KR20190025454A - 전자기파 차폐시트용 조성물 및 전자기파 차폐시트 - Google Patents

전자기파 차폐시트용 조성물 및 전자기파 차폐시트 Download PDF

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Abstract

자성 입자, 스티렌계 고무 수지 및 유동성 조정제를 포함하는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제공한다.

Description

전자기파 차폐시트용 조성물 및 전자기파 차폐시트 {COMPOSITION FOR ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING SHEET AND ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING SHEET}
전자기파 차폐시트용 조성물 및 전자기파 차폐시트에 관한 것이다.
과학기술의 발전에 따라 전자파를 발생시키는 전자, 전기 및 통신 관련 기기의 사용이 급증하는 추세이다. 또한, 전자 기기 등의 고집적화 및 고성능화로 인하여 기존에 사용되는 주파수 영역을 뛰어 넘는 고주파수 영역대의 제품 개발에 대한 필요성이 늘어나고 있다.
이와 같이, 주변의 여러 곳에서 사용하는 전기 제품이나 전자 제품에 의해 발생하는 전자기파는 인체에 해로운 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 외부에서 입사되는 전자파 간섭(EME: Electromagnetic Interference)의 차폐를 위해, 전자파를 표면에서 흡수 또는 반사시켜 내부로 전이되는 방지하는 전자파 차폐 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
비정질 금속 리본(ribbon)과 페라이트 소결체를 이용하여 자성시트를 제조하는 경우, 비정질 금속 리본 및 페라이트 소결체 모두 물리적 충격에 취약하여 각 자성 소재의 깨짐 또는 부식으로 인해 자성 시트의 취급 및 가공이 어려우며, 장기적인 신뢰성을 확보하기 어려운 문제가 있다.
이에, 자성 입자를 고분자 수지와 혼합하여 자성시트를 제조하는 경우, 유연성 및 내부식성 측면에서 유리할 수 있으나, 자성 입자의 함량을 높이는데 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예는 우수한 신뢰성 및 높은 투자율과 함께, 우수한 분산성을 가지는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 적어도 한 층 포함하는 전자기파 차폐시트를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 자성 입자, 스티렌계 고무 수지 및 유동성 조정제를 포함하는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 적어도 한 층 포함하는 전자기파 차폐시트를 제공한다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 유연성, 우수한 신뢰성 및 높은 투자율과 함께, 우수한 분산성을 가지고, 이로부터 제조된 전자기파 차폐시트에 위치별 물성의 편차가 없는 우수한 내구성 및 성형성을 부여하며, 이와 동시에 향상된 전자기파 차폐 성능을 부여할 수 있다.
도 1은 일정 시간 경과 후에, 실시예의 전자기파 차폐시트용 조성물이 침전되어 분리된 층을 갖는 바이알 및 분산성을 평가하는 것을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 발명의 일 구현예에서, 자성 입자, 스티렌계 고무 수지 및 유동성 조정제를 포함하는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제공한다.
기존의 전자기파 차폐 소재는 크게 페라이트(ferrite) 시트와 유무기 복합체 시트로 나눌 수 있다. 페라이트 시트는 고온에서 자성 입자를 소결시켜 시트 형상으로 만든 것으로 제조 공정이 까다로울 뿐만 아니라 제조된 시트의 취성(brittleness)이 강해 다루기가 어렵고, 가공성 및 성형성도 좋지 못하였다. 유무기 복합체 시트는 페라이트 시트의 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 자성 입자에 고분자를 첨가하여 제조한다. 이러한 유무기 복합체 시트는 고분자가 첨가되어 취성을 낮추고 가공성 및 성형성을 개선할 수는 있으나, 포함할 수 있는 자성 입자의 함량에 제한이 따르고, 차폐 성능이 현저히 떨어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 전자기파 차폐시트를 제조하기 위한 조성물로서, 기존의 전자기파 차폐 소재가 지니고 있던 단점 및 문제점을 해결할 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 스티렌계 고무 수지 및 유동성 조정제를 포함하여, 적은 함량의 바인더 수지로 고함량의 자성 입자를 포함할 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 고함량의 자성 입자를 포함함에도 불구하고, 우수한 분산성을 가지고, 시트 위치 별 물성 편차가 없고, 우수한 유연성 및 고온고습 하에서 우수한 신뢰성을 부여할 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 바인더 수지로 열가소성 수지인 스티렌계 고무 수지를 포함하여, 높은 인장강도, 우수한 내마모성 및 내열성 등의 우수한 물성과 함께 우수한 유연성을 부여하고, 고온고습 하에서 높은 신뢰성을 갖는 시트를 형성할 수 있다.
