KR20220130981A - Transistor protective film using poly(imide-siloxane) capable of crosslinking and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가교반응이 가능한 폴리(이미드-실록산)을 이용한 트랜지스터 보호막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실록산을 포함하는 다이아민 및 다이안하이드라이드를 혼합하여 반응시키고, 이를 아이소시아네이트 화합물과 혼합하여 가교반응이 가능한 폴리(이미드-실록산)을 제조하며, 이를 가교제 및 촉매와 혼합하여 하이드로실릴화 반응을 거쳐 트랜지스터 보호막을 제조하는 방법, 이를 통해 제조된 트랜지스터 보호막에 관한 것이다.The present invention relates to a transistor protective film using poly(imide-siloxane) capable of crosslinking reaction and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a mixture of diamine and dianhydride containing siloxane and reacted, which is an isocyanate compound It relates to a method for preparing a poly(imide-siloxane) capable of crosslinking reaction by mixing with a poly(imide-siloxane) and mixing it with a crosslinking agent and a catalyst to undergo a hydrosilylation reaction to prepare a transistor protective film, and to a transistor protective film manufactured through the same.
폴리이미드는 일반적으로 이무수물(다이안하이드라이드)과 다이아민의 중축합 반응에 의해 제조되며 주사슬의 구성에 따라 지방족, 방향족으로 나누어질 수 있다. 폴리이미드의 제조를 위해 대표적으로 이무수물은 피로멜리트산 이무수물, 벤조퀴논테트라카복실산 이무수물 등을 사용하고, 다이아민은 4,4‘-옥시디아닐린, m-페닐렌디아민 등을 사용한다.Polyimide is generally prepared by a polycondensation reaction of a dianhydride (dianhydride) and diamine, and can be divided into aliphatic and aromatic according to the composition of the main chain. For the production of polyimide, dianhydride is typically pyromellitic dianhydride, benzoquinone tetracarboxylic dianhydride, etc., and diamine is 4,4'-oxydianiline, m-phenylenediamine, or the like.
폴리이미드는 높은 기계적 강도, 내열성, 절연성, 내용제성, 불용성, 내열산화성, 내방사선성 등의 우수한 특성으로 인해 자동차 재료, 항공소재, 우주선 소재 등의 내열 첨단소재, 절연코팅제, 절연막 등 전자재료의 광범위한 분야에 사용되고 있다. Polyimide has excellent properties such as high mechanical strength, heat resistance, insulation, solvent resistance, insolubility, thermal oxidation resistance, and radiation resistance. It is used in a wide range of fields.
폴리이미드는 필름의 형태로 다수 활용되고 있으며, 폴리이미드 필름을 제조하는 방식으로는 현재는 열적 이미드화 방법(Thermal Imidization)과 화학적 이미드화 방법(Chemical Imidization)인 두 가지 방식이 주로 사용되고 있다.Polyimide is widely used in the form of a film, and two methods, a thermal imidization method and a chemical imidization method, are mainly used as a method of manufacturing a polyimide film.
최근 플렉서블 디스플레이(flexible display)의 제품에 대한 수요가 점점 증가함에 따라, 박막 트랜지스터에 대한 기술에 관하여 활발하고 폭넓은 연구가 진행되고 있다. 박막 트랜지스터에서 기판, 보호막 등에 사용되는 소재는 유연성, 공정성 등의 특성이 요구되고 있으며, 기존의 무기 박막 트랜지스터의 한계가 유연성 부분에서 나타나고 있다. 이를 대체하기 위하여 고분자를 이용한 소자에 관한 연구가 진행되고 있으나, 고분자를 이용한 박막 트랜지스터는 내열성이 부족하거나, 산화물 반도체와의 화학구조 상의 차이가 크다는 표면특성 등의 문제를 가지고 있다.In recent years, as the demand for flexible display products has increased, active and extensive research is being conducted on a technology for a thin film transistor. In thin film transistors, materials used for substrates, protective films, etc. are required to have characteristics such as flexibility and fairness, and the limitations of the existing inorganic thin film transistors appear in the flexibility part. In order to replace this, research on a device using a polymer is being conducted, but a thin film transistor using a polymer has problems such as insufficient heat resistance or a large difference in chemical structure with an oxide semiconductor, such as surface characteristics.
이를 해결하기 위하여, 다이안하이드라이드와 다이아민을 이용하여 폴리아믹산을 형성한 후, 이를 열처리하여 박막을 형성하는 방식을 통해 폴리이미드 절연막을 형성하는 방식이 알려진 바 있고, 이는 내열성, 내화학성 및 절연특성이 우수하여 응용가능성이 높다는 장점을 가지고 있다.In order to solve this problem, a method of forming a polyimide insulating film by forming a polyamic acid using dianhydride and diamine and then heat-treating it to form a thin film is known, which has heat resistance, chemical resistance and insulation It has excellent characteristics and has the advantage of high applicability.
이와 관련하여, 대한민국공개특허 제10-2019-0087595호에서 폴리실록산, 불소 함유 화합물 및 용제를 함유하는 실록산 조성물의 경화물로 이루어진 보호막과 상기 보호막을 구비하는 박막 트랜지스터가 공개된 바 있고, 대한민국등록특허 제10-1985429호에서 다이안하이드라이드를 반복단위로 하는 올리고머 또는 폴리머와 가교제를 포함하는 유기 보호막 조성물이 공개된 바 있다.In this regard, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2019-0087595 discloses a protective film made of a cured product of a siloxane composition containing polysiloxane, a fluorine-containing compound, and a solvent, and a thin film transistor having the protective film. In No. 10-1985429, an organic protective film composition comprising an oligomer or polymer having dianhydride as a repeating unit and a crosslinking agent has been disclosed.
다만, 트랜지스터 보호막에 대하여 더 높은 내열성이 요구되고 있고, 특히 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, IGBT)는 입력 특성 및 출력 특성이 상이하여 다른 소자와 온도 특성이 상이하고, 작동 시에 전체 파워에서 약 4%의 열이 소자 내에서 방출되어 소자의 성능을 저하시킨다는 문제가 있다. 기존의 IGBT 보호막으로서 사용되고 있는 실리콘 겔은 접합부 동작 온도가 150 ℃ 이하의 한계를 가진다는 문제점과 향후 소자의 소형화, 집적화에 따른 더 많은 발열 문제의 발생이 예상됨에 따라 열적 특성이 향상된 보호막이 필요하다.However, higher heat resistance is required for the transistor protective film, and in particular, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) has different input characteristics and output characteristics, and thus has different temperature characteristics from other devices. There is a problem in that about 4% of heat is emitted within the device to degrade the device performance. Silicone gel, which is used as a conventional IGBT protective film, has a problem that the operating temperature of the junction has a limit of 150 ° C or less and more heat problems are expected due to the miniaturization and integration of devices in the future. Therefore, a protective film with improved thermal properties is required. .
이에 본 발명자는 폴리(이미드-실록산)을 이용하고, 하이드로실릴레이션 반응을 통해 가교된 물질로 합성함에 따라, 내열성 향상, 열전도도 감소를 통한 소자 성능유지, 불안정성 해소 등의 우수한 효과를 밝혀냄에 따라 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventor uses poly(imide-siloxane) and synthesizes it as a crosslinked material through hydrosilylation reaction, thereby revealing excellent effects such as improvement of heat resistance, maintenance of device performance through reduction of thermal conductivity, and resolution of instability. Accordingly, the present invention was completed.
