선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 PPE 수지의 경화성분으로 사용하기 위하여 새로운 아크릴레이트 단량체를 합성하고, 기판 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 기존 연구에서 사용한 상용 경화성분을 대체하기 위하여 우레탄 아크릴레이트를 기반으로 하는 고유 경화성분 소재를 합성하고 분석하였다.
제안 방법
- (1) 열가소성 PPE 소재와 열경화 성분으로서 새롭게 합성된 아크릴레이트 소재를 이용하여 GHz 대역에서의 유전손실이 0.003보다 작은 저손실 고분자 기판 소재를 제작하였다.
- 1H NMR을 이용하여 KU 시리즈 단량체의 proton을 분석하였다. 각 알파벳(x) 위치에 해당하는 proton을 Hx의 형태로 표현하였을 때, Figure 6의 (a)를 보면, Ha 피크는 3.
- DSC 결과로부터 200 ℃ 이상의 경화온도 조건에서 조성물의 경화가 충분히 진행된다고 볼 수 있으며, 본 결과를 바탕으로 PPE와의 복합체 기판 제조를 진행하였다.
- 가압적층 조건은 진공 중에서 220 ℃, 60분, 60 kgf/cm2의 온도 및 압력조건으로 실시하였다.
- 과량의 하이드록시 아크릴레이트를 사용하여 NCO기를 완전히 반응시킬 목적으로, KU310은 NCO와 OH의 당량비가 1:1.1, KU330은 1:1.03이 되도록 첨가량을 조절하였다.
- 본 연구에서는 PPE 수지의 경화성분으로 사용하기 위하여 새로운 아크릴레이트 단량체를 합성하고, 기판 특성에 미치는 영향을 검토하였다. 기존 연구에서 사용한 상용 경화성분을 대체하기 위하여 우레탄 아크릴레이트를 기반으로 하는 고유 경화성분 소재를 합성하고 분석하였다. 기존의 상용 경화성분이 짧은 사슬길이로 인하여 PPE 수지의 유연화에 크게 기여하지 못한 점을 고려하여, 사슬길이가 긴 HMDI(hexamethylene diisocyanate)의 trimer를 기반으로 한 우레탄 아크릴레이트 단량체를 합성하였다.
- 기존 연구에서 사용한 상용 경화성분을 대체하기 위하여 우레탄 아크릴레이트를 기반으로 하는 고유 경화성분 소재를 합성하고 분석하였다. 기존의 상용 경화성분이 짧은 사슬길이로 인하여 PPE 수지의 유연화에 크게 기여하지 못한 점을 고려하여, 사슬길이가 긴 HMDI(hexamethylene diisocyanate)의 trimer를 기반으로 한 우레탄 아크릴레이트 단량체를 합성하였다. 합성된 단량체를 PPE 수지와 혼합하여 tape casting으로 필름화하고, 이후 가압적층하여 제작된 변성 PPE 기판소재의 유전특성 및 물리적 특성을 평가하고 분석하였다.
- 동박의 에칭액으로 온도 40 ℃의 제2염화철(FeCl3) 30% 수용액을 사용하였으며, 에칭을 콘베이어형 에칭기(Bungard DL500)를 사용하여 약 1분 30초간 액을 분사하여 실시하였다.
- 합성된 경화성분과 PPE를 볼밀로 혼합하여 바니시화한 후 이를 필름화하고, 건조 후 동박과 함께 적층하여 복합체 기판을 제작하였다. 먼저 PPE 수지를 톨루엔에 녹여 최종적으로 수지 농도 20 wt% 용액이 되도록 처리하였다. 이 용액과 합성된 우레탄 아크릴레이트, 유기과산화물 개시제 등을 혼합하여 바니시를 제조하고, comma coater를 이용하여 PET carrier 필름 위에 도포, 건조하여 수지 복합체 필름을 제조하였다.
- 분석: 합성된 우레탄 아크릴레이트 단량체를 FTIR 분광기(Thermo Nicolet 380)를 이용하여 분석하였다. 소량의 시료를 진공건조기(OV-11, 제이오텍)에서 충분히 건조한 수 분석을 실시하였다.
- 분석: 합성된 우레탄 아크릴레이트 단량체를 FTIR 분광기(Thermo Nicolet 380)를 이용하여 분석하였다. 소량의 시료를 진공건조기(OV-11, 제이오텍)에서 충분히 건조한 수 분석을 실시하였다. 합성된 구조를 알아보기 위하여 1H NMR(BRUKER 400 MHz)을 사용하여 추가 분석하였다.
- 00136 mol)을 투여하여 완전히 용해시킨다. 용해된 것을 확인 후 촉매인 DBTDL 0.06 g(9.5 x 10-5 mol)을 천천히 투여하였다. 이때 발열반응이 생기기 때문에 80 ℃를 넘어가지 않도록 조절하였다.
- 00136 mol)을 투여하여 완전히 용해시킨다. 용해된 것을 확인 후 촉매인 DBTDL 0.06 g(9.5 x 10-5 mol)을 천천히 투여하였다. 이때 발열반응이 생기기 때문에 80 ℃를 넘어가지 않도록 조절하였다.
