High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices · 2004-11-08 · Theories and Applications of...

3041Theories and Applications of Chem. Eng., 2004, Vol. 10, No. 2

화학공학의 이론과 응용 제10권 제2호 2004년

High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices

High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices

KUKDO Chemical Co., LTD.

http://www.kukdo.com

KUKDO the frontier of epoxyKUKDO the frontier of epoxy

박 경 호KUKDO Chemical Co., LTD






ContentsContents

I. EMC用수지- Packaging 기술및기술동향- Packaging 기술분류- EMC用수지

II. PCB用 수지- PCB의 개요 및 종류- CCL用 수지

III. 중전기用 수지- 중전기의 개요- 중전기用 수지

IV. High Performance Epoxy Resin의 향후 기술동향- EMC用 수지- PCB用 수지- 중전기用 수지






I. EMCI. EMC용용 ResinResin

Packaging 기술

Wafer내 동일한 전기회로가 인쇄된 chip 수십, 수백개는 그 자체로 외부로부터 전기를

공급 받아 전기신호를 전달하지 못하며 이는 또한 미세회로로 외부의 충격에 쉽게

손상 받을 수 있으며 이에 전기적으로 연결하고 외부의 충격에 견디게 밀봉, 포장하여 물리적인 기능을 하게함.

Packaging 기술동향

부품의 고기능성, 고집적화

→ 내부부품의 열발생 Package내에 많은 Lead(전기신호를 전송하는 통로)수 요구

Wafer내 회로선폭 감소

→ Wafer 한 장에 많은수의 Chip 제조

Package의 경박단소화

→ 휴대용 제품의 증가로 전자제품의 소형화

단위체적당 실장효율 증가

→ IMT type에서 SMT type으로 발전

EMCEMC用用 ResinResin

♦

Interconnection이 완료된 자재를 부식, 외부충격, 수분, 열방출등의목적으로 봉지하는 수지

♦






EMCEMC(Epoxy Molding Compound)(Epoxy Molding Compound) ResinResin의의 특성특성

♦ 수축율이 적을 것♦ 내열성이 우수할 것♦ 밀착성(접착력)이 우수할 것♦ 전기 절연성이 좋을 것♦ 가공 성형성이 우수할 것♦ 기계적인 강도가 좋을 것♦ 내습성, 내약품성이 좋을 것♦ 저장안정성이 길 것♦ 난연성이 좋을 것






EMCEMC(Epoxy Molding Compound)(Epoxy Molding Compound) Resin (1Resin (1세대세대))

♦ EMC용 Epoxy 수지의 최근 경향

O-Cresol Novolac Epoxy resin

O

H2C CH

CH2

O

H3C

CH2

O

H2C CH

CH2

O

H3CO

H2C CH

CH2

O

H3C

CH2

n






O O O

CH2 CH2

O O O

OCH2

CH

CH2

O

Low Moisture Absorption

CH2 OO

CH3

CH3

CH3

CH3O O

O

O O

O

CH3 CH3

CH3CH3

Low Melting Viscosity

O

O

O

O

O

O

High Tg







O

O

CH2 CH2

OO

CH3

CH3O O

C(CH3)3

C(CH3)3

S

O

O O

O

CH3CH3

C C

CH3 CH3

CH3CH3

O

O O

O

CH3 CH3

CH3CH3

O

O

CH 2 CH 2

O

O O

O

O

O


Low Moisture Absorption

Low Melting Viscosity

High Tg






OO--Cresol Cresol NovolacNovolac Epoxy Resin Epoxy Resin -- EMCEMC用用 Epoxy Epoxy 수지수지 --

O

H2C CH

CH2

O

H3C

CH2

O

H2C CH

CH2

O

H3CO

H2C CH

CH2

O

H3C

CH2

n

특징: 내열성, 전기절연성, 성형성, 기계적 강도, 내약품성, 접착성

범용적 Type, TR, IC 봉지제로 사용

♦ YDCN Type Epoxy Resin

Items YDCN-500-1P YDCN-500-4P YDCN-500-5P YDCN-500-7PE.E.W[g/eq]

