반도체와 전자 부품에 사용되는 실록산 고분자 코팅물질의 흐름성 및 자기 퍼짐성 측정 시험장치 연구 Test tool for flow and self-leveling characters of coating materials of siloxane polymer used to semiconductor and electronic parts원문보기
반도체와 전자부품의 코팅제로 사용되는, 특히 LCD와 PDP 커넥터주위의 보호를 위해 사용되는 폴리실록산(시편)의 흐름성(flow) 및 퍼짐성(self-leveling)을 측정할 수 있는 시험 장치가 고안되었고, 점도가 각기 다른 실록산 폴리머 견본들을 이용하여 고안된 시험장치를 시험하였다. 이 장치를 사용하여 시편의 흐름성 및 퍼짐성을 측정한 결과, 이 장치가 점도를 통해 흐름성 및 퍼짐성을 예측하던 것을 대신 할 수 있다고 판단되었다. 특히, 흐름성이 적절히 조절되어야만 하는 LCD, PDP 및 반도체 커넥션 보호 코팅제의 특성 평가에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
반도체와 전자부품의 코팅제로 사용되는, 특히 LCD와 PDP 커넥터주위의 보호를 위해 사용되는 폴리실록산(시편)의 흐름성(flow) 및 퍼짐성(self-leveling)을 측정할 수 있는 시험 장치가 고안되었고, 점도가 각기 다른 실록산 폴리머 견본들을 이용하여 고안된 시험장치를 시험하였다. 이 장치를 사용하여 시편의 흐름성 및 퍼짐성을 측정한 결과, 이 장치가 점도를 통해 흐름성 및 퍼짐성을 예측하던 것을 대신 할 수 있다고 판단되었다. 특히, 흐름성이 적절히 조절되어야만 하는 LCD, PDP 및 반도체 커넥션 보호 코팅제의 특성 평가에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
A test tool for self-leveling and flowing characters of coating materials used to semiconductors and electronic parts, especially for protection of LCD and PDP connectors, was designed, and the test tool was evaluated using polymeric siloxane coating materials which have various viscosities. The tes...
A test tool for self-leveling and flowing characters of coating materials used to semiconductors and electronic parts, especially for protection of LCD and PDP connectors, was designed, and the test tool was evaluated using polymeric siloxane coating materials which have various viscosities. The test results showed that the designed test tool was effective to measure self-leveling and flowing properties of coating materials. Therefore, considering that the viscosity is not directly correlated with self-leveling and flowing properties, we believe that this test tool will be a very useful tool for measurement instead of classical method using viscosities of coating materials. Particularly, the measurement of self-leveling and flowing properties using the test tool would be expected to be used in the area of selecting suitable protective coating materials for LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) and semiconductor connection parts.
A test tool for self-leveling and flowing characters of coating materials used to semiconductors and electronic parts, especially for protection of LCD and PDP connectors, was designed, and the test tool was evaluated using polymeric siloxane coating materials which have various viscosities. The test results showed that the designed test tool was effective to measure self-leveling and flowing properties of coating materials. Therefore, considering that the viscosity is not directly correlated with self-leveling and flowing properties, we believe that this test tool will be a very useful tool for measurement instead of classical method using viscosities of coating materials. Particularly, the measurement of self-leveling and flowing properties using the test tool would be expected to be used in the area of selecting suitable protective coating materials for LCD (Liquid Crystal Display), PDP (Plasma Display Panel) and semiconductor connection parts.
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제안 방법
Basic design of test tool for flow and self-leveling properties (Ø: diameter, W: width, D: depth L: length).
각 견본에 대하여 특성을 ASTM, JIS 및 KS에 근거하여 비교 실험하였다.
또 다른 흐름성 측정은 깊이 3×폭 3×길이 80 mm의 흐름성 시험용 홈통으로 공기 중 상온 상태에서 한시간 동안 시험하였다(Ref. ASTM D 2556-93a: 건축용 씰링재의 sagging 특성 측정법).
반도체와 전자부품의 코팅제로 사용되는 폴리실록산(시편)의 흐름성(flow) 및 퍼짐성(self-leveling)을 측정할 수 있는 시험 장치를 고안하였고, 점도가 각기 다른 견본들을 사용하여 고안된 시험장치를 시험하였다. 그 결과, 이 장치를 이용하여 시편의 흐름성 및 퍼짐성 측정을 할 수 있었고, 점도를 통해 흐름성 및 퍼짐성을 예측하던 것을 대신하여 활용할 수 있다고 판단하였다.
