KR100815385B1 - 이방성 도전 필름용 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내열성, 기계적 물성이 우수한 나노 크기의 중층 실리케이트 미네랄 화합물을 포함하는 이방성 도전 필름용 조성물에 관한 것으로, 이를 이용하여 필름을 제조하면, 초기의 낮은 접속저항이 유지될 수 있는 경화구조를 가져 전자부품의 조립 후 고온 고습한 환경에서도 전기접속저항과 접착성을 지속시켜 전기적인 손실을 최소화시킬 수 있는 이방성 도전 필름용 조성물을 제공할 수 있다.
이방성 도전 필름, 중층 실리케이트 미네랄 화합물, 고신뢰성

Description

이방성 도전 필름용 조성물{Composition for Use in the Formation of Anisotropic Conductive Adhesive}
본 발명은 이방성 도전 필름용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내열성, 기계적 물성이 우수한 나노 크기의 중층 실리케이트 미네랄 화합물을 포함함으로써 고온다습 조건과 같은 가혹 환경에서도 낮은 전기접속저항을 유지하여 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름을 제공할 수 있는 이방성 도전 필름용 수지 조성물에 관계한다.
근래 액정 디스플레이와 테이프 캐리어 패키지(TCP, Tape Carrier Package) 또는 TCP와 PCB와의 접속 등과 같은 각종 미세회로 간 접속의 필요성이 급진적으로 증대되고 있고, 그 접속방법으로서 이방 도전성 접착제 또는 이방성 도전 필름(ACF)이 사용되고 있다. 이방성 도전 필름에 의한 접속은, 접속부재간에 이방 도전성 접착제를 끼우고 가열, 가압하는 것에 의해서 면 방향의 인접 단자 간에서는 전기적 절연성을 지키고, 상하의 단자 간에서는 전기적으로 도통시키는 방법으로서, 미세한 복수의 전극을 전극 간 절연을 유지하면서 대향하는 전극들 간의 전기적 접속을 동 시에 가능하게 하므로, 경박단소화를 지향하는 최근 전기전자 제품의 요구사항에 부응하는 접속방식이다.
종래의 이방성 도전 필름은 일반적으로 (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 이방성 도전 필름의 바인더부는 필름 형성재로서의 역할 만을 수행하며, 초기 접착력 내지는 접속 신뢰성에 크게 기여하지 못하고, 주로 사용되던 낮은 유리전이온도의 고분자수지로 인하여 접속 구조 내에 수축과 팽창이 반복되어 장기 접속 및 접착 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점이 있다.
구체적으로, (ⅰ) 에폭시 타입 이방성 도전 필름은 점착성이 없어서 접속층에 가고정하기 어려워 작업성이 나쁘고, 반응 온도가 매우 높아서 공정 컨트롤 및 접속 장치의 유지 보수가 어려운 단점이 있으며, 장기 신뢰성이 미흡한 문제가 있다.
또한 기존의 (ⅱ) (메타)아크릴레이트 타입 이방성 도전 필름은, 도전성 입자와 회로 간 접촉을 보장해 주기 위해 반응 속도를 느리게 조절할 경우 바인더 수지부와 경화부의 레올로지 특성차로 인해 흐름성 차이가 발생하여 접속층 내에 다량의 기포가 발생함으로써 장기 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점을 지니고 있으며, 반대로 반응 속도를 빠르게 조절할 경우에는 도전성 입자가 회로와 충분한 접촉이 일어나지 않아 양호한 접속 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점이 있다.
상기 문제점을 보완하기 위해서 아크릴계 수지와 에폭시계 수지를 혼합하여 사용하 는 방법에 대해 한국특허출원 제2001-0011646호에 기재되어 있으나 라디칼 중합계와 에폭시계 경화구조의 단순한 혼합으로 양자 간에 공유결합이 이루어지지 않아 신뢰성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 구현예들은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 열가소성 수지, 중층 실리케이트 미네랄 화합물, (메타)아크릴레이트 올리고머, (메타)아크릴레이트 모노머, 라디칼 개시제 및 도전성 입자를 포함하여 초기의 낮은 접속저항이 유지될 수 있는 경화구조를 가져 전자부품의 조립 후 고온 고습한 환경에서도 전기접속저항과 접착성을 지속시켜 전기적인 손실을 최소화시킬 수 있는 이방성 도전 필름용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 구현예들의 다른 목적은 상기 이방성 도전 필름용 조성물을 이용하여 제조된 이방성 도전 필름을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 하기의 성분을 포함하는 이방성 도전 필름용 수지 조성물에 관계한다.
