KR102362271B1 - 회로 기판용 보호 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 개시는, i) 수분, 이물질, 및 부식성 가스로부터 회로 기판 및 그에 장착된 전기/전자 부품을 효과적으로 보호하기 위한 보호 코팅을 형성할 수 있는, ii) 보호 코팅의 형성 시간을 단축할 수 있는, iii) 더 얇은 두께에서 최적의 보호 성능을 발휘할 수 있는 보호 코팅을 형성할 수 있는, 그리고, iv) 제거되기가 더 용이한 보호 코팅을 형성할 수 있는, 회로 기판용 보호 코팅 조성물을 제공한다. 본 개시의 일 측면에 따른 회로 기판용 보호 코팅 조성물의 일 구현예는, 폴리 케톤; 및 용매;를 포함한다.

Description

회로 기판용 보호 코팅 조성물 {Protective coating composition for circuit boards}
본 개시는 회로 기판용 보호 코팅 조성물에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 회로 기판에 장착된 전기/전자 부품 내 금속 재료의 부식 및 오염을 방지하기 위한 보호 코팅을 형성하기 위한 보호 코팅 조성물에 관한 것이다.
회로 기판(예를 들어, 인쇄 회로 기판)에 장착되는 다양한 전기/전자 부품들은, 예를 들어, 구리, 은, 금, 납, 주석, 또는 황동과 같은 금속 재료를 포함한다. 이러한 금속 재료는 수분 또는 부식성 가스에 의해 부식될 수 있다. 또한, 이러한 금속 재료는 이물질에 의해 오염(또는, 접촉)될 수 있다. 회로 기판에 장착된 전기/전자 부품 내의 금속 재료의 그러한 부식 및/또는 오염은, 회로 기판을 포함하는 제품의 수명 단축 및/또는 오작동을 유발시킨다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 보호 코팅(예를 들어, 컨포멀 코팅)이, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판 상에 도포된다. 그에 따라, 보호 코팅은, 회로 기판 및 전기/전자 부품의 외부 표면들의 적어도 일부 또는 전체를 덮는 장벽층으로서 기능한다.
종래의 컨포멀 코팅은, 예를 들어, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지 또는 불화 폴리머를 함유하는 코팅 조성물에 의해 형성된다. 그에 따라, 종래의 컨포멀 코팅은 수분의 침투 및 이물질에 의한 접촉을 효과적으로 방지한다. 그러나, 종래의 컨포멀 코팅은 부식성 가스(특히, 황화수소)의 침투를 효과적으로 방지하지 못한다.
금속의 부식을 발생시킬 수 있는 부식성 가스는 전기/전자 부품 내의 금속 재료와 반응하여, 금속 재료의 전기전도도를 감소시키고, 금속 재료의 형태를 변형시킴으로써, 금속 재료가 본래의 특성을 상실하도록 만든다. 부식성 가스의 예는, 황화수소(H2S), 이산화황(SO2), 염소(Cl2), 또는 이산화질소(NO2)를 포함한다. 특히, 황화수소는 대기 오염이 심한 지역에서 비교적 높은 농도로 빈번하게 검출되고 있으며, 금속(특히, 은, 구리, 또는 주석)을 매우 빠른 속도로 부식시킨다.
또한, 대부분의 컨포멀 코팅은 경화성 코팅 조성물(curable coating composition)로부터 형성되는데, 이 경화성 코팅 조성물은 컨포멀 코팅의 형성을 위해 긴 경화 시간을 필요로 한다. 통상적으로, 컨포멀 코팅의 열 경화는, 약 60 ℃ 내지 약 80℃에서, 적어도 약 3시간 동안 수행된다. 이와 같이, 종래의 컨포멀 코팅을 위한 경화성 코팅 조성물은, 보호 코팅 형성 시간의 단축 측면에서, 비효율적이다. 게다가, 경화된 컨포멀 코팅을 제거하는 것은 매우 어렵다. 회로 기판에 장착되어 있는 전기/전자 부품이 고장난 경우, 고장난 전기/전자 부품을 덮고 있는 경화된 컨포멀 코팅은, 고장난 전기/전자 부품의 교체를 훨씬 더 어렵게 만든다. 게다가, 경화된 컨포멀 코팅을 제거하기 위해 가열 수단(예를 들어, 인두, 또는 히트건)에 의해 경화된 컨포멀 코팅을 가열하는 경우, 경화된 컨포멀 코팅의 연소 및 열분해에 의해 유해 가스가 발생된다.
