KR20240063724A - 단차 추종성과 레진플로우가 우수한 열경화형 도전성 접착 필름 - Google Patents
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Abstract
열경화형 도전성 접착 필름으로서, 수지와 도전성 미립자를 포함하는 도전층을 포함하고, 상기 도전성 접착 필름을 150℃, 2MPa, 30분간의 조건에서 피착체와 가열 프레스한 경우에 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우가 0.6~3.6이고, 상기 도전층의 가열 프레스 전 두께가 30~80㎛인 도전성 접착 필름 및 그 제조 방법이 개시된다. 해당 열경화형 도전성 접착 필름에 의하면 가열 프레스 전 도전층의 두께를 일정 범위로 하면서 해당 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우를 일정한 범위로 제어함에 따라서 레진 플로우로 인한 문제가 없을 뿐만 아니라, 벤딩성, 접착력, 충진성(단차추종성), 고온 장기 접착력(장기신뢰성) 등의 저하가 없이 우수하다. 따라서 해당 필름은 FPCB에 유용하게 사용될 수 있다.
Description
본 명세서는 단차 추종성과 레진플로우가 우수한 열경화형 도전성 접착 필름 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 가열 프레스 전 도전층의 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우를 조절하는 것에 의하여 레진 플로우 특성뿐만 아니라 단차 추종성, 벤딩성 등의 특성이 우수한 열경화형 도전성 접착 필름 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자산업 기술분야에 반도체 직접회로의 집적도 기술 및 소형 칩 부품을 직접 탑재하는 표면 실장 기술이 발전하고 전자장비들이 소형화됨에 따라, 보다 복잡하고 협소한 공간에서도 실장이 용이하도록 하는 것을 필요로 하고 있으며, 이러한 요구에 부응하여 연성인쇄회로기판 (FPCB; Flexible Printed Circuits Board, FPCB 또는 FPC; 이하 FPCB)이 사용되고 있다. FPCB는 핸드폰, DVD, 디지털 카메라, PDP 등이 기술적 발전으로 인하여 사용이 급격하게 증가하면서 그 요구는 더욱 늘어가고 있는 추세이다.
FPCB에는 회로와 금속 보강판을 전기적으로 접속하는 등의 목적으로 도전성 접착 필름(Conductive Bonding Film)이 흔히 사용되고 있다. 이러한 도전성 접착 필름(Conductive Bonding Film)은 통상 이형필름 상에 수지 및 도전성 미립자를 포함하는 도전성 접착제 조성물의 도포 층을 형성하여 사용되며, 가열 프레스 공정을 통하여 FPCB의 프린트 배선판 등의 피착체에 접착되면서 열경화된다.
그런데, 이러한 가열 프레스 과정 중에 해당 도전성 접착제 조성물 중의 수지 성분이 흘러나오는 레진 플로우(resin flow) 또는 얼룩이 발생할 수 있다. 기존의 특허문헌에 이러한 레진 플로우 또는 얼룩이 전자 장치의 전기적 특성에 영향을 주기 때문에 레진 플로우가 적을수록 우수한 것으로 개시되어 있다(예컨대 특허문헌 1 내지 3).
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 일 측면에서, 도전성 접착 필름(Conductive Bonding Film, CBF) 분야에서 레진 플로우가 너무 크거나 적을 때 발생할 수 있는 문제 즉, 벤딩성, 접착력, 충진성(단차추종성), 장기신뢰성 등의 저하 문제가 발생하는 것을 억제할 수 있는 열경화형 도전성 접착 필름 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 도전성 접착 필름으로서, 수지와 도전성 미립자를 포함하는 도전층을 포함하고, 상기 도전성 접착 필름을 150℃, 2MPa, 30분간의 조건에서 피착체와 가열 프레스한 경우에 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우의 비율이 0.6~3.6이고, 상기 도전층의 가열 프레스 전 두께가 30~80㎛인, 도전성 접착 필름을 제공한다.
