KR20120064375A - 강도 및 접착력이 향상된 복합유전체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합유전체에 관한 것으로, 고분자 수지와, 고분자 수지에 분산되는 세라믹 유전체를 포함하는 복합유전체에 있어서,
상기 고분자 수지 및 세라믹 유전체에 유리섬유, 탄소섬유, 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상의 강화섬유가 혼합되어, 강도가 향상되고, 전극층과의 접착력이 향상되며, 이로 인해 복합유전체를 사용하는 기기장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

강도 및 접착력이 향상된 복합유전체{Improved Dielectric Substance}
본 발명은 복합유전체에 관한 것으로, 기계적 강도 및 접착력이 향상된 복합유전체에 관한 것이다.
최근 들어, 통신 정보의 급증에 따라 통신기의 소형화, 경량화 및 고속화가 강력히 요구되고 있다.
한편, 디지털 휴대전화 등의 휴대형 단말 및 위성통신 분야에서 사용되는 주파수의 주파수대역은 고주파 대역이다.
상기와 같이 고주파 대역에 대응한 통신기기의 소형화, 경량화를 향상시키기 위해서는 통신기기에 사용되는 회로기판 등의 재료가 고주파대에서 고주파 전송 특성이 뛰어난(유전손실 작은) 것이어야 한다.
상기 회로기판의 재료로는 무기 재료로서 유전체 세라믹 재료, 유기 재료로서 불소 수지 등이 이용되고 있다.
하지만 상기 유전체 세라믹 재료로 되는 기판은 유전율은 우수하지만, 치수 정밀도, 가공성에 난점이 있어 일그러짐이나 균열이 발생하기 쉬운 문제점이 있었다. 또한 수지 등의 유기 재료로 이루어지는 기판은 성형성 및 가공성이 뛰어나지만 유전율이 작은 문제점이 있었다.
이로 인해, 최근 양자의 이점을 가지는 기판을 얻기 위해 유기 재료와 무기 재료의 복합체로서 수지 재료에 유전체 세라믹 재료를 혼합하여 이루어지는 복합소재가 제안되고 있다.
한편 상기 통신기기는 소형화, 경량화 및 고속화 못지 않게 충분한 강도성을 갖추어야 한다.
하지만 상기와 같은 복합소재는 유전율, 성형성, 및 가공성은 향상되었지만, 충분한 강도성을 갖추지 못해, 외력에 쉽게 손상되며, 이는 결국 통신기기의 결함으로 이어지고 있다.
또한 상기 회로기판을 제조할 시 복합소재와 전극층 간의 결합이 견고하지 않아, 회로기판이 외력에 쉽게 손상되며, 이로 인해 회로기판의 내구성이 약화되는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강도가 향상되고 전극층과 견고한 결합을 이루는 복합유전체를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 고분자 수지와, 고분자 수지에 분산되는 세라믹 유전체를 포함하는 복합유전체에 있어서,
상기 고분자 수지 및 세라믹 유전체에 유리섬유, 탄소섬유, 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상의 강화섬유가 혼합되어, 강도가 향상되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 고분자 수지 및 세라믹 분말에 유리섬유, 탄소섬유, 또는 탄소나노튜브가 혼합되어 강도가 향상되고, 고분자 수지 및 세라믹 분말에 금속분말이 혼합되어 전극층과의 접착력이 향상되며, 이로 인해 복합유전체를 사용하는 기기장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 강화섬유가 함유된 복합유전체를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 여러 개의 강화섬유가 함유된 복합유전체를 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 다른 금속분말이 함유된 복합유전체와 전극층 간의 결합을 나타낸 도면이다.
이하 첨부도면에 의거하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 강화섬유가 함유된 복합유전체를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 여러 개의 강화섬유가 함유된 복합유전체를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 다른 금속분말이 함유된 복합유전체와 전극층 간의 결합을 나타낸 도면으로서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 복합유전체는 고분자 수지에 세라믹 유전체를 분산시켜 만들어지는 복합유전체이다.
이때 고분자 수지로는 벤조시클로부텐(Benzocyclobutene: BCB) 중합체, 폴리페닐렌에테르(PPE) 및 에폭시 수지로부터 얻어지며, 세라믹 분말은 고주파 유전체 세라믹이다.
상기 고주파 유전체 세라믹 분말로는 ZST(ZnO.8SnO.2TiO4), BNT(BaNd2Ti4012), TiO2, CuO, BN 및 Li20로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상이 첨가된 세라믹의 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 복합유전체는 기계적 강도를 높이기 위해 유리섬유, 탄소섬유, 또는 탄소나노튜브와 같은 강화섬유가 보강구비된다.
이때 상기 유리섬유, 탄소섬유, 또는 유리섬유는 복합유전체의 전체 중량 대비 15중량%가 함유되는 것이 바람직하다.
