[논문]건식 입자-입자 복합화 기술과 맞춤형 복합입자 제조

박민; 노선영

건식 입자-입자 복합화 기술과 맞춤형 복합입자 제조 원문보기

박민 (한국과학기술원) , 노선영 (한국과학기술원)

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문제 정의

본 고에서는 입자-입자 복합화 기술에 대한 기술동향과 이 기술에 대한 기본적인 이론 및 연구 개발 현황에 대해 기술하고자 한다.
향후ACF 의 전자패키지산업에서 무연 저온 접속재료로서 활용될 경우 그 시장은 폭발적으로 확대될 것으로 전망된다. 현재 고성능 ACF 기술에 있어서 핵심입자인 도전볼과 잠재성경화제 각각의 표면에 미세입자를 고정화함으로써 미세피치화 대응 기능 및 조액의 장기보존기능 등을 부여하고자 입자-입자 복합화가 시도되고 있는데 이하에 이에 대하여 간략히 소개해 본다.

제안 방법

따라서 조액 시 용액의 침투를 방지하여 잠재성경화제의 보존안정성을 향상시키기 위해 Henschel Mixer를 사용하여 기계화학적 결합 시스템에 의해 잠재성경화제 표면을 디이소시아네이트로 코팅 후 Mechanofusion 장치에 의해 나노사이즈의 실리카입자를 사용하여 잠재성경화제의 완전한 캡슐화를 이룰 수 있었다. DSC 및 주기 적인 점도 측정을 통해 캡슐화로 인한 보존 안정성 향상을 검토하였다. Fig.

성능/효과

3(b)와 3(c))이다. SEM 이미지를 통해 균일하면서 완전한 캡슐화가 이루어졌음을 확인할 수 있었고, 점도가 크게 향상되지 않을 것을 통해 캡슐화를 통한 보존안정성이 확보되었음을 확인할 수 있었다.
따라서 고성능 ACF의 핵심입자인 도전볼에 아크릴산을 전처리한 후 수 백 나노사이즈의 고분자 입자를 복합화 함으로써 미세피치화 대응 ACF용 절연도전볼을 제조할 수 있었다. Fig.
따라서 조액 시 용액의 침투를 방지하여 잠재성경화제의 보존안정성을 향상시키기 위해 Henschel Mixer를 사용하여 기계화학적 결합 시스템에 의해 잠재성경화제 표면을 디이소시아네이트로 코팅 후 Mechanofusion 장치에 의해 나노사이즈의 실리카입자를 사용하여 잠재성경화제의 완전한 캡슐화를 이룰 수 있었다. DSC 및 주기 적인 점도 측정을 통해 캡슐화로 인한 보존 안정성 향상을 검토하였다.

