스마트 모바일 산업의 성장에 따라 부품의 집적화가 가속화 되고 있다. 이러한 부품의 집적화는 부품간의 간섭현상문제를 야기했으며, 이를 해결하기 위한 전자파 차폐 기술의 중요성이 부각되고 있다. 전자파 차폐 기술은 전자파를 반사하거나 흡수하는 방식으로 구현되며, 일반적으로 전도성물질이 전자파 차폐에 활용된다. 최근 산업의 변화에 따라 투명 차폐기술이 요구되고 있으며, 본 연구에서는 임프린팅 기술을 활용한 음각 구조 패턴에 전도성 복합 바인더를 충진 하여 투명 차폐소재를 제안하고자 하였다. 전도성 복합 바인더를 제조하기 위하여 UV중합 아크릴 바인더를 활용하고 전도성 부여를 위해 구상, 판상 및 적층상의 은 입자를 활용하였다. 은 입자의 구조적인 특징에 따라 경화특성, 전도성 그리고 접착력의 변화를 확인하였다. 경화과정에서는 구상 입자의 활용이 가장 효율적이었으며, UV에 취약한 구조를 보완할 추가적인 경화 시스템이 요구되었다. 전도성평가에서는 적층상 구조가 우수한 특성을 보였다. 접착력은 구상이 가장 우수한 특성을 보였으며, 표면에서의 불규칙성에 따른 결과로 평가된다. 최종적으로 이를 활용한 패턴필름은 우수한 투명특성을 보여주었다.
스마트 모바일 산업의 성장에 따라 부품의 집적화가 가속화 되고 있다. 이러한 부품의 집적화는 부품간의 간섭현상문제를 야기했으며, 이를 해결하기 위한 전자파 차폐 기술의 중요성이 부각되고 있다. 전자파 차폐 기술은 전자파를 반사하거나 흡수하는 방식으로 구현되며, 일반적으로 전도성물질이 전자파 차폐에 활용된다. 최근 산업의 변화에 따라 투명 차폐기술이 요구되고 있으며, 본 연구에서는 임프린팅 기술을 활용한 음각 구조 패턴에 전도성 복합 바인더를 충진 하여 투명 차폐소재를 제안하고자 하였다. 전도성 복합 바인더를 제조하기 위하여 UV 중합 아크릴 바인더를 활용하고 전도성 부여를 위해 구상, 판상 및 적층상의 은 입자를 활용하였다. 은 입자의 구조적인 특징에 따라 경화특성, 전도성 그리고 접착력의 변화를 확인하였다. 경화과정에서는 구상 입자의 활용이 가장 효율적이었으며, UV에 취약한 구조를 보완할 추가적인 경화 시스템이 요구되었다. 전도성평가에서는 적층상 구조가 우수한 특성을 보였다. 접착력은 구상이 가장 우수한 특성을 보였으며, 표면에서의 불규칙성에 따른 결과로 평가된다. 최종적으로 이를 활용한 패턴필름은 우수한 투명특성을 보여주었다.
Recently, integration of parts is accelerating according to the growth of the smart mobile industry. The integration of these parts causes problems of interference phenomena between the parts, and the importance of electromagnetic wave shielding technology to solve this problem is highlighted. Elect...
Recently, integration of parts is accelerating according to the growth of the smart mobile industry. The integration of these parts causes problems of interference phenomena between the parts, and the importance of electromagnetic wave shielding technology to solve this problem is highlighted. Electromagnetic wave shielding technology is implemented so as to reflect or absorb electromagnetic waves, and generally conductive materials are utilized for electromagnetic wave shielding. Transparent shielding technology is required according to recent industrial changes. In this research, we propose transparent the shielding film using imprint technology with conductive composite binder. Utilizing UV polymerized acrylic binder to produce a conductive composite binder. Spherical, plate and stacked silver particles were used for conductivity. The changes of the curing characteristics, conductivity and adhesion were observed according to the structural characteristics of the silver particles. The use of spherical particles was the most efficient in the curing process, and an additional curing system was required to complement the UV-shadowing structure. In the conductivity evaluation, the stacked structure showed excellent characteristics. The adhesion of spherical system was the best. It is evaluated as a result of irregularities on the surface. Ultimately, the patterned film using this showed excellent transparency characteristics.
