KR20070060289A - 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연성회로기판에 보강재를 부착시킬 때 사용되는 종래의 접착필름보다 저온에서 속 경화할 수 있어 접착력이 우수하며 내열성이 우수하므로 보강재나 연성회로기판의 손상을 방지할 수 있고, 제품의 신뢰성뿐만 아니라 제품의 수율도 높일 수 있는 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름에 관한 것이다.

열경화성 접착 필름, 연성회로 기판 보강재, 접착필름, 접착제

Description

내열성이 우수한 열경화성 접착 필름{HEAT-CURABLE ADHESIVE FILM HAVING GOOD HEAT-RESISTANCE}

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 접착 필름의 단면도.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 양면 접착필름을 보강판에 접착하는

핫 프레스의 개략도.

본 발명은 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연성회로기판에 보강재를 부착시킬 때 사용되는 종래의 접착필름보다 저온에서 속 경화할 수 있어 접착력이 우수하며 내열성이 우수하므로 보강재나 연성회로기판의 손상을 방지할 수 있고, 제품의 신뢰성뿐만 아니라 제품의 수율도 높일 수 있는 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름에 관한 것이다.

최근, 전자부품에서의 내장 기술 발달과 전자제품의 경박단소화에 발맞춰 다층 연성회로기판의 수요는 지속적인 성장을 보이고 있다. 또한 반도체집적회로의 집적도는 표면실장의 기술의 발전이 없이는 좁고 협소한 공간에서 그 한계를 보일 수 밖에 없고, 반도체집적회로의 집적도의 급속한 발전에 부응하여 복잡하고 협소한 공간에서도 내장이 용이하도록 해주는 다층 연성인쇄회로기판의 수요는 계속 증대하고 있는 실정이다.

종래에 이러한 다층 연성인쇄회로기판을 제조하는 방식은 폴리이미드필름에 동박을 형성한 동박적층판에 드라이필름을 라미네이팅하여 노광, 현상 및 에칭 공정을 거쳐서 회로패턴을 형성시킨 후 커버레이필름을 접착하고, 다음으로 본딩시트를 이용하여 커버레이필름이 접착된 동박적층판을 적층한 후 NC 드릴을 사용하여 블라인드 비아 홀(Via Hole) 또는 관통 홀(Through Hole)을 형성하고, 무전해동도금과 전해 동도금(銅鍍金) 공정을 거친 후, 관통 홀 및 동박층에 도금층을 형성하여 필요한 층끼리 전기적으로 연결한 후에 커버레이 필름을 최외각 동박 상에 접착하여 다층 연성인쇄회로기판을 제조하는 것이다.

