KR102438627B1 - 열경화형 도전성 접착제 - Google Patents

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Abstract

[과제] 종래의 도전성 접착제는 보존안정성과 저온경화성을 양립함과 아울러, 금이나 니켈과 같은 난접착성 금속제 피착체에 대해 접착력과 도전성을 발현 하는 것이 곤란하였는데, 본 발명은 80~130℃ 분위기하에서 저온경화성을 갖는 등방성의 도전성 접착제를 제공하는 것이다. [해결수단] (A)~(E)성분을 포함하며, 또한, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여 (E)성분을 100질량부 이상 1000질량부 이하 포함하는 열경화형 도전성 접착제; (A)성분 : (메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머, (B)성분 : 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머, (C)성분 : 특정 구조의 유기 과산화물, (D)성분 : 인산에스테르 화합물, (E)성분 : 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자.

Description

열경화형 도전성 접착제
본 발명은 열경화성을 갖는 등방성의 도전성 접착제에 관한 것이다.
일본 특허공개공보 2003-313533호에는 우레탄 아크릴레이트 수지와 유기 과산화물을 포함하는 이방 도전성 접착제에 관한 발명이 기재되어 있다. 해당 발명에 따른 이방성 도전성 접착제에는 페녹시 수지, 나아가 아크릴 수지 엘라스토머도 필수성분으로 포함되며, 이들은 필름 형태로 형성하기 위한 성막제로서 사용되고, 그 필름의 인성(靭性)을 발현시키기 위해 첨가되고 있다. 또한, 특정 구조의 인산에스테르 화합물도 커플링제로서의 효과를 발현하기 위해 첨가되고 있다. 그리고, 해당 발명에 따른 이방 도전성 접착제는 이들 접착성 수지 조성물 중에 도전성 입자가 분산되어 이루어진 구성을 가지고 있다.
또한, 해당 발명은 이방성의 도전성 접착제에 관한 것이므로, 도전성 입자의 첨가량이 절대적으로 적은 구성을 상정한 것으로, 이러한 구성은 대량으로 도전성 입자를 첨가하는 이른바 은(銀) 페이스트(등방성의 도전성 접착제)와는 도전성 입자의 첨가량이 크게 다르다. 여기서, 도전성 접착제는 도전성 입자의 첨가량이 커지면, 수지 성분의 첨가량이 줄어들기 때문에 수지 성분의 점도 변화가 크게 반영되어, 접착제의 증점 속도가 빨라지는 경향을 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, 용제를 사용하면 증점 속도를 외형상으로는 억제할 수 있지만, 용제의 사용은 경화시에 용제가 휘발하여 경화물 내부가 발포함으로써 접착력의 저하나 외관 불량이 발생하는 경향이 알려져 있다.
이와 같이, 종래의 도전성 접착제는 보존안정성과 저온경화성은 트레이드 오프의 관계에 있으며, 저온경화성을 향상시키면 보존안정성이 저하되어 증점 속도가 빨라지는 경향이 있었다. 또한, 용제를 사용하면, 피착체와 접착제 사이의 계면에 기포가 남기 때문에 접착력이 저하됨과 동시에, 접착 면적의 저하에 따라 계면에서의 접속 저항이 높아지는 경향이 있었다. 이에, 25℃ 분위기하에서의 보존안정성 및 80~130℃ 분위기하에서 경화하는 저온경화성을 양립함과 동시에, 금이나 니켈과 같은 난접착성 금속제 피착체에 대해 접착력과 도전성을 발현하는 것이 곤란하였었다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 상기 과제를 해결할 수 있는 열경화성을 갖는 등방성의 도전성 접착제에 관한 수단을 발견하여, 본 발명에 이르렀다.
본 발명의 요지를 설명하면 다음과 같다. 본 발명은 (A)~(E) 성분을 포함하며, 또한, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여 (E)성분을 100질량부 이상 1000질량부 이하 포함하는 열경화형 도전성 접착제에 관한 것이다;
(A)성분 :(메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머
(B)성분 : 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머
(C)성분 : 후술하는 일반식 1 구조의 유기 과산화물
(D)성분 : 인산에스테르 화합물
(E)성분 : 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자.
본 발명의 제 1 실시양태는 (A)~(E) 성분을 포함하고, 또한 (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여 (E)성분을 100질량부 이상 1000질량부 이하 포함하는 열경화형 도전성 접착제에 관한 것이다;
(A)성분 : (메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머
(B)성분 : 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머
(C)성분 : 후술하는 일반식 1 구조의 유기 과산화물
(D)성분 : 인산에스테르 화합물
(E)성분 : 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자.
본 발명의 제 2 실시양태는 상기 (C)성분이 후술하는 일반식 2 구조의 유기 과산화물인, 제 1 실시양태에 기재된 열경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 제 3 실시양태는 상기 (E)성분이, 스테아르산에 의해 표면처리된 은 분말 및 은 도금 분말에서 적어도 1종류 선택되는, 제1 또는 제2 실시양태에 기재된 열경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 제 4 실시양태는 상기 (D)성분이, 분자 내에 (메타)아크릴기를 갖는 인산에스테르 화합물을 포함하는, 제1~제 3 실시양태 중 어느 하나에 기재된 열 경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 제 5 실시양태는 추가로 페녹시 수지를 포함하는, 제1~제4 실시양태 중 어느 하나에 기재된 열경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 제 6 실시양태는 추가로 강자성 분말을 포함하는, 제1~제5 실시양태 중 어느 하나에 기재된 열경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 제 7 실시양태는 금 및/또는 니켈 피착체와 접착하기 위해 사용되는, 제1~제6 실시양태 중 어느 하나에 기재된 열경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 제 8 실시양태는 금 및/또는 니켈 피착체에 대한 접착력이 5MPa 이상인, 제7 실시양태에 기재된 열경화형 도전성 접착제이다.
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제에 따르면, 25℃ 분위기 하에서의 보존안정성 및 80~130℃ 분위기하에서 경화하는 저온경화성을 양립함과 동시에, 금이나 니켈과 같은 난접착성 금속제 피착체에 대해 접착력과 도전성을 발현할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 범위를 나타내는 'X~Y'는 'X 이상, Y 이하'를 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서, "(메타)아크릴기"는 "(메타)아크릴로일기"를 나타내고, "(메타)아크릴로일"은 "아크릴로일 또는 메타크릴로일"을 가리키며, "(메타)아크릴산"은 "아크릴산 또는 메타크릴산"을 가리키고, "(메타)아크릴레이트"는 "아크릴레이트 또는 메타크릴레이트"를 가리킨다.