문헌 『CAROL A. GRISSOM et al., "EVALUATION OF COATING PERFORMANCE ON SILVER EXPOSED TO HYDROGEN SULFIDE", Journal of the American Institute for Conservation, 2013, Vol.52, No.2, 82-96』은, 스털링 실버 쿠폰(sterling silver coupons)에 도포된 12개의 코팅을 고농도의 황화수소에 노출시켜, 실내 환경에서의 변색(tarnish)을 방지하는 이들의 효과를 시험하였음을 개시하고 있다. 이 문헌에 따르면, 아크릴 분산액, 셀룰로스 나이트레이트, 및 폴리비닐 아세테이트로부터 형성된 코팅들이 높은 성능을 보였고, 아크릴 수지, 및 폴리비닐 부티랄로부터 형성된 코팅들은 중간 성능을 보였다. 이 문헌의 FIG.9에 따르면, 이들 코팅은 비교적 두꺼운 두께(15 ㎛ 내지 71 ㎛)를 갖는 경우에 최적의 성능을 발휘하였다. 더 두꺼운 코팅은, 코팅 형성 속도 및 코팅 제거 용이성 측면에서, 덜 효율적이다. 특히, 보호 코팅이 두꺼울수록, 회로 기판의 고장난 전기/전자 부품을 교체하는 공정에 수반되는 고온의 솔더링에 의해 발생되는 열에 의해, 보호 코팅으로부터 더 많은 유해 가스 및 냄새가 발생될 수 있다. 보호 코팅이 두꺼울수록, 미경화/미건조 코팅 조성물이 보호 코팅 내에 잔류할 가능성이 더 커진다. 보호 코팅 내 미경화/미건조 코팅 조성물은 솔더링 불량을 발생시킬 수 있다. 또한, 이 문헌은, 거기에 개시된 코팅들이 회로 기판에 장착된 전기/전자부품을 황화수소로부터 보호할 수 있는지의 여부를 실증(demonstration)하지 않았다.
본 개시는, i) 수분, 이물질, 및 부식성 가스로부터 회로 기판 및 그에 장착된 전기/전자 부품을 효과적으로 보호하기 위한 보호 코팅을 형성할 수 있는, ii) 보호 코팅의 형성 시간을 단축할 수 있는, iii) 더 얇은 두께에서 최적의 보호 성능을 발휘할 수 있는 보호 코팅을 형성할 수 있는, 그리고, iv) 제거되기가 더 용이한 보호 코팅을 형성할 수 있는, 회로 기판용 보호 코팅 조성물을 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따른 회로 기판용 보호 코팅 조성물의 일 구현예는, 폴리 케톤; 및 용매;를 포함한다.
본 개시의 회로 기판용 보호 코팅 조성물의 다른 구현예에 있어서, 상기 보호 코팅 조성물 중 상기 폴리케톤의 함량은, 상기 보호 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 wt% 내지 약 90 wt%일 수 있다.
본 개시의 회로 기판용 보호 코팅 조성물의 다른 구현예에 있어서, 상기 용매는, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 메틸이소부틸케톤, 노르말부틸알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 자일렌, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세톤, 헥사논, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시의 회로 기판용 보호 코팅 조성물의 다른 구현예에 있어서, 상기 용매는, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 메틸이소부틸케톤, 노르말부틸알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시의 회로 기판용 보호 코팅 조성물의 다른 구현예에 있어서, 상기 용매는, 에틸알코올과 노르말부틸알코올의 혼합물, 또는 에틸알코올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 개시의 다른 측면에 따른 회로 기판용 보호 코팅 형성 방법의 일 구현예는, 보호 코팅 조성물을, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판의 표면의 적어도 일부 상에, 도포한 후, 도포된 보호 코팅 조성물을 건조시키는 과정을 적어도 1회 수행하는 단계를 포함한다.
