KR100773642B1 - 이방 도전성 접착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이방 도전성 접착제에 관한 것이다. 본 발명의 이방 도전성 접착제는 절연성 접착성분, 도전성 미립자 및 경화제를 포함하는 이방 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전성 미립자의 강도를 나타내는 K-값(20% K값)이 100 kgf/㎟ 이상이거나, 회복율이 50 % 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 피접착부재의 접착시 도전성 미립자의 디아이씨(differential interference contrast, DIC) 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이방 도전성 접착제, 도전성 미립자, K-값, 회복률, 디아이씨 압흔

Description

이방 도전성 접착제 {Anisotropic conductive adhesive}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 이방 도전성 접착제의 디아이씨 압흔을 나타낸 사진이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 이방 도전성 접착제를 사용하여 피접착부재를 접착시킨 형상을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

11: 절연성 접착성분 12: 도전성 미립자

13: 경화제 14, 15: 피접착부재

16: 전극

본 발명은 이방 도전성 접착제에 관한 것으로, 도전성 미립자의 강도와 회복 율을 조절함으로써 피접착부재의 접착시 도전성 미립자의 디아이씨(differential interference contrast, DIC) 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시킬 수 있는 이방 도전성 접착제에 관한 것이다.

이방 도전성 접착제(antisotropic conductive film, ACF)는 미세한 간격의 전극을 갖는 회로들의 전기적 도통을 목적으로 열과 압력을 이용하여 접속시키는 일종의 커넥터이다. 이러한 이방 도전성 접착제는 일반적으로 단층 또는 다층의 고분자 수지에 전기적 도통을 할 수 있는 도전성 미립자를 포함하며, 이 혼합액을 PET 등과 같은 기재필름에 코팅하여 얻어진다.

상기와 같은 이방 도전성 접착제는 패널과 피접착제를 접합할 때, 선명한 전도성 미립자의 디아이씨 압흔을 보이는 것이 접속신뢰성이 뛰어나다. 따라서, 전도성 미립자의 디아이씨 압흔은 이방성 도전 접착제의 중요한 특성 중 하나라 할 수 있다.

따라서, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 노력이 관련 업계에서 지속되어 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출되었다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 피접착부재의 접착시 도전성 미립자의 디아이씨(differential interference contrast, DIC) 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시키고자 함에 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성할 수 있는 이방 도전성 접착제를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위한 이방 도전성 접착제는, 절연성 접착성분, 도전성 미립자 및 경화제를 포함하는 이방 도전성 접착제에 있어서, 상기 도전성 미립자는 강도를 나타내는 K-값(20% K값)이 100 kgf/㎟ 이상이거나, 회복율이 50 % 이하인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도전성 미립자의 디아이씨(differential interference contrast, DIC) 압흔은 미분간섭(DIC) 현미경을 통해 확인할 수 있다. 미분간섭 현미경은 물체의 높낮이가 있는 입체감이 있는 상을 보여주기 때문에 본딩시 도전성 미립자가 눌리면서 일어나는 패널 전극 크롬층의 변형을 확인할 수 있다. 즉, LCD 패널 전극의 크롬층에 도전성 미립자의 압착상태를 보여준다. 통상적으로, 이방 도전성 접착제를 사용한 접속에 있어 접속상태를 도전성 미립자의 눌림 상태를 보고 판단을 한다. 그러나, LCD 패널 전극의 크롬층으로 인해 도전성 미립자의 눌림상태를 파악할 수 없는 경우 DIC 압흔을 통해 접속상태를 파악하게 된다.

본 발명에서는 이방 도전성 접착제에 포함된 도전성 미립자의 강도 및 회복율 조절을 통하여 도전성 미립자의 디아이씨(differential interference contrast, DIC) 압흔을 개선할 수 있음을 확인하였다. 도전성 미립자의 K-값은 강도를 나타내는 지표로 일정한 변형거리(변형률)에 이르는 지점의 힘을 표현한다. 그리고, 회복율은 압착 후 다시 본래의 상태로 돌아가는 비율로서 도전성 미립자 코어 성분인 고분자 입자의 회복률과 관련이 깊다.

상기 도전성 미립자는 강도를 나타내는 K-값(20% K값)이 100 kgf/㎟ 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 100 내지 700 kgf/㎟인 것이다. 상기 도전성 미립자의 20% K값 범위한정에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 도전성 미립자의 강도가 너무 연하여 크롬층의 변형이 일어나기 힘들어 바람직하지 않다.

상기 도전성 미립자의 회복율은 50 % 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 50 %인 것이다. 상기 도전성 미립자의 회복율 범위한정에 있어서, 상기 상한치를 초과할 경우에는 도전성 미립자의 회복과 동시에 접착수지의 회복이 일어나 크롬층의 변형을 고정해 줄 수 없으므로 바람직하지 않다.

