KR100773277B1 - 접착제 조성물 - Google Patents

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Abstract

(과제)
반응성이 높고, 플라스틱기판도 높은 접속신뢰성으로 접속할 수 있는 접착제 조성물을 얻는다.
(해결수단)
접착제 조성물을, 절연성수지, 광중합개시제 및 옥세탄화합물로 구성한다.

Description

접착제 조성물{ADHESIVE COMPOSITION}
본 발명은 플라스틱 액정디스플레이 (PLCD) 등에 사용되는 플라스틱기판의 접속에 적합한 접착제 조성물에 관한 것이다.
액정디스플레이 (LCD) 주변의 접속재료로서, 열경화형 에폭시계 이방도전성 접착필름이 인지되어, 실용화되고 있다.
또, 근년에는, 액정디스플레이를 경량화시키기 위해, 종래의 액정디스플레이의 유리기판을 플라스틱기판으로 변경한 플라스틱 액정디스플레이가 개발되고 있고, 이 플라스틱기판의 접속재료로서도, 열경화형 에폭시계 이방도전성 접착필름이 사용되고 있다.
그러나, 플라스틱 액정디스플레이에 사용되는 플라스틱기판은 유리기판에 비하여 내열성이 떨어진다. 한편, 종래의 열경화형 에폭시계 이방도전성 접착필름의 접속온도는 200℃ 정도이다. 따라서, 종래의 열경화형 에폭시계 이방도전성 접착필름을 플라스틱기판의 접속에 사용하면, 기판이 변형되어, 우수한 품질을 얻을 수 없는 문제가 있다.
이에 대하여는, 최근, 접속온도를 100 ∼ 140 ℃ 로 할 수 있는 라디칼 중합계의 저온경화형 이방도전성 접착필름이 검토되고 있다. 그러나, 이 저온경화형 이방도전성접착필름에 의하면 기판의 변형은 억제할 수 있으나 충분한 접속신뢰성을 얻을 수 없다. 이것은, 라디칼중합계의 저온경화형 이방도전성 접착필름은, 열경화형 에폭시계 이방도전성 접착필름에 비하여 경화수축율이 크기 때문에, 내부에 응력이 남기 쉽고, 에이징후, 특히 고습도하에서의 에이징후에 박리가 발생하기 쉬워지기 때문이라고 생각한다.
또, 종래의 열경화형 에폭시계 이방도전성접착필름에 비하여 접속온도가 낮은 접속재료로서는, 자외선을 사용하는 라디칼 중합계의 광경화형 이방도전성 접착필름도 알려져 있으나, 상술한 저온경화형 이방도전성 접착필름과 마찬가지로, 기판의 열변형은 억제할 수 있으나, 충분한 접속신뢰성을 얻을 수 없다.
본 발명은 이상과 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 플라스틱 액정디스플레이에 사용되는 플라스틱 기판에 대해서도 충분한 접속신뢰성을 얻을 수 있는 이방도전성 접착필름 등의 접속재료를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명자는, 광카티온중합계의 접착제 조성물에 있어서, 옥세탄 화합물을 배합하면 접착제 조성물의 반응성이 높아지고, 경화시간을 대폭 단축할 수 있음과 동시에 접속신뢰성이 높아지며, 내열성이 낮은 플라스틱기판도 양호하게 접속할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 절연성수지, 광중합개시제 및 옥세탄화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 접착제 조성물을 제공한다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 접착제 조성물은, 절연성수지, 광중합개시제 및 옥세탄 화합물을 함유한다.
여기에서, 절연성수지로서는, 에폭시계수지, 비닐에테르계수지, 락톤계수지 등을 사용할 수 있고, 특히 비교적 저렴하고 내열성이나 밀착성도 우수한 점에서, 에폭시계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
에폭시계 수지로서는, 예컨대, 비스페놀A형, 비스페놀F형, 노볼락형, 지환식 등의 액상 또는 고형의 에폭시수지를 바람직하게 사용할 수 있다. 특히, 지환식에폭시수지를 사용함으로써, 자외선조사로 경화시킬 때의 경화속도를 올리는 것을 가능하게 한다.
