KR20130058005A

KR20130058005A - 낮은 프로파일 첨가제를 포함하는 1액형 에폭시 수지

Info

Publication number: KR20130058005A
Application number: KR1020127030145A
Authority: KR
Inventors: 룽-창 량; 위하오 쑨; 화 쑹; 친-전 쩡; 샤오 컨 촹
Original assignee: 트릴리온 사이언스 인코포레이티드
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2013-06-03
Also published as: WO2011133317A3; EP2561029A2; CN102869740A; JP2013527869A; TW201139584A; US20110253943A1; WO2011133317A2

Abstract

접착제 조성물은 (i) 1액형 경화성 에폭시 접착제 및 (ii) 낮은 프로파일 첨가제(LPA)를 포함하며, 상기 낮은 프로파일 첨가제는 중합체이고, 상기 중합체는 상기 에폭시 접착제와 혼화성이어서 상기 접착제 조성물과 혼합될 때는 단일 상을 형성하고, 또한 상기 중합체는 상기 접착제가 경화될 때는 상기 접착제에서 응력-흡수 노듈들의 망상구조를 형성하도록 상기 접착제로부터 분리되며, 상기 낮은 프로파일 첨가제는, 상기 접착제가 경화될 때 수축 및/또는 공극 또는 균열의 형성을 방지하거나 감소시키기에 충분한 양으로 존재한다. 하나의 양태에서, 상기 LPA는, 하나 이상의 가요성 블록, 및 경화되지 않은 상기 에폭시 수지와 상기 낮은 프로파일 첨가제의 혼합물이 균질 용액을 형성하도록, 상기 낮은 프로파일 첨가제를 상기 에폭시 접착제와 혼화성으로 되도록 하는 하나 이상의 강성 블록을 포함하는 블록 공중합체이고, 상기 에폭시 수지가 경화될 때, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 경화된 에폭시 수지 매트릭스에서 응력-흡수 노듈들의 망상구조를 형성한다.

Description

낮은 프로파일 첨가제를 포함하는 1액형 에폭시 수지{ONE PART EPOXY RESIN INCLUDING A LOW PROFILE ADDITIVE}

본 발명은, 낮은 프로파일 첨가제를 함유하는 특히 디스플레이, 회로판, 플립 칩 및 기타 반도체 디바이스 용의 전자 디바이스를 접속, 조립, 봉지 또는 포장하기에 적합한 에폭시 접착제 또는 성형 배합 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 특히 경화 동안의 조성물의 수축에 의해 형성되는 미세 균열 또는 미세 공극의 형성에 저항하는 낮은 프로파일 첨가제를 함유하는 1액형(one-part) 에폭시 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 이러한 에폭시의 용도는 우수한 전기전도도를 갖는 두 개의 전기 단자를 접착적으로 접합시키는 이방성 도전 필름(ACF: anisotropic conductive film)용 접착제와 관련된다.

에폭시 시스템, 특히 1액형 에폭시 시스템은 전자 디바이스를 접속, 조립, 봉지 또는 포장하기 위한 접착제 또는 성형 배합물로서의 편리한 용도를 갖는 이점을 가지며, 접착제 또는 성형 배합물 용도에서 에폭시는 경화되지 않은 조성물의 가공성 및 경화품의 내열성 때문에 열가소성 접착제보다 우수한 것으로 간주된다. 더욱이, 에폭시 용도 가운데에서, 1액형 에폭시 시스템은 성형 화합물 및 이방성 전도성 접착제 필름(ACF 또는 ACAF)을 포함하는 예비코팅된 제품의 대부분에 있어서 2액형계 보다 일반적으로 더욱 바람직하다. 이것은 상기 두 계에서 1액형계가 훨씬 더 사용자 친화성을 갖기 때문이다.

비록 에폭시 접착제 조성물이 우수한 강도 및 높은 접착력을 포함하는 다수의 이점을 갖는다고 할지라도, 이들은 몇몇 결점들을 갖는다. 특히, 이들은 경화시에 수축하고, 이러한 수축은 미세 공극 또는 미세 균열을 형성한다. 상기 수축은 다음의 두 개의 발생 현상과 관련된다: (1) 가열된 접합 부재가 제거되어 상기 배합물이 냉각될 때의 열 수축 및 (2) 상기 배합물의 물리적 및 화학적 가교결합 시에 전개되는 치밀 망상구조(tight network)로부터 일어나는 체적 수축. 상기 균열 및 공극은 접착제 접합의 기계적인 강도를 감소시키며, 또한 상기 배합물을 수분에 민감케 하여서 접합된 전자 부품이 고온 및 고습 에이징(HHHT: high temperature and high humidity aging) 시에 작동하지 않을 수 있다.

