KR20160099594A - 전기 전도성 접착제 테이프 및 그로부터의 물품 - Google Patents

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정완 최
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

전기 전도성 단면 테이프는 전도성 접착제 층 및 이 전도성 접착제 층에 인접하여 배치된 전도성 중합체성 층을 포함한다. 전도성 접착제 층은 복수의 통로 및 이 통로의 적어도 일부 내에 배치된 접착제 재료를 갖는 전도성, 다공성 기재를 포함한다. 선택적으로, 접착제 재료는 접착제 재료 내에 분산된 복수의 전도성 입자를 포함할 수 있다.

Description

전기 전도성 접착제 테이프 및 그로부터의 물품{ELECTRICALLY CONDUCTIVE ADHESIVE TAPES AND ARTICLES THEREFROM}
본 발명은 일반적으로 전기 전도성 테이프에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 전도성 접착제 층을 갖는 전도성 단면 테이프로, 이는 전도성 다공성 기재 및 전도성 중합체성 층을 포함한다.
전기 전도성 테이프는 수많은 구조를 가지며, 통상적으로 다양한 방법을 이용하여 형성된다. 예를 들어, 일 구조에서, 전기 전도성 접착제 테이프는 미분된 은을 감압 접착제 중에 분산시키고 접착제를 전기 전도성 배킹(backing)에 코팅하여 형성될 수 있다. 또 다른 구조에서, 전도성 테이프는 감압 접착제 상의 큰 전도성 입자의 단층을 이용하여 형성된다. 여전히 또 다른 실시 형태에서, 전기 전도성 배킹은 접착제의 층을 거의 통과하여 연장되는 복수의 근접하게 이격된 전기 전도성 돌출부를 갖도록 엠보싱된다(embossed). 이들 구조 모두에 일반적인 일 특징은 매우 작은 크기의 접촉부에는 신뢰성있는 전기 접속을 제공하지 않는다는 것이다.
매우 작은 접촉부에 신뢰성있는 전기 접속을 제공하는 더욱 얇은 전도성 단면 테이프에 대한 요구가 증가하고 있다. 이는 부분적으로는 작은 접촉부에 대한 접속이 전도성 테이프의 많은 전자 용도에 더욱 중요해지고 있기 때문이다. 추가적으로, 더욱 얇은 테이프와 함께, 전자제품 산업에서 요구되는 대량 생산을 용이하게 하기 위하여 개선된 취급 및 작업성에 대한 요구가 존재한다. 현재, 금속 호일(foil) 기재 테이프는 테이프에서 요구되는 전도성 및 유연성의 제공을 위한 한 시도이다. 그러나, 금속 호일은 취급 및 재작업(rework) 동안 쉽게 손상될 수 있다. 호일 테이프는 이형 라이너가 제거된 경우 구부러질 수도 있어서, 취급이 어렵게 된다. 따라서, 매우 작은 접촉부에 대해 신뢰성 있는 전기 접속을 제공하고 또한 양호한 작업성 및 취급 특성을 제공하는 얇은, 전기 전도성 단면 테이프에 대한 필요가 존재한다.
일 실시 형태에서, 본 개시 내용은 전도성 접착제 층 및 이 전도성 접착제 층에 인접하여 배치된 전도성 중합체성 층을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프에 관한 것이다. 전도성 접착제 층은 복수의 통로 및 이 통로의 적어도 일부 내에 배치된 접착제 재료를 갖는 전도성, 다공성 기재를 포함한다. 선택적으로, 접착제 재료는 접착제 재료 내에 분산된 복수의 전도성 입자를 포함할 수 있다.
또 다른 실시 형태에서, 본 발명은 전도성 부직 기재, 이 전도성 부직 기재 내에 매립된(embedded) 접착제 및 이 전도성 부직 기재에 인접하여 배치된 전도성 중합체성 층을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프이다. 선택적으로, 접착제는 접착제 내에 분산된 복수의 금속 입자를 포함할 수 있다.
도 1a는 본 개시 내용의 제1의 예시적인 전기 전도성 단면 테이프의 단면도;
도 1b는 도 1a의 전기 전도성 단면 테이프의 층의 도식적 상부 평면도;
도 2는 본 개시 내용의 제2의 예시적인 전기 전도성 단면 테이프의 단면도;
도 3은 본 개시 내용의 제3의 예시적인 전기 전도성 단면 테이프의 단면도;
도 4는 전도성 단면 테이프의 x-y 축 전기 저항의 측정에 사용되는 시험 패널의 개략도; 및
도 5는 전도성 단면 테이프의 z-축 저항의 측정에 사용되는 시험 패널의 개략도이다.
이들 도면은 축척대로 도시되지 않았으며 단지 설명의 목적으로만 의도된다.
본 개시 내용의 전기 전도성 단면 테이프는 중합체성 층 및 전도성 접착제 층을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 중합체성 층은 전도성 중합체성 층이다. 도 1a는 이형 라이너(16) 상에 전도성 중합체성 층(12) 및 전도성 접착제 층(14)을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프(10)의 제1 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 이형 라이너를 도 1a에 도시하였으나, 전기 전도성 단면 테이프가 이형 라이너의 포함을 필요로 하지는 않는다. 전도성 접착제 층(14)은 전도성 중합체성 층(12)과 이형 라이너(16) 사이에 배치된다. 금속 입자(22)는 접착제 재료(20) 내에 선택적으로 분산될 수 있다. 본 발명의 전기 전도성 단면 테이프(10)는 체적-전도성에 접근하는 접착제 층을 제공하여, 매우 작은 크기의 접촉부에 대해 신뢰성 있고 뛰어난 전기 성능을 결과로서 제공하고, 테이프 조립 동안 구부러짐 및/또는 주름짐이 덜한 양호한 작업성을 가능하게 한다.
전도성 중합체성 층(12)은 일 이상의 중합체성 재료를 포함한다. 이에 한정되지는 않지만, 열가소성, 열경화성, 열가소성 엘라스토머, 엘라스토머 및 아이오노머를 포함하여, 본 기술 분야에서 알려진 임의의 중합체성 재료가 사용될 수 있다. 적합한 중합체성 재료의 예로는, 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 폴리카보네이트; 폴리아미드, 예를 들어 나일론 6 및 나일론 6,6, 폴리우레탄; 폴리우레아; 폴리설폰; 아크릴, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌, 실리콘, 페놀릭, 페녹시, 폴리이미드 등이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 일 실시 형태에서, 중합체성 재료는 폴리에스테르이다. 중합체 블렌드가 전도성 중합체성 층(12)을 형성하는데 사용될 수도 있다. 전도성 중합체성 층(12)은 일 이상의 전도성 중합체성 재료의 라미네이트, 예를 들어 2 이상의 전도성 중합체성 필름을 포함하는 라미네이트일 수 있다. 필름을 구성하는 중합체는 동일하거나 상이할 수 있다. 중합체성 재료는 전도성 중합체일 수 있다. 그러나, 전도성 중합체는 전형적으로 더욱 높은 모듈러스 및 강성을 갖는다. 이어서, 이들은 다른 중합체성 재료에 비하여 원하는 취급 특성을 갖지 않을 수 있다.
