KR20160093566A - 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치 - Google Patents
고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계; 및 상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 단계;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 이의 측정에 이용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자 등에 사용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도를 보다 용이하고 정확하게 측정할 수 있고, 측정에 소요되는 시간을 단축시켜 효율성이 향상된 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 디스플레이 장치에 사용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도는 사용되는 소재나 최종 제품의 신뢰성을 확보하기 위하여 중요한 요소이다. 그러나, 고분자 필름의 금속 이온 투과도를 직접적으로 측정할 수 있는 방법이 널리 알려지지 않은 상태이며, 이전에 알려진 측정 방법은 복잡한 다단의 공정을 수행하여야 하였으며, 측정되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도의 결과 신뢰성 또한 그리 높지 않은 상태이다.
예를 들어, 이전에는 측정 대상인 고분자 필름을 금속 이온 용액 내부로 투입하고 가열한 이후에 고부자 필름에 흡착된 금속 이온의 중량을 계산하는 방법이 사용되었으나, 이와 같이 얻어진 측정 결과는 고분자 필름의 금속 이온 투과도라고 하기 어려웠다. 또한, 이전에 알려진 또 다른 측정 방법으로는, 웨이퍼 내부로 구리 전구체를 확산(diffusion)시킨 이후에, 상기 웨이퍼 상에 측정 대상인 고분자 필름을 결합하여 구리 전구체를 재확산시키고 상기 고분자 필름에 함유된 구리 이온의 양을 정량하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 방법은 전처리 과정 및 정량 과정이 복잡하며, 불산 등의 독성 물질을 과량으로 사용하여야 하는 한계가 있었다.
본 발명은 반도체 소자 등에 사용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도를 보다 용이하고 정확하게 측정할 수 있고, 측정에 소요되는 시간을 단축시켜 효율성이 향상된 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 반도체 소자 등에 사용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도를 보다 용이하고 정확하게 측정할 수 있고, 측정에 소요되는 시간을 단축시켜 효율성이 향상된 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계; 및 상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 단계;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법이 제공된다.
상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 단계는, 상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점은, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율 값이 상기 변화율의 평균값의 25%이내의 범위에 포함되는 시간 구간의 최초 시점이거나, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 변곡점을 지난 이후에 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 미분값의 변화 비율이 0이 되는 최초 시점일 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도는 상기 최초 시점(T) 이후의 시간에 시간에 따른 전류 또는 저항의 평균 변화율로 정의될 수 있다.
상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간이 8시간 이하일 수 있다.
상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간은, 상온, 상압 및 10V의 인가전압에서 측정된 것일 수 있다.
상기 전해액은 수계 용매 100중량부에 대하여 유기 용매 20 내지 200 중량부를 포함할 수 있다.
상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점이 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도보다 높을 수 있다.
상기 전해액에 포함된 유기 용매는 설폭사이드류 유기용매를 포함할 수 있다.
상기 설폭사이드류 유기용매는 탄소수 1 내지 3의 다이알킬 설폭사이드를 포함할 수 있다.
상기 전해액에 포함된 금속 이온의 농도가 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw일 수 있다.
상기 금속 이온은 구리, 금, 백금, 은, 철, 수은, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 알루미늄, 니켈 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 이온을 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가해주는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가해주는 단계는, 상기 고분자 필름의 다른 일면에 접하는 제1 전극과 상기 제1전극과 대향하고 상기 전해액과 접하고 있는 제2전극에 전압을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접촉시키고 상기 고분자 필름의 다른 일면을 제2전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접촉시키고 상기 고분자 필름의 다른 일면을 제2전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 상기 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접하는 제1전극 및 상기 제1전극과 대향하고 상기 제2전해액과 접하고 있는 제2전극에 전압을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1전해액 및 제2전해액에 포함된 금속 이온이 서로 상이할 수 있고, 상기 제1전해액 및 제2전해액에 포함된 금속 이온의 농도가 각각 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw일 수 있다.
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 5 내지 250의 온도에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 전해액 격실; 상기 제2전극 및 상기 전해액 격실 사이에 위치하며, 상기 전해액 격실에 포함된 전해액과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된 고분자 필름 거치부; 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치가 제공된다.
상기 고분자 필름 거치부는 제2전극의 일면과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치될 수 있다. 상기 고분자 필름 거치부는 상기 제2전극, 상기 고분자 필름 거치부에 거치되는 고분자 필름 및 상기 전해액 격실을 서로 밀착시키고 고정하는 고정구를 더 포함할 수 있다.
상기 제2전극과 고분자 필름 거치부 사이에 위치하며, 상기 제2전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 제2전해액 격실을 더 포함할 수 있다. 상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액은 금속 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함할 수 있다. 상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액 내부의 금속 이온은 상기 전해액 격실에 포함된 전해액 내부의 금속 이온과 상이할 수 있다. 상기 고분자 필름 거치부는 제1전해액 격실, 제2전해액 격실 및 고분자 필름 거치부에 거치되는 고분자 필름을 서로 밀착시키고 고정하는 고정구를 더 포함할 수 있다.
상기 제1전극, 제2전극, 전해액 격실 및 고분자 필름 거치부가 위치하는 내부 공간을 포함한 챔버를 더 포함할 수 있다. 상기 챔버는 온도 조절부 및 습도 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 전기적 신호 측정부는 상기 전압 인가부를 이용하여 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전압을 가해준 이후에 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 장치이다.
또한, 본 명세서에서는, 상술한 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법에 이용되는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 반도체 소자 등에 사용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도를 보다 용이하고 정확하게 측정할 수 있고, 측정에 소요되는 시간을 단축시켜 효율성이 향상된 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치가 제공될 수 있다.
도1은 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도2는 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도3은 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 또 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도4는 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 또 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도5는 실시예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 전압을 가해준 이후에 시간에 따른 전류의 변화를 나타난 그래프이다.
도2는 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도3은 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 또 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도4는 본 발명의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 또 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도5는 실시예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 전압을 가해준 이후에 시간에 따른 전류의 변화를 나타난 그래프이다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계; 및 상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 단계;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법이 제공될 수 있다.
반도체 소자 또는 디스플레이 장치 등에서 금속 불순물은 전기 전자 소자의 물리적 및 전기적 특성에 치명적인 영향을 끼쳐서 제조 신뢰성 및 수율 등을 크게 감소시키는 것으로 알려져 있다. 구체적으로, 금속 또는 금속 이온은 고온에서 반도체 기판 등의 장치의 내부로 확산하여 실리콘 금지대(forbidden bandgap) 내의 깊은 준위(deep level)에 위치함으로서 소수 운반자들의 생성 및 재결합을 일으키는 Trap center로 작용하여 소수 운반자의 수명을 감소시키고 p-n 접합 누설 전류를 증가시키며 산화물의 절연 파괴 전압을 감소시킨다.
