KR100776138B1 - 흐름성 및 접착력이 우수한 이방 전도성 접착제 조성물 및그로부터 제조되는 이방 전도성 필름 - Google Patents

흐름성 및 접착력이 우수한 이방 전도성 접착제 조성물 및그로부터 제조되는 이방 전도성 필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 및 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 바인더부의 한 성분으로 포함하는 이방 전도성 필름용 수지 조성물 및 이에 의한 이방전도성 필름에 관한 것이다. 본 발명의 이방전도성 필름은 높은 접착력, 고온고습, 열충격 조건하에서도 낮은 접속 저항 및 장기 신뢰성의 특징을 가질 뿐만 아니라 가열압착시 우수한 흐름성을 보여 액정표시장치(LCD)를 비롯한 각종 디스플레이 장치 및 반도체 장치의 실장 시에 모듈간의 접속 재료로서 유용하게 사용 가능하다.
이방 전도성 필름, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지, 에폭시 아크릴레이트, 흐름성

Description

흐름성 및 접착력이 우수한 이방 전도성 접착제 조성물 및 그로부터 제조되는 이방 전도성 필름{ANISOTROPIC CONDUCTIVE ADHESIVE COMPOSITION FOR HIGH OVERFLOW, PEEL STRENGTH AND THE ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM THEREOF}
본 발명은 흐름성 및 접착력이 우수한 이방 전도성 필름용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(이하 EVA) 및 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 흐름성 및 접착력, 또한 작업성이 우수한 이방 전도성 접착제 조성물에 관한 것이다.
이방 전도성 필름이란 일반적으로 니켈(Ni)이나 금(Au) 등의 금속 입자, 또는 그와 같은 금속들로 코팅된 고분자 입자 등의 전도성 입자를 분산시킨 필름상의 접착제를 말하는 것으로, 이를 접속시키고자 하는 회로 사이에 위치시킨 후 일정 조건의 가열, 가압 공정을 거치면, 회로 단자들 사이는 전도성 입자에 의해 전기적으로 접속되고, 인접 회로와의 사이인 피치(pitch)에는 절연성 접착 수지가 충진 되어 전도성 입자가 서로 독립하여 존재하게 되기 때문에 높은 절연성을 부여하게 되는 것이다. 이러한 이방 전도성 필름은 LCD 패널과 테이프 캐리어 패키지(Tape Carrier Package; 이하 TCP라 부른다), 또는 인쇄회로기판과 TCP 등의 전기적 접속에 널리 이용되고 있다.
한편 최근 대형화 및 박형화 추세에 있는 디스플레이 산업의 경향에 따라 전극 및 회로들 간의 피치 또한 점차 미세화되고 있으며, 이러한 미세 회로 단자들을 접속하기 위한 배선 기구 중의 하나로서 이방 전도성 필름은 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 그 결과 이방 전도성 필름은 칩 온 글래스(Chip On Glass) 실장이나 칩 온 필름(Chip On Film) 실장 등의 접속 재료로서도 많은 주목을 받고 있다.
종래의 이방 전도성 필름으로는 (ⅰ) 필름 형성에 매트릭스 역할을 하는 바인더 수지부에 에폭시계 또는 페놀계 수지와 경화제로 이루어진 경화부를 혼합시킨 에폭시 타입, 및 (ⅱ) 바인더 수지부에 (메타)아크릴계 올리고머와 모노머 및 라디칼 개시제로 이루어진 경화부를 혼합시킨 (메타)아크릴레이트 타입이 있다.
