KR102460944B1 - 흡광성 솔더 페이스트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 패드 주위로 접촉부를 형성한 저융점 솔더의 외부로 흡광성 에폭시 코팅층을 형성함으로써, 솔더의 반사광으로 인해 발생하는 간섭현상을 완화할 수 있다. 본 발명은 솔더의 반사광을 억제하기 위해 시행하던, 기판의 접촉부 부근에 추가로 벽을 세우는 공정을 생략할 수 있으며, 본 발명에서 사용하는 흡광성 물질은 제작 단가가 매우 저렴하므로, 공정의 비용 절감 효과가 탁월한 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

흡광성 솔더 페이스트 조성물 {Visable ray absorbent solder paste composition}
본 발명은 흡광성 솔더 페이스트 조성물에 관한 것이다.
최근 소형 전자 기기의 고기능화에 따라 반도체 및 집적회로 기판의 고밀도화가 급진적으로 진행되는 추세이다. 이에, 솔더링 공정은 필수적인 접합 기술로 자리잡았으며, 이는 마이크로 LED와 인쇄회로 기판 또는 반도체 기판의 결합을 위해서도 요구되는 공정이다.
솔더링 공정은 450℃ 이하의 온도에서 2개의 이종 재료 사이에 금속을 용융시켜 접합하는 방식이며, 최근 솔더링 공정은 솔더볼(solder ball) 또는 솔더 범프(solder bump)를 사용하는 방향으로 발전하고 있다. 솔더볼은 칩과 기판 간의 전기 및 기계적 연결을 하는 땜납 부속품으로, 최종 칩과 회로 기판 사이의 전기적 신호 전달을 가능케하는 작은 구슬 형태의 정밀 재료를 뜻한다.
최근 솔더링 공정은 에폭시 수지를 포함한 솔더 페이스트를 도포하고, 열의 대류에 의해 도포된 솔더 페이스트를 경화시키는 리플로우 방식을 채택하는 경우가 많다. 가열된 상태에서 에폭시 경화제의 반응이 개시되며, 저융점 솔더가 용융되는데, 이때 솔더와 에폭시 간의 응집력의 차이로 인해 솔더는 안쪽으로 모여 기판과 부품 사이의 금속 접합부를 형성하고, 에폭시 수지는 솔더를 비롯한 금속 접합부를 감싸 화학적으로 안정한 상태를 유지하는 데 이바지한다.
발광다이오드(light emitting diode, LED)는 전력 소모가 적고, 공해요소가 적다는 측면에서 주목받아, 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. LED는 주로 조명장치, LCD 표시장치의 백라이트 및 디스플레이 장치로의 수요가 많은 것으로 집계되고 있다. LED는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 고체 소자의 일종으로, n형 반도체층과 p형 반도체층으로 이루어지며, 두 층을 겹친 사이에 존재하게 되는 활성층을 포함한다. 두 개의 층 사이에 전압이 인가되면 전자와 정공이 활성층으로 유입된 후, 활성층 내에서 재결합되어 빛이 발생하는 원리를 갖는다.
전술한 내용과 같이, LED는 전력 소모가 적으며, 낮은 전압에서도 구동하고, 에너지 효율이 높아 발열성이 낮은 특징이 있다. 상기한 특징으로 인해 LED는 디스플레이용 전기소자로 주목받고 있다.
다만, 전술한 솔더링 공정의 결과물인 금속 접합부로 입사 및 반사되어 발생하는 LED의 반사광으로 인해 빛의 간섭현상이 일어나며, 이 간섭현상이 디스플레이의 해상도 및 색감에 영향을 주는 문제가 있다.
이를 방지하기 위해 반사광을 막는 패턴화된 박막층을 가진 마이크로 어레이 기판(대한민국 등록특허공보 제 10-0634505호, 06.10.16.)이 공지되어, 현재까지 해당 공지를 기반으로 한 기술을 널리 사용하고 있으나, 기판 제조 공정에 마이크로 공정이 추가되어 공정이 비싸며, 기판에 물리적 충격이 가해질 경우, 마이크로 어레이의 정렬이 어긋나면서 빛의 보강 현상 및 간섭 현상이 심해져 전체적인 품질이 저하되는 문제가 있다.