(ⅰ) 열가소성 수지;
(ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물;
(ⅲ) (메타)아크릴레이트 올리고머;
(ⅳ) (메타)아크릴레이트 모노머;
(ⅴ) 라디칼 개시제;
(ⅵ) 도전성 입자.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 상기 이방성 도전 필름용 조성물을 이용하여 제조된 이방성 도전 필름에 관계한다.
이하에서 본 발명의 구현예들에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일구현예는 하기의 성분을 포함하는 이방성 도전 필름용 조성물을 제공한다.
(ⅰ) 열가소성 수지
(ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물;
(ⅲ) (메타)아크릴레이트 올리고머;
(ⅳ) (메타)아크릴레이트 모노머;
(ⅴ) 라디칼 개시제;
(ⅵ) 도전성 입자.
상기 (ⅰ) 열가소성 수지는 필름을 형성시키는데 필요한 매트릭스 역할을 하며, 통상의 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 열가소성 수지로는 특별히 제한되지는 않으나, 아크릴로나이트릴계, 부타디엔 계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리아미드계, 올레핀계 및 실리콘계 수지 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리비닐부티랄, 폴리비닐 포르말, 폴리에스테르, 페놀 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 아크릴계 중합성 수지 등을 사용할 수 있으며, 이것은 라디칼 중합성 물질일 수 있다.
한편, 이러한 필름형성을 위한 열가소성 수지로서 상기 아크릴계 중합성 수지를 사용하는 경우에는 30 내지 120℃의 높은 유리 전이 온도(Tg)를 가지며, 10 내지 150 mgKOH/g의 산가를 갖는 수지를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 아크릴계 중합형 수지는 30 내지 120℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는 1종 이상의 아크릴 모노머를 분자량 10,000 이상의 고분자량으로 중합하여 얻을 수 있다.
보다 구체적으로 상기 아크릴계 중합형 수지는 에틸, 메틸, 프로필, 부틸, 헥실, 옥실, 도데실, 라우릴 아크릴레이트 및 메타 아크릴레이트와 이의 변성으로 이루어진 아크릴레이트, 아크릴릭 에시드, 메타 아크릴릭 에시드, 메틸 메타아크릴레이트, 비닐 아세테이트 및 이로부터 변성된 아크릴 모노머 등으로부터 선택된 1종 이상의 아크릴 모노머를 중합하여 만든 고무상 고분자 아크릴 수지이다. 또한 상기 아크릴계 중합형 수지는 수산기 또는 카르복시기를 필수적으로 함유하여 10 내지 150 mgKOH/g 범위의 산가를 가지며, 선택적으로 에폭시기 또는 알킬기를 추가로 함유할 수 있다. 10 mgKOH/g 이하의 산가를 갖는 아크릴계 수지를 사용하는 경우에는, 충분한 접착력이 발현되지 않는 문제점이 있다.
상기 열가소성 수지의 평균 분자량은 1,000 내지 5,000,000의 범위의 것을 사용하 는 것이 바람직하며, 상기 아크릴계 중합성 수지를 사용하는 경우에는 평균분자량이 50,000 내지 2,000,000 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 분자량이 1,000 미만인 수지를 사용하는 경우에는 필름 성형에 불리한 택(Tack) 특성이 과도하여 필름 성형이 제대로 되지 않고, 분자량이 5,000,000 초과인 수지를 사용하는 경우에는 다른 경화반응에 참여하는 아크릴레이트 올리고머와의 상용성이 악화되어 조성 혼합액 제조 시 상 분리가 일어날 수 있기 때문이다.
상기 열가소성 수지는 이방성 도전 필름용 조성물 전체에 대하여 5 내지 50 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수치범위 내에서 형성된 필름의 열압착시 초기물성인 접속저항과 접착력이 우수하다.