이러한 공정이 끝난 후 연성인쇄회로기판의 가장자리에 외부장치를 결속하기 위하여 에폭시 또는 금속 재질의 보강재를 부착하게 되는데, 이들 보강재들은 그 두께가 1mm 에서 3mm 정도로 연성인쇄회로기판과의 두께 차가 상당히 큰 것이 보통이다. 보강재가 연성인쇄회로기판의 두께보다 상당히 큰 이유로 롤을 사용한 밀착에는 무리가 많았고 핫 프레스를 쓸 때 그 압력에 의한 보강재와 연성회로기판의 파손 때문에 접착하기에는 무리가 있었기 때문이다. 종래에는 이들 보강재를 초기 점착력이 있는 양면테이프로 부착시켰으나, 그 접착력이 약하며, 밀착 시에는 두꺼운 소형 보강재를 사용할 경우 롤을 사용한 밀착이 불가능한 단점이 있었다. 이밖에 압력을 주어서 부착할 시에는 다른 회로패턴들에 손상을 입힐 수 있고, 보강재 의 부착이 쉽지 않은 단점이 있었다. 예를 들어 핫 프레스를 이용하여 140℃ 에서 170℃의 온도로, 40kg 에서 80kg의 압력 조건 하에서 1시간 이상 누를 경우 연성인쇄회로기판이 파손되거나 인쇄회로기판의 완충재가 파손될 수 있는 문제점이 있다. 또한 접착 이후 연성회로기판의 공정상 230℃ 이상의 고온을 일정 시간 이상 견디는 내열성이 요구되어지므로 보강재를 연성인쇄회로기판에 부착시킬 경우 연성인쇄회로기판의 파손이 없는 조건하에서 높은 접착 강도를 나타낼 수 있고 또한 그 성질을 유지할 수 있는 접착필름의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 연성회로기판에 보강재를 부착시킬 때 사용되는 종래의 접착필름보다 저온에서 속 경화할 수 있어 접착력이 우수하며 내열성이 우수하므로 보강재나 연성회로기판의 손상을 방지할 수 있고, 제품의 신뢰성뿐만 아니라 제품의 수율도 높일 수 있는 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름은 접착제층과 상기 접착제층의 한 면에 이형지가, 상기 접착제층의 타면에는 이형필름이 라미네니션되어 있는 접착 필름으로, 상기 접착제층의 조성은 카르복실기를 함유한 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 100중량에 대해 에폭시 수지 50~300중량부와, 아민계 혹은 산무수물계 중 선택된 1종 이상의 경화제 1~20 중량부와, 실리카 입자 5~30중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 실리카 입자는 구형이고 그 크기가 0.5~3㎛인 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는 상기 카르복실기가 포함된 NBR은 중량 평균 분자량이 2,000~200,000이고, 아크릴로니트릴 함유율이 10~60중량%, 카르복실기 함유율이 1~20중량%인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 접착필름은 핫 프레스 등 열 이력이 가해짐으로써 접착력이 우수해지고 후열처리(post cure)를 통하여 완전 경화됨으로써 가해지는 열적 자극에 대해서 내열성을 가지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접착 필름의 단면도로서, 이형지(30)와 상기 이형지(30)의 한 면에 접착제 층(20)이 형성되어 있고, 상기 접착제층(20) 상부 면에 박리 필름(10)이 라미네이션되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 박리 필름(10)의 두께는 20~100㎛, 바람직하게는 30~60㎛이며, 박리 필름으로 사용 가능한 것은 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌 필름이고 경우에 따라서는 이들에 실리콘 수지로 박리성을 부여한 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 이형지(30)의 두께는 50~200㎛, 바람직하게 는 100~150㎛이며, 이형지로 사용 가능한 것은 폴리에틸렌이나 실리콘 수지로 코팅하여 박리성을 부여한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 상기 접착제층(20)을 이루는 접착제는 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 100 중량에 대하여 다관능성 에폭시 수지 50~300 중량부, 아민계 혹은 산무수물계 중 선택된 1종 이상의 경화제 1~20 중량부와, 실리카 입자 5~30 중량부 및 기타 첨가제를 포함하는 조성으로 구성되어 있다.

상기 카르복실기가 포함된 NBR은 중량 평균 분자량이 2,000~200,000, 바람직하게는 3,000~200,000 의 분자량을 갖는 것으로, 아크릴로니트릴 함유율이 10~60 중량%, 바람직하게는 20~50 중량%이며, 카르복실기 함유율이 1~20 중량%인 것으로 한다. 이 때, NBR 의 중량 평균 분자량이 2,000 보다 낮으면 열안정성이 불량해지고, 200,000 보다 높아지면 용매에 대한 용해성이 나빠지며 용액 제조 시 점도가 증가하여 작업성이 불량해지고, 접착력 또한 저하된다. 또 아크릴로니트릴 함량이 10 중량% 보다 낮은 경우 용매 용해성이 낮아지며, 60 중량% 보다 높아지면 전기 절연성이 불량해진다. 그리고 카르복실기의 함유율이 1~20 중량%인 경우 NBR 과 다른 수지, 그리고 접착 기재와의 결합이 용이하게 되므로 접착력이 증가한다. 또한 접착제의 조성 중 에폭시 수지는 NBR 100 중량에 대하여 50~300 중량부 첨가할 수 있으며 비스페놀 에이(Bisphenol-A) 타입 에폭시, 비스페놀 에프(F) 타입 에폭시, 노볼락(Novolac) 에폭시가 사용될 수 있으며 에폭시의 당량(g/eq)은 200~1000인 것이 바람직하다. 또한 접착제의 조성 중 상기 경화제로는 아민계 경화제와 산무수물계 경화제를 단독 혹은 함께 사용할 수 있으며 NBR 100 중량 대비 1~20 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 접착제의 구성 중 구형 실리카 입자는 직경 0.5 ~ 3㎛ 의 실리카 입자를 사용하고 NBR 100 중량 대비 5 ~ 30 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 실리카 입자의 사용량이 5 중량부 미만이거나 사이즈가 0.5㎛ 미만일 경우 그 효과가 미미하며 30 중량부 초과 또는 사이즈가 3㎛ 이상일 경우 접착력이 감소하기 때문이다.