본 발명에서는 트랜지스터 보호막에 보다 높은 내열성이 요구되고 있으며, 트랜지스터 보호막의 열적 특성에 따라 소자 성능이 저하된다는 문제를 해결하고자 한다.In the present invention, higher heat resistance is required for the transistor protective film, and an object of the present invention is to solve the problem that device performance is deteriorated according to the thermal characteristics of the transistor protective film.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 실록산을 포함하는 다이아민 및 다이안하이드라이드를 반응시켜 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 수득한 폴리(이미드-실록산)과 알케닐아이소시아네이트 화합물을 반응시켜 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (b)에서 수득한 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산), 가교제 및 촉매를 혼합하여 하이드로실릴화 반응을 거쳐 가교 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계를 포함하는 트랜지스터 보호막의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (a) reacting a diamine containing siloxane and a dianhydride to obtain a poly(imide-siloxane); (b) reacting the poly(imide-siloxane) obtained in step (a) with an alkenyl isocyanate compound to obtain an alkenyl terminal-poly(imide-siloxane); and (c) mixing the alkenyl end-poly(imide-siloxane) obtained in step (b), a crosslinking agent and a catalyst to undergo a hydrosilylation reaction to obtain a crosslinked poly(imide-siloxane) To provide a method for manufacturing a transistor protective film.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a)에서 다이안하이드라이드는 하기 화학식 1로 표현되는 것일 수 있다.In one aspect of the present invention, the dianhydride in step (a) may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 식에서, R1에 대해서는 후술한다.In the above formula, R 1 will be described later.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a)에서 실록산을 포함하는 다이아민은 하기 화학식 2로 표현되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the diamine including siloxane in step (a) may be one represented by the following formula (2).
<화학식 2><Formula 2>
상기 화학식 2에서 R2는 하기 화학식으로 표현되며,In Formula 2, R 2 is represented by the following formula,
여기에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 선형 또는 분지형 C1-10 알킬, 또는 치환되거나 비치환된 C6-10 아릴이고, 치환되는 경우 할로, 메틸 또는 에틸기로 치환되며, wherein R a and R b are each independently hydrogen, linear or branched C 1-10 alkyl, or substituted or unsubstituted C 6-10 aryl, substituted with halo, methyl or ethyl when substituted;
n은 1 내지 2000 이내의 정수이다.n is an integer within the range of 1 to 2000.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 -(CH2)mCH3 또는 페닐이고, m은 0 내지 5의 정수일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, R a and R b are each independently -(CH 2 ) m CH 3 or phenyl, and m may be an integer of 0 to 5.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a)는 In one aspect of the present invention, the step (a) is
(a1) 유기용매에서 실록산을 포함하는 다이아민 및 다이안하이드라이드를 반응시켜 폴리(아믹산-실록산) 용액을 제조하는 단계; (a2) 상기 단계 (a1)에서 수득한 폴리(아믹산-실록산) 용액에 촉매 및 탈수제를 첨가하여 폴리(이미드-실록산) 용액을 제조하는 단계; 및 (a3) 상기 단계 (a2)의 폴리(이미드-실록산) 용액을 1회 이상 침전하여 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계;를 포함하는 것일 수 있다.(a1) preparing a poly(amic acid-siloxane) solution by reacting a diamine and dianhydride containing siloxane in an organic solvent; (a2) preparing a poly(imide-siloxane) solution by adding a catalyst and a dehydrating agent to the poly(amic acid-siloxane) solution obtained in step (a1); and (a3) precipitating the poly(imide-siloxane) solution of step (a2) one or more times to obtain poly(imide-siloxane).
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a1)은 15 내지 45 ℃에서 10 내지 30시간 반응시키는 것일 수 있다.In a specific aspect of the present invention, the step (a1) may be reacted at 15 to 45 °C for 10 to 30 hours.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (b)에서 알케닐아이소시아네이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the alkenyl isocyanate compound in step (b) may be one represented by the following formula (3).
<화학식 3><Formula 3>
R3-(N=C=O)q R 3 -(N=C=O) q
상기 화학식 3에서 R3는 선형 또는 분지형 C2-10 알케닐이고, q는 1 또는 2이다.In Formula 3, R 3 is linear or branched C 2-10 alkenyl, and q is 1 or 2.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 R3는 최소 하나 이상의 이중결합을 포함하고, 이중결합은 -(N=C=O)q의 반대쪽 말단에 포함되는 것일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, R 3 may include at least one double bond, and the double bond may be included at the opposite end of -(N=C=O) q .
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (b)는 15 내지 45 ℃에서 10 내지 30시간 반응시키는 것일 수 있다.In one aspect of the present invention, the step (b) may be a reaction at 15 to 45 ℃ 10 to 30 hours.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (c)의 가교제는 하기 <화학식 4>로 표현된다.In one aspect of the present invention, the crosslinking agent in step (c) is represented by the following <Formula 4>.
<화학식 4><Formula 4>
상기 식에서, Ra′, Rb′, 및 n′은 상기 <화학식 2>의 Ra, Rb, 및 n의 정의와 동일하고, R4 및 R4′는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-5 알킬이다.In the above formula, R a ′, R b ′, and n′ are the same as the definitions of R a , R b , and n in <Formula 2>, and R 4 and R 4 ′ are each independently hydrogen or C 1- 5 alkyl.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 R4 및 R4′은 메틸 또는 에틸이다.In a specific embodiment of the present invention, R 4 and R 4 ′ are methyl or ethyl.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (c)의 하이드로실릴화 반응은 진공 및 30 내지 250 ℃에서 진행하는 것일 수 있다. In one aspect of the present invention, the hydrosilylation reaction of step (c) may be carried out in a vacuum and 30 to 250 ℃.
본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 트랜지스터 보호막을 제공한다.The present invention provides a transistor protective film manufactured according to the above manufacturing method.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열분해 온도 T5가 390 ℃이상일 수 있다.In one aspect of the present invention, the transistor passivation layer may have a thermal decomposition temperature T 5 of 390° C. or higher.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열분해 온도 T10가 430 ℃이상일 수 있다.Also, in one aspect of the present invention, the thermal decomposition temperature T 10 of the transistor passivation layer may be 430° C. or higher.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 광 투과도가 90 % 이상일 수 있다.In one aspect of the present invention, the transistor passivation layer may have a light transmittance of 90% or more.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열 확산율이 0.10 m2/s 이하일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the transistor passivation layer may have a thermal diffusion rate of 0.10 m 2 /s or less.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열 전도도가 0.15 W/m·K 이하일 수 있다.In one aspect of the present invention, the transistor passivation layer may have a thermal conductivity of 0.15 W/m·K or less.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)이고, 트랜지스터 보호막은 절연 게이트 양극성 트랜지스터에 대한 보호막일 수 있다.In one aspect of the present invention, the transistor may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and the transistor passivation layer may be a passivation layer for the insulated gate bipolar transistor.
