KR20090073564A - 감온 또는 감광 마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름 - Google Patents

Abstract

이중층 이방성 도전 필름에서 비도전필름층에 감온, 감광 마이크로 캡슐을 분산시키므로, 온도 및 자외선에 따른 이방성 도전 필름의 색상 변화를 통해 보관상 온도 및 자외선에 따른 변형됨을 확인이 가능하여, 이방성 도전 필름의 수명 예측이 용이하다.

온도 구간에 따른 색상 변화도 달리하여 실제 이중층 이방성 도전 필름의 온도를 눈으로 확인하고 색상에 따른 경화진행을 예측하며 이방성 도전 필름의 온도에 따른 경화 정도를 확인 할 수 있다.

이방성 도전 필름, 감온 마이크로 캡슐, 감광 마이크로 캡슐

Description

감온 또는 감광 마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름{Anisotropic conductive film having Thermochromic microcapsule or Photochromic microcapsule}

본 발명은 이방성도전필름에 관한 것으로서, 상세하게는 비전도성필름층(NCF, Non-Conductive Film)에 마이크로캡슐과 상기 마이크로캡슐 내부에 외부 온도 변화 또는 자외선에 따라 색상이 변하는 감온 또는 감광 색소를 포함하는 감온 또는 감광 마이크로캡슐을 균일하게 분산시켜 온도 또는 자외선의 변화를 육안으로 확인할 수 있는 이중층 이방성도전필름에 관한 것이다.

일반적으로, 구동 IC를 LCD 패널에 실장하는 방식은 도전성 와이어를 통하여 LCD 패널 전극에 구동 IC를 접속하는 방식인 와이어 본딩 방식, 베이스 필름을 이용하여 LCD 패널상의 전극에 구동 IC를 실장하는 방식인 TAB (tape auto mated bonding) 방식, 소정의 접착제를 사용하여 구동 IC를 LCD 패널상에 직접 실장하는 방식인 COG방식 등으로 분류할 수 있다.

한편 최근의 대형화 및 박형화 추세에 있는 디스플레이 산업의 경향에 따라 전극 및 회로들 간의 피치는 점차 미세화되고 있으며, 이러한 미세 회로 단자들을 접속하기 위한 배선 기구 중의 하나로서 이방성 도전 필름은 매우 중요한 역할을 수행하고 있고, 그 결과 COG 실장이나 COF 실장 등의 접속 재료로서도 주목을 받고 있다.

최근에, 이러한 이방 전도성 접속에 요구되는 회로 기판 패키징에 있어서는, 회로 및 LCD 기술의 발전에 따라 접속 피치가 미세화 되고 IC 범프가 미소화되면서 기판 위에 인쇄된 리드수가 증가는 추세이고 도시에 접속 신뢰성의 향상을 요구하는 실정이다. 이러한 기술적 요구에 따라 이방 전도성 접착필름 중에 함유되는 전도성 미립자의 입경을 작게 할 필요가 있고 또한 접속 신뢰성을 향상시키기 위해 전도성 미립자의 배합량을 증가시키려는 연구개발이 계속 되고 있다. 그러나 사용되는 전도성 미립자의 입경 감소 및 증가된 입자 밀도에 의하여 입자의 응집 또는 브리지가 발생하게 되었고, 이로 인하여 접속의 불균일이나 패턴간의 단락이 빈번히 발생하는 문제점이 나타나게 되었다.

종래에는 폴리이미드 기판에 설계된 배선 패턴과 액정 표시 장치의 유리기판상에 설계된 ITO 패턴 또는 전자부품의 리드 등을 전기적으로 접속하는 곳에 이방성 도전 필름이 사용되었다.

이 이방성 도전 필름은 에폭시계 절연성접착제에 니켈, 금, 은 등의 도전성입자를 분산하여 시트형태로 제조한 것이다.

여기서 이방성 도전 필름을 살펴보면, 보호층과 접착제 층으로 이루어지며, 접착제 층에는 장기간5^OC 이상 및 자외선에 노출될 경우에는 접착제가 반응하여 특성을 상실하게 되는데 이는 작업자의 눈으로 확인이 어렵다는 문제가 있었다.

