KR20140091029A

KR20140091029A - 레이저 직접 구조체 기판의 형성에 사용하기 위한 열가소성 조성물

Info

Publication number: KR20140091029A
Application number: KR1020147014496A
Authority: KR
Inventors: 폴 씨 융; 롱 루오
Original assignee: 티코나 엘엘씨
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-07-18
Also published as: US9074070B2; CN103906803B; US20130106659A1; TWI582152B; JP2015502418A; JP6152114B2; CN103906803A; TW201323503A; WO2013066663A2; WO2013066663A3

Abstract

열방성 액정 중합체, 유전 물질, 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 섬유상 충전제의 특정 조합을 함유하는 열가소성 조성물이 제공된다. 본 발명에서 구성 성분의 성질 및/또는 이들의 농도는 선택적으로 제어되어, 여전히 레이저 활성화 가능하면서, 고 유전 상수, 우수한 기계적 성질(예를 들어, 하중 하에서의 변형) 및 우수한 가공성(예를 들어, 저 점도)을 유지한다. 따라서, 열가소성 조성물은 용이하게 얇은 기판으로 가공될 수 있고, 이후 레이저 직접 구조체 공정(LDS)을 이용하여 하나 이상의 전도성 요소가 적용될 수 있다.

Description

레이저 직접 구조체 기판의 형성에 사용하기 위한 열가소성 조성물{THERMOPLASTIC COMPOSITION FOR USE IN FORMING A LASER DIRECT STRUCTURED SUBSTRATE}

본 발명은, 우수한 기계적 성질 및 가공성(예를 들어, 저 점도)을 유지하면서, 레이저 직접 구조체에 의해 활성화되고, 상대적으로 고 유전 상수를 갖는 열가소성 조성물, 이를 포함하는 부품 및 안테나 구조에 관한 것이다.

본 출원은, 2011년 10월 31일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/553,418호 및 2012년 7월 12일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/673,352호에 기초한 우선권을 주장하고, 이들 모두는 그 전체를 본원에 참조로 인용한다.

휴대용 컴퓨터 및 소형 전자 장치와 같은 전자 부품은 점점 인기를 끌고 있고, 종종 무선 통신능을 갖도록 제공된다. 예를 들어, 전자 부품은 장거리 무선 통신 회로를 사용하여, 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz 및 1900 MHz에서의 휴대 전화 대역을 이용하여 통신할 수 있다(예를 들어, 이동 통신 또는 GSM 휴대 전화 대역을 위한 주요한 위치 시스템(Global System)). 전자 부품은 또한 단거리 무선 통신 연결을 이용하여 인근 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, 전자 부품은 2.4 GHz 및 5 GHz에서 WiFi^®(IEEE 802.11) 대역(때때로 근거리 통신망 대역으로 나타냄) 및 2.4 GHz에서 블루투스(Blootooth)^® 대역을 이용하여 통신할 수 있다. 이러한 전자 부품의 안테나 구조를 생성하기 위하여, 성형 회로 부품(MID)은 종종 전도성 요소 또는 경로가 형성된 플라스틱 기판을 함유한다. 따라서, 이러한 MID 장치는, 소형 장치(예를 들어, 휴대폰)에서 사용하기 위해 공간을 절약하는, 통합 프린트된 전도체 또는 회로 레이아웃을 갖는 3-차원 성형 부품이다. 컴퓨터-제어된 레이저 빔이 플라스틱 기판을 넘어 이동하여 전도성 경로가 위치하게 될 곳에서 이의 표면을 활성화하는 동안, 레이저 직접 구조체(LDS) 공정을 이용하여 MID를 형성하는 것이 점점 인기를 끌고있다. 레이저 직접 구조체 공정으로, 150 마이크론 이하의 전도성 요소 폭 및 간격을 얻는 것이 가능하다. 그 결과, 이러한 공정으로부터 형성된 최종 MID는 최종 적용에서의 공간 및 중량을 절약한다. 레이저 직접 구조체의 또 다른 장점은 이의 유연성이다. 회로의 디자인이 변할 경우, 단순히 레이저를 컨트롤하는 컴퓨터를 다시 프로그래밍하는 문제만이 있다. 이는 시제품화(prototyping)에서 최종 상업 제품의 생산까지의 시간과 비용을 매우 감소시킨다.

레이저 직접 구조체-MID 장치의 플라스틱 기판을 형성하기 위하여 다양한 물질이 제안되어 왔다. 예를 들어, 이러한 물질 중 하나는 폴리카보네이트, 아크릴로나이트릴, 부타다이엔 스타이렌(ABS), 구리 크롬 산화물 스피넬 및 비스페놀 A 다이페닐 포스페이트(BPADP) 난연제의 블렌드이다. 그러나, 이러한 물질의 한가지 문제점은, 난연제가 조성물의 기계적 성질(예를 들어, 하중 하에서 변형 온도)에 부정적 영향을 주는 경향이 있어, 레이저 직접 구조체 공정에서 사용하기 어렵게 만드는 것이다. 이러한 물질은 또한, 고온 저항성이 요구되는 무연(lead free) 접합 공정(표면 실장 기술)을 위해 적합하지 않다. 또 다른 문제는, 물질이 저 유전 상수를 갖는 경향이 있어, 장치에서 하나 이상의 안테나가 포함될 필요가 있는 적용에 사용하기 어렵다. 이 때문에, 다양한 고 유전 물질이 제안되어 왔다. 예를 들어, 제안된 하나의 물질은 폴리페닐렌 산화물, 나일론 또는 폴리아미드와 바륨 티탄산 염 및 구리 크롬 산화물 스피넬과의 블렌드를 포함한다. 불행하게도, 이러한 물질로는, 요구되는 유전 상수를 얻기 위해 바륨 티탄산 염의 높은 하중이 일반적으로 요구되고, 이는 기계적 성질 및 사출 성형에서 얇은 벽으로 둘러싸인 부분을 채우기 위해 필요한 압력에 부정적 영향을 미친다. 또한, 많은 난연제는 사출 성형에 사용되는 몰드 및 스크류를 부식시키는 경향이 있다.

이와 같이, 우수한 기계적 성질 및 가공성(예를 들어, 저 점도)을 유지하면서, 레이저 직접 구조체에 의해 활성화될 수 있고, 상대적으로 고 유전 상수를 갖는 열가소성 조성물에 대한 요구가 존재한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 하나 이상의 열방성 액정 중합체; 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의, 스피넬 결정을 포함하는 하나 이상의 레이저 활성화 가능한 첨가제; 약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 하나 이상의 유전 물질; 및 약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 하나 이상의 섬유상 충전제를 포함하는 열가소성 조성물이 개시된다. 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 유전 물질의 총량에 대한 섬유상 충전제의 중량 비는 약 0.4 내지 약 2.0이다. 열가소성 조성물은, 2 GHz의 주파수에서 측정 시, 약 4.4보다 큰 유전 상수를 나타낸다. 또한, 열가소성 조성물의 융점은 약 250℃ 내지 약 440℃이고, 1.8 메가파스칼의 하중에서 ISO 시험 번호 75-2에 따라 측정된 하중 하에서 변형 온도(deflection temperature)의 융점에 대한 비는 약 0.67 내지 약 1.00이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 약 10 몰% 이상의 나프텐 하이드록시카복실 및/또는 나프텐 다이카복실 산으로부터 유도된 반복 단위의 총합을 갖는 열방성 액정 중합체, 레이저 활성화 가능한 첨가제, 유전 물질 및 섬유상 충전제를 포함하는 열가소성 조성물이 개시된다. 레이저 활성화 가능한 첨가제는 스피넬 결정을 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 기판 및 기판 상에 형성된 하나 이상의 안테나를 포함하는 안테나 구조가 개시된다. 기판은, 하나 이상의 열방성 액정 중합체, 스피넬 결정을 포함하는 하나 이상의 레이저 활성화 가능한 첨가제, 하나 이상의 유전 물질 및 하나 이상의 섬유상 충전제를 포함하는 열가소성 조성물을 포함하고, 상기 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 유전 물질의 총량에 대한 섬유상 충전제의 중량 비가 약 0.4 내지 약 2.0이다. 필요 시, 상기 안테나 구조는, 휴대 전화와 같은 전자 부품 내로 혼입될 수 있다.

본 발명의 다른 특성 및 관점은 하기에서 보다 구체적으로 나타낸다.

당해 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 가장 우수한 방식을 포함하여 본 발명의 전체 및 가능한 개시내용을 첨부한 도면에 대한 참조를 포함하여, 명세서의 나머지 부분에 보다 구체적으로 나타낸다.
도 1 및 2는 본 발명에 따라 형성된 안테나 구조를 사용할 수 있는 전자 부품의 일 양태의 앞면 및 뒷면 각각의 사시도이다.
도 3은 안테나 구조의 일 양태에 대한 예시적인 역-에프 안테나 공진 요소의 상면도이다.
도 4는 안테나 구조의 일 양태에 대한 안테나 구조의 예시적인 모노폴 안테나 공진 요소의 상면도이다.
도 5는 안테나 구조의 일 양태에 대한 예시적인 슬롯 안테나 공진 요소의 상면도이다.
도 6은 안테나 구조의 일 양태에 대한 예시적인 패치 안테나 공진 요소의 상면도이다.
도 7은 안테나 구조의 일 양태에 대한 예시적인 다중분기 역-에프 안테나 공진 요소의 상면도이다.

당해 분야에 통상의 기술자에게 본 논의가 예시적인 양태들의 설명일 뿐이며, 본 발명의 보다 넓은 관점을 제한하려는 것은 아님이 이해될 것이다.

일반적으로, 본 발명은 열방성 액정 중합체, 유전 물질, 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 섬유상 충전제의 특정 조합을 함유하는 열가소성 조성물에 관한 것이다. 본 발명에서 구성 성분의 성질 및/또는 이들의 농도는 선택적으로 제어되어, 여전히 레이저 활성화 가능하면서, 고 유전 상수, 우수한 기계적 성질(예를 들어, 하중 하에서 변형) 및 우수한 가공성(예를 들어, 저 점도)을 유지한다. 따라서, 열가소성 조성물은 용이하게 기판으로 가공될 수 있고, 이후 레이저 직접 구조체 공정(LDS)을 이용하여 하나 이상의 전도성 요소가 적용될 수 있다. 열가소성 조성물의 유리한 성질 때문에, 최종 기판은 매우 작은 크기, 예컨대, 약 5 밀리미터 이하, 일부 양태에서 약 4 밀리미터 이하 및 일부 양태에서 약 0.5 내지 약 3 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 필요 시, 전도성 요소는 안테나(예를 들어, 안테나 공진 요소)일 수 있어서, 최종 부품이 휴대 전화와 같은 매우 다양하고 상이한 전자 부품에 사용될 수 있는 안테나 구조이다.

본 발명의 다양한 양태가 보다 자세히 기술된다.