상기 (ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물은 내열성, 기계적 물성이 우수한 나노 크기의 무기 미립자로서 중층 실리케이트 미네랄 화합물인 클레이(clay)를 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머군 또는 (메타)아크릴레이트 모노머군 중 선택된 1종 이상에 분산시켜 사용한다. 클레이를 분산시키지 않고 사용했을 경우 조성 혼합액 제조 시 미분산된 클레이의 뭉침 현상으로 인해 도전성 입자와 접속부와의 접촉이 방해되어 접속저항이 높아지거나 흐름성에 영향을 주어 경화 후 기공이 발생되어 신뢰성에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. 조성에 포함된 무기 미립자는 고온고습의 신뢰성 테스트 조건에서 발생하는 수지의 흐름성을 방해하여 피접착제와의 공극으로 생기는 버블의 발생을 방지시키거나 감소시켜 열압착부의 팽창을 억제하는 역활을 하여 도전성 입자의 접촉면을 유지시킨다. 도전성 입자의 접촉면이 유지됨 으로서 도통 성능의 저하를 방지한다.
본 발명의 구현예들에서 사용 가능한 중층 실리케이트 미네랄 화합물은 천연 및 합성 미네랄 화합물을 포함하며, 이들은 실리카 사면체 시트와 알루미나 또는 마그네슘 팔면체 시트로 이루어진 중층 실리케이트 미네랄 화합물로서, 특별히 제한되지는 않으나, 스멕타이트(Smectite) 및 몬모릴로나이트(Montmorillonite)군으로부터 선택된 1종 이상의 미네랄 화합물을 포함한다.
상기 중층 실리케이트 미네랄 화합물의 크기는 도전성 입자의 크기보다 같거나 작은 것이 바람직하다.
상기 중층 실리케이트 미네랄 화합물의 함량은 본 발명의 이방성 도전 필름용 조성물 전체에 대하여 1 내지 10 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 1중량% 미만으로 사용했을 경우 신뢰성 향상에 기여를 하지 못하며 10 중량% 초과하는 경우에는 초기 접속저항이 높아진다.
상기 (ⅲ) (메타)아크릴레이트 올리고머는 경화 반응이 일어나 접속층 간의 접착력 및 접속 신뢰성을 보장해주는 경화부의 한 성분으로써 라디칼 중합성 물질인 (메타)아크릴레이트 올리고머군으로부터 선택된 1종 이상의 올리고머를 사용할 수 있다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머로는 종래 알려진 것을 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 평균 분자량이 약 1,000 내지 100,000 범위인 우레탄계 (메타)아크릴레이트, 에폭시계 (메타)아크릴레이트, 폴리에스터계 (메타)아크릴레이트, 플 루오렌계 (메타)아크릴레이트, 실리콘계 (메타)아크릴레이트, 인산계 (메타)아크릴레이트, 말레이미드 개질 (메타)아크릴레이트, 아크릴레이트(메타크릴레이트) 등의 올리고머를 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 아크릴레이트(메타크릴레이트)의 구체적인 예로서는, 특별히 제한되지는 않으나, 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, 그리고 말레이미드 화합물로서 분자 중에 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'－시크로헤키시리덴 비스(1－(4 말레이미드페노키시)－2－시클로 헥실 벤젠, 2,2－비스(4－(4 말레이미드페녹시) 페닐) 헥사 플루오르 프로판 등이 있으며, 이를 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 (메타)아크릴레이트 올리고머로서 플루오렌 유도체로부터 얻어지는 것을 사용할 수 있는데, 이러한 플루오렌계 (메타)아크릴레이트 올리고머로는 종래 알려진 통상의 것을 제한없이 사용할 수 있으나, 보다 바람직하게는 플루오렌계 에폭시 (메타)아크릴레이트 올리고머, 또는 플루오렌계 우레탄 (메타)아크릴레이트 올리고머 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 플루오렌계 (메타)아크릴레이트의 플루오렌 구조에서 나타나는 우수한 절연성은 이를 이용한 이방성 도전 필름에서 회로 간의 쇼트 발생 가능성을 탁월하게 방지하며, 상기 플루오렌 구조에서 나타나는 단단한 구조 및 우수한 접착성은 이를 이용한 이방성 도전 필름의 초기 낮은 접속저항 및 높은 신뢰성을 보장해 줌으로써 생산 현장에서의 불량 발생 가능성을 최소화하여 생산성을 향상시키고, 최종 제품에 대한 신뢰성을 향상시킨다.