반도체 소자 또는 디스플레이 장치 등에 사용되는 고분자 필름들 중 일부, 예를 들어 다이 본딩 필름, 솔더레지스트, 기판용 본딩 시트, 절연 필름 등은 절연 특성을 갖고 있는 관계로 상기 고분자 수지 필름이 갖는 금속 투과도 또는 금속 이온 투과도의 측정이나 관련된 성능 평가가 쉽지 않다.
이에, 본 발명자들은, 반도체 소자 등에 사용되는 고분자 필름의 양면을 소정의 전해액들과 접촉한 상태에서 전압을 가하고 상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하여 측정 대상의 고분자 필름이 갖는 금속 이온 투과도를 보다 정확하고 용이하게 측정할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
특히, 상기 일구현예의 금속 이온 투과도 측정 방법에서는, 2이상의 전해액을 사용하는 경우에도, 모든 전해액이 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함하고 있으므로, 전해액에 의한 전류의 흐름성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 미량의 금속 이온이 고분자 절연 필름을 투과하는 경우 발생하는 미세한 전류 흐름의 변화를 용이하면서도 높은 재현성을 나타내면서 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도는 시간에 따른 소정의 전압(예를 들어 0.1 V 내지 10.0 V)을 가한 시점으로부터 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간으로 결정할 수 있다.
상기 "시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지된다"는 의미는, 해당 시간 구간에서 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율 값이 상기 변화율의 평균값의 25%이내의 범위에 포함되는 경우와, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 순간 변화율의 변화 비율(또는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 미분값의 변화 비율)이 0이 되는 경우 등을 포함한다.
상기 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)은 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 발생한 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 일정해지는 최초의 시점을 의미하며, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 변곡점을 지난 이후에 나타날 수 있다.
상기 최초 시작(T)는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 순간 변화율의 변화 비율(또는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 미분값의 변화 비율)이 0이 되는 최초의 시점으로 결정하거나, 또는 해당 시간 구간에서 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율 값이 상기 변화율의 평균값의 25%이내의 범위에 포함되는 시간 구간의 최초의 시점으로 결정할 수 있다.
이러한 상기 최초 시작의 결정에는 다양한 방법이 큰 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 해당 시간 구간에서 시간에 따른 전류 또는 저항의 평균 변화율을 구하고 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 변곡점이 지난 시점에서 상기 평균 변화율 값이 나타나는 시점을 외삽하여 구하는 방법으로 결정할 수 있다.
상기 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법에서 측정 가능한 저항의 변화율 또는 전류의 변화율의 범위가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 측정 장치는 0.1 V 내지 10.0 V의 전압을 가하는 경우 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 발생한 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 일정해지는 최초의 시점은 8시간 이하, 또는 0.5시간 내지 8시간일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간은, 상온, 상압 및 10V의 인가전압에서 측정된 것일 수 있다. 상기 상온이란 약 25℃의 온도를 나타내고, 상압은 약 1기압의 압력을 나타낸다.
한편, 상기 금속 이온 투과도는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율로 나타낼 수 있으며, 구체적으로 상기 최초 시점(T) 이후의 시간에 시간에 따른 전류 또는 저항의 평균 변화율일 수 있으며, 예를 들어 A/10초, A/1분, A/1시간, A/10시간, Ω /10초, Ω /1분, Ω /1시간, Ω/10시간 등 일 수 있다.
상기 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법에서 저항의 변화율 또는 전류의 변화율의 측정 장치는 그 구체적인 종류나 구조가 크게 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 전압 인가 이후에 측정 대상인 고분자 필름에서 발생하는 저항의 변화 또는 전류의 변화를 측정할 수 있는 장치이면 큰 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 포텐쇼스탯(potentiostat) 등의 장치를 사용할 수 있다.
상기 고분자 필름에 가해주는 전압의 크기는 상기 고분자 필름의 종류나 저항 변화 또는 전류 변화의 측정치를 고려하여 0.001 V 내지 100 V의 범위에서 선택할 수 있다.
또한, 상기 전해액은 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함할 수 있다.
상기 전해액은 수계 용매 100중량부에 대하여 유기 용매 20 내지 200 중량부, 또는 30 내지 150 중량부, 또는 40 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.
상기 전해액에서, 수계 용매 100중량부에 대하여 유기 용매의 함량이 20 중량부 미만으로 지나치게 감소하면, 금속 이온의 투과 속도 감소로 인한 금속 이온 투과도 측정시간 증가로 인해, 측정 장치에 0.1 V 내지 10.0 V의 전압을 가하는 경우 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 발생한 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 일정해지는 최초의 시점이 10시간 초과로 증가하여, 측정 효율이 감소할 수 있다.
또한, 상기 전해액에서, 수계 용매 100중량부에 대하여 유기 용매의 함량이 200 중량부 초과로 지나치게 증가하면, 고분자 필름이 유기 용매에 의해 과도하게 팽윤됨에 따라 파손될 우려가 있을 뿐만 아니라, 금속 이온의 투과시간이 지나치게 짧아져 고분자 필름 자체의 금속 이온 투과 특성을 재현성 있게 측정하기 어려울 수 있다.
상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점이 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도보다 높을 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점은 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도보다 10℃ 내지 300℃, 또는 50℃ 내지 200℃만큼 높을 수 있다.
상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점이 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도에 비해 10℃미만으로 높아질 경우, 챔버를 이용한 가온시, 유기 용매가 휘발하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점이 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도에 비해 300℃초과로 높아질 경우, 챔버를 이용한 가온온도가 높아지면서, 금속 이온의 이동속도 증가로 인해 격실 내부에 과한 압력이 발생함에 따라, 고분자 필름이 파손될 우려가 있다.
보다 구체적으로, 상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점은 100℃ 내지 200℃, 또는 150℃ 내지 200℃, 또는 170℃ 내지 200℃일 수 있고, 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도는 5℃ 내지 250℃, 또는 20℃ 내지 200℃일 수 있다.
상기 전해액에 포함된 유기 용매는 설폭사이드류 유기용매를 포함할 수 있다. 상기 설폭사이드류 유기용매는 분자 구조내에 술피닐(Sulfinyl, -SO-)기를 포함한 구조를 가지며, 상기 술피닐기의 양말단에 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 지방족, 지환족, 방향족 탄화수소 작용기가 결합할 수 있다.