1액형 에폭시 시스템은 통상적으로, 경화되지 않은 에폭시 수지 성분, 경화제 및/또는 촉진제 및 낮은 프로파일 첨가제(low profile additive: LPA)를 포함하며, 상기 낮은 프로파일 첨가제는 상기 에폭시 수지와 혼화되고 상기 에폭시 수지의 경화시에 응력-흡수 노듈들의 망상구조를 형성하도록 분리된다. 하나의 양태에서, LPA는, 하나 이상의 가요성 미드 블록 및 더욱 구체적으로 탄성중합체 미드 블록; 및 상기 LPA를 경화되지 않은 에폭시 수지와 혼화성으로 되도록 하는 하나 이상의 강성 블록을 포함하는 블록 공중합체이다.

하나의 양태로서 하기에 추가로 기술되는 개선된 에폭시 조성물은 예시적인 양태에서 이방성 전도성 필름(ACF)에 대한 전도성 코팅 또는 접착제로서 작용하며, 특정 양태에서는 리앙(Liang) 등의 미국 특허출원 공보 제2006/0280912호에 기술된 ACF에서 작용할 수 있다. ACF는 하부 기재와 상부 기재 사이의 접착제 층에서 예정된 위치들에 배치된 다수의 전도성 입자들을 포함한다. 개선된 에폭시 조성물은 미국 특허출원 공보 제2008/0090943호에 개시된 접착제의 용도와 유사한 또 다른 예시적인 양태에서 전자 부품을 접속, 포장 또는 봉지하기 위한 전도성 코팅 또는 접착제로서 또한 사용될 수 있다. 상기 특허출원 공보에 기재된 서술 내용은 본 특허출원에서 참고로서 본원에 인용된다.

통상적인 에폭시 접착제 및 성형 배합물

에폭시 수지 성분은 단일 분자에 둘 이상의 에폭시 그룹을 갖는 에폭시 수지를 하나 이상 포함한다. 경화제는 반응을 촉진시키고/시키거나 반응에 참여함으로써 반응을 개시하고/하거나 가속시킨다. 바람직하게는, 촉진제 성분 및 다른 에폭시 접착제 성분은 에폭시 접착제가 저장 조건에서는 매우 안정적이지만 접합 온도에서는 빠르게 경화하도록 선택된다. 에폭시 가교결합 시스템에 대한 고찰은, 예를 들면, 문헌[J. K. Fink, "Reactive Polymers, Fundamentals and Applications," William Andrew Publishing, NY (2005); J. A. Brydson, "Plastic Materials," Ch. 26, 7th ed., Butterworth-Heinemann (1999); C. D. Wright and J. M. Muggee in S. R. Hartshorn, ed., "Structure Adhesives," Ch. 3, Plenum Press, NY (1986); 및 H. Lee, "The Epoxy Resin Handbook," McGraw-Hill, Inc., NY (1981)]에서 찾아볼 수 있다.

