플라스틱 재료의 책 24 Connector의 다양화를 지원하는 엔지니어링 플라스틱

[YDfamily]

24. 액정 폴리머(LCP)

LCP란, 용융 상태 또는 용액 상태로 광학적 이방성을 갖는 폴리머로 정의되고 있는데, 용융상태로 액정성을 나타내는 thermotropic 타입은 전(全) 방향족계 액정 polyester로, 사출성형이나 압출성형과 같은 열로 용융된 성형이 가능하다. 용융 상태로 액정성을 나타내는 lyotropic 타입은 전 방향족계 액정 polyamide로, 용액의 방사(紡絲)에 의해 내열성이 좋은 특수 섬유가 만들어 진다.

LCP가 최초에 미국에서 시판되었던 1972년에는, LCP의 개념은 없었다. LCP로서는 미국에서 PET의 내열성 향상을 위해 ρ-hydroxy 안식향산으로 변성한 액정성 polyester 폴리머가 76년에 공표되었던 것이 최초였다. 그후 84년에 미국의 타사가 다양한 타입의 LCP를 공표하였는데, 이것들이 현재의 내열성이 좋은 LCP의 최초인 것이다. 전 방향족계 액정 polyester는 hydroxy 안식향산을 기본 구성 요소로 하고, 조합시킨 monomer의 종류, 양에 의해 다양한 grade가 만들어진다.

LCP는 표면 실장용의 connector나 전자 부품 등의 수요량이 많고, 납땜 내열성이 중요한 요구 특성의 하나로, grade의 분류는 내열 변형의 목표인 하중 휨 온도에 의한 것이 주류로 되어 있다. Reflow 납땜 방법이나 납 없는 땜의 사용에 의해 높은 내열 온도가 필요로 되어 있기 때문에, monomer의 선택과 그 조합이나 중합 기술의 고도화에 의해 초내열 grade의 개발이 열심히 행해지고 있다. 또한 connector는 박육화, 소형화, fine pitch화가 진행되고 있는데, 이에 의해 발생하는 성형불량을 방지하기 위해, 초고 유동성, weld 강도 향상, 유동 배향에 기초하는 성형 수출률의 이방성에 의한 휨 변형 대책의 grade 개발이 있다. LCP의 우수한 빠른 결정화 속도가 이들의 큰 요인으로 된다고 하여, 결정화 속도를 지연시키는 것에 의해 이들의 문제를 해결하는 grade의 개발이 행해지고 있다.

요점 BOX
Monomer 종류와 조합에 의한 grade 전개는 다채롭다.
수요 구성의 60% 이상이 connector 용

* reflow: 프린트 기판에 전자 부품을 실장할 때, 미리 paste 형태의 땜납을 기판 상에 도포하고, 부품을 설치한 후에 로에서 가열하여 접합을 실시하는 것

<액정 폴리머의 종류와 분류> 

전 방향족계 polyamide
전 방향족계 polyester	초내열 타입
	Ⅰ형(하중 휨 온도 300℃ 이상)
	Ⅱ형 (하중 휨 온도 250~270℃ 이상)
	Ⅲ형(하중 휨 온도 230℃ 이하)

전 방향족계 polyester의 grade variety
	유리섬유 강화 grade
	카본 섬유 강화 grade
	고강성, 저 휨 grade
	고유동성 grade
	접동 grade
	유전율 제어 grade
	도금 grade

<액정 폴리머의 특징> 

① LCP는 사용되는 monomer의 종류와 각각의 조합에 의해, 내열성 및 유동성이 다른 grade가 있는데, 일반적으로 하중 휨 온도가 높은 순서대로 Ⅰ형, Ⅱ형, Ⅲ형으로 분류되고 있다.
② 하중 휨 온도가 높은 Ⅰ형의 표준 grade는 유리 섬유 40% 들어가고, Ⅱ형은 30% 들어간다.
③ 유동방향에 강직한 고분자 사슬이 배향하여, 유동 방향의 성질이 강화되는데, 이것을 자기 보강 효과라고 말한다. 그 반면, 직각 방향은 보강되지 않기 때문에, 성질의 이방성이 크게 된다.
④ LCP는 전자전기 부품에 많이 사용되기 때문에 납땜 내열 온도가 중요한 성질로 되어 있다.
⑤ 결정성 합성수지이므로 내유기용제성은 양호
⑥ Ester 결합의 수지이기 때문에 가수분해한다.
⑦ 전기 절연성이 우수
⑧ 진동 흡수성이 우수
⑨ 수증기, 산소의 차단성이 우수
⑩ 결정화 속도가 빠른 것은 큰 우위점