광중합개시제로서는, 방향족 술포늄염을 갖는 것 등의 일반적인 광중합개시제를 사용할 수 있다. 예컨대, 4,4'-비스[디(β-히드록시에톡시)페닐술포니오]페닐술피드비스헥사 플루오로 안티모네이트 등 (아사히덴카고교(주)제, 아데카옵토머 SP-170, SP-150 등) 을 바람직하게 사용할 수 있다.
광중합개시제의 배합량은, 접착제 조성물 100 중량% 중에, 0.5∼5중량% 로 하는 것이 바람직하다. 광중합개시제를 과잉으로 사용하면 접착성이 저하되는 경우가 있고, 한편, 광중합개시제의 사용량이 너무 적으면 경화되기 어려워진다.
본 발명에서, 옥세탄화합물이란, 다음식의 옥세탄고리
Figure 112001001556697-pat00001
을 갖는 여러가지 화합물을 말한다. 이 옥세탄화합물은, 접착제 조성물의 반응성을 높이기 위해, 본 발명에서 특징적으로 배합되는 것이다. 옥세탄 화합물의 배합에 의해 접착제 조성물의 반응성이 높아지는 이유는, 다음과 같이 생각된다. 즉, 본 발명에서 사용하는 옥세탄고리를 갖는 고리형상 에테르화합물이나, 종래부터 카티온중합에서의 반응촉진제로서 사용되고 있는 옥실란고리
Figure 112001001556697-pat00002
를 갖는 고리형상 에테르 화합물의 카티온개환중합은, 옥소늄이온에 대한 중성분자의 공격이라 생각되고, 일반적으로 SN2 반응에서 진행된다고 되어 있다. 여기에서, 중합속도에 크게 기여하는 인자로서는, 고리형상 에테르화합물의 고리비틀어짐 에너지, 구핵성 (염기성), 입체장해 등을 생각할 수 있다. 이 중, 고리비틀어짐 에너지는 개환의 용이함을 지배하는 인자로, 염기성은 활성말단으로의 공격의 강도를 나타내는 지표이다. 무치환의 옥세탄고리의 고리비틀어짐 에너지는, 27.3kcal/㏖ 로, 무치환의 옥실란고리의 고리비틀어짐 에너지는 25.5 kcal/㏖ 이기때문에, 양자에 큰 차이는 볼 수 없다. 그러나, 염기성을 나타내는 pKb 는 옥세탄고리가 7.4, 옥실란고리가 3.1 로, 옥세탄고리의 것이 크다. 여기에서, Kb 는 염기의 해리정수로, pKb 가 작을수록 염기성이 강하다. 따라서, 옥실란고리의 경우는 고리상의 산소의 염기성이 생성폴리머 주쇄중의 에테르산소보다도 약하기 때문에, 중합활성말단으로부터 폴리머주쇄중의 에테르산소로의 연쇄이동이 발생하기 쉬워, 중합속도의 저하나 고리형상 올리고머의 부생성에 의한 중합도의 저하가 발생하지만, 옥세탄고리의 경우는 고리상의 산소의 염기성이 강하기 때문에, 폴리머주쇄로의 연쇄이동은 저감된다고 생각된다. 따라서, 옥세탄고리는, 개환중합에 대한 반응성이 옥실란고리보다도 높아진다.
옥세탄화합물의 구체예로서는, 예컨대,
Figure 112001001556697-pat00003
크실릴렌디옥세탄 (XDO),
Figure 112001001556697-pat00004
3-에틸-3-(히드록시메틸)옥세탄 (EOXA),
Figure 112001001556697-pat00005
3-에틸-3-(헥실옥시메틸)옥세탄 (HOX),
Figure 112001001556697-pat00006
3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄 (PHO),
Figure 112001001556697-pat00007
비스{[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸}에테르(DOX) 등을 사용할 수 있다. 특히, 반응성이 높은 점에서 2 관능의 XDO 와 DOX 가 바람직하다.
