KR20160112190A - 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160112190A
KR20160112190A KR1020150037439A KR20150037439A KR20160112190A KR 20160112190 A KR20160112190 A KR 20160112190A KR 1020150037439 A KR1020150037439 A KR 1020150037439A KR 20150037439 A KR20150037439 A KR 20150037439A KR 20160112190 A KR20160112190 A KR 20160112190A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silver
weight
parts
powder
epoxy resin
Prior art date
Application number
KR1020150037439A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101708235B1 (ko
Inventor
임호선
박성대
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020150037439A priority Critical patent/KR101708235B1/ko
Publication of KR20160112190A publication Critical patent/KR20160112190A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101708235B1 publication Critical patent/KR101708235B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
    • C09J11/02—Non-macromolecular additives
    • C09J11/04—Non-macromolecular additives inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J163/00—Adhesives based on epoxy resins; Adhesives based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00—Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

고방열 접착제 조성물이 개시된다. 이 조성물은 반응성 유기 은 화합물, 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 은 및 은 나노(nano) 입자 분산 용액을 포함하는 필러(Filler)와, 열경화성 수지 및 첨가제를 포함한다. 여기서, 상기 필러는 상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 20 ~ 30 중량부의 상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 10 ~ 20 중량부의 상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 5 ~ 15 중량부의 상기 나노(nano) 입자 분산 용액이 혼합됨을 특징으로 한다.

Description

고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법{COMPOSITION FOR HIGH HEAT RADIATING ADHESIVE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 고온 열처리 없이 낮은 온도에서의 저온 열처리를 통해 높은 열전도도를 가지는 고방열 접착제의 조성물에 관한 것이다.
현재 사용되고 있는 고방열 접착제로, clear 타입으로 사용되는 실리콘 수지 기반의 방열 접착제가 있다. 이 방열 접착제는 가격이 낮고 광투과성 및 열적 안정성이 우수한 장점이 있는 반면에 실리콘의 낮은 열전도도로 인해 1 W/mK 이상의 열전도도 구현이 어렵기 때문에, 저출력 부품에만 적용되고 있는 실정이다.
고출력 부품에 적용 가능한 Au-Sn 등 금속 합금(alloy) 기반의 방열 접착제는 50 W/mK의 높은 열전도도 구현이 가능하지만 가격이 비싸고, 투과율이 안 좋으며 무엇보다 공정 온도가 250 ℃이상으로 높은 단점이 있다.
silver-epoxy 기반의 방열 접착제는 5~20 W/mK의 열전도도로 금속 합금 기반의 방열 접착제 보다 열전도도는 낮지만 상대적으로 공정온도 및 가격이 낮아 광범위하게 적용되고 있다.
한편, LED chip, 반도체 패키징 등에 사용되는 범용 부품 소재들은 대부분 고분자를 비롯한 유기물을 포함하고 있기 때문에, 250 ℃이상의 고온의 공정이 요구되는 Au-Sn 등 금속 합금(alloy) 기반의 방열 접착제를 적용할 수 없다.
