KR20120138736A - 조성물, 테이프, 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

본 조성물은 열경화성 결합제, 전도성 강화 스크림, 및 저융점 금속 입자를 포함한다. 저융점 금속 입자는 350℃ 이하에서 용융한다. 본 조성물은 테이프로 제조될 수 있다. 조성물을 기판에 접합하는 것이 또한 개시된다.

Description

조성물, 테이프, 및 그 용도 {COMPOSITION, TAPE, AND USE THEREOF}
본 발명은 대체로 전기 전도성 접착제, 테이프, 및 그 용도에 관한 것이다.
예를 들어, 타츠타(Tatsuta)로부터의 CBF 300 전도성 테이프와 같은 열경화성 전도성 양면 접착제 테이프가 보강재(stiffener)를 연성 인쇄 회로 기판에 접합하는 데 보통 사용된다. 보강재 접합 응용을 위한 전형적인 양면 전도성 감압 (PSA) 테이프는 전기 접촉 및 접착에 있어서 장기간의 신뢰성을 달성한다고 주장한다. 그러나, 더 우수한 전기적 신뢰성 및 접착 신뢰성을 갖는 열경화성 전도성 필름에 대한 요구가 계속되고 있다.
일 태양에서, 본 발명은 열경화성 결합제, 전도성 강화 스크림(conductive reinforcing scrim), 및 350℃ 이하에서 용융하는 저융점 금속 입자를 포함하는 전도성 충전제를 포함하는 조성물을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 조성물은 감압성이다. 일부 실시 형태에서, 열경화성 결합제는 열적으로 경화가능한 에폭시 수지, 열적으로 경화가능한 에폭시 수지용 경화제, 및 아크릴 중합체를 포함한다. 이들 실시 형태 중 일부에서, 아크릴 중합체는 에폭시 수지의 존재 하에 아크릴 단량체의 중합에 의해 형성된다. 일부 실시 형태에서, 전도성 강화 스크림은 금속 코팅된 중합체 섬유 및 금속 코팅된 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 저융점 금속 입자는 저융점 주석 합금을 포함한다.
다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 포함하는 테이프, 필름 및 시트를 제공한다. 일부 실시 형태에서, 본 조성물은 2개의 이형 라이너 사이에 개재된다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 본 발명에 따른 조성물을 전도성 전기 트레이스를 갖는 적어도 하나의 기판에 접착시키는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 기판은 연성이다. 일부 실시 형태에서, 본 방법은 조성물을 금속성 보강재에 접착시키는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이,
달리 지시되지 않는다면 용어 "전도성"은 "전기 전도성"을 의미하며;
용어 "전기 전도성"은 벌크 저항(bulk resistance )이 109 ohm/cm 미만임을 의미한다.
일부 실시 형태에서, 본 발명에 따른 전기 전도성 조성물 및/또는 물품은 벌크 저항이 104 ohm/㎝ 미만이다.
본 발명의 특징 및 이점은 상세한 설명뿐만 아니라 첨부된 특허청구범위를 고려하여 더 잘 이해될 것이다. 본 발명의 이들 및 다른 특징 및 이점은 본 발명의 다양한 예시적인 실시 형태와 관련하여 하기에 기술될 수 있다. 상기 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시 형태 또는 모든 구현 형태를 기술하고자 하는 것은 아니다. 이어지는 도면 및 상세한 설명은 예시적인 실시 형태를 더욱 구체적으로 예시한다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 열경화성 전기 전도성 테이프의 측면도.
<도 2>
도 2는 본 발명에 따른 열적으로 경화된 조성물에 의해 금속 보강재에 접착된 연성 회로의 측단면도.
상기한 도면이 본 발명의 몇몇 실시 형태를 설명하지만, 논의되는 바와 같이, 다른 실시 형태들이 또한 고려된다. 모든 경우에, 이러한 개시 내용은 본 발명을 제한이 아닌 설명을 위하여 제공한다. 수많은 다른 수정 및 실시 형태가 당업자에 의해 고안될 수 있으며, 이는 본 발명의 원리의 범주 및 사상 내에 속한다는 것을 알아야 한다. 도면은 축척에 맞지 않게 도시되어 있을 수 있다. 유사한 참조 부호는 유사한 부분을 지시하기 위해 도면 전반에서 사용되었을 수 있다.
전형적으로, 열경화성 결합제는 열경화를 야기하여 열경화성 결합제를 형성하기에 적어도 충분한 경화제(즉, 유효량)를 전형적으로 포함하는 열경화성 결합제 전구체로부터 형성되지만, 일부 열경화성 결합제 전구체는 열경화제 첨가를 필요로 하지 않을 수 있다.