구체적으로, 스티렌계 고무 수지는 아크릴계 수지 보다 높은 인장강도를 부여할 수 있다. 예를 들어, 아크릴계 수지는 약 60㎏/㎠ 내지 약 120㎏/㎠의 인장강도를 부여할 수 있는 반면, 스티렌계 고무 수지는 약 100㎏/㎠ 내지 약 250㎏/㎠의 우수한 인장강도를 부여할 수 있다.
또한, 전자기파 차폐시트용 조성물에 있어서, 바인더 수지로 에폭시계 수지 등의 열경화성 수지를 사용하는 경우에는 유연성이 떨어질 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 열가소성 수지인 스티렌계 고무 수지를 포함하여, 우수한 유연성을 부여할 수 있는바, 플렉서블한 전자기기에 유용하게 적용할 수 있다.
또한, 전자기파 차폐시트는 고온고습 하에서 코팅층의 두께가 쉽게 변화하거나 크랙이 발생하지 않아야 한다. 바인더 수지로 아크릴계 수지 또는 에폭시계 수지를 사용하는 경우에는 고온고습 하에서 코팅층의 두께 변화가 현저하고, 크랙이 발생하여 전자기파 차폐시트로의 사용에 문제가 있을 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 스티렌계 고무 수지를 포함하여 고온고습 하에서도 일정의 두께를 유지하고, 크랙이 발생하지 않는 코팅층을 갖는 전자기파 차폐시트를 형성할 수 있다.
상기 스티렌계 고무 수지는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS, Styrene-ethylene-butadiene-styrene) 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS, Styrene-butadiene-styrene) 수지, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔(ABS) 수지, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, Styrene-butadiene Rubber) 수지, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS, styrene-isoprene-styrene) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스티렌계 고무 수지는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS, Styrene-ethylene-butadiene-styrene) 수지일 수 있다. 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS, Styrene-ethylene-butadiene-styrene) 수지는 스티렌-부타디엔-스티렌의 부타디엔 중의 이중결합을 수소 첨가로 포화시킨 것으로서, 보다 우수한 안정성 및 코팅성을 부여할 수 있으며, 우수한 내마모성, 내열성 및 인장강도를 부여할 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 고형분 100 중량부 기준 상기 바인더 수지를 약 5 중량부 내지 약 15 중량부 포함할 수 있다. 상기 고형분은 자성 입자 및 바인더 수지의 혼합물로서, 상기 바인더 수지의 함량이 상기 범위를 만족함으로써 자성 입자와 적절하게 서로 결속될 수 있고, 시트의 내구성이 향상되며, 밀도가 적절한 범위로 확보될 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 자성 입자를 포함하고, 상기 자성 입자는 전자 기기 또는 전자 부품 등에서 발생하는 전자기파를 주로 흡수하여 차폐 효과를 구현하는 것으로, 예를 들어, Fe-Si계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Si-Al계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cr-Si계 합금, Fe-Cu-Nb-Si-B계 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 자성 입자는 Fe-Si-Al계 합금을 포함할 수 있고, 이 경우 다른 종류의 자성 입자에 비하여 높은 투자율과 낮은 손실율을 동시에 확보하기에 용이할 수 있다.
상기 자성 입자는 플레이크(flake) 형상, 즉, 판상의 형상을 갖는다. 이러한 형상의 자성 입자는 자기 이방성이 높아 우수한 연자성 특성을 보유하며, 시트 내에 고충진이 가능하다.
