KR20070041649A - 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전조성물 및 코팅 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물 및 코팅 필름에 관한 것으로서, 기재와 코팅층의 접착력이 우수할 뿐만 아니라 점착제와의 박리력이 우수한 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물 및 코팅 필름에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 실리콘 수분산 에멀젼 조성물은 실리카 레진 3~6 중량%, 하이드로전 폴리실록산 0.3~6 중량%, 백금킬레이트 촉매 0.002~0.005 중량%, 비닐 폴리실록산 수지 20~50 중량%, 잔량의 물로 구성된 것을 특징으로 하고, 바람직하게는 상기 조성물은 30~60 중량%의 고형분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

실리카 레진, 비닐 폴리실록산 수지, 백금킬레이트 촉매, 하이드로전 폴리실록산, 에멀전, 접착력, 박리력

Description

접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물 및 코팅 필름{Water-dispersed silicone emulsion composition and coating film with adhesion and release at once}

본 발명은 접착력과 박리력이 우수한 실리콘 수분산 에멀전 조성물 및 그 코팅 필름에 관한 것으로서, 기재와 코팅층의 접착력이 우수할 뿐만 아니라 점착제와의 박리력이 우수한 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물 및 그 코팅 필름에 관한 것이다.

일반적으로 이형 필름은 점착제, 접착제, 점약제(pasting medicine) 등을 위한 접착면 보호 필름으로 사용되거나 우레탄 수지, 에폭시 수지 또는 불포화 폴리에스테르 수지와 같은 경화성 수지의 시트 또는 열가소성 수지의 시트를 형성하기 위한 케리어 시트로서 사용되고 있으며, 그 사용의 범위가 넓어지고 있는 실정이다.

실리콘 접착제는 실리콘 오일, 실리콘 고무와 마찬가지로, 그 구조체인 폴 리실록산의 특징인 내열성, 내한성, 전기 절연성, 내후성, 내수성, 무독성을 가지며, 유기폴리머 접착제에서 점착하기 어려운 불소 수지, 실리콘 고무에 대해서도 점착성이 우수하여, 여러 가지 기재에 적응할 수 있고, 광범위한 용도에 사용되고 있다. 특히 고순도, 고내열성, 저 Tg, 저탄성율, 고전기 저항, 저유전율의 점으로부터 전자부품의 제조에 사용되기에 매우 적합하다. 또한 실리콘 접착제는 보호, 고정용 테이프 또는 마스킹 테이프, 기재의 접합 등의 용도로 접착력과 박리력이 동시에 요구되는 곳에 많이 사용되고 있다. 이러한 용도로서 실리콘수지의 우수한 신뢰성 때문에 반도체 제조공정용으로의 사용이 기대되고 있다.

반도체 제조공정용 필름 및 테이프로는 백그라인딩 테이프, 다이싱 테이프 등이 있으며, 상기 백그라인딩 테이프는 최근 박형화되는 실리콘 웨이퍼를 얇게 그라인딩할 때 웨이퍼 표면을 보호하고 웨이퍼가 휘는 것을 막아주는 시트로 적절한 접착력과 박리력이 동시에 요구되고, 상기 다이싱 테이프 역시 웨이퍼가 각각의 팁으로 절단될 때 팁이 흩날리지 않게 잡아주는 역할을 함과 동시에 절단 후에는 팁이 기재로부터 쉽게 떨어질 수 있어야 한다. 이러한 반도체 제조공정용 필름은 접착력과 박리력이 동시에 요구되며, 박리 후에 접착제가 웨이퍼에 잔류하지 않도록 해야 하는 것이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 전자부품 제조공정용으로 적용 가능한 접착력과 박리력을 동시에 가지며 전자부품에 접착제를 잔류시키지 않는 실리콘 수분산 에멀젼 조성물 및 이를 코팅한 코팅 필름을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물은 실리카 레진 3~6 중량%, 하이드로전 폴리실록산 0.3~6 중량%, 백금킬레이트 촉매 0.002~0.005 중량%, 비닐 폴리실록산 수지 20~50 중량% 및 잔량의 물로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 조성물은 30~60 중량%의 고형분을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 플라스틱 코팅필름은 상기 조성물을 폴리에스터 플라스틱 필름의 적어도 한 면에 일정한 도포 두께로 코팅하여 실리콘 코팅층을 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

