KR20140091456A - 부직 접착 테이프 및 그로부터의 물품 - Google Patents

부직 접착 테이프 및 그로부터의 물품 Download PDF

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Abstract

전도성 양면 테이프는 접착제 재료, 복수의 통로를 갖는 비전도성의 부직물 기재, 및 비전도성의 부직물 기재와 접착제 재료를 관통하는 복수의 전도성 입자를 포함하는 전도성의 부직물 접착제 층을 포함한다. 비전도성의 부직물 기재는 접착제 재료 내에 매립된다. 전도성 입자는 D99 입자 크기가 비전도성의 부직물 기재 및 접착제 재료의 두께보다 더 크다.

Description

부직 접착 테이프 및 그로부터의 물품 {NONWOVEN ADHESIVE TAPES AND ARTICLES THEREFROM}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 2011년 10월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/551,199호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 전기 전도성 테이프에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 비전도성의 부직물 기재, 접착제 재료, 및 전도성 입자를 포함하는 부직물 감압 접착제 층을 갖는 전도성 양면 테이프 및 전도성 단면 테이프이다.
전기 전도성 포일 테이프는 수많은 구조를 가지며 다양한 방법을 사용하여 통상 형성되어 왔다. 예를 들어, 한 구조에서, 전기 전도성 접착 테이프는 미분된 은을 감압 접착제 중에 분산시키고 접착제를 전기 전도성 포일 배킹에 코팅하여 형성될 수 있다. 다른 구조에서, 전도성 테이프는 감압 접착제 상의 큰 전도성 입자의 단층을 사용하여 형성된다. 또 다른 실시 형태에서는, 접착제의 층을 거의 통과하여 연장되는 복수의 근접 이격된 전기 전도성 돌출부를 갖도록 전기 전도성 포일 배킹이 엠보싱된다. 이들 구조 모두에 대해 공통적인 하나의 특징은 포일 배킹의 강성(stiffness) 때문에 다양한 피착체에 대한 양호한 순응성(conformability)을 제공하지 않는다는 점이다.
둘 모두가 양호한 순응성, 가요성 및 강도를 제공할 수 있는 얇은 전도성 양면 테이프 및 얇은 전도성 가요성 단면 포일 테이프에 대한 요구가 증가하고 있다. 이는, 부분적으로는, 전도성 테이프의 많은 전자적 사용을 위해 날선 만곡부(edged curvature) 또는 다양한 거친 표면에 대한 접속이 더욱 중요해지고 있고 테이프는 이러한 토포그래피적 특성에 순응할 필요가 있기 때문이다. 그러나, 더 얇은 접착제 또는 포일 층에 의해 순응성 및 가요성을 개선하도록 테이프가 제작되는 경우, 테이프는 그의 감소된 강도 때문에 취급이 어려워진다.
양호한 가공성 및 취급 특성을 제공할 수 있는 더 얇은 전도성 단면 테이프에 대한 요구가 또한 증가되어 왔다. 이는 일반적으로 접착제로부터 이형 라이너가 제거될 때 대부분의 포일 테이프가 쉽게 컬링(curl)되기 때문이다. 포일 배킹이 얇아짐에 따라 컬링이 더욱 심각해질 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 접착제 재료, 복수의 통로를 갖는 비전도성의 부직물 기재, 및 비전도성의 부직물 기재와 접착제 재료를 관통하는 복수의 전도성 입자를 포함하는 전도성의 부직물 접착제 층을 포함하는 전도성 양면 테이프이다. 비전도성의 부직물 기재는 접착제 재료 내에 매립(embed)된다. 전도성 입자는 D99 입자 크기가 비전도성의 부직물 기재의 두께보다 더 크다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은 전도성 단면 테이프이다. 전도성 단면 테이프는 접착제 재료, 접착제 재료 내에 매립된 부직물 기재, 부직물 기재와 접착제 재료를 관통하는 복수의 전도성 입자, 및 부직물 접착제 층에 인접하여 위치된 금속 층을 포함한다. 전도성 입자는 D99 입자 크기가 부직물 기재의 두께보다 더 크다.
도 1은 본 발명의 전도성 양면 테이프의 실시 형태의 단면도.
도 2는 본 발명의 전도성 단면 테이프의 제1 실시 형태의 단면도.
도 3은 본 발명의 전도성 단면 테이프의 제2 실시 형태의 단면도.
도 4는 전기 저항을 시험하기 위한 장치의 사시도.
도 1은 이형 라이너(14) 상에 전도성의 부직물 접착제 층(12)을 포함하는 전도성 양면 테이프(10)의 일 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 전도성의 부직물 접착제 층(12)은 접착제 재료(18), 접착제 재료(18) 내에 매립된 비전도성의 부직물 기재(16), 및 부직물 기재(16)와 접착제 재료(18)를 관통하는 전도성 입자(20)를 포함한다. 전도성의 부직물 접착제 층(12)은 전도성 양면 테이프(10) 및 전도성 단면 테이프(100) (도 2 및 도 3)에, z-축에서의 신뢰할 수 있고 탁월한 전기 성능 및, 예를 들어, 전자 기기 조립 응용에 있어서, 사용 동안의 양호한 가공성, 취급, 변형 및 부착을 제공한다.
전도성의 부직물 접착제 층(12)은 기공 또는 통로(22), 제1 표면(24) 및 반대쪽 제2 표면(26)을 갖는 비전도성의 부직물 다공성 기재(16)를 포함한다. 부직물 기재(16)의 통로(22)는 전도성 입자(20)가 부직물 기재(16)의 제1 표면(24)으로부터 제2 표면(26)까지 관통할 수 있도록 하는 크기이다. 본 명세서 전반에서 "통로"라는 용어의 사용은 기공 또는 통로를 지칭할 것이다. 적합한 부직물 기재 재료의 예에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 천, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴 섬유, 레이온 및 셀룰로오스가 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 전도성의 부직물 접착제 층(12)은 부직물 기재 천을 포함하는 것으로서 논의되지만, 직조 천, 메시, 다공성 멤브레인 및 폼(foam)을 포함하는, 통로를 갖는 임의의 다공성 기재가 사용될 수 있다. 금속 또는 탄소 섬유계 직조 또는 부직 재료가 또한 이용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 부직물 기재(16)는 약 10 내지 약 100 ㎛의 두께, 특히 약 20 내지 약 50 ㎛이 두께, 및 더욱 특히 약 20 내지 약 35 ㎛의 두께이다.