- 우레탄 결합반응을 이용하여 다관능 아크릴레이트를 합성하고, 이를 PPE 수지의 경화성분으로 이용하여 유연한 저유저손실 고주파 기판소재를 제작하였다. 각 조성별 실험결과를 다음과 같이 요약할 수 있다.
- 이후 동박을 완전히 에칭해 내고 기판의 유전특성을 평가하였다. 유전율 및 유전손실은 AET사의 dielectrometer를 이용하여 1 GHz에서 측정하였다.
- 먼저 PPE 수지를 톨루엔에 녹여 최종적으로 수지 농도 20 wt% 용액이 되도록 처리하였다. 이 용액과 합성된 우레탄 아크릴레이트, 유기과산화물 개시제 등을 혼합하여 바니시를 제조하고, comma coater를 이용하여 PET carrier 필름 위에 도포, 건조하여 수지 복합체 필름을 제조하였다. Figure 2에 이러한 수지 복합체 필름의 제조 과정을 도시하였다.
- 박리강도의 측정에는 Instron사의 5543 모델 인장시험기와 test jig를 이용하였다. 이후 동박을 완전히 에칭해 내고 기판의 유전특성을 평가하였다. 유전율 및 유전손실은 AET사의 dielectrometer를 이용하여 1 GHz에서 측정하였다.
- 적층체 양면의 동박을 에칭하여 10 x 80 mm strip 패턴을 형성시킨 후 90도 박리강도(peel strength)를 측정하였다. 동박의 에칭액으로 온도 40 ℃의 제2염화철(FeCl3) 30% 수용액을 사용하였으며, 에칭을 콘베이어형 에칭기(Bungard DL500)를 사용하여 약 1분 30초간 액을 분사하여 실시하였다.
- Figure 2에 이러한 수지 복합체 필름의 제조 과정을 도시하였다. 최종 필름 중에 PPE 수지와 아크릴레이트의 함량비가 80/20, 85/15, 90/10이 되도록 배합량을 조절하였다. 개시제의 함량은 아크릴레이트/개시제 주량비가 15/1이 되도록 하였다.
- PPE와 합성 경화성분의 복합체 기판제자. 합성된 경화성분과 PPE를 볼밀로 혼합하여 바니시화한 후 이를 필름화하고, 건조 후 동박과 함께 적층하여 복합체 기판을 제작하였다. 먼저 PPE 수지를 톨루엔에 녹여 최종적으로 수지 농도 20 wt% 용액이 되도록 처리하였다.
- 소량의 시료를 진공건조기(OV-11, 제이오텍)에서 충분히 건조한 수 분석을 실시하였다. 합성된 구조를 알아보기 위하여 1H NMR(BRUKER 400 MHz)을 사용하여 추가 분석하였다. 합성된 소재의 열적 특성 및 경화특성을 알아보기 위해 DSC(Netzsch DSC200 F3)를 이용하여 분석을 실시하였다.
- 기존의 상용 경화성분이 짧은 사슬길이로 인하여 PPE 수지의 유연화에 크게 기여하지 못한 점을 고려하여, 사슬길이가 긴 HMDI(hexamethylene diisocyanate)의 trimer를 기반으로 한 우레탄 아크릴레이트 단량체를 합성하였다. 합성된 단량체를 PPE 수지와 혼합하여 tape casting으로 필름화하고, 이후 가압적층하여 제작된 변성 PPE 기판소재의 유전특성 및 물리적 특성을 평가하고 분석하였다.
- 합성된 구조를 알아보기 위하여 1H NMR(BRUKER 400 MHz)을 사용하여 추가 분석하였다. 합성된 소재의 열적 특성 및 경화특성을 알아보기 위해 DSC(Netzsch DSC200 F3)를 이용하여 분석을 실시하였다.
대상 데이터
- 3 관능기를 가진 트리아크릴레이트를 합성하기 위하여 큐솔루션(주)을 통하여 제공받은 HMDI(hexamethylene diisocyanate)의 trimer를 기초 원료로 사용하였다.
- KU310 합성: 500 mL 3구 플라스크에 HMDI trimer 145.59 g(0.2885 mol)과 acrylate monomer인 2-HPA 109.08 g(0.8391 mol)을 칭량하여 투입하였다. 반응기 내부온도를 40 ℃로 설정한 후 교반하면서 중합금지제인 resorcinol 0.
- KU330 합성: 500 mL 3구 플라스크에 HMDI trimer 115.65 g(0.2292 mol)과 acrylate monomer인 HPPA 139.14 g(0.6261 mol)을 칭량하여 투입하였다. 반응기 내부온도를 40 ℃로 설정한 후 교반하면서 중합금지제인 resorcinol 0.
- 우레탄 결합반응을 이용하여 두 개의 이중결합 작용기를 가진 아크릴레이트 단량체를 합성하기 위하여, 큐솔루션(주)을 통하여 제공받은 2-hydroxypropyl acrylate(2-HPA), 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate(HPPA) 등 2종의 하이드록시 모노아크릴레이트를 이용하였다. Resorcinol을 중합금지제로, DBTDL(dibutyltin dilaurate)을 반응촉매로 이용하였다. 열가소성 PPE 수지로는 GE Plastics사의 Noryl IC780을 구입하여 사용하였다.
