KR102250571B1 - 백색 접착제 조성물, 이를 이용한 연성 금속 적층판, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연성 금속 적층판을 위한 백색 접착제 조성물, 이를 이용한 연성 금속 적층판, 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로 폴리올 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 백색 접착제 조성물을 제공하고, 이를 통해 별도의 백색인쇄층의 구비 없이도 우수한 반사율을 제공할 수 있고, 반사 효율이 우수하여 특히 크기가 작은 미니 LED를 사용하는 경우에도 휘도를 극대화 시킬 수 있는 백색 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조한 연성 금속 적층판, 그 제조방법을 제공할 수 있고, 나아가, 광원의 휘도 극대화하고, 백색 커버레이 혹은 잉크 도포층의 오픈영역을 크게 가져갈 수 있어, 고객사의 가공성 용이성을 제공할 수 있다.

Description

백색 접착제 조성물, 이를 이용한 연성 금속 적층판, 및 그 제조 방법{White adhesive composition, flexible metal-clad laminate using the same, and preparation method thereof}
본 발명은 연성 금속 적층판을 위한 백색 접착제 조성물, 이를 이용한 연성 금속 적층판, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
인쇄회로는 부품을 접속할 전기 배선을 회로 설계에 따라서 배선도형으로 표현한 것으로, 이것을 적당한 방법으로 절연물 위에 전기 도체로 재현한 것을 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB) 또는 인쇄 배선 기판(Printed Wiring Board; PWB)이라고 한다. 최근에는 LCD모니터, PDP, 노트북 컴퓨터, 휴대폰, PDA, 소형 비디오 카메라 및 전자수첩 등의 전자기기의 소형화에 따라 인쇄회로기판의 소형화가 요구되었고, 이에 따라, 인쇄회로기판이 연성 재료인 Polyester(PET) 또는 Polyimide(PI)와 같은 내열성 플라스틱 필름으로 이루어진 연성 인쇄회로기판(Flexible Print Circuit Board; FPCB)의 사용이 증대하고 있다. 전자제품의 소형화 및 경량화를 실현시킬 목적으로 고밀도의 배선이 집적될 수 있도록 하기 위해 개발된 연성 인쇄회로기판은, 내열성, 내곡성, 내구성 및 내약품성이 우수하여, 조립성이 양호하며, 연속 생산 방식이 가능하여 작업성 및 생산성이 뛰어날 뿐만 아니라, 제작되는 형태에 따라서는 3차원적인 배선도 가능하고, 또한, 배선의 오류가 없어 제품의 신뢰성이 높다.
연성 인쇄회로기판에 회로를 형성하기 전의 원판을 연성 금속적층판이라 하며, 이러한 연성 금속적층판은 연성이 좋은 필름에 도전체 금속을 접착하여 제조한다. 상기 연성 금속적층판을 다양한 전자제품에 사용되는 액정표시장치, 백라이트 유닛 등으로 사용되기 위해서는 도 1a에 도시된 바와 같이, 베이스필름, 금속박(주로 구리) 및 커버필름을 가진다. 상기 베이스필름 및 커버필름은 통상 폴리이미드 재질로 마련되고, 금속박은 베이스필름의 상면에 소정의 회로 패턴을 가지며 접착되어 마련되고, 상기 금속박에 마련된 공간에 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED)와 같은 광원을 포함한다.