따라서 저온 공정이 가능하고 고 열전도도의 특성을 갖는 새로운 형태의 고방열 접착제에 대한 개발이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 저온 공정이 가능하고 고 열전도도의 특성을 갖는 고방열 접착제 조성물 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 고방열 접착제의 조성물은, 고방열 접착제 조성물이 개시된다. 이 조성물은 반응성 유기 은 화합물, 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 은 및 은 나노(nano) 입자 분산 용액을 포함하는 필러(Filler)와, 열경화성 수지 및 첨가제를 포함한다. 여기서, 상기 필러는 상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 5 ~ 30 중량부의 상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 5 ~ 20 중량부의 상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 1 ~ 15 중량부의 상기 나노(nano) 입자 분산 용액이 혼합됨을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 고방열 접착제 조성물의 제조방법은, 반응성 유기 은 화합물 제공하는 단계와, 상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 5 ~ 30 중량부의 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 5 ~ 20 중량부의 상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 1 ~ 15 중량부의 상기 나노(nano) 입자 분산 용액을 포함하는 도전성 재료를 제공하는 단계와, 열경화성 수지를 제공하는 단계 및 상기 도전성 재료 및 상기 열경화성 수지에 첨가제를 혼합하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 반응성 유기 은 화합물을 포함하는 필러(filler), 열경화성 수지 및 기타 첨가제로 이루어진 고방열 접착제를 제공함으로써, 낮은 열처리 온도(200 ℃이하)에서도 높은 열전도도가 요구되는 LED 칩, 반도체 칩, 플라스틱 기판, 퍼스널 컴퓨터 또는 플라즈마 디스플레이 패널 등의 전기 제품에 내장된느 전자부품 등의 발열체, 히트 싱크(heat sink), 방열 핀, 금속 방열판 등의 발열체 사이에 끼워져, 전자부품 등에 의해 발생하는 열을 방열하는 광범위한 전자부품 등에 적용할 수 있다.
또한 저온 열처리 후 반응성 유기 은 화합물의 환원 반응에 의해 열전도 입자 간의 접촉을 극대화함으로써, 열전도도를 향상시키고, 수축율이 크지 않고, 외부 열 충격에도 강하다.
또한 낮은 열처리 온도와 높은 열전도도의 고방열 접착제를 필요로 하는 전자 부품 소재 분야에 다양하게 응용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고방열 접착제의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 대해 상세 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 고방열 접착제 조성물은 다수의 도전성 재료들을 포함하는 필러(filler), 열경화성 수지 및 각종 첨가제를 포함한다. 상기 첨가제는 경화제(hardener), 경화조제, 커플링제(coupling agent) 및 분산제(dispersant) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조성물로 제조된 고방열 접착제는 가열 경화 방식으로 낮은 열처리 온도에서도(200℃ 이하) 높은 열전도도를 제공함으로써, 낮은 열처리 온도에서도 높은 열전도도가 요구되는 고출력 LED 칩, 반도체 칩, 플라스틱 기판, 퍼스널 컴퓨터 또는 플라즈마 디스플레이 패널 등의 전기 제품에 내장된느 전자부품 등의 발열체, 히트 싱크(heat sink), 방열 핀, 금속 방열판 등의 발열체 사이에 끼워져, 전자부품 등에 의해 발생하는 열을 방열하는 다양한 전자 부품 소재에 적용할 수 있다.
이하, 고방열 접착제 조성물의 각 구성에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고방열 접착제 조성물은 도전성 재료들이 혼합된 필러(filler), 열경화성 수지 및 각종 첨가제를 포함하고, 여기서, 상기 첨가제는 경화제(hardener), 경화조제, 커플링제(coupling agent) 및 분산제(dispersant) 등을 포함할 수 있다.
필러( filler )
필러는 다수의 도전성 재료를 포함하며, 다수의 도전성 재료는 반응성 유기 은 화합물, 마이크로 사이즈 구형 은 분말, 마이크로 사이즈 플레이크형 은 분말 및 은 나노 입자 분산 용액을 포함한다.
상기 반응성 유기 은 화합물은 양이온과 음이온이 결합되는 염(salt) 형태로 이루어지는 것으로, 이 화합물의 구조는 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.
[화학식 1]
[Ag(NH3)2]+[X]-, 여기서, 상기 [X]-는 다음과 같은 물질들의 음이온일 수 있다.
구체적으로, 상기 [X]-는 과불소기를 함유하는 퍼플루오로알킬레이트염의 음이온일 수 있다.