또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 전술한 도전성 접착 필름을 제조하는 방법으로서, 상기 도전성 접착제 조성물을 이형필름 (Release Film) 상에 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 이형필름을 건조 예컨대 열풍 건조를 통하여 유기 용제를 제거하여 건조시켜 반경화 상태의 필름을 제조하는 단계; 피착체에 상기 반경화 상태의 필름을 부착하고 가열 프레스하여 상기 반경화 상태의 필름을 경화시키며 피착체에 접착하는 단계;를 포함하는 도전성 열경화성 접착 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 전술한 도전성 접착 필름이 사용된 연성 인쇄 회로 기판 또는 해당 도전성 접착 필름을 포함하는 전자 소자를 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들의 열경화형 도전성 접착 필름에 의하면 가열 프레스 전 도전층의 두께를 일정 범위로 하면서, 해당 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우를 일정한 범위로 제어함에 따라서, 레진 플로우로 인한 문제가 없을 뿐만 아니라, 벤딩성, 접착력, 충진성(단차추종성), 고온 장기 접착력(장기신뢰성) 등의 저하가 없이 우수하다. 따라서 해당 필름은 FPCB에 유용하게 사용될 수 있다.
용어 정의
본 명세서에서 벤딩성이란 도전성 접착 필름의 도전층을 이형필름으로부터 분리 후 반복 굴곡시켰을때(즉, 반복 구부림 수행) 외관 변형(색상 변화) 및/또는 크랙이 발생하지 않는 정도를 평가하는 것이다. FPCB 자체가 유연성을 가지고 있으며 굽힘이 발생하기 때문에 그에 사용되는 소재 또한 벤딩에 대한 성능이 기본적으로 요구된다.
본 명세서에서 단차 추종성 또는 충진성이란 도전성 접착제 조성물이 단차부 등을 충진할 수 있는(메울 수 있는) 정도를 의미한다. 예컨대, SUS와 같은 금속 보강판과 FPCB를 연결시켜주는 도전성 접착 필름의 접착제 조성물이 프레스 공정을 통해 FPCB 최외각에 존재하는 커버레이 두께만큼의 단차부를 충진하는 경우 그 단차부를 충진할 수 있는 정도를 의미한다. 커버레이 두께만큼의 단차부를 충진하는데 있어서 적절하게 충진되지 않으면 SUS와 FPCB의 접지 부분이 연결이 되지 않아 통전될 수 없다. FPCB 회로에서 나오는 노이즈가 접지 부분을 통해 상쇄되기 때문이다. 또한, 충진되지 않는 경우에 이후 공정(솔더공정 또는 리플로우 공정)에서 내열성 불량으로 이어질 수 있기 때문에 충진성(단차 추종성)은 중요하다.
본 명세서에서 레진 플로우란 도전성 접착 필름의 도전성 접착제 조성물의 수지 성분이 가열 프레스 공정 중에 흘러 나오는 것을 의미한다.
본 명세서에서 열경화형이란 열경화성 수지 자체를 이용하는 경우 및 열가소성 수지가 경화제 또는 추가적으로 경화촉매와 함께 사용되어 최종 도전성 접착 필름 제품에서 열경화되는 경우를 포함하는 의미이다. 즉, 열경화형 도전성 접착제 조성물 중에는 반드시 열경화성 수지만이 포함되는 것은 아니며, 열가소성 수지도 포함될 수 있다.
예시적인 구현예들의 설명
이하 본 발명의 예시적인 구현예들을 상술한다.
레진 플로우를 억제하고자 하는 특허문헌 1과 같은 특허가 있지만, 특허문헌 1 등의 특허들을 본 발명자들이 면밀히 분석 및 연구한 결과 다음과 같은 사항을 파악하고 더욱 연구를 거듭하여 본 발명을 완성하였다.
레진 플로우는 매우 다양한 요소들, 특히 도전성 접착제 조성물 층 (도전층)의 가열 프레스 전 두께, 도전성 접착제 조성물에 사용되는 수지 성분의 종류, 경화제의 함량에 따른 경화 정도, 함께 사용되는 도전성 미립자의 종류와 함량 등에 따라서 달라지며, 특히 도전성 접착제 조성물 층 (도전층)의 가열 프레스 전 두께 즉, 도전성 접착제 조성물을 코팅 후 건조한 건조 도막의 두께가 레진 플로우에 큰 영향을 미치는 것으로 보인다. 따라서 특허문헌 1과 같이 특정 입도 분포의 덴드라이트 형상의 입자를 사용한다고 하여 가열 프레스 전 도전층의 두께 등 다른 조건의 제어 없이 레진 플로우를 억제할 수 있다는 것은 실제와 부합하지 않는다는 것이 본 발명자들에 의하여 확인되었다.