본 발명에 따른 실리콘 조성물 중 실리카 레진은 3~6 중량%인 것을 특징으로 하는데, 3 중량% 미만 사용 시에는 충분한 접착력이 나오지 않으며, 6 중량% 초과 사용 시에는 접착력은 상승하지만 이형력이 나빠지는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 실리콘 조성물 구성 중 상기 비닐 폴리실록산 수지는 콜로이달 실리카와 비닐기를 가지는 알콕시실란 화합물이나 중합체를 반응하여 얻을 수 있다. 상기 비닐 폴리실록산 수지는 실리카 핵을 중심으로 기재와 결합력을 증진시킬 수 있는 극성 수산기와 화학결합을 이룰 수 있는 비닐기를 동시에 가지며, 이형제의 이형성 저하를 초래하지 않는 것이어야 한다. 이러한 비닐 폴리실록산 수지는 콜로이달 실리카와 비닐 알콕시 실란화합물과의 반응에 의하여 얻을 수 있는데, 이 때 비닐 알콕시 실란은 가수분해되면서 콜로이달 실리카의 표면의 수산기와 축합반응하여 비닐관능기를 지닌 비닐 폴리실록산 수지가 된다. 또한 아미노기를 포함하는 아미노 트리알콕시 실란화합물 역시 가수분해되어 실리카 표면과 반응하고, 이 표면에 존재하는 아민과 비닐기를 포함하는 카르복실산이 반응하여 표면에 비닐기를 지닌 화합물이 형성된다. 또한, 고분자에 아민기를 포함하는 유기실란 고분자를 콜로이달 실리카와 직접 반응시킨 후, 비닐기를 포함하는 카르복시 화합물과 반응시켜 비닐 폴리실록산 수지를 얻을 수 있다. 본 발명에서 아민변성 콜로이달 실리카와 반응하여 비닐 폴리실록산 수지를 형성하는 카르복실기를 포함하는 비닐 단량체로는 아크릴산 유도체 또는 메타크릴산 유도체 등이 있으며, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 비닐아세트산, 비닐프로피온산 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어지는 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다. 비닐 폴리실록산 수지를 이루는 유기실란기를 가지는 축합 중합체로는, 예를 들어, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]폴리에틸렌이민하이드로클로라이드, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]폴리에틸렌이민 등이 있다.

본 발명에 따른 실리콘 수분산 에멀젼 조성물 구성 중 비닐 폴리실록산 수지는 20~50 중량% 범위가 바람직한데, 20 중량% 미만으로 포함되는 경우 충분한 이 형력을 얻을 수없다는 문제점이 있을 수 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우 가교도 및 분산성이 저하되고 코팅층의 평활성이 저하되는 문제점이 있을 수 있기 때문이다. 또한 상기 비닐 폴리실록산 수지의 입자크기는 1~500㎚(보다 바람직하게는 1~100㎚)의 범위가 바람직하다.

상기 비닐 폴리실록산 수지는 분자 내에 비닐기를 함유하며, 비닐기가 분자 중의 어느 부분에 존재하여도 좋지만 특히 분자의 말단에 존재하는 것이 바람직하다. 또한 분자구조는 직쇄상 또는 분지상이라도 좋으며, 직쇄와 분지가 함께 있는 구조도 좋다. 실리콘 원자에 결합된 메틸기 대신에 치환 또는 비치환의 탄소수 1 내지 20의 탄화수소기가 될 수 있으며, 구체적으로는 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기, 도데실기, 테트라데실기, 헥사데실기, 옥타데실기 등의 알킬기, 페닐기, 톨릴기 등의 아릴기, β-페닐에틸기, β-페닐탄화수소기, 클로로메틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등이 있지만, 메틸기의 단위가 70몰% 이상 함유된 것이 평활성 및 이형성을 향상시켜 주며, 80몰% 이상인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 실리콘 수분산 에멀젼 조성물 구성 중 백금 킬레이트 촉매는 0.002~0.005 중량% 범위로 하는 것이 바람직하다. 백금킬레이트 촉매의 사용량이 0.002 중량% 미만인 경우에는 경화가 늦어져 코팅 공정상의 오염문제를 야기하는 문제점이 있을 수 있으며, 0.005 중량%를 초과하는 경우는 경화속도의 향상이 크게 나타나지 않으며, 또한 경제성 측면에서도 바람직하지 않기 때문이다.

