KR100938263B1

KR100938263B1 - 잠재성 경화제, 잠재성 경화제의 제조방법 및 접착제

Info

Publication number: KR100938263B1
Application number: KR1020020076880A
Authority: KR
Inventors: 마츠시마다카유끼
Original assignee: 소니 케미카루 앤드 인포메이션 디바이스 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2010-01-22
Also published as: KR20040049911A

Abstract

저온에서 단시간의 조건으로 경화하고, 또한 보존성이 높은 접착제를 얻는다. 본 발명의 잠재성 경화제는 금속킬레이트를 주성분으로 하는 경화제입자와 경화제 입자표면을 피복하는 캡슐을 포함하고 있고, 경화제입자의 표면부분에서 캡슐을 구성하는 수지성분의 치환기가 금속킬레이트에 결합되어 있다. 따라서, 캡슐의 기계적 강도가 높기 때문에, 잠재성 경화제를 에폭시수지와 혼합반죽하는 공정에서 캡슐이 파괴되지 않는다.

금속킬레이트, 에폭시수지, 잠재성 경화제,

Description

잠재성 경화제, 잠재성 경화제의 제조방법 및 접착제{Latent Hardener, Manufacturing Method for Latent Hardener, and Adhesive}

도 1a, 1b 및 1c는 본 발명의 잠재성 경화제를 제조하는 공정의 일예를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a 및 2b는 본 발명의 접착제를 사용하여 접착필름을 제조하는 공정의 일예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a, 3b, 3c 및 3d는 본 발명의 접착제를 사용하여 LCD와 TCP를 접속하는 공정의 전반을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 TCP와 LCD를 접속하는 공정의 후반을 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 TCP를 LCD상에서 위치맞춤을 행한 상태를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6a, 6b 및 6c는 본 발명의 접착제를 사용하여 TCP와 LCD를 접속하는 공정의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7a, 7b 및 7c는 종래기술의 접착제를 사용하여 LCD와 TCP를 접속하는 공정의 전반을 설명하기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20, 45. 접착제(도포층)

30. 잠재성 경화제

31. 경화제입자

32. 캡슐재료

33. 캡슐

본 발명은 접착제에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판에 반도체칩이나 TCP를 열압착에 의해 접속하는 접착제에 사용되는 잠재성 경화제에 관한 것이다.

종래로부터 반도체칩을 기판상에 접속하는 경우나 TCP(tape carrier package)와 LCD(liquid crystal display)를 접속하여 전기장치를 제조하는 경우에 열경화성 수지인 에폭시수지를 함유하는 접착제가 사용되고 있다.

도 7(a)의 부호 111은 LCD를 나타내고 있고, LCD(111)은 유리기판(112)과 유리기판(112)상에 배치된 ITO전극(indium tin oxide)(113)을 포함하고 있다. LCD(111)와 후술하는 TCP를 접속하기 위해서는 우선, LCD(111)의 ITO 전극(113)이 배치된 측의 면에 접착제를 도포한다. 도 7(b)의 부호 125는 LCD(111)에 도포된 접착제를 나타내고 있다.

도 7(c)의 부호 115는 TCP를 나타내고 있고, TCP(115)는 베이스필름(116)과 베이스필름(116) 표면에 배치된 금속배선(117)을 포함하고 있다. TCP(115)의 금속배선(117)이 배치된 측의 면을 LCD(111)상의 접착제(125)로 향하여 배치하고 위치맞춤을 행한 후, TCP(115)의 금속배선(117)이 배치된 면을 접착제(125)에 밀어 붙인다.

그 상태에서 압력을 가하며 가열하면 접착제(125)가 연화되고, 금속배선 (117)이 연화한 접착제(125)를 밀어 내어 ITO전극(113) 표면에 맞닿게 된다.

전기와 같은 접착제에는 일반적으로 가열에 의해 에폭시수지를 중합시키는 이미다졸과 같은 경화제가 첨가되어 있고, 금속배선(117)이 ITO전극(113)에 맞닿은 상태에서 더욱 가열을 계속하면, 경화제의 촉매작용에 의해 에폭시수지가 중합하여 접착제(125)가 경화된다.

도 7(c)의 부호 101은 접착제(125)가 경화된 상태의 전기장치를 나타내고 있다. 이 전기장치(101)는 금속배선(117)이 ITO전극(113)에 맞닿은 상태에서 경화된 접착제(125)에 의해 TCP(115)와 LCD((111)가 고정되어 있다. 따라서, TCP(115)와 LCD(111)는 전기적으로도 기계적으로도 접속되어 있다.

그러나, 전기와 같은 접착제를 경화시키는 경우에는 접착제를 180℃ 이상의 높은 온도로 가열할 필요가 있으며, 금속배선(117)의 패턴이 미세한 경우에는 가열시에 TCP(115)에 신장이나 뒤틀림 등의 변형이 생기는 경우가 있다. 가열온도를 낮게하면 이 문제는 해소되지만, 가열처리에 요하는 시간이 길어지고, 생산성이 저하된다.