그러나, 종래의 이방 전도성 필름의 바인더부는 필름 형성제로서의 역할 만을 수행하며, 초기 접착력 내지는 접속 신뢰성에 크게 기여하지 못하고, 주로 사용되던 낮은 유리전이온도의 고분자 수지로 인하여 접속 구조 내에 수축과 팽창이 반복되어 장기 접속 및 접착 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점이 있다. 한편, (ⅰ) 기존의 에폭시 타입 이방 전도성 필름은 점착성이 없어서 접속층에 가고정 하기가 어려워 작업성이 나쁘고, 반응 온도가 매우 높아서 공정 컨트롤 및 접속 장치의 유지 보수가 어려운 단점이 있으며, 장기 신뢰성이 미흡한 문제가 있다. 또한 (ⅱ) (메타)아크릴레이트 타입 이방 전도성 필름은, 전도성 입자와 회로 간 접촉을 보장 해 주기 위해 반응 속도를 느리게 조절할 경우 바인더 수지부와 경화부의 레올로지 특성차로 인해 흐름성 차이가 발생하여 접속 층 내에 다량의 기포가 발생함으로써 장기 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점을 지니고 있으며, 반대로 반응 속도를 빠르게 조절할 경우에는 전도성 입자가 회로와 충분한 접촉이 일어나지 않아 양호한 접속 신뢰성을 보장할 수 없을 뿐만 아니라, 제조 시에도 조액 안정성이 떨어져 작업성이 충분히 확보되지 못한 문제점 가지고 있다.
(ⅲ) 이러한 문제점을 보완하기 위해 바인더 부에 NBR(Nitrile Butadiene Rubber)등의 열가소성 수지를 혼합하여 제조된 이방 전도성 필름은 낮은 접속저항과 높은 접착력을 가지지만 흐름성이 좋지 않아 영구압축률(compression set) 및 탄성이 커서 본 공정 압착 이후 형태 안정성이 떨어지고, 내수성(water resistance)이 약해 고온고습에서 신뢰성이 현저히 떨어지고, 또한 저온에서 물성 발휘가 어려워 경화반응 저해 요소로 작용할 수 있는 문제점이 있고, 필름 강도를 저하시킴으로써 슬리팅 공정상의 문제점을 내포하고 있다.
본 발명의 목적은 상기에 기술한 이방 전도성 필름의 문제점을 해결하기 위한 것으로 경화제인 라디칼 중합성 물질에 흐름성(유연성)이 우수한 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 바인더 부의 성분 중 하나로 사용하고, 높은 접착력 및 내습 내열성을 향상시킬 뿐만 아니라 작업성을 확보하기 위해 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 사용함으로써 ⅰ)높은 흐름성과 접착력 ⅱ) 단시간의 본 압착 조건에 서도 안정적인 전기전도성을 갖고, ⅲ) 작업성이 우수한 이방 전도성 접착제 및 필름을 얻고자 한다.
이하, 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이방 전도성 필름용 조성물은 기존의 경화부로 사용되던 라디칼 중합성 물질에 흐름성(유연성)이 우수한 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 바인더 부의 성분 중 하나로 사용하고, 높은 접착력 및 내습 내열성을 향상시킬 뿐만 아니라 작업성을 확보하기 위해 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 바인더로 사용한 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 (ⅰ) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, (ⅱ) 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지 (ⅲ) 라디칼 중합성 물질, (ⅳ) 라디칼 개시제, 및 (ⅴ) 전도성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물에 관계한다.
또한 본 발명의 다른 양상은 상기 이방 전도성 접착제 조성물로 형성된 이방 전도성 필름에 관계한다.
본 발명의 이방 전도성 필름용 조성물은
(ⅰ) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체,
(ⅱ) 분자량 10,000이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지
(ⅲ) 라디칼 중합성 물질,
(ⅳ) 라디칼 개시제, 및
(ⅴ) 전도성 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 이방 전도성 필름용 조성물은 바람직하게는
(ⅰ) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 100중량부 대비
(ⅱ) 분자량 10,000이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지
10 ~ 100 중량부;
(ⅱ) 라디칼 중합성 물질 40 ~ 180 중량부 ;
(ⅲ) 라디칼 개시제 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 카르복실
변성된 폴리 아세탈 수지 및 라디칼 중합성 물질 100 중량부 대비
0.3 ~ 10 중량부 ; 및
(ⅳ) 전도성 입자 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지 및 라디칼
중합성 물질 100 중량부 대비 0.2 ~ 30 중량부를 포함한다.
본 발명에 의한 이방 전도성 필름용 조성물에서 비닐아세테이트 함유율이 20 ~ 80중량%인 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체일 수 있다.
상기 조성물에서 라디칼 중합성 물질은 에폭시 아크릴레이트일 수 있고, 모노머, 올리고머, 또는 라디칼 중합 가능한 인산에스테르를 추가로 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 조성물은 필름형성 물질, 커플링제 또는 저해제 등을 추가로 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 구성요소에 대해 상술한다.
