KR100548701B1 - 발포박리성 점착제 및 이를 이용한 점착필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세한 전자부품 가공시 물품을지지, 고정해 주고 가공이 끝난 후에는 단순한 가열에 의해 점착제를 발포시켜 쉽게 박리시킬 수 있는 발포박리성 점착제 및 점착필름에 관한 것으로서, 부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 공중합시켜 제조되는 공중합 아크릴수지와 에폭시수지 및/또는 고무계수지, 이소시아네이트 경화제 및/또는 에폭시 경화제, 발포제 및 유기용매로 구성된 점착제 및 이를 플라스틱 필름에 코팅, 건조시킨 발포박리성 점착필름에 관한 것이다. 이와 같은 조성으로 된 점착제 및 점착필름은 초기 접착력이 강하여 전자부품등을 강력히 접착시켜 주며 아울러 박리시에는 가열에 의해 쉽게 접착력이 소멸되므로 박리가 용이하여 전자제품의 가공 공정에 사용시 매우 유용하다.

Description

발포박리성 점착제 및 이를 이용한 점착필름

본 발명은 미세한 전자부품 가공시 물품을지지, 고정해주고 가공이 끝난 후에는 가열시켜 점착제가 발포되어 점착력을 손실하여 쉽게 박리시킬 수 있는 점착필름 및 이에 사용되는 점착제에 관한 것이다.

최근 전자 산업이 급속히 발전하여 전자기기의 소형화와 더불어 전자부품도 실장밀도가 높은 표면실장형 부품의 사용이 증가하고, 크기도 소형화되고 있다. 이에 당해 분야에서는 제조공정에서의 가공정밀도, 작업성, 수율 등을 높이기 위한 새로운 공법들이 개발되어 있다. 그러나, 종래의 전자부품의 제조공정에서는 부품가공을 위한 부품의 임시 고정을 하기 위하여 왁스, 접착제 등이 사용되어 왔으나, 박리작업에 많은 수작업과 시간이 요구되며, 부품에 손상을 주기 쉽고, 박리 후 왁스 및 접착제를 제거하기 위해 세정이 필요한 등의 문제가 있다.

일반적으로, 점착테이프 또는 점착시트는 접착제와는 달리 건조, 경화 등의 공정이 없이 압착만으로 용이하게 실용적인 접착강도가 얻어질 수 있으며, 연속적으로 접착할 수 있는 자동화가 가능하므로 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.

그러나, 정밀도가 요구되는 전자부품 가공시에는 부품의 연마 및 절단시 가해지는 충격과 마모를 최소화하여야 하므로 점착필름의 점착제에는 특별한 점탄성이 요구되며, 전자부품공정에서 점착시트는 사용 후 박리가 용이한 제품, 즉, 접착성과 박리성이 함께 우수한 제품이 요구되고 있다.

최근에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 여러 가지 방법이 개발되고 있는데, 예를 들어, 사용시에는 접착력을 가지나 사용후에는 외부조건 변화로 접착력이 제거되는 접착제 등이 개발되고 있다.

일반적으로 감압점착제에는 고무계, 아크릴계, 스티렌-공역디엔블록공중합계 감압점착제 등이 있으나 고무계와 스티렌-공역디엔계 점착제는 다량의 왁스와 점착부여제 및 그 밖의 첨가제들의 배합을 필요로 하므로 전기·전자부품에 사용시 부품에 이물이 전사되는 등의 문제점이 발생할 수가 있으며 내열성이 좋지 않다. 이에 비하여 아크릴점착제는 내열성이 뛰어나고 고무와 같이 다량의 첨가제를 필요로 하지 않으며 모노머성분, 성분비, 분자량 및 가교도를 조절함에 의해 이물이 부품에 잔류되지 않는 등 장점이 있다.

아크릴계 점착제는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 2-에틸헥실기, 이소옥틸기 등 탄소수가 20 이하의 알킬기를 갖는 아크릴산 내지 메타크릴산 등의 아크릴산계 알킬에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 히드록시에틸아크릴레이트, N-메티로아크릴아마이드, 아크릴로니트릴, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 비닐아세테이트, 스티렌, 이소프렌, 부타티엔, 이소부티렌, 비닐에테르 등에서 선택된 2종 이상의 공중합체가 사용된다.

전자부품 공정에서 접착시켜 제품을 가공후 접착력을 제거시키는 방법으로 UV조사에 의하여 화학변화로 인해 점착제가 경화되어 접착력을 상실되게 하는 방법, 점착제에 발포제를 첨가하여 사용후에는 가열하여 점착제를 발포시켜 접착력을 상실시키는 방법 등이 있다.