부직물 기재(16)는 부직물 기재(16)의 통로(22)의 적어도 일부분을 충전하여 전도성의 부직물 접착제 층(12)의 개선된 응집성을 야기하는 접착제 재료(18) 내에 매립된다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(18)는 실질적으로 통로(22)의 전체를 충전한다. 그러나, 접착제 코팅 동안 부직물 기재(16) 내에 포획되는 작은 버블로 인해, 접착제 재료(18)가 통로(22)의 부피의 100%를 충전하지 않을 수 있다. 일 실시 형태에서, 통로는 부직물 기재(16)가 약 10% 미만의 공극, 특히 약 5% 미만의 공극, 및 더욱 특히 약 2% 미만의 공극을 포함하도록 충전된다.
일 실시 형태에서, 접착제 재료(18)는 감압 접착제 (PSA) 재료이다. 감압 접착제 특징을 달성하기 위해, 상응하는 중합체는 얻어지는 유리 전이 온도(Tg)가 약 0℃ 미만이 되도록 맞춰질 수 있다. 적합한 PSA 재료의 예에는 고무계 PSA, 실리콘계 PSA 및 아크릴계 PSA가 포함되나 이로 한정되지 않는다. 특히 적합한 감압 접착제는 (메트)아크릴레이트 공중합체이다. 그러한 공중합체는 전형적으로, 단일중합체로서의 Tg가 약 0℃ 미만인 적어도 하나의 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 약 40 중량% 내지 약 98 중량%, 흔히 70 중량% 이상, 또는 85 중량% 이상, 또는 심지어 약 90 중량% 이상을 포함하는 접착제 전구체 용액으로부터 유도된다.
그러한 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 예는 알킬 기가 약 4개의 탄소 원자 내지 약 12개의 탄소 원자를 포함하는 것들이며, 이에는 n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 아이소노닐 아크릴레이트, 아이소데실 아크릴레이트, 및 그 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 선택적으로, 단일중합체로서의 Tg가 0℃ 초과인, 다른 비닐 단량체 및 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체, 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌 등이 하나 이상의 저 Tg 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체와 함께 사용될 수 있지만, 단, 생성되는 (메트)아크릴레이트 공중합체의 Tg는 약 0℃ 미만이라는 조건에서이다.
일부 실시 형태에서, 접착제 전구체 용액은 또한 올리고머 및/또는 기타 중합체를 함유할 수 있다. 중합체가 접착제 전구체 용액에 포함되는 경우, 중합체는 접착제 전구체 용액 중의 단량체, 올리고머 및 중합체의 총 중량을 기준으로 일반적으로 50 중량% 이하로 존재한다.
일부 실시 형태에서, 알콕시 기가 없는 (메트)아크릴레이트 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 알콕시 기는 당업자에게 명백하다.
산성 및 염기성 (메트)아크릴레이트 공중합체가 또한 접착제 재료로서 사용될 수 있다. 일반적으로, 이들은 하나 이상의 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체와 하나 이상의 염기성 (메트)아크릴레이트 단량체(들) 및/또는 하나 이상의 산성 (메트)아크릴레이트 단량체(들)의 공중합체이다.
사용시, 감압 접착제 재료로서 유용한 염기성 (메트)아크릴레이트 공중합체는 전형적으로 공중합가능한 염기성 단량체 약 2 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 30 중량%를 포함하는 염기성 단량체로부터 유도된다. 예시적인 염기성 단량체에는 N,N-다이메틸아미노프로필 메타크릴아미드 (DMAPMAm); N,N-다이에틸아미노프로필 메타크릴아미드 (DEAPMAm); N,N-다이메틸아미노에틸 아크릴레이트 (DMAEA); N,N-다이에틸아미노에틸 아크릴레이트 (DEAEA); N,N-다이메틸아미노프로필 아크릴레이트 (DMAPA); N,N-다이에틸아미노프로필 아크릴레이트 (DEAPA); N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트 (DMAEMA); N,N-다이에틸아미노에틸 메타크릴레이트 (DEAEMA); N,N-다이메틸아미노에틸 아크릴아미드 (DMAEAm); N,N-다이메틸아미노에틸 메타크릴아미드 (DMAEMAm); N,N-다이에틸아미노에틸 아크릴아미드 (DEAEAm); N,N-다이에틸아미노에틸 메타크릴아미드 (DEAEMAm); N,N-다이메틸아미노에틸 비닐 에테르 (DMAEVE); N,N-다이에틸아미노에틸 비닐 에테르 (DEAEVE); 및 그 혼합물이 포함된다. 다른 유용한 염기성 단량체에는 비닐피리딘, 비닐이미다졸, 삼차 아미노-작용화된 스티렌(예를 들어, 4-(N,N-다이메틸아미노)-스티렌(DMAS), 4-(N,N-다이에틸아미노)-스티렌(DEAS)), N-비닐피롤리돈, N-비닐카프로락탐, 아크릴로니트릴, N-비닐포름아미드, (메트)아크릴아미드, 및 그의 혼합물이 포함된다.
