KR102672856B1 - 분말혼합방식을 이용한 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
저유전특성 및 향상된 방열특성을 갖는 우수한 성능의 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 얻을 수 있는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물 및 그의 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 액정 고분자; 및 액정 고분자를 래핑하는 질화붕소계 무기필러;를 포함한다.
Description
본 발명은 분말혼합방식을 이용한 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저유전특성 및 향상된 방열특성을 갖는 우수한 성능의 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 얻을 수 있는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
고주파용 인쇄회로기판에서는 폴리에스테르 등의 절연재료를 사용한다. 폴리에스테르를 사용한 인쇄회로기판은 열전도성이나 내열성이 우수하고, 아울러, 흡습성이 낮아 전자회로기판용 절연필름 형성재료로서 주목받고 있다. 그러나, 종래의 액정폴리에스테르를 사용하여서는 얇은 절연 필름을 성형하기가 곤란한 문제가 있다. 왜냐하면 필름이 얇아질수록, 필름의 열저항이 감소하여 열전도도가 낮아지게 되기 때문이다.
절연재료로서 사용되는 고열전도성 무기 필러는 열전도성은 우수하나 소재간 접착력이 낮고, 고분자 소재는 접착력은 우수하나 열전도성이 낮은 문제점이 존재한다. 고분자 복합 재료의 높은 열물성을 구현하기 위해서는 다량의 필러가 투입되는데 이는 제조과정에서 필러 투입비의 한계와 제품의 물리적 특성이 저하되는 문제를 야기한다. 따라서, 저유전율을 유지하며 향상된 방열특성, 유연성을 갖는 신규 조성물의 개발이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 저유전특성 및 향상된 방열특성을 갖는 우수한 성능의 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 얻을 수 있는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 액정 고분자; 및 액정 고분자를 래핑(wrapping)하는 질화붕소계 무기필러;를 포함한다.
질화붕소계 무기필러는 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride, h-BN) 및 응집 질화붕소(agglomerated boron nitride, a-BN) 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotubes, BNNT)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 세라믹 입자;를 더 포함할 수 있다.
질화붕소계 무기필러는 표면이 실란커플링제로 개질된 것일 수 있다.
액정 고분자의 입자크기 및 질화붕소계 무기필러의 입자크기의 비율은 1:1 내지 20:1일 수 있다.
질화붕소계 무기필러는 액정 고분자의 전체 중량을 기준으로 하여 1 내지 20wt%로 포함될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 액정 고분자를 준비하는 제1단계; 및 액정 고분자 및 고상의 질화붕소계 무기필러를 고에너지 혼합방법에 의해 혼합하는 제2단계;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법이 제공된다.
제2단계는, 액정 고분자는 질화붕소계 무기필러로 래핑되도록 혼합하는 단계일 수 있다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법은 제2단계 전에, 질화붕소계 무기필러의 표면을 실란커플링제로 개질하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 액정 고분자; 및 질화붕소계 무기필러;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물을 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 액정 고분자; 및 질화붕소계 무기필러;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물을 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 포함하는 연성인쇄회로기판이 제공된다.
본 발명에 따르면, 저유전율 특성의 액정 고분자소재 폴리머에 고방열 특성 구현을 위해 고상의 질화붕소계 필러와 고상의 고분자 분말들을 혼합시키는 분말 혼합방식으로 혼합하여 저유전특성 및 향상된 방열특성을 갖는 조성물을 제조하여 이러한 조성물을 포함하는 우수한 성능의 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물에는 질화붕소계 필러는 표면이 개질된 상태로, 액정 고분자 표면을 래핑한 상태로 포함되어 액정 고분자 및 질화붕소계 무기필러의 접착력이 높아져 열전도성이 높고 소재간 밀착력 및 접착력이 높아 신뢰성 높은 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 얻을 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물에는 판상형 질화붕소계 무기필러에 선형의 질화붕소나노튜브가 추가되어, 판상형 질화붕소계 무기필러의 분산성이 향상되고, 질화붕소계 무기필러 간 열브릿지가 형성되어 열전도율이 향상되므로 방열특성이 극대화된 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 응집 질화붕소(a-BN)의 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM) 이미지이다.
도 2는 질화붕소나노튜브(BNNT)의 주사전자현미경 이미지이다.
도 3은 알루미늄 옥사이드(Al2O3)의 주사전자현미경 이미지이다.
도 4는 액정 고분자 소재의 구조의 모식도이고, 도 5는 액정고분자 소재가 질화붕소계 무기필러에 의해 래핑(wrapping)된 형태를 설명하는 모식도이다.
도 2는 질화붕소나노튜브(BNNT)의 주사전자현미경 이미지이다.
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도 4는 액정 고분자 소재의 구조의 모식도이고, 도 5는 액정고분자 소재가 질화붕소계 무기필러에 의해 래핑(wrapping)된 형태를 설명하는 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 액정 고분자; 및 액정 고분자를 래핑(wrapping)하는 질화붕소계 무기필러;를 포함한다.