그러나 엘로우 계열의 컬러 특성을 가지는 폴리이미드 재질의 베이스필름이나 커버필름은 엘이디의 발광 시에 빛의 반사가 낮고, 더구나 전자제품의 소형화에 따라 광원 LED의 크기는 감소하면서도 휘도를 극대화하기 위해 반사율 향상의 극대화 요구된다. 따라서 반사 효율을 높이기 위해, 인쇄회로기판 혹은 연성인쇄회로기판에 흰색상 잉크를 도포하거나, 백색 인쇄층을 적층하여 특정 파장대의 빛 혹은 전 파장대의 빛을 반사시키는 방법을 사용하는데, 잉크 도포나 백색커버레이의 사용은 단자의 오픈이 필수적으로 필요한다. 그러나 광원, 특히 미니-LED같은 광원은 크기가 매우 작아 상기 광원보다 작게 오픈 영역을 제조하는 것이 불가능하여, 오픈 영역에 의한 반사율 저하는 필수적으로 발생하고, 백색인쇄층을 마련해야 하는 데서 오는, 별도의 백색인쇄공정 및 제조비용의 추가는, 전체적으로 제품의 생산성을 떨어트리고 생산단가를 높이게 되고, 고가의 피아이 재질의 사용으로 제품의 생산단가가 상승하게 되고, 나아가 별도의 백색인쇄층을 가지기 때문에, 두께가 두꺼워져 연성 인쇄회로기판의 장점을 삭감시키는 문제점이 존재한다.
따라서, 별도의 백색인쇄층의 구비 없이도 우수한 반사율을 제공할 수 있고, 반사 효율이 우수하여 특히 크기가 작은 미니 LED를 사용하는 경우에도 휘도를 증가시킬 수 있는 연성 금속 적층판에 대한 필요성이 요망된다.
1. 한국공개특허 제 10-0861123호 2. 한국등록특허 제 10-1031230호 3 .한국등록특허 제 10-0861123호
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하여 별도의 백색인쇄층의 구비 없이도 우수한 반사율을 제공할 수 있고, 반사 효율이 우수하여 특히 크기가 작은 미니 LED를 사용하는 경우에도 휘도를 극대화 시킬 수 있는 백색 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조한 연성 금속 적층판, 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폴리올 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물을 제공한다.
본 발명은 오픈된 영역에서도 반사율을 높게 형성하기 위해, 기존의 일반 접착제가 적용된 연성 동박 적층판이 아닌 백색 접착제 조성물이 적용된 백색 접착제 연성 동박 적층판을 기재로 사용하여 반사율을 극대화한다.
따라서, 본 발명의 접착제 조성물은 접착층 및 반사층의 기능을 모두 수행하여 금속박층을 에칭해 낸 이후에도 우수한 반사율 및 높은 차폐성을 구현하고, 제조 과정에서 요구되는 리플로우(reflow) 등의 열처리 과정 후 변색과 반사율의 저하가 적다. 따라서, 본 발명의 조성물로 제조된 접착층은 반사율, 백색도, 접착력이 우수하고, 리플로우 공정 후의 반사율 및 백색도 저하가 적어 우수한 성능을 발휘한다.
나아가, 본 발명의 접착제 조성물은 통상적으로 사용되는 일반 에폭시계 접착제처럼 열에 의한 수축 변화가 적은 것을 만족하고, 통상적으로 반사층의 난반사를 억제하고 접착력 향상을 위해 조도가 큰 매트면에 접착제 조성물을 라미네이션하지만, 본 발명은 에칭 후 형성되는 백색 접착제 조성물의 조도가 작을수록 유리하여, 조도가 작은 구리를 이용하거나, 동박의 조도가 작은 샤이니면에 접착제 조성물을 맞대어 제조할 수 있다.
본 발명의 백색 접착제 조성물은 상기 폴리올 및 폴리이소시아네이트에, 무기 입자 및 난연제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 백색 접착제 조성물의 NCO기/OH기의 비율은 0.5 내지 2, 구체적으로 0.8 내지 1.8, 더 구체적으로는 1.2 내지 1.4일 수 있다. 상기 비율보다 낮으면 폴리올 함량이 증가하면서 접착성을 발휘할 수 없게 되고, 상기 비율보다 높으면 폴리이소시아네이트 함량이 증가하면서 수축성이 커진다.
