KR100601342B1 - 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 힌더드 아민 광안정제나 신나메이트 타입의 광안정제를 적정량 첨가하여 장기간 광에 노출되어도 물성에 변화를 주지 않는 빛과 자외선에 안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적은 라디칼 중합성 수지 유기과산화물, 열가소성 수지, 광안정제 및 이방성 도전 접속용 도전입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제의 제공을 통하여 달성될 수 있다.

라디칼 중합성 수지, 유기과산화물, 열가소성수지, 광안정제, 이방성, 도전입자, HALS, 신나메이트, 아크릴레이트, 비닐에스테르, 불포화 폴리에스테르, 말레이미드, 접착제, 필름

Description

광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한 필름{LIGHT STABLE ANISOTROPIC CONDUCTIVE ADHESIVE AND THE FILM USING THEREOF}

본 발명은 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 힌더드 아민 광안정제(hindered amine light stabilizer, 이하 'HALS'라 함)나 신나메이트(cinnamate) 타입의 광안정제를 적정량 첨가하여 장기간 광에 노출되어도 물성에 변화를 주지 않는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한 필름에 관한 것이다.

일반적으로 전자 패키징 기술(packaging)은 반도체 소자에서부터 최종제품까지의 모든 단계를 포함하는 매우 광범위하고 다양한 시스템 제조 기술이며, 최종 전자 제품의 성능, 크기, 가격, 신뢰성 등을 결정하는 매우 중요한 기술이다.

최근 전자 패키징에서는 회로의 미세 간극화와 접속 밀도의 증가에 따라 많은 수의 좁은 간격을 가진 전극을 한 번에 접속 시킬 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라 LCD 패키징(packaging)에서는 다중 접속 회로 라인(FPC, Flexible Printed Circuit)과 글래스 디스플레이(glass display)와의 기계적, 전기적 접속용으로 전도성 접착제가 이용되고 있다.

이등방성 전도성 필름은 더 다채롭고 큰 화면을 가진 높은 질의 액정 표시 장치를 구성하는데 필수 불가결한 부분이다. 이러한 전도성 물질은 최소한 세가지 조건인 전도성, 절연성, 결합력을 만족시켜야 한다. 이방성 전도 필름의 경화제는 열과 압력을 받아야 반응을 개시하게 된다. 그러나, 이방성 도전 필름이 빛에 노출되면 자외선이 경화제를 깨뜨려서 반응이 진행되거나 또는 대기중에 라디칼이 전자를 주거나 빼앗아서 반응을 진행시키기도 한다.

이에 따라 수많은 레진들이 연구 개발되는 추세이나 공정 과정중에 이방성 도전필름이 상온과 빛에 노출되면 자외선에 의해 경화가 진행되어 변질되어 버리는 문제점이 있다.

종래의 이방성 도전 필름은 빛과 자외선에 약하며 LCD제조 공정중에서 이방성 도전 필름을 PCB(printed circuit board)에 부착할 때 이방성 도전 필름을 풀고 PCB에 부착하기까지 시간 간격이 있으며 이때 이방성 도전 필름이 빛과 자외선, 대기중의 라디칼의 영향을 받게 된다. 이때 이방성 도전 필름이 경화되기 시작하여 결과적으로 접착력, 저항 등을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서 HALS나 신나메이트 타입의 광안정제를 적정량 첨가하여 장기간 광에 노출되어도 물성에 변화를 주지 않는 빛과 자외선에 안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 본 발명의 목적은 라디칼 중합성 수지, 유기과산화물, 열가소성 수지, 광안정제 및 이방성 도전 접속용 도전입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제의 제공을 통하여 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 광안정제는 힌더드 아민 광안정제 또는 신나메이트 타입 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제를 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 라디칼 중합성 수지는 아크릴레이트 수지, 비닐에스테르수지, 불포화 폴리에스테르수지, 말레이미드 수지 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제를 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 유기과산화물은 40℃ 내지 100℃에서 5시간 내지 15시간의 반감기를 가지는 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제를 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 열가소성수지는 페녹시수지, 우레탄수지, 폴리에스테르수지 또는 요소수지 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제를 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 이방성 도전 접속용 도전입자는 니켈, 철, 납, 코발트, 구리, 금, 은 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제를 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 이방성 도전 접속용 도전입자는 카본, 유리, 세라믹, 플라스틱 중 적어도 1인 입자 표면에 금속을 코팅한 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제를 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 회로접속용 접착제를 이루어지는 필름을 통하여도 달성될 수 있다.