현재는 이방성 도전 필름을 보관 및 운송시에는 5도 이하를 유지하나 포장을 제거 후 사용시에는 상온 및 자외선에 노출되어 제품의 변형이 발생되기 시작하나 수명을 예측하기 어려운 상태이다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 온도 및 자외선에 따른 이방성 도전 필름의 색상 변화를 통해 보관상 온도 및 자외선에 따른 변형됨을 확인하여 수명을 예측하고 보관 불량을 줄일 수 있는 색상변화 기능을 갖는 2중층 이방성 도전 필름을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이방성도전필름층과 비전도성필름층으로 구성된 이중층 이방성도전필름에 있어서, 상기 비전도성필름층에 마이크로캡슐과 상기 마이크로캡슐 내부에 외부 온도 변화 또는 자외선에 따라 색상이 변하는 감온 또는 감광 색소를 포함하는 감온 또는 감광 마이크로캡슐이 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 감온 또는 감광마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름을 제공한다.

이중층 이방성도전필름은 절연성 접착제, 도전성 입자, 경화제 및 광개시제를 포함하고 있다. 절연성 접착제는 종래에 일반적으로 사용된 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노블락형 에폭시수지와 폴리에스테르 수지, 비닐 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지, PVA 수지, 폴리카보네이트 수지, 셀룰로스 수지, 케톤 수지, 스티렌 수지 등의 열가소성 또는 열경화성 수지를 사용하고 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

절연성 접착제에 사용되는 절연화 도전성 입자는 도전성 입자의 표면에 유기 고분자 화합물로서 절연성을 부여하는 것이며, 이때 유기 고분자 화합물은 수백 나노미터 크기의 입자의 형태로서 도전성 입자 표면에 유도되는 절연 방법을 선택하였다.

또한, 일반적 절연화 방법인 도전성 입자 표면 전체를 유기 절연화 막으로 박막 코팅 처리하는 것이 아닌 일정 비율의 부분만을 유기 고분자 게스트 입자로서 균일하게 절연화 함으로서 가열 압착 공정에서 전극과 접촉하게 되는 부분은 유기 고분자 게스트 입자가 밀려나면서 전도성을 지닐 수 있도록 하여 절연 특성과 도전 특성을 동시에 지닐 수 있도록 하였다.

도전성입자는 니켈, 금, 백금, 동 등의 금속입자를 사용하고 도전성 입자의 절연성입자는 스티렌, 스티렌 가교 미립자, 아크릴, 아크릴 가교 미립자 또는 스티렌아크릴 공중합체 또는 스티렌아크릴 가교미립자를 사용하고 바람직하게는 스티렌, 아크릴, 스티렌아크릴 공중합체를 사용한다. 도전성입자 및 절연성입자의 크기는 2~8㎛를 사용하고 바람직하게는 3~4㎛ 크기의 입자를 사용한다. 절연성입자를 제조하기 위해서는 단량체 조성물, 사슬연장제, 중합개시제, 점도강하제 및 필요에 따라 분산안정제를 포함하는 상기 반응물을 현탁중합 반응시키는 단계를 수행한다.

잠재성경화제는 상온에서의 제조, 보존 및 비교적 저온에 의한 건조 시에는 반응을 일으키지 않고 경화온도에서의 가열가압에 의해 경화반응을 일으키는 경화제로 이미다졸, 아민 등의 상기 경화제 성분을 마이크로 캡슐화한 것으로 시판품을 사용한다.

이방성도전필름층에서의 성분비에 대해서는 특별한 제한은 없으며, 바람직하게는 절연성 접착제 70 내지 84.9중량%, 도전성 입자 10 내지 15 중량%, 경화제 5 내지20 중량%, 광개시제 0.1 내지 5중량% 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 점도강화제, 분산안정제 등과 같은 첨가제를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

상기 마이크로 캡슐은 분산도가 높은 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 포함하는 구형 폴리머인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

색소(Dye)는 빛을 받아 색상을 띄는 물질이며, 주위의 환경에 따라 많은 영향을 받게된다. 이중 감온색소란 온도에 따라 색이 변화하는 특징을 가지고 있다. 그러나 이 색소는 외부 환경에 매우 민감하므로 이것을 보호하기 위해 일종의 보 호막　구실을 하는 것이 마이크로 캡슐이며, 이 감온색소를 포함한 마이크로 캡슐을 감온 마이크로 캡슐(Thermochromic microcapsule)이고, 감광색소를 포함한 마이크로 캡슐을 감광 마이크로 캡슐(Photochromic microcapsule)이라고 한다.