이에 공정이 값싸고, 금속 접합부로 인해 발생하는 LED의 반사광을 효과적으로 억제하는 방법의 도입이 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제 10-2202937호 (2021.01.14.) 대한민국 등록특허공보 제 10-2101345호 (2020.04.09.) 대한민국 등록특허공보 제 10-1826950호 (2018.02.01.) 대한민국 등록특허공보 제 10-1732965호 (2017.04.27.) 대한민국 등록특허공보 제 10-1219754호 (2013.01.02.) 대한민국 등록특허공보 제 10-1163172호 (2012.06.29.)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 가시광을 흡수할 수 있는 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는 표면 개질된 흡광성 물질, 에폭시계 수지, 경화제, 촉매제, 저융점 솔더, 아이소보르닐 메타크릴레이트, 디하이드록시 페닐알라닌, 환원제, 계면활성제 및 비수계 실리콘 소포제를 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 표면 개질된 흡광성 물질은 카본 블랙을 포함하는 흡광성 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 표면 개질된 흡광성 물질은 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 에폭시계 실란 커플링제 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상에 의해 표면 개질된 흡광성 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 에폭시계 수지는 2관능성 에폭시, 3관능성 에폭시 및 4관능성 에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 경화제는 아민 계열(amine family) 물질 및 안하이드라이드 계열(anhydride family)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 경화제에는 칙소제 또는 희석제가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 촉매제는 벤질디메틸아민, BF3-모노에틸아민, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 디메틸벤즈안트라센 및 메틸이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 저융점 솔더는 Sn-In 계열 물질, Sn-Bi 계열 물질, Sn-Ag 계열 물질, In-Ag 계열 물질, Sn-Bi-Ag 계열 물질, Sn-Bi-Pb 계열 물질 및 Sn-Ag-Cu 계열 물질로 이루어진 군 중에서 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 환원제는 글루타르산, 말레산, 아젤라인산, 아비에트산, 아디프산, 아스코르빈산, 아크릴산 및 시트르산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들어, 퍼플루오로알킬아민옥사이드, 퍼플루오로알킬폴리옥시에틸렌에탄올 및 플루오르화 알킬 에스테르를 사용하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 비수계 실리콘 소포제는 25℃ 동점도가 200~1500 cSt인 디메틸실리콘오일인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물은 적외선 리플로우 솔더링에 적합한 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어서, 상기 조성물은 점도가 20,000 ~ 40,000 cps인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 양태는 상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
상기 다른 일 양태에 있어서, 상기 제조방법은,
(제 1단계) 흡광성 물질의 표면을 에폭시계 실란 커플링제로 개질하는 단계;
(제 2단계) 에폭시계 수지, 경화제 및 표면 개질된 흡광성 물질을 혼합하여 제 1혼합물을 조성하는 단계;
(제 3단계) 상기 제 1혼합물에 촉매제, 저융점 솔더, 아이소보르닐메타크릴레이트 및 디하이드록시 페닐알라닌을 첨가하고 혼합하여 제 2혼합물을 조성하는 단계;
(제 4단계) 상기 제 2혼합물에 환원제를 첨가하고 혼합하여 제 3혼합물을 조성하는 단계; 및
(제 5단계) 상기 제 3혼합물에 계면활성제를 첨가하고 혼합하여 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 조성하는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태는 상기 솔더 페이스트 조성물을 이용한 반도체 기판에서의 마이크로 LED의 배열 및 솔더링 방법에 관한 것이다.
상기 또 다른 일 양태에 있어서, 상기 반도체 기판에서의 마이크로 LED의 배열 및 솔더링 방법은,
(제 A단계) 흡광성 페이스트 조성물을 반도체 기판의 패드에 바르는 단계;
(제 B단계) 마이크로 LED가 점착된 시트를 마이크로 LED의 전극이 반도체 기판의 패드 상부에 맞닿도록 접착시켜 적층체를 제조하는 단계; 및
(제 C단계) 상기 적층체에 90 내지 200℃의 열을 가하여 솔더 페이스트 조성물 내의 저융점 솔더가 마이크로 LED의 전극과 반도체 기판의 패드 주위로 응집 및 용융되어 마이크로 LED와 반도체 기판을 연결하는 접촉부를 형성하면서, 상기 접촉부 외부로 흡광성 에폭시 코팅층이 형성되는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 흡광성 솔더 페이스트 조성물은 반도체 기판의 패드 주위로 접촉부를 형성한 저융점 솔더의 외부로 흡광성 에폭시 코팅층을 형성함으로써, 솔더의 반사광으로 인해 발생하는 간섭현상을 완화할 수 있다.
본 발명을 제공함으로써 솔더의 반사광을 억제하기 위해 시행하던, 기판의 접촉부 부근에 추가로 벽을 세우는 공정을 생략할 수 있으며, 본 발명의 흡광성 물질은 제작 단가가 매우 저렴하므로, 공정의 비용 절감 효과가 탁월하다.
도 1(a)는 흡광성 물질을 첨가하지 않고 솔더볼 리플로우 결과 생성된 솔더 접촉부 및 에폭시 코팅층이다.
도 1(b)는 표면 개질된 흡광성 물질을 1phr 첨가하여 솔더볼 리플로우를 진행한 결과 생성된 솔더 접촉부 및 흡광성 에폭시 코팅층이다.
도 1(c)는 표면 개질된 흡광성 물질을 3phr 첨가하여 솔더볼 리플로우를 진행한 결과 생성된 솔더 접촉부 및 흡광성 에폭시 코팅층이다.
