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KR102245200B1 - 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터 - Google Patents

마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터 Download PDF

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KR102245200B1
KR102245200B1 KR1020200000624A KR20200000624A KR102245200B1 KR 102245200 B1 KR102245200 B1 KR 102245200B1 KR 1020200000624 A KR1020200000624 A KR 1020200000624A KR 20200000624 A KR20200000624 A KR 20200000624A KR 102245200 B1 KR102245200 B1 KR 102245200B1
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Abstract

본 발명은 마이크로 커넥터용 조성물에 관한 것으로서, 고분자 매트릭스, 유리섬유 입자, 세피올라이트 입자를 포함한다. 유리섬유 입자는 총 중량에 대하여 30 내지 40 중량%로 함유되고, 세피올라이트 입자는 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%로 함유된다.

Description

마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터{Composition for micro connector and micro connector using the same}
본 발명은 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터에 관한 것으로서, 상세하게는 고분자 매트릭스에 유리섬유 입자 및 세피올라이트 입자가 포함된 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터에 관한 것이다.
커넥터란 서로 다른 다른 기능을 가진 전자부품을 연결하여 하나의 기능으로 통합시켜 주는 장치로서, 회로의 단순화, 제품의 소형화, 다기능화를 구현할 수 있다.
커넥터의 응용 분야로는 정보통신 기기, 디스플레이·가전, 컴퓨터·주변장치, 자동차, 군수, 의료 등 일상 생활에서 접할 수 있는 대부분의 제품에 망라되어 있다.
최근 5G 네트워크 상용화에 맞추어 소형 커넥터 제품에 대한 관심과 수요가 증가하고 있다. 특히, 미세 사출성형 기반의 커넥터 소자는 핸드폰, 자동차, TV, 드론 등 이동통신 및 IoT 전자제품에서 핵심 부품으로 자리 매김하고 있다.
5G 이동통신 제품용 커넥터는 우수한 미세 성형성(moldability), 낮은 변형성(deformation), 우수한 기계적 물성, 낮은 전기 전도도(conductivity) 등과 같은 우수한 물리적 특성을 만족해야 한다.
그러나, 기존의 마이크로 커넥터는 엔지니어링 플라스틱에 다량의 유리섬유를 충진하여 제조되고 있으나, 낮은 성형성과 큰 변형성을 보이고 있다. 또한, 기존의 마이크로 커넥터는 점차 5G 환경에 맞는 소형화 및 경량화에 대처하고 있지 못하는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2019-0028556호(2019.03.18 공개, 발명의 명칭 : 복합 수지 조성물, 및 당해 복합 수지 조성물로 성형된 커넥터)
