KR101410447B1 - 전도성이 우수한 전자부품 실장용 전도성 페이스트 및 그제조방법 - Google Patents

전도성이 우수한 전자부품 실장용 전도성 페이스트 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전도성이 우수한 전자부품 실장용 전도성 페이스트에 관한 것으로서, 전자부품 실장용 전도성 페이스트로서, 0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제와, 상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버로 이루어지되, 상기 탄소섬유 화이버는 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산되어 이루어지도록 함으로써, 전기 기판 및 그 유사품에 부착 시 고성능 점착력과 전도성을 구비하도록 조성하여, 기존의 전기 기판의 납땜용 솔더 페이스트를 대체할 수 있는 전자부품 실장용 전도성 페이스트를 제공할 수 있도록 하였다.
전자부품 실장용 전도성 페이스트, 전기 기판, 점착력, 전도성

Description

전도성이 우수한 전자부품 실장용 전도성 페이스트 및 그 제조방법{Electroconductive paste and method of producing the same}
본 발명은 전도성이 우수한 전자부품 실장용 전도성 페이스트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기 기판 및 그 유사품에 부착 시 고성능 점착력과 전도성을 구비한 전자부품 실장용 전도성 페이스트에 관한 것이다.
전자부품 실장의 주류로 되어있는 lead-free 땜납은 240~250℃라고 하는 고온으로 처리하기 때문에 image sensor 등 가열에 약한 부품의 열스트레스 대책이 어려웠었다. 이 때문에 저온가열 타입의 전도성 접합재료의 연구가 진행되고 있으나, 금속이 용융해서 기판과 견고하게 밀착하는 땜납과 같은 접합강도 및 전도성을 얻을 수가 없는 등의 단점을 내포하고 있었다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고 전기 기판 또는 그 유사품에 적용 가능한 고성능 점착력과 탁월한 전도성을 함께 갖는 전자부품 실장용 전도성 페이스트를 연구한 결과, 은나노 코팅처리된 탄소섬유 화이버 필라멘트를 사 용시 효능을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 목적은 전기 기판 또는 그 유사품에 적용 가능한 고성능 점착력과 탁월한 전도성을 함께 갖는 전자부품 실장용 전도성 페이스트를 제공함에 있다.
본 발명은,
전자부품 실장용 전도성 페이스트로서,
0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제와,
상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버로 이루어지되,
상기 탄소섬유 화이버는 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산되어 이루어지는 전자부품 실장용 전도성 페이스트를 제공함을 주된 기술적 특징으로 한다.
또, 상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향되되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 은나노입자-코팅 필라멘트로 이루어짐이 바람직하다.
또한, 상기 점착제는 주기적 배열의 입자 사이트를 포함하고, 입자 사이트의 실질적인 부분은 소정의 최대 개수 이하의 전도성 필라멘트를 가질수 있으며, 임의의 특정 입자 사이트에 체류하는 전도성 필라멘트들은 상호 접촉하게 위치하는 것인 비등방성 전자부품 실장용 전도성 페이스트로 구성함이 바람직하다.
또한, 본 발명을 이루기 위한 제조기법으로서, 0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제를 마련하는 제1 공정과, 상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버를 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산처리하는 제2 공정을 포함하여, 전자부품 실장용 전도성 페이스트를 제조함을 기술적 특징으로 하고 있다.
또, 상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향하되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 은나노입자-코팅 필라멘트를 마련하는 공정을 추가로 포함하여 전자부품 실장용 전도성 페이스트를 마련함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 전도성 페이스트는, 0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제와, 상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버로 혼합되어 이루어진다.
또, 상기 탄소섬유 화이버는 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산처리된다.
이때, 상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향되되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 은나노입자-코팅 필라멘트으로 이루어진다.
여기에서, 상기 점착제는 주기적 배열의 입자 사이트를 포함하고, 입자 사이트의 실질적인 부분은 소정의 최대 개수 이하의 전도성 필라멘트를 가질 수 있으며, 임의의 특정 입자 사이트에 체류하는 전도성 필라멘트들은 상호 접촉하게 위치하는 비등방성 페이스트로 제조된다.
또한, 본 발명을 이루기 위한 제조기법으로서, 0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제를 마련하는 제1 공정과, 상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버를 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산처리하는 제2 공정을 포함한다.
여기에서, 상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향하되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 은나노입자-코팅 필라멘트를 마련하는 제3공정의 도입을 통해 고성능 전자부품 실장용 전도성 페이스트로 제조되는 것이다.
