KR101676397B1 - 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막 - Google Patents

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Abstract

비스페놀계 에폭시 수지, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화촉매 및 카본블랙을 포함하는 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막이 제공된다.
카본/에폭시 수지 조성물, 카본-에폭시 유전막, 카본블랙, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화촉매

Description

카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막{CARBON/EPOXY RESIN COMPOSITION, AND CARBON-EPOXY DIELECTRIC FILM PRODUCED BY USING THE SAME}
본 기재는 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막에 관한 것이다.
수동 소자(passive device), 예를 들면 레지스터, 캐패시터, 인덕터 등을 인쇄회로기판(PCB) 내부에 내장시킴으로써, 기판의 표면적을 감소시켜 장치의 소형화 및 경량화가 가능하고, 인덕턴스를 감소시켜 전기적 성능이 향상되며, 땜납 접합부(solder joint)의 감소로 인하여 장치의 신뢰성이 향상되고, 제조비용이 감소될 수 있다.
수동 소자의 일 예로 내장형 캐패시터의 용량은 응용분야에 따라 1 ㎊ 내지 1 ㎌ 또는 그 이상의 용량이 필요하다.
스퍼터링(sputtering), 화학기상증착법(CVD) 등 박막 공정을 이용하면 얇은 두께에 의하여 고용량을 달성할 수 있다. 그러나 이는 생성된 세라믹 박막이 유기기판에 적용시 쉽게 깨질 수 있으며, 유기기판(FR-4)의 결함 때문에 박막 증착시 유전체의 결함이 발생하여 수율(yield)이 적고, 제조 공정이 비싸다는 단점을 가진다. 이로 인해 상기 스퍼터링 또는 화학기상 증착법을 에폭시 기판(FR-4 기판) 또는 플렉스(flex) 기판과 같은 유기기판에 적용하여 상업화하기에는 무리가 있다.
폴리머 후막 공정은 공정이 쉽고 저렴하며, 유기기판과의 신뢰성이 확보되나, 유전용량이 낮은 단점을 가진다.
최근 금속 및 카본블랙과 같은 전도성 입자를 열경화성 폴리머 매트릭스에 분산시켜 그 농도를 침출 문턱값(percolation threshold) 부근까지 조절함으로써, 박막의 단점을 극복하고, 후막의 장점을 이용하면서, 고 용량의 캐패시턴스(capacitance)를 달성하려는 시도가 많이 이루어지고 있다.
현재 큰 유전상수를 가지는 카본블랙-폴리머 복합체는 경화제로서 산 무수물계 경화제, 경화촉매로서 이미다졸계 촉매를 사용하고, 전도성 물질로서 카본블랙을 사용하여 제조된다. 이 경우, 이미다졸계 촉매는 카본블랙에 의해 피독될 수 있다. 그 결과로 상기 카본블랙-폴리머 복합체는 고 유전상수를 가지나 폴리머 매트릭스가 저경화됨으로써, 전반적으로 유전손실율이 매우 커져 아직 상용화 단계에 이르지 못하고 있다.
본 발명의 일 구현예는 저 유전손실율을 달성할 수 있는 카본/에폭시 수지 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 카본-에폭시 유전막을 포함하는 반도체 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 비스페놀계 에폭시 수지, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화촉매 및 카본블랙을 포함하는 카본/에폭시 수지 조성물을 제공한다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물에서, 상기 비스페놀계 에폭시 수지는 60 내지 90 중량%, 상기 아민계 경화제는 1 내지 30 중량%, 상기 이미다졸계 경화촉매는 0.1 내지 3 중량%, 그리고 상기 카본블랙은 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 또한 상기 아민계 경화제 및 상기 이미다졸계 경화촉매는 10:1 내지 5:1의 중량비로 포함될 수 있다.
상기 비스페놀계 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AF형 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009038737876-pat00001
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 수소, 알킬기 또는 OH이다.
상기 아민계 경화제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112009038737876-pat00002
상기 화학식 2에서,
R3 내지 R6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테 로고리기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.