상기 "치환 또는 비치환되었다"함은 이들 각 작용기 자체뿐 아니라, 일정한 치환기에 의해 더욱 치환된 것도 포괄됨을 의미한다. 본 명세서에서, 특별히 다른 정의가 없는 한, 더욱 치환될 수 있는 치환기의 예로는, 할로겐, 알킬, 알케닐, 알키닐, 할로알킬, 할로알케닐, 할로알키닐, 아릴, 할로아릴, 아르알킬, 할로아르알킬, 알콕시, 할로알콕시, 카보닐옥시, 할로카보닐옥시, 아릴옥시, 할로아릴옥시, 실릴, 실록시 또는 이미 상술한 바와 같은 "산소, 질소, 인, 황, 실리콘 또는 보론을 포함하는 극성 작용기" 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 설폭사이드류 유기용매는 탄소수 1 내지 3의 다이알킬 설폭사이드를 포함할 수 있다. 상기 탄소수 1 내지 3의 다이알킬 설폭사이드는 술피닐기의 양말단에 각각 비치환된 지방족 탄화수소 작용기, 예를 들어 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 결합한 화합물일 수 있다. 상기 탄소수 1 내지 3의 다이알킬 설폭사이드의 바람직한 예로는 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide)를 들 수 있다.
이와 같이, 상기 전해액에 포함된 유기 용매로 사용된 설폭사이드류 유기용매는 극성이 매우 높아 수계 용매에 대해 높은 혼화성을 가질 수 있으며, 전해액 내에서 금속이온의 이동 속도를 향상시켜, 금속 이온 투과도 측정시간을 현저히 줄일 수 있다.
또한, 상기 전해액에 포함된 유기 용매로 사용된 설폭사이드류 유기용매는 기존에 사용되는 N-메틸-피롤리돈(N-Methylpyrollidone,NMP)에 비해 독성이 약해, 친환경성 측면에서 유리한 효과가 있다.
이외에도, 상기 유기 용매로는 전해액으로 사용될 수 있는 것으로 알려진 통상의 유기 용매를 1종 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 이러한 유기 용매의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소-프로판올, 부탄올 또는 펜탄올 알코올류, 아세트산, 질산 또는 염산 등의 산(acid)류, 노말 메틸 프로리돈(NMP), 아세톤, 다이메틸폼아마이드(dimethylformamide), 테트라하이드로퓨란(THF), 다이옥산(Dioxane), 디메틸아세트아마이드 (Dimethylacetamide), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 자일렌, 톨루엔, 클로로포름 등을 들 수 있으나, 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 수계 용매로는 물(water)을 사용할 수 있다.
상기 금속 이온은 구리, 금, 백금, 은, 철, 수은, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 알루미늄, 니켈 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속의 이온을 1이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 이온을 포함하는 전해액의 농도는 크게 한정되는 것은 아니지만, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 운전을 원활하게 하고 금속 이온 투과도를 보다 명확하게 측정하기 위하여, 상기 전해액 격실(4)에는 금속 이온의 농도가 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw인 전해액이 체류하는 것이 바람직하다.
상기 금속이온을 전해액에 포함시키는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 상기 금속이온을 포함한 금속염을 수계 용매 및 유기 용매와 혼합하는 방법 등을 들 수 있다.
이에 따라, 상기 전해액은 음이온을 더 포함할 수 있다. 상기 음이온은 음(-)전하를 띠는 이온을 의미하며, 상기 금속이온과 결합하여 금속염의 형태로 존재하거나, 금속이온과 분리되어 독립적인 음이온의 형태로 존재할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 금속이온을 포함한 금속염을 수계 용매 및 유기 용매와 혼합하는 방법을 사용할 경우, 금속염으로부터 유래한 음이온이 전해액 상에 잔류할 수 있다.
상기 음이온의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 황산이온(SO4 2-), 질산이온(NO3 -), 과염소산이온(ClO4 -), 할로겐화 이온(F-, Br-, Cl-, I-), 수산화이온(OH-), 아세트산이온(CH3COO-) 등을 들 수 있고, 바람직하게는 황산이온(SO4 2-)을 들 수 있다.
상기 황산이온(SO4 2-)이 전해액내에 함유될 경우, 상술한 유기용매로 사용된 설폭사이드류 유기용매와의 구조적 유사성으로 인해, 전해액내 혼화성이 보다 향상될 수 있으며, 이로 인해 금속 이온의 이동성이 빨라져 금속 이온 투과도 측정시간을 현저히 줄일 수 있다.
상기 음이온의 농도는 상술한 금속이온의 농도와 동일하거나, 금속이온의 전하량과 전하 균형을 맞출 수 있도록 금속이온 농도보다 크거나 작을 수 있다. 또한, 상기 음이온은 전해액 내에서 독립적인 음이온의 형태로 존재할 수도 있고, 수계 용매와 반응하여 수화물(Hydrate) 또는 산(Acid)의 형태로 존재할 수도 있다.
보다 구체적으로, 상기 전해액은 구리이온을 포함한 제1용액 또는 나트륨이온을 포함한 제2용액을 사용할 수 있으며, 상기 구리이온을 포함한 제1용액은 구리이온, 유기 용매 및 수계 용매를 함유하고 있으며, 상기 나트륨이온을 포함한 제2용액은 나트륨이온, 유기 용매 및 수계 용매를 함유할 수 있다. 상기 유기 용매 및 수계 용매에 관한 내용은 상술한 내용을 그대로 포함한다. 또한, 상기 제1용액 내 구리이온의 농도는 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw일 수 있고, 제2용액 내 나트륨이온의 농도는 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw일 수 있다.
한편, 상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가해주는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 고분자 필름의 일면만이 전해액과 접촉할 수 있으며, 상기 고분자 필름의 일면의 반대면은 전해액과 접촉하지 않고, 제2전극과 접할 수 있다. 상기 반대면이란, 상기 고분자 필름이 전해액과 접촉하는 일면과 평행한 다른 일면을 의미한다. 이와 같이, 상기 고분자 필름의 일면을 전해액과 접촉시키고, 반대면을 제2전극과 직접 접촉시킴에 따라, 상기 고분자 필름이 지지되어 구조적 안정성을 구현할 수 있다.
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가해주는 단계는, 상기 고분자 필름의 다른 일면에 접하는 제2 전극과 상기 제2전극과 대향하고 상기 전해액과 접하고 있는 제1전극에 전압을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전해액은 금속 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함할 수 있으며, 구체적인 예를 들면, 상기 전해액은 구리이온을 포함한 제1용액 또는 나트륨이온을 포함한 제2용액을 사용할 수 있고, 바람직하게는 구리이온을 포함한 제1용액을 사용할 수 있다. 상기 제1용액 및 제2용액에 대한 내용은 상술한 내용을 포함할 수 있다.
