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온도 변화에 의한 열전도성 실리콘 고무의 절연 열화 특성
A Study on Insulation Degradation Properties of Thermal Conductive Silicone Rubber due to Temperature Transition 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.28 no.7, 2015년, pp.456 - 461  

이성일 (한국교통대학교 안전공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the frequency properties of electrostatic capacity and dielectric loss for the samples with different types of filler has been measured in through the applied frequency range of 7 kHz ~3,000 kHz at temperature of $80^{\circ}C$, $110^{\circ}C$, $140^{\circ}C$...

주제어

#Electrostatic capacity   #Dielectric loss   #Frequency and temperature  

AI 본문요약
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제안 방법

  • 이 연구에서는 정전용량을 측정하기 위하여 상부전극으로 주 전극 38 mmΦ과 가드링 전극(내경 40 mm Φ, 외경 54 mmΦ과 하부전극 54 mmΦ으로 구성되어 있으며, 측정 회로는 그림 1과 같다. 두께 100 mm인 실리콘 고무 시료의 직경이 38 mm로 Al foil을 양면에 부착하여, 온도가 80℃, 110℃, 140℃, 170℃ 인가하였을 때 주파수 7 kHz～3,000 kHz 범위에서 정전용량 C와 유전 손실을 값을 측정하였다. 측정 장치로는 LCR METER(日, KC 605), 오븐 등을 사용하였으며, 측정회로는 그림 1과 같다.
  • 이 실험에서 사용한 시료는 Dimethylvinyl terminated dimethyl siloxane을 100 phr, SiO2를 10 phr, Al2O3 : 230 phr의 실리콘 배합을 조절하여 열전도성 및 인장강도를 부여하고 PI에는 내열성이 우수한 polyimide의 표면개질 및 실리콘과의 접착이 되도록 프라이머를 처리하여 화학적으로 반응을 일으켜 두께 100 ㎛, 인장강도 500 ㎏/㎟, 두께 평탄도가 ±20 ㎛, ACF 압착을 30회하여 열전도성 실리콘/PI 복합 sheet를 제조하였다.
  • 이 연구에서는 LCD와 FPCB를 접착할 수 있는 ACF를 heat head에서 가열할 때 열은 160∼180℃의 일정한 온도로 유지하고, 2∼3 MPa의 가압에 충격 완화할 수 있는 실리콘 고무 박막 sheet를 제작하여 전압1 V, 온도 80～170℃, 주파수 7～3,000 kHz의 범위에서 정전용량을 측정하여 그 열화 특성을 검토하였다.
  • 이 연구에서는, 충전제가 다른 두 시료를 주파수 7kHz~3,000 kHz의 범위에서 온도가 80℃, 110℃, 140℃,170℃ 인가하였을 때 정전용량(electrostatic capacity)과 유전 손실(dielectric loss tangent)의 주파수 특성을 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