또한 본 발명에 있어서 경화제로 사용되는 하이드로전 폴리실록산 수지의 분자구조는 특히 한정된 것은 아니고, 직쇄상, 분지상 또는 환상의 어느 쪽이라도 좋 으며, 이들의 혼합물도 좋다. 또한 점도나 분자량도 한정되지는 않지만, 상기 비닐 폴리실록산 수지와의 상용성이 양호하여야 하며, 사용량은 상기 비닐 폴리실록산 수지의 비닐기 1개에 대하여 실리콘 원자에 결합한 수소원자가 0.5 내지 1개의 범위가 되는 것이 바람직하다. 비닐 폴리실록산 수지의 비닐기 1개에 대하여 실리콘 원자에 결합한 수소원자가 0.5개 미만인 경우 양호한 경화성을 얻지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있으며, 5개를 초과하는 경우 경화 후의 탄성이나 물리적 성질이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 비닐 폴리실록산 수지에 비하여 하이드로전 폴리실록산 수지의 양이 많으면 가교가 많이 진행되어 유연성이 감소하여 막의 균열이 생성되어 평활성이 감소한다.

본 발명의 실리콘 수분산 에멀전 조성물은 폴리에스터, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 나일론 등과 같은 소재의 플라스틱 필름, 크라프트지, 부직포, 천 등 위에 직접 도포될 수 있으며, 이형력과 점착력을 동시에 갖기 위해서는 전체 고형분 함량이 30~60중량% 범위가 되는 것이 바람직하다.

상기 기재는 기재와 코팅층 사이에 강한 화학결합을 위하여 코로나처리 등 표면처리가 수행된 후 이형제를 도포할 수 있으며, 기재의 두께는 20~1500㎛ 의 범위가 바람직하다. 또한, 상기 기재의 이형층 형성 표면에 통상의 화학적 결합을 강화하는 공지의 프라이머층과 같은 화학처리층이 미리 형성될 수 있다. 이때 이형층의 두께는 60㎛이하(더욱 바람직하게는 50㎛이하)가 바람직하다.

이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 들어 좀더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

증류수 600g에 메틸비닐폴리실록산(비닐말단 폴리실록산, 분자량 780) 400g과 메틸수소폴리실록산 60g, 실리카 레진 35g 을 반응기에 넣고 호모믹서를 이용하여 2,000rpm에서 교반 혼합하여 수성 에멀전을 수득하였다. 위의 수성 에멀전에 염화백금산-올레핀 착물 5g을 혼합하여, 12시간 동안 교반하여 균일한 백탁 실리콘 수분산 에멀전 조성물을 제조하였다.

이 분산액을 150 ℃로 3시간 건조시켜 고형분을 측정한 결과 42 중량%였고, 분산액 중의 입자의 평균입경을 전자현미경을 이용하여 측정한 결과 0.1㎛이었다.

상기와 같이 조성한 실리콘 수지를 적용할 이축연신 폴리에스터 필름의 제조는 통상의 방법에 따라 250℃~300℃의 압출 공정을 거처 100℃에서 종방향 5배, 횡방향 5배 연신을 행하였다. 이때 특정한 위치에서 코터를 통과하면서 단면 혹은 양면에 이형제를 50㎛ 두께로 도포한 후 200℃에서 20초간 20m/s의 풍속 조건하에서 열고정 과정을 거쳐 이형 필름을 제조하였다.

[실시예 2]

실리카 레진 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 이형 필름을 제조하였다.

[실시예 3]

실리카 레진 65g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 이형 필름을 제조하였다.

[비교예 1]

실리카 레진을 사용하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 이형 필름을 제조하였다.

[비교예 2]

실리카 레진 10g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1와 동일한 방법을 사용하여 이형 필름을 제조하였다.