이하 본 발명을 본 발명의 반응 메커니즘과 함께 본 발명의 구성 요소를 중심으로 상술한다.

먼저 본 발명에서 진행되는 고분자레진이 분해되는 메커니즘을 살펴보면 다음과 같다.

폴리머 분해 메커니즘

① 광흡수가 일어나는 물리화학 프로세스

입사되는 빛은 표면에서 반사되거나 폴리머 내부로 산란 또는 흡수된다.

광화학의 제1법칙(grottus-draper)에 따르면 효과적으로 흡수된 빛의 일부분이 광화학적 변형, 즉 분해(degradation)를 일으킨다.

이중결합(chromophores)의 존재하에서는 이 흡수가 더 긴 파장 쪽으로 옮겨진다. 이것은 탄소와 다른 원자 사이의 이중결합에 특히 유효하며, 카르보닐 화합물은 이미 290nm 이상의 파장대에서 흡수가 일어난다.

분해는 제조과정상의 소량의 불순물 또는 구조적인 비규칙성에 의해 야기되며 폴리머 내에서 촉매잔사, 산화물 등으로 종종 존재한다. 불규칙적인 구조는 광화학적 변형을 야기할 수 있는 자외선 범위 내의 흡수를 나타낼 수 있다. 더군다나 반결정성 고분자(Semicrystalline polymers)에서는 결정에 의한 빛의 산란으로 광경로가 비결정 물질들에 비해 현저히 증가한다. 그러므로 이중결합 그룹 (Chromophoric group)이 아주 낮은 농도로 존재해도 감지할 수 있을 만큼의 에너지량이 흡수될 수 있다.

폴리머의 활성 스펙트럼은 특수한 라디에이션 소스에 의해 방사되는 파장에 대한 고분자의 민감도를 나타내며, 이것은 분해의 기준 측정의 하나이다. 활성 스펙트럼은 물질의 반응성을 보여주며, 다른 파장에서 다른 강도에 대해 보정되지 않기 때문에 소스의 종류에 따라 일정하다.

② 광산화 스킴

폴리머가 빛에 노출되면 폴리머 내부에서 흡수 그룹의 여기의 결과로서 자유 라디칼이 생성된다.

광열 산화(Photothermal Oxidation) = 광산화(Photooxidation) + 산화(열작용)

체인 개시

하이드로페록사이드 POOH

카르보닐 화합물 자유 라디칼

촉매 잔량(Ti 등)

전하-수송 복합체

체인 증식

Pㆍ+ O₂ → PO₂ㆍ

PO₂ㆍ + PH → PO₂H + Pㆍ

체인 연결

POOH → POㆍ + ㆍOH

POOH + PH → POㆍ + Pㆍ+ H₂O

2POOH → PO₂ㆍ + POㆍ+ H₂O

POㆍ + PH → POH + Pㆍ

ㆍOH + PH → H₂O + Pㆍ

체인 종료

Pㆍ + Pㆍ → P-P

Pㆍ + PO₂ㆍ → POOP

PO₂ㆍ + PO₂ㆍ→ POOP + O₂

PO₂ㆍ + PO₂ㆍ→ 비라디칼 생산물 + O₂

③ 광산화 폴리올레핀

폴리올레핀의 광산화는 제조, 가공 또는 저장 중에 생기는 하이드로페록사이 드 그룹, 카르보닐 그룹, 촉매잔사, 이중결합 등의 존재에 의해 주로 야기된다. 이들 모두가 290nm 이상의 자외선 빛을 흡수하여 변화시키며, 여러 가지 광산화 반응을 일으키는데 참여할 수 있다.

