KR100934549B1 - 이방 전도성 필름용 조성물 및 이를 이용한 이방 전도성필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이방 전도성 필름용 조성물 및 이를 이용한 이방 전도성 필름에 관한 것으로, 본 발명의 조성물은 유기 미립자에 의해 열과 압력에 의한 압착 시 그리고, 경화 시 수반되는 열수축 하에서 응력이 완화되어 높은 접착력을 발현하여, 유기 미립자에 의해 기계적 특성이 향상 되어 특히 고온 고습 조건 하에서의 접착 신뢰성을 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 제조 시에 유기 미립자에 의한 점도 제어가 가능해 조액 안정성을 확보할 수 있고, 코팅 후에도 충분한 필름 강도를 확보함으로써 제조 공정에도 유리한 장점이 있다.
이방 전도성 필름, 복층 구조의 유기 미립자, 열가소성 수지, 에폭시 아크릴레이트
Description
본 발명은 이방 전도성 필름 조성물 및 이를 이용한 이방 전도성 필름에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복층 구조의 유기 미립자를 바인더부의 한 성분으로 포함함으로써 액정표시장치(LCD)를 비롯한 각종 디스플레이 장치에 사용되는 칩 온 글래스(COG) 실장이나 칩 온 필름(COP) 실장에 대하여 인접하는 회로간의 쇼트를 방지하고, 초기의 낮은 접속 저항과 우수한 접착 강도 및 높은 신뢰성을 유지하며, 또한 제조 시에도 조액 안정성을 확보할 수 있고 코팅 후에는 충분한 필름 강도를 확보함으로써 제조 공정에도 유리한 이방 도전성 필름용 조성물 및 이를 이용한 이방 전도성 필름에 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(TCP), 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 실장이나 칩 온 필름 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, 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 있었다.
한편, 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 (메타)아크릴레이트 타입 이방 전도성 필름은, 전도성 입자와 회로 간 접촉을 보장해 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 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 복층 구조의 유기 미립자를 바인더부의 한 성분으로 사용함으로써 높은 접착력 및 기계적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 우수한 장기 신뢰성을 유지할 수 있는 이방 전도성 필름용 조성물을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,
열가소성 수지; 복층 구조의 유기 미립자 수지; 라티칼 중합성 물질; 라디칼 개시제; 및 전도성 입자를 포함하는 이방 전도성 필름용 조성물에 관계한다.
본 발명의 일구현예에 따른 상기 이방 전도성 필름용 조성물은,
(ⅰ) 열가소성 수지 100 중량부 대비
(ⅱ) 복층 구조의 유기 미립자 수지; 15 ~ 70 중량부
(ⅲ) 라티칼 중합성 물질; 80 ~ 200 중량부
(ⅳ) 라디칼 개시제; 열가소성 수지, 복층 구조의 유기 미립자 수지 및 라티칼 중합성 물질 100 중량부 대비 0.3 ~ 10 중량부
(ⅴ) 전도성 입자; 라티칼 중합성 물질 및 복층 구조의 유기 미립자 수지 100 중량부 대비 0.2 ~ 30 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따른 이방 전도성 필름용 조성물에서, 상기 열가소성 수지는 올레핀 수지, 부타디엔 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 카르복실 말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 페녹시 수지, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
상기 복층 구조의 유기 미립자 수지는 2층 또는 3층 구조로 이루어질 수 있으며, 코어 부분은 아크릴 모노머의 단독 중합체 또는 공중합체의 낮은 유리전이 온도를 가진 고무상 폴리머로 이루어지고, 쉘 부분은 높은 유리 전이 온도를 가진 폴리머로 이루어진다.