상기 퍼플루오로알킬레이트염의 예로는,
퍼플루오로헥사노에이트(perfluorohexanoate),
퍼플루오로옥타노에이트(perfluorooctanoate),
퍼플루오로노나노에이트(perfluorononanoate),
퍼플루오로데카노에이트(perfluorodecanoate),
퍼플루오로운데카노에이트(perfluoroundecanoate) 및
퍼플루오로헥사데카노에이트(perfluorohexadecanoate)가 있으며, 상기 열거된 물질로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 [X]- 는 긴 사슬(long chain)을 갖는 알킬레이트염의 음 이온일 수 있다.
상기 알킬레이트염의 예로는,
헥사노에이트(hexanoate),
옥타노에이트(octanoate),
데카노에이트(decanoate),
도데카노에이트(dodecanoate),
미리스테이트(myristate),
팔미테이트(palmitate),
스테아레이트(stearate) 및
올리에이트(oleate)가 있으며, 상기 열거된 물질로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 [X]- 는 긴 사슬(long chain)을 갖는 알킬설페이트염의 음이온, 티오시아네이트의 음이온(thiocyanate, SCN-), 퍼클로레이트의 음이온(perchlorate, ClO4-), 아이오다이드의 음이온(iodide, I-), 헥사플루오로포스페이트의 음이온(hexafluorophosphate, PF6 -), 트리플루오로메탄설포네이트의 음이온, 비스(트리플루오로메틸설포닐)아미드의 음이온(bis(trifluoromethylsulfonyl)amide, NTf2 -) 및 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드의 음이온(bis(trifluoromethane)sulfoneimide, TFSI-)중 어느 하나일 수 있으며, 상기 열거된 물질로 한정되는 것은 아니다.
상기에서 열거된 물질들(염)의 음이온들은 수화 에너지(hydration energy)가 낮은 소수성 음이온으로서, 유기용매에서의 용해도를 높일 수 있는 음이온들이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 반응성 유기 은 화합물은 유기용매에서 유기용매에서의 용해도가 우수하므로 상기 고방열 접착제 조성물에 적용될 수 있다.
또한, 저온 열처리 후, 상기 반응성 유기 은 화합물의 환원반응(저온에서 은으로 환원됨)에 따라 나머지 도전성 재료들(마이크로 사이즈 구형 은 분말, 마이크로 사이즈 플레이크형 은 분말 및 은 나노 입자 분산 용액)과의 접촉이 극대화되므로(은 입자 간의 접속력 증대) 높은 열전도도를 발현시킬 수 있다.
상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말은 1 내지 20㎛의 입자 크기를 가지며, 마이크로 사이즈 구형(sphere type)의 은 분말은 1 내지 10㎛의 입자 크기를 갖는다. 그리고, 은 나노 입자 분산 용액은 1 내지 100nm의 입자 크기를 갖는다.
또한 상기 마이크로 사이즈 구형의 은 분말은 상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 5 ~ 30 중량부로, 상기 마이크로 사이즈 플레이크형 은 분말은 상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 5 ~ 20 중량부로, 상기 은 나노 입자 분산 용액은 상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 1 ~ 15 중량부로 각각 혼합되어 상기 필러를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 필러는 표면에 은이 코팅된 구리 분말을 더 포함하거나, 상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 은 나노(nano) 입자 분산 용액 중 어느 하나가 은이 코팅된 구리 분말로 대체될 수 있다.
은이 코팅된 구리 분말을 함께 혼합하는 이유는, 전체 가격을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 한가지 형태를 가지는 은 분말을 사용하는 경우보다 다양한 형태를 가지는 은 분말을 사용할 때에 상기 도전성 재료들 간의 조밀도가 증가하기 때문이다. 상기 조밀도의 증가는 도전성 재료 혼합물에 포함되는 도전성 재료들 간의 융합 결합을 보다 촉진시키는 효과를 낳는다.
한편, 전체 조성물 내에서 필러 85중량% ~ 98중량%로 이루어지는 것이 적절하며, 85중량% 미만에서는 열전도도가 떨어지고, 98중량%를 초과하면, 접착력이 떨어진다.
