KR0133065B1 - 표면파 부품을 감쇠시키기 위한 화합물 - Google Patents

Abstract

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Description

표면파 부품을 감쇠시키기 위한 화합물

제1도는 표면파 부품, 이 경우에는 표면파 필터의 단면도이다.

제2도 및 제 3도는 시간의 함수(제2도) 및 용매 함량의 함수(제3도)로서 본 발명에 따르는 반응성 수지의 점성 상태를 도시한 도면이다.

본 발명은 표면파 부품에 감쇠층(damping layer)을 부착시키기 위한 음향적으로 매칭된(acoustically matched) 반응성 수지 화합물 및 이들의 사용방법에 관한 것이다.

표면파 부품, 예를 들어 표면파 필터는 정보 내용을 갖는 전자기파의 신호처리에 사용되는 전자 부품이다. 예를 들어 레이더 장치, 텔레비젼 수상기 및 비디오 녹화기에 사용되는 부품에서, 신호 또는 정보를 운반하는 전기 펄스 또는 전류는 기계적 또는음향적 진동, 이른바 표면파로 전환된다. 전기음향적 전환을 위해, 또는 표면파를 발생시키기 위해, 특정 세라믹 또는 결정성 재료, 예를 들어 리튬 니오베이트로 구성되는 압전 변환기가 사용된다. 압전 변환기의 음향적 성질은 변환기의 적합한 구조, 특히 음향 발생 변환기 표면의 특정 기하학적 설계에 의해 영향받는다. 이로 인해 또한, 제어 방식으로 음향 신호를 변형시키고, 예를 들어 전체 스펙트럼으로부터의 특정 파장 범위, 예를 들어 약 38MH₂의 텔레비젼 또는 비디오 신호의 중간 주파수를 필터링시키는 것이 가능해진다. 전기 신호로 다시 완전히 전환될 수 없거나 잘못된 방향으로 전파될 수 있는 표면파의 반사의 결과로서 바람직하지 않은 에코(echo)를 피하기 위해, 변환기 소자의 표면에는 소멸파의 에너지를 흡수하는 감쇠 화합물이 제공된다. 칩의 가장자리와 같은 부품의 일정 영역에만 부착되는 상기 화합물은 기계적 동적 성질을 필요로 하기 때문에, 지금까지 유기 물질, 예를 들어 폴리아미드로 구성되어 왔다.

이러한 감쇠층은 여러 방법으로 증착될 수있다. 예를 들어, 크기에 따라 절단된 압출물의 형상화된 조각이 변환기 표면에 부착되고, 최종적으로 열적 단계로 융합에 의해 표면에 견고하게 결합된다. 이러한 단계는 각각의 부품에 대해 분리적으로 수행되어야 하고 복잡하고 시간-소모성이다. 예를 들어 스크린 날염과 같은 날염 방법이 또한 통상적이다.

따라서, 본 발명의 목적은 필요한 음향적 성질을 충족시키고, 또한, 무기 충전제를 함유하지 않고 기판 표면의 전술된 영역에 간단한 방법에 의해 부착될 수 있어야 하는, 표면과 필터를 감쇠시키기 위한 재료를 제공하는 데에 있다.

상기목적은 본 발명에 따라

a) 1종 이상의 에폭시 수지,

b) 1종 이상의 디카르복실산, 폴리카르복실산 또는 디카르복실산 또는 폴리카르복실산의 산 에스테르,

c) 반응성 수지 화합물의 교차결합을 촉매하는 일정 비율의 지방족 또는 헤테로방향족 아민, 및

d) 용매를 함유하며, 아민 수소 및 산 당량이 공동으로 에폭시 당량에 비해 낮고, 혼합된 반응성 수지 화합물이 도포를 위해 필요한 점도 및 틱소트로피를 갖는, 특정 유형의 음향적으로 매칭된 반응성 수지 화합물에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 범위내에는, 특히 비스페놀 A 염기 또는 페놀로볼락 또는 크레졸노볼락 염기를 갖는 글리시딜 에테르 유형의 에폭시 수지가 포함된다.