본 발명의 일구현예에 따른 상기 조성물에서, 라티칼 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.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 이방 전도성 필름용 조성물은, 복층 구조의 유기 미립자 중에서 코어 부분은 낮은 유리전이 온도를 가진 고무상 폴리머로 구성되어 있고, 쉘 부분은 높은 유리 전이 온도를 가진 폴리머로 구성되어 경화 시 수반되는 열수축 하에서 응력이 완화되어 높은 접착력을 발현하는데 영향을 주며, 응력 완화에 따른 경화 후 기계적 특성이 향상 되고, 유기 미립자에 의해 수축과 팽창에 의한 열변형을 낮출 수 있어, 특히 고온 고습 조건 하에서 접착 신뢰성을 유지할 수 있게 한다. 또한 높은 유리전이 온도를 가진 쉘 부분이 입자끼리의 융착을 제한해 주고, 매트릭스 수지와의 상용성을 향상시키기 때문에 입자의 분산이 용이하고 유기 미립자에 의한 점도 제어가 가능해 조액 안정성을 확보할 수 있어 충분한 작업성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
이하 실시예 등을 참고로 하여 본 발명의 구성 성분에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
열가소성 수지
본 발명의 일구현예에 따른 조성물에서, 상기 열가소성 수지는 올레핀 수지, 부타디엔 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 페녹시 수지, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.
이러한 열가소성 수지는 높은 가압 접착성을 발휘하므로 이방 도전성 필름의 가열가압 회로 접속 공정에 의해 우수한 접착력 및 밀착성을 발현하여 회로 단자의 양호한 접속을 얻을 수 있다.
상기 열가소성 수지는 중량평균 분자량이 10,000 ~ 1,000,000 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지의 분자량이 너무 낮은 경우에는 복층 구조의 유기 미립자에 의해서도 필름 강도가 발현되지 않으며, 점착성이 과도하여 필름 성형이 제대로 되지 않고, 분자량이 너무 높은 경우에는 혼화성이 악화되어 이방 도전성 필름 조성물 제조 시 상분리가 일어날 수 있고, 코팅성이 불량하다.
복층 구조의 유기 미립자 수지
본 발명의 일구현예에 따른 상기 조성물은 복층 구조의 유기 미립자를 필수적으로 포함한다.
상기 유기 미립자의 코어 부분은 아크릴 모노머의 단독 중합체 또는 공중합체의 낮은 유리전이 온도를 가진 고무상 폴리머로 구성되며, 쉘 부분은 높은 유리 전이 온도를 가긴 폴리머로 구성된다. 이와 같은 유기 미립자 구조는 경화 시 수반되는 열수축 하에서 응력이 완화되어 높은 접착력을 발현하는데 영향을 주며, 응력 완화에 따른 경화 후 기계적 특성이 향상 되고, 유기 미립자에 의해 수축과 팽창에 의한 열변형을 낮출 수 있어, 특히 고온 고습 조건 하에서 접착 신뢰성을 유지할 수 있게 한다. 또한 높은 유리전이 온도를 가진 쉘 부분이 입자끼리의 융착을 제한해 주고, 매트릭스 수지와의 상용성을 향상시키기 때문에 입자의 분산이 용이하고 유기 미립자에 의한 점도 제어가 가능해 조액 안정성을 확보할 수 있어 충분한 작업성을 확보할 수 있다. 또한 필름상에 분산된 유기 미립자에 의해 필름 강도가 증가하여 제조 공정 중 슬리팅 작업성이 향상된다.
상기 복층 구조의 유기 미립자를 형성하기 위한 아크릴 모노머에는 제한이 없으며, 크기가 0.1㎛ 내지 1.0㎛ 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 크기가 0.1㎛미만이면, 유기 미립자의 분산에 어려움이 있으며, 크기가 1.0㎛ 초과할 경우 유기 미립자에 의해 점착성이 떨어져서 가압착 특성이 저하될 수 있다.
또한 상기 복층 구조의 유기 미립자는 열가소성 수지 100 중량부 대비 15 ~ 70 중량부가 포함될 수 있다. 여기서 복층 구조의 유기 미립자의 함량이 15 중량부 미만이면 복층 구조의 유기 미립자 또는 파우더의 효과를 나타내기 어려우며, 70 중량부 초과하면 필름의 Toughness가 증가하고, 점착성이 저하되어 가압착성 특성이 저하되는 문제가 있다.