상기 아민계 경화제의 구체적인 예로는 디에틸렌 트리아민(diethylene triamine, DETA), 트리에틸렌 테트라아민(triethylene tetramine, TETA), 디에틸아미노 프로필아민(diethylamino propyl amine, DEAPA), 멘탄 디아민(menthane diamine, MDA), N-아미노에틸 피페라진(N-aminoethyl piperazine, N-AEP), 메타-크실렌 디아민(m-xylene diamine, MXDA), 이소포론 디아민(isophorone diamine, IPDA), 디시안디아미드(dicyandiamide, DICY) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 이미다졸계 경화촉매는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬 이미다졸, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴 이미다졸, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 이미다졸계 경화촉매는 예를 들면, 1-메틸 이미다졸, 2-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-이소프로필 이미다졸. 2-운데실 이미다졸, 2-헵타데실 이미다졸, 1-페닐 이미다졸, 2-페닐 이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물은 상기 카본블랙 100 중량부에 대하여, 분산제(dispersant) 10 내지 100 중량부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조되는 카본-에폭시 유전막을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 카본-에폭시 유전막을 포함하 는 반도체 소자를 제공한다. 상기 반도체 소자는 내장형 캐패시터일 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막은 내열성 및 유전물성이 우수하여, 저 유전손실율이 요구되는 내장형 캐패시터 등의 다양한 반도체 소자 제조에 이용할 수 있다.
이하 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "알킬기"란 C1 내지 C30 알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C20 알킬기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C1 내지 C10 알킬기를 의미하며, "알케닐기"란 C2 내지 C30 알케닐기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 알케닐기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C2 내지 C10 알케닐기를 의미하며, "알키닐기"란 C2 내지 C30 알키닐기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 알키닐기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C2 내지 C10 알키닐기를 의미하며, "알콕시기"란 C1 내지 C30 알콕시기를 의미하고, 구체적으로는 C1 내지 C20 알콕시기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C1 내지 C10 알콕시기를 의미하며, "사이클로알킬기"란 C3 내지 C30 사이클로알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알킬기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C3 내지 C10 사이클로알킬기를 의미하며, "사이클로알케닐기"란 C3 내지 C30 사이클로알케닐기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알케닐기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C3 내지 C10 사이클로알케닐기를 의미하며, "사이클로알키닐기"란 C3 내지 C30 사이클로알키닐기를 의미하고, 구체적으로는 C3 내지 C20 사이클로알키닐기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C3 내지 C10 사이클로알키닐기를 의미하며, "아릴기"란 C6 내지 C30 아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C6 내지 C20 아릴기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C6 내지 C10 아릴기를 의미하며, "헤테로아릴기"란 C2 내지 C30 헤테로아릴기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 헤테로아릴기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C2 내지 C10 헤테로아릴기를 의미하며, "아릴알킬기"란 C7 내지 C30 아릴알킬기를 의미하고, 구체적으로는 C7 내지 C20 아릴알킬기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C7 내지 C10 아릴알킬기를 의미하고, "헤테로고리기"란 C2 내지 C30 헤테로고리기를 의미하고, 구체적으로는 C2 내지 C20 헤테로고리기를 의미하고, 더욱 구체적으로는 C2 내지 C10 헤테로고리기를 의미한다. 또한 "헤테로고리기"란 O, S, N, P, Si 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 원소를 포함하는 치환 또는 비치환된 헤테로고리기를 의미한다.
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "치환"이란 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기 또는 히드라존기, 카르복실기와 같은 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한 본 명세서에서 "＊"는 동일하거나 상이한 원자 또는 화학식과 연결되는 부분을 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 비스페놀계 에폭시 수지, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화촉매 및 카본블랙을 포함하는 카본/에폭시 수지 조성물을 제공한다. 카본/에폭시 수지 조성물이 상기 각 구성성분을 모두 포함할 경우, 경화가 우수하게 이루어져 유전손실율이 저하되어 유전물성이 향상되고, 내열성이 향상된다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물은 상기 비스페놀계 에폭시 수지를 60 내지 90 중량%, 상기 아민계 경화제를 1 내지 30 중량%, 상기 이미다졸계 경화촉매를 0.1 내지 3 중량%, 그리고 상기 카본블랙을 1 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. 또한 상기 카본/에폭시 수지 조성물은 상기 아민계 경화제 및 상기 이미다졸계 경화촉매를 10:1 내지 5:1의 중량비로 포함할 수 있다. 카본/에폭시 수지 조성물이 각 구성성분을 상기 범위 내로 포함할 경우, 경화가 더욱 우수하게 이루어져 유전손실율이 저하되어 유전물성이 향상되고, 내열성이 향상된다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물은 카본블랙을 포함함으로써, 이를 포함하지 않은 경우보다 유전상수가 커져 유전물성이 향상된다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물은 잔부로서 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 용매는 카본/에폭시 수지 조성물이 도포하기에 적절한 점도를 가질 수 있는 양으로 포함될 수 있다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물은 추가 첨가제로서 분산제를 더 포함할 수 있다. 상기 분산제를 포함하는 경우 카본블랙간의 응집을 제어할 수 있어 유전물성 이 향상된다.