더욱이 본 발명자들의 연구 결과에 의하면 레진 플로우는 의외로 지나치게 억제되는 경우 오히려 추가적인 문제가 발생할 수 있다. 즉, 본 발명자들은 가열 프레스 전 도전층의 두께가 일정 범위에 있을 때 해당 도전층 두께 대비 레진 플로우 (레진플로우 값을 핫프레스 전 도전층 두께로 나눈 값) 가 지나치게 낮거나 높은 경우에 오히려 벤딩성, 접착력, 충진성(단차추종성), 장기신뢰성 저하 등의 추가적인 문제가 발생함을 알게 되었다.
더욱이 특허문헌 1에서 레진 플로우(얼룩)를 평가한 대상은 가열 프레스 전 도전층 두께가 20㎛ 미만으로 얇은 전자파 차폐 필름인데(특허문헌 1의 실시예들은 10㎛의 가열 프레스 전 도전층 두께를 대상으로 한다), 이러한 얇은 전자파 차폐 필름의 경우와는 달리, 도전성 접합 필름(CBF)은 적어도 30㎛ 이상의 두께, 통상 50㎛ 이상의 두께를 가지며, 이와 같은 도전성 접합 필름(CBF)에서의 가열 프레스 전 도전층 두께 대비 레진 플로우가 도전성 접합 필름의 물성에 주는 영향에 대하여는 연구된 바 없다.
이에 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 도전성 접착 필름으로서, 수지와 덴드라이트 모양 도전성 미립자를 포함하는 도전층을 포함하고, 상기 도전성 접착 필름을 150℃, 2MPa, 30분간의 조건에서 피착체와 가열 프레스한 경우에 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우 비율이 0.6~3.6이 되도록 하고, 상기 도전층의 가열 프레스 전 두께가 30~80㎛인 도전성 접착 필름을 제공한다.
도전층의 가열 프레스 전 두께가 30~80㎛인 도전성 접착 필름에서, 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우가 일정 범위 내에 있는 경우 벤딩성, 접착력, 충진성(단차추종성), 장기신뢰성이 우수하며, 또한 전자 장치의 전기적 특성에도 레진 플로우로 인한 별다른 영향이 없다.
후술하는 실험 결과로부터 알 수 있듯이, 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 레진 플로우가 3.6을 넘는 경우 벤딩성이 저하될 수 있고, 충진성(단차추종성) 저하, 과경화로 인한 접착력 저하, 고온 장기 접착력저하 (장기신뢰성 저하)가 발생할 수 있다. 또한, 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 레진 플로우가 0.6 미만시에도 벤딩성 저하, 충진성(단차추종성) 저하, 접착력 저하, 고온 장기 접착력 저하 (장기신뢰성 저하)가 발생할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가열 프레스 전의 도전층 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우는 0.6 이상, 0.7 이상, 0.8 이상, 0.9 이상, 1.0 이상, 1.1 이상, 1.2 이상, 1.3 이상, 1.4 이상, 1.5 이상, 1.6 이상, 1.7 이상, 1.8 이상, 1.9 이상, 2.0 이상, 2.1 이상, 2.2 이상, 2.3 이상, 2.4 이상, 2.5 이상, 2.6 이상, 2.7 이상, 2.8 이상, 2.9 이상, 3.0 이상, 3.1 이상, 3.2 이상, 3.3 이상, 3.4 이상 또는 3.5 이상일 수 있다. 또는 3.6 이하, 3.5 이하, 3.4 이하, 3.3 이하, 3.2 이하, 3.1 이하, 3.0 이하, 2.9 이하, 2.8 이하, 2.7 이하, 2.6 이하, 2.5 이하, 2.4 이하, 2.3 이하, 2.2 이하, 2.1 이하, 2.0 이하, 1.9 이하, 1.8 이하, 1.7 이하, 1.6 이하, 1.5 이하, 1.4 이하, 1.3 이하, 1.2 이하, 1.1 이하, 1.0 이하, 0.9 이하, 0.8 이하, 또는 0.7 이하일 있다.