<열경화형 도전성 접착제>
이하, 본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제에 대해 상세하게 설명한다.
≪(A)성분 : (메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머≫
본 발명의 상세사항을 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 사용할 수 있는 (A)성분으로는 (메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머이다.
또한, (B)성분은 (메타)아크릴기를 (메타)아크릴로일옥시기의 형태로 갖는 것이 바람직하며, 아크릴로일옥시기의 형태로 갖는 것이 더욱 바람직하다.
(A)성분의 합성방법으로는 폴리올과 폴리이소시아네이트에 의해 우레탄 결합을 형성한 후, 미반응의 이소시아네이트기에 수산기와 (메타)아크릴기를 갖는 화합물이나 아크릴산을 부가시키는 합성방법 등이 알려져 있다.
(A)성분은 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적 예로는 쿄에이샤 화학 주식회사제의 AH-600, AT-600, UA-306H, UF-8001G 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
≪(B)성분 : 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머≫
본 발명에서 사용할 수 있는 (B)성분으로는, 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머이다. 또한, 본 발명에는 후술하는 다른 성분으로서 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서 분자 내에 (메타)아크릴기를 2개 이상 갖는 모노머를 추가로 첨가할 수도 있는데, 도전성의 발현을 고려하면, 분자 내에 (메타)아크릴기를 2개 이상 갖는 모노머를 첨가하지 않는 편이 바람직하다.
또한, (B)성분은 (메타)아크릴기를 (메타)아크릴로일옥시기의 형태로 갖는 것이 바람직하며, 아크릴로일옥시기의 형태로 갖는 것이 더욱 바람직하다.
(B)성분의 구체적인 예로는 (메타)아크릴산, 라우릴(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메타)아크릴레이트, 테트라히드로퍼퓨릴(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 테트라히드로퍼퓨릴(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 이소보르닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시테트라에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시테트라에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 에톡시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 부톡시트리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페닐폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 글리세롤(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 에피클로로히드린(이하, ECH로 약칭) 변성 부틸(메타)아크릴레이트, ECH 변성 페녹시(메타)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드(이하, EO로 약칭) 변성 프탈산(메타)아크릴레이트, EO 변성 숙신산(메타)아크릴레이트, 카프로락톤 변성 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, (2-메틸-2-에틸-1,3-디옥솔란-4-일)메틸(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
이들 중에서도, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트 또는 (2-메틸-2-에틸-1,3-디옥솔란-4-일)메틸(메타)아크릴레이트인 것이 바람직하고, 페녹시에틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 또는 2-메틸-2-에틸-1,3-디옥솔란-4-일메틸아크릴레이트인 것이 보다 바람직하다.
(B)성분은 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 오사카 유기화학공업 주식회사제의 MEDOL-10, 쿄에이샤 화학 주식회사제의 라이트아크릴레이트(등록상표) PO-A 등을 들 수 있다.
(A)성분과 (B)성분의 질량 비율은 20:80~80:20의 범위인 것이 바람직하다. 이에, 보다 높은 보존안정성과 보다 높은 저온경화성을 발현할 수 있다. 동일한 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 질량 비율은 70:30~30:70인 것이 보다 바람직하고, 60:40~40:60인 것이 더욱 바람직하며, 50:50인 것이 특히 바람직하다.
≪(C)성분 : 일반식 1 구조의 유기 과산화물≫
본 발명에서 사용할 수 있는 (C)성분으로는 하기 일반식 1 구조의 유기 과산화물이다. 여기에서, 각 R1은 각각 독립적인 탄화수소기를 가리키며, 직쇄상 또는 분지상 또는 환상일 수 있다.
각 R1에 따른 탄화수소기의 탄소수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각각 1 이상 30 이하가 바람직하고, 3 이상 20 이하가 보다 바람직하며, 7 이상 12 이하가 더욱 바람직하다.
하기 일반식 1 구조의 유기 과산화물로는 디-n-프로필-퍼옥시디카보네이트, 디-iso-프로필-퍼옥시디카보네이트, 디(4-tert-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트(별명: 비스(4-tert-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트), 디(2-에틸헥실)퍼옥시디카보네이트, 디-sec-부틸-퍼옥시디카보네이트 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.
(C)성분으로는 하기 일반식 2 구조의 유기 과산화물인 것이 보다 바람직하다. 일반식 2에 있어서, 각 R2는 각각 독립적인 탄화수소기를 가리키며, 직쇄상, 분지상 또는 환상 중 어느 것이어도 좋다. 각 R2에 따른 탄화수소기의 탄소수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각각 1 이상 6 이하가 바람직하고, 3 이상 5 이하가 보다 바람직하며, 4가 더욱 바람직하다.
하기 일반식 2 구조의 유기 과산화물로는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 디(4-tert-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트인 것이 특히 바람직하다.
[화학식 1]
Figure 112017078093919-pct00001
(C)성분은 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 니치유 주식회사제의 파로일 시리즈로서 NPP-50M, IPP-50, IPP-27, TCP, OPP, SBP 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
(A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (C)성분을 1질량부 이상 10질량부 이하 포함하는 것이 바람직하다. (C)성분이 1질량부 이상에서는 보다 높은 저온경화성이 발현되며, 10질량부 이하에서는 보존안정성을 보다 향상시킬 수 있다. 동일한 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (C)성분을 2질량부 이상 7질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 3질량부 이상 5질량부 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
≪(D)성분 : 인산에스테르 화합물≫
본 발명에서 사용할 수 있는 (D)성분으로는 인산에스테르 화합물이다. 구체적으로는 인산에스테르 화합물은 하기 일반식 3으로 표시되는 구조의 화합물이다. 여기서, R3은 유기기를 나타내고, n은 1 또는 2를 나타낸다. 명확한 이유는 알 수 없지만, (D)성분은 보존안정성을 향상시키는 효과가 있다.