또한, 상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접촉시키고 상기 고분자 필름의 다른 일면을 제2전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1전해액 및 제2전해액은 각각 금속 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함할 수 있으며, 상기 제1전해액 및 제2전해액에 포함된 금속 이온이 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1전해액은 구리이온을 포함한 제1용액을 사용하고, 제2전해액은 나트륨이온을 포함한 제2용액을 사용할 수 있다. 상기 제1용액 및 제2용액에 대한 내용은 상술한 내용을 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접촉시키고 상기 고분자 필름의 다른 일면을 제2전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 상기 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접하는 제1전극 및 상기 제1전극과 대향하고 상기 제2전해액과 접하고 있는 제2전극에 전압을 가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는, 5℃ 내지 250℃, 또는 20℃ 내지 200℃의 온도에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 5℃ 내지 250℃, 또는 20℃ 내지 200℃의 온도를 조절하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 챔버를 사용할 수 있다.
상기 챔버는 통상적으로 알려진 재질의 반응 챔버를 사용할 수 있으며, 상기 챔버의 형상이나 구조가 크게 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 챔버는 온도 조절부 및 습도 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버 내부는 0℃ 내지 400℃의 온도일 수 있으며, 상기 챔버에 설치되는 온도 조절부를 통하여 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 과정에서의 온도를 조절할 수 있다. 상기 온도 조절부의 구체적인 구조나 종류가 크게 제한 되는 것은 아니며, 예들 들어 컨벡션 오븐(Convection Oven), HAST([Highly Accelerated Stress Test] 오븐 또는 PCT(Pressure Cooker Test) 오븐 등의 장치를 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 운전하여 금속 이온 투과도 측정하는 경우, 상기 챔버 내부는 5℃ 내지 250℃, 또는 20℃ 내지 200℃의 온도일 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 운전하여 금속 이온 투과도 측정하는 경우, 상기 챔버 내부의 압력이 1 기압 내지 5기압일 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 전해액 격실; 상기 제2전극 및 상기 전해액 격실 사이에 위치하며, 상기 전해액 격실에 포함된 전해액과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된 고분자 필름 거치부; 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부;를 포함하는 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치가 제공될 수 있다.
본 발명자들은, 반도체 소자 등에 사용되는 고분자 필름의 적어도 일면을 소정의 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가하고 상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하여 측정 대상의 고분자 필름이 갖는 금속 이온 투과도를 보다 정확하고 용이하게 측정할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하였으며, 이러한 내용을 바탕으로 상기 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 고안하여 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 일 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 세부 구조를 살펴보면 다음과 같다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극을 포함한다. 상기 제1전극(1) 및 제2전극(2)은 2차 전지 등에 사용되는 것으로 알려진 통상의 전극을 사용할 수 있으며, 예를 들어 구리, 알루미늄, 리튬, 백금, 금, 철, 아연, 니켈, 은, 납, 탄소 전극, ITO 또는 PEDOT/PSS 등을 사용할 수 있다. 상기 제1전극(1) 및 제2전극(2)은 서로 대향하고 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 상기 제1전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 전해액 격실을 포함한다. 즉, 상기 전해액 격실 내부에 포함된 전해액은 상기 제1전극에 접하고 있으며, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전해액 격실 내부에서 전해액이 제1전극과 접하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 전해액이 내부에 포함된 전해액 격실로 제1전극을 침지시키는 방법 또는 전해액 격실이 상기 제1전극의 일면에 접하도록 하여, 상기 제1전극(1) 및 상기 고분자 필름 거치부(3)을 연결하는 격벽(측벽)에 의하여 정의되는 공간이 전해액 격실이 되도록 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다.
또한, 상기 전해액 격실에 위치하는 전해액은 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함할 수 있다. 상기 전해액, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매에 관한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 전해질 격실(4)의 격벽(측벽)의 재질이 크게 한정되는 것은 아니며, 내부에 체류하는 전해질에 대하여 높은 안정성을 가지며, 금속 이온 투과도 측정 과정에서 적용되는 온도 및 압력 조건에서 안정성을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전해질 격실의 격벽(측벽)은 유리, 테플론 또는 고분자 등의 재료를 포함할 수 있으나, 구체적인 예가 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 전해질 격실의 격벽의 두께가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 1㎜ 내지 500 ㎜의 두께를 가질 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 상기 제2전극 및 상기 전해액 격실 사이에 위치하며, 상기 전해액 격실에 포함된 전해액과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된 고분자 필름 거치부를 포함한다.
상기 제2전극(2) 및 상기 전해액 격실(4) 사이에 위치한 고분자 필름 거치부(3)는 상기 제2전극(2) 및 상기 전해액 격실(4) 사이에 형성되는 공간으로 정의될 수 있으며, 또한 상기 공간에 설치되는 별도의 거치 장치나 고정 장치로서 정의될 수도 있다. 예를 들어, 상기 고분자 필름 거치부(3)는 단면이 구형, 원형 또는 3 내지 20의 내각을 갖는 다각형인 공간일 수 있으며, 유리 필터나 매쉬 형상의 고분자 필름 지지부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자 필름 거치부는 제2전극의 일면과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 고분자 필름 거치부(3)에 금속 이온 투과도 측정의 대상이 되는 고분자 필름을 위치시키면, 상기 전해액 격실(4)에 있는 금속 이온을 포함한 전해액이 상기 고분자 필름의 일면과 접촉하게 된다. 그리고, 상기 고분자 필름의 일면을 상기 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서, 상기 고분자 필름의 다른 일면에 접하는 제2 전극과 상기 제2전극과 대향하고 상기 전해액과 접하고 있는 제1전극에 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부(5)를 이용하여 전압을 가해준 이후에, 전기적 신호 측정부(6)를 이용하여 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정한다.
또한, 상기 고분자 필름 거치부는 상기 제2전극, 상기 고분자 필름 거치부에 거치되는 고분자 필름 및 상기 전해액 격실을 서로 밀착시키고 고정하는 고정구를 더 포함할 수 있다. 상기 고정구(7)의 구체적인 형상이나 형상이나 실제 체결되는 방법 또는 구조가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 고분자 필름 거치부의 외부 돌출부의 뒤쪽에 덧댈 수 있는 구조의 고정구(jig)를 사용할 수 있으며, 상기 고정구 및 상기 고분자 필름 거치부의 외부 돌출부를 관통하는 구멍을 나사로 연결하여 압착시킬 수 있으며, 상기 고분자 필름 거치부의 외부 돌출부를 감싸는 빗각의 홈을 가진 벨트형 구조의 양 끝을 나사로 고정하여 압착시킬 수 있다.