일부 실시 형태에서, 전도성 중합체성 층(12)은, 특히 중합체성 재료가 비전도성으로 고려될 때, 분산된 전도성 입자를 포함한다. 적합한 전도성 입자의 예로는 금속, 흑연 및 카본 블랙의 입자가 포함된다. 금속 입자로는, 니켈, 구리, 주석, 알루미늄, 은, 금, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 니켈, 은 코팅된 알루미늄, 은 코팅된 주석, 은 코팅된 금; 니켈 코팅된 구리, 니켈 코팅된 은이 포함되지는 않지만 이로 한정되지는 않는다. 추가적으로, 전도성 층으로 코팅된 비전도성 입자가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 금속 코팅된: 흑연, 유리, 세라믹, 플라스틱, 실리카, 엘라스토머 및 운모. 비전도성 입자를 코팅하는데 사용된 금속은, 상기 개시된 금속을 포함하지만 이로 한정되지는 않는다. 또한, 이들 재료의 조합이 본 개시 내용에 전도성 입자로서 사용될 수 있다. 전도성 입자는 개별적인 입자, 즉 일차 입자, 또는 집합체 입자 또는 필라멘트성 (사슬-유사) 구조를 형성하는 개별 입자의 집합체일 수 있다. 전도성 입자는 약 0.5 내지 100 마이크로미터(micron), 특히 약 1 내지 50 마이크로미터 및 더욱 특히 약 2 내지 20 마이크로미터 범위 내의 평균 일차 입자 크기를 가질 수 있다. 일차 입자의 형태는 일반적으로 회전타원체이지만, 플레이크(flake) 및 기타 더욱 높은 종횡비(aspect ratio)의 입자가 사용될 수 있다. 일차 입자의 종횡비는 약 1 내지 약 50, 약 1 내지 약 20 또는 심지어는 약 1 내지 약 10일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 회전 타원체 형태를 갖는 일차 입자는 약 1 내지 약 3, 1 내지 약 2 또는 심지어는 약 1 내지 1.5의 종횡비를 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 전도성 중합체성 층(12)의 전도성 입자는 니켈을 포함한다. 적합한, 상업적으로 입수가능한 니켈 입자의 예로는 뉴저지주 와이코프 소재의 노바메트 스페셜티 프로덕츠 코포레이션(Novamet Specialty Products Corporation)으로부터 필라멘트성 니켈 분말형 255(FILAMENTARY NICKLE POWDER TYPE 255)의 상표명 하에 입수가능한, 미세한 3차원, 필라멘트성 구조를 갖는 고순도 니켈 분말이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다.
전도성 중합체성 층(12) 내 전도성 입자의 양은 입자 유형, 형태 및 전도성을 기준으로 선택된다. 전도성 입자의 양은, 전도성 중합체성 층(12)의 형성을 가능하게 하고 전기 전도성 단면 테이프(10)의 적절한 취급 특성을 생성하기에 충분히 낮으면서, 원하는 수준의 전도성을 제공하기에 충분히 높을 필요가 있다. 일 실시 형태에서, 전도성 중합체성 층은 약 5 내지 약 90중량%의 전도성 입자, 특히 약 15 내지 약 75중량%의 전도성 입자 및 더욱 특히 약 20 내지 약 60중량% 전도성 입자를 포함한다.
전도성 중합체성 층에 포함된 전도성 입자는, 용융 블렌딩 및 용매 블렌딩을 포함하여, 임의의 알려진 혼합 기술에 의해 중합체성 재료 내에 분산될 수 있다. 예를 들어, 전도성 입자는 배치 또는 연속 공정을 통하여 통상의 용융 혼합, 예를 들어, 일축 또는 이축 압출에 의해 중합체성 재료에 첨가될 수 있고, 이어서 적절한 다이를 통한 압출에 의해 전도성 중합체 층을 형성한다. 전도성 입자는 적합한 용매(들) 내에 일 이상의 중합체성 재료를 용해 또는 분산시키고, 원하는 양의 전도성 입자를 용액에 첨가하고, 용액을 혼합함으로써 중합체성 재료에 첨가될 수 있다. 전도성 중합체성 층은 그 후 용액을 배킹 또는 이형 라이너 상에 코팅하고, 전형적으로 가열 단계를 통한 증발을 통하여 용매(들)을 제거함으로써 생산될 수 있다. 예를 들어, 전도성 입자는 예를 들어, 유기 용매에 분산된 약 28,000 g/몰의 수 평균 분자량 및 약 105℃의 연화점을 갖는 열가소성 폴리에스테르 수지 (대한민국 경기도 성남시 소재의 SK 케미칼스(SK Chemicals)로부터 스카이본(SKYBON) ES300 이라는 상표명 하에 입수가능) 및/또는 유기 용매에 분산된 약 21,000 g/몰의 수 평균 분자량 및 약 140℃의 연화점을 갖는 열가소성 폴리에스테르 수지 (SK 케미칼스로부터 스카이본 ES100이라는 상표명 하에 입수가능)에 첨가될 수 있다. 전도성 입자를 갖는 중합체 용액은 이형 라이너 상에 코팅될 수 있고, 예를 들어 가열을 통해 용매를 제거하여 전도성 중합체 필름을 생성할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 중합체성 층은 전형적으로 약 3 마이크로미터 초과, 약 10 마이크로미터 초과, 심지어는 약 20 마이크로미터 초과, 및 약 100 마이크로미터 미만, 약 50 마이크로미터 미만 또는 심지어는 약 30 마이크로미터 미만의 두께를 갖는 필름 형태이다.
중합체성 층이 전도성 중합체성 층인 경우, 전기 전도성 단면 테이프(10)는 단면 테이프의 전체 두께를 통한 z-축 전도성 및 x-y-축 전도성, 즉 x-y-z-축 전도성을 갖는다. 본 명세서에서 논의된 바와 같이, 테이프의 적어도 하나의 주 표면에 대해 실질적으로 수직 방향, 즉 단면 테이프의 두께를 통과하는 방향은 z-축 방향으로 지칭된다. 단면 테이프의 적어도 하나의 주 표면에 대해 실질적으로 평행한 면에서 두 개의 임의의 직각 방향은 x-y-축 방향으로 지칭된다. 일부 실시 형태에서, x-축 방향은 테이프의 길이 방향에 상응하고, y-축 방향은 테이프의 폭에 상응한다.
전도성 접착제 층(14)은 양호한 전기 성능 및 취급을 제공한다. 전도성 접착제 층(14)은 전도성 다공성 기재(18) 및 전도성 다공성 기재(18)의 기공 또는 통로(24) 내에 배치된 접착제 재료(20)을 포함한다. 본 명세서 전반에서 "통로"라는 용어의 사용은 기공 또는 통로를 지칭할 것이다. 통로를 갖고, 예를 들어 비전도성 재료의 금속화를 통하여 전도성으로 될 수 있는 임의의 다공성 기재는 전도성 다공성 기재로서 사용될 수 있다. 전도성으로 될 수 있는 적합한 비전도성 다공성 기재의 예로는, 직물 또는 부직물, 다공성 막 및 폼(foam)이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 직물 또는 부직물, 다공성 막 및 폼은 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 나일론, 폴리우레탄, 비닐론, 아크릴성 및 셀룰로스성 중합체, 예를 들어 레이온을 포함하지만 이로 한정되지는 않는 중합체성 재료로부터 전형적으로 형성된다. 상업적으로 입수가능한 전도성 부직물의 예로는 금속, 니켈/구리/니켈의 다중 박층으로 코팅된 28 마이크로미터 두께의 폴리에스테르, 부직 스크림(scrim)이 포함되며, 이는 대한민국 부산 소재의 아진-일렉트론 컴퍼니 리미티드(Ajin-Electron Co., Ltd.)로부터 상표명 PNW-30-PCN 하에 입수가능하다. 직조 재료 또는 부직 재료 기재의 금속 또는 탄소 섬유는 예를 들어, 일본 오사카 소재의 세이렌(Seiren)으로부터 상표명 SUI-2790YCL 하에 입수가능한 전도성 메시(mesh)를 포함하는 전도성 다공성 기재로서 이용될 수도 있다.