도 1(d)는 표면 개질된 흡광성 물질을 5phr 첨가하여 솔더볼 리플로우를 진행한 결과 생성된 솔더 접촉부 및 흡광성 에폭시 코팅층이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 기판 접촉부 및 에폭시 코팅층이다.
이하 본 발명에 따른 흡광성 솔더 페이스트 조성물에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 표면 개질된 흡광성 물질, 에폭시계 수지, 경화제, 촉매제, 저융점 솔더, 아이소보르닐 메타크릴레이트, 디하이드록시 페닐알라닌, 환원제, 계면활성제 및 비수계 실리콘 소포제를 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물에 관한 것이다.
상기 표면 개질된 흡광성 물질은 흑색을 띄는 안료라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 상기 표면 개질된 흡광성 물질은 카본 블랙인 것이 바람직하며, 이때, 입도가 10 내지 50nm인 카본 블랙을 사용하는 것이 흡광 성능을 발휘하기에 가장 좋다.
상기 표면 개질된 흡광성 물질은 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 에폭시계 실란 커플링제 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상에 의해 표면 개질된 흡광성 물질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 표면 개질된 흡광성 물질의 표면 개질 시 첨가되는 상기 실란 커플링제의 양은 카본 블랙 대비 1 내지 20중량%일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15중량%, 더욱 바람직하게는 7 내지 13중량%를 첨가하는 것이 좋다. 이와 같은 범위에서 표면 개질 시 에폭시 수지와 흡광성 물질이 직접 반응에 참여할 수 있어, 흡광성 물질의 분산성 및 접착성능을 향상하기 좋다.
상기 에폭시계 수지는 바람직하게는 2관능성 에폭시(DiGlycidylEther of Bisphenol of A, DGEBA), 3관능성 에폭시(Tri-Glycidyl p-Aminophenol, TGAP) 및 4관능성 에폭시(TetraGlycidyl Diamine Diphenyl Methane, TGDDM)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 기 공지된 에폭시계 수지라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 경화제는 아민 계열(amine family) 물질 및 안하이드라이드 계열(anhydride family)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 아민 계열 물질은 메타-페닐렌디아민(meta-phenylenediamine), 디아미노디페닐 메탄(diaminodiphenyl methane) 및 디아미노디페닐 설폰(diaminodiphenyl sulfone)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 기 공지된 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 안하이드라이드 계열 물질은 2-메틸-4-니트로아닐린(2-methyl-4-nitroaniline), 도데세닐 숙신 안하이드라이드(dodecenyl succinic anhydride), 메틸테트라하이드로프탈릭 안하이드라이드(methyltetrahydrophthalic anhydride), 테트라하이드로프탈릭 안하이드라이드(tetrahydrophthalic anhydride) alc 피로멜리틱 디안하이드라이드(pyromellitic dianhydride)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 기 공지된 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 경화제는 칙소제 또는 희석제가 더 포함되는 것일 수 있다.
상기 칙소제로는 수소 첨가 캐스터 왁스(hydrogenated castor wax), 카나우바 왁스(carnauba wax), 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 폴리글리콜(polyglycols), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycols), 아크릴레이트 올리고머(acrylate oligomers), 글리세라이드(glycerides), 시메티콘(simethicone), 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate) 및 실리카계 화합물(silica compounds)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상인 것이 바람직하다. 단, 기 공지된 칙소제로 사용이 가능한 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 희석제로는 브롬화 디페닐에테르(brominated diphenyl ethers)와 같은 유기용매를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 기 공지된 희석제로 사용이 가능한 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 촉매제는 벤질디메틸아민, BF3-모노에틸아민, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 디메틸벤즈안트라센 및 메틸이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 기 공지된 촉매제로 사용이 가능한 물질이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 저융점 솔더는 Sn-In 계열 물질, Sn-Bi 계열 물질, Sn-Ag 계열 물질, In-Ag 계열 물질, Sn-Bi-Ag 계열 물질, Sn-Bi-Pb 계열 물질 및 Sn-Ag-Cu 계열 물질로 이루어진 군 중에서 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 저융점 솔더는 58Sn/42Bi, 60Sn/40Bi, 52In/48Sn, 97In/3Ag, 57Bi/42Sn/1Ag, 52Bi/32Pb/16Sn 및 96.5Sn/3Ag/0.5Cu와 같은 조성비로 이루어질 수 있다.
상기 저융점 솔더 입자의 크기는 적용되는 패턴의 크기(e.g. pitch)에 따라 선택될 수 있으며, 상기 패턴의 크기가 증가할수록 더 큰 저융점 솔더 입자가 사용될 수 있다. 상기 저융점 솔더 입자의 크기는 5㎚ 내지 100㎛의 범위에서 선택할 수 있다.
상기 아이소보르닐 메타크릴레이트 및 디하이드록시 페닐알라닌은 본 발명의 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 접착효율을 높이기 위하여 경화제 100 중량부에 대하여 아이소보르닐 메타크릴레이트 5 내지 10 중량부 및 디하이드록시 페닐알라닌 10 내지 20 중량부가 첨가되는 것일 수 있다.
