KR20120058545A - 전자 장치를 캡슐화하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산-개질된 또는 산-무수물-개질된 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 하는 핫멜트 접착제 조성물을 제공하고, 상기 핫멜트 접착제를 캡슐화하는 전자 장치의 부위에 및/또는 이러한 부위의 둘레에 적용하는, 투과물질에 대해서 전자 장치를 캡슐화하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 전자 장치를 캡슐화하는 방법, 그리고 또한 청구항 5의 전제부에 따른, 전자 장치를 캡슐화하기 위한 감압 접착제의 용도에 관한 것이다.
(광)전자 장치는 시판 제품에 계속 증가하는 빈도로 사용되고 있거나 시장 도입이 가까워져 있다. 이러한 장치는 유기 또는 무기 전자 구조물, 예를 들어 유기, 유기금속 또는 폴리머 반도체, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 요망되는 적용분야에 따라, 이러한 장치와 제품은 형태상 강성 또는 가요성인데, 가요성 장치에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 종류의 장치는 예를 들어 인쇄 기술에 의해 생산되는데, 상기 인쇄 기술의 예로는 릴리프(relief), 그라비어(gravure), 스크린(screen) 또는 플라노그래픽(planographic) 인쇄, 또는 "비충격식 인쇄(non-impact printing)"로 일컬어지는 인쇄, 예를 들어 열전사 인쇄, 잉크젯 인쇄 또는 디지털 인쇄가 있다. 그러나, 많은 경우, 진공 기술이 또한 사용되는데, 이러한 진공 기술의 예로는 화학 기상 증착(CVD), 물리 기상 증착(PVD), 플라즈마 강화된 화학 또는 물리 증착 기술(PECVD), 스퍼터링(sputtering), (플라즈마) 에칭 또는 기상 코팅이 있고, 패터닝(patterning)은 일반적으로 마스크를 통해 일어난다.
이미 상업화되어 있거나 시장 잠재력 면에서 관심을 끄는 (광)전자 적용분야에는 전기영동(electrophoretic) 또는 전기변색(electrochromic) 구성물(construction), 판독 및 디스플레이 디바이스에서 또는 조명으로서 유기 또는 폴리머 발광 다이오드 (OLED 또는 PLED), 전기발광 램프, 발광 전기화학 전지 (LEEC), 유기 태양 전지, 바람직하게는 염료감응(dye) 또는 폴리머 태양 전지, 무기 태양 전지, 바람직하게는 박막 태양 전지, 더욱 특히 실리콘, 게르마늄, 구리, 인듐 및 셀레늄을 기반으로 하는 박막 태양 전지, 유기 전계-효과 트랜지스터, 유기 스위칭 엘리먼트(switching element), 유기 광증폭기(optical amplifier), 유기 레이저 다이오드, 유기 또는 무기 센서, 또는 유기 또는 무기 기반 RFID 트랜스폰더(transponder)가 있다.
유기 및/또는 무기 (광)전자공학 분야에서, 특히 유기 (광)전자공학 분야에서, (광)전자 장치의 충분한 수명과 기능의 실현과 관련하여 인식되어 있는 기술적 문제는 그러한 장치에 함유된 부품들을 투과물질(permeant)로부터 보호하는 것이다. 투과물질은 다수의 분자량이 낮은 유기 또는 무기 화합물, 더욱 특히 수증기와 산소일 수 있다.
유기 및/또는 무기 (광)전자공학 분야의 다수의 (광)전자 장치는, 특히 유기 원료가 사용되는 경우, 수증기 뿐만 아니라 산소에도 민감하고, 다수의 장치에서 물 또는 수증기의 침투는 비교적 심각한 문제로 분류된다. 따라서, 전자 장치의 수명 동안, 캡슐화에 의해 보호될 필요가 있는데, 이는 그렇게 하지 않는 경우 시간이 지남에 따라 성능이 떨어지기 때문이다. 예를 들어, 전기발광 램프 (EL 램프) 또는 유기 발광 다이오드 (OLED)와 같은 발광 장치의 경우, 부품들이 산화되면 광도(luminosity), 전기영동 디스플레이 (EP 디스플레이)의 경우에는 콘트라스트(contrast), 또는 태양 전지의 경우에는 효율을 매우 짧은 시간 내에 급격하게 감소시킬 수 있다.
유기 및/또는 무기 (광)전자공학, 특히 유기 (광)전자공학의 경우, 산소 및/또는 수증기와 같은 투과물질에 대해 투과 배리어(barrier)를 구성하는 가요성 접착 해결방법(bonding solution)이 특히 필요하다. 또한, 그러한 (광)전자 장치에 대해 많은 추가 요건이 존재한다. 따라서, 가요성 접착 해결방법은 2개의 기판을 유효하게 부착시킬 뿐만 아니라 높은 전단 강도와 박리 강도, 화학적 안정성, 에이징 방지(ageing resistance), 높은 투명도, 가공 용이성, 및 높은 가요성(flexibility)과 유연성(pliability)과 같은 특성을 충족시키도록 의도되는 것이다.
종래 기술에서 통상적인 한 가지 방법은 수증기와 산소를 투과시키지 않는 2개의 기판 사이에 전자 장치를 배치하는 것이다. 그 후, 가장자리를 밀봉한다. 비가요성 구성물의 경우, 유리 또는 금속 기판이 사용되는데, 이는 높은 투과 배리어를 제공하지만 기계적 하중에 대해 매우 취약하다. 또한, 이러한 기판은 전체적으로 장치의 두께를 비교적 두껍게 만든다. 더욱이, 금속 기판의 경우, 투명도가 없다. 대조적으로, 가요성 장치의 경우, 투명한 필름 또는 불투명한 필름과 같은 평면 기판이 사용되는데, 이는 멀티-플라이(multi-ply) 배열을 지닐 수 있다. 이러한 경우, 다양한 폴리머의 조합물 뿐만 아니라 유기 또는 무기 층을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 평면 기판이 사용되면 가요성이고 극히 얇은 구성물이 가능해진다. 다양한 적용분야에 대해, 매우 광범위하게 다양한 가능한 기판이 존재하는데, 이러한 기판의 예로는 필름, 직포(woven), 부직포(nonwoven) 및 종이 또는 이들의 조합물이 있다.
가장 효과적인 밀봉을 획득하기 위해, 특수한 배리어 접착제가 사용된다. (광)전자 부품의 밀봉을 위한 양호한 접착제는 산소에 대해, 특히 수증기에 대해 낮은 투과율을 지니고, 장치에 대해 충분히 부착되고, 장치상으로 잘 유동할 수 있다. 장치에 약하게 부착되는 경우 계면에서 배리어 효과가 감소하고, 이에 따라 접착제의 특성과 무관하게 산소와 수증기가 침입할 수 있게 한다. 접착제와 기판의 접촉이 연속적인 경우에만 접착제의 특성이 접착제의 배리어 효과에 대한 결정 인자가 된다.
배리어 효과를 특성화하기 위해, 산소 투과율 OTR과 수증기 투과율 WVTR을 명시하는 것이 통상적이다. 상기 투과율 각각은, 특정한 온도 및 부분압력 조건하에서 그리고 또한 임의로 상대 대기 습도와 같은 추가의 측정 조건하에서, 단위 면적과 단위 시간 당 필름을 통과하는 산소 또는 수증기의 흐름을 각각 나타낸다. 상기 수치들이 낮을 수록 각각의 물질이 캡슐화를 위해 더욱 적합한 것이다. 투과율의 명시는 WVTR 또는 OTR의 수치만을 기초로 하지 않으며, 대신에 평균 투과 경로 길이, 예를 들어 재료의 두께, 또는 특정 경로 길이에 대한 표준화를 항상 포함한다.
투과도 P는 가스 및/또는 액체에 대한 바디(body)의 통과율의 척도이다. 낮은 P 값은 양호한 배리어 효과를 의미한다. 투과도 P는, 정상-상태 조건하에서 그리고 규정된 투과 경로 길이, 부분압력 및 온도에서, 규정된 물질 그리고 규정된 투과물질에 대한 특정값이다. 투과도 P는 확산항(diffusion term) D와 용해도항(solubility term) S의 곱 P = D * S 이다.
본 발명의 경우 용해도항 S는 투과물질에 대한 배리어 접착제의 친화도를 나타낸다. 예를 들어, 수증기의 경우, S에 대한 낮은 값은 소수성 물질에 의해 달성된다. 확산항 D는 배리어 물질내에서의 투과물질의 이동도의 척도이고, 분자 이동도 또는 자유 부피(free volume)와 같은 특성에 직접적으로 좌우된다. 종종, 고도로 가교되거나 고도로 결정성인 물질의 경우, D에 대해 비교적 낮은 값이 수득된다. 그러나, 고도로 결정성인 물질은 일반적으로 덜 투명하고, 가교도가 높을 수록 가요성이 낮아진다. 투과도 P는 전형적으로 분자 이동도가 증가함에 따라 상승하는데, 예를 들어 온도가 상승하거나 유리 전이 온도를 초과하는 경우에 그러하다.
접착제의 배리어 효과를 증가시키기 위한 방법은 2가지 파라미터인 D와 S를 특히 고려해야 하는데, 이는 그러한 파라미터가 수증기와 산소의 투과도에 대해 영향을 미치기 때문이다. 이러한 화학적 특성들 뿐만 아니라, 투과도에 대한 물리적 효과, 특히 평균 투과 경로 길이 및 계면 특성 (접착제의 플로우-온(flow-on) 거동, 접착력)의 결과도 고려되어야 한다. 이상적인 배리어 접착제는 낮은 D값과 S값을 지닐 뿐만 아니라 기판에 대해 매우 양호한 접착력을 지닌다.
낮은 용해도항 S는 양호한 배리어 특성을 달성하는 데에 통상적으로 불충분하다. 이의 한 가지 전형적인 예는 특히 실록산 엘라스토머이다. 이러한 물질은 아주 소수성 (낮은 용해도항)이지만, 자유롭게 회전할 수 있는 Si-O 결합 (큰 확산항)의 결과로써 수증기와 산소에 대해 비교적 낮은 배리어 효과를 지닌다. 그러므로, 양호한 배리어 효과를 위해서는, 용해도항 S와 확산항 D의 양호한 균형이 필요하다.
이를 위해, 지금까지는 특히 액체 접착제 및 에폭시드를 기반으로 하는 접착제가 사용되어 왔다 (WO 98/21287 A1; US 4,051,195 A; US 4,552,604 A). 높은 가교도의 결과로써, 이러한 접착제들은 낮은 확산항 D를 지닌다. 상기 접착제들의 주요 사용 분야는 강성 장치뿐만 아니라 중간 정도로 가요성인 장치의 가장자리 접착이다. 경화는 열 또는 UV 방사선에 의해 이루어진다. 경화의 결과로써 발생하는 수축으로 인해 전체 면적 접착은 달성하기가 어려운데, 이는 경화 과정에서 접착제와 기판 간에 스트레스가 존재하여 결과적으로 층분리(delamination)를 일으킬 수 있기 때문이다.