도 1b는 전도성 접착제 층(14)의 도식적 상부 평면도를 나타내며, 여기에서 전도성 접착제 층(14)의 전도성 다공성 기재(18) (도 1a)는 전도성 부직 기재(18a)를 포함하며, 이는 전도성 코팅(26)으로 코팅된 비전도성 부직 웹(17) (복수의 섬유(17)로서 예시됨)에 의해 형성된다. 전도성 코팅은 섬유 표면 상에 배치될 수 있고, 일부 실시 형태에서는 섬유를 관통할 수 있다. 선택적 금속 입자(22)를 포함하는 접착제 재료(20)는 전도성 부직 기재(18a)의 기공 또는 통로(24)에 배치된다. 개방 셀 폼이 전도성 다공성 기재(18)로서 사용된 경우, 폼 및/또는 외부 표면의 셀 벽은 금속화될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 전도성 다공성 기재는 전도성 섬유, 예를 들어 전도성 섬유를 포함하는 직물 또는 부직물을 포함한다. 이들 실시 형태에서, 전도성 섬유의 일부는 전도성 접착제 층(14)의 적어도 하나의 주 표면 위로 돌출되어 테이프의 두께를 통한 전기 전도를 용이하게 할 수 있다. 돌출 섬유는 예를 들어 전도성 중합체성 층(12)과 전기 접촉을 만들 수 있어서, z-축 전도성을 용이하게 한다. 일부 실시 형태에서, 전도성 섬유의 일부는 전도성 접착제 층(14)의 양쪽 모두의 주 표면 위로 돌출될 수 있어서, 테이프가 (전도성 접착제 층(14)의 하부 표면을 통하여) 부착된 임의의 기재에서 전도성 중합체성 층(12)의 상부 표면까지 통한 전기 전도를 용이하게 한다. 돌출 섬유를 갖는 것이 허용가능한 z-축 전도성 수득을 위해 요구되는 것은 아니다. 그러나, 돌출 섬유를 갖는 것은 전기 접속을 증진시키고 z-축 전도성을 개선시키는 것으로 여겨진다. 일부 실시 형태에서, 전도성 접착제 층(14)은 x-y-z-축 전도성을 나타낸다.
전도성 다공성 기재(18)가 그의 표면 상에 전도성 코팅을 형성함으로서 전도성으로 된 비전도성 재료를 포함하는 경우, 전도성 코팅은 예를 들어: 구리, 니켈, 은, 금, 주석, 코발트, 크롬, 알루미늄 또는 이의 임의의 조합을 포함하는 전도성 금속일 수 있다. 일 실시 형태에서, 전도성 부직 기재(18a)는 구리의 전도성 코팅 및 니켈, 은 또는 주석의 부식 저항성 층을 포함한다. 전도성 부직 기재의 적합한 일 예는 Ni/Cu/Ni/PET이다. 일 실시 형태에서, 전도성 다공성 기재(18)는 약 5 내지 약 100 μm의 두께, 특히 약 10 내지 약 80 μm 두께, 및 더욱 특히 약 20 내지 약 50 μm 두께이다.
접착제 재료(20)는 전도성 다공성 기재(18)의 통로(24)의 적어도 일부를 충전하여, 전도성 접착제 층(14)의 개선된 응집성을 결과로서 제공한다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(20)는 통로 전체를 실질적으로 충전시킨다. 그러나, 제작 동안 전도성 다공성 기재(18) 내에 포획될 수 있는 작은 버블(bubbles)로 인해, 접착제 재료(20)가 통로의 부피를 100% 충전하지 않아서, 전도성 다공성 기재에 공극(void)이 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 통로는, 전도성 다공성 기재 내 통로의 총 부피를 기준으로, 전도성 다공성 기재(18)가 부피 기준으로 약 10부피% 미만의 공극, 특히 약 5부피% 미만의 공극, 및 더욱 특히 약 2부피% 미만의 공극을 포함하도록 접착제 재료(20)로 충전된다.
전도성 접착제 층(14)의 형성을 위하여, 이에 한정되지는 않지만: 적절한 전도성 다공성 기재의 일면 또는 양면 모두에 전사 접착제를 라미네이팅; 접착제 용액, 즉 용매 중에 함유된 접착제를 전도성 다공성 기재의 기공/통로의 적어도 일부 내로 흡수시키고(imibing) 이어서 용매를 제거하고 선택적으로 경화; 또는 단량체, 올리고머 및/또는 용해된 중합체를 포함하는, 실질적으로 100% 고형분의 접착제 전구체 용액을, 전도성 다공성 기재의 기공/통로 내로 흡수시키고 이어서 접착제 전구체 용액을 경화시켜 접착제를 형성하는 것을 포함하는 각종 제조 방법이 사용될 수 있다. 흡수 방법, 즉, 액체가 전도성 다공성 기재의 기공/통로의 적어도 일부 내로 흘러 들어가게 하는 것은, 딥(dip) 코팅, 분무 코팅, 나이프 코팅, 노치 바(notch bar) 코팅, 롤 코팅 등을 포함하는 임의의 알려진 방법에 의해 달성될 수 있다.
전도성 접착제 층(14)을 제작하는데 사용된 방법은 결과로 생성되는 전도성 접착제 층(14)의 구조에 영향을 줄 수 있다. 라미네이팅 기술을 이용하여 전사 접착제를 전도성 다공성 기재(18)에 라미네이팅하는 경우, 접착제 재료(20)는 전도성 다공성 기재(18)의 일면 또는 양면 모두의 표면에서의 또는 그 근처에서의 통로(24) 내에 존재할 수 있다. 전도성 다공성 기재(18)의 기공/통로(24) 내로의 접착제 재료(20)의 침투 깊이는 라미네이팅 동안 인가되는 압력, 전사 테이프의 유동 특성 및 예를 들어 전도성 다공성 기재(18)의 기공 크기 및 두께와 같은 전도성 다공성 기재(18)의 특성에 따라 달라진다. 전도성 다공성 기재 내로의 접착제의 침투를 촉진하기 위해서, 전도성 다공성 기재/접착제 라미네이트를 고온에서 어닐링(annealed)할 수 있다. 일 실시 형태에서, 전도성 다공성 기재/접착제 라미네이트는 약 30℃ 내지 약 100℃에서 어닐링된다. 적절한 조건 하에서, 접착제 재료(20)는 전도성 다공성 기재(18)의 전체 깊이를 관통할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 흡수 방법을 이용하는 경우, 접착제 재료(20)는 전도성 다공성 기재(18)의 적어도 일부의 기공/통로(24)를 적어도 부분적으로 충전할 수 있다. 따라서, 전도성 접착제 층(14)을 제작하는데 사용된 방법에 따라, 접착제 재료(20)는 전도성 다공성 기재(18)의 전체 두께를 관통할 수 있고, 전도성 중합체성 층(12) 및 이형 라이너(16)에 인접한 전도성 다공성 기재(18)의 표면 상에 층으로서 적층될 수 있으며, 이는 도 1a, 도 1b, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같다. 일부 실시 형태에서, 접착제 재료(20)는 전도성 다공성 기재(18)의 전체 깊이를 관통하지 않을 수 있고/있거나 전도성 다공성 기재(18)의 표면 밖으로 연장되지 않을 수 있다.