접착제 또는 성형 배합물에 사용된 에폭사이드 또는 에폭시 수지의 통상적인 예로는 다가 페놀의 폴리글리시딜 에테르, 예를 들면, 에피클로로하이드린 및 비스페놀 A 또는 비스페놀 F로부터 유도된 비스페놀 에폭시 수지, 및 에피클로로하이드린 및 페놀 노볼락 또는 크레졸 노볼락 수지로부터 유도된 에폭시 노볼락 수지[예: 헥시온 스페셜티 케미칼즈(Hexion Specialty Chemicals)로부터 구매가능한 에폰(Epon) 161 및 에폰 165]가 포함된다. 다른 예로는 폴리카복실산의 폴리글리시딜 에스테르, 지환족 에폭시 화합물, 다가(polyhydric) 알코올의 폴리글리시딜 에테르 및 다가(polyvalent) 아민의 폴리글리시딜 화합물이 포함된다. 이들 화합물들은 그 구조에 있어서, 예를 들면, 우레탄, 니트릴 고무 또는 실리콘으로 부분적으로 개질될 수 있다. 적합한 에폭시 수지의 추가의 예는 예를 들면, 문헌[J. K. Fink, "Reactive Polymers, Fundamentals and Applications," William Andrew Publishing, NY (2005); J. A. Brydson, "Plastic Materials," Ch. 26, 7th ed., Butterworth-Heinemann (1999); H. Lee, "The Epoxy Resin Handbook," McGraw-Hill, Inc., NY (1981); 및 C. D. Wright and J. M. Muggee in S. R. Hartshorn, ed., "Structure Adhesives," Ch. 3, Plenum Press, NY (1986)]에서 확인된다. 에폭시 수지 이외에, 접착제는 또한 에폭시 결합제, 예를 들면, 페녹시 스페셜티즈(Phenoxy Specialties)로부터의 파펜(Paphen) 페녹시 수지(PKHH) 또는 인켐레즈(Inchemrez)(U.S.A)로부터의 PKFE를 함유할 수 있다. 이러한 결합제는 약 15 내지 35 중량% 및 더욱 특히 약 25 내지 30 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 하나의 양태에서, 에폭시 수지는 에폰 161, 에폰 165, 비스페놀 A 및 비스페놀 F, 및 PKHH(폴리하이드록시 에테르 페녹시 수지)로부터 유도된다. 또 다른 양태에서, 상기 수지는 에폰 161, 에폰 165, 비스페놀 F 및 PKFE로부터 유도된다.

본원에 사용된 에폭시 수지 및 조성물의 예가 하기에 제공된다.

에폭시 조성물 1

에폭시 조성물 2

에폭시 조성물 3

에폭시 조성물 4

에폭시 조성물 5

에폭시 조성물 6

에폭시 조성물 7

에폭시 접착제 또는 성형 배합물에 통상적으로 사용되는 경화제 또는 촉진제로는 폴리아미드-폴리아민계 화합물, 방향족 폴리아민 화합물, 이미다졸 화합물, 테트라하이드로프탈산 무수물 등이 포함된다. 촉진제 또는 경화제는 액체 또는 고체일 수 있다. 바람직한 액체 촉진제로는 예를 들면, 아민 화합물, 이미다졸 화합물 및 이들의 혼합물이 포함된다. 예시적인 액체 촉진제 화합물로는 1-(2-하이드록시에틸)이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미디졸, 1-시아노에틸-2-페닐-4,5-디하이드록시메틸 이미다졸, 1-(2-하이드록시에틸)이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 페닐이미다졸, 2-페닐-4-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 다관능성 메르캅탄(예: Anchor 2031) 및 스태너스 옥테이트가 포함된다. 바람직한 고체 촉진제로는, 예를 들면, 우레아, 2-페닐-4,5-디하이드록시메틸 이미다졸 및 1-(2-하이드록시에틸)이미다졸이 포함된다. 경화제의 다른 예로는 디시아노디아미드(DICY), 아디픽 디하이드라지드, 아민, 예를 들면, 에틸렌 디아민, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라아민, BF3 아민 부가물, 아지노모토 가부시키가이샤(Ajinomoto Co., Inc)로부터의 아미큐어(Amicure), 설포늄 염, 예를 들면, 디아미노디페닐설폰, p-하이드록시페닐 벤질 메틸 및 설포늄 헥사플루오로안티모네이트가 포함된다. 저온에서 고속 경화를 필요로 하는 용도에서의 저장 안정성을 위해, 일본 특허 공보 제17654/68호, 제64/70523호, 미국 특허 제4,833,226호, 제5,001,542호, 제6,936,644호에 기술된 바와 같이 경화 촉매/촉진제가 임의로 분자체 또는 미세캡슐 형태로 혼입되어 경화 공정을 향상시킬 수 있다. 미세캡슐화된 촉진제 또는 경화제의 경우에, 미세캡슐은 에폭시 수지를 경화시키기 위해 압력, 전단, 열 또는 이들 방법의 조합에 의해 먼저 파쇄되거나 투과성이 부여되어야 한다. 시판되는 이미다졸 미세캡슐의 예로는 아사히 케미칼 인더스트리 컴파니 리미티드(Asahi Chemical Industry Co., Ltd)로부터의 노바큐어(Novacure) 시리즈, 예를 들면, HX 3721(2-메틸 이미다졸)이 포함된다. 그러나, 대부분의 경우, 안정성은 경화 속도의 희생으로 개선된다. 잠재성 촉매/경화제의 바람직한 농도 범위는 접착제 조성물을 기준으로 약 0.05 중량% 내지 약 50 중량%, 더욱 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 40 중량%이다. 미세캡슐화된 잠재성 경화제, 예를 들면, 노바큐어 이미다졸 미세캡슐이 사용되는 경우, 더욱 바람직한 농도 범위는 접착제 조성물을 기준으로 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 여전히 더욱 특히 약 25 내지 40 중량%이다.