이러한 액체 접착제를 사용하는 것은 일련의 단점을 지닌다. 예를 들어, 분자량이 낮은 구성요소 (VOC - 휘발성 유기 화합물)는 장치의 민감한 전자 구조물을 손상시킬 수 있고, 생산 작업을 방해할 수 있다. 수고스럽게도 접착제가 장치의 각각의 개별 구성요소에 적용되어야 한다. 정확한 위치선정(positioning)을 보장하기 위해 고가의 분배기와 고정 디바이스(fixing device)를 입수할 필요가 있다. 더욱이, 적용된다는 특성은 신속하고 연속적인 작업을 하지 못하게 하고, 후속하여 필요한 라미네이션(lamination) 단계는 낮은 점도로 인해 협소한 한계내로 규정된 층 두께와 접착 폭을 달성하는 것을 또한 더욱 어렵게 할 수 있다.
또한, 경화 후에 그러한 고도로 가교된 접착제의 잔류 가요성은 낮다. 낮은 온도 범위에서 또는 2-성분 시스템의 경우, 열가교 시스템을 사용하는 것은 포트라이프(potlife)에 의해 제한을 받는데, 포트라이프는 다시 말하자면 겔화가 일어날때까지의 처리 시간이다. 높은 온도 범위에서 그리고 특히 긴 반응 시간의 경우, 민감성 (광)전자 구조물은 이러한 시스템을 사용할 가능성을 제한하는데, (광)전자 구조물의 경우에 사용될 수 있는 최대 온도는 종종 90℃이며, 그 이유는 이러한 온도보다 높은 경우 초기 손상이 일어날 수 있기 때문이다. 유기 전자공학을 포함하며 투명한 폴리머 필름 또는 폴리머 필름과 무기 층의 어셈블리를 사용하여 캡슐화되는 가요성 장치는 특히 협소한 한계를 지닌다. 동일한 사항이 고압하에서의 라미네이션 단계에 적용된다. 개선된 내구성을 달성하기 위해, 고온 로딩 단계를 제거하고 비교적 낮은 압력하에서 라미네이션을 수행하는 것이 유리하다.
열경화성 액체 접착제에 대한 대안으로서, 방사선 경화성 접착제가 현재 많은 경우에 사용되고 있다 (US 2004/0225025 A1). 방사선 경화성 접착제가 사용되면 전자 장치에 열하중이 오래 지속하여 가해지지 않게 한다. 그러나, 조사(irradiation)의 결과로써, 장치의 단기적인 점상 가열(pointwise heating)이 존재하게 되는데, 이는 일반적으로 UV 방사선이 방출될 뿐만 아니라 매우 높은 분율의 IR 방사선이 존재하기 때문이다. 상기 언급된 액체 접착제의 그 밖의 단점, 예를 들어 VOC, 수축, 층분리 및 낮은 가요성이 마찬가지로 존재한다. 광개시제 또는 광감제로부터의 추가의 휘발성 구성요소 또는 제거 생성물의 결과로써 문제가 발생할 수 있다. 더욱이, 장치는 UV 광을 투과시켜야 한다.
엘라스토머를 기반으로 한 다른 방사선-경화 액체 접착제는 하기 문헌에 기재되어 있다:
광전자 장치 구성요소를 위한 주로 아크릴레이트 및 아크릴레이트-개질된 엘라스토머인 상이한 화학물질을 기반으로 하는 방사선-경화 접착제는 WO 2006/107748호에 기재되어 있는데, 이러한 문헌에서 수증가 배리어를 개선시키기 위해 물 흡수제가 첨가된다.
유사한 화학물질, 보다 특히 아크릴레이트-개질된 폴리이소부틸렌을 기반으로 한 다른 방사선-경화 접착제가 WO 2007/111607호에 기재되어 있다.
이러한 접착제가 낮은 가요성의 단점을 감소시키지만, 반응성 액체 접착제의 다른 상술된 단점들 모두는 여전히 존재한다.
특히 유기 전자공학의 구성요소, 그리고 사용되는 다수의 폴리머가 UV 노출에 때때로 민감하기 때문에, 추가의 또 다른 보호 조치, 예를 들어 추가의 외측 필름(outer film)없이는 장기간의 야외 사용이 가능하지 않다. UV 경화성 접착제 시스템의 경우, 이러한 필름들은 UV 경화후에만 적용될 수 있는데, 이는 제조의 복잡성과 장치의 두께를 추가로 증가시킨다.
또한, 전자 장치를 캡슐화하기 위한 감압 접착 테이프가 공지되어 있다 (예를 들어, US 2006/0100299 A1, WO 2007/087281 A1, US 2005/0227082, DE 102008047964, DE 102008060113).
US 2006/0100299 A1에는 전자 장치를 캡슐화하기 위한 UV 경화성 감압 접착제가 기재되어 있다. 감압 접착 테이프는 연화점이 60℃를 초과하는 폴리머, 연화점이 30℃ 미만인 중합가능한 에폭시 수지 및 광개시제의 조합물을 기반으로 하는 접착제를 지닌다. 폴리머는 폴리우레탄, 폴리이소부틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리(메트)아크릴레이트 또는 폴리에스테르일 수 있지만, 더욱 특히 아크릴레이트일 수 있다. 또한, 점착제 수지(tackifier resin), 가소제(plasticizer) 또는 필러(filler)가 존재한다.
아크릴레이트 조성물은 UV 방사선 및 다양한 화학물질에 대해 매우 양호한 내성을 지니지만, 다양한 기판에 대해 매우 상이한 접착 강도를 지닌다. 유리 또는 금속과 같은 극성 기판에 대한 접착 강도는 매우 높은 반면, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 비극성 기판에 대한 접착 강도는 낮은 경향이 있다. 계면에서 확산될 특별한 위험이 존재한다. 더욱이, 이러한 조성물들은 매우 극성인데, 이는 후속 가교에도 불구하고 확산, 특히 수증기의 확산을 촉진시킨다. 이러한 경향은 중합가능한 에폭시 수지를 사용하는 경우 추가로 증가한다.
US 2006/0100299 A1에 자세히 기재된 감압 접착제 구체예는 적용이 간단하다는 이점을 지니지만, 존재하는 광개시제의 결과로써의 가능한 제거 생성물, 구성물의 필연적인 UV 투과성 그리고 경화후 가요성의 감소로 인해 마찬가지로 문제를 겪는다. 더욱이, 감압 접착력, 그리고 더욱 특히 응집력(cohesion)을 유지하기 위해 필요한 에폭시 수지 또는 다른 가교제의 낮은 분율의 결과로써, 달성가능한 가교 밀도는 액체 접착제의 경우 보다 훨씬 낮다.
WO 2007/087281 A1에는 전자 적용분야, 특히 OLED를 위한 폴리이소부틸렌(PIB)을 기반으로 하는 투명한 가요성 감압 접착제가 기재되어 있다. 상기 접착제는 분자량이 mol 당 500 000 g을 초과하는 폴리이소부틸렌과 수소첨가된 사이클릭 수지를 사용한다. 임의로, 광중합가능한 수지와 광개시제를 사용할 수 있다.
폴리이소부틸렌을 기반으로 하는 접착제의 낮은 극성은 수증기에 대해 양호한 배리어를 제공하지만, 높은 분자량에서도 비교적 낮은 응집성을 나타내며, 이에 따라 상승된 온도에서 낮은 전단 강도를 나타낸다. 분자량이 낮은 구성요소의 분율은 영구히 감소될 수 없는데, 이는 그렇지 않은 경우 접착력이 현저하게 낮아지고 계면 투과율이 증가하기 때문이다. 조성물의 매우 낮은 응집력으로 인해 높은 분율의 기능성 수지가 사용될 필요가 있는 경우, 조성물의 극성은 다시 증가하고 이에 따라 용해도항이 증가한다.
또한, DE 10 2008 047 964호에는 스티렌 블록 코폴리머를 기반으로 한 배리어 접착제, 가능한 한 수소첨가된 및 상응하여 수소첨가된 수지가 기재되어 있다.
블록 코폴리머 내에 적어도 두 개의 도메인 형성의 결과로서, 실온에서의 매우 양호한 응집력, 및 동시에 개선된 배리어 특성이 추가적으로 얻어진다.
액체 접착제와 대조적으로, 비교적 분자량이 높은 폴리머의 결과로써, 감압 접착 테이프는, 표면상에서의 효과적인 습윤화(wetting) 및 접착력을 위해 일반적으로 일정한 시간, 충분한 압력 및 점성 성분과 탄성 성분 간의 양호한 균형을 필요로 한다. 또한, 감압 접착제, 특히 폴리이소부틸렌, 및 스티렌 블록 코폴리머를 기반으로 한 감압 접착제는 상당한 단점을 나타낸다: 배리어 층이 제공된 두 개의 필름들, 예를 들어 유기 태양 전지용으로 사용될 수 있는 부류의, SiOx 코팅을 지닌 두 개의 필름들 간의 접착 결합의 경우에, 고온 및 습한 조건 하에서의 저장 과정에서 심각한 버블링(bubbling)이 일어난다. 필름 및/또는 접착제의 앞선 건조에서도 이러한 버블링을 막을 수 없다.
또한, 배리어 특성이 없는 감압 접착제가 종래 기술로부터 공지되어 있는데 (WO 03/065470 A1), 이러한 접착제는 전자 구성물에서 전사 접착제(transfer adhesive)로서 사용된다. 상기 접착제는 구성물내에서 산소 또는 수증기와 반응하는 기능성 필러(filler)를 포함한다. 결과적으로, 구성물내에서 스캐빈저를 간단히 적용하는 것이 가능하다. 구성물은 투과도가 낮은 또 다른 접착제를 사용함으로써 외부에 대해 밀봉된다.
또한, 전자 구조물의 캡슐화를 위한 핫멜트 접착제가 알려져 있다. 여러 경우에서, 에틸렌의 코폴리머가 사용되는데, 이의 예로는 에틸렌-에틸 아세테이트(EEA), 에틸렌-아크릴산 코폴리머(EAA), 에틸렌-부틸 아크릴레이트(EBA), 또는 에틸렌-메틸 아크릴레이트(EMA)가 있다. 특히 실리콘 웨이퍼를 기반으로 한 태양 전지 모듈의 경우에, 가교 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 코폴리머를 사용하는 것이 유용하다. 가교는 이러한 경우에 압력 하, 및 약 120℃ 초과의 온도에서 밀봉 작업 동안에 일어난다. 이러한 작업은 압력에 의해 가해지는 기계적 하중 또는 고온으로 인하여, 유기 반도체를 기반으로 하거나 박막 공정으로 생성되는 여러 (광)전자 구조물에 대해 단점을 나타낸다. 그러나, JP2002260847에서, 이러한 작업은 또한 유기 발광 다이오드에 대해서도 명시되어 있다.