감압 접착제 재료를 형성하는 데 사용되는 경우, 산성 (메트)아크릴레이트 공중합체는 전형적으로 공중합가능한 산성 단량체 약 2 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 약 2 중량% 내지 약 15 중량%를 포함하는 산성 단량체로부터 유도된다. 유용한 산성 단량체에는 에틸렌계 불포화 카르복실산, 에틸렌계 불포화 설폰산, 에틸렌계 불포화 포스폰산, 및 그의 혼합물로부터 선택되는 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 그러한 화합물의 예에는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 푸마르산, 크로톤산, 시트라콘산, 말레산, 올레산, 베타-카르복시에틸 아크릴레이트, 2-설포에틸 메타크릴레이트, 스티렌설폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판설폰산, 비닐포스폰산 등, 및 그 혼합물로부터 선택되는 것들이 포함된다. 전형적으로 에틸렌계 불포화 카르복실산이 그의 이용가능성으로 인하여 사용된다.
소정 실시 형태에서, 폴리(메트)아크릴 감압 접착제 재료는 약 1 내지 약 20 중량%의 아크릴산과 약 99 내지 약 80 중량%의, 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 또는 n-부틸 아크릴레이트 조성물 중 적어도 하나로부터 유도된다. 일부 실시 형태에서, 감압 접착제 재료는 약 2 내지 약 10 중량%의 아크릴산과 약 90 내지 약 98 중량%의, 아이소옥틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 또는 n-부틸 아크릴레이트 조성물 중 적어도 하나로부터 유도된다.
감압 접착제는 본래 점착성일 수 있다. 원한다면, 감압 접착제의 형성 전에 점착성부여제(tackifier)가 접착제 전구체 용액에 첨가될 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착제 전구체 용액은 약 30% 이하의 점착성부여제, 특히 약 2 내지 20%의 점착성부여제 및 더욱 특히 약 5 내지 약 15%의 점착성부여제를 포함한다. 유용한 점착성부여제에는, 예를 들어, 로진 에스테르 수지, 방향족 탄화수소 수지, 지방족 탄화수소 수지, 및 테르펜 수지가 포함된다. 일반적으로, 수소화 로진 에스테르, 테르펜 또는 방향족 탄화수소 수지로부터 선택된 밝은 색상의 점착성부여제가 사용될 수 있다.
예를 들어, 충전제, 오일, 가소제, 산화방지제, UV 안정제, 안료, 경화제 및 중합체 첨가제를 포함하는 다른 재료가 특정 목적을 위해 첨가될 수 있다. 예시적인 충전제에는 열전도성 충전제, 난연성(flame resistant) 충전제, 정전기 방지제, 발포제(foaming agent), 중합체 미소구체 및 열경화성 물질(thermoset)이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
접착제 재료(18)는 접착제 전구체 용액에 첨가되는 추가 성분을 가질 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 다작용성 가교결합제를 포함할 수 있다. 그러한 가교결합제에는 용매 코팅된 접착제 제조의 건조 단계 중에 활성화되는 열 가교결합제 및 중합 단계 중에 공중합하는 가교결합제가 포함된다. 그러한 열 가교결합제에는 다작용성 아이소시아네이트, 아지리딘, 다작용성 (메트)아크릴레이트 및 에폭시 화합물이 포함될 수 있다. 예시적인 가교결합제에는 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트와 같은 2작용성 아크릴레이트 또는 본 기술 분야에 알려진 바와 같은 다작용성 아크릴레이트가 포함된다. 유용한 아이소시아네이트 가교결합제에는, 예를 들어, 독일 쾰른 소재의 바이엘(Bayer)로부터 데스모두르(DESMODUR) L-75로 입수가능한 방향족 다이아이소시아네이트가 포함된다. 자외선, 또는 "UV", 활성화되는 가교결합제가 또한 감압 접착제를 가교결합하는 데 사용될 수 있다. 그러한 UV 가교결합제에는 벤조페논 및 4-아크릴옥시벤조페논이 포함될 수 있다. 전형적으로, 존재한다면, 가교결합제는 접착제 전구체 용액 중의 유기 성분들을 기준으로 약 0.05 중량부 내지 약 5.00 중량부의 양으로 접착제 전구체 용액에 첨가된다.
또한, 제공되는 접착제 재료를 위한 접착제 전구체 용액은 열개시제 또는 광개시제를 포함할 수 있다. 열개시제의 예에는 벤조일 퍼옥사이드 및 그 유도체와 같은 퍼옥사이드, 또는 2,2'-아조비스-(2-메틸부티로니트릴)인, 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Co.)로부터 입수가능한 바조(VAZO) 67 또는 다이메틸-2,2'-아조비스아이소부티레이트인, 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 와코 스페셜티 케미칼스(Wako Specialty Chemicals)로부터 입수가능한 V-601과 같은 아조 화합물이 포함된다. 매우 다양한 온도에서 열중합을 개시하는 데 사용될 수 있는 다양한 퍼옥사이드 또는 아조 화합물이 입수가능하다. 접착제 전구체 용액은 광개시제를 포함할 수 있다. 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논인, 미국 뉴욕주 태리타운 소재의 바스프(BASF)로부터 입수가능한 이르가큐어(IRGACURE) 651과 같은 개시제가 특히 유용하다. 개시제는 전형적으로 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부의 양으로 접착제 전구체 용액에 첨가된다.
다른 실시 형태에서, 접착제 재료(18)는 열경화성 접착제 재료일 수 있다. 더욱 구체적으로, B-단계화(B-staged)될 수 있는 접착제 재료 (B-단계화가능한 재료)가 사용될 수 있다. 자외선 (UV) B-단계화가 바람직하다. 이러한 접근에 있어서, 이중 경화 접착제 조성물이 사용된다. 제1 경화는 경화 반응을 개시하는 UV 또는 다른 광원에 의해 개시되어 최종 경화 전에 조성물을 증점시킨다. 최종 경화는 열경화 시스템을 사용하여 행해진다. 접착제 조성물은 열경화성 단량체 및 또는 올리고머와 혼합된 UV 경화성 단량체 및/또는 올리고머를 함유한다. 추가로, 둘 모두의 경화 메커니즘을 위한 상응하는 개시제 및/또는 경화제가 접착제 혼합물에 첨가될 것이다. 완전히 혼합한 후에, 접착제 조성물은 적어도 하나의 이형 라이너 상에 코팅되며, 2개의 이형 라이너 사이에 코팅될 수 있다. 이러한 코팅 공정 동안, 동시에 부직물이 접착제 코팅 내에 매립될 수 있다. 이어서, 코팅된 조성물을 UV 방사선에 노출시켜 조성물의 UV 경화성 성분을 적어도 부분적으로 경화한다. 이 단계에서, 조성물은 감압 접착제가 될 수 있기에 충분한 양의 점착성을 여전히 갖는다.
