[go: up one dir, main page]

KR20240153142A - 에폭시 수지 조성물 - Google Patents

에폭시 수지 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20240153142A
KR20240153142A KR1020230049475A KR20230049475A KR20240153142A KR 20240153142 A KR20240153142 A KR 20240153142A KR 1020230049475 A KR1020230049475 A KR 1020230049475A KR 20230049475 A KR20230049475 A KR 20230049475A KR 20240153142 A KR20240153142 A KR 20240153142A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
epoxy resin
resin composition
csr
kgf
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020230049475A
Other languages
English (en)
Inventor
황풍곡
박찬영
박지승
김의현
Original Assignee
주식회사 케이씨씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이씨씨 filed Critical 주식회사 케이씨씨
Priority to KR1020230049475A priority Critical patent/KR20240153142A/ko
Priority to PCT/KR2024/003346 priority patent/WO2024214972A1/ko
Publication of KR20240153142A publication Critical patent/KR20240153142A/ko
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/003—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/08—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/08—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C08L51/085—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds on to polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

본 발명은 몰딩용 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 몰딩된 차량용 부품에 관한 것이다.

Description

에폭시 수지 조성물{Epoxy resin compositions}
본 발명은 에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 몰딩된 차량용 부품에 관한 것이다.
반도체의 응용 분야가 자동차 산업을 중심으로 급속히 확대됨에 따라 반도체의 성능에 대한 요구가 점점 높아지고, 이를 만족시키기 위한 신뢰성 평가 수준 역시 높아지고 있다. 이러한 산업계의 요구에 따라 반도체 구성 재료의 발전도 다양하게 진행되고 있다. 일례로, 일본특허공개 제2017-197620호는 에폭시 수지, 페놀 수지 경화제 및 충전재를 포함하는 반도체 밀봉용 에폭시 수지 조성물에 관한 것으로, 충전재의 함유량과 에폭시 수지 조성물의 경화물의 열시탄성률을 조절하여 전기적 접속 신뢰성을 높이는 기술을 개시하고 있다.
에폭시 수지 조성물은 높은 기계적 강도, 내열성, 전기 절연성, 접착성 등을 갖는 것으로서 반도체 소자의 봉지용으로 우수한 재료이나, 반도체 재료나 소자와의 선팽창계수의 차, 경화 수축 등에 의해, 또는 리플루우 등의 고온 조건에서 봉지재 내부에 잔류 응력이 발생하여, 기판 또는 봉지되는 소자와의 계면에 있어서 계면 박리, 크랙 등이 발생하는 문제가 있었다.
한편, 에폭시 수지 조성물은 차량용 부품의 몰딩재로서 사용될 수 있고, 일례로 로터 코어 자석(Rotor core magnet)을 충진하거나 고정시키는 용도로 사용될 수 있다. 이러한 차량용 부품의 몰딩재는 자동차의 주행 과정 중 발생하는 고속 회전에 의한 변형이나 깨짐에 견딜 수 있어야 한다. 종래의 열경화성 수지를 이용하여 로터 코어 자석을 고정할 경우, 로터 코어의 고속 회전(20,000 rpm 이상) 시 강한 원심력에 의해 열경화성 수지가 깨지고, 그 결과 자석이 이탈하는 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 몰딩용 에폭시 수지 조성물에 다양한 응력 완화제를 적용하는 기술이 개발되고 있다. 응력 완화제로 카르복실산 무수물계 물질을 적용할 경우 조성물 내 저응력화 효과를 부여할 수 있지만, 수지 조성물 내 분산에 어려움이 있으며, 수지 조성물의 금형 작업성을 악화시키는 단점이 있다. 한편, 다른 응력 완화제인 실리콘 오일류는 사용량의 증가에 따라 몰딩재 표면에 플로우 마크 등을 발생시켜 외관에 영향을 줄 수 있어 사용량에 제한이 있으며, 실리콘 레진류의 경우 저응력 효과가 크지 않으면서 고가라는 단점이 있다. 또한, 실리콘 파우더류는 우수한 저응력 효과를 보이나, 수지 조성물의 강도를 낮추어 오히려 몰딩재의 깨짐을 유발할 수 있다.