열경화성 수지( resin )
열경화성 수지는 내열성 및 접합성이 우수한 에폭시 수지일 수 있으며, 상기 에폭시 수지는 상온에서 고상 또는 액상을 가지는 것을 이용할 수 있다.
열경화성 수지는 상기 필러 100 중량부에 대해 1.1 ~ 10 중량부로 이루어지고, 에폭시기를 두 개 이상 가지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 아민형 에폭시 수지, 나프탈렌 기반 에폭시 수지, 네오펜틸글리콜형 에폭시 수지, 헥산디넬글리콜형 에폭시 수지, 레졸신형 에폭시 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 상기 열거한 것들로 한정되는 것은 아니다.
한편, 열경화성 수지의 용제(에폭시 수지의 경우)의 예로는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트(부틸 카르비톨 아세테이트), 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트(카르비톨 아세테이트), 메틸 에틸 케톤, 알파-터피놀(α-terpineol), 셀로솔브 아세테이트(cellosolve) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 이용될 수 있으며, 상기 열거한 것들로 한정되는 것은 아니다.
첨가제
첨가제는 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대해 90 ~ 95 중량부로 이루어진 열경화성 수지 경화제(이하, 경화제), 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대해 4.5 ~ 4.7 중량부로 이루어진 경화조제, 상기 커플링제는 상기 필러 100 중량부에 대해 0.05 ~ 0.1 중량부로 이루어진 커플링제, 상기 필러 100 중량부에 대해 0.5 ~ 1 중량부로 이루어진 분산제 등을 포함할 수 있다.
경화제 및 경화조제는 열경화성 수지에 대응하여 열경화 작용을 촉진시키는 기능을 한다. 예컨대, 경화제 및 경화조제는 상기 열경화성 수지의 경화 온도를 도전성 재료 혼합물의 융점 이상으로 조절할 수 있다.
상기 필러의 도전성 재료를 구성하는 은의 소결 온도는 160℃이고, 상기 열경화성 수지의 경화 온도는 170~200℃로 조절하게 되면 열경화성 수지의 경화 이전에 도전성 재료의 융합이 먼저 발생하기 때문에, 도전성 재료의 융합이 열경화성 수지의 경화에 의해 방해를 받지 않게 된다. 따라서, 도전성 재료의 접속력이 강화되어, 접착제의 열전도도를 크게 향상시킬 수 있다.
열경화성 수지로 에폭시 수지를 이용하는 경우에, 경화제는 아민계 경화제, 폴리아미드계 경화제, 산 및 산무수물류계 경화제, 페놀류 경화제, 이미다졸류 경화제 등을 사용할 수 있다.
구체적으로, 아민계 경화제로 4,4'-디아미노디페닐 술폰(diaminodiphenyl sulfone)이 사용될 수 있고, 이때의 경화 조제는 N, N'-디메틸벤질아민(N, N'-dimethyl benzylamine), 2-에틸-4-메틸-이미다졸 (2-ethyl-4-methyl imidazole), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) 등이 사용될 수 있다.
그리고 산무수물계 경화제로서 헥사하이드로-4-메틸프탈릭 안하이드 라이드(hexahydro-4-methylphthalic anhydride), 경화조제로는 트리페닐포스핀(triphenylphosphine)이 사용될 수 있지만, 전술한 아민계와 동일한 경화조제가 첨가될 수도 있다.
그리고 산무수물계 경화제로서 메틸 사이클로헥센-1,2-디카르복실 안하이드라이드(methyl cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride)를 사용하고 적당한 경화조제를 배합하는 것도 가능하다.
커플링제는 열경화성 수지와의 적합성을 향상시키기 위하여 전도성 재료 혼합물을 전처리하기 위한 것으로, 실란계 또는 티타네이트계 커플링제가 사용될 수 있다.