본 개시의 회로 기판용 보호 코팅 형성 방법의 다른 구현예에 있어서, 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는 약 2 ㎛ 이상 내지 약 5 ㎛ 이하일 수 있다.
본 개시의 또 다른 측면에 따른 적층체는, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판; 및 상기 회로 기판의 표면의 적어도 일부 상에 형성된 보호 코팅;을 포함하며, 여기서 상기 보호 코팅은 폴리케톤을 포함한다.
본 개시의 적층체의 다른 구현예에 있어서, 상기 보호 코팅의 두께는 약 2 ㎛ 이상 내지 약 5 ㎛ 이하일 수 있다.
폴리케톤 ( polyketones )
본 개시에 있어서, 폴리케톤은 카르보닐기(-C(=O)-)를 함유하는 반복 단위를 포함하는 임의의 폴리머 및 코폴리머를 지칭한다. 폴리케톤은 케톤 수지 및 케톤/알데하이드 수지를 포함한다. 케톤/알데히드 수지는 케톤과 알데하이드의 축합을 통해 형성된 수지를 의미한다. 폴리케톤은, 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 반복 단위들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
<화학식 1>
Figure 112019105672713-pat00001
여기서, R은 2 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬렌, 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴렌, 2 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬에테르, 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴에테르, 2 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬에스테르, 또는 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴에스테르일 수 있다.
폴리케톤은, 예를 들어, 알칼리 촉매의 존재하에, 케톤(예를 들면, 지환족 케톤, 예를 들면, 사이클로헥사논 또는 그 유도체)을, 적절한 경우 알데하이드(예를 들면, 포름알데하이드)와 조합하여, 축합시킴으로써 제조될 수 있다. 또는, 폴리케톤은, 예를 들어, 일산화탄소 및 불포화 이중결합을 포함하는 화합물의 반응에 의해 제조될 수 있다. 또는, 폴리케톤은, 예를 들어, 일산화탄소 및 적어도 1종 이상의 에틸렌계 불포화 탄화수소의 반응에 의해 제조된 교호 공중합체일 수 있다. 또는, 폴리케톤은, 예를 들어, 팔라듐(II) 촉매의 존재하에, 기상 에틸렌 및/또는 프로필렌과 일산화탄소의 반응에 의해 제조될 수 있다.
폴리케톤(K)의 수평균 분자량은, 겔투과 크로마토그래피에 의해 측정되었을 때, 예를 들어, 약 1,000 g/mol 내지 약 200,000 g/mol, 또는 약 20,000 g/mol 내지 약 90,000 g/mol일 수 있으나, 이들 범위를 벗어날 수도 있다.
폴리케톤의 주쇄에 위치하는 카르보닐기에 있어서, 산소 원자는 탄소 원자의 전자를 강하게 끌어당기며, 그에 따라, 카르보닐기는 극성을 나타낸다. 이러한 카르보닐기의 극성으로 인하여, 폴리케톤 사슬들 사이에는 전기적 인력이 발생한다. 이러한 전기적 인력으로 인해, 폴리케톤 사슬들 사이의 거리가 감소하게 된다. 이러한 폴리케톤 사슬들의 조밀한 배치 구조는, 부식성 가스가 폴리케톤 층을 투과하는 것을 매우 어렵게 만든다. 그에 따라, 폴리케톤을 함유하는 본 개시의 기판용 보호 코팅 조성물은, 부식성 가스의 투과를 효과적으로 방지하는 보호 코팅을 형성할 수 있다.
다른 구현예에 있어서, 폴리케톤은, 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다:
<화학식 2>
Figure 112019105672713-pat00002
여기서, R1은 수소, 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴기, 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬에테르기, 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴에테르기, 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬에스테르기, 또는 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴에스테르기일 수 있으며, x:y는 약 1:999 내지 약 999:1일 수 있다.
R1기의 크기가 클 수록, 폴리케톤 사슬들이 조밀하게 배치되는 것이 더 많이 방해된다. 역으로, R1기의 크기가 작을 수록, 폴리케톤 사슬들이 조밀하게 배치되는 것이 덜 방해된다. 따라서, R1기의 크기가 작을 수록, 폴리케톤 층은 부식성 가스를 더욱 효과적으로 차단할 수 있다. 이러한 측면에서, R1은 바람직하게는, 수소 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 수소 또는 메틸기일 수 있으며, 가장 바람직하게는 수소일 수 있다.
