[ Nonprejudice ]

 개요

저유전 손실 폴리이미드는 폴리이미드 소재의 일종으로 통과하면서 전기에너지 손실이 적어 마이크로파 회로, 안테나 등 고주파 전자기기에 사용하기에 이상적인 소재다. 에너지 손실이 적은 것은 재료의 전기 에너지 저장 능력을 측정하는 낮은 유전율과 열로서 전기 에너지를 방출하는 재료의 능력을 측정하는 낮은 소멸 계수 때문이다. 저유전체 손실 폴리이미드는 우수한 기계적, 열적, 화학적 저항 특성으로도 알려져 있다.

저유전 Polyimide를 만들기 위해서는

 Polyimide가 유전손실이 높은 이유는 근본적으로 물을 함유하고 있기 때문이다. 때문에 대부분의 업체가 흡습율을 낮추기 위한 연구를 수행하고 있으며 또 다른 방법으로는 PTFE와 같은 유전율이 낮은 소재를 혼합해서 사용하는 방법이 있다. 

저유전 손실 폴리이미드는 특정 종류의 단량체를 사용하고 폴리이미드의 제조 시 처리 조건을 조정함으로써 제조될 수 있다.

낮은 유전율 상수를 갖는 단량체는 낮은 유전율 상수를 갖는 중합체를 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 낮은 유전율 손실을 갖는 중합체를 제조할 수 있다. 저유전체 손실 폴리이미드를 만드는 데 사용되는 일반적인 단량체로는 3,3', 4,4'-벤조페논 테트라카복실릭 이무수물(BTDA) 및 4,4'-옥시디아닐린(ODA)이 있다. 이들 단량체는 유전율이 낮은 폴리이미드를 제조하는데 사용되는데, 일반적으로 3-3.5 정도로, 유전율이 약 4 정도인 종래의 폴리이미드보다 현저히 낮다.

낮은 유전 손실 폴리이미드를 만드는 또 다른 방법은 폴리이미드의 제조 중 처리 조건을 조정하는 것이다. 예를 들어, 낮은 온도 또는 긴 경화 시간을 사용하는 것은 유전 손실이 낮은 폴리이미드를 초래할 수 있다. 낮은 경화 온도와 긴 경화 시간은 폴리이미드가 더 질서정연한 결정 구조를 형성할 수 있게 하여 재료의 유전체 손실을 감소시킨다.

낮은 유전 손실 폴리이미드는 기계적 특성과 트레이드오프를 가지며, 표준 폴리이미드보다 덜 견고한 경향이 있다는 것에 주목할 필요가 있다. 유전체 손실을 줄이는 질서정연한 결정 구조도 재료의 유연성을 떨어뜨리기 때문이다. 폴리이미드 매트릭스에 탄소 섬유와 같은 필러를 첨가함으로써 소재의 인성을 향상시킬 수 있으며, 이는 소재의 유전 특성에 영향을 미치지 않으면서 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.

전반적으로 저유전체 손실 폴리이미드는 마이크로파 회로, 안테나 등의 고주파 전자기기에 사용되는 바람직한 재료로서, 이를 통과함에 따라 전기 에너지 손실이 적고, 기계적, 열적, 화학적 저항 특성이 우수하기 때문이다.

제조 업체

5G 시대에 맞게 저유전 손실 폴리이미드를 연구하고 생산하는 업체는 여러곳이 있다.  

PI첨단소재 : 구 SKC코오롱업체 이며 사모펀드 합병이후 업체명을 PI첨단소재로 변경하였다 국내업체로서 저흡습 폴리이미드를 개발하며 매우 높은 수준의 연구 개발단계에 있으며 몇개의 grade는 이미 시장에서 판매 되고 있다. 

넥스플렉스 : SK이노베이션에서 사업부가 독립적인 회사로 분사하였다. (사모펀드에 매각) 고주파용 저유전소재에서는 Top tier 회사로 평가받고 있으며 선도적인 위치에 있는 회사이다. 

듀폰: 듀폰은 폴리이미드 필름의 가장 큰 제조사 중 하나이며, 그들의 캡톤 브랜드로 다양한 저유전율 폴리이미드 필름을 제공한다. 이러한 필름은 마이크로파 회로, 안테나 및 PCB와 같은 다양한 고주파 전자 애플리케이션에 사용된다.

Toray: Toray는 첨단 고분자 재료의 선도적인 제조업체이며, Torelina 브랜드로 다양한 저유전율 폴리이미드 필름을 제공합니다. 이러한 필름은 마이크로파 회로, 안테나 및 PCB와 같은 고주파 전자 애플리케이션에도 사용된다.

Saint-Gobain : 생고뱅은 NOMEX 브랜드로 다양한 저유전율 폴리이미드 필름을 생산한다. 이 필름들은 마이크로파 회로, 안테나, PCB와 같은 응용 분야에 사용되며, 높은 열적 및 기계적 안정성으로 알려져 있다.

Hitachi Chemical : Hitachi Chemical은 첨단 고분자 재료의 선두적인 생산업체이며 폴리이미드-F 브랜드로 다양한 저유전율 폴리이미드 필름을 제공합니다. 이러한 필름은 마이크로파 회로, 안테나 및 PCB와 같은 다양한 고주파 전자 애플리케이션에 사용된다.