Recently, integration of parts is accelerating according to the growth of the smart mobile industry. The integration of these parts causes problems of interference phenomena between the parts, and the importance of electromagnetic wave shielding technology to solve this problem is highlighted. Electromagnetic wave shielding technology is implemented so as to reflect or absorb electromagnetic waves, and generally conductive materials are utilized for electromagnetic wave shielding. Transparent shielding technology is required according to recent industrial changes. In this research, we propose transparent the shielding film using imprint technology with conductive composite binder. Utilizing UV polymerized acrylic binder to produce a conductive composite binder. Spherical, plate and stacked silver particles were used for conductivity. The changes of the curing characteristics, conductivity and adhesion were observed according to the structural characteristics of the silver particles. The use of spherical particles was the most efficient in the curing process, and an additional curing system was required to complement the UV-shadowing structure. In the conductivity evaluation, the stacked structure showed excellent characteristics. The adhesion of spherical system was the best. It is evaluated as a result of irregularities on the surface. Ultimately, the patterned film using this showed excellent transparency characteristics.
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문제 정의
본 연구에서는 앞서 언급된 전도성의 한계를 극복하고 기존에 요구되고 있는 투명성확보하기 위해 전도체를 활용한 패턴 제조기술을 적용하고자 하였다. 전도성을 가지는 접착소재를 설계하고 이를 활용해 복합구조형 접착소재를 제조하였다.
전도성을 측정하기 위하여 저항을 확인하고자 하였다. 차폐성능은 면저항에 반비례 한다[].
제안 방법
Tack을 측정하기 위하여 TA.XT Plus Texture Analyzer(Micro Sable System, U.K.)을 활용하였으며, Ball Probe를 적용하여 100 g⋅1 s의 압착과 1 mm/s의 속도로 박리를 진행하였다.
전도성 바인더를 제조하기 위하여 UV 중합 시스템을 활용했다. UV 중합기술을 이용하여 Pre-polymer를 구성하였으며, 블랜딩 과정에서 은 입자와 가교제, 광개시제 및 열개시제를 혼합하였다. Pre-polymer를 만들기 위하여, 2-ethylhexyl acrylate (Sigma-Aldrich, USA),acrylic acid (Sigma-Aldrich, USA), Isobornyl acrylate(Sigma-Aldrich, USA) 및 irgacure 1173 (BASF,Germany)을 이용했다.
경화를 진행시킴에 따라 변화하는 저항을 확인했다.Figure 9는 전도성의 경화 시간에 따라 변화하는 바인더의 표면저항을 나타낸 것이다.
일반적으로 아크릴레이트의 중합과 같은 발열 반응의 열경화 Kinetic를 평가하는 것은 쉽지 않기 때문에, 광경화 특성을 중점적으로 평가했다[11,12]. 또한, Pathway를 제어하여 열경화가 실제 진행이 되는지에 대한 점검을 병행하여 평가하였다. 경화속도를 살펴보기 위해 Photo-DSC를 활용하였다.
면저항을 측정하기 위하여 SCC-625 Surface Resistance Meter (ASTM-257, 3M,USA)를 활용하였다. 또한, 전도성의 변화요인을 확인하기 위해 표면의 구조변화를 살펴보고자 하였으며,Scanning Electron Microscope (SEM, SNE-3000M, Korea)을 활용하여 표면의 형상변화를 관찰하였다.
따라서 면저항이 낮을수록 차폐성능이 우수하다고 평가 할 수 있다. 면저항을 측정하기 위하여 패턴구조가 아닌 면구조로 바인더를 코팅하였다. 면저항을 측정하기 위하여 SCC-625 Surface Resistance Meter (ASTM-257, 3M,USA)를 활용하였다.
전도성을 가지는 접착소재를 설계하고 이를 활용해 복합구조형 접착소재를 제조하였다. 복합 구조형 접착소재의 경화 특성을 강화하기 위해 복합경화구조를 채택하였다. 전체적인 소재의 특징을 살펴보기 위해 경화 특성 및 부착력을 확인하고 이를 기반으로 한 전도성 평가를 수행했다.
입자의 선택적 활용을 확대하기 위해서는 보완적 경화시스템이 필수적이라고 할 수 있다. 본 시스템에서 채택한 열경화 시스템의 작동유무를 확인하기 위해 선열경화후의 광경화 속도를 평가했다. 총 4가지 조건을 이용하여 실험을 진행하였으며, 그 결과는 Figure 8에 나타내었다.
