KR920009804B1 - 도전성 ic 부재용 성형재료 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
본 발명은 열 변형온도로 대표되는 내열성, 멜트플로우인덱스(melt flow index)로 대표되는 성형가공성, 성형물의 표면 고유 저항치로 대표되는 도전성이 뛰어난 IC 부재용 성형재료에 관한 것이다.
전자기기의 고밀도 실장화(實裝化)에 따라, 보다 더 실장 밀도(packaging density)를 높히기 위하여 쓰로우 홀(through hole) 기판등에 IC 부품의 실장이 행하여지고 있다. 그러나 플루오 솔더(flow solder)에 의한 IC 부품의 실장시에, IC 부품이 습기를 갖고 있을 때에는, 가열중에 IC 내부에 수증기가 발생하고, 부풀거나 균열이 생겨, IC 부품이 파손된다. 이 때문에, 실장시에는 미리 100℃ 이상의 온도에서 IC 부품을 건조시켜, 수분을 제거할 필요가 있다.
종래, IC 건조공정은, 정전시에 의한 IC의 파손방지를 위해서, 표면 고유 저항치가 107Ω 이하인 플라스틱 트레이(또는 매거진 케이스 플라스틱 트레이)로부터 한번 IC를 알루미 다이 캐스트제 트레이에 옮겨서 건조시킬 필요가 있었다. 그리고 건조시킨 IC를 재차 상기 트레이에 옮겨서 출하하고 있으며, 번잡한 공정을 필요로 하였다. 그 최대의 이유는, 상기 트레이는 염화비닐, 혹은 폴리스티렌계로서 되며, IC 건조시에 내열이 부족해져서 변형되기 때문이다.
그래서, 공정의 간략화 및 고가의 알루미 다이 캐스트 트레이의 대체물로서, 100℃ 이상의 내열을 가지는 플라스틱 트레이가 검토되고 있다. 한편, 실리콘 웨이퍼의 세척시에 사용되는 웨이퍼캐리어, 납땜 공정시의 프린트기판의 운반에 사용되는 랙 다위의 IC 부재에 대해서도 100℃ 이상의 내열을 만족시킬 수 있는 것이 요구되고 있다. 또, 건조시간 단축을 위하여 더욱 높은 온도에서의 건조를 행할 필요가 있으며, 바람직하게는 130℃ 이상의 건조 온도에 견디는 플라스틱 트레이가 요망되고 있다.
이와같은 요망에 적합한 재료로서, 폴리아미드수지, 폴리에스테르수지 등에 유리섬유를 함유시킨 것을 고려할 수 있으나, 모두 결정성 수지이기 때문에 성형 수축율이 크고, 치수 안정성이 나쁘다. 또, 폴리카보네이트와 같은 비결정성 수지에 유리섬유를 함유시킨 것도 있으나, 성형 가공성이 나쁘고 성형품이 휘어져, 치수 안정성이 없어진다. 고내열 비결정성 수지로서는 폴리페닐렌에테르수지와 내충격성 폴리스티렌수지와의 블랜드가 검토되고 있으나, 내열과 성형 가공성과의 균형을 동시에 만족시킬 수 있는 것은 없다.
본 발명자들의 지견에 의하면, 열 변형온도를 130℃ 이상으로 만들기 위해서 폴리페닐렌에테르수지 함유량을 50중량% 이상으로 하면, 성형 가공성이 불량하고 사출성형이 불가능하게 되거나, 성형 된다해도 응력이 남아서, 후의 가열공정에서 휘는 등의 불량 현상이 인지되었다. 또한 성형시의 높은 전단력 작용으로 도전성 카본의 균일 분산이 무너져, 성형물의 표면 고유 저항이 107Ω을 넘어 버리는 현상도 인지되었다. 또, 성형 가공성을 개량하기 위해서 폴리페닐렌에테르수지 함유량을 50중량% 이하로 하면, 열 변형온도가 130℃ 이하가 되고, 마찬가지로 후의 가열 공정에서 휘어지거나 변형을 일으킨다. 또, 폴리에테르술폰, 폴리아릴레이트, 폴리에테르이미드 등도 열거되나, 도전성 카본을 함유시켜서 도전성을 부여한 것은 성형 가공성이 나빠서 사용할 수가 없다.
