제3장 플라스틱, 고무를 이용한 제품의 최신 동향 (4) - 전자부품, 가전기기 부품관련

[YDfamily]

③ Polyplastics의 LCP

Polyplastics는 monomer 종의 선정이나 중합 설계 기술을 응용하여, 특성 개량된 액정 폴리머 그레이드 전개를 모색하고 있고, 예를 들어 Laperos GA/HA 시리즈는 “고화(固化) 속도의 제어” 라고 하는 새로운 개념을 기반으로 개발된 폴리머로, 유동성이 개량된 재료이고(도35), 소형, 박육화 하는 전기, 전자 부품 분야의 적용을 모색하고 있다. 또한, LCP를 사용하는 때에 가열에 의한 성형품 표면에 팽창이 발생하는 현상(blister: 도35 우)에 대해서 발생 기구를 검토하고, ①재료면에서는 보다 열안전성이 높고, 발생 가스가 적은 재료를 사용하는 것이 중요하기 때문에, 초 고내열 그레이드를 함유한 폭넓은 그레이드를 line up 하고 있다. 또한, ②성형 조건이나 금형 등의 형상 설계가 blister 발생에 큰 영향을 주는 것을 확인하였고, 사출 성형 장치에 있어서 nozzle과 spool의 직경 차가 크고 사출 속도가 빠른 때에, 뱀 형상의 jetting(성형품의 표면에 게이트 부분에서 지렁이가 낀 흔적과 같은 무늬가 생기는 현상)이 발생하는 것을 파악하여 nozzle과 spool의 최적화에 관한 검토를 실시하였다. 또한 성형품 내에서의 박육화에 착안하고, 얇은 부분부터 두꺼운 부분의 두께 변화(단차)를 주의하여 변화시키는 것으 가능한 금형을 제작하여, 성형 조건 의존성, 재료에 의한 경향이 다름을 파악하였다. 이들의 검토 후에 단차에 있어서 불안정 계면의 형성을 결정하는 확장 유동의 크기와 재료의 swell 특성과의 관련을 파악하고, 폴리머 종류, filler 종류의 조합에 의한 급격한 두께 변화부에 발생하는 blister를 제어하는 그레이드 개발을 실시하고 있다.

Laperos E130i와 GA130의 용융 점도에 대한 최소 충전 압력의 차이

성형품 표면에 발생한 blister(좌)와 그 단면도(우)

		GA130	GA140M	GA481	HA475
Grade 식별		>LCP-GF30<	>LCP-GF40<	>LCP-(MD+GF)45<	>LCP-(MD+GF)30<
밀도	g/㎤	1.61	1.70	1.77	1.64
굴곡 강도	MPa	200	155	145	140
굴곡 탄성율	MPa	15.000	13.000	12.000	12.000
굴곡 뒤틀림	%	1.8	2.5	1.7	2.5
Charpy 충격강도 (Notch부)	kJ/m2	20	18	6	6
하중 휨 온도 (1.8MPa)	℃	280	250	265	240
하중 휨 온도 (0.45MPa)	℃	300	270	-	275