특히 발포제를 접착제에 함유시켜 초기의 접착력(물품의 초기 유지력)과 가열에 의한 접착력의 저하성(중간상태, 최종상태에서의 물품의 분리성)과의 균형이 이루어지는 접착제는 동적탄성율이 상온으로부터 150℃까지의 온도 범위에서 500,000dyne/㎠ 이상인 고탄성고분자를 사용하는데, 고탄성고분자는 상온부터 150℃까지의 온도 범위에서 동적탄성률의 변화율이 적어야 한다.

이때 접착력이 상실되는 것은 접착제 중에 함유된 발포제가 가열에 의하여 발포되고 점착제 표면에 요철이 발생함에 기인한다. 즉, 가열에 의하여 피착제와의 접착면적이 현저하게 감소하여 접착 유지에 필요한 접촉면적이 확보되지 않음으로써 접착력이 상실되는 것이다.

발포제는 무기발포제 및 유기발포제로 구분할 있다. 무기발포제에는 탄산카르보늄, 탄산수소나트륨, 아초산암모늄, 수소화붕소나트륨, 아지드류 등이 있다. 또한 유기발포제로는 트리클로로모노플루오로메탄 및 디클로로모노플루오로메탄과 같은 염불소화알칸, 아조비스이소부티로니트릴 및 아조디카본아미드 등과 같은 아조계화합물, 톨루엔설포닐히드라지드 및 4,4'-옥시빅스(벤젠설포닐히드라지드), 아릴비스(설포닐히드라지드)와 같은 히드라지계 화합물, r-톨루일렌설포닐세미카바지드 및 4,4-'옥시비스(벤젠설포닐세미카바지드)와 같은 세미카바지드계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민과 같은 N-니트로조계 화합물 등이 있다. 이들은 각각 발포온도 및 조건이 다르다. 그러나, 점착필름 제조시 이러한 발포제는 유기용제에 용해되어 발포력이 상실되는 단점이 있다. 또한 최근에는 발포제가 마이크로캡슐화한 열팽창성 미립자로 개발되어 상품화가 이루어지고 있는데, 이 경우는 혼합, 조액의 용이성 등의 유용성 때문에 많이 사용되고 있는데, 이들의 크기는 발포를 시키지 않은 종류는 5~25㎛ 정도이며 미리 발포를 시킨 발포제의 크기는 35 내지 50㎛ 정도이다. 발포점착필름용 점착제의 제조시 발포제의 적정함량은 점착층을 팽창(발포)시키는 정도 및 점착력을 저하시키는 정도를 고려하여 종류 및 첨가량을 선정하여야 한다.

본 발명은 전자부품 제조시 초기에는 고강력의 접착성으로 부착초기에 전자부품을 강력히 접착시키며 가공후에는 쉽게 박리할 수 있는 기능을 부여하기 위하여 상온에서는 통상의 점착시트와 동일한 접착성을 갖고 있으나 박리시에는 가열시켜 접착력이 소멸되는 특징을 갖는 발포박리성 점착제 및 이를 이용한 발포박리성 점착필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한 것이다.

본 발명은 점착제로 유기용매에 용해된 아크릴 수지, 에폭시 수지 및/또는 고무계 수지, 이소시아네이트 경화제 및/또는 에폭시 경화제와 발포를 위한 발포제로 가열에 의해 발포되는 캡슐화된 발포제로 구성된 점착제 및 이 점착제를 플라스틱 필름에 코팅하여 점착필름을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이때 점착제 성분으로 고무계 수지가 소량 첨가될 수 있다.

이하에서 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명에서 고강력점착제로 사용되는 아크릴 수지는 점착력을 부여하기 위한 점착부여 단량체로 부틸아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트 등이 사용되고, 접착강도를 부여하기 위한 접착강도부여 단량체로 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-옥틸메타크릴레이트, 비닐아세테이트, 라우릴아크릴레이트, 스티렌 등이 사용되며, 반응성을 위한 반응성부여 단량체로 하이드록시에틸메타크릴레이트, 글리시달메타크릴레이트, 글리시달아크릴레이트, 아크릴산을 사용하여 공중합된 아크릴 수지로서 이의 중량평균 분자량은 500,000 ~1,000,000 범위의 것이 바람직하다.

상기 점착제중 아크릴 수지는 톨루엔과 에틸아세테이트, 시클로헥산, 노르말헥산 등의 혼합용매에 용해시켜 사용하는데, 이때 바람직한 고형분 농도는 대략 10~50중량% 이다.