저온에서의 경화성이 우수한 접착제로서 근년에 아크릴레이트와 같은 라디칼 중합성 수지와 라디칼 중합개시제를 함유하는 접착제가 개발되어 있으나, 이와 같은 접착제는 에폭시수지를 사용한 경우에 비해 경화한 상태에서의 전기적 특성이나 내열성이 떨어진다.

본 발명은 상기 종래기술의 불합리함을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 그 목적은 저온에서 단시간의 조건으로 경화 가능하며, 보존성도 우수한 접착제를 제공하는데 있다.

본 발명의 발명자 등은 일반적으로 사용되고 있는 경화제를 사용하지 않고, 에폭시수지를 양이온 중합시키는 수법에 착안하여 검토를 거듭한 결과, 구조 중에 적어도 하나의 알콕시기를 구조 중에 갖는 실란화합물(실란커플링제)과 금속킬레이트(또는 금속알콜레이트)를 접착제 중에 첨가하여 금속킬레이트와 실란커플링제를 반응시킨 때에 생기는 양이온에 의해 에폭시수지를 중합(양이온중합)시키는 방법을 발견하였다.

금속킬레이트와 실란커플링제를 첨가한 접착제에서 에폭시수지가 경화하는 공정을 하기 반응식(1)∼(4)로 설명한다.

....반응식 (1)

....반응식 (2)

....반응식 (3)

....반응식 (4)

알콕시기를 적어도 하나라도 가지는 실란화합물은 반응식(1)에 나타내는 바와 같이 접착제 중의 물과 반응하여, 알콕시기가 가수분해되어 실라놀기가 된다.

접착제를 가열하면 실라놀기는 알루미늄 킬레이트와 같은 금속킬레이트와 반응하여 실란화합물이 알루미늄 킬레이트에 결합한다(반응식(2)).

이어서, 반응식(3)에 나타내는 바와 같이, 실라놀기가 결합한 알루미늄 킬레이트에 평형반응으로 접착제 중에 잔류하는 다른 실라놀기가 배위하는 것에 의해 브뢴스테드 산점이 생기고, 반응식(4)에 나타내는 바와 같이 활성화된 수소기에 의해 에폭시수지의 말단에 위치하는 에폭시고리가 고리개방되어, 다른 에폭시수지의 에폭시고리와 중합한다. 반응식(2)∼(4)에 나타내는 반응은 종래의 접착제가 경화하는 온도(180℃ 이상)보다도 낮은 온도에서 진행하기 때문에, 전기와 같은 접착제는 종래의 것에 비해 저온에서 단시간에 경화된다.

그러나, 금속킬레이트나 금속알콜레이트를 실란커플링제와 함께 직접 접착제 중에 분산시키면, 상온에서도 에폭시수지의 중합반응이 진행하기 때문에 접착제의 보존성이 떨어진다. 금속킬레이트를 캡슐에 봉입하여 소위 잠재성 경화제로 하면 접착제의 보존성은 높아지지만, 캡슐의 기계적 강도가 약한 경우에는 잠재성 경화제를 에폭시수지에 분산시키는 공정에서 캡슐이 파괴되는 경우가 있다.

이에, 본 발명자 등이 캡슐의 기계적 강도를 높이는 방법에 대해 다시 예의 검토한 결과, 수산기, 카르복실기 등의 치환기를 포함하는 수지성분을 사용하여 캡슐을 구성한 경우에, 경화제입자의 표면부분에서 금속킬레이트와 치환기가 결합하여, 캡슐의 기계적 강도가 높아지고, 물리적 충격에 강한 잠재성 경화제가 얻어지는 것을 알아내었다.

본 발명은 전기 발견에 기초해서 창작된 것으로서, 청구항 1에 기재된 발명 은 경화제입자와 상기 경화제입자의 표면을 피복하는 캡슐을 포함하는 잠재성 경화제로서, 상기 경화제입자는 금속킬레이트, 또는 금속알콜레이트의 어느 한쪽 또는 양쪽을 주성분으로 하고, 상기 캡슐은 수산기 또는 카르복실기의 어느 한쪽 또는 양쪽의 치환기를 포함하는 수지성분을 포함하고 있으며, 상기 경화제입자의 표면부분에서 상기 수지성분의 상기 치환기가 금속킬레이트와 반응한 잠재성 경화제이다.

청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 잠재성 경화제로서 상기 금속킬레이트가 알루미늄 킬레이트를 주성분으로 하는 잠재성 경화제이다.

청구항 3에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 잠재성 경화제로서 금속알콜레이트가 알루미늄 알콜레이트를 주성분으로 하는 잠재성 경화제이다.