본 발명에서는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체가 필수적으로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체는 비닐아세테이트의 함량이 20 ~ 80 중량%인 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 40 ~ 70 중량%인 것을 특징으로 한다. 비닐 아세테이트의 함량이 50중량%인 경우, 이를 몰비로 환산하면 24.5몰%가 되므로, 실제 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체의 주쇄를 제공하는 모노머 단위는 에틸렌에서 오게 된다. 비닐 아세테이트의 함량이 많을수록 더 좋은 용해성(solubility), 접착성분 내에서 더욱 높은 택(tack) 특성을 갖는 경향을 보인다. 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체는 2 내지 500의 멜트 인덱스(MI)를 가지므로 이방 전도성 접착 성분으로 사용하는 경우 가공성 등을 부여하는 물리적 성질을 좋게 하기 위해 다른 성분과의 혼합이 필수적으로 따르게 된다. 본 발명에서는 분자량이 약 1,000 ~ 1,000,000 범위의 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 사용하는 것이 이방 전도성 접착제가 사용되는 가열조건에 부합하게 되어 바람직하다.
비닐아세테이트가 20중량% 미만인 경우, 고온으로 가교 경화시킨 경우 충분한 경화가 일어나지 않고, 80중량%를 넘는 것은 수지의 연화 온도가 낮아져서 저장성 및 실용상 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 조성물은 접착력 향상과 필름 형성 및 내습 내열성에 도움을 제공하는 분자량 10,000 이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 필수적으로 포함 하고, 이러한 필름형성 고분자로는 폴리비닐부티랄, 폴리비닐 포르말 수지를 에스터화 반응을 통하여 카르복실 변성시킨 물질이다.
카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 사용하는 경우 기존의 폴리 아세탈 수지를 사용한 경우에 비하여 접착력 향상에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 거침도(Toughness)가 증가하여 필름 형성에 유리하며, 또한 여러 가지 원료와의 상용성이 좋아져서, 높은 조액 안정성을 확보할 수 있다
상기 카르복실 변성을 위한 폴리 아세탈 수지로는 중량 평균 분자량이 10,000 내지 500,000의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 카르복실 변성을 위한 폴리 아세탈 수지는 코폴리머형 폴리 아세탈 수지이며 폴리비닐 알코올을 아세탈화고 얻어지는 폴리아세탈 수지 및 이 폴리 아세탈 수지의 측쇄에 지방족 불포화기를 도입하게 되는 변성 폴리아세탈 수지 또는 상기 폴리에스테르 불포화합물이 적합하다. 또한 폴리아세탈 수지로서는, 아세탈기의 비율이 50mole % 이상인 것이 바람직하다. 아세탈기의 비율이 50mole% 보다 작은 것은 내습성이 나빠지는 우려가 생길 수 있기 때문이다
이 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 100 중량부 대비 10 ~ 100 중량부가 포함될 수 있다. 여기서 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지의 함량이 10 중량부 미만이면 이방 전도성 필름의 필름 강도가 저하되는 등 기계적 물성이 좋지 않을 뿐만 아니라, 접착력 발휘에 도움이 되지 않고, 100 중량부 초과하면 액 안정성이 저하되어 필름 형성이 어려울 뿐 아니라, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체의 특성을 저하(흐름성 저하)시키는 문제가 있다.
또한 본 발명에서는 경화 반응이 일어나 접속층 간의 접착력 및 접속 신뢰성을 보장해주는 경화부로 라디칼 중합성 수지를 사용하였다. 본 발명에서 사용된 라디칼 중합성 물질은 특별히 제한되는 것은 아니고, 라디칼 중합성 물질이라면 어떤 것이라도 가능하다. 라디칼 중합성 물질에는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 말레이미드 화합물등이 있으며, 모노머, 또는 올리고머 어느 상태로 이용하거나 모노머와 올리고머를 병용하는 것도 가능하다. 아크릴레이트(메타크릴레이트)의 구체적인 예로서는, 에폭시 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디 아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리 아크릴레이트, 테트라 메틸올 메탄 테트라 아크릴레이트, 2－히드록시-1,3－디아크릴록시프로판, 2,2－비스〔4－(아크릴록시폴리메톡시) 페닐〕프로판, 2,2－비스〔4－(아크릴록시폴리에톡시) 페닐〕프로판, 디시크로펜테닐아크릴레이트, 트리시크로데카닐아크릴레이트, 트리스(아크릴로일옥시에틸) 이소시아노레이트 등이 있다. 이것들은 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.