저유전 소재로서 Polyimide vs LCP

저유전체 손실 폴리이미드와 액정 폴리머(LCP)는 모두 유전체 손실이 적은 물질로 마이크로파 회로, 안테나 등 고주파 전자기기에 일반적으로 사용된다. 하지만, 그들은 몇 가지 주목할 만한 차이점이 있다.

LCP와 폴리이미드의 주요 차이점 중 하나는 기계적 특성이다. LCP는 높은 기계적 강도, 강성 및 우수한 치수 안정성으로 알려져 있는 반면, 폴리이미드는 LCP에 비해 기계적 강도가 낮고 강성이 낮은 경향이 있다. 그러나 LCP는 폴리이미드보다 깨지기 쉽고 내충격성이 낮다.

또한 LCP는 폴리이미드보다 열팽창 계수가 낮고 치수 안정성이 우수하여 마이크로파 회로 및 안테나와 같이 정밀한 치수 제어가 필요한 용도에 사용하기에 적합하다. 하지만 최근에는 Polyimide도 열팽창계수를 동박과 유사하게 매칭 하였다. 

유전 특성 측면에서, LCP 및 폴리이미드는 모두 낮은 유전 손실을 가지며, 유전율 상수는 전형적으로 3.1-3.3 정도로, 유전율 상수가 약 3.4 정도인 종래의 폴리이미드에 비해 낮다. 그러나 LCP는 폴리이미드에 비해 소산계수가 낮은 경향이 있으며, 이는 고주파에서 폴리이미드에 비해 손실이 적다는 것을 의미한다. 

전반적으로 LCP와 폴리이미드는 모두 고주파 전자기기에 사용하기에 적합한 재료이지만 장단점이 다르다. LCP는 일반적으로 기계적으로 더 안정하고, 치수 안정성이 더 좋은 반면, 폴리이미드는 내충격성이 더 우수하고, 유연성이 더 좋다. LCP와 폴리이미드 중에서 저유전체 손실 재료를 선택할 때는 애플리케이션의 특정 요구사항을 고려하는 것이 중요하다.

저유전 소재 사용처

저유전 손실 폴리이미드, 액정 폴리머(LCP)와 같은 저유전체 손실 재료는 신호 손실을 감소시킴으로써 전자 장치의 전반적인 성능을 향상시키는 낮은 유전체 손실 특성으로 인해 다양한 고주파 전자 애플리케이션에 널리 사용되고 있다.

마이크로파 회로에서 저유전율 재료는 마이크로파 집적회로(MIC)의 기판 재료 및 필터, 공진기, 전송선과 같은 마이크로파 회로 부품의 유전 재료로 사용된다. 낮은 유전 손실 특성은 신호 손실을 줄이고 회로의 전반적인 성능을 향상시킨다.

안테나에 있어서, 저유전율 재료는 안테나의 구성, 특히 고주파 위상 어레이 안테나의 설계에 사용되는데, 이는 이러한 재료의 저유전율 특성이 신호 손실을 감소시키고 안테나의 전반적인 성능을 향상시키기 때문이다.

인쇄회로기판(PCB)에서는 고주파 전자기기의 기판재료로서 저유전율 재료가 사용되는데, 이들 재료의 저유전율 특성이 신호손실을 줄이고 PCB의 전반적인 성능을 향상시키는데 도움이 되기 때문이다.

고주파 필터에서는 마이크로파 필터와 같은 고주파 필터의 유전체 재료로서 저유전체 손실 재료가 사용되는데, 이들 재료의 유전체 손실 특성이 낮으면 신호 손실이 감소하고 필터의 전반적인 성능이 향상되기 때문이다.

고속 통신 장치에 있어서, 저유전체 손실 재료는 신호 손실을 줄이고 장치의 전반적인 성능을 향상시키는 낮은 유전체 손실 특성으로 인해, 고속 광통신 장치 및 고속 데이터 전송 케이블의 제조에 사용된다.

플렉시블 전자기기에서는 플렉시블 OLED 디스플레이, 플렉시블 태양전지 등의 플렉시블 전자기기의 제조에 저유전율 재료가 사용된다. 저유전체 손실 폴리이미드의 유연성은 이러한 용도에 사용하기에 적합하다.

자동차 산업에서는 센서, 전력 전자 장치, 무선 충전 장치와 같은 전자 부품의 제조에 저유전율 재료가 사용된다.  특히나 자율주행의 주파수도 고주파 이기 때문에 저유전손실 소재가 필요할 것으로 판단된다.

항공 우주 산업에서, 저유전 손실 재료는 레이더 시스템 및 항법 시스템과 같은 항공 우주 응용을 위한 전자 부품의 제조에 사용된다.

요약

저유전 손실 폴리이미드 및 액정 폴리머(LCP)와 같은 저유전 손실 재료는 신호 손실을 줄여 전자 장치의 전반적인 성능을 향상시키는 낮은 유전 손실 특성을 가지고 있다. 

마이크로파 회로, 안테나, 인쇄 회로 기판, 고주파 필터, 고속 통신 장치, 유연한 전자 장치, 자동차 및 항공 우주 산업과 같은 고주파 전자 응용 분야에 널리 사용된다.

또한 우수한 내열성 및 내화학성, 높은 열 안정성과 같은 다른 바람직한 특성을 가지고 있어 열악한 환경에서 사용하기에 적합하다.