KR950006914B1 - 유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물

본 발명은 유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동, 알루미늄 등의 금속박과 내열성 수지 필름 또는 부직포를 적층시켜 제조된 유연한 인쇄 배선판 또는 이형성을 갖는 보호시트(Sheet)로 구성된 복합시트를 만드는데 이용되는 접착제에 관한 것이다.

최근 전자제품의 소형화, 경량화, 고밀도화가 진행됨에 따라 가볍고 입체배선이 가능한 유연한 인쇄회로 기판이 널리 사용되고 있다.

이러한 인쇄회로 기판에 사용되는 접착제로서 일본국 특개 소 63-30534호, 동소 63-297483호, 동 소 60-210439호, 동 소 59-187070호, 동 소 57-59973호에 아크릴로 니트릴-부타디엔 고무, 페놀수지, 아크릴수지, 에폭시수지의 혼합물이 개시되어 있다.

그러나 상기의 접착제들은 사용시 메틸에틸케톤, 톨루엔, 아세톤, 에탄올등과 같은 강인화성 유기용매에 용해시켜야 하므로 유연한 인쇄회로 기판 또는 복합시트를 제조하는 공정중 최종단계에서 상기의 유기 용매들을 제거하여야 한다.

상기의 유기용매들은 이미 기술한 바와 같이 인화성이 강하고 유독하여 제거 공정이 매우 위험하며 환경오염을 야기시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 화재의 위험성이 없고 인체에 유해하지 않고, 환경적으로 안전한 유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물을 제공하려는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 말단기 또는 측쇄에 아크릴기를 도입한 수분산성 또는 수용성의 폴리우레탄 접착제 70~90중량부, 수용성 또는 수분산성 에폭시 화합물 10~30중량부로 이루어지는 수용성 또는 수분산상의 유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물을 제공한다.

본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물은 수분산성 또는 수용성 폴리우레탄 접착제 70~90 중량부와 수분산성 또는 수용성 에폭시 화합물 10~30중량부로 구성되어진다.

수용성 또는 수분산성 폴리우레탄 접착제는 폴리올과 지방족 또는 방향족 폴리이소시아네이트로 제조된 우레탄 프리폴리머(前重合體)를 블럭화하고 우레탄화 촉매를 가하여 수용액중에 분산시킴으로써 제조한다.

특히 여름 장마철 등 환경이 고온다습할 때에는 말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체를 더욱 첨가하여 사용하는 것이 유리하다.

즉 상세히 설명하면, 많은 인쇄회로 기판 생산업체에 있어서 부품의 납땜 공정을 하는 작업장을 공조하지 않는 곳이 있고, 특히 여름 장마철 같이 고온다습할 때 예를들면 30~40℃, 70~90% 상대습도인 경우에 납땜하면 필름과 동박이 분리되는 현상(부풀음)이 일어날 가능성이 높다. 이러한 제품이 생겨나면 실제 사용할 수 없으므로, 불량률이 높아지고 생산성이 크게 떨어진다.

상기의 폴리올은 전체 폴리올에 대하여 아크릴 폴리올의 함량이 70중량% 이상인 것이 바람직하며, 특히 부티디엔 중합체가 더욱 첨가될 때에는 20중량%이상이 되는 것이 바람직하다.

아크릴 폴리올은 공지의 기술인 아클리산 모노머와 히드록시메틸 아크릴레이트 또는 히드록시에틸 아크릴레이트 등과 같은 히드록시기를 갖는 아크릴산계 모노머를 공중합시켜서 제조할 수 있다.

또한 폴리올의 분자량은 통상 500~5000이 적당하다. 그 분자량이 500 미만이면 폴리우레탄 수지중의 이소시아네이트 함유량이 많아져서 수지의 굴곡성(유연성)이 나빠지며 5000을 넘으면 수지 제조시 사용되는 용제에 대한 용해성이 나빠져서 좋지 않다.

말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체는 말단에 히드록시기를 갖는 부타디엔 중합체를 과량의 암모니아와 반응시켜서 얻을 수 있다.

말단 아미노기를 갖는 시판용 부타디엔 중합체로는 HYCAR ATBN 1300×6(우베고오교 가부시끼가이샤제)등이 있다.

말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체는 납땜 내열성을 개량하기 위해 첨가되며 그 양은 전체 폴리올 100중량부에 대해 5~10중량부인 것이 바람직하다. 5중량부 미만을 사용하는 경우에는 첨가효과가 없으며, 10중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 가교가 지나치게 되어 납땜 내열성이 오히려 나빠지게 된다.

상기의 아크릴 폴리올과 반응하는 폴리 이소시아네이트로는 일반적으로 사용되는 방향족 폴리이소시아네이트와 지방족 폴리이소시아네이트류 등 어느것을 사용해도 좋다.

우레탄화 촉매로서는 통상의 우레탄화 촉매, 예를 들어 유기산, 무기산, 아민화합물, 금속등을 사용할 수 있으며 사용량은 폴리우레탄 고형분의 0.5~5.0중량%가 바람직하다. 0.5중량% 미만을 사용하면 촉매의 효과가 저하되어 반응성이 떨어지고 5.0중량% 이상 사용하면 폴리우레탄의 내수성, 유연성이 저하되는 등 물성저하의 원인이 된다.