이상의 조성으로 이루어진 접착제층(20)은 점도가 100~2,000CPS, 바람직하게는 400~1,500CPS 이고, 이형필름 위에 건조 후의 두께가 30~50㎛ 가 되도록 도포하고 50~200℃에서 2~10분 동안 경화한 후에 이형지를 붙이는 과정을 거쳐 열경화성 접착 필름을 얻는다. 그 제조방법으로는 충분히 교반된 열경화성 에폭시계 접착제를 펌프로 이송하여 액 fan 에서 연속 주행을 하는 기재필름에 도포를 하는데, 이때의 도포액의 두께는 콤마 코터와 기재필름 표면과의 거리로서 조절할 수 있다. 표면에 도포된 습식 도막은 UV 존 또는 드라이어 존을 지나면서 건조가 되고 이렇게 처리한 판형 처리물은 건조 후 코팅막의 두께가 20~80㎛ 정도지만 바람직하게는 30~50㎛이다. 이 밖에 종래에 연속 주행하는 판형 피처리물에 도포액을 도포하는 방법으로서 그라비아 코트(gravure court)법, 블레이드 코트(blade court)법, 와이어 바 코트(wire bar court)법, 리버스 코트(reverse court)법, 리버스 롤 코트(reverse roll court)법, 압출 코트(extrusion court)법, 슬라이드 코트(slide court)법, 딥 코트(dip court)법, 나이프 코트(knife court)법, 콤마 코트(comma court)법 등이 있다. 이러한 도포 방법에 대해서는 판형 피처리물의 폭 방향에 균일한 면상 (面象)을 가지며 도포액의 건조 후의 두께의 정밀도가 요구된다. 예를 들어, 콤마 코트(comma court)법에 따른 습식 도막은 고점도 (200 ~ 2000CPS)의 코팅액을 콤마 블레이드(comma blade)로 깎아 코팅하는 방식으로 코팅량은 코팅액의 고형분, 점도 및 콤마 블레이드의 갭 등에 의해 영향을 받으며 통상 10 ~100g/㎠(건조 후) 수준이다. 이 방법은 넓은 범위의 점도를 가지는 도포액의 코팅이 용이한 장점이 있다. 그라비아 코트 (gravure court)법에 따르면 코팅되는 도포액의 양은 roll 에 조각된 cell의 크기와 코팅액의 농도에 의존하고 이는 항상 일정한 코팅 두께를 유지할 수 있으며 콤마 코트(comma court)법과는 달리 코팅 양이 비교적 적은 코팅액, 점도가 낮은 코팅액 및 에멀젼(emulsion) type 의 코팅액이 적합하다. 코팅량은 2 ~ 40g/㎠(wet 한 상태), 0.5 ~ 5g/ ㎠ 건조 후) 수준이다. 보통의 그라비아는 200㎜ 이상의 직경(Φ)을 가지지만 그보다 작은 100㎜ 이하의 마이크로 그라비아(micro gravure)는 직경(Φ)이 작아서 회전수가 높으며 또한 back up roll에 의한 문제가 없다. 와이어 바(wire bar)를 이용한 코팅방법은 와이어 바에 감긴 와이어의 피치(pitch)에 굵기에 따라 도포액의 양이 달라지며, 압출 코트(extrusion court)법에 의한 코팅법은 압출기에서 토출된 도포액을 판형 피처리물에 처리하는 방법이다. 이 밖에 리버스 롤 코트(reverse roll court)법은 롤을 이용하여 코팅액을 판형 피처리물에 도포하여 도포막의 두께를 조절하는 방법으로 이와 같이 여러 가지의 도포액을 코팅 하는 여러 장치를 통하여 전자재료용 접착필름을 제조할 수 있다.

[실시예 1]

카르복실기를 함유한 NBR 100 중량에, 비스페놀 a형 에폭시 80 중량부, 경화 제로서 DDS(diamino diphenyl sulfone) 3 중량부를 첨가하고 1㎛ 의 실리카 입자 10 중량부를 혼합하여 혼합액을 제조하여 이 혼합액을 아세톤에 녹인 다음 밀링기로 밀링하여 이형 필름 위에 코팅한 다음 160℃ 에서 5분간 건조하여 코팅 후의 두께가 40㎛ 이 되는 접착필름을 제조하였다.