(D)성분으로는 에틸애시드포스페이트, 부틸애시드포스페이트, 부톡시에틸애시드포스페이트, 올레일애시드포스페이트, 2-에틸헥실애시드포스페이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트애시드포스페이트, 디부틸포스페이트 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, (D)성분으로는 분자 내에 (메타)아크릴기를 갖는 인산에스테르 화합물인 것이 바람직하고, 분자 내에 (메타)아크릴로일옥시기를 갖는 인산에스테르 화합물인 것이 보다 바람직며, 하기 일반식 4의 구조로 표시되는 화합물인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, R4는 수소 또는 메틸기를 나타내고, R5는 2가의 탄화수소기를 나타내며, n은 1 또는 2를 나타낸다. 또한, 본 명세서에 있어서, 인산에스테르 화합물이 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 구조일 경우에는 상기 (B)성분이 아닌 (D)성분으로서 취급하는 것으로 한다. R5에 따른 2가의 탄화수소기는 직쇄상, 분지상 또는 환상 중 어느 것이어도 좋다. 또한, R5에 따른 2가의 탄화수소기의 탄소수는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 각각 1 이상 30 이하가 바람직하고, 1 이상 10 이하인 것이 보다 바람직하며, 1 이상 5 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1 이상 3 이하인 것이 특히 바람직하다. (D)성분으로서, 분자 내에 (메타)아크릴기 또는 치환기를 갖는 (메타)아크릴기를 갖는 인산에스테르 화합물, 특히 하기 일반식 4로 표시되는 구조의 화합물을 사용함으로써, 경화시에 라디칼 중합에 관여하기 때문에, 경화물이 가열되었을 때에 경화물 밖으로 휘발하는 일이 없어, 아웃가스의 발생을 저감할 수 있다.
하기 일반식 4 구조의 인산에스테르 화합물로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 2-히드록시에틸메타크릴레이트애시드포스페이트인 것이 특히 바람직하다.
[화학식 2]
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(D)성분은 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 죠호쿠 화학공업 주식회사제의 JP-502, JP-504, JP-508, JPA-514, JP-506H, JP-518-O, DBP 등, 쿄에이샤 화학 주식회사제의 라이트에스테르(상표) P-1M 등, 다이하치 화학공업 주식회사제의 MR-200 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
(A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (D)성분을 0.01질량부 이상 5.0질량부 이하 포함하는 것이 바람직하다. (D)성분이 0.01질량부보다 많으면 보존안정성을 보다 향상시킬 수 있으며, 5질량부 이하이면, 보다 높은 저온경화성을 발현할 수 있다. 동일한 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (D)성분을 0.05질량부 이상 2질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 0.05질량부 이상 0.5질량부 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
≪(E)성분 : 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자≫
본 발명에서 사용할 수 있는 (E)성분으로는 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자이다. 명확한 이유는 알 수 없지만, 스테아르산으로 처리한 도전성 입자는 특히 보존안정성을 향상시키는 효과가 있다. 도전성 입자로는 전기 도전성을 발현하면 되며, 입자의 재질, 입자의 형상은 한정되지 않는다. 도전성 입자의 재질로는 은 분말, 니켈 분말, 팔라듐 분말, 탄소 분말, 텅스텐 분말, 도금 분말 등을 들 수 있으며, 특히 은 분말이 바람직하다. 또한, 도전성 입자의 형상으로는 구형, 부정형, 플레이크형(인편상), 필라멘트형(침상) 및 수지상(樹枝狀) 등을 들 수 있으며, 특히 플레이크형이 바람직하다. 또한, (E)성분은 여러 종류를 혼합하여 사용하여도 좋고, 여러 종류를 혼합하는 것이 보다 바람직하며, 2종류를 혼합하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 원료 원가가 저렴하기 때문에, 절연성 산화 금속, 니켈 분말 또는 절연체의 분말을 은도금 처리한 도전성 입자도 바람직하게 사용할 수 있다. 절연성 산화 금속이란, 구체적으로 구리 분말, 알루미늄 분말 또는 철 분말 등을 들 수 있으며, 금속 표면에 부동태가 형성되어 있어 도전성이 발현되지 않는 금속이다.
각 (E)성분은 수지 성분에 혼련하기 위해서는 50% 평균 입경이 100μm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 도전성 및 보존안정성의 관점에서, 0.1μm 이상 100μm 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.2μm 이상 10μm 이하인 것이 더욱 바람직하며, 1μm 이상 5μm 이하인 것이 특히 바람직하다.
여기서, 각 (E)성분 50% 평균 입경은 레이저 입도계를 사용하여 측정할 수 있다.
또한, 각 (E)성분은, 탭 밀도가 2.5g/cm3 이상, 3.5g/cm3 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 각 (E)성분의 탭 밀도는 JIS Z 2512:2012에 따라 측정할 수 있다.
또한, (E)성분은 BET 비표면적이 0.1cm2/g 이상, 3.0cm2/g 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 각 (E)성분의 BET 비표면적은 BET법에 따라 측정할 수 있다.
(E)성분으로서 2종류를 혼합하는 경우에는, 50% 평균 입경이 상대적으로 큰 입자와 50% 평균 입경이 상대적으로 작은 입자를 조합하는 것이 바람직하다. 이 때, 50% 평균 입경이 상대적으로 작은 입자의 질량에 대한 50% 평균 입경이 상대적으로 큰 입자의 질량의 비(50% 평균 입경이 상대적으로 큰 입자의 질량/50% 평균 입경이 상대적으로 작은 입자의 질량)는 0.1 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 0.2 이상 5 이하인 것이 바람직하며, 0.5 이상 2 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한, (E)성분으로서 2종류를 혼합하는 경우에는, 50% 평균 입경이 상대적으로 큰 입자의 50% 평균 입경은 3μm 초과 5μm 이하이며, 50% 평균 입경이 상대적 작은 입자의 50% 평균 입경은 1μm 이상 3μm 이하인 것이 더욱 바람직하다.
(E)성분으로서 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자를 사용하는 경우에는, 비용과 도전성을 고려하면, 스테아르산에 의해 표면처리된 은 분말 또는 은 도금 분말인 것이 바람직하고, 스테아르산에 의해 표면처리된 은 분말인 것이 보다 바람직하며, 스테아르산에 의해 표면처리된 플레이크형 은 분말인 것이 더욱 바람직하다.