UV 경화성 단량체 및 개시제는 본 명세서에서 앞서 기재된 것들일 수 있다. 접착제 조성물의 열경화성 단량체 및/또는 올리고머는 에폭시 및 페녹시계 재료일 수 있다. 다른 열경화성 수지에는 우레탄 및 페놀계 재료가 포함된다. 추가로, 하나 이상의 적절한 가교결합제, 경화제 및/또는 촉진제가 접착제 조성물에 첨가될 수 있다. 예를 들어, 에폭시의 경우, 다이시안다이아미드와 같은 가교결합제가 사용될 수 있다. 바람직한 다이시안다이아미드는 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인크.(Air Products and Chemicals, Inc.)로부터 상표명 다이시아넥스 (Dicyanex) 1400B로 입수가능하다. 촉진제가 또한 첨가될 수 있으며, 에폭시를 위해 바람직한 촉진제는 우레아계 촉진제, 예를 들어, 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인크.로부터 상표명 아미큐어(Amicure) UR로 입수가능한 우레아계 촉진제이다.
전도성의 부직물 접착제 층(12)은 부직물 기재(16)와 접착제 재료(18)를 관통하는 전도성 입자(20)를 포함한다. D99 금속 입자 크기는 전도성 입자(20)의 최장 방향의 거리로서 정의된다. D99 전도성 입자 크기는 부직물 기재(16)의 두께와 적어도 동일하거나 또는 그보다 더 크다. 일 실시 형태에서, 부직물 기재(16)의 두께는 약 15 내지 100 um이고, D99 전도성 입자 크기는 15 um부터이다. 일 실시 형태에서, D99 전도성 입자 크기는 적어도 부직물 기재(16)의 두께만큼 길고, 특히 부직물 기재(16)의 두께보다 약 10% 이상 더 두껍고, 더욱 특히 약 20% 이상 더 두껍다.
일 실시 형태에서, 전도성의 부직물 접착제 층(12)은 중량 기준으로 약 1 내지 약 50%의 전도성 입자, 특히 약 1 내지 약 30%의 전도성 입자(20) 및 더욱 특히 약 2 내지 약 15%의 전도성 입자(20)를 포함한다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(18)는 부피 기준으로 약 1 내지 약 50%의 전도성 입자(20), 특히 약 1 내지 약 15%의 전도성 입자(20) 및 더욱 특히 약 2 내지 약 10%의 전도성 입자(20)를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이 "전도성 입자"라는 용어는, 전기 전도성이며, 전기 전도성 테이프에서 적어도 z-축 전기 전도를 가능하게 하는 입자를 일반적으로 말한다. 그러나, 전기 전도성 및 열 전도성 둘 모두인 그러한 입자는 또한 이중의 역할을 제공할 수 있다. 적합한 전도성 입자의 예에는 은, 니켈, 구리, 주석 및 알루미늄; 은 코팅된 구리, 니켈, 알루미늄, 주석 및 금; 니켈 코팅된 구리 및 은; 은 코팅된 또는 니켈 코팅된 흑연, 유리, 세라믹, 플라스틱, 실리카, 탄성중합체 및 운모; 및 그 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(18) 중의 전도성 입자(20)는 니켈을 포함한다. 적합한 구매가능한 니켈의 예에는 캐나다 토론토 소재의 베일 캐나다 리미티드(Vale Canada Limited)로부터의 T225가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
전도성 입자(20)는 또한 보통 사용되는 전도성 입자, 예를 들어, 탄소 입자 또는 금, 주석, 아연, 백금, 팔라듐, 철, 텅스텐, 몰리브덴, 땜납 등의 금속 입자, 및 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 페놀 수지, 에폭사이드 수지, 아크릴 수지 또는 벤조구아나민 수지와 같은 중합체, 또는 유리 비드, 유리 버블, 실리카, 흑연 또는 세라믹의 비전도성 입자 - 그의 표면이 금속 등의 전도성 코팅으로 적어도 부분적으로 덮여있거나 또는 그 안에 분산되어 있는 전도성 재료를 함유함 - 를 사용하는 것이 가능하다.
전도성 입자(20)는 최장 거리가 적어도 접착제 재료(18)의 두께만큼 두껍기만 하다면 본 발명의 의도된 범위를 벗어나지 않는 한 당업자에게 공지된 임의의 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 전도성 입자(20)는 다양한 형상 (구형, 타원형, 원통형, 박편형, 침형(needle), 위스커형(whisker), 소판형(platelet), 응집체형, 결정형, 가시형(acicular))으로 이용가능하다. 입자는 다소 거칠거나 스파이크형의(spiked) 표면을 가질 수 있다. 전기 전도성인 입자의 형상은 특별히 제한되지 않는다. 입자 유형, 형상, 크기 및 경도의 조합들이 본 발명의 조성물에서 사용될 수 있다.
이형 라이너(14)는 전도성의 부직물 접착제 층(12)의 제1 표면(24)을 따라 위치되며, 사용을 위해 준비될 때까지 전도성의 부직물 접착제 층(12)을 먼지 및 부스러기로부터 보호한다. 본 기술 분야에 공지된 전형적인 이형 라이너가 이용될 수 있다. 적합한 이형 라이너의 예에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 이형 라이너 및 종이 이형 라이너가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
전도성의 부직물 접착제 층(12)은 다양한 금속 층 상에 라미네이팅되어 단면 테이프 구조체를 형성할 수 있다.