본 시험 장치를 시험하기 위해 SILCA T-514, SILCA S-31, SILCA D-32 및 KE-45를 시편으로 사용하여 각각의 특성을 비교하였다. KE-45는 Shin-Etsu사의 탈옥심 경화형의 산업용 실리콘 접착제로 비 흐름성 페이스트 상이다.
시험 장치의 코팅 물질이 닿는 모든 표면은 폴리에틸렌으로 구성되었으며(테프론: Teflon, Poly Tetra Fluoro Carbon으로 된 Dupont사의 상품 명, 알루미늄, LDPE, HDPE 등도 가능), 고정 스텐드는 알루미늄으로, 밀고 당기는 버튼은 스테인레스로 구성되었다. 상기와 같은 재질은 시험되는 코팅물질에 따라 다르게 되며, 본 연구에서는 실록산 고분자를 사용하므로 재질이 쉽게 이형 되는 폴리에틸렌으로 하였다.
흐름성은 본 시험 장치 직경 10×깊이 10 mm 구멍을 수직으로 세워서 한 시간 동안 측정하였다. 시험장치를 수평으로 놓은 상태에서, 구멍에 연결된 버튼을 뒤로 정해진 자리까지 빼내고 시편을 구멍에 충분히 채우고 스크래퍼로 잔여 부분을 제거한 후, 시험 장치를 수직으로 세워서 구멍에 연결된 버튼을 끝까지 전면으로 눌러, 시편이 표면위로 완전히 돌출되도록 하여 측정하였다. 자기 퍼짐성은 앞의 방법과 유사하게 직경 20×깊이 10 mm의 구멍으로 시편을 채우고 스크래퍼로 잔여 부분을 제거한 후, 수평인 상태에서 버튼을 전면부로 눌러 올려 시편이 표면위로 완전히 돌출되도록 하여 한 시간 동안 자기 퍼짐성을 측정하였다.
실록산 고분자로 만든 축합 경화 반응형의 코팅 제품별 흐름성과 자기 퍼짐성을 고안된 시험 장치로 시험하였다.
압출성(extrusion rate)은 4 mm 주사기 노즐로 6 kgf/cm2의 공기압으로 측정하였다(Ref. ASTM C 1183-04).
ASTM D 2556-93a: 건축용 씰링재의 sagging 특성 측정법). 앞의 흐름성 측정 방법과 유사하게, 시험장치를 수평으로 놓은 상태에서, 홈통에 연결된 버튼을 뒤로 정해진 자리까지 빼내고 시편을 홈통에 충분히 채우고 스크래퍼로 잔여 부분을 제거한 후, 시험 장치를 수직으로 세워서 홈통에 연결된 버튼을 끝까지 전면으로 눌러, 시편이 표면위로 완전히 돌출되도록 하여 측정하였다.
흐름성과 자기 퍼짐성 현상을 인증하기 위한 시험 장치는 오래 전부터 생산업체, 적용 업체, 품질 보증 및 승인 등의 분야에서 매우 필요한 것으로 인식되어왔다. 이런 문제인식하에 본 연구에서는 흐름성, 자기 퍼짐성 및 틱소트로피 특성 등을 측정 할 수 있는 시험 장치를 고안하였고(Fig. 2), LCD 및 반도체 절연 코팅 물질에 대하여 이 시험 장치를 적용하여 시험하였다.
자기 퍼짐성은 앞의 방법과 유사하게 직경 20×깊이 10 mm의 구멍으로 시편을 채우고 스크래퍼로 잔여 부분을 제거한 후, 수평인 상태에서 버튼을 전면부로 눌러 올려 시편이 표면위로 완전히 돌출되도록 하여 한 시간 동안 자기 퍼짐성을 측정하였다.
대상 데이터
KE-45는 Shin-Etsu사의 탈옥심 경화형의 산업용 실리콘 접착제로 비 흐름성 페이스트 상이다. SILCA T-514, S-31, D-32는 장암칼스㈜의 제품으로, SILCA T-514는 탈 옥심 경화형의 흐름성 접착제이며, SILCA S-31과 D-32는 탈 알코올 경화형의 흐름성이 조절된 실리콘 접착 코팅제이다.
