KR20110137727A - Ｌｅｄ 조명기의 ｐｃｂ기판용 에폭시 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은LED 조명기 PCB기판용 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~1.0인 경량 실리카 5~20 중량부 및 평균입도가 1~50인 실리카 10~30 중량부의 혼합 조성물로 이루어지는 LED 조명기 PCB기판 에폭시 조성물에 관한 것이다. 본 발명을 통하여 기존 실리콘 몰딩재의 문제점을 해결하고 열전도성과 난연성을 부여함으로써LED 조명기의 광효율 증가, 수명연장 등의 효과를 향상시킬 수 있는 LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물을 제공할 수 있다.

Description

ＬＥＤ 조명기의 ＰＣＢ기판용 에폭시 조성물 및 이의 제조방법{Epoxy composition for PCB of LED illuminator and manufacturing method thereof}
본 발명은 LED 조명기 PCB기판용 몰딩재에 관한 것이다. 보다 상세하게는, LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
LED(발광다이오드, Light Emitting Diode) 조명기 부품인 PCB(인쇄 회로 기판, printed circuit board)기판의 몰딩 처리에 실리콘 몰딩재가 사용되고 있다. 하지만 실리콘 몰딩재는 고단가, 까다로운 사용조건 등의 이유로 국내에서는 사용이 미비한 실정이다.
따라서, 국내 LED 조명기내 PCB기판 몰딩 공정의 생략으로 인해 내습 안정성 저하, 내충격 안정성 저하 및 낙뢰 충격에 의한 안정성 저하 등의 문제점이 발생하고 있으며, PCB기판의 높은 발열로 인한 화재가 발생될 수 있다.
위와 같은 문제점 때문에 실리콘 몰딩재보다 가격이 저렴하면서 전기적 특성이 우수하고 난연성, 고온시의 체적저항율, 내습성, 내열충격성 및 요변성 등의 특성이 요구되는 몰딩재가 절실히 필요한 실정이며 이러한 내용에 관해서 현재 한국특허 제 10-2004-0051243호, 제 10-2004-0117753호 및 제 10-2006-0008158호에 개시되어 있다. 따라서, 본원 발명의 발명자는 상기의 문제를 해결하기 위하여 본원 발명을 발명하였다.
LED 조명기 PCB기판용 실리콘 몰딩재의 고단가, 까다로운 경화조건 및 열전도성 등과 몰딩재 미적용 시 전기적, 물리적 충격 및 내습 안정성 저하 등의 문제점을 해결함과 동시에 열전도성을 부여하여 LED 조명기의 광효율 증가, 수명연장 등의 효과를 향상시킬 수 있는 LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물을 제공하는데에 목적이 있다.
일 구체예에서, 전체 조성물의 중량을 기준으로 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~0.5인 실리카 5~20 중량부 및 평균비중이 2.5~2.7인 실리카 10~30 중량부를 포함하는 LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물을 제공하고, 상기 구체예의 에폭시수지는 비스페놀 A형 에폭시(DGEBA Type Epoxy)수지, 비스페놀 F형 에폭시(DGEBF Type Epoxy)수지, 브롬화 에폭시(Brominated Epoxy)수지 및 싸이클로알리패틱 에폭시(Cycloaliyphatic Epoxy) 수지로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 LED 조명기 PCB 기판용 에폭시 조성물을 제공하며, 상기 구체예의 경화제 수지는 변성 싸이클로알리패틱 아민(Modified Cycloaliphatic Amine)수지, 변성 알리패틱 아민(Modified Aliphatic Amine)수지, 아로마틱 아민(Aromatic Amine)수지, 제 3급 아민(Amine)류, 폴리아미드(Polyamide)수지 및 디시안디아마이드(Dicyandiamide) 수지로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 LED 조명기 PCB 기판용 에폭시 조성물을 제공하며, 상기 구체예의 난연제는 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide), 인계열 난연제, 할로겐족의 난연제 및 브롬계열 난연제로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 LED 조명기 PCB 기판용 에폭시 조성물을 제공한다.
일 구체예에서, 전체 조성물의 중량을 기준으로 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~0.5인 실리카 5~20 중량부 및 평균비중이 2.5~2.7인 실리카 10~30 중량부를 혼합하여 LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.
일구체예에서, 전체 조성물의 중량을 기준으로 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~0.5인 실리카 5~20 중량부 및 평균비중이 2.5~2.7인 실리카 10~30 중량부를 포함하는 조성물을 몰딩한 LED 조명기용 PCB 기판을 제공한다.
일 구체예에서, 에폭시수지는 특정 효과를 극대화시키기 위해서 도막물성 저하 없이 점도 저하를 통해 작업성 및 저황변성 효과 향상을 목적으로 특정 효과의 부여 및 증대를 시킬 수 있다.
본 발명의 에폭시 조성물은 실리콘 몰딩재의 고단가, 고온경화조건과 몰딩재 미적용 시 내습 안정성 저하, 내충격 안정성 저하 및 낙뢰 충격에 의한 안정성 저하 등의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 열전도성과 난연성을 부여함으로써 LED 조명기의 광효율 증가, 수명연장 및 화재 예방의 효과를 얻을 수 있다.