상기 이방 도전성 접착제는 절연성 접착성분, 도전성 미립자 및 경화제를 포함할 수 있다.

상기 절연성 접착성분은 단층 또는 다층의 고분자 수지로서 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 라디칼 중합성 수지 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 열가소성 수지로는 스티렌 부타디엔 수지, 에틸렌 비닐 수지, 에스테르계 수지, 실리콘 수지, 페녹시 수지, 아크릴계 수지, 아미드계 수지, 아크릴레이트계 수지, 또는 폴리비닐부티랄 수지 등이 있으며; 상기 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 페놀수지, 또는 멜라민 수지 등이 있다. 상기 라디칼 중합성 수지는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 비스페놀A에티렌글리콜변성디아크릴레이트, 이소시아눌산에티렌글변성디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스톨트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판프로필렌글리콜트리아크릴레이트, 트리메티롤프로판에틸렌글리콜트리 아크릴레이트, 이소시아눌산에티렌글리콜변성트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 펜타에리스톨테트라아크릴레이트, 디시클로펜테닐아크릴레이트, 트리시클로데카닐아크릴레이트 등의 아크릴레이트계, 메타크릴레이트계, 말레이미드 화합물, 불포화폴리에스테르, 아크릴산, 비닐아세테이트, 또는 아크릴로니트릴, 메타르릴로니트릴 화합물 등이 사용될 수 있다.

상기 절연성 접착성분은 이방 도전성 접착제에 30 내지 70 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 절연성 접착성분의 함량한정에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 접착성분 부족으로 인한 접착력 불량이 발생하여 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 수지의 과다한 첨가로 인한 도전성 미립자 눌림 불량이 발생하여 바람직하지 않다.

또한 상기 접착성분에는 필요에 따라 충전재, 연화제, 촉진제, 착색제, 난연 화제, 광안정제, 커플링제, 또는 중합금지제 등이 더 첨가될 수 있다.

상기 도전성 미립자는 전기적 도통을 할 수 있는 것으로, 니켈, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 아연, 크롬, 코발트, 은, 금 등의 금속 또는 금속산화물, 땜납, 카본 등 도전성이 있는 입자 자체를 사용하거나, 유리, 세라믹, 고분자 등의 핵제 표면에 무전해 도금법 등의 박층형성방법을 통하여 금속박층을 형성시킨 입자 또는 상기 도전성 입자 자체나 핵재 표면에 금속박층이 형성된 입자 표면에 절연성 수지로 피복한 입자를 도전성 입자로 사용할 수 있다.

상기 도전성 미립자의 지름은 접속하고자 하는 회로의 피치 등에 따라 달리할 수 있다.

상기 도전성 미립자는 이방 도전성 접착제에 1 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 도전성 미립자의 함량한정에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 도통능력이 저하되어 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 도전성 미립자의 뭉침에 의한 전기적 쇼트 발생의 우려가 있으므로 바람직하지 않다.

상기 경화제는 이방 도전성 접착제에 사용되는 통상의 경화제를 사용할 수 있으며, 특히 본 발명의 경화제로 적당한 유기가산화물로서는 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카보네이트, 퍼옥시에스테르 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드, 시릴퍼옥사이드 등을 사용할 수 있다.

상기 경화제는 이방 도전성 접착제에 0.1 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 경화제의 함량한정에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 미경 화에 의한 이방 도전성 접착시 접착력,, 버블 등에 부정적인 영향을 주므로 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 경화속도 증가로 인한 도전성 미립자 눌림 불량 및 과량의 개시제로 인한 분자량 저하에 따른 접착력 저하 등이 발생할 수 있어 바람직하지 않다.

상기와 같은 이방 도전성 접착제는 PET 필름 등의 기재필름에 코팅할 수 있다.

이하 본 발명의 이방 도전성 접착제 및 이를 사용하여 피접착부재를 접합시키는 방법을 도 1 및 2를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 이방 도전성 접착제의 디아이씨 압흔을 나타낸 사진이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 이방 도전성 접착제를 사용하여 피접착부재를 접착시킨 형상을 나타내는 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 일면에 전극(16)이 구비된 제1피접착부재(14)와 제2접착부제(15) 사이에 이방 도전성 접착제(10)가 위치하며, 상기 이방 도전성 접착제(10)는 절연성 접착성분(11) 내에 전도성 미립자(12) 및 경화제(13)가 혼재되어 있다. 또한, 상기 이방 도전성 접착제(10)로 접합된 피접착부재(14, 15)의 외부에는 이방 도전성 접착제(10)를 경화시키기 위한 열과 압력이 가해지게 된다.

상기 전극(16)은 제1피접착부재(14) 또는 제2접착부제(15)의 일면에 소정의 간격으로 형성되게 되는데, 이때 상기 전극(16)의 간격은 당업자가 목적하는 바에 따라 적절히 조절할 수 있음은 물론이다.

