KR102737576B1 - Boron nitride composite and epoxy composite including the same and manufacturing method of epoxy composite - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 접합되어 복수의 기공을 형성하는 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 집합체; 및 상기 복수 개의 기공 중 적어도 일부와 상기 집합체의 표면에 구비된 충전재를 포함하고, 상기 충전재는, 에폭시 주제 및 경화제를 포함하는, 질화붕소 복합체가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a boron nitride composite may be provided, comprising: an aggregate comprising a plurality of boron nitride particles bonded to each other to form a plurality of pores; and a filler provided on at least some of the plurality of pores and a surface of the aggregate, wherein the filler comprises an epoxy main agent and a curing agent.
Description
본 발명은 질화붕소 복합체 및 이를 포함하는 에폭시 복합체 및 그 제조 방법에 대한 발명이다.The present invention relates to a boron nitride composite and an epoxy composite containing the same and a method for producing the same.
고성능을 내기 위한 반도체의 고집적화와 고출력의 니즈가 늘어감에 따라 반도체에서 발생되는 열을 제거하기 위해, 고 방열 제품에 대한 필요성이 높아지고 있다. 종래에는 반도체의 열을 배출하기 위하여 TIM(thermal interface material) 소재 등이 사용되었다. 그러나, TIM(thermal interface material) 소재는 낮은 5W/mk 수준의 열전도도 성능을 가지고 있다. 또한, 패키징소재로 사용되는 에폭시의 경우도 낮은 0.2W/mk 수준의 열전도도 성능을 가지고 있어 반도체에서 발생되는 열을 효율적으로 제거할 수 없다는 문제점이 있다.As the need for high integration and high output of semiconductors for high performance increases, the need for high heat dissipation products to remove heat generated from semiconductors is increasing. Previously, TIM (thermal interface material) materials were used to remove heat from semiconductors. However, TIM (thermal interface material) materials have low thermal conductivity performance of 5W/mk. In addition, epoxy used as a packaging material also has low thermal conductivity performance of 0.2W/mk, which is a problem in that it cannot efficiently remove heat generated from semiconductors.
또한, 질화 붕소는 표면에 작용기가 없기 때문에 복합체 제조 시 매트릭스와의 화학적 결합 없이 분산되어 사용되어 왔다. 이를 해결하기 위해 종래에는 silane coupling agent를 사용해 분산도를 높였다. 그러나 silane coupling agent는 단분자이기 때문에 입자와 매트릭스 간의 분산력을 일시적으로 높일 수 있지만 복합체가 제조된 뒤 계면이 분리되는 형상을 띄어 열 팽창계수를 낮추는데 한계가 있다는 문제점이 있다.In addition, boron nitride has been used as a dispersion without chemical bonding with the matrix during the manufacture of the complex because it has no functional group on the surface. To solve this problem, silane coupling agents were used to increase the dispersion. However, since silane coupling agents are single molecules, they can temporarily increase the dispersion force between particles and the matrix, but there is a problem in that the interface is separated after the complex is manufactured, which limits the reduction of the thermal expansion coefficient.
본 발명의 일 실시예는 에폭시와의 계면 저항을 낮춰 충진률을 높임과 동시에 결합력을 증대시킬 수 있는 질화붕소 복합체 및 에폭시 복합체 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.One embodiment of the present invention is to provide a boron nitride composite and an epoxy composite capable of increasing the filling rate while increasing the bonding strength by lowering the interfacial resistance with epoxy, and a method for producing the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 접합되어 복수의 기공을 형성하는 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 집합체; 및 상기 복수 개의 기공 중 적어도 일부와 상기 집합체의 표면에 구비된 충전재를 포함하고, 상기 충전재는, 에폭시 주제 및 경화제를 포함하는, 질화붕소 복합체가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a boron nitride composite may be provided, comprising: an aggregate comprising a plurality of boron nitride particles bonded to each other to form a plurality of pores; and a filler provided on at least some of the plurality of pores and a surface of the aggregate, wherein the filler comprises an epoxy main agent and a curing agent.
또한, 상기 집합체의 표면에 구비된 충전재와 상기 집합체의 복수의 기공 중 일부에 구비된 충전재는 연속되는, 질화붕소 복합체가 제공될 수 있다.In addition, a continuous boron nitride composite can be provided, in which the filler provided on the surface of the above-mentioned assembly and the filler provided in some of the plurality of pores of the above-mentioned assembly are continuous.
또한, 상기 에폭시 주제 및 경화제 각각은 아래의 화학식 1 내지 3 중 하나 이상의 구조를 가지고, 상기 화학식 1 내지 3에서의 R은 탄소 1 내지 6개를 지니는 탄화수소이며, 알킬 사슬(alkyl chain), 고리형 지방족(cyclic aliphatic) 및 방향족(aromatic) 중 어느 하나의 구조를 가지는, 질화붕소 복합체가 제공될 수 있다.In addition, a boron nitride composite can be provided in which each of the epoxy subject and the curing agent has at least one structure among the
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2][Chemical formula 2]
[화학식 3][Chemical Formula 3]
또한, 상기 에폭시 주제의 함량은 5 내지 20wt%인, 질화붕소 복합체가 제공될 수 있다.Additionally, a boron nitride composite can be provided having an epoxy subject matter content of 5 to 20 wt%.
또한, 상기 충전재는 반경화된 충전재인, 질화붕소 복합체가 제공될 수 있다.Additionally, the filler may be a boron nitride composite, which is a semi-hardened filler.
또한, 질화붕소 복합체; 및 상기 질화붕소 복합체를 커버하는 에폭시를 포함하는, 에폭시 복합체가 제공될 수 있다.Additionally, an epoxy composite can be provided, comprising a boron nitride composite; and an epoxy covering the boron nitride composite.
또한, 용제에 에폭시 주제와 경화제를 넣고 교반하여 혼합물을 형성하는 제1 교반단계; 서로 접합되어 복수의 기공을 형성하는 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 집합체를 상기 혼합물에 넣고 교반하여 슬러리를 형성하는 제2 교반단계; 상기 슬러리를 감압하여 상기 용제가 제거된 입자를 형성하는 제거단계; 상기 입자를 경화시켜 질화붕소 복합체를 형성하는 제1 경화 단계; 상기 질화붕소 복합체를 에폭시와 경화제가 섞인 조성물에 혼합하여 페이스트를 형성하는 혼합단계; 및 상기 페이스트를 몰드에 넣고 핫프레스로 경화시켜 에폭시 복합체를 제조하는 제2 경화 단계를 포함하는, 질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite can be provided, including a first stirring step of adding an epoxy subject matter and a hardener to a solvent and stirring to form a mixture; a second stirring step of adding an aggregate including a plurality of boron nitride particles that are bonded to each other to form a plurality of pores to the mixture and stirring to form a slurry; a removing step of forming particles from which the solvent has been removed by depressurizing the slurry; a first curing step of curing the particles to form a boron nitride composite; a mixing step of mixing the boron nitride composite with a composition containing epoxy and a hardener to form a paste; and a second curing step of putting the paste into a mold and curing it with a hot press to manufacture an epoxy composite.