유용한 열경화성 결합제 전구체는, 예를 들어, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 시아네이트 수지, 및 그 조합을 포함한다. 그 중, 아크릴 중합체와 블렌딩된 열적으로 경화가능한 에폭시 수지가 바람직하다. 그러한 시스템에서는, 열적으로 경화가능한 에폭시 수지 및 에폭시 수지용 경화제를 다작용성 (메트)아크릴 단량체와 친밀하게 혼합하고, 이어서, (메트)아크릴 단량체를 중합시켜 경화가능한 에폭시 수지와 혼합된 아크릴 중합체를 형성하며, 이는 열적으로 경화가능한 테이프의 형태일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 접두사 "(메트)아크릴"은 아크릴 및/또는 메타크릴을 포함한다. 열경화성 결합제와 관련된 추가의 상세 사항은 미국 특허 제5,086,088호 (키타노((Kitano) 등)에서 찾아 볼 수 있으며, 이는 감압 접착제 특성이 요구되는 경우에 특히 유용하다. 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 제20020182955호 (웨글레브스키(Weglewski) 등) 및 미국 특허 제6406782호 (존슨(Johnson) 등)에 기재된 바와 같이, 유사한 열경화성 결합제는 열가소성 중합체와 에폭시 수지 및 에폭시 수지용 열경화제를 블렌딩하고, 에폭시 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 제조될 수 있다.
에폭시 수지-함유 열경화성 결합제 전구체의 경우에, 예를 들어, 다이시안다이아미드 또는 이미다졸 경화제와 같은 열경화제는 열경화성 결합제의 총 중량을 기준으로 최대 약 20 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
강화 스크림은 스크림의 섬유를 따라 전기 전도성을 갖는 직조 또는 부직 스크림일 수 있다. 예로는 금속-코팅된 직조 재료 및 금속 코팅된 부직 재료, 예를 들어, 니켈-구리-니켈 도금된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 폴리에스테르 부직 재료, 주석-도금된 직조 재료, 및 은-도금된 탄소 섬유 부직 재료가 포함된다.
본 발명에 따른 조성물에 선택적으로 포함될 수 있는 유용한 첨가제에는 충전제, 안료, 섬유, 직조 및 부직 천, 발포제, 산화방지제, 안정제, 난연제, 사슬전달제, 및 점도 조절제가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 조성물은, 1개 또는 2개의 이형가능하게 접착가능한 라이너 (예를 들어, 실리콘 처리된 종이 또는 폴리에스테르, 또는 폴리올레핀), 또는 금속성 포일 또는 보강재와 선택적으로 접촉하는, 예를 들어, 필름, 시트 및 테이프와 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 그렇게 형성된 테이프 및 시트는 전형적으로 두께가 전도성 강화 스크림과 대략 동일하며, 예를 들어, 약 20 내지 100 마이크로미터의 범위, 전형적으로 40 내지 70 마이크로미터의 범위이지만, 더 크거나 또는 더 작은 두께가 사용될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 테이프(100)는 이형가능하게 접착된 선택적인 라이너들(108) 사이에 개재된 본 발명에 따른 조성물(110)을 포함한다. 조성물(110)은 열경화성 결합제(106), 전도성 강화 스크림(104) 및 저융점 금속 입자(102)를 포함한다. 일단 열적으로 경화되었을 때, 테이프는 전기 전도성이다. 전형적으로, 조성물은 또한 경화 전에 전기 전도성이지만, 경화 후에 전기 전도성이기만 하다면, 이것은 필수적인 것은 아니다.
이제 도 2를 참조하면, 한 가지 예시적인 사용에서, 테이프(100)는 연성 회로(200)와 금속성 보강재(210) 사이에 개재되며, 그로 인해 테이프(100)는 열적으로 경화될 때 연성 회로(200)를 금속성 보강재(210)에 고정하면서, 연성 회로(200) 상의 적어도 하나의 회로 요소(240)와 금속성 보강재(210) 사이에 전기 전도성을 제공한다.
전형적으로, 전도성 강화 스크림이 적어도 테이프의 길이 및 폭을 따라 테이프와 동일한 평면 상에(coextensive) 있도록 열경화성 테이프 내에 배치된다. 전형적으로, 전도성 강화 스크림은 두께가 약 20 내지 100 마이크로미터 범위인 테이프에 대해 약 8 그램/제곱미터(gsm) 내지 100 gsm의 양으로 존재한다.
저융점 금속 입자는 350℃ 이하, 전형적으로 약 275℃ 미만, 그리고 더욱 전형적으로 약 225℃ 미만에서 용융하는 임의의 금속성 입자일 수 있다. 예로는 솔더 합금, 예를 들어, 42Sn/58Bi (융점 (m.p.) = 138℃), 43Sn/43Pb/14Bi (m.p. = 163℃), 62Sn/36Pb/2Ag (m.p. = 179℃), 63Sn/37Pb (m.p. = 183℃), 60Sn/40Pb (m.p. = 191℃), 95.55Sn/4Ag/0.5Cu (m.p. = 217℃), 99.3Sn/0.7Cu (m.p. = 227℃), 95Sn/5Ag (m.p. = 245℃), 10Sn/88Pb/2Ag (m.p. = 290℃), 5Sn/95Pb (m.p. = 312℃)가 포함된다. 