본 발명은 가교가능한 폴리(이미드-실록산)을 사용함에 따라 내열성, 열전도도, 광투과성 등의 전반적인 특징이 향상되고, 그로 인해 트랜지스터 보호막으로 유용하다는 이점이 있다.According to the present invention, the use of crosslinkable poly(imide-siloxane) improves overall characteristics such as heat resistance, thermal conductivity, and light transmittance, and thus has the advantage of being useful as a transistor protective film.
도 1은 IGBT 모듈의 실리콘 겔과 본 발명 트랜지스터 보호막의 열분해 온도를 그래프를 통해 나타낸 도이다.
도 2는 IGBT 모듈의 실리콘 겔과 본 발명 트랜지스터 보호막의 광 투과도를 나타낸 도이다.
도 3은 IGBT 모듈의 실리콘 겔과 본 발명 트랜지스터 보호막의 점탄성을 나타낸 도이다.
((a): IGBT 모듈의 실리콘 겔, (b): 본 발명 트랜지스터 보호막)1 is a view showing the thermal decomposition temperature of the silicon gel of the IGBT module and the transistor protective film of the present invention through a graph.
2 is a view showing the light transmittance of the silicon gel of the IGBT module and the transistor protective film of the present invention.
3 is a view showing the viscoelasticity of the silicon gel of the IGBT module and the transistor protective film of the present invention.
((a): Silicon gel of IGBT module, (b): Transistor protective film of the present invention)
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present invention, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는 용어 “~ (하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.As used throughout the specification of the present invention, the term “step of (to)” or “step of” does not mean “step for”.
본 발명에서 “비치환되거나 치환된”은 비치환될 수 있거나 또는 치환될 수 있는 화합물을 의미하며, “치환된”은 1 이상의 치환기를 갖는 화합물을 의미하고, 치환기는 그룹에 공유결합되거나 융합된 부분적 화학 구조를 의미한다.In the present invention, “unsubstituted or substituted” refers to a compound that may be unsubstituted or substituted, “substituted” refers to a compound having one or more substituents, and the substituent is covalently bonded to or fused to a group. It refers to a partial chemical structure.
본 발명에서 “알킬”은 지방족 또는 지환족의 탄화수소 화합물에서 탄소 원자와 결합된 임의의 수소 원자를 제거하여 얻어진 1가 부분을 의미하는 것으로, 선형 또는 분지형 탄화수소를 포함한다.In the present invention, “alkyl” refers to a monovalent moiety obtained by removing any hydrogen atom bonded to a carbon atom from an aliphatic or alicyclic hydrocarbon compound, and includes linear or branched hydrocarbons.
본 발명에서 “알케닐”은 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 탄화수소 화합물에서 탄소 원자와 결합된 임의의 수소 원자를 제거하여 얻어진 1가 부분을 의미하는 것으로, 선형 또는 분지형 탄화수소를 포함한다.In the present invention, “alkenyl” refers to a monovalent moiety obtained by removing any hydrogen atom bonded to a carbon atom from a hydrocarbon compound containing one or more carbon-carbon double bonds, and includes linear or branched hydrocarbons. .
본 발명에서 “아릴”은 방향족 화합물의 방향족 고리 원자로부터 임의의 수소 원자를 제거하여 얻어진 1가 부분을 의미한다.In the present invention, “aryl” means a monovalent moiety obtained by removing any hydrogen atom from an aromatic ring atom of an aromatic compound.
본 발명에서 “Cx”는 x개의 탄소 원자를 갖는 기 또는 화합물을 의미하며, 예를 들어, C1-10 는 1 내지 10개의 탄소 원자를 함유하는 기 또는 화합물을 의미한다.In the present invention, “C x ” refers to a group or compound having x number of carbon atoms, for example, C 1-10 refers to a group or compound containing 1 to 10 carbon atoms.
본 발명에서 “할로”는 플루오린, 클로린, 브로민, 아이오딘 등을 의미한다.In the present invention, “halo” means fluorine, chlorine, bromine, iodine, and the like.
본 발명은 (a) 실록산을 포함하는 다이아민 및 다이안하이드라이드를 반응시켜 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계; (b) 상기 단계 (a)에서 수득한 폴리(이미드-실록산)과 알케닐아이소시아네이트 화합물을 반응시켜 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계; 및 (c) 상기 단계 (b)에서 수득한 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산), 가교제 및 촉매를 혼합하여 하이드로실릴화 반응을 거쳐 가교 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계를 포함하는 트랜지스터 보호막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of (a) reacting a diamine containing siloxane and a dianhydride to obtain a poly(imide-siloxane); (b) reacting the poly(imide-siloxane) obtained in step (a) with an alkenyl isocyanate compound to obtain an alkenyl terminal-poly(imide-siloxane); and (c) mixing the alkenyl end-poly(imide-siloxane) obtained in step (b), a crosslinking agent and a catalyst to undergo a hydrosilylation reaction to obtain a crosslinked poly(imide-siloxane) It relates to a method of manufacturing a transistor protective film.
본 발명에 따른 제조방법의 각 단계에 대하여, 이하에 설명한다.Each step of the manufacturing method according to the present invention will be described below.
단계 (a)는 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계로, 다이안하이드라이드와 실록산 구조를 포함하는 다이아민을 반응시켜 제조한다. 반응시간, 온도, 수율 등을 고려하여 촉매와 탈수제를 사용할 수 있으며, 반응물의 양에 따라 통상의 기술자가 적절한 양을 선택하여 사용할 수 있다.Step (a) is a step of obtaining a poly(imide-siloxane), which is prepared by reacting a dianhydride with a diamine having a siloxane structure. A catalyst and a dehydrating agent may be used in consideration of the reaction time, temperature, yield, and the like, and a person skilled in the art may select and use an appropriate amount according to the amount of the reactant.
구체적으로, 촉매는 이미드화 반응을 촉진시키기 위하여 피리딘, β-피콜린, 이소퀴놀린, 이미다졸, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민 등을 사용할 수 있고, 반응 과정에서 생성되는 물(H2O)을 제거하기 위하여 탈수제로 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 뷰티르산 무수물, 말레산 무수물 등을 사용할 수 있다.Specifically, the catalyst may use pyridine, β-picoline, isoquinoline, imidazole, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, etc. In order to remove water (H 2 O), acetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, maleic anhydride, or the like may be used as a dehydrating agent.
단계 (b)는 가교반응이 가능한 화합물인 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계로, 상기 단계 (a)에서 폴리(이미드-실록산)을 알케닐아이소시아네이트 화합물과 반응시켜 말단에 알케닐 기를 포함하는 화합물을 제조할 수 있다. 단계 (b)를 통해 제조된 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산)의 구조는 하기와 같은 형태를 나타낼 수 있다.Step (b) is a step of obtaining an alkenyl-terminated poly(imide-siloxane), which is a compound capable of a crosslinking reaction. In step (a), the poly(imide-siloxane) is reacted with an alkenyl isocyanate compound to obtain a terminal compounds containing an alkenyl group can be prepared. The structure of the alkenyl terminal-poly(imide-siloxane) prepared through step (b) may have the following form.