상기 (메타)아크릴레이트 올리고머는 본 발명의 이방성 도전 필름용 조성물 전체에 대하여 1 내지 50 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 (메타)아크릴레이트 모노머를 50 중량% 초과하여 사용할 경우에는 경화 후 가교도가 과도하게 형성되어 구조 자체가 너무 리지드(rigid) 하게 되고 수축률이 다소 심한 문제점이 발생할 수 있다.
상기 (ⅳ) (메타)아크릴레이트 모노머는 경화부의 한 성분으로써 반응성 희석제의 역할을 한다. 상기 (메타)아크릴레이트 모노머로는 1,6-헥산디올 모노(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페닐 옥시프로필 (메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시알킬 (메타)아크릴로일 포스페이트, 4-하이드록시 사이클로헥실 (메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에판 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 글리세린 디(메타)아크릴레이트, t-하이드로퍼퓨릴 (메타)아크릴레이트, iso-데실 (메타)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 라우릴( 메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 에톡시부가형 노닐페놀 (메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, t-에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에톡시 부가형 비스페놀-A 디(메타)아크릴레이트, 사이클로헥산디메탄올 디(메타)아크릴레이트, 페녹시-t-글리콜 (메타)아크릴레이트, 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트, 2-메타아크릴로일록시 에틸 포스페이 트, 디메틸올 트리사이클로 데케인 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판벤조에이트 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 본 발명의 이방성 도전 필름용 조성물 전체에 대하여 1 내지 50 중량% 정도인 것이 바람직하다. 1중량 % 미만일 경우 조성물 내 경화부의 비율이 낮아 경화 후 필름의 강도가 저하되어 접착력을 유지하지 못하며 50중량% 초과하는 경우 도전성 입자와 접속부와의 접촉이 불량하여 접속저항이 높아진다.
상기 (ⅴ) 라디칼 개시제는 경화부의 또 다른 성분으로써 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, iso-프로필 티오크산톤, 디에틸 티오크산톤, 4-디에틸 안식향산 에틸, 벤조인 에테르, 벤조일 프로필 에테르, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판-1-온, 디에톡시 아세토페논 등이 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-iso-프로필 벤젠 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, iso-부틸 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-iso-프로필 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 실릴 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 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 라디칼 개시제는 본 발명의 이방성 도전 필름용 조성물 전체에 대하여 0.1 내지 15 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 라디칼 개시제의 함량이 작을 경우 경화율이 낮아져 접착력이 낮아지며, 15중량%를 초과하는 경우 선경화 현상으로 인하여 접속저항이 높아진다.
상기 (ⅵ) 도전성 입자는 이방성 도전 필름용 조성물에 도전 성능을 부여해 주기 위한 필러로 적용된다. 상기 도전성 입자로는 종래 알려져 있는 것을 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 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 도전성 입자 등을 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 도전성 입자의 크기는, 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 2 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 이방성 도전 필름용 조성물 전체 에 대하여 0.01 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 도전성 입자의 함량이 낮을 경우 접속저항이 높아지며 높을 경우 도전성 입자의 뭉침 현상으로 인하여 채널간 절연이 이루어지지 않는다.
한편 본 발명 이방성 도전 필름용 조성물에는 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 추가시켜주기 위해 중합방지제, 산화방지제, 열안정제 등의 기타 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.
상기 중합방지제로는 종래 기술분야에서 알려진 것을 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논, 페노티아진 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 1종 이상 사용할 수 있다.
또한, 열에 의해 유도되는 조성물의 산화반응 방지 및 열안정성을 부여해 주기 위한 목적으로 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 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기의 기타 첨가제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 본 발명의 이방성 도전 필름용 조성물 전체에 대하여 0.01 내지 10 중량% 정도 포함되는 것이 바람직하다. 0.01 중량% 미만일 경우 첨가제 성능의 발현이 이루어지 기 힘들며 10 중량% 초과인 경우 경화구조에 영향을 주어 신뢰성을 저하시킨다.