첫째, HALS를 사용하여 고분자레진이 빛에 노출되었을때 생성되는 자유라디칼을 제거할 수 있다.

둘째, 신나메이트 타입의 역할은 아래와 같다.

흡수제로서 많은 수의 진동 가능성으로 인하여 높은 효율로 에너지를 열로 전환시킬 수 있다. 그리고 소멸제(quencher)로서 신나믹산 유도체나 흡수대와 폴리프로필 또는 폴리스티렌의 발광대 사이의 중첩에 의해 소멸(quenching)시킬 수 있다. 그러므로 신나메이트 타입을 사용하여 고분자레진이 빛에 노출되었을때 생성되는 자유라디칼을 제거할 수 있다.

이상과 같이, 이방성 도전 필름에 HALS나 신나메이트 타입을 첨가하여 광안정한 이방성 도전 필름을 만들 수 있다.

본 발명의 이방도전성 회로접속용 접착제는 (1)라디칼 중합성 물질, (2)유기과산화물, (3)열가소성수지, (4)이방성 도전 접속용 도전입자 및 (5)광안정제(HALS 또는 신나메이트 타입)를 함유하는 것을 특징으로 한다 .

본 발명에서 사용되는 성분 (1)의 라디칼 중합성 물질은 라디칼에 의해 중합하는 관능기를 가지는 화합물로 아크릴레이트 수지, 비닐에스테르수지, 불포화 폴리에스테르수지, 말레이미드 수지 등 중에서 적어도 1이 있으며 모노머, 올리고머 등의 상태로 사용할 수 있고 모노머와 올리고머를 혼합하여 사용할 수도 있다.

성분 (1)은 이방성 도전접착제에 충분한 접착 강도를 제공하며 내열성, 내수성및 내약품성을 나타내어 신뢰성을 확보할 수 있다.

중합개시제인 성분 (2)는 가열 또는 광에 의해 유리라디칼을 발생시키는 경화제로서 유기과산화물을 사용할 수 있다. 그 중에서도 40℃ 내지 100℃에서 5시간 내지 15시간 반감기 온도를 갖는 것이 추천된다. 과산화물의 반감기 온도가 너무 낮으면 그 분해속도가 빠르기 때문에 상온 보관성에 문제를 일으킬 수 있으며, 반감기 온도가 너무 높은 경우에는 중합반응 속도가 너무 늦어져 속경화형에 적합하지 않다.

열가소성 수지인 성분 (3)은 필름 형성성을 나타낸다. 이러한 열가소성 수지로는 페녹시수지, 우레탄수지, 폴리에스테르수지, 요소수지 등 중에서 적어도 1을 사용할 수 있다. 이중에서 접착력 및 신뢰성을 줄 수 있는 수지를 선택하는 것이 바람직하다.

성분 (4)의 이방성도전접속용 도전입자는 전기적 접속을 얻을 수 있는 도전성을 가진입자로 종래 공지된 도전입자를 사용할 수 있다. 그 예로 니켈, 철, 납, 코발트, 구리, 금, 은 등 중에서 적어도 1인 각종 금속이나 카본, 유리, 세라믹, 플라스틱 등 중에서 적어도 1의 입자 표면에 금속을 코팅한 것 등을 사용할 수 있다.