상기 자성 입자의 평균 입자 크기는 약 40㎛ 내지 약 120㎛일 수 있고, 예를 들어, 약 60㎛ 내지 약 80㎛일 수 있다. 상기 자성 입자가 상기 범위의 평균 입자 크기를 가짐으로써 상기 전자기파 차폐시트용 조성물 내에 고르게 분산될 수 있고, 상기 바인더 수지와 상용성이 향상될 수 있으며, 비교적 높은 함량으로 함유되어도 우수한 가공성 및 성형성을 구현하기 유리한 이점을 가질 수 있다. 상기 자성 입자의 평균 입자 크기는 TEM/SEM 이미지 분석에 의해 판상 구조의 면 방향 단면적의 수평균 직경으로 측정될 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 고형분 100 중량부 기준 약 85 중량부 내지 약 95 중량부의 자성 입자를 포함할 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 상기 범위의 높은 함량의 자성 입자를 안정적으로 포함하여, 이로부터 제조된 전자기파 차폐시트에 우수한 투자율을 부여할 수 있다.
일반적으로, 자성 입자가 많이 함유될수록 전자기파 차폐 효과는 향상될 수 있다. 그러나, 기존의 전자기파 차폐 소재는 자성 입자의 함량을 높이면 높일수록 시간이 지남에 따라 조성물에 포함된 자성 입자가 급속히 가라앉아 시트 위치 별 물성이 다르게 나타나는 문제가 있었다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 상기 자성 입자 및 상기 스티렌계 고무 수지와 함께, 유동성 조정제를 포함한다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 우수한 코팅성과 함께, 우수한 분산성을 가지고 시트 위치 별 편차가 없으면서 동시에 우수한 물성을 부여할 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 전술한 바와 같이, 스티렌계 고무를 포함하여 우수한 물성 등을 부여할 수 있으나, 분산성이 낮아지는 문제가 있을 수 있다. 예를 들어, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS, Styrene-ethylene-butadiene-styrene) 수지의 경우 극성 부분이 존재하지 않는 비극성 수지로 자성입자와의 관계에서 상호작용이 부족할 수 있다. 따라서, 스티렌계 고무 수지를 포함하는 전자기파 차폐시트용 조성물에서는 자성 입자의 침강이 문제가 될 수 있다. 특히, 자성 입자의 함량이 높을수록 침강 현상은 더욱 두드러질 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 분산제로 유동성 조정제를 포함하여 우수한 물성을 유지하면서 분산성을 높이고, 우수한 코팅성과 함께 시트 위치별 물성 편차가 없는 시트를 제공할 수 있다.
일반적으로 전자기파 차폐시트용 조성물은 커플링제 또는 습윤 분산제를 사용하여 분산성을 향상시킬 수 있다. 커플링제 또는 습윤 분산제는 자성 입자의 표면에 화학적으로 작용하여 젖음성을 향상시킴으로서, 자성 입자와 바인더의 친화력을 높여 입자 간 뭉치는 현상을 방지하는 것이다. 반면, 자성입자는 수십, 수백 마이크로미터의 크기를 가지고 높은 밀도를 가지는 바, 커플링제 또는 습윤 분산제는 고함량의 자성입자를 포함하는 조성물에 있어서 충분한 분산력을 제공하지 못하는 문제가 있다. 또한, 전자기파 차폐시트용 조성물에 있어서, 분산제의 함량 증가는 투자율을 저하시킬 수 있는 문제가 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 높은 함량의 자성 입자와 함께, 유동성 조정제를 포함하여 현저히 향상된 분산성을 부여할 수 있다. 유동성 조정제는 물리적인 망상구조를 형성하고 조성물의 점도를 높여 우수한 분산력을 제공할 수 있다. 상기 유동성 조정제는 변성 우레아, 극성 유기 점토, 발연 실리카, 폴리올레핀 왁스, 피마자유 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 변성 우레아를 포함할 수 있으며, 상기 변성 우레아는 수소 결합을 형성하면서 물리적인 망상 구조를 형성하고, 이를 포함하는 조성물의 점도를 높여 자성 입자 등의 침강 현상을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 변성 우레아는 고형분 100 중량부 기준 약 0.6 중량부 내지 약 0.8 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 변성 우레아는 상기 범위의 함량으로 포함되어 스티렌계 고무 수지 및 고함량의 자성입자와의 관계에서 우수한 물성을 유지하면서 분산성을 높이고, 우수한 코팅성과 함께 시트 위치별 물성 편차가 없는 시트를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 변성 우레아의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 분산성이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 전자기파 차폐시트용 조성물의 점도가 높아져 코팅성이 떨어지고 크랙이 발생할 수 있으며, 자성 입자 및 스티렌계 고무 수지가 부여하는 물성을 저하시켜 전자기파 차페 시트의 물성이 충분하지 않을 수 있다.