앞에서 언급된 바와 같이, R1기의 크기가 작을 수록, 폴리케톤 사슬들이 더욱 조밀하게 배치되며, 그에 따라 폴리케톤 층의 결정도가 증가한다. 더욱 큰 결정도를 갖는 폴리케톤 층은 더 큰 취성(brittle)을 가질 수 있다. 역으로, R1기의 크기가 클수록, 폴리케톤 층은 감소된 결정도 및, 그에 따라, 감소된 취성(즉, 증가된 유연성)을 가질 수 있다. 따라서, 우수한 부식성 가스 차단 특성 및 유연성을 동시에 갖는 폴리케톤 층을 제공하기 위해서는, R1은 더욱 바람직하게는, 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기일 수 있으며, 가장 바람직하게는, 메틸기일 수 있다.
보호 코팅 조성물 중 폴리케톤의 함량은, 예를 들어, 보호 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 wt% 내지 약 90 wt%일 수 있다. 보호 코팅 조성물 중 폴리케톤의 함량이 낮을수록, 보호 코팅 조성물의 점도는 낮아진다. 낮은 점도의 보호 코팅 조성물은 분무법에 적합하다. 보호 코팅 조성물 중 폴리케톤의 함량이 높을수록, 보호 코팅 조성물의 점도는 높아진다. 높은 점도의 보호 코팅 조성물은 페인팅법에 적합하다.
에틸렌 비닐 알코올 수지
본 개시의 다른 구현예에 있어서, 보호 코팅 조성물은 에틸렌 비닐 알코올 수지를 더 포함할 수 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 에틸렌 비닐 알코올 수지는 산소 및 수소와 같은 가스를 매우 효과적으로 차단할 수 있다. 그러나, 에틸렌 비닐 알코올 수지는 매우 비싸다. 게다가, 에틸렌 비닐 알코올 수지는 -OH기의 존재로 인해 친수성이며, 그에 따라, 열악한 수분 차단 특성을 갖는다. 따라서, 에틸렌 비닐 알코올 수지 자체는 보호 코팅 조성물에 사용될 수 없다.
그러나, 에틸렌 비닐 알코올 수지가 폴리케톤과 조합되어 사용되는 경우, 폴리케톤의 우수한 수분 차단 특성에 의해, 에틸렌 비닐 알코올 수지의 열악한 수분 차단 특성이 보상될 수 있다. 또한, 에틸렌 비닐 알코올 수지의 우수한 가스 차단 특성에 의해, 폴리케톤의 부식성 가스 차단 특성이 상승될 수 있다. 폴리케톤 및 에틸렌 비닐 알코올 수지의 조합이 사용되는 경우, 폴리케톤 대 에틸렌 비닐 알코올 수지의 중량비는, 예를 들어, 약 1:999 내지 약 999:1일 수 있다. 보호 코팅 조성물 중, 폴리케톤 및 에틸렌 비닐 알코올 수지의 조합의 함량은, 예를 들어, 보호 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.1 wt% 내지 약 90 wt%일 수 있다.
에틸렌 비닐 알코올 수지는, 예를 들어, 다음과 같이 제조될 수 있다: 먼저, 에틸렌과 비닐 아세테이트를 공중합시켜 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머를 생성시킨 다음, 에틸렌 비닐 아세테이트 코폴리머를 가수분해시킴으로써 에틸렌 비닐 알코올 수지를 얻는다. 또한, 에틸렌 비닐 알코올 수지는 상업적으로 입수가능하다.