성분 (5)의 광안정제인 HALS는 ACF 폴리머레진이 변질되는 것을 방지하는 물질로 아민이 산화되어 나이트로실라디칼이 형성되고 이것이 광에서 생성된 자유라디칼과 반응하여 비라디칼종인 가려진 형태의 아미노에테르를 형성한다. 이 아미노 에테르가 과산화라디칼(peroxy radical)과 만나면 다시 나이트로실라디칼을 생성하게 되고 이 과정이 계속 순환하며 되풀이된다. 성분 (5)의 광안정제로 신나메이트 타입의 광안정제를 사용할 수 있다. 신나메이트 광안정제는 ACF 폴리머레진이 변질되는것을 방지하는 물질로 UV 흡수제 및 라디칼 소멸제 역할을 한다. 상기의 광안정제는 HALS와 신나메이트 타입을 혼합하여 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명은 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착제뿐만 아니라 이를 이용한 필름도 제공한다.

본 발명의 이방도전성 접착제는 다음과 같은 성분에 MEK나 톨루엔등의 용매에 함께 통상적인 방법에 따라 균일하게 혼합함으로써 제조할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예1

성분 (1)의 라디칼 중합성 물질로서 테트라 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(알드리치사 catalog no.398802) 30g을 사용하였다.

가열 또는 광에 의해 유리 라디칼을 발생하는 유기과산화물인 성분 (2)로서 Actile 120TP25를 5g(AKZO NOBEL사) 사용하였다.

성분 (3)의 열가소성수지로서 페녹시수지(solutia사, 상품명 beckopox EM460-60% BUT-X) 30g을 MEK(메틸에틸 케톤)에 용해시켜 용액으로 만들어 사용하였다.

성분 (4)의 도전입자로서 폴리스티렌을 핵으로 하는 입자의 표면에 Au층으로 코팅한 평균입자 5㎛의 도전입자를 사용하였다.

성분 (5)의 HALS의 광안정제로서 Uvasil 299(Great Lakes Chemical Corp,Polymethyl[propyl-3-oxy(2,2,6,6-tetramethy)-4-piperidinyl]siloxane)를 0.65g사용하였다.

고형중량비로 테트라 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 30g, Actile 120TP25 5g, 페녹시수지 30g, Uvasil299 0.65g을 배합하고,또한 도전입자 3.5g을 2차적으로 배합분산시켜 두께 80㎛의 한쪽을 표면처리한 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 필름에 도포하여 80℃, 7분의 열풍건조에 의해 접착제층의 두께가 25㎛인 이방도전성 회로 접속용 접착제를 얻었다.

실시예2

성분 (5)의 HALS의 광안정제를 UV-Check AM-806(Ferro Corp/Bedford chemical div.,oligomeric hindered amine) 0.35g을 사용하였고 나머지는 실시예 1과 동일하게 하여 이방도전성 회로 접속용 접착제를 얻었다.

실시예 3

성분 (5)의 신나메이트 타입의 광안정제로서 Irganox1010(ciba-geigy사, Tetrakis[methylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)]methane)를 0.65g사용하였다.

실시예 4

성분 (5)의 신나메이트 타입의 광안정제를 Irganox1035(ciba-geigy사, Thiodiethylene bis (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy) hydrocinnamate) 0.35g을 사용하 였고 나머지는 실시예 3과 동일하게 하여 이방도전성 회로 접속용 접착제를 얻었다.

비교예

고형중량비로 테트라 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 30g, Actile 120TP25 5g, 페녹시수지 30g을 배합하고, 또한 도전입자 3.5g을 2차적으로 배합분산시켜 두께 80㎛의 한쪽을 표면처리한 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)필름에 도포하여 80℃, 7분의 열풍건조에 의해 접착제층의 두께가 25㎛인 이방도전성 회로 접속용 접착제를 얻었다.