또한, 상기 제1 교반단계에서, 에폭시 주제와 상기 경화제는 1:1 내지 1:1.5 비율로 상기 용제에 넣어져 2 시간 내지 3 시간 동안 교반되는, 질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite can be provided, in which, in the first stirring step, the epoxy subject matter and the hardener are added to the solvent in a ratio of 1:1 to 1:1.5 and stirred for 2 to 3 hours.
상기 제2 교반단계에서, 상기 집합체는 상기 혼합물에 넣어져 4 시간 내지 6시간 동안 교반되는, 질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.In the second stirring step, a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite can be provided in which the aggregate is placed in the mixture and stirred for 4 to 6 hours.
상기 혼합단계에서, 상기 에폭시와 경화제는 1:1비율로 섞이고, 상기 질화붕소 복합체는 상기 조성물에 60wt% 내지 85wt%까지 진공 페이스트 믹서에 의해 혼합되어 상기 페이스트로 형성되는, 질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.In the above mixing step, the epoxy and the hardener are mixed in a 1:1 ratio, and the boron nitride composite is mixed into the composition at 60 wt% to 85 wt% by a vacuum paste mixer to form the paste. A method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite can be provided.
또한, 상기 제1 경화 단계에서 상기 입자는 반경화되고, 상기 제2 경화 단계에서 상기 페이스트를가 완전 경화되는, 질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.In addition, a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite can be provided, wherein the particles are semi-cured in the first curing step, and the paste is completely cured in the second curing step.
본 발명의 일 실시예는, 질화 붕소 내외부에 반경화된 에폭시 구조를 3차원으로 형성하고 표면에 에폭시 작용기 또는 아민 작용기를 형성시킴으로써 질화 붕소 복합체의 표면 특성을 에폭시 친화적으로 변형시킬 수 있다.One embodiment of the present invention can modify the surface properties of a boron nitride composite to be epoxy-friendly by forming a three-dimensional semi-cured epoxy structure inside and outside of boron nitride and forming an epoxy functional group or an amine functional group on the surface.
또한, 질화 붕소 내외부에 반경화된 에폭시 구조를 3차원으로 형성하고 표면에 에폭시 작용기 또는 아민 작용기를 형성시킴으로써 에폭시 복합체에 분산력을 높여주어 질화붕소 복합체를 높은 함량으로 충진할 수 있도록 해주며 높은 열전도도, 낮은 열팽창계수 및 높은 박리강도를 가지는 에폭시 복합체가 제조될 수 있다.In addition, by forming a three-dimensional semi-cured epoxy structure inside and outside the boron nitride and forming an epoxy functional group or an amine functional group on the surface, the dispersing power of the epoxy composite is increased, allowing the boron nitride composite to be filled at a high content, and an epoxy composite having high thermal conductivity, low thermal expansion coefficient, and high peel strength can be manufactured.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 복합체의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체의 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 질화붕소 복합체가 반경화된 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체의 집합체의 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 질화붕소 복합체의 집합체의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법에 대한 순서도이다.
도 7은 도 5의 에폭시 복합체 제조 방법에서의 페이스트가 수용되는 몰드를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 몰드의 단면도이다.FIG. 1 is a drawing showing the appearance of an epoxy composite according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a drawing showing the appearance of a boron nitride composite according to one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a SEM photograph of the semi-hardened boron nitride composite of Figure 2.
FIG. 4 is a drawing showing the appearance of an aggregate of boron nitride composites according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a SEM photograph of an aggregate of the boron nitride composite of Figure 4.
FIG. 6 is a flow chart of a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite according to one embodiment of the present invention.
Figure 7 is a drawing showing a mold in which paste is received in the epoxy composite manufacturing method of Figure 5.
Fig. 8 is a cross-sectional view of the mold of Fig. 7.
이하에서는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments for implementing the technical idea of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, when explaining the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '접합'된다고 언급된 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 접합될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Additionally, when it is said that a component is 'bonded' to another component, it should be understood that while it may be directly bonded to that other component, there may also be other components present in between.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this specification is only used to describe specific embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.In addition, it is to be noted in advance that the expressions such as top, bottom, side, etc. in this specification are explained based on the illustration in the drawing and may be expressed differently if the direction of the object is changed. For the same reason, some components in the attached drawing are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not entirely reflect the actual size.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Additionally, terms that include ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by such terms. These terms are used only to distinguish one component from another.
명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The word "comprising" as used in the specification means specifying a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and/or component, but does not exclude the presence or addition of any other particular characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 복합체(1)를 설명한다. Hereinafter, an epoxy composite (1) according to one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 에폭시 복합체(1)는 질화붕소 복합체(10) 및 에폭시(20)를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 설명하기 위하여 질화붕소 복합체(10)가 제조되면서 질화붕소 복합체(10)에 포함되는 에폭시를 에폭시 주제라 하고, 에폭시 복합체(10)가 제조되면서, 에폭시 복합체(1)에 포함되는 에폭시를 에폭시(20)라 하겠으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIGS. 1 to 5, in one embodiment of the present invention, the epoxy composite (1) may include a boron nitride composite (10) and an epoxy (20). Meanwhile, for the purpose of explaining the present invention, the epoxy included in the boron nitride composite (10) when the boron nitride composite (10) is manufactured will be referred to as an epoxy subject, and the epoxy included in the epoxy composite (1) when the epoxy composite (10) is manufactured will be referred to as an epoxy (20), but the present invention is not limited thereto.
질화붕소 복합체(10)는 복수 개로 형성되어 에폭시(20)의해 커버될 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 질화붕소 복합체(10)는 에폭시(20)의 내측에 구비될 수 있다. 또한, 복수 개의 질화붕소 복합체(10) 중 어느 일부는 다른 일부와 다른 크기로 제공될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 질화붕소 복합체(10) 중 어느 일부는 20um로 형성되고, 다른 일부는 100um로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 질화붕소 복합체(10)는 반경화된 질화붕소 복합체(10)일 수 있다. 다시 말해, 질화붕소 복합체(10)는 반경화된 상태에서 에폭시 복합체(1)로 제조될 수 있다. 이러한 질화붕소 복합체(10)는 집합체(100) 및 충전재(200)를 포함할 수 있다.The boron nitride composite (10) may be formed in multiple pieces and covered by epoxy (20). In other words, the multiple boron nitride composites (10) may be provided on the inside of the epoxy (20). In addition, some of the multiple boron nitride composites (10) may be provided in a different size from the other pieces. For example, some of the multiple boron nitride composites (10) may be formed in a size of 20 μm and some may be formed in a size of 100 μm, but the present invention is not limited thereto. In addition, the boron nitride composite (10) may be a semi-cured boron nitride composite (10). In other words, the boron nitride composite (10) may be manufactured as an epoxy composite (1) in a semi-cured state. This boron nitride composite (10) may include an assembly (100) and a filler (200).