후속연구

그 외에도 향후 기능분리형 중합 토너입자의 고기능화, 차세대 디스플레이로 기대되는 전기영동형 전자종이 및 차세대 배선재료로서 주목 받는 해저케이블용 핵심복합 입자-입자 복합화 기술과 맞춤형 복합입자 제조 입자 제조 공정에 응용됨으로써 차세대 성장동력 분야의 소재 국산화율을 제고하고 관련 소재기술을 선도할 수 있을 것이다.
그 외에도 향후 기능분리형 중합 토너입자의 고기능화, 차세대 디스플레이로 기대되는 전기영동형 전자종이 및 차세대 배선재료로서 주목 받는 해저케이블용 핵심복합 입자-입자 복합화 기술과 맞춤형 복합입자 제조 입자 제조 공정에 응용됨으로써 차세대 성장동력 분야의 소재 국산화율을 제고하고 관련 소재기술을 선도할 수 있을 것이다. 또한 일본기업(도레이, 소켄 등)이 독점적으로 개발하여 신시장 개척에 주력하고 있는 고급 화장품(파운데이션 및 UV 차단크림)용 유무기 복합입자의 제조 분야에도 응용됨으로써 향후 관련 시장에서의 경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 것으로 전망된다.
이러한 입자-입자 복합화 기술은 수 많은 복합기능형 입자의 제조에 활용될 것으로 기대되며, 본 고에서는 이를 이용하여 디스플레이 산업용 고성능 ACF의 핵심입자인 절연도전볼 및 보존안정성이 향상된 코어-쉘형 잠재성 경화제의 혁신적 제조기술로서 발전될 가능성이 매우 크다.
입자-입자 복합화는 중합공정과 미립자화 공정 등 액상에서 행해지는 것이 일반적인데, 최신기술로서 부상하고 있는 건식처리 기술은 수 마이크로 이상의 입자를 모 (母)입자로 활용하여 모입자 표면에 모입자의 1/10 이하의 평균 입자경을 갖는 자(子)입자인 나노입자를 특수 입자표면개질기를 이용하여 기계물리적, 기계화학적 방법을 통하여 고정하는 신기술이다. 이러한 입자관련 소재 발전을 통하여 각종 전방산업의 고도화가 유도되고, 또한 입자기반 소재의 활용 범위가 화장품, 약제, 비료산업 등의 기존 산업에서 핵심 IT 부품소재로서 차세대 디스 플레이 산업 및 전극용 복합입자로서 신에너지산업 등으로 확대됨으로써 대규모의 신흥시장이 창출될 것으로 기대된다.
현재 디스플레이 산업용 ACF 관련 제조기술 및 시장은 히타치화성공업과 소니케미칼&인포메이션디바이스 등 일본이 독점하고 있으며, 2010년 1조 2 천억원 규모 (Fuji Chimera Report 2007)로 전망되고 있다. 향후ACF 의 전자패키지산업에서 무연 저온 접속재료로서 활용될 경우 그 시장은 폭발적으로 확대될 것으로 전망된다. 현재 고성능 ACF 기술에 있어서 핵심입자인 도전볼과 잠재성경화제 각각의 표면에 미세입자를 고정화함으로써 미세피치화 대응 기능 및 조액의 장기보존기능 등을 부여하고자 입자-입자 복합화가 시도되고 있는데 이하에 이에 대하여 간략히 소개해 본다.
4(c))의 SEM 이미지이다. 현재는 균일하며 완벽한 라스베리형의 복합화가 이루어지지 않았으나 향후 최적화 공정기술의 개발을 통하여 이러한 복합기능형 절연도전볼 및 이를 포함하는 고성능 ACF가 제조될 것으로 기대된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

나노소재 분야에 있어서 나노입자 기술은 어떤 기술인가?

나노소재 분야에 있어서 나노입자 기술은 차세대 IT, BT, ET 분야를 지원하는 주요 핵심 기반기술 중의 하나이다. 한편 일반적으로 단순 구조를 갖는 마이크로 스케일의 기존 입자는 단순 기능만을 갖기 때문에 차세대 분야에의 지원에 있어 한계에 봉착하고 있다.

마이크로 스케일의 기존 입자가 차세대 분야에의 지원에 있어 봉착하는 한계를 극복하기 위해서 어떤 입자가 요구되고 있는가?

한편 일반적으로 단순 구조를 갖는 마이크로 스케일의 기존 입자는 단순 기능만을 갖기 때문에 차세대 분야에의 지원에 있어 한계에 봉착하고 있다. 따라서 이러한 상황을 극복하기 위해서는 나노에서 마이크로에 이르는 다양한 크기를 갖는 유기, 무기, 금속 등의 상이한 종류의 소재들이 융합된 복합구조, 복합기능의 고기능 입자가 요구되고 있다. 이에 대응하기 위하여 21세기 초반부터 일본과 미국을 중심으로 기계적 공정을 기반으로 하는 입자-입자 복합화 기술이 태동하기 시작하였다.

잠재성경화제는 어떤 물질인가?

잠재성경화제는 접착제 내에 분산되어 열압착 공정 시 접착제를 경화시킴으로써 회로를 접속시키게 하는 물질로서, 20초 이하의 속경화성과 사용 시를 고려한 실온 2주간 이상의 보존안정성이라는 양립된 두 특성이 요구되고 있으며, 최근 경량화를 위해 LCD 패널을 유리에서 내열성이 낮은 플라스틱으로 대체하고자 함으로써 그 특성이 더욱 요구되고 있다.

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