상기 구성에 따른 조성물의 특징을 보이는 배합구성 내용을 실시예를 통하여 하기와 같이 상세히 설명하였다.
실시예 1. LED 조명기 PCB 기판 에폭시 조성물의 제조
하기 표 1의 제조예에 따라 이루어진 조성물로 각각LED 조명기 PCB 기판에 몰딩 후 20~30℃에서 2시간 또는 40℃에서 4시간 조건에 경화하여 몰딩하였다.
[단위: 중량부]
구성성분 제 조 예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
비스페놀 A수지 30 35 40 20 30 30 10 50 30 30 20
수산화알루미늄 25 25 18 25 5 10 39 3 25 25 -
다이머산 변성 에폭시 수지 5 4 4 15 10 5 8 - 5 5 5
평균비중 0.05 내지 0.5인 실리카 10 5 5 10 20 10 10 - - 20 10
평균비중 2.5 내지 2.7인 실리카 10 10 10 10 20 30 25 - 20 - 50
싸이클로알리패틱 아민 18 20 22 18 13 13 6 45 18 18 13
상기 제조예에서, 제조예 8은 다이머산 변성 에폭시 수지, 평균비중 0.05 내지 0.5인 실리카((주)에스에이씨, 경량 실리카) 및 평균비중 2.5 내지 2.7인 실리카(한국 반도체 재료, 메가-실 C 시리즈)가 조성에서 빠져 있고, 제조예 9, 10, 및 11에서는 각각 평균비중 0.05 내지 0.5인 실리카, 평균비중 2.5 내지 2.7인 실리카 및 수산화알루미늄이 빠져있음을 알 수 있다.
실시예2 . LED 조명기 PCB 기판 에폭시 조성물의 효능 확인
2-1. 조성물의 액상물성 및 도막물성 시험결과
[표 1] 제조예와 같은 조성물에 대한 액상물성 및 도막물성 시험결과를 [표 2]에 표시하였다.
시험항목 제 조 예
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
작
업
성		 점 도 O O O O O O X O O O O
요변성 O O O O O O X X X O X
침전성 O O O O O O O O X O X
소포성 O O O O O O X O O X O
경 도 O O O O O O O O O X O
유리전이온도 O O O O O O O O O O O
열전도성 O O O O O O O X X O O
난 연 성 O O O O O O O X O O X
저황변성 O O O O O O O O O O O
시험항목 규격
(1)점도: 20,000 ~ 100,000 cps (25) (KS M 3331), 규격 만족 시 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함.
(2)요변성(Thixotropic index): 4.0 ~ 7.0 (25) (KS M 3331), 규격 만족 시 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함.
(3)침전성 및 저장성: 120℃에서 4시간 또는 80℃에서 3일간 방치한 경우, 침전물 없을 시 O(양호)로 표시하고, 침전물 발생 시 X(불량)로 표시함.
(4)소포성: 경화물 도막 표면 육안으로 확인하여, 경화물 기포 미발생 시 O(양호)로 표시하고, 기포 발생 시 X(불량)로 표시함.
(5)경도: 60~80 (Shore D) (KS M 3015), 규격 만족 시 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함.
(6)유리전이온도(glass transition temperature): 40 ~ 60℃(DSC), 규격 만족 시 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함.
(7)열전도성: 0.5 ~ 3.0 W/mk. (ASTM D 5470), 규격 만족 시 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함.
(8)난연성: V-0 ~ V-1 상당. (UL-94), 규격 만족 시 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함.
(9)저황변성: 육안으로 확인하여 O(양호)로 표시하고, 불만족 시 X(불량)로 표시함(KS M 3026).
사기 제조예의 시험결과를 보면 제조예 1~6 조성물은 [표 2]와 같이 양호한 결과가 나타내었다. 따라서, 제조예 8 내지 11과 같이 특정 구성성분이 없거나, 제조예 7과 같이 상대적 중량비에 따라 그 효과가 다름을 알 수 있다.
2-2. 조성물의 효과 비교
다음은 상기 제조예에서 설명한 조성물과 기존에 사용중인 실리콘을 LED 조명기 PCB기판용으로 사용한 경우 특성을 비교하였다.
제조예 1 내지 6의 조성물로 LED 조명기 PCB 기판을 몰딩 후 20~30℃에서 2시간 조건에 경화시켜 몰딩하였다. 비교예는 메틸비닐 실리콘, 옥타메틸 사이클로테트라실록산, 헥사메틸 사이클로트리실록산 및 탄산칼슘으로 구성된 실리콘 몰딩재를 LED 조명기 PCB 기판에 몰딩 후, 100℃에서 2시간 조건에 경화하여 몰딩하였다.
제조예 1 내지 6 비교예 시험방법
점 도 중점도 Type 고점도 Type KS M 3331
난 연 성 V-O 상당 없 음 UL-94
열전도성 0.5 ~ 3.0 W/mk 없 음 ASTM D 5470
상기 [표 3] 비교 시험결과와 같이, 본원발명의 제조예 1 내지 6를 LED 조명기 PCB기판에 사용한 경우, 비교예보다 점도가 낮고 상온경화형으로 작업성이 우수하였다. 또한 상기 조성물의 경화물에서도 난연성 및 열전도성에서 우수한 특성을 가지게 되어 LED 조명기의 기능을 더욱 향상시키는 것으로 나타났다.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 자명하며, 이러한 변형 및 수정은 특허 청구범위에 속할 수 있다.