말레이미드 화합물로서는, 분자중에 말레이미드기를 적어도 2개 이상 함유하는, 예를 들면, 1－메틸-2,4－비스말레이미드벤젠, N, N'－m－페닐렌비스말레이미드, N, N'－p－페닐렌비스말레이미드, N, N'－m－토일렌비스말레이미드, N, N'－4,4－비페닐렌비스말레이미드, N, N'－4,4－(3,3'－디메틸비페닐렌) 비스말레이미드, N, N'－4,4－(3,3'－디메틸 디페닐 메탄) 비스말레이미드, N, N'－4,4－(3,3'－디에틸 디페닐 메탄) 비스말레이미드, N, N'－4,4－디페닐메탄비스말레이미드, N, N'－4,4－디페닐프로판비스말레이미드, N, N'－4,4－디페닐에테르비스말레이미드, N, N'－3,3'－디페닐스르혼비스말레이미드, 2,2－비스(4－(4－말레이미드페녹시) 페닐) 프로판, 2,2－비스(3－s－부틸-4－8(4－말레이미드페녹시) 페닐) 프로판, 1,1－비스(4－(4－말레이미드페녹시) 페닐) 데칸, 4,4'－시크로헤키시리덴비스(1－(4 말레이미드페노키시)－2－시클로 헥실 벤젠, 2,2－비스(4－(4 말레이미드페녹시) 페닐) 헥사 플루오르 프로판 등이 있다. 이것들은 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 라디칼 중합성 물질은 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 함량 100 중량부 대비 40 ~ 180 중량부 범위이다. 여기서 라디칼 중합성 물질의 함량이 40 중량부 미만이면 본 공정 압착 후 경화 밀도 저하로 인한 신뢰적 특성 저하 및 전체적으로 흐름성이 저하되어, 접착시의 도전성 입자와 회로 기재의 접촉이 나빠지고, 접속저항의 상승 또는 이로 인한 접속 신뢰성이 저하되는 문제가 있고, 180 중량부 초과하는 경우는 이방 전도성 필름 형성성에 어려움이 있고 접착 특성이 저하되는 문제가 발생하여 바람직하지 않다.
앞에서 설명한 것처럼 라디칼 중합성 물질에는 모노머 또는 올리고머 어느 상태로 이용하거나, 모노머와 올리고머를 병용하는 것도 가능하다.
따라서 본 발명의 조성물은 경화성, 가열시의 유동성, 작업성 개량을 위해 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.8 ~ 20 중량부인 모노머 또는 올리고머를 추가로 포함할 수 있다. 여기서 모노머 또는 올리고머의 함량이 0.8중량부 미만이면 경화 반응속도가 저하되어 경화 밀도가 낮아지고, 20 중량부 초과하는 경우는 초기 점착력(Tack) 증가로 인해 공정 특성이 나빠지는 문제가 발생하여 바람직하지 않다.
또한 본 발명은 상기의 라디칼 중합성 물질에 접착강도 및 상온 안정성을 향상시키는 인산 에스테르 구조를 가지는 라디칼 중합성 물질을 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.3 ~ 9 중량부로 포함할 수 있다. 인산 에스테르 구조를 가지는 라디칼 중합성 물질은, 무수 인산과 2－히드록시 에틸(메타) 아크릴레이트의 반응물로서 얻을 수 있다.
본 발명에서 사용되는 경화부의 또 다른 성분인 라디칼 개시제로 광중합형 개시제 또는 열경화형 개시제를 1종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 광중합형 개시제로는 벤조페논, o-벤조일 안식향산 메틸, 4-벤조일-4-메틸 디페닐 황화물, 이소프로필 티오크산톤, 디에틸 티오크산톤, 4-디에틸 안식향산 에틸, 벤조인 에테르, 벤조일 프로필 에테르, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판-1-온, 디에톡시 아세토페논등이 사용될 수 있다.