도전성 입자의 표면처리방법으로는 용제에 희석한 스테아르산을 도전성 입자와 함께 볼 밀 등으로 처리한 후에 용제를 건조시키는 방법 등이 알려져 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (E)성분 (여러 종류를 혼합하는 경우에는 그 합계량)을 100~1000질량부 포함하는 것을 필수로 한다. 이러한 이유는 (E)성분이 100질량부보다 적은 경우에는 도전성이 발현되지 않고, 1000질량부보다 많은 경우에는 실끌림(cobwebbing) 등이 발생하여 작업 성에 문제가 발생하기 때문이다. 동일한 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (E)성분(여러 종류를 혼합하는 경우에는 그 합계량)을 100질량부 이상 900질량부 이하 포함하는 것이 바람직하고, 100질량부 이상 800질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 원료 원가를 저감시킬 수 있다는 관점에서, 후술하는 강자성 분말을 사용하는 경우에는 (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, (E)성분(여러 종류를 혼합하는 경우에는 그 합계량)을 100질량부 이상 500질량부 이하 포함하는 것이 바람직하고, 100질량부 이상 200질량부 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
≪다른 성분≫
본 발명의 일 양태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서, 다른 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
[밀착 부여제]
본 발명의 일 양태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 추가적으로, 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서 밀착 부여제를 첨가할 수 있다. 밀착 부여제로서 보다 바람직한 것은 페녹시 수지이며, 명확한 이유는 알 수 없지만, 페녹시 수지는 접착성(접착력)을 향상시키는 효과가 특히 크다.
밀착 부여제는 (A)성분 또는 (B)성분과 상용하는 것이면 사용할 수 있다. 여기서, 일반적으로는 금 및/또는 니켈이 피착체인 경우, 금속의 특성으로 인해 접착성이 저하되는 경우가 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 일반적으로는 도전성 접착제는 전체에서 차지하는 접착성분의 비율이 낮기 때문에, 도전성 접착제 이외의 접착제에 비해 접착력이 낮아지는 경향을 볼 수 있다. 그러나, 밀착 부여제, 특히 페녹시 수지를 첨가함으로써, 금 및/또는 니켈에 대한 접착성을 더욱 높일 수 있다. 단, 본원 발명에 따른 도전성 접착제는 접착력 부여제를 첨가하지 않은 계일지라도, 금 및/또는 니켈의 피착체에 대해 양호한 접착성을 갖는 것이다.
밀착성 부여제로서는 페녹시 수지, 실란 커플링제, 방향족 타입의 열가소성 폴리우레탄 수지 등을 바람직한 예로 들 수 있는데, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상술한 바와 같이, 밀착 부여제로서 보다 바람직한 것은 페녹시 수지이다.
페녹시 수지로는 비스페놀 A, AP, AF, B, BP, C, E, F, G, M, S, P, PH, TMC 및 Z 타입의 페녹시 수지 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중에서도, 밀착성의 관점에서 비스페놀 A 타입의 페녹시 수지인 것이 더욱 바람직하다.
페녹시 수지는 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 미쓰비시 화학 주식회사제의 jER(등록 상표) 시리즈로, 1256, 4250, 4275 등, 신닛테츠스미토모 화학 주식회사제의 YP-50, YP- 50S, YP-70 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
실란 커플링제로는 비닐트리메톡시실란 등을 바람직한 예로서 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
실란 커플링제는 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적으로는 신에츠 화학공업 주식회사제의 KBM-1003 등을 들 수 있은데, 이에 한정되는 것은 아니다.
방향족 타입의 열가소성 폴리우레탄 수지는 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적으로는 DIC 주식회사제의 판덱스(등록상표) T-5201 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
(A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, 밀착 부여제를 0.1~30.0질량부 포함하는 것이 바람직하다. 밀착 부여제가 0.1질량부 이상 첨가되면 접착성이 더욱 향상되고, 30.0질량부 이하 첨가되면 접착제의 점성을 보다 낮게 억제할 수 있으며, 토출시의 실끌림(cobwebbing) 발생을 보다 저감시킬 수 있다. 같은 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 합계 100 질량부에 대하여, 밀착 부여제를 0.5질량부 이상 10질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 1질량부 이상 5질량부 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
[강자성 분말]
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 추가로, 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서 강자성을 갖는 분체를 첨가하는 것이 바람직하다. 이하, 강자성을 갖는 분체를 강자성 분말이라고 부른다. 강자성 분말을 첨가함으로써, 도전성 입자의 첨가량을 보다 적은 양으로 하여도, 도전성 입자의 첨가량 감소 전과 동등한 도전성을 발현시킬 수 있다. 이 때문에, 강자성 분말을 첨가하고, 또한 도전성 입자의 첨가량을 보다 적게 하는 것은 양호한 도전성을 유지하면서 원료 원가를 감소시킬 수 있다는 관점에서 바람직한 양태가 된다.
강자성을 갖는 분체(강자성 분말)란, 영구자석으로 이루어진 분체에 상당하는 것이 필요하다. 영구자석이란, 외부로부터 자기장이나 전류의 공급을 받지 않고 자석으로서의 성질을 비교적 장기간에 걸쳐 계속 유지하는 물체이다. 영구자석의 구체적인 예로는 알루미늄·니켈·코발트를 주요 구성성분으로 하는 알니코계 자석, 철과 스트론튬 또는 바륨을 주요 구성성분으로 하는 페라이트계 자석, 네오듐·사마륨·코발트를 주요 구성성분으로 하는 희토류계 자석을 들 수 있다. 이에 반해, 외부 자기장에 의한 자화를 받았을 때만 자석으로서의 성질을 가지지 않는 연철(soft iron) 등은 일시 자석이라 불린다.
측정 부위나 자석 형상 등에 따라 수치에 차이가 나는데, 본 발명에서는 자성의 기준으로 잔류 자속밀도를 사용한다. 상기의 알니코계 자석, 희토류계 자석은 잔류 자속밀도(Br)가 높아 9.0~14.0kG이며, 페라이트계 자석은 잔류 자속밀도(Br)가 낮아 1.0~5.0kG이고, 이들 범위(1.0kG 이상 14.0kG 이하의 범위)의 자석을 강자성 자석으로 한다. 본원 명세서에서는 이러한 강자성 자석의 분체(粉體)를, 강자성을 갖는 분체(강자성 분말)라고 칭한다.
강자성 분말로는 강자성을 갖는 자석 분체이면 특별히 한정되지 않지만, 가격면을 고려하면, 이방성 또는 등방성의 페라이트계 자석 분말이 바람직하다.
또한, 강자성 분말의 평균 입경으로는, 수지에 혼련하기에는 적합하다는 관점에서 5μm 이하인 것이 바람직하다.