이에, 인성(toughness)이 우수하여 고속 회전에서도 열경화성 수지가 깨지지 않는 몰딩용 에폭시 수지 조성물에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 인성(toughness)이 우수한 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명은 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 이용하여 몰딩된 차량용 부품을 제공한다.
본 발명은 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 코어 쉘 러버(Core shell Rubber(CSR))를 포함하고, 인성(toughness)이 25 내지 100 kgf.mm이고, 굴곡 강도가 9 내지 17 kgf/㎟이고, 굴곡 탄성율이 1,500 내지 2,400 kgf/㎟인 에폭시 수지 조성물을 제공한다.
본 발명은 인성(toughness)이 우수한 몰딩용 에폭시 수지 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 차량용 부품의 몰딩재로서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 인성이 우수하여, 로터 코어 자석(Rotor core magnet)을 충진하거나 고정시키는 용도로 적용 가능하다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 하기 기술된 내용에 의해서만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성 요소가 다양하게 변형되거나 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 "점도"는 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 브룩필드 점도계(brookfield viscometer)를 사용하여 측정할 수 있다. “수산기가”와 같은 작용기가는 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 적정(titration)의 방법으로 측정할 수 있다. “입자 크기(D50)”는 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 레이저 광 산란법(laser light scattering, LLS)으로 측정할 수 있다. “유리전이온도”는 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 열기계분석법(thermomechanical analysis, TMA) 또는 시차주사열량분석법(differential scanning calorimetry, DSC)으로 측정할 수 있다. “연화점”은 해당 기술 분야에 알려진 통상의 방법에 의해 측정된 것이며, 예를 들어 메틀러 토레도(Mettler Toledo)社의 적점 측정기(Dropping Point system calorimetry DP70)로 측정할 수 있다.
<에폭시 수지 조성물>
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 코어 쉘 러버(Core shell Rubber(CSR))를 포함한다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물의 인성(toughness)은 25 내지 100 kgf.mm, 예를 들어 40 내지 80 kgf.mm, 다른 예로 50 내지 70 kgf.mm이다. 일례로, 인성(toughness)은 ASTM D790에 따라 측정 가능하며, 3점 곡률 테스트 시 발생하는 최대 하중(stress(kgf))과 최대 변위(strain(mm)) 그래프의 삼각형의 면적으로 정해질 수 있다. 최대 하중은 3점 곡률 테스트 시 시편이 부러지는 순간에 가해지는 최대 하중이고, 최대 변위는 3점 곡률 테스트 시 시편이 부러지기 직전 최대로 휘어지는 거리이다. 인성이 전술한 범위 미만인 경우 고속 회전 시 강한 원심력에 의하여 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)에 균열이 발생할 수 있고, 그 결과 이를 코어 자석(Rotor core magnet)을 충진하거나 고정시키는 용도로 사용하는 경우 자석의 이탈이 발생할 수 있다. 인성이 전술한 범위를 초과하는 에폭시 수지 조성물을 제조하기 위해서는 필러의 종류 및 함량이 조절되어야 하는데, 이를 위해 유리 섬유(glass fiber) 등의 섬유 재질의 필러를 사용할 경우 충진성, 부착력, 작업성 등이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물의 굴곡 강도는 9 내지 17 kgf/㎟, 예를 들어 10 내지 16 kgf/㎟, 다른 예로 11 내지 15 kgf/㎟이다. 