KR20080063053A

KR20080063053A - 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물

Info

Publication number: KR20080063053A
Application number: KR1020070109690A
Authority: KR
Inventors: 윤강배; 박경수; 이천석
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2008-07-03
Also published as: JP5193592B2; CN101210095A; TW200842180A; JP2008243798A; TWI425072B; KR100902714B1

Abstract

본 발명의 구현예들은 중량평균분자량 15만 내지 60만의 열가소성 수지, 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질, 유기과산화물, 실란 커플링제 및 도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물에 관한 것이다.

이방 도전성 필름, 반열경화성, 조액 안정성, 필름 코팅성, 항복 응력, 절단신도, 접착력, 접속저항, 신뢰성

Description

반열경화성 이방 도전성 필름 조성물{SEMI THERMOSETTING ANISOTROPIC CONDUCTIVE FILM COMPOSITION}

본 발명의 구현예들은 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고분자량 열가소성 수지 및 치밀한 경화구조를 형성하는 열경화시스템으로 포함함으로써 품질 및 생산성이 우수하고, 모듈 제조 라인에서의 작업성 및 생산성을 향상시키며, 단시간의 회로 접속 공정에서도 접착력 및 접속저항이 우수한 이방 도전성 필름을 제공하는 이방 도전성 필름 조성물에 관한 것이다.

이방 도전성 필름(Anisotropic Conductive Film, ACF)이란 일반적으로 니켈(Ni)이나 금(Au) 등의 금속 입자, 또는 그와 같은 금속들로 코팅된 고분자 입자 등의 도전성 입자를 분산시킨 필름상의 접착제를 말하는 것이다. 상기 이방 도전성 필름을 접속시키고자 하는 회로 사이에 위치시킨 후 일정 조건의 가열가압 공정을 거치면, 상하의 회로 단자들은 도전성 입자에 의해 전기적으로 접속되고, 좌우의 인접 회로간 공간에는 절연성 접착 수지가 충진되어 도전성 입자가 서로 독립하 여 존재하게 되기 때문에 높은 절연성을 부여하게 된다. 이러한 이방 도전성 필름은 LCD 패널과 COF(칩 온 필름, Chip On Film), TCP(테이프 캐리어 패키지, Tape Carrier Package), 또는 인쇄회로기판과 COF, TCP 등의 전기적 접속에 널리 이용되고 있다.

한편 최근 대형화 및 박형화 추세에 있는 디스플레이 산업의 경향에 따라 전극 및 회로들 간의 피치 또한 점차 미세화되고 있으며, 이러한 미세 회로 단자들을 접속하기 위한 배선 기구 중의 하나로서 이방 도전성 필름은 매우 중요한 역할을 수행하고 있다. 그 결과 이방 도전성 필름은 칩 온 글래스(Chip On Glass) 실장이나 칩 온 필름(COF) 실장 등의 접속 재료로서도 많은 주목을 받고 있다.

종래의 이방 도전성 필름으로는 (ⅰ) 에폭시계 또는 페놀계 수지와 그에 대한 경화제를 혼합시킨 에폭시 경화 타입, 및 (ⅱ) 라디칼 중합성 올리고머와 모노머 및 라디칼 개시제로 이루어진 라디칼 경화 타입이 있다.

그러나, 종래 기술에 의한 이방 도전성 필름은 장기 신뢰성 또는 경화 속도에만 중점을 두어 양산시의 품질 및 생산성이 확보되지 않는 경우가 많으며 필름의 역학적 특성과 경화 후 재가공성도 불량한 문제점이 있다. 또한, 모듈 제조 라인에서의 공정 불량 발생 빈도가 높으며, 생산성 향상을 위한 회로 접속 공정 시간 단축시에도 장기 신뢰성 및 안정적인 접착력이 확보되지 못한다.

구체적으로, 종래의 (ⅰ) 에폭시 경화 타입 이방 도전성 필름은 점착성이 낮아 가압착 공정에서 불량 발생이 많고 경화시 재가공성이 떨어지며 반응 온도가 매우 높아 공정 컨트롤 및 압착 장치의 유지 보수가 어려운 단점이 있다.