전술한 가열 프레스 전 도전층의 두께 대비 가열 프레스 후의 레진 플로우 값은 통상의 기술자에게 알려진 공지의 수지와 경화제의 종류와 함량, 도전성 미립자의 종류와 함량, 가열 프레스 전 도전층의 두께 등을 적절히 선택하여 얻을 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전층의 가열 프레스 전 두께 즉, 건조 도막의 두께는 적어도 30㎛ 이상이다.
비제한적인 예시에서, 도전층의 가열 프레스 전 두께는 예컨대 30~80㎛, 또는 30~75㎛, 또는 30~70㎛, 또는 30~65㎛, 또는 30~60㎛이거나, 또는 35~75㎛, 또는 40~70㎛, 또는 45~65㎛, 또는 50~65㎛, 또는 55~65㎛일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 수지는 공지의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 또한 공지의 경화제 또는 추가적으로 경화 촉매를 더 포함할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 열가소성 수지는 예컨대 카르복실기를 포함 하는 변성 폴리에스테르 수지일 수 있고, 최종 도전층의 열경화를 위하여 에폭시계 등의 경화제를 포함할 수 있다.
비제한적인 예시에서, 상기 열경화성 수지는 폴리우레탄계 수지나 아크릴계 수지, 레졸 수지와 같은 페놀계 수지일 수 있다. 이러한 열경화성 수지에도 추가적인 경화를 위하여 공지의 경화제를 더 포함할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 접착제 조성물 중의 도전성 미립자의 함량은 조성물 전체 중량을 기준으로 50중량% 내지 75중량%까지 조절될 수 있다. 상기 범위를 넘어 과량으로 첨가되는 경우 수지 성분이 지나치게 줄어들어 필름화 과정에서 부서지게 되며 크랙이 발생하게 된다. 또한 상기 범위보다 적은 경우에는 적절한 도전성을 확보하기 어려울 수 있다.
비제한적인 예시에서, 예컨대 50 중량% 이상, 55 중량% 이상, 60 중량% 이상 또는 65 중량% 이상으로 포함되는 것일 수 있다. 또는 75중량% 이하, 70 중량% 이하, 65 중량% 이하, 60 중량% 이하 또는 55 중량% 이하로 포함되는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 미립자는 전기전도도가 우수한 금, 은, 구리, 니켈, 철, 은 코팅 구리 분말 및 은 코팅 니켈 분말 중 1종 이상인 것일 수 있으며, 전기전도도나 경제성을 고려할 때 은 코팅 구리 분말이 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 미립자는 입자 크기가 5 내지 30 ㎛, 바람직하게는 10 내지 20 ㎛인 것일 수 있다. 이와 같이 입자 크기를 조절하는 것에 의하여 입자 크기가 작아 전기적인 접점 형성율이 낮아 투입량 대비 충분한 전기전도도를 얻을 수 없는 문제를 예방하고, 입자 크기가 커서 접착 필름의 두께 대비 분말의 크기가 너무 커서 균일한 물성의 도전성 접착제 필름을 얻을 수 없는 문제를 예방할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 미립자는 예컨대 특허문헌 1에서와 같은 D50, D90의 입도 분포를 가지는 덴드라이트 형상 도전성 미립자를 사용할 수 있으나, 전술한 바와 같은 가열 프레스 전 도전층 두께 대비 레진 플로우를 만족하는 한 해당 덴드라이트 형상 도전성 미립자에 국한되는 것은 아니다.
예시적인 일 구현예에서, 레진 플로우는 다음과 같이 측정할 수 있다.
[레진 플로우 측정 방법]
두께가 50㎛의 폴리이미드 필름의 한쪽 면에 도전층을 라미네이트하고, 드릴기로 직경 5mm의 구멍을 관통시킨다. 별도로, 두께가 50㎛의 폴리이미드 필름을 준비하고, 도전성 접착 필름과 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 처리함으로써, 폴리이미드 필름에 의해 끼워진 도전성 접착 필름 샘플을 얻는다. 가열 프레스 처리 후, 해당 도전성 접착 필름에 구멍을 뚫고 구멍 부분을 관찰하여 레진 플로우(얼룩) 양을 길이 단위(㎛)로 측정한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 벤딩성을 측정한 경우 색상 변형 및 크랙 발생이 없는 것이다.