본 발명의 구현예들의 조성물을 사용하여 이방성 도전 필름을 형성하는 데에는 특별한 장치나 설비가 필요치 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래 알려져 있는 통상의 제조방법을 제한없이 사용하여 제조될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 조성물을 톨루엔과 같은 통상의 유기용매에 용해시켜 액상화한 후 도전성 입자가 파쇄되지 않는 속도 범위 내에서 일정시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 10 내지 50 ㎛의 두께로 도포한 다음 일정시간 건조하여 유기용매를 휘발시킴으로써 단층 구조를 가지는 이방성 도전 필름을 얻을 수 있다.
이 때, 용도 및 필요에 따라서는 상기와 같은 과정을 2회 이상 반복함으로써 복층 또는 다층 구조를 가지는 필름을 얻을 수도 있다.
상기 유기용매로는 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
하기의 성분들을 혼합하여 제조된 수지 용액을 백색 이형 필름 위에 도포한 후, 100℃의 건조기를 통과시켜 40㎛두께의 이방성 도전 필름을 수득하였다.
(ⅰ) 30 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 NBR계 수지(N-34, 니폰제온) 10 중량%;
(ⅱ) 30 중량%로 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트에 분산되어 있는 실리케이트 화합물인 나트륨-라포나이트(Laporte Industries사 제품) 5 중량%;
(ⅲ) 에폭시 아크릴레이트 폴리머(SP1509, 쇼화 폴리머) 40 중량%;
(ⅳ) 라디칼 중합형 (메타)아크릴레이트 모노머인 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트 15 중량%, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트 13 중량% 및 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트 10중량%;
(ⅴ) 벤조일 퍼옥사이드 1 중량% 및 라우릴 퍼옥사이드 1 중량%;
(ⅵ) 절연화 처리된 5㎛의 크기인 도전성 입자(NCI사) 5 중량%.
실시예 2
실시예 1의 성분 중 (ⅱ) 30 중량%로 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트에 분산되어 있는 실리케이트 화합물인 라포나이트( Kunimine사 제품) 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 이방성 도전 필름을 얻었다.
실시예 3
실시예 1의 성분 중 (ⅰ) 30 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 NBR계 수지(N-34, 니폰제온) 14 중량% 및 (ⅱ) 30 중량%로 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트에 분산되어 있는 실리케이트 화합물인 라포나이트( Laporte Industries사 제품) 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 이방성 도전 필름을 얻었다.
실시예 4
실시예 1의 성분 중 (ⅰ) 30 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 NBR계 수지(N-34, 니폰제온) 14 중량% 및 (ⅱ) 30 중량%로 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트에 분산되어 있는 실리케이트 화합물인 라포나이트( Kunimine사 제품) 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조성 및 방법으로 이방성 도전 필름을 얻었다.
비교예 1
하기의 성분들을 혼합하여 제조된 수지 용액을 백색 이형 필름 위에 도포한 후, 100℃의 건조기를 통과시켜 40㎛두께의 이방성 도전 필름을 수득하였다.
(ⅰ) 30 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 NBR계 수지(N-34, 니폰제온) 15 중량%;
(ⅱ) 에폭시 아크릴레이트 폴리머(SP1509, 쇼화 폴리머) 40 중량%;
(ⅲ) 라디칼 중합형 (메타)아크릴레이트 모노머인 2-메타아크릴로일록시에틸 포스 페이트 15 중량%, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트 13 중량% 및 2-하이드록시에틸 (메타)아크릴레이트 10중량%;
(ⅳ) 벤조일 퍼옥사이드 1 중량% 및 라우릴 퍼옥사이드 1 중량%;
(ⅴ) 절연화 처리된 5㎛의 크기인 도전성 입자(NCI사) 5 중량%.
비교예 2
비교예 1의 성분 중 (ⅰ) 30 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 NBR계 수지(N-34, 니폰제온) 10 중량% 및 30 부피%로 메틸 에틸 케톤 용매에 용해된 우레탄 러버(KUB2001, 강남화성) 5 중량%를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 조성 및 방법으로 이방성 도전 필름을 얻었다.
비교예 3
비교예 1의 성분 중 (ⅰ) 30 부피%로 톨루엔에 용해된 아크릴계 수지(KLS-1025, 후지쿠라화성) 14 중량% 및 30 부피%로 메틸 에틸 케톤 용매에 용해된 우레탄 러버(KUB2001, 강남화성) 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 조성 및 방법으로 이방성 도전 필름을 얻었다.