  • 이 연구에서는 정전용량을 측정하기 위하여 상부전극으로 주 전극 38 mmΦ과 가드링 전극(내경 40 mm Φ, 외경 54 mmΦ과 하부전극 54 mmΦ으로 구성되어 있으며, 측정 회로는 그림 1과 같다.
  • 두께 100 mm인 실리콘 고무 시료의 직경이 38 mm로 Al foil을 양면에 부착하여, 온도가 80℃, 110℃, 140℃, 170℃ 인가하였을 때 주파수 7 kHz～3,000 kHz 범위에서 정전용량 C와 유전 손실을 값을 측정하였다. 측정 장치로는 LCR METER(日, KC 605), 오븐 등을 사용하였으며, 측정회로는 그림 1과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 온도에 따라 충전제가 다른 두 시료의 정전용량과 유전손실 주파수 특성을 측정한 결과 어떤 결론을 얻었는가? 1) 7~3,000 kHz의 주파수 범위에서 온도가 80℃, 110℃,140℃, 170℃로 열화(degradation)시켰을 때 정전용량은 글래스 파이버(glass fiber) 보다 폴리이미드 필름 (polyimide film)을 사용한 시료 쪽이 더 커져 있음을 확인했다. 또한 온도가 증가할수록 정전용량의 값의 차는 감소함을 확인했다. 2) 온도가 80℃, 110℃, 140℃, 170℃로 증가될수록 주파수가 증가함에 따라 유전 손실의 크기는 글래스 파이버 보다 폴리이미드 필름을 사용한 시료 쪽이 더 커져 있음을 확인했다. 또한 주파수가 증가할수록 유전 손실의 크기는 감소함을 확인했다. 3) 폴리이미드 필름을 사용한 시료의 경우 주파수가 증가할수록 온도 증가에 따라 정전용량은 감소하였으며, 유전 손실은 주파수가 높아질수록 온도가 증가하면 서서히 감소함을 확인했다. 4) 글래스 파이버를 사용한 시료의 경우 주파수가 증가할수록 온도 증가에 따라 정전용량 및 유전 손실은 서서히 감소함을 확인했다.
이방전도성 필름은 어디에서 이용되는가? 규소와 산소로 된 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 골격으로 한 실리콘 고무는 규소원자 상에는 유기기를 갖는 분자 수준의 무기물과 유기물의 하이브리드머와는 다른 특이한 성질을 가지며 다양한 제품 형태와 함께 산업계에 널리 사용되고 있다[1-3]. 반도체 디바이스의 고속화, 고기능화, 고집적화, 표면실장으로 의해 납땜에 의한 접착 형태에서 전도성 입자를 분산시킨 필름상의 접착제를 사용하고 있는데 이방전도성 필름(anisotropic conductive film, ACF)은 금속 코팅된 플라스틱 또는 금속입자 등의 전도성 입자를 분산시킨 필름상의 접착제로 LCD 실장 분야에서의 LCD 패널과 TCP (tape carrier package) 또는 PCB (printed circuit board)와 TCP 등의 전기적 접속에 널리 이용되고 있다 [4-6]. 이 실험에 사용한 글래스 파이버(glass fiber), 폴리이미드 필름(polyimide, PI film)은 강직한 방향족 주쇄를 기본으로 하는 열적안정성을 가진 고분자 물질로 이미드 고리의 화학적 안정성을 기초로 하여 우수한 기계적 강도, 내화학성, 내후성, 내열성을 가진다.
실리콘 고무의 장점은? 최근 급속한 산업의 발전과 더불어 각광을 받고 있는 실리콘 고무는 내한성, 내열성, 전기 특성이 우수하고, 난연성의 부여가 용이하고, 일반의 유기합성 고무보다 열전도성이 매우 양호하다. 또한 전선피복 두께를 반으로 만족시킬 수 있다. 규소와 산소로 된 실록산 결합(-Si-O-Si-)을 골격으로 한 실리콘 고무는 규소원자 상에는 유기기를 갖는 분자 수준의 무기물과 유기물의 하이브리드머와는 다른 특이한 성질을 가지며 다양한 제품 형태와 함께 산업계에 널리 사용되고 있다[1-3].
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참고문헌 (8)

  1. H. G. Cho and Y. K. Park, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 10, 770 (1997). 

  2. Y. Toureille and J. P. Reboul, Ann. Soc. Sci., 89, 190 (1978). 

  3. Annual Book of ASTM Standards, Electrical Insulation, 10.01, 19 (1993). 

  4. C. S. Huh, K. S. Jang, and H. G. Cho, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 9, 344 (1996). 

  5. R. J. Morgan, L. T. Mones, and W. J. Steele, Polymer, 23, 295 (1982). [DOI: http://dx.doi.org/10.1016/0032-3861(82)90320-2] 

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  6. Y. S. Yoo, J. H. Kim, K. S. Seo, H. G. Cho, and Y. K. Park, J. Korean Inst. Electr. Electron. Mater. Eng., 12, 1052 (1999). 

  7. T. Imai, F. Sawa, T. Ozaki, T Shimizu, R. Kido, M. Kozako, and T. Tanaka, Proc. of International Symposium on Electrical Insulating Materials, 5-9 (Kitakyushu, Japan, 2005) p. 239. 

  8. H. C. Karner, 6th ISH, 30.02, 1-4 (1989). 

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