일부 실시 형태에서, 접착제 재료(20)는 비전도성이고, z-축 전도성은 전도성 다공성 기재(18)를 통해 수득될 수 있다. 이 실시 형태에서, 전도성 다공성 기재(18)가 전도성 접착제 층(14)의 한쪽 또는 양쪽 모두의 주 표면 위로 돌출한 전도성 섬유를 포함하는 경우, 전기 접속이 증진될 수 있다. 또한, 최종 용도의 적용 동안, 접착제 재료(20)가 전도성인지 비전도성인지의 여부에 관계없이, 적절한 압력이 테이프에 인가되어, 전도성 다공성 기재(18)와 전도성 중합체성 층(12) 사이의 전기 접속이 증진 및/또는 전도성 다공성 기재(18)와 테이프가 (전도성 접착제 층(14)의 하부 층을 통하여) 부착된 임의의 기재 사이의 전기 접속을 증진시킬 수 있다.
일 실시 형태에서, 접착제 재료(20)는 감압 접착제 (PSA) 재료이다. PSA 특성을 달성하기 위하여, 접착제에 사용된 중합체(들)는 약 0℃ 미만의 유리 전이 온도 (Tg) 결과를 갖도록 조정될 수 있다. 적합한 PSA 재료의 예로는, 고무계 PSA, 실리콘계 PSA 및 아크릴계 PSA가 포함되자만 이로 한정되지는 않는다. 특히 적합한 감압 접착제는 (메트)아크릴레이트 공중합체이다. 이러한 공중합체는 전형적으로 단일중합체로서 Tg가 약 0℃ 미만인 일 이상의 알킬(메트)아크릴레이트 단량체의 약 40중량% 내지 약 98중량%, 종종 적어도 약 70중량%, 또는 적어도 약 85중량%, 또는 심지어는 적어도 약 90중량%를 포함하는 단량체로부터 유도된다.
이러한 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체의 예로는, 알킬 기가 약 4개의 탄소 원자 내지 약 14 개의 탄소 원자를 포함하는 것이며, n-부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 아이소옥틸 아크릴레이트, 아이소노닐 아크릴레이트, 아이소데실 아크릴레이트 및 이의 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 선택적으로, 단일중합체로서 Tg가 0℃ 초과인, 다른 비닐 단량체 및 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 아이소보르닐 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌 등이, 일 이상의 낮은 Tg의 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 및 이에 한정되지는 않지만, 염기성 및/또는 산성 단량체를 포함하는 공중합성 극성 단량체와 함께 이용될 수 있는데, 단 생성된 (메트)아크릴레이트 공중합체의 Tg는 약 0℃ 미만이다.
PSA는, PSA를 포함하는 단량체의 총 중량을 기준으로, 친수성 하이드록실 작용성 단량체성 화합물의 약 3중량% 내지 약 35중량%를 포함할 수 있다. 친수성 하이드록실 작용성의 단량체성 화합물은 하이드록실 당량이 400 미만일 수 있다. 하이드록실 당량 분자량은, 단량체성 화합물의 분자량을 단량체성 화합물 내의 하이드록실 기의 수로 나눈 값으로서 정의된다. 유용한 단량체로는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 3-하이드록시프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 4-하이드록시부틸 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴아미드, 및 N-하이드록시프로필아크릴아미드가 포함된다. 추가적으로, 에틸렌옥사이드 또는 프로필렌옥사이드로부터 유도된 글리콜 기재의 하이드록시 작용성 단량체가 또한 사용될 수 있다. 이러한 유형의 단량체의 예로는 독일 소재의 코그니스(Cognis)로부터 바이소머(BISOMER) PPA 6으로 입수가능한 하이드록실 종결된 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트가 포함된다. 다이올 및 트라이올 또한 친수성 단량체성 화합물로 고려된다. 이들은 400 미만의 하이드록실 당량을 가질 수도 있다.
일부 실시 형태에서, PSA는 일 이상의 극성 단량체, 예컨대 공중합성 극성 단량체를 포함할 수 있다. 극성 단량체는 염기성 또는 산성일 수 있다. PSA에 포함될 수 있는 염기성 단량체는 PSA를 구성하는 단량체의 총 중량을 기준으로, 약 2중량% 내지 약 50중량%, 또는 약 5중량% 내지 약 30중량%를 포함할 수 있다. 예시적인 염기성 단량체로는, 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 이의 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 다른 유용한 염기성 단량체로는 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 이의 혼합물이 포함된다.
PSA에 포함될 수 있는 산성 단량체는 PSA를 구성하는 단량체의 총 중량을 기준으로, PSA의 약 2중량% 내지 약 30중량%, 또는 약 2중량% 내지 약 15중량%를 포함할 수 있다. 유용한 산성 단량체에는, 에틸렌계 불포화 카르복실산, 에틸렌계 불포화 설폰산, 에틸렌계 불포화 포스폰산 및 이의 혼합물로부터 선택되는 것들이 포함되지만 이로 한정되지는 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 이의 혼합물로부터 선택되는 것들이 포함된다. 그의 이용가능성으로 인하여, 통상적으로 에틸렌계 불포화 카르복실산이 사용된다.
접착제 재료(20)는 전기 전도성 단면 테이프의 제조 동안 제자리에서 제조될 수 있거나, 이는 미리 제조된, 예를 들어, 접착제 재료(20)에 적절한 용매를 포함하는, 중합체성 용액 형태일 수 있다. 유용한 중합체성 용액의 하나로, 대한민국 천안 소재의 주식회사 거명 (Geomyung Corp.)으로부터 상표명 센(SEN)-7000 하에 입수가능한, 59% 고형분의 아크릴성 공중합체 용액이 있다.
감압 접착제는 본래 점착성일 수 있다. 원하는 경우, 감압 접착제의 형성 전에, 점착부여제(tackifier)가 PSA 또는 접착제 전구체 용액에 첨가될 수 있다. 일 실시 형태에서, PSA 또는 접착제 전구체 용액은 약 30중량% 이하의 점착부여제, 또는 약 50중량% 이하의 점착부여제를 포함한다. 유용한 점착부여제는 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 점착부여제가 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 충전제로는, 열전도성 충전제, 난연성 충전제, 정전기 방지제, 발포제, 중합체성 미소구체 및 독일 에센 소재의 에보닉 인더스트리스 (Evonik Industries)로부터의 에어로실(AEROSIL) R 972와 같은 건식 실리카를 포함하는 점도 개질제가 포함되지만 이로 한정되지는 않는다.
접착제 재료는 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 동안 활성화되는 열 가교결합제 및 중합 단계 중에 공중합하는 가교결합제가 포함된다. 그러한 열 가교결합제로는 다작용성 아이소시아네이트, 아지리딘, 다작용성 (메트)아크릴레이트 및 에폭시 화합물이 포함될 수 있다. 예시적인 가교결합제로는 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트와 같은 이작용성 아크릴레이트 또는 본 기술 분야에 알려진 바와 같은 다작용성 아크릴레이트가 포함된다. 유용한 아이소시아네이트 가교결합제로는, 예를 들어 독일 퀼른 소재의 바이엘(Bayer)로부터의 데스모두르(DESMODUR) L-75 및 대한민국 천안 소재의 거명 주식회사로부터 GT75로서 입수가능한 방향족 다이아이소시아네이트가 포함된다. 자외선 또는 "UV" 활성화 가교결합제도 감압 접착제를 가교결합하는 데 사용될 수 있다. 그러한 UV 가교결합제에는 벤조페논 및 4-아크릴옥시벤조페논이 포함될 수 있다. 전형적으로, 존재한다면, 가교결합제는 PSA를 구성하는 단량체 총 중량을 기준으로, 약 0.05 중량부 내지 약 5.00 중량부의 양으로 접착제 전구체 용액에 첨가된다.