적절한 부직물 기재(16)의 한쪽 또는 양쪽 면에 전사 접착제를 라미네이팅하는 것, 접착제 용액, 즉, 용매 중에 함유된 접착제를 부직물 기재(16)의 기공/통로(22)의 적어도 일부 내로 흡수(imbibing)시킨 다음 용매를 제거하고 선택적으로 경화하는 것, 또는 단량체, 올리고머 및/또는 용해된 중합체를 포함하는, 실질적으로 100% 고형물의 접착제 전구체 용액을 부직물 기재(16)의 기공/통로(22) 내로 흡수시킨 다음 접착제 전구체 용액을 경화시켜 접착제를 형성하는 것이 포함되지만 이로 한정되지 않는, 다양한 제조 방법이 전도성의 부직물 접착제 층(12)을 형성하는 데 이용될 수 있다. 흡수 방법, 즉, 액체가 부직물 기재(16)의 기공/통로(22)의 적어도 일부 내로 유동하게 하는 것은, 딥(dip) 코팅, 스프레이 코팅, 나이프 코팅, 롤 코팅 등을 포함하는 임의의 공지된 방법에 의해 달성될 수 있다. 접착제 전구체 용액이 사용되는 경우, 부직물 기재(16)의 기공/통로(22)의 적어도 일부 내로 용액을 흡수시키기 전에 전도성 입자(20)가 용액 내로 첨가되고 혼합될 수 있다. 일단 접착제 전구체 용액 내로 혼합되면, 전도성 입자(20)는 접착제 전구체 용액의 일부로서 간주될 수 있다.
다른 방법에서, 전도성 입자(20)를 포함하는 접착제 재료(18)는 우선 이형 라이너(14) 상에 코팅된다. 이어서, 매우 얇은 부직물 기재(16)가 코팅된 접착제 재료(18) 및 전도성 입자(20) 상에 연속적으로 라미네이팅된다. 이어서, 라미네이팅된 부직물 기재(16)를 접착제 재료(18) 내에 매립하도록 승온에서 및/또는 압력 하에서 부직물 기재, 접착제 재료(18) 및 전도성 입자(20)가 노화되어 전도성의 부직물 접착제 층(12)을 생성한다. 전도성의 부직물 접착제 층(12)은 양호한 z-축 전기 특성 및 차별적인 접착성을 제공한다.
전도성의 부직물 접착제 층(12)을 제작하는 데 사용되는 방법은 전도성의 부직물 접착제 층(12)의 생성되는 구조에 영향을 줄 수 있다. 라미네이션 기술을 사용하여 전사 접착제를 부직물 기재(16)에 라미네이팅하는 경우, 부직물 기재(16)의 제1 표면(24), 제2 표면(26), 또는 두 표면 모두에서 또는 그 근처에서 접착제 재료(18)가 통로(22) 내에 있을 수 있다. 부직물 기재(16)의 기공/통로(22) 내로의 접착제 재료(18)의 침투 깊이는 라이네이션 중에 인가되는 압력, 전사 접착제의 유동 특성 및 예를 들어, 부직물 기재(16)의 기공 크기 및 두께와 같은 부직물 기재(16)의 특성에 따라 좌우된다. 부직물 기재(16) 내로의 접착제 재료(18)의 침투를 촉진하기 위해서, 부직물/접착제 라미네이트가 승온에서 어닐링(annealed)될 수 있다. 일 실시 형태에서, 부직물/접착제 라미네이트는 약 30℃ 내지 약 100℃ 사이에서 어닐링된다. 적절한 조건 하에서, 접착제 재료(18)는 부직물 기재(16)의 전체 깊이에 침투하는 것이 가능할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 접착제 재료(18)는 부직물 기재(16)의 적어도 일부의 기공/통로(22)를 적어도 부분적으로 충전할 수 있다. 따라서, 전도성의 부직물 접착제 층(12)을 제작하는 데 사용되는 방법에 따라, 접착제 재료(18)는 부직물 기재(16)의 전체 두께에 침투할 수 있으며, 뿐만 아니라 도 1에 도시된 바와 같이 전도성의 부직물 접착제 층(12)의 제1 및 제2 표면(24, 26)을 형성할 수 있다. 그러나, 접착제 재료(18)가 어떻게 침착되더라도, 접착제 재료(18)는 부직물 기재(16)의 전체에 걸쳐 있으며 제1 및 제2 표면(24, 26)에까지 연장된다.
그의 구조로 인해, 전도성 양면 테이프(10)는 z-축을 따라 적어도 전도성이며, 즉, 테이프의 두께를 따라 전기 전도를 위한 경로가 있어서, 제1 및 제2 표면(24, 26) 사이의 전기 전도를 가능하게 한다. 일부 실시 형태에서, 테이프는 오직 z-축 전도성만을 나타내는 것이 바람직하다. 일 실시 형태에서, 전도성 양면 테이프(10)는 약 20 내지 약 150 ㎛의 두께, 특히 약 25 내지 약 125 ㎛의 두께, 및 더욱 특히 약 30 내지 약 100 ㎛의 두께이다.