S⋅P[]190 - 210

50 - 54200 - 212

60 - 63200 - 212

63 - 66200 - 212

66 - 70Hy-Cl[ppm, max]

Color[G, max]350

23502

3502

3502






OCH2CHCH2O

OCH2CHCH2O

OCH2CHCH2O

n

Items

E.E.W

S⋅P

Unit

g/eq

KDCP-100

250-270

KDCP-150 KDCP-200

55-65

265-280

80-90

265-285

85-95

특징 : 저점도, 내열성, 전기 절연성, 기계적 강도, 내약품성, 접착성, 저흡습성

♦ KDCP Type Epoxy Resin

DCDP(DCDP(DicycloDicyclo PentadienPentadien) Epoxy Resin ) Epoxy Resin -- EMCEMC用用 Epoxy Epoxy 수지수지 --





YSLV Type은 저점도 결정성 Epoxy 수지로 high filler loading이가능하며 고급 memory에 적용 가능하다.


CH2 O CH2 CHOCH2CH

CH3 CH3

CH3CH3

CH2

O

CH2

O

OO

CH3

CH3O O

C(CH3)3

C(CH3)3

S

♦ Structure

YSLV-80XY YSLV-120TE

저점도저점도 Epoxy Resin Epoxy Resin -- EMCEMC用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --

♦ Introduction

YSLV Type Epoxy resinYSLV Type Epoxy resin

Items

YSLV-80XY

E.E.W [g/eq]

190 - 210

융점 [, DSC]

75 - 85

Hy-Cl [ppm]

500 max

ICI점도[Pa•S at 150 ]

0.01 max

YSLV-120TE 235 - 255 115- 125 500 max 0.1 max






♦ Physical Data• 경화제 : phenol-novolac• Filler : Silica 87 %• 경화촉진제 : Triphenyl posphine• 경화조건 : 175 ×90 sec.

♦ Properties of curing

0.16

1250

670

25700

156

119

82

33

YSLV-120TE

0.170.16%흡수율(85×100hr)

700730N전단접착강도(194alloy)

660760N전단접착강도(42alloy)

2610026300MPa굴곡탄성률

155162MPa굴곡강도

125113Tg

7684cmSpiral Flow (cm, 175 )

2927SecGel Time (at 175 )

Biphenyl-TypeYSLV-80XYEpoxy Resin

EMCEMC用用 Epoxy Epoxy 수지수지 물성비교물성비교

YSLV Type Epoxy resinYSLV Type Epoxy resin






II. PCB II. PCB (Printed Circuit Board)(Printed Circuit Board)用用 Epoxy ResinEpoxy Resin

♦ Introduction

전기적 절연체 위에 전기 도성이 양호한 도체회로(copper:동박)를 형성하여만든 전자부품의 일종으로 음향 또는 영상 소자 등이 그 기능을 수행 할 수있도록 상호 연결 역할을 담당하는 기구임.

♦ PCB 종류

- 단층 PCB(Single side PCB)- 양면 PCB(Double side PCB)- 다층 PCB(Multi Layer Board)- 특정 PCB

IVH MLB(interstitial Via Hole MLB)BGA PCB(Ball Grid Array PCB)R-F PCB(Rigid-Flex PCB)MCM PCB(Multi Chip Module PCB)F PCB(Flexible PCB)






CCLCCL용용 Epoxy ResinEpoxy Resin

♦ Brominated Epoxy Resin

♦ Novolac Epoxy Resin

♦ TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin

♦ 환경친화형 난연 Epoxy Resin

♦ 고내열 다관능성 Epoxy Resin






H2C CH CH2 O C

CH3

CH3

O CH2 CH

OHBr

Br

Br

Br

OC

CH3

CH3

O CH2 CHO

CH2CH2 O

BrBr

Br Br

n

BrominatedBrominated Epoxy ResinEpoxy Resin -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --

♦ Structure

♦ Properties

Flame Retardent Properties, Good Mechanical Properties, Good Electrical PropertiesGood Chemical Properties, Good Dimension Stability

Bromine50 %

20 %

E.E.W

400 ± 20 g/eq

S.P/Solvent

500± 20 g/eq

64 - 74

Acetone 20%20 %50 %

455± 15 g/eq650±30 g/eq

Acetone 20%

95 – 110

CharacteristicsPaper Phenolic Laminate

FR-4, Epoxy LaminateFR-4, Multilayer Laminate

Laminate,ENPLA (ABS, HIPS)

YDB-400

Grade

YDB-500A80

YDB-424A80

YDB-406

♦ Product Spec.






n

CH2

CH

CH2

O

O

CH2

CH2

CH

CH2

O

O

CH2

CH2

CH

CH2

O

O

O

H2C CH

CH2

O

H3C

CH2

O

H2C CH

CH2

O

H3CO

H2C CH

CH2

O

H3C

CH2

n

Phenol Novolac Epoxy resinYDPN-631, 638, 641

Cresol Novolac Epoxy resinYDCN-500 Series

YDPNYDPN--631631 Low viscosity Phenol Novolac Epoxy ResinYDPNYDPN--638638 Standard Phenol Novolac Epoxy ResinYDPNYDPN--641 641 Solid phenol Novolac Epoxy ResinYDCNYDCN--500500 Series O-Cresol Novolac Epoxy Resin

High Reactivities(Heat cure system), High Heat Resistance, Good Chemical ResistanceGood Mechanical Properties, Good Adhesion.

NovolacNovolac Epoxy ResinEpoxy Resin -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --






♦ IntroductionKDT-4400는 기존에 사용되어지는 Low Brominated Epoxy에 적용하여CCL(Copper Clad Laminated)판을 제조하는데 사용되어지는 Epoxy resin이다.

♦ Structure

CH

OO

O

CH

O CH2 CH CH2

OCH2CHCH2

O

CH2 CH CH2

OCH2CHCH2

O

CH CH

TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin -- KDTKDT--4400 4400 --CCCCLL用用 Epoxy ResinEpoxy Resin

♦ Product Spec.

Items

KDT-4400

E.E.W[g/eq]

210 - 240

Softening Point[]

80 - 90

Hy-Cl[ppm]

휘발분[wt%]

3000 max 1.0 max

♦ PropertiesUV-Blocking, Good Mechanical Properties, Good Electrical Properties, Good Chemical Properties





Si

X CH2

HC C

H2Y

OH

CH2

CH

H2CO

CH2

HC C

H2O

X CH2

HC C

H2Y

OH

CH2

HC X C

H2CH

CH2

O

OHm

X CH2

CH

CH2

YCH2

CH

H2CO

CH2

CH

CH2

X CH2

CH

CH2

Y CH2

CH

X CH2

CH

CH2

O

m

OH OHOH O

O R O CH2

CH

CH2

OH

O Rn

OX = O

P OO

O, Y = ,R= -C(CH3)2-


♦ IntroductionBr계열의 환경규제에 따른 친환경의 난연성을 나타내는 인계 및 실리콘계 수지

♦ Structure

환경친화형환경친화형 난연난연 Epoxy Resin Epoxy Resin -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --

KDPKDP--550MC65550MC65






♦ 환경친화형 난연 Epoxy 수지의 요구되는 특성

Halogen Free Type, Better dimensional stability, Better heat stability, Good mechanical properties

♦ Product Spec.