분산제는 전도성 재료 혼합물의 분산성 향상을 위한 것으로, 공지의 분산제가 이용될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고방열 접착제의 제조 방법에 대해 설명하며, 이 제조 방법은 고방열 접착제 조성물을 제조하기 위한 방법에 해당하는바, 앞서 설명한 내용 중 중복되는 내용은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고방열 접착제 조성물의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 고방열 접착제 조성물 제조방법은 반응성 유기 은 화합물을 제공하는 단계(S110)와, 도전성 재료를 제공하는 단계(S120)와, 열경화성 수지를 제공하는 단계(S130) 및 상기 반응성 유기 은 화합물, 도전성 재료, 열경화성 수지에 첨가제를 혼합하는 단계(S140)를 포함한다.
반응성 유기 은 화합물을 제공하는 단계(S110)는 암모니아수에 실버 아세테이트 및 포름산을 혼합하고 교반 및 여과하여 [Ag(NH3)2]+[C2H3O2]- 수용액을 수득하고, 상기 수득된 수용액에 [X]-을 포함하는 염(salt)을 첨가 및 교반하여 상기 수용액의 음이온을 상기 [X]-로 이온 교환하는 과정을 포함한다.
상기 수용액을 수득하는 과정은, 우선, 암모니아수(NH4OH/H2O)에 실버아세테이트(AgC2H3O2) 및 포름산(CH2O2)를 혼합하고 교반한 후에, 상기 교반액을 여과하여 [Ag(NH3)2]+[C2H3O2]- 수용액을 수득한다.
상기 [Ag(NH3)2]+[C2H3O2]- 수용액은 수용성 은 화합물로 저온 열처리 후에 우수한 열전도도를 보이는 반응성 은 화합물에 해당하는 공지의 물질이다.
한편, 상기 암모니아수, 실버아세테이트 및 포름산의 혼합량은 특정되지 않으며 공지의 방법을 이용할 수 있다.
다음으로, 상기 이온 교환하는 과정은 상기 수용액에 [X]-을 첨가 및 교반하여 상기 수용액의 음이온을 상기 [X]-로 이온 교환한다. 이때, 상기 [X]-의 종류에 대해서는 위에서 설명하였으므로, 중복설명은 생략한다. 예컨대, 상기 [X]-가 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드의 음이온일 경우에는, 상기 수용액에 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드 리튬염을 첨가할 수 있다. 물론 상기 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드 리튬염 대신에 Ag, Na, K, Rb, Cs 등의 다른 금속염을 사용하는 것이 가능하며, 암모니아염을 사용하는 것도 가능하다. 상기 수용액의 음이온이 [X]-로 이온교환되면 [Ag(NH3)2]+[X]-의 침전물이 생성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 수용액으로 존재하는 반응성 은 화합물의 음이온을 수화에너지가 낮은 음이온으로 이온 교환함으로써, 유기용매에서의 용해도가 우수하면서도 200℃ 이하의 저온에서 열처리 후에 우수한 열전도도를 보이는 반응성 유기 은 화합물을 포함하는 필러에 열경화성 수지와 첨가제를 혼합함으로써, 저온 공정이 가능하고 고 열전도도의 특성을 갖는 고방열 접착제의 조성물을 제공할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 시험예에 대하여 설명하도록 한다. 다만, 본 발명이 하기 시험 예로 한정되는 것이 아님은 자명하다.
(1) 반응성 유기 은 화합물의 합성
10ml 암모니아수에 실버아세테이트 4g을 넣고 상온에서 교반하였다.
이후, 포름산 0.8ml를 한 방울씩 드롭핑(dropping)하고 교반하였다.
상기 교반액을 12시간 가량 정치한 다음에 필터링하여 용액만을 수득하였다. 그 결과, [Ag(NH3)2]+[C2H3O2]- 수용액을 수득하였다.