본 연구에서의 제시하고 있는 복합경화 시스템은 광경화 및 열경화를 활용한 것으로, 복합 구조형 바인더의 광경화 저해 문제를 열경화로 보완하는 구조를 가지고 있다. 일반적으로 아크릴레이트의 중합과 같은 발열 반응의 열경화 Kinetic를 평가하는 것은 쉽지 않기 때문에, 광경화 특성을 중점적으로 평가했다[11,12].
패턴을 활용한 투명 전도성 필름의 제작과정은 Figure 4에 나타내었다. 소프트 몰딩을 통해 음각을 형성 하고, 임프린팅된 필름면 전면부에 바인더를 코팅한 다음 스퀴징 공법을 통해 음각면 이외의 바인더를 모두 제거 하였다.이를 통해 음각 부분에만 복합 재료형 바인더를 코팅할 수 있었다.
우선 입자상의 물질이 들어가서 경화를 저해하는 정도를 살펴보았다. Figure 6은 각각의 입자의 구조별 함량별 광경화 속도를 나타낸 것이다.
은 입자는 각각 독립적으로 활용되었으며, 중량대비 30, 50, 70%의 함량으로 적용되었다. 은입자의 분산성을 확보하기 위하여 고속교반기 및 초음파처리를 수행하였다.
이를 통해 음각 부분에만 복합 재료형 바인더를 코팅할 수 있었다. 이후 광경화 및 열경화를 통해 경화를 진행하여, 최종적인 필름을 제조하였다.
전도성 바인더를 제조하기 위하여 UV 중합 시스템을 활용했다. UV 중합기술을 이용하여 Pre-polymer를 구성하였으며, 블랜딩 과정에서 은 입자와 가교제, 광개시제 및 열개시제를 혼합하였다.
본 연구에서는 앞서 언급된 전도성의 한계를 극복하고 기존에 요구되고 있는 투명성확보하기 위해 전도체를 활용한 패턴 제조기술을 적용하고자 하였다. 전도성을 가지는 접착소재를 설계하고 이를 활용해 복합구조형 접착소재를 제조하였다. 복합 구조형 접착소재의 경화 특성을 강화하기 위해 복합경화구조를 채택하였다.
복합 구조형 접착소재의 경화 특성을 강화하기 위해 복합경화구조를 채택하였다. 전체적인 소재의 특징을 살펴보기 위해 경화 특성 및 부착력을 확인하고 이를 기반으로 한 전도성 평가를 수행했다. 최종적으로 준비된 바인더를 활용하여 패턴을 형성하고 투명성을 검토하였다.
전체적인 소재의 특징을 살펴보기 위해 경화 특성 및 부착력을 확인하고 이를 기반으로 한 전도성 평가를 수행했다. 최종적으로 준비된 바인더를 활용하여 패턴을 형성하고 투명성을 검토하였다.
투명 패턴 필름 및 복합 바인더를 활용하여 투명 전도성 필름을 제조하였다. 복합 바인더의 전기적 성능이 투명 패턴 필름의 성능에 영향을 미치게 된다.
대상 데이터
UV 중합기술을 이용하여 Pre-polymer를 구성하였으며, 블랜딩 과정에서 은 입자와 가교제, 광개시제 및 열개시제를 혼합하였다. Pre-polymer를 만들기 위하여, 2-ethylhexyl acrylate (Sigma-Aldrich, USA),acrylic acid (Sigma-Aldrich, USA), Isobornyl acrylate(Sigma-Aldrich, USA) 및 irgacure 1173 (BASF,Germany)을 이용했다. 가교제로는 1,6-hexanedioldiacrylate (Miwon Specialty Chemical, Korea)를 이용하였으며, 광개시제로는 Irgacure 1173을 열개시제로는V-70 (Wako, Japan)을 이용했다.
Pre-polymer를 만들기 위하여, 2-ethylhexyl acrylate (Sigma-Aldrich, USA),acrylic acid (Sigma-Aldrich, USA), Isobornyl acrylate(Sigma-Aldrich, USA) 및 irgacure 1173 (BASF,Germany)을 이용했다. 가교제로는 1,6-hexanedioldiacrylate (Miwon Specialty Chemical, Korea)를 이용하였으며, 광개시제로는 Irgacure 1173을 열개시제로는V-70 (Wako, Japan)을 이용했다. 상세한 조성은 table1에 나타내었다.