상기 개시된 바와 같이, 본 발명의 열가소성 조성물은 하나 이상의 열방성 액정 중합체를 사용한다. 이러한 액정 중합체의 양은 통상적으로 열가소성 조성물의 약 20 중량% 내지 약 80 중량%, 일부 양태에서 약 30 중량% 내지 약 75 중량% 및 일부 양태에서 약 40 중량% 내지 약 70 중량%이다. 적합한 열방성 액정 중합체는 방향족 폴리에스터, 방향족 폴리(에스터아미드), 방향족 폴리(에스터카보네이트), 방향족 폴리아미드 등을 포함할 수 있고, 유사하게 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실 산, 방향족 다이카복실 산, 방향족 다이올, 방향족 아미노카복실 산, 방향족 아민, 방향족 다이아민 등 및 이들의 조합으로부터 형성된 반복 단위를 함유할 수 있다.

예를 들어, 방향족 폴리에스터는, (1) 둘 이상의 방향족 하이드록시카복실 산; (2) 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실 산, 하나 이상의 방향족 다이카복실 산 및 하나 이상의 방향족 다이올; 및/또는 (3) 하나 이상의 방향족 다이카복실 산 및 하나 이상의 방향족 다이올을 중합시켜 얻을 수 있다. 적합한 방향족 하이드록시카복실 산의 예로는, 4-하이드록시벤조 산; 4-하이드록시-4'-바이페닐카복실 산; 2-하이드록시-6-나프토 산; 2-하이드록시-5-나프토 산; 3-하이드록시-2-나프토 산; 2-하이드록시-3-나프토 산; 4'-하이드록시페닐-4-벤조 산; 3'-하이드록시페닐-4-벤조 산; 4'-하이드록시페닐-3-벤조 산 등, 및 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함한다. 적합한 방향족 다이카복실 산의 예로는, 테레프탈 산; 아이소프탈 산; 2,6-나프탈렌다이카복실 산; 다이페닐 에터-4,4'-다이카복실 산; 1,6-나프탈렌다이카복실 산; 2,7-나프탈렌다이카복실 산; 4,4'-다이카복시바이페닐; 비스(4-카복시페닐)에터; 비스(4-카복시페닐)부탄; 비스(4-카복시페닐)에탄; 비스(3-카복시페닐)에터; 비스(3-카복시페닐)에탄 등, 및 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함한다. 적합한 방향족 다이올의 예로는, 하이드로퀴논; 레조시놀; 2,6-다이하이드록시나프탈렌; 2,7-다이하이드록시나프탈렌; 1,6-다이하이드록시나프탈렌; 4,4'-다이하이드록시바이페닐; 3,3'-다이하이드록시바이페닐; 3,4'-다이하이드록시바이페닐; 4,4'-다이하이드록시바이페닐 에터; 비스(4-하이드록시페닐)에탄 등, 및 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함한다.

특정 양태에서, 방향족 폴리에스터는, 4-하이드록시벤조 산(HBA) 및 2,6-하이드록시나프토 산(HNA) 및/또는 2,6-나프탈렌다이카복실 산(NDA)으로부터 유래된 단량체 반복 단위, 및 다른 선택적 반복 단위, 예컨대 테레프탈 산(TA) 및/또는 아이소프탈 산(IA); 하이드로퀴논(HQ), 4,4-바이페놀(BP) 및/또는 아세트아미노펜(APAP) 등과 이들의 조합을 함유한다. HBA로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 40% 내지 약 75%를 구성할 수 있고, HNA 및/또는 NDA로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 1% 내지 약 25%를 구성할 수 있다. TA 및/또는 IA로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 2% 내지 약 25%를 구성할 수 있다. 유사하게, HQ, BP 및/또는 APAP로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 10% 내지 약 35%를 구성할 수 있다. 적합한 방향족 폴리에스터는 티코나 엘엘씨(Ticona LLC)로부터 상업적으로 입수 가능한 상표명 VECTRA^®A이다. 상기 또는 다른 방향족 폴리에스터의 합성 및 구조는 미국 특허 제4,161,470호; 제4,473,682호; 제4,522,974호; 제4,375,530호; 제4,318,841호; 제4,256,624호; 제4,219,461호; 제4,083,829호; 제4,184,996호; 제4,279,803호; 제4,337,190호; 제4,355,134호; 제4,429,105호; 제4,393,191호; 제4,421,908호; 제4,434,262호; 및 제5,541,240호에 보다 구체적으로 개시되어 있다.

액정 폴리에스터아미드는 유사하게, (1) 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실 산 및 하나 이상의 방향족 아미노카복실 산; (2) 하나 이상의 방향족 하이드록시카복실 산, 하나 이상의 방향족 다이카복실 산, 및 선택적으로 페놀성 하이드록시 기를 갖는 하나 이상의 방향족 아민 및/또는 다이아민; 및 (3) 하나 이상의 방향족 다이카복실 산 및 선택적으로 페놀성 하이드록시 기를 갖는 하나 이상의 방향족 아민 및/또는 다이아민을 중합하여 얻을 수 있다. 적합한 방향족 아민 및 다이아민은, 예를 들어, 3-아미노페놀; 4-아미노페놀; 1,4-페닐렌다이아민; 1,3-페닐렌다이아민 등, 및 이들의 알킬, 알콕시, 아릴 및 할로겐 치환체를 포함할 수 있다. 일 특정 양태에 있어서, 방향족 폴리에스터아미드는 2,6-하이드록시나프토 산, 테레프탈 산 및 4-아미노페놀로부터 유래된 단량체 단위를 함유한다. 2,6-하이드록시나프토 산으로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 35% 내지 약 85%(예를 들어, 60%)를 구성할 수 있고, 테레프탈 산으로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 5% 내지 약 50%(예를 들어, 20%)를 구성할 수 있고, 4-아미노페놀로부터 유래된 단량체 단위는, 몰 기준으로, 중합체의 약 5% 내지 약 50%(예를 들어, 20%)를 구성할 수 있다. 이러한 방향족 폴리에스터는 티코나 엘엘씨로부터 상업적으로 입수 가능한 상표명 VECTRA^®B이다. 또 다른 양태에서, 방향족 폴리에스터아미드는 2,6-하이드록시나프토 산 및 4-하이드록시벤조 산 및 4-아미노페놀로부터 유래된 단량체 단위, 및 다른 선택적 단량체(예를 들어, 4,4'-다이하이드록시바이페닐 및/또는 테레프탈 산)를 함유한다. 상기 및 다른 방향족 폴리(에스터아미드)의 합성 및 구조는 미국 특허 제4,339,375호; 제4,355,132호; 제4,351,917호; 제4,330,457호; 제4,351,918호; 및 제5,204,443호에 보다 구체적으로 개시되어 있다.

본 발명의 특정 양태에서, 액정 중합체는, 나프텐 하이드록시카복실 산 및/또는 나프텐 다이카복실 산, 예컨대 나프탈렌-2,6-다이카복실 산(NDA), 6-하이드록시-2-나프토 산(HNA) 또는 이들의 조합으로부터 유래된 반복 단위를 상대적으로 고 함량으로 함유하는 정도로, "나프텐-풍부" 중합체일 수 있다. 본 발명자는, 이와 같이한 나프텐이 풍부하면, 예컨대 손실 계수를 감소시키는 것과 같이, 조성물의 전기적 성질을 향상시킬 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 나프텐 하이드록시카복실 및/또는 다이카복실 산(예를 들어, NDA, HNA 또는 HNA 및 NDA의 조합)으로부터 유래된 반복 단위의 총합은 중합체의 약 10 몰% 이상, 일부 양태에서 약 15 몰% 이상, 및 일부 양태에서 약 18 몰% 내지 약 50 몰%일 수 있다. 일부 특정 양태에서, 예를 들어, "나프텐-풍부" 방향족 폴리에스터는 나프텐 산(예를 들어, NDA 및/또는 HNA); 4-하이드록시벤조 산(HBA), 테레프탈 산 (TA) 및/또는 아이소프탈 산(IA)으로부터 유래되는 단량체 반복 단위; 및 다른 다양한 선택적 구성을 함유하도록 형성될 수 있다. 테레프탈 산(TA) 및/또는 아이소프탈 산(IA)으로부터 유래된 단량체 단위는, 중합체의 약 1 몰% 내지 약 30 몰%, 일부 양태에서 약 2 몰% 내지 약 25 몰%, 및 일부 양태에서 약 3 몰% 내지 약 20 몰%를 각각 구성하는 반면, 4-하이드록시벤조 산(HBA)으로부터 유래되는 단량체 단위는, 중합체의 약 20 몰% 내지 약 70 몰%, 일부 양태에서 약 30 몰% 내지 약 65 몰%, 및 일부 양태에서 약 35 몰% 내지 약 60 몰%를 구성할 수 있다. 다른 가능한 단량체 반복 단위는, 4,4-바이페놀(BP), 하이드로퀴논(HQ) 등과 같은 방향족 다이올, 및 아세트아미노펜(APAP)과 같은 방향족 아미드를 포함한다. 특정 양태에서, 예를 들어, BP, HQ 및/또는 APAP는, 사용 시 약 1 몰% 내지 약 45 몰%, 일부 양태에서 약 5 몰% 내지 약 40 몰% 및 일부 양태에서 약 15 몰% 내지 약 35 몰%를 각각 구성할 수 있다.

액정 중합체는, 적절한 단량체(들)(예를 들어, 방향족 하이드록시카복실 산, 방향족 다이카복실 산, 방향족 다이올, 방향족 아민, 방향족 다이아민 등)를 반응 용기에 도입시켜 중축합 반응을 개시하여 제조될 수 있다. 이러한 반응에 사용되는 특정 조건 및 단계가 잘 알려져 있고, 미국 특허 제4,161,470호(Calundann); 미국 특허 제5,616,680호(Linstid, III, et al.); 미국 특허 제6,114,492호(Linstid, III, et al.); 미국 특허 제6,514,611호(Shepherd, et al.); 및 국제 특허공개 제2004/058851호(Waggoner)에 보다 자세히 개시되어 있으며, 이들은 모든 관련된 목적을 위해 그 전체를 본원에 참조로 인용한다. 반응을 위하여 사용된 용기는, 비록 고 점도 유체의 반응에 일반적으로 사용되는 것을 사용하는 것이 통상적으로 요구되지만, 특별히 제한되지 않는다. 이러한 반응 용기의 예로는, 예컨대 닻 형, 다단식 형, 스파이럴-리본(spiral-ribbon) 형, 스크류 샤프트 형 등, 또는 이들의 변형된 형태와 같이, 일정하지 않은(variably) 형상의 교반 블레이드와 함께 교반기를 갖는 교반 탱크형 장치를 포함할 수 있다. 이러한 반응 용기의 추가적인 예로는, 수지 혼련에 일반적으로 사용되는 혼합 장치, 예컨대 혼련기, 롤 밀, 밴버리(Banbury) 혼합기 등을 포함할 수 있다.