[벤딩성 실험방법]
도전층을 기재인 이형필름으로부터 분리한다. 이형필름으로부터 분리된 도전층을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스한다. 가열 프레스된 시편을 폭 2㎝로 하고, 내굴곡성 측정 기기를 통해 1000회 반복 구부리는 벤딩성을 측정하여 1000회 반복 구부림 후의 외관 변형(색상 변화) 및 크랙 발생 여부를 확인한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 충진성(단차 추종성)을 측정한 경우 빈공간이 육안으로 확인되지 않고 기포도 발생하지 않는다.
[충진성(단차 추종성) 실험방법]
FPCB에 가공되어 있는 홀 내부에 도전성 접착제 조성물의 충진 정도를 확인한다. 충진성은 ㈜율촌화학에서 제작하는 쿠폰(FCCL에 해당)으로 평가를 진행하고, 스펙(Spec)은 충진 여부에 따라 우수/불량으로 설정한다. 충진성 평가를 위한 쿠폰은 FPCB 기판을 기본으로 0.5mm의 홀(Hole)을 형성하고 있으며 깊이는 FPCB 최외각 층인 커버레이의 두께인 37.5㎛이다.
먼저 이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행한다. 1차 가접 후 이형필름을 벗겨 내고, 0.5mm 홀(Hole)을 기준으로 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 후, 준비된 시료를 단면 절삭하여 홀(Hole) 의 단면에 존재할 수 있는 빈 공간(Vacancy)의 유무를 확인하고, 추가적으로 납조(288℃)에 띄워 빈 공간에 트랩(Trap)되어 있는 산소가 온도에 의해 확산되면서 생기는 기포발생 유무를 확인한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 접착력을 측정한 경우 접착력이 1.0 kgf/㎝ 이상이다.
[접착력 실험방법]
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행하였다. 1차 가접 후의 도전층의 반대 면에 위치하는 이형필름을 제거하고, CCL의 Cu(구리박)에 금 도금된 필름에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편, C/L 의 PI (폴리이미드)면에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편을 각각 만들었다.
해당 2차 가접 시편들을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 후에 폭 1㎝ 기준으로 90도 밀착력 측정 장비로 측정하여 접착력을 확인한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 고온 장기 접착력을 측정한 경우 접착력이 1.0 kgf/㎝ 이상이다.
[고온 장기 접착력 실험방법]
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행하였다. 1차 가접 후의 도전층의 반대 면에 위치하는 이형필름을 제거하고, CCL의 Cu(구리박)에 금 도금된 필름에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편, C/L 의 PI (폴리이미드)면에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편을 각각 만들었다.
해당 2차 가접 시편들을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 후에 동일한 시편을 고온고습(온도 85℃ 습기 85%) 챔버에 96시간 방치한 후 폭 1㎝ 기준으로 90도 밀착력 측정 장비로 측정하여 접착력을 확인한다.
한편, 다른 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 전술한 도전성 접착 필름을 제조하는 방법으로서, 상기 수지와 도전성 미립자를 포함하는 도전성 접착제 조성물을 이형필름 (Release Film) 상에 코팅하는 단계; 및 상기 코팅된 이형필름을 건조 예컨대 열풍 건조를 통하여 유기 용제를 제거하여 건조시켜 반경화 상태의 필름을 제조하는 단계; 피착체에 상기 반경화 상태의 필름을 부착하고 가열 프레스하여 상기 반경화 상태의 필름을 경화시키며 피착체에 접착하는 단계;를 포함하는 도전성 열경화성 접착 필름의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 도전성 접착제 조성물을 공지의 코팅 방법 예컨대 바 코팅, 콤마 코팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비아 코팅 등의 코팅 방식을 통해 도전층을 형성할 수 있다.
한편, 또 다른 측면에서, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 전술한 도전성 접착 필름이 사용된 연성 인쇄 회로 기판 또는 해당 도전성 접착 필름을 포함하는 휴대폰 등 전자 소자를 제공한다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명의 예시적인 구현예들을 더욱 상세하게 설명된다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[실시예 및 비교예]
하기 표 1의 열경화성 도전성 접착제 조성물의 조성으로 통상의 방법에 따라 도전성 접착제 조성물을 구성하고, 이를 기재인 이형필름(PET)에 바 코터로 코팅하여 도전층을 가지는 도전성 접착 필름을 형성하였다. 각 조성의 함량 단위는 중량% (wt%)이다.
