전기 절연 에폭시 평가

에폭시는 특히 뛰어난 전기 절연 특성이 필요한 응용 분야에서 전기, 전자 및 마이크로전자 시스템에 "고급 재료"로 사용되는 다용도 폴리머 시스템입니다. 다양한 기판에 대한 탁월한 접착력, 우수한 내화학성 및 내열성, 장기 내구성으로 인해 널리 사용됩니다. 접착, 밀봉, 코팅 및 캡슐화/포팅 용도로 사용할 수 있습니다.

이 기사의 주요 초점은 두 가지입니다. 첫 번째는 에폭시와 관련된 전기 절연 특성을 논의하는 것입니다. 다른 하나는 시스템의 화학적 성질(특히 경화제의 역할)과 응용 프로그램의 작동 조건을 기반으로 이러한 특성의 변화를 조사하는 것입니다.

경화 전 에폭시는 수지와 경화제로 구성되며, 혼합되면 중합되어 경화된 매트릭스를 형성합니다. 에폭시 수지와 경화제에는 다양한 유형이 있습니다. 결합되면 독특한 가교 패턴이 생성되어 중합 시스템의 다양한 속성이 생성됩니다. 경화제의 선택은 원하는 전기 절연 값뿐만 아니라 작동 온도, 내화학성, 물리적 강도 요구 사항 등의 기타 매개변수에 따라 달라집니다. 경화제를 선택할 때 고려해야 할 또 다른 사항은 가공 능력과 제약 조건을 평가하는 것입니다. 유전 상수, 소산 인자, 유전 강도 및 체적 저항률과 같은 몇 가지 기본적인 전기 절연 특성에 대해 논의하는 것부터 시작하겠습니다. 그런 다음 가공 측면에서 이러한 값을 지방족 아민, 폴리아미드, 지환족 아민, 방향족 아민, 무수물, 루이스산 및 이미다졸을 포함한 다양한 그룹의 경화제를 사용하여 얻은 궁극적인 특성과 연관시킬 것입니다.

비유전율이라고도 알려진 유전 상수는 전기장에 반응하여 전기 에너지를 저장하는 물질의 능력을 나타냅니다. 이는 진공의 유전율에 대한 물질의 유전율의 비율로 정의되는 무차원 수입니다. 여기서 유전율은인가된 전압의 결과로 저장된 전기 에너지의 척도입니다. 일반적으로 전기 절연체로 사용하기 위한 에폭시 및 기타 재료에는 낮은 값(2-5)이 바람직하지만 특정 응용 분야에서는 중간 수준의 유전 상수(6-12)가 필요합니다.

고체 전기 절연 재료의 유전 상수를 측정하는 표준 테스트 방법은 ASTM D150입니다. 여기에는 두 개의 커패시터 플레이트 사이에 재료 샘플을 배치하고 결과적인 커패시턴스(전하를 저장하는 능력)를 측정하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 이를 공기 또는 진공이 있는 동일한 플레이트의 정전 용량과 비교합니다. 결과 비율은 재료의 유전 상수입니다.

경화된 에폭시 시스템의 경우 유전 상수는 온도, 주파수 및 필러에 따라 달라집니다. 예를 들어, 특정 시스템은 60Hz 응용 분야에서 온도에 따라 증가하는 유전 상수(23°C에서 3.46, 100°C에서 3.55, 150°C에서 4.24)를 가질 수 있지만 온도에 따라 변동합니다(23°C에서 3.28). 1KHz 애플리케이션의 경우 100°C에서 2.99°C, 150°C에서 3.87°C입니다. 항상 그런 것은 아니지만 일반적으로 유전 상수는 온도가 높을수록 증가하고 주파수가 높을수록 감소합니다. 기본적으로 에폭시는 더 높은 온도에서 절연 성능을 일부 잃게 되지만, 더 높은 주파수에서는 더 나은 절연 특성을 나타냅니다. 미네랄 필러 입자를 추가하면 특정 에폭시 시스템의 유전 상수가 약간 증가하는 반면, 금속 필러는 더 눈에 띄는 영향을 미칩니다.

소산 인자(DF)는 교류 전기장을 받는 물질의 전력 손실을 측정한 것입니다. 표준 ASTM D150에 따르면 DF는 적용된 전력에 대한 소비된 전력의 비율입니다. (초단파 주파수에서 DF를 특성화하려면 추가 표준인 ASTM D2520을 권장합니다.) 재료의 가열을 줄이고 주변 회로에 대한 영향을 최소화하려면 더 낮은 DF가 바람직합니다. 소산 인자는 경화 정도, 공극, 수분 함량 및 오염과 같은 재료의 다른 특성을 측정하는 데 매우 유용할 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 작업 조건이 경화된 시스템에 비해 너무 가혹할 경우 DF에 상당한 변화가 발생할 수 있습니다.