또한, 제공되는 접착제 재료에 대한 접착제 전구체 용액은 열 또는 광개시제를 포함할 수 있다. 열개시제의 예로는 벤조일 퍼옥사이드 및 그의 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 뉴저지주 플로햄 파크 소재의 바스프 코포레이션(BASF Corporation)으로부터 입수가능한 이르가큐어(IRGACURE) 651과 같은 개시제가 특히 유용하다. 개시제는 전형적으로 PSA를 구성하는 단량체의 총 중량을 기준으로, 약 0.05 중량부 내지 약 2 중량부의 양으로 접착제 전구체 용액에 첨가된다.
다른 실시 형태에서, 접착제 재료(20)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 수행될 수 있다. 접착제 조성물은 열경화성 단량체 및 또는 올리고머와 혼합된 UV 경화성 단량체 및/또는 올리고머를 포함한다. 추가로, 두가지 모두의 경화 메커니즘에 상응하는 개시제 및/또는 경화제가 접착제 혼합물에 첨가될 것이다. 완전한 혼합 후, 접착제 조성물은 적어도 하나의 이형 라이너 상에 코팅되며, 2개의 이형 라이너 사이에 코팅될 수 있다. 이러한 코팅 공정 동안, 전도성 부직물이 동시에 접착제 코팅 내에 매립될 수 있다. 이어서, 코팅된 조성물을 UV 선에 노출시켜 조성물의 UV 경화성 성분을 적어도 부분적으로 경화시킨다. 이 단계에서, 조성물은 감압 접착제가 될 수 있도록 충분한 양의 점착성을 여전히 가질 수 있다.
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 첨가될 수도 있으며, 에폭시에 바람직한 촉진제는 우레아계 촉진제, 예를 들어, 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스 인크.로부터 상표명 아미큐어(Amicure) UR로 입수가능한 우레아계 촉진제이다.
접착제 재료(20)는 전도성 접착제 재료일 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(20)는 금속 입자(22)를 포함한다. 금속 입자(22)는 접착제 재료(20) 내에 분산되고, 이는 그 후 전도성 다공성 기재(18) 내로 매립된다. 적합한 금속 입자의 예로는, 니켈, 구리, 주석, 알루미늄, 은, 금, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 니켈, 은 코팅된 알루미늄, 은 코팅된 주석, 은 코팅된 금; 니켈 코팅된 구리, 니켈 코팅된 은; 은 코팅된 또는 니켈 코팅된: 흑연, 유리, 세라믹, 플라스틱, 실리카, 엘라스토머 및 운모가 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 또한, 이들 재료의 조합이 본 개시 내용에서 금속 입자로서 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(20) 내에 분산된 금속 입자(22)는 니켈을 포함한다. 적합한 상업적으로 입수가능한 니켈의 예로는, 캐나다 토론토 소재의 인코, 베일 캐나다 리미티드 (Inco, Vale Canada Limited)로부터의 T123이 포함되지만 이로 한정되지는 않는다. 입자의 형태는 일반적으로 회전타원체이지만, 플레이크 및 기타 더욱 높은 종횡비의 입자가 사용될 수 있다. 종횡비는 약 1 내지 약 50, 약 1 내지 약 20 또는 심지어는 약 1 내지 약 10일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 회전타원체 형태를 갖는 입자는 약 1 내지 약 3, 1 내지 약 2 또는 심지어는 약 1 내지 약 1.5의 종횡비를 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 접착제 재료(20)는 약 1 내지 약 70중량% 금속 입자, 특히 약 2 내지 약 60중량%의 금속 입자 및 더욱 특히 약 3 내지 약 50중량%의 금속 입자를 포함한다. 금속 입자는 약 0.5 내지 100 마이크로미터, 특히 약 1 내지 50 마이크로미터 및 더욱 특히 약 2 내지 20 마이크로미터 범위의 평균 입자 크기를 갖는다.
전도성 접착제 층(14)은 다양한 전도성 중합체성 층 상에 라미네이팅되어 단면 테이프 구조체를 형성할 수 있다. 전도성 중합체성 층(12)은 개선된 물리적 특성을 제공하여, 취급 특성 및 전자파 장애 (EMI) 차폐를 제공한다.
일 실시 형태에서, 전기 전도성 단면 테이프(10) (선택적 이형 라이너(16) 없이)는 약 15 um 내지 약 150 μm 두께, 특히 약 25 내지 약 125 μm 두께 및 더욱 특히 약 30 내지 약 100 μm 두께이다.
이형 라이너(16)는 전도성 접착제 층(14)의 표면을 따라 배치되며, 사용을 위해 준비될 때까지 전도성 접착제 층(14)을 먼지 및 파편으로부터 보호한다. 적합한 이형 라이너의 예로는 PET 이형 라이너 및 종이 이형 라이너가 포함되지만 이로 한정되지는 않는다.
도 2는 선택적 이형 라이너(106) 상에 전도성 중합체성 층(102) 및 전도성 접착제 층(104)을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프(100)의 제2 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 전기 전도성 단면 테이프(100)의 제2 실시 형태는, 전기 전도성 단면 테이프(100)의 제2 실시 형태가 전도성 접착제 층(104) 반대쪽의 전도성 중합체성 층(102) 상에 배치된 중합체성 필름(108)을 포함한다는 점을 제외하고는, 구조 및 기능에 있어서 전도성 단면 테이프(10)의 제1 실시 형태와 유사하다.
중합체성 필름(108)은 전기 전도성 단면 테이프(100)의 인장 강도 증가 및/또는 전도성 단면 테이프(100)의 z-축 절연, 및/또는 전도성 중합체성 층(102)을 부식 및 물리적 손상으로부터 보호하기 위한 여러가지 일반 테이프 구조 및 기능 중 하나이다. 일 실시 형태에서, 중합체성 필름(108)은 전도성 중합체성 층(102) 상에 직접 형성된다. 또 다른 실시 형태에서, 중합체성 필름은 접착제로 라미네이팅된다. 예시적인 중합체성 필름에는 비전도성 필름이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서, 중합체성 필름(108)은 흑색으로 착색된 PET 필름이다. 일 실시 형태에서, 중합체성 필름(108)은 두께가 약 2.5 내지 약 20 마이크로미터, 특히 약 1 내지 약 15 마이크로미터, 및 더욱 특히 약 1.5 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터이다. 예를 들어, 금속 증발 및 스퍼터링(sputtering)에 의해, 매우 얇은 금속 층이 중합체성 필름(108) 상에 직접 도금될 수 있다. 예시적인 도금되는 금속에는 금, 은, 및 기타 금속이 포함된다.
도 3은 선택적 이형 라이너(206) 상에 전도성 중합체성 층(202) 및 전도성 접착제 층(204)을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프(200)의 제3 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 전기 전도성 단면 테이프(200)의 제3 실시 형태는, 제3 실시 형태의 전도성 단면 테이프(200)가 전도성 접착제 층(204) 내에 제1 접착제 층(208) 및 제2 접착제 층(210)을 포함한다는 점을 제외하고는, 구조 및 기능에 있어서 전도성, 단면 테이프(10)의 제1 실시 형태와 유사하다.
제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 입자를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 동일한 입자 유형 또는 상이한 입자 유형을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 모두 동일한 입자 유형을 포함한다. 예를 들어, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 모두 니켈 입자를 포함할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 상이한 입자 유형을 포함한다. 예를 들어, 제1 접착제 층(208)은 니켈 입자를 포함할 수 있는 한편, 제2 접착제 층(210)은 은 입자를 포함할 수 있다. 추가적으로, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 동일한 수의 입자 유형을 포함할 수 있거나 상이한 수의 입자 유형을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210) 모두는 두 개의 입자 유형을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 접착제 층(208)은 하나의 입자 유형만을 포함하는 한편, 제2 접착제 층(210)은 하나 이상의 입자 유형을 포함한다. 예를 들어, 제1 접착제 층(208)은 니켈 입자만을 포함할 수 있는 한편, 제2 접착제 층(210)은 은 및 니켈 입자를 포함할 수 있다. 입자 유형의 임의의 조합이 본 발명에서 의도된 범주로부터 벗어남이 없이 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210) 내에 포함될 수 있다.