블록 코폴리머 또는 작용화된 폴리머를 기반으로 하는 다른 가교 또는 비-가교 핫멜트 접착제는 US 5488266, WO 2008/036707 A2, WO 2003/002684, JP 2008004561, JP 2005298703 및 US 20040216778에 기재되어 있다.
또한, WO 2009/085736 A2에서, 건조기가 도입되어 있는 태양 전지의 에지 밀봉을 위한 핫멜트 접착제가 기재되어 있다. 사용되는 베이스 폴리머에는, 예를 들어 폴리이소부틸렌 및 1-부텐 코폴리머가 있다. 특정 구체예에서, 가교 폴리머가 사용된다.
3 g/m2*d의 WVTR가 보고되어 있지만, 층의 두께는 제시되어 있지 않다. 또한, 핫멜트 접착제는 액체 형태로 적용되고 160℃의 고온에서 가공된다.
유사한 방법은 US 4633032에 기재되어 있다. 태양 모듈의 에지 밀봉을 위해, 핫멜트 부틸 고무, 예를 들어 PIB가 사용되지만, 보다 상세하게 특정되어 있지 않다.
종래 기술에서 사용되는 핫멜트 접착제의 단점은, 가교의 부재 시에, 배리어 효과, 특히 산소에 대한 배리어 효과가 낮으며 또한 접착제의 응집력이 고온에서 급격히 떨어진다는 것이다. 그 결과, 고온 및 습한 조건 하에서 구조물의 저장 시에 버블링의 위험이 증가된다. 접착제가 열적으로 가교되는 경우에, 온도는 대개 필수적으로 전자 구조물에 손상의 위험을 지닌다. 방사선-가교 핫멜트 접착제는 전자 구조물의 가능한 방사선 손상, 및 구조물의 일부에서 방사선 투과능력에 대한 필요성의 단점을 갖는다.
또한, 여러 기술된 핫멜트 접착제는 가공하기 용이한 평탄 기판 형태로 취해질 수 없고, 120℃ 초과의 고온에서 액체 형태로 적용되어야 한다.
본 발명의 목적은 투과물질, 특히 수증기 및 산소에 대해 전자 장치를 캡슐화하는 방법을 제공하는 데에 있으며, 이러한 방법은 수행하기에 간단하고, 동시에 배리어 층을 갖는 두 개의 폴리에스테르 필름들 간의 결합에서 및 85℃ 및 82% 상대습도에서의 저장 시에 버블이 형성되지 않게 하면서 효과적인 캡슐화를 달성한다. 또한, (광)전자 장치의 수명은 적절한 접착제, 특히 가요성 접착제를 사용함으로써 증가될 수 있다.
본 발명은 청구항 1에 따른 방법에 의해 상기 기재된 문제를 해결한다. 동등한 지위를 갖는 해결책이 청구항 5 및 24에 기재되어 있다. 바람직한 구체예 및 개발예는 각각의 종속 청구항의 요지이다.
이에 따라, 독립 청구항은 산-개질된 또는 산 무수물-개질된 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 하는 적어도 일부 가교된 핫멜트 접착제를 제공하고, 상기 핫멜트 접착제를 캡슐화되는 전자 장치에 및/또는 이러한 부위의 둘레에 적용하는, 투과물질에 대해서 전자 장치를 캡슐화하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서의 측면에서 투과물질은 특히 기능적 파괴를 유발시킬 수 있는 화학물질로서, 장치 또는 구성요소, 더욱 특히 전자 장치 또는 광전자 장치 또는 상응하는 구성요소로 투과할 수 있는 화학적 물질 (예를 들어, 원자, 이온, 분자 등)이다. 이러한 투과는 예를 들어, 하우징 또는 외장품 자체를 통해, 또한 하우징 또는 외장품의 개구를 통해 또는 시임(seam), 결합점, 용접점 등을 통해 일어날 수 있다. 이러한 경우에, 하우징 또는 외장품(encasement)은 민감한 구성요소를 전체적으로 또는 부분적으로 둘러싸고 이들의 기계적 기능 이외에 특히 상기 민감한 구성요소들을 보호하려고 의도된 구성요소들을 칭하도록 이해된다.
투과물질은 본 명세서의 측면에서 특히 분자량이 낮은 유기 또는 무기 화합물, 예를 들어 수소 (H2), 특히 산소 (O2) 및 물 (H2O)이다. 투과물질은 특히 기체형 또는 증기형일 수 있다.
본원에서 도입부의 기술이 참조된다.
본 발명은 심지어 적용 전에 가교되는 핫멜트 접착제가 여전히 열 밀봉법에 의해 가공될 수 있고 이러한 경우에 전자장치 구조물의 효과적인 캡슐화를 가능하게 하기 위해 충분한 접착력을 나타낸다는 놀라운 발견에 처음으로 착안한 것이다. 실제로, 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 하는 적어도 일부 가교된 핫멜트 접착제는 특히 전자 장치를 캡슐화하기 위해 적합한 것으로 밝혀졌다. 상응하게, 본 발명에 따르면, 가교가능한 비닐방향족 코폴리머를 기반으로 하는 핫멜트 접착제가 제조되고, 가열과 함께 이러한 접착제가 캡슐화하려는 전자 장치의 영역에 적용된다. 핫멜트 접착제의 구체예에 따라, 후속 처리에 대한 어떠한 필요도 더 이상 존재하지 않는다.
비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 한 핫멜트 접착제는 특히 블록 코폴리머의 전체 분율이 적어도 40 중량%, 바람직하게 적어도 55 중량%인 핫멜트 접착제를 포함한다.
적어도 일부 가교는, 가교를 위해 이용 가능한 화학적 기의 적어도 일부가 가교 반응을 실제로 일으킨다는 것을 의미하는 것이다.
본 발명에서 캡슐화는 지시된 핫멜트 접착제를 사용하여 완전히 둘러싸는 것 뿐만 아니라 (광)전자 장치에서 캡슐화하려는 영역들의 일부에 핫멜트 접착제를 균일하게 적용하는 것, 예를 들어 전자 구조물의 단일면 커버리지(single-sided coverage) 또는 엔트레이닝(entraining)을 의미한다.
핫멜트 접착제의 구성성분의 선택, 그리고 비닐방향족 블록 코폴리머의 무극성(apolar) 블록 및 확산 계수의 결과적인 낮은 용해도항 (S)으로부터 초래되는, 결과적인 매우 낮은 극성에 의해, 수증기 및 산소와 같은 투과물질, 특히 수증기의 낮은 투과율이 달성된다. 블록 코폴리머내에 2개 이상의 도메인이 형성되면, 매우 양호한 응집력을 추가로 생성시키는 동시에 배리어 특성을 개선시킨다. 이러한 도메인의 형성은 흔히 또한 "물리적 가교"로 칭하여 지지만, 본 발명의 목적을 위하여 용어 "가교"로 간주되지 않는다. 상응하게 화학적으로 개질된 및/또는 추가 성분들에 의해, 그리고 (광)전자 장치에 관한 요건에 따라, 예를 들어 가교 반응에 의해, 특성들이 요건들에 맞도록 유리하게 적합하게 되며, 적어도 일부의 가교가 핫멜트 접착제의 적용 전에도 일어난다.
따라서, 본 발명의 이점은, 다른 감압 접착제와 비교하여, 하기 기술되는 가교 반응의 결과로서, 스티렌 도메인의 연화 범위를 초과하는 온도에서도, 산소 그리고 특히 수증기에 대한 매우 양호한 배리어 특성과 함께 다양한 기판에 대한 양호한 계면 접착력, 양호한 응집 특성을 겸비한다는 것이고, 액체 접착제와 비교하여, 가요성이 매우 높고 (광)전자 장치에서 그리고 캡슐화에서/캡슐화시에 적용이 용이하는 것이다. 다른 핫멜트 접착제와 비교하여, 이러한 것들은 제공된 온도 안정성과 함께 낮은 적용 온도에 대해 주목할 만하다. 핫멜트 접착제의 구체예에 따라, 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 하는 접착제는 화학물질 및 환경 영향에 대해 양호한 저항을 나타낸다. 또한, 특정 구체예에서, 투명한 접착제가 존재하며, 이는 (광)전자 장치에 적용되도록 특별한 방식으로 사용될 수 있는데, 그 이유는 입사광(incident light) 또는 출사광(emergent light)의 감소율이 매우 낮게 유지되기 때문이다.
비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 하는 핫멜트 접착제의 특징은, 특히 아크릴레이트, 니트릴 고무, 또는 클로로프렌 고무 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머를 기반으로 하는 핫멜트 접착제와 비교하여, 양호한 처리 및 코팅 특성에 더하여 접착력과 응집력에 관한 양호한 제품 특성 및 또한 산소에 대한 양호한 배리어 효과 그리고 수증기에 대한 매우 양호한 배리어 효과를 포함한다. 이러한 종류의 핫멜트 접착제는 전자 장치, 더욱 특히 높은 가요성을 필요로 하는 장치내로 간단히 일체화될 수 있다. 본 발명의 핫멜트 접착제의 다른 특히 유리한 특성으로는 다양한 기판에 대한 유사하게 양호한 접착력, 높은 전단 강도 및 높은 가요성이 있다. 더욱이, 기판에 대한 매우 양호한 접착력의 결과로써, 달성되는 계면 투과율은 낮다. (광)전자 구조물의 캡슐화를 위해 본 명세서에 기재된 포뮬레이션(formulation)을 사용함으로써, 상기 제시된 이점들을 겸비함으로써 캡슐화 작업을 촉진시키고 단순화시키고 제품 품질을 향상시키는 유리한 장치가 수득된다.
핫멜트 접착제의 특정 구체예들에서 적용 후에 임의의 다른 열 작업 단계 또는 조사가 필요없기 때문에, (광)전자 장치 구조물이 구조화될 때, 적용후(post-application) 가교 반응의 결과로 인한 수축이 일어나지 않고, 핫멜트 접착제가 웹(web) 형태 또는 전자 장치에 적절하게 맞추어진 형태의 물질로 존재하고, 조성물이 낮은 압력 및 낮은 온도에서 (광)전자 구성물을 캡슐화하는 작업내로 간단하고 신속하게 일체화될 수 있다. 따라서, 회피되는 처리 단계와 통상적으로 관련된 단점, 예를 들어 열 하중 및 기계적 하중이 최소화될 수 있다. 평면 배리어 물질 (예를 들어, 유리, 특히 박판 유리(thin glass), 금속 산화물 코팅된 필름, 금속 호일(foil), 다층 기판 물질)을 지닌 (광)전자 구성물의 적어도 일부분의 라미네이션에 의한 캡슐화가 간단한 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 매우 양호한 배리어 효과를 지닌 상태로 달성될 수 있다. 전체 구성물의 가요성은 핫멜트 접착제의 가요성에 좌우될 뿐만 아니라 추가의 인자, 예를 들어 (광)전자 구성물 및/또는 평면 배리어 물질의 기하구조와 두께에 좌우된다. 그러나, 핫멜트 접착제의 높은 가요성은 매우 얇고 유연하고 가요성인 (광)전자 구성물이 수득될 수 있게 한다. 본 발명에서 "유연한"이란 용어는 규정된 반경, 특히 1 mm의 반경을 갖는 드럼과 같은 곡선형 물품의 만곡부(curvature)에 손상없이 맞추어지는 능력을 지칭한다.
