KR100622601B1 - 말단기의 에스테르화 반응을 이용한 이등방 전도성 물질및 이를 이용한 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 말단기의 에스테르화 반응을 이용한 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경화반응 메커니즘에 에스테르화 반응을 도입한 저온 경화형 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름으로 전자 부품의 상 회로와 하 회로를 결합하여 고정시키고 전기적으로 접속시켜 주는 이방 도전성 접착 필름의 접착(경화) 메카니즘을 이용한 것이다. 본 발명은 말단기에 카르복실기가 적어도 1 인 화합물, 이중결합을 갖는 단량체, 경화제 및 도전입자를 포함하며 말단기의 에스테르화 반응을 이용하는 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여 달성될 수 있다.

카르복실기, 에스테르화 반응, 이등방, 전도성, 필름, 이중결합, 경화제, 도전입자, 아조화합물, 과산화물

Description

말단기의 에스테르화 반응을 이용한 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름{ANISOTROPIC CONDUCTIVE MATERIAL USING ESTERIFICATION OF PENDANT GROUP AND THE FILM USING THEREOF}

본 발명은 말단기의 에스테르화 반응을 이용한 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경화반응 메커니즘에 에스테르화 반응을 도입한 저온 경화형 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름으로 전자 부품의 상 회로와 하 회로를 결합하여 고정시키고 전기적으로 접속시켜 주는 이방 도전성 접착 필름의 접착(경화) 메카니즘을 이용한 것이다.

전자 부품의 경박단소(經博短小) 경향에 따라 이등방 전도성을 갖는 열경화성 접착필름이 개발되어 평판 디스플레이 등과 같은 분야에 적용되고 있으며, 이러한 이등방 전도성 필름은 전도성 및 접착강도와 같은 제특성을 고온, 고습과 같은 악조건에서도 유지할 수 있는 신뢰성이 확보되어야 한다. 이와 같은 요구를 만족시키기 위하여 수지의 화학적 가교반응에 의한 경화 작용이 가능한 열경화성 수지에 전도성 분말이 분산된 구성물로 이루어진 접착 필름이 사용되고 있다. 초기에는 열경화성 수지인 에폭시 수지와 경화제로 이루어진 제품이 개발되었으나, 보다 빠른 경 화시간 및 낮은 경화온도를 구현하기 위하여 아크릴 단량체를 포함하는 활성 접착제와 아조화합물 및 과산화물로 이루어진 이등방 전도성 필름이 개발되어 있다.

접착시간의 감소는 제조공정시간을 단축시킴으로써 생산성 향상에 기여하고, 낮은 경화온도는 제조설비의 수명증가 및 재료의 열손상을 주지 않는 장점을 가지고 있다. 이와 같은 이유로 더 빠른 경화시간 및 더 낮은 온도에서 접착가능한 이등방 전도성 필름의 개발이 지속적으로 요청되어 왔다.

기존의 아크릴 단량체를 포함한 활성 접착제와 아조화합물 및 과산화물과 같은 열개시제로 이루어진 제품의 경우 다음과 같은 한계점들을 갖고 있었다.

첫째, 액상의 아크릴 단량체를 사용하였기 때문에 필름 형태가 유지가 잘 안되는 단점이 있다.

둘째, 액상의 아크릴 단량체로 인한 과도한 점착성으로 인하여 제조 공정상 적용에 문제를 일으키는 경우가 많다. 예컨대, 기계내에서 이송중의 엉킴, 커팅불량 등의 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로 말단기의 에스테르화 반응을 이용하여 상온에서는 안정하며 고온에서 경화 가능한 이등방 전도성 필름을 제공한다. 본 발명은 기존의 아크릴 단량체를 포함한 활성 접착제에 차단된 카르복실기를 갖는 화합물을 첨가하여 기존에 개발된 제품에 비하여 기계적인 물성이 우수하며, 보다 낮은 온도 및 보다 짧은 시간에 상, 하 회로의 전기적 접속, 물리적 접착을 제공하며, 접착강도 등의 특성이 우수한 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름 을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적은 말단기에 카르복실기가 적어도 1인 화합물, 이중결합을 갖는 단량체, 경화제 및 도전입자를 포함하며 말단기의 에스테르화 반응을 이용하는 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물의 함량은 0.1중량% 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물은 카르복실산에 페놀, 카프로락탐, 이미다졸, 피라졸, 피라졸리논, 1,2,4-트리아졸, 디케토피페라진, 말로네이트 또는 옥심 중 적어도 1과 반응하여 얻어지는 반응물인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물은 열활성화 온도가 30℃ 내지 250℃인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 경화제는 과산화물 또는 아조화합물 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 도전입자의 함량은 0.1중량% 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질의 제공을 통하여도 달성될 수 있다.