수지와 경화제를 달리하여 조성물의 조성 타입을 두 가지로 구성하였다. 각 조성 타입은 다음과 같다.
제1 조성 타입: 수지[변성폴리에스테르(NPE-2300, 나눅스케미칼 사 제품), 에폭시 경화제(YDCN, 국도화학 사 제품)] 35 중량% + 금속분말(덴드라이트, ACAX-125, 미쓰이금속 사 제품) 65중량% (고형분 기준)
제2 조성 타입: 수지(폴리우레탄 UR-3600, 도요보 사 제품), 이소시아네이트 경화제(AK-75, 애경케미칼 사 제품)) 35 중량%, 금속분말 (덴드라이트, ACAX-125, 미쓰이금속 사 제품) 65중량% (고형분 기준)
한편, 바코팅된 도전층의 두께는 CBF의 일반적인 두께인 60㎛와 그 보다 작은 두께인 30㎛로 실험하였다.
실시예 및 비교예들의 도전성 접착 필름의 레진 플로우, 벤딩성, 충진성(단차 추종성), 접착력, 장기 접착력 평가는 다음과 같이 하였다.
[레진 플로우 측정 방법]
두께가 50㎛의 폴리이미드 필름의 한쪽 면에 도전층을 라미네이트하고, 드릴기로 직경 5mm의 구멍을 관통시켰다. 별도로, 두께가 50㎛의 폴리이미드 필름을 준비하고, 실시예 및 비교예들의 도전성 접착 필름과 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 처리함으로써, 폴리이미드 필름에 의해 끼워진 도전성 접착 필름 샘플을 얻었다. 가열 프레스 처리 후, 해당 도전성 접착 필름에 구멍을 뚫고 구멍 부분을 관찰하여 레진 플로우(얼룩) 양을 길이 단위(㎛)로 측정하였다.
[벤딩성 실험방법]
도전층을 기재인 이형필름으로부터 분리하였다. 이형필름으로부터 분리된 도전층을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스하였다. 가열 프레스된 시편을 폭 2㎝로 하고 내굴곡 시험기[MIT 굴곡 시험기, 토요세이키(Toyoseiki) 사 제품]를 통해 시편을 1000회 반복 구부리는 벤딩성을 측정하였고, 1000회 반복 구부림 후의 외관 변형(색상 변화) 및 크랙 발생 여부를 확인하여, 외관 변형(색상 변화) 및 크랙 발생이 없는 경우를 우수로, 외관 변형(색상 변화) 또는 크랙 발생이 있는 경우를 불량으로 평가하였다.
[충진성(단차 추종성) 실험방법]
FPCB에 가공되어 있는 홀 내부에 도전성 접착제 조성물의 충진 정도를 확인하였다. 충진성은 ㈜율촌화학에서 제작하는 쿠폰(FCCL에 해당)으로 평가를 진행하였고, 스펙(Spec)은 충진 여부에 따라 우수/불량으로 설정하였다. 충진성 평가를 위한 쿠폰은 FPCB 기판을 기본으로 0.5mm의 홀(Hole)을 형성하고 있으며 깊이는 FPCB 최외각 층인 커버레이의 두께인 37.5㎛이다.
먼저 이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행하였다. 1차 가접 후 이형필름을 벗겨 내고, 0.5mm 홀(Hole)을 기준으로 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 후, 준비된 시료를 단면 절삭하여 홀(Hole) 의 단면에 존재할 수 있는 빈 공간(Vacancy)의 유무를 확인하였고, 추가적으로 납조(288℃)에 띄워 빈 공간에 트랩(Trap)되어 있는 산소가 온도에 의해 확산되면서 생기는 기포발생 유무를 확인하였다.
빈공간이 육안으로 확인되지 않을 뿐만 아니라 기포 발생도 없는 경우를 우수로 표시하고, 빈공간이 육안으로 확인되거나 또는 기포가 발생되는 경우를 불량으로 표시하였다.
[접착력 실험방법]
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행하였다. 1차 가접 후의 도전층의 반대 면에 위치하는 이형필름을 제거하고, CCL의 Cu(구리박)에 금 도금된 필름에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편, C/L 의 PI (폴리이미드)면에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편을 각각 만들었다.