청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 잠재성 경화제로서 상기 수지성분이 폴리비닐알콜을 주성분으로 하는 잠재성 경화제이다.

청구항 5에 기재된 발명은 경화제입자와 그 경화제입자의 표면을 피복하는 캡슐을 포함하는 잠재성 경화제를 제조하는 잠재성 경화제의 제조방법으로서 수산기, 또는 카르복실기의 어느 한쪽 또는 양쪽의 치환기를 포함하는 수지성분으로 이루어지고, 전기 경화제입자의 평균입자직경 보다도 평균입자직경이 작은 분말체상의 캡슐재료를 제조하는 캡슐재료 제조공정과 전기 경화제 입자표면에 전기 캡슐재료를 부착시키고, 전기 경화제표면에 부착한 상태에서 전기 캡슐재료를 용융시켜, 전기 캡슐을 형성하는 캡슐화공정을 포함하는 잠재성 경화제의 제조방법이다.

청구항 6에 기재된 발명은 청구항 5에 기재된 잠재성 경화제의 제조방법으로서, 전기 캡슐화공정은 전기 경화제입자와 캡슐재료를 혼합하여 경화제 입자표면에 전기 캡슐재료를 부착시키는 혼합공정과 전기 캡슐재료가 부착한 상태의 전기 경화제입자를 교반하여, 캡슐재료를 용융시키는 교반공정을 포함하는 잠재성 경화제의 제조방법이다.

청구항 7에 기재된 발명은 청구항 5 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 잠재성 경화제의 제조방법으로서, 그 캡슐재료의 평균입자직경에 대한 전기 경화제입자의 평균입자직경의 비가 100:80 이상인 잠재성 경화제의 제조방법이다.

청구항 8에 기재된 발명은 청구항 5 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 잠재성 경화제의 제조방법으로서, 그 캡슐재료의 평균입자직경에 대한 전기 경화제입자의 평균입자직경의 비가 100:50 이상인 잠재성 경화제의 제조방법이다.

청구항 9에 기재된 발명은 청구항 5에 기재된 잠재성 경화제의 제조방법으로서 상기 캡슐을 형성한 후, 전기 캡슐과 상기 경화제입자를 가열하는 잠재성 경화제의 제조방법이다.

청구항 10에 기재된 발명은 접착제로서 열경화성 수지와 실란커플링제와 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 잠재성 경화제를 포함하는 접착제이다.

본 발명은 상기와 같이 구성되어 있고 분말체상의 캡슐재료와 경화제입자를 혼합, 교반하면 캡슐재료가 경화제입자 표면에 정전부착된다. 이 상태의 경화제입자를 고속으로 교반하면 캡슐재료가 경화제입자 표면에 정전부착된 상태로 용융하여 캡슐재료가 일체화되어 캡슐이 된다(캡슐화).

경화제입자에 대한 수지성분의 치환기의 반응성이 특히 높은 경우에는 캡슐 화의 공정에서 수지성분의 치환기가 경화제입자 표면의 금속킬레이트 또는 금속알콜레이트와 반응하여 그 치환기가 금속킬레이트 또는 금속알콜레이트의 중심금속에 결합한다.

또한, 수지성분의 치환기의 경화제입자에 대한 반응성이 낮은 경우에는 캡슐화공정 후, 경화제입자와 함께 캡슐을 가열하므로써 그 치환기와 경화제입자의 표면의 금속킬레이트, 또는 금속알콜레이트와의 반응을 진행시킬 수가 있다.

하기 반응식(5)는 금속킬레이트로서 알루미늄 킬레이트를 사용한 경우에 수지성분의 치환기가 그 알루미늄 킬레이트에 결합하는 반응을 각각 나타내고 있다.

....반응식 (5)

전기 반응식(5)는 알루미늄 킬레이트와 수산기가 결합하는 경우를 나타내고 있고, 수산기로부터 프로톤(수소원자)이 이탈하여 알루미늄과 결합한다. 또한, 치환기가 카르복실기의 경우에는 카르복실기 중의 수산기가 전기 반응식(5)와 같은 반응으로 알루미늄과 결합한다.

이와 같이 본 발명의 잠재성 경화제에서는 캡슐을 구성하는 수지성분의 치환기가 경화제입자의 표면에서 금속킬레이트에 결합하고 있기 때문에 캡슐의 기계적 강도가 높다. 따라서, 본 발명의 잠재성 경화제를 에폭시수지에 분산시키는 접착제의 제조공정에서 물리적 충격에 의해 캡슐이 파손되지 않는다.

전기와 같은 잠재성 경화제와 실란커플링제와 에폭시수지를 혼합하여 접착제를 제조하는 경우, 상온에서는 분말체상의 경화제입자 표면이 모두 캡슐로 피복되어 있기 때문에 에폭시수지의 중합반응이 일어나지 않지만, 접착제를 가열하면 경화제입자를 구성하는 금속킬레이트가 열팽창하여 캡슐이 균열된다.