경화 특성을 추가로 개선시키기 위하여, 제2 조촉매 또는 조경화제(co-curing agent)의 그룹이 또한 기술된다. 특허출원 공보 제2008/0090943호에 기술된 바와 같이, N N,N-디알킬아미노, N,N-디아릴아미노, N-알킬-N-아릴-아미노 또는 디사이클로알킬아미노 관능 그룹을 포함하는 우레아, 우레탄, 비우레트(biuret), 알로파네이트, 아미드 및 락탐으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 제2 조촉매 또는 조경화제를 약 0.01 중량% 내지 약 8 중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 5 중량%로 에폭시 조성물에 혼입시킴으로써 반응 속도가 상당히 개선될 수 있다는 것을 알게 되었다. 유용한 예로는 아미드, 예를 들면, N-(3-(디메틸아미노)프로필)라우라미드, 락탐, 예를 들면, 1,2-벤즈이소티아졸-3(2H)-온 및 벤조티아졸, 예를 들면, 2-(2-벤조티아졸릴티오)에탄올이 포함된다. 접속 신뢰성 및 경화 속도의 일관성을 추가로 개선시키기 위하여, 상술된 조촉매의 덜 확산되는 유도체, 이량체 또는 올리고머가 특히 유용한 것으로 밝혀졌다. 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 분자량의 증가 또는 에폭사이드 수지와의 혼화성의 개선으로 에이징 동안에 접착제 필름 밖으로 이동되는 조촉매의 이동성이 효과적으로 감소될 수 있고 더욱 우수한 환경적 안정성이 초래될 수 있는 것으로 믿어졌다.

미국 특허출원 공보 제2008/0090943호에서는, 류코 염료, 특히 하나 이상의 방향족 환 상에 N,N-디알킬아미노, N,N-디아릴아미노, N-알킬-N-아릴-아미노, N-알킬아미노 또는 N-아릴아미노 관능 그룹을 포함하는 류코 염료가 에폭시 수지의 경화 특성을 개선시키는 매우 효과적인 조촉매 또는 조촉진제(co-accelerator)로서 작용한다고 기술하고 있다. 더욱 구체적으로, 상기 특허출원에서는 류코 염료 및 잠재성 경화제를 포함하는 접착제 조성물, 예를 들면, 노바큐어 이미다졸 캡슐제를 기술하고 있다. 류코 염료는 허용가능한 저장 수명 안정성을 유지하면서 에폭사이드의 경화 및 전환에서 상당한 개선을 보여 주었다. 사용된 류코 염료의 농도는 접착제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.05 중량% 내지 약 15 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%이다.

본 발명의 적합한 조촉매로는 트리아릴메탄 락톤, 트리아릴메탄 락탐, 트리아릴메탄 설톤, 플루오란, 프탈리드, 아자프탈리드, 스피로피란, 스피로플루오렌 프탈리드, 스피로벤즈안트라센 프탈리드가 포함되지만, 이것으로 한정되지 않는다. 방향족 환 상에 N,N-디알킬아미노, N,N-디아릴아미노, N,N-디알킬아릴 또는 N-알킬-N-아릴-아미노, N-알킬아미노 또는 N-아릴아미노 그룹을 포함하는 류코 염료가 특히 유용하다.

하나의 양태에서, LPA는 가요성 탄성중합체 중간블록(midblock)을 포함하는 이중블록(A-B), 삼중블록(A-B-A) 또는 다중블록(A-(B-A)n)(여기서, n은 2 내지 8이다) 블록 공중합체일 수 있다. 하나의 양태에 따라서, 가요성 (B) 중간블록은 알킬 그룹이 약 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 폴리 알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 폴리부틸 아크릴레이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리 2-에틸헥실 아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실) 메타크릴레이트 및 폴리(이소옥틸 아크릴레이트)이다. 폴리에테르 폴리우레탄이 또한 가요성 블록으로서 유용하다. 또 다른 양태에서, 가요성 중간 블록은 카복실 말단화 부타디엔 아크릴로니트릴(CTBN) 고무이다. 여전히 또 다른 양태에서, LPA는 폴리(부틸 아크릴레이트)가 두 개의 폴리(메틸 메타크릴레이트) 중간 블록들 사이에 배치되는 블록 공중합체이다.