한편, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 상기 제2전극과 고분자 필름 거치부 사이에 위치하며, 상기 제2전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 제2전해액 격실을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제2전해액 격실 내부에 포함된 전해액은 상기 제2전극에 접하고 있으며, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2전해액 격실 내부에서 전해액이 제2전극과 접하는 방법의 예가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 전해액이 내부에 포함된 전해액 격실로 제2극을 침지시키는 방법 또는 제2전해액 격실이 상기 제2전극의 일면에 접하도록 하여, 상기 제2전극(2) 및 상기 고분자 필름 거치부(3)을 연결하는 격벽(측벽)에 의하여 정의되는 공간이 전해액 격실이 되도록 접촉시키는 방법 등을 들 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 제1전해액 격실; 상기 제2전극 및 상기 전해액 격실 사이에 위치하며, 상기 전해액 격실에 포함된 전해액과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된 고분자 필름 거치부; 상기 제2전극과 고분자 필름 거치부 사이에 위치하며, 상기 제2전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 제2전해액 격실; 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부;를 포함할 수 있다.
상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액은 금속 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함할 수 있다. 상기 금속 이온은 구리, 금, 백금, 은, 철, 수은, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 알루미늄, 니켈 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속의 이온을 1이상 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 이온을 포함하는 전해액의 농도는 크게 한정되는 것은 아니지만, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치의 운전을 원활하게 하고 금속 이온 투과도를 보다 명확하게 측정하기 위하여, 상기 제2전해액 격실(8)에는 금속 이온의 농도가 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw인 전해액이 체류하는 것이 바람직하다.
상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액 내부의 금속 이온은 상기 전해액 격실(제1전해액 격실)에 포함된 전해액 내부의 금속 이온과 상이할 수 있다.
구체적인 예를 들면, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 제1전해액 격실에 구리이온을 포함한 제1전해액, 제2전해액 격실에 나트륨이온을 포함한 제2전해액을 포함할 수 있으며, 상기 제1전해액은 구리 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함하며, 상기 제2전해액은 나트륨 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액 내부의 음이온 농도는 상기 전해액 격실(제1전해액 격실)에 포함된 전해액 내부의 음이온 농도와 동일할 수 있다. 이와 같이, 고분자 필름 양면에 접하는 전해액에 포함된 음이온의 농도가 동일해짐에 따라, 전해액에 의한 전류의 흐름성이 향상될 수 있고, 미량의 금속 이온이 고분자 절연 필름을 투과하는 경우 발생하는 미세한 전류 흐름의 변화를 용이하면서도 높은 재현성을 나타내면서 측정할 수 있다.
상기 제1전해액, 제2전해액은 금속이온과 함께 음이온, 유기용매, 수계용매를 포함할 수 있으며, 상기 유기용매, 수계용매에 관한 내용은 상기 전해액 격실(제1전해액 격실에 대응됨) 또는 전해액(제1전해액에 대응됨)에 대한 내용을 포함한다.
상기 제2전해질 격실(8)의 격벽(측벽)의 재질, 두께에 대한 내용은 상기 전해액 격실(제1전해액 격실에 대응됨)에 대한 내용을 포함한다.
이 때, 상기 고분자 필름 거치부(3)는 제1전해액 격실(4), 제2전해액 격실(8) 및 고분자 필름 거치부(3)에 거치되는 고분자 필름을 서로 밀착시키고 고정하는 고정구를 더 포함할 수 있다.
상기 고정구(7)의 구체적인 형상이나 형상이나 실제 체결되는 방법 또는 구조가 크게 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 고분자 필름 거치부의 외부 돌출부의 뒤쪽에 덧댈 수 있는 구조의 고정구(jig)를 사용할 수 있으며, 상기 고정구 및 상기 고분자 필름 거치부의 외부 돌출부를 관통하는 구멍을 나사로 연결하여 압착시킬 수 있으며, 상기 고분자 필름 거치부의 외부 돌출부를 감싸는 빗각의 홈을 가진 벨트형 구조의 양 끝을 나사로 고정하여 압착시킬 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부를 포함한다.
상기 제1전극 및 상기 제2전극에 가해주는 전압의 크기는 크게 제한되는 것은 아니며, 상기 고분자 필름의 종류나 저항 변화 또는 전류 변화의 측정치를 고려하여 0.001 V 내지 100 V의 범위에서 선택할 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부를 포함한다.
상기 일 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에서는 상기 제1전극 및 제2전극에 전압을 인가하면 상기 전해액 격실에 위치한 금속 이온이 전류에 의하여 이동하게 되며, 이에 따라 상기 고분자 필름 거치부에 위치하는 고분자 필름을 투과하는 시점에서 전류가 흐르며 저항이 낮아지며 전기적 신호가 발생하게 된다.
이에 따라, 상기 구현예에서 고분자 필름의 금속 이온 투과도는 상기 측정 대상인 고분자 필름에 전압을 인가해 준 이후에 금속 이온이 상기 고분자 필름을 투과하기 시작하는 시점에서 나타나기 시작하는 저항의 변화 또는 전류의 변화를 시간에 따른 변화율로 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도는 시간에 따른 소정의 전압(예를 들어 0.1 V 내지 10.0 V)을 가한 시점으로부터 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간으로 결정할 수 있다.
상기 "시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지된다"는 의미는, 해당 시간 구간에서 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율 값이 상기 변화율의 평균값의 25%이내의 범위에 포함되는 경우와, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 순간 변화율의 변화 비율(또는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 미분값의 변화 비율)이 0이 되는 경우 등을 포함한다.
상기 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)은 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 발생한 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 일정해지는 최초의 시점을 의미하며, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 변곡점을 지난 이후에 나타날 수 있다.
상기 최초 시작(T)는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 순간 변화율의 변화 비율(또는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 미분값의 변화 비율)이 0이 되는 최초의 시점으로 결정하거나, 또는 해당 시간 구간에서 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율 값이 상기 변화율의 평균값의 25%이내의 범위에 포함되는 시간 구간의 최초의 시점으로 결정할 수 있다.
이러한 상기 최초 시작의 결정에는 다양한 방법이 큰 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들어 해당 시간 구간에서 시간에 따른 전류 또는 저항의 평균 변화율을 구하고 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 변곡점이 지난 시점에서 상기 평균 변화율 값이 나타나는 시점을 외삽하여 구하는 방법으로 결정할 수 있다.
상기 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에서 측정 가능한 저항의 변화율 또는 전류의 변화율의 범위가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 상기 측정 장치는 0.1 V 내지 10.0 V의 전압을 가하는 경우 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 발생한 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 일정해지는 최초의 시점은 8시간 이하, 또는 0.5시간 내지 8시간일 수 있다.