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고분자 매트릭스 내에 유리섬유 입자 및 세피올라이트 입자를 분산시켜 제조함으로써, 마이크로 커넥터의 소형화를 구현할 수 있고, 최종 사출품의 휨을 줄여 성형품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 유전율을 낮춰 5G에 활용될 초고주파 대역에서 전파 손실률을 줄일 수 있는 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크로 커넥터용 조성물은, 고분자 매트릭스, 유리섬유 입자 및 세피올라이트 입자를 포함하고, 상기 유리섬유 입자는 마이크로 크기로 형성되고, 상기 세피올라이트 입자는 나노 크기로 형성되며, 마이크로 크기의 유리섬유 입자와 나노 크기의 세피올라이트 입자가 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마이크로 커넥터용 조성물에 있어서, 상기 고분자 매트릭스는 액정 폴리머(liquid crystal polymer)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 마이크로 커넥터용 조성물에 있어서, 상기 유리섬유 입자는 총 중량에 대하여 30 내지 40 중량%로 함유되고, 상기 세피올라이트 입자는 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%로 함유될 수 있다.
삭제
본 발명에 따른 마이크로 커넥터용 조성물에 있어서, 상기 세피올라이트 입자는 열처리될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마이크로 커넥터는, 본 발명의 마이크로 커넥터용 조성물로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터에 따르면, 마이크로 커넥터의 소형화를 구현할 수 있고, 최종 사출품의 휨을 줄여 성형품의 품질을 향상시킬 수 있으며, 유전율을 낮춰 5G에 활용될 초고주파 대역에서 전파 손실률을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 커넥터용 조성물과 이와 대비되는 샘플들의 인장 강도-변형률 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 마이크로 커넥터용 조성물은, 고분자 가공 과정에서 세피올라이트 입자를 첨가한 것으로서, 고분자 매트릭스, 유리섬유 입자 및 세피올라이트(sepiolite) 입자를 포함한다.
상기 고분자 매트릭스는 엔지니어링 플라스틱이 주로 이용될 수 있으며, 특히 액정 폴리머(liquid crystal polymer)로 형성될 수 있다.
액정 폴리머는 고열 고기능 슈퍼 엔지니어링 플라스틱의 일종으로서, 고분자 물질이지만 액정 표시 장치(LCD)와 비슷하게 용융 상태에서도 결정 상태를 유지하고 성형되는 플라스틱으로 내열성과 강도가 좋고 미세 가공이 가능해 자동차와 전기 전자, 항공 우주 분야에 주로 사용된다.
액정 폴리머는 다른 엔지니어링 플라스틱 대비 성형 온도가 매우 높으나, 막대 형태의 분자구조로 인해 흐름성이 상대적으로 좋아 가공성이 우수한 장점이 있다. 그러나, 완성된 사출품의 휨 현상이 심하게 발생하는 문제점이 있다.
상기 유리섬유 입자는 이러한 액정 폴리머가 포함된 성형품의 휨 현상을 해결하기 위해 본 발명의 마이크로 커넥터용 조성물에 함유된다.
상술한 바와 같이 액정 폴리머만으로 마이크로 커넥터를 성형할 경우 성형품의 휨 현상이 심하게 발생하여 제품의 품질이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서, 마이크로 커넥터 성형품에 유리섬유 입자를 함유시키면 이와 같은 휨 현상을 개선시킬 수 있다.
그러나, 유리섬유 입자의 경우 입자 크기가 상대적으로 커서 액정 폴리머와 유리섬유 입자만으로 마이크로 커넥터를 성형할 경우 10 ㎛ 이하의 크기를 가지는 성형품을 제조하기 곤란한 문제가 발생한다. 또한 유전율이 상대적으로 커서 전파 간섭 문제를 발생시킬 수 있는 문제가 있다.
상기 세피올라이트 입자는 단사정계(Monoclinic system)에 속하는 마그네슘의 함수 이노규산염 광물로서 비중은 약 2 정도이며 흰색, 회색, 녹색, 황색 등 다양한 색을 띤다. 화학 성분은 Mg4Si6O15(OH)26H2O이며, 섬유상의 결정 혹은 토상의 미소한 결정의 집합체 형태를 띠는 물질이다.
세피올라이트는 제올라이트수 및 결합수를 다수 포함하고 있는 물질로, 900℃ 이상의 고온에서 열처리할 경우, 제올라이트수가 제거됨에 따라 분자의 화학적 구조가 바뀌는 특징을 가지고 있으며, 고온에서 열처리한 세피올라이트는 흡수제로도 사용된다.