본 발명의 추가의 개선 및 또한 상기 반응성 수지 화합물의 사용이 또한 특허청구의 범위의 종속항에 기재되어 있다.

아민에 의해 촉매되고 카르복실산에 의해 경화되는 상기 반응성 수지화합물이 스크린 날염 방법에 의한 도포를 위해 가장 적합하다. 상기 수지 화합물은 기포 발생없이 얇은 층으로 증착되고, 스크린 날염을 경제적으로 수행하기 위해 매우 중요한 수일간의 충분히 긴 저장 수명을 갖는다. 상기 화합물의 우수한 스크린 날염 능력은 충전제 없이 달성된다. 가장 현저한 성질로서, 반응성 수지 화합물은 또한 매우 우수한 음향적 감쇠 성질을 갖는다. 상기 화합물의 다른 장점은 수분에 대한 상당한 둔감성 및 신속한 경화이다. 사용되는 출발물질은 사용 및 처분이 매우 안전하다. 또한, 이들 물질은 단지 낮은 함량의 염소 이온 및 화학 결합된 염소만을 가지며, 이는 부식에 대한 감수성의 감소로 인해 전기 부품에 대한 이들의 사용을 위해 특히 중요하다.

스크린 날염 기술에 의해 반응성 수지를 도포시키기 위해 잘 유동하는, 즉, 충분히 낮은 점도를 갖는 화합물이 균일한 평활막을 수득하기 위해 바람직하다. 예를 들어, 스크린 날염 이미지에 대해 우수한 결과를 나타내는 30,000 내지 90,000mPa.s/25℃의 점도를 갖는 수지가 적합한 것으로 밝혀졌다. 초기 점도는 반응성 수지 화합물의 용매 함량에 의해 쉽게 조절될 수 있다. 30,000 내지 90,000mPa.s/25℃의 바람직한 범위에 대해, 하나의 양태는 약 22중량% 대 28중량%의 비율로 에톡시프로필 아세테이트/벤질 알코올로 구성된 용매 혼합물을 사용한다. 용매의 비율이 이보다 낮은 경우에는 반응성 수지 화합물의 점도의 급격한 증가가 관찰된다. 그러나, 적합한 점도를 갖는 기존의 혼합물의 경우에도 시간에 따른 겔화의 증가가 관찰될 수 있다. 한편으로는, 용매는 스크린 상에서의 증발에 의해 손실되고, 다른 한편으로는 혼합이 일어나는 순간으로부터 경화를 일으키고 및 결과적으로 점도를 증가시키는 화학반응이 일어난다. 따라서, 고비점 용매를 사용하여 증발 손실을 작게 유지시키는 것이 필요하다. 다른 한편으로는, 화합물의 용매 성분은 특정 추출 조건하에서 날염 후에 완전히 제거될 수 있어야 한다.

기포 발생없이 증착된 후에, 화합물의 점도는 증가하여 추가의 흐름을 방지하고, 정확한 윤곽 라인을 갖는 선명한 날염 이미지를 형성시키고, 추출 및 경화 과정에 앞서 이미지를 안정시켜야 한다. 이러한 겉보기에 서로 상반된 요건은 틱소트로픽 시스템에 의해 충족된다. 이러한 시스템에서 점도는 전단력이 화합물에 가해질 때에 감소하고, 전단 로드가 종결될 때에 원래의 값으로 회복된다. 틱소트로픽 지수(10배 상이한 전단 속도에서 측정한 2개의 점도의 비율)은 틱소트로픽 거동의 척도로서, 하나의 대표적 양태에서 본 발명에 따르는 반응성 수지 화합물에 경우에는 약 1.2이다. 이것은 상기 시스템이 스크린 날염 응용에 작합한 약한 틱소트로픽 시스템임을 나타내는 것이다.