또한, 종래의 (ⅱ) 라디칼 경화 타입 이방 도전성 필름은, 도전성 입자와 회로 간 접촉을 보장해 주기 위해 반응 속도를 느리게 조절할 경우 바인더 수지부와 경화부의 레올로지 특성차로 인해 흐름성 차이가 발생하여 접속층 내에 다량의 기포가 발생함으로써 장기 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점을 지니고 있으며, 반대로 반응 속도를 빠르게 조절할 경우에는 도전성 입자가 회로와 충분한 접촉이 일어나지 않아 양호한 접속 신뢰성을 보장할 수 없고, 경화가 과하게 이루어져 재가공성에 문제를 발생시킨다.

상기와 같은 문제점을 일부 보완하기 위해 열가소성 수지를 도입하여 재가공성 등을 개선하려고 하고 있으나, 경화부와의 혼화성을 확보하기 어렵고 적절한 필름 강도와 신도가 발현되지 않는 경우가 많다. 더욱이, 열가소성 수지의 수축, 팽창을 제어하지 못하고, 저온 공정에서는 경화 반응 저해 요소로 작용하여 고온고습에서 신뢰성이 현저히 떨어지는 문제점이 남아 있다.

본 발명이 이루고자 하는 하나의 기술적 과제는 필름 제조시 코팅 및 슬리팅 공정에서의 생산성이 우수하며, 품질이 우수한 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 접착력 및 모듈 생산성이 증대된 이방 도전성 필름 조성물을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 (ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만 이하의 열가소성 수지; (ⅱ) 중량평균분자량 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질; (ⅲ) 유기과산화물; (ⅳ) 실란 커플링제; 및 (ⅴ) 도전성 입자를 포함하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 다른 양상은 상기 조성물로 형성된 이방 도전성 필름에 관계한다.

본 발명의 구현예들에 의한 이방 도전성 필름 조성물은 필름 제조 공정 중 코팅 및 슬리팅 공정에서의 생산성이 우수하며, 이로부터 제조된 이방 도전성 필름은 절단성, 가압착성 및 가압착 재작업성이 뛰어나 모듈 제조 라인에서의 모듈 생 산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 이방 도전성 필름은 회로 접속 공정에서 치밀한 경화 구조를 형성하여 장기 신뢰성이 우수하며, 안정적인 접착력을 발현한다. 뿐만 아니라, 짧은 시간의 가열가압 공정에 의해 회로 접속을 완성하므로 높은 모듈 생산성을 얻을 수 있다.

이하에서 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명은 하기의 성분을 포함하는 이방 도전성 필름 조성물을 제공한다.

(ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만의 열가소성 수지;

(ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질;

(ⅲ) 유기과산화물;

(ⅳ) 실란 커플링제; 및

(ⅴ) 도전성 입자.

상기 (ⅰ) 열가소성 수지는 필름을 형성시키는데 필요한 매트릭스 역할을 하며, 본 발명에서 사용 가능한 열가소성 수지는 고분자량 열가소성 수지로 특별히 제한되지는 않으나, 올레핀 수지, 아크릴 고무, 부타디엔 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 폴리비닐부티랄 수지, 페녹시 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 며, 이를 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 다만, 클로로프렌 고무는 유리된 염소 이온을 발생하여 회로 접속 단자를 부식시킬 수 있으므로 적절하지 않다.

상기 고분자량 열가소성 수지는 이방 도전성 필름 조성물의 조액 공정에서 수지들간의 양호한 혼화성을 발휘하고 도전성 입자의 침강을 방지하며, 필름의 적절한 항복 응력과 절단 신도를 발현하여 회로 접속 공정 오류 시 우수한 재가공성을 제공한다. 부가적으로 상기 열가소성 수지는 높은 가압 접착성을 발휘하므로 이방 도전성 필름의 가열가압 회로 접속 공정에 의해 우수한 접착력 및 밀착성을 발현하여 회로 단자의 양호한 접속을 얻을 수 있다.