환경친화형환경친화형 난연난연 Epoxy Resin Epoxy Resin -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --


Items

KDP-550MC65

E.E.W [g/eq]

560 - 620

N.V [wt%]

64 - 66

Viscosity[cps@25]

2000 - 3000





Thickness : 0.6mm


DSC Tg (1st / 2nd)Properties Condition Unit Value

10 / min 133 / 136Tg (1st / 2nd) 10 / min 128 / 130

CTE (α1 / α2) 10 / min ppm 38 / 265T-288 288 Holding min Over 60

TMA

Onset 10 / min 3625% wt. loss 10 / min 381

Solder Floating 288 Floating min Over 10

TGA

내 Oven성 Test 270 min Over 30내 알칼리성 Test NaOH 10wt% / 40 hr Over 24

288 / 10sec Kgf/cm 1.94V-O . OK

Peel StrengthUL-94

환경친화형환경친화형 난연난연 Epoxy Resin Epoxy Resin 물성물성 -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --

♦ Physical Data

♦ Prepreg Condition- 주제/경화제 배합

KDP-550 / Dicy / 2MI / MC = 65 / 1.437 / 0.048 / 50.802- Prepreg resin 함량 및 Gel time

Resin content (wt%) : 40 ~ 45. Gel time (180 ) : 300 ~ 350 sec.






♦ Introduction

정보통신 사업의 발달로 인한 PCB 산업현장에서 고기능성 제품의수요가 증대됨에 따라 FR-4 Type rigid board와 다층판에 적용하기위한 내열도를 향상시킨Cresol Novolac 변성 Epoxy 수지

♦ Properties

- 저 흡습성, 우수한 치수 안정성, 고 내열성, 우수한 기계적 특성

♦ Product Spec.


고내열고내열 다관능성다관능성 Epoxy ResinEpoxy Resin -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --

Color[G. max]

2.0 max

E.E.W[g/eq]

285

Br Content[wt%]

27 – 30

viscosity[cps@25 ]

휘발분[wt%]

1000 - 2500 24 - 26

KCBKCB--300PMA75300PMA75





♦ The properties of Laminate

270290 ~ 300열분해 온도()

V-OV-OUL-94

135185Tg ()

YDB-424A80KCB-300PMA75특성


♦ Physical Data

• Prepreg 조건- 주제/경화제 배합

KCB-300PMA75 / Cresol Novolac Hardener / PMA / 2MI= 100 / 30 / 20 / 0.2

- Prepreg resin 함량 및 Gel timeResin content (wt%) : 40 ~ 45.Gel time (170 ) : 150 ~ 200 sec.

고내열고내열 다관능성다관능성 Epoxy Resin Epoxy Resin 물성물성 -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --

KCBKCB--300PMA75300PMA75





♦ IntroductionKBPN Type은 BPA-Novolac을 Epoxy화한 수지.

♦ Structure


OCH2 CH CH2

O

CH2

OCH2 CH CH2

O

CH2

OCH2 CH CH2

O

C CH3H3C

OCH2 CH CH2

O

C CH3H3C

OCH2 CH CH2

O

C CH3H3C

OCH2 CH CH2

O

n

KBPN Type Epoxy ResinKBPN Type Epoxy Resin

♦ PropertiesHigh Heat Resistance, Good Chemical Resistance, Good Mechanical Properties, Good Adhesion

고내열고내열 다관능성다관능성 Epoxy ResinEpoxy Resin -- CCLCCL用用 Epoxy Resin Epoxy Resin --



The Trend of PCB LAMINATESThe Trend of PCB LAMINATES

FR-4 FR-5

G-10 G-11

130 170Tg

High TgFlameRetardancyUL 94 V-0

Non-FlameRetardancyUL 94 HB

Copper Foil

Glass Web. Epoxy Resin

Structure ofCEM-3

Structure ofFR-4




Copper Foil






Relationships between Relationships between TTgg & CCL Cost& CCL Cost

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0Lam

inated Board Price R

ates500 100 150 200 250 300

Low-EndEpoxy(FR-4)

Epoxy(CEM)