세피올라이트의 입자 크기는 상대적으로 작아서 나노 크기를 가진다. 따라서, 마이크로 커넥터 성형품에 유리섬유 입자 외에 세피올라이트 입자를 함유시키면 10 ㎛ 이하의 크기를 가지는 마이크로 커넥터의 성형이 가능해진다.
또한, 세피올라이트는 유전율이 상대적으로 낮아 세피올라이트 입자가 포함된 마이크로 커넥터의 경우 5G 환경의 초고대역 적용에 적합한 저유전율, 저손실 특성을 구현할 수 있다.
본 발명의 유리섬유 입자는 마이크로 커넥터용 조성물의 총 중량에 대하여 30 내지 40 중량%로 함유되고, 본 발명의 세피올라이트 입자는 마이크로 커넥터용 조성물의 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%로 함유되는 것이 바람직하다.
세피올라이트 입자가 상술한 범위 미만으로 포함되면 함유량이 너무 낮아 성형되는 마이크로 커넥터의 소형화를 구현하기가 곤란하고, 성형품의 유전율도 상대적으로 커져서 전파 간섭 문제가 발생할 수 있다.
한편, 세피올라이트 입자가 상술한 범위를 초과하여 포함되면 점도가 지나치게 상승하고 분산도가 떨어져 전체적으로 성형성이 떨어지고, 성형품의 가격이 상승하는 문제가 있다.
본 발명의 유리섬유 입자는 마이크로 크기로 형성되고, 본 발명의 세피올라이트 입자는 나노 크기로 형성되며, 마이크로 커넥터용 조성물은 마이크로 크기의 유리섬유 입자와 나노 크기의 세피올라이트 입자가 혼합되어 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 유리섬유 입자는 상대적으로 큰 마이크로 크기로 형성되어 액정 폴리머와 유리섬유 입자만으로 마이크로 커넥터를 성형할 경우 10 ㎛ 이하의 크기를 가지는 마이크로 커넥터를 성형하기 곤란하다. 본 발명과 같이 상대적으로 작은 나노 크기로 형성되는 세피올라이트 입자를 추가적으로 포함함으로써, 마이크로 커넥터의 소형화를 용이하게 구현할 수 있다.
본 발명의 세피올라이트 입자는 열처리되는 것이 바람직하다.
세피올라이트 입자가 열처리되면 성형된 마이크로 커넥터의 전체적인 기계적 물성치, 예를 들어 강도(탄성계수)가 향상될 수 있다. 또한, 열처리된 세피올라이트 입자는 친수성이 약화되고 소수성이 향상되므로 전체적으로 분산도가 향상될 수 있다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1. 마이크로 커넥터용 조성물의 제조 공정
(1) 압출 공정
압출 공정은 [표 1]과 같은 조성으로 진행하였다. 각 샘플을 예비 배합하여 60℃, 24시간 동안 컨벡션 오븐을 이용하여 건조한 후, Thermo scientific 사의 Process 11 이축 압출기를 이용하여 압출을 진행하였다. 압출 조건은 호퍼 200 ℃, 실린더 230 ℃, 다이 210 ℃로 진행하였으며, 압출기 스크루의 회전 속도는 250 rpm으로 진행하였다.
중량%
액정 폴리머 마이크로 크기의 유리섬유 입자 나노 크기의 세피올라이트 입자
액정 폴리머 + 유리섬유 입자(샘플 1) 70 30 -
액정 폴리머 + 유리섬유 입자(샘플 2) 65 35 -
액정 폴리머 + 유리섬유 입자 + 세피올라이트 입자(샘플 3) 65 30 5
(2) 사출 공정
[표 1]의 조성으로 만들어진 압출물을 수직식 사출기를 사용하여 Haake 사의 Minijet pro 수직식 사출기를 이용하여 사출 공정을 진행하였다. 사출품은 총 세 가지 금형을 이용하여 디스크 형태(25 mm 직경, 1.5 mm 두께), 직사각형 형태(60 mm 길이, 10 mm 폭, 1 mm 두께), 도그본 형태(63.5 mm 총길이, 10 mm 및 31.8 mm 폭, 3.2 mm 두께)의 시료를 제작하였다. 사출 조건은 실린더 온도 240 ℃, 금형 온도 110 ℃로 진행하였다. 사출 압력은 400 bar로 5 초간 압력을 주었고, 보압은 250 bar로 3 초간 압력을 주었다.
2. 기계적 특성 분석