일례로, 굴곡 강도는 ASTM D790에 따라 측정 가능하고, 정해진 속도로 중심점에 힘을 가했을 때 파괴점에서의 힘(최대 하중)으로 정해질 수 있다. 굴곡 강도가 전술한 범위 미만인 경우 수지에 깨짐 현상이 발생할 수 있고, 굴곡 강도가 전술한 범위를 초과하는 에폭시 수지 조성물을 제조하기 위해서는 필러의 종류 및 함량이 조절되어야 하는데, 이 경우 흐름성, 충진성 등이 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물의 굴곡 탄성율은 1,500 내지 2,400 kgf/㎟, 예를 들어 1,600 내지 2,300 kgf/㎟, 다른 예로 1,650 내지 2,000 kgf/㎟이다. 일례로, 굴곡 탄성율은 ASTM D790에 따라 측정 가능하고, 3점 곡률 테스트 시 발생하는 최대 하중(stress(kgf))과 최대 변위(strain(mm)) 그래프의 기울기로 정해질 수 있다. 굴곡 탄성율이 전술한 범위 미만인 경우 연성이 증가되어 몰딩 후 작업성에 문제가 발생할 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 브리틀(brittle)한 특성이 증가하여 쉽게 깨질 수 있다.
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물의 유리전이온도는 150 내지 250 ℃, 예를 들어 170 내지 220 ℃일 수 있다.
본 발명의 에폭시 수지 조성물은 사용되는 양태에 따라, 파우더형, 과립형(그래뉼, granule), 시트 형태로 제조할 수 있다.
에폭시 수지
본 발명에서 에폭시 수지는 주 수지로서 사용되고, 경화제와 반응하여 경화된 후 삼차원 망상 구조를 형성함으로써 피착체에 강하고 견고하게 접착하는 성질과 내열성을 부여할 수 있다.
상기 에폭시 수지로는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 에폭시 수지를 사용할 수 있고, 일례로 분자 구조 내에 2개 이상의 에폭시기를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 사용 가능한 에폭시 수지의 비제한적인 예로는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 지환형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 디시클로 펜타디엔형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 안트라센형 에폭시 수지, 비축합고리형 다환 구조 에폭시 수지, 비스페놀 플루오렌 변성 에폭시 등이 있고, 이들 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 에폭시 수지로는 에폭시 당량(EEW)이 50 내지 350 g/eq, 예를 들어 150 내지 250 g/eq이고, 점도(150 ℃)가 1 내지 20 poise, 예를 들어 2 내지 10 poise이고, 연화점이 60 내지 80 ℃, 예를 들어 65 내지 70 ℃인 것을 사용할 수 있다. 전술한 물성을 만족하는 에폭시 수지는 상대적으로 낮은 점도 특성을 가지므로, 고함량의 충전재가 포함되더라도 흐름성을 확보할 수 있으며, 혼련이 용이하다. 상기 에폭시 수지의 연화점이 전술한 범위를 초과하는 경우 높은 점도로 인해 흐름성이 부족하여 미충진 및 미성형 문제가 발생할 수 있고, 전술한 범위 미만인 경우 블리드(bleed), 플러쉬(flush) 등이 발생하여, 작업성이 저하될 수 있다.
에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 에폭시 수지의 함량은 5 내지 30 중량%, 예를 들어 10 내지 20 중량%일 수 있다. 에폭시 수지의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 접착성, 흐름성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 전술한 범위를 초과하는 경우 흡습량 증가로 몰딩재의 신뢰성이 불량해지고, 필러 함량의 상대적 감소로 인해 강도가 저하될 수 있다.
경화제
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 경화제를 포함한다. 경화제는 상기 에폭시 수지와 반응하여 조성물의 경화를 진행시키는 역할을 한다.
상기 경화제로는 에폭시 수지와 경화 반응을 하는 것으로 해당 기술 분야에 공지된 경화제를 사용할 수 있으며, 일례로 상기 경화제는 한 분자 내에 2개 이상의 페놀성 수산기를 갖는 페놀계 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 경화제는 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, 페놀 아랄킬 수지 및 다관능 페놀 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 경화제로는 수산기 당량이 50 내지 300 g/eq, 예를 들어 80 내지 150 g/eq이고, 점도(150 ℃)가 0.1 내지 30 poise, 예를 들어 1 내지 10 poise이고, 전기 전도도가 15 ㎲/㎝ 이하, 예를 들어 9 ㎲/㎝ 이하이고, 휘발분이 1% 이하, 예를 들어 0.2% 이하이고, 연화점이 70 내지 90 ℃, 예를 들어 75 내지 88 ℃인 것을 사용할 수 있다. 상기 경화제의 수산기 당량이 전술한 범위를 초과하는 경우 유리전이온도가 낮아질 수 있고, 점도가 전술한 범위를 초과하는 경우 에폭시 경화물의 경도가 저하될 수 있다. 또한 상기 경화제의 전기 전도도가 전술한 범위를 초과하는 경우 방열성이 저하되고, 보이드가 발생할 수 있고, 연화점이 전술한 범위를 초과하는 경우 강직도가 높아져 깨짐이 발생할 수 있다.