완성 반응성 수지 화합물은 수일간의 저장 수명을 갖지만(3내지 4일동안 정도는 2배가 됨), 수지 성분 및 경화 성분을 서로 분리적으로 제조하고, 이들을 단지 사용직전에 화학양론적 비로 혼합하는 것이 언제나 적합하다. 이와 같이, 수지 성분은 예를 들어 수지(들), 용매 및 가능하게는 스크린 날염 조성물용으로 공지된 다른 보조제로 구성될 수 있다. 상기 다른 보조제는 예를 들어, 즉시 사용하는 수지 화합물 중의 반응성 수지로 구성된 날염된층에서 기포의 상승 및 파열을 조장하지만, 무기 물질로 구성된 고형물을 함유하지 않는 첨가제이다. 경화 성분은 나머지 구성 성분, 즉, 디카르복실산, 폴리카르복실산 또는 이들의 산 에스테르, 지방족 또는 헤테로 방향족 아민 및 또한 또다른 용매를 포함한다. 이들 성분은 약간 상승된 온도에서 밀봉된 용기 중에서 균일화된 후에 점도의 현저한 증가없이 수개월 동안 안정한 용액 또는 에멀션으로서 저장될 수 있다.

점도 이외에,추가의 특징적 양은 수지 성분에 대한 에폭시가 및 경화성분에 대한 산가에 의해 결정되는 화학양론적 양이다. 에폭시가는 단위 중량당 에폭시 당량수를 의미하는 것으로 이해되지만, 산가는 단위 중량당 산 당량수를 반영한 것이다. 상기 2개의 값은 개별적 성분들의 혼합비를 계산하여 정확한 망상구조를 위해 필요한 화학양론적 양을 얻기 위해 사용된다. 질소에 결합된 H원자를 갖는 아민이 경화 성분 중의 아민 수소 당량이 고려되어야 한다. 즉시 사용하는 반응성 수지 화합물의 경우에, 아민 수소 및 산당량은 공동적으로 에폭시 당량에 비해 낮다. 상기 조성과 화학양론적 양을 사용함으로써, 경화된 반응성 수지 화합물의 우수한 경화된 수지 성질 및 우수한 감쇠성질이 달성된다.

여러 에폭시 수지가 수지 성분용으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 크레졸노볼락의 글리시딜 에테르, 다양하게 에폭시화된 폴리부타디엔 및, 특히, 비스페놀A염기를 갖는 디글리시딜 에테르 유형의 고체 수지, 및 또한 이들 수지의 혼합물이 가능하다. 글리시딜 에테르 수지는 이들이 이들 부류의 화합물에 대해 낮은 함량의 염소 이온 및 화학 결합된 염소를 갖기 때문에 전자 제품용의 특정 생성물로서 바람직하다. 사용될 수 있는 다른수지는 완전히 염소를 함유하지 않는 방법으로 생성될 수도 있으며, 예를 들어 부분적으로 에폭시화된 불포화 중합체이다. 본 발명에 따라, 이중 결합의 4 내지 50%가 에폭시화된 폴리부타디엔을 사용하는 것이 또한 유리하다. 이중 결합의 나머지 부분은 수소화될 수 있다.

경화제로서 사용되는 산은 디카르복실산 또는 폴리카르복실산이다. 포화도니 1,2-디카르복실산, 1,3-디카르복실산 또는 1,4-디카르복실산의 유도체 또는 이들의 이성질체 혼합물, 특히 숙신산 및 아디프산 유도체가 바람하다. 트리메틸아디프산이 특히 바람직하다. 그러나, 불포화된 고분자량 디카르복실산 또는 이들의 산 에스테르를 사용하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어 프로판디올 및 헥사히드로프탈산의 산 에스테르 또는헥사히드프탈산의 모노에틸에스테르가 또한 가능하다.

염기성 촉매로서 선택된 적합한 화합물은 지방족 또는 헤테로방향족아민, 특히 치환된 이미다졸을 포함한다. 2-에틸-4-메틸이미다졸(2,4-EMI)가 특히 바람직하다. 아민은 이것이 카르복실산 작용기와 에폭시기의 반응 및 에폭시기의 단독 중합에 영향을 주는 방식으로 선택된다. 우수한 촉매 활성 이외에, 아민은 또한 건조 조건하에서 반응성 수지 화합물을 방출시키지 않도록 충분히 높은 비점을 가져야 한다. 동시에, H 원자는 아민 중의 질소에 결합되어, 반응성 수지 화합물을 경화시키는 것이 유리한 경우에 에폭시 작용기와의 반응에 의해 중합체 중에 아민을 혼입시키는 것이 가능해진다. 이것은 경화된 반응성 수지가 제공된 최종 부품에서의 아민의 증발을 방지한다. 아민은 촉매 비율로 존재하며, 카르복실산에 비해 적은 양으로 사용된다.

