KR20090065156A - Thermosetting adhesive composition and adhesive film using thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열경화성 접착제 조성물 및 이를 이용한 접착 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접착력 및 내열성이 우수한 열경화성 접착제 조성물 및 이를 이용한 접착 필름에 관한 것이다. The present invention relates to a thermosetting adhesive composition and an adhesive film using the same, and more particularly, to a thermosetting adhesive composition having excellent adhesion and heat resistance and an adhesive film using the same.
전자기기의 소형화, 고밀도화에 따라 반도체 칩의 고집적화가 진행되고 있다. 이와 함께 반도체의 형태는 계속해서 달라지고 있는 추세이다. 패키지(package)의 절연기판으로 에폭시 수지계, 폴리이미드 수지계로 이루어진 유기기판이나 금속플레이트로 이루어진 무기기판 등을 사용하고 있다. 그러므로 기판과 칩이라는 서로 다른 형태의 재료를 접착하는 것은 패키지 전체의 신뢰성을 좌우하는 중요한 요소가 되었다. 즉, 이종 재료들을 접합하는 기능뿐만 아니라 접합되는 재료들이 고유기능을 제대로 발휘할 수 있도록 대전방지 효과, 방열, 절연 등의 특성도 가져야 한다.BACKGROUND ART With the miniaturization and high density of electronic devices, high integration of semiconductor chips is in progress. At the same time, the shape of the semiconductor continues to change. As an insulating substrate of a package, an organic substrate made of an epoxy resin, a polyimide resin, or an inorganic substrate made of a metal plate is used. Therefore, bonding different types of materials such as substrates and chips has become an important factor in determining the reliability of the entire package. That is, in addition to the function of bonding the dissimilar materials, the materials to be bonded should have characteristics such as antistatic effect, heat dissipation, and insulation so as to properly exhibit their inherent functions.
많은 형태의 패키지 중 CSP(chip scale package)는 칩 크기와 동등하거나 약간 큰 패키지를 의미한다. 소형, 경량 및 박형화의 추세에 따라 볼 그리드 어레 이(BGA) 패키지가 크고 두껍기 때문에 이의 단점을 극복하여 등장한 칩 크기의 패키지 기술이다. 이 기술을 이용하면 마더 보드의 면적을 효율적으로 사용할 수 있고 크기, 무게도 함께 줄일 수 있기 때문에 궁극적으로 비용절감이라는 목표도 달성할 수 있다. 또한 시장에 유통되는 메모리를 다른 디바이스와 연결 사용할 수 있으므로 전체 시스템 비용을 줄일 수 있다. CSP는 웨이퍼, 기판, 그리고 이 둘을 접합시키는 다이싱 다이본드 접착제(Dicing Die-bond adhesive)로 구성되어 있다.Among many packages, a chip scale package (CSP) refers to a package that is equal to or slightly larger than the chip size. The trend toward small size, light weight, and thinness is a chip-size package technology that overcomes its shortcomings due to the large and thick ball grid array (BGA) package. Using this technology, the area of the motherboard can be used efficiently and the size and weight can be reduced together, ultimately achieving the goal of cost reduction. In addition, memory available in the market can be used in conjunction with other devices, reducing overall system cost. The CSP consists of a wafer, a substrate, and a dicing die-bond adhesive that bonds the two together.
종래의 반도체 소자와 반도체 소자 탑재용 지지부재의 접합에는 은 페이스트가 주로 사용되고 있었다. 그러나 최근의 반도체 소자가 소형화, 고성능화됨에 따라, 기존의 은페이스트의 사용은 한계를 드러냈다. 즉, 은페이스트는 접착시트의 막 두께 제어가 어려우며 와이어 본딩시에 불량의 발생할 가능성이 있어 이를 대체하기 위한 방안으로 필름상의 접착제를 사용하기 시작했다. 필름 형태인 다이싱 다이본드 접착제는 반도체 제조공정에 있어서 다이본딩 필름 라미네이션(Die Bonding Film lamination) 과정과 다이싱 필름 라미네이션(Dicing Film Lamination) 과정을 하나의 과정으로 줄인 것으로 높은 작업성을 나타내었다.Silver paste is mainly used for joining the conventional semiconductor element and the support member for semiconductor element mounting. However, with the recent miniaturization and high performance of semiconductor devices, the use of conventional silver pastes has revealed limitations. That is, the silver paste is difficult to control the thickness of the adhesive sheet and there is a possibility of defects during the wire bonding began to use the adhesive on the film as a way to replace this. Dicing die-bonded adhesive in the form of a film showed high workability by reducing the die bonding film lamination process and the dicing film lamination process in one process in the semiconductor manufacturing process.
다이싱 다이본딩 접착제는 4층형 구조로서 접착제와 점착제, 그리고 이를 보호해줄 2장의 필름으로 구성되어 있다. 접착제는 칩과 유기 기판 또는 칩과 칩을 연결하는 역할을 하며 반도체 제품이 요구하는 내열성, 내약품성을 가지고 접착력에 대해 보존 안정성이 우수하여야 한다. 또한 웨이퍼가 박막화하고 있어 고온에서 접착하면 웨이퍼의 휨이 발생하는 문제가 생기므로 필름상 접착제에는 보다 우수한 저온 접착성이 요구되고 있다. 특히, 최근에는 패키지 내의 칩 적층 단수가 증가하 여 칩에 와이어본딩하는 온도와 시간이 보다 고온화, 장기화되어 이로 인해 기판 표면의 요철에 대한 매립불량이 생기게 된다. 따라서 신뢰성 확보를 위하여 필름상 접착제에는 보다 엄격한 와이어 본드 조건에서의 우수한 매립성이 요구되고 있다. 또한 reflow 공정을 거치기 때문에 높은 온도(260℃)에서의 접착력 저하가 적어야 하고, 회로의 오염을 야기하는 휘발성 성분을 소량만 가지는 것이 필요하다.Dicing die-bonding adhesive is a four-layer structure consisting of an adhesive, an adhesive, and two films to protect it. The adhesive plays a role of connecting the chip and the organic substrate or the chip and the chip. The adhesive should have heat resistance and chemical resistance required by semiconductor products and have excellent storage stability against adhesion. In addition, since the wafer is thinned and adhered at a high temperature, warpage of the wafer occurs, more excellent low-temperature adhesiveness is required for the film adhesive. In particular, in recent years, the number of chip stacks in a package increases, and the temperature and time for wire bonding to the chips become higher and prolonged, resulting in a poor filling of the surface of the substrate. Therefore, in order to secure reliability, the film adhesive is required to have excellent embedding properties under more stringent wire bond conditions. In addition, due to the reflow process, the adhesion loss at high temperature (260 ° C) should be small, and it is necessary to have only a small amount of volatile components causing the contamination of the circuit.