용매
본 개시의 보호 코팅 조성물의 용매로서, 폴리 케톤(또는, 폴리케톤 및 에틸렌 비닐 알코올 수지의 조합)을 용해시킬 수 있는 임의의 용매가 사용될 수 있다. 용매는, 예를 들어, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 메틸이소부틸케톤, 노르말부틸알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 자일렌, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세톤, 헥사논, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 용매는 에틸알코올, 이소프로필알코올, 메틸이소부틸케톤, 노르말부틸알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있는데, 이들은 폴리케톤 용해력이 우수하고, 휘발 온도가 낮아서 건조 속도가 빠르다. 가장 바람직하게는, 용매는, 에틸알코올과 노르말부틸알코올의 혼합물, 또는 에틸알코올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르의 혼합물을 포함할 수 있다. 에틸알코올과 노르말부틸알코올의 혼합물, 또는 에틸알코올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르의 혼합물은 건조 속도가 빠를 뿐만 아니라, 형성되는 보호 코팅에서 백화(blushing) 현상이 발생하는 것을 방지하는 것으로 밝혀졌다. 에틸알코올과 노르말부틸알코올의 혼합물에 있어서, 에틸알코올 대 노르말부틸알코올의 중량비는, 예를 들어, 약 1:99 내지 약 99:1일 수 있다. 에틸알코올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르의 혼합물에 있어서, 에틸알코올 대 프로필렌글리콜모노메틸에테르의 중량비는, 예를 들어, 약 1:99 내지 약 99:1일 수 있다. 보호 코팅 조성물 중 용매의 함량은, 폴리케톤(또는, 폴리케톤 및 에틸렌 비닐 알코올 수지의 조합) 및 첨가제를 제외한, 보호 코팅 조성물의 잔여량이다.
첨가제
본 개시의 보호 코팅 조성물의 다른 구현예는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제는, 예를 들어, 저분자 아크릴 레벨링제, 형광 증백제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 저분자 아크릴 레벨링제는 보호 코팅 조성물의 표면장력을 낮추어, 형성되는 보호 코팅의 평활도를 높일 수 있다. 보호 코팅 조성물 중 첨가제의 함량은, 예를 들어, 보호 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하여, 약 0.01 wt% 내지 약 20 wt%일 수 있다.
보호 코팅 조성물의 제조
본 개시의 보호 코팅 조성물은 폴리케톤(또는, 폴리케톤 및 에틸렌 비닐 알코올 수지의 조합) 및 선택적으로(optionally) 첨가제를 용매 중에 용해시킴으로써 제조될 수 있다.
보호 코팅의 형성
본 개시의 다른 측면에 따른 보호 코팅 형성 방법은, 본 개시의 일 측면에 따른 보호 코팅 조성물을, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판의 표면의 적어도 일부 상에, 도포한 후, 도포된 보호 코팅 조성물을 건조시키는 과정을 적어도 1회 수행하는 단계를 포함한다. 보호 코팅 조성물이 도포는, 예를 들어, 분무법, 페인팅법, 또는 이들의 조합에 의해 수행될 수 있다. 도포된 보호 코팅 조성물의 건조는, 도포된 보호 코팅 조성물로부터 용매를 제거하는 것을 의미한다. 도포된 보호 코팅 조성물의 건조를 위한 시간 및 온도는, 사용되는 용매에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 건조 시간은 약 1 초 내지 약 1 시간, 또는 약 10 초 내지 약 10 분, 또는 약 30 초 내지 약 3 분, 또는 약 1 분 내지 약 2 분일 수 있다. 예를 들어, 건조 온도는, 약 0 ℃ 내지 약 60 ℃, 또는 약 5 ℃ 내지 약 50 ℃, 또는 약 10 ℃ 내지 약 40 ℃, 또는 약 20 ℃ 내지 약 30 ℃일 수 있다.
최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는, 상기 과정을 수행하는 횟수에 따라 증가한다. 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는, 예를 들어, 약 1 ㎛ 이상, 또는 약 2 ㎛ 이상, 또는 약 3 ㎛ 이상, 또는 약 5 ㎛ 이상, 약 12 ㎛ 이상, 또는 약 16 ㎛ 이상일 수 있다. 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는, 예를 들어, 약 20 ㎛ 이하, 또는 약 16 ㎛ 이하, 또는 약 12 ㎛ 이하, 또는 약 5 ㎛ 이하, 또는 약 3 ㎛ 이하일 수 있다. 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께가 약 2 ㎛ 이상인 경우, 부식성 가스(특히, 황화수소)의 투과가 매우 효과적으로 방지되는 것으로 나타났다. 따라서, 바람직하게는, 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는, 예를 들어, 약 2 ㎛ 이상 내지 약 5 ㎛ 이하일 수 있다. 가장 바람직하게는, 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는, 예를 들어, 약 2 ㎛ 이상 내지 약 3 ㎛ 이하일 수 있다.