여기서, 점착력을 부여하기 위한 단량체로의 바람직한 함량은 전체 아크릴 수지 중 10~90중량%(더욱 좋기는 40~60중량%)이며, 접착강도를 부여하기 위한 단량체의 바람직한 함량은 전체 아크릴 수지 중 1~40중량%(더욱 좋기는 10~30중량%)이며, 반응성을 위한 단량체의 바람직한 함량은 전체 아크릴 수지 중 1~20중량%(더욱 좋기는 5~10중량%)인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는 점착물질로 에폭시 수지 및/또는 고무계 수지를 사용하는데, 이때 에폭시 수지는 대략 점착제 고형분의 5~50중량%(더욱 좋게는 10~30중량%) 범위에서 사용하며 이 경우 다이시아노다이아마이드, N,N-다이메틸벤젠아민 등의 에폭시 경화제가 함께 사용된다. 그리고 고무계 수지는 NBR, 부타티엔계, 부틸알계수지가 사용되며 그 사용량은 점착제 고형분의 1~10중량%(더욱 좋게는 2~5중량%)가 바람직하다.

본 발명에서 경화제로 사용되는 이소시아네이트 화합물 및/또는 에폭시 경화제는 전체 점착제 중 0.1~10중량%(더욱 좋게는 0.5~5중량%) 범위에서 첨가된다.

또한 본 발명에서 승온시 발포되는 발포제로는 대략 150℃ 부근에서 발포되는 캡슐화된 발포제를 사용하며, 이의 함량은 아크릴 수지 고형분 100중량부에 대하여 5~80중량부(더욱 좋기는 10~50중량부)를 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성된 점착제 혼합물을 두께 10~150㎛의 지지기재에 코팅하여 점착필름을 제조하는데, 이때 사용되는 지지재로는 플라스틱필름, 종이, 직포, 부직포, 금속박, 발포체 및 이들의 라미네이트 등이 사용될 수 있다. 또한, 코팅층은 건조후 두께가 50~500㎛(더욱 좋기는 10~100㎛) 되도록 형성시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에서 제조한 점착필름은 물품의 반송용 및 가공시에 있어서, 고정용으로 이용할 수 있는 발포박리성 점착필름으로 FPC, 세라믹콘덴서와 같은 전자물품 및 재료등의 가공시에 있어서 고정 및 반송 등에 사용할 수 있다. 즉, 용제가 사용되는 공정을 제외하고 공정 또는 운반시 접착 또는 고정이 필요한 분야에서도 사용이 가능하나, 특히 반도체웨이퍼 및 칩과 같은 전자물품, 세라믹콘덴서와 같은 전기물품, 액정 셀과 같은 표시디바이스, 프린트기판 등의 제조에 사용이 가능하다. 특히 세라믹재료를 이용한 칩형 전자제품의 제조공정에서 부품의 정밀도, 수율의 향상, 공정의 자동화, 공정횟수 단축, 무세정화 등을 충족시킬 수 있다.

이하 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 좀더 구체적으로 설명한다.

<실시예 1>

가열 장치가 있는 반응기에 환류 냉각기와 교반기, 온도 조절기 및 온도 측정 센서 등을 설치한 후 30중량%의 에틸아세테이트를 넣고 교반기로 100rpm으로 교반한다. 이와 다른 용기에 아크릴계 단량체는 n-부틸아크릴레이트 37.5g, 2-에틸헥실아크릴레이트 25g, 이소옥틸아크릴레이트 12.5g, 메틸메타아크릴레이트 15g, 에틸아크릴레이트 5g, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트 3.33g, 아크릴 산 1.67g을 넣고 개시제로서 아조비스이소부티로나이트릴 0.1g를 투입하여 함께 교반하여 단량체 혼합용액을 만든다. 이 단량체 혼합용액 100g중 25g을 이미 교반중인 단량체 반응기에 투입하여 온도를 86℃까지 승온하면서 약 30분간 중합한다. 나머지 75g의 단량체 혼합용액은 적하용기에 넣고 30분 후부터 2시간 동안 적하 투입하면서 중합한다. 단량체 혼합용액의 적하 투입이 끝나면 용제의 나머지 부분인 에틸아세테이트 20g, 톨루엔 42.5g, 싸이클로헥산 7.5g을 적하 투입용기에 넣고 약 2시간 동안 적하투입하여 아크릴 점착제 용액을 제조한다.

제조한 아크릴 점착제 100g에 발포제는 발포 최대크기가 40 내지 50㎛이고 발포온도가 120℃인 것을 고형분에 대하여 4.44g을 첨가하고 발포 최대크기가 70 내지 80㎛이고 발포온도가 140℃인 것을 점착제 고형분에 대하여 9.88g을 첨가한다. 점도를 조절하기 위하여 톨루엔 64.68g을 첨가하고 1차 교반하여 점착제 내부에 발포제가 고르게 분산되도록 한다. 여기에 이소시아네이트계 경화제인 AK-75(애경화학 ; 고형분 20중량%)를 2.48g을 첨가하고 NBR 고무를 1g 첨가하여 발포성 아크릴계 점착제 코팅액을 제조한다. 이 코팅액을 두께 70㎛의 PET필름에 코팅하여 건조 후의 두께가 55㎛ 되게 코팅한 후, 건조, 숙성하여 발포박리성 점착필름을 얻는다.