폴리이미드 수지는 내열성 및 전기 절연성이 우수하므로 전자부품 등의 바니시 및 연성 인쇄기판재료로서 널리 사용되고 있다. 그러나 폴리이미드 수지는 강직하기 때문에 가요성이 부족하고 유리전이온도가 너무 높아 핸들링이 어렵고, 또한 유기 용제에 대해 용해성이 부족하다는 문제점이 있었다. Since polyimide resins are excellent in heat resistance and electrical insulation, they are widely used as varnishes and flexible printed circuit board materials for electronic parts. However, since the polyimide resin is rigid, the flexibility is insufficient, the glass transition temperature is too high, the handling is difficult, and there is a problem that the solubility in organic solvents is insufficient.
따라서 폴리이미드 합성 시 실록산을 도입하여 상기의 문제점을 보완하면서 기재재료에의 밀착력을 향상시키는 동시에 내열성을 확보하고자 하였다. 또한 열가소성 수지와 열경화성 수지의 혼합물로 구성되는 블랜드형 접착제가 제안되어 있다. 열가소성의 폴리이미드 수지와 열경화성의 에폭시 수지의 블랜드를 통해 내열성을 확보한다는 보고도 있으나 미반응 성분이 잔존할 수 있다는 문제점이 있다.Therefore, siloxane was introduced during polyimide synthesis to improve the adhesion to the base material while at the same time to secure the heat resistance. In addition, a blend adhesive composed of a mixture of a thermoplastic resin and a thermosetting resin has been proposed. Although it is reported that heat resistance is ensured through a blend of a thermoplastic polyimide resin and a thermosetting epoxy resin, there is a problem that an unreacted component may remain.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 합성된 실록산 이미드의 말단을 에폭시기와 반응시켜 변성 에폭시 수지를 합성하고, 경화제 및 첨가제를 포함시킴으로써 내열성과 접착력을 향상시키고, 기계적 물성을 증진시킨 열경화성 접착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention synthesizes a modified epoxy resin by reacting the ends of the synthesized siloxane imide with an epoxy group, and includes a curing agent and additives to improve heat resistance and adhesion, and improve mechanical properties The purpose is to provide.
또한 본 발명은 상기 열경화성 접착제 조성물을 이용하여 제조된 접착 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an adhesive film produced using the thermosetting adhesive composition.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention
산 무수물과 실록산 디아민을 반응시켜 합성한 실록산 이미드(A)와, 에폭시수지(B)를 반응시켜 합성한 변성 에폭시수지(C), 경화제(D) 및 첨가제(E)를 포함하는 열경화성 접착제 조성물로서,Thermosetting adhesive composition comprising a siloxane imide (A) synthesized by reacting an acid anhydride and a siloxane diamine, and a modified epoxy resin (C), a curing agent (D), and an additive (E) synthesized by reacting an epoxy resin (B). as,
상기 변성 에폭시수지(C) 100 중량부에 대하여 상기 실록산 이미드(A)는 10 내지 30 중량부이고, 상기 에폭시수지(B)는 70 내지 90 중량부이고,The siloxane imide (A) is 10 to 30 parts by weight, the epoxy resin (B) is 70 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the modified epoxy resin (C),
상기 첨가제(E)는 변성 에폭시수지(C) 100 중량부에 대하여 0.5 내지 40 중량부이고,The additive (E) is 0.5 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the modified epoxy resin (C),
유리전이온도가 130℃ 이상이고, 접착력이 0.3N/mm 이상인 열경화성 접착제 조성물을 제공한다.It provides a thermosetting adhesive composition having a glass transition temperature of 130 ° C. or more and an adhesive force of 0.3 N / mm or more.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above another object, the present invention
상기 열경화성 접착제 조성물을 이용하여 제조된 접착제 필름을 제공한다.It provides an adhesive film prepared using the thermosetting adhesive composition.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 반도체용 다이싱 다이 본드 접착제는 반도체 웨이퍼 역할을 하는 폴리올레핀(1)의 배면에 부착되는 접착제 층(2), 상기 접착제 층(2)의 다른 일면에 접착되는 점착제 층(3), 상기 점착제 층(3)에 접착되는 폴리이미드 필름(4)을 포함하여 이루어진 적층구조를 가진다.1 shows a dicing die bond adhesive for semiconductors, an
상기 접착제 층(2)에 사용되는 접착제 조성물은 열응력의 완화, 내열성이나 내약품성, 우수한 접착력 등의 성질을 가져야 한다. 또한 반도체 칩에 설치된 전극부분으로 접착제가 유출하면 전극의 접속불량이 발생하고, 회로와 접착제와의 사이에 공극이 있으면 내열성, 접착력 등에 문제가 발생하므로 내열성, 내구성, 접착강도의 조절이 필요하다. 따라서 본 발명은 산 무수물과 실록산 디아민을 반응시켜 합성한 실록산 이미드(A)와, 에폭시수지(B)를 반응시켜 합성한 변성 에폭시수지(C), 경화제(D) 및 첨가제(E)를 포함하는 열경화성 접착제 조성물로서, 상기 변성 에폭시수지(C) 100 중량부에 대하여 상기 실록산 이미드(A)는 10 내지 30 중량부이고, 상기 에폭시수지(B)는 70 내지 90 중량부이고, 상기 첨가제(E)는 변성 에폭시수지(C) 100 중량부에 대하여 0.5 내지 40 중량부이고, 접착층은 130℃ 이상의 유리전이온도를 가지고 0.3N/mm(접착제 두께 20μm일 경우) 이상의 접착력을 가지는 것을 특징으로 한다.The adhesive composition used for the
본 발명에 따르면, 산 무수물과 실록산 디아민으로부터 얻어지는 실록산-이 미드(siloxane-imide) 수지를 제조한다. 실록산-이미드(siloxane-imide)의 유리전이온도는 50℃ ~ 200℃인 것이 바람직하다. 또한 본 발명은 합성한 실록산-이미드에 상용 에폭시를 도입함으로써 접착력과 열적 성질이 향상된 변성 에폭시 수지를 제조하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, siloxane-imide resins obtained from acid anhydrides and siloxane diamines are prepared. The glass transition temperature of the siloxane-imide is preferably 50 ° C to 200 ° C. In addition, the present invention is characterized by producing a modified epoxy resin with improved adhesion and thermal properties by introducing a commercial epoxy to the synthesized siloxane-imide.