비교예 4
비교예 1의 성분 중 (ⅰ) 30 부피%로 톨루엔에 용해된 아크릴계 수지(KLS-1025, 후지쿠라화성) 14 중량% 및 30 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 NBR계 수 지(N-34, 니폰제온) 1 중량%를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 조성 및 방법으로 이방성 도전 필름을 얻었다.
[이방성 도전 필름의 물성 및 신뢰성 평가]
상기의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4로부터 제조된 이방성 도전 필름의 초기 물성 및 신뢰성을 평가하기 위해서 각각의 필름을 상온에서 1시간 방치시킨 후 ITO 유리(인듐틴옥사이드 유리)와 COF, TCP(Tape Carrier Package)를 이용하여 160 ℃, 1초의 가압착 조건과 180 ℃, 5초, 3 MPa의 본압착 조건으로 접속하였다. 각각의 시편은 7개씩 준비하였고, 이와 같이 제조된 시편을 이용하여 90°접착력을 측정하였으며, 4 프로브(probe) 방법으로 접속저항을 측정하였다. 또한 온도 85 ℃, 상대습도 85%에서 500 시간 조건으로 고온 고습 신뢰성 평가를 하였으며, －40 ℃ 내지 80 ℃의 온도 조건을 1000회 반복하는 열충격 신뢰성 평가를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
Figure 112006098496736-pat00001
상기 표 1의 90°초기 및 신뢰성 평가 후 접착력 측정 결과에서 나타난 것처럼 본 발명에 따른 중층 실리케이트 미네랄 화합물인 라포나이트 클레이를 조성으로 사용했을 때 이방성 도전 필름은 초기 접착력과 신뢰성 평가 후의 접착력에서 모두 우수함을 알 수 있다.
Figure 112006098496736-pat00002
상기 표 2의 초기 및 신뢰성 평가 후 접속 저항 측정 결과에서 나타난 것처럼 본 발명에 따른 중층 실리케이트 미네랄 화합물인 라포네이트 클레이를 사용한 이방성 도전 필름이 초기 접속 저항과 신뢰성 평가 후의 접속 저항에서 모두 낮은 저항 값을 가짐을 알 수 있고, 이러한 결과에 따라 본 발명에 따른 중층 실리케이트 미네랄 화합물인 라포네이트를 사용한 이방성 도전 필름이 종래의 상용화되어 있는 아크릴 및 우레탄 등 기타 열가소성 수지 들로서만 이루어진 이방성 도전 필름에 비하여 우수한 초기 물성과 높은 신뢰성을 가지는 것을 알 수 있다.
상기 표 1 및 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 구현예들에 의한 이방성 도전 필름용 조성물은 초기 우수한 접착력 및 낮은 접속 저항을 유지하여 우수한 신뢰성이 우수한 이방성 도전 필름용 조성물을 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 구현예들의 이방성 도전 필름용 조성물은 무기 미립자의 중층 실리케이트 미네랄 화합물인 클레이(clay)를 포함함으로써 이방성 도전 필름은 초기 우수한 접착력 및 낮은 접속 저항의 발현 뿐만 아니라 내열성, 기계적 특성 특히 저항 신뢰성 특성이 우수하여 최종 제품에 대한 신뢰성이 향상된 이방성 도전 필름을 제공할 수 있다. 이러한 이방성 도전 필름은 액정표시장치를 비롯한 각종 디스플레이 장치 및 반도체 장치의 회로 접속시에 회로 단자 간의 접속재료로서 사용 가능하며, 회로 접속의 신뢰성을 확보하고 회로 사이에는 절연성을 확보할 수 있다.
또한, 갈수록 미세화되어가는 회로 패턴의 경향에 맞추어 미세 접속이 가능하므로 전자 산업에서의 고성능 전자 부품 개발에 대응이 가능한 장점이 있다.