캡슐이 균열되면 경화제입자가 접착제 중의 에폭시수지나 실란커플링제와 혼합되어 경화제입자를 구성하는 금속킬레이트와 실란커플링제가 반응해서 접착제 중에 양이온이 방출되고, 그 양이온에 의해 에폭시수지의 중합반응이 급격히 진행하므로써(양이온중합) 그 결과, 접착제가 경화된다.

경화제입자의 평균입자직경이 지나치게 작으면, 캡슐재료와의 입자직경 차이가 적어져서 캡슐의 형성이 곤란하게 되므로, 경화제입자의 평균입자직경은 0.5㎛이상 50㎛ 이하가 바람직하다.

또한, 혼합공정과 교반공정에는 경화제입자와 캡슐재료를 혼합시키는 혼합장치와 캡슐재료가 부착된 상태의 경화제입자를 교반하는 교반장치를 가지는 하이브리다이저장치(예를 들면, 나라기계제작소(주)제의 상품명「NHS-0」)를 사용할 수 있다. 이 경우, 경화제입자와 캡슐재료의 배합비율은 하기식(1)에 의해 구할 수 있다.

식 (1) … M / m = D ×F / ( 4 ×d ×f)

전기 식(1) 중 M은 경화제입자의 배합량(g)을, m은 캡슐재료의 배합량(g)을, D는 분말체상의 경화제입자의 평균입자직경(㎛)을, d는 캡슐재료의 평균입자직경(㎛)을, F는 경화제입자의 비중을, f는 캡슐재료의 비중을 각각 나타내고 있다. 또한, 비중이란 표준물질인 4℃의 물의 밀도에 대한 각 물질의 밀도의 비를 나타낸다. 그러나, 전기 식(1)은 이론식이며 경화제입자와 캡슐재료의 최적배합비율은 상황에 따라 결정된다.

또한, 접착제에 열가소성 수지를 첨가하면 열가소성 수지의 성질로부터 접착제의 응집력이 증대하기 때문에 접착제의 접착성이 보다 높아진다. 열가소성 수지로서 극성이 높은 것을 사용한 경우에는 열가소성 수지가 에폭시수지의 경화반응에 동조함과 동시에 실란커플링제를 통하여 무기재료와 결합하기 때문에 접착제의 경화성이 높아지고, 또한 무기재료로 된 피착체와의 친화성도 보다 높아진다.

이하, 본 발명의 잠재성 경화제를 제조하는 공정을 설명한다.

우선, 수산기 또는 카르복실기의 어느 한쪽 또는 양쪽의 치환기를 포함하는 수지성분을 준비하고, 이 수지성분을 용제에 분산시켜 수지용액을 제조한 후, 분무건조장치를 사용하여 전기 수지용액을 분무건조시키므로써, 분말체상의 수지성분(캡슐재료)을 얻었다(스프레이 드라이어법).

다음으로 금속킬레이트인 알루미늄 킬레이트의 분말을 경화제입자로서 준비 한다. 도 1(a)의 부호 31은 그 경화제입자를 나타내고 있고, 경화제입자의 평균입자직경의 상기 캡슐재료의 평균입자직경에 대한 비는 100:80 이상으로 되어 있다.

이어서, 경화제입자(31)와 캡슐재료를 소정의 배합비율로 혼합하여, 혼합장치 내에서 교반하면, 경화제입자(31)보다도 평균입자직경이 작은 캡슐재료가 경화제입자(31) 표면에 정전부착된다(혼합공정).

도 1(b)의 부호 32는 그 상태의 캡슐재료를 나타내고 있고, 1개의 경화제입자(31)의 표면은 다수의 캡슐재료(32)로 피복되어 있다.

표면에 캡슐재료(32)가 정전부착된 상태의 경화제입자(31)를 교반장치에 투입하여 고속으로 교반하면, 경화제입자(31)의 표면의 캡슐재료(32)가 다른 경화제입자(31) 표면의 캡슐재료(32)나 교반장치의 회전블레이드나 내벽과 충돌, 또는 마찰하여 발생하는 열에 의해 캡슐재료(32)가 용융되고, 용융된 캡슐재료(32)끼리 일체화된다(교반공정).

이 때, 용융된 캡슐재료(32)가 경화제입자(31) 표면에 접촉하여, 캡슐재료 (32)를 구성하는 수지성분의 치환기가 경화제입자(31) 표면 부분의 금속킬레이트에 결합한다.

도 1(c)의 부호 33은 캡슐재료(32)가 일체화되어 형성된 캡슐을 나타내고 있다. 캡슐(33)은 경화제입자(31) 표면 전체를 피복하도록 형성되어 있고, 경화제입자(31)와 캡슐(33)로부터 잠재성 경화제(30)가 구성된다.