이하 상기 카본/에폭시 수지 조성물에 포함되는 각 구성성분에 대하여 구체적으로 살펴본다.
(A) 비스페놀계 에폭시 수지
비스페놀계 에폭시 수지는 경화가 잘 이루어져 경화도를 높임으로써 유전손실율을 낮출 수 있고, 내열성을 향상시킬 수 있다.
상기 비스페놀계 에폭시 수지의 구체적인 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AF형 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112009038737876-pat00003
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 수소, 알킬기 또는 OH이다.
상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 구체적으로 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(DGEBA)를 포함할 수 있다.
상기 비스페놀계 에폭시 화합물은 상기 카본/에폭시 수지 조성물 총량에 대 하여, 60 내지 90 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 65 내지 85 중량% 포함될 수 있고, 더욱 구체적으로는 70 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 비스페놀계 에폭시 화합물이 상기 함량 범위 내로 포함될 경우, 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막이 우수한 유전물성, 특히 저 유전손실율을 나타낼 수 있다.
(B) 아민계 경화제
아민계 경화제 상기 비스페놀계 에폭시 수지의 가교결합 반응을 유도하여 비스페놀계 에폭시 수지를 경화시키는 역할을 수행한다.
상기 아민계 경화제는 작용기로서 아민기를 포함하고 있어, 산무수물계 경화제에 비하여 카본블랙에 대한 친화력이 높아 카본블랙과의 결착력이 우수하다. 예를 들면 상기 아민계 경화제는 카본블랙을 패시베이션(passivation)할 수 있다. 이로써 상기 아민계 경화제를 이미다졸계 경화촉매와 함께 사용하는 경우, 상기 이미다졸계 경화촉매가 카본블랙에 의해 피독되는 것을 방지할 수 있고, 상기 카본/에폭시 수지 조성물의 경화도를 향상시킬 수 있다. 따라서 상기 카본/에폭시 수지 조성물은 저 유전손실율을 달성하여 유전물성을 향상시키며, 내열성을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 아민계 경화제는 열잠재성 경화제로서, 산무수물계 경화제보다 높은 경화온도를 가지며 산무수물계 경화제보다 큰 경화열을 나타낸다. 상기 아민계 경화제를 이용하면 경화도가 향상되어 이를 포함하는 카본/에폭시 수지 조성물은 높은 유리전이온도(Tg)를 나타내며, 우수한 내열성을 가진다.
상기 아민계 경화제는 시아노기를 포함할 수 있으며, 이러한 시아노기 함유 아민계 경화제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112009038737876-pat00004
상기 화학식 2에서,
R3 내지 R6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.
상기 시아노기 함유 아민계 경화제는 작용기로서 아민기뿐 아니라 시아노기도 포함하고 있어, 카본블랙에 대한 친화력에 있어서 시너지 효과를 나타냄으로써 카본블랙과의 결착력이 더욱 우수해질 수 있다. 이로써 상기 시아노기 함유 아민 계 경화제를 이미다졸계 경화촉매와 함께 사용하는 경우, 상기 카본/에폭시 수지 조성물의 경화도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 상기 카본/에폭시 수지 조성물은 저 유전손실율을 달성하여 유전물성을 향상시키며, 내열성을 향상시킬 수 있다.
상기 아민계 경화제의 구체적인 예로는 디에틸렌 트리아민(diethylene triamine, DETA), 트리에틸렌 테트라아민(triethylene tetramine, TETA), 디에틸아미노 프로필아민(diethylamino propyl amine, DEAPA), 멘탄 디아민(menthane diamine, MDA), N-아미노에틸 피페라진(N-aminoethyl piperazine, N-AEP), 메타-크실렌 디아민(m-xylene diamine, MXDA), 이소포론 디아민(isophorone diamine, IPDA), 디시안디아미드(dicyandiamide, DICY) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아민계 경화제는 상기 카본/에폭시 수지 조성물 총량에 대하여, 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 1 내지 20 중량% 포함될 수 있고, 더욱 구체적으로는 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 아민계 경화제가 상기 범위 내로 포함되면, 비스페놀계 에폭시 수지의 경화가 충분히 일어나서 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막은 유전손실율이 저하되고, 내열성 및 보존안정성이 향상된다.