다음으로, 비스(트리플루오로메탄)설폰이 미드 리튬염 1mol 수용액 10ml를 천천히 상기 [Ag(NH3)2]+[C2H3O2]- 수용액에 첨가하면서 교반하였다. 그 결과, 은회색의 침전물인 [Ag(NH3)2]+[TSFI]-를 수득하였다.
(2) 고방열 접착제 조성물의 제조
상기 (1)에서 합성된 반응성 유기 은 화합물과 도전성 재료를 포함하는 필러, 열경화성 수지 및 각종 첨가제를 혼합하여 고방열 접착제를 제조하였다. 사용된 각 구성에 해당하는 물질을 하기 [표 1]에 정리하였다.
구성(Composition) Code 첨가량(g) 비고
Filler 반응성 유기 은 화합물 1 직접 합성
마이크로 사이즈 구형 은 분말(HP-0712) 25 희성금속社, 7.36㎛(평균입도)
마이크로 사이즈 플레이크형 은 분말(HP0202F1) 15 희성금속社, 1.6㎛(평균입도)
은 나도 입자 분산 용액(S30) 10 30nm(평균입도), Ag 34wt% in α-terpineol, AMES GLODSMITH CO.
Resin 액상 페놀노볼락 에폭시(YDPN-631) 1.15 국도화학社
첨가제 경화제(Hardener) HMPA(Hexahydro-4-methy
lphthalic anhydride)		 1.10 TCI社
경화조제 TPP(Triphenylphosphine) 0.058 TCI社
커플링제 KBM-403 0.050 ShinEtsu社
분산제(Dispersant) BYK-111 0.500 BYK Chemical社
(3) 방열 특성 측정
상기 (2)에서 제조된 고방열 접착제를 이용하여 방열 특성을 측정하기 위해, 열확산률, 밀도, 열용량을 측정하고, 측정된 값들을 이용하여 열전도도를 계산하였다. 열확산률은 LFA(레이저 플래시) 장비를 이용하여 측정하였고, 밀도는 아르키메데스 측정법을 이용하여 측정하였다. 열용량은 DSC 열분석기를 이용하여 측정하였다. 열전도도는 측정된 열확산률, 밀도, 열용량을 곱한 값을 측정될 수 있다. 측정 결과는 하기 [표 2]와 같다.
평균 열확산률(mm2/s, Average thermal diffusivity) 밀도(g/cm3) 열용량(J/g?K, Specific heat) 열전도도(W/m?K, Thermal conductivity)
25.858 6.39 0.65 107.4
표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 조성물에 의해 제조된 고방열 접착제가 200℃ 이하의 온도에서 우수한 열전도도를 가지고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 기존 도전성 페이스트의 동일 온도에서의 열전도도보다 크게 높은 수치에 해당한다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 반응성 유기 은 화합물, 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 은 나노(nano) 입자 분산 용액을 포함하는 필러(Filler);
    열경화성 수지; 및
    첨가제를 포함하고,
    상기 필러는,
    상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 5 ~ 30 중량부의 상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 5 ~ 20 중량부의 상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 1 ~ 15 중량부의 상기 나노(nano) 입자 분산 용액이 혼합됨을 특징으로 하는 고방열 접착제 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반응성 유기 은 화합물은,
    양이온과 음이온이 결합되는 염(salt) 형태로 이루어지는 것으로, 하기 화학식 1로 표시되고,
    [화학식 1]
    [Ag(NH3)2]+[X]-
    여기서, 상기 [X]-는,