집합체(100)는 복수의 질화붕소 입자가 서로 접합되어 형성될 수 있다. 이러한 집합체(100)는 구형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 집합체(100)는 판형의 복수의 질화붕소 입자가 서로 접합되어 구 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 집합체(100)에는 복수의 질화붕소 입자가 접합되면서 복수의 기공(110)이 형성될 수 있다. 다시 말해, um단위의 질화붕소 입자가 뭉쳐져 입자간 사이를 공유하는 공간인 기공(110)이 복수 개로 집합체(100)의 내측에 형성될 수 있다. 또한, 복수의 기공(110) 중 적어도 일부는 내부에 충전재(200)가 채워지도록 일측이 개방될 수 있다. 다시 말해, 복수의 기공(110) 중 적어도 일부는 집합체(100)의 표면으로부터 내측 방향으로 인입되어 형성될 수 있다.The aggregate (100) may be formed by bonding a plurality of boron nitride particles to each other. This aggregate (100) may be formed in a spherical shape. For example, the aggregate (100) may be formed by bonding a plurality of plate-shaped boron nitride particles to each other in a spherical shape. In addition, a plurality of pores (110) may be formed in the aggregate (100) as the plurality of boron nitride particles are bonded to each other. In other words, a plurality of pores (110), which are spaces shared between the particles when um-sized boron nitride particles are bonded, may be formed on the inside of the aggregate (100). In addition, at least some of the plurality of pores (110) may have one side open so that a filler (200) may be filled therein. In other words, at least some of the plurality of pores (110) may be formed by being introduced inward from the surface of the aggregate (100).
충전재(200)는 복수의 기공(110) 중 적어도 일부에 채워질 수 있다. 다시 말해, 충전재(200)는 집합체(100)의 복수의 기공(110)을 없애거나 줄일 수 있다. 예를 들어, 충전재(200)는 복수의 기공(110) 중 25% 이상에 채워질 수 있다. 또한, 충전재(200)는 집합체(100)의 표면에 구비될 수 있다. 이러한 집합체(100)의 표면에 구비된 충전재(200)와 집합체(100)의 복수의 기공(110) 중 일부에 구비된 충전재(200)는 연속될 수 있다. 다시 말해, 복수의 기공(110) 중 일측이 개방된 기공(110)에 구비된 충전재(200)와 집합체(100)의 표면에 구비된 충전재(200)와 연속적으로 연결될 수 있다. The filler (200) may be filled in at least some of the plurality of pores (110). In other words, the filler (200) may eliminate or reduce the plurality of pores (110) of the assembly (100). For example, the filler (200) may be filled in 25% or more of the plurality of pores (110). In addition, the filler (200) may be provided on the surface of the assembly (100). The filler (200) provided on the surface of the assembly (100) and the filler (200) provided in some of the plurality of pores (110) of the assembly (100) may be continuous. In other words, the filler (200) provided in a pore (110) of which one side is open among the plurality of pores (110) may be continuously connected to the filler (200) provided on the surface of the assembly (100).
또한, 충전재(200)는 에폭시 주제와 경화제를 포함할 수 있다. 다시 말해, 에폭시 주제와 경화제는 복수의 기공(110) 중 적어도 일부와 집합체(100)의 표면에 구비될 수 있다. 또한, 복수의 기공(110) 중 일부에 구비된 에폭시 주제와 경화제는 집합체(100)의 표면에 구비된 에폭시 주제와 경화제와 연속될 수 있다.In addition, the filler (200) may include an epoxy subject and a hardener. In other words, the epoxy subject and the hardener may be provided in at least some of the plurality of pores (110) and the surface of the assembly (100). In addition, the epoxy subject and the hardener provided in some of the plurality of pores (110) may be continuous with the epoxy subject and the hardener provided on the surface of the assembly (100).
예를 들어, 에폭시 주제는 비스페놀 A형 에폭시 수지(DGEBA Type Epoxy) 50 ~ 60 중량 %, BDG(BUTYL DI GLYCOL) 14 ~ 27 중량 %, 고강성 무기복합체 18 ~ 30 중량 %로 구성될 수 있다. 또한, 에폭시 주제는, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합 수지일 수 있다. 비스페놀 A형 에폭시 수지는 비스페놀 A(bisphenol A)형 수지와 에피클로로하이드린(epichlorohydrin)의 축합 반응에 의해 얻어지는 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether)형 에폭시 수지로서, 이러한 비스페놀 A형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 180~200g/eq이거나, 184~190g/eq일 수 있다. 또한, 비스페놀 A형 에폭시 수지의 25℃에서의 점도는 11,000~15,000cps이거나 11,500~13,500cps일 수 있다. 예를 들어, YD-128(국도화학) 등이 사용될 수 있다.For example, the epoxy subject may be composed of 50 to 60 wt % of a bisphenol A type epoxy resin (DGEBA Type Epoxy), 14 to 27 wt % of BDG (BUTYL DI GLYCOL), and 18 to 30 wt % of a high-strength inorganic composite. In addition, the epoxy subject may be a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, or a mixed resin thereof. The bisphenol A type epoxy resin is a diglycidyl ether type epoxy resin obtained by a condensation reaction of a bisphenol A type resin and epichlorohydrin, and the epoxy equivalent of the bisphenol A type epoxy resin may be 180 to 200 g/eq or 184 to 190 g/eq. In addition, the viscosity of bisphenol A type epoxy resin at 25℃ can be 11,000 to 15,000 cps or 11,500 to 13,500 cps. For example, YD-128 (Kukdo Chemical) can be used.
비스페놀 F형 에폭시 수지는 비스페놀 F(bisphenol F)형 수지와 에피클로로하이드린(epichlorohydrin)의 축합 반응에 의해 얻어지는 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether)형 에폭시 수지로서, 이러한 비스페놀 F형 에폭시 수지의 에폭시 당량은 150~200g/eq인 것이 바람직하고, 160~180g/eq인 것이 보다 바람직하다. 또한, 비스페놀 F형 에폭시 수지의 25℃에서의 점도는 1,500~6,000cps인 것이 바람직하고, 2,000~5,000cps인 것이 보다 바람직하다. 예를 들어, YDF-170(국도화학) 등이 사용될 수 있다.Bisphenol F type epoxy resin is a diglycidyl ether type epoxy resin obtained by a condensation reaction of bisphenol F type resin and epichlorohydrin. The epoxy equivalent of this bisphenol F type epoxy resin is preferably 150 to 200 g/eq, and more preferably 160 to 180 g/eq. In addition, the viscosity of the bisphenol F type epoxy resin at 25°C is preferably 1,500 to 6,000 cps, and more preferably 2,000 to 5,000 cps. For example, YDF-170 (Kukdo Chemical) can be used.