회로 기판 및 보호 코팅을 포함하는 적층체
앞에서 설명된 본 개시의 보호 코팅 형성 방법에 의해, 폴리케톤을 포함하는 보호 코팅이, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판의 표면의 적어도 일부 상에 적층된다. 그에 따라, 본 개시의 또 다른 측면에 따라, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판; 및 상기 회로 기판의 표면의 적어도 일부 상에 형성된 보호 코팅을 포함하는 적층체로서, 상기 보호 코팅은 폴리케톤을 포함하는, 적층체가 제공된다.
보호 코팅의 제거
본 개시에 있어서, 고장난 전기/전자 부품을 교체하기 위해, "전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판" 및 "폴리케톤을 포함하는 보호 코팅"을 포함하는 적층체로부터, 보호 코팅의 적어도 일부를 제거하는 것은, 매우 용이하게 수행될 수 있다. 즉, 폴리케톤을 용해시킬 수 있는 용매를, 제거하고자 하는 영역의 보호 코팅과 접촉시킴으로써, 보호 코팅을 매우 간단하게 제거할 수 있다. 용매는, 예를 들어, 분무법, 페인팅법, 또는 이들의 조합에 의해, 보호 코팅과 접촉할 수 있다. 폴리케톤을 용해시킬 수 있는 용매는, 예를 들어, 에틸알코올, 이소프로필알코올, 메틸이소부틸케톤, 노르말부틸알코올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 자일렌, 톨루엔, 메틸에틸케톤, 아세톤, 헥사논, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 보호 코팅의 제거에 사용되는 용매는, 보호 코팅 조성물의 제조에 사용되는 용매와 같거나 다를 수 있다.
<실시예>
보호 코팅 조성물의 제조
표 1에 표시된 조성에 따라, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 보호 코팅 조성물을, 실온에서 제조하였다.
재료명 조성(wt%)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
폴리케톤
(독일, TEGO사, 제품명: VariPlus CA)		 5 5
폴리우레탄
(독일, TEGO, VariPlus SK)		 5
폴리케톤(한국, 현대케미칼, SN-206) 5 5 2.5
아크릴 래커 수지
(한국, 애경화학(주), 52-204)		 5
폴리비닐부티랄
(일본, (주)쿠라레이코리아, PVB)		 5 2.5
아크릴 레벨링제
(한국, FTC Korea, LA-45)		 0.5 0.5 0.5
불소 왁스
(미국, SHAMROCK, SST-3)		 0.5
에탄올
(한국, (주)에스와이티에탄올, ETOH99)		 95 94 94.5 55 39 39 39 94.5
프로필렌글리콜모노메틸에테르
(한국, (주)삼영무역, PM)		 40
이소프로필알코올
(한국, (주)삼영무역, IPA)		 23 23 23
메틸이소부틸케톤
(한국, (주)삼영무역, MIBK)		 33 33 33
계 100 100 100 100 100 100 100 100
Cu 부식 방지 성능 시험
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 보호 코팅 조성물 각각을, 각각의 구리 시편의 전체 표면 상에 분무법으로 도포한 후, 실온에서 1 분 동안 건조하였다. 형성된 보호 코팅의 두께가 2 ㎛이 될 때까지, 이러한 도포 및 건조 과정을 반복하였다.
데시케이터의 하부에 황을 투입하였다. 그 다음, 데시케이터의 중간에 트레이를 설치하였다. 그 다음, 데시케이터 내의 트레이 상에, 보호 코팅을 갖는 구리 시편들을 배열하였다. 그 다음, 데시케이터의 뚜껑을 닫았다. 그 다음, 데시케이터를 105 ℃의 오븐에 넣었다.
그 다음, 30일 동안, 데시케이터 내의 각각의 구리 시편의 변색 여부를 육안으로 관찰하였다. 변색이 발생한 모든 구리 시편들의 경우, 그 변색은 해당 구리 시편의 표면의 전체에 걸쳐 발생하였기 때문에, 구리 시편의 변색 여부를 육안으로 관찰하는 것은 매우 명백하고 용이하였다. 시험 후 몇 일 후에 변색이 발생하였는지를 표 2에 요약하였다.