본 발명의 백색 접착제 조성물은 조성물 총 중량 대비, 폴리올 20 내지 40 중량%,, 폴리이소시아네이트 5 내지 20 중량%, 구체적으로 폴리올 32 내지 35 중량%, 폴리이소시아네이트 8 내지 12 중량% 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 백색 접착제 조성물이 무기 입자 및 난연제 중에서 선택된 어느 하나 이상을 더 포함하는 경우, 조성물 총 중량 대비, 폴리올 20 내지 40 중량%,, 폴리이소시아네이트 5 내지 20 중량%, 무기 입자 30 내지 50 중량% 및 난연제 10 내지 30 중량%를 포함할 수 있고, 구체적으로 폴리올 32 내지 35 중량%, 폴리이소시아네이트 8 내지 12 중량%, 무기 입자 35 내지 45 중량% 및 난연제 10 내지 20 중량% 포함할 수 있다.
상기 성분들이 상술한 함량으로 존재하는 경우 바람직한 물성 및 효과를 갖는 접착층을 형성할 수 있고, 이와 달리 폴리올 함량이 증가하면 접착력이 감소하고, 폴리이소시아네이트 함량이 증가하면 수축율이 커지고, 무기 입자 함량이 적으면 반사율이 감소하고, 난연제의 함량이 낮으면 난연이 이루어지지 않을 수 있다.
본 발명의 폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리올레핀 폴리올 및 아크릴 폴리올 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 폴리이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), H12MDI(수소첨가 MDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), H6XDI(수소첨가 XDI), 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트(TMXDI), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(TMHDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 및 노르보르난디이소시아네이트메틸(NBDI) 중에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 무기 입자는 산화티타늄, 황산바륨, 탈크, 알루미늄, 알루미나 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 난연제는 인계 난연제, 질소계 난연제, 무기 난연제 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 또한, 상기 상술한 백색 접착제 조성물로 제조한 연성 금속 적층판을 제공한다.
본 발명은 또한, 베이스필름층; 상기 상술한 본 발명의 백색 접착제 조성물로 형성되는 접착층; 및 금속박층이 순차적으로 적층되어 있는 연성 금속 적층판을 제공한다.
상기 상술한 본 발명의 백색 접착제 조성물은 상기 베이스필름층의 어느 일면에 도포되고 그의 상면에 금속박층이 접착되어 단면 연성 금속 적층판을 제공할 수 있고(도 2a 참조), 또는 상기 베이스필름층의 양면 모두에 도포되어 그 둘 모두의 상면에 금속박층이 접착되어 양면 연성 금속 적층판을 제공할 수 있다(도 2b 참조).
본 발명의 베이스필름층은 연성 금속 적층판의 기판으로 사용될 수 있으며, 상기 역할을 할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 또는 폴리이미드 필름층일 수 있다.
상기 베이스필름층은 두께가 1㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 상기 두께 범위에서, 백색 접착제 조성물이 도포되는데 문제가 없고, 접착층 및 기판을 보호하는데 유리하다.
본 발명의 접착층의 접착력은 0.5 kgf/cm 이상, 구체적으로는 0.7 kgf/cm 이상, 더 구체적으로는 0.8 kgf/cm 이상일 수 있다. 이를 통해 베이스필름층 및 금속박층이 용이하게 접착될 수 있기 때문에 별도의 접착제층이 필요 없어 공정이 단순할 뿐만 아니라, 박형화를 구현할 수 있다.
본 발명의 접착층은 접착층은 수축율이 0.2% 미만일 수 있다.
본 발명의 접착층은 초기는 물론 리플로우(flow, 경화) 공정 이후 가시광선 영역에서의 평균 반사율이 80% 이상이고, 백색도가 80% 이상, 예를 들어 80% 내지 100%, 구체적으로 85% 내지 100%, 더 구체적으로 90% 내지 100%일 수 있다. 또한, 본 발명의 접착층의 가시광선 영역에서의 평균 반사율 및 백색도는 리플로우 공정을 1회 이상, 구체적으로 2회 수행한 이후에도 모두 80% 이상, 예를 들어 80% 내지 100%, 구체적으로 85% 내지 100%, 더 구체적으로 90% 내지 100%일 수 있다. 상기 범위에서 접착층을 포함하는 기판의 반사 효율이 우수한 장점이 있다. 상기 '가시광선 영역'은 약 3,800 내지 7,700Å(옹스트롬) 파장의 빛을 의미할 수 있다.
