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논문 상세정보

Abstract

Alumina-silica composite coating layers were prepared by electrophoretic deposition (EPD) of plate-shaped alumina particles dispersed in a sol-gel binder, which was prepared by hydrolysis and the condensation reaction of methyltrimethoxysilane in the presence of colloidal silica. The microstructure and the electrical and thermal properties of the coatings were compared according to the EPD process parameter: voltage, time and the content of the plate-shaped alumina particles. The electrical insulation property of the coatings was measured by a voltage test. The coatings were prepared by EPD of the sol-gel binder with 5-30 wt% plate alumina particles on parallel electrodes at a distance of 2 cm for 1-10 min under an applied voltage of 10-30 V. The coatings experienced increased breakdown voltage with increasing thickness. However, the higher the thickness was, the smaller the breakdown voltage strength was. A breakdown voltage as high as 4.6 kV was observed with a $400{\mu}m$ thickness, and a breakdown voltage strength as high as 27 kV/mm was achieved for the sample under a $100{\mu}m$ thickness.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
세라믹
세라믹의 장단점은?
방열, 전기절연, 내열특성은 우수하지만, 고온의 소결공정을 필요로 하며 사용가능한 기판에 제한이 있을 수 있다

이 코팅소재는 우수한 방열 및 전기절연 특성과 함께 내열 특성이 요구되는데, 일반적인 수지의 경우 내열온도가 낮지만 폴리아미드 이미드계 수지 및 실리콘계 수지 등은 상대적으로 높은 내열 특성을 보인다. 세라믹의 경우 방열, 전기절연, 내열특성은 우수하지만, 고온의 소결공정을 필요로 하며 사용가능한 기판에 제한이 있을 수 있다. 또한 저온소성형 세라믹으로 졸-겔 반응을 통한 네트워크를 만들 수 있으나, 후막의 제조는 쉽지 않다.

전자 부품이 고밀도화, 고집적화
전자 부품이 고밀도화, 고집적화되면서 발생하는 문제는?
부품의 고밀도화는 기기 내에 많은 열을 발생시키며, 기판에 탑재되어 있는 부품을 기판과 단락시키거나 부품의 기능을 저하시킴으로써 전자기기의 수명단축과 효율 저하의 원인

전자기기가 소형화, 다기능화, 대용량화를 추구함에 따라 전자 부품이 고밀도화, 고집적화가 되고 있다. 그러나 부품의 고밀도화는 기기 내에 많은 열을 발생시키며, 기판에 탑재되어 있는 부품을 기판과 단락시키거나 부품의 기능을 저하시킴으로써 전자기기의 수명단축과 효율 저하의 원인이 되고 있다.1) 이러한 전자기기의 수명 연장 및 고효율화를 이루기 위하여 기기 내에 생성되는 열을 빠르게 방열시킬 수 있는 고성능 전기절연 코팅에 대한 요구가 높다.

졸-겔 공정
졸-겔 공정을 거쳐 제조되는 세라믹 코팅의 장점은?
저온소성 공정으로 제조가 가능

세라믹코팅은 유기수지에 비해 열안정성과 방열 특성은 우수하지만, 고온의 소결을 거쳐야하는 단점이 있으나, 졸-겔 공정을 통해 제조되는 세라믹코팅은 저온소성 공정으로 제조가 가능하다. 졸-겔 공정으로 MgO-ZrO2 복합소재 코팅막을 제조하고, 1000℃까지 열중량 분석을 하여도 무게손실이 17%이고, 절연파괴강도가 50 kV/mm인 절연 코팅을 제조하는 연구도 진행되었다.

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참고문헌 (8)

  1. T. B. Jeon, Y. H. Kim, and S. H. Ma, "Analysis of PCB Manufacturing System Using Computer Simulation," J. Kor. Inst. Ind. Eng., 6 [2] 133-50 (1993). 
  2. J. J. Park, "Electrical Insulation Breakdown Strength in Epoxy/Spherical Alumina Composites for HV Insulation," Trans. Electr. Electron. Mater., 14 [2] 105-09 (2013). 
  3. J. J. Park, "Effect of Mmixing Ratio of Spherical Silica on the Electrical Insulation Breakdown Strength in Epoxy Composites," Trans. Electr. Electron. Mater., 14 [2] 101-04 (2013). 
  4. O. Cakiroglu, "High Voltage Breakdown Testing of Sol-gel MgO-ZrO2 Insulation Coatings under Various Compressions at 298K and 77K," Moldavian J. Phys. Sci., 4 [1] 49-53 (2005). 
  5. T. Oldinga, M. Sayer, and D. Barrow. "Ceramic Sol-gel Composite Coatings for Electrical Insulation," Thin Solid Films., 398-399 581-86 (2001). 
  6. L. Besra and M. Liu, "A Review on Fundamentals and Applications of Electrophoretic Deposition(EPD)," Prog. Mater. Sci., 52 [1] 1-61 (2007). 
  7. I. Corni, M. P. Ryan, and A. R. Boccaccini, "Electrophoretic Deposition: From Traditional Ceramics to Nanotechnology," J. Eur. Ceram. Soc., 28 [7] 1353-67 (2008). 
  8. K. Hasegawa, H. Nishimori, M. Tatsumisago, and T. Minami, "Effect of Poly (acrylic acid) on the Preparation of Thick Silica Films by Electrophoretic Sol-gel Deposition of Re-dispersed Silica Particles," J. Mater. Sci., 33 [4] 1095-98 (1998). 

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