상기 환원제는 글루타르산(glutaric acid), 말레산(maleic acid), 아젤라인산(azelaic acid), 아비에트산(abietic acid), 아디프산(adipic acid), 아스코르빈산(ascorbic acid), 아크릴산(acrylic acid) 및 시트르산(citric acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 기 공지된 환원제로 사용이 가능한 유기산이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 불소계 계면활성제는 예를 들어, 퍼플루오로알킬아민옥사이드, 퍼플루오로알킬폴리옥시에틸렌에탄올 및 플루오르화 알킬 에스테르를 사용하는 것일 수 있다.
상기 비수계 실리콘 소포제는 기포의 발생을 줄이기 위해 사용하는 것으로써, 분자간의 낮은 인력과 표면의 발수성 및 비접촉성으로 인해 표면장력을 낮춰 기포가 안정적으로 형성되지 못하게 만듦으로써 소포성능을 발휘한다.
상기 비수계 실리콘 소포제는 경화제 100 중량부 대비 3 내지 7 중량부가 포함될 수 있다. 상기 범위 초과 시 조성물의 점도가 낮아져 기판을 침지하며 균일한 도포가 어려우며, 상기 범위 미만 시 기포 억제 효과가 불충분하다.
상기 비수계 실리콘 소포제는 25℃ 동점도가 200~1500 cSt인 디메틸실리콘오일인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 상기 범위 초과 시 다른 재료와의 혼화성이 떨어지며, 상기 범위 미만 시 조성물의 점도가 낮아져 균일한 도포가 어렵다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 조성물은 유동개질제 또는 증점제와 같은 보조 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 유동개질제 또는 증점제는 아크릴레이트 고분자 화합물, 변성 셀룰로스 등이 사용가능하며, 기 공지된 물질이라면 특별히 제한받지 않는다.
상기 유동개질제 및 증점제는 각각 경화제 100 중량부 대비 1 내지 15 중량부가 포함될 수 있다.
상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물은 적외선 리플로우 솔더링에 적합한 것일 수 있다.
상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물은 점도가 20,000 ~ 40,000cps인 것일 수 있다. 조성물의 점도가 상기 범위를 벗어나는 경우 마이크로-LED의 접착효율이 떨어지며, 기판에 균일하게 도포하기 어려워지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 흡광성 솔더 페이스트는 상기 표면 개질된 흡광성 물질을 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 본 발명의 흡광 성능이 극대화되며, 더욱 구체적인 범위 및 효과에 대해서는 후술하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 제조방법에서 설명한다.
상기 흡광성 솔더 페이스트는 경화제를 에폭시계 수지 대비 0.3 내지 0.5 당량비로 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 흡광성 솔더 페이스트는 경화제 100 중량부에 대하여, 희석제를 50 내지 60 중량부, 칙소제를 5 내지 15 중량부, 촉매제를 10 내지 15 중량부, 저융점 솔더를 10 내지 15 중량부, 아이소보르닐 메타크릴레이트를 5 내지 10 중량부, 디하이드록시 페닐알라닌을 10 내지 20 중량부, 환원제를 20 내지 25 중량부, 계면활성제를 5 내지 25 중량부 및 비수계 실리콘 소포제 3 내지 7 중량부 포함하는 것일 수 있다. 이와 같은 범위에서 본 발명의 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 공정 효율을 극대화할 수 있으며, 더욱 구체적인 범위 및 효과에 대해서는 후술하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 제조방법에서 설명한다.
본 발명의 다른 일 양태는 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
상기 제조방법은,
(제 1단계) 흡광성 물질의 표면을 에폭시계 실란 커플링제로 개질하는 단계;
(제 2단계) 에폭시계 수지, 경화제 및 흡광성 물질을 혼합하여 제 1혼합물을 조성하는 단계;
(제 3단계) 상기 제 1혼합물에 촉매제, 저융점 솔더, 아이소보르닐메타크릴레이트 및 디하이드록시 페닐알라닌을 첨가하고 혼합하여 제 2혼합물을 조성하는 단계;
(제 4단계) 상기 제 2혼합물에 환원제를 첨가하고 혼합하여 제 3혼합물을 조성하는 단계; 및
(제 5단계) 상기 제 3혼합물에 계면활성제를 첨가하고 혼합하여 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 조성하는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제 1단계에 있어서, 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 에폭시계 실란 커플링제 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상에 의해 표면 개질된 것을 포함하는 것일 수 있다.
상기 흡광성 물질의 표면 개질 시 첨가되는 상기 실란 커플링제의 양은 흡광성 물질 대비 1 내지 20중량%일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 더욱 바람직하게는 7 내지 13중량%를 첨가하는 것이 좋다. 이와 같은 범위에서 표면 개질 시 흡광성 물질 표면의 실란 커플링제가 가진 에폭시 작용기가 직접 반응에 참여할 수 있어, 흡광성 물질의 분산성 및 접착성능을 향상하기에 바람직하다.