필요 시, 반응은 상기 참조되거나 당해 분야에 잘 알려진 바와 같이 단량체의 아세틸화를 통해 진행할 수 있다. 이는 아세틸화 제(예를 들어, 아세트산 무수물)를 단량체에 첨가하여 달성될 수 있다. 아세틸화는 일반적으로 약 90℃에서 개시된다. 아세틸화의 초기 단계 동안, 환류가 사용되어 아세트 산 부생성물 및 무수물이 증류하는 지점 아래로 기체상 온도를 유지시킨다. 아세틸화 동안의 온도는 통상적으로 90℃ 내지 150℃의 범위이고, 일부 양태에서 약 110℃ 내지 약 150℃이다. 환류가 사용되면, 기체 상 온도는 통상적으로 아세트 산의 비점을 초과하지만, 잔여 아세트산 무수물을 유지하기에 충분하도록 낮게 유지된다. 예를 들어, 아세트산 무수물은 약 140℃의 온도에서 증발한다. 따라서, 약 110℃ 내지 약 130℃의 온도에서, 기체 상 환류와 함께 반응기를 제공하는 것이 특히 바람직하다. 실질적으로 반응을 완료하기 위하여, 과량의 아세트산 무수물이 사용된다. 과량의 무수물의 양은, 환류의 존재 또는 부존재를 포함하여, 사용되는 특정 아세틸화 조건에 따라 달라진다. 존재하는 반응 하이드록시 기의 총 몰 수 기준으로, 약 1 내지 약 10 몰% 초과의 아세트산 무수물을 사용하는 것이 일반적이다.

아세틸화는 분리된 반응 용기에서 일어날 수 있거나, 또는 중합 반응 용기 내에서 동시에 일어날 수 있다. 분리된 반응 용기가 사용될 때, 하나 이상의 단량체가 아세틸화 반응기에 도입되고 이어서 중합 반응기로 이동될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 단량체가 또한 예비-아세틸화(pre-acetylation) 없이 반응 용기에 곧장 도입될 수 있다.

단량체 및 선택적 아세틸화 제 이외에, 다른 구성 성분 역시 반응 혼합물에 포함되어 중합 촉진을 도울 수 있다. 예를 들어, 촉매, 예컨대 금속 염 촉매(예를 들어, 마그네슘 아세테이트, 주석(I) 아세테이트, 테트라부틸 티타네이트, 아세트산 납, 아세트산 나트륨, 아세트산 칼륨 등) 및 유기 화합물 촉매(예를 들어, N-메틸이미다졸)가 사용될 수 있다. 이러한 촉매는 통상적으로 순환 단위 전구체의 총 중량 기준으로, 약 50 내지 약 500 백만분율(ppm)의 양으로 사용된다. 분리된 반응기가 사용될 때, 결코 필요 조건은 아니지만, 통상적으로 중합 반응기보다 아세틸화 반응기에 촉매를 적용하는 것이 요구된다.

반응 혼합물은 일반적으로 중합 반응 용기 내의 상승된 온도까지 가열되어 반응물의 용융 중축합을 개시한다. 예를 들어, 중축합은 약 210℃ 내지 약 400℃, 일부 양태에서 약 250℃ 내지 약 350℃의 온도 범위에서 일어난다. 예를 들어, 방향족 폴리에스터를 형성하기 위한 하나의 적합한 방법은, 전구체 단량체(예를 들어, 4-하이드록시벤조 산 및 2,6-하이드록시나프토 산) 및 아세트산 무수물을 반응기 내에 충전하고, 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도로 혼합물을 가열하여 단량체의 하이드록실 기를 아세틸화하고(예를 들어, 아세톡시 형성), 이후 온도를 약 210℃ 내지 약 400℃의 온도로 상승시켜 용융 중축합을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 최종 중합 온도에 도달하면, 반응의 휘발성 부생성물(예를 들어, 아세트 산)은 또한 제거되어, 요구되는 분자량이 용이하게 얻어질 수 있다. 반응 혼합물은 일반적으로 중합 동안 교반되어, 우수한 열 및 물질 전달을 가능하게 하고, 결국 우수한 물질 균질성을 가능하게 한다. 교반기의 회전 속도는 반응 과정 동안 변할 수 있지만, 통상적으로 약 10 내지 약 100 분당회전수(rpm), 일부 양태에서 약 20 내지 약 80 rpm 범위이다. 용융에서 분자량을 키우기 위하여 중합 반응은 또한, 최종 중축합 단계 동안 생성된 휘발성 물질의 제거를 촉진하기 위한 적용인, 진공 하에서 수행될 수 있다. 진공은 흡입압을 적용하여 생성될 수 있고, 예컨대 약 5 내지 약 30 스퀘어 인치 당 파운드(psi), 및 일부 양태에서, 약 10 내지 약 20 psi의 범위 내이다.

용융 중합 이후에, 용융된 중합체는 통상적으로, 요구되는 구성의 다이에 맞는 압출 오리피스를 통해 반응기로부터 방출되고, 냉각되어 수집된다. 흔히, 용융된 것은 다공(perforated) 다이를 통해 방출되어 워터 배스에서 수행되는 스트랜드를 형성하고, 펠렛화되며 건조된다. 수지는 또한 스트랜드, 과립 또는 분말 형상일 수 있다. 불필요하지만, 이후 고상 중합이 수행되어 분자량을 추가로 증가시킬 수 있음을 이해해야 한다. 용융 중합에 의해 얻어진 중합체에 대해 고상 중합을 수행할 때, 용융 중합에 의해 얻어진 중합체가 고체화되고 이후 분쇄되어 분말 또는 플레이크 형 중합체를 형성하고, 이후 비활성 분위기(예를 들어, 질소) 하 200℃ 내지 350℃ 범위의 온도에서의 열처리와 같은 고체 중합 방법을 수행하는 방법을 선택하는 것이 통상적으로 바람직하다.

사용되는 특정 방법과 상관 없이, 생성된 액정 중합체는 통상적으로, 약 2,000 몰 당 그램(g/mol) 이상, 일부 양태에서 약 4,000 g/mol 이상, 및 일부 양태에서 약 5,000 내지 약 30,000 g/mol의 높은 평균 분자량(M_n)을 갖는다. 물론, 본 발명의 방법을 사용하여, 예컨대 약 2,000 g/mol 미만과 같은 낮은 분자량을 갖는 중합체를 형성하는 것 또한 가능하다. 일반적으로 분자량에 비례하는 중합체의 고유 점도 또한, 상대적으로 높을 수 있다. 예를 들어, 고유 점도는 약 4 그램 당 데시리터(dL/g) 이상, 일부 양태에서 약 5 dL/g 이상, 일부 양태에서 약 6 내지 약 20 dL/g 및 일부 양태에서 약 7 내지 약 15 dL/g일 수 있다. 고유 점도는, 하기 구체적으로 개시한 바와 같이, 펜타플루오로페놀 및 헥사플루오로아이소프로판올의 50/50(v/v) 혼합물을 사용하여 ISO-1628-5에 따라 측정될 수 있다.

본 발명의 열가소성 조성물은, 레이저 직접 구조체(LDS) 공정에 의해 활성화되는 첨가제를 함유한다는 점에서 볼 때, "레이저 활성화 가능"하다. 이러한 공정에서, 첨가제는 레이저에 노출되어 금속의 방출을 야기한다. 따라서, 레이저는 부품 상에 전도성 요소의 패턴을 그리고, 혼입된 금속 입자를 함유하는 거친 표면을 남긴다. 이러한 입자는, 이후 도금 공정(plating process)(예를 들어, 구리 도금, 금 도금, 니켈 도금, 은 도금, 아연 도금, 주석 도금 등) 동안 결정 성장을 위한 핵으로 작용한다.

레이저 활성화 가능한 첨가제는 통상적으로, 열가소성 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%, 일부 양태에서 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량% 및 일부 양태에서 약 1 중량% 내지 약 10 중량%를 구성한다. 레이저 활성화 가능한 첨가제는 일반적으로, 정의되는 결정 형성에서 둘 이상의 금속 산화물 클러스터 형태를 포함하는, 스피넬 결정을 포함한다. 예를 들어, 전체 결정 형성은 하기 화학식 1을 가질 수 있다:

[화학식 1]

AB₂O₄

상기 식에서,

A는 원자가 2를 갖는 금속 양이온, 예컨대 카드뮴, 크롬, 망간, 니켈, 아연, 구리, 코발트, 철, 마그네슘, 주석, 타이타늄 등, 및 이들의 조합이고; 및

B는 원자가 3을 갖는 금속 양이온, 예컨대 크롬, 철, 알루미늄, 니켈, 망간, 주석 등, 및 이들의 조합이다.

통상적으로, 상기 식에서 A는 제 1 금속 산화물 클러스터의 1가 양이온 성분을 제공하고, B는 제 2 금속 양이온 클러스터의 1가 양이온 성분을 제공한다. 이러한 산화물 클러스터는 동일 또는 상이한 구조를 가질 수 있다. 일 양태에서, 예를 들어, 제 1 금속 산화물 클러스터는 4면체 구조를 갖고, 제 2 금속 산화물 클러스터는 8면체 클러스터를 갖는다. 무관하게, 클러스터는 함께, 전자기 복사에 고조된 자화율(susceptibility)을 갖는 단일 인식 가능한 결정형 구조를 제공할 수 있다. 적합한 스피넬 결정의 예로는, 예를 들어, MgAl₂O₄, ZnAl₂O₄, FeAl₂O₄, CuFe₂O₄, CuCr₂O₄, MnFe₂O₄, NiFe₂O₄, TiFe₂O₄, FeCr₂O₄, MgCr₂O₄ 등을 포함한다. 본 발명에서 구리 크롬 산화물(CuCr₂O₄)이 특히 바람직하고, 이는 셰퍼드 컬러 컴퍼니(Shepherd Color Co.)로부터 "셰퍼드 블랙 1GM"이라는 상표명으로 입수 가능하다.

요구되는 유전 성질을 달성하기 위하여, 본 발명의 열가소성 조성물은 또한 유전 물질을 함유한다. 유전 물질은, 전하(또는 분극) 대 전압의 선형 반응을 나타내는 세라믹 입자를 포함할 수 있다. 이러한 물질은 적용된 전기장이 제거된 후, 결정 구조 내에서 전하의 총 가역 분극을 나타낼 수 있다. 이러한 목적을 위한 적합한 세라믹 입자는, 예를 들어, 강유전(ferroelectric) 및/또는 상유전(paraelectric) 물질을 포함할 수 있다. 적합한 강유전 물질의 예로는, 예를 들어, 바륨 티탄산 염(BaTiO₃), 스트론튬 티탄산 염 (SrTiO₃), 칼? 티탄산 염 (CaTiO₃), 마그네슘 티탄산 염 (MgTiO₃), 스트론튬 바륨 티탄산 염(SrBaTi₂O₆), 나트륨 바륨 니오베이트(niobate)(NaBa₂Nb₅O₁₅), 칼륨 바륨 니오베이트(KBa₂Nb₅O₁₅) 등, 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 상유전 물질의 예로는, 유사하게, 예를 들어, 타이타늄 다이옥사이드(TiO₂), 탄탈륨 펜톡사이드(Ta₂O₅), 하프늄 다이옥사이드(HfO₂), 니오븀 펜톡사이드(Nb₂O₅), 알루미나(Al₂O₃) 등, 및 이들의 조합을 포함한다. 특히 적합한 유전 물질은 타이타늄계, 예컨대 TiO₂, BaTiO₃, SrTiO₃, CaTiO₃, MgTiO₃ 및 BaSrTi₂O₆이다. 세라믹 입자의 형태는 특별히 한정되지 않고, 미세 분말, 섬유, 플레이트 등을 포함할 수 있다. 바람직하게, 세라믹 입자는 약 0.01 내지 약 100 마이크로미터 및 일부 양태에서 약 0.10 내지 약 20 마이크로미터의 평균 크기를 갖는 미세 분말 형태이다.