(광)전자 구조물의 캡슐화에 특히 이로운 것은 실제로 적어도 일부 가교된 본 발명의 핫멜트 접착제가 저온에서 적용될 수 있다는 것이다. 이러한 온도는 유리하게 120℃ 미만이다. 80℃ 내지 100℃의 온도가 최적 온도 범위인 것으로 판명되었다.
투과와 관련하여 전자 장치를 캡슐화시키는 방법의 바람직한 구체예에서, 핫멜트 접착제는 접착 테이프의 형태로 제공될 수 있다. 이러한 제시 형태는 핫멜트 접착제의 특히 간단하고 균일한 적용을 가능케 한다.
한 구체예에서, 일반적인 표현 "접착 테이프"는 핫멜트 접착제를 갖는 단면 또는 양면에 제공되는 캐리어 물질을 포함한다. 캐리어 물질은 모든 편평한 구조, 예를 들어, 2차원적으로 연장된 필름 또는 필름 섹션, 연장된 길이 및 한정된 폭을 갖는 테이프, 테이프 섹션, 다이컷(diecut), 다층 배열 등인 구조를 포함한다. 다양한 적용을 위해, 예를 들어, 필름, 직물, 부직포 및 종이와 같은 광범위하게 다양한 캐리어를 접착제와 조합시키는 것이 가능하다. 또한, 표현 "접착 테이프"는 "접착제 전사 테이프(adhesive transfer tape)" 또는 "열 활성가능한 필름"으로 언급되는 접착 테이프, 즉, 캐리어를 가지 않는 접착 테이프를 포함한다. 접착제 전달 테이프의 경우에서, 접착제는 이형 코트에 제공되고/되거나 항-접착 특성을 갖는 가요성 라이너(liner) 사이에 적용 전에 대신 적용된다. 일반적으로, 적용을 위해 첫 번째 1개의 라이너가 분리되고, 접착제가 적용된 후, 두 번째 라이너가 분리된다. 열 활성 가능한 필름의 경우에, 심지어 이러한 라이너가 존재하지 않거나, 단 한쪽 측면 상에 하나의 라이너가 존재한다. 따라서, 핫멜트 접착제는 (광)전자 장치의 2개의 표면을 직접적으로 연결시키기 위해 사용될 수 있다.
접착 테이프의 캐리어 물질로서, 폴리머 필름, 필름 복합물, 또는 유기 및/또는 무기층이 제공된 필름 또는 필름 복합물을 사용하는 것이 본 발명의 경우에서 바람직하다. 이러한 필름/필름 복합물은 하기를 포함하나, 이에 제한되지는 않는, 필름 제조에 사용되는 임의의 통상적인 플라스틱으로 구성될 수 있다: 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 특히 단일축 또는 이중축 신장에 의해 생성된 배향된 폴리프로필렌(OPP), 시클릭 올레핀 코폴리머(COC), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에틸렌-비닐 알코올(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리카르보네이트(PC), 폴리아미드(PA), 폴리에테르술폰(PES) 또는 폴리이미드(PI).
또한, 캐리어는 유기 또는 무기 코팅 또는 층과 조합될 수 있다. 이는 통상적인 기술, 예를 들어, 표면 코팅, 프린팅, 증기 코팅, 스퍼터링(sputtering), 공동사출 또는 박판화에 의해 수행될 수 있다. 예로는 실리콘 및 알루미늄의 산화물 또는 질소화물, 인듐-주석 산화물(ITO) 또는 졸-겔 코팅을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 필름/필름 복합물, 특히 폴리머 필름에는 산소 및 수증기에 대한 투과 장벽이 제공되는 것이 특히 바람직하고, 상기 투과 장벽은 패키징 섹터에 대한 필요조건(WVTR < 10-1 g/(m2d); OTR < 10-1 cm3/(m2d bar))을 초과한다. 산소(OTR) 및 수증기(WVTR)에 대한 투과성은 DIN 53380 파트 3 및 ASTM F-1249 각각에 따라 결정된다. 산소 투과성은 23℃ 및 50%의 상대 습도에서 측정된다. 수증기 투과성은 37.5℃ 및 90%의 상대 습도에서 결정된다. 결과는 50 ㎛의 필름 두께에 대해 표준화된다.
또한, 한 바람직한 구체예에서, 필름/필름 복합물은 투명한 형태로 존재할 수 있어, 상기 접착 물품의 전체 구조물이 또한 투명한 형태이다. 본원의 "투명도"는 광의 가시 영역 내의 평균 투과율이 75% 이상, 바람직하게는 90% 이상임을 나타낸다.
(광)전자 장치의 필요조건에 따르면, 핫멜트 접착에의 한 특정 구체예에서, 탄성 및 점성 특성, 및 장벽 효과가 추가적으로 이후의 가교 반응에 의해 다양화되는 것이 가능하다. (광)전자 장치에 적합된 형태에서, 이는 가열, 및 전자기 방사선조사, 바람직하게는 UV 방사선조사, 전자 방사선조사 또는 감마 방사선조사에 의해 발생할 수 있다. 이에 따라, 배리어 효과 및 접착 강도 둘 모두는 (광)전자 구조물에 도입 후에 증가되는 것이 가능하다. 동시에, 핫멜트 접착제의 높은 가요성은 보존될 것이다.
특정 구체예에서 스펙트럼의 가시광선(약 400 nm - 800 nm 범위의 파장)에서 투명한 핫멜트 접착제가 사용되는 것이 추가로 바람직하다. 그러나, 특정 적용에 대하여, 예를 들어 태양 전지의 경우에, 이러한 범위는 또한 규정된 UV 또는 IR 영역으로 확장될 수 있다. 바람직한 영역의 가시광 스펙트럼에서의 요망되는 투명도는 특히 무색 점착제 수지를 통해 달성될 수 있다. 따라서, 상기 종류의 핫멜트 접착제는 (광)전자 구조 전역에 사용하기에 또한 적합하다. 가장자리 밀봉과 대조적으로 전자 구조의 대략 중심 배치의 경우의 전역 결합은 투과가 상기 구조에 도달하기 전에 전체 영역을 통해 확산되는 장점을 제공한다. 따라서, 투과 경로가 현저히 증가된다. 예를 들어, 액체 접착제에 의한 가장자리 밀봉에 비해 본 구체예의 연장된 투과 경로는 전체 장벽에 대해 긍정적인 결과를 갖는데, 이는 상기 투과 경로가 투과성에 반비례하기 때문이다.
본원의 "투명도"는 광의 가시 범위 내의 접착제의 평균 투과율을이 75% 이상, 바람직하게는 90% 초과임을 나타낸다. 또한, 캐리어를 갖는 핫멜트 접착 테이프로서의 구체예의 경우, 전체 구조물의 최대 투과율은 또한 사용되는 캐리어의 특성 및 구조물의 특성에 좌우된다.
(광)전자 장치의 전자 구조는 종종 UV 방사선조사에 민감하다. 핫멜트 접착제가 추가로 UV-차단 디자인인 것이 특히 유리한 것으로 본원에서 판명되었다. 용어 "UV-차단"은 본 발명의 예에서 해당 파장 범위에서 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 더욱 바람직하게는 1% 이하의 평균 투과율을 의미한다. 한 바람직한 구체예에서, 핫멜트 접착제는 320 nm 내지 400 nm(UVA 방사선)의 파장 범위, 바람직하게는 280 nm 내지 400 nm(UVA 및 UVB 방사선)의 파장 범위, 더욱 바람직하게는 190 nm 내지 400 nm(UVA, UVB 및 UVC 방사선)의 파장 범위의 UV-차단 디자인이다.
핫멜트 접착제의 UV-차단 효과는 특히 UV 차단제 또는 핫멜트 접착제에 적합한 충진제의 첨가를 통해 달성될 수 있다. 적합한 UV 차단제의 예는 HALS(장애 아민 광 안정화제), 예를 들어, 시바(Ciba)사의 티누빈(Tinuvin) 또는 벤즈이미다졸 유도체를 포함한다. 특히 적합한 충진제는 이산화티타늄, 특히 나노규모의 이산화티타늄인데, 이는 가시 범위 내에 투명도가 유지되도록 하기 때문이다.
다른 유리한 구체예에서, 핫멜트 접착제는 풍화 영향 및 UV 광에 대한 매우 양호한 내성을 나타낸다. 이러한 내성은 특히 수소첨가된 엘라스토머 및/또는 수소첨가된 수지를 사용함으로써 얻어진다.
사용되는 접착제는 바람직하게 주로 비닐방향족으로 형성된 폴리머 블록 (A 블록), 바람직하게 스티렌, 및 1,3-디엔의 중합에 의해 주로 형성된 폴리머 블록 (B 블록), 바람직하게, 부타디엔, 이소프렌 또는 이러한 이성질체 모두의 혼합물을 포함하는 블록 코폴리머를 기반으로 한 접착제이다. 이러한 B 블록은 통상적으로 낮은 극성을 갖는다. B 블록으로서, 호모폴리머 및 코폴리머 블록 둘 모두를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
A 블록 및 B 블록으로부터 얻어진 블록 코폴리머는 동일하거나 상이한 B 블록을 포함하며, 이는 일부, 선택적으로 또는 전부 수소첨가될 수 있다. 블록 코폴리머는 선형 A-B-A 구조를 가질 수 있다. 마찬가지로, 방사상 구조의 블록 코폴리머, 및 스타-형 및 선형 다중블록 코폴리머를 사용하는 것이 가능하다. 존재하는 추가 성분들은 A-B 디블록 코폴리머를 포함한다. 비닐방향족 및 이소부틸렌의 블록 코폴리머는 마찬가지로 본 발명에 따른 적용을 위해 적합하다. 모든 상술된 폴리머는 단독으로 또는 이들의 혼합물로 사용될 수 있다.
또한, 상술된 블록 A 및 B 이외에 적어도 하나의 추가 블록, 예를 들어 A-B-C 블록 코폴리머를 포함하는 블록 코폴리머를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 대상은 아니지만 예를 들어 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은, 실온 보다 높은 유리전이온도를 갖는 상이한 화학적 특성의 A 블록을 갖는 상술된 B 블록을 사용하는 것이 인식될 수 있다.
한 유리한 구체예에서, 블록 코폴리머는 10 중량% 내지 35 중량%의 폴리비닐방향족 분율을 갖는다.