상기 제 2단계에 있어서, 제 1혼합물을 구성하는 경화제의 양은 에폭시계 수지 대비 0.3 내지 0.5 당량비로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위 초과 시 경화된 에폭시계 수지의 고온 고습에 견딜 수 있는 특성 및 내화학성이 저하되며, 상기 범위 미만 시 에폭시계 수지의 경화가 원활하지 않아 바람직하지 않다.
상기 제 2단계에 있어서, 상기 제 1혼합물에 포함되는 상기 흡광성 물질의 양은 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부 포함되는 것일 수 있다. 이때, 상기 흡광성 물질을 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 7.5 중량부 포함하는 것이 바람직하며, 1 내지 5 중량부 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위 초과 시 LED와 기판 사이의 접착 강도가 저하되어 내구성에 문제가 있을 수 있으며, 상기 범위 미만 시 충분한 흡광 효과를 얻을 수 없어 바람직하지 않다.
상기 제 2단계에서 경화제에 희석제 또는 칙소제가 더 첨가될 수 있다.
상기 제 2단계에 있어서, 상기 희석제는 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), N,N-디메틸폼아마이드(N,N-dimethylformamide, DMF) 또는 브롬화 디페닐에테르(brominated diphenylether, BDE) 등의 유기용매로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것이 바람직하나, 기 공지된 희석제로 사용 가능한 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 희석제는 경화제 100 중량부에 대하여 50 내지 60 중량부가 포함될 수 있다.
상기 제 2단계에 있어서, 상기 칙소제는 수소 첨가 캐스터 왁스(hydrogenated castor wax), 카나우바 왁스(carnauba wax), 에틸렌글리콜(ethyleneglycol), 프로필렌글리콜(propyleneglycol), 폴리글리콜(polyglycols), 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol), 아크릴레이트 올리고머(acrylate oligomers), 글리세라이드(glycerides), 시메티콘(simethicone), 트리부틸 포스페이트(tributyl phosphate) 등의 유기물질로 이루어진 군; 또는 실리카계 화합물(silica compounds)로 이루어진 군;에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 것이 바람직하다. 상기 칙소제는 경화제 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부가 포함될 수 있다.
상기 제 2단계에 있어서, 상기 희석제 및 상기 칙소제는 상기 범위 내에서 첨가되는 것이 제 1혼합물의 점도 및 칙소성 조절에 바람직하다.
상기 제 3단계에 있어서, 상기 제 2혼합물에는 상기 촉매제가 경화제 100 중량부에 대하여 10 내지 15 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위 내에서 촉매제를 포함하는 경우, 가열 공정을 통해 기판의 솔더와 부품의 리드가 결합되어 형성된 금속 접합부분에 실링층이 형성될 때 기포가 형성될 확률이 낮아 본 발명의 효과를 극대화하기 좋다.
상기 제 3단계에 있어서, 상기 제 2혼합물에는 상기 저융점 솔더가 경화제 100 중량부 대비 10 내지 15 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위 초과 시 마이크로 LED와 반도체 사이의 금속 접합 부분이 과도하게 커져 누설 전류가 발생하거나 단락이 일어날 수 있으며, 상기 범위 미만 시 금속의 접합이 충분히 이뤄지지 않아 전류가 잘 흐르지 않을 수 있어 좋지 않다.
상기 제 3단계에 있어서, 상기 제 2혼합물에는 경화제 100 중량부에 대하여 아이소보르닐 메타크릴레이트 5 내지 10 중량부 및 디하이드록시 페닐알라닌 10 내지 20 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 상기 아이소보르닐 메타크릴레이트 및 디하이드록시 페닐알라닌은 본 발명의 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 접착효율을 높여주는 역할을 한다. 상기 아이소보르닐 메타크릴레이트 또는 디하이드록시 페닐알라닌이 상기 범위 미만으로 포함될 경우, 마이크로 LED가 반도체 기판의 상부로 결착이 되지 않을 수 있어 공정의 수율이 매우 떨어지게 된다.
상기 제 4단계에 있어서, 상기 환원제는 글루타르산(glutaric acid), 말레산(maleic acid), 아젤라인산(azelaic acid), 아비에트산(abietic acid), 아디프산(adipic acid), 아스코르빈산(ascorbic acid), 아크릴산(acrylic acid) 및 시트르산(citric acid)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으나, 기 공지된 환원제로 사용이 가능한 유기산이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 환원제는 경화제 100 중량부에 대하여 20 내지 25 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 이와 같은 범위 내에서 환원제로 인한 마이크로 LED의 전극과 반도체 기판의 패드의 산화가 일어나지 않아 바람직하다.