저융점 금속은 전형적으로 열경화성 전기 전도성 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 80 중량%, 전형적으로 40 내지 60 중량%의 양으로 열경화성 전기 전도성 조성물에 포함되지만, 더 많거나 또는 더 적은 양이 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 목적 및 이점은 하기의 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 재료 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건이나 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
달리 언급되지 않는다면, 실시예 및 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다.
실시예 1
표 1 (하기)에 보고된 조성을 사용하여 접착제 시럽을 제조하였다.
[표 1]
Figure pct00001
50 마이크로미터 두께의 전도성 니켈-도금된 폴리에스테르 부직 스크림 및 구리-도금된 부직 스크림 (대한민국 서울 강서구 소재의 아진 일렉트론(Ajin Electron)으로부터 입수함)과, 투명한 실리콘 이형 라이너들 사이의 접착제 시럽을 코팅 롤에 통과시켜 각각의 테이프 시편, 테이프 1 및 테이프 2를 제조하였다. 코팅 롤 상의 갭(gap)은 스크림 두께보다 다소 더 얇은 45 내지 48 um로 설정하였다.
코팅된 접착제 시럽을 위쪽에 약 3.0 ㎽/㎠ 그리고 아래쪽에 3.0 ㎽/㎠의 강도로 520초 동안 자외선에 노출시킴으로써, 경화시켜 테이프를 형성하였다.
평가할 각각의 테이프를 Au/Cu 포일에 라미네이팅하고, 이형 라이너를 제거하고 0.1 MPa (15 psi)로 5초 동안 실온에서 (2 밀리미터 이격되어 있는) 전기 트레이스들을 가로질러 인쇄 회로 기판에 테이프를 접착시켰다. 이어서, 이 라미네이트를 210℃에서 2분 동안 2.1 MPa (300 psi)로 프레스 접합한 다음, 180℃에서 30분 동안 경화시켰다. 테이프에 라미네이팅되고 인쇄 회로 기판 상에서 2 밀리미터 이격되어 있는 2개의 인접 전기 트레이스 사이에서 XYZ-축 전기 저항을 측정하였다. 표 2 (하기)는 라미네이션 후, 프레싱/접합 후, 및 경화 후 평균 XYZ-축 전기 저항을 보고하며, 5회 실험 반복의 평균으로서 표 2 (하기)에 보고한다.
[표 2]
Figure pct00002
표 3 (하기)은 180℃에서 30분 동안 경화 후 테이프 시편의 ASTM D3330에 따른 180° 박리 접착력을 보고한다.
[표 3]
Figure pct00003
본 명세서에 언급된 모든 특허 및 간행물은 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 본 명세서에서 제공된 모든 예는 달리 표시되지 않는다면 비제한적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않고도 당업자에 의해 행해질 수 있으며, 본 발명이 본 명세서에 기술된 예시적인 실시 형태로 부당하게 제한되지 않는다는 것을 잘 알 것이다.

Claims (11)

  1. 열경화성 결합제, 전도성 강화 스크림(conductive reinforcing scrim), 및 저융점 금속 입자를 포함하며, 저융점 금속 입자는 350℃ 이하에서 용융하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 감압성인 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 열경화성 결합제는 열적으로 경화가능한 에폭시 수지, 열적으로 경화가능한 에폭시 수지용 경화제, 및 아크릴 중합체를 포함하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 아크릴 중합체는 에폭시 수지의 존재 하에 아크릴 단량체의 중합에 의해 형성되는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 전도성 강화 스크림은 금속 코팅된 중합체 섬유 및 금속 코팅된 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 저융점 금속 입자는 저융점 주석 합금을 포함하는 조성물.
  7. 제1항의 조성물을 포함하는 테이프.
  8. 제7항에 있어서, 2개의 이형 라이너 사이에 개재된 테이프.
  9. 제1항의 조성물을 전도성 전기 트레이스를 갖는 적어도 하나의 기판에 접착시키는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 기판은 연성인 방법.
  11. 제10항에 있어서, 조성물을 금속성 보강재(stiffener)에 접착시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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