또한, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 극성 유기 점토를 포함할 수 있다. 상기 극성 유기 점토는 중고극성을 갖는 것으로 극성의 용매에서 활성을 나타낼 수 있다. 상기 극성 유기 점토는 판상의 층 형상을 가지는 것으로서, 수소결합과 함께 팽윤하면서 층간 간격이 넓어지고 물리적인 망상구조를 형성하여, 낮은 밀도로 장시간 부유상태로 존재할 수 있으므로, 이를 포함하는 조성물의 분산력을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 극성 유기 점토는 이를 포함하는 조성물의 점도를 높여 자성 입자 등의 침강 현상을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 극성 유기 점토는 GARAMITE 7305, TIXOGEL MPZ, TIXOGEL MP 250, TIXOGEL VZ, GARAMITE 1958, RHEOTHIX240 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 상기 극성 유기 점토는 상기 전자기파 차폐시트용 조성물에 포함되어 인장강도, 탄성율, 내마모성, 내열 안정성, 난연성 등의 우수한 열적 물성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 극성 유기 점토는 고형분 100 중량부 기준 약 1.0 중량부 내지 약 2.0 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 극성 유기 점토는 상기 범위의 함량으로 포함되어 스티렌계 고무 수지 및 고함량의 자성입자와의 관계에서 우수한 물성을 유지하면서 분산성을 높이고, 우수한 코팅성과 함께 시트 위치별 물성 편차가 없는 시트를 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 극성 유기 점토의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 분산성이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 전자기파 차폐시트용 조성물의 점도가 높아져 코팅성이 떨어지고, 크랙이 발생할 수 있으며, 자성 입자 및 스티렌계 고무 수지가 부여하는 물성을 저하시켜 전자기파 차페 시트의 물성이 충분하지 않을 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 상기 자성 입자, 상기 스티렌계 고무 수지 및 상기 유동성 조정제와 함께 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 상기 유동성 조정제를 활성화시키고, 상기 스티렌계 고무 수지와 상기 유동성 조정제의 상용성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 용매는 상기 조성물이 코팅되기에 적절한 점도를 확보하도록 하며, 상기 바인더 수지 및 자성 입자를 적절하게 분산시키는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 용매는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(Toluene), 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 디메틸포름아미드(DMF, Dimethylformamide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 용매는 메틸에틸케톤(MEK) 및 톨루엔(Toluene)을 혼합하여 사용할 수 있고, 이 경우 점도 조절이 용이하고, 건조 효율이 높으며, 상기 스티렌계 고무 수지 및 상기 유동성 조정제의 상용성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 메틸에틸케톤(MEK) 및 톨루엔(Toluene)을 약 1:2 내지 약 1:4의 몰비로 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 약 25℃에서 약 800cPs 내지 약 1100cPs의 점도를 가질 수 있다. 모든 성분이 혼합된 조성물의 점도가 상기 범위를 만족함으로써, 고함량의 자성 입자 및 스티렌계 고무 수지가 부여하는 우수한 물성을 유지하면서 분산성을 높이고, 우수한 코팅성과 함께 시트 위치별 물성 편차가 없는 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 적어도 한 층 포함하는 전자기파 차폐시트를 제공한다.
상기 전자기파 차폐시트는 상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 한 층 포함할 수 있으며, 필요에 따라 여러 층을 적층하여 압착한 구조일 수도 있다. 상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 여러 층 적층하여 압착하면 층간 계면의 경계가 사라지고 하나의 층으로 구현된다. 즉, 이 경우, 전자기파 차폐시트는 상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 단일층으로 포함한다.