단계 (b)에서 사용되는 폴리(이미드-실록산)은 고체, 액체 등의 상태를 불문하고 사용될 수 있으나, 점성을 나타내는 폴리(이미드-실록산)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.The poly(imide-siloxane) used in step (b) may be used regardless of a solid or liquid state, but it may be preferable to use a poly(imide-siloxane) exhibiting viscosity.
상기 단계 (a) 및 단계 (b)는 유기용매 하에서 반응을 진행할 수 있다. 사용가능한 유기용매로서 예를 들면, 테트라하이드로퓨란(THF), 디메틸아세트아미드(DMAc), N-메틸 피롤리돈(NMP), m-크레졸, 아세톤, 클로로포름, 에틸 아세테이트, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 감마-부틸락톤(GBL)을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 단계 (a) 및 단계 (b)는 순도 높은 화합물의 수득을 위하여 재침전 및 진공건조하는 과정을 포함할 수 있다.In the steps (a) and (b), the reaction may be performed in an organic solvent. As the usable organic solvent, for example, tetrahydrofuran (THF), dimethylacetamide (DMAc), N-methyl pyrrolidone (NMP), m-cresol, acetone, chloroform, ethyl acetate, dimethylformamide (DMF) , dimethyl sulfoxide (DMSO), or gamma-butyllactone (GBL) may be used, but is not limited thereto. In addition, steps (a) and (b) may include reprecipitation and vacuum drying to obtain a compound with high purity.
단계 (c)는 가교반응을 진행하여 가교된 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계로, 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산), 가교제 및 촉매를 혼합하여 탈포, 하이드로실릴화 반응에 의한 가교를 동시에 진행시켜 가교된 폴리(이미드-실록산)을 수득할 수 있다. 하이드로실릴화는 불포화 결합에 Si-H 결합이 추가되는 것을 의미할 수 있다.Step (c) is a step to obtain a cross-linked poly(imide-siloxane) by performing a cross-linking reaction, and an alkenyl end-poly (imide-siloxane), a cross-linking agent and a catalyst are mixed for defoaming and hydrosilylation reactions. Cross-linked poly (imide-siloxane) can be obtained by simultaneously performing cross-linking. Hydrosilylation may mean adding a Si-H bond to an unsaturated bond.
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 가교 폴리(이미드-실록산)은 하기와 같은 과정을 추가로 포함하여 트랜지스터 보호막을 형성할 수 있다.The cross-linked poly(imide-siloxane) prepared by the method of the present invention may further include the following process to form a transistor passivation layer.
본 발명에 따른 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산), 가교제 및 촉매의 혼합 조성물을 트랜지스터 표면에 도포하는 단계; 이 조성물을 가열 처리하여 하이드로실릴레이션 반응을 일으켜 가교 구조를 형성하는 단계를 거침으로써 트랜지스터 보호막이 제조된다. applying a mixture composition of an alkenyl end-poly(imide-siloxane), a crosslinking agent and a catalyst according to the present invention to the surface of the transistor; A transistor passivation layer is manufactured by heat-treating this composition to cause a hydrosilylation reaction to form a cross-linked structure.
본 발명에서 도포하는 단계는, 알려진 임의의 도포 방법에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 침지 도포, 롤 코트, 바 코트, 스프레이 코트, 플로우 코트, 스핀 코트를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. The step of applying in the present invention may be carried out by any known coating method. For example, dip coating, roll coating, bar coating, spray coating, flow coating, spin coating may be used, but is not limited thereto.
본 발명에서, 하이드로실릴화 반응 단계는 트랜지스터 보호막의 형성을 위하여 가교 반응이 진행가능한 온도, 압력 및 시간 범위에서 이루어질 수 있다. 본 발명에서 하이드로실릴화 반응을 통해 보호막을 형성하는 경우에 우수한 물성을 나타낼 수 있고, 상기 단계 (a) 및 (b)는 단계 (c)에서 하이드로실릴화 반응을 위하여 조절될 수 있다.In the present invention, the hydrosilylation reaction step may be performed at a temperature, pressure, and time range at which a crosslinking reaction can proceed in order to form a transistor passivation layer. In the present invention, when a protective film is formed through a hydrosilylation reaction, excellent physical properties may be exhibited, and steps (a) and (b) may be adjusted for the hydrosilylation reaction in step (c).
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a)에서 다이안하이드라이드는 하기 화학식 1로 표현되는 것일 수 있다.In one aspect of the present invention, the dianhydride in step (a) may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서 R1은 아래의 화학구조In Formula 1, R 1 is the following chemical structure
로 이루어지는 군에서 선택된다.is selected from the group consisting of
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a)에서 실록산을 포함하는 다이아민은 하기 화학식 2로 표현되는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the diamine including siloxane in step (a) may be one represented by the following formula (2).
<화학식 2><Formula 2>
상기 화학식 2에서 R2는 하기 화학식으로 표현되며,In Formula 2, R 2 is represented by the following formula,
여기에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 선형 또는 분지형 C1-10 알킬, 또는 치환되거나 비치환된 C6-10 아릴이고, 치환되는 경우 할로, 메틸 또는 에틸기로 치환되며, wherein R a and R b are each independently hydrogen, linear or branched C 1-10 alkyl, or substituted or unsubstituted C 6-10 aryl, substituted with halo, methyl or ethyl when substituted;
n은 1 내지 2000 이내의 정수이다.n is an integer within the range of 1 to 2000.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 -(CH2)mCH3 또는 페닐이고, m은 0 내지 5의 정수일 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, R a and R b are each independently -(CH 2 ) m CH 3 or phenyl, and m may be an integer of 0 to 5.
보다 더 구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 Ra 및 Rb는 -CH3 또는 -CH2CH3 일 수 있다.In a more specific aspect of the present invention, R a and R b may be —CH 3 or —CH 2 CH 3 .
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a)는 (a1) 유기용매에서 실록산을 포함하는 다이아민 및 다이안하이드라이드를 반응시켜 폴리(아믹산-실록산) 용액을 수득하는 단계; (a2) 상기 단계 (a1)에서 수득한 폴리(아믹산-실록산) 용액에 촉매 및 탈수제를 첨가하여 폴리(이미드-실록산) 용액을 제조하는 단계; 및 (a3) 상기 단계 (a2)의 폴리(이미드-실록산) 용액을 1회 이상 침전하여 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계를 포함할 수 있다.In one aspect of the present invention, the step (a) comprises the steps of (a1) reacting a diamine and dianhydride containing siloxane in an organic solvent to obtain a poly(amic acid-siloxane) solution; (a2) preparing a poly(imide-siloxane) solution by adding a catalyst and a dehydrating agent to the poly(amic acid-siloxane) solution obtained in step (a1); and (a3) precipitating the poly(imide-siloxane) solution of step (a2) at least once to obtain poly(imide-siloxane).
상기 촉매는 반응을 촉진시키기 위하여 피리딘, β-피콜린, 이소퀴놀린, 이미다졸, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민 등을 사용할 수 있고, 반응 과정에서 생성되는 물(H2O)을 제거하기 위하여 탈수제로 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 뷰티르산 무수물, 말레산 무수물 등을 사용할 수 있다. As the catalyst, pyridine, β-picoline, isoquinoline, imidazole, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, etc. may be used to promote the reaction, and water (H 2 ) generated during the reaction In order to remove O), acetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, maleic anhydride, etc. may be used as a dehydrating agent.