(C) 이미다졸계 경화촉매
이미다졸계 경화촉매는 비스페놀계 에폭시 수지간의 경화를 촉진하는 역할을 수행한다. 이미다졸계 경화촉매를 산무수물계 경화제와 함께 사용하는 경우에는 상기 카본/에폭시 수지 조성물의 구성성분인 카본블랙에 의한 촉매 피독이 발생한 다. 그러나 이미다졸계 경화촉매를 아민계 경화제와 함께 사용하는 경우, 상기 아민계 경화제가 카본블랙에 의한 촉매 피독을 예방하거나 감소시킬 수 있어, 상기 이미다졸계 경화촉매 및 카본블랙 모두 효과적으로 각자의 역할을 수행할 수 있다.
상기 이미다졸계 경화촉매는 비스페놀계 에폭시 수지의 경화를 촉진시킴으로써, 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막의 유전손실율을 낮춘다.
상기 이미다졸계 경화촉매는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬 이미다졸, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴 이미다졸, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 이미다졸계 경화촉매는 예를 들면, 1-메틸 이미다졸, 2-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-이소프로필 이미다졸. 2-운데실 이미다졸, 2-헵타데실 이미다졸, 1-페닐 이미다졸, 2-페닐 이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 이미다졸계 경화촉매는 상기 카본/에폭시 수지 조성물 총량에 대하여, 0.1 내지 3 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 0.5 내지 2 중량%로 포함될 수 있고, 더욱 구체적으로는 0.5 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있다. 이미다졸계 경화촉매가 상기 범위 내로 포함되는 경우 비스페놀계 에폭시 수지의 경화가 충분히 일어나서 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막은 유전손실율이 저하되고, 내열성 및 보존안정성이 향상된다.
또한 상기 아민계 경화제 및 상기 이미다졸계 경화촉매는 10:1 내지 5:1의 중량비로 포함될 수 있다. 아민계 경화제 및 이미다졸계 경화촉매가 상기 중량비로 포함되는 경우, 경화가 우수하게 이루어져 유전손실율이 저하되어 유전물성이 향상되고, 내열성이 향상된다.
(D) 카본블랙
상기 카본블랙은 전도성 물질로서 표면적이 넓은 구조를 가지므로, 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막이 고 유전상수를 가지도록 할 수 있다.
상기 카본블랙은 표면적이 300㎡/ℓ이상이고, 디부틸프탈레이트(DBP) 흡수도가 100㎖/100g 이상인 것이 사용될 수 있다. 상기 카본블랙의 구체적인 예로는 케첸블랙 EC-300J(MITSUBISH CHEMICAL사제) 또는 케첸블랙 EC-600JD(MITSUBISH CHEMICAL사제)를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 표면적 및 DBP 흡수도가 상기 범위 내이면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 상기 카본블랙은 상기 카본/에폭시 수지 조성물 총량에 대하여, 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있고, 구체적으로는 1.5 내지 7.5 중량%로 포함될 수 있고, 더욱 구체적으로는 3.5 내지 6.5 중량%로 포함될 수 있다. 카본블랙의 함량이 상기 범위 내이면 카본블랙간의 거리가 최적화되어 유전물성을 보다 향상시킬 수 있다. 따라서 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조된 카본-에폭시 유전막이 고 유전상수 및 저 유전손실율을 가지도록 하기 위해서는 카본블랙을 상기 범위 내로 포함하는 것이 좋다.
(E) 용매
용매의 구체적인 예로는 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 이소부틸 아 세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트, 에틸렌글리콜 n-부틸에테르 아세테이트(EGBEA), 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르 아세테이트, 디프로필렌글리콜, n-부틸에테르, 트리프로필렌글리콜, n-프로필에테르, 트리프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜메틸에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 디아세테이트(PGDA), 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(DPGME), 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(carbitol), 프로필렌글리콜모노에틸에테르 아세테이트, 디메틸 포름아미드(DMF), 아세톤, 시클로헥사논, 3-메톡시프로피온산에틸, 3-에톡시프로피온산메틸, 3-에톡시프로피온산에틸, 메틸 셀로솔브 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 용매는 카본/에폭시 수지 조성물의 총 함량에 대하여 상술한 구성성분을 제외한 잔부의 양으로 포함될 수 있으며, 상기 카본/에폭시 수지 조성물이 도포하기에 적절한 점도를 가질 수 있는 양으로 포함될 수 있다.
