께 톨루엔 5중량부에 분산시켜 이미 녹여 놓은 메틸에틸케톤 용액에 함께 첨가하여 녹이면서 분산시켰다. 이 용액을 백색이형 필름에 도포한 후, 60℃의 중온 챔버를 통과, 건조시켜 이방성 도전 접착필름을 제조하였다. 이때 건조된 도전 접착필름의 두께는 40㎛였다. 이렇게 제조된 이방성 도전 필름을 이용하여 170℃에서 접속하여 COF 회로시편을 제작하였다.
실시예 2
포스포릴디메틸에탄올아민의 첨가량을 3중량부로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하었다.
실시예 3
COF 회로 시편 제조시 230℃에서 접속하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 4
COF 회로 시편 제조시 230℃에서 접속하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와동일한 방법으로 실시하였다.
비교실시예 1
인 화합물을 첨가하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교실시예 2
인 화합물을 첨가하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.
비교실시예 3
COF 회로 시편 제조시 230℃에서 접속하는 것을 제외하고는 상기 비교실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교실시예 4
COF 회로 시편 제조시 230℃에서 접속하는 것을 제외하고는 상기 비교실시예 2와 동일하게 실시하였다.
실시예 및 비교실시예에 의해 제조된 이방성 도전 필름은 상온(25℃)에서 1시간 방치후 90°벗김 접착력 측정 방법에 의하여 접착력을 5회 측정하여 그 평균값을 나타내었다. 또한, 신뢰도를 검증하기 위하여 고온(85℃), 고습(85% RH), 열 충격 시험을 500시간 동안 시행한 후, 접착력을 측정하여 초기 접착력과 비교하여 신뢰성을 검증하였다.
평균 접착력(gf/mm) 신뢰도 후 접착력(gf/mm)
실시예 1 1200 1100
실시예 2 1290 1010
실시예 3 1320 1250
실시예 4 1310 1100
비교실시예 1 971 750
비교실시예 2 950 790
비교실시예 3 1015 810
비교실시예 4 1020 860
표 1에서 볼 수 있듯이 비교 실시예 1~4와 비교실시예1~4까지의 물성치 모두 높은 접착력을 보여주었다. 그러나, 비교실시예에서는 보는 바와 같이 접착력이 실시예보다 다소 낮게 나타났다. 이는 실시예에서 첨가하지 않았던 인 화합물에 의한 영향으로 물성치가 낮은 값을 보이는 부분이 전체 평균 물성에 영향을 주는 것으로 생각된다. 또한, 전반적으로 신뢰도 테스트 후의 접착력 약간 떨어지는 경향이 있음을 알 수 있다. 그러나, 아민 결합을 가지는 인 화합물을 첨가한 경우는 그 경향이 크지 않은 반면 첨가하지 않은 비교실시예에서는 그 접착력 감소 현상이 두드러짐을 알 수 있었다.
본 발명에 의해 고온 접착시 나타나는 접착력의 불균일 현상을 감소시킬 수 있는 이방성 도전 접착제용 수지 조성물을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 에폭시 수지, 고무상 수지, 페녹시 수지, 경화제 및 도전성 분말로 이루어지는 수지 조성물에 하기 화학식 1로 표시되는 인 화합물을 고온 안정제로서 첨가한 이방성 도전 접착제용 수지 조성물로서,
    상기 인 화합물은 전체 조성물 중 1∼10중량% 첨가되며, 전체 수지 조성물 중 상기 에폭시 수지의 함량은 10∼60중량%이고, 상기 고무상 수지의 함량은 5∼40중량%이고, 상기 페녹시 수지의 함량이 5∼50중량%이고, 상기 경화제의 함량이 3∼30중량%이고, 도전성 분말의 함량이 3∼30 중량%인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 접착제용 수지 조성물 :
    [화학식 1]
    상기 식에서 R1, R2, R3 및 R4는 각각 수소원자 또는 탄소수가 1 ~ 10인 알킬기 또는 아릴기이며, R5는 탄소수 1~10의 알킬렌기 또는 벤젠링이다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항의 수지 조성물을 박리용 시트에 도포 건조하여 형성된 이방성 도전 접착 필름.
  5. 제 4항의 이방성 도전 접착 필름을 사용하여 COF 또는 COG법으로 필름이나 유리기판 위에 직접 반도체 칩을 실장하는 방법.
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