제1 및 제2 접착제 층은 접착제 재료(20)에 대해 설명된 임의의 재료를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 모두 아크릴계이다. 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)의 아크릴성 공중합체의 조성물은 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 전기 전도성 단면 테이프(10, 100, 200)를 형성하는 일 방법은 이중 라이너 코팅 및 UV 경화 공정의 사용에 의한 것이다. 이 방법은, 전중합체를 형성하기 위하여 접착제 및 광개시제를 포함하는 시럽(syrup)을 제조하고, 전도성 다공성 기재의 기공 내에 전중합체를 흡수시키고, 전도성 다공성 기재 및 전중합체를 제1 및 제2 라이너 사이로 통과시키고, 전도성 접착제 층, 예를 들어 전도성 다공성 기재 매립된 감압 접착제 층을 형성하기 위하여 전중합체를 경화시키고, 제1 라이너를 전도성 접착제 층으로부터 제거하고, 전도성 접착제 층을 전도성 중합체성 층, 즉 전도성 중합체성 배킹 상에 라미네이팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 전기 전도성 단면 테이프(10, 100, 200)를 형성하는 또 다른 방법은 단일 라이너 코팅 및 열 경화 공정을 사용한다. 이 방법은 예를 들어 아크릴성 공중합체 용액인 중합체 접착제 용액을, 중합체 접착제 용액을 전도성 다공성 기재의 공극 또는 통로 내로 직접 흡수시킴으로써 전도성 다공성 기재 상에 코팅시키고, 중합체 접착제 용액 및 전도성 다공성 기재를 라이너 상에 전달시키고, 예를 들어 전도성 다공성 기재 매립된 감압 접착제 층인, 전도성 접착제 층을 형성하기 위하여 중합체 접착제 용액을 건조 및 열 경화시키고, 전도성 접착제 층을 전도성 중합체성 층, 즉 전도성 중합체성 배킹 상에 라미네이팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 전도성, 단면 테이프(10, 100, 200)를 형성하는 또 다른 방법은 단일 라이너 코팅, 열 경화 및 전사 라미네이팅 공정을 이용하는 것을 포함한다. 이 방법은 예를 들어 아크릴성 공중합체 용액인 중합체 접착제 용액을 이형 라이너 상에 코팅하고, 라이너 상에서 코팅된 중합체 접착제 용액을 건조 및 열 경화시키고, 중합체 접착제 층을 전도성 다공성 기재의 양면 모두 위에서 라이너 상에 전사시켜서 전도성 접착제 층, 예를 들어 전도성 다공성 기재 매립된 감압 접착제 층을, 전도성 다공성 기재의 통로의 적어도 일부 내에 배치된 접착제와 함께 형성하고, 전도성 접착제 층을 전도성 중합체성 층, 즉 전도성 중합체성 배킹 상에 라미네이팅하는 것을 포함한다.
본 발명의 전도성, 단면 테이프(10, 100, 200)를 형성하기 위하여 각 방법은 조합될 수 있다. 예를 들어, 전도성 단면 테이프(200)의 제3 실시 형태에서, 제1 및 제2 접착제 층(208 및 210)은 동일한 공정 또는 상이한 공정을 이용하여 제작될 수 있다. 일 실시 형태에서, 일 접착제 층은 이형 라이너 상에서 용액 코팅 공정으로부터 제조되고, 그 후 전도성 다공성 기재로의 전사 공정에 의해 라미네이팅될 수 있다. 제2 접착제 층은 예를 들어 접착제 용액을 전도성 다공성 기재 상에 직접 코팅하는 흡수 공정, 및 그 후 건조 및 선택적으로 경화에 의해 제조될 수 있다.
본 개시 내용의 선택된 실시 형태는, 하기를 포함하지만 이로 한정되지는 않는다:
제1 실시 형태에서, 본 발명은:
복수의 통로를 갖는 전도성 다공성 기재; 및
통로의 적어도 일부 내에 배치된 접착제 재료를 포함하는 전도성 접착제 층; 및
전도성 접착제 층에 인접하여 배치된 전도성 중합체성 층을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제2 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태에 있어서, 접착제 재료가 전도성 접착제 재료인 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제3 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제2 실시 형태에 있어서, 전도성 접착제 재료는 금속 입자를 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제4 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제3 실시 형태에 있어서, 금속 입자가 니켈, 구리, 주석, 알루미늄, 은, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 니켈, 은 코팅된 알루미늄, 은 코팅된 주석, 은 코팅된 금, 은 코팅된 흑연, 은 코팅된 유리, 은 코팅된 세라믹, 은 코팅된 플라스틱, 은 코팅된 실리카, 은 코팅된 엘라스토머, 은 코팅된 운모, 니켈 코팅된 구리, 니켈 코팅된 은, 니켈 코팅된 흑연, 니켈 코팅된 유리, 니켈 코팅된 세라믹, 니켈 코팅된 플라스틱, 니켈 코팅된 실리카, 니켈 코팅된 엘라스토머, 니켈 코팅된 운모, 및 이의 조합 중 하나 이상을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제5 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 있어서, 전도성 다공성 기재는 전도성 부직 기재인 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제6 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에 있어서, 전도성 다공성 기재는 전도성 섬유를 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제7 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제6 실시 형태에 있어서, 전도성 섬유의 일부가 전도성 접착제 층의 적어도 하나의 주 표면으로부터 돌출된 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제8 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제6 실시 형태에 있어서, 전도성 섬유의 일부가 전도성 접착제 층의 양쪽 모두의 주 표면으로부터 돌출된 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제9 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제8 실시 형태에 있어서, 전도성 중합체성 층에 인접하여 배치된 중합체성 필름을 추가로 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제10 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제9 실시 형태에 있어서, 전도성 접착제 층에 인접하여 배치된 이형 라이너를 추가로 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제11 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제10 실시 형태에 있어서, 전도성 단면 테이프가 약 15 um 내지 약 150 μm 두께인 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제12 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제11 실시 형태에 있어서, 전도성 다공성 기재가 전도성 코팅을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제13 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제12 실시 형태에 있어서, 접착제 재료가 감압 접착제 재료인 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제14 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제13 실시 형태에 있어서, 접착제 재료가 UV 또는 열 B-단계화가능한 접착제 재료인 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제15 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제14 실시 형태에 있어서, 열 전도성 충전제, 난연성 충전제, 정전기 방지제, 발포제, 중합체성 미소구체 및 점도 개질제로 이루어지는 군으로부터 선택된 일 이상의 추가적인 충전제를 추가로 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제16 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제15 실시 형태에 있어서, 접착제 층은 제1 접착제 층 및 제2 접착제 층을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제17 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제16 실시 형태에 있어서, 제1 접착제 층은 하나의 금속 입자 유형을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제18 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제16 실시 형태 또는 제17 실시 형태에 있어서, 제2 접착제 층은 2 개 이상의 금속 입자 유형을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제19 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제18 실시 형태에 있어서, 전도성 다공성 기재가 약 10부피% 미만의 공극을 포함하도록 접착제 재료로 통로가 충전된 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제20 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제19 실시 형태에 있어서, 전도성 다공성 기재가 약 2부피% 미만의 공극을 포함하도록 접착제 재료로 통로가 충전된 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제21 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제20 실시 형태에 있어서, 전기 전도성 단면 테이프는 x-y-축 전도성 및 z-축 전도성을 나타내는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
제22 실시 형태에서, 본 개시 내용은 제1 실시 형태 내지 제21 실시 형태에 있어서, 전도성 접착제 층은 x-y-z-축 전도성을 나타내는 전기 전도성 단면 테이프를 제공한다.