(F) 추가 첨가제
상기 카본/에폭시 수지 조성물은 추가적으로 분산제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 분산제는 카본블랙간의 응집을 제어하는 역할을 수행한다. 상기 분산제는 카본블랙간의 응집을 제어할 수 있는 친수성기 및 소수성기를 포함하고 있는 것일 수 있다. 카본/에폭시 수지 조성물을 구성하는 카본블랙의 표면을 미리 분산제로 처리하여 사용할 수도 있다.
상기 분산제는 우레탄계 분산제, 아크릴계 분산제 또는 에폭시계 분산제일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 우레탄계 분산제의 예로는 disperbyk 2150(BYK chemie사제), disperbyk 164(BYK chemie사제), disperbyk 163(BYK chemie사제) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 들 수 있다.
상기 아크릴계 분산제의 예로는 disperbyk 2070(BYK chemie사제)를 들 수 있다.
상기 에폭시계 분산제의 예로는 하기 화학식 3으로 표시되는 반복단위를 포함하는 화합물을 들 수 있다.
[화학식 3]
Figure 112009038737876-pat00005
상기 화학식 3에서,
R7은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기일 수 있고,
l은 1 내지 10의 정수일 수 있고,
m은 1 내지 10의 정수일 수 있고, 구체적으로는 m은 1일 수 있고,
n은 2 내지 10의 정수일 수 있다.
상기 에폭시계 분산제의 구체적인 예로는 하기 화학식 4로 표시되는 반복단 위를 포함하는 화합물을 들 수 있다.
[화학식 4]
Figure 112009038737876-pat00006
상기 화학식 4에서,
n은 2 내지 10의 정수일 수 있다.
상기 분산제는 상기 카본블랙 100 중량부에 대하여, 10 내지 150 중량부의 양으로 사용될 수 있고, 구체적으로는 30 내지 100 중량부의 양으로 사용될 수 있고, 더욱 구체적으로는 40 내지 100 중량부의 양으로 사용될 수 있다. 분산제가 상기 범위 내로 포함되는 경우 상기 카본블랙을 용이하게 분산시킬 수 있어, 카본블랙간의 응집을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조되는 카본-에폭시 유전막을 제공한다.
상기 카본-에폭시 유전막은 상기 카본/에폭시 수지 조성물을 도포한 후, 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물의 도포는 테이프 캐스팅(tape casting), 테이프 프린팅(tape printing), 스핀 코팅, 롤 코팅, 스크린 프린팅 또는 잉크젯 프린팅에 의해 실시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 경화는 카본/에폭시 수지 조성물의 경화가 충분히 이루어질 수 있는 경화조건에서 수행될 수 있다. 상기 경화조건은 열중량 분석법(thermogravimetric analysis, TGA) 및 시차주사열량법(differential scanning calorimeter, DSC)을 이용해서 확인할 수 있다. TGA/DSC 곡선을 통해 발열 피크가 종료되는 온도를 T1이라 할 때 T1±10℃의 온도를 경화온도로 적용할 수 있다. 여기서, 상기 발열 피크가 종료되는 온도(T1)는 TGA/DSC 곡선상에 나타나는 상기 카본/에폭시 수지 조성물의 발열 온도를 의미한다.
상기 카본/에폭시 수지 조성물의 경화는 150℃ 내지 220℃에서 0.5시간 내지 2시간 동안 실시될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 경화가 상기 경화조건에 맞게 실시되는 경우, 상기 카본/에폭시 수지 조성물의 경화가 충분히 이루어지며, 동시에 열적 안정성을 확보할 수 있어 균일하게 저 유전손실율을 가지는 카본-에폭시 유전막을 제조할 수 있다.
상기 카본-에폭시 유전막의 두께는 1 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 유전막 두께가 상기 범위내이면 전류의 손실을 줄일 수 있고, 용이하게 내장형 반도체 소자에 포함될 수 있다. 상기 유전막의 두께는 비스페놀계 에폭시 수지의 함량을 조절함으로써 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 카본-에폭시 유전막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다. 상기 카본-에폭시 유전막은 저 유전손실율을 가질 수 있어 유전물성이 우수하고, 내열성 및 보존안정성이 우수하다. 이에 상기 카본-에폭시 유전막은 반도체 소자의 일부분으로 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유전물질을 필요로 하는 다양한 분야에 이용될 수 있다.