특정 양태에서, 세라믹 입자는 이들의 액정 중합체와의 양립가능성(compatibility)을 향상시키기 위하여 표면 처리를 함유한다. 표면 처리는, 예를 들어, 유기인산 화합물, 예컨대 유기산 포스페이트, 유기파이로포스페이트, 유기폴리포스페이트 또는 유기메타포스페이트 또는 이들의 혼합물을 함유한다. 이러한 처리는, 예를 들어, 미국 특허 제6,825,251호(El-Shoubary, et al) 및 제6,825,251호에 보다 구체적으로 개시되어 있다.

일 양태에서, 예를 들어, 처리는 유기산 포스페이트을 포함할 수 있고, 이는 유기 알코올 및 P₂O₅ 및/또는 인산의 반응으로부터 형성될 수 있다. 유기 알코올은 탄소 원자 약 2 내지 약 22의 탄화수소 기를 포함할 수 있다. 이러한 탄화수소는 선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환, 및 포화 또는 불포화일 수 있다. 유기 알코올의 일부 예로는, 예를 들어, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아이소부탄올, 3급 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 아이소옥탄올, 2-에틸헥산올, 데칸올, 도데칸올 등을 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 처리는 유기파이로포스페이트 또는 유기폴리포스페이트 중 어느 하나인 유기인산 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 화합물은 하기 화학식 2로 나타낼 수 있다

[화학식 2]

R'_n-P_(n-2)O_4+[3(n-3)]

상기 식에서,

n은 4 내지 14이고, R'는 탄소 원자 2 내지 22의 유기 기 또는 수소이다.

유기파이로포스페이트 산 화합물 및 유기폴리포스페이트 산 화합물의 예로는, 예를 들어, 카프릴파이로포스페이트, 2-에틸헥실파이로포스페이트, 다이헥실파이로포스페이트, 다이헥실암모늄파이로포스페이트, 다이옥틸파이로포스페이트, 다이아이소옥틸파이로포스페이트, 다이옥틸트라이에탄올아민파이로포스페이트, 비스(2-에틸헥실)파이로포스페이트, 비스(2-에틸헥실) 나트륨 파이로포스페이트, 테트라에틸파이로포스페이트, 테트라부틸파이로포스페이트, 테트라헥실파이로포스페이트, 테트라옥틸파이로포스페이트, 펜타헥실트라이폴리포스페이트, 펜타옥틸트라이폴리포스페이트, 테트라헥실 나트륨 트라이폴리포스페이트, 테트라헥실암모늄트라이폴리포스페이트, 펜타헥실 나트륨 테트라폴리포스페이트, 트라이옥틸 나트륨 테트라폴리포스페이트, 트라이옥틸 칼륨 테트라폴리포스페이트, 헥사부틸테트라폴리포스페이트, 헥사헥실테트라폴리포스페이트 및 헥사옥틸테트라폴리포스페이트를 포함한다.

유기인산 화합물은 또한, 예컨대 미국 특허 제4,209,430호(Weber)에 개시된 바와 같이, 인산화된 폴리엔일 수 있다. 본 발명에 사용되는 용어 "인산화"는 일반적으로 포스포릴 기를 지방족 다중불포화 화합물(폴리엔)의 올레핀 불포화(또는 이의 등가물)에 첨가하는 것을 나타낸다. "폴리엔"은 (폴리)불포화 올레핀, 선택적으로 단일불포화 올레핀과의 혼합물 및/또는 포화 올레핀과의 혼합물을 포함한다. 적합한 올레핀은 선형 또는 분지형 비고리형 구조 또는 고리형 구조일 수 있다. 추가적으로, 예를 들어, 카복실, 카복실 산 에스터, 할라이드, 에터, 설페이트, 방향족, 아미노 등, 및 이들의 혼합물과 같은 폴리엔 상의 치환체가 허용된다. 특히 적합한 것은, C₁₀ 이상 및 일부 양태에서 C₁₈ 이상(예를 들어, C₁₈ 내지 C₂₈)의 사슬 길이를 갖는 지방 산, 예컨대, 리놀레 산, 리놀렌 산, 올레 산, 스테아르 산 등, 및 이들의 에스터 및 혼합물이다.

상기 개시된 세라믹 입자 이외에 또는 대신에, 탄소 입자(예를 들어, 흑연, 카본 블랙 등) 또한 유전 물질로서 사용될 수 있다. 이들의 전도성 때문에, 조성물의 손실 계수에 대한 영향을 최소화하기 위하여, 통상적으로 이러한 탄소 입자가 특정 양으로 존재하도록 제어할 필요가 있다. 예를 들어, 탄소 입자는 통상적으로 조성물의 약 8 중량% 이하, 일부 양태에서 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량% 및 일부 양태에서 약 0.5 중량% 내지 약 3 중량%를 구성한다. 반면, 열가소성 조성물에서 세라믹 입자의 양은 통상적으로 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 양태에서 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 및 일부 양태에서 약 10 중량% 내지 약 30 중량%이다. 유전 물질의 총 양은 유사하게, 통상적으로, 조성물의 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 양태에서 약 5 중량% 내지 약 40 중량% 및 일부 양태에서 약 10 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다.

따라서, 생성되는 열가소성 조성물은 상대적으로 고 유전 상수를 갖는다. 예를 들어, 조성물의 평균 유전 상수는, 2 GHz의 주파수에서 스플리트 포스트(split post) 공진 법으로 측정 시, 약 4.4 초과, 일부 양태에서 약 4.4 내지 약 20.0, 일부 양태에서 약 4.8 내지 약 15 및 일부 양태에서 약 5.0 내지 약 9.0일 수 있다. 이러한 고 유전 상수는 얇은 기판을 형성하는 능력을 촉진시킬 수 있고, 또한 오직 최소의 전기적 간섭 수준으로 동시에 작동되는 다중 전도성 요소(예를 들어, 안테나)가 사용될 수 있게 한다. 에너지의 손실률 정도인 손실 계수 역시, 2 GHz의 주파수에서 스플리트 포스트 공진 법으로 측정 시, 예컨대 약 0.0150 이하, 일부 양태에서 약 0.0060 이하, 일부 양태에서 약 0.0001 내지 약 0.0055 및 일부 양태에서 약 0.0002 내지 약 0.0050으로, 상대적으로 낮다.

전형적으로, 레이저 활성화 가능하고 고 유전 상수를 갖는 열가소성 조성물은, 충분히 우수한 열적, 기계적 성질을 갖지 않고, 이들을 특정 형태의 적용으로 사용하기 위한 가공(예를 들어, 저 점도)이 용이하지 않다고 여겨졌다. 그러나, 이러한 통상적인 사고와 다르게, 본 발명의 액정 열가소성 조성물은 우수한 열적, 기계적 성질과 가공성을 모두 갖는 것이 발견되었다. 조성물의 융점은, 예를 들어, 약 250℃ 내지 약 440℃, 일부 양태에서 약 270℃ 내지 약 400℃ 및 일부 양태에서 약 300℃ 내지 약 360℃일 수 있다. 융점은, 예컨대 ISO 시험 번호 11357에 의해 측정되는 것과 같이, 시차 주사 열량 측정법(DSC)을 사용하여 당업계에서 잘 알려진 대로 측정될 수 있다.

이러한 융점에서 조차, 본 발명자는 하중 하에서 변형 온도(DTUL)(단기 내열성의 측정)의 융점에 대한 비가 여전히 상대적으로 높게 유지될 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 상기 비는 약 0.67 내지 약 1.00, 일부 양태에서 약 0.68 내지 약 0.95 및 일부 양태에서 약 0.70 내지 약 0.85일 수 있다. 특정 DTUL 값은, 예를 들어, 약 200℃ 내지 약 350℃, 일부 양태에서 약 210℃ 내지 약 320℃ 및 일부 양태에서 약 230℃ 내지 약 290℃일 수 있다. 이러한 높은 DTUL 값은, 무엇보다도, 구조가 전기 부품의 다른 구성 성분과 맞도록, 높은 속도 및 신뢰할만한 표면 실장 공정의 사용을 가능하게 한다.

액정 열가소성 조성물은 또한, 얇은 기판 생성 시 유용한, 높은 충격 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 조성물은, 23℃에서 ISO 시험 번호 179-1(ASTM D256, 방법 B와 기술적으로 동등함)에 따라 측정 시, 약 6 kJ/m²초과, 일부 양태에서 약 8 내지 약 50kJ/m², 일부 양태에서 약 10 내지 약 45 kJ/m² 및 일부 양태에서 약 15 내지 약 40 45kJ/m²의 샤르피(Charpy) 노치 충격 강도를 가질 수 있다. 조성물의 인장 및 굴곡 기계적 성질 또한 우수하다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 약 20 내지 약 500 MPa, 일부 양태에서 약 50 내지 약 400 MPa 및 일부 양태에서 약 100 내지 약 350MPa의 인장 강도; 약 0.5% 이상, 일부 양태에서 약 0.6% 내지 약 10% 및 일부 양태에서 약 0.8% 내지 약 3.5%의 인장 파단 변형; 및/또는 약 5,000 MPa 내지 약 20,000 MPa, 일부 양태에서 약 8,000 MPa 내지 약 20,000 MPa 및 일부 양태에서 약 10,000 MPa 내지 약 20,000 MPa의 인장 모듈러스를 나타낼 수 있다. 상기 인장 성질은 23℃에서 ISO 시험 번호 527(ASTM D638과 기술적으로 동등함)에 따라 측정될 수 있다. 열가소성 조성물은 또한 약 20 내지 약 500 MPa, 일부 양태에서 약 50 내지 약 400 MPa, 및 일부 양태에서 약 100 내지 약 350 MPa의 굴곡 강도 및/또는 약 5,000 MPa 내지 약 20,000 MPa, 일부 양태에서 약 8,000 MPa 내지 약 20,000 MPa 및 일부 양태에서 약 10,000 MPa 내지 약 15,000 MPa의 굴곡 모듈러스를 나타낼 수 있다. 상기 굴곡 성질은 23℃에서 ISO 시험 번호 178(ASTM D790과 기술적으로 동등함)에 따라 측정될 수 있다.