에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 경화제의 함량은 1 내지 30 중량%, 예를 들어 5 내지 15 중량%일 수 있다. 경화제의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 경화성 및 성형성이 저하될 수 있으며, 전술한 범위를 초과하는 경우 흡습량 증가로 몰딩재의 신뢰성이 불량해지고 강도가 저하될 수 있다.
필러
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 필러를 포함한다. 상기 필러는 에폭시 수지 조성물의 강도 및 흐름성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 필러로는 통상적으로 해당 기술 분야에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어 실리카, 실리카 나이트라이드, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 보론 나이트라이드 등의 무기 필러를 사용할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 상기 필러의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 각상 및 구상 형태를 모두 사용할 수 있다.
상기 필러는 입경이 상이한 2종의 필러를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 필러는 평균 입경(D50)이 3 내지 14 ㎛, 예를 들어 7 내지 14 ㎛인 제1 필러 및 평균 입경(D50)이 14.5 내지 30 ㎛, 예를 들어 14.5 내지 21.5 ㎛인 제2 필러를 포함할 수 있다.
에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 필러의 함량은 40 내지 90 중량%, 예를 들어 50 내지 90 중량%일 수 있다. 필러의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 에폭시 수지 조성물의 경화물 중 흡습량이 증가되어 몰딩재의 신뢰성을 저하시킬 수 있으며, 전술한 범위를 초과하는 경우 유동성이 저하되어 성형성이 불량해질 수 있다.
코어 쉘 러버(Core shell Rubber(CSR))
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 코어 쉘 러버(CSR)를 포함한다. 본 발명의 CSR은 응력 완화제로서 기능하고, 강도를 유지하는 동시에 모듈러스(modulus)를 감소시켜, 열경화성 수지의 인성(toughness), 굴곡 강도 및 굽힘 강도를 향상시켜, 깨짐 방지에 우수한 효과를 나타낸다.
상기 코어는 고무 탄성을 가지고 있되, 에폭시 수지에 불용인 것을 사용할 수 있으며, 일례로, 폴리부타디엔, 이소프렌, 클로로프렌 등의 부타디엔류, 부타디엔-스타이렌 등의 부타디엔 공중합체류, 부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트류 또는 실리콘 러버 등을 포함할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 포함할 수 있다.
상기 쉘은 에폭시 수지와 코어를 구성하는 성분과의 친화성을 향상시키는 역할을 하며, 코어에 그래프트 중합(결합)되어 있는 형태로 형성될 수 있다. 에폭시 수지 조성물 내 안정적으로 분산되기 위하여 쉘은 에폭시 수지와 팽윤성, 상용성 또는 친화성을 갖는 것을 사용할 수 있다. 일례로, 상기 쉘은 폴리메틸(메타)아크릴레이트(PMMA) 등의 (메타)아크릴레이트류 중합체, 스타이렌 등과의 아크릴레이트 공중합체류 등을 포함할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 포함할 수 있다. 상기 쉘을 구성하는 (공)중합체는 분산성 향상을 위하여 유무기 작용기로 표면 처리될 수 있다. 상기 유무기 작용기의 비제한적인 예로는 수산기, 메틸기, 에틸기 등의 유기 작용기, 실란기 등의 무기 작용기를 들 수 있다.
일례로, 상기 코어 쉘 러버(CSR)는 코어가 실리콘 러버 등의 고무 탄성을 갖는 물질로 이루어져 있고, 쉘이 폴리메틸(메타)아크릴레이트(PMMA) 등의 유기 성분으로 이루어져 있다. 상기 쉘은 상용성이 우수하여 에폭시 수지와 코어를 구성하는 성분과의 친화성을 향상시키고, 코어에 그래프트 중합(결합)되어 있는 형태로 형성될 수 있고, 수지와의 결합력도 향상시켜 분산성을 항상시킬 수 있다. 상기 코어의 실리콘 러버는 에폭시 수지 조성물에 유연성을 부여하여 모듈러스(Modulus)를 낮춤으로써 인성(Toughness)을 향상시킬 수 있다.