(평가)

(엔탈피의 측정)

얻은 이방성 도전필름을 LCD라인과 유사한 조건, 즉 온도 23℃, 습도48%, 입경 0.5um기준 1ft³에 100개 존재하는 조건의 항온항습클린룸에 노출시켜놓은 후 DSC(differential scanning calorimeter)를 사용하여 시간별로 엔탈피값의 변화를 측정하였다. 그 측정결과를 [표 1]에 나타내었다

	-△H(J/g)
	0 시간	3 시간	7 시간	12 시간	24 시간
실시예 1	123.5	122.8	121.1	118.3	111.7
실시예 2	121.4	121.0	119.3	115.4	109.3
실시예 3	123.7	121.8	122.1	119.5	111.2
실시예 4	121.5	121.5	118.4	115.8	110.3
비교예	123.8	112.4	99.5	64.2	39.1

실시예 1 내지 실시예 4에서는 엔탈피값의 변화가 24시간 경과후에도 1%이내로 감소하였다.

반면 비교예에서는 엔탈피값의 변화가 24시간 경과후에 68.4%감소하였다.

(접착강도의 측정)

얻은 이방도전성 접착제필름을 1.5㎜폭으로 슬릿팅하고 라인폭 30㎛, 피치 30㎛, 두께18㎛의 구리회로를 150개 가지는 테이프캐리어패키지(TCP)와 ITO유리(삼성코닝, 0.7mm, 15ohm)를 160℃, 10초, 3MPa로 가열, 가압하여 접속한 구조체를 얻었다. 이때 미리 ITO유리상에 이방도전성 필름의 접착면을 부착한 후, 80℃, 2초, 1.5MPa로 가열가압하여 반접속하고 그 후 PET필름을 박리시켜 TCP와 접속하였다.

실시예 1 내지 실시예 4 그리고 비교예에서 얻어진 접속구조체를 push-pull gauge를 이용하여 10개씩 접착력을 측정한 후에 평균값을 얻었다. 그 측정결과를 [표 2]에 나타내었다.

	접착력(gf/cm)
	0 시간	3 시간	7 시간	12 시간	24 시간
실시예 1	1230	1225	1213	1235	1232
실시예 2	1210	1198	1210	1232	1209
실시예 3	1225	1226	1233	1232	1230
실시예 4	1213	1199	1212	1222	1208
비교예	1215	1190	832	643	300

실시예 1 내지 실시예 4에서 초기접착력이 1200gf/cm정도로 시간의 경과에 따른 접착력 저하가 일어나지 않았다.

비교예에서는 초기접착력이 1200gf/cm정도로 시간의 경과에 따라 접착력 저하현상이 일어났다. 특히 24시간 경과후에는 광에 의해 접착력이 300gf/cm로 75%저하되었다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

본 발명은 전술한 바와 같이 힌더드 아민 광안정제나 신나메이트 타입 광안정제를 적정량 첨가하여 장기간 광에 노출되어도 물성에 변화를 주지 않는 빛과 자외선에 안정한 이방도전성 회로접속용 접착제 및 이를 이용한 필름을 얻을 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명에 대하여 상기에서 언급된 바람직한 실시예를 이용하여 설명하였으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위내에 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (8)

1. 라디칼 중합성 수지;

   유기과산화물;

   열가소성 수지;

   힌더드 아민 광안정제 또는 신나메이트 타입 중 적어도 1인 광안정제; 및

   이방성 도전 접속용 도전입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착필름.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 라디칼 중합성 수지는 아크릴레이트 수지, 비닐에스테르수지, 불포화 폴리에스테르수지, 말레이미드 수지 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착필름.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유기과산화물은 40℃ 내지 100℃에서 5시간 내지 15시간의 반감기를 가지는 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착필름.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 열가소성수지는 페녹시수지, 우레탄수지, 폴리에스테르수지 또는 요소수지 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착필름.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 이방성 도전 접속용 도전입자는 니켈, 철, 납, 코발트, 구리, 금, 은 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착필름.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 이방성 도전 접속용 도전입자는 카본, 유리, 세라믹, 플라스틱 중 적어도 1인 입자 표면에 금속을 코팅한 것을 특징으로 하는 광안정한 이방도전성 회로접속용 접착필름.
8. 삭제