일반적으로 마이크로캡슐을 제조하는 방법으로는 화학반응을 이용한 화학적 방법, 물리화학적 변화를 이용하는 물리화학적 방법, 기계적 조작을 이용하는 물리적 기계적 방법으로 분류할 수 있다

마이크로캡슐화 하는 방법으로는 인시츄(in-situ) 중합법이 가장 많이 응용되는 것으로 알려져 있다. 인시츄 중합법은 서로 혼합하지 않는 2상의 어느쪽이든지 한쪽 상에 단량체와 촉매를 용해하여 두면 단량체는 계면에서 중합 반응을 일으키고, 심지 물질의 표면에 균일한 막을 형성시킬 수 있는 성질을 이용하여 제조하는 방법이다. 이 방법은 친수성 단량체 또는 소수성 단량체의 어느쪽이든지 한쪽, 또는 그들의 프리폴리머를 이용하여 마이크로캡슐막을 중합하므로 심질 물질은 액체에 국한되지 않고 고체나 기체인 것도 가능하다

감온 마이크로캡슐과 감광마이크로캡슐은 상기된 통상적인 방법으로 직접 제조하거나, 상업적인 판매처로부터 얻을 수도 있다. 대표적으로 Polychrom사의 감온 마이크로 캡슐과 감광 마이크로 캡슐을 들 수 있다.

본 발명에 의한 감온성 또는 감광성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전 필름은 온도 또는 자외선에 따라 색상 변화가 일어나는데, 감온 마이크로 캡슐의 색상변화 원리는 열을 가하면 캡슐 내부 물질의 구조변화를 가져와 색상이 변화하고, 냉각 시 캡슐 내부물질 원래의 구조로 되돌아와 색상이 돌아오게 된다.

한편, 감광 마이크로 캡슐의 색상변화 원리는 자외선과 같은 빛을 조사하면, 캡슐의 내부 물질의 구조 변화를 가져와 색상을 띠게 되고, 반대로 빛을 차단시키면 캡슐 내부물질 원래의 구조로 되돌아와 색상이 없어지게 된다.

감온 또는 감광 마이크로캡슐은 비전도전필름층의 0.01~5중량%를 투입한다. 여기서0.01중량% 미만인 경우 소량이어서 육안으로 색변화를 감지 하기 어려운 문제가 발생하고, 5 중량%를 초과할 경우 색변화의 최대치여서 더 이상 함량을 높일 의미가 없다.

본 발명에 의한 색상변화 기능을 갖는 이방성 도전 필름의 제조방법은 공지의 방법으로 이방성도전필름층을 제조하고, 또한 공지의 방법으로 비전도성필름층을 제조하되, 다만 비전도성필름층 제조과정에서 감온 또는 감광 마이크로캡슐을 0.01~5중량% 추가로 넣고 분산시킨다. 마지막으로 라미네이팅 공정을 통하여 두 층을 접합시킨다.

도 1은 상기 방법으로 제조된 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 캡슐이 분산되어 있는 이방성 도전 필름의 모식적 단면도로서, 절연성 접착수지, 도전성 입자, 경화제 및 광개시제를 포함하는 이방성 도전 필름(1)과 감온 또는 감광 마이크로 캡슐(2)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 감온 또는 감광 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전 필름은 보관상의 특성 변화를 색상으로 확인하여 이방성 도전 필름의 수명을 예측함으로서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 구체적인 실시예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예들은 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 1 : 감온성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전필름의 제조

동도화성(東都化成) 제품의 페녹시 수지YP-50 45 중량부, 셀화학 제품의 에폭시 수지 에비코트 630 45 중량부, 경화제로서 HX3741 10중량부 및 광개시제로 0.5 중량부를 혼합하여 절연성 접착제를 제조하였다.