옥세탄화합물의 배합량은, 접착제 조성물에 사용하는 절연성수지의 종류 등에도 의하지만, 통상, 접착제 조성물 100 중량% 중에 5 ∼ 50 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 배합량이 너무 많으면 접착제 조성물의 반응성이 과도하게 높아져 경화물이 단단해져, 접착제 조성물을 이방도전성접착제로 사용하는 경우에 접속저항이 높아진다. 반대로 배합량이 너무 적으면 접착제 조성물의 반응성을 충분히 높일 수 없다.
본 발명의 접착제 조성물에는, 이 외에, 필요에 따라, 여러가지의 첨가제, 예컨대, 이소시아네이트계 가교제, 에폭시실란화합물 등의 커플링제, 에폭시 변성실리콘수지, 또는 페녹시수지 등의 열경화성의 절연성수지를 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명의 접착제 조성물에 도전성입자를 배합함으로써, 이방도전성 접착제 조성물을 얻을 수 있다.
도전성입자로서는, 예컨대, Ni, Ag, Cu 또는 이들의 합금 등으로 이루어지는 금속분, 구 형상 수지입자의 표면에 금속도금을 실시한 것, 이들 전기적 양(良) 도체로 이루어지는 입자의 표면에 절연성수지피막을 형성한 것 등, 종래부터 이방도전성 접착제에 사용되고 있는 여러가지의 도전성입자를 사용할 수 있다. 도전성입자의 입경은 0.2 ∼ 20 ㎛ 로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 접착제 조성물은, 필요에 따라 용제를 사용하고, 이상의 각 성분을 통상적인 방법에 따라 혼합함으로써 제조할 수 있고, 이 형태는, 페이스트 형상, 필름형상 등 임의의 형태로 할 수 있다.
얻어진 접착제 조성물은, 자외선 등의 조사에 의해 신속하게 경화된다. 예컨대, 본 발명의 접착제 조성물을 필름상의 시트 (두께 25 ㎛ 정도) 에 성형하고, 이것을 폴리에테르술폰 (PES) 수지로 이루어지는 플라스틱기판과 2 층 플렉시블기판 (FPC) 의 사이에 끼워, 자외선조사 (조사조건 : 메탈할라이드램프 3000 mJ/㎠) 한 경우, 10 초 이내에 경화되어, 이들을 접속할 수 있다. 따라서, 본 발명의 접착제 조성물은, 여러가지의 피접착물의 접속재료로 유용한 것이 된다. 특히, 접속온도를 100℃ 이하로 할 수 있기 때문에, 플라스틱 액정디스플레이 등에 사용되는 플라스틱 기판과 임의의 회로기판의 대치하는 전극간을 양호하게 접속할 수 있다. 본 발명은, 이와 같은 접속구조체도 포함한다.
(실시예)
이하, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명한다.
실시예 1
이하의 표 1 의 성분을 톨루엔 및 MEK1:1 의 혼합용제를 사용하여 균일하게 혼합하여, PET 필름상에 코팅후, 용제를 휘발시켜, 25 ㎛ 두께의 이방도전성 접착필름을 제작하였다.
이 이방도전성접착필름을 플렉시블 프린트배선판의 회로부에 임시로 접착하여, 플라스틱기판과 대향시켜, 임시고정하였다. 접속부에 압력 (0.98 Mpa) 을 걸면서 플라스틱기판측으로부터 자외선을 조사하여 (메탈할라이드램프, 광량 3000 mJ/㎠), 접속온도 60℃ 로 경화시켜, 플렉시블 프린트배선판과 플라스틱 기판과의 접속구조체를 얻었다.
얻어진 접속구조체의 (1)접속저항안정성, (2)접착강도, (3)반응률, (4)외관에 대하여, 각각 다음과 같이 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
(1) 접속저항안정성
접속구조체를 60℃, 95% RH 로 500 시간 에이징하여, 그 에이징의 전후에서 저항을 측정하여, 저항상승의 크기에 따라 다음의 기준으로 평가하였다.