<실시예 2>

상기 실시예 1의 용제형 아크릴 점착제에 이소시아네이트 경화제를 같은 함량으로 첨가하고, 발포제와 NBR 고무 역시 같은 함량으로 첨가한다. 여기에 에폭시 수지를 10g 첨가하고 잠재성 경화제는 다이시아노다이아마이드를 아크릴 점착제 고형분에 대하여 1g, 여기에 다이시아노아마이드에 대하여 0.1g의 N,N-디메틸벨질아민을 첨가한다. 이 혼합 용액을 교반하여 발포점착용 필름을 제조할 아크릴 점착제 코팅액을 제조하고 70㎛의 PET필름에 코팅하여 건조 후의 두께가 55㎛ 되게 코팅한 후, 건조하여 발포용 점착필름을 얻는다.

<비교예 1>

메틸메타크릴레이트가 20중량% 함유한 아크릴그라프트고무 100g에 대하여 로진 에스터계(디하이드록시아비에틱 산이 50중량%, 아비에틱 산 30중량%, 테트라하이드록시아비에텍 산 20중량%의 구성으로 된 것) 점착부여수지 5g, 고연화수지 10g, 가황제 2g이 포함된 톨루엔 용액에 발포제가 발포 최대크기가 40 내지 50㎛이고 발포온도가 120℃인 것을 14.82g을 배합하여 점착제를 제조하여 실시예 1과 같은 방법으로 발포용 점착필름을 얻는다.

<비교예 2>

이소부틸아크릴레이트 65g, 비닐아세테이트 25g, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 7.5g, 메틸아크릴산 2.5g의 조성으로 실시예 1과 같은 방법으로 중합하여 제조한 점착제 100g에 대해서 피코펠 수지([CH2-CH(CH3)-CH2-CH3]n의 식으로서 분자량 2000인 것)를 점착부여 수지로서 10g이 함유된 싸이클로헥산 용액에 발포제를 발포 최대크기가 40 내지 50㎛이고 발포온도가 120℃인 것을 14.82g을 배합하여 점착제를 제조하여 실시예 1과 같은 방법으로 발포용 점착필름을 얻는다.

상기 실시예와 비교예의 방법으로 제조한 발포용 점착필름을 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였다. 즉, 준비된 발포박리성점착필름을 폭 20㎜, 길이 120㎜인 테이프 형태로 만든 후, 점착면을 서스 304 판에 롤러(2㎏중 인 것)로 1회 왕복 압착시키고 만능시험기로 KS A 1107방법을 이용하여 300 ㎜/sec의 당가속도로 18° 박리 강도를 측정하여 표 1에 나타내었다.

상기 실시예 및 비교예에서 확인되듯이 본 발명에 따라 얻어지는 발포박리성 점착제 및 이를 이용한 점착필름을 초기 접착력이 강하여 전자부품 등을 강력히 접착시켜 주며 아울러 가공후 박리시에는 가열에 의해 쉽게 접착력이 소멸되는 유용성을 지닌다.

Claims (5)

1. 주점착제로서 부틸아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트 중에서 선택된 점착부여단량체와 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트 n-옥틸메타크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 비닐아세티이트, 스티렌 중에서 선택된 접착강도부여 단량체 및 하이드록시에틸메타크릴레이트, 글리시달메타크릴레이트, 글리시달아크릴레이트, 아크릴산 중에서 선택된 반응성부여 단량체를 공중합시킨 중량평균분자량이 500,000~1,000,000 범위의 공중합 아크릴 수지, 에폭시 수지와 고무계 수지가 단독 또는 혼합된 보조점착제, 이소시아네이트 경화제와 에폭시 경화제, 단독 또는 혼합된 경화제, 발포제 및 유기용매로 구성된 것을 특징으로 하는 발포박리성 점착제.
2. 제1항에 있어서, 에폭시 수지는 점착제 고형분의 10~30중량% 범위에서 사용됨을 특징으로 하는 발포박리성 점착제.
3. 제1항 있어서, 고무계 수지는 점착제 고형분의 1~10중량% 범위에서 사용됨을 특징으로 하는 발포박리성 점착제.
4. 제1항에 있어서, 고무계 수지는 NBR, 부타디엔계, 부틸알계 수지 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 발포박리성 점착제.
5. 제1항에 있어서,

   상기 공중합 아크릴 수지는 전체 아크릴 수지에 대하여 점착부여 단량체 40 ∼ 85 중량%, 접착강도 부여 단량체 10 ∼ 40 중량% 및 반응성부여 단량체 5 ∼ 20중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 발포박리성 점착제.