상기 열경화형 개시제로는 퍼옥사이드계와 아조계를 사용할 수 있는데, 상기 퍼옥사이드계 개시제의 예로는 t-부틸 퍼옥시라우레이트, 1,1,3,3-t-메틸부틸퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(2-에틸헥사노일 퍼옥시) 헥산, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(m-톨루오일 퍼옥시) 헥산, t-부틸 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥실 모노카보네이트, t-헥실 퍼옥시 벤조에이트, t-부틸 퍼옥시 아세테이트, 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5,-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시) 헥산, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, t-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트, t-헥실 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시-2-2-에틸헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)사이클로헥산, t-헥실 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸 헥사노네이트, t-부틸 퍼옥시 피발레이트, 큐밀 퍼옥시 네오데카노에이트, 디-이소프로필 벤젠 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸 헥사노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥시 톨루엔, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸 에틸 퍼옥시 노에데카노에이트, 디-n-프로필 퍼옥시 디카보네이트, 디-이소프로필 퍼옥시 카보네이트, 비스(4-t-부틸 사이클로헥실) 퍼옥시 디카보네이트, 디-2-에톡시 메톡시 퍼옥시 디카보네이트, 디(2-에틸 헥실 퍼옥시) 디카보네이트, 디메톡시 부틸 퍼옥시 디카보네이트, 디(3-메틸-3-메톡시 부틸 퍼옥시) 디카보네이트, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시) 사이클로헥산, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로헥산, 1,1-(t-부틸 퍼옥시) 사이클로도데칸, 2,2-비스(t-부틸 퍼옥시)데칸, t-부틸 트리메틸 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디메틸 실릴 퍼옥사이드, t-부틸 트리알릴 실 릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디알릴 실릴 퍼옥사이드, 트리스(t-부틸) 아릴 실릴 퍼옥사이드 등을 들 수 있으며, 상기 아조계 개시제의 예로서는 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸 발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸 프로피오네이트), 2,2'-아조비스(N-사이클로헥실-2-메틸 프로피오네미드), 2,2-아조비스(2,4-디메틸 발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸 부틸로니트릴), 2,2'-아조비스[N-(2-프로페닐)-2-메틸프로피오네미드], 2,2'-아조비스(N-부틸-2-메틸 프로피오네미드), 2,2'-아조비스[N-(2-프로페닐)-2-메틸 프로피오네미드], 1,1'-아조비스(사이클로헥산-1-카보니트릴), 1-[(시아노-1-메틸에틸)아조] 포름아미드 등을 들 수 있다. 이들은 1종 이상을 혼합하여 사용 가능하다.
상기 라디칼 개시제의 함량은 접착제 중 경화하려는 성질과 접착제의 보존성을 균형있게 구현하는 범위로 결정되는데, 본 발명에서는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지 및 라디칼 중합성 물질 함량 100 중량부 대비 0.3 ~ 10 중량부인 것이 바람직하다. 여기서, 라디칼 개시제 함량이 0.3 중량부 미만이면 경화반응 속도 저하로 인해 본압착 특성이 저하되며 10 중량부 초과하면 필름이 가열에 의해 경화한 후 이방 전도성 필름의 깨지려는(brittle) 특성 증가로 재작업(rework)시 이방 전도성 필름이 완전히 제거되지 않는 문제가 발생하여 바람직하지 않다.
본 발명에서 사용되는 전도성 입자는 본 발명의 이방 전도성 필름용 조성물의 조성으로써 도전 성능을 부여해주기 위한 필러로 적용된다. 상기 전도성 입 자로는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등을 포함하는 금속 입자 ; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올 등을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni 등을 포함하는 금속으로 코팅한 것; 그 위에 절연입자를 추가하여 코팅한 절연화 처리된 전도성 입자 등을 1종 이상 사용할 수 있다. 상기 전도성 입자의 크기는, 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 1 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있고, 서로 다른 크기의 입자를 혼합하여 사용할 수도 있다. 본 발명에서 상기 전도성 입자는 카르복실 변성된 폴리 아세틸 수지 및 라디칼 중합성 물질 100 중량부 대비 0.2 ~ 30 중량부인 것이 바람직하다. 여기서 전도성 입자 함량이 0.2 중량부 미만이면 접속 불량을 일으키기 쉽고, 30 중량부 초과하면 절연 불량을 일으키기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명에서는 조성물 배합 시 구리, 유리와 같은 무기물질의 표면과 이방성 도전 필름의 수지들간의 접착력을 증진하고 내열성 및 내습성을 향상 시켜 접속신뢰성을 향상시키는 역할을 하는 커플링제로서 실란 커플링제가 추가로 사용될 수 있다. 커플링제는 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.2 ~ 10 중량부 범위에서 첨가될 수 있고, 그 함량이 0.2 중량부 미만이면 커플링제로서의 역할을 하기에 미미하며, 10 중량부 초과시에는 수지의 응집력이 저하되고, 그 결과로서 접착력이나, 신뢰성이 떨어지는 문제가 발생한다.