다른 바람직한 구체예에서, 비닐방향족 블록 코폴리머의 총 분율은, 전체 핫멜트 접착제를 기준으로 하여, 적어도 50 중량%, 바람직하게 적어도 70 중량% 및 더욱 바람직하게 적어도 80 중량%이다. 비닐방향족 블록 코폴리머의 부적절한 분율의 결과는, 핫멜트 접착제의 응집력이 비교적 낮고 접착제가 점착성을 띠게 된다는 것이다. 전체 비닐방향족 블록 코폴리머의 최대 분율은, 전체 핫멜트 접착제를 기준으로 하여, 100 중량% 이하이다.
사용되는 블록 코폴리머의 적어도 일부는 산-개질되거나 산 무수물-개질되는데, 이러한 개질은 대체로 불포화 모노카복실산 및 폴리카복실산 또는 이들의 무수물, 예를 들어 푸마르산, 이타콘산, 시트라콘산, 아크릴산, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물 또는 시트라콘산 무수물, 바람직하게 말레산 무수물의 자유-라디칼 그래프트 공중합에 의해 달성된다. 산 또는 산 무수물의 분율은 바람직하게 전체 블록 코폴리머를 기준으로 하여, 0.5 중량% 내지 4 중량%이다.
이러한 엘라스토머의 가교는 다양한 방식으로 일어날 수 있다. 한편으로, 산 또는 무수물 기는 가교제, 예를 들어 다양한 아민 또는 에폭시 수지와 반응될 수 있다.
사용되는 아민은 1차 및 2차 아민 또는 그밖의 아미드 및 질소 상에 직접 결합된 수소를 갖는 다른 질소-함유 화합물일 수 있다.
에폭시 수지는 대개 분자 당 하나 초과의 에폭시드 기를 갖는 모노머 화합물 및 올리고머 화합물 둘 모두인 것으로 받아들여진다. 이러한 것들은 글리시딜 에스테르 또는 에피클로로히드린과 비스페놀 A 또는 비스페놀 F 또는 이 두 가지 비스페놀의 혼합물과의 반응 생성물일 수 있다. 마찬가지로, 에피클로로히드린을, 페놀과 포름알데히드의 반응 생성물과 반응시킴으로써 얻어진 에폭시 노볼락 수지를 사용하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 에폭시 수지를 위한 희석제로서 사용되는, 두 개 이상의 말단 에폭시드 기를 갖는 모노머 화합물이 사용될 수 있다. 마찬가지로, 탄성적으로 개질된 에폭시 수지 또는 에폭시드-개질된 엘라스토머, 예를 들어 에폭시드화된 스티렌 블록 코폴리머, 예를 들어 Daicel로부터의 Epofriend를 사용하는 것이 가능하다.
에폭시 수지의 예에는 AralditeTM 6010, CY-281TM, ECNTM 1273, ECNTM 1280, MY 720, RD-2 (Ciba Geigy), DERTM 331, 732, 736, DENTM 432 (Dow Chemicals), EponTM 812, 825, 826, 828, 830 등 (Shell Chemicals), HPTTM 1071, 1079 (Shell Chemicals), 및 BakeliteTM EPR 161, 166, 172, 191, 194 등 (Bakelite AG)이 있다.
상업적 지방족 에폭시 수지의 예에는 비닐시클로헥산 디옥사이드, 예를 들어 ERL-4206, 4221, 4201, 4289 또는 0400 (Union Carbide Corp.)가 있다.
탄성화된 엘라스토머는 Noveon으로부터 상품명 Hycar으로 입수 가능하다.
에폭시드 희석제, 두 개 이상의 에폭시드 기를 갖는 모노머 화합물에는, 예를 들어 BakeliteTM EPD KR, EPD Z8, EPD HD, EPD WF, 등 (Bakelite AG) 또는 PolypoxTM R 9, R12, R 15, R 19, R 20 등 (UCCP)이 있다.
이러한 반응에서, 또한 통상적으로 촉진제가 사용된다. 이러한 촉진제는 예를 들어 3차 아민 또는 개질된 포스핀, 예를 들어 트리페닐포스핀의 기로부터 유래할 수 있다.
아민의 반응이 종종 실온에서도 일어나지만, 에폭시 수지의 가교는 일반적으로 상승된 온도에서 진행된다.
가교의 두번째 방법은 금속 킬레이트에 의해 일어난다. 말레산 무수물-개질된 블록 코폴리머를 금속 킬레이트로 가교시키는 것은 EP 1311559 B1호로부터 공지되어 있는데, 여기서 블록 코폴리머 혼합물의 응집력의 증가가 기재되어 있다. 그러나, (광)전자 장치 구조물에서 사용하는 것에 대해 언급된 바 없다.
금속 킬레이트의 금속은 2, 3, 4 또는 5 주족 또는 전이 금속일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄, 주석, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 크롬, 망간, 철, 코발트, 및 세륨이 특히 적합하다. 알루미늄 및 티타늄이 특히 바람직하다.
킬레이트 가교를 위하여, 하기 화학식으로 표시될 수 있는, 다양한 금속 킬레이트를 사용하는 것이 가능하다:
(R1O)nM(XR2Y)m
상기 식에서,
M은 상기에 기술된 금속이며,
R1은 알킬 또는 아릴 기, 예를 들어 메틸, 에틸, 부틸, 이소프로필 또는 벤질이며;
n은 0 또는 보다 큰 정수이며;
X 및 Y는 산소 또는 질소이고, 각 경우에 이중 결합에 의해 R2에 연결될 수 있으며;
R2는 X 및 Y를 연결시키고 분지될 수 있거나, 사슬에 산소 또는 다른 헤테로원자를 포함할 수 있는 알킬렌 기이며;
m은 적어도 1의 정수이다.
바람직한 킬레이트 리간드는 하기 화합물들의 반응으로부터 얻어진 킬레이트 리간드이다: 트리에탄올아민, 2,4-펜탄디온, 2-에틸-1,3-헥산디올 또는 락트산. 특히 바람직한 가교제에는 알루미늄 아세틸아세토네이트 및 티타닐 아세틸아세토네이트가 있다.
본원에서 산 및/또는 산 무수물 기와, 아세틸아세토네이트의 선택된 비는 최적의 가교를 달성하기 위해 대략적으로 균등해야 하며, 약간 과량의 가교제가 양호한 효과를 나타내는 것을 증명되었다.
그러나, 무수물 기와 아세틸아세토네이트 기의 비는 다양할 수 있는데, 이러한 경우에, 충분한 가교를 위하여, 두 개의 기 중 어떠한 것도 5배 몰을 넘지 않게 존재하여야 한다.
놀랍게도, 킬레이트-가교된, 산 또는 산 무수물-개질된 비닐방향족 블록 코폴리머를 포함하는 핫멜트 접착제는 또한 매우 낮은 수증기 및 산소 투과능력을 나타낸다. 이는 산 무수물 및 금속 킬레이트와 같은 극성 성분들을 갖는 핫멜트 접착제에서는 예상되지 못하는 것이다.
핫멜트 접착제의 다른 바람직한 구체예에서, 적어도 하나의 비닐방향족 블록 코폴리머 이외에, 요망되는 방식으로 접착을 증가시키기 위해 적어도 하나의 점착제 수지를 포함한다. 점착제 수지는 블록 코폴리머의 엘라스토머 블록과 양립되어야 한다.
핫멜트 접착제 내의 점착제로서, 예를 들어, 로신(rosin) 및 로신 유도체를 기반으로 하는 수소첨가되지 않거나, 부분적으로 수소첨가되거나 완전히 수소첨가된 수지, 디시클로펜타디엔의 수소첨가된 폴리머, C5, C5/C9 또는 C9 모노머 스트림을 기반으로 하는 수소첨가되지 않거나, 부분적으로 수소첨가되거나, 선택적으로 수소첨가되거나, 완전히 수소첨가된 탄화수소 수지, α-피넨 및/또는 β-피넨 및/또는 δ-리모넨을 기반으로 하는 폴리테르펜 수지, 바람직하게는 순수한 C8 및 C9 방향족의 수소첨가된 폴리머를 사용하는 것이 가능하다. 상기 언급된 점착제 수지는 단독으로 및 혼합물로 사용될 수 있다. 실온에서 고체인 수지 및 액체 수지 둘 모두가 사용될 수 있다. 높은 노화 안정성 및 UV 안정성을 보장하기 위해, 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상의 수소첨가 정도를 갖는 수소첨가된 수지가 바람직하다.
또한, 30℃를 초과하는 DACP(디아세톤 알코올 담점(cloud point)) 및 50℃를 초과하는 MMAP(혼합된 메틸시클로헥산 아닐린 지점), 더욱 특히 37℃를 초과하는 DACP 및 60℃를 초과하는 MMAP를 갖는 무극성 수지가 바람직하다. DACP 및 MMAP 값은 각각 특정 용매 중의 용해도를 나타낸다. 이러한 범위의 선택은 특히 높은 투과 장벽, 특히 수증기와 관련하여 높은 투과 장벽을 발생시킨다.
추가로, 95℃ 초과, 특히 100℃ 초과의 연화 온도(링/볼)를 갖는 수지가 바람직하다. 이러한 선택은 특히 높은 투과 장벽, 특히 산소와 관련하여 높은 투과 장벽을 제공한다.
다른 한편으로, 이의 목적이 결합 강도의 증가를 달성시키기 위한 것인 경우에, 95℃ 미만, 더욱 특히 90℃ 미만의 연화 온도를 갖는 수지가 특히 바람직하다.
통상적으로 이용될 수 있는 다른 첨가제는,
● 가소제, 예를 들어, 가소제 오일, 또는 낮은 분자 질량의 액체 폴리머, 예를 들어, 낮은 분자 질량의 폴리부텐,
● 일차 항산화제, 예를 들어, 입체 장애 페놀,
● 이차 항산화제, 예를 들어, 포스파이트 또는 티오에테르,
● 공정중(in-process) 안정화제, 예를 들어, C 라디칼 스캐빈저,
● 광 안정화제, 예를 들어, UV 흡수제 또는 입체 장애 아민,
● 가공 보조제,
● 말단블록 강화(endblock reinforcer) 수지, 및
임의로, 바람직하게는 엘라스토머 종류의 추가 폴리머를 포함하고; 따라서 이용될 수 있는 엘라스토머는 특히 순수한 탄화수소를 기반으로 하는 엘라스토머, 예를 들어, 불포화 폴리디엔, 예를 들어, 천연 또는 합성 생성된 폴리이소프렌 또는 폴리부타디엔, 화학적으로 충분히 포화된 엘라스토머, 예를 들어, 포화 에틸렌-프로필렌 코폴리머, α-올레핀 코폴리머, 폴리이소부틸렌, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 및 화학적으로 기능화된 탄화수소, 예를 들어, 할로겐, 아크릴레이트, 알릴 또는 비닐 에테르를 함유하는 폴리올레핀을 포함한다.