한편, 상기 금속 이온 투과도는 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율로 나타낼 수 있으며, 구체적으로 상기 최초 시점(T) 이후의 시간에 시간에 따른 전류 또는 저항의 평균 변화율일 수 있으며, 예를 들어 A/10초, A/1분, A/1시간, A/10시간, Ω /10초, Ω /1분, Ω /1시간, Ω/10시간 등 일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고분자 필름 거치부(3)에 금속 이온 투과도 측정의 대상이 되는 고분자 필름을 위치시키면, 상기 전해액 격실(4)에 있는 금속 이온을 포함한 전해액이 상기 고분자 필름의 일면과 접촉하게 된다. 그리고, 상기 고분자 필름의 일면을 상기 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서, 상기 고분자 필름의 다른 일면에 접하는 제2 전극과 상기 제2전극과 대향하고 상기 전해액과 접하고 있는 제1전극에 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부(5)를 이용하여 전압을 가해준 이후에, 전기적 신호 측정부(6)를 이용하여 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정한다.
또는, 상기 고분자 필름 거치부(3)에 금속 이온 투과도 측정의 대상이 되는 고분자 필름을 위치시키면, 상기 제1전해액 격실(4)에 있는 금속 이온을 포함한 전해액(제1전해액)이 상기 고분자 필름의 일면과 접촉하고, 상기 제2전해액 격실(8)에 있는 전해액(제2전해액)이 상기 고분자 필름의 다른 일면과 접촉하게 된다. 그리고, 상기 고분자 필름의 양면이 각각 상기 금속 이온을 포함한 전해액 및 전해액과 접촉한 상태에서, 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전압 인가부(5)를 이용하여 전압을 가해준 이후에, 전기적 신호 측정부(6)를 이용하여 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정한다.
상기 전기적 신호 측정부의 구체적인 종류나 구조가 크게 한정되는 것은 아니며, 상술한 바와 같이 전압 인가 이후에 측정 대상인 고분자 필름에서 발생하는 저항의 변화 또는 전류의 변화를 측정할 수 있는 장치이면 큰 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 포텐쇼스탯(potentiostat) 등의 장치를 사용할 수 있다.
상기 일 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치는 상기 제1전극, 제2전극, 전해액 격실 및 고분자 필름 거치부가 위치하는 내부 공간을 포함하는 챔버를 더 포함할 수 있다. 상기 전해액 격실은 제1전해액 격실(4) 또는 제2전해액 격실(8)을 포함한다.
상기 전압 인가부; 및 상기 전기적 신호 측정부(6)는 상기 챔버 내부 또는 외부 위치할 수 있으며, 챔버 자체에 설치될 수도 있다.
상기 챔버는 통상적으로 알려진 재질의 반응 챔버를 사용할 수 있으며, 상기 챔버의 형상이나 구조가 크게 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 챔버는 온도 조절부 및 습도 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버 내부는 0℃ 내지 400℃의 온도일 수 있으며, 상기 챔버에 설치되는 온도 조절부를 통하여 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 과정에서의 온도를 조절할 수 있다. 상기 온도 조절부의 구체적인 구조나 종류가 크게 제한 되는 것은 아니며, 예들 들어 컨벡션 오븐(Convection Oven), HAST([Highly Accelerated Stress Test] 오븐 또는 PCT(Pressure Cooker Test) 오븐 등의 장치를 포함할 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 운전하여 금속 이온 투과도 측정하는 경우, 상기 챔버 내부는 5℃ 내지 250℃, 또는 20℃ 내지 200℃의 온도일 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 운전하여 금속 이온 투과도 측정하는 경우, 상기 챔버 내부의 압력이 1 기압 내지 5기압일 수 있다.
한편, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 적용될 수 있는 고분자 필름의 종류가 크게 한정되는 것은 아니지만, 절연성을 갖는 고분자 필름이 금속 이온 투과도 측정의 주요 대상일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 적용될 수 있는 고분자 필름으로는 다이 본딩 필름, 솔더레지스트, 기판용 본딩 시트, 절연 필름 등을 들 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법에 이용되는 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치가 제공될 수 있다.
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법 및 이의 운전 장치에 관해서는 상술한 내용을 모두 포함한다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1 내지 3: 절연 특성을 갖는 접착필름의 제조]
(1) 수지 조성물 용액의 제조
하기 표1에 기재된 함량으로 페놀 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 경화촉진제, 커플링제, 충진제를 메틸에틸케톤에 용해시켜 반도체 접착용 수지 조성물 용액(고형분 20중량% 농도)을 얻었다.
(2) 접착필름의 제조
상기 제조된 반도체 접착용 수지 조성물 용액을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(두께 38㎛) 상에 도포한 후, 130℃에서 3분간 건조하여 20㎛ 두께의 접착 필름을 얻었다. 제조예 1 내지 3의 접착 필름 각각의 유리 전이 온도(TMA 측정)와 모듈러스(DMA 측정)를 측정하고, 그 결과를 하기 표2에 기재하였다.
| 성분 | 제조예1 | 제조예2 | 제조예3 | |
| 페놀 수지 | KPH-F2001 | 50 | - | 50 |
| KH-6021 | - | 50 | - | |
| 에폭시 수지 | EOCN-104S | 100 | 100 | - |
| HP-7200 | - | - | 100 | |
| 아크릴 수지 | KG-3037 | 500 | 500 | 500 |
| 경화촉진제 | 2P4MHZ | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 커플링제 | KBM-403 | 2 | 2 | 2 |
| 충진제 | RY-50 | 90 | 90 | 90 |
* KPH-F2001: 페놀 노볼락 수지(코오롱유화, 수산기당량: 106 g/eq, 연화점: 88℃)
* KH-6021: 비스페놀A 노볼락 페놀 수지(DIC Corp, 수산기당량: 118 g/eq, 연화점: 133℃)
* EOCN-104S: 크레졸 노볼락 페놀 수지(일본화약사, 에폭시 당량: 214 g/eq, 연화점: 92℃)
* HP-7200: DCPD계 노볼락 페놀 수지(DIC Corp, 에폭시 당량: 257 g/eq, 연화점: 62℃)
* KG-3037: 아크릴레이트계 수지(글리시딜메타아크릴레이트계 반복단위 13중량%, 유리전이온도: 20℃, Mw 800,000)
* 2P4MHZ : 2-페닐-4-메틸-5-디하이드록시메틸 이미다졸(시코쿠화성)
* KBM-403: 감마-글리시독시 프로필 트리메톡시 실란(센에츠 화학)
* RY-50 : 구상 실리카(Evonik, 평균 입경 40 ㎚)
| 구분 | 제조예1 | 제조예2 | 제조예3 |
| 유리전이온도(℃) | 180 | 170 | 165 |
| 모듈러스(MPa) | 5 | 4 | 5 |
[
실시예
1 내지 2: 고분자 필름의
금속 이온 투과도
측정 장치의 제조]
실시예1
하기 도2에 나타난 바와 같이, 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극의 일면에 접하고 금속 이온을 포함한 전해액을 내부에 포함하는 제1전해액 격실; 상기 제2전극의 일면에 접하고 전해액을 포함한 제2전해액 격실; 상기 1전해액 격실 및 2전해액 격실 사이의 공간으로 정의되는 고분자 필름 거치부; 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 제조하였다.