본 발명의 실록산 이미드는 산 무수물과 실록산 디아민으로부터 얻어진다. 산 무수물은 파이로멜리트산 이무수물(pyromellitic acid dianhydride), 하이드록시 프탈산 무수물(Hydroxy phthalic anhydrides), 시클로펜탄-1,2,3,4-테트라 카르복실산 이무수물(cyclopentane-1,2,3,4-tetraacrboxylic acid dianhydride), 트리메리트산 무수물(trimellitic anhydride), 3,3’,4,4’-벤조페논 테트라 카르복실산 이무수물(3,3’,4,4’-benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride), 및 4,4’-옥시디프탈산 이무수물(4,4-oxydiphthalic acid dianhydride) 중에서 선택된 하나 이상 사용할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 산 무수물의 사용함량은 디아민과 몰비가 2:1인 것이 바람직하다. 산 무수물의 함량이 디아민의 함량보다 많을 경우 미반응의 잔존물이 생길 수 있어 합성이 제대로 이루어지기 어렵다.The siloxane imide of the present invention is obtained from acid anhydrides and siloxane diamines. Acid anhydrides are pyromellitic acid dianhydrides, hydroxy phthalic anhydrides, cyclopentane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydrides (cyclopentane-1,2,3) , 4-tetraacrboxylic acid dianhydride, trimellitic anhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (3,3', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic acid dianhydride) , And 4,4'-oxydiphthalic acid dianhydride (4,4-oxydiphthalic acid dianhydride) may be used, but is not limited thereto. The use amount of acid anhydride is preferably 2: 1 of diamine and molar ratio. If the content of the acid anhydride is higher than the content of the diamine, unreacted residues may occur, so that the synthesis is difficult to perform properly.
본 발명에 따른 실록산 디아민은 ω, ω'-비스 (2-아미노에틸)폴리디메틸실록산 (ω, ω'-bis(2-aminoethyl)polydimethylsiloxane), ω, ω'-비스 (2-아미노프로필)폴리디메틸실록산 (ω, ω'-bis(2-aminopropyl)polydimethylsiloxane), 1,3-비스 (3-아미노프로필)테트라메틸디실록산(1,3-bis (3-aminopropyl)tetramethyldisiloxane), ω, ω'-비스 (2-아미노프로필)폴리디메틸페닐실록산 (ω, ω'-bis(2-aminopropyl)polydimethylphenylsiloxane) 등을 사용할 수 있지만 이것으로 제한하는 것은 아니다. 실록산 디아민의 사용함량은 산무수물과의 몰비를 1:2로 한다. 실록산 디아민의 함량이 산 무수물보다 적을 경우에는 접착력의 상승효과를 기대할 수 없어 바람직하지 못하고, 실록산 디아민의 함량이 산 무수물보다 많을 경우에는 역시 미반응의 잔존물이 생길 수 있어 원하는 합성물을 얻기가 힘들다.The siloxane diamines according to the invention are ω, ω'-bis (2-aminoethyl) polydimethylsiloxane (ω, ω'-bis (2-aminoethyl) polydimethylsiloxane), ω, ω'-bis (2-aminopropyl) poly Dimethylsiloxane (ω, ω'-bis (2-aminopropyl) polydimethylsiloxane), 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (ω, ω'-bis (2-aminopropyl) tetramethyldisiloxane), ω, ω ' -Bis (2-aminopropyl) polydimethylphenylsiloxane (ω, ω'-bis (2-aminopropyl) polydimethylphenylsiloxane) and the like can be used, but is not limited thereto. The content of siloxane diamine is 1: 2 by molar ratio with acid anhydride. When the content of siloxane diamine is less than the acid anhydride, it is not preferable because a synergistic effect of the adhesive strength is not expected, and when the content of the siloxane diamine is more than the acid anhydride, unreacted residues may also occur, making it difficult to obtain a desired compound.
이미드 수지를 생성하기 위해서는 질소 분위기 하, 0℃ ~ 200℃ 사이의 온도에서 반응시켜 폴리아믹산을 합성한다. 얻어진 폴리아믹산 수지를 통상 100℃ ~ 200℃에서 산 아미드 부분을 탈수폐환시켜 이미드 수지를 합성할 수 있다. 반응에 이용되는 용매는 NMP(N-methyl pyrrolidine), DMAc, 시클로펜다논(Cyclopentanone), 1,4-디옥산(1,4-dioxane), 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 등을 들 수 있고, 이들 용제는 1종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.In order to produce an imide resin, it reacts at the temperature between 0 degreeC-200 degreeC under nitrogen atmosphere, and synthesize | combins a polyamic acid. The imide resin can be synthesize | combined by dehydrating the acid amide part normally at 100 degreeC-200 degreeC of obtained polyamic-acid resin. The solvent used for the reaction includes NMP (N-methyl pyrrolidine), DMAc, cyclopentanone, 1,4-dioxane, dimethylformamide, and the like. A solvent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more type.