또한, 경화제는 지방족 아민(Aliphatic Amine) 52 ~ 60 중량 %, 방향족 아민(Aromatic Amine) 28 ~ 35 중량 %, 제3급 아민(Tertiary Amine) 7 ~ 15 중량 %로 구성될 수 있다. 또하느 경화제는 에폭시 주제를 물과 혼용 가능하게 하며, 물의 존재 하에서도 반응이 나빠지지 않는 수성 폴리 아민 부가성 에폭시 경화제이다. 이러한 수성 폴리 아민 부가성 에폭시 경화제로는 예를 들어 상업적으로 구입 가능한 Anquamine 401(에어 프로덕트), Anquamine 701(에어프로덕트), Anquamine 208(에어프로덕트) 등이 사용될 수 있다.In addition, the curing agent can be composed of 52 to 60 wt % of an aliphatic amine, 28 to 35 wt % of an aromatic amine, and 7 to 15 wt % of a tertiary amine. Another curing agent is a water-based polyamine addition epoxy curing agent that enables the epoxy resin to be miscible with water and does not react poorly even in the presence of water. Examples of such water-based polyamine addition epoxy curing agents that can be used include commercially available Anquamine 401 (Air Products), Anquamine 701 (Air Products), and Anquamine 208 (Air Products).
또한, 에폭시 주제 및 경화제 각각은 아래와 같은 화학식 1 내지 3 중 하나 이상의 구조를 가질 수 있다. Additionally, each of the epoxy subject and the hardener may have one or more structures among the following
[화학식 1][Chemical Formula 1]
[화학식 2][Chemical formula 2]
[화학식 3][Chemical Formula 3]
화학식 1 내지 3의 R은 탄소 1 내지 6개를 지니는 탄화수소이며 알킬 사슬(alkyl chain), 고리형 지방족(cyclic aliphatic) 및 방향족(aromatic) 구조를 가질 수 있다. 또한, 경화제는 무수물 형태를 가질 수 있다. 다시 말해, 질화붕소 복합체(10)는 표면에 에폭시 관능기 및 아민 관능기가 존재하는 형태로 형성될 수 있다. 에폭시 주제의 함량은 질화붕소 복합체(10)의 전체 질량 대비 5 내지 20wt%일 수 있다. 또한, 충전재(200)는 반경화된 충전재(200)일 수 있다. 다시 말해, 에폭시 주제 및 경화제는 반경화된 상태로 집합체(100)의 표면 및 기공(110)에 구비될 수 있다.R in
에폭시(20)는 복수 개의 질화붕소 복합체(10)를 커버할 수 있다. 다시 말해, 복수 개의 질화붕소 복합체(10)의 표면은 에폭시(20)에 의해 외부로 노출되는 것이 차단될 수 있다. 에폭시(20)는 후술할 몰드(M)에 의해 형성된 에폭시부재일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 에폭시(20)는 복수 개의 질화붕소 복합체(10)의 표면에 구비된 충전재(200)와 접합될 수 있다. 다시 말해, 에폭시(20)는 질화붕소 복합체(10)의 표면에 배치된 에폭시 주제 및 경화제와 접합될 수 있다. 한편, 에폭시(20)와 질화붕소 복합체의 충전재(200)의 에폭시 주제는 동일한 성분을 포함할 수 있다. The epoxy (20) can cover the plurality of boron nitride complexes (10). In other words, the surfaces of the plurality of boron nitride complexes (10) can be blocked from being exposed to the outside by the epoxy (20). The epoxy (20) can be an epoxy member formed by a mold (M) to be described later, but is not limited thereto. The epoxy (20) can be bonded to the filler (200) provided on the surfaces of the plurality of boron nitride complexes (10). In other words, the epoxy (20) can be bonded to the epoxy subject and the hardener disposed on the surfaces of the boron nitride complex (10). Meanwhile, the epoxy subject of the epoxy (20) and the filler (200) of the boron nitride complex can include the same component.
이하, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체(10)를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 8, a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite (10) according to one embodiment of the present invention will be described.
질화붕소 복합체(10)를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법은 제1 교반단계, 제2 교반단계, 제거단계, 제1 경화단계, 혼합단계 및 제2 경화단계를 포함할 수 있다.A method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite (10) may include a first stirring step, a second stirring step, a removing step, a first curing step, a mixing step, and a second curing step.
제1 교반단계(S100)는 용제에 에폭시 주제와 경화제를 넣고 교반하여 혼합물을 형상하는 단계이다. 제1 교반단계(S100)에서 에폭시 주제와 경화제는 1:1 내지 1:1.5 비율로 상기 용제에 넣어져 2 시간 내지 3 시간 동안 교반될 수 있다.The first stirring step (S100) is a step of adding an epoxy subject and a hardener to a solvent and stirring to form a mixture. In the first stirring step (S100), the epoxy subject and the hardener may be added to the solvent at a ratio of 1:1 to 1:1.5 and stirred for 2 to 3 hours.
제2 교반단계(S200)는 서로 접합되어 복수의 기공(110)을 형성하는 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 집합체(100)를 혼합물에 넣고 교반하여 슬러리를 형성하는 단계이다. 제2 교반단계(S200)에서, 집합체(100)는 혼합물에 넣어져 4 시간 내지 6시간 동안 교반될 수 있다.The second stirring step (S200) is a step of adding an assembly (100) including a plurality of boron nitride particles that are joined to each other to form a plurality of pores (110) to a mixture and stirring to form a slurry. In the second stirring step (S200), the assembly (100) may be added to the mixture and stirred for 4 to 6 hours.
제거단계(S300)는 제2 교반단계(S200)에서 형성된 슬러리를 감압하여 용제를 제거하는 단계이다. 다시 말해, 제거단계(S300)에서는 제2 교반단계(S200)에서 형성된 슬러리로부터 용제가 제거된 입자가 형성될 수 있다. 제거단계(S300)에서는 슬라리가 트레이에 옮겨지고 진공 감압되어 아세톤이 제거될 수 있다.The removal step (S300) is a step of removing the solvent by depressurizing the slurry formed in the second stirring step (S200). In other words, in the removal step (S300), particles from which the solvent has been removed can be formed from the slurry formed in the second stirring step (S200). In the removal step (S300), the slurry can be transferred to a tray and vacuumed and depressurized to remove acetone.
제1 경화단계(S400)는 입자를 경화시켜 질화붕소 복합체를 형성하는 단계이다. 제1 경화단계(S400)에서 입자는 반경화될 수 있다. 다시 말해, 제1 경화단계(S400)에서 입자는 80℃ 내지 120℃ 에서 10분 동안 경화된 후 진공 오븐에서 건조될 수 있다. 이러한 제1 경화단계(S400)에서 형성된 질화붕소 복합체(10)는 표면에 에폭시 관능기와 아민 관능기가 존재하는 형태로 형성될 수 있다.The first curing step (S400) is a step of curing the particles to form a boron nitride composite. In the first curing step (S400), the particles can be semi-cured. In other words, in the first curing step (S400), the particles can be cured at 80° C. to 120° C. for 10 minutes and then dried in a vacuum oven. The boron nitride composite (10) formed in the first curing step (S400) can be formed in a form in which an epoxy functional group and an amine functional group exist on the surface.