본 발명의 한 구체예에서, 핫멜트 접착제는 또한 충진제를 포함하며; 이의 언급될 수 있는 예는 알루미늄, 실리콘, 지르코늄, 티타늄, 주석, 아연 또는 철, 또는 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 옥시드, 히드록시드, 카르보네이트, 니트라이드, 할라이드, 카바이드 또는 혼합된 옥시드/히드록시드/할라이드 화합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 충진제는 본질적으로 점토, 예를 들어, 알루미늄 옥시드, 보헤마이트(boehmite), 베이어라이트(bayerite), 깁사이트(gibbsite), 다이아스포(diaspore) 등이다. 특히 적합한 것은 층상실리케이트(phyllosilicate), 예를 들어, 벤토나이트(bentonite), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 하이드로탈시트(hydrotalcite), 헥토라이트(hectorite), 카올리나이트(kaolinite), 보헤마이트, 운모(mica), 버미쿨라이트(vermiculite) 또는 이의 혼합물이다. 그러나, 카본 블랙 또는 탄소의 다른 변형체, 예를 들어, 탄소 나노튜브를 사용하는 것이 또한 가능하다.
핫멜트 접착제의 충진제로서, 나노규모 및/또는 투명 충진제를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 상황에서, 충진제는, 하나 이상의 치수에서 약 100 nm, 바람직하게는 약 10 nm의 최대 범위를 갖는 경우에 나노규모로 언급된다. 조성물 내에서 투명하고, 균일한 분포와 함께 작은 판 형태의 미결정(crystallite) 구조 및 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 충진제를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 작은 판 유사 미결정 구조 및 100을 초과하는 종횡비를 갖는 충진제는 단지 수 nm의 두께를 갖지만, 미결정의 길이 및/또는 폭은 수 ㎛ 이하일 수 있다. 이러한 충진제는 마찬가지로 나노입자로 언급된다. 더욱이, 작은 치수를 갖는 충진제의 미립자 형태는 핫멜트 접착제의 투명화에 특히 유리하다.
접착 매트릭스 내의 상기 기재된 충진제에 의한 미로-유사(labyrinth-like) 구조의 구성을 통해, 확산 경로, 예를 들어, 산소 및 수증기가, 접착제의 층을 통한 이의 투과가 감소되는 방식으로 연장된다. 결합제 매트릭스 내에서의 상기 충진제의 개선된 분산성을 위해, 상기 충진제는 유기 화합물로 표면 변형될 수 있다. 상기 충진제 자체의 사용은, 예를 들어, US 2007/0135552 A1호 및 WO 02/026908 A1호에 공지되어 있다.
본 발명의 또 다른 유리한 구체예에서, 산소 및/또는 수증기와 특정의 방식으로 상호작용할 수 있는 충진제가 또한 사용된다. (광)전자 장치 내로 침투하는 수증기 또는 산소는 이들 충진제에 의해서 화학적으로 또는 물리적으로 결합된다. 이들 충진제는 또한 게터(getter), 스캐빈저(scavenger), 건조제 또는 흡수제로 일컬어진다. 그러한 충진제는, 예를 들어, 이로 한정되는 것은 아니지만, 다음 물질을 포함한다: 산화 가능한 금속, 할라이드, 염, 실리케이트, 옥사이드, 히드록사이드, 설페이트, 설파이트, 금속 및 전이금속의 카르보네이트, 퍼클로레이트 및 변형물을 포함한 활성탄. 그러한 예로는 코발트 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 칼슘 브로마이드, 리튬 클로라이드, 징크 클로라이드, 징크 브로마이드, 실리콘 디옥사이드(실리카겔), 알루미늄 옥사이드(활성화된 알루미늄), 칼슘 설페이트, 쿠퍼 설페이트, 소듐 디티오나이트, 소듐 카르보네이트, 마그네슘 카르보네이트, 티타늄 디옥사이드, 벤토나이트, 몬모릴로나이트, 규조토(diatomaceous earth), 제올라이트 및 알칼리금속 및 알칼리토금속의 옥사이드, 예컨대, 바륨 옥사이드, 칼슘 옥사이드, 이이언 옥사이드, 및 마그네슘 옥사이드, 또는 카본 나노튜브가 있다. 추가로, 유기 흡수제, 예컨대, 폴리올레핀 코폴리머, 폴리아미드 코폴리머, PET 코폴리에스테르 또는, 예를 들어, 촉매, 예컨대, 코발트와 함께 일반적으로 사용되는 하이브리드 폴리머를 기재로 한 다른 흡수제를 사용하는 것이 또한 가능하다. 추가의 유기 흡수제는, 예를 들어, 낮은 가교결합 정도를 지니는 폴리아크릴산, 아스코르베이트, 글루코스, 갈산 또는 불포화 지방 및 오일이다.
배리어 효과 면에서 충진제의 활성을 최대화하기 위해서, 이들의 분율은 너무 적지 않을 것이다. 분율은 바람직하게는 5중량% 이상, 더욱 바람직하게는 10중량% 이상 및 아주 바람직하게는 15중량% 이상이다. 전형적으로는, 충진제의 분율은, 핫멜트 접착제의 결합 강도를 과도하게 저하시키지 않으면서 또는 다른 성질에 역으로 영향을 주지 않으면서, 가능한 한 높게 사용된다. 따라서, 한 가지 구체예로, 분율은 95중량% 이하, 바람직하게는 70중량% 이하, 더욱 바람직하게는 50중량% 이하이다.
충진제에 대해서는 아주 미세한 분할 및 아주 높은 표면적이 또한 유리하다. 이는 더 큰 효율성 및 더 높은 부하 용량을 가능하게 하며, 특히, 나노 규모 충진제를 사용함으로써 달성된다.
비닐방향족 블록 코폴리머 또를 그밖에 폴리이소부틸렌을 기반으로 한 가교되지 않은 핫멜트 접착제와는 상반되게, 본 발명의 접착제는, 추가적으로 배리어 층을 지닌 두 개의 폴리에스테르 간에 결합될 때, 85℃ 및 85% 상대습도에서 저장 후에 버블을 발생시키지 않는다.
핫멜트 접착제는 용액으로부터, 분산액으로부터 및 용융물로부터 생산 및 가공될 수 있다. 용액으로부터 또는 용융물로부터 생산 및 가공하는 것이 바람직하다. 용액으로부터 접착제를 생산하는 것이 특히 바람직하다. 그러한 경우에, 핫멜트 접착제의 구성성분이 적합한 용매, 예를 들어, 톨루엔 또는 미네랄 스피릿(mineral spirit)과 아세톤의 혼합물에 용해되며, 일반적인 지식의 기술을 이용하여 캐리어에 적용된다. 용융물을 통한 가공의 경우에, 이들 적용 기술은 노즐 또는 캘린더(calender)를 통해서 이루어질 수 있다. 용액으로부터의 기술의 경우에, 몇 가지 예를 들면, 닥터 블래이드(doctor blade), 나이프(knife), 롤러 또는 노즐에 의한 코팅이 공지되어 있다.
한 가지 바람직한 구체예에서, 핫멜트 접착제의 휘발성 유기 화합물(VOC) 함량은, VDA 277에 따라서 측정하는 경우에, 조성물의 그램(g)당 50㎍의 탄소 이하, 특히, 10 ㎍ C/g 이하이다. 이는 전자 구성물의 유기 재료와의 우수한 양립성의 이점 및 또한 존재하는 어떠한 기능성 층, 예컨대, 인듐-주석 옥사이드와 같은 전도성 금속 옥사이드의 투명층 또는 고유한 전도성 폴리머의 유사한 층과의 우수한 양립성의 이점을 지닌다.
핫멜트 접착제는 (광)전자 장치의 전체-영역 결합에 사용될 수 있거나, 적절한 전환 후에, 다이컷(diecut), 롤 또는 다른 성형체가 핫멜트 접착제 또는 핫멜트 접착 테이프로부터 생산될 수 있다. 이어서, 핫멜트 접착제/테이프의 상응하는 다이컷 및 성형체는 바람직하게는 (광)전자 장치의 에지 주변 또는 경계의 형태로 결합되는 기판에 접착된다. 다이컷 또는 성형체의 형태의 선택은 제한되지 않으며, (광)전자 장치의 유형에 따라서 선택된다. 액체 접착제에 비해서, 투과물질의 측면 투과에 의해서 투과 경로 길이의 증가를 통해서, 플랫 라미네이션(flat lamination)의 가능성이 조성물의 배리어 성질에 유리한데, 그 이유는 투과 경로 길이가 투과에 반비례로 작용하기 때문이다.
핫멜트 접착제가 캐리어를 지니는 평면 구조의 형태로 제공되는 경우에, 캐리어의 두께는 바람직하게는 약 1㎛ 내지 약 350㎛, 더욱 바람직하게는 약 4 ㎛ 내지 약 250 ㎛, 더욱더 바람직하게는 약 12 ㎛ 내지 약 150㎛ 범위인 것이 바람직하다. 최적의 두께는 (광)전자 장치, 최종 적용 및 핫멜트 접착제의 형태의 본질에 의존한다. 1 내지 12㎛ 범위의 아주 얇은 캐리어가 전체적으로 작은 두께를 지니는 것을 의도하는 (광)전자 구조물과 함께 사용되지만, 이는 비용 및 구조물내로의 통합의 복잡성을 증가시킨다. 캐리어를 통한 증가된 투과 배리어 및 구조물의 견고성에 중점을 두는 경우에, 150 내지 350㎛의 아주 두꺼운 캐리어가 사용되는데; 보호 효과는 캐리어에 의해서 증가되지만, 구성물의 가요성은 감소된다. 12 내지 150㎛의 바람직한 범위가 대부분의 (광)전자 구성물에 대한 최적의 캡슐화 용액을 나타낸다.
본 발명의 추가의 상세사항, 목적, 특징 및 이점이 예시적인 구체예를 참조로 이하 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 첫 번째 (광)전자 장치의 개략도이다.
도 2은 두 번째 (광)전자 장치의 개략도이다.
도 3은 세 번째 (광)전자 장치의 개략도이다.
도 1은 (광)전자 장치(1)의 첫 번째 구체예를 나타낸다. 이러한 장치(1)는 전자 구조물(3)이 배치되는 기판(2)을 지닌다. 기판(2) 차체가 투과물질에 대한 배리어로서 설계되며, 그에 따라서, 전자 구조물(3)의 캡슐화의 일부를 형성한다. 전자 구조물(3) 위에, 본 경우에, 이로부터 일정한 거리에서, 추가의 커버(4)가 배리어로서 설계된다.
측면에 대한 전자 구조물(3)을 캡슐화하고, 그와 동시에, 이의 나머지 부분에서 전자 장치(1)에 커버(4)를 연결시키기 위해서, 핫멜트 접착제(5)는 전자 구조물(3)에 인접한 기판(2)상에서 둘러싸도록 제공된다. 핫멜트 접착제(5)는 커버(4)를 기판(2)에 연결시킨다. 또한, 적절한 두께 구체예의 결과로서, 핫멜트 접착제(5)가 커버(4)를 전자 구조물(3)로부터 거리가 유지되게 한다.