    퍼플루오로헥사노에이트, 퍼플루오로옥타노에이트, 퍼플루오로노나노에이트, 퍼플루오로데카노에이트, 퍼플로오로운데카노에이트 및 퍼플루오로헥사데카노에이트의 음이온; 헥사노에이트, 옥타노에이트, 데키노에이트, 도데카노에이트, 미리스테이트, 팔미테이트, 스테아레이트, 올리에이트의 음이온; 그리고 티오시아네이트, 퍼클로레이트, 헥사플루오로포스페이트, 트리플루오로메탄설포네이트, 비스(트리플루오로메틸설포닐)아미드 및 비스(트리플루오로메탄)설폰이미드의 음이온으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나임을 특징으로 하는 고방열 접착제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말은 1 내지 10의 입자크기를 가지며,
    상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말은 1 내지 20의 입자크기를 가지며,
    상기 은 나노(nano) 입자 분산 용액에 포함된 은 나도 입자는 1 내지 100nm의 입자 크기를 가짐을 특징으로 하는 고방열 접착제 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 상기 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 은 나노(nano) 입자 분산 용액 중 어느 하나는 은 코팅된 구리 분말로 대체됨을 특징으로 하는 고방열 접착제 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열경화성 수지는,
    상기 필러 100 중량부에 대해 1.1 ~ 10 중량부로 이루어지고,
    에폭시기를 두 개 이상 가지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 아민형 에폭시 수지, 나프탈렌 기반 에폭시 수지, 네오펜틸글리콜형 에폭시 수지, 헥산디넬글리콜형 에폭시 수지, 레졸신형 에폭시 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 고방열 접착제 조성물.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제는 경화제, 경화조제, 커플링제 및 분산제를 포함하며,
    상기 경화제는 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대해 90 ~ 95 중량부로 이루어지고,
    상기 경화조제는 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대해 4.5 ~ 4.7 중량부로 이루어지고,
    상기 커플링제는 상기 필러 100 중량부에 대해 0.05 ~ 0.1 중량부로 이루어지고,
    상기 분산제는 상기 필러 100 중량부에 대해 0.5 ~ 1 중량부로 이루어진 고방열 접착제 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 경화제는,
    4,4'-디아미노디페닐 술폰(diaminodiphenyl sulfone), 헥사하이드로-4-메틸프탈릭 안하이드라이드(hexahydro-4-methylphthalic anhydride) 및 메틸 사이클로헥센-1,2-디카르복실 안하이드라이드(methyl cyclohexene-1, 2-dicarboxylic anhydride) 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물이고,
    상기 경화 조제는,
    N, N'-디메틸벤질아민(N, N'-dimethyl benzylamine), 2-에틸-4-메틸-이미다졸 (2-ethyl-4-methyl imidazole) 및 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) 중 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 고방열 접착제 조성물.
  8. 반응성 유기 은 화합물 제공하는 단계;
    상기 반응성 유기 은 화합물 1 중량부에 대해 5 ~ 30 중량부의 마이크로 사이즈 구형 은(Ag) 분말, 5 ~ 20 중량부의 마이크로 사이즈 플레이크형(flake type) 은 분말 및 1 ~ 15 중량부의 나노(nano) 입자 분산 용액을 포함하는 도전성 재료를 제공하는 단계;
    열경화성 수지를 제공하는 단계; 및
    상기 도전성 재료 및 열경화성 수지에 첨가제를 혼합하는 단계를 포함하는 고방열 접착제 조성물의 제조 방법.