용매는 또한, 약 100℃이상의 높은 비점을 갖는다. 용매는 에테르, 에스테르, 알코올 또는 관련된 다작용성 화합물을 포함하는 화합물로의 부류로부터 선택된 한 이상의 성분을 포함할 수 있다. 특히 유리한 결과는 특히 에톡시프로필 아세테이트와 함께 벤질 알코올을 함유하는 혼합물을 사용하여 달성된다.

본 발명은 하기에서 3개의 도면 및 2개의 대표적 양태와 관련하여 더욱 상세히 설명된다.

제1대표적 양태:

부품 및 반응성 수지 화합물의 제조

특정 반응성 수지 조성물을 제조하는 방법은 실험실 규모로 수지 성분 및 경화성분의 제조 및 즉시 사용하는 반응성 수지 화합물의 제조의 하나의 실시예로서 하기에 기술되어 있다:

수지 성분: 290g의 Quatrex 1410(등록상표)를 자석 종동부(magnet follower)가 들어있는, 500ml 유리플라스크에 넣었다. 1g의 Modaflow (등록상표), 53g의 벤젤 알코올 및 44g의 에톡시프로필 아세테이트를 첨가한 후 용기를 밀봉시키고 110℃에서 2시간 동안 교반시켰다. 이러한 방식으로 수득한 약 24,000mPa.s/ 25℃의 고점도를 갖는 연황색의 약간 혼탁한 액체는 수개월동안 불변 저장될 수 있다.

경화성분: 164g의 트리메틸아디프산, 45g의 2-에틸-4-메틸이미다졸 및 40g의 에톡시프로필 아세테이트를 90℃에서 1.5시간 동안 교반시켰다. 수개월 동안 불면 저장될 수 있는 약 19,000mPa.s/ 25℃의 고점도를 갖는 황색 내지 적갈색 액체가 수득되었다.

반응성 수지; 반응성 수지 화합물을 제조하기 위해, 100 중량부의 수지 성분 및 16중량부의 경화 성분을 조합시켰다. 완성 반응성 수지 화합물을 베이지 갈색이고, 불투명하게 희미한 색을 띤 고점성(약 38,000mPa.s/ 25℃)의 액체이다. 개별적 성분과 비교하여 더 높은 점도는 완성 반응성 수지 화합물이 에멀션이라는 사실에 기인할 수 있다.

제2도는 여러 온도에서 밀봉된 용기 중에 저장된 제조된 반응성 수지 화합물의 점도의 증가를 도시한 도면이다. 점도가 3내지 4일에 걸쳐 실온에서 2배가 됨이 판명되었다. 이에 따라, 스크린 날염 과정에서의 화합물의 유용 기간이 수일 연장된다. 이 기간 동안, 에멀션은 안정하고, 개별적 성분의 분리는 관찰될 수 없다. 제2도에서 더 평평하게 변동되는 곡선은 -7℃에서 점성 거동을 나타낸다. 반응성 수지 화합물이 이러한 저온에서 저장되는 경우, 화학적 경화 반응은 지연되고, 혼합물의 더 긴 저장 수명이 가능해진다.

제3도는 용매 함량의 함수로서 반응성 수지 화합물의 점도를 나타낸 도면이다. 용매 첨가를 변동시킴으로써, 반응성 수지 화합물의 점도는 임의의 바람직한 값으로 조절될 수 있다. 스크린 날염에 유용한 화합물에 대해, 30,000 내지 90,000mPa.s/25℃의 초기 점도가 바람직하다. 이를 위해 약 22 내지 28중량%의 용매 함량이 필요하다.

