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박 경 호 KUKDO Chemical Co., LTD

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(1)

High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices

High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices

박 경 호

KUKDO Chemical Co., LTD

(2)

Contents Contents

I. EMC用수지

- Packaging 기술 및 기술동향 - Packaging 기술 분류 - 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

(3)

I. EMC

I. EMC용Resin Resin

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

EMC用 EMCResin Resin

Interconnection이 완료된 자재를 부식, 외부충격, 수분, 열방출등의 목적으로 봉지하는 수지

(4)

EMC EMC (Epoxy Molding Compound) (Epoxy Molding Compound) Resin의 Resin 의 특성 특성

♦ 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

(5)

EMC EMC (Epoxy Molding Compound) (Epoxy Molding Compound) Resin (1세대 Resin (1 세대 ) )

♦ EMC용 Epoxy 수지의 최근 경향

O-Cresol Novolac Epoxy resin

O H2C C

H CH2 O

H3C

CH2

O H2C C

H CH2 O

H3C O

H2C C H CH2

O

H3C

CH2

n

(6)

O O O CH2 CH2

O O O

O CH2 CH C H2

O

Low Moisture Absorption

CH2 O

O CH3

CH3

CH3

CH3

O O

O

O O

O

CH3 CH3

CH3

CH3

Low Melting Viscosity

O

O O

O

O

O

High Tg

EMC EMC (Epoxy Molding Compound) (Epoxy Molding Compound) Resin (2세대 Resin (2 세대 ) )

(7)

O O

CH2 CH2

O O

CH3

CH3

O O

C(CH3)3

C(CH3)3

S

O

O O

O

CH3 CH3

C C

CH3 CH3

CH3 CH3

O

O O

O

CH3 CH3

CH3 CH3

O O

C H2 C H2

O

O O

O

O

O

EMC EMC (Epoxy Molding Compound) (Epoxy Molding Compound) Resin (3세대 Resin (3 세대 ) )

Low Moisture Absorption

Low Melting Viscosity

High Tg

(8)

O- O -Cresol Cresol Novolac Novolac Epoxy Resin Epoxy Resin - - EMC EMC用

Epoxy Epoxy 수지

수지

- -

O H2C C

H CH2 O

H3C

C H2

O H2C C

H CH2 O

H3C O

H2C C H CH2

O

H3C

C H2

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-500-7P E.E.W[g/eq]

S⋅P[℃]

190 - 210 50 - 54

200 - 212 60 - 63

200 - 212 63 - 66

200 - 212 66 - 70 Hy-Cl[ppm, max]

Color[G, max]

350 2

350 2

350 2

350

2

(9)

O CH

2

CH CH

2

O

O CH

2

CH CH

2

O

O CH

2

CH CH

2

O

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(Dicyclo Dicyclo Pentadien) Epoxy Resin Pentadien ) Epoxy Resin - - EMC用 EMC

Epoxy 수지 Epoxy

수지

- -

(10)

YSLV Type은

저점도 결정성 Epoxy

수지로 high filler loading이 가능하며 고급 memory에 적용 가능하다.

CH2 O CH2CH O

CH2 CH

CH3 CH3

CH3 CH3

CH2 O CH2

O

O O

CH3

CH3

O O

C(CH3)3

C(CH3)3 S

♦ Structure

YSLV-80XY YSLV-120TE

저점도 저점도 Epoxy Resin Epoxy Resin - - EMC EMC用

Epoxy Resin - Epoxy Resin -

♦ Introduction

YSLV Type Epoxy resin YSLV 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

(11)

♦ 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

0.17 0.16

%

흡수율(85℃×100hr)

700 730

N

전단접착강도(194alloy)

660 760

N

전단접착강도(42alloy)

26100 26300

MPa

굴곡탄성률

155 162

MPa

굴곡강도

125 113

T

g

76 84

cm Spiral Flow (cm, 175 ℃)

29 27

Sec Gel Time (at 175 ℃)

Biphenyl-Type YSLV-80XY

Epoxy Resin

EMC用 EMCEpoxy 수지 Epoxy 수지 물성비교 물성비교

YSLV Type Epoxy resin

YSLV Type Epoxy resin

(12)

II. PCB

II. PCB (Printed Circuit Board) (Printed Circuit Board)用Epoxy Resin Epoxy Resin

♦ Introduction

전기적 절연체 위에 전기 도성이 양호한 도체회로(copper:동박)를 형성하여 만든 전자부품의 일종으로 음향 또는 영상 소자 등이 그 기능을 수행 할 수 있도록 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)

(13)

CCL용 CCLEpoxy Resin Epoxy Resin

Brominated Epoxy Resin

Novolac Epoxy Resin

TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin

♦ 환경친화형 난연 Epoxy Resin

♦ 고내열 다관능성 Epoxy Resin

(14)

H2C CH CH2O C CH3

CH3

O CH2 CH Br OH

Br

Br

Br O

C CH3

CH3

O CH2 CH O

CH2 CH2 O

Br Br

Br Br

n

Brominated

Brominated Epoxy Resin Epoxy Resin - - CCL CCL

用用

Epoxy Resin - Epoxy Resin -

♦ Structure

♦ Properties

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

Bromine 50 % 20 %

E.E.W 400 ± 20 g/eq

S.P/Solvent

500

± 20 g/eq

64 - 74

Acetone 20%

20 % 50 %

455

± 15 g/eq

650

±30 g/eq

Acetone 20%

95 – 110

Characteristics Paper Phenolic Laminate

FR-4, Epoxy Laminate FR-4, Multilayer Laminate Laminate,ENPLA (ABS, HIPS) YDB-400

Grade

YDB-500A80 YDB-424A80 YDB-406

♦ Product Spec.