절연성 접착제 제조의 마지막 믹싱 단계에서 감온성 색소인 감온성 잉크 고형분을 마이크로 캡슐으로 둘러싸여 있고, 필름 제조 온도에서도 변형 되지 않는 재질인 구형의 폴리프로필렌 폴리머로 구성된 파우더 형태의 감온성 마이크로 캡슐을 전체 절연성 접착제에 대하여 2.5 중량% 투입하였다.

상기에서 제조된 감온성 마이크로 캡슐이 분산된 절연성 접착제를 콤마 코팅기를 사용하여 실리콘 이형 베이스 필름에 25㎛의 두께로 필름을 형성시켜 감온성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전 필름을 제조하였는데, 상기에서 필름의 건조시간은 6분으로 하였고 80OC에서 3개의 존(zone)으로 건조 시켰다.

실시예 2 : 감광성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전필름의 제조

마이크로 캡슐로서, 감광성 색소인 감광성 잉크 고형분을 둘러싸여 있고, 필름 제조 온도에서도 변형 되지 않는 재질인 구형의 폴리에틸렌 폴리머로 구성된 슬러리 형태의 감광성 마이크로 캡슐을 사용한 것 이외에는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 감광성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전 필름을 제조하였다.

실험예 : 이방도전성 필름의 보관온도(자외선)에 따른 색상 변화 측정

상기 실시예 1에서 제조한 감온성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전 필름의 보관온도 및 상기 실시예 2에서 제조한 감광성 마이크로 캡슐을 함유하는 이방성 도전 필름의 자외선에 따른 색상변화를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

이때, 분산도는 광학현미경을 촬영하였으며 분산 면적율은 분석 프로그램을 통해0~10% 정도로 확인하였고, 감온 마이크로 캡슐에는 검정, 녹색, 보라 및 빨강을 온도에 따라 나타나는 감온색소를 투입하고, 감광 마이크로 캡슐은 자외선에 따라 색상이 나타나는 감광색소를 투입하였다.

[표 1]

구 분	실시예1	실시예1	실시예1	실시예1	실시예 1	실시예 2
변색온도	5 ℃ 이하	5 ~ 10 ℃	11~20 ℃	21~30 ℃	31~ 40 ℃	자외선
색상변화	변화없음	검정	녹색	보라	빨강	노랑

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 일정한 온도 범위에서 색상이 변하였는데, 색상 변화를 통해 이방성 도전 필름이 일정 온도 상태 또는 자외선 노출여부를 확인할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서 2중층 이방성 도전 필름의 마이크로 캡슐이 분산된 모식적 단면도이다

Claims (6)

1. 이방성도전필름층과 비전도성필름층으로 구성된 이중층 이방성도전필름에 있어서, 상기 비전도성필름층에 마이크로캡슐과 상기 마이크로캡슐 내부에 외부 온도 변화에 따라 색상이 변하는 감온색소를 포함하는 감온마이크로캡슐이 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 감온마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름.
2. 이방성도전필름층과 비전도성필름층으로 구성된 이중층 이방성도전필름에 있어서, 상기 비전도성필름층에 마이크로캡슐과 상기 마이크로캡슐 내부에 자외선에 따라 색상이 변하는 감광색소를 포함하는 감광마이크로캡슐이 균일하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 감광마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 만들어진 구형폴리머인 것을 특징으로 하는 감온 또는 감광마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감온 또는 감광 마이크로캡슐의 함량이 비전도성필름층의 0.01~5중량%인 것을 특징으로 하는 감온 또는 감광마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 감온 또는 감광 마이크로캡슐은 파우더, 슬러리 또는 왁스중의 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 감온 또는 감광마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이방성도전필름층에는 니켈, 금, 백금, 동으로부터 선택된 하나이상의 도전성 입자가 분포되어 있는 것을 특징으로 하는 감온 또는 감광마이크로캡슐이 분산된 이방성도전필름.

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