제 2 대표적 양태:

반응성 수지 화합물의 증착 및 경화

반응성 수지 화합물을 스크린 날염 방법에 의해 도포하였다. 예를 들어 표면파 필터 상에 약 30㎛의 층 두께로 날염시키는 경우, 화합물은 우수한 유동 거동을 나타내고 기포 발생없이 부착될 수 있어서, 그 결과로 선명한 가장자리 날인이 달성된다. 이렇게 달성되는 우수한 해상도에 의해, 표면파 필터의 우수한 음향 성질을 위해 평평한 경사각이 필수인 초미세 구조를 형성시키는 것이 가능해진다. 그외에, 이들 성질은 반응성 수지 화합물의 수개의 웨이퍼 또는 수개의 배치에서 재현될 수 있으며, 이는 필터의 대량 생산을 위한 필요 요건이다.

반응성 수지 화합물이 표면파 부품 상에 부착된 후에, 모든 용매는 경화 전에 화합물로부터 제거되어야 한다. 용매의 증발은 예를 들어, 온도를 증가시켜서 공기의 외부순환을 가화시키거나 진공을 적용시킴으로써 촉진시킬 수 있다. 순수한 열적 증발 후에, 예를 들어 70℃에서 1시간의 추출후에 용매 함량의 이론값과 거의 동등한 질량 손실이 검출될 수 있다.

반응성 수지 화합물을 경화시키기 위해, 온도는 더 높은 온도에서는 웨이퍼 파괴의 위험이 있기 때문에 130℃를 초과하지 않아야 한다. 본 발명에 따르는 반응성 수지 화합물의 우수한 경화는 130℃에서 1시간 경화 공정으로 달성된다. 그러나, 화합물은 더 낮은 온도에서도 완전히 경화될 수 있다. 외부 경화 조건을 시험하기 위해, 열적 분석 시험에서 화학적 경화 반응동안 유리되는 반응열에 의해 경화도를 측정하는 것이 가능하다.

스크린 날염으로 형성되는 반응성 수지 구조의 주름 또는 수축은 경화동안에 발생하지 않는다. 결과적으로, 날염된 이미지는 변경되지 않고 온전하게 유지된다.

제1도는 본 발명에 따르는 반응성 수지의 구조(5)가 스크린 날염 공정에 의해 도포된 표면파 부품, 이 경우에는 표면파 필터를 통한 종단면도이다. 약 500㎛ 두께의 압전 물질, 예를 들어 리튬 니오베이트로 구성되는 기판(2)의 하면이 전체 표면을 통해 구리통(1)에 결합되어 있다. 기판(2)의 표면 상에는 변한기 전극(3) 및 (4)가 위치한다. 제1도는 벌집형으로 구성된 전극 배열 (3) 및 (4)의 핑거통한 단면을 도시한 것이며, 서로 다른 극성 (+ 및 -로 나타냄)의 2개의 벌집형 전극이 핑거에 의해 서로에 대해 삽입되고, 공동으로 전기 신호를 기계적 또는 진동 신호, 이른바 표면파로 전환시키는 변환기 요소, 예를 들어 표면파 송신기를 형성하며, 표면파 수신기의 전극 배열은 보호(4)로 표신된다. 상기 수긴기는 필터링된 표면파를 전기 신호로 다시 전환시킨다. 표면상의 활성 변환기 영역의 외측에 그리고 기판 가장자리(7)를 따라 경화된 반응성 수지의 구조5가 증착된다. 이것은 소멸하는 표면파의 감쇠를 보장하고, 기판 가장자리(7)에서 파의 반사를 방지한다. 도면에서 분명한 바와 같이, 수지는 표면파의 '이동방향'으로 기판의 표면 상의 2개의 상반된 가장자리에서 부착되는 것이 통상적이다. 그런, 기판의 표면상의 모든 가장자리는 또한 수지로 피복될 수 있다. 이 경우에는 전면 감쇠이다. 평평한 경사각이 기판(2)로부터 감쇠 화합물(5)로의 파의 통과를 촉진시키기 때문에, 표면파의 반사를 추가로 억제하는 수지 구조의 평평한 경사각이 널리 인식될 수 있다.