상기 제 5단계에 있어서, 상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물에는 경화제 100 중량부에 대하여 계면활성제 20 내지 25 중량부를 포함되는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제는 불소계 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제를 이용하는 것일 수 있다. 구체적으로, 불소계 계면활성제는 퍼플루오로알킬아민옥사이드, 퍼플루오로알킬폴리옥시에틸렌에탄올 및 플루오르화 알킬 에스테르로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 불소계 계면활성제를 사용하는 것이 에폭시 층의 내화학성, 내습성, 고온 내구성 등의 물성을 향상할 수 있어 바람직하다.
상기 계면활성제는 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 접착성을 향상하며, 계면 장력을 감소시켜 혼합물 간의 균일한 혼합을 도모할 수 있다. 상기 범위 초과 시 흡광성 페이스트 조성물의 흐름성이 높아져 마이크로 LED의 전극과 반도체 기판의 패드 주위를 균일하게 감싸지 못하며, 상기 범위 미만 시 흡광성 솔더 페이스트 조성물이 균일하게 혼합되지 않아 접착성능이 떨어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 양태는 상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 이용한 반도체 기판에서의 마이크로 LED의 배열 및 솔더링 방법에 관한 것이다.
상기 반도체 기판에서의 마이크로 LED의 배열 및 솔더링 방법은,
(제 A단계) 흡광성 페이스트 조성물을 반도체 기판의 패드에 바르는 단계;
(제 B단계) 마이크로 LED가 점착된 시트를 마이크로 LED의 전극이 반도체 기판의 패드 상부에 맞닿도록 접착시켜 적층체를 제조하는 단계; 및
(제 C단계) 상기 적층체에 90 내지 200℃의 열을 가하여 솔더 페이스트 조성물 내의 저융점 솔더가 마이크로 LED의 전극과 반도체 기판의 패드 주위로 응집 및 용융되어 마이크로 LED와 반도체 기판을 연결하는 접촉부를 형성하면서, 상기 접촉부 외부로 흡광성 에폭시 코팅층이 형성되는 단계;
를 포함하는 것일 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 흡광성 솔더 페이스트 조성물 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1]
평균 40㎚의 입도를 가진 카본 블랙 9g을 준비하였다. 카본 블랙 입자의 표면을 개질하기 위해 에탄올 및 카본 블랙 입자를 1:1 중량비로 혼합하고, 혼합액을 1시간 동안 교반하였다. 다음으로 신에츠(Shinetsu)사의 KBM-403(3-글리시독시프로필트리메톡시실란) 1g을 첨가하여 40℃로 유지되는 항온조에서 2시간 동안 교반하였다. 이후 에탄올을 회전증발기에서 제거하여 최종적으로 표면 개질된 흡광성 물질을 얻었다.
[실시예 1]
경화제인 디아미노디페닐 설폰 100g을 희석제인 디페닐에테르 60g과 칙소제인 시메티콘 10g에 첨가하고, 상기 디아미노디메틸 설폰이 모두 용해될 때까지 130℃에서 20분간 혼합하였다. 이렇게 제조된 용액에 3관능성 에폭시 수지 및 제조예 1의 흡광성 물질을 첨가하고 25℃에서 20분간 혼합하였다. 이때, 에폭시계 수지 대비 경화제를 0.4 당량비로 포함하였으며, 제조예 1의 흡광성 물질 17g을 첨가하여 제 1혼합물을 제조하였다.
제 1혼합물에 상온에서 촉매제인 BF3-모노에틸아민 10g, 저융점 솔더 30g, 아이소보르닐메타크릴레이트 5g, 디하이드록시 페닐알라닌 15g을 첨가하고 5분간 혼합하여 제 2혼합물을 제조하였다.
이후, 상기 촉매제를 포함하는 혼합물에 환원제인 말레산 20g을 첨가하여 5분간 혼합한 후, 말레산이 첨가된 혼합물을 30rpm의 속도로 교반하여 제 3혼합물을 제조하였고, 이후 제 3혼합물을 30rpm의 속도로 계속 교반하며 계면활성제인 플로라드 FC-4430 20g을 30g/min의 속도로 적가하여 최종적으로 본 발명의 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 제조하였다.
[실시예 2 내지 7]
표면 개질된 흡광성 물질의 함량을 하기 표 1과 같이 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 1 내지 3]
제조예 1을 대신하여 평균 입도가 40㎚이며, 표면 개질 처리되지 않은 카본 블랙을 사용한 것을 제외하고 실시예 1 내지 3과 동일하게 진행하였다.
[비교예 4]
흡광성 물질을 포함하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
에폭시계 수지 대비 흡광성 물질의 함량 (중량%) 흡광성 물질의 표면개질 여부
실시예 1 5 ○
실시예 2 3 ○
실시예 3 1 ○
실시예 4 0.1 ○
실시예 5 0.5 ○
실시예 6 10 ○
실시예 7 20 ○
비교예 1 5 ×
비교예 2 3 ×
비교예 3 1 ×
비교예 4 - -
[특성 평가 방법]
A. 가시광 반사율 측정
흡광성 페이스트 조성물을 이용하여 생성된 에폭시 코팅층에 대하여, 마이크로 LED가 방출하는 가시광(적색광:660㎚, 녹색광:550㎚, 청색광:470㎚)의 반사율을 측정하였다.