이때 은나노 분산 처리 두께는 이에 한정하는 것은 아니나, 100㎛를 사용하면 충분하다.
또한, 상기 아크릴계 에스테르 공중합물에 분산처리된 탄소섬유 화이버와 함께, 사용온도 20℃~80℃에서 전자부품 실장용 기판 상에 땜납처리와 유사한 방식으로 도포된다.
이같이 하여 얻어진 전자부품 실장용 전도성 페이스트의 유지 성능 테스트에서, 고온, 기존의 땜납의 250~280℃의 사용 환경에서도, 특별히 점착력 및 전도성이 유지되는 것으로 확인되어, 저온에서 땜납처리하고 고온에서도 내열충격성을 가지는 등 매우 뛰어난 개선 효과를 도모하고 있음을 확인할 수 있었다.
상기 페이스트 분산질 중 유기 점착제 대 탄소섬유 화이버의 비는 상당히 변화적으로, 분산질을 도포하는 방법과 사용된 유기 점착제의 종류에 좌우된다. 일반적으로, 양호한 적용 범위를 얻기 위해서는 분산질에 상보적으로 60%-90% 중량의 유기 점착제와 40%-10% 중량의 탄소섬유 화이버 필라멘트를 함유시킨다.
여기에서, 전도성 페이스트는 3회전 분쇄기에서 제조하는 것이 편리하다. 페이스트의 점도는 브룩필드(Brookfield) 점도계상에서 실온에서 저전단율, 중전단율 및 고전단율로 측정했을때 전형적으로 하기 표1의 범위가 되어 적합한 상태가 된다.
전단율(초) 점 도(Poise, 초)
0.2 150-600
4 100-200
240 10-18
사용되는 유기 점착제의 양 및 종류는 목적하는 최종 제제물의 점도 및 도포 두께로 결정된다.
전도성 페이스트 조성물의 도전율 시험은 다음과 같은 방법으로 행한다. 물질을 혼합하고 3회전 분쇄기로 분산시켜서 페이스트 조성물을 얻는다. 이어서, 페이스트 조성물을 산화알루미늄 기판[96% 산화알루미늄, 25mm×25mm, 두께=0.635mm, 교세라 코프르(KYOCERACOPR)제품]상에 도포한다. 도포 패턴은 반구형 패턴으로 하 여, 폭 0.5mm, 소성후 두께 약 3mm를 갖도록 형성한다.
이후, 프린트된 산화알루미늄 기판을 소성한다. 소성 온도는 실온에서 1350℃까지 2시간내로 증가시키고, 1350℃의 온도를 1시간동안 유지한후, 온도를 2시간내에 실온으로 감소시킨다.
이 결과로 생긴 땜납부의 저항, 두께 및 폭을 측정하고, 이들 측정치로부터 비저항을 계산한다.
[실시예]
0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제를 마련하는 제1 공정과, 상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버를 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산처리하고, 상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향하되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 후술하는 표 2에 나타낸 시료의 은나노입자-코팅 필라멘트를 제조한다.
이들 시료의 전극막의 비저항을 측정하였다.
시료 탄소섬유 화이버(중량부) 은나노 코팅두께(Um) 비저항 은나노의 비(중량(%)
1 40 52 7 10
2 35 42 13 9
3 30 23 14 8
4 20 16 15 7
5 10 9 16 6
6 0.5 5 170 2
위 표에서 알 수 있는 바와 같이, 땜납똥의 비저항은 은나노가 많이 피복될 수록 탄소섬유 화이버의 중량에 대해 최소치를 나타낸다. 은나노를 약 1%-11% 중량 함유하는 페이스트로 된 땜납똥은 탄소섬유 화이버만을 사용하는 경우보다 높은 전도성을 가질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 도전성 페이스트 조성물을 사용하면 양호한 특성을 갖는 저렴한 땜납성능을 얻을 수 있으며, 자재 자체의 유연성에 의해 내충격성도 기존의 땜납보다 우수함은 물론이다.
본 발명의 전자부품 실장용 전도성 페이스트는 점착제로서 아크릴 에스테르 공중합물을 저온에서 사용하더라도 고성능 점착력과 전도성을 필요로 하는 전기 기판 또는 기타 유사품에 사용가능하다.
본 발명의 전자부품 실장용 전도성 페이스트는 점착제로서 아크릴 에스테르 공중합물에 탄소섬유 화이버 필라멘트를 분산처리한 페이스트로서, 저온에서 사용 가능하면서도, 고성능 점착력과 전도성을 유지하는 등 기존의 전기 기판 또는 기타 유사품에의 땜납처리에 유용하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 전자부품 실장용 전도성 페이스트로서,
    0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제와,
    상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버로 이루어지되,
    상기 탄소섬유 화이버는 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산되어 이루어지는 전자부품 실장용 전도성 페이스트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향되되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 은나노입자-코팅 필라멘트인 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 전도성 페이스트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 점착제는 주기적 배열의 입자 사이트를 포함하고, 상기 입자 사이트의 실질적인 부분은 소정의 최대 개수 이하의 상기 전도성 필라멘트를 가질 수 있으며, 임의의 상기 입자 사이트에 체류하는 상기 전도성 필라멘트들은 상호 접촉하게 위치하는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장용 전도성 페이스트.
  4. 0.1 내지 5.0 포이즈(p)의 점도를 갖는 아크릴계 에스테르 공중합물의 점착제를 마련하는 제1 공정과,
    상기 점착제의 0.5 ~ 10.0 중량%의 탄소섬유 화이버를 100/1000 ~ 1000/1000 mm의 단위 길이를 갖고 상기 점착제에 분산처리하는 제2 공정을 포함하는 전자부품 실장용 전도성 페이스트 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄소섬유 화이버는 전도성 필라멘트로서, 상기 점착제에 불규칙하게 배향하되, 미리 예열시킨 필라멘트에 은나노입자 콜로이드 용액을 도입하고, 회전시키면서 수분을 제거하여, 균일하게 분산시킨 은나노입자-코팅 필라멘트를 마련하는 공정을 추가로 포함하는 전자부품 실장용 전도성 페이스트 제조방법.
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