혼합단계(S500)는 질화붕소 복합체(10)를 에폭시 및 경화제가 섞인 조성물에 혼합하여 페이스트를 형성하는 단계이다. 혼합단계(S500)에서 에폭시와 경화제는 1:1비율로 섞일 수 있다. 또한, 혼합단계(S500)에서 질화붕소 복합체는 상기 조성물에 60wt% 내지 85wt%까지 진공 페이스트 믹서에 의해 혼합되어 상기 페이스트로 형성될 수 있다.The mixing step (S500) is a step of forming a paste by mixing a boron nitride composite (10) with a composition containing an epoxy and a hardener. In the mixing step (S500), the epoxy and the hardener may be mixed in a 1:1 ratio. In addition, in the mixing step (S500), the boron nitride composite may be mixed into the composition at a ratio of 60 wt% to 85 wt% by a vacuum paste mixer to form the paste.
제2 경화단계(S600)는 페이스트를 몰드(M)에 넣고, 핫프레스로 경화시켜 에폭시 복합체(1)를 형성하는 단계이다. 몰드(M)에는 표면으로부터 하방으로 인입되어 페이스트가 수용되는 수용부가 형성할 수 있다. 수용부의 길이(l)는 10cm이고, 수평부의 폭(w)은 10cm 이고 높이(h)는 0.05cm일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 경화단계(S600)에서는 페이스트가 완전 경화될 수 있다. 다시 말해, 제2 경화단계(S600)에서 페이스트가 80℃ 내지 100℃에서 6 내지 8시간 동안 경화된 이후, 160℃ 내지 180℃에서 9 내지 12시간 경화될 수 있다.The second curing step (S600) is a step of forming an epoxy composite (1) by putting the paste into a mold (M) and curing it with a hot press. The mold (M) can have a receiving portion formed so as to be inserted downward from the surface and receive the paste. The length (l) of the receiving portion can be 10 cm, the width (w) of the horizontal portion can be 10 cm, and the height (h) can be 0.05 cm, but is not limited thereto. In the second curing step (S600), the paste can be completely cured. In other words, after the paste is cured at 80° C. to 100° C. for 6 to 8 hours in the second curing step (S600), it can be cured at 160° C. to 180° C. for 9 to 12 hours.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체(10)를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법에 작용 및 효과에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of a method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite (10) according to one embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체(10)의 에폭시를 포함 충전재(200)는 기공(110)에 내부로 스며들어 3차원적인 네트워크를 형성할 수 있으므로, 집합체(100)와 집합체(100)의 표면에 코팅된 에폭시가 서로 분리되지 않을 수 있다. 또한, 충전재(200)에 의해 질화붕소 복합체(10)의 표면에 에폭시 아민의 작용기가 구비될 수 있으므로. 에폭시 복합체 제조 시 매트릭스와 서로 화학적 반응을 통해 결합될 수 있다.The filler (200) including epoxy of the boron nitride composite (10) according to one embodiment of the present invention can penetrate into the pores (110) to form a three-dimensional network, so that the assembly (100) and the epoxy coated on the surface of the assembly (100) may not be separated from each other. In addition, since the surface of the boron nitride composite (10) may be provided with an epoxy amine functional group by the filler (200), the epoxy composite may be chemically bonded to the matrix through a mutual reaction when manufacturing the epoxy composite.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 질화붕소 복합체(10)를 이용하여 에폭시 복합체를 제조하면, 분산도 향상, 열전도도 향상, 낮은 열팽창계수(CTE) 및 높은 박리강도의 에폭시 복합체가 제조될 수 있다. 다시 말해, 집합체(100)의 내부와 외부에 에폭시 수지(주제)가 반경화 상태로 고형화 되어 있는 질화붕소 복합체(10)로 형성되고, 이러한 질화붕소 복합체(10)를 에폭시(20, 에폭시 수지)에 분산시켜 반응시킴으로써 질화붕소 복합체(10)와 에폭시 수지가 화학적 결합을 이루도록해 계면 저항을 줄여 에폭시 복합체의 열전도도를 향상시키고 열팽창계수를 낮게 형성할 수 있다. 이로써 제조된 에폭시 복합체는 열전도도 20 W/(mK) 이상의 특성을 지닐 수 있고 열팽창계수 40 이하, 박리 강도 1.00 kgf/cm 이상을 얻을 수 있다. 다시 말해, 고방열 에폭시 복합체가 제조할 수 있다.In addition, when an epoxy composite is manufactured using the boron nitride composite (10) according to one embodiment of the present invention, an epoxy composite having improved dispersion, improved thermal conductivity, low coefficient of thermal expansion (CTE), and high peel strength can be manufactured. In other words, a boron nitride composite (10) in which an epoxy resin (main agent) is solidified in a semi-cured state inside and outside the assembly (100) is formed, and by dispersing this boron nitride composite (10) in epoxy (20, epoxy resin) and reacting it, the boron nitride composite (10) and the epoxy resin form a chemical bond to reduce the interfacial resistance, thereby improving the thermal conductivity of the epoxy composite and forming a low coefficient of thermal expansion. The epoxy composite manufactured thereby can have the characteristics of a thermal conductivity of 20 W/(mK) or more, a thermal expansion coefficient of 40 or less, and a peel strength of 1.00 kgf/cm or more. In other words, a high heat-dissipation epoxy composite can be manufactured.
아래의 표 1은 본 발명의 일시예에 따른 질화붕소 복합체(10)를 이용한 에폭시 제조방법에 의해 제조된 제1 에폭시 복합체, 제2 에폭시 복합체, 제3 에폭시 복합체, 제4 에폭시 복합체, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 코팅 함량, 입자함량, 점도 열전도도, 열팽창계수, 박리강도를 나타낸 표이다. 박리강도는 UTM 장비를 이용하여 측정 (23+-2)℃, (45+-5)% R.H. 로드셀 30N 으로 속도 50mm/min으로 측정하였다. 박리강도의 평가구간은 20 내지 50mm에서 평가하였다. 열전도도는 에폭시 복합체 제조 후 LFA장비로 측정하였다. 열팽창계수(CTE)는 TMA 장비를 이용하여 측정하였으며 30 내지 120℃ 구간의 열팽창계수를 측정하였다. 점도 측정은 Brookfield 점도계를 통해 페이스트의 점도를 파악하였으며, 상온에서 Shear rate를 0.01부터 100까지(1/s)로 설정하고 점도를 분석하였다. Table 1 below is a table showing the coating content, particle content, viscosity, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and peel strength of the first epoxy composite, the second epoxy composite, the third epoxy composite, the fourth epoxy composite, and Comparative Examples 1, 2, and 3 manufactured by the epoxy manufacturing method using the boron nitride composite (10) according to the exemplary embodiment of the present invention. The peel strength was measured using a UTM device at (23+-2)℃, (45+-5)% R.H., a load cell of 30N, and a speed of 50 mm/min. The peel strength evaluation section was evaluated from 20 to 50 mm. The thermal conductivity was measured using a LFA device after manufacturing the epoxy composite. The coefficient of thermal expansion (CTE) was measured using a TMA device, and the thermal expansion coefficient was measured in the section from 30 to 120℃. Viscosity was measured using a Brookfield viscometer to determine the viscosity of the paste, and the viscosity was analyzed by setting the shear rate from 0.01 to 100 (1/s) at room temperature.