조성물은 또한 종래의 난연제 없이도, 향상된 난연 성능을 나타낼 수 있다. 조성물의 난연성은, 예를 들어, 언더라이터스 래보러토리 공고 94(Underwriter's Laboratory Bullein 94)의 "플라스틱 물질의 가연성 시험, UL94"의 절차에 따라 측정될 수 있다. 하기 보다 구체적으로 개시된 것과 같이, 소화 시간(총 화염 시간) 및 드립핑(dripping) 저항 능력을 기준으로 여러 등급이 적용될 수 있다. 이러한 절차에 따라서, 예를 들어, 본 발명의 조성물로부터 최종 성형 부품은 V0 등급을 달성할 수 있고, 이는 상대적으로 낮은 두께(예를 들어, 0.25 mm 또는 0.8 mm)에서 측정 시, 부품이 약 50초 이하의 총 화염 시간을 갖는 것을 의미한다. V0 등급을 얻기 위해서, 부품은 또한 0의 코튼(cotton)을 점화시키는 연소 물질 드립(drip)의 총 수를 갖는다. 예를 들어, 개방 화염에 노출 시, 본 발명의 조성물로부터 형성된 성형 부품은, 약 50 초 이하, 일부 양태에서 약 45초 이하 및 일부 양태에서 약 1 내지 약 40초의 총 화염 시간을 나타낼 수 있다. 또한, UL94 시험 동안 생성된 연소 물질의 드립 총 수는 3 이하, 일부 양태에서 2 이하 및 일부 양태에서 1 이하(예를 들어, 0)일 수 있다. 이러한 시험은 23℃ 및 50% 상대 습도에서 48시 간동안 컨디셔닝 후, 및/또는 70℃에서 7일 후 수행될 수 있다.

상기 개시된 성질을 갖는 열가소성 조성물을 형성하는 능력은, 신중히 제어된 양으로 상이한 구성 성분의 특정 조합을 사용하여 촉진시킬 수 있다. 예를 들어, 요구되는 유전 성질을 얻고 레이저 직접 구조체에 적합한 조성물을 만들기 위하여, 유전 물질 및 레이저 활성화 가능한 첨가제의 총량은 열가소성 조성물의 약 5 중량% 내지 약 50중량%, 일부 양태에서 약 10 중량% 내지 약 45 중량% 및 일부 양태에서 약 15 중량% 내지 약 40 중량% 범위 내일 수 있다. 비록 요구되는 전기적 성질을 얻지만, 이러한 물질은 조성물의 기계적 성질에 부정적 영향을 줄 수 있다.

이와 관련하여, 본 발명자는 전기적 성능에 유의한 영향 없이 조성물의 열적 및 기계적 성질을 향상시키기 위하여, 열가소성 조성물에 섬유상 충전제 또한 사용될 수 있음을 발견하였다. 섬유상 충전제는 통상적으로, 질량에 비하여 높은 수준의 인장 강도를 갖는 섬유를 포함한다. 예를 들어, 섬유의 최대 인장 강도는, (ASTM D2101에 따라 측정 시) 통상적으로 약 1,000 내지 약 15,000 메가파스칼(MPa), 일부 양태에서 약 2,000 MPa 내지 약 10,000 MPa 및 일부 양태에서 약 3,000 MPa 내지 약 6,000 MPa이다. 요구되는 유전 성질을 유지하기 위하여, 이러한 높은 강도 섬유가, 일반적으로 전열성인 물질, 예컨대 유리, 세라믹(예를 들어, 알루미나 또는 실리카), 아라미드(예를 들어, 델라웨어주 윌밍턴 소재의 E. I. 듀퐁 드 느무르(E.I. duPont de Nemours)로부터 판매되는 Kevlar^®), 폴리올레핀, 폴리에스터, 타이타늄 산(예를 들어, TISMO로부터 입수 가능한 타이타늄 산 칼륨) 등으로부터 형성될 수 있다. 유리 섬유, 예컨대 E-글라스, A-글라스, C-글라스, D-글라스, AR-글라스, R-글라스, S1-글라스, S2-글라스 등이 특히 적합하다.

또한, 비록 섬유상 충전제에 사용되는 섬유는 다양하고 상이한 크기를 갖지만, 본 발명자는 놀랍게도 특정 종횡비를 갖는 섬유가 최종 열가소성 조성물의 기계적 성질을 향상시키는데 도움이 된다는 점을 발견하였다. 즉, 약 5 내지 약 50, 일부 양태에서 약 6 내지 약 40 및 일부 양태에서 약 8 내지 약 25의 종횡비(공칭 직경으로 나뉜 평균 길이)를 갖는 섬유가 특히 유리하다. 이러한 섬유는, 예를 들어, 약 100 내지 약 800 마이크로미터, 일부 양태에서 약 120 내지 약 500 마이크로미터, 일부 양태에서 약 150 내지 약 350 마이크로미터 및 일부 양태에서 약 200 내지 약 300 마이크로미터의 중량 평균 길이를 가질 수 있다. 섬유는 유사하게 약 6 내지 약 35 마이크로미터 및 일부 양태에서 약 9 내지 약 18 마이크로미터의 공칭 직경을 가질 수 있다.

섬유상 충전제의 상대적인 양 또한 선택적으로 제어되어, 유동성 및 유전 성질 등과 같은 조성물의 다른 성질에 부정적 영향 없이, 요구되는 기계적 및 열적 성질을 얻는 데 도움을 준다. 예를 들어, 섬유상 충전제가 통상적으로 충분한 양으로 사용되어, 유전 및 레이저 활성화 가능한 물질의 총량에 대한 섬유상 충전제의 중량비는 약 0.4 내지 약 2.0, 일부 양태에서 약 0.5 내지 약 1.5 및 일부 양태에서 약 0.6 내지 약 1.0이다. 섬유상 충전제는, 예를 들어, 열가소성 조성물의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 양태에서 약 10 중량% 내지 약 40 중량% 및 일부 양태에서 약 15 중량% 내지 약 35 중량%를 구성할 수 있다.

상기 개시된 구성 성분 이외에, 조성물에 포함될 수 있는 다른 첨가제, 예를 들어, 향균제, 안료, 산화 방지제, 안정화제, 계면활성제, 왁스, 유동성 촉진제, 고체 용매, 및 성질 및 가공성을 향상시키기 위해 첨가되는 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가의 충전제 역시 본 발명에 사용되어, 열가소성 조성물의 다양하고 상이한 성질을 부여할 수 있다. 추가의 충전제의 예로는, 예를 들어, 칼슘 카보네이트와 같은 광물성 충전제, 고 분산성 규산, 알루미나, 알루미늄 하이드록사이드(알루미나 트라이하이드레이트), 활석 분말, 운모, 규회석, 석영사(quartz sand), 규사(silica sand) 등을 포함할 수 있다.

열가소성 조성물을 형성하기 위해 사용되는 물질은 당해 분야에서 잘 알려진 임의의 다양하고 상이한 방법을 사용하여 함께 조합될 수 있다. 특정 양태에서, 예를 들어, 액정 중합체, 유전 물질, 레이저 활성화 가능한 첨가제, 섬유상 중합체 및 다른 선택적 첨가제가 압출기 내에서 혼합물로서 용융 가공되어 열가소성 조성물을 형성한다. 혼합물은 단일-스크류 또는 다중-스크류 압출기 내, 약 250 ℃ 내지 약 450 ℃의 온도에서 용융-혼련될 수 있다. 일 양태에서, 혼합물은 다중 온도 영역을 포함하는 압출기에서 용융 가공될 수 있다. 개별 영역의 온도는 통상적으로 액정 중합체의 융점에 대하여 약 -60 ℃ 내지 약 25 ℃ 내로 설정된다. 예로서, 라이스트리츠(Leistritz) 18-mm 동-회전 완전 맞물림식 트윈 스크류 압출기와 같은 트윈 스크류 압출기를 사용하여, 혼합물은 용융 가공될 수 있다. 다목적 스크류 디자인이 혼합물의 용융 공정에 사용될 수 있다. 일 양태에서, 모든 구성 성분을 포함하는 혼합물이, 용적 공급기(volumetric feeder)를 사용하여 제 1 배럴 내의 공급 스로트(feed throat)에 공급될 수 있다. 다른 양태에서, 알려진 바와 같이, 상이한 구성 성분이 압출기의 상이한 추가 지점에서 추가될 수 있다. 예를 들어, 액정 중합체가 공급 스로트에서 적용될 수 있고, 특정 첨가제(예를 들어, 유전 물질, 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 섬유상 충전제)가 하류에 위치하는 동일 또는 상이한 온도 영역에서 공급될 수 있다. 무관하게, 최종 혼합물은 용융 및 혼합되어 다이를 통해 압출될 수 있다. 압출된 열가소성 조성물은 이후 워터 배스에서 퀀칭되어 고체화되고, 펠렛타이저(pelletizer)에서 과립화되고, 이후 건조된다.

최종 조성물의 용융 점도는 일반적으로 충분히 낮아서, 몰드의 구멍 내로 용이하게 흘러 작은-크기의 회로 기판을 형성한다. 예를 들어, 일 특정 양태에서, 열가소성 조성물은, 1000 s^-1의 전단 속도에서 측정 시, 약 5 내지 약 100 Pa·s, 일부 양태에서 약 10 내지 약 80 Pa·s 및 일부 양태에서 약 15 내지 약 75 Pa·s의 용융 점도를 가질 수 있다. 용융 점도는 350℃에서 ASTM 시험 번호 1238-70에 따라 측정될 수 있다.

일단 제조되면, 열가소성 조성물은 원하는 모양의 기판으로 성형될 수 있다. 통상적으로, 건조 및 예비가열된 플라스틱 과립이 몰드 내로 주입되는 일-성분 주입(one-component injection) 성형 공정을 사용하여, 형성된 부품이 성형된다. 상기 개시한 바와 같이, 이후 전도성 요소가 레이저 직접 구조체 공정(LDS)을 사용하여 기판 상에 형성된다. 레이저로의 활성화는 스피넬 결정이 열려 금속 원자를 방출하는 이화학적 반응을 야기한다. 이러한 금속 원자는 메탈화(예를 들어, 환원성 구리 코팅)를 위한 핵으로 작용한다. 레이저는 또한, 금속화 동안 구리가 정착할 수 있는 다수의 미세 피트 및 언더컷(undercut)을 생성하면서, 미시적으로 불규칙한 표면을 생성하고, 중합체 메트릭스를 제거한다. 최종 부품은, 예를 들어 성형 회로 부품(MID) 또는 통합된 전자 회로 전도성 요소를 함유하는 부품일 수 있다. 이러한 부품의 일례는, 전도성 요소가, 예컨대, 패치 안테나 구조, 역-에프 안테나 구조, 폐쇄 및 개방 슬롯 안테나 구조, 루프 안테나 구조, 모노폴, 다이폴, 평면의 역-에프 안테나 구조, 이러한 디자인의 하이브리드 등으로 형성된 공진 요소를 갖는 안테나와 같이, 다양하고 상이한 형태의 안테나를 형성하는 것이다. 본 발명의 열가소성 조성물의 고 유전 상수 때문에, 안테나 구조의 크기는 상대적으로 작을 수 있다. 안테나 구조의 크기(L)는, 예를 들어, 하기 수학식 1에 의해 계산할 수 있다:

[수학식 1]

L = υ₀/(2f_r√ε_r)

상기 식에서,

υ₀= 자유 공간에서 빛 속도,

f_r= 작동 주파수,

ε_r= 기판의 유전 상수(또는 Dk)

따라서, 안테나 크기 L이 √ε_r에 반비례하기 때문에, 고 유전 상수는 작은 안테나 구조를 야기한다.