실시예 번호 변색 발생 일수
실시예 1 30일 경과 후에도 변색 발생하지 않았음
실시예 2 30일 경과 후에도 변색 발생하지 않았음
실시예 3 30일 경과 후에도 변색 발생하지 않았음
실시예 4 30일 경과 후에도 변색 발생하지 않았음
비교예 1 1일 경과 후 변색되었음
비교예 2 1일 경과 후 변색되었음
비교예 3 1일 경과 후 변색되었음
비교예 4 1일 경과 후 변색되었음
Ag 부식 방지 성능 시험
전기/전자 부품의 대표적인 예인 저항기(resistor)는 은(Ag)을 함유한다. 저항기가 황화수소에 노출되면, 저항기 내부의 은은 황화수소와 반응하여 황화은으로 전환된다. 황화은은 부도체이므로, 황화수소에 노출된 저항기는 증가된 저항값을 갖게 된다. 따라서, 보호 코팅으로 덮여 있는 저항기의 저항값의 변화를 통해, 보호 코팅의 황화수소 차단 성능을 평가할 수 있다.
먼저, 시험용 PCB 상에 40 개의 저항기(삼성전기, 5 kΩ)를 실장함으로써, 시험용 회로 기판을 제조하였다. 이러한 시험용 회로 기판을 10개 제작하였다. 실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 4, 및 비교예 5(Novec 2704, 3M)의 보호 코팅 조성물 각각을, 각각의 시험용 회로 기판의 전체 표면 상에 분무법으로 도포한 후, 실온에서 1 분 동안 건조하였다. 형성된 보호 코팅의 두께가 2 ㎛이 될 때까지, 이러한 도포 및 건조 과정을 반복하였다.
데시케이터의 하부에 황을 투입하였다. 그 다음, 데시케이터의 중간에 트레이를 설치하였다. 그 다음, 데시케이터 내의 트레이 상에, 보호 코팅을 갖는 시험용 회로 기판들을 배열하였다. 그 다음, 데시케이터의 뚜껑을 닫았다. 그 다음, 데시케이터를 105 ℃의 오븐에 넣었다.
그 다음, 30일 동안, 데시케이터 내의 각각의 시험용 회로 기판의 40 개의 저항기의 저항값을 매일 측정하였다. 어떤 저항기가 원래 저항값의 10% 이상 만큼 증가된 저항값을 가지면, 그 저항기는 고장난 저항기인 것으로 판별되었다. 그러나, 실제로는, 고장난 모든 저항기들의 경우, 무한대로 증가된 저항값을 가졌으므로, 저항기의 고장 여부를 판단하는 것은 매우 명백하고 용이하였다. 각각의 시험용 회로 기판에 실장된 40 개의 저항기 중 몇 개가 고장났는지를 결정하여, 고장률을 계산하였다. 그 결과를 표 3에 요약하였다.
실시예 번호 10일 경과 후 고장률 20일 경과 후 고장률 30일 경과 후 고장률
실시예 1 0 % 0 % 3 %
실시예 2 0 % 0 % 3 %
실시예 3 0 % 0 % 3 %
실시예 4 0 % 0 % 3 %
비교예 1 8 % 40 % 58 %
비교예 2 60 % 80 % 100 %
비교예 3 3 % 3 % 8 %
비교예 4 0 % 15 % -
비교예 5
(Novec 2704)		 24 % 80 % 91 %
비교예 6
(미코팅 회로 기판)		 96 % (15일 경과 후 100%) -
코팅 두께에 따른 Ag 부식 방지 성능 시험
앞에서 설명된 시험용 회로 기판을 6개 제작하였다. 실시예 1 및 비교예 5(Novec 2704, 3M)의 보호 코팅 조성물 각각을, 각각의 시험용 회로 기판의 전체 표면 상에 분무법으로 도포한 후, 실온에서 1 분 동안 건조하였다. 형성된 보호 코팅의 두께가 표 4에 표시된 두께가 될 때까지, 이러한 도포 및 건조 과정을 반복하였다. 이렇게 제작된 보호 코팅을 갖는 시험용 회로 기판들에 대해, 앞에서 설명된 바와 같은 Ag 부식 방지 성능 시험을 수행하였다. 그 결과를 표 4에 요약하였다.