캡슐재료(32)의 수지성분의 치환기와 금속킬레이트와의 반응은 접촉에 의해 경시적으로 진행하지만, 캡슐(33)이 형성된 상태의 잠재성 경화제(30)를 가열하면 치환기와 금속킬레이트와의 반응이 보다 신속히 진행된다.

다음에, 상기 잠재성 경화제(30)를 사용한 본 발명의 접착제와 본 발명의 접착제를 사용하여 전기장치를 제조하는 공정에 대해 설명한다.

열경화성 수지인 에폭시수지, 열가소성 수지, 실란커플링제와 상기 잠재성 경화제(30), 도전성 입자와 용제를 소정의 배합비율로 혼합, 교반하여 접착제를 제조하였다. 이 상태에서는 접착제는 페이스트상이다. 잠재성 경화제(30)의 캡슐 (33)의 기계적 강도는 높기 때문에 교반의 공정에서 캡슐(33)이 파손되지 않는다.

도 2(a)의 부호 21은 박리필름을 나타내고 있다. 전기 접착제를 이 박리필름(21)의 표면에 소정량 도포, 건조시키면 접착제 중의 용제가 증발하여 접착제의 도포층(25)이 형성된다(도 2(b)).

도 2(b)의 부호 20은 도포층(25)이 형성된 상태의 접착필름을 나타내고 있다. 동 도면의 부호 27은 잠재성 경화제(30)와 함께 접착제 중에 분산된 도전성 입자를 나타내고 있다. 이 상태에서는 잠재성 경화제(30)의 경화제입자(31)는 캡슐(33) 내에 봉입되어 있고, 도포층(25)을 구성하는 접착제 중의 실란커플링제와 경화제입자(30)가 접촉하지 않기 때문에 상온에서는 도포층(25)의 경화반응이 일어나지 않는다.

도 3(a)의 부호 11은 LCD를 나타내고 있고, 이 LCD(11)는 유리기판(12)과 유리기판(12)의 일면에 좁은 폭으로 형성된 복수개의 ITO전극(13)(indium tin oxide)을 포함하고 있다. 여기에서는 5개의 ITO전극(13)을 도시하였다.

LCD(11)의 ITO전극(13)이 형성된 면 중, 후술하는 TCP를 접속하는 부분에 도 2(b)에 나타낸 접착필름(20)의 도포층(25)을 맞댄다(도 3(b)). 박리필름(21)과 도포층(25)과의 접착력은 도포층(25)과 ITO전극(13)과의 접착력보다도 작게 되어 있기 때문에, 박리필름(21)을 박리하면 도포층(25)이 LCD(11)상에 남는다(도 3(c)). 도 5의 부호 15는 TCP를 나타내고 있다. TCP(15)는 장척상의(long-sized) 베이스필름(16)을 포함하고 있고, 베이스필름(16)의 일면에는 좁은 폭의 금속배선(17)이 베이스필름(16)의 길이방향에 따라, 복수개(여기서는 5개의 금속배선(17)을 도시)가 배치되어 있다. 금속배선(17)의 길이방향의 단말부는 베이스필름(16)의 길이방향의 단말부에 각각 위치한다.

도 3(d)는 도 5의 A-A선 단면도를 나타내고 있다. TCP(15)의 금속배선(17)이 배치된 측의 면을 LCD(11)의 ITO전극(13)이 배치된 면을 향하게 하고 TCP(15)의 일단을 ITO전극(13) 표면의 도포층(25)과 대향시켜 LCD(11)의 ITO전극(13)과 TCP(15)의 금속배선(17)이 상호 대향하도록 위치맞춤을 행한다.

그 상태에서 TCP(15)의 금속배선(17)이 배치된 면을 도포층(25)에 맞대어 TCP(15)와 LCD(11)이 중첩된 부분을 압력을 가하면서 전체를 가열하면, 가열에 의해 도포층(25)이 연화하여, 압력에 의해 금속배선(17)이 연화한 도포층(25)을 밀어내어 잔류한 도포층(25) 중의 도전성 입자(27)가 금속배선(17)과 ITO전극(13)과의 사이에 끼워 넣어진다(도 4(e)).

이 상태에서 더욱 가열하며 압력을 계속 가하면, 경화제입자(31)가 열팽창하여 캡슐(33)이 균열된다.

캡슐(33)이 균열되고 경화제입자(31)가 도포층(25) 중의 에폭시수지나 실란 커플링제와 혼합되면, 경화제입자(31)를 구성하는 알루미늄 킬레이트가 실란커플링제와 반응하여 도포층(25) 중에 양이온이 방출된다.

그 양이온에 의해 에폭시수지의 중합반응이 급격히 진행하여(양이온중합) 금속배선(17)과 ITO전극(13)이 도전성 입자(27)를 끼워 넣은 상태에서 도포층(25)이 경화된다(도 4(f)).