본 발명의 제1목적은, 130℃ 이상의 건조 공정등 고온하에서도 성형체의 휨이나 수축이 없는 도전성 IC 부재용 성형재료를 제공하는데 있다.
본 발명의 타 목적은, 성형시의 높은 전단력하에 있어서도 도전성 카본의 균일 분산이 파괴됨이 없이 성형물의 표면 고유 저항치가 107Ω 이하, 바람직하게는 105Ω 이하인 도전성 IC 부재용 성형재료를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 타목적은, IC의 출하 내지는 이송에 유용한 성형체의 제조에 유용한 도전성 IC 부재용 성형재료를 제공하는데 있다.
상기한 목적은, 열 변형온도(JIS-K7207에 준하여 굽힘 응력 18.5kg/cm2)가 130℃ 이상이며 또한 멜트플로우 인덱스(JIS-K7210에 준하여 하중 10kg, 300℃)가 3g/10분 이상이며, 그 성형재료로부터 얻은 IC 부재 성형물의 표면 고유 저항치가 107Ω 이하이고, 또한 폴리페닐렌에테르수지가 적어도 50중량% 이상 함유되는 IC 부재용 성형재료의 제공에 의해서 달성된다.
본 발명을 구성하는 폴리페닐렌에테르수지가 적어도 50중량% 이상으로 이루어진 도전성 IC 부재용 성형 재료는, 사용되는 폴리페닐렌에테르수지의 종류, 구체적으로는 갖고 있는 고유점도에 따라서 몇가지 방법으로 제조된다.
본 발명에서 사용되는 폴리페닐렌에테르수지의 분자량은, 25℃ 클로로포름 용액중에서 측정한 고유점도로 표시하는 경우, 0.45∼0.5dl/g의 것이 일반적이며, 이들은 시판중으로서, 가령 GEM 폴리머(주) 등에서 폴리페닐렌에테르수지로서 쉽게 입수할 수 있다.
이 폴리페닐렌에테르수지를 사용하는 경우, 예로서 폴리페닐렌에테르수지 50∼90중량%, 산이미드 화합물 1∼20중량%, 내충격성 폴리스티렌수지 0∼40중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머(여기에서 A,A′는 중합된 비닐방향족 탄화수소 블록이며, B는 중합된 공역디엔블록 또는 중합된 공역디엔블록이 수소첨가된 것이다) 0∼20중량% 및 도전성 카본 5∼40중량%로서 되며, 각 조성분의 합계가 100중량%를 형성하는 수지 조성물을 구성시키므로서 제조된다.
상기한 본 발명의 성형재료를 형성하는 수지 조성물중의 폴리페닐렌에테르수지의 양은, 통상 50∼90중량%, 바람직하게는 50∼80중량%, 산이미드 화합물은 통상 1∼20중량%, 바람직하게는 3∼20중량%, 내충격성 폴리스티렌수지는 통상 0∼40중량%, 바람직하게는 5∼35중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머는 통상 0∼20중량%, 바람직하게는 3∼15중량%, 및 도전성 카본은 통상 5∼40중량%, 바람직하게는 5∼15중량%의 범위이다.
폴리페닐렌에테르수지의 양이 50중량% 미만 또는 90중량% 이상에서는 본 발명의 특징인 내열성, 도전성이 뛰어나고, 성형 가공성이 좋은 IC 부재용 성형재료는 얻을 수 없다. 또, 산이미드 화합물이 1중량% 미만에서는 성형 가공성이 나쁘고, 20중량% 이상에서는 성형체의 기계적 강도가 저하하여 바람직하지 못하다. 내충격성 폴리스티렌수지 및 A-B-A′형 블록 공중합체는 성형체의 충격강도를 증대시키는 목적으로 각각 40중량% 및 20중량%까지 사용할 수 있다. 또한 도전성 카본은 5중량% 이하에서는 성형체의 표면 고유 저항치를 107Ω 이하로 하는 것은 어렵고, 반대로 40중량% 이상에서는 성형성이 불량해져서 바람직하지 못하다.