핫멜트 접착제(5)는, 일반적인 형태의 상기된 바와 같은 및 예시적인 구체예에서 이하 상세히 기재된 바와 같은, 가교된 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 한 접착제이다. 본 발명의 경우에, 핫멜트 접착제(5)는 커버(4)에 기판(2)을 연결시키는 기능을 수행할 뿐만 아니라, 투과물질, 예컨대, 수증기 및 산소에 대해서 또한 측면으로부터 전자 구조물(2)을 캡슐화하기 위해서, 투과물질에 대한 배리어 층을 제공한다.
또한, 본 발명의 경우에, 핫멜트 접착제(5)는 양면 접착 테이프를 포함하는 다이컷의 형태로 제공된다. 이러한 종류의 다이컷은 특히 간단한 적용을 가능하게 한다.
도 2는 (광)전자 장치(1)의 대안적인 구체예를 나타낸다. 또한, 기판(2)상에 배치되며 아래로부터 기판(2)에 의해서 캡슐화되는 전자 구조물(3)이 도시되고 있다. 전자 구조물 위에 및 그 측면에, 핫멜트 접착제(5)가 전체-영역에 배치되어 있다. 따라서, 전자 구조물(3)은 핫멜트 접착제(5)에 의해서 이러한 지점에서 캡슐화되어 있다. 이어서, 커버(4)가 핫멜트 접착제(5)에 적용된다. 앞선 구체예와는 대조적으로, 이러한 커버(4)는 높은 배리어 요건을 필수적으로 충족시킬 필요는 없는데, 그 이유는 배리어가 핫멜트 접착제 자체에 의해서 제공되기 때문이다. 커버(4)는 단지, 예를 들어, 기계적인 보호 작용을 수행하거나, 또한 투과 배리어로서 제공될 수 있다.
도 3은 (광)전자 장치(1)의 추가의 대안적인 구체예를 나타낸다. 앞선 구체예와는 대조적으로, 두 개의 핫멜트 접착제(5a,5b)가 존재하며, 본 경우에서, 이는 형태가 동일하다. 첫 번째 핫멜트 접착제(5a)는 기판(2)의 전 영역에 걸쳐서 배치된다. 전자 구조물(3)은 이어서 핫멜트 접착제(5a)상에 제공되고 핫멜트 접착제(5a)에 의해서 고정된다. 핫멜트 접착제(5a)와 전자 구조물(3)을 포함하는 조립체는 이어서 다른 핫멜트 접착제(5b)에 의해서 그 전체 영역에 걸쳐서 피복되고, 그 결과, 전자 구조물(3)이 핫멜트 접착제(5a,5b)에 의해서 모든 측면이 캡슐화된다. 이어서, 또한, 커버(4)가 핫멜트 접착제(5b) 위에 제공된다.
따라서, 이러한 구체예에서, 기판(2)와 커버(4) 어느 것도 필수적으로 배리어 성질을 지닐 필요가 없다. 그럼에도 불구하고, 이들은 또한 전자 구조물(3)에 대한 투과물질의 투과를 추가로 제한하기 위해서 제공될 수 있다.
특히, 도 2 및 도 3과 관련하여, 본 경우에, 이들은 개략도임을 주지해야 한다. 특히, 여기서 및 바람직하게는 각각의 경우에, 핫멜트 접착제(5)는 균일한 층 두께로 적용됨이 그러한 도면에서 자명하지 않다. 따라서, 전자 구조물에 대한 전이부에서는, 도면에서 나타나고 있는 바와 같은, 예리한 에지가 없으며, 그 대신에, 전이부는 완만(fluid)하고, 약간의 비충진된 또는 가스-충진된 부위가 유지되는 것이 가능하다. 그러나, 요구되는 경우, 기판에 대한 맞춤이 또한 있을 수 있으며, 적용이 진공하에서 수행되는 경우에 특히 그러하다. 또한, 핫멜트 접착제는 국소적으로 상이한 범위로 압축되며, 그에 따라서, 흐름 과정의 결과로서, 에지 구조물에서의 높이차의 특정의 보상작용이 있을 수 있다. 치수는 또한 실제 치수가 아니며, 단지 더 쉽게 나타내기 위한 것이다. 특히, 전자 구조물은 그 자체가 비교적 평탄한 디자인(종종 1㎛ 두께 미만)이 일반적이다.
예시적인 구체예 모두에서, 핫멜트 접착제(5)는 핫멜트 접착 테이프의 형태로 적용된다. 이는 원칙적으로는 캐리어를 지닌 양면 핫멜트 접착 테이프일 수 있거나, 열-활성 가능한 필름일 수 있거나, 접착제 전사 테이프일 수 있다. 본 경우에, 열-활성 가능한 필름 구체예가 선택된다.
접착제 전사 테이프로서, 열-활성 가능한 필름으로서, 또는 평면 구조물에 코팅된 상태로 존재하는 핫멜트 접착제의 두께는 바람직하게는 약 1㎛ 내지 약 150㎛, 더욱 바람직하게는 약 5㎛ 내지 약 75㎛, 특히 바람직하게는 약 12㎛ 내지 약 50㎛이다. 50㎛ 내지 150㎛의 높은 층 두께는 기판에 대한 개선된 접착성 및/또는 (광)전자 구성물 내의 댐핑 효과(damping effect)를 달성하는 것을 목적으로 하는 경우에 사용된다. 그러나, 본 경우에서의 단점은 증가된 투과 단면이다. 1㎛ 내지 12㎛의 얇은 층 두께는 투과 단면을 감소시키며, 그에 의해서, (광)전자 구성물의 투과 및 전체 두께를 감소시킨다. 그러나, 기판에 대한 접착력이 감소한다. 특히 바람직한 두께 범위에서, 얇은 두께 조성과 그 결과의 얇은 투과 단면 사이의 양호한 절충이 존재하며, 이는 측면 투과를 감소시키고 충분히 얇은 조성 필름이 충분하게 접착되는 결합을 생성시킨다. 최적의 두께는 (광)전자 구조물, 최종 적용, 핫멜트 접착제의 구체예의 특성 및 가능하게는 평면 기판의 함수이다.
실시예
달리 명시하지 않는 한, 이하 실시예에서의 모든 양은 전체 조성물을 기준으로 한 중량% 또는 중량부이다.
시험 방법
결합 강도
결합 강도는 다음과 같이 측정되었다: 사용되는 규정된 기판은 스틸 표면, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시이트 (PET)였다. 조사하의 결합 가능한 평탄 엘리먼트는 손잡이 부분이 제공된 20mm 폭 및 약 25cm 길이로 절단되었으며, 대략 1 MPa의 압력 하에, 가열 프레스에서 100℃에서 결합시켰다. 냉각 후에, 미리 결합된 평면 엘리먼트가 인장 시험 장치(Zwick로부터)를 사용하여 기판으로부터 300mm/분으로 및 실온에서 180° 각도에서 제거되었으며, 이를 달성하는데 요구되는 힘이 측정되었다. 측정된 값(N/cm)은 3회의 각각의 측정으로부터 평균으로서 생성된다.
전단 접착력 파괴 온도 (
Shear
Adhesion
Failure
Temperature
;
SAFT
)
SAFT는 다음과 같이 측정되었다: 사용되는 규정된 기판은 폴리싱된 스틸 표면이다. 조사하의 결합 가능한 평탄 엘리먼트는 10mm 폭 및 약 5cm 길이로 절단되었으며, 대략 1 MPa의 압력 하에, 가열 프레스에서 100℃에서 10 x 13 mm의 면적을 갖는 선택된 기판에 결합시켰다. 냉각 후에, 상기에서 결합된 평탄 엘리먼트를 180°의 각도에서 0.5 N으로 로딩하고, 9℃/분의 온도 기울기로 진행시켰다. 이러한 기울기의 과정에서, 1 mm의 슬립 경로를 이동된 샘플의 온도를 측정하였다. 측정된 값(℃)은 2회의 각각의 측정으로부터 평균으로서 생성된다.
투광도
접착제의 투광도가 VIS 스펙트럼을 통해서 측정되었다. VIS 스펙트럼이 Kontron UVIKON 923상에서 기록되었다. 측정된 스펙트럼의 파장 범위는 1nm의 해상도로 800nm 내지 400nm의 모든 주파수를 포함한다. 이러한 목적을 위해서, 접착제가 PET 캐리어에 적용되고, 측정 전에, 빈-채널 측정이 전체 파장 범위에 걸쳐서 참조로서 캐리어상에서 수행되었다. 결과의 보고를 위해서, 언급된 범위내의 투광도 측정은 평균이었다.
투과성
산소 투과성(OTR) 및 수증기 투과성(WVTR)이 각각 DIN 53380 part 3 및 ASTM F-1249에 따라서 측정되었다. 이러한 목적을 위해서, 핫멜트 접착제는 캐리어 물질 없이 50㎛의 층 두께로 측정되었다. 산소 투과성의 경우에, 측정은 50% 상대습도의 23℃에서 수행되었다. 수증기 투과성이 90% 상대습도의 37.5℃에서 측정되었다.
가요성
시험
가요성을 측정하기 위해서, 접착제가 100℃에서 두 개의 23㎛ PET 캐리어 사이에 50㎛의 층 두께로 밀봉되고 180°굽힘에 의한 굽힘 반경에 대해서 시험되었다. 시험은 층의 파괴 또는 탈착이 존재하지 않으면 통과된다.
수명 시험
(광)전자 구성물의 수명의 측정으로서, 칼슘 시험이 이용되었다. 이러한 목적으로, 질소 대기하에, 20 x 20mm2 치수의 얇은 칼슘 층이 글래스 플레이트상에 증착되었다. 칼슘 층의 두께는 약 100nm이다. 칼슘 층은 시험 접착제 및 캐리어 물질로서 얇은 글래스 플레이트(35 ㎛, Schott)를 특징으로 하는 접착 테이프를 이용하여 캡슐화된다. 접착 테이프가, 100℃의 표면 온도를 갖는 고온 다이를 이용하여 테이프를 글래스 플래이트에 접착시킴으로써 칼슘 거울 전체에 걸쳐서 3mm의 전체 에지(all-round edge)로 적용된다. 접착 테이프의 불침투성 유리 지지체의 결과로서, 핫멜트 접착제를 통한 투과만이 측정된다.
시험은, 예를 들어, 문헌[A. G. Erlat et. al. in "47th Annual Technical Conference Proceedings - Society of Vacuum Coaters", 2004, pages 654-659, and by M. E. Gross et al. in "46th Annual Technical Conference Proceedings - Society of Vacuum Coaters", 2003, pages 89-92]에 기재된 바와 같이, 수증기와 산소와의 칼슘의 반응을 기초로 한다. 칼슘 층의 광투과도가 모니터링되며, 칼슘 히드록사이드와 칼슘 옥사이드로의 전환에 의해서 증가한다. 기술된 시험 셋-업에서, 이는 에지로부터 일어나며, 이에 따라 칼슘 미러의 가시 영역에서 감소된다. 칼슘 미러의 영역을 이등분하는데 소요되는 시간은 수명이라 칭한다. 선택된 측정 조건은 60℃ 및 90% 상대습도였다. 시편은 전체-영역에 버블 없이 15㎛의 핫멜트 접착제의 층 두께로 결합되었다.
