High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices
High Performance Epoxy Resins for Electrical Devices
박 경 호
KUKDO Chemical Co., LTD
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
I. EMC
I. EMC용 용 Resin 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 EMC 用 Resin Resin
♦
Interconnection이 완료된 자재를 부식, 외부충격, 수분, 열방출등의 목적으로 봉지하는 수지
♦
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
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
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 ) )
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
O- O -Cresol Cresol Novolac Novolac Epoxy Resin Epoxy Resin - - EMC EMC用
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
O CH
2CH CH
2O
O CH
2CH CH
2O
O CH
2CH CH
2O
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
用Epoxy 수지 Epoxy
수지- -
YSLV Type은
저점도 결정성 Epoxy수지로 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
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
♦ 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
굴곡탄성률155 162
MPa
굴곡강도125 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 EMC 用 Epoxy 수지 Epoxy 수지 물성비교 물성비교
YSLV Type Epoxy resin
YSLV Type Epoxy resin
II. PCB
II. PCB (Printed Circuit Board) (Printed Circuit Board)用 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)
CCL용 CCL 용 Epoxy Resin Epoxy Resin
♦ Brominated Epoxy Resin
♦ Novolac Epoxy Resin
♦ TPE(Tetra Phenyl Ethane) Epoxy Resin
♦ 환경친화형 난연 Epoxy Resin
♦ 고내열 다관능성 Epoxy Resin
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/eq64 - 74
℃Acetone 20%
20 % 50 %
455
± 15 g/eq650
±30 g/eqAcetone 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.
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 - -
♦ 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
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
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
用Epoxy Resin - Epoxy Resin -
KDP- KDP -550MC65 550MC65
♦ 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
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
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
내Oven성 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
用Epoxy Resin Epoxy Resin - -
♦ Physical Data
♦ Prepreg Condition
- 주제/경화제 배합KDP-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
♦ 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
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
♦ 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
用Epoxy Resin Epoxy Resin - -
KCB
KCB- -300PMA75 300PMA75
♦ 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
用Epoxy Resin - Epoxy Resin -
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
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)
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
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
*1370 – 420 YC-195B
Large scale electrical molding 500 – 700
*1360 – 400 YC-195
Comment Viscosity
cps@25 ℃ EEW
(g/eq) Grade
*1 : cps@120℃
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
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
Applications
Applications - -
중전기용중전기용수지수지- -
배전용 몰드 변압기
애자
GIS Chamber