(15)

n CH2

CH CH2 O

O

CH2 CH2 CH CH2 O

O

CH2 CH2 CH CH2 O

O

O H2C C

H CH2 O

H3C

CH2

O H2C C

H CH2 O

H3C O

H2C C H CH2

O

H3C

CH2

n

Phenol Novolac Epoxy resin

YDPN-631, 638, 641 Cresol Novolac Epoxy resin

YDCN-500 Series

YDPN

YDPN- -631 631 Low viscosity Phenol Novolac Epoxy Resin

YDPN

YDPN- -638 638 Standard Phenol Novolac Epoxy Resin

YDPN- YDPN -641 641 Solid phenol Novolac Epoxy Resin

YDCN- YDCN -500 500 Series O-Cresol Novolac Epoxy Resin

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

Novolac

Novolac Epoxy Resin Epoxy Resin - - CCL CCL

用用

Epoxy Resin Epoxy Resin - -

(16)

♦ Introduction

KDT-4400는 기존에 사용되어지는 Low Brominated Epoxy에 적용하여 CCL(Copper Clad Laminated)판을 제조하는데 사용되어지는 Epoxy resin이다.

♦ Structure

CH

O O O

CH

O CH2 CH CH2 O CH2

CH CH2O

CH2 CH CH2 O CH2

CH CH2

O

CH CH

TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin

TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin - - KDT- KDT -4400 4400 - -

CC

CCL L用

Epoxy Resin Epoxy 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

♦ Properties

UV-Blocking, Good Mechanical Properties,

Good Electrical Properties, Good Chemical Properties

(17)

Si X C

H2 H C C

H2Y OH C H2 C H H2C

O

C H2

H C C

H2 O

X C H2

H C C

H2Y OH

C H2

H C X C

H2C H CH2

O

OH m

X C H2C

H C H2Y C

H2 C H H2C

O

C H2C

H C H2X C

H2C H C

H2Y C H2C

H X C H2C

H CH2 O

m

OH OH O OH

O R O C

H2C H C

H2 OH

O R

n

X = O O

P O O

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

♦ Introduction

Br계열의 환경규제에 따른 친환경의 난연성을 나타내는 인계 및 실리콘계 수지

♦ Structure

환경친화형

환경친화형 난연 난연 Epoxy Resin Epoxy Resin - - CCL CCL用

Epoxy Resin - Epoxy Resin -

KDP- KDP -550MC65 550MC65

(18)

♦ 환경친화형 난연 Epoxy 수지의 요구되는 특성 Halogen Free Type, Better dimensional stability, Better heat stability, Good mechanical properties

♦ Product Spec.

환경친화형

환경친화형 난연 난연 Epoxy Resin Epoxy Resin - - CCL CCL用

Epoxy Resin - Epoxy Resin -

KDP- KDP -550MC65 550MC65

Items KDP-550MC65

E.E.W [g/eq]

560 - 620

N.V [wt%]

64 - 66

Viscosity[cps@25℃]

2000 - 3000

(19)

DSC Tg (1st/ 2nd)

Properties Condition Unit Value

10℃ / min ℃ 133 / 136

Tg (1st/ 2nd) 10℃ / min ℃ 128 / 130

CTE (α1 / α2) 10℃ / min ppm 38 / 265

T-288 288℃ Holding min Over 60

TMA

Onset 10℃ / min ℃ 362

5% wt. loss 10℃ / min ℃ 381

Solder Floating 288℃ Floating min Over 10

TGA

Oven성 Test 270℃ min Over 30

내 알칼리성Test NaOH 10wt% / 40℃ hr Over 24 288℃ / 10sec Kgf/cm 1.94

V-O . OK

Peel Strength UL-94

환경친화형

환경친화형 난연 난연 Epoxy Resin Epoxy Resin 물성 물성 - - CCL用 CCL

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.

KDP- KDP -550MC65 550MC65

(20)

♦ Introduction

정보통신 사업의 발달로 인한 PCB 산업현장에서 고기능성 제품의 수요가 증대됨에 따라 FR-4 Type rigid board와 다층판에 적용하기 위한

내열도를 향상시킨Cresol Novolac 변성 Epoxy 수지

♦ Properties

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

♦ Product Spec.