액정 고분자(Liquid Crystal Polymer, LCP)는 용액 혹은 용해된 상태에서 액정성을 나타내는 고분자로서, 저유전율 특성을 나타내며 질화붕소계 무기필러에 대한 젖음성이 우수하다.
본 발명의 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 방열특성을 위하여 무기필러를 포함한다. 무기필러로는 질화붕소계 무기필러를 사용할 수 있다.
질화붕소계 무기필러는 다양한 형태로 투입될 수 있으며, 예를 들어 질화붕소계 무기필러는 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride, h-BN) 및 응집 질화붕소(agglomerated boron nitride, a-BN) 중 적어도 하나일 수 있다. 도 1은 응집 질화붕소(a-BN)의 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM) 이미지이다.
도 2는 질화붕소나노튜브(BNNT)의 주사전자현미경 이미지이다. 본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotubes, BNNT)를 더 포함할 수 있다. 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride, h-BN)나 응집 질화붕소(agglomerated boron nitride, a-BN)는 판상형이나 구형일 수 있는데 크기가 비교적 커 조성물 내에서 균일하게 분산되어도 입자간 열전달효율을 최대화할 수 없다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 도 2와 같은 선형의 질화붕소나노튜브를 더 포함하여, 판상형 또는 구형의 육방정 질화붕소나 응집 질화붕소의 분산효율을 높일 수 있다. 아울러, 질화붕소나노튜브가 판상형 또는 구형의 육방정 질화붕소나 응집 질화붕소 사이에 위치하여 열브릿지로 기능하여 열전도성을 높여 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물의 방열특성을 극대화할 수 있다.
본 발명의 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 무기필러로서 질화붕소계 무기필러 이외에 세라믹 입자를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 세라믹 입자는 알루미늄 옥사이드, 실리콘 카바이드, 다이아몬드, 베릴륨 옥사이드, 보론 나이트라이드, 보론 포스파이드, 알루미늄 나이트라이드, 베릴륨 설파이드, 보론 아제나이드, 실리콘 나이트라이드, 갈륨 나이트라이드, 알루미늄 포스파이드, 갈륨 포스파이드, 산화마그네슘, 및 산화아연 중 적어도 하나일 수 있다. 도 3은 알루미늄 옥사이드(Al2O3)의 주사전자현미경 이미지이다.
본 발명에서 액정 고분자는 질화붕소계 무기필러로 래핑(wrapping)되어 있을 수 있다. 도 4는 액정 고분자 소재의 구조의 모식도이고, 도 5는 액정고분자 소재가 질화붕소계 무기필러에 의해 래핑(wrapping)된 형태를 설명하는 모식도이다. 도 4에서와 같은 형태를 갖는 액정고분자는 질화붕소계 무기필러 및 세라믹 입자로 래핑되어 있을 수 있다(도 5).
무기필러는 일반적으로 액정 고분자 등의 기재수지 내에서 응집 및 분산성 저하의 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 질화붕소계 무기필러의 액정 고분자와의 접착성을 높이기 위해 질화붕소계 무기필러의 표면을 개질할 수 있다.
본 발명에서 질화붕소계 무기필러는 표면이 실란커플링제로 개질된 것일 수 있다. 표면이 실란커플링제로 개질된 질화붕소계 무기필러는 액정 고분자와의 접착력이 향상될 수 있다.
액정 고분자의 입자크기 및 질화붕소계 무기필러의 입자크기는 1:1 내지 20:1일 수 있다. 저유전율의 액정 고분자가 표면 개질된 세라믹계 질화붕소 필러 표면에 충분히 접착하기 위해서 두 소재의 입자크기 비는 1:1 내지 20:1 정도인 것이 바람직하다.
이 때 표면 개질된 세라믹계 질화붕소 필러의 함량을 높일 수 있지만, 복합소재 형성이 되지 않는 문제가 발생될 수 있다. 저유전율을 극대화 하기 위해 표면 개질된 세라믹계 질화붕소 필러보다 저유전 액정 고분자의 함량을 높일 수 있다. 방열특성을 높이기 위해서는 표면 개질된 질화붕소계 무기필러의 함량을 높일 수 있지만, 이 경우 액정 고분자의 상태적 함량이 낮아져 저유전율을 달성할 수 없다. 질화붕소계 무기필러는 함량을 높이지 않고 분산성을 높여 방열특성을 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물은 액정 고분자의 전체 중량을 기준으로 하여 질화붕소계 무기필러를 1 내지 20wt%로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 액정 고분자를 준비하는 제1단계; 및 액정 고분자 및 고상의 질화붕소계 무기필러를 고에너지 혼합방법에 의해 혼합하는 제2단계;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법이 제공된다.
제2단계는, 액정 고분자가 질화붕소계 무기필러로 래핑되도록 혼합하는 단계일 수 있다. 본 발명에 따른 질화붕소계 무기필러는 액정 고분자가 래핑되어 응집이 억제되고 분산성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법은 제2단계 전에, 질화붕소계 무기필러의 표면을 실란커플링제로 개질하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 질화붕소계 필러 분말의 입자 표면을 개질함으로써, 액정 고분자 분말의 입자 표면에 표면 개질된 질화붕소계 필러를 안정적으로 접착시켜 복합소재 내 분산성을 향상시킬 수 있다.