상기 전자기파 차폐시트는 구체적인 적용 제품에 따라 다양한 두께로 형성될 수 있고, 예를 들어, 약 50㎛ 내지 약 150㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위의 두께를 갖는 경우, 우수한 차폐 효과를 발휘할 수 있으며, 전자기파 차폐시트의 내구성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 전자기파 차폐시트의 밀도는 약 2g/㎤ 내지 약 6g/㎤일 수 있고, 예를 들어, 약 3g/㎤ 내지 약 4g/㎤일 수 있다. 상기 전자기파 차폐시트의 밀도가 상기 범위를 만족함으로써 기포 등의 결함이 적어 우수한 차폐 효과를 구현하는 이점을 얻을 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 상기 전자기파 차폐시트를 제조하는 방법은, 구체적으로, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하는 단계; 상기 전자기파 차폐시트용 조성물을 소정의 두께로 코팅하고 건조하여 시트 형상으로 제조하는 단계; 및 코팅 및 건조된 상기 시트 형상의 전자기파 차폐시트용 조성물을 열-압착하는 단계;를 포함한다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 전술한 바와 같이, 자성 입자, 스티렌계 고무 수지 및 유동성 조정제를 포함하는 것으로서 유동성 조정제가 잘 혼합되도록 교반기를 이용하여 혼합 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물이 유동성 조정제로 극성 유기 점토를 포함하는 경우, 고상의 극성 유기 점토가 잘 혼합되도록 하기 위하여 약 1000rpm 내지 약 1200 rpm의 속도로 교반하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 교반 속도가 상기 범위 미만인 경우에는 유기 점토의 팽윤이 충분하지 않아, 점도가 낮고 침강 방지 효과가 떨어지는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 교반 시 높은 열이 발생함에 따라 용매의 증발 문제가 있을 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물을 코팅하는 방법은 특별히 제한되지 아니하나, 나이프(knife) 코팅법을 사용할 수 있다. 이로써, 다른 코팅 방법을 사용하는 경우에 비하여 얇은 두께의 구현이 용이하며, 상기 전자기파 차폐시트용 조성물의 점도를 고려한 측면에서 두께 편차를 최소화하면서 고르게 코팅하기에 유리할 수 있다.
상기 전자기파 차폐시트용 조성물의 코팅 두께는 특별히 제한되지 아니하나, 예를 들어, 약 50㎛ 내지 약 200㎛의 두께를 갖도록 코팅될 수 있다. 이러한 코팅 두께는 열-압착 이전의 조성물의 코팅 두께를 의미하며, 상기 조성물이 상기 범위의 두께로 코팅됨으로써 건조 효율이 향상될 수 있고, 최종 전자기파 차폐시트의 두께가 적절한 범위로 형성될 수 있다.
상기 코팅된 전자기파 차폐시트용 조성물은 약 60℃ 내지 약 130℃의 온도에서 약 1분 내지 약 5분 동안 건조되어 시트 형상으로 제조될 수 있다. 이러한 온도 및 시간 범위에서 건조시킴으로써 높은 건조 효율을 확보할 수 있고, 후속하여 열-압착 공정을 수행하기 적절한 상태를 형성할 수 있다.
코팅 및 건조되어 시트 형상으로 제조된 상기 전자기파 차폐시트용 조성물은 약 120℃ 내지 약 160℃의 온도에서 약 40분 내지 약 80분 동안 열-압착되어 전자기파 차폐시트로 제조될 수 있다.
이때, 상기 시트 형상의 전자기파 차폐 시트용 조성물을 여러 층 적층하여 최종 전자기파 차폐시트를 제조하는 경우에는 여러 층을 적층한 후에 상기 온도 및 시간 조건 하에서 약 160kgf/cm2내지 약 200kgf/cm2의 압력으로 가압하여 층간 계면의 경계 없이 단일 층의 전자기파 차폐 시트로 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS, Styrene-ethylene-butadiene-styrene) 바인더 수지 및 자성 입자로서 Fe-Si-Al합금(센더스트(sendust))을 혼합하여 고형분 100 중량부를 제조하였다. 이때, 상기 자성 입자는 고형분 100 중량부 기준 90 중량부의 함량으로 혼합하였다. 이어서, 용매에 상기 고형분과 유동성 조정제인 변성 우레아 BYK-410을 고형분 100 중량부 기준 0.6 중량부의 함량으로, 약 10분 동안 약 800rpm의 속도로 공전 및 자전을 하는 페이스트 믹서(Paste Mixer)에서 혼합하여, 25℃에서 약 900cPs~1000cPs의 점도를 갖는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하였다. 이때 상기 용매는 메틸에틸케톤(MEK) 및 톨루엔(Toluene)을 1 : 3의 몰비로 혼합한 용매를 사용하였다.