상기 열가소성 수지는 중량평균분자량이 15만 내지 60만인 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지의 중량평균분자량이 15만 미만인 경우에는 적절한 필름 강도 및 절단 신도가 발현되지 않거나 조성물에서의 도전성 입자 침강이 과도하고, 중량평균분자량이 60만 초과인 경우는 혼화성이 악화되어 이방 도전성 필름 조성물 제조 시 상분리가 일어나며 피착재와의 밀착성이 떨어져 접착력이 저하되고 접속 구조 내에서 수축과 팽창이 과도하여 장기 접속 신뢰성이 떨어진다.

상기 (ⅱ) 열경화성 물질은 경화 반응이 일어나 접속층 간의 접착력 및 접속 신뢰성을 보장해주는 경화부의 역할을 하며, 본 발명의 이방 도전성 필름 조성물은 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질을 포함하여 치밀한 경화구조를 형성할 수 있다.

상기 열경화성 물질을 포함하는 경화부에 의해 회로 접속 공정을 단시간에 수행할 수 있어 모듈 생산성이 높은 이방 도전성 필름을 제공하게 된다. 상기 열경화성 물질은 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖게 되므로 분자량이 통상 100 이상이며, 그 미만인 경우는 급속한 반응성 등의 요인으로 적용하기 어렵다. 중량평균분자량이 1만 초과인 경우에는 가열가압에 의해 형성된 경화구조가 치밀하지 못하므로 장기 접속 및 접착 신뢰성이 저하된다.

상기 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질은 폴리머, 올리고머 또는 모노머의 어떠한 상태로든 이용할 수 있으며, 이를 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 상기 열경화성 물질로는 특별히 제한되지 않으나, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디 아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리 아크릴레이트, 테트라 메틸올 메탄 테트라 아크릴레이트, 2－히드록시-1,3－디아크릴록시프로판, 2,2－비스〔4－(아크릴록시폴리메톡시) 페닐〕프로판, 2,2－비스〔4－(아크릴록시폴리에톡시) 페닐〕프로판, 디시크로펜테닐아크릴레이트, 트리시크로데카닐아크릴레이트, 트리스(아크릴로일옥시에틸) 이소시아노레이트 등의 관능기를 포함하는 모노머, 올리고머 또는 폴리머를 예로 들 수 있으며, 이것들은 각각 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 접착력 및 상온 안정성을 향상시키기 위해 인산 에스테르 구조를 가지는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능성 물질로 2-메타크릴로일옥시에틸 에시드 포스페이트, 2-아크릴로일옥시에틸 포스페이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 구현예들에서 상기 (ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질의 함량은 상기 중량평균분자량 15만 내지 60만의 열가소성 수지 100 중량부 대비 100 내지 400 중량부인 것이 보다 바람직하다. 즉, 상기 중량평균분자량 15만 내지 60만의 열가소성 수지와 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질의 중량 비율이 20 : 80 ~ 50 : 50인 것이 바람직하다.

상기 열경화성 물질이 열가소성 수지 100 중량부 대비 400 중량부를 초과하는 경우에는 수지들간 혼화성이 저하되어 조액 안정성이 떨어지고 도전성 입자의 침강이 발생하며 필름의 적절한 항복 응력과 절단 신도 발현이 어렵게 된다. 또한, 가열 가압 공정 후 재가공성이 불량하다. 반면, 상기 열경화성 물질이 열가소성 수지 100 중량부 대비 100 중량부 미만인 경우에는 충분한 경화 밀도를 얻을 수 없어 접속 신뢰성이 불량하고 전체적으로 흐름성이 저하되어 도전성 입자와 회로 기재의 접촉이 나빠지므로 접속저항이 상승하는 문제가 있다.

상기 (ⅲ) 유기과산화물은 열경화 개시제 역할을 한다. 본 발명의 유기과산화물은 특별히 제한되지 않고 통상적으로 사용되는 유기과산화물을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈, 디알킬퍼옥사이드로부터 1종 이상을 선택할 수 있다.