해당 2차 가접 시편들을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 후에 폭 1㎝ 기준으로 90도 밀착력 측정 장비(90도 Peel Tester, lab-Q 사 제품)로 측정하였다.
시편들의 접착력 요구 스펙은 1.0 kgf/㎝ 이상이다. 즉, 1.0 kgf/㎝ 이상인 경우 우수로 표시하고, 1.0 kgf/㎝ 미만인 경우 불량으로 표시한다.
[고온 장기 접착력 실험방법]
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행하였다. 1차 가접 후의 도전층의 반대 면에 위치하는 이형필름을 제거하고, CCL의 Cu(구리박)에 금 도금된 필름에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편, C/L 의 PI (폴리이미드)면에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편을 각각 만들었다.
해당 2차 가접 시편들을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 후에 동일한 시편을 고온고습(온도 85℃ 습기 85%) 챔버에 96시간 방치한 후 폭 1㎝ 기준으로 상기 90도 밀착력 측정 장비로 측정하여 접착력을 확인하였다. 접착력이 1.0kgf/cm 이상인 경우 우수이고, 1.0kgf/cm 미만인 경우 불량으로 판정한다.
이하 각 표에 제1 조성 타입의 실시예 및 비교예, 제2 조성 타입의 실시예 및 비교예의 조성과 특성 평가 결과를 나타내었다.
[표 1]
제1 조성 타입, 가열 프레스 전 도전층 두께 60㎛
[표 2]
제1 조성 타입, 가열 프레스 전 도전층 두께 30㎛
[표 3]
제2 조성 타입, 가열 프레스 전 도전층 두께 60㎛
[표 4]
제2 조성 타입, 가열 프레스 전 도전층 두께 30㎛
이상에서 살펴본 바와 같이, 가열 프레스 전 도전층의 두께 대비 레진 플로우가 0.6 ~ 3.6 일때 벤딩성, 접착력, 충진성(단차추종성), 고온 장기 접착력(장기신뢰성) 등의 성능이 우수하다. 가열 프레스 전 도전층의 두께 대비 레진 플로우 3.6을 넘어 큰 경우 벤딩성 저하, 충진성(단차추종성) 저하, 과경화로 인한 접착력 저하, 고온 장기 접착력 저하 (장기신뢰성 저하)가 발생할 수 있다. 또한, 가열 프레스 전 도전층의 두께 대비 레진 플로우 0.6 보다 작은 경우에도 벤딩성 저하, 충진성(단차추종성) 저하, 접착력 저하, 고온 장기 접착력저하 (장기신뢰성 저하) 발생할 수 있다.
이상에서 본 발명의 비제한적이고 예시적인 구현예들을 실시예를 통하여 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 첨부 도면이나 상기 설명 내용에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하며, 또한, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 할 것이다.
Claims (12)
- 열경화형 도전성 접착 필름으로서,
수지와 도전성 미립자를 포함하는 도전층을 포함하고,
상기 도전성 접착 필름을 150℃, 2MPa, 30분간의 조건에서 피착체와 가열 프레스한 경우에 가열 프레스 전의 도전층 두께에 대한 가열 프레스 후의 하기와 같이 측정된 레진 플로우의 비율이 0.6~3.6이고,
상기 도전층의 가열 프레스 전 두께가 30~80㎛인 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름.
[레진 플로우 측정]
두께 50㎛의 폴리이미드 필름 위에 상기 도전성 접착 필름을 라미네이트에 의해 적층하고, 얻어진 적층체에 드릴기로 직경 5mm의 구멍을 관통시키고, 별도로 두께 50㎛의 폴리이미드 필름을 준비하여, 상기 도전성 접착 필름을 2장의 상기 폴리이미드 필름 사이에 끼우도록 배치하여, 150℃, 30분간, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 경우에, 상기 도전성 접착 필름의 레진 플로우 양을 길이 단위(㎛)로 측정함 - 제 1 항에 있어서,
상기 수지는 변성 폴리에스테르 수지 및 에폭시 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름. - 제 1 항에 있어서,
상기 수지는 폴리우레탄 수지 및 이소시아네이트 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전층 중 도전성 미립자의 함량은 도전층 전체 중량을 기준으로 50중량% 내지 75중량%으로 함유되는 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 미립자는 덴드라이트 형상의 도전성 미립자인 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 벤딩성을 측정한 경우 색상 변형 및 크랙 발생이 없는 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름.