본 발명의 접착층의 초기 및 리플로우 공정 이후의 반사율 및 백색도는 변화 정도가 적을수록 바람직하며, 이에 리플로우 공정 2회 수행 이후의 반사율은 초기값 대비하여 10% 이내, 구체적으로는 5% 이내일 수 있다. 상기 범위에서 접착층을 포함하는 기판의 백색도 및 반사 효율이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 접착층의 열에 의한 황변도(Color-b값)는 낮을수록 바람직하며, 구체적으로 1 이하인 것이 바람직하다. 상기 범위에서 접착층을 포함하는 기판의 반사 효율이 우수한 장점이 있다.
본 발명의 접착층은 두께가 1㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 상기 두께 범위에서, 반사 효율 등의 접착층 물성을 충분히 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 전자제품의 박형화를 구현할 수 있다.
특히 본 발명의 연성 금속 적층판에 사용되는 금속박층은 반사율을 극대화하기 위해 사용하는 조도가 작은 것을 사용할 수 있다. 금속박의 조도가 낮으면 에칭시 남아 있는 백색 접착제 조성물의 조도가 작게 형성되어 난반사 발생 우려가 적다. 나아가 동일한 금속박일지라도 조도가 큰 매트면 대신 조도가 작은 샤이니 면을 백색 접착제 조성물에 라미네이션할 수 있어, 현저히 우수한 효과를 발휘한다.
상기 금속박층은 두께가 1㎛ 내지 200㎛, 구체적으로 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 발명의 금속박층은 광원 발광을 위하여 소정의 회로 패턴이 소정의 회로 패턴을 가지도록 마련되고, 상기 금속박층의 노출된 상부를 덮는 커버필름을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 금속박층은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 동박, 스테인리스박, 알루미늄박 및 니켈박 중에서 선택되는 하나일 수 있다.
본 발명의 연성 금속 적층판은 백라이트 유닛(Back light unit, BLU)을 제조하기 위한 것일 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 베이스 필름층의 어느 일면 또는 양면에 상기 상술한 백색 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성하는 단계; 및 상기 접착층 상에 금속박을 접착시키는 라미네이션 단계를 포함하는 연성 금속 적층판 제조방법을 제공한다.
상기 백색 접착제 조성물을 베이스필름 상에 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 코팅 및 함침 등의 방법을 사용할 수 있다. 상기 백색 접착제 조성물의 구체적 성분은 상기 상술한 바와 같다.
본 발명의 연성 금속 적층판 및 이를 위한 백색 접착제 조성물은 별도의 백색인쇄층의 구비 없이도 우수한 반사율을 제공할 수 있고, 반사 효율이 우수하여 특히 크기가 작은 미니 LED를 사용하는 경우에도 휘도를 극대화 시킬 수 있는 백색 접착제 조성물 및 이를 사용하여 제조한 연성 금속 적층판, 그 제조방법을 제공한다.
나아가, 광원의 휘도 극대화하고, 백색 커버레이 혹은 잉크 도포층의 오픈영역을 크게 가져갈 수 있어, 고객사의 가공성 용이성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작한 연성 금속 적층판(b)을 종래 기술(a)과 대비한 그림이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작한 연성 금속 적층판의 모식도이다.
이하, 실시 예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 백색 접착제 조성물의 제조
하기 표의 조성대로 혼합하여 백색 접착제 조성물을 제조하였다.