시험 장치의 코팅 물질이 닿는 모든 표면은 폴리에틸렌으로 구성되었으며(테프론: Teflon, Poly Tetra Fluoro Carbon으로 된 Dupont사의 상품 명, 알루미늄, LDPE, HDPE 등도 가능), 고정 스텐드는 알루미늄으로, 밀고 당기는 버튼은 스테인레스로 구성되었다. 상기와 같은 재질은 시험되는 코팅물질에 따라 다르게 되며, 본 연구에서는 실록산 고분자를 사용하므로 재질이 쉽게 이형 되는 폴리에틸렌으로 하였다.
이론/모형
표면 경화시간(TFT)은 공기 중 상온에서(상온은 25±2 ℃/50±5% 상대 습도의 상태를 의미함) 표면 경화 속도를 의미하며 각 견본의 반응성의 차이를 확인하기 위해 실시 하였다(Ref. ASTM C 679-03: 상온 경화형 코팅재의 표면 접촉 시 접촉면이 떨어져 나오지 않는 경화 시간 측정법).
성능/효과
흐름성과 퍼짐성은 각각의 시편마다 큰 차이를 보여주었다. KE-45는 흐름성과 퍼짐성이 없었고, SILCA T-514는 110 mm 흐름성과 20 mm 퍼짐성을 나타내었고, SILCA S-31은 25 mm 흐름성과 6 mm 퍼짐성을 보였고, SILCA D-32는 42 mm 흐름성과 10 mm 퍼짐성을 나타내어 점도와 압출성의 차이로는 흐름성과 퍼짐성을 예측할 수 없음을 알게 되었다(Fig. 9). 점도가 44,000 cSt인 SILCA T-514는 이보다 점도가 낮은 43,500 cSt인 SILCA D-32보다 흐름성과 퍼짐성 및 홈통 흐름성 시험에서 더 많이 흐르고 퍼지는 것으로 나타났다.
견본들의 표면 경화 시간은 경화 시스템에 따라 8분 또는 25분으로 유사하였으며, 견본의 반응성은 탈 알코올 형(SILCA S-31, D-32)이 탈 옥심 형(SILCA T-514)보다 3배정도 빠르게 나타났다.
점도가 44,000 cSt인 SILCA T-514는 이보다 점도가 낮은 43,500 cSt인 SILCA D-32보다 흐름성과 퍼짐성 및 홈통 흐름성 시험에서 더 많이 흐르고 퍼지는 것으로 나타났다. 따라서, 본 실험 장치가, 일정한 흐름성과 퍼짐성을 필요로 하는 반도체와 전자부품의 코팅제로 사용되는 물질의 특성을 판단하는 데는 점도나 압출성을 가지고 판단하는 것보다 훨씬 적합한 것으로 판단되었다.
9). 점도가 44,000 cSt인 SILCA T-514는 이보다 점도가 낮은 43,500 cSt인 SILCA D-32보다 흐름성과 퍼짐성 및 홈통 흐름성 시험에서 더 많이 흐르고 퍼지는 것으로 나타났다. 따라서, 본 실험 장치가, 일정한 흐름성과 퍼짐성을 필요로 하는 반도체와 전자부품의 코팅제로 사용되는 물질의 특성을 판단하는 데는 점도나 압출성을 가지고 판단하는 것보다 훨씬 적합한 것으로 판단되었다.
흐름성 홈통 시험에서는 SILCA T-514만이 23 mm 흐름성을 보여주었으며, 이러한 모의 시험을 통해 실제 반도체 및 전자부품 코팅 과정에서의 과도한 흐름성과 퍼짐성으로 인한 불량 발생을 예방할 수 있을 것으로 판단하였다(Fig. 10).
후속연구
반도체와 전자부품의 코팅제로 사용되는 폴리실록산(시편)의 흐름성(flow) 및 퍼짐성(self-leveling)을 측정할 수 있는 시험 장치를 고안하였고, 점도가 각기 다른 견본들을 사용하여 고안된 시험장치를 시험하였다. 그 결과, 이 장치를 이용하여 시편의 흐름성 및 퍼짐성 측정을 할 수 있었고, 점도를 통해 흐름성 및 퍼짐성을 예측하던 것을 대신하여 활용할 수 있다고 판단하였다. 특히, 흐름성이 적절히 조절되어야만 하는 LCD, PDP 및 반도체 커넥션 보호 코팅제의 특성 평가에 활용될 것으로 기대되며, 또한 이 시험 장치는 코팅 유동성의 정의, 코팅 검증, 품질 관리 및 생산 응용 부분에 매우 유용하게 활용될 것이다.