효과적인 LPA일 수 있는 블록 공중합체의 예는 하기 표에 나타낸 것들이다:

또 다른 양태에서, LPA는, 반드시 블록 공중합체일 필요는 없지만, 에폭시 수지와 혼화성이며 경화시 응력-흡수 노듈들을 형성하도록 분리되는 중합체이다.

강성 중합체 블록의 하나의 예는 폴리(메틸 메타크릴레이트)이다. 강성인 것 이외에, 이러한 블록은 또한, LPA가 수축을 방지하기에 효과적인 양으로 사용될 때, LPA가 경화되지 않은 수지와 상 분리 없이 혼합될 수 있도록, 에폭시 수지와 혼화성이다. 하나의 양태에 있어서, LPA의 (A) 및 (B) 블록들은, LPA가 15 중량% 이하의 양으로 사용될 때 LPA 및 에폭시 수지가 균질 용액을 형성하도록 선택된다. M52N(아르케마 인코포레이티드로부터 입수)이 특히 유용한 LPA이다.

또 다른 양태에서, LPA는, 반드시 블록 공중합체일 필요는 없지만, 에폭시 수지와 혼화성이면서 경화시 응력-흡수 노듈들을 형성하도록 분리되는 중합체이다. LPA의 다른 예는 약 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 공액 디엔으로서, 폴리부타디엔 및 폴리이소프렌이 두 개의 대표적인 예이며, 단, 이들은 에폭시 수지와 혼화성이다. 하나의 개질화에 따라서, 에폭시 접착제에서의 LPA의 혼화성은 미국 특허 제5,428,105호에 기술된 바와 같이 블록 공중합체를 에폭시드화함으로써 증진될 수 있다. 예를 들면, LPA 공중합체가 불포화된 디엔과 같은 불포화된 그룹을 포함하는 경우, 이러한 그룹의 일부(예: 약 1 내지 15%)는 산화될 수 있다.

LPA는, LPA와 에폭시 수지의 합한 중량을 기준으로 약 15 중량% 이하의 양으로 사용될 수 있다. 더욱 통상적으로, LPA는 약 4 내지 10%의 양으로 사용되며, 하나의 양태에서 LPA는 약 7%의 양으로 사용된다. LPA의 양은 필요로 하는 박리 강도를 제공하도록 조절된다.

LPA의 분자량(Mw)은 약 15,000 내지 200,000일 수 있으며, 더욱 통상적으로 약 50,000 내지 100,000일 수 있다. 하나의 양태에서, 분자량(Mw)은 약 88,000이다. 하나의 양태에서, LPA는 약 5 내지 50%의 가요성 (B) 블록을 함유한다.

경화되지 않은 에폭시 수지와 혼합될 때 LPA는 균질한 단일 상을 형성한다. 에폭시 수지가 경화될 때, 초기 용액으로부터 상이 분리되어 LPA의 구형 노듈들을 형성하는 에폭시 수지 망상구조가 형성된다. 이것은 "반응 유도되는 상 분리"라 불리운다. 응력 흡수 노듈의 크기는 사용된 LPA의 양, LPA의 Mw 및 에폭시 수지와 LPA 사이의 상호작용에 따라 다를 것이다. 특정 양태에서, LPA 노듈들이 중합체 링크(link)에 의해 인접 노듈들에 연결되는 망상구조가 궁극적으로 형성된다. 에폭시 수지가 경화되어 수축하기 시작할 때에, 가요성인 노듈성 LPA 상(phase)에 응력들이 전달되기 때문에 균열이 방지된다. 상기 기재된 블록 공중합체가 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.