상기 코어 쉘 러버(CSR)의 입자 크기(D50)는 45 ㎛ 이하, 예를 들어 1 내지 25 ㎛일 수 있다. 전술한 범위의 입자 크기(D50)를 갖는 코어 쉘 러버(CSR)를 적용하는 경우, 분산성이 향상되고 에폭시 수지 조성물의 모듈러스(Modulus)를 낮춤으로써 인성(Toughness)을 향상시킬 수 있다. 입자 크기가 전술한 범위를 초과하는 경우 분산성이 저하되고, 입자들이 응집된 부분에 힘이 집중되면서 크랙이나 박리가 발생할 수 있다. 또한 응집된 입자들로 인해 저응력화 특성이 충분히 발현되지 못하고, 강도와 같은 기계적 물성이 감소될 수 있다.
상기 코어 쉘 러버(CSR)의 유리전이온도는 -200 내지 -50 ℃, 예를 들어 -140 내지 -120 ℃일 수 있다. 상기 코어 쉘 러버(CSR)의 유리전이온도가 전술한 범위 미만인 경우 에폭시 수지 조성물의 굴곡 강도가 열세해지고, 전술한 범위를 초과하는 경우 에폭시 수지 조성물의 굴곡 탄성율이 열세해질 수 있다. 그 결과, 에폭시 수지 조성물의 인성이 낮아져 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)에 균열이 발생할 수 있어, 이를 코어 자석(Rotor core magnet)을 충진하거나 고정시키는 용도로 사용하는 경우 자석의 이탈이 발생할 수 있다.
에폭시 수지 조성물의 총 중량을 기준으로, 상기 코어 쉘 러버(CSR)의 함량은 0.01 내지 10 중량%, 예를 들어 1 내지 5 중량%일 수 있다. 코어 쉘 러버(CSR)의 함량이 전술한 범위 미만인 경우 저응력 효과 및 인성(toughness) 강화 효과가 충분히 발현되지 못할 수 있고, 전술한 범위를 초과하는 경우 강도와 같은 기계적 물성이 감소하거나, 유리전이온도, 열팽창계수 등의 열적 특성이 열세해질 수 있다.
첨가제
본 발명에 따른 에폭시 수지 조성물은 필요에 따라 부착력 향상제, 이형제, 촉매, 착색제, 난연제 등, 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.
유무기 결합 및 금속 기재와의 부착력을 향상시키기 위한 부착력 향상제로, 에폭시 실란, 아미노 실란, 메르캅토 실란, 아크릴 실란, 비닐 실란 등을 사용할 수 있고, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)와 외부 금형과의 이형성을 향상시키기 위한 이형제로 장쇄지방산, 장쇄지방산의 금속염, 파라핀 왁스, 카르나우바 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등을 사용할 수 있다. 또한, 경화 속도 및 작업성 향상을 위한 경화 촉진제로 이미다졸 화합물, 아민 화합물, 유기 포스핀 화합물 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 수지 조성물에 색상을 부여하기 위한 착색제(예, 카본블랙, 벵갈라 등), 난연제(예, 금속 수산화물 등) 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 해당 기술 분야에 공지된 함량 범위 내에서 첨가될 수 있으며, 일례로 에폭시 수지 조성물의 전체 중량에 대하여, 각각 0.01 내지 10 중량% 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<반도체 소자 및 차량용 부품>
본 발명은 전술한 에폭시 수지 조성물을 이용하여 몰딩된 차량용 부품을 제공한다. 일 예로, 전술한 에폭시 수지 조성물을 몰딩재로 이용하여 우수한 내진동성, 내열성, 치수안정성 및 내변형성이 요구되는 차량용 부품 내 구성 요소를 고정, 밀봉할 수 있다.
일례로, 로터 코어 내 형성된 빈 공간에 영구 자석을 삽입하고, 상기 빈 공간과 영구 자석 사이에 본 발명의 에폭시 수지 조성물을 충진하여 로터 코어 내 영구 자석을 고정할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실험예 1-9]
하기 표 1에 기재된 조성에 따라 각 성분을 배합하여 각 실험예의 에폭시 수지 조성물을 제조하였다. 하기 방법으로 각 수지 조성물의 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
시편 제조
각 실험예에서 제조된 에폭시 수지 조성물의 혼련물을 트랜스퍼 성형 방식으로 175 ℃에서 120초 동안 몰딩하여 물성 평가용 시편을 제조하였다.
인성(toughness)
ASTM D790에 따라 측정하였으며, 125mm x 12.5mm x 6mmT의 시편 4개를 준비하여, UTM(Universal test machine) 3점 곡률(3 point bending) 테스트 시 발생하는 최대 하중(stress(kgf))과 최대 변위(strain(mm)) 그래프의 삼각형의 면적을 구해 인성을 평가하였다(Support span간 거리: 100 mm, Crosshead speed: 2.8 mm/min). 최대 하중은 3점 곡률 테스트 시 시편이 부러지는 순간에 가해지는 최대 하중이고, 최대 변위는 3점 곡률 테스트 시 시편이 부러지기 직전 최대로 휘어지는 거리이다.