[실시예 2]

실시예의 1의 조건에서 비스페놀 a형 에폭시의 양을 100 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[실시예 3]

실시예의 1의 조건에서 1㎛ 의 실리카 입자 5 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[실시예 4]

실시예의 1의 조건에서 1㎛ 의 실리카 입자 30 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[비교예 1]

실시예의 1의 조건에서 실리카 입자를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[비교예 2]

실시예의 1의 조건에서 0.1㎛ 의 실리카 입자 10 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[비교예 3]

실시예의 1의 조건에서 1㎛ 의 실리카 입자 50 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[비교예 4]

실시예의 1의 조건에서 5㎛ 의 실리카 입자 10 중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

[실험예 1]

본 실험에서는 본 발명의 실시 예들 및 비교 예들에서 제조된 양면 접착필름에 대해 핫 프레스를 이용하여 다음과 같은 조건으로 보강판에 접착한 후 peel strength 를 측정하였는데, 이때의 시료와 접착력 측정기가 이루는 각도는 180°이고, 속력은 0.11m/min으로 하여 각 조건별로 10번의 테스트를 거쳐서 그 평균값을 구하였다(도 2 참조). 이 때 시료는 폭 2cm, 길이 12cm 로 제작하여, 두께가 1mm 인 보강판과 두께가 50㎛ 인 폴리이미드 필름 사이에 위치시키고 프레싱하였다. 프레스 조건은 온도 150℃, 압력 40kg 에서 1분간 프레싱한 다음 바로 접착력을 측정하였다.

[실험예 2]

본 실험에서는 본 발명의 실시 예들 및 비교 예들에서 제조된 양면 접착필름을 140℃의 오븐에서 1 시간 동안 후열처리(post cure)를 거친 후 이들의 접착력을 측정, 즉 경화도를 높인 후의 접착력을 측정하였다.

[실험예 3]

본 실험에서는 본 발명의 실시예들 및 비교 예들에서 제조된 양면 접착필름 에서 실리카 입자에 의한 열분해 온도의 변화를 측정하였는데, 이 때 사용된 기구는 열무게 측정분석기(TGA)이고, 실험조건은 불활성 기류 하에서 측정하였다.

상기 실험예 1 내지 실험예 3에서 측정된 값을 다음의 표 1에 나타내었다.

[표 1]

평가항목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
접착력 (g/cm)	1200	1250	1300	1100	1300	1200	800	600
후열처리 후 접착력 (g/cm)	2700	2800	2800	2600	2800	2700	2200	1600
열분해 온도 (℃)	378	370	367	398	330	338	369	369

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4는 비교예 1 내지 4보다 접착력과 후열처리 후의 접착력이 우수하고 또한 열분해 온도가 높아 내열성이 우수함을 알 수 있는바, 연성회로기판에 보강재를 부착시 사용되는 접착 필름을 본 발명에 따른 접착 필름으로 사용하면 연성회로기판이나 보강재의 손상을 방지할 수 있고 또한 제품의 신뢰성과 제품의 수율도 높일 수 있음을 알 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 본 발명에 따른 제조방법에 따라 수행한 다양한 제조와 분석실험 가운데 몇 개를 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름은 연성회로기판에 보강재를 부착시킬 때 사용되는 종래의 접착필름보다 저온에서 속 경화할 수 있어 접착력이 우수하며 내열성이 우수하므로 보강재나 연성회로기판의 손상을 방지할 수 있고, 제품의 신뢰성뿐만 아니라 제품의 수율도 높일 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름에 있어서,

   접착제층과 상기 접착제층의 한 면에 이형지가, 상기 접착제층의 타면에는 이형필름이 라미네니션되어 있는 접착 필름으로, 상기 접착제층의 조성은 카르복실기를 함유한 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 100중량에 대해 에폭시 수지 50~300 중량부와, 아민계 혹은 산무수물계 중 선택된 1종 이상의 경화제 1~20 중량부와, 실리카 입자 5~30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름.
2. 제1항에 있어서,

   상기 실리카 입자는 구형이고 그 크기가 0.5~3㎛ 인 것을 특징으로 하는, 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름.
3. 제2항에 있어서,

   상기 카르복실기가 포함된 NBR은 중량 평균 분자량이 2,000~200,000 이고, 아크릴로니트릴 함유율이 10~60 중량%, 카르복실기 함유율이 1~20 중량% 인 것을 특징으로 하는, 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 접착필름은 핫 프레스 등 열 이력이 가해짐으로써 접착력이 우수해지고 후열처리(post cure)를 통하여 완전 경화됨으로써 가해지는 열적 자극에 대해서 내열성을 가지는 것을 특징으로 하는, 내열성이 우수한 열경화성 접착 필름.

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