고유점도가 0.45dl/g 이하인 폴리페닐렌에테르수지는, 특공소 45-36496, 특공소 45-33908등에 기재되어 있는 공지의 방법에 의해서 제작된다. 고유점도가 0.25∼0.45dl/g인 폴리페닐렌에테르수지를 사용하는 경유, 폴리페닐렌에테르수지 50∼90중량%, 내충격성 폴리스티렌수지 0∼40중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘레스토머 0∼20중량%, 도전성 카본 5∼40중량%로서 되며 수지 조성물을 구성시키므로서 제조된다.
상기한 본 발명의 성형재료를 형성하는 수지 조성물중의 폴리페닐렌에테르수지의 양은, 통상 50∼90중량%, 바람직하게는 50∼80중량%, 내충격성 폴리스티렌수지는 통상 0∼40중량%, 바람직하게는 5∼35중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머는 통상 0∼20중량%, 바람직하게는 3∼15중량%, 및 도전성 카본은 통상 5∼40중량%, 바람직하게는 5∼15중량%의 범위이다.
폴리페닐렌에테르수지의 고유점도가 0.25dl/g 이하인 경우, 얻어지는 성형물의 충격강도가 약하고, 따라서 다량의 내충격성 폴리스티렌 40중량% 이상 또는 A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머 20중량% 이상을 필요로 하며, 이 때문에 내열성이 저하하고, 고온 사용에 견디지 못하게 된다. 또 폴리페닐렌에테르수지의 량이 50중량% 미만 또는 90중량% 이상에서는 본 발명이 특징인 내열성, 도전성이 뛰어나며, 성형 가공성이 좋은 IC 부재용 성형재료는 얻을 수 없다.
내충격성 폴리스티렌수지 및 A-B-A′형 블록 공중합체는, 각각 성형체의 충격강도를 증대시키는 목적으로 각각 40중량% 및 20중량%까지 사용할 수 있다. 또한, 도전성 카본은 5중량% 이하에서는 성형체의 표면 고유 저항치를 107Ω 이하로 하는 것은 어렵고, 반대로 40중량% 이상에서는 성형성이 불량해져서 바람직하지 못하다.
이상의 수지 조성물로부터 열 변형온도(JIS-K7207에 준하여 굽힘 응력 18.5kg/cm2)가 130℃ 이상이며 또한 멜트플로우인덱스(JIS-K7210에 준하여 하중 10kg, 300℃)가 3g/10분 이상이고, 그 성형재료로부터 얻은 IC 부재 성형물의 표면 고유 저항치가 107Ω 이하이며, 또한 폴리페닐렌에테르수지가 적어도 50중량% 이상 함유되는 도전성 IC 부재용 성형재료를 얻을 수가 있다.
본 발명을 구성하는 폴리페닐렌에테르수지는, 하기 일반식으로 표시되는 단위를 1종 이상 함유하는 호모폴리머 또는 코폴리머가 되는 것이 바람직하다.
(식중, R1, R2, R3및 R4는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, 탄화수소, 할로탄화수소, 탄화수소옥시 및 할로탄화수소옥시로서 이루어진 군에서 선택되며, n은 모노머 단위의 총수를 표시하고, 20 이상의 정수이다).