KR1020150037439A 2015-03-18 2015-03-18 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법 KR101708235B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150037439A KR101708235B1 (ko) 2015-03-18 2015-03-18 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150037439A KR101708235B1 (ko) 2015-03-18 2015-03-18 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160112190A true KR20160112190A (ko) 2016-09-28
KR101708235B1 KR101708235B1 (ko) 2017-02-20

Family

ID=57102027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150037439A KR101708235B1 (ko) 2015-03-18 2015-03-18 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101708235B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190024127A (ko) * 2017-08-31 2019-03-08 한국광기술원 금속환원성 유기물로 코팅된 은 및 구리 나노입자를 포함하는 전자소자 접착용 조성물 및 이의 제조방법, 이를 적용한 전자기기
CN109486462A (zh) * 2018-11-20 2019-03-19 东莞市新懿电子材料技术有限公司 一种导电银胶及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130015544A (ko) * 2011-08-04 2013-02-14 주식회사 에스제이씨 열전도성 접착제
KR101348950B1 (ko) * 2012-04-26 2014-01-08 전자부품연구원 무소결 세라믹 하이브리드 기판의 층간 접속을 위한 도전성 비아 페이스트 및 그 제조방법
KR101443286B1 (ko) * 2013-04-10 2014-09-19 전자부품연구원 유기용매용 반응성 은 전구체 및 그 제조방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130015544A (ko) * 2011-08-04 2013-02-14 주식회사 에스제이씨 열전도성 접착제
KR101348950B1 (ko) * 2012-04-26 2014-01-08 전자부품연구원 무소결 세라믹 하이브리드 기판의 층간 접속을 위한 도전성 비아 페이스트 및 그 제조방법
KR101443286B1 (ko) * 2013-04-10 2014-09-19 전자부품연구원 유기용매용 반응성 은 전구체 및 그 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190024127A (ko) * 2017-08-31 2019-03-08 한국광기술원 금속환원성 유기물로 코팅된 은 및 구리 나노입자를 포함하는 전자소자 접착용 조성물 및 이의 제조방법, 이를 적용한 전자기기
CN109486462A (zh) * 2018-11-20 2019-03-19 东莞市新懿电子材料技术有限公司 一种导电银胶及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101708235B1 (ko) 2017-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106753133B (zh) 一种导电银胶及其制备方法和用途
CN109575860B (zh) 一种低温快速固化导电银胶及其制备方法
US10125289B2 (en) Composition for interlayer filler of layered semiconductor device, layered semiconductor device, and process for producing layered semiconductor device
JP2012532942A (ja) 導電性接着剤
WO2012114613A1 (ja) 熱伝導性接着剤
CN105462530B (zh) 导电银胶及其制备方法和微电子功率器件
US9548252B2 (en) Reworkable epoxy resin and curative blend for low thermal expansion applications
JP3837858B2 (ja) 導電性接着剤およびその使用方法
KR101683633B1 (ko) 분산안정성과 방열특성이 우수한 그라펜 첨가 액정 에폭시계 접착제의 사용방법
JPWO2019235234A1 (ja) ガラス被覆窒化アルミニウム粒子の製造方法及びそのガラス被覆窒化アルミニウム粒子を含有する放熱性樹脂組成物の製造方法
EP2510053A2 (en) Curable resin compositions useful as underfill sealants for low-k dielectric-containing semiconductor devices
EP2592127B1 (en) Anisotropic conductive adhesive, process for producing same, connection structure, and process for producing same
KR102705720B1 (ko) 은 입자, 은 입자의 제조 방법, 페이스트 조성물, 반도체 장치 및 전기·전자부품
WO2015115481A1 (ja) 熱伝導性シートおよび半導体装置
KR101708235B1 (ko) 고방열 접착제의 조성물 및 그 제조방법
KR20150014214A (ko) 반도체 패키지용 몰딩 조성물 및 이를 이용한 반도체 패키지
WO2015115482A1 (ja) 熱伝導性シートおよび半導体装置
JP2006032165A (ja) 導電性金属粒子とそれを用いた導電性樹脂組成物及び導電性接着剤
WO2001092416A1 (fr) Composition de resine conductrice
KR101573372B1 (ko) 저온 경화형 도전성 페이스트 조성물 및 그 제조방법
KR20130106932A (ko) 분산성이 향상된 열확산 조성물 및 열확산 시트
CN109111688B (zh) 封装用塑料组合物及其应用
JP2005317491A (ja) 導電ペーストおよびそれを用いた電子部品搭載基板
WO2013165324A2 (en) Encapsulant materials and a method of making thereof
KR20220038387A (ko) 은 입자의 제조 방법, 열경화성 수지 조성물, 반도체 장치 및 전기·전자부품

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200115

Year of fee payment: 4