또한, 상기 목적은 상기 이등방 전도성 물질로 이루어진 필름의 제공을 통하여도 달성될 수 있다.

이하 본 발명의 구성에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명은 말단기에 카르복실기가 적어도 1인 화합물, 이중결합을 갖는 단량체, 경화제 및 도전입자로 구성되는 이등방 전도성 물질이다. 각각의 구성요소에 대해서 살펴본다.

본 발명에서 사용되는 말단기에 카르복실기가 적어도 1인 화합물은 0.1중량% 내지 50중량%의 함량을 함유하는 것이 바람직하다. 함량이 0.1중량% 이하일 때에는 본 발명에서 목적하는 에스테르화 반응이 원하는 정도로 일어나지 못하고, 함량이 50중량% 일 때는 본 발명의 이등방 전도성 물질의 점착성이 현저히 떨어지는 단점이 있다.

또한, 이러한 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물은 카르복실산에 페놀, 카프로락탐, 이미다졸, 피라졸, 피라졸리논, 1,2,4-트리아졸, 디케토피페라진, 말로네이트 또는 옥심 중 적어도 1과 반응하여 얻어지는 반응물인 것이 바람직하다. 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물은 열활성화 온도 30℃ 내지 250℃가 바람직하다. 열활성화 온도가 30℃보다 낮을 때는 활성화가 쉽지 않고, 250℃보다 높을 때에는 지나치게 열활성화가 진행되며 높은 온도로 인하여 물질 변성을 일으킬 수 있다.

본 발명에서 사용되는 경화제는 아조화합물 또는 과산화물을 사용하는 것이 바람직하며 이들의 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. 또한 본 발명에서의 경화제는 동일한 작용, 효과를 가진다면 상기의 경화제에 한정되지 않는다 할 것이다.

본 발명에서 사용되는 도전입자는 본 발명에 의한 이등방 전도성 물질의 전 체 함량 대비 0.1중량% 내지 10중량%가 바람직하다. 함량이 0.1중량%보다 작을 때는 도전성을 확보하기 쉽지 않으며, 10중량%보다 클 때는 도전입자의 연결로 인하여 도전성 물질의 접속 상태의 계속으로 회로내에서 쇼트가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 이등방 전도성 물질을 이용한 필름도 제공할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 본 발명과 비교되는 비교예를 바탕으로 본 발명에 대하여 보다 상세히 살펴본다.

실시예 1.

YUKOL DF-3000(폴리에테르 타입 폴리올, SK 에버텍)과 벤조익산을 몰 비가 1:1.2이 되도록 1L 사구플라스크에 혼합하고 메틸에틸케톤 중의 40% 용액으로 만든다. 이후 온도를 80℃, 교반속도를 150rpm으로 혼합하면서 반응이 종결될 때까지 반응시킨다. 이후 온도를 50℃로 낮춘 뒤 2-부타논 옥심(알드리치)을 폴리올 기준으로 20%되는 양과 촉매로 트리에틸아민(알드리치)을 적당량 첨가한 후 적당한 시간동안 반응시킨다. 여기에 아크릴 단량체인 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트와 경화제 벤조일 퍼옥사이드(알드리치), 5미크론의 니켈분말을 첨가한 후 이렇게 만든 용액을 PET 필름(50미크론) 상에 25미크론으로 코팅하고 80℃에서 2분간 건조 시킨 후, 평가한다.

완성된 접착필름을 인듐-틴옥사이드로 코팅된 디스플레이용 글래스와 길이 방향으로 75미크론으로 패턴된 전극을 가진 3 layer FPC(flexible printed circuit)를 핫 프레스를 이용하여 온도는 380℃, 압력은 3.0MPa 조건에서 10초간 압착하여 접착력 측정용 시료를 제조하였다.

이 샘플을 ASTM D903에 따라 Instron4482상에서 250mm/min의 Cross head speed로 측정한 결과 접착강도는 2.37 kgf/cm²이다.

실시예 2.