굴곡 강도
ASTM D790에 따라, 정해진 속도로 중심점에 힘을 가했을 때 파괴점에서의 힘(최대 하중)을 측정하여 굴곡 강도를 평가하였다.
굴곡 탄성율
ASTM D790에 따라 측정하였으며, 3점 곡률 테스트 시 발생하는 최대 하중(stress(kgf))과 최대 변위(strain(mm)) 그래프의 기울기를 측정하여 굴곡 탄성율을 평가하였다.
에폭시 수지: O-cresol novolac type, 에폭시 당량 200 g/eq, 점도(150 ℃) 7 poise, 연화점 67 ℃
경화제: phenol 수지, 수산기 당량 120 g/eq, 점도(150 ℃) 6 poise, 전기 전도도 5 ㎲/㎝, 휘발분 0.1%, 연화점 83 ℃
필러: 평균 입도(D50) 19.9 ㎛의 구상 및 각상 실리카 혼용
CSR-A: 실리콘 코어, 폴리메틸(메타)아크릴레이트(PMMA) 쉘, 입자 크기(D50) 10 ㎛, Tg -130 ℃
CSR-B: 실리콘 코어, PMMA 쉘, 입자 크기(D50) 20 ㎛, Tg -45 ℃
CSR-C: 실리콘 코어, PMMA 쉘, 입자 크기(D50) 50 ㎛, Tg -65 ℃
Silicone powder: 입자 크기(D50) 5 ㎛
실란: Epoxy silane(Boiling point 190 ℃)
왁스: polyethylene 왁스(산가 15-30 mgKOH/g)
착색제: 평균 입도 20 nm의 carbon black
촉매: 이미다졸 계열(2MZ, Shikoku Chemical)
난연제: Mg 계열의 무기 난연재
[물성 평가]
각 실험예에서 제조된 에폭시 수지 조성물의 물성을 하기와 같이 측정하였으며, 이의 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
흐름성(spiral flow)
EMMI-1-66에 따른 평가용 몰드를 사용하여, 트랜스퍼 몰딩 프레스(175 ℃, 70 kgf/㎠)로 흐름성을 측정하였다. EMC가 로터 코어(rotor core) 내 마그넷(magnet)이 삽입되어 있는 슬롯 부위까지 흘러가 공간을 채우기 위하여, 30 inch 이상의 흐름성을 확보하는 것이 바람직하다.
G/T
핫 플레이트(hot plate)를 사용하여 몰드 프레스와 동일한 온도(175 ℃)로 설정한 후, 각 시편이 용융(melting)되는 시점부터 겔(gel)화되는 시점까지의 시간을 측정하였다. EMC가 슬롯 부위까지 채워지기까지 필요한 시간을 확보하기 위하여, 15 sec 이상의 겔타임을 확보하는 것이 바람직하다.
유리전이온도/선팽창계수
동일한 크기의 시편을 몰딩하여 TMA(Thermo-mechanical Analyzer)로 10 ℃/분의 승온 속도로 상온에서 300 ℃까지 측정하고, 온셋 포인트(onset point) 기법을 이용하여 유리전이온도를 구하였다. 로터 코어(rotor core)의 고속 회전 시 발생되는 열을 고려할 때, 170 ℃ 이상의 유리전이온도를 확보하는 것이 바람직하고, 이 경우, 온도 상승 및 냉각 과정에 따른 수축/팽창을 최소화하여 EMC의 크랙 발생을 방지할 수 있다.
또한, TMA(Thermomechanical Analyzer)를 이용하여 유리전이온도 이하의 선팽창계수 α1 및 유리전이온도 초과의 선팽창계수 α2를 측정하였다. a1이 20 ppm/℃ 이하이고, a2가 80 ppm/℃ 이하인 경우, 수축/팽창에 의한 박리 및 크랙을 효과적으로 방지할 수 있다.
Ag 박리(delamination)
Ag 도금된 범용 리드 프레임으로 MGP(Multi gang pot) 설비를 이용하여 TO-247 패키지를 성형하였다. 성형된 패키지를 후경화하고, 260 ℃ IR reflow 공정을 5회 거친 후 SAT(Scanning acoustic tomography)를 이용하여 내부 박리를 확인하여, 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 열세(X )로 평가하였다.
자석 이탈력/깨짐
각 실험예의 에폭시 수지 조성물을 사용하여 로터 코어(rotor core)의 마그넷(magnet) 슬롯을 몰딩한 후, UTM 설비를 이용하여 마그넷이 슬롯에서 이탈될 때까지 가해지는 최대 하중(kgf)을 측정하였다. 최대 하중 50 kgf 이상을 합격으로 판정하였고, EMC 부위의 미충진성 및 깨짐 여부를 관찰하여, 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 열세(X )로 평가하였다.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실험예 1-3의 에폭시 수지 조성물은 측정 항목 전반적으로 우수한 물성을 나타내었다. 반면, 굴곡탄성율이 본 발명의 범위를 벗어나는 실험예 4, 5의 에폭시 수지 조성물 및 인성과 굴곡 강도가 본 발명의 범위를 벗어나는 실험예 6, 7의 에폭시 수지 조성물은 실험예 1-3에 비해 전반적으로 열세한 물성을 나타내었다. 또한, 코어 쉘 러버 대신 실리콘 파우더를 포함하는 실험예 8 및 코어 쉘 러버를 포함하지 않은 실험예 9의 에폭시 수지 조성물을 사용한 경우, 마그넷이 슬롯에서 쉽게 이탈하였다. 특히, 실험예 9의 에폭시 수지 조성물의 경우 Ag 박리 현상 및 EMC 부위의 깨짐 현상도 관찰되었다.