상기 유기과산화물의 예로는 이소부티릴 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸핵사노일 퍼옥사이드, 라우로일 퍼옥사이드, 스테아로일 퍼옥사이드, 숙신 퍼옥사이드, m-톨루오일/벤조일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 디-n-프로필 퍼옥시 디카르보네이트, 디이소프로필 퍼옥시 디카르보네이트, 비스(4-t-부틸사이클로헥실)퍼옥시 디카르보네이트, 디-2-에톡시에틸 퍼옥시 디카르보네이트, 디-2-에틸헥실 퍼옥시 디카르보네이트, 디메톡시부틸 퍼옥시 디카르보네이트, 비스(3-메틸-3-메톡시부틸)퍼옥시 디카르보네이트, t-부틸 퍼옥시피발레이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸 퍼옥시이소부티레이트, t-부틸 퍼옥시라우레이트, t-부틸 퍼옥시 이소프로필 모노카르보네이트, t-부틸 퍼옥시 2-에틸헥실 모노카르보네이트, t-부틸 퍼옥시 아세테이트, t-부틸 퍼옥시 벤조에이트, α,α'-비스(네오데카노일 퍼옥시)디이소프로필 벤젠, 큐밀 퍼옥시네오데카노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 네오데카노에이트, 1-사이클로헥실-1-메틸 에틸 퍼옥시 노에데카노에이트, t-헥실 퍼옥시 네오데카노에이트, t-헥실 퍼옥시 피발레이트, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 2-에틸헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(2-에틸헥사노일 퍼옥시) 헥산, 1-사이클로헥실-1-메틸에틸 퍼옥시-2-에틸 헥사노네이트, t-헥실 퍼옥시-2-에틸 헥사노에이트, t-헥실 퍼옥시 이소프로필 모노카르보네이트, t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸 헥사노에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(m-톨루오일 퍼옥시) 헥산, t-헥실 퍼옥시 벤조에이트, 2,5-디메틸-2,5-비스(벤조일 퍼옥시) 헥산, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로 헥산, 1,1-비스(t-헥실 퍼옥시) 사이클로 헥산, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시)-3,3,5-트리메틸 사이클로 헥산, 1,1-비스(t-부틸 퍼옥시) 사 이클로 헥산, n-부틸-,4-비스(t-부틸 퍼옥시) 발러레이트, α,α'-비스(t-부틸 퍼옥시) 디이소프로필 벤젠, 디큐밀 퍼옥사이드, t-부틸 큐밀 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-비스(t-부틸 퍼옥시) 헥신-3 등을 들 수 있다.

상기 유기과산화물의 함량은 조성물 경화특성 및 보존성을 균형있게 구현하는 범위로 결정되는데, 본 발명에서는 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질 대비 0.3 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 여기서 유기과산화물의 함량이 0.3 중량부 미만이면 경화반응 속도가 늦어 저온속경화 특성이 저하되며, 10 중량부 초과하면 상온안정성 및 보존성이 떨어지고 경화가 과도하여 재작업(rework)시 조성물이 완전히 제거되지 않는 문제가 발생한다.

상기 (ⅳ) 실란 커플링제는 본 발명의 구현예들에서 조성물의 배합 시 분자량 및 특성에 있어 차이가 나는 이종(異種) 수지간 작용성을 높이고 구리, 유리 등의 무기물질 표면과의 접착력을 높여 내열성 및 내습성을 증진시켜 접속 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 실란 커플링제로는 특별히 제한은 없고 통상적으로 사용되는 실란 커플링제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 비닐기, 에폭시기, 메타크릴록시기, 아크릴록시기, 아미노기, 우레이도기, 클로로프로필기, 머캡토기, 설피도기, 이소시아네이트기를 포함하는 실란 커플링제로 이루어진 군으로부터 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 실란 커플링제의 함량은 (ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만의 열가소 성 수지, (ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질 및 (ⅲ) 유기과산화물 대비 0.2 내지 10 중량부 범위인 것이 바람직하다. 0.2 중량부 미만이면 커플링제로서의 역할을 하기에 미미하며, 10 중량부 초과시에는 수지의 응집력이 저하되고, 그 결과로서 접착력이나 신뢰성이 떨어지는 문제가 발생한다.