특히 적합한 전자 부품 중 하나를 도 1 및 2에 나타내었고, 이는 휴대 전화능을 갖는 소형 장치(10)이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 장치(10)는 플라스틱, 금속, 다른 적합한 유전 물질, 다른 적합한 전도성 물질 또는 이러한 물질들의 조합으로부터 최종 하우징(12)을 가질 수 있다. 터치 스크린 디스플레이와 같은 디스플레이(14)가 장치(10)의 앞면에 제공될 수 있다. 장치(10)는 또한 스피커 포트(40) 및 다른 입력-출력 포트를 가질 수 있다. 하나 이상의 버튼(38) 및 다른 사용자 입력 장치가 사용자 입력을 모으기 위해 사용될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 안테나 구조는 일반적으로 장치의 임의의 필요한 위치에 위치할 수 있음을 이해해야 하지만, 안테나 구조(26) 또한 장치(10)의 뒷면(42) 상에 제공될 수 있다. 안테나 구조는 공지된 다양한 방법을 이용하여 전자 장치 내에서 다른 구성 성분과 전기적으로 연결될 수 있다. 다시 도 1 및 2를 보면, 예를 들어, 하우징(12) 또는 하우징(12)의 부품이 안테나 구조(26)를 위한 전도성 접지 면(ground plane)으로 작용할 수 있다. 이는, 양의 안테나 공급 터미널(54) 및 접지 안테나 공급 터미널(56)에서 라디오-주파수 소스(52)에 의해 공급되는 안테나 구조(26)를 나타낸 도 3에 보다 구체적으로 개시되어 있다. 양의 안테나 공급 터미널(54)은 안테나 공진 요소(58)와 결합될 수 있고, 접지 안테나 공급 터미널(56)은 접지 요소(60)와 결합될 수 있다. 공진 요소(58)은 메인 암(main arm)(46), 및 메인 암(46)을 접지(60)에 연결하는 단락 분기(shorting branch)(48)를 가질 수 있다.

안테나 구조를 전기적으로 연결하는 다양한 다른 구성 또한 고려된다. 도 4에서, 예를 들어, 안테나 구조는 모노폴 안테나 구성을 기준으로 하고, 공진 요소(58)는 사행 나선형 경로(meandering serpentine path) 형상을 갖는다. 일부 양태에서, 공급 터미널(54)은 공진 요소(58)의 한쪽 끝과 연결될 수 있고, 접지 공급 터미널(56)은 하우징(12) 또는 다른 적합한 접지 면 요소와 결합될 수 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이 다른 양태에서, 전도성 안테나 구조(62)는 폐쇄 슬롯(64) 및 개방 슬롯(66)을 정의하도록 설정된다. 구조(62)로부터 형성된 안테나는 양의 안테나 공급 터미널(54) 및 접지 안테나 공급 터미널(56)을 사용하여 공급될 수 있다. 이러한 배열에서, 슬롯(64 및 66)은 안테나 구조(26)를 위하여 안테나 공진 요소로서 작용한다. 슬롯(64 및 66)의 크기가 설정되어, 안테나 구조(26)가 필요한 통신 대역(예를 들어, 2.4 GHz 및 5 GHz 등)에서 작동하도록 할 수 있다. 안테나 구조를 위한 다른 가능한 구성으로, 안테나(26)가 도 6에 개시되어 있다. 이러한 양태에서, 안테나 구조(26)는 패치 안테나 공진 요소(68)를 갖고, 양의 안테나 공급 터미널(54) 및 접지 안테나 공급 터미널(56)을 사용하여 공급될 수 있다. 접지(60)가 장치(10)에서 하우징(12) 또는 다른 적합한 접지 면 요소와 관련될 수 있다. 도 7은 안테나 구조(26)의 안테나 구조를 위해 사용될 수 있는 또 다른 예시적인 구성을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 안테나 공진 요소(58)는 두개의 메인 암(46A 및 46B)을 갖는다. 암(46A)은 암(46B)보다 짧고, 따라서 암(46A)보다 높은 작동 주파수와 관련된다. 둘 이상의 상이한 크기의 분리된 공진 요소 구조를 사용함에 따라, 안테나 공진 요소(58)가 필요한 단일 통신 대역보다 넓은 대역폭을 커버하도록 설정될 수 있다.

이러한 독특한 성질 때문에, 본 발명의 성형 부품(예를 들어, 안테나 구조)은 매우 다양하고 상이한 전자 부품에 사용될 수 있다. 예로서, 성형 부품은 데스크탑 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 소형 전자 장치 등과 같은 전자 부품으로 형성될 수 있다. 하나의 적합한 구성으로, 부품은, 가능한 내부 공간이 상대적으로 작은, 상대적으로 소형의 휴대용 전자 부품의 하우징으로 최종다. 적합한 휴대용 전자 부품의 예로는, 휴대 전화, 랩탑 컴퓨터, 소형 휴대용 컴퓨터(예를 들어, 극휴대용 컴퓨터, 넷북 컴퓨터 및 태블릿 컴퓨터), 팔목 시계 장치, 팬던트 장치, 헤드폰 및 이어폰 장치, 무선 통신능 미디어 플레이어, 휴대용 컴퓨터(때때로 개인 정보 단말기라고도 불림), 리모콘, 위성 위치 확인 시스템(GPS) 장치, 휴대용 게임 장치 등을 포함한다. 부품은 또한 다른 구성 성분, 예컨대 카메라 모듈, 스피커 또는 휴대용 장치의 베터리 커버와 통합될 수 있다.

상기 참조된 것들 외에도, 본 발명의 성형된 장치는 또한 이식형 의료 장치와 같은 다양하고 상이한 구성 성분으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 이식형 의료 장치는, 예컨대, 중추 신경계 및/또는 말초 신경계에 자극 신호(예를 들어, 치료 신호)를 제공하도록 설정된 신경자극기, 심박 조율기 또는 세동 제거기 등과 같은 활성 장치일 수 있다. 전기적 신경 자극은, 환자의 피부 밑에 전기 장치를 이식하고, 뇌신경과 같은 신경에 전기 신호를 전달하여 제공될 수 있다. 전기 신호는 환자의 몸 내에 심은 이식형 의료 장치에 의해 적용될 수 있다. 다른 대안적인 양태로는, 이식된 전극과 RF 또는 무선 연결로 결합된, 환자 몸 밖의 외부 펄스 발생기에 의해 신호가 생성될 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참조하여 보다 잘 이해될 수 있 수 있을 것이다.

실시예

용융 점도: 용융 점도(Pa·s)를 다이니스코(Dynisco) 7001 모세관 유동계를 사용하여 350℃ 및 1000s^-1의 전단 속도에서 ISO 시험 번호 11443에 따라 측정하였다. 유동계 오리피스(다이)는 직경 1 mm, 길이 20 mm, L/D 비 20.1 및 입구 각 180°를 가졌다. 배럴의 직경은 9.55 mm ± 0.005 mm이고 로드의 길이는 233.4 mm였다.

융점: 융점(Tm)은 당해 분야에 잘 알려진 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의해 측정하였다. 융점은 ISO 시험 번호 11357에 의해 측정된 시차 주사 열량측정법(DSC) 피크 용융 온도이다. DSC 절차 하에서, TA Q2000 기구 상에서 수행되는 DSC 측정을 사용하여, ISO 표준 10350에서 개시된 대로, 샘플을 가열하고 20℃/분으로 냉각하였다.

하중 온도 하에서의 변형(DTUL): 하중 온도 하에서의 변형을 ISO 시험 번호 75-2(ASTM D648-07과 기술적으로 동등함)에 따라 측정하였다. 보다 구체적으로, 80 mm의 길이, 10 mm의 두께 및 4 mm의 폭을 갖는 시험 스트립 샘플에 대해 비스듬한(edgewise) 3-지점 굽힘 시험을 수행하였고, 이 때 특정된 하중(최 외각 섬유 응력)은 1.8 메가파스칼이었다. 견본을, 온도가 2℃/분으로 상승되는 실리콘 오일 배스 내로, 0.25mm(ISO 시험 번호 75-2에서 0.32 mm)가 될 때까지 도입하였다.

인장 모듈러스, 인장 응력 및 인장 연신율: 인장 성질을 ISO 시험 번호 527(ASTM D638과 기술적으로 동등함)에 따라 시험하였다. 모듈러스 및 강도 측정은 길이 80 mm, 두께 10 mm 및 폭 4 mm를 갖는 동일한 시험 스트립 샘플로 이루어졌다. 시험 온도는 23℃였고, 시험 속도는 1 또는 5 mm/min였다.

굴곡 모듈러스, 굴곡 응력 및 굴곡 변형: 굴곡 성질을 ISO 시험 번호 178 (ASTM D790과 기술적으로 동등함)에 따라 시험하였다. 이러한 시험은 64 mm의 지지 배관에서 수행하였다. 시험은 비가공(uncut) ISO 3167 다중-목적 바의 중심부 상에서 수행하였다. 시험 온도는 23℃였고 시험 속도는 2 mm/min였다.

노치 샤르피 충격 강도: 노치 샤르피 성질을 ISO 시험 번호 ISO 179-1(ASTM D256, 방법 B와 기술적으로 동등함)에 따라 측정하였다. 이러한 시험은 A형 노치(0.25 mm 기준 반경) 및 1형 견본 크기(길이 80 mm, 폭 10 mm 및 두께 4 mm)를 사용하여 수행하였다. 견본을 단일 투스 밀링 기계를 이용하여 다중-목적 바의 중심으로부터 절단하였다. 시험 온도는 23℃였다.

유전 상수(Dk) 및 손실 계수(Df): 유전 상수(또는 상대적 정적 유전율) 및 손실 계수를, Baker-Javis 등의 [IEEE Trans. on Dielectric and Electrical Insulation, 5(4), p. 571 (1998)] 및 Krupa 등의 [Proc. 7th International Conference on Dielectric Materials: Measurements and Applications, IEEE Conference Publication No. 430 (1996. 9.)]에 기재된 것과 같이, 공지된 스플릿-포스트(split-post) 유전 공진법을 이용해 측정하였다. 보다 구체적으로, 80 mm x 80 mm x 1 mm의 크기를 갖는 플라크(plaque) 샘플을 두개의 고정된 유전 공진기 사이에 삽입하였다. 공진기는 견본 평판의 유전율 성분을 측정하였다. 다섯 개의 샘플을 시험하고 평균 값을 기재하였다. 1 GHz 내지 2 GHz와 같은 저 기가헤르츠 영역에서 유전 측정을 하기 위해 스플릿-포스트 공진기를 사용할 수 있다.

UL94: 견본을 수직 자세로 지지하고, 견본의 하부에 화염을 적용하였다. 화염을 10초 동안 적용하고, 이후 화염이 멈출 때 제거하고, 다른 10초 동안 화염을 다시 적용하고 이후 제거하였다. 다섯 개 견본의 두 셋트를 시험하였다. 샘플 크기는 길이 125 mm, 폭 13 mm 및 특정 두께, 예를 들어, 1.5 mm, 0.8 mm, 0.25 mm 등이었다. 두 셋트를 노화 전 후로 조절(conditioning)하였다. 비노화(unaged) 시험을 위하여, 각각의 두께를 23℃, 50%의 상대 습도에서 48시간 동안 조절 후 시험하였다. 노화 시험을 위하여, 각 두께의 5개의 샘플을 70℃에서 7일 동안 조절 후 시험하였다. 하기 개시한 바와 같이, V0 등급을 위한 가장 낮은 두께가 얻어졌다.