실시예에 인용된 경화된 수지는 적합한 유리 전이 온도를 갖는다. 결과적으로, 경화된 수지 구조의 음향적 성질은 상승된 온도에서도 변형되지 않는 방식으로 안정하고 잘 조화되어 유지된다. 감쇠 효과는 재전환된 전기신호의 주파수 스펙트럼의 푸리에(Fourqer) 변형에 의해 빈틈(Laeuna)으로부터 정량적으로 측정할 수 있다. 반사에 의해 얻어지는 에코의 증폭 피크는 주된 펄스에 대한 특정 시간 간격 내에서 주된 펄스에 대해 측정된다. 본 발명에 따르는 반응성 수지 화합물의 사용으로 달성되는 관찰되는 감쇠는 45내지 55dB이다. 표면파 부품의 연장된 작업 동안, 본 발명에 따르는 수지의 층의 도포로 인해 추가의 장점이 나타난다. 경화된 수지 구조의 수분 흡수는 낮다. 본 발명에 따르는 수지는 부식 활성 이온을 함유하지 않거나 단지 소량으로만 함유하기 때문에, 이들 수지는 부식이 촉진되지 않으므로 금속성 전극 구조 또는 다른 금속성 부품과 접촉시키는 응용에도 적합하다. 열적부하 용량이 또한 우수하며; 경화된 수지 구조는 제조 과정에서 일어날 수 있는, 260℃까지의 단기간의 온도 상승 및 130℃이하의 온도에서도 견디어 변형되지 않고 손상 없이 수시간 보존된다. 열중량 분석은 300℃이상에서만 수지의 분해가 시작됨을 나타낸다. 경화된 수지는 어떠한 종류의 휘발성 성분도 함유되지 않으므로, 부품의 작업 동안 또는 상승된 온도에서 배기가 일어나지 않고, 그 결과로, 기밀 하우징에도 수지 피복 부품을 합체시키는 것이 가능해진다.

Claims (11)

1. a) 1종 이상의 에폭시 수지, b)1종 이상의 디카르복실산, 폴리카르복실산, 디카르복실산의 산 에스테르 또는 폴리카르복실산의 산 에스테르,c)반응성 수지 화합물의 가교결합을 촉매하는 일정 비율의 지방족 또는 헤테로방향족 아민, 및d) 용매를 함유하며, 아민 수소 및 산 당량이 에폭시 당량에 대해 화학양론적 양으로 존재하고, 혼합된 반응성 수지 화합물이 30,000 내지 90,000mPa.s/25℃의 점도를 갖는, 표면파 부품에 감쇠층을 도포시키기 위한 음향적으로 매칭된 반응성 수지.
2. 제 1항에 있어서, 글리시딜 에테르 유형의 에폭시 수지를 함유함을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
3. 제 2항에 있어서, 에폭시 수지가 비스페놀 A 염기 또는 페놀노볼락 또는 크레졸노볼락 염기를 갖는 디글리시딜 에테르 유형의 고체 수지임을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
4. 제 1내지 3항 중 어느 한 항에 있어서 성분 a) 가 부분적으로 에폭시화된 불포화 중합체를 함유함을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
5. 제 4항에 있어서, 성분 a)가 이중 결합의 4내지 50%가 에폭시화된 폴리부타디엔을 함유함을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
6. 제 1항에 있어서, 성분 b)가 트리메틸아디프산을 함유함을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
7. 제 1항에 있어서, 염기성 성분 c)가 치환된 이미다졸임을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
8. 제 1항에 있어서, 아민 성분이 하나 이상의 N-H 결합을 가짐을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
9. 제 1항에 있어서, 용매가 에테르, 에스테르, 알코올 또는 관련된 다작용성 화합물로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 포함하며, 용매의 비점은 100℃보다 높음을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
10. 제 9항에 있어서, 용매 혼합물이 벤질 알코올 및 에톡시프로필 아세테이트로 구성됨을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.
11. 제 1항에 있어서, 스크린 날염용 페이스트를 제조하기 위한 다른 공지된 보조제를 함유함을 특징으로 하는 반응성 수지 화합물.

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