상기 (ⅴ) 도전성 입자는 이방 도전성 필름 조성물의 도전 성능을 향상시키기 위해 적용된다. 상기 도전성 입자로는 종래 알려져 있는 것을 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 Au, Ag, Ni, Cu, 땜납 등을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리비닐알코올 등을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni 등을 포함하는 금속으로 코팅한 것; 그 위에 절연입자를 추가하여 코팅한 절연화 처리된 도전성 입자 등을 1종 이상 사용할 수 있다.

상기 도전성 입자의 크기는, 적용되는 회로의 피치(pitch)에 의해 1 내지 30 ㎛ 범위에서 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 서로 다른 크기의 입자를 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 도전성 입자의 함량은 (ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만의 열가소성 수지, (ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질, (ⅲ) 유기과산화물 및 (ⅳ) 실란 커플링제 대비 0.2 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 도전성 입자의 함량이 0.2 중량부 미만이 면 도전 성능의 향상이 부족하며, 30 중량부 초과하면 절연 불량을 일으키기 쉽기 때문이다.

한편 본 발명의 이방 도전성 필름 조성물에는 기본 물성을 저해하지 않으면서 부가적인 물성을 추가시켜주기 위해 중합방지제, 산화방지제, 열안정제 등의 기타 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.

상기 중합방지제로는 종래 기술분야에서 알려진 것을 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 하이드로퀴논, 하이드로퀴논 모노메틸에테르, p-벤조퀴논, 페노티아진 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 것을 1종 이상 사용할 수 있다.

또한, 열에 의해 유도되는 조성물의 산화반응 방지 및 열안정성을 부여해 주기 위한 목적으로 산화방지제를 첨가할 수 있으며, 그 예로 테트라키스-(메틸렌-(3,5-디-t-부틸-4-하이드로 신나메이트)메탄, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시 벤젠 프로파노익 에시드 티올 디-2,1-에탄다일 에스터, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시 하이드로 신나메이트 (이상 Ciba사 제조), 2,6-디-터셔리-p-메틸페놀 등을 들 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

상기의 기타 첨가제는 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, (ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질 및 (ⅲ) 유기과산화물 대비 0.03 내지 0.3 중량부 범위에서 추가로 포함할 수 있다. 여기서 참가제 함량이 0.03 중량부 미만이면 부 가적인 물성 발현이 어려우며, 0.3 중량부 초과하면 기본 물성을 저해하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 조성물을 사용하여 이방 도전성 필름을 형성하는 데에는 특별한 장치나 설비가 필요치 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래 알려져 있는 통상의 제조방법을 제한없이 사용하여 제조될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 조성물을 톨루엔과 같은 통상의 유기용제에 용해시켜 액상화한 후 도전성 입자가 분쇄되지 않는 속도 범위 내에서 일정시간 교반하고, 이를 이형 필름 위에 10 내지 50 ㎛의 두께로 도포한 다음 일정시간 건조하여 유기용제를 휘발시킴으로써 단층 구조를 가지는 이방 도전성 필름을 얻을 수 있다.

이때, 용도 및 필요에 따라서는 라미네이션 공정을 통해 상기와 같은 과정을 2회 이상 반복함으로써 복층 또는 다층 구조를 가지는 필름을 얻을 수도 있다.

상기 유기용제로는 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논 등을 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 구현예들에 의한 이방 도전성 필름 조성물로 형성된 이방 도전성 필름은 항복응력 20gf/mm² 이상, 절단 신도 300% 이상이다. 이방 도전성 필름 조성물을 이용하여 광폭 코팅된 필름을 일정 폭으로 슬리팅하기 위해서는 필름의 적절 한 역학적 물성이 요구되며, 모듈 제조 라인의 회로접속 공정에서도 이방 도전성 필름의 절단성(Cutting性), 가압착 불량 시 재작업성을 위해서 마찬가지 특성이 요구되고, 이러한 역학적 물성에는 항복응력 및 절단 신도 등이 있다.

이하에서 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 80g을 2/1 중량비의 톨루엔/메틸에틸케톤 혼합 용매에 고형분 24%로 용해시켰다.

여기에, 비스페놀 A타입 에폭시 아크릴레이트 수지(VR60, Showa Highpolymer Co., LTD., 중량평균분자량 7,500) 75g을 메틸에틸케톤에 고형분 60%로 용해하여 첨가하고, 중량평균분자량 2,500의 (하기 화학식1)의 아크릴레이트 수지를 45g 첨가하였다.