수직 등급 (Vertical Ratings)	요건
V-0	시험 화염의 적용 후, 10초 초과 동안 견본이 불꽃 연소하면서 타지 않아야 함.
	다섯 개 견본의 각 셋트에서, 총 불꽃 연소 시간이 50초를 초과하지 않아야 함.
	견본이 견본 홀딩 클램프까지 불꽃 또는 작열 연소하면서 타지 않아야 함.
	견본이 코튼을 점화시키는 불꽃 입자를 떨어뜨리지 않음.
	어떠한 견본도 시험 화염의 제거 후 30초보다 길게 잔여 작열 연소를 갖지 않음.
V-1	시험 화염의 적용 후, 30초 초과 동안 견본이 불꽃 연소하면서 타지 않아야 함.
	다섯 개 견본의 각 셋트에서, 총 불꽃 연소 시간이 250초를 초과하지 않아야 함.
	견본이 견본 홀딩 클램프까지 불꽃 또는 작열 연소하면서 타지 않아야 함.
	견본이 코튼을 점화시키는 불꽃 입자를 떨어뜨리지 않음.
	어떠한 견본도 시험 화염의 제거 후 60초보다 길게 잔여 작열 연소를 갖지 않음.
V-2	시험 화염의 적용 후, 30초 초과 동안 견본이 불꽃 연소하면서 타지 않아야 함.
	다섯 개 견본의 각 셋트에서, 총 불꽃 연소 시간이 250초를 초과하지 않아야 함.
	견본이 견본 홀딩 클램프까지 불꽃 또는 작열 연소하면서 타지 않아야 함.
	견본이 불꽃 입자를 떨어뜨려 코튼을 점화시킬 수 있음.
	어떠한 견본도 시험 화염의 제거 후 60초보다 길게 잔여 작열 연소를 갖지 않음.

실시예 1

열가소성 조성물을 액정 중합체 55.5 중량%, 활석 38.5 중량% 및 구리 크롬 충전제(CuCr₂O₄)(셰퍼드 컬러 컴퍼니로부터 셰퍼드 블랙 1GM이라는 상표명으로 입수 가능) 6.0 중량%로부터 형성하였다. 액정 중합체를, 미국 특허 제5,508,374(Lee, et al.)에 개시된 바와 같이, 4-하이드록시벤조 산(HBA), 2,6-하이드록시나프토 산(HNA), 테레프탈 산(TA), 4,4'-바이페놀(BP) 및 아세트아미노펜(APAP)로부터 형성하였다. HNA 함량은 5 몰%이었다.

실시예 2

열가소성 조성물을 액정 중합체 59.0 중량%, 활석 15.0 중량%, 유리 섬유 20.0 중량% 및 구리 크롬 충전제(셰퍼드 1GM) 6.0 중량%로부터 제조하였다. 유리 섬유는 오웬 코닝 베트로텍스(Owens Corning Vetrotex)로부터 입수 가능한 Advantex^TME 글라스였다. 액정 중합체는 실시예 1에서 사용된 것과 동일하였다. 조성물의 제조 후, 유리 섬유의 중량 평균 길이를 시험하였고, 340 마이크로미터로 측정되었다(160 마이크로미터의 표준 편차).

실시예 3

열가소성 조성물을 액정 중합체 59.0 중량%, 활석 15.0 중량%, 50 내지 80㎛의 중량 평균 섬유 길이를 갖는 밀링된 유리 섬유 20.0 중량% 및 구리 크롬 충전제(셰퍼드 1GM) 6.0 중량%로부터 제조하였다. 액정 중합체는 실시예 1에서 사용된 것과 동일하였다.

실시예 4

열가소성 조성물을 액정 중합체 59.0 중량%, 루타일(rutile) 타이타늄 다이옥사이드(밀레니엄(Millenium)으로부터의 Tiona^TM RCL-188) 15.0 중량%, Advantex^TME 글라스 유리 섬유 20.0 중량% 및 구리 크롬 충전제(셰퍼드 1GM) 6.0 중량%로부터 제조하였다. 액정 중합체는 실시예 1에서 사용된 것과 동일하였다. 조성물의 제조 후, 유리 섬유의 중량 평균 길이를 시험하였고, 270 마이크로미터로 측정되었다(130마이크로미터의 표준 편차).

실시예 5

열가소성 조성물을 제 1 액정 중합체 44.0 중량%, 제 2 액정 중합체 함유 마스터배치 20 중량%(총 조성물의 14 중량%) 및 구리 크롬 충전제(셰퍼드 1GM, 총 조성물의 6.0 중량%), 루타일 타이타늄 다이옥사이드(밀레니엄으로부터의 Ticona^TM RCL-188) 15 중량%, Advantex^TME 글라스 유리 섬유 20.0 중량% 및 알루미나 트라이하이드레이트 1.0 중량%로부터 제조하였다. 제 1 액정 중합체는, 미국 특허 제5,969,083호(Long, et al.)에 개시된 바와 같이, 4-하이드록시벤조 산(HBA), 나프탈렌-2,6-다이카복실 산(NDA), 테레프탈 산 및 하이드로퀴논(HQ)으로부터 제조하였다. NDA 함량은 20 몰%이었다 제 2 액정 중합체는 실시예 1에서 사용된 것과 동일하였다. 조성물의 제조 후, 유리 섬유의 중량 평균 길이를 시험하였고, 300 마이크로미터로 측정되었다(150마이크로미터의 표준 편차).

실시예 6

열가소성 조성물을 제 1 액정 중합체 34.0 중량%, 제 2 액정 중합체 함유 마스터배치 20 중량%(총 조성물의 14 중량%) 및 구리 크롬 충전제(셰퍼드 1GM, 총 조성물의 6.0 중량%), 루타일 타이타늄 다이옥사이드(밀레니엄으로부터의 Ticona^TM RCL-188) 25 중량%, Advantex^TME 글라스 유리 섬유 20.0 중량% 및 알루미나 트라이하이드레이트 1.0 중량%로부터 제조하였다. 제 1 액정 중합체 및 제 2 액정 중합체는 실시예 5에서 사용된 것과 동일하였다. 조성물의 제조 후, 유리 섬유의 중량 평균 길이를 시험하였고, 310 마이크로미터로 측정되었다(120마이크로미터의 표준 편차).

실시예 1 내지 6의 중합체의 열적 및 기계적 성질을 상기 기재한 바와 같이 시험하였다. 그 결과는 다음과 같다.

성질		실시예
성질		1	2	3	4	5	6
실시예 1 내지 4는 350℃, 실시예 5 및 6은 340℃ 에서의 용융 점도(Pa·s)		45.0	47.5	48.2	51.1	29.4	61.6
Tm (℃)		334	335	334	335	320	320
DTUL (℃)		223	253	224	251	257	256
Tm에 대한 DTUL의 비		0.667	0.755	0.671	0.723	0.788	0.773
인장 강도 (MPa)		109	134	117	134	134	108
인장 파단 변형 (%)		3.3	1.7	3.5	2.0	1.7	1.1
인장 모듈러스 (MPa)		9,749	12,427	10,030	13,615	12,427	12,954
굴곡 강도 (MPa)		129	196	143	188	180	163
굴곡 모듈러스 (MPa)		11,009	14,735	11,162	13,614	12,070	12,658
노치 샤르피 충격 강도 (kJ/m²)		6	22	10	24	10	6
유전 상수 (Dk)	평균	4.303	4.347	4,218	5.160	5.036	5.858
유전 상수 (Dk)	95% 신뢰 수준	4.192 내지 4.414	4.236 내지 4.458	4.109 내지 4.327	5.026 내지 5.294	4.904 내지 5.168	5.690 내지 6.026
손실 계수 (Df)	평균	0.0033	0.0051	0.0047	0.0054	0.0044	0.0044
손실 계수 (Df)	95% 신뢰 수준	0.00325 내지 0.00335	0.0049 내지 0.0053	0.0046 내지 0.0048	0.0053 내지 0.0055	0.0043 내지 0.0045	0.0043 내지 0.0045

실시예 7 내지 10

열가소성 조성물을 LDS 중합체 농축물, 액정 중합체, 루타일 타이타늄 다이옥사이드(밀레니엄으로부터의 Ticona^TM RCL-4) 및 Advantex^TME 글라스 유리 섬유로부터 제조하였다. 중합체 농축물은 구리 크롬 충전제(셰퍼드 IGM) 30 중량% 및 액정 중합체 70 중량%를 함유하였다. 일부 경우에서, 흑연 25 중량% 및 액정 중합체 75 중량%를 함유한 중합체 농축물 또한 사용하였다. 조성물에 사용된 액정 중합체는 실시예 1에 사용된 중합체와 동일하였다. 각 실시예의 구성을 하기에 보다 구체적으로 나타내었다.

	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
LCP	58.0	47.5	55.5	53.0
유리 섬유	20.0	20.0	20.0	20.0
셰퍼드 1GM	6.0	6.0	6.0	6.0
TiO₂	15.0	25.0	15.0	15.0
카본 블랙	1.0	1.5	1.0	1.0
흑연	-	-	2.5	5.0

조성물의 제조 후, 다양한 열적 및 기계적 성질을 상기 기재한 바와 같이 시험하였다. 그 결과는 하기와 같다.

성질	실시예 7	실시예 8	실시예 9	실시예 10
350℃에서의 용융 점도 (Pa·s)	47.5	56.2	48.3	46.7
DTUL (℃)	257	255	252	254
인장 강도 (MPa)	155	144	150	155
파단에서의 변형 (%)	1.8	1.5	1.7	1.7
인장 모듈러스 (MPa)	15,096	15,568	14,978	15,372
노치 샤르피 충격 강도 (kJ/m²)	34	18	25	31
평균 유전 상수 (Dk)	5.2	6.2	7.9	>10
평균 손실 계수 (Df)	0.006	0.009	0.011	-

실시예 11

열가소성 조성물을 액정 중합체 58.0 중량%(알루미나 트라이하이드레이트 0.5 중량% 함유), 루타일 타이타늄 다이옥사이드(듀폰으로부터 입수한 Ti-pure^TM R-104) 15 중량%, Advantex^TME 글라스 유리 섬유 20 중량%, 구리 크롬 충전제(셰퍼드 IGM) 6.0 중량% 및 카본 블랙 1.0 중량%로부터 제조하였다. 액정 중합체는 실시예 5에서 사용된 것과 동일하였다.

실시예 12

열가소성 조성물을 액정 중합체 47.5 중량%(알루미나 트라이하이드레이트 0.5 중량% 함유), 루타일 타이타늄 다이옥사이드(듀폰으로부터 입수한 Ti-pure^TM R-104) 25 중량%, Advantex^TME 글라스 유리 섬유 20 중량%, 구리 크롬 충전제(셰퍼드 IGM) 6.0 중량% 및 카본 블랙 1.0 중량%로부터 제하였다. 액정 중합체는 실시예 5에서 사용된 것과 동일하였다.