상기 반도체 소자의 구체적인 예로는 캐패시터가 있고, 상기 캐패시터의 구체적인 예로는 디커플링(decoupling) 캐패시터 또는 RF 모듈(RF module) 캐패시터가 있으며, 이들은 내장형일 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일 뿐이며, 본 기재가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터의 제조
케첸블랙 EC-300J(KETJENBLACK EC-300J, MITSUBISH CHEMICAL사제) 0.105 g을 에틸아세테이트(ethyl acetate) 50 g에 넣고 혼합한 후, 초음파처리를 30분 동안 실시하여 카본블랙 분산액을 제조한다.
비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(DGEBA) 1.577 g, 디시안디아미드(DICY) 0.246 g 및 1-메틸 이미다졸 0.015 g을 에틸아세테이트 10 g에 넣고, 자기 교반기로 30분 동안 혼합하여 에폭시 용액을 제조한다.
상기 제조한 카본블랙 분산액 및 상기 제조한 에폭시 용액을 하나의 용기에 넣고, 자기교반기로 30분 동안 교반한다. 이어서 균질기(homogenizer)를 이용하여 3분 동안 교반하고, 초음파처리를 3분 동안 수행하는 과정을 3회 반복한다. 이어서 진공상태 32℃에서 용매인 에틸아세테이트를 증발시켜, 점도가 100,000 cps인 카본/에폭시 수지 조성물을 수득한다.
상기 수득한 카본/에폭시 수지 조성물을 동박적층판(Copper Clad Laminate, CCL)에 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 카본/에폭시 수지 조성물 도막을 형성한다.
상기 동박적층판에 형성된 카본/에폭시 수지 조성물 도막을 상온에서 10℃/min의 속도로 80℃까지 승온시켜 1시간 동안 유지하고, 이후 10℃/min의 속도로 200℃까지 승온시켜 1시간을 유지한 후, 자연냉각을 통해 카본-에폭시 유전막을 제조한다. 상기 동박적층판 위에 형성된 카본-에폭시 유전막의 두께는 20 ㎛이다.
상기 제조된 카본-에폭시 유전막 위에 직류 스퍼터링(direct current sputtering) 장비를 이용해 금(Au)으로 이루어진 상부 전극(top electrode)을 증착하여 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 제조한다.
실시예 2 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터의 제조
1-메틸 이미다졸 0.015 g 대신 2-메틸 이미다졸 0.015 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 진행하여 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 제조한다.
상기 동박적층판 위에 형성된 카본-에폭시 유전막의 두께는 20 ㎛이다.
실시예 3 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 카본-에폭시 유전막을 포 함하는 캐패시터의 제조
케첸블랙 EC-300J(KETJENBLACK EC-300J, MITSUBISH CHEMICAL사제) 0.105 g 및 상기 화학식 4로 표시되는 반복단위를 포함하는 에폭시계 분산제 0.0735 g을 에틸아세테이트 50 g에 넣고 혼합한 후, 초음파처리를 30분 동안 실시하여 카본블랙 분산액을 제조한다.
비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(DGEBA) 1.577 g, 디시안디아미드(DICY) 0.246 g 및 1-메틸 이미다졸 0.015 g을 에틸아세테이트 10 g에 넣고, 자기 교반기로 30분 동안 혼합하여 에폭시 용액을 제조한다.
상기 제조한 카본블랙 분산액 및 상기 제조한 에폭시 용액을 하나의 용기에 넣고, 자기교반기로 30분 동안 교반한다. 이어서 균질기(homogenizer)를 이용하여 3분 동안 교반하고, 초음파처리를 3분 동안 수행하는 과정을 3회 반복한다. 이어서 진공상태 32℃에서 용매인 에틸아세테이트를 증발시켜, 점도가 100,000 cps인 카본/에폭시 수지 조성물을 수득한다.
상기 수득한 카본/에폭시 수지 조성물을 동박적층판(Copper Clad Laminate, CCL)에 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 카본/에폭시 수지 조성물 도막을 형성한다.
상기 동박적층판에 형성된 카본/에폭시 수지 조성물 도막을 상온에서 10℃/min의 속도로 80℃까지 승온시켜 1시간 동안 유지하고, 이후 10℃/min의 속도로 200℃까지 승온시켜 1시간을 유지한 후, 자연냉각을 통해 카본-에폭시 유전막을 제조한다. 상기 동박적층판 위에 형성된 카본-에폭시 유전막의 두께는 20 ㎛이다.