한편, 제1 에폭시 복합체는 에폭시 복합체 제조 방법에서 다음과 같이 제조되었다. 제1 교반단계(S100)에서 용제(Methyl ethyl ketone(MEK)) 150g에 에폭시 주제 2.5g, 경화제 2.5g을 넣고 2시간 동안 500 rpm 으로 교반하여 혼합물을 형성하였다. 제2 교반단계(S200)에서 100도에서 건조된 D50 100um로 형성된 집합체(100) 66g과 D50 20um로 형성된 집합체(100) 33g을 혼합물에 넣어주고 500rpm으로 상온에서 5시간 동안 교반하여 슬러리를 형성하였다. 제거단계(S300)에서 슬러리를 진공 오븐에 넣어 20℃에서 감압하여 용제를 제거하였다. 제1 경화단계(S400)에서 용제가 제거된 혼합물을 80 내지 120℃ 오븐에서 10분동안 b-stage 경화(반경화)를 진행하여 질화붕소 복합체(10)를 제조하였다. 또한, 제1 경화단계(S400)에서 반경화된 질화붕소 복합체(10)가 뭉쳐있지 않도록 시브를 이용해 입자를 떨어뜨렸다. 혼합단계(S500)에서 질화붕소 복합체(10)를 60 내지 85wt% 함량으로 진공 페이스트 믹서를 사용해 조성물과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 제2 경화단계(S600)에서 1oz 두께의 구리 호일 사이에 10x10x0.05cm 몰드(M) 두고 몰드(M)에 페이스트를 넣고 핫프레스로 경하였다. 다시 말해, 페이스트를 80 내지 100℃에서 6 내지 8시간동안 경화하고, 160 내지 180℃에서 9 내지 12시간 경화하여 제1 에폭시 복합체를 제조하였다.Meanwhile, the first epoxy composite was manufactured as follows in the epoxy composite manufacturing method. In the first stirring step (S100), 2.5 g of the epoxy main body and 2.5 g of the hardener were added to 150 g of the solvent (Methyl ethyl ketone (MEK)) and stirred at 500 rpm for 2 hours to form a mixture. In the second stirring step (S200), 66 g of the aggregate (100) formed with
제2 에폭시 복합체는 제1 교반단계(S100)에서 용제 150g에 에폭시 주제 5g, 경화제 5g을 넣고 2시간 동안 500rpm으로 교반한 것을 제외하고, 제1 에폭시 복합체와 동일한 과정으로 제조되었다.The second epoxy composite was manufactured using the same process as the first epoxy composite, except that 5 g of epoxy main body and 5 g of hardener were added to 150 g of solvent in the first stirring step (S100) and stirred at 500 rpm for 2 hours.
제3 에폭시 복합체는 제1 교반단계(S100)에서 용제 150g에 에폭시 주제 10g, 경화제 10g을 넣고 2시간 동안 500rpm으로 교반한 것을 제외하고, 제1 에폭시 복합체와 동일한 과정으로 제조되었다.The third epoxy composite was manufactured using the same process as the first epoxy composite, except that 10 g of epoxy main body and 10 g of hardener were added to 150 g of solvent in the first stirring step (S100) and stirred at 500 rpm for 2 hours.
제4 에폭시 복합체는 제1 교반단계(S100)에서 용제 150g에 에폭시 주제 15g, 경화제 15g을 넣고 2시간 동안 500rpm으로 교반한 것을 제외하고, 제1 에폭시 복합체와 동일한 과정으로 제조되었다.The fourth epoxy composite was manufactured through the same process as the first epoxy composite, except that 15 g of epoxy main body and 15 g of hardener were added to 150 g of solvent in the first stirring step (S100) and stirred at 500 rpm for 2 hours.
비교예1은 D50 100um로 형성된 집합체 66g과 D50 20um로 형성된 집합체 33g이 혼합된 집합체를 60 내지 85wt% 함량으로 진공 페이스트 믹서를 사용해 조성물과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 또한, 1oz 두께의 구리 호일 사이에 10x10x0.05cm 몰드(M) 두고, 이 몰드(M)에 페이스트를 넣어 핫프레스로 경화하였다. 조성물은 제1 에폭시 복합체 제조 방법에서 사용된 조성물과 동일한 조성물이다. 다시 말해, 페이스트를 80 내지 100℃ 6 내지 8시간 동안 경화하고, 160 내지 180℃에서 9 내지 12시간 동안 경화하여 제조하였다.Comparative Example 1 was a paste prepared by mixing a composite of 66 g of a
비교예2는 용제 150g에 에폭시 주제 10g, 경화제 10g을 넣고 2시간 동안 500 rpm 으로 교반하여 혼합물을 형성하였다. 또한, 100도에서 건조된 D50 100um 집합체 66g과 D50 20um 집합체 33g을 혼합물에 넣어주고 500rpm으로 상온에서 5시간 동안 교반하여 슬러리를 형성하였다. 슬러리를 진공 오븐에 넣어 20℃에서 감압하여 용제를 제거하여 질화붕소 복합체를 제조하였다. 제조된 질화붕소 응집복합체를 60 내지 85wt% 함량으로 진공 페이스트 믹서를 사용해 조성물과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 조성물은 제1 에폭시 복합체를 제조 방법에서 사용된 조성물과 동일한 조성물이다. 이후, 1oz 두께의 구리 호일 사이에 10x10x0.05cm 몰드(M) 두고, 이 몰드(M)에 페이스트를 넣은 후, 핫프레스로 경화하였다. 다시 말해, 페이스트를 80 내지 100℃에서 6 내지 8시간 동안 경화하였고, 160 내지 180℃에서 9 내지 12시간 동안 경화하여 비교예2를 제조하였다.In Comparative Example 2, 10 g of an epoxy main body and 10 g of a hardener were added to 150 g of a solvent, and the mixture was stirred at 500 rpm for 2 hours to form a mixture. In addition, 66 g of a
비교예3은 용제 150g에 에폭시 주제 10g, 경화제 10g을 넣고 2시간 동안 500 rpm 으로 교반하여 혼합물을 형성하였다. 또한, 100℃에서 건조된 D50 100um 집합체 66g과 D50 20um 집합체 33g을 혼합물에 넣어주고 500rpm으로 상온에서 5시간 동안 교반하여 슬러리를 형성하였다. 이후, 슬러리를 진공 오븐에 넣어 20℃에서 감압하여 용제를 제거한 입자를 형성하였다. 이후, 용제가 제거된 입자를 80 내지 120℃ 오븐에서 24시간 동안 완전 경화하여 질화붕소 복합체를 제조하였다. 완전히 경화된 질화붕소 복합체를 뭉쳐있지 않도록 시브를 이용해 입자를 떨어뜨려 주었다. 제조된 질화붕소 응집복합체를 60 내지 85wt% 함량으로 진공 페이스트 믹서를 사용해 조성물과 혼합하여 페이스트를 제조하였다. 이후, 1oz 두께의 구리 호일 사이에 10x10x0.05cm 몰드(M) 두고, 이 몰드(M)에 페이스트를 넣은 후, 핫프레스로 경화하였다. 다시 말해, 80 내지 100℃에서 6 내지 8시간 동안 경화하였고, 160 내지 180℃에서 9 내지 12시간 동안 경화하여 비교예3을 제조하였다. 이러한 제1 에폭시 복합체, 제2 에폭시 복합체, 제3 에폭시 복합체, 비교예1, 비교예2 및 비교예3의 코팅함량, 입자함량, 점도, 열전도도, Z축 열팽창계수 및 박리강도를 아래의 표 1과 같다. 코팅 함량은 에폭시의 함량과 경화제의 경화제의 함량를 합한 함량이다. 입자함량은 질화붕소 복합체의 함량이다.In Comparative Example 3, 10 g of epoxy resin and 10 g of hardener were added to 150 g of solvent, and the mixture was stirred at 500 rpm for 2 hours to form a mixture. In addition, 66 g of