- 동박의 에칭액으로 온도 40 ℃의 제2염화철(FeCl3) 30% 수용액을 사용하였으며, 에칭을 콘베이어형 에칭기(Bungard DL500)를 사용하여 약 1분 30초간 액을 분사하여 실시하였다. 박리강도의 측정에는 Instron사의 5543 모델 인장시험기와 test jig를 이용하였다. 이후 동박을 완전히 에칭해 내고 기판의 유전특성을 평가하였다.
- IC780 수지는 폴리스티렌이 20% 블렌딩된 변성 PPE 수지이다. 쉬트성형을 위한 용제로는 톨루엔(삼전순약)을 이용하였고, 개시제로는 1,3-di(2-tert-butylperoxy-isopropyl)benzene(Perbutyl P, 일본유지)을 이용하였다.
- Resorcinol을 중합금지제로, DBTDL(dibutyltin dilaurate)을 반응촉매로 이용하였다. 열가소성 PPE 수지로는 GE Plastics사의 Noryl IC780을 구입하여 사용하였다. IC780 수지는 폴리스티렌이 20% 블렌딩된 변성 PPE 수지이다.
- 우레탄 결합반응을 이용하여 두 개의 이중결합 작용기를 가진 아크릴레이트 단량체를 합성하기 위하여, 큐솔루션(주)을 통하여 제공받은 2-hydroxypropyl acrylate(2-HPA), 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate(HPPA) 등 2종의 하이드록시 모노아크릴레이트를 이용하였다.
성능/효과
- (2) HMDI trimer와 hydroxy acrylate를 이용하여 이중결합을 세 개 가진 triacrylate 경화 성분을 합성하였고, FTIR 및 1H NMR의 결과로부터 우레탄 결합이 형성되었음을 확인하였다.
- (3) Benzene ring을 포함하고 있는 HPPA를 이용하여 제작된 triacrylate인 KU330을 경화성분으로 사용하였을 때 유전율은 더 크고, 유전손실은 더 작았다.
- (4) PPE의 함량이 증가할수록, 즉 경화성분이 감소할수록 유전율과 유전손실이 감소하는 경향을 나타내었다.
- Figure 8(a)에는 PPE와 합성 단량체로 제조된 기판의 PPE 함량에 따른 유전율을 도시하였다. 1GHz에서 2.6 이하의 낮은 유전율을 나타내었고, PPE 함량이 많아질수록 대체로 유전율이 낮아지는 경향을 보였다. HPPA를 이용한 KU330을 경화성분으로 사용하였을 경우 유전율이 소폭 작게 나타났다.
- 그래프로부터 -NCO 기와 -OH 기가 사라지고 -NH 기가 형성된 것을 확인할 수 있으며, 1682 cm-1의 밴드는 HMDI trimer의 고리구조로부터 얻어진 카보닐기임을 확인할 수 있다.
- Figure 9에 나타낸 그래프는 PPE 85 wt%의 조성에서 경화성분에 따른 동박(폭 1 cm, 두께 18 μm)의 접합 강도 평가결과로서, 경화성분의 종류별 동박 박리 강도를 도시한 것이다. 실험결과, KU330과 KU310을 각각 경화성분으로 사용하였을 때, 접합 강도에는 큰 차이가 있다고 보기 어려웠다.
- 실험설계 및 FTIR, 1H NMR 분석 결과로부터 우레탄 결합 반응을 통하여 합성된 단량체들이 Scheme 1에 기술한 트리아크릴레이트 구조를 가지고 있다고 할 수 있다. 합성된 아크릴레이트들은 비교적 긴 사슬길이를 가지고 있어, 경화성분으로서의 역할 뿐만 아니라, PPE 수지 필름의 유연화도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
- KU330을 사용한 기판의 유전손실이 더 낮았던 거은 단량체가 페닐기를 함유하고 있어 분자구조가 상대적으로 강직했기 때문인 것으로 판단된다. 특히 KU330의 함량이 10 또는 15 wt%인 경우 유전손실이 0.003 이하로서, 고주파 대역에서 부품용 소재로서 일반적으로 활용되는 low temperature cofired ceramics(LTCC) 소재의 유전손실에 상응하는 수준의 값을 나타내는 것을 확인하였다.17
후속연구
- KU330과 PPE를 사용하여 제작된 기판소재는 1 GHz에서의 유전손실이 0.003보다 작아서 고주파 대역용 플렉서블 전자기판 소재로서 활용하기에 충분할 것으로 기대된다.
- H NMR 분석 결과로부터 우레탄 결합 반응을 통하여 합성된 단량체들이 Scheme 1에 기술한 트리아크릴레이트 구조를 가지고 있다고 할 수 있다. 합성된 아크릴레이트들은 비교적 긴 사슬길이를 가지고 있어, 경화성분으로서의 역할 뿐만 아니라, PPE 수지 필름의 유연화도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.