도 2는 도 1의 전도성 양면 테이프(10)로부터 형성된 전도성 단면 테이프(100)의 제1 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 전도성 단면 테이프(100)는 양면 테이프(10)의 전도성의 부직물 접착제 층(12) 및 이형 라이너(14)를 포함하며, 금속 층(28)을 또한 포함한다. 금속 층(28)은 제1 표면(30) 및 제2 표면(32)을 포함한다. 전도성의 부직물 접착제 층(12)은 금속 층(28)의 제1 표면(30)과 이형 라이너(14) 사이에 위치된다. 금속 층(28)은 개선된 물리적 특성, 접착제 층(18)을 통과하는 x-y 전도성, 및 전자기 간섭 (EMI) 차폐를 제공한다. 금속 층은 본 기술 분야에 공지된 것일 수 있으며, 더 연질이고 더 휘기 쉬운 금속을 포함하는 금속 층이 바람직하다. 예시적인 금속 층에는 알루미늄 포일, 구리 포일 및 주석 도금된 구리 포일이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
일 실시 형태에서, 금속 층은 약 1 내지 약 150 ㎛의 두께, 특히 약 5 내지 약 125 ㎛의 두께, 및 더욱 특히 약 6 내지 약 30 ㎛의 두께이다.
일 실시 형태에서, 카본 블랙 중합체 결합제가 금속 층(28)의 제2 표면(32) 상에 코팅된다.
도 3은 도 1의 전도성 양면 테이프(10)로부터 형성된 전도성 단면 테이프(10)의 제2 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 전도성 단면 테이프(100)의 제2 실시 형태가 부직물 접착제 층(12) 반대쪽의 금속 층(28)의 제2 표면(32) 상에 위치된 중합체 필름(34)을 또한 포함한다는 점을 제외하고는, 전도성 단면 테이프(100)의 제2 실시 형태는 구조 및 기능에 있어서 전도성 단면 테이프(100)의 제1 실시 형태와 유사하다. 중합체 필름(34)으로 인해, 전도성 단면 테이프(100)는 x 및 y 축을 따라서 전도성이나 z-축을 따라서는 절연된다.
중합체 필름(34)은 테이프 분야에서 사용되는 다양한 배킹 재료 중 하나일 수 있으며, 전도성 단면 테이프(100)의 인장 강도를 증가시키고 전도성 단면 테이프(100)의 z-축을 절연시키는 기능을 한다. 일 실시 형태에서, 중합체 필름(34)은 블랙 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) PET 필름이다. 예시적인 중합체 필름에는 비전도성 필름이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
일 실시 형태에서, 중합체 필름(34)은 두께가 약 2.5 내지 약 100 마이크로미터, 특히 약 4.5 내지 약 50 마이크로미터, 및 더욱 특히 약 4.5 마이크로미터 내지 약 12.5 마이크로미터이다.
일 실시 형태에서, 중합체 필름 층은 동일한 필름 또는 다른 필름과 다층을 이룰 수 있다.
일 실시 형태에서, 카본 블랙 중합체 결합제가 중합체 필름(34) 상에 코팅되어 중합체 필름(34)이 금속 포일(28)과 카본 블랙 중합체 결합제 사이에서 층을 이룬다.
일 실시 형태에서, 전도성 단면 테이프(100)는 또한 착색된 감압 접착제를 포함할 수 있다. 접착제는 카본 블랙 또는 통상적인 염료를 사용하여 착색될 수 있다.
일 실시 형태에서, 예를 들어, 금속 증발 및 스퍼터링에 의해서, 매우 얇은 금속 층이 중합체 필름 상에 직접 도금될 수 있다. 예시적인 도금되는 금속에는 금, 은, 및 기타 금속이 포함된다.
본 발명의 전도성 단면 테이프(100)를 형성하는 한 가지 방법은 이중 라이너 코팅 및 UV 경화 공정의 사용에 의한 것이다. 이 방법은 복수의 전도성 입자 및 광개시제를 포함하는 접착제 전구체 용액을 제조하는 단계, 접착제 전구체 용액을 부직물 기재의 기공 내에 흡수시키는 단계, 부직물 기재 및 예비중합체를 제1 및 제2 라이너 사이로 지나가게 단계, 예비중합체를 경화하여 전도성의 부직물 매립된 감압 접착제 층을 형성하는 단계, 전도성의 부직물 매립된 감압 접착제 층으로부터 제1 라이너를 제거하는 단계, 및 전도성의 부직물 매립된 감압 접착제 층을 금속 배킹 상에 라미네이팅하는 단계를 포함한다.
본 발명의 전도성 단면 테이프(100)를 형성하는 다른 방법은 단일 라이너 코팅, 열경화 및 전사 라미네이팅 공정을 사용하는 것을 포함한다. 이 방법은 복수의 전도성 입자, 예를 들어, 아크릴 단량체 용액을 포함하는 접착제 전구체 용액을 이형 라이너 상에 코팅하는 단계, 이형 라이너 상에 코팅된 접착제 재료를 건조하고 열경화하는 단계, 및 이형 라이너 상의 접착제 재료 층을 전사하여 전도성의 부직물 매립된 감압 접착제 층을 형성하는 단계, 및 전도성의 부직물 매립된 감압 접착제 층을 금속 배킹 상에 라미네이팅하는 단계를 포함한다.
실시예
본 발명은, 본 발명의 범주 내에 있는 많은 변형 및 변경이 당업자에게는 명백할 것이기 때문에 단지 예시로서 의도된 하기의 실시예에서 더욱 상세하게 설명된다. 달리 언급되지 않는다면, 하기 실시예에서 보고된 모든 부, 백분율, 및 비는 중량 기준이다.
시험 방법
전기 저항 1
미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 케이틀리 인스트루먼츠 인크(Keithley Instruments Inc.)로부터 입수가능한 케이틀리 580 마이크로-옴계(Keithley 580 micro-ohmmeter)를 사용하여 2조각의 구리 포일 사이에서 Z-축 전기 저항을 측정하였다. 샘플을 하기와 같이 제조하였다. 전도성 접착 전사 테이프를 사용하여 구리 포일의 10 ㎜ x 30 ㎜ 조각 2개를 함께 라미네이팅하였다. 10 ㎜ x 10 ㎜ 접촉 오버랩이 생성되어 약 100 ㎟의 접촉 면적을 형성하도록, 구리 포일 조각의 단부를 서로 직교하게 함께 라미네이팅하였다. 이어서, 마이크로-옴계의 리드를 구리 포일 조각의 오버랩되지 않은 영역에 접촉시켜 전도성 접착 전사 테이프를 통과하는 z-축 저항을 측정하였다. 60초의 체류 시간(dwell time) 후에 저항을 기록하였다.
