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접착은 자동차, 전기, 토목, 건축, 목재, 목공, 플라스틱, 포장, 항공기, 우주 개발의 로켓, 차량, 신발, 의료, 운동구 등에서 부터 가정이나 산업에서 없어서는 안될 재료로 접착제가 차지하는 위치는 대단히 중요합니다. 특히 자동화 산업에 있어서 접착은 대량 생산을 하기 위한 중요한 가교적 역할을 합니다. 각 산업에 있어서, 설계상 어떤 피착제가 주어지면 그 접착을 위한 접착제의 선택이 제일 중요합니다. 현재의 과학으로 어떠한 피착제에 대하여도 공통된 높은 접착 강도를 나타내는 만능 접착제는 아직 개발되어 있지 않습니다. 아마도 앞으로도 만능 접착제는 나오지 않을 것으로 판단됩니다. 중요한 것은 피착제의 분류에 합치된 접착제를 선택하는 것입니다. 그러나 최적 접착제를 선택하기 전에 피착제의 표면 실태를 완전하게 파악하는 것이 보다 중요합니다. 실제로 수 많은 접착제 선택의 실패는 피착제 표면의 파악에 오류가 있었다고 판단되는 경우가 적지 않습니다. 예를 들면, 철의 표면은 화학 구조로 보아 Fe 라고 생각하기가 쉽습니다. 많은 금속은 공기 중에 방치하면 단시간 내에 녹이 생깁니다. 따라서 철이 표면은 산화철이고, 철의 방치 시간에 따라서 그 산화철의 두께는 다릅니다. 녹의 진행을 방지하기 위한 방청유도 있습니다. 또 녹은 공기 중의 탄산가스, 수분에 의하여도 표면 산화막의 조성 성분은 물론 상태도 변화합니다.
한편, 가소화 PVC 의 leather 는 가소제의 표면 이행, 표면의 블로킹 현상을 방지하기 위해 가소화 PVC leather 의 표면에 도료가 도포되어 있습니다. 따라서 접착제는 표면 도료에 대한 접착제를 선택하여야 합니다.
이처럼 피착제의 종류나 표면 상태에 따라서 접착제의 선택이 달라짐을 알 수 있습니다.

 

 

 

 

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ICA의 신뢰성 측면에서 가장 심각하게 거론되는 요소 중 하나는 ICA와 접속될 소자사이의 접촉저항이 높은 온도와 습도 조건에서 급격하게 증가한다는 것입니다. 미국의 NCMS(National Center of Manufacturing and Science)는 솔더용 전도성 접착제는 온도 85℃/상대습도 85%에서 500시간 지난 후 접촉저항의 증가가 20% 이내이어야 한다는 기준을 제시한 바 있으나, 현재 상업화된 ICA의 경우 이 기준을 맞출 수 있는 경우는 거의 없는것으로 알려져 있습니다. 이에 전기적 접속신뢰성을 증가시킬 수 있는 방법에 대하여 다음과 같은 몇가지 방법들에 대하여 검토해 보겠습니다.


[불안정 접촉 저항에 대한 반응 기구]
일반적으로 불안정한 접촉 저항 현상에 대하여 반응 메커니즘으로는 금속 표면에서의 산화와 부식반응이 주된것으로 알려져 있습니다. 이중에서 전기화학적 부식반응이 ICA와 회로소자 사이의 접속저항에 보다 근본적인 영향을 미치는 것으로 연구결과가 나왔습니다. 이를보면 높은 온도와 습도조건에서 소자쪽의 비금속은 음극으로 작용하여 산화되면서 금속 이온을 생성시키며, ICA의 귀금속 성분은 양극으로 작용하여 주변의 수분으로부터 OH- 이온을 형성시킵니다. 두전극에서 각각 형성된 금속이온과 OH- 이온이 결합되면서부터 금속산화물 또는 금속수산화물이 형성, 계면에 침적되는 결과가 얻어지게 되고, 그결과 계면에서의 전기저항이 급격히 증가하게 됩니다. 이러한 전기화학적 부식반응은 습기가 높은 조건에서 일어나며, 전해질이 반드시 필요하며, 산소가 반응을 촉진시키며, 서로 다른종류의 금속성분의 존재가 필요하다는 점에서 다음과 같은 해결책을 생각해 볼 수가 있습니다.


[수분 흡수율]
고분자 복합체에서 수분의 존재는 기계적 그리고 전기적 물성에 악영향을 준다는 점은 알려진 사실입니다. 전도성 접착제에 수분이 많이 흡착되면 계면접착력을 저하시켜 계면박리가 일어나고 이에따른 접착부위에서의 미세 공극형성으로 기계적 안정성이 파괴되며, 이와함께 부식반응에의한 금속 산화물층의 형성으로 전기적 물성의 열화현상을 초래합니다. 기계적 물성의 열화를 말하지 않더라도 접촉저항 증가의 주원인인 전기화학적 부식반응을 가급적 억제하려면 ICA의 고분자 매질성분을 수분 흡수율이 매우 낮은것으로 선정하여야 합니다.