에폭시 접착제는 리올로지, 습윤성 및 내습성과 같은 에폭시 접착제의 하나 이상의 특성을 조절하기 위해 충전제 또는 첨가제를 포함할 수 있다. 미립자 리올로지 개질제가 에폭시 접착제에 첨가될 수 있다. 리올로지 개질제는 약 0.001 내지 약 10 마이크론 및 더욱 바람직하게는 약 0.01 내지 약 5 마이크론의 평균 입자 크기를 갖는 요변제일 수 있다. 미립자 리올로지 개질제의 예로는 황산바륨, 탈크, 산화알루미늄, 산화안티몬, 카올린, 콜로이드성일 수 있거나 또는 소수성이 부여될 수 있는 미분된 이산화규소, 마이크론화된 탈크, 마이크론화된 운모, 클레이, 카올린, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 규산칼슘, 규산알루미늄, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 규산지르코늄, 자기 분말, 유리 분말, 삼산화안티몬, 이산화티탄, 티탄산바륨, 황산바륨 및 이들의 혼합물이 포함된다. 하나의 특히 바람직한 리올로지 개질제는 퓸드 실리카, 예를 들면, Cab-O-Sil M-5[미국 매사추세츠주 소재의 캐보트 코포레이션(Cabot Corp.)으로부터 입수]이다.

표면을 습윤시키는 에폭시 접착제의 능력을 개선시키기 위해서 습윤제가 첨가될 수 있다. 예시적인 습윤제로는 에폭시 실란, 실록산의 분지 또는 블록 공중합체, 플루오로-계면활성제 및 탄화수소-유형 계면활성제와 같은 계면활성제가 포함된다. 적합한 계면활성제로는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 코포레이션(3M Corp.)에서 입수할 수 있는 FC4430(이전에는 FC-430으로서 지칭됨), 지이 실리콘스-오에스아이 스페셜티즈(GE Silicones-OSi Specialties)에서 입수할 수 있는 실웨트(Silwet) 시리즈 계면활성제, 비와이케이-케미(BYK-Chemie)에서 입수할 수 있는 BYK 322, BYK325 및 BYK 631N이 포함된다. 실웨트 계면활성제는 종종 약 3 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.

경화된 배합물의 내습성은 에폭시 접착제에 커플링제를 포함시킴으로써 개선될 수 있다. 통상적인 커플링제로는 크롬, 실란, 티탄, 알루미늄 및 지르코늄을 포함하는 유기금속 화합물이 포함된다. 가장 흔히 사용되는 커플링제는 실란, 예를 들면, 비닐-트리에톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란[예: 크롬톤(Crompton)으로부터의 실퀘스트(Silquest) 187^®], 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시 실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시-실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란 및 3-클로로-프로필트리메톡시-실란을 포함한다. 만일 존재한다면, 커플링제는 종종 에폭시 접착제의 약 2 중량% 미만으로 포함한다.

프리프레그, 필라멘트 와인딩(filament winding) 및 성형 배합물 용도에 있어서, 유리 섬유 및 탄소 섬유와 같은 보강 섬유가 상기 조성물에 종종 포함된다. 대나무 섬유, 목재 및 기타 셀룰로오즈 섬유와 같은 천연 섬유가 또한 유용하다. 이들은 압출 및 이어서 절단에 의해 제조된 펠릿 형태일 수 있거나 또는 코팅, 적층 또는 함침에 의해 제조된 시트 형태일 수 있다.

본 발명의 에폭시 조성물은 전도성 코팅 또는 접착제층 또는 접착제층들에 도포될 수 있으며, 랜덤 또는 비랜덤 어레이의 전도성 입자들이 접착제층에, 접착제 층 위에 또는 접착제층 아래에 있을 수 있다. 가요성 구성(flexible configuration)은 특정 용도 요건들에 따라 편리하게 배열될 수 있다. 이러한 구성은 본 발명의 개선된 에폭시 조성물 및 전도성 입자를 포함하는 접착제가, 랜덤 또는 비랜덤 입자 어레이의 ACF에서 분리된 층에, 인접한 층에 또는 인접하지 않은 층에 배치되는 배열을 포함할 수 있다.

ACF의 웹(web)에 적합한 물질로는 폴리에스테르, 예를 들면, 폴리 에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르, 폴리이미드 및 액정 중합체 및 이들의 블렌드, 복합체, 라미네이트 또는 샌드위치 필름이 포함되지만, 이것으로 한정되지 않는다. 개선된 ACF는 또 다른 동시계류중인 특허출원 제11/418,414호(표제: "Non-random Array of Anisotropic Conductive Film(ACF) and Manufacturing Processes")에 기술되어 있다. 상기 특허출원에서 서술된 기재 내용은 본 특허출원에 참조로 인용되어 있다.