전기 저항 2
US MIL-G-835288™의 변형된 버젼을 사용하여 전기 저항을 측정하였다. 측정할 접착제를 유리 패널의 2.54 ㎝ (1 인치) 폭 x 3.08 ㎝ (2 인치) 길이 비전도성 표면 상에 위치시켰다 절연체에 의해 서로 25.4 ㎜ 이격되어 있는 2개의 금 도금된 구리 블록을 갖는 표면 탐침을 측정할 전도성의 부직물 접착제 층의 표면 상에 위치시켰다. 탐침 중량은 250 g이었고 접착제에 대한 각각의 블록의 접촉 크기는 5 ㎜ x 25.4 ㎜, 즉, 127 ㎟였다. 케이틀리 580 마이크로-옴계의 리드를 금 도금된 구리 블록에 연결하였다. 도 4는 장치 및 샘플/탐침 구성을 나타낸다. 60초의 안정화 기간 후에, 저항을 기록하였다.
접착성
양면 접착 전사 테이프의 경우, 테이프의 한쪽 면을 25 마이크로미터 두께 PET 필름 상에 라미네이팅하고 스테인리스강 패널을 기재로서 사용하여 ASTM 1000에 따라 180° 박리 접착성을 측정하였다. 단면 접착 테이프의 경우, 스테인리스강 패널을 기재로서 사용하여 ASTM 1000에 따라 180° 박리 접착성을 측정하였다.
실시예 1
전도성 감압 접착제 (PSA)를 다음과 같이 제조하였다. 390 g의 아크릴 공중합체 용액, 59% 고형물, (대한민국 천안 소재의 거명 코포레이션(Geomyung Corp.)으로부터 상표명 SEN-7000으로 입수가능), 5.85 g의 아이소시아네이트 가교결합제 용액, 75% 고형물, (대한민국 천안 소재의 거명 코포레이션으로부터 상표명 GT75로 입수가능), 10 g의 은 코팅된 유리 입자 (미국 펜실베이니아주 벨리 포지 소재의 포터스 인더스트리(Potters Ind.)로부터 상표명 SG100P12로 입수가능) 및 150 g의 톨루엔을, 통상적인 고전단 혼합을 사용하여 함께 혼합하여 접착제 전구체 용액을 형성하였다. 이어서, 통상적인 노치 바(notch bar) 코팅 방법에 의해서 접착제 전구체 용액을 실리콘 처리된 종이 라이너 상에 코팅하고, 3개의 가열 구역을 갖는 6 미터 길이 오븐에 통과시켜 건조하였다. 온도가 오븐의 길이를 따라 순차적으로 증가하도록, 3개의 구역을 40℃, 75℃ 및 120℃의 온도로 설정하였다. 라인 속도는 2 m/min이었다. 이어서, 한 쌍의 라미네이팅 롤 사이에 통과시켜, 전도성 입자를 갖는 코팅된 접착제 재료를 18 마이크로미터 두께, 6 g/㎡ 폴리에스테르 부직물 기재 (일본 도쿄 소재의 니폰 페이퍼 파필리아 컴퍼니(Nippon Paper Papylia Co.)로부터 상표명 VT 페이퍼(Paper) 6G/M2로 입수가능)의 한쪽 면에 라미네이팅한 다음, 전도성의 부직물 접착제를 롤로 권취하였다. 이어서, 전도성의 부직물 접착제의 롤을 50°에서 5일 동안 어닐링하여 얇은 부직물 기재를 접착제 재료 내에 추가로 매립하여, 전도성 양면 접착 전사 테이프, 실시예 1을 형성하였다. 상기된 시험 방법 절차에 따라, 전기 저항 (시험 방법 전기 저항 1) 및 접착성을 측정하였다. 전기 저항을 측정한 결과 0.05 옴이었다. 접착성은 접착제의 배면, 즉, 라이너 면에서 882 그램힘/㎝ (2,240 그램힘/인치)였고, 전면에서 299 그램힘/㎝ (760 그램힘/인치)였다.
실시예 2
전도성 감압 접착제 (PSA)를 다음과 같이 제조하였다. 390 g의 아크릴 공중합체 용액, 59% 고형물, (대한민국 천안 소재의 거명 코포레이션으로부터 상표명 SEN-7000으로 입수가능), 5.85 g의 아이소시아네이트 가교결합제 용액, 75% 고형물, (대한민국 천안 소재의 거명 코포레이션으로부터 상표명 GT75로 입수가능), 10 g의 은 코팅된 유리 입자 (미국 펜실베이니아주 벨리 포지 소재의 포터스 인더스트리로부터 상표명 SG100P6으로 입수가능) 및 150 g의 톨루엔을, 통상적인 고전단 혼합을 사용하여 함께 혼합하여 접착제 전구체 용액을 형성하였다. 이어서, 실시예 1에 기재된 바와 같이, 통상적인 노치 바 코팅 방법에 의해서 접착제 전구체 용액 전구체를 실리콘 처리된 종이 라이너 상에 코팅하고, 오븐에 통과시켜 건조하였다. 이어서, 한 쌍의 라미네이팅 롤 사이에 통과시켜, 전도성 입자를 갖는 코팅된 접착제 재료를 18 마이크로미터 두께, 6 g/㎡ 폴리에스테르 부직물 기재 (니폰 페이퍼 파필리아 컴퍼니로부터 상표명 VT 페이퍼 6G/M2로 입수가능)의 한쪽 면에 라미네이팅한 다음, 전도성의 부직물 접착제를 롤로 권취하였다. 이어서, 전도성의 부직물 접착제의 롤을 50°에서 5일 동안 어닐링하여 얇은 부직물 기재를 접착제 재료 내에 추가로 매립하였다. 다음으로, 8 마이크로미터 두께 구리 층 및 12 마이크로미터 두께 PET 층을 갖는, 20 마이크로미터 두께 PET 라미네이팅된 구리 포일 배킹을, 통상적인 라미네이션 기술을 사용하여 전도성의 부직물 접착제 상에 라미네이팅하였다. 전도성의 부직물 접착제의 노출된 접착제 면을 배킹의 구리 포일 면에 라미네이팅하여 단면 포일 테이프를 제조하였다. 이러한 단면 포일 테이프를 50℃에서 24시간 동안 어닐링하여, 실시예 2를 얻었다. 상기된 시험 방법 절차에 따라, 전기 저항 (시험 방법 전기 저항 2) 및 접착성을 측정하였다. 전기 저항을 측정한 결과 0.05 옴/스퀘어였으며 접착성은 접착제의 배면, 즉, 라이너 면에서 1,004 그램힘/㎝ (2,550 그램힘/인치)였다.