아크릴레이트 관능기를 3개 갖는 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate, 구조식 분자량 298)와 2-아크릴로일옥시에틸 포스페이트(2-acryloyloxyethyl phosphate, 구조식 분자량 196)를 각각 13g, g 첨가하고, 벤조일 퍼옥사이드 4g을 톨루엔에 고형분 10%로 용해하여 투입하였다.

메타크릴록시기를 갖는 실란 커플링제(3-glycidoxypropyltriethoxy silane) 1.7g, 니켈(Ni) 입자 19g을 첨가하여 이방 도전성 필름 조성물을 얻었다.

[화학식 1]

실시예 2

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(N34, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 236,400) 80g을 2/1 중량비의 톨루엔/메틸에틸케톤 혼합 용매에 고형분 %로 용해시켜 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

실시예 3

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 아크릴 고무(SG-80H, Nagase Chemtex社, 중량평균분자량 350,000) 80g이 메틸에틸케톤에 고형분 26%로 용해된 것을 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

실시예 4

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 아크릴 고무(WS-023, Nagase Chemtex社, 중량평균분자량 500,000) 80g이 톨루엔/에틸아세테이트 혼합 용매에 고형분 20%로 용해된 것을 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

비교예 1

비스페놀 A타입 에폭시 아크릴레이트 수지(VR60, Showa Highpolymer Co., LTD., 중량평균분자량 7,500) 75g을 메틸에틸케톤에 고형분 60%로 용해시키고, 중량평균분자량 2,500의 (상기 화학식1)의 아크릴레이트 수지를 50g 첨가하였다.

아크릴레이트 관능기를 3개 갖는 펜타에리쓰리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate, 구조식 분자량 298)와 2-아크릴로일옥시에틸 포스페이트(2-acryloyloxyethyl phosphate, 구조식 분자량 196)를 각각 13g, g 첨가하고, 벤조일 퍼옥사이드 0.6g을 톨루엔에 고형분 10%로 용해하여 투입하였다.

비교예 2

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 페녹시 수지(E1256, Japan Epoxy Resin社, 중량평균분자량 59,400) 80g을 메틸에틸케톤에 고형분 39%로 용해시켜 사 용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

비교예 3

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 페녹시 수지(E4275, Japan Epoxy Resin社, 중량평균분자량 73,800) 80g을 메틸에틸케톤에 고형분 40%로 용해시켜 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

비교예 4

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 아크릴 고무(SG708-6, Nagase Chemtex社, 중량평균분자량 700,000) 80g이 메틸에틸케톤에 고형분 19%로 용해된 것을 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

비교예 5

실시예 1에서 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체(1072CGX, Zeon Chemicals, 중량평균분자량 204,400) 대신에 아크릴 고무(SGP3, Nagase Chemtex社, 중량평균분자량 850,000) 80g이 메틸에틸케톤에 고형분 14%로 용해된 것을 사용한 것 이외에 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

비교예 6

실시예 1에서 중량평균분자량 7,500 및 2,500의 아크릴레이트 수지를 대신하여 우레탄 아크릴레이트 수지(UX-3204, Nippon Kayaku社, 중량평균분자량 11,500) 100g을 첨가한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 구성하였다.

상기 실시예 및 비교예의 조합액을 캐스팅 나이프(Casting knife)를 이용하여 실리콘 이형 표면 처리된 폴리에스터 필름 위에 용매 건조 후 두께 30 ~ 50㎛의 필름으로 형성시켰다. 이를 1.5㎜ 폭으로 슬리팅하여 회로 접속 성능을 평가하였다.

[이방 도전성 필름 조성물 및 이방 도전성 필름의 평가]

(1) 이방 도전성 필름 조성물 평가

이방 도전성 필름 조성물을 이용하여 필름을 상업적으로 제조하기 위해서는 원료 수지간 혼화가 잘 이루어져 조액이 균일하여야 하며, 입자들이 응집없이 분산되어야 x-y 평면상으로의 절연성, z축으로의 도전성을 얻을 수 있다. 또한, 조성물을 방치하여(6시간) 도전성 입자의 침강이 없어야만 길이 300m 이상의 필름 코팅이 가능하다. 필름 코팅시에는 핀홀(Pinhole) 및 줄무늬 형성이 없어야 한다.