Figure 5는 은으로 구성 가능한 미세입자의 형상을 나타낸 것이다. 본 연구에서는 구상 (HAG-100S,Changsung, Korea) 판상 (FAG-100S, Changsung, Korea)그리고 적층상 (HAG-100H, Changsung, Korea)의 3가지 입자를 활용하였으며, 구체적인 정보는 Table 2에 나타내었다. 은 입자는 각각 독립적으로 활용되었으며, 중량대비 30, 50, 70%의 함량으로 적용되었다.
이론/모형
또한, Pathway를 제어하여 열경화가 실제 진행이 되는지에 대한 점검을 병행하여 평가하였다. 경화속도를 살펴보기 위해 Photo-DSC를 활용하였다. 장비는 Q-200 (TA Instrument, USA)을 활용하였으며, metal광원아래에서 10 mW/cm2의 조건으로 경화되었고, 상온환경에서 측정되었다.
면저항을 측정하기 위하여 패턴구조가 아닌 면구조로 바인더를 코팅하였다. 면저항을 측정하기 위하여 SCC-625 Surface Resistance Meter (ASTM-257, 3M,USA)를 활용하였다. 또한, 전도성의 변화요인을 확인하기 위해 표면의 구조변화를 살펴보고자 하였으며,Scanning Electron Microscope (SEM, SNE-3000M, Korea)을 활용하여 표면의 형상변화를 관찰하였다.
본 연구에서는 투명성을 확보하기 위하여 투명 패턴기술을 활용하였다. 투명 패턴을 구현하기 위해 임프린팅 기술을 적용하였으며, 소프트 몰딩 기술을 활용하여 패턴을 제작하였다.
본 연구에서는 투명성을 확보하기 위하여 투명 패턴기술을 활용하였다. 투명 패턴을 구현하기 위해 임프린팅 기술을 적용하였으며, 소프트 몰딩 기술을 활용하여 패턴을 제작하였다. 패턴의 구조는 Figure 2와 같으며, 제작된 패턴 필름은 Figure 3과 같다.
성능/효과
따라서 이러한 경화 수축현상을 적극적으로 활용하면 상대적으로 바인더의 함량제어에 있어 효과적인 대응이 가능할 것으로 예상된다. 70%를 활용한 시스템에서는 경화초기단계에 저항이 측정 최소치에 도달하였으며, 표면상태는 50%와 동일하게 표면 굴곡을 확인 할 수 있었다 (Figure 11). 적층상의 구조가 우수한 저항특성이 나온 것은 구조적인 특징에 따른 공간에서의 접촉확률증가에 따른 결과로 해석된다.
접착력 평가에서는 필러의 함량이 작을 경우에는 유사한 경향을 보이나 필러의 함량이 증가한 경우 적층상 시스템이 가장 크게 저하되는 것으로 확인되었다. 복합 바인더를 활용하여 패턴 필름 을 충진 한 경우에도 우수한 투명성을 확인 할 수 있었으며, 투명 차폐 소재로의 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.
이론적인수축률은 소재에 따라 차이가 크지만 단관능성 물질의 경우 수 % 수준이며, 다관능성 물질의 경우 20%내외로 평가된다 [12]. 본 시스템에서는 이러한 수축현상에 따라 바인더가의 줄어들면서 은 입자 사이의 공간이 좁아지고, 결과적으로 입자간의 접촉을 극대화 시켜줄 것으로 예상되었다. 실제 바인더는 입자를 이용한전도성 구현의 부정적 영향인자로 작용한다.
UV경화가 90% 이상 진행되면 mobility의 급격한 감소에 의해 열경화가 거의 진행되지 않지만, 50% 수준으로 가경화 정도의 경화가 진행된 경우에는 추가적인 경화로 90%이상의 경화도 구현이 가능함을 설명한바 있다. 본 시스템에서판상 및 적층상의 경우에 선 경화가 거의 진행되지 않았기 때문에 열 경화의 효율이 우수할 것으로 예상할 수 있다.
가시광의 간섭을 최대한 줄일 수 있는 폭으로 패턴이 형성되면 보다 우수한 광학적 특성을 구현 할 수 있다. 본 연구에서는 실제 라인에서 제조가능한 수준인 10 um 폭의 패턴을 형성했기 때문에, 선형구조를 직접인지 할 수 없으며, 이러한 구조적인 특징이 앞선 투과율을 구현했다고 평가된다.