제1 에폭시 복합체 내지 제4 에폭시 복합체까지의 입자함량을 60, 70, 80, 85 vol.%까지 제조하여 비교하였다. 비교예1, 비교예2, 비교예3의 경우 70vol.%만 제조하여 비교하였다. 이유는 비교예1의 경우 코팅을 하지 않아 70 vol.% 이상으로 혼합할 경우 점도가 너무 높아져 복합체 형성이 불가하며, 비교예3 역시 표면의 작용기가 모두 사라진 상태이기 때문에 처리를 하지 않은 것과 유사하게 점도가 매우 높아졌다.The particle contents of the first to fourth epoxy complexes were manufactured up to 60, 70, 80, and 85 vol.% and compared. In the case of Comparative Examples 1, 2, and 3, only 70 vol.% was manufactured and compared. The reason is that in the case of Comparative Example 1, since no coating was performed, when mixed at more than 70 vol.%, the viscosity became too high and complex formation was impossible, and in Comparative Example 3, since all functional groups on the surface disappeared, the viscosity became very high, similar to that of no treatment.
제1 에폭시 복합체 내지 제4 에폭시 복합체에서 코팅 함량이 증가할 경우 동일 입자 함량에서 점도가 점점 감소하였다. 이는 분산성이 향상됐다고 볼 수 있다. 하지만, 제1 에폭시 복합체의 경우 그 정도가 미비하며 제2 에폭시 복합체로부터 급격히 상승하는 결과를 보였다. 따라서, 코팅 함량을 5% 이상으로 사용해야만 효과를 볼 수 있다. 반면, 열전도도는 제3 에폭시 복합체까지 상승하는 경향을 보이다가 제4 에폭시 복합체에서 다시 감소하였다. 이는 코팅의 두께가 너무 두꺼워지면 코팅 물질이 단열 역할을 하기 때문이다. Z축 열팽창계수는 제3 에폭시 복합체까지 감소하다가 제4 에폭시 복합체에서 상승하는 경향을 보였다. 제4 에폭시 복합체에서 3차원 구조의 에폭시 골격이 제대로 형성되지 않았기 때문이다. 다시 말해, 제4 에폭시 복합체에서는 질화붕소 복합체의 표면에 에폭시 골격이 제대로 형성되지 않았다. 접착 강도 또한 제3 에폭시 복합체까지 상승하다가 제4 에폭시 복합체에서 감소하는 경향을 보였다. 이를 통해 코팅물질 함량이 20%까지 분산도, 열전도도, 열팽창계수, 접착강도 향상을 나타내다가 그 이상 함량이 코팅될 경우 단열 역할을 하게 되고 입자끼리 뭉치는 현상으로 인해 물성에 악영향을 미치는 것을 확인할 수 있다. When the coating content increased in the first to fourth epoxy composites, the viscosity gradually decreased at the same particle content. This can be seen as improved dispersibility. However, in the case of the first epoxy composite, the degree was minimal, and a sharp increase was observed from the second epoxy composite. Therefore, the effect can be seen only when the coating content is used at 5% or more. On the other hand, the thermal conductivity showed a tendency to increase up to the third epoxy composite, and then decreased again in the fourth epoxy composite. This is because the coating material acts as an insulator when the coating thickness becomes too thick. The Z-axis thermal expansion coefficient decreased up to the third epoxy composite, and then tended to increase in the fourth epoxy composite. This is because the three-dimensional epoxy skeleton was not properly formed in the fourth epoxy composite. In other words, the epoxy skeleton was not properly formed on the surface of the boron nitride composite in the fourth epoxy composite. The adhesive strength also increased up to the third epoxy composite, and then tended to decrease in the fourth epoxy composite. Through this, it can be confirmed that the dispersion, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and adhesive strength are improved when the coating material content is up to 20%, but when the coating content exceeds that, it acts as insulation and has a negative effect on the physical properties due to the phenomenon of particles clumping together.
비교예2는 미경화 질화붕소 복합체로 제조했으며, 질화붕소 복합체 내에 에폭시 경화물이 3차원 구조를 형성하지 못한 상태로 분산되어 분산도는 개선되었으나 열전도도, 열팽창계수, 접착강도는 개선되지 않았다.Comparative Example 2 was manufactured using an uncured boron nitride composite, and the epoxy cured product was dispersed within the boron nitride composite without forming a three-dimensional structure, so the dispersion was improved, but the thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and adhesive strength were not improved.
비교예3은 완전 경화 질화붕소 복합체로 제조했으며 질화붕소 복합체 내에 에폭시 경화물이 3차원 구조를 형성하였으나 표면에 작용기가 존재하지 않은 상태로 분산도, 열전도도, 열팽창계수, 접착강도 모두 개선되지 않았다.Comparative Example 3 was manufactured using a fully cured boron nitride composite, and although an epoxy cured product formed a three-dimensional structure within the boron nitride composite, no functional groups existed on the surface, and thus no improvement was observed in dispersion, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, or adhesive strength.
따라서, 반경화가 된 상태의 질화붕소 복합체로 에폭시 복합체를 제조해야 분산도, 열전도도, 열팽창계수, 접착강도 모두 개선시킬 수 있다. 또한, 반경화가 된 상태의 질화붕소 복합체에 의해, 고함량을 충진할 수 있으므로 고 열전도도 에폭시 복합체가 제조될 수 있다.Therefore, the epoxy composite must be manufactured using a semi-cured boron nitride composite to improve dispersion, thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and adhesive strength. In addition, since a high content can be filled using a semi-cured boron nitride composite, a high thermal conductivity epoxy composite can be manufactured.