각 샘플들의 기계적 특성을 확인하기 위해 Instron 사의 만능재료시험기(Universal testing machine, UTM)인 Instron 3365 모델을 사용하여 인장 강도 시험(Tensile test)을 진행하였다. 사용한 사출품의 형태는 도그본 형태의 사출품으로 진행하였다. 인장 속도는 10 mm/min.이며, 측정 샘플의 크기는 폭 3.2 mm, 두께 3.18 mm, 길이 10 mm이며, 각 샘플당 5회 반복하여 인장 강도를 측정하였다.
도 1을 참조하면, 유리섬유 입자가 총 중량에 대하여 30 중량%로 함유된 샘플 1과 대비하여, 유리섬유 입자가 총 중량에 대하여 35 중량%로 함유된 샘플 2의 인장 강도는 큰 변화가 없지만, 인장 탄성계수는 약 1.57 배 정도 향상되었다.
이와 같이 유리섬유 입자의 함유율이 높아질수록 인장 탄성계수의 증가하게 되고, 이로 인해 본 발명의 마이크로 커넥터용 조성물을 이용하여 사출 성형된 마이크로 커넥터 제품의 전체적인 강도가 향상되면서 제품의 휨 현상을 개선시킬 수 있다.
또한, 도 1을 참조하면, 샘플 1과 대비하여, 유리섬유 입자가 총 중량에 대하여 30 중량%로 함유되고, 세피올라이트 입자가 총 중량에 대하여 5 중량%로 함유된 샘플 3의 경우, 인장 강도가 약 1.16 배 정도 향상되었음을 확인할 수 있다.
유리섬유 입자는 상대적으로 큰 마이크로 크기로 형성되고, 세피올라이트 입자는 상대적으로 작은 나노 크기로 형성되는데, 서로 다른 형태 또는 서로 다른 크기의 입자들이 서로 채워져서 전체적인 인장 강도 측면에서 시너지 효과가 발생한 것을 알 수 있다. 나노 크기의 세피올라이트 입자가 마이크로 크기의 유리섬유 입자의 분산에 도움이 되고, 액정 폴리머 고분자 매트릭스도 보강할 수 있는 기능도 수행한다.
3. 전기적 특성 분석
일반적으로 유리섬유의 유전율은 1GHz에서 11.6으로서 10 이상의 값을 가지고, 세피올라이트의 유전율은 1GHz에서 약 5.2로서 10 이하의 값을 가진다.
따라서, 세피올라이트 입자가 전혀 함유되지 않은 샘플 1, 샘플 2와 대비하여, 세피올라이트 입자가 총 중량에 대하여 5 중량%로 함유된 샘플 3의 경우 유전율이 낮아지므로, 샘플 3을 이용하여 사출 성형된 마이크로 커넥터 제품의 경우 5G 환경의 초고대역 적용에 적합한 저유전율, 저손실 특성을 구현할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

Claims (6)

  1. 고분자 매트릭스, 유리섬유 입자 및 세피올라이트 입자를 포함하고,
    상기 유리섬유 입자는 마이크로 크기로 형성되고, 상기 세피올라이트 입자는 나노 크기로 형성되며,
    마이크로 크기의 유리섬유 입자와 나노 크기의 세피올라이트 입자가 혼합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 커넥터용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스는 액정 폴리머(liquid crystal polymer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 커넥터용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유리섬유 입자는 총 중량에 대하여 30 내지 40 중량%로 함유되고,
    상기 세피올라이트 입자는 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량%로 함유되는 것을 특징으로 하는 마이크로 커넥터용 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세피올라이트 입자는 열처리되는 것을 특징으로 하는 마이크로 커넥터용 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 마이크로 커넥터용 조성물로 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 커넥터.
KR1020200000624A 2019-07-09 2020-01-03 마이크로 커넥터용 조성물 및 이를 사용하는 마이크로 커넥터 KR102245200B1 (ko)

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