아래의 표 1은 본 발명의 복합유전체와 종래의 복합유전체간의 강도를 비교한 것으로, 본 발명의 복합유전체는 유리섬유?탄소섬유?탄소나노튜브가 각각 함유되어 강도가 더욱 향상된다. 이때 본 발명의 복합유전체와 종래의 복합유전체의 강도 비교는 종래의 복합유전체의 강도를 1로 하여, 본 발명의 복합유전체의 강도를 비교하였다.
Figure pat00001
상기에서와 같이 본 발명의 복합유전체는 종래의 복합유전체에 비해 강도가 약 2배 내지 2.5배 향상되는 것을 알 수 있다.
이는 도 1에서와 같이 고분자수지(10), 세라믹 분말(20), 및 각각의 강화섬유(30) 간에 유기적으로 결합되면서 상호간의 응집력이 향상되기 때문이다.
한편 상기 고분자수지(10), 세라믹 분말(20), 및 각각의 강화섬유(30)를 통해 형성되는 복합유전체는 통상의 세라믹을 이용한 복합유전체 제조 과정을 통해 이루어지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
아래의 표 2는 강화섬유가 복합적으로 함유된 본 발명의 복합유전체와 종래의 복합유전체의 강도를 비교한 것으로, 본 발명의 복합유전체는 유리섬유(31)?탄소섬유(32)?탄소나노튜브(33)가 전체중량 대비 각각 함유되어 강도가 더욱 향상된다.
유리섬유 탄소섬유 탄소나노튜브 강도
5중량% 5중량% 5중량% 약 3배
4중량% 5중량% 6중량% 약 3.5배
4중량% 4중량% 7중량% 약 4배
3중량% 4중량% 8중량% 약 4배
3중량% 3중량% 9중량% 약 3.5배
2중량% 3중량% 10중량% 약 3배
1중량% 3중량% 11중량% 약 3배
상기에서와 같이 본 발명의 복합유전체는 종래의 복합유전체에 비해 강도가 약 3배 내지 4배 향상되는 것을 알 수 있다.
이는 도 2에서와 같이 고분자수지(10)?세라믹 분말(20)?유리섬유(31)?탄소섬유(32)?탄소나노튜브간(33)에 유기적으로 결합되면서 상호간의 응집력이 향상되기 때문이다.
특히 상기 복합유전체는 전체중량 대비 유리섬유(31) 4중량%, 탄소섬유(32) 4중량%, 탄소나노튜브(33) 7중량%가 함유되거나, 전체중량 대비 유리섬유(31) 3중량%, 탄소섬유(32) 4중량%, 탄소나노튜브(33) 8중량%가 함유되면, 최적의 강도를 보인다.
또한 본 발명의 복합유전체는 전극층의 접착력을 향상시키기 위해 금속분말을 포함한다.
상기 금속분말(40)은 Al, Fe, Cu, Ag, Au, Ni, W, Cr이 이용되며, 나노분쇄되어 복합유전체에 함유된다. 이때 상기 금속분말은 복합유전체에 복합유전체 전체중량 대비 10중량% 함유되고, 고분자수지(10)의 둘레부에 위치하는 것이 바람직하다.
한편 회로기판이 제조될 시, 상기 금속분말(40)이 함유된 복합유전체는 도 3과 같이 전극층(ES) 사이에 배치되며, 열처리를 통해 전극층(ES)과 접착된다.
아래의 표 3은 금속분말(40)이 함유된 본 발명의 복합유전체 및 종래의 복합유전체가 전극층(ES)과 접착할 시의 접착력을 비교한 것으로, 종래의 복합유전체와 전극층(ES)의 접착력을 1로 하여 비교된 것이다.
Figure pat00002
상기에서와 같이 본 발명의 복합유전체는 금속분말(40)이 포함되지 않은 종래의 복합유전체 보다 3배 내지 5배의 접착력이 향상되는 것을 알 수 있다.
이는 상기 복합유전체에 함유된 금속분말(40)이 열처리시 전극층(ES)과 접착되어, 복합유전체가 전극층(ES) 사이에 견고히 접착되기 때문이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합유전체는 고분자 수지(10), 세라믹 분말(20) 및, 강화섬유(30)를 적절하게 혼합하여 제조되며, 이와 같이 제조될 경우, 종래의 복합유전체에 비해 기계적 강도가 향상된다.
또한 본 발명에 따른 복합유전체는 금속분말(40)이 함유되고, 금속분말(40)은 전극층(ES)과 접착되어, 복합유전체와 전극층(ES)이 견고히 접착되도록 한다.
따라서 본 발명에 따른 복합유전체를 회로기판에 사용하여, 통신기기 등을 제조할 경우, 통신기기의 내구성을 향상시켜, 통신기기의 수명을 늘일 수 있는 효과가 있다.
10; 고분자 수지 20; 세라믹 분말
30; 강화섬유 31; 유리섬유
32; 탄소섬유 33; 탄소나노튜브
40; 금속분말 ES; 전극층

Claims (4)

  1. 고분자 수지와, 고분자 수지에 분산되는 세라믹 유전체를 포함하는 복합유전체에 있어서,
    상기 고분자 수지 및 세라믹 유전체에 유리섬유, 탄소섬유, 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상의 강화섬유가 혼합되어, 강도가 향상되는 것을 특징으로 하는 복합유전체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 강화섬유가 전체 중량 대비 15중량%로 혼합되는 것을 특징으로 하는 복합유전체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 강화섬유가 유리섬유, 탄소섬유, 및 탄소나노튜브의 혼합물로 이루어지되, 각각의 유리섬유? 탄소섬유? 탄소나노튜브가 전체중량 대비 4중량%?4중량%?7중량%가 함유되거나, 전체중량 대비 3중량%?4중량%?8중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 복합유전체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지 및 세라믹 유전체에 Al, Fe, Cu, Ag, Au, Ni, W, Cr의 금속분말 중 어느 하나 이상이 함유되어, 전극층과의 접착력이 향상되는 것을 특징으로 하는 복합유전체.
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