폴리페닐렌에테르수지의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, 미국특허 제3306874호, 동 제3306875호, 동 제3257357호 및 제3257358호에 기재된 방법으로 페놀류의 반응에 의해서 제조된다. 이들 페놀류로서는, 2,6-디메틸페놀, 2,6-디에틸페놀, 2,6-디부틸페놀, 2,6-디라우릴페놀, 2,6-디프로필페놀, 2,6-디페닐페놀, 2-메틸-6-에틸페놀, 2-메틸-6-시클로헥실페놀, 2-메틸-6-메톡시페놀, 2-메틸-6-부틸페놀, 2,6-디메톡시페놀, 2,3,6-트리메틸페놀, 2,3,5,6-테트라메틸페놀 및 2,6-디에톡시페놀이 함유되나, 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 바람직하게는 폴리페닐렌에테르수지는, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르이며, 25℃의 클로로포름 중에서의 고유점도가 0.25∼0.5dl/g의 것이 사용된다.
산이미드 화합물로서는, 일반적으로 NH3또는 제1급아민 화합물과 2염기산의 아실기로부터 유도되는 환상의 이미드 화합물이 사용된다. 제1급아민 화합물의 예로서는, 아닐린, 시클로헥실아민, p-히드록시아닐린 등을 들 수 있으며, 그 염기산의 예로서는 숙신산, 글루타르산, 프탈산, 말레산 등을 들 수 있다. 즉, 산이미드 화합물의 대표예로서는, 숙신산이미드, 글루타르산이미드, 프탈이미드, N-페닐프탈이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-(p-히드록시페닐)말레이미드, N-(p-카르복실페닐)말레이미드, N-(p-클로로페닐)말레이미드 등을 들 수 있다.
A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머는, 비닐계 방향족 탄화수소 중합체 A,A′블록과 공역디엔중합체 B블록으로서 이루어진다. 비닐 방향족 탄화수소의 예로서는, 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐크실렌, 에틸비닐크실렌, 비닐나프탈렌 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. A 및 A′는 동일하여도 상이하여도 무방하다. 또 공역디엔 화합물의 예로서는, 1,3-부타디엔, 이소프렌 및 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또 공역디엔중합체 B블록이 수소첨가된 것은, 본 발명에서 적합하게 사용된다. 본 발명에 사용되는 A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머는, 상업적으로 입수 가능하며, 당업자에게 주지된 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에서는, 도전성을 부여하기 위하여 도전성 카본이 첨가된다. 도전성 카본이란, 수지중에 충전하므로써 높은 도전성을 부여하고, 수지의 표면 저항을 대폭으로 저하시키는 것으로서, 구체적으로는 케첸블랙 EC(화란·아크조사 상품명), 벌칸(Vulcan) X C72(미국 CABOT사 상품명), 미쓰비시 가세이고오교(주)사제, 도전제 카본블랙 #3050, 3150, 3250, 3750, 3950 등의 시판품이 있다.
본 발명의 IC 부재 제조방법에 관해서는 특별히 제한은 없고, 통상 공지의 방법을 채용할 수가 있다. 즉, 폴리페닐렌에테르수지, 산이미드수지, 도전성 카본, 필요에 의하여 산이미드 화합물, 충격개량제 등을 고속 교반기 등을 사용해서 균일하게 혼합한 다음, 충분한 혼련 능력이 있는 1축 또는 다축의 압출기로 용융 혼련하여 펠렛화하고, 사출 성형법 혹은 압출 성형법에 의해서 제조된다. 또한, 목적에 따라 안료나 염료, 유리섬유, 금속섬유, 탄소섬유 따위의 보강제, 탈크, 탄산칼슘 따위의 충전제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 활제, 난연제, 및 대전방지제 등을 첨가할 수가 있다. 특히 본 발명에 있어서는 유리섬유를 첨가한 경우에도 유동성의 저하가 적고, 치수 안정성 및 내열성이 개량된다.
[실시예]
이하에 실시예를 들어서, 본 발명을 더욱 자세히 설명한다. 그리고, 실시예 및 비교예에 기술한 수지 조성물 및 성형물의 특성평가는 다음 방법에 따라서 실시하였다.