Claims (10)

  1. (ⅰ) 열가소성 수지;
    (ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물로 크기가 200나노미터 이상 3마이크로미터 이하인 입자;
    (ⅲ) (메타)아크릴레이트 올리고머;
    (ⅳ) (메타)아크릴레이트 모노머;
    (ⅴ) 라디칼 개시제; 및
    (ⅵ) 도전성 입자를 포함하며, 전체 조성물에 대해 상기 (ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물을 1 내지 10 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이방성 도전 필름용 조성물이
    (ⅰ) 열가소성 수지 5 내지 50 중량%;
    (ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물 1 내지 10 중량%;
    (ⅲ) (메타)아크릴레이트 올리고머 1 내지 50 중량%;
    (ⅳ) (메타)아크릴레이트 모노머 1 내지 50 중량%;
    (ⅴ) 라디칼 개시제 0.1 내지 15 중량%; 및
    (ⅵ) 도전성 입자 0.01 내지 20 중량%;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (ⅰ) 열가소성 수지는 아크릴로나이트릴계, 부타디엔계, 아크릴계, 우레탄계, 폴리아미드계, 올레핀계 및 실리콘계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 수지로서 평균 분자량이 1,000 내지 1,000,000 범위의 것임을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 아크릴계 수지는 30 내지 120℃의 유리 전이 온도(Tg)를 가지고, 10 내지 150 mgKOH/g의 산가를 가지며, 평균 분자량이 50,000 내지 2,000,000 범위의 것임을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (ⅱ) 중층 실리케이트 미네랄 화합물은 스멕타이트(Smectite) 또는 몬모릴로나이트(Montmorillonite)군에서 선택된 1종 이상의 미네랄 화합물로 크기가 200나노미터 이상 900나노미터 이하인 입자가 포함된 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (ⅲ) (메타)아크릴레이트 올리고머는 우레탄계 (메타)아크릴레이트, 에폭시계 (메타)아크릴레이트, 폴리에스터계 (메타)아크릴레이트, 플루오렌계 (메타)아크릴레이트, 실리콘계 (메타)아크릴레이트, 인산계 (메타)아크릴레이트, 말레이미드 개질 (메타)아크릴레이트 및 아크릴레이트(메타크릴레이트)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 올리고머로서, 평균 분자량이 1,000 내지 100,000 범위의 것임을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성 물.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 (ⅳ) (메타)아크릴레이트 모노머는 1,6-헥산디올 모노(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시 부틸 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페닐 옥시프로필 (메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 (메타)아크릴레이트, 2-하이드록시알킬 (메타)아크릴로일 포스페이트, 4-하이드록시 사이클로헥실 (메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 모노(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에판 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 디(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 글리세린 디(메타)아크릴레이트, t-하이드로퍼퓨릴 (메타)아크릴레이트, iso-데실 (메타)아크릴레이트, 2-(2-에톡시에톡시) 에틸 (메타)아크릴레이트, 스테아릴 (메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 2-페녹시에틸 (메타)아크릴레이트, 이소보닐 (메타)아크릴레이트, 트리데실 (메타)아크릴레이트, 에톡시부가형 노닐페놀 (메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, t-에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 에톡시 부가형 비스페놀-A 디(메타)아크릴레이트, 사이클로헥산디메탄올 디(메타)아크릴레이트, 페녹시-t-글 리콜 (메타)아크릴레이트, 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트, 2-메타아크릴로일록시 에틸 포스페이트, 디메틸올 트리사이클로 데케인 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판벤조에이트 아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 모노머인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 (ⅴ) 라디칼 개시제는 광중합형 개시제 및 열경화형 개시제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이고,
    상기 (ⅵ) 도전성 입자는 Au, Ag, Ni, Cu 및 땜납을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌 및 폴리비닐알코올을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni를 포함하는 금속으로 코팅한 것; 및 그 위에 절연입자를 추가하여 코팅한 절연화 처리된 도전성 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조성물이 중합방지제, 산화방지제 및 열안정제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 0.01 내지 10 중량% 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름용 조성물.
  10. 제 1항 또는 2항에 따른 이방성 도전 필름용 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 이방성 도전 필름.
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KR101097428B1 (ko) 2008-12-11 2011-12-23 제일모직주식회사 이방 전도성 필름용 조성물 및 이를 이용한 이방 전도성 필름

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JP2006002150A (ja) 2004-06-18 2006-01-05 Tesa Ag カード本体中に電気モジュールを埋め込むための電気的の異方性の導電性のホットメルト接着シート
JP2006052460A (ja) 2004-07-15 2006-02-23 Sekisui Chem Co Ltd 導電性微粒子、導電性微粒子の製造方法、及び異方性導電材料

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