실시예 11 및 12의 중합체의 열적 및 기계적 성질을 상기 기재한 바와 같이 시험하였다. 그 결과는 하기와 같다.

성질	실시예
성질	11	12
350℃에서의 용융 점도(Pa·s)	52.3	85.4
DTUL (℃)	279	279
인장 강도 (MPa)	140	115
인장 파단 변형 (%)	2.0	1.1
인장 모듈러스 (MPa)	12,975	14,087
굴곡 강도 (MPa)	200	173
굴곡 모듈러스 (MPa)	13,088	14,018
노치 샤르피 충격 강도 (kJ/m²)	36	12
평균 유전 상수 (Dk)	5.260	6.265
평균 손실 계수 (Df)	0.0042	0.0048

실시예 13 내지 16

열가소성 조성물을 LDS 중합체 농축물, 액정 중합체, 루타일 타이타늄 다이옥사이드(밀레니엄으로부터의 Ticona^TM RCL-4) 및 Advantex^TME 글라스 유리 섬유로부터 제조하였다. 중합체 농축물은 구리 크롬 충전제(셰퍼드 IGM) 30 중량% 및 액정 중합체 70 중량%를 함유하였다. 일부 경우에서, 흑연 25 중량% 및 액정 중합체 75 중량%를 함유한 중합체 농축물 또한 사용되었다. 실시예 13 및 14의 중합체는 실시예 1에서 사용된 것과 동일하고, 실시예 15 및 16의 중합체는 실시예 5에서 사용된 것과 동일하였다.

각 실시예의 구성을 하기에 보다 구체적으로 나타내었다.

	실시예 13	실시예 14	실시예 15	실시예 16
LCP	47.2	55.5	46.2	54.5
유리 섬유	20.0	20.0	20.0	20.0
셰퍼드 1GM	6.0	6.0	6.0	6.0
TiO₂	25.0	15.0	25.0	15.0
카본 블랙	1.5	1.0	1.5	1.0
흑연	-	2.5	-	2.5
ATH	-	-	1.0	1.0

조성물의 형성 후, 다양한 열적 및 기계적 성질을 상기 기재한 바와 같이 시험하였다. 그 결과는 하기와 같다.

성질	실시예 13	실시예 14	실시예 15	실시예 16
350℃에서의 용융 점도 (Pa·s)	56.0	48.3	49.5	38.0
인장 강도 (MPa)	144	150	145	150
파단에서의 변형 (%)	1.51	1.71	1.70	1.90
인장 모듈러스 (MPa)	15,570	14,980	15,100	14,500
노치 샤르피 충격 강도 (kJ/m²)	18	25	15	21
DTUL (?)	254	252	280	277
평균 유전 상수 (Dk)	6.26	7.86	6.30	8.02
평균 손실 계수 (Df)	0.0085	0.0115	0.0045	0.0060
UL V0 두께	0.25	0.25	0.25	0.25

본 발명의 이와 같거나 다른 변형 및 변경은, 본 발명의 취지 및 범주로부터 벗어나지 않으면서, 당해 분야의 통상의 기술자들에 의해 실시될 수 있다. 또한, 다양한 양태의 관점이 전체 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음이 이해되어야만 한다. 추가로, 당해 분야의 통상의 기술자라면, 전술한 설명은 단지 예시일 뿐이며, 첨부된 청구범위에서 추가로 기술하는 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아님을 이해할 것이다.

Claims

약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 하나 이상의 열방성 액정 중합체;
약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의 스피넬 결정을 포함하는 하나 이상의 레이저 활성화 가능한 첨가제;
약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 하나 이상의 유전 물질; 및
약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 하나 이상의 섬유상 충전제
를 포함하는 열가소성 조성물로서,
상기 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 유전 물질의 총량에 대한 섬유상 충전제의 중량 비가 약 0.4 내지 약 2.0이고,
상기 열가소성 조성물이, 2 GHz의 주파수에서 측정 시, 약 4.4보다 큰 유전 상수를 나타내고,
상기 열가소성 조성물의 융점이 약 250℃ 내지 약 440℃이며,
상기 조성물이 하중 하에서 변형 온도(deflection temperature)를 나타내되, 1.8 메가파스칼의 하중에서 ISO 시험 번호 75-2에 따라 측정된 하중 하에서 변형 온도의 융점에 대한 비가 약 0.67 내지 약 1.00인, 열가소성 조성물.
약 10 몰% 이상의 나프텐 하이드록시카복실 및/또는 나프텐 다이카복실 산으로부터 유도된 반복 단위 총합을 갖는 열방성 액정 중합체, 레이저 활성화 가능한 첨가제, 유전 물질 및 섬유상 충전제를 포함하는 열가소성 조성물로서,
상기 레이저 활성화 가능한 첨가제가 스피넬 결정을 포함하는 열가소성 조성물.
제 2 항에 있어서,
상기 조성물이,
약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 열방성 액정 중합체 ;
약 0.1 중량% 내지 약 30 중량%의 레이저 활성화 가능한 첨가제;
약 1 중량% 내지 약 50 중량%의 유전 물질; 및
약 5 중량% 내지 약 50 중량%의 섬유상 충전제
를 포함하는 열가소성 조성물.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 유전 물질의 총량에 대한 섬유상 충전제의 중량 비가 약 0.4 내지 약 2.0인 열가소성 조성물.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물이 2 GHz의 주파수에서 측정 시 약 4.4보다 큰 유전 상수를 나타내는 열가소성 조성물.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
열가소성 조성물의 융점이 약 250℃ 내지 약 440℃인 열가소성 조성물.
제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물이 하중 하에서 변형 온도를 나타내되, 1.8 메가파스칼의 하중에서 ISO 시험 No. 75-2에 따라 측정된 하중 하에서 변형 온도의 융점에 대한 비가 약 0.67 내지 약 1.00인 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열방성 액정 중합체가 4-하이드록시벤조 산으로부터 유도된 반복 단위를 함유하는 방향족 폴리에스터인 열가소성 조성물.
제 8 항에 있어서,
상기 방향족 폴리에스터가, 테레프탈 산, 아이소프탈 산, 하이드로퀴논, 4,4-바이페놀 또는 이들의 조합으로부터 유도된 반복 단위를 추가로 함유하는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스피넬 결정이 하기 화학식 1을 갖는 열가소성 조성물:
[화학식 1]
AB₂O₄
상기 식에 있어서,
A가 원자가 2를 갖는 금속 양이온이고; 및
B가 원자가 3을 갖는 금속 양이온이다.
제 10 항에 있어서,
상기 스피넬 결정이 MgAl₂O₄, ZnAl₂O₄, FeAl₂O₄, CuFe₂O₄, CuCr₂O₄, MnFe₂O₄, NiFe₂O₄, TiFe₂O₄, FeCr₂O₄, MgCr₂O₄ 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 물질이 강유전(ferroelectric) 물질을 포함하는 열가소성 조성물.
제 12 항에 있어서,
강유전 물질이 BaTiO₃, SrTiO₃, CaTiO₃, MgTiO₃, SrBaTi₂O₆, NaBa₂Nb₅O₁₅, KBa₂Nb₅O₁₅또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 물질이 상유전(paraelectric) 물질을 포함하는 열가소성 조성물.
제 14 항에 있어서,
상기 상유전 물질이 TiO₂, Ta₂O₅, HfO₂, Nb₂O₅, Al₂O₃ 또는 이들의 조합을 포함하는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 물질이 표면 처리를 함유하는 세라믹 입자를 포함하는 열가소성 조성물.
제 16 항에 있어서,
상기 표면 처리가 유기인산 화합물을 포함하는 열가소성 조성물.
제 17 항에 있어서,
상기 표면 처리가 인산화된 폴리엔을 포함하는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 물질 및 레이저 활성화 가능한 첨가제의 총량이 약 5 중량% 내지 약 50 중량% 범위 내인 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전 물질이 탄소 입자를 포함하는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유상 충전제가 유리 섬유를 포함하는 열가소성 조성물.
제 21 항에 있어서,
상기 유리 섬유가 약 5 내지 약 50의 종횡비를 갖는 열가소성 조성물.
제 21 항에 있어서,
상기 유리 섬유가 약 100 내지 약 800 마이크로미터의 중량 평균 길이를 갖는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이, ASTM 시험 No. 1238-70에 따라 측정 시, 1000s^-1의 전단 속도 및 350℃의 온도에서 약 5 내지 약 100 Pa·s의 용융 점도를 갖는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
조성물이 2 GHz의 주파수에서 측정 시 약 0.0001 내지 약 0.0055의 손실 계수를 나타내는 열가소성 조성물.
제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항의 열가소성 조성물을 포함하는 성형 부품.
제 26 항에 있어서,
상기 성형 부품이 약 5 밀리리터 이하의 두께를 갖는 성형 부품.
제 26 항에 있어서,
상기 부품이, ISO 시험 No. 179-1에 따라 측정 시, 23℃에서 약 6 kJ/m²의 샤르피 노치 충격 강도를 나타내는 성형 부품.
제 26 항에 있어서,
상기 부품이, UL94에 따라 측정 시, 0.8 mm의 두께에서 V0 등급을 나타내는 성형 부품.
제 26 항에 있어서,
하나 이상의 전도성 요소가, 표면을 레이저에 노출시킨 후 노출된 표면을 금속화 하는 것을 포함하는 방법에 의해, 부품의 표면 상에 형성되는 성형 부품.
제 26 항의 성형 부품을 포함하는 전자 부품.
제 26 항의 성형 부품을 포함하는 이식형 의료 장치.
하나 이상의 열방성 액정 중합체, 스피넬 결정을 포함하는 하나 이상의 레이저 활성화 가능한 첨가제, 하나 이상의 유전 물질 및 하나 이상의 섬유상 충전제를 포함하는 열가소성 조성물을 포함하는 기판을 포함하는 안테나 구조로서,
상기 레이저 활성화 가능한 첨가제 및 유전 물질의 총량에 대한 섬유상 충전제의 중량 비가 약 0.4 내지 약 2.0이고,
하나 이상의 안테나가 기판 상에 형성된 안테나 구조.
제 33 항에 있어서,
상기 섬유상 충전제가 유리 섬유를 포함하는 안테나 구조.
제 33 항에 있어서,
상기 열방성 액정 중합체가, 10 몰% 초과의 나프텐 하이드록시카복실 및/또는 나프텐 다이카복실 산으로부터 유도된 반복 단위의 총합을 갖는 안테나 구조.
제 33 항에 있어서,
상기 열가소성 조성물이, 2 GHz의 주파수에서 측정 시, 약 4.4보다 큰 유전 상수를 나타내는 안테나 구조.
제 33 항에 있어서,
상기 열가소성 조성물이, 2 GHz의 주파수에서 측정 시, 약 0.0001 내지 약 0.0055의 손실 계수를 나타내는 안테나 구조.
제 33 항의 안테나 구조를 포함하는 전자 부품.
제 38 항에 있어서,
부품이 휴대 전화인 전자 부품.