질화붕소계 무기필러는 나노크기의 실리카(silica) 입자를 포함하고 있어 무기재료와 유기수지와의 접착력 향상에 최적화된 실란 커플링제(siliane coupling agent)를 사용하여 표면 개질되어 질화붕소계 무기필러 간 응집을 최소화하고 액정 고분자 내에서 계면 접착성을 향상시키고 분산성을 향상시킬 수 있다.
질화붕소계 무기필러는 UV-O3처리하여 표면산화를 통해 히드록시 관능기(-OH)를 생성한다. 실란커플링제에서 물 또는 습기에 의해 가수분해 되어 실라놀(silanols)이 되고, 무기질 표면과 축합반응에 의해 올리고머를 형성한다. 생성된 올리고머는 질화붕소계 무기필러 표면에 존재하는 히드록시 관능기와 수소결합하고, 건조 또는 경화 단계에서 탈수축합 반응하여 질화붕소계 무기필러 및 실란커플링제는 강한 공유결합을 형성하게 된다.
액정 고분자 및 고상의 질화붕소계 무기필러는 고에너지 혼합방법에 의해 혼합된다. 고에너지 혼합법은 고상의 질화붕소계 무기필러 및 고상의 고분자를 분말 혼합방식으로 혼합시켜 복합체를 제조하는 방법이다. 고에너지 혼합법은 고상의 분말들을 혼합시키므로, 건식 공정이 수행되는 방식이다. 고에너지 혼합법은 고에너지 혼합기에서 입자들에 의한 강한 전단력과 압축력 등의 기계적 힘을 가하여 이로 인해 발생하는 열에너지를 통해 입자표면에서 반응이 일어나도록 유도한다. 본 발명의 액정 고분자 및 질화붕소계 무기필러는 고에너지 혼합방법에 의해 혼합되어 고분자-필러 분말소재 간 최적 배합비를 적용하여 입자간 응집을 최소화하고 균일한 분산성을 갖는 복합소재를 제조할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 액정 고분자; 및 질화붕소계 무기필러;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물을 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 액정 고분자; 및 질화붕소계 무기필러;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물을 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 포함하는 연성인쇄회로기판이 제공된다. 연성인쇄회로기판은 저유전체 연성필름과 동박이 번갈아 위치하며, 동박간 비아홀을 통해 전기적 신호가 연결된다.
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이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
Claims (12)
- 액정 고분자; 및
액정 고분자를 래핑(wrapping)하는, 표면이 개질된 질화붕소계 무기필러;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물로서,
질화붕소계 무기필러는 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride, h-BN) 및 응집 질화붕소(agglomerated boron nitride, a-BN) 중 적어도 하나이고,
질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotubes, BNNT)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
세라믹 입자;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
질화붕소계 무기필러는 표면이 실란커플링제로 개질된 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
액정 고분자의 입자크기 및 질화붕소계 무기필러의 입자크기의 비율은 1:1 내지 20:1인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
질화붕소계 무기필러는 액정 고분자의 전체 중량을 기준으로 하여 1 내지 20wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물.
- 액정 고분자를 준비하는 제1단계; 및
액정 고분자 및 표면이 개질된 고상의 질화붕소계 무기필러를 고에너지 혼합방법에 의해 혼합하는 제2단계;를 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법으로서,
질화붕소계 무기필러는 육방정 질화붕소(hexagonal boron nitride, h-BN) 및 응집 질화붕소(agglomerated boron nitride, a-BN) 중 적어도 하나이고,
질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotubes, BNNT)를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
제2단계는,
액정 고분자는 질화붕소계 무기필러로 래핑되도록 혼합하는 단계인 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법.
- 청구항 8에 있어서,
제2단계 전에,
질화붕소계 무기필러의 표면을 실란커플링제로 개질하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 조성물 제조방법.
- 청구항 1에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물을 포함하는 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름.
- 청구항 11에 따른 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름을 포함하는 연성인쇄회로기판.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210171045A KR102672856B1 (ko) | 2021-12-02 | 분말혼합방식을 이용한 연성인쇄회로기판용 저유전 고방열 필름 조성물 및 그의 제조방법 |
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| KR20230083006A KR20230083006A (ko) | 2023-06-09 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007146039A (ja) | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Teijin Ltd | 樹脂組成物およびその成形体 |
| JP2007197597A (ja) | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Teijin Ltd | 耐熱性、寸法安定性に優れた樹脂組成物およびその製造方法 |
| JP2008144046A (ja) | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Teijin Ltd | 耐熱性樹脂複合組成物及びその製造方法 |
| JP2016037581A (ja) * | 2014-08-08 | 2016-03-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 樹脂組成物及びその製造方法 |
| KR102215273B1 (ko) * | 2013-06-19 | 2021-02-15 | 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 | 중합체/질화붕소 배합물로부터 제조되는 구성 부품, 그러한 구성 부품을 제조하기 위한 중합체/질화붕소 배합물 및 이의 용도 |
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