KR100813355B1

KR100813355B1 - 이방 도전성 접착제

Info

Publication number: KR100813355B1
Application number: KR1020060127345A
Authority: KR
Inventors: 우상욱; 김정선; 조일래; 신동헌; 한용석; 박정범
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-03-12

Abstract

본 발명은 이방 도전성 접착제에 관한 것이다. 본 발명의 이방 도전성 접착제는, 절연성 접착성분 30 내지 60 중량%; 도전성 미립자 1 내지 10 중량%; 경화제 0.1 내지 30 중량%; 및 다관능성 모노머 1 내지 30 중량%;를 포함하여 이루어지되, 그 경화후 탄성모듈러스가 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 피접착부재의 접착시 도전성 미립자의 DIC 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이방 도전성 접착제, 다관능성 모노머, 탄성모듈러스, DIC 압흔, 접속신뢰성

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 DIC 압흔을 나타낸 사진이다.

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

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10: 이방 도전성 접착제 11: 절연성 접착성분

12: 전도성 미립자 13: 경화제

14: 다관능성 모노머 15, 16: 피접착부제

17: 전극

본 발명은 이방 도전성 접착제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다관능성 모노머를 사용하여 이방 도전성 접착제의 경화후 탄성모듈러스를 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa로 조절함으로써 피접착부재의 접착시 도전성 미립자의 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 DIC 압흔을 보이는 것이 접속신뢰성이 뛰어나다. 따라서, 전도성 미립자의 DIC 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 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 30 내지 60 중량%; 도전성 미립자 1 내지 10 중량%; 경화제 0.1 내지 30 중량%; 및 다관능성 모노머 1 내지 30 중량%;를 포함하여 이루어지되, 그 경화 후 탄성모듈러스가 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa인 것을 특징으로 한다.

상기 다관능성 모노머는, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 등인 것이 바람직하다.

상기 다관능성 모노머는, 이방 도전성 접착제에 1 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.

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.

본 발명은 다관능성 모노머를 사용하여 이방 도전성 접착제의 가교도를 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa로 조절함으로써 도전성 미립자의 DIC 입흔을 개선한 이방 도전성 접착제에 관한 것이다.

상기 다관능성 모노머는 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA) 등을 사용할 수 있다.

상기 다관능성 모노머는 이방 도전성 접착제에 1 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 다관능성 모노머의 함량한정에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 가교도의 부족으로 인해 수지의 경화후 탄성모듈러스가 요구수준보다 낮아서 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 다관능성 모노머의 빠른 경화속도로 인해 도전성 미립자의 눌림 불량이 발생하여 바람직하지 않다.

상기와 같은 다관능성 모노머를 포함하는 본 발명의 이방 도전성 접착제는 그 경화후 탄성모듈러스가 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa인 것이 바람직하다. 상기 이방 도전성 접착제의 경화후 탄성모듈러스 한정에 있어서, 상기 하한치 미만일 경우에는 접착수지가 경화후에 도전성 미립자의 회복을 막아주지 못하여 DIC 압흔이 약하므로 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 경화된 수지가 과도하게 단단해져 접착력 하락을 가져오게 되어 바람직하지 않다.

상기와 같이 가교도를 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa로 조절하여 도전성 미립자의 DIC 압흔을 조절한 이방 도전성 접착제는 상기 다관능성 모노머 이외에 통상의 이방 도전성 접착제에 사용되는 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, 트리메티롤프로판에틸렌글리콜트리아크릴레이트, 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 60 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, 난연화제, 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 쇼트발생의 우려가 있으므로 바람직하지 않다.