버블
시험
접착 필름을, 120℃에서 가열 프레스를 이용하여, 무기 배리어 층이 제공되고 상술된 바와 같이 25 ㎛의 두께를 갖는 PET 배리어 필름 (WVTR = 8 x 10-2 g/m2*d 및 OTR = 6 x 10-2 cm3/m2*d*bar)에 결합시켰다. 이어서, 마찬가지로 고온 프레스 하에서 접착제의 제 2 측면에 동일한 필름과의 버블--부재 결합을 제공하였다. 24 시간의 박리 증가 시간 후에, 제조된 시편을 85℃ 및 85% 상대습도에서 저장하였다. 어셈블리에서 버블이 형성되는지를 평가하고, 만일 형성되는 경우, 어셈블리에서 버블이 언제 형성되는 지를 평가하고, cm²당 버블의 갯수, 및 이들의 평균 크기를 평가하였다. 첫번째 버블이 나타나는데 소요되는 시간을 기록하였다.
시편의 제조
실시예 1 내지 실시예 3에서의 핫멜트 접착제가 용액으로부터 제조되었다. 이를 위해서, 각각의 구성성분을 톨루엔(40% 고형물 분율)에 용해시키고, 비처리된 23㎛ PET 필름상에 코팅시키고, 120℃에서 15분 동안 건조시켜서, 50g/m2의 단위 면적당 중량을 지니는 접착제 층을 얻었다. 투과 시험을 위해서, 시편을 동일한 방식으로 제조하지만, 코팅은 PET상에 수행되지 않고, 그 대신에, 1.5g/m2 실리콘화된 이형지상으로 수행되고, 그리하여, 이형지로부터 제거한 후에, 순수한 핫멜트 접착제에 대해서 측정을 수행하는 것이 가능하였다.
실시예 1
100 부 Kraton FG 1924: Kraton으로부터의, 13% 블록 폴리스티렌 함유물, 36% 디블록 및 1% 말레산을 함유한 말레산 무수물-개질된 SEBS
25 부 Escorez 5600: Exxon으로부터의, 100℃의 연화점을 갖는 수소첨가된 HC 수지 (탄화수소 수지)
1 부 알루미늄 아세틸아세토네이트.
실시예 2
50 부 Kraton FG 1924: Kraton으로부터의, 13% 블록 폴리스티렌 함유물, 35% 디블록 및 1% 말레산을 함유한 말레산 무수물-개질된 SEBS
50 부 Kraton FG 1901: Kraton으로부터의, 디블록이 존재하지 않고 1.7% 말레산을 지닌, 30% 블록 폴리스티렌 함유물을 갖는 말레산 무수물-개질된 SEBS
30 부 Escorez 5615: Exxon으로부터의, 115℃의 연화점을 갖는 수소첨가된 HC 수지
5 부 Ondina 917: Shell로부터의, 파라핀 분획 및 나프텐 분획으로 제조된 백색 오일
1 부 알루미늄 아세틸아세토네이트
비교 실시예 C3
100 부 Kraton G 1657: Kraton으로부터의, 13% 블록 폴리스티렌 함유물을 갖는 SEBS, SEBS는 약 36% 디블록 함유물을 함유한다.
20 부 Escorez 5600: Exxon으로부터의, 100℃의 연화점을 갖는 수소첨가된 HC 수지
5 부 Ondina 917: 파라핀 분획 및 나프텐 분획으로 제조된 백색 오일
결과:
상기에서 기술된 실시예의 기술적 평가를 위하여, 먼저 경합 강도, SAFT 시험, 점착성 및 가요성에 대한 시험을 수행하였다.
표 1
명확히 알 수 있는 바와 같이, 모든 실시예에서의 모든 기판에서 충분한 결합 강도가 달성되었으며, 실시예 1 및 실시예 2 둘 모두의 경우에서, 우수한 내성이 상승된 온도에서 달성되었다.
투과성 및 투광도 측정의 결과는 표 2에 나타내었다.
표 2
명확히 알 수 있는 바와 같이, 앞에서 두 개의 실시예로부터의 핫멜트 접착제의 배리어 작용은 실제로 비교 실시예 C3의 경우에서 보다 더욱 약간 양호하였으며, 가시광 범위에서의 투광도는 유사하였다. 전자는 당업에게 놀라운 것인데, 이는 작용화가 조성물의 극성을 증가시키고, 이에 따라, 적어도 WVTR이 보다 무극성의 비교 접착제의 것 보다 높아야 하기 때문이다.
수명 시험의 결과:
표 3
수명 시험은 비가교된 비닐방향족 블록 코폴리머 조성물의 수명 시험에 대한 결과와 유사한 것으로 나타났다. 버블 시험에서, 독특한 개선이 나타났다. 비교 실시예에서의 버블은 20 시간 동안 평균 대략 410 ㎛이었으며, 버블의 갯수는 cm²당 대략 180개의 버블이었다.
Claims (25)
- 산-개질된 또는 산-무수물-개질된 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 하는 일부 또는 전부 가교된 핫멜트 접착제를 제공하고, 상기 핫멜트 접착제를 캡슐화되는 전자 장치의 부위에 및/또는 이러한 부위의 둘레에 적용하는, 투과물질에 대해서 전자 장치를 캡슐화하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 핫멜트 접착제가 접착 테이프의 형태로 제공됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 핫멜트 접착제가 아민 또는 에폭시 수지를 이용하여 가교됨을 특징으로 하는 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 핫멜트 접착제가 금속 킬레이트를 이용하여 가교됨을 특징으로 하는 방법.
- 투과물질에 대해서 전자 장치를 캡슐화하기 위한 핫멜트 접착제의 용도, 보다 특히 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 방법에서 전자 장치를 캡슐화하기 위한 핫멜트 접착제의 용도로서,
핫멜트 접착제가 산-개질된 또는 산-무수물-개질된 비닐방향족 블록 코폴리머를 기반으로 함을 특징으로 하는 용도. - 제 5항에 있어서, 핫멜트 접착제가 비닐방향족, 더욱 특히 스티렌으로부터 형성된 폴리머 블록을 포함하며, 핫멜트 접착제가 1,3-디엔, 더욱 특히 부타디엔 및/또는 이소프렌의 중합에 의해 형성된 폴리머 블록, 및/또는 특이적으로 또는 완전히 수소첨가된 폴리머 블록을 포함함을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 개질된 비닐방향족 블록 코폴리머가 아민에 의해 가교됨을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 개질된 비닐방향족 블록 코폴리머가 에폭시 수지에 의해 가교됨을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 개질된 비닐방향족 블록 코폴리머가 금속 킬레이트에 의해 가교됨을 특징으로 하는 용도.
- 제 9항에 있어서, 금속 킬레이트가 하기 화학식으로 표시될 수 있음을 특징으로 하는 용도:
(R1O)nM(XR2Y)m
상기 식에서,
M은 2, 3, 4 또는 5 주족으로부터 선택된 금속 또는 전이 금속이며;
R1은 알킬 또는 아릴 기, 예를 들어 메틸, 에틸, 부틸, 이소프로필 또는 벤질이며;
n은 0 또는 보다 큰 정수이며,
X 및 Y는 산소 또는 질소이고, 각각은 또한 이중 결합에 의해 R2에 결합될 수 있으며;
R2는 X 및 Y를 연결시키고 분지될 수 있거나, 사슬에 산소 또는 다른 헤테로원자를 포함할 수 있는 알킬렌 기이며;
m은 1 이상의 정수이다. - 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 킬레이트가 아세틸아세토네이트임을 특징으로 하는 용도.
- 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 킬레이트가 알루미늄 아세틸아세토네이트임을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 블록 코폴리머가 10 중량% 내지 35 중량%의 폴리비닐방향족 분율을 가짐을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 50 중량% 이상, 바람직하게 70 중량% 이상, 더욱 바람직하게 80 중량% 이상의 비닐방향족 블록 코폴리머 분율을 가지고/거나, 핫멜트 접착제가 100 중량% 이하의 비닐방향족 블록 코폴리머 분율을 가짐을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 수지 또는 수지 혼합물, 바람직하게 90% 이상, 더욱 바람직하게 95% 이상의 수소첨가 정도를 갖는 수소첨가된 수지를 포함함을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 하나 이상의 첨가제, 바람직하게 가소제, 일차 항산화제, 이차 항산화제, 공정중 안정화제(in-process stabilizer), 광 안정화제, 가공 보조제, 말단블록 강화 수지(endblock reinforcer resin), 폴리머, 특히 천연 엘라스토머성 물질(elastomeric in nature)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함함을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 하나 이상의 충전제, 바람직하게 나노스케일 충전제, 투명한 충전제 및/또는 게터(getter) 및/또는 스캐빈저 충전제를 포함함을 특징으로 하는 용도.
- 제 17항에 있어서, 충전제가 하나 이상의 치수에 있어 나노스케일(nanoscale)임을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 투명한 형태이며, 바람직하게 핫멜트 접착제가 400 nm 내지 800 nm의 파장 범위에서 75% 이상, 더욱 바람직하게 90% 이상의 평균 투광도를 지님을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 320 nm 내지 400 nm의 파장 범위, 바람직하게 280 nm 내지 400 nm의 파장 범위, 더욱 바람직하게 190 nm 내지 400 nm의 파장 범위에서 UV-차단 디자인이며, UV-차단이 20% 이하, 바람직하게 10% 이하, 더욱 바람직하게 1% 이하의 평균 투광도를 나타냄을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 80 g/㎡?d 미만, 바람직하게 35 g/㎡?d 미만의 WVTR을 지니고/거나, 핫멜트 접착제가 8000 g/㎡?d?bar 미만, 바람직하게 4000 g/㎡?d?bar 미만의 OTR을 지님을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 접착 테이프, 더욱 특히 무-캐리어 접착 테이프의 형태임을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 핫멜트 접착제가 10-2 g/㎡ d 이하, 바람직하게 10-3 g/㎡ d 이하의 WVTR을 갖는 캐리어를 지닌 접착 테이프로서 디자인됨을 특징으로 하는 용도.
- 제 5항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 접착 테이프에서 핫멜트 접착제의 층 두께가 1 ㎛ 이상, 바람직하게 5 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게 12 ㎛ 이상이고/거나, 접착 테이프에서 핫멜트 접착제의 층 두께가 150 ㎛ 이하, 바람직하게 75 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게 50 ㎛ 이하임을 특징으로 하는 용도.
- 전자 구조물, 특히 유기 전자 구조물, 및 핫멜트 접착제를 지니며, 전자 구조물이 핫멜트 접착제에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 캡슐화되는 전자 장치로서, 핫멜트 접착제가 제 5항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 따른 형태임을 특징으로 하는 전자 장치.
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