특히, 흐름성이 적절히 조절되어야만 하는 LCD, PDP 및 반도체 커넥션 보호 코팅제의 특성 평가에 활용될 것으로 기대되며, 또한 이 시험 장치는 코팅 유동성의 정의, 코팅 검증, 품질 관리 및 생산 응용 부분에 매우 유용하게 활용될 것이다. 이 장치가 많은 연구자와 산업체들이 흐름성과 자기 퍼짐성 또는 틱소트로피성 물질의 특성을 파악하는데 활용하는 장치가 되기를 바라고, 업체간 표준 시험 장치로 사용되기를 희망한다.
그 결과, 이 장치를 이용하여 시편의 흐름성 및 퍼짐성 측정을 할 수 있었고, 점도를 통해 흐름성 및 퍼짐성을 예측하던 것을 대신하여 활용할 수 있다고 판단하였다. 특히, 흐름성이 적절히 조절되어야만 하는 LCD, PDP 및 반도체 커넥션 보호 코팅제의 특성 평가에 활용될 것으로 기대되며, 또한 이 시험 장치는 코팅 유동성의 정의, 코팅 검증, 품질 관리 및 생산 응용 부분에 매우 유용하게 활용될 것이다. 이 장치가 많은 연구자와 산업체들이 흐름성과 자기 퍼짐성 또는 틱소트로피성 물질의 특성을 파악하는데 활용하는 장치가 되기를 바라고, 업체간 표준 시험 장치로 사용되기를 희망한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전자 산업에서 불량 감소를 위해 매우 중요한 것은 무엇언가?
6,7 반면에 비흐름성 코팅 페이스트의 경우는 커넥터 내부가 미충전 상태로 되거나 예상 밖의 전기적 불량이나 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 흐름성을 측정한다는 것이 전자 산업에서 불량 감소를 위해 매우 중요하다.8 불행히도, 대부분의 회사들은 흐름성,9,10 자기 퍼짐성11,12 및 틱소트로피13,14 특성들을(Fig.
실록산 코팅 물질 중 축합 경화 반응 형의 장점은 무엇인가?
실록산 코팅 물질 중 축합 경화 반응 형(condensation cure type)은 부가 반응 형(addition or hydrosilylation cure type)과 비교하여 접착력이 우수하다는 장점이 있다. 이런 축합 경화형 실록산 코팅 물질은 공기 중에 노출되면서 경화가 시작되며, 표면 경화 시간(Tack Free Time, TFT)은 수 십분 이내이고, 적용 후에 약 한 시간 정도를 시료가 재질의 표면에서 흐르면서 퍼지게 된다.
커넥터 표면 위에서의 흐름성과 자기 퍼짐성 특성을 평가하기에 한계가 있었는데, 그 이유는 무엇인가?
1) 단순히 점도로 측정하고 있기 때문에 커넥터 표면 위에서의 흐름성과 자기 퍼짐성 특성을 평가하기에는 한계가 있었다. 이는 유동성의 한 특성인 점도는 흐름성과 자기 퍼짐성과는 동일한 특성이 아니기 때문이다.15-17
참고문헌 (17)
김철현, 이명의, 대한민국 특허 출원번호 10-2011-0022216.
C. H. Kim, W. O. Cho, M. E. Lee and H. M. Cho, The 1st International Symposium on Applied Silicon Chemistry, Yonsei University Advanced Silicon Center, Abstract, 22, Wonju, Republic of Korea (2010).
김철현, 김기영, 대한민국 특허 등록번호 10-0982161.
김철현, 이명의, 대한민국 특허 출원번호 10-2010-0001308.
김철현, 이명의, 대한민국 특허 출원번호 10-2011-0007098.
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B. J. Liao, US Patent 7,268,850.
R. Everaers, S. K. Sukumaran, G. S. Grest, C. Svaneborg, A. Sivasubramanian and K. Kremer, Sci., 303(5659), 823-826 (2004).
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