또한, 상기 단계 (a3)에서 폴리(이미드-실록산)은 진공 건조를 거쳐 점성을 나타내는 폴리(이미드-실록산)의 상태로 단계 (b)로 진행될 수 있다. 또한, 상기 단계 (a3)에서 침전은 1회 이상, 구체적으로 2회 이상 진행시켜 순도 높은 폴리(이미드-실록산)을 수득할 수 있다.In addition, the poly(imide-siloxane) in step (a3) may be vacuum dried and proceed to step (b) in a state of poly(imide-siloxane) exhibiting viscosity. In addition, the precipitation in step (a3) may be performed one or more times, specifically, two or more times to obtain poly(imide-siloxane) with high purity.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (a1)은 15 내지 45 ℃에서 10 내지 30시간 반응시키는 것일 수 있다. 더 구체적으로 상기 단계 (a1)은 18 내지 40 ℃, 20 내지 30 ℃에서 반응시키는 것일 수 있고, 12 내지 28시간, 18 내지 26시간 반응시키는 것일 수 있다.In a specific aspect of the present invention, the step (a1) may be reacted at 15 to 45 °C for 10 to 30 hours. More specifically, the step (a1) may be reacted at 18 to 40 ℃, 20 to 30 ℃, 12 to 28 hours, may be reacted for 18 to 26 hours.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (b)에서 알케닐아이소시아네이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 것일 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, the alkenyl isocyanate compound in step (b) may be one represented by the following formula (3).
<화학식 3><Formula 3>
R3-(N=C=O)q R 3 -(N=C=O) q
상기 화학식 3에서 R3는 선형 또는 분지형 C2-10 알케닐이고, q는 1 또는 2이다.In Formula 3, R 3 is linear or branched C 2-10 alkenyl, and q is 1 or 2.
본 발명의 일 양태에서, 상기 q는 1 일 수 있다.In one aspect of the present invention, q may be 1.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 R3는 최소 하나 이상의 이중결합을 포함하고, 이중결합은 -(N=C=O)q의 반대쪽 말단에 포함되는 것일 수 있다. 본 발명에서 알케닐아이소시아네이트 화합물은 최소 하나 이상의 이중결합을 포함함으로써 가교 가능한 형태의 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산)을 형성할 수 있으며, 이를 단계 (c)를 거침으로써 향상된 내열성 등의 효과를 나타낼 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, R 3 may include at least one double bond, and the double bond may be included at the opposite end of -(N=C=O) q . In the present invention, the alkenyl isocyanate compound includes at least one double bond to form an alkenyl end-poly (imide-siloxane) in a cross-linkable form, and by going through this step (c), effects such as improved heat resistance can represent
상기 알케닐기의 대표적인 예로서는 비닐기, 알릴기, 1-부테닐기 및 1-헥세닐기 등을 들 수 있다. 상기 알케닐기는 바람직하게 비닐기 또는 알릴기, 특히 바람직하게 알릴기이다.Representative examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a 1-butenyl group, and a 1-hexenyl group. The alkenyl group is preferably a vinyl group or an allyl group, particularly preferably an allyl group.
본 발명의 일 양태에서, 상기 R3는 C2-6 알케닐일 수 있다.In one embodiment of the present invention, R 3 may be C 2-6 alkenyl.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (b)는 15 내지 45 ℃에서 10 내지 30시간 반응시키는 것일 수 있다. 더 구체적으로 상기 단계 (b)는 18 내지 40 ℃, 20 내지 30 ℃에서 반응시키는 것일 수 있고, 12 내지 28시간, 18 내지 26시간 반응시키는 것일 수 있다.In one aspect of the present invention, the step (b) may be a reaction at 15 to 45 ℃ 10 to 30 hours. More specifically, step (b) may be reacted at 18 to 40 ℃, 20 to 30 ℃, 12 to 28 hours, may be reacted for 18 to 26 hours.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (c)의 가교제는 하기 <화학식 4>로 표현되는 것일 수 있다.In one aspect of the present invention, the crosslinking agent in step (c) may be represented by the following <Formula 4>.
<화학식 4><Formula 4>
상기 식에서, Ra′, Rb′, 및 n′은 상기 <화학식 2>의 Ra, Rb, 및 n의 정의와 동일하고, R4 및 R4′는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-5 알킬이다.In the above formula, R a ′, R b ′, and n′ are the same as the definitions of R a , R b , and n in <Formula 2>, and R 4 and R 4 ′ are each independently hydrogen or C 1- 5 alkyl.
상기 Ra′ 및 Rb′는 Ra 및 Rb와 동일한 범위에서 선택될 수 있으나, Ra 및 Rb의 선택이 Ra′ 및 Rb′의 선택에 영향을 주는 것은 아니며, 각각 독립적으로 선택된다. 또한, n′은 n과 동일하게 1 내지 2000의 정수이나, n의 선택이 n′의 선택에 영향을 주는 것은 아니다.The R a ′ and R b ′ may be selected in the same range as R a and R b , but the selection of R a and R b may be It does not affect the selection of R a ' and R b ', and each is independently selected. In addition, n' is an integer from 1 to 2000 in the same manner as n, but the selection of n does not affect the selection of n'.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 R4 및 R4′은 메틸 또는 에틸이다.In a specific embodiment of the present invention, R 4 and R 4 ′ are methyl or ethyl.
본 발명의 일 양태에서, 상기 단계 (c)의 하이드로실릴화 반응은 진공 및 30 내지 250 ℃에서 진행하는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단계 (c)의 하이드로실릴화 반응은 30 내지 200 ℃, 30 내지 160 ℃에서 진행될 수 있다. 또한, 하이드로실릴화 반응은 반응물의 양에 따라 반응시간을 달리할 수 있다.In one aspect of the present invention, the hydrosilylation reaction of step (c) may be carried out in a vacuum and 30 to 250 ℃. More specifically, the hydrosilylation reaction of step (c) may be carried out at 30 to 200 ℃, 30 to 160 ℃. In addition, the hydrosilylation reaction may have a different reaction time depending on the amount of reactants.
상기 단계 (c)에서 상기 압력 및 온도 범위에서 탈포 및 하이드로실릴화 반응이 동시에 진행될 수 있어, 트랜지스터 보호막의 제조가 가능하며 우수한 물성을 나타낼 수 있다.In the step (c), the defoaming and hydrosilylation reaction may proceed simultaneously in the pressure and temperature range, so that the transistor protective film can be prepared and excellent physical properties can be exhibited.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조된 트랜지스터 보호막을 제공한다.In addition, the present invention provides a transistor protective film manufactured by the above manufacturing method.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열분해 온도 T5가 390 ℃이상일 수 있다. 더 구체적으로, T5는 395 ℃, 400 ℃, 405 ℃, 410 ℃, 415 ℃이상 일 수 있다.In one aspect of the present invention, the transistor passivation layer may have a thermal decomposition temperature T 5 of 390° C. or higher. More specifically, T 5 may be 395 °C, 400 °C, 405 °C, 410 °C, 415 °C or more.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열분해 온도 T10가 430 ℃이상일 수 있다. 더 구체적으로, T10은 435 ℃, 440 ℃, 445 ℃, 450 ℃이상 일 수 있다. Also, in one aspect of the present invention, the thermal decomposition temperature T 10 of the transistor passivation layer may be 430° C. or higher. More specifically, T 10 may be 435 °C, 440 °C, 445 °C, 450 °C or more.