자석은 특정 방향으로만 자성이 강한 것을 만들 수 있다. 이를 이방성 자석이라 한다. 이방성 자석은 자성이 특정 방향으로 강력한 특징이 있음과 동시에, 기타 방향으로는 자성을 수반하지 않는다는 경향이 있다. 어느 방향으로도 같은 자성의 자석은 등방성 자석이라 불리고, 자성은 이방성 자석의 특정 방향의 강력한 자성보다도 자성은 약하지만, 어느 방향으로 사용하여도 자성을 수반하는 특징이 있다. 이들 등방성이나 이방성의 자석 분체는 플라스틱, 고무 등의 수지에 첨가하여 혼합한 후, 압축, 사출, 압출 등에 의해 소정의 형태로 성형 고화할 수 있다. 이방성의 자석 분체를 수지성형체 중에서 배향시키면서 수지성형체를 성형하는 방법으로는 예를 들면, 기계 배향과 자기장 배향이라는 두 종류의 배향방법을 포함하는 가공방법을 들 수 있다. 기계 배향을 포함하는 성형방법에서는 롤 사이에서의 기계적 쉐어에 의해 배향되기 때문에, 배향하기 쉽도록 입자 형상이 판상인 자석 분체를 사용한다. 한편, 자기장 배향을 포함하는 성형방법에서는, 자기장 중에서 사출성형기로 압출성형하여, 유동 중에 저항을 받지 않도록 입자형상이 약간 둥근 자석 분체를 사용한다. 또한, 등방성 자석으로 이루어진 분체를 사용하는 경우는, 이방성 자석으로 이루어진 분체를 사용하는 경우와는 달리, 자석 분체의 입자가 임의의 방향대로 성형된다.
본 발명에서는 강자성 분말 중에서도, 이방성 자석으로 이루어진 분체를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이방성 자석의 분체인 강자성 분말의 바람직한 구체예로는 DOWA 일렉트로닉스 주식회사제의 페라이트계 자석 분체 이방성 자기장 배향용 NF-350 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
강자성 분말은 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 전술한 DOWA 일렉트로닉스 주식회사제의 페라이트계 자석 분체 이방성 자기장 배향용 NF-350 이외에, 추가로 이방성 기계 배향용 OP-56, 등방성 BOP-K 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
(A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, 강자성 분말을 1~40질량부 첨가하는 것이 바람직하고, 강자성 분말을 첨가함으로써 도전성 입자의 첨가량을 보다 적은 양으로 하여도, 도전성 입자의 첨가량 감소 전과 동등한 도전성을 발현시킬 수 있으므로, 양호한 도전성을 유지하면서 원료 원가를 저감시킬 수 있다. 동일한 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, 강자성 분말을 1질량부 이상 30질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 1질량부 이상 20질량부 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
[안정제]
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 추가로, 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다. 안정제로는 중합금지제나 킬레이트제 등이 포함된다. 발생한 라디칼 종을 포착함으로써 보존안정성을 유지하기 위하여 중합금지제를 사용할 수도 있다. 또한, 발생한 금속 이온을 포착하기 위해 킬레이트제를 사용할 수 있다.
중합금지제의 구체적인 예로는 히드로퀴논, 메톡시히드로퀴논, 벤조퀴논, p-tert-부틸카테콜 등의 퀴논계 중합금지제, 2,6-디-tert-부틸페놀, 2,4-디-tert-부틸페놀, 2-tert-부틸-4,6-디메틸페놀, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀(BHT), 2,4,6-트리-tert-부틸페놀 등의 알킬페놀계 중합금지제, 알킬화 디페닐아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, 페노티아진, 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 1,4-디히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘, 1-히드록시-4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 등의 아민계 중합금지제, 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실, 4-히드록시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실, 4-벤조일옥시-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-N-옥실 등의 N-옥실계 중합금지제 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 중에서도, 중합금지제로는 알킬페놀계 중합금지제인 것이 바람직하고, 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀(BHT)인 것이 보다 바람직하다.
킬레이트제로는 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산사나트륨염 사수화물, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산이나트륨염 이수화물 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 킬레이트제로는 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산사나트륨염 사수화물인 것이 바람직하다.
킬레이트제는 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 주식회사 토진화학연구소제의 2NA(EDTA·2Na), 4NA(EDTA·4Na) 등을 들 수 있으며, 25℃에서 액상의 킬레이트제로서는 키레스토 주식회사제의 MZ-8 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
안정제로는 중합금지제 및 킬레이트제를 병용하는 것이 바람직하다. 안정제로서 중합금지제 및 킬레이트제를 병용할 경우, 킬레이트제의 질량에 대한 중합금지제의 질량비(중합금지제의 질량/킬레이트제의 질량)는 0.1 이상 10 이하인 것이 바람직하고, 0.2 이상 5 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.5 이상 2 이하인 것이 더욱 바람직하다.
안정제는 첨가량이 많을수록 보존안정성이 좋아지는 한편, 첨가량이 너무 많으면 반응성이 늦어지는 경우가 있다. 이 때문에, 안정제(여러 종류를 병용하는 경우는 그 합계량)는 열경화형 도전성 접착제의 총 질량에 대해 0.001~1.0질량%로 하는 것이 바람직하다. 같은 관점에서, 안정제(여러 종류를 병용하는 경우는 그 합계량)는 열경화형 도전성 접착제의 총 질량에 대해 0.01질량% 이상 0.5질량% 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 0.02질량% 이상 0.1질량% 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
[충전제]
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 추가로, 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위 내에서 충전제(filler)를 첨가하는 것이 바람직하다. 충전제는 무기 충전제나 유기 충전제로 분류할 수 있는데, 이들 중 하나가 사용되어도 좋고, 양쪽 모두가 사용되어도 좋다.
무기 충전제로서 도전성을 발현하지 않는 금속 분말(분체 표면이 산화로 인한 부동태를 형성한 금속 분말), 알루미나 분말, 탄산 칼슘 분말, 활석 분말, 실리카 분말, 흄드 실리카 분말 등을 들 수 있으며, 유기 충전제로는 아크릴 입자, 고무 입자, 스티렌 입자 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 충진제를 첨가함으로써 점도나 칙소성을 제어할 수 있으며, 강도 향상을 도모할 수 있다.