실시예 2
유동성 조정제인 BYK-410을 고형분 100 중량부 기준 0.8 중량부 포함하여, 25℃에서 약 1000cPs~1100cPs의 점도를 갖는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하였다.
실시예 3
유동성 조정제인 극성 유기 점토 Tixogel-MPZ을 고형분 100 중량부 기준 1.0 중량부의 함량으로, 약 1,000rpm의 속도로 회전하는 분산기(disperser) 및 약 50rpm의 속도로 회전하는 블레이드(blade)를 갖는 프렌터리 믹서(Planetary mixer)에서 약 2시간 교반 및 혼합하여, 25℃에서 약 900cPs - 약 1000cPs의 점도를 갖는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하였다.
실시예 4
유동성 조정제인 Tixogel-MPZ을 고형분 100 중량부 기준 2.0 중량부 포함하여, 25℃에서 약 1000cPs - 약1100cPs의 점도를 갖는 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조한 것을 제외하고는, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하였다.
비교예 1
바인더 수지로 에폭시계 수지(KR207 국도화학, 러버 변성 에폭시 레진)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하였다
비교예 2
바인더 수지로 아크릴계 수지(Noxtite A-5098)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전자기파 차폐시트용 조성물을 제조하였다.
<평가>
나이프 코터((knife Coater, 기배이앤티, ComateTm3000VH)를 사용하여 실시예의 조성물을 80㎛의 두께로 코팅하였고, 100℃의 온도에서 3분 정도 건조하여 시트 형상으로 제조하였다. 이어서, 상기 시트를 2장 적층하여 150℃의 온도에서 60분 동안 열-압착(CARVER, 4PR1BOO)함으로써 최종 두께 100㎛의 전자기파 차폐시트를 제조하였다. 이렇게 제조된 각각의 전자기파 차폐시트에 대하여, 후술하는 바와 같이 전기적, 자기적 특성과 물리적 물성을 평가하였다.
실험예 1: 코팅성
상기 실시예 및 비교예 각각의 전자기파 차폐시트의 외관을 육안으로 관찰하여 표면에 크랙, 오렌지필 또는 흘러내림(Sagging)이 발생한 경우에는 “Χ”로 표시하고, 표면 크랙, 오렌지필 또는 흘러내림이 발생하지 않은 경우에는 “○”로 표시하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실험예 2: 두께 변화율( % )
상기 실시예 및 비교예 각각의 전자기파 차폐시트에 대하여, 적어도 2개 이상의 동일 샘플을 5X5cm의 크기로 재단하여, 85℃, 85%의 상대습도 환경에서, 96시간 동안 시트를 방치하였다. 그리고, 96시간 경과 후에 하기 식 1에 의하여 계산된 시트 두께 변화율(△T)을 표 1에 기재하였다.
[식 1]
△ T =( T2- T1)/ T1*100
상기 식 1에서, △T는 상기 두께 변화율을 나타내고, T1은 초기 두께를 나타내고, T2는 85℃, 85%의 상대습도 환경에서, 96시간 동안 시트를 방치한 후 측정한 두께를 나타낸다.
실험예 3: 고온, 고습 신뢰성평가
상기 실시예 및 비교예 각각의 전자기파 차폐시트에 대하여, 적어도 2개 이상의 동일 샘플을 5X5cm의 크기로 재단하여, 85℃, 85%의 상대습도 환경에서, 96시간 동안 시트를 방치하였다. 그리고, 96시간 경과 후에 상기 각 시트의 외관을 육안으로 관찰하여 자성입자의 탈락이나, 외관 기포, 크랙이 발생한 경우에는 “Χ”로 표시하고, 자성입자의 탈락이나, 외관 기포, 크랙이 발생하지 않은 경우에는 “○”로 표시하여 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 4: 투자율(μ')
상기 실시예 및 비교예 각각의 전자기파 차폐시트에 대하여, 임피던스 분석 장치(키사이트, E4991B)를 이용하여, 6MHz 주파수 하에서 투자율을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다. 이때, 투자율은 진공의 투자율에 대한 상대 투자율로서, 시트의 위치별 측정된 투자율의 평균값을 의미한다.