이에, 코팅 외관에 의한 필름 코팅성 및 조액 균일성, 도전성 입자 분산, 도전성 입자 침강을 조액 6시간 후의 관능검사를 통해 평가하였다. 관능검사는 5점 척도로 5~4 : 양호, 3 : 보통, 2~1 : 불량으로 평가하였다.

(2) 이방 도전성 필름 평가

실시예 및 비교예에 의해 제조된 이방 도전성 필름의 항복 응력(Yield Stress), 절단 신도(Breaking Strain)를 UTM(모델명 H5KT)을 사용하여 측정하였다. 폴리에스터 필름을 벗겨 낸 후 측정 길이(Gauge Length) ㎜, 속도 50㎜/min으로 이방 도전성 필름의 인장 실험을 실시하였다. 절단신도는 하기의 식으로 구하였으며, 고무적인 성질로 파단이 지연될 경우 항복 응력의 50%에 해당하는 지점의 신장 길이를 이용하여 절단신도를 산출하였다.

절단신도(%) = (L-Lo)/Lo × 100

L = 신장된 길이, Lo = 초기 길이(10㎜)

(3) 이방 도전성 필름의 접착력 및 접속저항 평가

상기 실시예 및 비교예들로부터 제조된 이방 도전성 필름의 회로 접속 성능을 평가하기 위해 PCB와 COF를 사용하였다. 제조된 각각의 필름을 상온에서 1시간 방치시킨 후 80℃, 1초, 1.0MPa의 조건으로 가압착하여 이형필름을 제거하였으며, 180℃, 5초, 3.0MPa의 본압착 조건으로 접속하였다. 이와 같이 제조된 시편을 이용하여 초기 접속저항 및 90?접착력을 측정하였으며, 온도 85℃, 상대습도 85%에서 250 시간 및 500 시간 조건으로 고온고습 방치 후 접속저항을 측정하였다.

[표 1] 이방성 필름 조성물 및 필름 평가

* 관능검사 5(양호) ~ 1(불량), ND: 측정안됨.

[표 2] 이방 도전성 필름의 접착력 및 접속저항 평가

상기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 이방 도전성 필름 조성물은 조액 및 도전성 입자 분산이 균일하여 절연 및 도전의 이방성에 대한 신 뢰성이 우수하며, 장시간 코팅을 위한 도전성 입자 침강 억제가 가능하고 필름 코팅성이 우수하므로 생산성 및 생산 수율이 높다. 또한, 필름의 항복응력이 20gf/㎟이상, 절단신도가 300%이상이어서 슬리팅 공정의 작업성 및 생산 수율이 높으며, 회로 접속 공정에서의 절단성 및 가압착 불량시 재작업성에도 이상적이다.

표2를 참조하면, 본 발명의 실시에 의한 이방 도전성 필름은 단시간의 회로 접속 공정(180℃, 5초, 3.0MPa)에서도 접착력이 500gf/㎝이상으로 안정적이고, 접속 저항이 초기 2.5Ω이하, 85℃/85% 방치 시 4.0Ω이하로 디스플레이 디바이스의 구동을 위한 접속 성능 및 신뢰성도 우수하다.

반면, 비교예 1은 최대 분자량의 원료가 열경화성 수지(VR60) 7,500으로 입자 침강이 심하며, 필름 코팅시 핀홀이 발생하여 균일한 코팅을 얻을 수 없다. 또한, 필름 강도가 극히 낮아 슬리팅 공정에서 작업성을 확보하기 어렵다. 불균일한 필름 특성으로 인해 안정적인 접착력과 접속 저항 신뢰성을 얻을 수 없다.