라디칼
중합성
물질
본 발명의 일구현예에 따른 상기 조성물은 경화 반응에 의하여 접속층 간의 접착력 및 접속 신뢰성을 보장해주는 경화부로 라디칼 중합성 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 라디칼 중합성 물질은 특별히 제한되는 것은 아니고, 라디칼 중합성 물질이라면 어떤 것이라도 사용 가능하다. 라디칼 중합성 물질에는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 말레이미드 화합물등이 있으며, 모노머, 또는 올리고머 어느 상태로 이용하거나 모노머와 올리고머를 병용하는 것도 가능하다.
아크릴레이트(메타아크릴레이트) 구체적인 예로서는, 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 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 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 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이것들은 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.
상기 라디칼 중합성 물질은 열가소성 수지 함량 100 중량부 대비 80 ~ 200 중량부 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 여기서 라디칼 중합성 물질의 함량이 80 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, 200 중량부 초과하는 경우에는 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 라티칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.8 ~ 20 중량부의 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 라티칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.3 ~ 9 중량부 추가로 포함할 수 있다. 상기 인산 에스테르 구조를 가지는 라디칼 중합성 물질은, 무수 인산과 2－히드록시 에틸(메타) 아크릴레이트의 반응물로서 얻을 수 있다.
라디칼
개시제
본 발명의 일구현예에 따른 상기 조성물은, 경화부의 또 다른 성분인 라디칼 개시제로 광중합형 개시제 또는 열경화형 개시제를 1종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
상기 광중합형 개시제의 구체적인 예로는 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 아세토페논 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 열경화형 개시제로는 퍼옥사이드계와 아조계를 사용할 수 있다. 상기 퍼옥사이드계 개시제의 구체적인 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 실릴 퍼옥사이드, 비스(t-부틸) 디알릴 실릴 퍼옥사이드, 트리스(t-부틸) 아릴 실릴 퍼옥사이드 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아조계 개시제의 구체적인 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 있으나, 이에 한정되 는 것은 아니다. 상기 개시제들은 1종 이상을 혼합하여 사용 가능하다.
상기 라디칼 개시제의 함량은 접착제 중 경화하려는 성질과 접착제의 보존성을 균형있게 구현하는 범위로 결정되는데, 본 발명에서는 열가소성 수지, 복층 구조의 유기 미립자 및 라티칼 중합성 물질 100 중량부 대비 0.3 ~ 10 중량부인 것이 바람직하다. 여기서 라디칼 개시제의 함량이 0.3 중량부 미만이면 경화반응 속도가 저하로 인해 본 압착 특성이 저하되며, 10 중량부를 초과하면 필름이 가열에 의해 경화한 후 이방 전도성 필름의 깨지려는(brittle) 특성 증가로 인하여 재작업 시 이방 전도성 필름이 완전히 제거되지 않는 문제가 발생하여 바람직하지 않다.
전도성 입자
본 발명의 일구현예에 다른 조성물에서, 상기 전도성 입자는 이방 전도성 필름에 도전 성능을 부여해주기 위한 필러로 적용된다. 상기 전도성 입자로는 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 라티칼 중합성 물질 및 복층 구조의 유기 미립자 수지 함량 100 중량부 대비 0.2 ~ 30 중량부인 것이 바람직하 다. 여기서 도전입자 함량이 0.2 중량부 미만이면 접속 불량을 일으키기 쉽고, 30 중량부 초과하면 절연 불량을 일으키기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명의 일구현예에 따른 상기 조성물은, 조성물 배합 시 구리, 유리와 같은 무기물질의 표면과 이방성 도전 필름의 수지들간의 접착력을 증진하고 내열성 및 내습성을 향상시켜 접속신뢰성을 향상시키는 역할을 하는 커플링제로서 실란 커플링제를 추가로 사용할 수 있다. 상기 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 일구현예에 따른 상기 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 예 로 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 다른 양상은, 상기 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 제조되는 이방 전도성 필름에 관한 것이다.