[비교예 3]

실리카 레진 100g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 이형 필름을 제조하였다.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 이형필름들의 물성을 아래의 방법으로 측정하였고, 그 측정결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(물성 측정예 1: 박리력 측정)

- 시료 준비

① 실리콘 코팅된 측정용 샘플을 25℃, 65%RH 에서 24시간 보존

② 실리콘 코팅면에 표준 점착테이프(TESA7475)를 붙인 후 이 샘플을 상온(25℃) 및 고온(50℃) 조건에서 20g/cm²의 하중으로 24시간 압착 후 물성 측정

- 측정 기기: cheminstrument AR-1000

- 측정 방법:

① 180°박리각도, 박리속도 12 in/분

② 샘플 크기 500mm×1500mm, 박리력 측정크기 250㎜×1500mm

- 측정 데이터: 박리력 단위는 g/in 이며 측정값은 5회 측정하여 평균값 산출

(물성 측정예 2: 잔류 접착율 측정)

- 시료 준비:

① 실리콘 코팅된 측정용 샘플을 25℃ , 65%RH 에서 24시간 보존

② 실리콘 코팅면에 표준 점착테이프(Nitto 31B)를 붙인 후 이 샘플을 상온에서 20g/cm²의 하중으로 24시간 압착

③ 상기 실리콘 면에 접착했던 점착테이프를 오염 없이 수거 후 표면이 평탄하고 깨끗한 PET FILM면에 접착한 후 2㎏의 테이프 롤러(ASTMD-1000-55T)로 1회 왕복압착 시킨다.

④ 박리력 측정

- 측정 기기: cheminstrument AR-1000

- 측정 방법:

i) 180°박리각도, 박리속도 12in/분

ii) 샘플 크기 500mm × 1500mm, 박리력 측정크기 250㎜ × 1500mm

- 데이터

(물성 측정예 3: 접착력 측정)

- 시료 준비

① 실리콘 코팅된 측정용 샘플을 25℃, 65%RH 에서 24시간 보존

② 실리콘 코팅면에 23㎛ PET를 붙인 후 이 샘플을 상온에서 20g/cm²의 하중으로 24시간 압착 후 물성 측정

- 측정 기기: cheminstrument AR-1000

- 측정 방법:

① 180°박리각도, 박리속도 12 in/분

② 샘플 크기 500mm x 1500mm, 박리력 측정크기 250㎜ x 1500mm

- 측정 데이터: 접착력 단위는 g/in 이며 측정값은 5회 측정하여 평균값 산출

[표 1]

		실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
박리력 (g/in)	상 온 (25 ℃)	5.9	7.7	8.5	3.5	5.2	42.8
	고 온 (50 ℃)	8.8	9.2	10.1	4.1	7.8	51.1
접착력(g/in)		4.1	5.8	7.9	0	1.2	15.2
잔류접착율(%)		91.2	90.7	90.4	92.7	91.3	88.3

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 수분산 에멀젼 조성물의 실시예를 사용한 코팅필름은 비교예를 사용한 코팅필름에 비해 박리력이 상온과 고온에서 편차가 적어 효과적이고 접착력도 우수함을 알 수 있으며, 그리고 잔류 접착율(잔류 접착률은 약 90% 이상이면 우수한 것으로 판단)이 우수하여 박리 후에 코팅 조성물이 웨이퍼 등에 잔류하지 않는다는 것을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 수분산 에멀젼 조성물은 인-라인 제조 공정을 거쳐 유해한 유기용제의 휘발 없이 이형필름의 제조가 가능하며, 또한 이렇게 제조되어진 실리콘 코팅 필름은 기재와 코팅층의 접착력이 우수할 뿐만 아니라 점착제와의 박리력이 우수한 등의 효과를 가진다.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 수분산 에멀젼 조성물을 사용한 이형필름은 전자부품 제조공정용으로 적용 가능한 접착력과 박리력을 동시에 가지고 있어 반도체 제조공정용으로 백그라인딩 테이프, 다이싱 테이프 등에 매우 적절하게 사용될 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 실리콘 수분산 에멀젼 조성물로서,

   실리카 레진 3~6 중량%, 하이드로전 폴리실록산 0.3~6 중량%, 백금킬레이트 촉매 0.002~0.005 중량%, 비닐 폴리실록산 수지 20~50 중량% 및 잔량의 물로 구성된 것을 특징으로 하는, 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 조성물은 30~60 중량%의 고형분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 접착력과 박리력을 동시에 가지는 실리콘 수분산 에멀전 조성물.
3. 제 1항에 기재된 조성물을 폴리에스터 플라스틱 필름의 적어도 한 면에 일정한 도포 두께로 코팅하여 실리콘 코팅층을 형성한 것을 특징으로 하는, 플라스틱 코팅필름.