(1) 멜트플로우인덱스(성형가공성)
JIS-K7210에 준거하였다. 하중 10kg, 온도 300℃
(2) 열 변형온도
JIS-K7207에 준거하였다. 굽힘 응력 18.56kg/cm2
(3) 성형품의 표면 고유저항
2점 단자 표면 고유저항 측정기(미쯔비시 유까사제, 등록상표)
(4) 성형품의 내열성
300mm×150mm, 평균 두께 1.5mm, 중량 120g의 IC 트레이를 시험편으로 하고, 130℃의 분위기하에 24시간 방치 후, 휨과 수축을 측정하였다. 휨은 육안으로, 수축은 노기스에 의해서 측정하고 수축율을 구하여, 수축율이 0.4% 이하를 합격으로 하였다.
(5) 성형품의 기계적 강도
높이 2m로부터 콘크리트상에 낙하시켰을 때, 파괴되지 않은 경우를 합격으로 하였다.
[실시예 1∼6]
폴리페닐렌에테르수지[GEM 폴리머(주)사제, 25℃ 클로로포름 중에서의 고유점도 0.5dl/g], 내충격성 폴리스티렌수지[미쓰이 도오아쓰 화학[주)사제, 상품명 토포렉스 855-52], 도전성 카본으로서 케첸블랙 EC[화란:아크조사제], A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머로서 수소첨가(스티렌-부타디엔-스티렌)블록 공중합체[쉘화학(주)사제, 상품명 클레톤 G-1650], 이미드 화합물로서 N-페닐말레이미드를 제1표에 표시하는 비율로 배합하고, 270∼300℃의 범위에서 혼련하여, 압출성형 후 펠렛화 하였다. 이 펠렛으로부터 사출 성형법에 의하여 작제한 시험편 및 IC 트레이의 평과결과를 제1표에 표시한다.
[실시예 7]
실시예 1∼3에 있어서, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머로서(스티렌-부타디엔-스티렌)블록 공중합체[쉘화학(주)사제, 상품명 칼리플렉스 TR-1101], 이미드 화합물로서 숙신산이미드를 제1표에 표시하는 비율로 배합한 이외는 같은 방법으로 하였다.
[실시예 8]
실시예 7에서, 이미드 화합물로서 N-헥실 말레이미드를 사용한 이외는 같은 방법으로 하였다. 결과를 제1표에 표시한다.
[실시예 9]
실시예 8에서, 유리섬유(섬유길이 1.5mm, 직경 11μm)를 제1표에 표시하는 비율로 배합한 이외는 같은 방법으로 하였다.
[실시예 10∼11]
실시예 1에서, 폴리페닐렌에테르수지를 25℃ 클로로포름 중에서의 고유점도 0.35dl/g인 것으로 바꾸고, 산이미드 화합물을 사용함이 없이, 제1표에 표시하는 비율로 배합하여, 270∼300℃ 범위에서 혼련후, 펠렛화하였다. 이 펠렛으로부터 사출 성형법에 의하여 작제한 시험편 및 IC 트레이의 평가 결과를 제1표에 표시한다.
[비교예 1∼4]
표 1에 표시하는 비율로 배합하여, 270∼300℃의 범위에서 혼련하여, 펠렛화하였다. 이 펠렛으로부터 사출 성형법에 의하여 작제한 시험편 및 IC 트레이의 평가 결과를 제2표에 표시한다. 성형 가공성, 내열성(휨), 표면 저항중의 어느 하나가 대폭적으로 처하하여, 충분한 실용가치를 가지는 것을 얻을 수가 없다.
[비교예 5∼6]
폴리페닐렌에테르수지[25℃의 클로로포름 용액중에서의 고유점도 0.2dl/g], 내충격성 폴리스티렌수지[미쓰이 도오아쓰 화학(주)사제, 상품명 토오폴렉스 855-52], A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머로서 수소첨가[스티렌-부타디엔-스티렌)블록 공중합체[쉘화학(주)사제, 상품명 클레톤 G-1650], 도전성 카본으로서 케첸블랙 EC[화란:아크조사제]를 제2표에 표시하는 비율로 배합하고, 270∼300℃ 범위에서 혼련해서 펠렛화하였다. 이 펠렛으로부터 사출 성형법에 의거 작게한 시험편 및 IC 트레이의 평가결과를 제2표에 표시한다. 내열성(휨), 기계강도의 어느 하나가 대폭적으로 저하하여, 충분한 실용가치를 갖는 것은 얻을 수 없다.