YUKOL DF-3000(폴리에테르 타입 폴리올, SK 에버텍)과 벤조익산을 몰 비로 1:1.3으로 혼합하고 메틸에틸케톤 중의 40% 용액으로 만든다. 1L 사구 플라스크에 교반기를 설치하고 히팅멘틀로 가열하면서 온도를 80℃ 교반속도를 100rpm을 조절한 뒤 반응이 종결될 때까지 방치한다. 이후 온도를 50℃로 낮춘 뒤 3,5-디메틸피라졸(알드리치)을 폴리올 기준으로 30% 양을 가하고 촉매로 트리에틸아민(알드리치)을 적당량 첨가한 뒤 적당한 시간동안 반응시킨다. 이후 여기에 아크릴 단량체인 트리사이클로데칸 디메타놀 디아크릴레이트(알드리치)와 경화제인 벤조일 퍼옥사이드(알드리치), 도전성을 부여 하는 5미크론의 니켈 금속 분말을 넣고 잘 섞어 준다. 이렇게 만든 용액을 PET 필름(50미크론)상에 25미크론으로 코팅하고 80 ℃에서 2분간 건조 시킨 후, 평가한다.

실시예 1에서 상기한 방법과 동일하게 시료를 제작한 후 ASTM D903에 따라 필름의 접착 강도를 측정한 결과는 다음과 같다. UTM(인스트론 4482)상에서 250mm/min의 Crosshead speed로 측정결과 180 peel strength는 2.13 kgf/cm²이다.

실시예 3.

YUKOL TF-5000(폴리에테르 타입 폴리올, SK 에버텍)과 4-메틸 벤조익산을 몰 비가 1:1.3이 되도록 1L 사구플라스크에 혼합하고 메틸에틸케톤 중의 40%용액으로 만든다. 이후 온도를 80℃, 교반속도를 100rpm으로 혼합하면서 반응이 종결될 때까지 반응시킨다. 이후 온도를 50℃로 낮춘 뒤 2-부타논 옥심(알드리치)을 폴리올의 30%되는 양과 촉매로 트리에틸아민(알드리치)을 적당량을 첨가한 후 적당한 시간동안 반응시킨다.

여기에 경화제 벤조일 퍼옥사이드(알드리치), 5미크론의 니켈분말을 첨가한 후 이렇게 만든 용액을 PET 필름(50미크론)상에 25미크론으로 코팅하고 80℃에서 2분간 건조 시킨 후, 평가 한다.

ASTM D903에 따라 UTM(인스트론 4482)상에서 250mm/min의 Crosshead speed로 시험한 결과 180 peel strength는 2.01kg/cm² 이다.

비교예 1.

베코폭스 이피 401 (비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비아노바 레진스 회사)와 에틸렌 글리콜 디메트아크릴레이트 (알드리치)를 무게 비로 70:30으로 혼합하고 톨루엔 중의 40% 용액으로 만든다. 여기에 경화제인 라우로일 퍼옥사이드(알드리치) , 도전성을 부여 하는 5미크론의 니켈 금속 분말을 넣고 잘 섞어 준다. 이렇게 만든 용액을 PET 필름(50미크론) 상에 25미크론으로 코팅하고 80℃에서 2분간 건조 시킨 후, 평가 한다.

ASTM D903에 의거하여 UTM(인스트론 4482)상에서 250mm/min의 Crosshead speed로 시험한 180 peel strength는 1.20 kg/cm²이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였다. 그러나 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것은 아니라 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 가능한 다양한 변형 가능한 범위까지 본 발명의 청구 범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기존의 아크릴 단량체를 포함한 활성 접착제에 차단된 카르복실기를 갖는 화합물을 첨가하여 기존에 개발된 제품에 비하여 기계적인 물성이 우수하며, 보다 낮은 온도 및 보다 짧은 시간에 상, 하 회로의 전기적 접속, 물리적 접착을 제공하며, 접착강도 등의 특성이 우수한 이등방 전도성 물질 및 이를 이용한 필름을 공급하는 효과가 있다.

비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관해 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위내에서 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.

Claims (7)

1. 말단기에 카르복실기가 적어도 1인 화합물;

   폴리올;

   이중결합을 갖는 단량체;

   경화제; 및

   도전입자를 포함하며 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물 및 상기 폴리올의 에스테르화 반응을 이용하는 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물의 함량은 0.1중량% 내지 50중량%인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물은 카르복실산에 페놀, 카프로락탐, 이미다졸, 피라졸, 피라졸리논, 1,2,4-트리아졸, 디케토피페라진, 말로네이트 또는 옥심 중 적어도 1과 반응하여 얻어지는 반응물인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 말단기에 카르복실기를 갖는 화합물은 열활성화 온도가 30℃ 내지 250℃인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 경화제는 과산화물 또는 아조화합물 중 적어도 1인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 도전입자의 함량은 0.1중량% 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 이등방 전도성 물질.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서의 상기 이등방 전도성 물질로 이루어진 필름.