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상온접합 기술
상온접합에서는 접합하는 금속의 표면을 이온이나 플라즈마 등으로 청정하게 함과 동시에 활성화시킵니다.
일반적으로 일렉트로닉스 접속에 사용하는 미세접합에서는 금이 많이 사용됩니다. 이것은 금이 산화되기 어렵고, 비교적 용이하게 전기적 접점이 얻어지기 때문입니다. 한편 전극이나 배선재료로서 자주 사용되는 알루미늄은 강고한 산화막을 형성하여, 의외로 접합이 어려워서 산화막을 제거하기 위해 초음파 와이어본딩이나 초음파 납땜이 필요합니다.
– 그러나 상온접합에서는 알루미늄이 오히려 활성이 커서 대부분의 재료와 접합합니다. 반대로 금은 유기물 등 오염을 제거하기가 어렵고, 원래가 안정한 물질이기 때문에 다른 재료와의 접합강도는 작습니다. 구리는 표면 산소농도를 온도․산도분압에 의해 제어할 수 있어 다양한 접합 프로세스를 설계할 수 있습니다.

앞으로의 기술개발
납을 사용하지 않는 대체 재료로서의 전도성 접착제의 개요와 최근 화제가 되고 있는 Printed Electronics 및 상온 접합기술에 대하여 소개하였습니다. 전도성 접착제는 솔더와 같이 사용역사는 있지만 아직 충분한 데이터의 축적이 적습니다.
현상의 전도성 접착제 실장은 노하우를 축적하고 있는 기술자에 한정된 기술로서, 보다 안심하고 간단히 사용할 수 있는 기술개발이 필요합니다. 한편, 잉크제트 배선이나 상온 접합기술은 일부 실용화가 개시되고 있으며, 시장의 니즈가 상당히 크기 때문에 새로운 부가가치가 높은 기술로서 성장시켜야 할 것입니다.

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직접법 수지 제조공정

직접법수지
Epoxy화 반응공정과 중화반응공정, ECH회수공정, 반응용제의 회수공정과 이에 따르는 정치, 분액등의 6개공정에 대한 각 반응 Tank 및 Condensor등의 설비가 필요하며 Steam과 냉각수설비 및 Flake화하여 제품으로 포장하는 설비와 각 반응 Tank를 연결하는 Pipe Line이 필요합니다. 이렇게 직접법 수지 제조에는 대단위 설비투자 및 제조설비 운영 Know-How가 필요합니다.

액상수지 제조공정

고형수지 제조공정

간접법 수지
액상수지에 BPA만을 부가반응(필요에 따라 추가원료)하므로 기본적으로 반응 Tank 1개가 필요하며 고온반응이므로 열매체 설비(Dowthem)와 냉각설비 및 부대설비로 Flake화하여 제품으로 포장하는 설비가 필요합니다. 비교적 적은 설비투자와 간단한 설비운영 기술력으로 제조가능하며 수지 제조시 직접법과 간접법에 있어서 소량 다품종에는 간접법이, 동일품의 대량생산에는 직접법이 유리합니다.

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폴리에스테르-접착제-폴리에스테르계에 대한 상용성과 박리강도의 관계

용해성파라미터
임계계면장력 gC값과 함께 접착제 선정에 있어 중요한 기준이 되는 것으로는 용해성파라미터(solubility parameter, SP)가 있습니다. SP 값은 액체의 응집에너지 밀도의 Ö값으로 d으로도 표시한다. SP값이 비슷한 것끼리는 서로 녹기 쉬우며, 한쪽이 고체인 경우는 적시기 쉬우며, 이와 같을 때를 ‘용해성이 좋다’라고 하게 됩니다.
따라서 고체인 피착제를 액체인 접착제로 접착시키려고 할 때 피착제와 접착제의 용해도파라미터값이 유사하여야 접착이 강하게 되며, 두 d 값이 차이를 보이면 접착이 어렵게 됩니다.
한 예로 나일론(d = 16)의 접착제는 resorcinol formaline 접착제(d = 15.9)인데, 이것으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(d = 10.3)을 접착시킬 수 없습니다. 그러나 접착제에 알킬기를 도입하여 d 를 낮추어 주면 접착이 가능해 집니다. d가 상기그래프에 10.3 부근이 되면 응집파괴(cohesion failure)가 일어나게 됩니다.
이와 같은 현상이 상기그래프에서 잘 나타나 있습니다. 접착제와 피착제간의 용해성이 좋을수록 박리강도값이 증가하며 둘 간의 d 값이 유사한 범위에서는 응집파괴가 일어남을 알 수 있습니다.

Mylar-부타디엔-스티렌 공축합수지 접착제의 속도-온도 환산

점탄성적 특성
박리 속도(rate of peeling)에 따른 접착부의 파괴에 대한 해석에는 여러 가지 이론이 전개되어 왔습니다.
그 중 하나가 Dergagin의 정전기 이론인데, 이것은 빠른 속도로 박리하면 전하의 누설이 일어나기 어렵고 분리시키는 과정에서 큰 박리일(work of peeling)이 필요하다는 것입니다. 그러나 계속된 연구에 의해 이 이론이 몇 가지 오류가 있음이 밝혀졌고, 이에 따라 새로운 이론들이 등장하였습니다.
그 중 하나가 박리하중이 피막의 점탄성적 변형에 크게 영향 받게 된다는 점탄성이론 입니다. 이에따르면 접착파괴의 양식은 시험속도, 온도, 접착층의 두께, 접착제의 탄성율이나 점성계수 등에 의해 변화 된다고 합니다.
이와 같은 점탄성적 특성을 상기그래프에서 보여주고 있습니다. A. N. Gent에 의해서 온도와 속도를 달리하여 측정된 이 결과는 Mylar와 부타디엔 스티렌 공중합수지 간의 박리강도를 온도-시간(속도)로 환산하여 구한 합성곡선(master curve)입니다. 그래프상에서 두 개의 피크가 나타나며, 점선내의 영역은 계면파괴 및 응집파괴가 혼재한 것을 알 수 있습니다. 저온, 고속 측에서는 계면파괴, 고온, 저속 측에서는 응집파괴가 일어났습니다. 왼쪽의 박리강도의 최대 피크는 접착층이 액체상태로부터 고무상태로 유동되는 전이점을 나타낸것입니다. 또한 오른쪽의 최대 피크는 고무상(rubbery state)으로부터 유리상(glassy state)으로 전이되는 관계를 나타낸 것입니다.

접착강도와 레올로지특성의 관계

상기그래프는 레올로지 특성과 접착강도의 관계를 모식적으로 그린 것입니다. 그래프에서 보이는 것 같이 온도가 증가하게 되면 유리상에서 고무상으로 전이가 되며 이 지점으로 Tg가 나타나게 됩니다. Tg 보다 낮은 온도에서 접착제는 강인한 상태를 나타내며 Tg 이상에서는 열가소성을 나타내거나 가교(crosslink)를 이루게 됩니다.

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