본 발명에서는 간접법을 사용하여 변성에폭시 수지를 합성한다. 이때 합성하고자 하는 이미드의 말단이 COOH 또는 OH 작용기를 가져야 상용 에폭시 수지와 반응하여 변성에폭시 수지를 합성할 수 있다. 말단에 COOH나 OH 작용기가 오도록 하는 기본 합성법은 트리멜리트산 무수물 또는 피로멜리트산 무수물 등의 산 무수물과 아미노페놀류 또는 아미노벤조산 등을 이용하여 말단에 벤조산기 또는 페놀기를 가지는 화합물을 제조한다. 합성예를 하기 화학식 1에 나타낸다:In the present invention, a modified epoxy resin is synthesized using an indirect method. In this case, the terminal of the imide to be synthesized must have a COOH or OH functional group to react with a commercial epoxy resin to synthesize a modified epoxy resin. In the basic synthesis method in which a COOH or OH functional group is provided at the terminal, an acid anhydride such as trimellitic anhydride or pyromellitic anhydride and an aminophenol or aminobenzoic acid are used to prepare a compound having a benzoic acid group or a phenol group at the terminal. Synthesis examples are shown in Formula 1:
본 발명의 열경화성 접착제 조성물은 변성 에폭시 수지, 경화제, 및 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 경화촉진제, 고무, 커플링제, 또는 필러 등을 포함한다.The thermosetting adhesive composition of the present invention may include a modified epoxy resin, a curing agent, and additives. The additives include curing accelerators, rubbers, coupling agents, fillers, and the like.
위에서 합성한 실록산 이미드와 다양한 상용 에폭시 수지를 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조할 수 있다. 상용 에폭시 수지의 종류는 다음과 같다.The modified epoxy resin may be prepared by reacting the siloxane imide synthesized above with various commercial epoxy resins. The kind of commercial epoxy resin is as follows.
에폭시 수지의 예로서는 페놀 노블락형(phenol novolac) 에폭시 수지, 크레졸 노블락형(cresol novolac) 에폭시 수지 등 다관능기 수지와 디글리시딜 비스페놀 A형 (diglycidyl bisphenol A) 등의 에폭시 수지, 비스페놀 F형(bisphenol F) 에폭시 수지, 우레탄(urethane) 변성에폭시 수지, 아크릴 변성 에폭시 수지 등을 사용할 수 있고, 이것들은 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 에폭시 수지의 사용함량은 1 ~ 100 중량부를 첨가할 수 있지만 이 범위를 초과하면 미경화분의 영향으로 경화불량이 생기는 경우가 있다.Examples of the epoxy resins include polyfunctional resins such as phenol novolac epoxy resins and cresol novolac epoxy resins, epoxy resins such as diglycidyl bisphenol A, and bisphenol F (bisphenol F). F) An epoxy resin, a urethane modified epoxy resin, an acrylic modified epoxy resin, etc. can be used, These can be used individually or in mixture, respectively, It is not limited to this. Although the use content of an epoxy resin can add 1-100 weight part, when it exceeds this range, hardening defect may arise by the influence of an uncured powder.
에폭시 수지의 경화제로는 아민(amine)과 카르복실무수산이 가장 널리 이용되지만, 디아미노디페닐 술폰(diaminodiphenyl sulfone), 페놀 노블락(phenol novolac) 수지, 비스페놀 노블락(bisphenol novolac) 수지, 크레졸 노블락(cresol novolac) 수지 등이 이용될 수 있고, 이는 에폭시 당량과의 상관성을 고려하여 에폭시 수지 1당량에 대해서 0.6 ~ 1.2당량을 사용하는 것이 바람직하다. 경화제가 지나지게 많거나 작으면 반응이 충분하지 않아 물성에 좋지 않은 영향을 끼칠 수 있다.Amine and carboxylic anhydride are the most widely used curing agents for epoxy resins, but diaminodiphenyl sulfone, phenol novolac resin, bisphenol novolac resin, and cresol noblock ( cresol novolac) resin and the like can be used, it is preferable to use 0.6 to 1.2 equivalents per epoxy resin in consideration of the correlation with the epoxy equivalents. Too much or too little hardener may result in insufficient reactions and adversely affect physical properties.
첨가제로서 경화촉진제를 사용할 수 있다. 경화촉진제는 이미다졸계(imidazole)를 가장 많이 사용한다. 2-메틸 이미다졸(2-methyl imidazole), 2-에틸 이미다졸(2-ethyl imidazole), 1-시아노 에틸-2-페닐 이미다졸(1-cyano ethyl 2-phenyl imidazole), 1-(2-시아노에틸)-2-페닐 이미다졸(1-(2-cyano ethyl)-2-phenyl imidazole), 트리페닐포스핀 (triphenylphosphine) 등을 사용할 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 1 중량부를 배합하는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만이면 경화속도가 매우 느려 프로세스 상의 문제가 생길 수 있다.As an additive, a curing accelerator can be used. Hardening accelerators are most commonly used imidazole. 2-methyl imidazole, 2-ethyl imidazole, 1-cyano ethyl 2-phenyl imidazole, 1- (2 -Cyanoethyl) -2-phenyl imidazole (1- (2-cyano ethyl) -2-phenyl imidazole), triphenylphosphine, etc. can be used, but it is not limited to this. It is preferable to mix | blend 0.1-1 weight part with respect to 100 weight part of modified epoxy resins. If it is less than 0.1 part by weight, the curing speed is very slow, which may cause process problems.
또한, 첨가제로는 에폭시 수지와 상용성이 있고, 중량평균분자량이 1만 이상인 고분자량 수지로서는 극성이 큰 관능기를 포함하는 고무, 극성이 큰 관능기를 포함하는 반응성 고무 등을 사용한다. 이런 고무들의 종류로는 아크릴로니트릴(acrylonitrile)을 함유한 NBR 수지, 스틸렌을 함유한 SBR 수지 등을 사용할 수 있고 이것들을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 100 중량부를 첨가할 수 있지만 100 중량부를 넘을 경우 핸들링이 어렵고, 1 이하인 경우에는 충분한 접착력이 나타나지 않을 수 있다.As the additive, a high molecular weight resin having compatibility with an epoxy resin and having a weight average molecular weight of 10,000 or more, a rubber containing a highly polar functional group, a reactive rubber containing a large polar functional group, or the like is used. Examples of such rubbers include NBR resins containing acrylonitrile, SBR resins containing styrene, and the like. These rubbers may be used alone or in combination. 1 to 100 parts by weight may be added based on 100 parts by weight of the modified epoxy resin, but when it exceeds 100 parts by weight, handling may be difficult, and when it is 1 or less, sufficient adhesive strength may not appear.