실험예 5: 투자율 편차
약 400 ㎝의 길이를 갖는 상기 실시예 및 비교예 각각의 전자기파 차폐시트를 하기와 같이 3 구간으로 나누어 샘플링을 하고, 각 샘플의 투자율의 평균(
Figure pat00001
)과 표준편차(
Figure pat00002
)를 하기 식에 의해 구하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
제1 구간: 코팅 시작 부분에서 50㎝ 이내의 구간
제2 구간: 상기 시트의 중간점 ±20㎝ 이내의 구간
제3 구간: 상기 시트의 끝 부분에서 50㎝ 안쪽의 구간
[식 2]
Figure pat00003
상기 식 2에서, N은 샘플의 개수를 나타내고,
Figure pat00004
은 각 샘플의 투자율을 나타내고,
Figure pat00005
은 각 샘플의 투자율의 평균 값을 나타낸다.
[식 3]
Figure pat00006
상기 식 3에서, N은 샘플의 개수를 나타내고,
Figure pat00007
은 각 샘플의 투자율을 나타내고,
Figure pat00008
은 각 샘플의 투자율의 평균 값을 나타내고,
Figure pat00009
은 표준편차를 나타낸다.
실험예 6: 분산성(㎜)
도 1에서 보는 바와 같이, 상기 실시예 및 비교예의 전자기파 차폐시트용 조성물을 20ml 투명 바이알에 넣고, 1시간 경과에 따라 침전물에 의해 발생한 분리된 층의 높이(d(㎜))를 하기 식에 의해 측정하였다. 상기 높이는 상기 바이알의 밑바닥 면을 기준으로 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
[식 4]
d = do - dt
상기 식 4에서, do는 상기 투명 바이알에 넣은 전자기파 차폐시트용 조성물의 초기 높이를 나타내고, dt는 t시간 경과 후 발생된 침전물에 의해 분리된 층의 높이를 나타낸다.
코팅성 두께변화율(%) 신뢰성 투자율(@6MHz) 투자율편차 분산성(mm)
실시예 1 O 2.68 O 198.45 5.36 1
실시예 2 O 2.28 O 193.43 3.76 0
실시예 3 O 2.71 O 202.80 2.27 2.5
실시예 4 O 3.33 O 194.77 2.84 2
비교예 1 O 8.68 X 196.80 8.60 7
비교예 2 X 12.61 X 190.92 6.73 2.5
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 스티렌계 고무 수지가 아닌, 에폭시계 바인더 수지 또는 아크릴계 바인더 수지를 포함하는 비교예 1 및 2는 코팅성, 두께 변화율, 고온고습의 신뢰성 및 투자율 편차 모두에 있어서 효과가 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다.

Claims (11)

  1. 자성 입자, 스티렌계 고무 수지 및 유동성 조정제를 포함하는
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성 입자의 함량은 고형분 100 중량부 기준 85 중량부 내지 95 중량부인
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자성 입자의 평균 직경이 40㎛ 내지 120㎛인
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자성 입자는 Fe-Si계 합금, Fe-Ni계 합금, Fe-Co계 합금, Fe-Si-Al계 합금, Fe-Cr계 합금, Fe-Cr-Si계 합금, Fe-Cu-Nb-Si-B계 합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스티렌계 고무 수지는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS, Styrene-ethylene-butadiene-styrene) 수지, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS, Styrene-butadiene-styrene) 수지, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔(ABS) 수지, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, Styrene-butadiene Rubber) 수지, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS, styrene-isoprene-styrene) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 조정제는 변성 우레아, 극성 유기 점토, 발연 실리카, 폴리올레핀 왁스, 파마자유 유도체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 조정제가 변성 우레아이고,
    상기 변성 우레아의 함량은 고형분 100 중량부 기준 0.6 중량부 내지 0.8 중량부인
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유동성 조정제가 극성 유기 점토이고,
    상기 극성 유기 점토의 함량은 고형분 100 중량부 기준 1.0 중량부 내지 2.0 중량부인
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    용매를 더 포함하며,
    상기 용매는 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(Toluene), 아세톤(Acetone), 에탄올(Ethanol), 디메틸포름아미드(DMF, Dimethylformamide) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    25℃에서 점도가 800cPs 내지 1100 cPs인
    전자기파 차폐시트용 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 전자기파 차폐시트용 조성물로부터 제조된 시트를 적어도 한 층 포함하는 전자기파 차폐시트.
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