구성성분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
폴리올 34.5% 33.5% 38% 38% 32% 37.5%
폴리이소시아네이트 10.5% 11.5% 11% 11% 13% 7.5%
무기 입자 40% 40% 36% 40% 40% 40%
난연제 15% 15% 15% 11% 15% 15%
비고(NCO기/OH기) 1.2 1.4 1.2 1.2 1.6 0.8
2. 본 발명에 따른 접착 필름의 특성 평가
상기에서 제조한 조성물로 통상의 방법을 사용하여 양면 대칭의 연성 금속 적층판을 제조하였다. 구체적으로 폴리이미드 필름(25μm)에 상기에서 제조한 조성물로 접착층을 조성하고(15μm), 이에 동박(12μm)을 접착하였다. 이에 대한 접착력, 수축률, 반사율, 백색도, 황변도(b*), 난연성을 평가하였다. 평가 결과는 다음 표 2와 같다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
접착력 0.80 kgf/cm 0.75 kgf/cm 0.79 kgf/cm 0.75 kgf/cm 1.7 kgf/cm 0.54 kgf/cm
수축률 0.11% 0.13% 0.13% 0.12% 0.20% 0.16%
450nm 반사율
(초기 → Reflow 2회)		 85%→82% 85%→82% 81%→77% 85%→83% 85%→81% 84%→80%
백색도
(초기 → Reflow 2회)		 92%→90% 92%→90% 90%→88% 92%→89% 91%→89% 90%→88%
b*
(황변도)		 -0.99 → 2.44 -0.84 → 2.62 -0.51 → 3.41 -0.66 → 2.13 -1.01 → 2.51 -1.01 → 2.49
난연 난연 난연 난연 비난연 난연 난연
실험 결과, 실시예 1이 가장 이상적인 배합이고 (NCO기/OH기=1.2), 무기입자 함량도 최대 함량으로서 가장 바람직하였고, 실시예 2 또한 우수한 접착력, 반사율, 백색도를 발휘하였다.
이에 반해, 비교예 1은 무기입자 함량의 감소에 따라 반사율 저하되고, 비교예 2는 난연제 함량이 적어 난연이 이루어지지 않았고, 비교예 3은 폴리이소시아네이트 함량 증가하면서 수축율이 커져 바람직하지 않고, 비교예 4는 폴리올 함량 증가하면서 접착력 감소하여 바람직하지 않음을 확인하였다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

  1. 조성물 총 중량 대비, 폴리올 32 내지 35 중량%, 폴리이소시아네이트 8 내지 12 중량%, 무기 입자 30 내지 45 중량% 및 난연제 10 내지 20 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 백색 접착제 조성물은 NCO기/OH기의 비율이 0.5 내지 2인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리올레핀 폴리올 및 아크릴 폴리올 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), H12MDI(수소첨가 MDI), 크실렌디이소시아네이트(XDI), H6XDI(수소첨가 XDI), 테트라메틸크실릴렌디이소시아네이트(TMXDI), 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(TMHDI), 나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 이소포론디이소시아네이트(IPDI) 및 노르보르난디이소시아네이트메틸(NBDI) 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기 입자는 산화티타늄, 황산바륨, 탈크, 알루미늄 및 알루미나 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 난연제는 인계 난연제, 질소계 난연제 및 무기 난연제 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판용 백색 접착제 조성물.
  10. 베이스필름층;
    상기 베이스 필름층의 어느 일면 또는 양면에 청구항 제1항, 제2항, 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 백색 접착제 조성물로 형성되는 접착층; 및
    상기 접착층의 상면에 금속박층이 적층되어 있는 연성 금속 적층판.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속박층은 동박, 스테인리스박, 알루미늄박 및 니켈박 중에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 접착층은 접착력이 0.5 kgf/cm 이상, 수축율이 0.2% 미만인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 접착층은 리플로우(flow) 공정 후 가시광선 영역에서의 반사율이 80% 이상, 백색도가 80% 이상인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 베이스필름층, 접착층 및 금속박층은 각각 두께가 1㎛ 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 연성 금속 적층판.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 금속박층은 광원 발광을 위하여 소정의 회로 패턴이 소정의 회로 패턴을 가지도록 마련되고, 상기 금속박층의 노출된 상부를 덮는 커버필름을 더 포함하는 연성 금속 적층판.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 연성 금속 적층판은 백라이트 유닛(Back light unit, BLU)을 제조하기 위한 것인 연성 금속 적층판.
  17. 베이스필름의 어느 일면 또는 양면에 청구항 제1항, 제2항, 및 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 백색 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성하는 단계; 및
    상기 접착층에 금속박을 접착시키는 라미네이션 단계를 포함하는 연성 금속 적층판 제조방법.
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