도35 Polyplastics의 LCP 그레이드

④ Toray의 저유전 PBT 수지

Toray는 PBT 수지가 갖는 치수안정성이나 성형 가공성을 유지하면서, 고주파 밀리 파대에 있어서 유전 손실을 종래 대비 약 40% 저감한 고성능 PBT 수지를 개발하였다고 발효하였다. PBT 수지는 치수 안정성, 강도 등이 우수한 성능 밸런스와 성형 가공이 양호하기 때문에 자동차 부품, 전기, 전자부품 용도를 시작으로 다양한 용도에 사용되고 있는데 자동운전 등에 이용되는 고주파 부품 용도 등에는 전송 loss의 저감을 위한 유전 손실의 개선이 요구되고 있고, polymer alloy나 충전제를 첨가하는 방법에 의해서도, PBT 수지 자체의 유전 손실이 크기 때문에, 유전 손실의 저감에 한계가 있고, 또한 내열성이나 기계 물성이 저하되는 과제가 있었다. Toray는 폴리머 중합 기술로 실현한 신규 폴리머 구조에 의해 고주파 영역에서의 폴리머의 분자 운동을 억제하는 것으로 PBT 수지 본래의 특성을 잃지 않고, 고주파 밀리 파대(79 GHz)에 있어서 유전 손실이 종래 대비 약40% 저감하는 유전 정접(正接) 0.006을 실현한 저 유전손실 PBT 수지를 개발하였다. 본 개발품은, 저유전 손실이기 때문에 전기 저항을 종래 동등으로 억제 가능하고, 소형화가 기대 가능하는 등, 5G 통신용 재료나 ADAS, 자동운전, ITS 분야의 부품 설계의 자유도를 높이고, 제품의 소형화나 경량화, 성능 향상에 공헌 가능하다고 하고 있다.

⑤ Asahi Kasei의 변성 PPE 수지

Asahi Kasei는 변성 polyphenylene ether(PPE) 수지의 생산을 1979년에 개시하였고, PPE 수지와 타 수지를 혼합한 polymer alloy인 변성 PPE 수지(Xyron)의 그레이드를 확대해 왔다. Xyron의 모재(母材)인 PPE는, 저 유전율, 저 유전정접이라고 하는 특징을 갖추고 있기 때문에, 정보통신 분야에서의 적용에 적합하고, 또한 PPE는 높은 유리 전이 온도를 갖고 있어, 다른 고 내열성 수지에 비하여 유전 특성의 온도 의존성이 작은 점도 유리하다. 이러한 이점을 활용하여, 5G 기지국의 안테나 커버(radome: radar + dome, 레이더의 안테나를 격납하여 비바람이나 태양광으로부터 보호하기 위한 커버)용으로 Xyron AA181-7을 개발하였다. 개발재료 AA181-7은 내가수분해성 및 고 충격성에 우수하고, all color로 난연성 UL94V-0을 달성하고 있다. 최 외장인 안테나 커버(radome)은 경량화나 내후성의 요구에 더해, 전파 투과성을 향상시키기 위해 저 유전성이 요구되는데, AA181-7에서는 종래의 재료에서는 어려웠던 난연성(UL94V-0)와 저 유전특성의 양립을 실현하고 있다(도36).

항목	단위	시험 조건	XYRON 443Z	XYRON 개발재 AA181-7	Si-PC
비중	-	23℃	1.10	1.08	1.19
하중 휨 온도	℃	1.8MPa	108	108	124
UL94 난연성	-	-	V-0 (0.75mm)	V-0 equiv. (1.5mm)	V-0 (0.8mm)
비 유전율	-	28GHz	2.7	2.6	2.8
유전 정접		28GHz	0.0004	0.001	0.005
Charpy 충격강도	KJ/m2	23℃/50% RH	42	46	78

도36 Asahi Kasei의 변성 PPE 수지 개발재

⑥ Risho 공업 유리천 기재 PPE 프린트 배선판 재료

Risho 공업은 고 유전율로 저 유전 정접을 특징으로 하는 고 유전율 유리 기재 동장 적층판 “CS3396”을 line up 하여 안테나나 power amp 기반의 소형화 용도에 전개를 모색하고 있다. 이것은 PPE 수지를 베이스로, 고 유전율 무기 filler를 고 충전 배합한 것으로 ①고유전율 ε ≒ 10으로 저 유전 정접 tanδ = 0.003, ②굴곡 탄성율 14GPa로 불소 기반보다도 딱딱하고, ③흡수율이 낮은(0.02%, 판두께 1.6mm), ④열전도율이 높은 (약 1W/m·K), ⑤드릴 가공에 우수함 등의 특징을 갖고 있다.