도 4(f) 의 부호 10은 도포층(25)이 경화한 상태의 전기장치를 나타내고 있다. 이 전기장치(10)에서는 금속배선(17)과 ITO전극(13)이 도전성 입자(27)를 거쳐 전기적으로 접속되어 있을 뿐만 아니라, LCD(11)과 TCP(15)가 경화한 도포층 (25)에 의해 기계적으로도 접속되어 있다.

이와 같이, 본 발명의 접착제는 보존성이 우수할 뿐만 아니라 양이온 중합에 의해 에폭시수지가 경화하기 때문에, 종래의 경화제를 사용한 경우에 비해 저온에서 단시간에 접착제를 경화시킬 수 있다.

실시예

폴리비닐알콜(쿠라레(주)제의 상품명 「PVA205」)로 된 수지성분 10중량부를 물 10중량부에 용해시켜 수지성분 10중량% 수용액을 제조하였다.

이어서, 수지성분 10중량% 수용액을 노즐로부터 질소가스(온도 160℃) 중에 분무, 건조시켜 분말체상의 캡슐재료(32)(평균입자직경 0.8㎛)를 제조하였다(스프레이 드라이어법).

경화제입자(31)로서 금속킬레이트인 알루미늄 킬레이트의 분쇄미분말(가와켄화인케미칼(주)제의 알루미늄 트리스아세트아세테이트)과 금속알콜레이트인 알루미늄 알콜레이트의 분쇄미분말(가와켄 화인케미칼(주)제의 알루미늄 이소프로필레이트)을 각각 준비하였다. 또한, 이들 2종류의 경화제입자(31)의 평균입자직경은 각각 5㎛였다. 따라서 캡슐재료(32)의 평균입자직경에 대한 경화제입자(31)의 평균입자직경의 비는 5:0.8이다.

이어서, 나라기계제작소(주)제의 상품명 「하이브리다이저 NHS-0」를 사용하여 상기 도 1(a),(b)의 공정으로 캡슐재료(32)를 경화제입자(31) 표면에 정전부착시킨 후, 회전수 16200rpm(원주속도 100m/초), 처리시간 5분간의 운전조건으로 교반하여 캡슐(33)을 형성해서 2종류의 잠재성 경화제(30)를 얻은 후, 이들 잠재성 경화제(30)를 40℃, 48시간의 조건으로 가열하였다.

이들 2종류의 잠재성 경화제(30)와 열가소성 수지인 페녹시수지(페녹시아소시에이트(주)제의 상품명「PKHH」)와 열경화성 수지인 비스페놀 A형 에폭시수지(유카셸에폭시(주)제의 상품명 「EP828」)와 실란커플링제(일본 유니카(주)제의 상품명 「A187」)와 도정성 입자를 하기 표 1에 나타내는 배합비율로 배합하여 페이스트상의 접착제를 2종류 제조하고, 이들 접착제를 사용하여 상기 도 2(a), (b)의 공정으로 실시예 1, 2의 접착필름(20)을 제조하였다.

접착제의 조성

접착제의 조성	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
페녹시수지	50	50	50	50
비스페놀 A형 에폭시수지	50	50	50	50
잠재성 경화제A	1	-	-	-
잠재성 경화제B	-	1	-	-
알루미늄 트리스아세트아세테이트	-	-	1	-
알루미늄 이소프로필레이트	-	-	-	1
실란커플링제	1	1	1	1
도전성 입자	5	5	5	5

* 잠재성 경화제 A : 알루미늄 트리스아세트아세테이트 + 캡슐

* 잠재성 경화제 B : 알루미늄 이소프로필레이트 + 캡슐

* 상기 표 중의 수치는 각각 중량부를 나타낸다.

또한, 상기 표 1의 비교예 1, 2는 실시예 1, 2에서 사용한 2종류의 경화제입자를 캡슐을 형성하지 않고, 접착제에 첨가한 경우이다.

이들 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 접착필름(20)을 사용하여 하기 실온보존시험과 40℃ 보존시험을 각각 행하였다.

실온보존시험

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 접착필름(20)을 사용하여 상기 도 3 (a)∼(d), 도 4(e), (f)의 공정에서 TCP(15)와 LCD(11)를 접속한 후, LCD(11)로부 터 TCP(15)를 박리시키는 때의 박리강도를 측정하였다(초기박리강도).

또한, 이와는 별도로 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 접착필름(20)을 실온(25℃)에서 1일, 3일, 7일간 각각 보존하여, 보존 후의 각 접착필름(20)을 사용해서 상기와 같은 공정에서 TCP(15)와 LCD(11)를 각각 접속한 후, LCD(11)로부터 TCP(15)를 박리시키는 때의 박리강도를 각각 측정하였다(보존 후 박리강도).