평균 입경이나 형상 등의 분체 특성에 대해서는 특별히 한정은 없지만, 조성물에 대한 분산 용이성 및 노즐 막힘을 고려하면, 평균 입경은 0.001~50μm가 바람직하다.
충전제 중에서도, 무기 충전제를 사용하는 것이 바람직하며, 흄드 실리카 분말을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 특히 흄드 실리카 분말은 첨가함으로써 칙소성(thixotropic)을 부여함과 동시에 보존안정성도 유지된다. 흄드 실리카 분말로는 실란 화합물로 표면처리된 흄드 실리카 분말인 것이 더욱 바람직하고, 디메틸디클로로실란으로 표면처리된 흄드 실리카 분말인 것이 특히 바람직하다.
흄드 실리카 분말은 시판품을 사용하여도 좋고, 구체적인 예로는 일본 아에로질 주식회사제의 AEROSIL(등록상표) R805, R972 등을 들 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.
(A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, 충전제는 0.1~10질량부 첨가되는 것이 바람직하다. 충전제가 0.1질량부보다 많은 경우에는 유동성을 안정화하는 동시에 작업성을 보다 향상시킬 수 있으며, 10질량부보다 적은 경우에는 보존안정성을 유지하는 효과를 보다 높일 수 있다. 동일한 관점에서, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대하여, 충전제를 0.2질량부 이상 5질량부 이하 포함하는 것이 보다 바람직하고, 0.5질량부 이상 2질량부 이하 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
[상기 이외의 첨가제]
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 본 발명의 특성을 해치지 않는 범위에서 안료, 염료 등의 착색제, 난연제, 산화방지제, 소포제, 커플링제, 레벨링제, 레올로지 조정제 등의 첨가제를 추가로 적당량 포함하고 있어도 좋다. 이들 첨가로 인해 도전성, 수지 강도, 접착 강도, 작업성, 보존안정성 등이 뛰어난 접착제 또는 그 경화물이 얻어진다.
≪피착체≫
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제의 피착체로는 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제의 우수한 접착력과 도전성을 보다 유효하게 발휘하기 위해서는, 피착체는 금속성 피착체인 것이 바람직하고, 난접착성의 금속성 피착체인 것이 보다 바람직하며, 금 및/또는 니켈 피착체인 것이 더욱 바람직하고, 금 피착체인 것이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제 금 및/또는 니켈 피착체에 대한 접착력이 5MPa 이상인 것이 바람직하고, 5MPa 이상 25MPa 이하인 것이 보다 바람직하다. 접착력이 5MPa 이상이면, 충분한 접착력을 얻을 수 있다. 또한, 접착력이 25MPa 이하이면, 접착면적이 작은 전기전자부품에서도 안정된 접착력 및 도전성을 얻을 수 있다. 동일한 관점에서, 접착력은 10MPa 이상 25MPa 이하인 것이 더욱 바람직하다. 여기서, 본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 금 피착체에 대해 상기 범위의 접착력을 갖는 것이 특히 바람직하다. 또한, 접착력 값은 후술하는 실시예에 기재된 평가방법을 사용하여 얻어진 값이다.
<접착방법>
본 발명의 다른 형태로는 열경화형 도전성 접착제를 금 및/또는 니켈 피착체와 접착하는 접착방법을 들 수 있다. 여기서, 열경화형 도전성 접착제로는 본 발명에 따른 임의의 열경화형 도전성 접착제를 적절히 사용할 수 있다. 여기에서, 사용하는 열경화형 도전성 접착제 및 그 구성성분의 바람직한 예는 상기에서 설명한 본 발명의 일 실시형태에 따른 열경화형 도전성 접착제와 마찬가지이다.
여기에서, 이러한 접착방법으로는 열경화형 도전성 접착제를 80℃ 이상 130℃ 이하 분위기하에서 저온경화시키는 접착방법인 것이 바람직하다. 경화온도로는 저온 효과성의 관점에서 80℃ 이상 110℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 80℃ 이상 100℃ 이하인 것이 더욱 바람직하며, 80℃ 이상 90℃ 이하인 것이 특히 바람직하다. 여기서, 경화시간은 특별히 제한되지 않고, 공지의 조건을 적절히 사용할 수 있지만, 30분 이상 120분 이하인 것이 바람직하고, 60분 이상 100분 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이러한 접착방법으로는 열경화형 도전성 접착제를 5MPa 이상의 접착력으로 금 및/또는 니켈 피착체와 접착하는 접착방법인 것이 바람직하다. 여기서, 피착체의 바람직한 예 및 접착력의 바람직한 범위는 상기에서 설명한 본 발명에 따른 일 실시형태에 따른 열경화형 도전성 접착제와 마찬가지이다. 이에, 이러한 접착방법으로는 열경화형 도전성 접착제를 80℃ 이상 130℃ 이하의 분위기하에서 저온경화시켜 5MPa 이상의 접착력으로, 금 및/또는 니켈 피착체와 접착하는 접착방법인 것이 보다 바람직하고, 열경화형 도전성 접착제를 80℃ 이상 130℃ 이하의 분위기하에서 30분 이상 120분 이하의 경화시간으로 저온경화시켜, 5MPa 이상의 접착력으로 금 및/또는 니켈 피착체와 접착하는 접착방법인 것이 더욱 바람직하다.
실시예
이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 이하, 열경화형 도전성 접착제를 단순히 접착제라고도 부른다.
실시예 1~11 및 비교예 1~9의 접착제를 조제하기 위해 하기의 성분을 준비하였다.
≪(A)성분 :(메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머≫
·우레탄아크릴레이트 올리고머(UF-8001G, 쿄에이샤 화학 주식회사 제품).
≪(B)성분 : 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머≫
·(2-메틸-2-에틸-1,3-디옥솔란-4-일)메틸아크릴레이트(MEDOL-10, 오사카 유기화학공업 주식회사 제품)
·페녹시에틸아크릴레이트(라이트아크릴레이트(등록상표) PO-A, 쿄에이샤 화학 주식회사 제품)
·2-히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA, 주식회사 닛폰촉매 제품)
≪(B')성분 : (B)성분 이외의 모노머≫
·폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트(라이트아크릴레이트(등록상표) 9EG-A, 쿄에이샤 화학 주식회사 제품)
·1,6-헥산디올디아크릴레이트(비스코트(상표) #230, 오사카 유기화학공업 주식회사 제품)
·디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트(A-DPH, 신나카무라 화학공업 주식회사 제품).