한편 본 발명의 이방 전도성 필름용 조성물은 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 추가시켜주기 위해 중합방지제, 산화방지제, 열안정제 등의 기타 저해제를 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.03 ~ 0.3 중량부 범위에서 추가로 포함할 수 있다. 상기 중합방지제로는 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논, 페노티아진 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택할 수 있다. 또한, 열에 의해 유도되는 조성물의 산화반응 방지 및 열안정성을 부여해 주기 위한 목적으로 가지친 페놀릭계 혹은 하이드록시 신나메이트계의 물질 등의 산화방지제를 첨가할 수 있으며, 그 예로 테트라키스-(메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-하이드로 신나메이트)메탄, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시 벤젠 프로파노익 에시드 티올 디-2,1-에탄다일 에스터, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 (이상 Ciba사 제조), 2,6-디-터셔리-p-메틸페놀 등이 있다. 상기의 기타 첨가제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 조성물을 사용하여 이방 전도성 필름을 형성하는 데에는 특별한 장치나 설비가 필요치 않으며, 예를 들어, 본 발명의 조성물을 톨루엔과 같은 유기용제에 용해시켜 액상화한 후 전도성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 일정시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 10 내지 50 ㎛의 두께로 도포한 다음 일정시간 건조하여 톨루엔 등을 휘발시킴으로써 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이 들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 40 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA 700, 바이엘사) 25중량% ; 폴리 비닐 부티랄 수지(B-76, 솔루사)를 카르복실 변성하여 30 부피%로 메틸에틸케톤에 용해된 폴리 비닐 부티랄 수지 15 중량% ; 경화부로서는 에폭시 아크릴레이트 폴리머(SP1509, 쇼와폴리머) 45 중량% ; 아크릴레이트 모노머로서 (메타)아크릴레이트 모노머인 TMPTMA 5.0 중량% ; 에폭시 아크릴레이트 모노모로서 (메타)아크릴레이트 모노머인 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트 2 중량% ; 열경화형 개시제로서 벤조일 퍼옥사이드 3.50 중량% ; 커플링제로서 3-메타실록시프로필트리메톡시실란 0.49 중량 % ; 저해제로써 하이드로퀴논 모노메틸에테르 0.01 중량 % ; 그리고, 이방 전도성 필름에 도전 성능을 부여해주기 위한 필러로서 5㎛의 크기인 전도성 입자(Ni) 4.00 중량%를 첨가하여 필름 형성용 조성물을 수득하였다.
비교예 1
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 40 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA 700, 바이엘사) 25중량% ; 30 부피%로 메틸에틸케톤에 용해된 폴리 비닐 부티랄 수지(B-76, 솔루사) 15 중량% ; 그 외 경화부 및 첨가물은 실시예 1과 동일하게 하여 필름 형성용 조성물을 수득하였다.
비교예 2
실시예 1의 바인더 조성에서 EVA를 SBS로 대체한 것을 제외하고 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 실시하여 필름 형성용 조성물을 수득하였다.
상기의 조합액을 전도성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 상온(25℃)에서 60 분간 교반하였다. 상기의 조합액을 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 베이스 필름에 35 ㎛의 두께의 필름으로 형성시켰으며, 필름 형성을 위해서 캐스팅 나이프(Casting knife)를 사용하였고, 필름의 건조 시간은 80 ℃에서 5 분으로 하였다.