비교예 A
비교예 A는 은 코팅된 유리 입자를 사용하지 않은 점을 제외하고는 실시예 1과 유사하게 생성하였다. 상기된 시험 방법 절차에 따라, 전기 저항 (시험 방법 전기 저항 1) 및 접착성을 측정하였다. 값이 높았기 때문에, 전기 저항은 측정이 불가능하였다. 접착성은 접착제의 배면, 즉, 라이너 면에서 1,020 그램힘/㎝ (2,590 그램힘/인치)이었고, 전면에서 350 그램힘/㎝ (890 그램힘/인치)였다.
본 발명은 바람직한 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (18)

  1. 접착제 재료;
    복수의 통로를 갖는 비전도성의 부직물 기재 - 여기서, 비전도성의 부직물 기재는 접착제 재료 내에 매립됨 - ; 및
    비전도성의 부직물 기재와 접착제 재료를 관통하는 복수의 전도성 입자 - 여기서, 전도성 입자는 D99 입자 크기가 비전도성의 부직물 기재의 두께와 적어도 동일하거나 그보다 더 큼 - 를 포함하는 전도성의 부직물 접착제 층을 포함하는 전도성 양면 테이프.
  2. 제1항에 있어서, 전도성의 부직물 접착제 층에 인접하여 위치되는 이형 라이너를 추가로 포함하는 전도성 양면 테이프.
  3. 제1항에 있어서, 전도성의 부직물 접착제 층의 적어도 한쪽 면 상에 위치된 이형 라이너를 추가로 포함하는 전도성 양면 테이프.
  4. 제1항에 있어서, 전도성 부직물 접착제 층에 인접하여 위치되는 이형 라이너를 추가로 포함하는 전도성 양면 테이프.
  5. 제1항에 있어서, 전도성 입자는 니켈, 구리, 주석 또는 알루미늄; 은 코팅된 구리, 니켈, 알루미늄, 주석 또는 금; 니켈 코팅된 구리 또는 은; 은 코팅된 또는 니켈 코팅된 흑연, 유리, 세라믹, 플라스틱, 실리카, 탄성중합체 또는 운모; 또는 그 조합 중 적어도 하나를 포함하는 전도성 양면 테이프.
  6. 제1항에 있어서, 두께가 약 25 내지 약 150 ㎛인 전도성 양면 테이프.
  7. 제1항에 있어서, 접착제 재료는 감압 접착제 재료인 전도성 양면 테이프.
  8. 제1항에 있어서, 접착제 재료는 B-단계화가능한(B-stageable) 접착제 재료인 전도성 양면 테이프.
  9. 제1항에 있어서, 열전도성 충전제, 난연성(flame resistant) 충전제, 정전기 방지제, 발포제(foaming agent), 중합체 미소구체 및 열경화성 물질(thermoset)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 추가적인 충전제를 추가로 포함하는 전도성 양면 테이프.
  10. 접착제 재료;
    접착제 재료 내에 매립된 부직물 기재;
    접착제 재료와 부직물 기재를 관통하는 복수의 전도성 입자 - 여기서, 전도성 입자는 D99 입자 크기가 부직물 기재의 두께와 적어도 동일하거나 그보다 더 큼 - ; 및
    부직물 기재에 인접하여 배치된 금속 층을 포함하는 전도성 단면 테이프.
  11. 제10항에 있어서, 금속 층에 인접하여 배치된 중합체 필름 또는 다층 중합체 필름을 추가로 포함하는 전도성 단면 테이프.
  12. 제11항에 있어서, 중합체 필름 상에 코팅된 카본 블랙 중합체 결합제를 추가로 포함하는 전도성 단면 테이프.
  13. 제10항에 있어서, 금속 층 상에 코팅된 카본 블랙 중합체 결합제를 추가로 포함하는 전도성 단면 테이프.
  14. 제10항에 있어서, 전도성 입자는 니켈, 구리, 주석 또는 알루미늄; 은 코팅된 구리, 니켈, 알루미늄, 주석 또는 금; 니켈 코팅된 구리 또는 은; 은 코팅된 또는 니켈 코팅된 흑연, 유리, 세라믹, 플라스틱, 실리카, 탄성중합체 또는 운모; 또는 그 조합 중 적어도 하나를 포함하는 전도성 단면 테이프.
  15. 제10항에 있어서, 두께가 약 25 내지 약 150 ㎛인 전도성 단면 테이프.
  16. 제10항에 있어서, 접착제 재료는 감압 접착제 재료인 전도성 단면 테이프.
  17. 제10항에 있어서, 접착제 재료는 B-단계화가능한 접착제 재료인 전도성 단면 테이프.
  18. 제10항에 있어서, 열전도성 충전제, 난연성 충전제, 정전기 방지제, 발포제, 중합체 미소구체 및 열경화성 물질로 이루어진 군으로부터 선택되는 충전제를 추가로 포함하는 전도성 단면 테이프.
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