≪(C)성분 : 특정 구조의 유기 과산화물≫
·비스(4-tert-부틸시클로헥실)퍼옥시디카보네이트(25℃에서 고체)(파로일(등록상표) TCP, 닛치유 주식회사 제품).
≪(C')성분 : (C)성분 이외의 유기 과산화물≫
·tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥소네이트(25℃에서 액체)(파부틸(등록상표) O, 닛치유 주식회사 제품)
·디라우로일퍼옥사이드(25℃에서 고체)(파로일(등록상표) L, 닛치유 주식회사 제품).
≪(D)성분 : 인산에스테르 화합물≫
·에틸애시드포스페이트(JP-502, 죠호쿠 화학공업 주식회사 제품)
·2-히드록시에틸메타크릴레이트애시드포스페이트(JPA-514, 죠호쿠 화학공업 주식회사 제품)
·부톡시에틸애시드포스페이트(JP-506H, 죠호쿠 화학공업 주식회사 제품)
·올레일애시드포스페이트(JP-518-O, 죠호쿠 화학공업 주식회사 제품)
≪(E)성분 : 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자≫
·은 분말 1 : 하기의 분체 특성을 갖는 스테아르산 처리된 플레이크 형태 은 분말
탭 밀도 : 3.17g/cm3
50% 평균 입경 : 5.0μm
BET 비표면적 : 0.67m2/g
·은 분말 2 : 하기의 분체 특성을 갖는 스테아르산 처리된 플레이크 형태 은 분말
탭 밀도 : 3.57g/cm3
50% 평균 입경 : 1.2μm
BET 비표면적 : 2.01m2/g.
≪(E')성분 : (E)성분 이외의 도전성 입자≫
·은 분말 3 : 하기의 분체 특성을 갖는 올레산 처리된 플레이크 형태 은 분말
탭 밀도 : 3.60g/cm3
50% 평균 입경 : 1.4μm
BET 비표면적 : 2.13m2/g
·은 분말 4 : 하기의 분체 특성을 갖는 말레산 처리된 플레이크 형태 은 분말
탭 밀도 : 3.59g/cm3
50% 평균 입경 : 1.3μm
BET 비표면적 2.23m2/g
·은 분말 5 : 하기의 분체 특성을 갖는 무처리의 부정형 은 분말
탭 밀도 : 1.85g/cm3
BET 비표면적 0.26m2/g.
≪밀착 부여제≫
·비스페놀 A 타입의 페녹시 수지(jER(등록상표) 1256, 미쓰비시 화학 주식회사 제품)
·비닐트리메톡시실란(KBM-1003, 신에츠 화학공업 주식회사 제품)　
·방향족 타입의 열가소성 폴리우레탄 수지(판덱스(등록상표) T-5201, DIC 주식회사 제품)
≪강자성 분말≫
·이방성 자기장 배향용 페라이트계 자석 분체(NF-350, DOWA 일렉트로닉스 주식회사 제품).
≪안정제≫
·2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀(BHT)(시약)
·에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라아세트산사나트륨염 사수화물(25℃에서 고체)(4NA(EDTA·4Na), 주식회사 토진화학연구소 제품).
≪충전제≫
·디메틸디클로로실란으로 표면처리된 흄드 실리카 분말(AEROSIL(등록상표) R972, 일본 아에로질 주식회사 제품).
(A)성분, (B)성분(또는 (B')성분), (D)성분, 밀착 부여제 및 안정제를 칭량하여 교반조에 투입한 후, 1시간 동안 교반하였다. 밀착 부여제가 고체인 경우는 60℃ 분위기하에서 2시간 동안 교반하였다. 25℃ 분위기인 것을 확인한 후, (E)성분(또는 (E')성분), (C)성분(또는 (C')성분), 충전제 및 강자성 분말을 칭량하여 교반조에 투입한 후, 1시간 교반하였다. 상세한 조제량은 표 1 및 표 2에 따랐다. 표 1 및 표 2에 있어서, 각 성분의 첨가량의 수치는 전부 질량부로 표기하였다.
Figure 112017078093919-pct00003
Figure 112017078093919-pct00004
실시예 1~11 및 비교예 1~9에 대해, 보존안정성 확인, 저온경화성 확인, 접착력 측정, 도전성 측정을 실시하였다. 그 결과를 표 3 및 표 4에 정리하였다.
[보존안정성 확인]
조제한 접착제를 2mL 사용하여, 하기의 측정조건에서 점도를 측정하여 초기 점도로 하였다. 그 후, 25℃ 분위기하에 방치하여 12시간마다 측정하여 초기 점도의 20% 증가까지 점도 측정을 실시한 후, 하기의 평가기준에 따라 "보존안정성"에 대해 판단하였다. 접착제의 토출시에 토출량이 변화하지 않기 때문에, 보존안정성은 "○"인 것이 바람직하다.
(측정조건)
콘 로터 : 3°×R2.4
전단 속도 : 1.0(1/s)
측정 온도 : 25℃(온도조절장치 사용)
(평가기준)
○ : 24시간보다 김
× : 24시간 이하
[저온경화성 확인]
접착제 100mg을 유리판에 칭량한 후, 90℃로 설정한 열풍 건조로에 투입하여 90분간 방치하였다. 꺼낸 후, 25℃로 온도가 내려가면, 폴리테트라플루오로에틸렌제 막대의 선단으로 경화물을 눌러 이하의 평가 기준으로 경화상태를 확인하고, "저온경화성"으로 하였다. 피착체에 대해 열로 인한 데미지를 저감시키기 위해서는 저온경화성은 "○"인 것이 바람직하다.
(평가기준)
○ : 막대기에 미경화 접착제가 부착되지 않음
× : 막대기에 미경화 접착제가 부착됨
[접착력 측정]
두께 1.6mm×폭 25mm×길이 100mm의 니켈판 상에, 두께 50μm가 되도록 마스킹 테이프를 부착하고, 접착제를 스퀴징하여 균일한 도막을 형성하였다. 도막 상에 2φ×1mm의 금 도금 칩을 도막으로부터 1cm 위에서 수직으로 낙하시켜 시험편을 제작하였다(n = 5). 시험편을 5분 이내로, 90℃ 분위기의 열풍 건조로에 투입하여 90분간 방치한 후, 열풍 건조로에서 시험편을 꺼내었다. 25℃로 돌아온 후, 니켈 칩을 고정한 상태에서, 접촉자 부착 디지털 포스 게이지를 50mm/분으로 이동시켜, 접촉자로 금도금 칩을 눌러 "최대강도(N)"를 측정하였다. 접착면적으로부터 환산하여 "접착력(MPa)"을 계산하고, 하기의 평가 기준을 사용해 접착력을 판단하였다. 피착체가 탈락하지 않기 위해서는 접착력은 "○" 또는 "◎"인 것이 바람직하다.