Claims (7)

  1. 에폭시 수지, 경화제, 필러 및 코어 쉘 러버(Core shell Rubber(CSR))를 포함하고,
    인성(toughness)이 25 내지 100 kgf.mm이고, 굴곡 강도가 9 내지 17 kgf/㎟이고, 굴곡 탄성율이 1,500 내지 2,400 kgf/㎟인 에폭시 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지의 에폭시 당량(EEW)이 50 내지 350 g/eq이고, 점도(150 ℃)가 1 내지 20 poise이고, 연화점이 60 내지 80 ℃인 에폭시 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 경화제의 수산기 당량이 50 내지 300 g/eq이고, 점도(150 ℃)가 0.1 내지 30 poise이고, 전기 전도도가 15 ㎲/㎝ 이하이고, 휘발분이 1% 이하이고, 연화점이 70 내지 90 ℃인 에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코어 쉘 러버(CSR)의 코어가 부타디엔류, 부타디엔 공중합체류, (메타)아크릴레이트류 및 실리콘 러버로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하고,
    쉘이 (메타)아크릴레이트류 중합체 및 스타이렌과 아크릴레이트 공중합체류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 에폭시 수지 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코어 쉘 러버(CSR)의 입자 크기(D50)가 45 ㎛ 이하이고, 유리전이온도가 -200 내지 -50 ℃인 에폭시 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 에폭시 수지 조성물 총 중량에 대하여, 상기 에폭시 수지 5 내지 30 중량%, 상기 경화제 1 내지 30 중량%, 상기 필러 40 내지 90 중량% 및 상기 코어 쉘 러버(CSR) 0.01 내지 10 중량%를 포함하는 에폭시 수지 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 에폭시 수지 조성물을 이용하여 몰딩된 차량용 부품.
KR1020230049475A 2023-04-14 2023-04-14 에폭시 수지 조성물 Pending KR20240153142A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230049475A KR20240153142A (ko) 2023-04-14 2023-04-14 에폭시 수지 조성물
PCT/KR2024/003346 WO2024214972A1 (ko) 2023-04-14 2024-03-18 에폭시 수지 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230049475A KR20240153142A (ko) 2023-04-14 2023-04-14 에폭시 수지 조성물