또한, 이종 재료간이 계면 결합을 위해 커플링제(coupling agent)를 배합할 수도 있다. 이런 커플링제로는 실란계(silane) 커플링제, 티타네이트계 커플링제 등을 들 수 있지만 그중에서도 실란계 커플링제(예:(γ-머캅토프로필)트리메톡시실란)가 가장 바람직하다. 커플링제의 배합량은 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 5 중량부를 배합하는 것이 바람직하다. 0.1 중량부 미만일 경우엔 접착력 향상이라는 목적달성이 어려우며, 5 중량부를 초과하는 경우에는 오히려 물성 저하가 일어날 수도 있다. In addition, a coupling agent may be blended for interfacial bonding between different materials. Examples of such a coupling agent include a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and the like. Of these, a silane coupling agent (for example, (γ-mercaptopropyl) trimethoxysilane) is most preferred. It is preferable that the compounding quantity of a coupling agent mix | blends 0.1-5 weight part with respect to 100 weight part of modified epoxy resins. If it is less than 0.1 part by weight, it is difficult to achieve the purpose of improving the adhesive force, and if it exceeds 5 parts by weight, a decrease in physical properties may occur.
또한, 접착제의 점도조절을 위해 필러를 사용할 수도 있다. 이와 같은 필러로는 실리카, 흑연, 알루미늄, 수산화알루미늄 등을 사용할 수 있지만 이것으로 한정되는 것은 아니다. 필러는 변성 에폭시 수지 100 중량부에 대하여 1 ~ 30 중량부를 배합하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만일 경우에는 점도조절, 접착제의 기계적 물성을 향상시키기 어렵고, 30 중량부를 초과하는 경우에는 접착제 조성물의 핸들링이 어려울 뿐 아니라 공극 잔존에 의한 전기특성 저하 등의 문제를 일으킨다. In addition, a filler may be used to adjust the viscosity of the adhesive. As such a filler, silica, graphite, aluminum, aluminum hydroxide and the like can be used, but the present invention is not limited thereto. It is preferable that a filler mix | blends 1-30 weight part with respect to 100 weight part of modified epoxy resins. If it is less than 1 part by weight, it is difficult to improve viscosity and improve mechanical properties of the adhesive. If it is more than 30 parts by weight, it is difficult to handle the adhesive composition as well as causing problems such as deterioration of electrical properties due to void remaining.
본 발명의 접착제 조성물에 의하면, 우수한 접착력을 나타냄과 동시에 내열성이나 내약품성을 나타내며, 용매, 산, 염기 하에 노출했을 경우에도 안정된 접착력을 나타낸다.According to the adhesive composition of this invention, while showing the outstanding adhesive force, it shows heat resistance and chemical-resistance, and shows the stable adhesive force even when exposed to solvent, acid, and a base.
실시예Example
물질matter
실록산 디아민 단량체 : 1,3-비스(3-아미노프로필)테트라메틸디실록산 (1,3-bis(3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (TCI사))Siloxane diamine monomer: 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane (TCI))
산 무수물 단량체 : 하이드록시 프탈산 무수물(Hydroxyphthalic anhydride)Acid Anhydride Monomer: Hydroxyphthalic anhydride
에폭시 수지 : DGEBA (YD-128, 국도화학)Epoxy Resin: DGEBA (YD-128, Kukdo Chemical)
경화제 : 디아미노디페닐 술폰 (DDS, Aldrich)Curing agent: diaminodiphenyl sulfone (DDS, Aldrich)
경화촉진제 : 1-(2-시아노에틸)-2-페닐 이미다졸 (1-(2-cyanoethyl)-2-phenyl imidazole (TCI사))Curing accelerator: 1- (2-cyanoethyl) -2-phenyl imidazole (1- (2-cyanoethyl) -2-phenyl imidazole (TCI))
고무 : 카르복실화 니트릴-부타디엔 고무(XNBR)Rubber: Carboxylated Nitrile-Butadiene Rubber (XNBR)
커플링제 : (γ-머캅토프로필)트리메톡시실란 ((γ-mercaptopropyl)trimethoxysilane (TCI사))Coupling Agent: (γ-mercaptopropyl) trimethoxysilane ((γ-mercaptopropyl) trimethoxysilane (TCI))
필러 : AEROSIL R972 (DEGUSSA)Filler: AEROSIL R972 (DEGUSSA)
실록산Siloxane 이미드Imide (( siloxansiloxan -- imideimide ) 합성) synthesis
교반기, 질소 유입구가 장치된 500ml 4구 플라스크에 1,3-비스(3-아미노프로필)테트라메틸디실록산과 하이드록시 프탈산 무수물, NMP(N-메틸-2-피롤리디논(1-methyl-2-pyrrolidinone))을 투입하여 질소분위기에서 완전히 녹을 때까지 30분 동안 교반하였다. 용해된 것을 확인한 후 상온에서 6시간 동안 반응시켜 아믹산을 얻 었다. 이미드화는 반응기에 Dean-Stark trap을 장착하고 반응물에 m-xylene을 주입한 후 24시간 동안 환류시켜 반응에서 생성된 물을 제거하였다. 생성된 물질은 냉각한 후 증류수에 침전시켜 분말상태를 얻었다. 합성된 실록산 이미드 화학구조는 FT-IR로 확인하고, DSC를 사용하여 유리전이온도(Tg)를 평가하고, TGA를 사용하여 합성한 실록산 이미드의 열 안정성을 평가하였다.500 ml four-necked flask with stirrer, nitrogen inlet, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, hydroxy phthalic anhydride, NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone (1-methyl-2) -pyrrolidinone)) was added and stirred for 30 minutes until completely dissolved in a nitrogen atmosphere. After confirming that dissolved was reacted for 6 hours at room temperature to obtain amic acid. In the imidization, Dean-Stark trap was installed in the reactor, m-xylene was injected into the reaction, and refluxed for 24 hours to remove water generated in the reaction. The resulting material was cooled and then precipitated in distilled water to obtain a powder. The synthesized siloxane imide chemical structure was confirmed by FT-IR, glass transition temperature (Tg) was evaluated using DSC, and thermal stability of siloxane imide synthesized using TGA was evaluated.