상기 이방 도전성 접착제(10)는 전술한 바와 동일한 의미로 해석될 수 있다.

상기 제1피접착부재(14) 및 제2접착부재(15)는 산화인듐주석(indium tin oxide, ITO) 유리, 연성인쇄회로(flexible printed circuit, FPC) 등을 사용할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은, 도전성 미립자(12)의 강도를 나타내는 K-값 및 회복율을 조절함으로써 디아이씨 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

실시예 1

절연성 접착성분으로 아크릴계 라디칼 중합체 40 중량%, 도전성 미립자로 4 ㎛ 크기의 금이 코팅된 폴리머 도전성 미립자 3 중량% 및 경화제로 아크릴계 경화제 5 중량%를 혼합하였다. 이때, 사용된 상기 도전성 미립자를 마이크로 압착 테스트기를 이용하여 20 % K값을 측정한 결과 600 kgf/㎟이었다. 이 혼합물을 PET 필름에 일정한 두께로 코팅하고 경화시켜 이방 도전성 접착제를 제조하였다.

실시예 2∼3 및 비교예 1∼2

상기 실시예 1에서 사용된 도전성 미립자의 20 % K값을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 4

절연성 접착성분으로 아크릴계 모노머 40 중량%와 다관능성 모노머 15 중량 %, 4 ㎛ 크기의 금이 코팅된 폴리머 도전성 미립자 3 중량% 및 경화제로 아크릴계 경화제 5 중량%를 혼합하였다. 이때, 사용된 상기 도전성 미립자를 마이크로 압착 테스트기를 이용하여 회복율을 측정한 결과 15 %이었다. 이 혼합물을 PET 필름에 일정한 두께로 코팅하고 경화시켜 이방 도전성 접착제를 제조하였다.

실시예 5∼6 및 비교예 3

상기 실시예 1에서 사용된 도전성 미립자의 회복율을 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 달리한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 이방 도전성 접착제로 패널과 피접착제를 본딩한 후, 도전성 미립자의 디아이씨 압흔을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다. 도전성 미립자의 디아이씨 압흔이 관찰되지 않은 경우 OK로 표시하였으며, 관찰되는 경우는 NG로 표시하였다.

구분	20 % K값 (kgf/㎟)	도전성 미립자의 디아이씨 압흔
실시예 1	600	OK
실시예 2	300	OK
실시예 3	100	OK
비교예 1	75	NG
비교예 2	50	NG

구분	회복율 (%)	도전성 미립자의 디아이씨 압흔
실시예 4	15	OK
실시예 5	30	OK
실시예 6	50	OK
비교예 3	70	NG

상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 도전성 미립자의 20 % K값이 100 kgf/㎟ 이상이고, 회복율이 50 % 이하인 실시예 1 내지 6의 경우 20 % K값이 100 kgf/㎟ 미만이고, 회복율이 50 % 초과하는 비교예 1 내지 3과 비교하여 본딩 후 디아이씨 압흔이 우수함을 확인할 수 있었다. 이와 같이 본딩 후 압흔이 좋아지게 되면 이방성 도전 필름을 사용한 접속에서 접속신뢰성이 향상되는 효과를 볼 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면 피접착부재의 접착시 도전성 미립자의 디아이씨(differential interference contrast, DIC) 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 절연성 접착성분, 도전성 미립자 및 경화제를 포함하는 이방 도전성 접착제에 있어서,

   상기 도전성 미립자는, 강도를 나타내는 K-값(20% K값)이 100 kgf/㎟ 이상이거나, 회복율이 50 % 이하인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
2. 제1항에 있어서,

   상기 절연성 접착성분은, 열가소성 수지, 열경화성 수지 및 라디칼 중합성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
3. 제1항에 있어서,

   상기 절연성 접착성분은, 이방 도전성 접착제에 30 내지 70 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
4. 제1항에 있어서,

   상기 도전성 미립자는, 니켈, 철, 구리, 알루미늄, 주석, 아연, 크롬, 코발트, 은 및 금으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 금속 또는 금속산화물;

   땜납 및 카본으로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 도전성 입자;

   유리, 세라믹 및 고분자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 핵제 표면에 금속박층이 형성된 입자; 및

   상기 핵제 표면에 금속박층이 형성된 입자를 절연성 수지로 피복한 입자;로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 입자 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합물 입자인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
5. 제1항에 있어서,

   상기 도전성 미립자는, 이방 도전성 접착제에 1 내지 10 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
6. 제1항에 있어서,

   상기 경화제는, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카보네이트, 퍼옥시에스테르 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드, 하이드로퍼옥사이드 및 시릴퍼옥사이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이방 도전체.
7. 제1항에 있어서,

   상기 경화제는, 이방 도전성 접착제에 0.1 내지 30 중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.

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