본 발명에서 열분해 온도 T5, T10은 각각 5% 무게감소시의 온도, 10% 무게감소시의 온도를 의미하며, 열분해 온도가 상승함에 따라 내열성이 향상된 보호막의 형성이 가능하다.In the present invention, the thermal decomposition temperatures T 5 and T 10 mean a temperature at a weight loss of 5% and a temperature at a weight loss of 10%, respectively, and as the pyrolysis temperature rises, a protective film with improved heat resistance can be formed.
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 광 투과도가 90 %이상일 수 있다. 보다 더 구체적으로, 광 투과도가 91% 이상일 수 있고, 광 투과도가 향상됨에 따라 소자(트랜지스터)의 투명성이 더 확보가능하여, 소자(트랜지스터)의 유용성을 증진시킬 수 있다.In one aspect of the present invention, the transistor passivation layer may have a light transmittance of 90% or more. More specifically, the light transmittance may be 91% or more, and as the light transmittance is improved, the transparency of the device (transistor) may be further secured, thereby improving the usefulness of the device (transistor).
본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열 확산율이 0.10 m2/s 이하일 수 있다. 더 구체적으로, 열 확산율이 0.09 m2/s, 0.08 m2/s, 0.07 m2/s 이하 일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the transistor passivation layer may have a thermal diffusion rate of 0.10 m 2 /s or less. More specifically, the thermal diffusivity may be 0.09 m 2 /s, 0.08 m 2 /s, or 0.07 m 2 /s or less.
또한, 본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터 보호막은 열 전도도가 0.15 W/m·K 이하일 수 있다. 더 구체적으로, 0.14 W/m·K, 0.13 W/m·K, 0.12 W/m·K, 0.11 W/m·K이하 일 수 있다. 본 발명에서 열 확산율 및 열 전도도가 감소함에 따라 소자(트랜지스터)의 열에 의한 성능저하를 감소시켜 안정성이 확보되어, 소자(트랜지스터)의 유용성을 증진시킬 수 있다.In addition, in one aspect of the present invention, the transistor passivation layer may have a thermal conductivity of 0.15 W/m·K or less. More specifically, it may be 0.14 W/m·K, 0.13 W/m·K, 0.12 W/m·K, or 0.11 W/m·K or less. In the present invention, as the thermal diffusivity and thermal conductivity decrease, the performance degradation due to heat of the device (transistor) is reduced, so that stability is secured, and the usefulness of the device (transistor) can be improved.
구체적인 본 발명의 일 양태에서, 상기 트랜지스터는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)일 수 있다. In a specific aspect of the present invention, the transistor may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT).
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples and Experimental Examples.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.
<실시예 1> 폴리(이미드-실록산) 합성<Example 1> Poly (imide-siloxane) synthesis
질소 가스로 치환된 100 mL 1구 둥근바닥 플라스크에 테트라하이드로퓨란(THF)을 넣고 실록산을 포함하는 다이아민(비스(3-아미노프로필) 말단 폴리다이메틸실록산)을 넣어 녹인 후, 다이안하이드라이드(피로멜리틱 다이안하이드라이드)를 넣고 상온에서 24시간 반응시켰다. 그 후, 상기 반응물에 촉매(피리딘)와 탈수제(아세트산 무수물)를 첨가하여 폴리(이미드-실록산) 용액을 합성하였다. Put tetrahydrofuran (THF) in a 100 mL 1-necked round-bottom flask substituted with nitrogen gas, and put diamine (bis(3-aminopropyl) terminated polydimethylsiloxane) containing siloxane to dissolve, and then dianhydride ( pyromellitic dianhydride) was added and reacted at room temperature for 24 hours. Then, a catalyst (pyridine) and a dehydrating agent (acetic anhydride) were added to the reactant to synthesize a poly(imide-siloxane) solution.
상기 폴리(이미드-실록산) 용액을 물로 재침전하여 얻은 침전물을 진공 건조하여 점성의 폴리(이미드-실록산)을 수득하였다.The poly(imide-siloxane) solution was reprecipitated with water, and the resulting precipitate was vacuum dried to obtain viscous poly(imide-siloxane).
<실시예 2> 가교반응이 가능한 폴리(이미드-실록산) 합성<Example 2> Synthesis of poly(imide-siloxane) capable of crosslinking reaction
질소 가스로 치환된 100 mL 1구 둥근바닥 플라스크에 테트라하이드로퓨란(THF)를 넣고, 상기 <실시예 1>에서 제조된 폴리(이미드-실록산)을 넣어 녹인 후, 아이소시아네이트(알릴 아이소시아네이트, allyl isocyanate)를 첨가하여 상온에서 24시간 반응시켜, 가교반응이 가능한 폴리(이미드-실록산) 용액을 제조하였다.Tetrahydrofuran (THF) was put into a 100 mL 1-necked round-bottom flask substituted with nitrogen gas, and the poly(imide-siloxane) prepared in <Example 1> was put and dissolved, and then isocyanate (allyl isocyanate, ally isocyanate) was added and reacted at room temperature for 24 hours to prepare a poly(imide-siloxane) solution capable of crosslinking reaction.
상기 가교반응이 가능한 폴리(이미드-실록산) 용액을 물로 재침전하여 얻은 침전물을 진공건조하여 점성의 알릴-폴리(이미드-실록산)을 수득하였다.The poly(imide-siloxane) solution capable of the crosslinking reaction was reprecipitated with water, and the precipitate obtained was vacuum dried to obtain viscous allyl-poly(imide-siloxane).
<실시예 3> 하이드로실릴레이션 반응을 통한 가교된 폴리(이미드-실록산) 합성<Example 3> Synthesis of cross-linked poly (imide-siloxane) through hydrosilylation reaction
상기 <실시예 2>에서 수득한 점성의 알릴-폴리(이미드-실록산)에 가교제(트리메틸실릴 말단 폴리메틸하이드로실록산)와 촉매(Karstedt’s catalyst)를 넣고, IGBT 표면에 도포하고, 단계적으로 승온하면서 가열하고, 최종적으로 진공 하에서 150 ℃의 온도에서 3시간동안 열을 가함으로써, 탈포와 하이드로실릴레이션(hydrosilylation) 반응을 동시에 진행하여 IGBT 표면에 가교된 폴리(이미드-실록산) 보호막을 형성하였다. A crosslinking agent (trimethylsilyl-terminated polymethylhydrosiloxane) and a catalyst (Karstedt's catalyst) were added to the viscous allyl-poly(imide-siloxane) obtained in <Example 2>, applied to the IGBT surface, and the temperature was raised stepwise while By heating and finally applying heat at a temperature of 150° C. under vacuum for 3 hours, defoaming and hydrosilylation reactions were simultaneously performed to form a cross-linked poly(imide-siloxane) protective film on the IGBT surface.