상기 경화제는 이방 도전성 접착제에 사용되는 통상의 경화제를 사용할 수 있으며, 특히 본 발명의 경화제로 적당한 유기과산화물로서는 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카보네이트, 퍼옥시에스테르 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드, 하이드로퍼옥 사이드, 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 미경화에 의해 이방 도전 접착시 접착력, 버블 등에 부정적인 영향을 주므로 바람직하지 않으며, 상기 상한치를 초과할 경우에는 경화속도 증가로 인한 도전성 미립자의 눌림 불량 및 과량의 개시제로 인한 분자량 저하에 따른 접착력 젖하 등이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.

상기와 같은 이방 도전성 접착제는 PET 기재필름에 코팅할 수 있다.

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

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 이방 도전성 접착제를 사용하여 피접착부재를 접착시킨 형상을 나타내는 단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 각각의 일면에 전극(17)이 구비된 제1피접착부재(15)와 제2접착부제(16) 사이에 이방 도전성 접착제(10)가 위치하며, 상기 이방 도전성 접착제(10)는 절연성 접착성분(11) 내에 전도성 미립자(12)와 경화제(13) 및 다관능성 모노머(14)가 혼재되어 있다. 또한, 상기 이방 도전성 접착제(10)로 접합된 피접착부재(15, 16)의 외부에는 이방 도전성 접착제(10)를 경화시키기 위한 열과 압력이 가해지게 된다.

상기 전극(17)은 제1피접착부재(15) 또는 제2접착부제(16)의 일면에 소정의 간격으로 형성되게 되는데, 이때 상기 전극(17)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(15) 및 제2접착부재(16)는 산화인듐주석(indium tin oxide, ITO) 유리, 연성인쇄회로(flexible printed circuit, FPC) 등을 사용할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은, 다과능성 모노머(14)를 이방 도전성 접착제(10)에 포함함으로써 도전성 미립자(12)의 DIC 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%, 경화제로 아크릴계 경화제 5 중량% 및 다관능성 모노머로 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 15 중량%를 혼합하였다. 이 혼합물을 PET 필름에 일정한 두께로 코팅하고 경화시켜 이방 도전성 접착제를 제조하였다.

실시예 2∼3 및 비교예 1∼4

상기 실시예 1에서 사용한 다관능성 모노머인 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트를 하기 표 1에 나타낸 함량으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 이방 도전성 접착제의 가교도를 측정하기 위하여 DMTA 장비를 이용하여 경화 후 탄성모듈러스를 측정하였다. 또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 이방 도전성 접착제로 패널과 피접착제를 본딩한 후, 도전성 미립자의 DIC 압흔을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	다관능성 모노머의 함량 (중량%)	경화후 탄성모듈러스 (Pa)	도전성 미립자의 DIC 압흔
실시예 1	1	2×10⁷	OK
실시예 2	15	3×10⁸	OK
실시예 3	30	1×10⁹	부분적 관찰됨
비교예 1	-	1×10⁵	NG
비교예 2	0.1	5×10⁵	NG
비교예 3	0.6	2×10⁶	부분적 관찰됨
비교예 4	0.9	9×10⁶	부분적 관찰됨

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 다관능성 모노머를 사용하여 경화후 탄성모듈러스(가교도)를 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa로 조절한 실시예 1 내지 6의 이방 도전성 접착제는 다관능성 모노머를 사용하지 않은 비교예 1 및 다관능성 모노머를 사용하더라도 경화후 탄성모듈러스(가교도)가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 2 내지 4와 비교하여 DIC 압흔이 우수함을 확인할 수 있었다.

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 DIC 압흔을 개선하여 접속신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims

절연성 접착성분 30 내지 60 중량%;

도전성 미립자 1 내지 10 중량%;

경화제 0.1 내지 30 중량%; 및

다관능성 모노머 1 내지 30 중량%;를 포함하여 이루어지되, 그 경화후 탄성모듈러스가 2×10⁷ 내지 1×10⁹Pa인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
제1항에 있어서,

상기 다관능성 모노머는, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA) 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)로 이루어지는 군으로부터 선택된 단일물 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 접착제.
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.
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.
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 도전성 접착제.
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