상기 제조된 카본-에폭시 유전막 위에 직류 스퍼터링(direct current sputtering) 장비를 이용해 금(Au)으로 이루어진 상부 전극(top electrode)을 증착하여 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 제조한다.
실시예 4 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터의 제조
1-메틸 이미다졸 0.015 g 대신 2-메틸 이미다졸 0.015 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 진행하여 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 제조한다.
상기 동박적층판 위에 형성된 카본-에폭시 유전막의 두께는 20 ㎛이다.
비교예 1 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터의 제조
디시안디아미드(DICY) 0.246g 대신 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드 0.764 g을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 진행하여 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 제조한다.
상기 동박적층판 위에 형성된 카본-에폭시 유전막의 두께는 20 ㎛이다.
비교예 2 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용한 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터의 제조
1-메틸 이미다졸 0.015 g을 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 진행하여 카본/에폭시 수지 조성물 및 이를 이용하여 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 제조한다.
상기 동박적층판 위에 형성된 카본-에폭시 유전막의 두께는 20 ㎛이다.
시험예 1 발열 온도 측정
열중량 분석법(TGA) 및 시차주사열량법(DSC)을 통해 상기 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2에서 수득한 카본/에폭시 수지 조성물의 발열 온도를 측정한다. TGA/DSC 곡선을 통해 발열 피크가 종료되는 온도를 카본/에폭시 수지 조성물의 발열 온도라 한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
시험예 2 경화열 측정
TGA/DSC 곡선을 통해 상기 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2에서 수득한 카본/에폭시 수지 조성물의 경화열을 계산한다. 이때 DSC의 곡선 아래부분의 면적이 발열량임을 이용한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
시험예 3 유리전이온도 측정
시차주사열량법(differential scanning calorimetry, DSC)을 통해 상기 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2에서 수득한 카본/에폭시 수지 조성물의 유리전이 온도를 측정한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
시험예 4 유전물성 평가
상기 실시예 1 내지 실시예 4, 비교예 1 및 비교예 2에서 제조한 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터를 금속-절연층-금속 (metal-insulator-metal, MIM)방식으로 유전손실율(tan δ, 단위: %)을 측정한다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[표 1]
시편 번호 발열 온도
(℃)		 경화열
(J/g)		 유리전이온도
(℃)		 유전손실율
(%)
실시예 1 149.0 198 91.5 8
실시예 2 153.7 340.7 100.4 6
실시예 3 136.0 478.2 107 5
실시예 4 134.5 480.4 108.4 5
비교예 1 115.6 234.5 87.1 45
비교예 2 120.8 223.4 85.2 56
상기 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 및 비교예 2의 발열 온도를 비교하면, 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 발열 온도가 비교예 1 및 비교예 2의 발열 온도보다 높다. 이로써 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 카본/에폭시 수지 조성물의 경화가 열잠재성 경화임을 확인할 수 있다.
상기 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 및 비교예 2의 경화열을 비교하면, 상기 실시예 1의 경화열은 비교예 1의 경화열보다 작으나 실시예 2 내지 실시예 4의 경화열은 비교예 1 및 비교예 2의 경화열보다 크다. 이로써 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 카본/에폭시 수지 조성물이 대체적으로 경화가 우수함을 확인할 수 있다.
상기 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 및 비교예 2의 유리전이온도를 비교하면, 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 유리전이온도가 비교예 1 및 비교예 2의 유리전이온도보다 높다. 이로써 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 카본/에폭시 수지 조성물이 효율적으로 경화되어 폴리머를 형성하였으며, 내열성이 우수함을 확인할 수 있다.
또한 상기 실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1 및 비교예 2의 유전손실율을 비교하면, 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터의 유전손실율이 비교예 1 및 비교예 2에 따른 카본-에폭시 유전막을 포함하 는 캐패시터의 유전손실율에 비해 우수함을 확인할 수 있다.
이는 아민계 경화제와 이미다졸계 경화촉매를 함께 사용하는 경우, 이미다졸계 경화촉매가 카본블랙에 의한 촉매 피독이 이루어지지 아니하여 에폭시 화합물의 경화도가 증가하기 때문인 것으로 판단된다.