본 발명은, ACF와의 접합과 같은, 고속 자동 전자 포장 또는 디바이스 접속 용도를 위한 개선된 경화 특성을 갖는 에폭시 조성물의 제공에 관한 것임이 명백하다. 본 발명은 하기 비제한적인 실시예를 참조로 하여 더욱 상세하게 설명되며, 여기서, 달리 언급되지 않는 한, 모든 부는 중량에 의한 것이다.

접착제 조성물은 각 성분의 스톡 용액을 제조하기 위해 MEK 중에 고체 에폭시 성분을 용해시킴으로서 제조될 수 있다. 낮은 분자량 또는 낮은 함량의 성분들을 혼합하고, 함께 강하게 블렌딩시킨다. MEK 중의 리올로지 개질제의 분산액을 제조하고 코팅 조성물에 첨가한 후 높은 MW 성분 및 계면활성제를 첨가한다. 코팅 전에, 경화촉진제(hardener)를 MEK에 용해시키고, 진탕(5분) 및 연속 교반 회전(0.5시간)시키면서 코팅물에 첨가한다. 코팅 조성물을 11μ 필터를 통해 여과시키고, 이어서 5분 동안 초음파 하에서 탈기시킨다. 하나의 양태에 유용한 성분들이 하기 표에 나타나있다.

하기 배합물이 특히 효과적인 접착제 조성물의 예이다:

실시예 1

실시예 2

상세히 기술된 본 발명과 이의 특정 양태들을 참조함으로써, 하기 특허청구범위의 취지 및 범위를 벗어나지 않으면서 다수의 변화와 변경이 가능하다는 것이 분명할 것이다.