실시예2
하기 도1에 나타난 바와 같이, 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극; 상기 제1전극의 일면과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된 고분자 필름 거치부; 상기 제2전극 및 상기 고분자 필름 거치부 사이에 위치하며, 구리 이온 1000ppm을 포함한 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO) 전해 수용액을 내부에 포함하는 전해액 격실; 상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 제조하였다.
[실시예 3 내지 14: 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정방법]
실시예3
상기 실시예1에서 제조된 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치에 상기 제조예1에서 얻어진 20 ㎛ 두께의 접착 필름을 장착하고, 상온 및 상압에서 도2에 나타난 바와 같이, 제1전해액 격실에 황산구리(Cu2SO4)의 농도가 1000ppmw이 되도록, 물(H20)과 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO)를 1:1의 중량 비율로 채운 제1용매를 채우고, 제2전해액 격실에 황산나트륨(Na2SO4)의 농도가 1000ppmw이 되도록, 물(H20)과 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO)를 1:1의 중량 비율로 채운 다음, 10 V 의 전압을 가하면서, 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 발생한 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화가 일정해지는 최초의 시점을 측정 종료시간으로 판단하였다. 그리고, 상기 전압이 가해진 시점으로부터 측정 종료시간까지의 시간(T)을 구하여, 다음 기준에 따라 금속 이온 투과도 측정 효율을 평가하였다.
* 우수 : 상기 T값이 8시간 이내로 측정됨
* 불량 : 상기 T값이 8시간 초과로 측정됨
실시예 4 내지 8
하기 표3에 기재된 바와 같이, 측정 장치의 종류, 접착필름의 종류, 측정온도, 전해액에 함유된 제1용매 및 제2용매 내 H20 : DMSO 중량비율을 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예3과 동일하게 금속 이온 투과도를 측정하였다.
실시예 9 내지 14
하기 표3에 기재된 바와 같이, 상기 실시예2에서 제조된 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치를 사용하고, 상온 및 상압에서 도1에 나타난 바와 같이, 전해액 격실에 황산구리(Cu2SO4)의 농도가 1000ppmw이 되도록, 물(H20)과 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO)를 각각의 중량 비율로 채운 것을 제외하고, 상기 실시예3과 동일하게 금속 이온 투과도를 측정하였다.
| 구분 | 측정장치 | 접착필름 | 측정온도(℃) | H20 : DMSO 비율 | 측정종료 시간(H) | 효율 평가 결과 |
| 실시예3 | 실시예1 | 제조예1 | 상온 |
1:1 |
3.2 | 우수 |
| 실시예4 | 제조예2 | 2.6 | 우수 | |||
| 실시예5 | 제조예3 | 3.7 | 우수 | |||
| 실시예6 | 제조예1 | 7:3 |
4.5 | 우수 | ||
| 실시예7 | 제조예2 | 4.1 | 우수 | |||
| 실시예8 | 제조예3 | 5.1 | 우수 | |||
| 실시예9 | 실시예2 |
제조예1 | 1:1 |
5.2 | 우수 | |
| 실시예10 | 제조예2 | 4.2 | 우수 | |||
| 실시예11 | 제조예3 | 5.6 | 우수 | |||
| 실시예12 | 제조예1 | 7:3 |
7.4 | 우수 | ||
| 실시예13 | 제조예2 | 6.1 | 우수 | |||
| 실시예14 | 제조예3 | 7.9 | 우수 |
상기 표3에 나타난 바와 같이, 실시예3 내지 14의 금속 이온 투과도 측정 방법의 경우 접착필름의 신뢰성을 금속이온 투과도 방식으로 평가함에 따라, 다양한 조건하에서도 8시간 이내로 빠르게 측정가능하였고, 측정결과의 재현성도 우수하게 나타났다.
[비교예 1 내지 22: 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정]
비교예1
빗모양의 전극이 서로 엇갈리도록 패턴된 연성동박 회로기판에 상기 제조예1에서 얻어진 접착필름을 장착하고, 110℃, 85%RH 조건에서 양쪽 전극에 3V의 전압을 가하면서, 시간에 따른 전극 사이의 절연저항값을 측정하여, 상기 전극 사이의 절연저항값이 1X105Ω 보다 낮아지는 순간을 측정 종료시간으로 판단하였다. 그리고, 상기 전압이 가해진 시점으로부터 측정 종료시간까지의 시간(T')을 구하여, 다음 기준에 따라 금속 이온 투과도 측정 효율을 평가하였다.
* 우수 : 상기 T'값이 8시간 이내로 측정됨
* 불량 : 상기 T'값이 8시간 초과로 측정됨
비교예 2 내지 18
하기 표4에 기재된 바와 같이, 접착필름의 종류, 측정온도, 인가전압을 달리한 것을 제외하고, 상기 비교예1과 동일하게 금속 이온 투과도를 측정하였다.
| 구분 | 접착필름 | 측정온도(℃) | 인가 전압(V) | 측정종료 시간(H) | 효율 평가 결과 |
| 비교예1 | 제조예1 | 110 |
3 | 345 | 불량 |
| 비교예2 | 제조예2 | 3 | 285 | 불량 | |
| 비교예3 | 제조예3 | 3 | 393 | 불량 | |
| 비교예4 | 제조예1 | 10 | 211 | 불량 | |
| 비교예5 | 제조예2 | 10 | 183 | 불량 | |
| 비교예6 | 제조예3 | 10 | 244 | 불량 | |
| 비교예7 | 제조예1 | 20 | 155 | 불량 | |
| 비교예8 | 제조예2 | 20 | 127 | 불량 | |
| 비교예9 | 제조예3 | 20 | 171 | 불량 | |
| 비교예10 | 제조예1 | 130 | 3 | 247 | 불량 |
| 비교예11 | 제조예2 | 3 | 210 | 불량 | |
| 비교예12 | 제조예3 | 3 | 280 | 불량 | |
| 비교예13 | 제조예1 | 10 | 130 | 불량 | |
| 비교예14 | 제조예2 | 10 | 115 | 불량 | |
| 비교예15 | 제조예3 | 10 | 145 | 불량 | |
| 비교예16 | 제조예1 | 20 | 95 | 불량 | |
| 비교예17 | 제조예2 | 20 | 83 | 불량 | |
| 비교예18 | 제조예3 | 20 | 105 | 불량 |
상기 표4에 나타난 바와 같이, 비교예의 경우, 접착필름의 신뢰성을 종래의 고온, 고습도 HAST 방식으로 평가함에 따라, 조건을 변경하더라도 측정종료시간이 50시간을 초과하는 등 상당히 길어지면서, 측정 효율성이 매우 나쁘다는 것을 확인할 수 있었다.
