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  1. 2012.12.24 UV 경화형 점착제의 연구 동향

 

IPN structure in PSA

 

1) UV 경화형 semi-IPN 점착제
다양한 산업에서 아크릴 단량체 혹은 올리고머를 활용되고 있습니다.
아크릴 계열의 재료가 가지는 높은 투과성, 무색성, 내황변성, 내산화성 등의 우수한 물성 때문입니다. 하지만 아크릴조성물은 대부분 선형적인 구조를 가지고 있어 내열성이 떨어지게 됩니다. 그러므로 열안정성을 확보하기 위해 다관능성의 아크릴 재료를 활용하여 가교를 시키는 것이 중요합니다.
다양한 연구진들에 의해 접착제가 약한 가교에서는 유체와 같은 흐름성을 보이다가 가교도가 증가할 때 creep 저항성이 급격히 증가함을 밝혀냈습니다. 그리고 다관능성 아크릴레이트들이 free-radical 혹은 cationic 시스템을 통해 매우빠르게 가교 될 수 있음을 확인하였습니다.
일반적으로 가교 과정에 활용되는 다관능성 아크릴레이트에는 trimethylolpropanetriacrylate(TMPTA)와 tetraethylene glycoldiacrylate(TEGDA) 등이 있습니다. 이러한 삼관능성 아크릴레이트는 우수한 접착성능, 표면특성을 보이고 높은 가교도, 빠른 반응성, 내화학성 등을 보입니다.
다관능성 아크릴레이트의 가교는 점착제 내부에서 semi-interpenetrate polymernetworks(IPN) 구조를 형성하게 됩니다.
상기그림은 PSA와 아크릴레이트가 형성하는 IPN구조에 대한 모식도입니다. 이러한 Semi-IPN구조는 점착제가 우수한 내열성을 가질 수있게 해줍니다.

 

 

(a) benzophenone in polymer's side chain (b) reaction of hydrogen donor and benzophenone

 

2) 공중합형-광개시제를 함유한 UV 경화형 접착제
점착제는 가교반응이 일어남에 따라 tack, peel 감소하는 형태의 non-tacky한 재료로 변화하게 되므로 가교밀도는 섬세하게 조정되어야 합니다.
일반적인 고분자의 가교는 추가적인 가교에 의해서 이루어지게 되는데 점착제와 가교제 간의 혼합으로 인한 재료손상의 가능성과 저장성 감소의 문제를 가지게 됩니다. 그렇기 때문에 UV-경화 가능형 점착제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
4-acryloyloxy benzophenone(ABP)과 Oacryloylacetophenoneoxime(AAPO) 등의 불포화성 광개시제를 활용하여 공중합 점착제를 합성하면 benzophenone이 고분자의 측쇄에 pendant형태로 존재하게 됩니다.
Benzophenone이 점착제의 측쇄에 존재해 hydrogen abstractors 역할을 합니다〔상기그림〕.

 

3) 광원반응형 HREM(hydrogenated rosinepoxy methacrylate) 연구
로진은 높은 분자량을 가진 천연 acid로써 상호용해성이 있는 물질들의 혼합체입니다.
혼합체중 가장 많은 부분을 차지하는 것은 resin acid로써, 대부분 abietic acid로 이루어져 있습니다.
로진은 접착력을 향상시키고 점도를 조절하는데 활용되는데, 이러한 특성은 alicyclic 구조와 연관이 있습니다. 그러므로 점착제와 로진의 혼합을 통해 점착제의 접착력, 안정성, 투과성 그리고 열적 안정성의 향상이 가능하다. 하지만 로진은 다양한 이성질체 C=C 형태를 가지고 있으며 이는 또한 쉽게 산화 될 수 있어, hydroge nation, polymerization, 혹은 disproportion 등으로 변성시켜 활용하여야 합니다.
Hydrogenated 로진은 첨가제나 개선제로 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 하지만 UV경화시스템에 활용하기 위해서는 아크릴레이트 관능기를 가진 형태로 개질해야 하며 이런 방법을 통해 광원경화형 재료로 활용이 가능합니다.
또한 고분자 사슬 내에 로진 구조를 형성시킴으로서 추가적인 블렌딩 과정 없이 로진이 가지는 장점을 점착제에서 발현 시킬 수 있습니다.

 

 

Semiconduct processing

 

4) 반도체 공정용 UV 경화형 점착제
최근 IT 산업의 고도화에 따라 반도체 공정 또한 보다 효율적이고 신속한 공정이 요구되고 있습니다.〔상기그림〕는 실리콘 웨이퍼의 1차 가공을 거친 후 back-grinding(BG)부터 dicing & pick-up이 되는 과정까지의 공정 과정 순서도입니다.
이 공정과정을 크게 세 단계로 구별하면 BG -> carrier -> dicing 으로 나눌 수 있으며 이 세 공정 모두 점착제에 의해 핸들링 되기 위해, BG단계에서는 연마과정에서 웨이퍼가 그 충격을 견딜 수 있도록 강하게 고정시키기 위해 활용되며, carrier과정에서는 보호용 필름을 통한 이송과정에서의 고정을 위하여 사용되고 dicing과정에서는 다이아몬드 칼 혹은 레이저를 통한 정확한 절단을 위해 점착테이프가 활용됩니다.
여기에 사용되는 점착제는 모두 bonding이 조절되어야 합니다. Bonding 과정에서는 강력한 접착력으로 피착재를 고정시키지만 다음 공정으로 넘어가기 위한 debonding 과정에서는 약한 접착력으로 웨이퍼로 부터 손상없이 제거되어야 합니다.
Bonding-debonding을 제어하기 위하여 광원경화형 올리고머와 일반적인 점착제를 블랜딩하여 광원의 강도를 조절합니다. 이때 광원경화형 올리고머의 관능형태, 광개시제의 비율, 광원 조사 조건 등에 의해 최종적인 점착물성이 변화하게 됩니다.

 

 

 

 

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