[산소]
산소 분자의 존재는 전기화학적 부식반응을 촉진시키고 이에따른 접촉저항의 급격한 증가가 초래됩니다. 그러므로 이를 억제하고자 산소제거제를 전도성 접착제 조성물에 포함시킬 수 있습니다. 대표적인 산소제거제로는 Na2SO4와 같은 sulfate 화합물, hydrazine (H2N-NH2), carbohydrazine (H2N-NH-CO-NH-NH2), diethylhydroxylamine ((C2H5)2N-OH) 그리고 하이드로퀴논 등이 있으며, 이들을 사용하는 경우에는 접촉 저항 증가가 현격히 둔화된다고 알려져 있습니다. 이경우 한가지 주의할 점은 산소제거제는 접착제 조성물에 일정량만이 존재하지만 산소분자와의 반응을 통하여 계속 소모되기에 근본적으로 부식 문제를 해결할 수 있는 방법은 아닙니다.


[부식방지제]
전기화학적 부식반응을 막을 수 있는 또다른 방법으로 ICA 조성물에 부식 방지제를 첨가시킬 수 있습니다. 유기계 부식방지제는 금속 표면에 흡착하여 표면을 외부환경으로부터 격리시키는 보호막을 형성하여 부식 반응을 억제할 수 있습니다. 부식방지제는 적용하고자 하는 금속성분에 따라서 효율성이 크게 변화하므로 알맞은 성분을 미리 준비하여 사용하는 것이 중요합니다.


[희생음전극]
접촉저항의 안정성을 확보하기 위하여 희생전극을 사용하는 방법도 효과적인 방법 중의 하나입니다. 일반적으로 음극과 양극을 구성하는 성분 사이의 상대적인 전기화학적 전위차가 클수록, 부식 반응이 빨리 일어날수가 있습니다. 그리고 전위차가 낮은 금속일수록 부식이 빨리 진행되며 접촉저항도 증가하게 됩니다. 그러므로 전도성 접착제에 사용되는 금속입자보다 전위차가 더 낮은 금속성분을 희생전극으로 사용하면 전기적 접속을 구성하여야 하는 전도성 입자의 표면을 부식 반응으로부터 보호할 수 있습니다.


[산화막 침투 입자]
접촉저항 안정성을 높이는 또다른 방법은 ICA 조성물에 뾰족한 돌기나 날카로운 모서리를지닌 전도성 입자를 첨가하는 것입니다. 이러한 형태의 전도성 입자는 압력이 가해지면 금속입자 표면에 형성된 산화물층을 뚫고 들어가 전기적 경로를 형성시키는 역할을 하며 이때 고분자 바인더는 경화반응에 의한 수축을 통하여 산화막을 뚫는 돌기형 전도성 입자를 피착물위에 고정시켜주는 역할을 합니다.

 

 

 

 

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플라스틱 스페이서공정
플라스틱 스페이서는 경질 스페이서에 비해 불안정하지만 하중부가 여하에 따라 크기가 변하므로 미세한 셀두께 제어재료로서 적합합니다. 또한 액정층의 온도변화에 의한 광학 특성의 변동이나 층두께의 변동을 고려하면 셀두께가 고정되어 있다는 것이 바람직한 일은 아닙니다. 액정의 열팽창계수에 가까운 성질을 갖는 플라스틱 스페이서는 고온에서 셀두께 팽창시에 스페이서의 이동을 방지하고 저온에서의 공동발생 방지 등에 그 효과를 발휘합니다. 플라스틱 스페이서로서는 내열성, 내약품성에 우수하고, 넓은 온도범위에서도 탄체성으로서 거동하는 좋은 특성을 가지고 있습니다.


유리 스페이서공정
유리 스페이서는 하중을 주어도 변형이 거의 없고, seal 재의 두께 등을 원하는 수치로 설정하는 용도로는 가장 적당합니다. 막대모양(봉상)의 스페이서이기 때문에 분상했을 때 서로 교차하는 것도 있지만, 길이가 적당하게 짧은 경우에는 기판을 압축하면 서로 미끄러져 교차상태가 풀리고, 긴 스페이서가 겹쳐진 경우에는 파괴되어, 특별히 문제가 생기지 않습니다. 다만 셀 내에서 사용할 경우에는 배향막 등 기판내면을 손상할 수 있기 때문에 분산에 세심한 주의가 필요합니다. 유리 스페이서는 알카리성분이 서서히 액정 중에 용출되어 액정재료를 노화시키기 때문에, 일반적으로 무알카리 유리로 제조합니다. 이는 방사 과정에서는 불순물이 부착되기 쉽고, 이러한 불순물이 액정재료를 나쁘게 하고, 혹은 액정 분자 배열을 흩뜨릴 염려가 있기 때문에, 순수로 완전히 세정한 것을 사용합니다. 스페이서로서는 방사속도를 일정하게 유지, 직경이 균일해지도록 관리할 필요가 있습니다.


액정셀의 제조공정
제조 방법은 유리판에 뿜어 칠하는 스프레이법, 진공용기 속에서 재료를 기판에 형성하는 진공증착법, 저압의 기체속에서 방전시키는 고주파스페터법 등이 있습니다. 액정셀에 전압을 가해줄 수 있는 표시 전극 패턴을 형성하는 방법에는 두 가지 방법이 있는데, 하나는 박막을 형성할 때 전극과 같은 모양으로 구멍을 뚫은 마스크를 기판에 대고 패턴과 같은 형태에만 도전막을 붙이는 방법이고, 또 하나는 보다 정밀한 패턴을 만들기 위해 사용되는 포토에칭 방법입니다.

 

 

 

 

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