본 발명의 접착제 조성물에는 내열성을 부여하기 위하여 에폭시 화합물을 또한 사용한다.

일반적으로 알려진 수용성 에폭시 화합물로 지방족 글리시딜에테르, 함질소헤테로 고리의 에폭시 화합물(N-heterocyclic epoxy compound), 카르본산 글리시딜 에테르를 들 수 있으며 수분산성 에폭시 화합물로는 노볼락형 에폭시 유화물, 크레졸형 에폭시 유화물, 비스페놀 A형 에폭시 유화물 등이 있으며 본 발명에서는 이들을 단독 또는 조합하여 최종 접착제 조성물의 10~30중량%로 사용한다.

10중량% 미만인 경우에는 접착제 조성물의 내열성 향상이 미약하고 30중량% 이상이면 내약품성이 나빠지고 유연성이 저하된다.

다음에 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 더욱 용이하게 이해할 수 있도록 제시되는 것일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

아크릴 폴리올(분자량 3000) 70중량부와 폴리부타디엔 폴리올(분자량 2000) 30중량부의 혼합물에 헥사메틸렌디이소시아네이트 30중량부를 첨가하고 불활성 가스 중에서 75℃, 3, 5시간 반응시킨 후 ε-카프로락탐 20중량부를 첨가하고 75℃, 2시간 반응하여 블럭 폴리우레탄 프리폴리머를 얻는다. 이 블록 폴리우레판 프리폴리머에 부타논 옥심 4.4중량부 첨가하고 완전 반응시킨 후 트리에틸아민 2.5중량부를 첨가하여 중화시킨다. 이것을 증류수로 교반하면서 적하하여 고형분 50중량%의 수분산성 폴리우레탄 접착제를 얻는다.

상기의 수분산성 폴리우레탄 접착제 160중량부에 대하여 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르(상품명 : DENACOL EX 810, 일본 나가세 화성) 20중량부를 혼합, 용해하여 소망하는 본 발명에 접착제 조성물을 얻어 하기의 방법으로 유연한 동적층판을 제조하고 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

아크릴 폴리올(분자량 2000) 30중량부와 폴리부타디엔 폴리올(분자량 3000) 40중량부, 폴리에틸렌 글리콜(분자량 2000) 30중량부의 혼합물에 헥사메틸렌 디이소시아네이트 17중량부를 첨가하고 75℃, 2시간 동안 반응하여 블럭 폴리우레탄 프리폴리머를 얻는다. 이 블록 폴리우레탄 프리폴리머에 부타논옥심 4.4중량부를 첨가하고 완전 반응시킨 후 트리에틸아민 2.5중량부를 첨가하여 중화시킨다. 이것을 증류수로 교반하면서 적하하여 고형분 50중량%의 수분산성 폴리우레탄 접착제를 얻는다.

상기의 수분산성 폴리우레탄 접착제 160중량부에 대하여 글리세롤 폴리글리시딜 에테르(상품명 : DENACOL EX-313, 일본 나가시화공) 25중량부를 혼합, 용해하여 소망하는 본 발명의 접착제 조성물을 얻어 하기의 방법으로 유연한 동적층판을 제조하고 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

아크릴 폴리올(분자량 3000) 70중량부와 폴리부타디엔 폴리올(분자량 2000) 25중량부와 말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체(분자량 3400) 5중량부의 혼합물에 헥사메틸렌디이소시아네이트 30중량부를 첨가하고 불호라성 가스중에서 75℃, 3.5시간 반응시킨 후 ε-카프로락탐 20중량부를 첨가하고 75℃, 2시간 반응하여 블럭 폴리우레탄 프리폴리머를 얻는다. 이 블록 폴리우레탄 프리폴리머에 부타논 옥심 4.4중량부 첨가하고 완전 반응시킨 후 트리에틸아민 2.5중량부를 첨가하여 중화시킨다. 이것을 증류수로 교반하면서 적하하여 고형분 50중량%의 수분산성 폴리우레탄 접착제를 얻는다.

상기의 수분산성 폴리우레탄 접착제 160중량부에 대하여 에틸렌 글리콜 디슬리시딜 에테르(상품명 : DENACOL EX 810, 일본 나가세 화성) 20중량부를 혼합 용해하여 소망하는 본 발명의 접착제 조성물을 얻어 하기의 방법으로 유연한 동적층판을 제조하고 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

상기의 실시예 1에서 에틸렌 글리콜 디글리세딜 에테르의 양을 5중량부로 하여 사용하는 것을 제외하고는 상기의 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

상기의 실시예 2에서 글리세롤 폴리 글리시딜 에테르의 양을 50중량부로 하여 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 2와 실질적으로 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

시판의 유기용제형 폴리우레탄 접착제를 사용하여 다음에서와 같은 방법으로 유연한 동적층판을 제조하고 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 4]