Claims (6)

  1. 전체 조성물의 중량을 기준으로 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~0.5인 실리카 5~20 중량부 및 평균비중이 2.5~2.7인 실리카 10~30 중량부를 포함하는 LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시수지는 비스페놀 A형 에폭시(DGEBA Type Epoxy)수지, 비스페놀 F형 에폭시(DGEBF Type Epoxy)수지, 브롬화 에폭시(Brominated Epoxy)수지 및 싸이클로알리패틱 에폭시(Cycloaliyphatic Epoxy) 수지로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 LED 조명기 PCB 기판용 에폭시 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 경화제 수지는 변성 싸이클로알리패틱 아민(Modified Cycloaliphatic Amine)수지, 변성 알리패틱 아민(Modified Aliphatic Amine)수지, 아로마틱 아민(Aromatic Amine)수지, 제 3급 아민(Amine)류, 폴리아미드(Polyamide)수지 및 디시안디아마이드(Dicyandiamide) 수지로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 LED 조명기 PCB 기판용 에폭시 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 난연제는 수산화알루미늄(Aluminium hydroxide), 인계열 난연제, 할로겐족의 난연제 및 브롬계열 난연제로 구성된 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 LED 조명기 PCB 기판용 에폭시 조성물.
  5. 전체 조성물의 중량을 기준으로 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~0.5인 실리카 5~20 중량부 및 평균비중이 2.5~2.7인 실리카 10~30 중량부를 혼합하여 LED 조명기 PCB기판용 에폭시 조성물을 제조하는 방법.
  6. 전체 조성물의 중량을 기준으로 에폭시수지 20~40 중량부, 경화제 수지 13~22 중량부, 난연재 5~25 중량부, 가소성부여제 4~15 중량부, 평균비중이 0.05~0.5인 실리카 5~20 중량부 및 평균비중이 2.5~2.7인 실리카 10~30 중량부를 포함하는 조성물을 몰딩한 LED 조명기용 PCB 기판.






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