<실험예 1> 가교된 폴리(이미드-실록산)의 열 특성 분석<Experimental Example 1> Thermal properties analysis of cross-linked poly(imide-siloxane)
상기 <실시예 3>에서 제조된 가교 폴리(이미드-실록산)을 열중량분석장비를 통해 ASTM E1131에 따라 열분해 온도를 측정하였다. 또한, ASTM E1461에 따라 열확산도 및 열전도도를 측정하였다. 또한, KS M 3049에 따라 비열용량을 측정하였다. The thermal decomposition temperature of the cross-linked poly(imide-siloxane) prepared in <Example 3> was measured according to ASTM E1131 through thermogravimetric analysis equipment. In addition, thermal diffusivity and thermal conductivity were measured according to ASTM E1461. In addition, the specific heat capacity was measured according to KS M 3049.
또한, 비교예로 IGBT 실리콘 겔을 상기와 동일한 방법에 의해 측정하였다.In addition, as a comparative example, IGBT silicone gel was measured by the same method as above.
측정결과는 하기 표 1에 나타난 바와 같다.The measurement results are as shown in Table 1 below.
(m(m
22
/s)/s)
(g/cm(g/cm
33
))
(J/g/K)(J/g/K)
(W/m*K)(W/m*K)
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 가교 폴리(이미드-실록산)은 기존의 IGBT 실리콘 겔과 비교하여 열 분해온도가 현저하게 높으며, 열확산도, 비열용량, 열전도도가 낮은 것으로 측정되었다. 측정결과, 본 발명에 따른 가교된 폴리(이미드-실록산)은 내열성이 향상되고, 열전도도가 감소하여 트랜지스터 보호막으로 우수한 효과를 가지는 것을 확인하였다.As shown in Table 1, the cross-linked poly(imide-siloxane) prepared according to the present invention has a significantly higher thermal decomposition temperature and lower thermal diffusivity, specific heat capacity, and thermal conductivity compared to the conventional IGBT silicone gel. became As a result of the measurement, it was confirmed that the cross-linked poly(imide-siloxane) according to the present invention had an excellent effect as a transistor protective film due to improved heat resistance and reduced thermal conductivity.
<실험예 2> 가교된 폴리(이미드-실록산)의 광투과도 분석<Experimental Example 2> Analysis of light transmittance of cross-linked poly(imide-siloxane)
상기 <실시예 3>에서 제조된 가교 폴리(이미드-실록산)의 광투과율을 측정하였다. 또한, 비교예로 IGBT 실리콘 겔을 동일한 방법에 의해 측정하였다.The light transmittance of the cross-linked poly(imide-siloxane) prepared in <Example 3> was measured. In addition, as a comparative example, an IGBT silicone gel was measured by the same method.
측정결과는 도 2에 나타난 바와 같으며, IGBT 실리콘 겔은 가시광선 영역(550 nm)에서 89%의 투과도를 나타내나, 본 발명 가교된 폴리(이미드-실록산)은 91%의 투과도를 나타내어 투과율이 향상된 것을 확인하였다.The measurement results are as shown in FIG. 2, and the IGBT silicone gel shows transmittance of 89% in the visible light region (550 nm), but the cross-linked poly(imide-siloxane) of the present invention shows transmittance of 91%. This improvement was confirmed.
<실험예 3> 가교된 폴리(이미드-실록산)의 점탄성 분석<Experimental Example 3> Analysis of viscoelasticity of cross-linked poly(imide-siloxane)
상기 <실시예 3>에서 제조된 가교 폴리(이미드-실록산)의 점탄성을 회전형 레오미터(rotational rheometer)를 이용하여 측정하였다. 또한, 비교예로 IGBT 실리콘 겔을 동일한 방법에 의해 측정하였다.The viscoelasticity of the cross-linked poly(imide-siloxane) prepared in <Example 3> was measured using a rotational rheometer. In addition, as a comparative example, IGBT silicone gel was measured by the same method.
측정결과는 도 3에 나타난 바와 같으며, 도 3에서 (a)는 IGBT 실리콘 겔의 점탄성 측정결과, (b)는 가교된 폴리(이미드-실록산)의 점탄성 측정결과를 나타낸다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명 가교된 폴리(이미드-실록산)이 탄성이 높아 열적 진동의 발생 시 효과적으로 트랜지스터의 보호가 가능함을 확인하였다.The measurement results are as shown in FIG. 3 . In FIG. 3 (a) is the viscoelasticity measurement result of the IGBT silicone gel, and (b) the viscoelasticity measurement result of the cross-linked poly(imide-siloxane). As shown in FIG. 3 , it was confirmed that the cross-linked poly(imide-siloxane) of the present invention has high elasticity, so that it is possible to effectively protect the transistor when thermal vibration occurs.
Claims (19)
(b) 상기 단계 (a)에서 수득한 폴리(이미드-실록산)과 알케닐아이소시아네이트 화합물을 반응시켜 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계; 및
(c) 상기 단계 (b)에서 수득한 알케닐 말단-폴리(이미드-실록산), 가교제 및 촉매를 혼합하여 하이드로실릴화 반응을 거쳐 가교 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계를 포함하는 트랜지스터 보호막의 제조방법.
(a) reacting a diamine comprising a siloxane and a dianhydride to obtain a poly(imide-siloxane);
(b) reacting the poly(imide-siloxane) obtained in step (a) with an alkenyl isocyanate compound to obtain an alkenyl terminal-poly(imide-siloxane); and
(c) mixing the alkenyl end-poly(imide-siloxane) obtained in step (b), a crosslinking agent and a catalyst to undergo a hydrosilylation reaction to obtain a crosslinked poly(imide-siloxane) A method of manufacturing a transistor protective film.
상기 단계 (a)에서 다이안하이드라이드는 하기 화학식 1로 표현되는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서 R1은 아래의 화학구조
로 이루어지는 군에서 선택된다.
According to claim 1,
In the step (a), the dianhydride is represented by the following formula (1), a method for producing a transistor protective film:
[Formula 1]
In Formula 1, R 1 is the following chemical structure
is selected from the group consisting of
상기 단계 (a)에서 실록산을 포함하는 다이아민은 하기 화학식 2로 표현되는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법:
<화학식 2>
상기 화학식 2에서 R2는 하기 화학식으로 표현되며,
여기에서, Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 수소, 선형 또는 분지형 C1-10 알킬, 또는 치환되거나 비치환된 C6-10 아릴이고, 치환되는 경우 할로, 메틸 또는 에틸기로 치환되며,
n은 1 내지 2000 이내의 정수이다.
According to claim 1,
In the step (a), the diamine containing siloxane is represented by the following Chemical Formula 2, a method of manufacturing a transistor protective film:
<Formula 2>
In Formula 2, R 2 is represented by the following formula,
wherein R a and R b are each independently hydrogen, linear or branched C 1-10 alkyl, or substituted or unsubstituted C 6-10 aryl, substituted with halo, methyl or ethyl when substituted;
n is an integer within the range of 1 to 2000.