40℃보존시험

접착필름(20)을 보존하는 온도를 실온으로부터 40℃로 변경하는 것 이외에는 상기 실온보존시험과 같은 조건으로 접착필름(20)을 보존하여, TCP(15)와 LCD(11)를 접속한 후, 보존 후 박리강도를 측정하였다.

상기 실온보존시험과 40℃보존시험에 있어서 보존 후 박리강도의 크기가 초기박리강도의 크기의 90% 이상인 경우를「◎」, 80% 이상 90% 미만인 경우를「O」, 70% 이상 80% 미만인 경우를「△」, 70% 미만인 경우를「 ×」로서 각각 평가하여 평가결과를 하기 표 2에 기재하였다.

평가시험의 결과

	실온보존			40℃보존
	1일	3일	7일	1일	3일	7일
실시예 1	◎	◎	◎	◎	◎	◎
실시예 2	◎	◎	◎	◎	◎	○
비교예 1	○	△	×	×	×	×
비교예 2	-	-	-	-	-	-

또한, 여기서는 TCP(15)로서 25㎛폭의 금속배선(17)이 25㎛간격으로 배치된 것을, LCD(11)로서는 표면적 1㎠당의 시트저항 10Ω의 ITO전극(13)이 형성된 것을 각각 사용하여 TCP(15)와 LCD(11)이 중첩된 부분에 3MPa의 하중을 가하면서, 10초간 가열하여 도포층(25)을 130℃까지 승온시켜서 접속을 행하였다.

전기 표 1, 2로부터 명백하게 알 수 있듯이, 경화제입자(31)를 캡슐(33) 내에 봉입한 것을 사용한 실시예 1, 2에서는 실온보존시험, 40℃ 보존시험은 모두 평가결과가 양호하여, 본 발명의 잠재성 경화제를 사용한 접착제는 보존성이 우수한 것으로 확인되었다.

한편, 경화제입자를 캡슐에 봉입하지 않고 접착제에 첨가한 비교예 1, 2는 실시예 1, 2의 경우에 비해 모든 시험에 있어서, 평가결과가 좋지 않았다. 특히, 반응성이 높은 알루미늄 알콜레이트(알루미늄 이소프로필레이트)를 사용한 비교예 2에서는 접착제나 접착필름을 제조하는 공정에서 에폭시수지의 중합반응이 진행하여 접착제의 점도가 지나치게 높게 되기 때문에, 접착필름 자체를 제조할 수 없었다.

이상은 접착제를 사용해서 접착필름을 제조하는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 접착제를 페이스트상인 채로 사용하여도 무방하다.

도 6(a)의 부호 11은 도 3(a)에 나타낸 것과 동일한 LCD를 나타내고 있고, 이 LCD(11)에 TCP(15)를 접속하기 위해서는 우선, LCD(11)의 ITO전극(13) 표면 중 TCP(15)를 접속하는 부분에 접착제를 도포하여 접착제의 도포층(45)을 형성한다(도 6(b)).

이어서, 상기 도 3(d)의 공정에서 TCP(15)의 위치맞춤을 행한 후, 상기 도 4(e),(f)의 공정에서 TCP(15)와 LCD(11)를 접속하면 전기장치(40)가 얻어진다(도 6 (c)).

이상은 접착제를 사용하여 TCP(15)와 LCD(11)를 접속하는 경우에 대해서만 설명하였으나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것이 아니라, 기판과 반도체칩을 접속하는 경우 등 각종 전기장치를 제조하는 경우에 사용할 수 있다.

본 발명의 접착제에 사용할 수 있는 도전성 입자(27)에는 각종의 것이 사용가능하다.

또한, 이상은 접착제 중에 도전성 입자를 분산시키는 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 도전성 입자를 함유하지 않는 접착제도 본 발명에 포함된다.

금속킬레이트로서는 지르코늄 킬레이트, 티타늄 킬레이트, 알루미늄 킬레이트 등 각종의 금속킬레이트를 사용할 수 있으나, 이들 중에서도 반응성이 높은 알 루미늄 킬레이트를 보다 바람직하게 사용할 수 있다.

이상은 수지성분으로서 폴리비닐알콜을 사용한 경우에 대해 설명하였으나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것이 아니다.

수산기, 카르복실기 등 금속킬레이트나 금속알콜레이트와 반응하는 치환기를 포함하는 것이면 각종의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 폐녹시기, 우레탄수지, 폴리에스테르수지 등 각종의 수지를 사용할 수 있다.

캡슐(33)을 형성한 후, 잠재성 경화제(30)를 가열하는 경우의 가열온도도 40℃로 한정되는 것은 아니지만, 가열온도가 지나치게 높으면 캡슐(33)은 파손되기 때문에, 가열온도는 수지성분의 유리전이온도 이하가 바람직하다.