보호 코팅 조성물 비교예 5 실시예 1 실시예 1 실시예 1 실시예 1 실시예 1
보호 코팅 두께 (㎛) 20 2 4 12 16 20
8일 경과후 고장률(%) 0 0 0 0 0 0
9일 경과후 고장률(%) 1 1 0 0 0 0
20일 경과후 고장률(%) 18 1 0 0 0 0
30일 경과후 고장률(%) 24 2 1 3 0 3
40일 경과후 고장률(%) 31 8 5 5 1 11
50일 경과후 고장률(%) 35 11 8 8 6 14
60일 경과후 고장률(%) 35 15 8 12 10 15
신뢰성 시험
실시예 1의 보호 코팅 조성물에 의해 형성된 보호 코팅(두께 2 ㎛)에 대해, 수접촉각 측정 시험, 염수 분무 시험 및 절연 저항 측정 시험을 수행하였다. 그 결과를 표 5에 요약하였다.
시험항목 시험 방법 실시예 1
의 보호 코팅		 비교예 5
(Novec 2704, 3M)
의 보호 코팅
수접촉각 초기 112.5 ° 109.1 °
고온고습
(85 ℃, 85%, 120 h)		 109.8 ° -
열충격
(-40 ℃~85 ℃, 72 h)		 104.0 ° -
자외선
(UV-B(313 nm), 72 h)		 105.0 ° -
염수 분무 시험 시험용 회로 기판
(저항기 실장),
10일		 저항값 변동
없음		 -
절연 저항 시험 500 V 99.9 GΩm 11.9 GΩm
표 5에 나타난 바와 같이, 본 개시에 따른 보호 코팅 조성물로부터 형성된 보호 코팅은 매우 우수한 수분 차단 성능을 보이고 있으며, 또한 매우 우수한 절연 성능을 보이고 있으므로, 회로 기판의 보호 코팅으로서 매우 적합하다. 또한, 본 개시에 따른 보호 코팅 조성물로부터 형성된 보호 코팅은, 종래의 콘포멀 코팅 대비, 매우 감소된 두께에서, 매우 향상된 부식성 가스(특히, 황화수소) 차단 성능을 발휘할 수 있다.

Claims (12)

  1. 회로 기판에 장착된 전기/전자 부품 내 금속 재료의 부식 및 오염을 방지하기 위한 보호 코팅을 형성하기 위한 보호 코팅 조성물로서, 상기 보호 코팅 조성물은:
    폴리 케톤; 및
    에틸알코올과 노르말부틸알코올의 혼합물, 또는 에틸알코올과 프로필렌글리콜모노메틸에테르의 혼합물인 용매;를 포함하는,
    보호 코팅 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리케톤은 하기 화학식 2로 표시되는 반복 단위를 포함하는, 보호 코팅 조성물:
    <화학식 2>
    Figure 112021134532139-pat00003

    여기서, R1은 수소, 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기, 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴기, 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬에테르기, 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴에테르기, 1 내지 12 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬에스테르기, 또는 6 내지 30 개의 탄소 원자를 갖는 아릴에스테르기이고,
    x:y는 1:999 내지 999:1이다.
  3. 제 2 항에 있어서, R1은 수소 또는 1 내지 5 개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 알킬기인, 보호 코팅 조성물.
  4. 제 2 항에 있어서, R1은 수소 또는 메틸기인, 보호 코팅 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 에틸렌 비닐 알코올 수지를 더 포함하는 보호 코팅 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 보호 코팅 조성물을, 전기/전자 부품이 장착되어 있는 회로 기판의 표면의 적어도 일부 상에, 도포한 후, 도포된 보호 코팅 조성물을 건조시키는 과정을 적어도 1회 수행하는 단계를 포함하는 보호 코팅 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 최종적으로 형성되는 보호 코팅의 두께는 2 ㎛ 이상 내지 5 ㎛ 이하인, 보호 코팅 형성 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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