적색광(660㎚) 반사율(%) 녹색광(550㎚) 반사율(%) 청색광(470㎚) 반사율(%)
실시예 1 6.6 5.7 5.1
실시예 2 7.4 6.1 5.5
실시예 3 9.2 8.8 6.4
실시예 4 43.8 22.1 15.3
실시예 5 25.1 12.3 8.9
비교예 1 6.8 6.0 5.0
비교예 2 7.7 6.2 5.8
비교예 3 10.1 9.3 8.8
비교예 4 65.2 45.3 18.1
상기 표 2를 통해 확인할 수 있듯이, 흡광성 물질을 포함함에 따라, 3개의 광원에 대한 반사율이 줄어드는 경향을 확인할 수 있다. 이때, 실시예 1 내지 3은 3가지 광원에 대한 반사율이 10% 미만인 특히 좋은 결과를 보였다.
B. 접착성능 평가
상기 표 1에 기재된 솔더 페이스트 조성물의 접착성능 및 에폭시가 금속 접합 부분을 감싸는 실링성을 비교하였다.
먼저 기판에 솔더 페이스트 조성물을 도포한 후, 상기 기판 및 솔더 페이스트 조성물에 150℃의 열을 5분간 가하며, 적외선 레이저 공정으로 리플로우 공정을 수행하였다. 리플로우 공정을 통해 솔더와 리드가 결합되어 금속 접합부가 형성되고, 경화된 에폭시는 금속 접합부를 전체적으로 감싸 에폭시 실링층이 형성된다.
상기 금속 접합부 및 에폭시 실링층에 대하여 인장강도 측정기를 이용하여 접합강도를 측정하였다. 또한, 에폭시 층을 육안상으로 관찰하여, 에폭시 코팅층의 형성 정도 및 실링성을 평가하였다(◎: 우수, ○: 양호, △: 좋지 않음, ×: 기준 미달). 상기 평가 방법에 따라 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7의 솔더 페이스트 조성물에 대해 평가한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
금속 접합부
접합강도 (kgf)		 에폭시 층
접합강도 (kgf)		 에폭시 층의
형성 정도 및 실링성
실시예 1 29.0 1.38 ◎
실시예 2 28.7 1.41 ◎
실시예 3 28.6 1.42 ◎
실시예 4 28.7 1.44 ◎
실시예 5 27.4 1.43 ◎
실시예 6 26.6 1.29 ○
실시예 7 24.5 0.82 △
비교예 1 26.3 0.97 ×
비교예 2 26.9 1.02 ×
비교예 3 28.4 1.25 △
비교예 4 29.1 1.46 ◎
◎: 에폭시 층이 균일하고 흠이 없음
○: 에폭시 층이 균일하지 않거나 흠이 있음
△: 에폭시 층이 균일하지 않고 매우 얇은 부분이 존재함
×: 에폭시 층이 균일하지 않고 금속 접합부가 외부로 노출됨
상기 표 3을 통해 확인할 수 있듯이, 금속 접합부의 접합강도는 모두 15kgf 이상으로 양호하게 측정되었다.
표면이 개질되지 않은 카본 블랙을 포함한 비교예 1 내지 3의 경우 에폭시 층의 접합강도가 감소했으며, 에폭시 층의 밀봉이 완벽하지 못하여 금속 접합부가 외부로 노출되었다. 또한, 비교적 많은 양의 표면 개질된 흡광성 물질을 포함한 실시예 6 내지 7은 에폭시 층이 균일한 두께로 형성되지 않거나, 실링성이 떨어지는 경향을 보여주었다.