Epoxy(FR-4 of heat resistance grade)

MCM Board

High-End

BT Resin

Polyimde

Modified

Modified

Glass Transition Point(Tg) []

Epoxy(FR-5)






III. III. 중전기用중전기用 수지수지

♦ Introduction

에폭시수지를 기본으로하는 입자충진 복합재료를 고전압전력기품의절연에 사용하는 수지

♦ 중전기용 수지의 종류

중대형 Insulator, Transformer Epoxy

중소형 Insulator, Transformer Epoxy

GIS Chamber용 Epoxy

옥외용 Epoxy






KUKDO Epoxy Molding SystemKUKDO Epoxy Molding System

Electrical casting molding

8,500 –15,000188 – 196KC-335

Large scale electrical casting

9,500 –13,000183 – 192KC-305

Electrical parts casting

10,000 –15,000200 – 250YC-230

Large scale electrical molding380 – 550*1370 – 420YC-195B

Large scale electrical molding500 – 700*1360 – 400YC-195

CommentViscosity

cps@25 EEW(g/eq)

Grade

*1 : cps@120






중전기용중전기용 Epoxy Resin Epoxy Resin 수지수지 성형품성형품 제조공정제조공정

QMC 장치

Filler, Epoxy, 착색재,실란 커플링제 예비혼합

Hardener, Accelerator예비혼합

본혼합

진공 PGM 성형

Coil등의 함침물

이형 및 2차 경화






전기주형用전기주형用 Epoxy ResinEpoxy Resin의의 물성물성 비교분석비교분석 -- YCYC--195/ YC195/ YC--230 230 --

♦ Starting Formulation for Molding• 주제 : YC-195(100phr)• 경화제 : THPA(30phr)• Filler : Silica(200phr)• 경화조건 : 140°C×18hr

♦ Properties of curing

4.0

27.9

180

3.06×1015

6.5

710

1160

310

91

1.8

.

YC-195 YC-230Items

104.5Tg (°C)

.Specific Gravity (d2020)

4.0Dielectric Constant (ε), Frequency 50Hz

20.0Breakdown Voltage (kv/mm)

185Arc Resistance (sec)

1.4×1016Volume Resistivity (Ωmm)

3.7Impact Strength (kg cm/cm2)

1,640Compressive Strength (kg/cm2)

1,210Flexural Strength (kg/cm2)

660Tensile Strength (kg/cm2)

.Heat Distortion Temp. (°C) at 18.6 kg/cm2

• 주제 : YC-230(100phr)• 경화제 : YC-230H(80phr)• Filler : Quartz Powder(270phr)• 경화조건 : 80°C×15hr + 95°C×2hr + 140°C×8hr

YC-230YC-195






Applications Applications -- 중전기용중전기용 수지수지 --

배전용 몰드 변압기

애자

GIS Chamber





High Performance Epoxy ResinHigh Performance Epoxy Resin의의 향후향후 기술동향기술동향


♦ EMCEMC用用 Epoxy ResinEpoxy Resin

- 전자부품의 경박단소의 경향에 따라 기존 Epoxy Resin의 고신뢰도 요구

- 무연 Solder의 사용 증가에 따른 고내열도화

- Br계 난연제 사용 최소화를 위한 자소성 수지 사용증가

- Filler 충진율 증가 저점도화 제품 증가

- 표면실장 기술의 발달로 액상봉지제의 사용증가







♦♦ PCBPCB用用 Epoxy ResinEpoxy Resin

- High Tg / Flame Retardancy

- Low Dielectric Constant (High Frequency)

- UV Blocking

- Non-Halogen Flame Retardancy

- Epoxy Resins for Build up





♦중전기用 Epoxy Resin

- 흡습 시 전기적 기계적물성 개선 제품

- 내후성 우수 제품(옥외용)

- 함침성 우수 제품

- 경화 수축 시 저 잔류응력 발생 제품



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