변성 에폭시 수지의 제조Preparation of Modified Epoxy Resin
합성된 실록산 이미드의 말단과 상용 에폭시 수지의 말단을 반응시켜 새로운 형태의 변성 에폭시 수지를 합성하였다. 교반기, 온도계 및 질소 유입구가 장치된 500ml 4구 플라스크에 1) 실록산 이미드 10중량%, 에폭시 수지 90중량%, 2) 실록산 이미드 20중량%, 에폭시 수지 80중량%, 3) 실록산 이미드 30중량%, 에폭시 수지 70중량%를 투입하고 160 ℃에서 반응시켰다. 교반을 시작하고 10분마다 합성되고 있는 에폭시 수지의 소량을 덜어내어 당량을 측정하였다. 우선 채취한 양의 무게를 측정한 후 메틸렌 셀루솔브 (MC)에 전부 녹이고 HCI 30ml에 30분간 반응시켰다. 30분 경과 후 메틸오렌지 2 ~ 3방울을 떨어뜨리고 NaOH로 적정을 실시하였다. 이때 투입된 NaOH 양으로 실험치를 계산하여 당량을 정하고, 이를 이론치와 비교하여 반응시간을 구할 수 있었다. 측정 중에라도 이론 당량에 도달했을 경우 반응을 종결시켰다. 이렇게 변성 에폭시 수지를 제조하고 나면 경화제로서 아민계 경화제를 에폭시 수지에 도입하였다. 적용 용제는 메틸에틸케톤(MEK) 또는 시클로헥사논을 사용하였 다. A new type of modified epoxy resin was synthesized by reacting the terminal of the synthesized siloxane imide with the terminal of a commercial epoxy resin. 1) 10% by weight siloxane imide, 90% by weight epoxy resin, 2) 20% by weight siloxane imide, 80% by weight epoxy resin, 3) siloxane imide 30 in a 500 ml four-necked flask equipped with a stirrer, thermometer and nitrogen inlet. 160% by weight, 70% by weight of epoxy resin The reaction was carried out at 占 폚. Stirring was started and a small amount of the epoxy resin being synthesized was removed every 10 minutes to determine the equivalent weight. First, the weight of the collected amount was measured and dissolved in methylene cellulsolve (MC) and reacted with 30 ml of HCI for 30 minutes. After 30 minutes, 2-3 drops of methyl orange were dropped and titrated with NaOH. At this time, the amount of NaOH was calculated by calculating the experimental value to determine the equivalent, and the reaction time was obtained by comparing this with the theoretical value. The reaction was terminated when the theoretical equivalent was reached even during the measurement. After the modified epoxy resin was prepared, an amine curing agent was introduced into the epoxy resin as a curing agent. Application solvents were methyl ethyl ketone (MEK) or cyclohexanone.
또한 접착제의 유연성 확보를 위하여 XNBR을 도입하고 그밖에 경화촉진제, 커플링제, 필러를 적용하였다. 이렇게 개질된 에폭시 조성물과 기존의 에폭시 조성물을 비교하여 열적, 기계적 성질을 평가하였다.In addition, XNBR was introduced to secure the flexibility of the adhesive, and other curing accelerators, coupling agents, and fillers were applied. The modified epoxy composition was compared with the existing epoxy composition to evaluate thermal and mechanical properties.
실시예 1Example 1
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr(part per hundred resin)로 하고 실록산 이미드 10phr과 이관능성 에폭시수지 90phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 5wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The sum of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr (part per hundred resin), and 10 phr of the siloxane imide was reacted with 90 phr of the bifunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 5 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 2Example 2
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 10phr과 이관능성 에폭시수지 90phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 10wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 10 phr of the siloxane imide was reacted with 90 phr of the bifunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 10 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 3Example 3
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 10phr과 이관능성 에폭시수지 90phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 20wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 10 phr of the siloxane imide was reacted with 90 phr of the bifunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 20 wt% of rubber, 1 wt% of coupling agent, and 5 wt% of filler to the modified epoxy resin.
실시예 4Example 4
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 10phr과 이관능성 에폭시수지 90phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 30wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 10 phr of the siloxane imide was reacted with 90 phr of the bifunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 30 wt% of rubber, 1 wt% of coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 5Example 5
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 20phr과 이관능성 에폭시수지 80phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 5wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 20 phr of the siloxane imide was reacted with 80 phr of the difunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 5 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 6Example 6
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 20phr과 이관능성 에폭시수지 80phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 10wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 20 phr of the siloxane imide was reacted with 80 phr of the difunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 10 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 7Example 7
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 20phr과 이관능성 에폭시수지 80phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 20wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 20 phr of the siloxane imide was reacted with 80 phr of the difunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 20 wt% of rubber, 1 wt% of coupling agent, and 5 wt% of filler to the modified epoxy resin.
실시예 8Example 8
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 20phr과 이관능성 에폭시수지 80phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 30wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.A total amount of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and 20 phr of the siloxane imide was reacted with 80 phr of the difunctional epoxy resin to prepare a modified epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 30 wt% of rubber, 1 wt% of coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 9Example 9
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 30phr과 이관능성 에폭시수지 70phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 5wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The sum of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and a modified epoxy resin was prepared by reacting 30 phr of the siloxane imide and 70 phr of the bifunctional epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 5 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 10Example 10
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 30phr과 이관능성 에폭시수지 70phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 10wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The sum of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and a modified epoxy resin was prepared by reacting 30 phr of the siloxane imide and 70 phr of the bifunctional epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 10 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
실시예 11Example 11
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 30phr과 이관능성 에폭시수지 70phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 20wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The sum of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and a modified epoxy resin was prepared by reacting 30 phr of the siloxane imide and 70 phr of the bifunctional epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 20 wt% of rubber, 1 wt% of coupling agent, and 5 wt% of filler to the modified epoxy resin.
실시예 12Example 12
합성한 실록산 이미드와 에폭시 수지의 합을 100phr로 하고 실록산 이미드 30phr과 이관능성 에폭시수지 70phr을 반응시켜 변성 에폭시 수지를 제조하였다. 제조한 변성 에폭시 수지에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 30wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The sum of the synthesized siloxane imide and the epoxy resin was 100 phr, and a modified epoxy resin was prepared by reacting 30 phr of the siloxane imide and 70 phr of the bifunctional epoxy resin. An adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 30 wt% of rubber, 1 wt% of coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive to the modified epoxy resin.