이와 같은 결과는 하기 도 2를 참조할 때 더욱 명확해진다. 비교예 1 내지 2의 경우 에폭시 층에 비어있는 공간(보이드)가 관찰되었으며, 비교예 3은 실링은 되었으나, 매우 얇은 부분이 존재하였고, 표면개질된 흡광성 물질을 포함한 실시예 1 내지 3은 우수한 실링성을 보여주었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (15)

  1. 에폭시계 수지 100 중량부에 대하여 표면 개질된 흡광성 물질을 1 내지 10 중량부 포함하며,
    경화제를 상기 에폭시계 수지 대비 0.3 내지 0.5 당량비로 포함하며,
    상기 경화제 100 중량부에 대하여 계면활성제를 5 내지 25 중량부, 촉매제를 10 내지 15 중량부, 환원제를 20 내지 25 중량부, 아이소보르닐 메타크릴레이트를 5 내지 10 중량부, 디하이드록시 페닐알라닌을 10 내지 20 중량부, 저융점 솔더를 10 내지 15 중량부, 및 비수계 실리콘 소포제를 3 내지 7 중량부 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물로,
    상기 표면 개질된 흡광성 물질은 2-(3,4 에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필트리에톡시실란으로 이루어진 에폭시계 실란 커플링제 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상에 의해 표면 개질된 것으로써, 카본 블랙을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 저융점 솔더는 Sn-In 계열 물질, Sn-Bi 계열 물질, Sn-Ag 계열 물질, In-Ag 계열 물질, Sn-Bi-Ag 계열 물질, Sn-Bi-Pb 계열 물질 및 Sn-Ag-Cu 계열 물질로 이루어진 군 중에서 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물은 점도가 20,000 ~ 40,000 cps인 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시계 수지는 2관능성 에폭시, 3관능성 에폭시 및 4관능성 에폭시로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 조성물에는 칙소제 또는 희석제가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 및 불소계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매제는 벤질 디메틸아민, BF3-모노에틸아민, 트리스(디메틸아미노메틸)페놀, 디메틸벤즈안트라센 및 메틸이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제는 아민 계열(amine family) 물질 및 안하이드라이드 계열(anhydride family)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 환원제는 글루타르산, 말레산, 아젤라인산, 아비에트산, 아디프산, 아스코르빈산, 아크릴산 및 시트르산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  11. 삭제
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 비수계 실리콘 소포제는 25℃ 동점도가 200~1500 cSt인 디메틸실리콘오일인 것을 특징으로 하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  13. 제 1항, 제4항 내지 제10항 및 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡광성 솔더 페이스트 조성물은 적외선 리플로우 솔더링에 적합한 것을 특징으로 하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물.
  14. (제 1단계) 흡광성 물질의 표면을 에폭시계 실란 커플링제로 개질하는 단계;
    (제 2단계) 에폭시계 수지, 경화제 및 표면 개질된 흡광성 물질을 혼합하여 제 1혼합물을 조성하는 단계;
    (제 3단계) 상기 제 1혼합물에 촉매제, 저융점 솔더, 아이소보르닐메타크릴레이트 및 디하이드록시 페닐알라닌을 첨가하고 혼합하여 제 2혼합물을 조성하는 단계;
    (제 4단계) 상기 제 2혼합물에 환원제를 첨가하고 혼합하여 제 3혼합물을 조성하는 단계; 및
    (제 5단계) 상기 제 3혼합물에 계면활성제를 첨가하고 혼합하여 흡광성 솔더 페이스트 조성물을 조성하는 단계;
    를 포함하는 흡광성 솔더 페이스트 조성물의 제조방법.
  15. (제 A단계) 제 1항의 흡광성 페이스트 조성물을 반도체 기판의 패드에 바르는 단계;
    (제 B단계) 마이크로 LED가 점착된 시트를 마이크로 LED의 전극이 반도체 기판의 패드 상부에 맞닿도록 접착시켜 적층체를 제조하는 단계; 및
    (제 C단계) 상기 적층체에 90 내지 200℃의 열을 가하여 솔더 페이스트 조성물 내의 저융점 솔더가 마이크로 LED의 전극과 반도체 기판의 패드 주위로 응집 및 용융되어 마이크로 LED와 반도체 기판을 연결하는 접촉부를 형성하면서, 상기 접촉부 외부로 흡광성 에폭시 코팅층이 형성되는 단계;
    를 포함하는 반도체 기판에서의 마이크로 LED의 배열 및 솔더링 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102202937B1 (ko) * 2019-11-13 2021-01-14 (주)호전에이블 실링성이 우수한 에폭시 플럭스 페이스트 조성물

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101163172B1 (ko) 2010-12-15 2012-07-06 (주)덕산테코피아 방열성 에폭시 솔더링 플럭스 및 이를 이용한 반도체 소자 실장 방법
KR101219754B1 (ko) 2011-07-11 2013-01-09 청솔화학환경(주) 다기능 솔더링용 플럭스 및 이를 포함하는 솔더 페이스트
KR101715207B1 (ko) * 2013-03-06 2017-03-10 디아이씨 가부시끼가이샤 에폭시 수지 조성물, 경화물, 방열 재료 및 전자 부재
KR101732965B1 (ko) 2016-03-17 2017-05-08 주식회사 에프피 고방열 led용 전도성 접착제 무용제형 실버 페이스트
KR101826950B1 (ko) 2016-07-29 2018-02-07 서울바이오시스 주식회사 솔더 페이스트를 통해 접착된 발광 다이오드를 갖는 발광 다이오드 모듈 및 발광 다이오드
KR102101345B1 (ko) * 2018-06-27 2020-04-16 (주)호전에이블 접착성능이 우수한 솔더 페이스트 조성물

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102202937B1 (ko) * 2019-11-13 2021-01-14 (주)호전에이블 실링성이 우수한 에폭시 플럭스 페이스트 조성물

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