실시예
본 발명은 본 발명의 범주 내에서 많은 변형 및 변경이 당업자에게 명확할 것이기 때문에 단지 예시로서 의도되는 후속하는 실시예에서 더욱 자세히 설명된다. 달리 언급되지 않으면, 후속하는 실시예에 보고된 모든 부, 백분율, 및 비는 중량 기준이다.
시험 방법
전기 저항 시험 방법 1 (x-y 저항)
전도성 단면 테이프를 통하여 전기 소통되어 있는 두 개의 구리 호일 테이프 스트립(strip) 사이에서 전기 저항을 측정함으로써 전기 전도성 단면 테이프의 전기 저항을 평가하였다. Cu 호일 테이프의 시험 패널을 다음과 같이 제조하였다. 각각 약 10 mm × 30 mm인, 구리 호일 테이프의 두 개의 스트립을 50 mm × 30 mm의 폴리메틸메타크릴레이트 판에 라미네이팅하였다. 플라스틱 판의 각 30 mm의 가장자리를 따라 Cu 테이프 스트립을 적용하였다. Cu 테이프의 두 개의 스트립 사이의 거리는 약 30 mm였다. 50 mm × 10 mm의 전도성 단면 테이프의 조각을 이형 라이너를 제거하여, 그 후 플라스틱 판에 수동 라미네이팅하였다. 전도성 단면 테이프를 Cu 테이프 스트립에 수직으로 적용하여, 전도성 단면 테이프의 말단이 Cu 테이프의 스트립 각각으로 중첩되도록 하여, Cu 호일 테이프의 각 스트립과 전도성 단면 테이프 사이에서 10 mm × 10 mm 영역의 중첩을 생성하였다. 최초의 수동 라미네이팅 후, 2 ㎏의 고무 롤을 전도성 단면 테이프를 가로질러 롤링하여, 도 4의 시험 패널을 생산하였다. 도 4는 플라스틱 판(410), 그의 표면에 적용된 Cu 호일 테이프의 스트립(420) 및 전기 전도성 단면 테이프(430)를 갖는 시험 패널(400)을 나타낸다. 20 분의 유지 시간 후, 구리 호일 스트립 간의 D.C. 전기 저항을, 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 케이틀리 인스트루먼츠 인크. (Keithley Instruments Inc.)로부터 입수가능한 케이틀리(Keithley) 580 마이크로-오옴측정계를 이용하여, 이 오옴측정계 도선이 판의 어느 한 면 상에서 Cu 호일 테이프 스트립의 노출된 표면과 접촉되도록 위치시킴으로써 측정하였다. 마이크로-오옴측정계의 도선을 시험 패널의 Cu 호일 테이프 스트립에 접촉시킨 후 전기 저항을 30초 동안 기록하였다.
전기 저항 시험 방법 2 (z-축 저항)
전도성 단면 테이프를 통하여 전기 소통되어 있는 두 개의 구리 호일 테이프 스트립 사이에서 전기 저항을 측정함으로써 전기 전도성 단면 테이프의 전기 저항을 평가하였다. Cu 호일 테이프를 갖는 시험 패널을, 전도성 단면 테이프의 두 개의 스트립이 사용된 것을 제외하고, 전기 저항 시험 방법 1에 개시된 것과 유사하게 제조하였다. 제1 스트립은 약 10 mm × 25 mm이었고, 제2 스트립은 약 2 mm × 27 mm이었다. 이형 라이너 제거 후, 제1 스트립을 시험 패널에, Cu 호일 테이프에 대하여 수직으로 라미네이팅하여, Cu 호일 테이프 스트립 중 하나와 접촉시켰다. 2 ㎏의 고무 롤을 전도성 단면 테이프의 제1 스트립을 가로질러 롤링하였다. 이형 라이너 제거 후, 제2 스트립을 시험 패널에, Cu 호일 테이프 스트립에 대하여 수직으로 라미네이팅하여, 제2 Cu 호일 스트립과 접촉되고, 그 후 전도성 단면 테이프의 제1 스트립과 중첩되도록 하였다. 2 ㎏의 고무 롤을 전도성 단면 테이프의 제2 스트립을 가로질러 롤링하여 도 5의 시험 패널을 생산하였다. 도 5는 플라스틱 판(510), 그의 표면에 적용된 Cu 호일 테이프의 스트립(520), 제1의 전기 전도성 단면 테이프 스트립(530) 및 제2의 전기 전도성 단면 테이프 스트립(540)을 갖는 시험 패널(500)을 나타낸다. 20 분의 유지 시간 후, 구리 호일 스트립 간의 D.C. 전기 저항을 케이틀리 580 마이크로-오옴측정계를 이용하여, 이 오옴측정계 도선이 판의 어느 한 면 상에서 Cu 호일 테이프 스트립의 노출된 표면과 접촉되도록 위치시킴으로써 측정하였다. 마이크로-오옴측정계의 도선을 시험 패널의 Cu 호일 테이프 스트립에 접촉시킨 후 전기 저항을 30초 동안 기록하였다.
실시예 1
전도성 중합체성 필름을, 중량 기준으로, 50 부의, 유기 용매에 분산된 약 28,000 g/몰의 수 평균 분자량 및 약 105℃의 연화점을 갖는 열가소성 폴리에스테르 수지 (대한민국 경기도 성남시 소재의 SK 케미칼스로부터 스카이본 ES300이라는 상표명 하에 입수가능); 50 부의, 유기 용매에 분산된 약 21,000 g/몰의 수 평균 분자량 및 약 140℃의 연화점을 갖는 열가소성 폴리에스테르 수지 (SK 케미칼스로부터 스카이본 ES100이라는 상표명 하에 입수가능); 100 부의, 미세한 3차원, 필라멘트성 (사슬-유사) 구조를 갖는 고순도 니켈 분말 (뉴저지주 와이코프 소재의 노바메트 스페셜티 프로덕츠 코포레이션으로부터 필라멘트성 니켈 분말형 255의 상표명 하에 입수가능); 50 부의 메틸 에틸 케톤 및 50 부의 톨루엔을 혼합함으로써 제조하였다. 혼합물을 통상의 실리콘 이형 라이너 상에 통상의 노치 바 코팅 기술을 이용하여 코팅하고 100℃에서 1분 동안 건조시켰다. 건조 후, 전도성 중합체성 필름의 두께는 약 15 마이크로미터였다.
전도성 접착제 필름을 다음과 같이 제조하였다. 중량 기준으로, 75 부의 2-에틸헥실 아크릴레이트, 25 부의 N-비닐카프로락탐 및 0.04 부의 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논 광개시제 (미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재의 바스프 코포레이션으로부터 상표명 이르가큐어 651 하에 입수가능)를 이용하여 단량체 프리믹스를 제조하였다. 이 혼합물을 질소가 풍부한 분위기 하에서 자외선에 노출시킴으로써 부분적으로 중합시켜서 약 3,000 cps의 점도를 갖는 시럽을 생성하였다. 중량 기준으로, 100 부의 시럽, 0.1 부의 추가 2,2-다이메톡시-2-페닐아세토페논 광개시제, 0.1 부의 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트 및 5.4부의 건식 실리카 (독일 에센 소재의 에보닉 인더스트리스로부터 상표명 에어로실 R 972 하에 입수가능)로부터 접착제 전구체 용액을 제조하였다. 성분을 통상의 고전단 혼합을 이용하여 함께 혼합하였다.