비교예 1Comparative Example 1
이관능기 에폭시 수지를 100phr로 하였고, 여기에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 5wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The bifunctional epoxy resin was 100 phr, and an adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 5 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive.
비교예 2Comparative Example 2
이관능기 에폭시 수지를 100phr로 하였고, 여기에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 10wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt%를 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The bifunctional epoxy resin was 100 phr, and an adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 10 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, and 5 wt% of a filler as an amine curing agent and an additive.
비교예 3Comparative Example 3
이관능기 에폭시 수지를 100phr로 하였고, 여기에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 20wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt% 등을 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The bifunctional epoxy resin was 100 phr, and an adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, rubber 20 wt%,
비교예 4Comparative Example 4
이관능기 에폭시 수지를 100phr로 하였고, 여기에 아민계 경화제, 첨가제로 경화촉진제 1wt%, 고무 30wt%, 커플링제 1wt%, 필러 5wt% 등을 투입하여 접착 조성물을 제조하였다.The bifunctional epoxy resin was 100 phr, and an adhesive composition was prepared by adding 1 wt% of a curing accelerator, 30 wt% of a rubber, 1 wt% of a coupling agent, 5 wt% of a filler, and the like with an amine curing agent and an additive.
평가 및 결과Evaluation and Results
시편 제작Specimen Fabrication
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4의 접착 조성물을 폴리이미드 필름에 도포한 후 80℃, 5분 동안 오븐에 넣고 용매를 완전히 제거하였다. 용매를 제거한 후 폴리이미드 필름과 접착하여 150℃에서 3시간 동안 경화시켜 시편을 완성하였다.The adhesive compositions of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 were applied to a polyimide film and then placed in an oven at 80 ° C. for 5 minutes to completely remove the solvent. After removing the solvent, the adhesive was bonded to the polyimide film and cured at 150 ° C. for 3 hours to complete the specimen.
접착력 시험Adhesion test
시편의 peel strength는 JIS Z0237을 바탕으로 만능시험기 (INSTRON 4485)를 이용하여 상온 분위기에서 180˚ peel test를 실시하였다.Peel strength of the specimens was subjected to 180˚ peel test at room temperature using a universal testing machine (INSTRON 4485) based on JIS Z0237.
내용매성Content 시험 exam
시편을 상온에서 2분간 10N Nitric acid, 10N NaOH, MEK에 담근 후 JIS Z0237을 바탕으로 만능시험기 (INSTRON 4485)를 이용하여 180˚ peel test를 실시하였다.The specimen was immersed in 10N Nitric acid, 10N NaOH, MEK for 2 minutes at room temperature, and then subjected to 180˚ peel test using a universal testing machine (INSTRON 4485) based on JIS Z0237.
내열성 시험Heat resistance test
250℃에서 2초, 25℃에서 2초 동안 5 사이클로 오븐에 넣은 후 상온 분위기에서 180˚peel test를 실시하였다.After 2 seconds at 250 ℃, 2 seconds at 25 ℃ 5 cycles in the oven 180 ° Peel test was carried out in a room temperature atmosphere.
유리전이온도 측정Glass transition temperature measurement
시차주사열량계(Mettler Toledo DSC 822e)를 사용하여 질소 분위기 하에서 승온속도 10℃/min으로 유리전이온도를 측정하였다.The glass transition temperature was measured using a differential scanning calorimeter (Mettler Toledo DSC 822e) at a temperature rising rate of 10 ° C./min under a nitrogen atmosphere.
점탄성Viscoelastic 거동 분석 Behavior analysis
150℃에서 3시간 경화시킨 접착제 시편을 10℃/min의 속도로 -50℃부터 250℃까지 DMA (Dynamic Mechanical Analysis)를 이용하여 접착제의 저장탄성율(storage modulus)을 측정하였다.The storage modulus of the adhesive was measured using DMA (Dynamic Mechanical Analysis) from −50 ° C. to 250 ° C. at a rate of 10 ° C./min at 150 ° C. for 3 hours.
실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 4의 평가결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다. 표 1 및 표 2에서 실록산 이미드와 에폭시 수지의 총계를 100 중량부로 하고 기타 성분은 wt%를 나타낸다.The evaluation results of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Tables 1 and 2 below. In Table 1 and Table 2, the total amount of the siloxane imide and the epoxy resin is 100 parts by weight, and the other components represent wt%.
(단위 : wt%) (Unit: wt%)
표 1 및 표 2에서 XNBR 5중량%을 투입한 경우를 살펴보면, 상용 에폭시의 경우(비교예 1)에는 접착력이 0.25N/mm을 나타내었고, 실록산 이미드를 10중량% 투입한 경우(실시예 1)엔 0.35N/mm, 실록산 이미드를 20중량% 투입한 경우(실시예 5)엔 0.41N/mm, 실록산 이미드를 30중량% 투입한 경우(실시예 9)엔 0.42N/mm을 나타내었다. 실시예 1 내지 실시예 12에서 변성 에폭시 시스템의 접착력은 모든 값이 0.3N/mm 이상의 값을 나타내었다. 개질된 에폭시 수지 시스템이 상용 에폭시 수지 시스템보다 더 향상된 접착강도를 나타냄을 알 수 있다.Looking at the case where 5% by weight of XNBR is added in Table 1 and Table 2, in the case of a commercial epoxy (Comparative Example 1) showed an adhesive force of 0.25N / mm, 10% by weight of siloxane imide (Example 1) When 0.35N / mm Yen and 20% by weight of siloxane imide were added (Example 5) When 0.41N / mm Yen and 30% by weight of siloxane imide were added (Example 9), 0.42N / mm was added. Indicated. The adhesion of the modified epoxy system in Examples 1 to 12 showed all values of 0.3 N / mm or more. It can be seen that the modified epoxy resin system exhibits better adhesion strength than commercial epoxy resin systems.