[벤딩성 실험방법]
도전층을 기재 이형필름으로부터 분리한다. 이형필름으로부터 분리된 도전층을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스한다. 가열 프레스된 시편을 폭 2㎝로 하고, 내굴곡성 측정 기기를 통해 1000회 반복 구부리는 벤딩성을 측정하여 1000회 반복 구부림 후의 외관 변형(색상 변화) 및 크랙 발생 여부를 확인한다. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 충진성을 측정한 경우 빈공간이 육안으로 확인되지 않고 기포도 발생하지 않는 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름.
[충진성 실험방법]
FPCB에 가공되어 있는 홀 내부에 도전성 접착제 조성물의 충진 정도를 확인한다. 충진성은 쿠폰(FCCL에 해당)으로 평가를 진행한다. 충진성 평가를 위한 쿠폰은 FPCB 기판을 기본으로 0.5mm의 홀(Hole)을 형성하고 있으며 깊이는 FPCB 최외각 층인 커버레이의 두께인 37.5㎛이다.
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행한다. 1차 가접 후 이형필름을 벗겨 내고, 0.5mm 홀(Hole)을 기준으로 하고 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 후, 준비된 시료를 단면 절삭하여 홀(Hole)의 단면에 존재할 수 있는 빈 공간(Vacancy)의 유무를 확인한다. 추가적으로 납조(288℃)에 띄워 빈 공간에 트랩(Trap)되어 있는 산소가 온도에 의해 확산되면서 생기는 기포발생 유무를 확인한다. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 접착력을 측정한 경우 접착력이 1.0 kgf/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름.
[접착력 실험방법]
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행한다. 1차 가접 후의 도전층의 반대 면에 위치하는 이형필름을 제거하고, CCL의 Cu(구리박)에 금 도금된 필름에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편, C/L 의 PI (폴리이미드)면에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편을 각각 만든다.
해당 2차 가접 시편들을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 후에 폭 1㎝ 기준으로 90도 밀착력 측정 장비로 측정하여 접착력을 확인한다. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전성 접착 필름은 상기 도전층 및 상기 도전층의 일측에 위치하는 이형필름을 포함하고, 다음과 같이 고온 장기 접착력을 측정한 경우 접착력이 1.0kgf/cm이상인 것을 특징으로 하는 도전성 접착 필름.
[고온 장기 접착력 실험방법]
이형필름이 붙은 도전층의 일측에 보강 기재로 사용되는 SUS와 1차 가접 (150℃ 1m/min 속도로 롤 라미네이트하여 가접)을 진행한다. 1차 가접 후의 도전층의 반대 면에 위치하는 이형필름을 제거하고, CCL의 Cu(구리박)에 금 도금된 필름에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편, C/L 의 PI (폴리이미드)면에 2차 가접(150℃ 1m/min 속도록 롤 라미네이트하여 가접)을 한 시편을 각각 만든다.
해당 2차 가접 시편들을 150℃, 30분, 2MPa의 조건에서 가열 프레스 한 후에 동일한 시편들을 고온고습(온도 85℃ 습기 85%) 챔버에 96시간 방치한 후 폭 1㎝ 기준으로 90도 밀착력 측정 장비로 측정하여 접착력을 확인한다. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 도전성 접착 필름을 제조하는 방법으로서,
수지와 도전성 미립자를 포함하는 도전성 접착제 조성물을 이형필름 상에 코팅하는 단계; 및
상기 코팅된 이형필름을 건조시켜 반경화 상태의 필름을 제조하는 단계;
피착체에 상기 반경화 상태의 필름을 부착하고 가열 프레스하여 상기 반경화 상태의 필름을 경화시키며 피착체에 접착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 열경화성 접착 필름의 제조방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 도전성 접착 필름이 사용된 것을 특징으로 하는 연성 인쇄 회로 기판.
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 도전성 접착 필름이 사용된 것을 특징으로 하는 전자 소자.
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| JP2010189589A (ja) | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | 硬化性難燃性電磁波シールド接着フィルム |
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2022
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