고내열 고내열 다관능성 다관능성 Epoxy Resin Epoxy Resin - - CCL CCL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 KCB

KCB- -300PMA75 300PMA75

(21)

♦ The properties of Laminate

270 290 ~ 300

열분해 온도(℃)

V-O V-O

UL-94

135 185

T

g

(℃)

YDB-424A80 KCB-300PMA75

특성

♦ Physical Data

• Prepreg 조건 - 주제/경화제 배합

KCB-300PMA75 / Cresol Novolac Hardener / PMA / 2MI

= 100 / 30 / 20 / 0.2

- Prepreg resin 함량 및 Gel time Resin content (wt%) : 40 ~ 45.

Gel time (170 ℃) : 150 ~ 200 sec.

고내열 고내열 다관능성 다관능성 Epoxy Resin Epoxy Resin 물성 물성 - - CCL用 CCL

Epoxy Resin Epoxy Resin - -

KCB

KCB- -300PMA75 300PMA75

(22)

♦ Introduction

KBPN Type은BPA-Novolac을 Epoxy화한 수지.

♦ Structure

O

CH2CH CH2 O

CH2

O

CH2CH CH2 O

CH2 O

CH2CH CH2 O

C CH3 H3C

O

CH2CH CH2 O

C CH3 H3C

O

CH2CH CH2 O

C CH3 H3C

O

CH2CH CH2 O n

KBPN Type Epoxy Resin KBPN Type Epoxy Resin

♦ Properties

High Heat Resistance, Good Chemical Resistance, Good Mechanical Properties, Good Adhesion

고내열 고내열 다관능성 다관능성 Epoxy Resin Epoxy Resin - - CCL CCL用

Epoxy Resin - Epoxy Resin -

(23)

The Trend of PCB LAMINATES The Trend of PCB LAMINATES

FR-4 FR-5

G-10 G-11

130℃ 170℃

Tg High Tg

Flame Retardancy UL 94 V-0 Non-Flame Retardancy UL 94 HB

Copper Foil

Glass Web. Epoxy Resin

Structure of CEM-3

Structure of FR-4

Copper Foil

(24)

Relationships between

Relationships between T T g g & CCL Cost & CCL Cost

1.0 2.0 3.0 4.0 5.0

Laminated Board Price Rates

500 100 150 200 250 300

Low-End

Epoxy(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)

(25)

III.

III. 중전기用 중전기用 수지 수지

♦ Introduction

에폭시수지를 기본으로하는 입자충진 복합재료를 고전압전력기품의 절연에 사용하는 수지

♦ 중전기용 수지의 종류

중대형 Insulator, Transformer Epoxy 중소형 Insulator, Transformer Epoxy GIS Chamber용 Epoxy

옥외용 Epoxy

(26)

KUKDO Epoxy Molding System KUKDO Epoxy Molding System

Electrical casting molding 8,500 –

15,000 188 – 196

KC-335

Large scale electrical casting 9,500 –

13,000 183 – 192

KC-305

Electrical parts casting 10,000 –

15,000 200 – 250

YC-230

Large scale electrical molding 380 – 550

*1

370 – 420 YC-195B

Large scale electrical molding 500 – 700

*1

360 – 400 YC-195

Comment Viscosity

cps@25 ℃ EEW

(g/eq) Grade

*1 : cps@120℃

(27)

중전기용 중전기용 Epoxy Resin Epoxy Resin 수지 수지 성형품 성형품 제조공정 제조공정

QMC 장치

Filler, Epoxy, 착색재, 실란 커플링제 예비혼합

Hardener, Accelerator 예비혼합

본혼합

진공 PGM 성형

Coil등의 함침물

이형 및 2차 경화

(28)

전기주형用

전기주형用 Epoxy Resin의 Epoxy Resin 의 물성 물성 비교분석 비교분석 - - YC YC- -195/ YC 195/ 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-230

Items

104.5 Tg(°C)

. Specific Gravity (d2020)

Dielectric Constant (ε), Frequency 50Hz 4.0

20.0 Breakdown Voltage (kv/mm)

185 Arc Resistance (sec)

1.4×1016 Volume Resistivity (Ωmm)

3.7 Impact Strength (kg cm/cm2)

1,640 Compressive Strength (kg/cm2)

1,210 Flexural Strength (kg/cm2)

660 Tensile 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-230

YC-195

(29)

Applications

Applications - -

중전기용중전기용수지수지

- -

배전용 몰드 변압기

애자

GIS Chamber

(30)

High Performance Epoxy Resin

High Performance Epoxy Resin의 의 향후 향후 기술동향 기술동향

EMC用 EMCEpoxy Resin Epoxy 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

(31)

High Performance Epoxy Resin

High Performance Epoxy Resin의 의 향후 향후 기술동향 기술동향

♦ ♦ PCB用 PCBEpoxy Resin Epoxy Resin

- High Tg / Flame Retardancy

- Low Dielectric Constant (High Frequency) - UV Blocking

- Non-Halogen Flame Retardancy

- Epoxy Resins for Build up

(32)

♦중전기用 Epoxy Resin

- 흡습 시 전기적 기계적물성 개선 제품 - 내후성 우수 제품(옥외용)

- 함침성 우수 제품

- 경화 수축 시 저 잔류응력 발생 제품

High Performance Epoxy Resin

High Performance Epoxy Resin의 의 향후 향후 기술동향 기술동향

참조

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