이방 전도성 필름의 물성, 신뢰성 및 흐름성 평가
상기의 실시예 1 , 비교예 1 내지 2로부터 제조된 이방 전도성 필름의 초기 물성, 신뢰성 및 흐름성을 평가하기 위해서 각각의 필름을 PCB와 COF, TCP(Tape Carrier Package)를 이용하여 70℃, 1초의 가압착 조건과 150℃/200℃ 7sec 3.0MPa 및 150℃ 4sec 3.0MPa 본압착 조건으로 접속하였다.
시료 제작은 PCB와 COF의 SR(Solder Resist) 접촉 유무에 따라 접착력의 편차가 심하기 때문에 필름의 순수 접착력 확보를 위하여 시료 제작을 위한 ACF 폭을 1.0mm로 하여 SR 접촉에 의한 편차를 사전에 제거하였다.
ⅰ)각각의 시편은 5개씩 준비하였고, 이와 같이 제조된 시편을 이용하여 90° 접착력을 측정하였으며, 4 probe법으로 접속저항을 측정하였다. ⅱ) 온도 85 ℃, 상대습도 85%에서 250 시간 및 500 시간 조건으로 고온 고습 신뢰성 평가를 하였으며, ⅲ) －40 ℃ ~ 100 ℃, 1cycle/hr 조건에서 250 내지 500 사이클 후 열충격 신뢰성 평가를 실시하였고, ⅳ) 필름 강도를 측정하기 위해서 UTM (Universal Testing Machine)을 이용하여 인장강도를 측정하였고, ⅴ)흐름성 정도는 상기 가압착 및 본압착 조건으로 시편 제작 후 초기 필름 폭(A0) 대비 늘어난 필름 길이를 측정(AT)하여 아래의 식으로 나타내고, 각각 그 결과를 하기 표 1 내지 표 4에 나타내었다.
흐름성(%)=AT/A0 × 100
Figure 112006096974083-pat00001
Figure 112006096974083-pat00002
Figure 112006096974083-pat00003
Figure 112006096974083-pat00004
상기 표 1 내지 4의 실험 결과에서 나타난 본 발명에 따른 이방 전도성 필름의 물성에 대해 다음과 같이 해석할 수 있다.
ⅰ) 접착력
일반적으로 이방 전도성 필름은 업체가 사용하는 TEG 및 조건에 따라 차이가 있기는 하지만 600gf/cm 이상의 접착력이 요구된다. 본원 발명의 실시예 및 비교예는 모두 초기 600gf/cm 접착력을 확보하고 있고, 실제 2.0mm로 본압착을 진행할 경우 더 높은 접착력을 확보할 수 있을 것으로 본다. 그러나 고온 고습 및 열충격 진행 후의 접착력은 비교예 2에서 큰 감소를 보임으로써, 신뢰적 안정성이 저하됨을 알 수 있다. 또한 폴리 비닐 부티랄 수지를 사용한 비교예 1에 비하여 카르복실 변성된 폴리 비닐 부티랄 수지를 사용한 실시예 1이 초기 접착력이 더 높음을 알 수 있고, 고온고습 500hr, 열충격 500cycle에 있어서 초기 접착력과 동일 수준을 나타내고 있어 이방 전도성 필름에 요구되는 높은 접착력을 확보하고 있음을 알 수 있다.
ⅱ) 접속 저항
이방 전도성 필름이 충분한 전도성을 확보하기 위해서는 상기 실험과 같은 조건하에서 2Ω이하의 전기저항을 가져야 하는데, 본 압착 조건이 150℃, 7sec, 3.0MPa 일때는 모든 실시예 및 비교예의 전기저항치가 사용 가능한 영역 (2Ω)안에 있다(표 2). 그러나, 본 압착 조건이 150℃, 4sec, 3.0MPa 일때는 각 신뢰성 평가 후의 전기저항치를 보면, 실시예 1 은 전기저항의 증가가 거의 없으나, 반면 비교예 2의 경우 5.08Ω 내지 3.66Ω로써 사용 가능한 영역인 2Ω을 훨씬 상회함을 알 수 있다(표 3). 최근 공정조건에 따라 본 압착 시간이 점점 줄어들고 있음을 고려할 때, 특히 본 압착이 4초 또는 그 이하의 짧은 시간에서 이루어지기 위해서는 고온 고습 및 열 충격의 조건에서도 높은 신뢰성 및 통전능력을 유지하여야 하지만 비교예 2는 이런 조건을 만족할 수 없다. 이와 달리 본원발명에 의한 실시예는 고온 고습 및 열충격 등 가혹 조건하에서도 지속적으로 2Ω 이하로 유지되어 이방 전도성 필름이 각종 기기 및 소자에 사용될 때 장시간 사용 후 현실적으로 발생할 수 있는 통전의 문제를 안정적으로 확보할 수 있음을 보여준다.