상기의 실시예 1에서 말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체(분자량 3400)의 양을 3중량부로 하여 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 5]

상기의 실시예 1에서 말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체(분자량 3400)의 양을 20중량부로 하여 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일하게 실시하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[평가방법]

1. 동적층판의 제조

접착제를 두께 100㎛의 폴리이미드 필름(상품명 : Kapton, 듀퐁)에 통상의 코팅기(예 : Reverse Roll Coater)를 이용하여 건조두께 30㎛로 도포하고 120℃에서 6분간 건조시킨다. 상기의 건조 도포층 위에 35㎛ 두께의 동박을 적층시키고 1~70kgㆍf/㎠의 압력으로 1~20분간 가열하고 50~150℃의 온도에서 1-60시간 숙성하여 유연한 동적층판을 만든다.

한편 상기의 동적층판의 복종 인쇄회로 기판을 만들기 위하여 두께 100㎛의 폴리이미드 필름(상품명 : Kapton, 듀퐁) 위에 상기와 같은 방법으로 접착제를 30㎛ 도포하고 건조하여 이형지를 적층하여 복합시트를 만든다.

상기의 유연한 동적층판과 복합시트를 차감법(subtractive process)으로 테스트 패턴을 만들고, 이어서 인쇄회로를 가공하여 유연한 인쇄회로 기판을 얻어 다음의 시험을 실시한다.

2. 시험 방법

가. 박리강도 : IPC-FC-241/1A에 의거 실온 및 내열 조건하에 동박과 절연 필름간의 접착 강도로 측정한다.

a. 실온 : 온도 20℃, 상대습도 65%에서 48시간 방치 후 측정.

b. 내열 : 온도 200℃에서 30초간 납땜 후로트(float)한 후 측정.

나. 납땜 내열성 : JIS-C-6481에 의거 200℃의 납땜 욕조에 30초간 절연 필름면을 납땜에 접촉시켜 후로트(float) 시킨 후 외관관찰.

a. 표준 : 온도 20℃, 상대습도 65%에서 48시간 방치후 시험.

b. 내습 : 회로판을 40℃, 90% RH에서 1시간 방치후 꺼내어 가제등으로 수분을 닦아낸 후 시험.

다. 내약품성 : IPC-FC-241/1A에 의거 트리클로로에탄, 메탄올, 10% HCl, 10% NaOH, 메틸에틸케톤 등 상온에서 15분간 침적시킨 후 외관 관찰.

라. 유연성 : JIS-P-8115에 의거 MIT형 반복 굴곡 실험기를 사용하여 동장판에 하중 500g, 굴곡 반경 2.0mm로 굴곡 시험 하였을 때 동박에 금이 갈때까지의 횟수.

[표 1]

표 1에 나타나 있듯이 본 발명의 유연한 인쇄회로 기판용 접착제로 제조된 유연한 인쇄회로 기판은 종래 접착제로 제조된 인쇄회로 기판에 비하여 박리강도가 크고 내약품성이 우수하며, 특히 고온다습한 환경에서도 우수한 납땜 내열성을 가짐을 알 수 있다.

따라서 본 발명의 접착제 조성물은 유연한 인쇄회로 기판용 접착제로 충분히 사용할 수 있으며, 종래 유연한 인쇄회로 기판 제작시 유기 용매성 접착제의 사용으로 인한 화재의 위험성, 환경오염, 산재유발 등의 문제점들을 해결할 것으로 기대된다.

Claims (6)

1. 수용성 또는 수분산성 폴리우레판 접착제 70~90중량부와 수용성 또는 수분산성 에폭시 화합물 10~30중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유연한 인쇄회로 기판용 접착제 조성물.
2. 제1항에 있어서, 수용성 또는 수분산성 폴리우레판 접착제는 아크릴 폴리올의 함량이 전체 폴리올에 대하여 70중량% 이상이고 분자량이 500~5000인 폴리올과 지방족 또는 지방족 폴리이소시아네이트의 중합체인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 제1항에 있어서, 수용성 또는 수분산성 폴리우레탄 접착제는 아크릴 폴리올의 함량이 전체 폴리올에 대하여 20중량% 이상이고 분자량이 500~5000인 폴리올과 말단에 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체와 지방족 또는 방향족 폴리이소시아네이트의 중합체인 것을 특징으로 하는 조성물.
4. 제3항에 있어서, 아미노기를 갖는 부타디엔 중합체는 전체 폴리올 100중량부에 대하여 5 내지 10중량부를 첨가함을 특징으로 하는 조성물.
5. 제1항에 있어서, 수용성 에폭시 화합물은 지방족 글리시딜에테르, 함질소 헤테로 고리 에폭시, 카르본산 글리시딜 에티르 중에서 1종 이상 선택되어짐을 특징으로 하는 조성물.
6. 제1항에 있어서, 수분산성 에폭시 화합물은 노블락형 에폭시 유화물, 크레졸형 에폭시 유화물, 비스-페놀 A형 에폭시 유화물 중에서 1종 이상 선택되어 짐을 특징으로 하는 조성물.