[표 1]
[표 2]
Claims (9)
- 열 변형온도(JIS-K7207에 준한 굽힘 응력 18.5kg/cm2)가 130℃ 이상이고 또한 멜트플로우 인덱스(JIS-K7210에 준하여 하중 10kg, 300℃)가 3g/10분 이상이며, 그 성형재료로부터 얻은 IC 부재 성형물의 표면 고유 저항치가 107Ω 이하이고, 또 폴리페닐렌에테르수지가 적어도 50중량% 이상 함유되는 도전성 IC 부재용 성형재료.
- 제1항에 있어서, 25℃ 클로로포름 용액중에서 측정하여 얻는 고유점도가 0.45∼0.5dl/g인 폴리페닐렌에테르수지 50∼90중량%, 산이미드 화합물 1∼20중량%, 내충격성 폴리스티렌수지 0∼40중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머(여기에서, A, A′는 중합된 비닐 방향족 탄화수소 블록이며, B는 중합된 공역디엔 블록 또는 중합된 공역디엔 블록이 수소 첨가된 것이다) 0∼20중량% 및 도전성 카본 5∼40중량%로서 이루어지고, 각 조성분의 합계가 100중량%를 형성하는 수지 조성물을 주체로 하는 성형재료.
- 제1항에 있어서, 25℃의 클로로포름 용액중에서 측정하여 얻는 고유점도 0.25∼0.45dl/g인 폴리페닐렌에테르수지 50∼90중량%, 내충격성 폴리스티렌수지 0∼40중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머 0∼20중량%, 도전성 카본 5∼40중량%로서 이루어지며, 각 성분의 합계가 100중량%를 형성하는 수지 조성물인 성형재료.
- 제1항에 있어서, 25℃의 클로로포름 용액중에서 측정하여 얻는 고유점도 0.45∼0.45dl/g인 폴리페닐렌에테르수지 50∼90중량%, 산이미드 화합물 3∼20중량%, 내충격성 폴리스티렌수지 5∼35중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머 3∼15중량% 및 도전성 카본 5∼15중량%로서 이루어지며, 각 조성분의 합계가 100중량%를 형성하는 수지 조성물을 주체로 하는 성형재료.
- 제1항에 있어서, 25℃의 클로로포름 용액중에서 측정하여 얻는 고유점도 0.25∼0.45dl/g인 폴리페닐렌에테르수지 50∼80중량%, 내충격성 폴리스티렌수지 5∼35중량%, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머 3∼15중량%, 도전성 카본 5∼15중량%로서 되며, 각 성분의 합계가 100중량%를 형성하는 수지 조성물인 성형재료.
- 제6항에 있어서, 폴리페닐렌에테르수지가 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌에테르인 성형재료.
- 제1항에 있어서, 산이미드 화합물이 숙신산이미드, 글루타르산이미드, 프탈이미드, N-페닐프탈이미드, N-페닐말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-(p-히드록시페닐)말레이미드, N-(p-카르복실페닐)말레이미드, N-(p-클로로페닐)말레이미드로서 구성되는 군에서 선택된 것인 성형재료.
- 제1항에 있어서, A-B-A′형 블록 공중합체 엘라스토머가 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 비닐크실렌, 에틸비닐크실렌, 비닐나프탈렌으로부터 선택된 비닐 방향족 탄화수소와 1,3-부타디엔, 이소프렌으로부터 선택된 공역디엔 화합물에서 선택된 각각의 단량체 또는 혼합물의 블록 공중합체인 성형재료.
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