총 4가지 조건을 이용하여 실험을 진행하였으며, 그 결과는 Figure 8에 나타내었다. 열개시제가 들어있지 않은 3가지 샘플을 각각 80℃, 100℃, 120℃에 30분간 노출 시킨 후 광경화를 측정하였는데, 경화 속도가 감소하는 경향은 보이고 있지만, 광경화가 진행되고 있음을 확인 할 수 있었다. 광경화가 감소하는 이유는 개시제가 고온에 노출됨에 따라 분해되거나 그 구조가 변경되었기 때문으로 추측된다.
구상의 경우 내부 반사에 따른 빠른 경화 특성을 보였으며, 판상과 적층상의 경우에는 보완적인 경화 시스템이 요구되었다. 전도성은 반대 경향을 보였으며, 적층상 시스템이 가장 우수한 전도성 결과를 보여 주었다. 이는 공간상에서 입자간의 접촉이 큰 영향을 주기 때문으로 판단되었다.
이는 공간상에서 입자간의 접촉이 큰 영향을 주기 때문으로 판단되었다. 접착력 평가에서는 필러의 함량이 작을 경우에는 유사한 경향을 보이나 필러의 함량이 증가한 경우 적층상 시스템이 가장 크게 저하되는 것으로 확인되었다. 복합 바인더를 활용하여 패턴 필름 을 충진 한 경우에도 우수한 투명성을 확인 할 수 있었으며, 투명 차폐 소재로의 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.
실제 입자의 양이 증가하더라도 경화율의 변화에 따라 저항이 감소하는 경향을 확인 할 수 없었다. 판상 은 입자를 활용한 경우에는 30, 50% 에서는 구상형과 동일한 결과를 보였으며, 경화율의 증가에 따른 저항 감소효과를 확인 할 수 없었다. 반면 적층상의 은입자를 활용한 경우에는 전혀 다른 결과를 확인 할 수 있었다.
후속연구
반면, 점도 및 젖음 특성 등으로 대표되는 공정 특성을 구현하기 위하여 비율을 줄이는데 한계가 존재하였다. 따라서 이러한 경화 수축현상을 적극적으로 활용하면 상대적으로 바인더의 함량제어에 있어 효과적인 대응이 가능할 것으로 예상된다. 70%를 활용한 시스템에서는 경화초기단계에 저항이 측정 최소치에 도달하였으며, 표면상태는 50%와 동일하게 표면 굴곡을 확인 할 수 있었다 (Figure 11).
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전자기파 차폐의 의미는 무엇인가?
전자기파의 간섭을 제어하기 위해 전자파 차폐 기술이 최근 다양하게 연구되고 있다. 전자기파 차폐(ElectromagneticShielding)는 공간의 특정 부분을 도체 혹은 강자성체로 둘러싸서 내부가 외부 전자기장으로부터 영향을 받지 않도록 하거나, 반대로 내부에서 발생한 전자기장이 외부에 미치지 않도록 하는 것을 말한다[4]. 전자기장의 주파수가 높을수록 효과가 있으므로 고주파공학에서 많이 이용되고 있는 기술이다.
전자기파의 차폐정도에 영향을 미치는 요인으로 무엇이 있는가?
전자기장의 주파수가 높을수록 효과가 있으므로 고주파공학에서 많이 이용되고 있는 기술이다. 전자기파의 차폐정도는 사용되는 물질과 두께, 차폐하려는 공간의 크기, 막으려는 전자기파의 진동수에 따라 결정된다. 이러한 전자파 차폐 기술에 따른 전자파의 감쇄율은 다음과 같은 수식으로 설명된다.
전자기파 간섭 현상이 일으키는 구동문제는 무엇이 있는가?
제품 전체의 오작동을 야기할 뿐만 아니라 과전류 등의 기계적 결함을 야기할 수 있기 때문에 필수적으로 해결해야 하는 문제로 평가된다[1∼3]. 특히 디스플레이의 일그러짐, 전파장애 및 노이즈발생 등은 전자파 간섭의 대표적인 구동 문제로 제품사용에 있어 치명적인 문제로 작용하게 된다. 이러한 현상을 전자기파 간섭 현상이라고 한다.
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