이상 본 발명의 실시예들을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 따르는 최대한 넓은 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although the above embodiments of the present invention have been described as specific embodiments, they are merely examples, and the present invention is not limited thereto, but should be interpreted to have the widest possible scope in accordance with the technical idea disclosed in this specification. Those skilled in the art may combine/substitute the disclosed embodiments to implement a pattern of a shape not specified, but this also does not go beyond the scope of the present invention. In addition, those skilled in the art may easily change or modify the disclosed embodiments based on this specification, and it is clear that such changes or modifications also fall within the scope of the rights of the present invention.
1: 에폭시 복합체
10: 질화붕소 복합체 20: 에폭시
100: 집합체 110: 기공
200: 충전재 S100: 제1 교반단계
S200: 제2 교반단계 S300: 제1 경화단계
S400: 혼합단계 S500: 제2 경화단계1: Epoxy composite
10: Boron nitride composite 20: Epoxy
100: Aggregate 110: Pore
200: Filler S100: 1st stirring stage
S200: Second stirring stage S300: First curing stage
S400: Mixing stage S500: Second curing stage
Claims (11)
상기 질화붕소 복합체를 커버하는 에폭시를 포함하고,
상기 질화붕소 복합체는,
서로 접합되어 복수의 기공을 형성하는 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 집합체; 및
상기 복수 개의 기공 중 적어도 일부와 상기 집합체의 표면에 구비되어 상기 질화붕소 복합체를 커버하는 상기 에폭시에 접하는 충전재를 포함하고,
상기 충전재는, 에폭시 주제 및 경화제를 포함하고,
상기 집합체는 입자 형태인,
에폭시 복합체.boron nitride composites; and
Comprising an epoxy covering the above boron nitride composite,
The above boron nitride complex is,
An aggregate comprising a plurality of boron nitride particles bonded to each other to form a plurality of pores; and
A filler is provided on at least some of the plurality of pores and on the surface of the aggregate, and is in contact with the epoxy covering the boron nitride composite,
The above filler comprises an epoxy subject and a hardener,
The above aggregate is in particle form,
Epoxy composite.
서로 접합되어 복수의 기공을 형성하는 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 집합체를 상기 혼합물에 넣고 교반하여 슬러리를 형성하는 제2 교반단계;
상기 슬러리를 감압하여 상기 용제가 제거된 입자를 형성하는 제거단계;
상기 입자를 경화시켜 질화붕소 복합체를 형성하는 제1 경화 단계;
상기 질화붕소 복합체를 에폭시와 경화제가 섞인 조성물에 혼합하여 페이스트를 형성하는 혼합단계; 및
상기 페이스트를 몰드에 넣고 핫프레스로 경화시켜 에폭시 복합체를 제조하는 제2 경화 단계를 포함하고,
상기 질화붕소 복합체는 입자 형태이고,
상기 에폭시 복합체는,
상기 질화붕소 복합체; 및
상기 질화붕소 복합체를 커버하는 상기 에폭시를 포함하고,
상기 제2 경화 단계에서의 상기 질화붕소 복합체는,
서로 접합되어 상기 복수의 기공을 형성하는 상기 복수의 질화붕소 입자를 포함하는 상기 집합체; 및
상기 복수의 기공 중 적어도 일부와 상기 집합체의 표면에 구비되고, 상기 질화붕소 복합체를 커버하는 상기 에폭시에 접하는 상기 충전재를 포함하는,
질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법.A first stirring step of adding a filler containing an epoxy subject and a hardener to a solvent and stirring to form a mixture;
A second stirring step of adding an aggregate including a plurality of boron nitride particles that are bonded to each other to form a plurality of pores to the mixture and stirring to form a slurry;
A removal step of depressurizing the above slurry to form particles from which the solvent has been removed;
A first curing step of curing the above particles to form a boron nitride composite;
A mixing step of forming a paste by mixing the above boron nitride complex into a composition containing epoxy and a hardener; and
A second curing step is included in which the above paste is placed in a mold and cured using a hot press to produce an epoxy composite.
The above boron nitride complex is in particle form,
The above epoxy composite is,
The above boron nitride complex; and
Including the epoxy covering the above boron nitride composite,
The boron nitride complex in the second curing step is,
The aggregate comprising a plurality of boron nitride particles bonded to each other to form the plurality of pores; and
Including said filler, which is provided on at least some of said plurality of pores and on the surface of said aggregate, and which is in contact with said epoxy covering said boron nitride composite.
Method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite.
상기 제1 교반단계에서, 상기 에폭시 주제와 상기 경화제는 1:1 내지 1:1.5 비율로 상기 용제에 넣어져 2 시간 내지 3 시간 동안 교반되는,
질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법.In paragraph 7,
In the first stirring step, the epoxy subject and the hardener are added to the solvent in a ratio of 1:1 to 1:1.5 and stirred for 2 to 3 hours.
Method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite.
상기 제2 교반단계에서, 상기 집합체는 상기 혼합물에 넣어져 4 시간 내지 6시간 동안 교반되는,
질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법.In paragraph 7,
In the second stirring step, the aggregate is placed in the mixture and stirred for 4 to 6 hours.
Method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite.
상기 혼합단계에서, 상기 에폭시와 상기 경화제는 1:1비율로 섞이고, 상기 질화붕소 복합체는 상기 조성물에 60wt% 내지 85wt%까지 진공 페이스트 믹서에 의해 혼합되어 상기 페이스트로 형성되는,
질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법.In paragraph 7,
In the above mixing step, the epoxy and the hardener are mixed in a 1:1 ratio, and the boron nitride complex is mixed into the composition at 60 wt% to 85 wt% by a vacuum paste mixer to form the paste.
Method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite.
상기 제1 경화 단계에서 상기 입자는 반경화되고, 상기 제2 경화 단계에서 상기 페이스트를가 완전 경화되는,
질화붕소 복합체를 이용한 에폭시 복합체 제조 방법.
In paragraph 7,
In the first curing step, the particles are semi-cured, and in the second curing step, the paste is completely cured.
Method for manufacturing an epoxy composite using a boron nitride composite.
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Final Notice of Reason for Refusal Patent event date: 20231218 Patent event code: PE09021S02D |
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| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20240625 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D |
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| PE0801 | Dismissal of amendment |
Patent event code: PE08012E01D Comment text: Decision on Dismissal of Amendment Patent event date: 20240625 |
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| PX0901 | Re-examination |
Patent event code: PX09012R01I Patent event date: 20240924 Comment text: Amendment to Specification, etc. |
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| PX0701 | Decision of registration after re-examination |
Patent event date: 20241007 Comment text: Decision to Grant Registration Patent event code: PX07013S01D |
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| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20241128 Patent event code: PR07011E01D |
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| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20241128 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
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| PG1601 | Publication of registration |