ⅲ) 흐름성
바인더의 흐름성은 본 발명의 평가방법 하에서 60 ~ 90 영역에 있는 것이 공정조건에 부합한다. 표 4에 의하면 실시예 1은 비교예 2에 비해 각 온도에서 10% 이상의 높은 흐름성 증가를 보였다. 흐름성이 좋을수록 이방 전도성 필름을 가열 압착할 때 도전입자 주변의 바인더가 이동하기 쉬워지므로 전기적 접속을 얻기 수월하고, 경화된 필름에 잔존하는 기계적 응력이 줄어들게 되어, 장기간 가혹조건에서의 이방 전도성 필름으로 접속한 부분의 전기적, 기계적 안정성이 높아지게 된다. 또한 바인더의 흐름성이 우수하므로 이방 전도성 필름이 경화될 때 영구압축률(compression set) 및 탄성율을 낮추어 결과적으로 본딩 갭(bonding gap)이 감소되므로 접속 상태의 안정성을 유지할 수 있다.
ⅳ)인장강도
카르복실 변성된 폴리 비닐 부티랄 수지를 사용한 실시예 1의 경우, 폴리 비닐 부티랄 수지를 사용한 비교예 1과 비교 하면 인장강도에 있어서 2배 정도 높음을 알 수 있다. 슬리팅 공정 적합성을 위해서는 인장강도가 20이상을 유지해야 하기 때문에 본원 발명에 의한 실시예 1이 높은 작업성을 확보하고 있음을 알 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 경화부인 라디칼 중합성 물질에 흐름성(유연성)이 우수한 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체를 바인더 부의 성분 중 하나로 사용하고, 높은 접착력 및 내습 내열성을 향상시킬 뿐만 아니라 작업성을 확보하기 위해 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지를 사용함으로써 ⅰ) 높은 접착력과 흐름성 ⅱ) 단시간의 본압착 조건에서도 안정적인 전기전도성을 갖고, ⅲ) 작업성이 우수한 이방 전도성 접착제 및 필름을 얻을 수 있다.
비록 본 발명이 상기에 언급된 바람직한 실시예로서 설명되었으나, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구 범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함한다.

Claims (9)

  1. (ⅰ) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, (ⅱ) 분자량 10,000 이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지, (ⅲ) 라디칼 중합성 물질, (ⅳ) 라디칼 개시제, 및 (ⅴ) 전도성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 조성물이
    (ⅰ) 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 100중량부 대비
    (ⅱ) 분자량 10,000이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지
    10 ~ 100 중량부;
    (ⅲ) 라디칼 중합성 물질 40 ~ 180 중량부 ;
    (ⅳ) 라디칼 개시제 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 분자량 10,000이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지 및 라디칼 중합성 물질 100 중량부 대비 0.3 ~ 10 중량부 ; 및
    (ⅴ) 전도성 입자 라디칼 중합성 물질 및 분자량 10,000 이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지 100 중량부 대비 0.2 ~ 30 중량부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체의 비닐아세테이트 함유율이 20~80중량%인 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성 물.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 분자량 10,000 이상의 카르복실 변성된 폴리 아세탈 수지는 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말 수지 중 하나 이상을 선택하여 카르복실 변성시킨 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  5. 제1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 라디칼 중합성 물질이 에폭시 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조성물이 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.8 ~ 20 중량부인 라디칼 중합성 물질의 모노머 또는 올리고머를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조성물이 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.3 ~ 9 중량부인 인산 에스테르 구조를 가지는 라디칼 중합성 물질을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조성물이 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.2 ~ 10 중량부인 커플링제 또는 라디칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.03 ~ 0.3 중량부인 저해제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 접착제 조성물.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 따른 이방 전도성 접착제 조성물로 형성된 것을 특징으로 하는 이방 전도성 필름.
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