XNBR 함량을 10중량% 투입한 경우(실시예 2, 6, 10, 비교예 2), XNBR 함량을 20중량% 투입한 경우(실시예 3, 7, 11, 비교예 3), XNBR 함량을 30중량% 투입한 경우(실시예 4, 8, 12, 비교예 4)에도 마찬가지의 결과를 확인할 수 있다. 이는 실록산기의 영향으로 변성 에폭시 수지의 접착강도가 더 높은 값을 나타낸다고 판단된다. 시편들을 산, 염기, 용매, 열적 환경 하에서 접착강도를 측정한 경우에 대부분의 시편이 70% 이상의 보존율을 나타내었다. 이는 이미드 고리와 벤젠 고리의 영향으로 인해 내약품성과 내열성이 향상되어 접착강도의 저하가 그리 크지 않았기 때문이다.When 10% by weight of XNBR content is added (Examples 2, 6, 10, Comparative Example 2), when 20% by weight of XNBR content is added (Examples 3, 7, 11, and Comparative Example 3), the XNBR content is 30 The same result can be confirmed also when the weight% is injected (Examples 4, 8, 12, and Comparative Example 4). It is judged that the adhesive strength of the modified epoxy resin is higher due to the influence of siloxane groups. When the specimens were measured for adhesive strength under acid, base, solvent, and thermal environment, most specimens showed retention of more than 70%. This is because the chemical resistance and heat resistance are improved due to the influence of the imide ring and the benzene ring, so that the decrease in adhesive strength is not so great.
변성 에폭시 시스템은 상용 에폭시 시스템보다 향상된 유리전이온도 값을 나타낸다. 실시예 1, 실시예 2, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 9 및 실시예 10의 유리전이온도는 130℃ 내지 155℃를 나타내었다. 반면 비교예 1 내지 4의 유리전이온도는 114℃ 내지 130℃를 나타내었다. 이는 변성 에폭시 시스템은 이미드 고리의 영향으로 내열성이 향상된 것이라고 판단된다. 30% 개질된 경우는 이미드 고리의 함량증가로 인해 150℃ 이상의 유리전이온도를 나타냄을 알 수 있고, 이로 인해 에폭시 수지의 개질정도가 가장 증가했다.Modified epoxy systems exhibit improved glass transition temperature values than commercial epoxy systems. Example 1, Example 2, Example 5, Example 6, Example 9 and Example 10 showed a glass transition temperature of 130 ℃ to 155 ℃. On the other hand, the glass transition temperature of Comparative Examples 1 to 4 was 114 ℃ to 130 ℃. It is judged that the modified epoxy system has improved heat resistance under the influence of the imide ring. In the case of 30% modification, the glass transition temperature of 150 ° C. or higher was increased due to the increase in the content of the imide ring, and thus, the degree of modification of the epoxy resin was most increased.
또한, 고온에서 저장탄성률이 25℃일 때 20 ∼ 2000MPa, 250℃일 때 3 ~ 50 MPa의 범위에 있으면, 반도체 웨이퍼와 기판의 열팽창 계수 차이에 따라 발생하는 열응력을 완화시킬 수 있다. 실시예 1, 5, 9 및 비교예 1에서 저장탄성률은 3 내지 10 MPa를 나타내었다. 따라서 본 발명에 따른 접착제 조성물은 반도체 웨이퍼와 기판의 열팽창 계수 차이에 의해 발생하는 스트레스를 완화시킬 수 있다고 판단된다.In addition, when the storage modulus at high temperature is in the range of 20 to 2000 MPa at 25 ° C and 3 to 50 MPa at 250 ° C, thermal stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor wafer and the substrate can be alleviated. In Examples 1, 5, 9 and Comparative Example 1, the storage modulus was 3 to 10 MPa. Therefore, it is determined that the adhesive composition according to the present invention can alleviate the stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor wafer and the substrate.
내약품성 등Chemical resistance
접착제를 10% HCl, 10% NaOH 용액에 침지시켜서 24시간 실온에서 침지시킨 후 무게 감량 여부를 확인하였다. 또한 오븐에서 48시간 건조시킨 접착제와 온도 121℃, 습도 100%의 조건에서 72시간동안 노출시킨 접착제와의 무게를 비교해서 수분함량의 변화를 측정하였다.The adhesive was immersed in 10% HCl, 10% NaOH solution to immerse at room temperature for 24 hours and then checked for weight loss. The change in moisture content was measured by comparing the weight of the adhesive dried in an oven for 48 hours with the adhesive exposed for 72 hours at a temperature of 121 ° C. and a humidity of 100%.
실시예 1, 5, 9 및 비교예 1의 내약품성 등의 평가결과를 하기 표 3에 나타내었다:Evaluation results such as chemical resistance of Examples 1, 5, 9 and Comparative Example 1 are shown in Table 3 below:
표 3을 참조하면, 상용 에폭시(비교예 1), 변성 에폭시(실시예 1, 5, 9) 모두 산, 염기 조건에서는 원래의 무게보다 감소가 일어났으며, 습도 100% 조건 하에서 처리한 시편의 무게는 증가되었다. 구체적으로는, 변성 에폭시의 경우 실록산 이미드 함량이 증가할수록 산, 염기조건에서는 wt% 손실의 감소가 적었으며, 습도 100% 조건 하에서 wt% 손실이 증가됨을 알 수 있다. 실록산 이미드의 함량이 증가할수록 이미드 고리와 벤젠 고리의 영향으로 내약품성은 우수하지만 이미드 고리의 증가로 인해 수분과의 수소결합이 발생할 가능성이 있어 무게가 증가한 것으로 판단된다.Referring to Table 3, both the commercial epoxy (Comparative Example 1) and the modified epoxy (Examples 1, 5, and 9) were reduced in their acid and base conditions under the original weight, and were treated with 100% humidity. The weight was increased. Specifically, in the case of the modified epoxy, as the siloxane imide content is increased, the wt% loss is decreased under acidic and basic conditions, and the wt% loss is increased under 100% humidity. As the content of siloxane imide increases, the chemical resistance is excellent due to the imide ring and the benzene ring, but the weight is increased due to the possibility of hydrogen bonding with water due to the increase of the imide ring.
도 1은 본 발명에 따른 열경화성 접착제 조성물을 적용하여 제조한 접착제 필름의 일 실시예를 도시한 것이다. Figure 1 shows an embodiment of an adhesive film prepared by applying the thermosetting adhesive composition according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1...폴리올레핀 필름 2...접착제층1 ...
3...점착제층 4...폴리이미드 필름 3.
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