즉, 실시예에 따른 접착필름의 금속 이온 투과방식의 경우, 종래의 접착필름 신뢰성 평가 방법에 비해 빠른 시간내에 평가 결과를 확인할 수 있어, 측정 효율성이 보다 향상될 수 있고, 측정결과의 재현성도 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다.
비교예
19 내지 22
하기 표5에 기재된 바와 같이, 측정 장치의 종류, 접착필름의 종류, 측정온도, 전해액에 함유된 제1용매 및 제2용매 내 H20 : DMSO 중량비율을 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예3과 동일하게 금속 이온 투과도를 측정하였다.
| 구분 | 측정장치 | 접착필름 | 측정온도(℃) | H20 : DMSO 비율 | 측정종료 시간(H) | 효율 평가 결과 |
| 비교예19 | 실시예1 | 제조예1 | 상온 |
9:1 | 18.3 | 불량 |
| 비교예20 | 제조예2 | 14.5 | 불량 | |||
| 비교예21 | 제조예3 | 25.5 | 불량 |
상기 표5에 나타난 바와 같이, H20 : DMSO 비율이 9:1로 유기용매의 함량이 지나치게 감소할 경우, 측정종료시간이 10시간을 초과하는 등 상당히 길어지면서, 측정 효율성이 매우 나쁘다는 것을 확인할 수 있었다.
1 - 제1전극
2 - 제2전극
3 - 고분자 필름 거치부
4 - 제1전해액 격실
5 - 전압 인가부
6 - 전기적 신호 측정부
7 - 고정구
8 - 챔버
9 - 제2전해액 격실
2 - 제2전극
3 - 고분자 필름 거치부
4 - 제1전해액 격실
5 - 전압 인가부
6 - 전기적 신호 측정부
7 - 고정구
8 - 챔버
9 - 제2전해액 격실
Claims (30)
- 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계; 및
상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 단계;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전압이 가해진 이후 상기 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 단계는,
상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간을 측정하는 단계를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점은,
시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율 값이 상기 변화율의 평균값의 25%이내의 범위에 포함되는 시간 구간의 최초 시점이거나,
시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 변곡점을 지난 이후에 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화의 미분값의 변화 비율이 0이 되는 최초 시점인, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 고분자 필름의 금속 이온 투과도는 상기 최초 시점(T) 이후의 시간에 시간에 따른 전류 또는 저항의 평균 변화율로 정의되는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제2항에 있어서,
상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간이 8시간 이하인, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 전압이 가해진 이후 시간에 따른 전류 또는 저항의 변화율이 일정하게 유지되는 최초 시점(T)까지의 시간은,
상온, 상압 및 10V의 인가전압에서 측정된 것인, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 수계 용매 100 중량부에 대하여 유기 용매 20 내지 200 중량부를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전해액에 포함된 유기 용매의 비점이 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계의 온도보다 높은, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전해액에 포함된 유기 용매는 설폭사이드류 유기용매를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 설폭사이드류 유기용매는 탄소수 1 내지 3의 다이알킬 설폭사이드를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전해액에 포함된 금속 이온의 농도가 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw인, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 이온은 구리, 금, 백금, 은, 철, 수은, 칼륨, 칼슘, 나트륨, 알루미늄, 니켈 및 크롬으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속 이온을 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는,
고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가해주는 단계를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉한 상태에서 전압을 가해주는 단계는,
상기 고분자 필름의 다른 일면에 접하는 제2 전극과 상기 제2전극과 대향하고 상기 전해액과 접하고 있는 제1전극에 전압을 가하는 단계를 포함하는 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는,
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접촉시키고 상기 고분자 필름의 다른 일면을 제2전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 고분자 필름의 일면을 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접촉시키고 상기 고분자 필름의 다른 일면을 제2전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는,
상기 금속 이온을 포함한 제1전해액과 접하는 제1전극 및 상기 제1전극과 대향하고 상기 제2전해액과 접하고 있는 제2전극에 전압을 가하는 단계를 포함하는 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 제1전해액 및 제2전해액에 포함된 금속 이온이 서로 상이한, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제17항에 있어서,
상기 제1전해액 및 제2전해액에 포함된 금속 이온의 농도가 각각 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw인, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자 필름의 적어도 일면을 금속 이온을 포함한 전해액과 접촉시킨 상태에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계는,
5℃ 내지 250℃의 온도에서 상기 고분자 필름으로 전압을 가해주는 단계를 더 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법.
- 서로 대향하는 제1전극 및 제2전극;
상기 제1전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 전해액 격실;
상기 제2전극 및 상기 전해액 격실 사이에 위치하며, 상기 전해액 격실에 포함된 전해액과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된 고분자 필름 거치부;
상기 제1전극 및 제2전극과 연결되며 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 저항 변화 또는 전류 변화를 측정하는 전기적 신호 측정부;를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 고분자 필름 거치부는 제2전극의 일면과 고분자 수지 필름이 접하도록 설치된, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제21항에 있어서,
상기 고분자 필름 거치부는 상기 제2전극, 상기 고분자 필름 거치부에 거치되는 고분자 필름 및 상기 전해액 격실을 서로 밀착시키고 고정하는 고정구를 더 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 제2전극과 고분자 필름 거치부 사이에 위치하며, 상기 제2전극에 접하고, 금속 이온, 유기 용매 및 수계 용매를 포함한 전해액을 내부에 포함하는 제2전해액 격실을 더 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제23항에 있어서,
상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액은 금속 이온 0.1 ppmw 내지 2,000ppmw를 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제23항에 있어서,
상기 제2전해액 격실에 포함된 전해액 내부의 금속 이온은 상기 전해액 격실에 포함된 전해액 내부의 금속 이온과 상이한, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제23항에 있어서,
상기 고분자 필름 거치부는 제1전해액 격실, 제2전해액 격실 및 고분자 필름 거치부에 거치되는 고분자 필름을 서로 밀착시키고 고정하는 고정구를 더 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 제1전극, 제2전극, 전해액 격실 및 고분자 필름 거치부가 위치하는 내부 공간을 포함한 챔버를 더 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제27항에 있어서,
상기 챔버는 온도 조절부 및 습도 조절부를 더 포함하는, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 전기적 신호 측정부는 상기 전압 인가부를 이용하여 상기 제1전극 및 상기 제2전극에 전압을 가해준 이후에 상기 고분자 필름 거치부에 거치된 고분자 필름의 시간에 따른 저항의 변화율 또는 전류의 변화율을 측정하는 장치인, 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
- 제1항의 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 방법에 이용되는. 고분자 필름의 금속 이온 투과도 측정 장치.
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