상기 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. 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예
1
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 25 부피%로 톨루엔/ 메틸 에틸 케톤에 용해된 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemical) 32g ; 복층 구조의 유기 미립자 수지 10g; 경화부로서는 에폭시 아크릴레이트 폴리머(SP1509, 쇼와폴리머) 42.32 g ; 아크릴레이트 모노머로서 (메타)아크릴레이트 모노머인 TMPTMA 1.30 g ; 에폭시 아크릴레이트 모노모로서 (메타)아크릴레이트 모노머인 2-메타아크릴로일록시에틸 포스페이트 5.22 g ; 열경화형 개시제로서 벤조일 퍼옥사이드 2.50 g ; 커플링제로서 3-메타실록시프로필트리메톡시실란 0.65 g; 저해제로서 하이드로퀴논 모노메틸에테르 0.01 g; 그리고, 이방 전도성 필름에 도전 성능을 부여해주기 위한 필러로서 5㎛의 크기인 전도성 입자(Ni) 6.00 g를 첨가하여 필름 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예
2
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 40 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA 700, 바이엘사) 32 g; 복층 구조의 유기 미립자 수지 10 g; 그 외 경화부 및 첨가물은 실시예 1과 동일하게 하여 필름 형성용 조성물을 제조하였다.
실시예
3
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 40 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA 700, 바이엘사) 27 g; 복층 구조의 유기 미립자 수지 15 g; 그 외 경화부 및 첨가물은 실시예 1과 동 일하게 하여 필름 형성용 조성물을 제조하였다.
비교예
1
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 25 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemical) 32g; 20 부피%로 톨루엔에 용해된 아크릴 수지(SG-280, 나가세켐텍스) 10g; 그 외 경화부 및 첨가물은 실시예 1과 동일하게 하여 필름 형성용 조성물을 제조하였다.
비교예
2
필름 형성을 위한 매트릭스 역할의 바인더 수지부로서는 40 부피%로 톨루엔/메틸 에틸 케톤에 용해된 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체(EVA 700, 바이엘사) 32g; 20 부피%로 톨루엔에 용해된 아크릴 수지(SG-280, 나가세켐텍스) 10g; 그 외 경화부 및 첨가물은 실시예 1과 동일하게 하여 필름 형성용 조성물을 제조하였다.
시험예
: 이방 전도성 필름의 물성, 신뢰성 및 흐름성 평가
상기의 조합액을 전도성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 상온(25℃)에서 60 분간 교반하였다. 상기의 조합액을 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에틸렌 베이스 필름에 45㎛의 두께의 필름으로 형성시켰으며, 필름 형성을 위해서 캐스팅 나이프(Casting knife)를 사용하였고, 필름의 건조 시간은 80 ℃에서 5 분으로 하였다.
상기의 실시예 1 내지 2, 3 , 비교예 1 내지 2 로부터 제조된 이방 전도성 필름의 초기 물성, 신뢰성 및 흐름성을 평가하기 위해서 각각의 필름을 PCB와 COF, TCP(Tape Carrier Package)를 이용하여 70℃, 3초, 1.0MPa의 가압착 조건과 150℃, 5초, 4.0MPa의 본 압착 조건으로 접속하였다.
시료 제작은 PCB와 COF의 SR 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 제거 하였다.
ⅰ) 각각의 시편은 5개씩 준비하였고, 이와 같이 제조된 시편을 이용하여 90° 접착력을 측정하였으며, 4 probe방법으로 접속저항을 측정하였다.
ⅱ) 온도 85 ℃, 상대습도 85%에서 250시간 및 500시간 조건으로 고온 고습 신뢰성 평가를 하였으며, －40 ℃ ~ 100 ℃, 1 cycle/hr 조건에서 250 내지 500 사이클 후 열충격 신뢰성 평가를 실시하였다.
ⅲ) 필름 특성 비교를 위해 Modulus 및 CTE를 측정하였다.