비교예 2, 3은 도전 입자 침강이 빨라서 소량, 단시간의 이방 도전성 필름 제조는 가능하나 300m이상은 적절하지 않다. 또한, 중량평균분자량이 작으면서도 필름 강도를 발현하기 위해 깨지기 쉬운 폴리머를 적용함에 따라, 필름 절단신도가 300%미만이고 점착성(Tack)이 부족하여 적용에 많은 제약이 따른다.

비교예 4, 5는 중량평균분자량이 70만 및 85만인 열가소성 수지를 적용함에 따라 원료 혼화성이 떨어져 균일한 조액을 얻을 수 없으며 입자 분산도 어렵다. 결과적으로 이방 도전성 필름의 코팅 표면이 고르지 못하다. 회로 접속 시에도 밀착성이 떨어져 접착력이 미흡하며, 접속 구조 내에서 수축과 팽창이 과도하여 장기 접속 신뢰성이 저하된다.

비교예 6은 열경화성 물질의 평균분자량이 1만을 초과함에 따라 고온고습 방치 조건에서 접속 저항이 상승함을 알 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 본 발명에 대해서 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

(ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만 이하의 열가소성 수지;

(ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질;

(ⅲ) 유기과산화물;

(ⅳ) 실란 커플링제; 및

(ⅴ) 도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만 이하의 열가소성 수지와 (ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질의 중량 비율이 20 : 80 ~ 50 : 50인 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물이

(ⅰ) 열가소성 수지;

(ⅱ) (ⅰ) 100 중량부 대비 100 내지 400 중량부의 열경화성 물질;

(ⅲ) (ⅱ) 100 중량부 대비 0.3 내지 10 중량부의 유기과산화물;

(ⅳ) (ⅰ), (ⅱ) 및 (ⅲ) 100 중량부 대비 0.2 내지 10 중량부의 실란 커플링제;

(ⅴ) (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ) 및 (ⅳ) 100 중량부 대비 0.2 내지 30 중량부의 도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (ⅰ) 중량평균분자량 15만 내지 60만 이하의 열가소성 수지는 올레핀 수지, 아크릴 고무, 부타디엔 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 카르복실말단 아크릴로니트릴 부타디엔 공중합체, 폴리비닐부티랄 수지, 페녹시 수지 및 에폭시 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (ⅱ) 중량평균분자량 100 내지 1만 이하의 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 관능기를 갖는 열경화성 물질은 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디 아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디 아크릴레이트, 트리메티롤프로판 트리 아크릴레이트, 테트라 메틸올 메탄 테트라 아크릴레이트, 2－히드록시-1,3－디아크릴록시프로판, 2,2－비스〔4－(아크릴록시폴리메톡시) 페닐〕프로판, 2,2－비스〔4 －(아크릴록시폴리에톡시) 페닐〕프로판, 디시크로펜테닐아크릴레이트, 트리시크로데카닐아크릴레이트, 트리스(아크릴로일옥시에틸) 이소시아노레이트 등의 관능기를 포함하는 모노머, 올리고머 또는 폴리머 및 2-메타크릴로일옥시에틸 에시드 포스페이트, 2-아크릴로일옥시에틸 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (ⅲ) 유기과산화물은 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시디카르보네이트, 퍼옥시에스테르, 퍼옥시케탈 및 디알킬퍼옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (ⅳ) 실란 커플링제는 비닐기, 에폭시기, 메타크릴록시기, 아크릴록시기, 아미노기, 우레이도기, 클로로프로필기, 머캡토기, 설피도기, 이소시아네이트기를 포함하는 실란 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (ⅴ) 도전성 입자는 Au, Ag, Ni, Cu 및 땜납 등을 포함하는 금속 입자; 탄소; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리스티렌 및 폴리비닐알코올을 포함하는 수지 및 그 변성 수지를 입자로 하여 Au, Ag, Ni를 포함하는 금속으로 코팅한 것; 및 그 위에 절연입자를 추가하여 코팅한 절연화 처리된 도전성 입자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물이 중합방지제, 산화방지제 및 열안정제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 반열경화성 이방 도전성 필름 조성물로 형성된 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.
제 10항에 있어서, 상기 이방 도전성 필름이 항복응력 20gf/mm² 이상, 절단신도 300% 이상인 것을 특징으로 하는 이방 도전성 필름.