이로써 상기 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 카본-에폭시 유전막을 포함하는 캐패시터는 내열성이 우수하고, 저 유전손실율을 달성하여 우수한 유전물성을 가짐을 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (13)

  1. 비스페놀계 에폭시 수지 60 내지 90 중량%;
    아민계 경화제 1 내지 30 중량%;
    이미다졸계 경화촉매 0.1 내지 3 중량%; 및
    카본블랙 1 내지 10 중량%
    을 포함하는 카본/에폭시 수지 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카본/에폭시 수지 조성물은 상기 아민계 경화제 및 상기 이미다졸계 경화촉매를 10:1 내지 5:1의 중량비로 포함하는 것인 카본/에폭시 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비스페놀계 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 AF형 에폭시 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 카본/에폭시 수지 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 카본/에폭시 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112009038737876-pat00007
    상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 수소, 알킬기 또는 OH이다.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아민계 경화제는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 것인 카본/에폭시 수지 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112009038737876-pat00008
    상기 화학식 2에서,
    R3 내지 R6는 동일하거나 서로 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아민계 경화제는 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌 테트라아민, 디에틸아 미노 프로필아민, 멘탄 디아민, N-아미노에틸 피페라진, 메타-크실렌 디아민, 이소포론 디아민, 디시안디아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 카본/에폭시 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화촉매는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬 이미다졸, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴 이미다졸, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 카본/에폭시 수지 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이미다졸계 경화촉매는 1-메틸 이미다졸, 2-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-이소프로필 이미다졸. 2-운데실 이미다졸, 2-헵타데실 이미다졸, 1-페닐 이미다졸, 2-페닐 이미다졸, 2-페닐-4-메틸 이미다졸 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 카본/에폭시 수지 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 카본/에폭시 수지 조성물은 상기 카본블랙 100 중량부에 대하여, 분산제(dispersant) 10 내지 100 중량부를 더 포함하는 것인 카본/에폭시 수지 조성물.
  11. 제1항 및 제3항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 따른 카본/에폭시 수지 조성물을 이용하여 제조되는 카본-에폭시 유전막.
  12. 제11항에 따른 카본-에폭시 유전막을 포함하는 반도체 소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 내장형 캐패시터인 반도체 소자.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6341277B2 (ja) * 2014-06-04 2018-06-13 日立化成株式会社 フィルム状エポキシ樹脂組成物、フィルム状エポキシ樹脂組成物の製造方法、及び半導体装置の製造方法
US9685270B2 (en) * 2014-07-07 2017-06-20 E I Du Pont De Nemours And Company High K dielectric composition for thermoformable capacitive circuits
KR102643505B1 (ko) 2017-12-12 2024-03-04 삼성전자주식회사 전지 케이스, 전지, 및 전지의 제조 방법
KR102591366B1 (ko) 2018-03-09 2023-10-18 삼성전자주식회사 전지 케이스, 전지, 및 전지의 제조 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030006402A1 (en) 2001-04-30 2003-01-09 Yang Rao High dielectric polymer composites and methods of preparation thereof
JP2007123550A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd 誘電体ペースト、キャパシタおよび基板

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63210161A (ja) 1987-02-26 1988-08-31 Asahi Chem Ind Co Ltd ポリオキシメチレン樹脂組成物
JPH0742449B2 (ja) 1988-11-30 1995-05-10 サンスター技研株式会社 自動車構造用接着剤
US5357005A (en) * 1991-12-11 1994-10-18 International Business Machines Corporation Reactive surface functionalization
JPH1036523A (ja) 1996-07-25 1998-02-10 Ndc Co Ltd 樹脂含浸被覆複層摺動部材およびその製造方法
US6156865A (en) * 1998-11-19 2000-12-05 Nec Corporation Flame retardant thermosetting resin composition
KR100513746B1 (ko) 2003-07-02 2005-09-08 현대자동차주식회사 알루미늄 자동차 판넬의 접합부 충전용 페이스트상 조성물
JP2005132953A (ja) 2003-10-30 2005-05-26 Bussan Nanotech Research Institute Inc 一成分硬化性樹脂組成物
JP4941804B2 (ja) * 2005-03-02 2012-05-30 Ｄｉｃ株式会社 エポキシ樹脂組成物、その硬化物、半導体封止材料、新規フェノール樹脂、および新規エポキシ樹脂
KR100956240B1 (ko) * 2007-11-14 2010-05-06 삼성전기주식회사 고분자 복합체
US20110052673A1 (en) * 2008-01-29 2011-03-03 Arthur Tzianabos Therapeutic compositions

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030006402A1 (en) 2001-04-30 2003-01-09 Yang Rao High dielectric polymer composites and methods of preparation thereof
JP2007123550A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd 誘電体ペースト、キャパシタおよび基板

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