상기 표 1 내지 2, 3의 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 있다. 그러나 고온 고습 및 열충격 진행 후의 접착력은 복층 구조의 유기 미립자를 사용한 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3에서는 접착력이 초기 수준을 유지하고 있으나, 비교예 1, 비교예 2에서 초기 대비 접착력 감소폭이 크며, 특히 비교예 2에서는 접착력이 600f/cm 이하로 감소하였다. 그러므로 복층 구조의 유기 미립자를 사용할 경우, 초기 접착력 뿐만 아니라, 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 조건 하에서 0.05Ω 이하의 전기저항을 가져야 하는데, 상기 표 2의 접속 저항 측정 결과에서 나타난 것처럼 본 발명에 따른 복층 구조의 유기 미립자를 사용한 이방 전도성 필름(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3)이 초기 접속 저항과 신뢰성 평가후의 접속 저항에서 모두 낮은 저항 값을 가짐을 알 수 있다. 반면에 비교예 1, 비교예 2의 경우 신뢰성 진행 이후 0.1Ω 정도로 전기저항이 사용 가능 영역인 0.05Ω을 훨씬 상회하는 불안정한 접속 상태를 보여 주고 있다.
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 1과 2는 이런 조건을 만족할 수 없다. 이와 달리 본원발명에 의한 실시예는 고온 고습 및 열충격 등 가혹 조건하에서도 지속적으로 0.05Ω 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)필름 특성
슬리팅 공정 및 User의 공정 설비 적합성을 확보하기 위해서는 필름의 Modulus가 확보되어야 한다. 비교예 1의 경우 슬리팅 공정에 적용 가능한 수준이나, User의 공정 설비에 따라서 가압착 공정 중 ACF cutting 시 잘 짤리지 않고, Cutting Knife에 묻는 경우가 빈번하다. 비교예 2 수준의 Modulus는 슬리팅 공정 및 User 공정 설비에 적합하지 않다. 상기 표 3의 필름 특성 결과에 나타난 것처럼 본 발명에 따른 복층 구조의 유기 미립자를 사용한 이방 전도성 필름(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3)은 충분한 Modulus를 나타냄으로써, 슬리팅 공정 및 User의 공정 설비 적합성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 복층 구조의 유기 미립자를 사용한 이방 전도성 필름(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3)이 비교예 1, 비교예 2에 비하여 낮은 CTE를 가지고 있기 때문에 고온고습 및 열충격 진행 시 열변형이 적게 이루어짐으로써 신뢰성 확보에 유리하다고 할 수 있다.
이상에서, 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)
- (ⅰ) 열가소성 수지 100 중량부 대비(ⅱ) 복층 구조의 유기 미립자 수지; 15 ~ 70 중량부(ⅲ) 라티칼 중합성 물질; 80 ~ 200 중량부(ⅳ) 라디칼 개시제; 열가소성 수지, 복층구조의 유기 미립자 수지 및 라티칼 중합성 물질 100 중량부 대비 0.3 ~ 10 중량부 및(ⅴ) 전도성 입자; 라티칼 중합성 물질 및 복층 구조의 유기 미립자 수지 100 중량부 대비 0.2 ~ 30 중량부를 포함하며,상기 복층 구조의 유기 미립자 수지는 그 크기가 0.1㎛ 내지 1.0㎛인 것을 특징으로 하는 이방 전도성 필름용 조성물.
- 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 열가소성 수지는 올레핀 수지, 부타디엔 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 페녹시 수지, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 필름용 조성물.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 라티칼 중합성 물질이 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 이방 전도성 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 라티칼 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 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 라티칼 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 필름용 조성물.
- 제 1항에 있어서, 상기 조성물이 라티칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.2 ~ 10 중량부인 커플링제 또는 라티칼 중합성 물질 및 개시제 함량 100 중량부 대비 0.03 ~ 0.3 중량부인 저해제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이방 전도성 필름용 조성물.
- 제 1항에 따른 이방 전도성 필름용 조성물로 형성된 것을 특징으로 하는 이방 전도성 필름.
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