상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 -(CH2)mCH3 또는 페닐이고, m은 0 내지 5의 정수인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
4. The method of claim 3,
Wherein R a and R b are each independently -(CH 2 ) m CH 3 or phenyl, and m is an integer of 0 to 5, the method of manufacturing a transistor protective film.
상기 단계 (a)는
(a1) 유기용매에서 실록산을 포함하는 다이아민 및 다이안하이드라이드를 반응시켜 폴리(아믹산-실록산) 용액을 제조하는 단계;
(a2) 상기 단계 (a1)에서 수득한 폴리(아믹산-실록산) 용액에 촉매 및 탈수제를 첨가하여 폴리(이미드-실록산) 용액을 제조하는 단계; 및
(a3) 상기 단계 (a2)의 폴리(이미드-실록산) 용액을 1회 이상 침전하여 폴리(이미드-실록산)을 수득하는 단계;를 포함하는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
According to claim 1,
The step (a) is
(a1) preparing a poly(amic acid-siloxane) solution by reacting a diamine and dianhydride containing siloxane in an organic solvent;
(a2) preparing a poly(imide-siloxane) solution by adding a catalyst and a dehydrating agent to the poly(amic acid-siloxane) solution obtained in step (a1); and
(a3) precipitating the poly(imide-siloxane) solution of step (a2) one or more times to obtain poly(imide-siloxane);
상기 단계 (a1)은 15 내지 45 ℃에서 10 내지 30시간 반응시키는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
6. The method of claim 5,
In the step (a1), the reaction is performed at 15 to 45° C. for 10 to 30 hours.
상기 단계 (b)에서 알케닐아이소시아네이트 화합물은 하기 화학식 3으로 표현되는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
<화학식 3>
R3-(N=C=O)q
상기 화학식 3에서 R3는 선형 또는 분지형 C2-10 알케닐이고,
q는 1 또는 2이다.
According to claim 1,
In the step (b), the alkenyl isocyanate compound is represented by the following Chemical Formula 3, a method of manufacturing a transistor protective film.
<Formula 3>
R 3 -(N=C=O) q
In Formula 3, R 3 is a linear or branched C 2-10 alkenyl,
q is 1 or 2.
상기 R3는 최소 하나 이상의 이중결합을 포함하고, 이중결합은 -(N=C=O)q의 반대쪽 말단에 포함되는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein R 3 includes at least one double bond, and the double bond is included at the opposite end of -(N=C=O) q .
상기 R3는 C2-6 알케닐인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein R 3 is C 2-6 alkenyl, a method of manufacturing a transistor protective film.
상기 단계 (b)는 15 내지 45 ℃에서 10 내지 30시간 반응시키는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
According to claim 1,
In the step (b), the reaction is performed at 15 to 45° C. for 10 to 30 hours.
상기 단계 (c)의 가교제는 하기 <화학식 4>로 표현되는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
<화학식 4>
상기 식에서, Ra′, Rb′, 및 n′은 상기 청구항 3의 Ra, Rb, 및 n의 정의와 동일하고,
R4 및 R4′는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-5 알킬이다.
According to claim 1,
The crosslinking agent of step (c) is represented by the following <Formula 4>, a method for producing a transistor protective film.
<Formula 4>
In the above formula, R a ′, R b ′, and n′ are the same as the definitions of R a , R b , and n in claim 3 above,
R 4 and R 4 ′ are each independently hydrogen or C 1-5 alkyl.
상기 단계 (c)의 하이드로실릴화 반응은 진공 및 30 내지 250 ℃에서 진행하는 것인, 트랜지스터 보호막의 제조방법.
According to claim 1,
The hydrosilylation reaction of step (c) is to proceed in a vacuum and 30 to 250 ℃, a method for producing a transistor protective film.
A transistor protective film manufactured according to the manufacturing method of any one of claims 1 to 12.
상기 트랜지스터 보호막은 열분해 온도 T5가 390 ℃이상인, 트랜지스터 보호막.
14. The method of claim 13,
The transistor protective film has a thermal decomposition temperature T 5 of 390° C. or higher.
상기 트랜지스터 보호막은 열분해 온도 T10가 430 ℃이상인, 트랜지스터 보호막.
14. The method of claim 13,
The transistor protective film has a thermal decomposition temperature T 10 of 430° C. or higher.
상기 트랜지스터 보호막은 광 투과도가 90 % 이상인, 트랜지스터 보호막.
14. The method of claim 13,
The transistor protective film has a light transmittance of 90% or more, a transistor protective film.
상기 트랜지스터 보호막은 열 확산율이 0.10 m2/s 이하인, 트랜지스터 보호막.
14. The method of claim 13,
The transistor protective film has a thermal diffusion rate of 0.10 m 2 /s or less, a transistor protective film.
상기 트랜지스터 보호막은 열 전도도가 0.15 W/m·K 이하인, 트랜지스터 보호막.
14. The method of claim 13,
The transistor protective film has a thermal conductivity of 0.15 W/m·K or less.
상기 트랜지스터는 절연 게이트 양극성 트랜지스터인, 트랜지스터 보호막.
14. The method of claim 13,
wherein the transistor is an insulated gate bipolar transistor.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110040302A (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-20 | 주식회사 멕트론 | Thermosetting poly-imide composition |
| KR20120043750A (en) * | 2009-07-01 | 2012-05-04 | 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드 | Curable organopolysiloxane composition and sheet-form article having a cured layer obtained therefrom |
| KR20130122941A (en) * | 2010-10-19 | 2013-11-11 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | Resin composition, laminate and process for production thereof, structure and process for production thereof, and process for production of electronic device |
| KR20190029565A (en) * | 2019-03-13 | 2019-03-20 | 주식회사 엘지화학 | Modified Polyimide and Curable Resin Composition Comprising Same |
| KR101985429B1 (en) | 2011-05-19 | 2019-06-03 | 삼성전자주식회사 | Transistor and electronic device including passivation layer fabricated from organic passivation layer composition |
| KR20190087595A (en) | 2016-11-28 | 2019-07-24 | 메르크 파텐트 게엠베하 | Thin film transistor substrate having a protective film and a method for manufacturing the same |
-
2021
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120043750A (en) * | 2009-07-01 | 2012-05-04 | 다우 코닝 도레이 캄파니 리미티드 | Curable organopolysiloxane composition and sheet-form article having a cured layer obtained therefrom |
| KR20110040302A (en) * | 2009-10-14 | 2011-04-20 | 주식회사 멕트론 | Thermosetting poly-imide composition |
| KR20130122941A (en) * | 2010-10-19 | 2013-11-11 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | Resin composition, laminate and process for production thereof, structure and process for production thereof, and process for production of electronic device |
| KR101985429B1 (en) | 2011-05-19 | 2019-06-03 | 삼성전자주식회사 | Transistor and electronic device including passivation layer fabricated from organic passivation layer composition |
| KR20190087595A (en) | 2016-11-28 | 2019-07-24 | 메르크 파텐트 게엠베하 | Thin film transistor substrate having a protective film and a method for manufacturing the same |
| KR20190029565A (en) * | 2019-03-13 | 2019-03-20 | 주식회사 엘지화학 | Modified Polyimide and Curable Resin Composition Comprising Same |
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