열경화성 수지로서는 에폭시수지 이외에도 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지, 비닐에테르수지, 옥세탄수지 등 각종의 것을 사용할 수 있으나, 열경화 후에 접착제의 강도 등을 고려하면, 에폭시수지를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 사용되는 실란커플링제에 있어서는 하기 일반식(6)으로 표시되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

....일반식 (6)

(상기 일반식(6)중, 치환기 X¹∼X⁴중 적어도 하나의 치환기가 알콕시기이다. 전기 알콕시기는 메톡시기, 또는 에톡시기인 것이 바람직하다. 또한, 알콕시기 이외의 치환기 X¹∼X⁴중 적어도 하나의 치환기가 에폭시고리 또는 비닐기를 가지는 것이 바람직하며, 특히 에폭시고리를 갖는 치환기가 글리시딜기인 것이 보다 바람직하다. 비닐기를 포함하는 치환기로서는 예를 들면, 메타크릴록시프로필기가 있다. 글리시딜기를 포함하는 치환기로서는 예를 들면, 글리시독시프로필기가 있다. 또한, 치환기 X¹∼X⁴의 모두가 알콕시기로 된 소위 실리케이트라도 무방하다.)

열가소성 수지로서는 페녹시수지 이외에도 예를 들면, 폴리에스테르수지, 폴리우레탄수지, 폴리비닐아세탈, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리부타디엔고무 등의 고무류 등 각종의 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 접착제에서는 접착제의 보존성이 높게 되어 있을 뿐만 아니라, 경화제입자의 표면부분에서 캡슐을 구성하는 수지성분의 치환기가 경화제입자의 주성 분인 금속킬레이트에 결합되어 있다. 따라서, 캡슐의 기계적 강도가 높고, 잠재성 경화제가 물리적 충격 내성이 높다.

Claims

경화제입자와 전기 경화제입자의 표면을 피복하는 캡슐을 포함하는 잠재성 경화제에 있어서, 전기 경화제입자는 금속킬레이트, 또는 금속알콜레이트의 어느 한쪽 또는 양쪽을 포함하고, 전기 캡슐은 수산기 또는 카르복실기의 어느 한쪽 또는 양쪽의 치환기를 갖는 수지성분을 포함하며, 전기 경화제입자의 표면부분에서 전기 수지성분의 전기 치환기가 금속킬레이트, 또는 금속알콜레이트의 어느 한쪽 또는 양쪽과 반응하는 잠재성 경화제.
제 1항에 있어서,

상기 금속킬레이트는 알루미늄 킬레이트를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제.
제 1항에 있어서,

상기 금속알콜레이트는 알루미늄 알콜레이트를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제.
제 1항에 있어서,

상기 수지성분은 폴리비닐알콜을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제.
경화제입자와 그 경화제입자의 표면을 피복하는 캡슐을 포함하는 잠재성 경화제를 제조하는 잠재성 경화제의 제조방법에 있어서, 수산기 또는 카르복실기의 어느 한쪽 또는 양쪽의 치환기를 포함하는 수지성분으로 이루어지고, 전기 경화제입자의 평균입자직경보다 평균입자직경이 작은 분말체상의 캡슐재료를 제조하는 캡슐재료 제조공정과, 전기 경화제입자의 표면에 전기 캡슐재료를 부착시키고, 전기 경화제 표면에 부착한 상태에서 전기 캡슐재료를 용융시켜, 전기 캡슐을 형성하는 캡슐화공정을 포함하는 잠재성 경화제의 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 캡슐화공정은 상기 경화제입자와 캡슐재료를 혼합하여 경화제 입자표면에 전기 캡슐재료를 부착시키는 혼합공정과, 전기 캡슐재료가 부착한 상태의 전기 경화제입자를 교반하여, 캡슐재료를 용융시키는 교반공정을 포함하는 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제의 제조방법.
제 5항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 캡슐재료의 평균입자직경에 대한 상기 경화제입자의 평균입자직경의 비율은 상기 캡슐재료의 평균입자직경이 80일 때, 상기 경화제입자의 평균입자직경이 100이상이고, 상기 경화제입자의 평균입자직경은 0.5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제의 제조방법.
제 5항 또는 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 캡슐재료의 평균입자직경에 대한 상기 경화제입자의 평균입자 직경의 비율은 상기 캡슐재료의 평균입자직경이 50일 때, 상기 경화제입자의 평균입자직경이 100 이상이고, 상기 경화제입자의 평균입자직경은 0.5 내지 50㎛m인 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제의 제조방법.
제 5항에 있어서,

상기 캡슐을 형성한 후, 전기 캡슐과 상기 경화제입자를 가열하는 것을 특징으로 하는

잠재성 경화제의 제조방법.
열경화성 수지, 실란커플링제 및 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 정의된 잠재성 경화제를 포함하는 접착제.