(평가기준)
◎ : 10MPa 이상 25MPa 이하,
○ : 5MPa 이상 10MPa 미만,
× : 5MPa 미만.
[도전성 측정]
두께 2.0mm×폭 50mm×길이 100mm의 유리판 상에 길이 70mm×폭 10mm가 되도록 마스킹 테이프(50μm 두께)를 부착하고, 접착제를 스퀴징하여 균일한 도막을 형성함으로써 시험편을 제작하였다. 시험편을 90℃ 분위기의 열풍 건조로에 투입하여 90분간 방치한 후, 열풍 건조로에서 시험편을 꺼내었다. 샘플이 25℃로 내려간 후에, 판상의 전극을 설치한 듀얼 디스플레이 멀티메터를 이용하여, 전극간의 거리가 50mm인 상태에서 "저항값(Ω)"을 측정하였다. 저항값, 전극간의 거리 및 접착제의 경화 후 두께로부터 "도전성(Ω·m)"을 계산하여, 이하의 평가기준을 통해 도전성을 판단하였다. 도전성을 확보하는 관점에서, 도전성은 "○"인 것이 바람직하다.
(평가기준)
○ : 9×10- 4Ω·m 이하,
× : 9×10- 4Ω·m보다 크다.
시험
항목		 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 비교예1 비교예2 비교예3
보존안정성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ×
저온경화성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ○
접착력 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
도전성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
시험
항목		 비교예4 비교예5 비교예6 비교예7 비교예8 비교예9 실시예8 실시예9 실시예10 실시예11
보존안정성 × × × ○ ○ × ○ ○ ○ ○
저온경화성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
접착력 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ◎ ○ ○ ○
도전성 ○ ○ ○ × × × ○ ○ ○ ○
실시예 1~7, 비교예 1 및 비교예 2의 비교에 따르면, 이들은 (C)성분에 차이가 있으며, 그로 인해 비교예 1 및 비교예 2는 저온경화성이 발현되지 않는다. 또한, 실시예 1~7 및 비교예 3~6의 비교에 따르면, 비교예 6과 같이 (D)성분을 첨가하지 않은 경우나 비교예 3~5와 같이 스테아르산이 아닌 처리를 한 경우에는 저장 안정성이 저하된다. 또한, 실시예 1~7 및 비교예 10~12의 비교에 따르면, 분자 내에 (메타)아크릴기를 2개 이상 갖는 모노머를 사용하면 도전성이 저하됨을 알 수 있다.
실시예 1 및 4~6의 비교에 따르면, 이들은 (D)성분이 다르지만, 모두 바람직한 특성을 가진다. 이들 중에서도, (D)성분으로서 분자 내에 (메타)아크릴기를 갖는 인산에스테르 화합물을 사용한 실시예 4는 경화물이 가열되었을 때에 아웃 가스의 발생을 저감할 수 있는 열경화형 도전성 접착제로서의 용도가 기대된다.
실시예 1~10, 특히 실시예 8~10을 비교하면, 밀착 부여제로서 페녹시 수지를 첨가한 실시예 8의 경우에 더욱 접착력의 향상이 확인되었다.
또한, 실시예 11과 같이, 강자성 분말을 첨가하면 은 분말을 감소시키면서 도전성을 유지할 수 있다. 이로부터, 강자성 분말을 사용함으로써, 양호한 도전성을 유지하면서 원료 원가를 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다.
본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 25℃ 분위기하에서 보존안정성이 양호함과 아울러, 80~130℃ 분위기하에서의 저온경화성이 양호하다. 이로써, 본 발명의 일 형태에 따른 열경화형 도전성 접착제는 장시간의 토출 작업중에 토출량이 변화하는 일이 없으며, 또한 피착체에 가열로 의한 데미지를 감소시킬 수 있다. 또한, 금이나 니켈과 같은 난접착성 금속제 피착체에 대해 높은 접착력을 유지할 수 있음과 아울러, 도전성을 발현하는 것을 가능하게 한다. 이들 특성 때문에, 각종 전자부품 등의 조립에 사용할 수 있어, 넓은 용도로 전개될 가능성이 있다.
본 출원은 2015년 3월 2일에 출원된 일본 특허출원번호 2015-040513호에 기초하고 있으며, 그 개시 내용은 참조로 전체적으로 편입되어 있다.

Claims (8)

  1. (A)~(E)성분을 포함하며, 또한, (A)성분과 (B)성분의 합계 100질량부에 대해 (E)성분을 100질량부 이상 1000질량부 이하 포함하는 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제;
    (A)성분 : (메타)아크릴기를 갖는 우레탄 변성 올리고머
    (B)성분 : 분자 내에 (메타)아크릴기를 1개 갖는 모노머
    (C)성분 : 하기 구조의 유기 과산화물
    [화학식 1]
    Figure 112022051999810-pct00007

    (여기서, R1은 각각 독립적인 탄화수소기를 가리킨다.)
    (D)성분 : 인산에스테르 화합물
    (E)성분 : 스테아르산에 의해 표면처리된 도전성 입자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (C)성분은 하기 구조의 유기 과산화물인, 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
    [화학식 2]
    Figure 112022051999810-pct00008

    (여기서, R2는 각각 독립적인 탄화수소기를 가리킨다.)
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 (E)성분은 스테아르산에 의해 표면처리된 은 분말 또는 은 도금 분말인 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 (D)성분은 분자 내에 (메타)아크릴기를 갖는 인산에스테르 화합물을 포함하는, 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    추가로 페녹시 수지를 포함하는 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    추가로 강자성 분말을 포함하는, 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    금 및/또는 니켈 피착체와 접착시키기 위해 사용되는, 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
  8. 제 7항에 있어서,
    금 및/또는 니켈 피착체에 대한 접착력이 5MPa 이상인, 등방성의 도전성을 갖는 열경화형 도전성 접착제.
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