저항상승이 10 Ω미만인 경우 : ○
저항상승이 10 Ω 이상 50Ω미만인 경우 : △
저항상승이 50Ω이상인 경우 : ×
(2) 접착강도
접속구조체를 60℃, 95% RH 에서 500 시간 에이징하여, 그 에이징의 전후에서 90°방향의 박리강도를 측정하였다.
(3) 반응률
FT-IR 에 의해 측정하였다.
(4) 외관
육안관찰에 의해 접속부를 관찰하여, 들뜸의 유무에 의해 다음의 기준으로 평가하였다.
들뜸이 있는 경우 : O
들뜸이 30% 미만인 경우 : △
들뜸이 30% 이상인 경우 : ×
실시예 2 ∼ 10
접착제 조성물의 성분을 표 1 과 같이 하는 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 방법으로 이방도전성 접착제를 제작하고, 얻어진 이방도전성 접착제를 사용하여, 실시예 1 과 동일한 플라스틱기판에 IC 칩 (0.4 ㎜ 두께, 6 ×6 mm2, 100×100㎛ 2범프 (Au도금), 범프피치 150 ㎛) 를, 실시예 1 과 동일한 접속조건으로 실장하여, 결과를 표 1 에 나타낸다.
비교예
실시예 1 의 접착제 조성물의 성분에 있어서, 옥세탄화합물 (XDO) 20 중량부 대신에 고리식 지방족 에폭시수지 (유니온카바이드사 제조, ERL4299) 20 중량부를 사용하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 이방도전성 접착필름을 제작하여, 그 이방도전성 접착필름을 사용하여 접속구조체를 얻어, 얻어진 접속구조체를 평가하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112003011691599-pat00009
표 1 로부터, 본 발명의 각 실시예에 의하면, 비교예에 비하여 저항상승이나 들뜸의 발생이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명의 실시예 중에서도 옥세탄화합물의 배합량의 합계가 60 중량부 (접착제 조성물의 53 중량%) 의 실시예 9 에서는 접착제 조성물의 반응률이 높아지고, 경화물이 단단해져 들뜸의 발생을 볼 수 있고, 한편, 옥세탄화합물의 배합량이 3 중량부 (접착제 조성물의 2.6 중량%) 의 실시예 10 에서는, 반응률이 낮아 옥세탄 화합물의 첨가효율이 적은 것을 알 수 있다.
본 발명의 접착제 조성물은 반응성이 높으므로, 100℃ 이하의 접속온도에서 자외선조사 등에 의해 신뢰성높게 접속할 수 있다. 따라서, 이 접착제 조성물을 사용한 이방도전성 접착필름 등의 접속재료에 의하면, 플라스틱 액정디스플레이에 사용되는 플라스틱기판도 접속신뢰성높게 접속할 수 있다.

Claims (4)

  1. 절연성수지, 광중합개시제, 및 하기 화학식 3 내지 7 로 이루어진 군으로부터 선택된 옥세탄화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 접착제 조성물:
    [화학식 3]
    Figure 112007038817840-pat00010
    크실릴렌디옥세탄 (XDO),
    [화학식 4]
    Figure 112007038817840-pat00011
    3-에틸-3-(히드록시메틸)옥세탄 (EOXA),
    [화학식 5]
    Figure 112007038817840-pat00012
    3-에틸-3-(헥실옥시메틸)옥세탄 (HOX),
    [화학식 6]
    Figure 112007038817840-pat00013
    3-에틸-3-(페녹시메틸)옥세탄 (PHO),
    [화학식 7]
    Figure 112007038817840-pat00014
    비스{[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸}에테르(DOX)
  2. 제 1 항에 있어서, 옥세탄화합물이 접착제 조성물 100 중량% 중에 5 ∼ 50 중량% 함유되어 있는 접착제 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 추가로 도전성입자가 함유되어 있는 이방도전성 접착제 조성물.
  4. 플라스틱기판과 회로기판의 대치하는 전극간을 제 1 항 또는 제 2 항 기재의 접착제 조성물로 접속한 접속구조체.
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