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240153142A true KR20240153142A (ko) 2024-10-22

Family

ID=93059785

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230049475A Pending KR20240153142A (ko) 2023-04-14 2023-04-14 에폭시 수지 조성물

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20240153142A (ko)
WO (1) WO2024214972A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013209503A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Nippon Steel & Sumikin Chemical Co Ltd エポキシ樹脂組成物、及びその硬化物
JP6310730B2 (ja) * 2014-03-05 2018-04-11 株式会社日立産機システム エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた電力機器
KR102026123B1 (ko) * 2016-11-02 2019-09-30 스미또모 베이크라이트 가부시키가이샤 에폭시 수지 조성물 및 구조체
JP7494715B2 (ja) * 2020-12-02 2024-06-04 味の素株式会社 樹脂組成物
JP2023032370A (ja) * 2021-08-27 2023-03-09 田岡化学工業株式会社 エポキシ樹脂組成物

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024214972A1 (ko) 2024-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0707042B1 (en) Epoxy resin molding material for sealing electronic parts and sealed semiconductor device using the same
CN106189099B (zh) 囊封半导体装置的环氧树脂组成物和其囊封的半导体封装
JP5177763B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた半導体装置
US5190995A (en) Naphthalene ring containing epoxy resin composition and semiconductor device encapsulated therewith
JP5547621B2 (ja) コイル部品
JP2012067252A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物および半導体装置
KR100592461B1 (ko) 반도체 봉지용 에폭시 수지 조성물 및 반도체 장치
KR102571498B1 (ko) 몰딩용 에폭시 수지 조성물
JPH0747622B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
JP2018184525A (ja) 低温硬化型液状エポキシ樹脂組成物
KR20240153142A (ko) 에폭시 수지 조성물
JP4975514B2 (ja) ダイボンド剤及びこれを用いてなる半導体装置
CN110117405B (zh) 半导体密封用热固性环氧树脂片、半导体装置、及其制造方法
JP3821218B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JPS6250325A (ja) 電子部品封止用エポキシ成形材料
JP4835851B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP4628912B2 (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物
JP4379973B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3976390B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物の製法およびそれによって得られた半導体封止用エポキシ樹脂組成物ならびに半導体装置
JP2658749B2 (ja) 半導体封止用樹脂組成物及び半導体装置
JPH11181236A (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP2616265B2 (ja) 熱硬化性樹脂組成物
JP2576701B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及び半導体装置
JP3358447B2 (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物
JPH0577689B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20230414

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20230414

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application