Claims

접착제 조성물로서, 상기 접착제 조성물은
(i) 1액형 경화성 에폭시 접착제 및 (ii) 낮은 프로파일 첨가제(low profile additive: LPA)를 포함하고,
상기 낮은 프로파일 첨가제는 중합체이고, 상기 중합체는 상기 에폭시 접착제와 혼화성이어서 상기 접착제 조성물과 혼합될 때는 단일 상을 형성하고 또한 상기 중합체는 상기 접착제가 경화될 때는 상기 접착제에서 응력-흡수 노듈들의 망상구조(network)를 형성하도록 상기 접착제로부터 분리되며, 상기 낮은 프로파일 첨가제는, 상기 접착제가 경화될 때 수축 및/또는 공극 또는 균열의 형성을 방지하거나 감소시키기에 충분한 양으로 존재하는, 접착제 조성물.
제1항에 있어서, 상기 LPA가, 제1 가요성 블록 및 상기 LPA를 경화되지 않은 상기 에폭시 접착제와 혼화성으로 되도록 하는 제2 강성 블록을 갖는 블록 공중합체이며, 여기서, 상기 에폭시 수지와 상기 낮은 프로파일 첨가제의 혼합물은 균질 용액을 형성하며, 상기 에폭시 수지가 경화될 때, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 에폭시 수지 매트릭스에서 응력 흡수 노듈들의 망상구조를 형성하는, 접착제 조성물.
제2항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 약 15,000 내지 200,000의 분자량(Mw)을 갖는, 접착제 조성물.
제3항에 있어서, 상기 가요성 블록이 폴리(알킬 아크릴레이트)(여기서, 상기 알킬 그룹은 약 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는다)로부터 형성되는, 접착제 조성물.
제4항에 있어서, 상기 가요성 블록이, 공액 디엔의 중합체, 또는 폴리에테르 폴리우레탄으로부터 형성되는, 접착제 조성물.
제5항에 있어서, 상기 가요성 블록이 폴리(부틸 아크릴레이트)로부터 형성되는, 접착제 조성물.
제6항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가, 상기 낮은 프로파일 첨가제의 상기 에폭시 수지와의 혼화성을 개선시키는 하나 이상의 강성 블록을 포함하는, 접착제 조성물.
제7항에 있어서, 상기 LPA가 폴리(부틸 아크릴레이트) 블록의 양 말단 상에 폴리(메틸 메타크릴레이트)의 블록을 포함하는 트리블록인, 접착제 조성물.
제8항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 폴리(부틸 아크릴레이트)의 중심 블록을 둘러싸는 두 개의 폴리(메틸 메타크릴레이트) 블록을 갖는 대칭성 블록 공중합체인, 접착제 조성물.
제3항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 약 15 중량% 이하의 양으로 존재하는, 접착제 조성물.
제10항에 있어서, 상기 강성 블록 중합체가 폴리(메틸 메타크릴레이트)인, 접착제 조성물.
제10항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가, 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 4 내지 10%의 양으로 상기 접착제 조성물 중에 존재하는, 접착제 조성물.
이방성 전도성 필름을 제공하는데 유용한 필름으로서, 상기 필름은
다수의 전도성 입자; 및 경화성 에폭시 접착제 및 낮은 프로파일 첨가제를 포함하는 접착제 조성물을 포함하고,
상기 접착제 조성물은 (i) 1액형 경화성 에폭시 접착제 및 (ii) 낮은 프로파일 첨가제를 포함하며,
상기 낮은 프로파일 첨가제는 중합체이고, 상기 중합체는 상기 에폭시 접착제와 혼화성이어서 상기 접착제 조성물과 혼합될 때는 단일 상을 형성하고 또한 상기 중합체는 상기 접착제가 경화될 때는 상기 접착제에서 응력-흡수 노듈들의 망상구조를 형성하도록 상기 접착제로부터 분리되며, 상기 낮은 프로파일 첨가제는, 상기 접착제가 경화될 때 수축 및/또는 공극 또는 균열의 형성을 방지하거나 감소시키기에 충분한 양으로 존재하는, 필름.
제13항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가, 하나 이상의 가요성 블록, 및 경화되지 않은 상기 에폭시 수지와 상기 낮은 프로파일 첨가제의 혼합물이 균질 용액을 형성하도록, 상기 낮은 프로파일 첨가제를 상기 에폭시 접착제와 혼화성으로 되도록 하는 하나 이상의 강성 블록을 포함하는 블록 공중합체이고, 상기 에폭시 수지가 경화될 때, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 경화된 에폭시 수지 매트릭스에서 노듈들의 망상구조를 형성하는, 필름.
제14항에 있어서, 상기 가요성 블록이 폴리(부틸 아크릴레이트)로부터 형성되는, 필름.
제15항에 있어서, 상기 LPA가 폴리(부틸 아크릴레이트) 블록의 양 말단 상에 폴리(메틸 메타크릴레이트)의 블록을 포함하는 트리블록인, 필름.
1액형 경화성 에폭시 접착제 및 낮은 프로파일 첨가제를 포함하는 경화된 접착제 조성물로부터 형성된 이방성 전도성 필름을 갖는 전자 디바이스로서,
상기 낮은 프로파일 첨가제는 중합체이고, 상기 중합체는 상기 에폭시 접착제와 혼화성이어서 상기 접착제 조성물과 혼합될 때는 단일 상을 형성하고 또한 상기 중합체는 상기 접착제가 경화될 때는 상기 접착제에서 응력-흡수 노듈들의 망상구조를 형성하도록 상기 접착제로부터 분리되며, 상기 낮은 프로파일 첨가제는, 상기 접착제가 경화될 때 수축 및/또는 공극 또는 균열의 형성을 방지하거나 감소시키기에 충분한 양으로 존재하는, 전자 디바이스.
제17항에 있어서, 상기 낮은 프로파일 첨가제가, 하나 이상의 가요성 블록, 및 경화되지 않은 상기 에폭시 수지와 상기 낮은 프로파일 첨가제의 혼합물이 균질 용액을 형성하도록, 상기 낮은 프로파일 첨가제를 상기 에폭시 접착제와 혼화성으로 되도록 하는 하나 이상의 강성 블록을 포함하는 블록 공중합체이고, 상기 에폭시 수지가 경화될 때, 상기 낮은 프로파일 첨가제가 경화된 에폭시 수지 매트릭스에서 노듈들의 망상구조를 형성하는, 전자 디바이스.
제18항에 있어서, 상기 가요성 블록이 폴리(부틸 아크릴레이트)로부터 형성되는, 디바이스.
제19항에 있어서, 상기 LPA가 폴리(부틸 아크릴레이트) 블록의 양 말단 상에 폴리(메틸 메타크릴레이트)의 블록을 포함하는 트리블록인, 디바이스.
제17항에 있어서, 상기 디바이스가 반도체인, 디바이스.
제17항에 있어서, 상기 디바이스가 컴퓨터 칩인, 디바이스.