전도성 접착제 필름을, 금속, 니켈/구리/니켈의 다중 박층으로 코팅된 전도성의 28 마이크로미터 두께의 폴리에스테르 부직 스크림 (대한민국 부산 소재의 아진-일렉트론 컴퍼니 리미티드로부터 상표명 PNW-30-PCN 하에 입수가능) 및 실리콘 처리된 투명 이형 라이너 사이의 접착제 전구체 용액을 통상의 2롤 코팅기를 통하여 통과시켜 제조하였다. 코팅기 롤 사이의 간격은 약 40 마이크로미터로 설정되었다. 코팅된 접착제 전구체 용액을 필름의 상면 및 바닥면 모두에서 약 3.0 mW/㎠의 강도를 갖는 UV 선으로 경화시켰다. 상단 및 바닥에서의 경화를 UV 선에 약 520초 동안 노출시킴으로써 동시에 수행하였다. 경화 후, 접착제 전구체 용액은 부직 스크림의 기공 내에 감압 접착제를 형성하였다.
이형 라이너를 전도성 접착제 필름의 일 면으로부터 제거하고 전도성 접착제 필름의 노출된 표면을 15 마이크로미터 두께의 전도성 중합체성 필름에 라미네이팅하여, 실시예 1의 전기 전도성 단면 테이프를 생성하였다.
전기 저항 시험 방법 1 및 전기 저항 시험 방법 2를 따라서, 전기 저항을 실시예 1에 대하여 측정하였으며, 시험 방법 1의 경우 0.35 오옴(ohms) 및 시험 방법 2의 경우 5.6 오옴으로 결정되었다.
실시예 2
15 마이크로미터 두께의 전도성 중합체성 필름을 실시예 1에 기재된 바와 같이 제조하였다.
감압성인 전도성 접착제 필름을 다음과 같이 제조하였다. 390 g, 59% 고형분의 아크릴성 공중합체 용액 (대한민국 천안 소재의 거명 주식회사로부터 상표명 센-7000 하에 입수가능), 5.85 g, 75% 고형분의 아이소시아네이트 가교결합제 용액 (대한민국 천안 소재의 거명 주식회사로부터 상표명 GT75 하에 입수가능), 25 g의 약 4 마이크로미터의 입자 크기를 갖는 니켈 입자 (캐나다 토론토 소재의 배일 캐나다 리미티드로부터 상표명 T123 니켈 파우더(Nickel Powder) 하에 입수가능) 및 150 g의 톨루엔을, 통상의 고전단 혼합을 이용하여 함께 혼합하여 접착제 전구체 용액을 형성하였다. 그 후 통상의 노치 바 코팅 방법에 의해서 접착제 전구체 용액을 실리콘 처리된 종이 라이너 상에 코팅하고, 80℃의 오븐을 1분 동안 통과시켜 건조시켰다. 이어서, 한 쌍의 라미네이팅 롤 사이에서 가압하여, 전도성 입자를 갖는 코팅된 접착제 재료를 27 마이크로미터 두께의 전도성 메시 (일본 오사카 소재의 세이렌으로부터 상표명 SUI-2790YCL 하에 입수가능)의 일면에 라미네이팅한 다음, 전도성 메시/접착제를 롤로 권취하였다. 이어서, 전도성 접착제 필름의 롤을 그 후 50°에서 2 일 동안 어닐링하여 얇은 전도성 메시를 접착제 재료 내로 추가로 매립하였다.
어닐링 후, 이형 라이너를 전도성 접착제 필름의 일 면으로부터 제거하고, 전도성 접착제 필름의 노출된 표면을 15 마이크로미터 두께의 전도성 중합체성 필름에 라미네이팅하여, 실시예 2의 전기 전도성 단면 테이프를 생성하였다.
전기 저항 시험 방법 1 및 전기 저항 시험 방법 2를 따라서, 전기 저항을 실시예 2에 대하여 측정하였으며, 시험 방법 1의 경우 0.25 오옴 및 시험 방법 2의 경우 6.4 오옴으로 결정되었다.
본 발명은 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 형태 및 상세 사항에 있어서 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (20)

  1. 전기 전도성 단면 테이프로서,
    복수의 통로를 갖는 전도성 다공성 기재; 및
    통로의 적어도 일부 내에 배치된 접착제 재료를 포함하는 전도성 접착제 층; 및
    전도성 접착제 층에 인접하여 배치된 전도성 중합체성 층을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  2. 제1항에 있어서, 접착제 재료는 전도성 접착제 재료인 전기 전도성 단면 테이프.
  3. 제2항에 있어서, 전도성 접착제 재료는 금속 입자를 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  4. 제3항에 있어서, 금속 입자가 니켈, 구리, 주석, 알루미늄, 은, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 니켈, 은 코팅된 알루미늄, 은 코팅된 주석, 은 코팅된 금, 은 코팅된 흑연, 은 코팅된 유리, 은 코팅된 세라믹, 은 코팅된 플라스틱, 은 코팅된 실리카, 은 코팅된 엘라스토머, 은 코팅된 운모, 니켈 코팅된 구리, 니켈 코팅된 은, 니켈 코팅된 흑연, 니켈 코팅된 유리, 니켈 코팅된 세라믹, 니켈 코팅된 플라스틱, 니켈 코팅된 실리카, 니켈 코팅된 엘라스토머, 니켈 코팅된 운모, 및 이의 조합 중 하나 이상을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전도성 다공성 기재는 전도성 부직 기재인 전기 전도성 단면 테이프.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전도성 다공성 기재는 전도성 섬유를 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  7. 제6항에 있어서, 전도성 섬유의 일부가 전도성 접착제 층의 적어도 하나의 주 표면으로부터 돌출된 전기 전도성 단면 테이프.
  8. 제6항에 있어서, 전도성 섬유의 일부가 전도성 접착제 층의 양쪽 모두의 주 표면으로부터 돌출된 전기 전도성 단면 테이프.
  9. 제1항에 있어서, 전도성 중합체성 층에 인접하여 배치된 중합체성 필름을 추가로 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  10. 제1항에 있어서, 전도성 접착제 층에 인접하여 배치된 이형 라이너를 추가로 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  11. 제1항에 있어서, 전도성 단면 테이프가 약 15 um 내지 약 150 μm 두께인 전기 전도성 단면 테이프.
  12. 제1항에 있어서, 전도성 다공성 기재가 전도성 코팅을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  13. 제1항에 있어서, 접착제 재료는 감압 접착제 재료인 전기 전도성 단면 테이프.
  14. 제1항에 있어서, 접착제 재료는 UV 또는 열로 B-단계화가능한 접착제 재료인 전기 전도성 단면 테이프.
  15. 제1항에 있어서, 열 전도성 충전제, 난연성 충전제, 정전기 방지제, 발포제, 중합체성 미소구체 및 점도 개질제로 이루어지는 군으로부터 선택된 충전제를 추가로 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  16. 제1항에 있어서, 접착제 층이 제1 접착제 층 및 제2 접착제 층을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  17. 제16항에 있어서, 제1 접착제 층이 하나의 금속 입자 유형을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  18. 제16항에 있어서, 제2 접착제 층이 2 개 이상의 금속 입자 유형을 포함하는 전기 전도성 단면 테이프.
  19. 제1항에 있어서, 전도성 다공성 기재가 약 10부피% 미만의 공극을 포함하도록 접착제 재료로 통로가 충전된 전기 전도성 단면 테이프.
  20. 제1항에 있어서, 전도성 다공성 기재가 약 2부피% 미만의 공극을 포함하도록 접착제 재료로 통로가 충전된 전기 전도성 단면 테이프.
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