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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 신동욱
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2018
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유리섬유는 용융된 유리를 부싱을 통해 인발하여 사이징(sizing)처리를 한 후
방사장치를 이용해 와인딩(winding)한 것으로 가는 실과 같은 형상의 유리를
말한다. 유리섬유에서 가장 많이 사용되는 것은 E-glass fiber(electrical glass
fiber)로 여러 분야에 사용되고 있지만 6∼7 정도의 상대적으로 높은 유전율로
인해 전자 기판소재로의 사용에는 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 낮은
유전율을 가지는 D-glass(dielectric glass)조성의 벌크 모유리를 제조한 후 유리
섬유 방사장비를 통해 유리섬유를 제조한 후 전기적 특성, 물리적 특성 등의
특성평가를 진행하였다.
각각 B2O3의 함량을 6∼31wt%까지 변화시킨 4가지 조성으로 실험을 진행하
였다. 모든 조성을 용융하기에 앞서 보론 함량이 22wt%인 조성을 이용하여 최
적의 용융온도를 찾기 위해 1550℃와 1650℃의 온도에서 D-glass 용융을 진행
하여 유전율을 측정하였다. 그 결과 D-glass의 유전율은 1550℃에서 용융 시
4.19, 1650℃에서 용융 시 4.08로 나타났다. 따라서 유전율이 더 낮게 측정된
1650℃의 온도가 최적의 온도라 판단하여 나머지 조성 또한 1650℃의 온도에
서 용융을 진행했다.
그 후 D-glass의 유리화 정도를 판단하기 위하여 진행한 XRD 분석결과 용융
후 냉각과정에서의 재결정이 일어나지 않아 완전한 유리화가 이루어졌음을 확
인하였다. 또한 D-glass의 광학적 특성을 확인하기 위해 진행한 가시광선 투과
율 분석결과는 보론 함량이 증가함에 따라 82.5%∼88.6%로 관찰 되었다. 유전
율 또한 보론 함량이 증가함에 따라 4.18∼3.93으로 감소함을 확인할 수 있었다.
그리고 가장 좋은 특성을 보인 보론 함량 31wt%의 D-glass를 유리섬유 방사
장비를 통해 1400℃의 온도로 각각 100 rpm, 200 rpm, 300 rpm의 조건에서 방
사하였다. 그 후 제조된 D-glass fiber의 물리적인 특성을 확인하기 위해
D-glass fiber의 직경과 인장강도를 측정하였다. 그 결과 D-glass fiber의 평균
직경은 각각 100 rpm에서 51.36 um, 200 rpm에서 34.06 um, 300 rpm에서
22.94 um의 값을 나타내었다. 또한 D-glass fiber의 인장강도를 측정했을 때 평
균 인장강도 값은 100 rpm일 때 467.03 MPa, 200 rpm일 때 522.60 MPa, 300
rpm일 때 605.17 MPa인 것을 확인 할 수 있었다.
방사장치를 이용해 와인딩(winding)한 것으로 가는 실과 같은 형상의 유리를
말한다. 유리섬유에서 가장 많이 사용되는 것은 E-glass fiber(electrical glass
fiber)로 여러 분야에 사용되고 있지만 6∼7 정도의 상대적으로 높은 유전율로
인해 전자 기판소재로의 사용에는 적합하지 않다. 따라서 본 연구에서는 낮은
유전율을 가지는 D-glass(dielectric glass)조성의 벌크 모유리를 제조한 후 유리
섬유 방사장비를 통해 유리섬유를 제조한 후 전기적 특성, 물리적 특성 등의
특성평가를 진행하였다.
각각 B2O3의 함량을 6∼31wt%까지 변화시킨 4가지 조성으로 실험을 진행하
였다. 모든 조성을 용융하기에 앞서 보론 함량이 22wt%인 조성을 이용하여 최
적의 용융온도를 찾기 위해 1550℃와 1650℃의 온도에서 D-glass 용융을 진행
하여 유전율을 측정하였다. 그 결과 D-glass의 유전율은 1550℃에서 용융 시
4.19, 1650℃에서 용융 시 4.08로 나타났다. 따라서 유전율이 더 낮게 측정된
1650℃의 온도가 최적의 온도라 판단하여 나머지 조성 또한 1650℃의 온도에
서 용융을 진행했다.
그 후 D-glass의 유리화 정도를 판단하기 위하여 진행한 XRD 분석결과 용융
후 냉각과정에서의 재결정이 일어나지 않아 완전한 유리화가 이루어졌음을 확
인하였다. 또한 D-glass의 광학적 특성을 확인하기 위해 진행한 가시광선 투과
율 분석결과는 보론 함량이 증가함에 따라 82.5%∼88.6%로 관찰 되었다. 유전
율 또한 보론 함량이 증가함에 따라 4.18∼3.93으로 감소함을 확인할 수 있었다.
그리고 가장 좋은 특성을 보인 보론 함량 31wt%의 D-glass를 유리섬유 방사
장비를 통해 1400℃의 온도로 각각 100 rpm, 200 rpm, 300 rpm의 조건에서 방
사하였다. 그 후 제조된 D-glass fiber의 물리적인 특성을 확인하기 위해
D-glass fiber의 직경과 인장강도를 측정하였다. 그 결과 D-glass fiber의 평균
직경은 각각 100 rpm에서 51.36 um, 200 rpm에서 34.06 um, 300 rpm에서
22.94 um의 값을 나타내었다. 또한 D-glass fiber의 인장강도를 측정했을 때 평
균 인장강도 값은 100 rpm일 때 467.03 MPa, 200 rpm일 때 522.60 MPa, 300
rpm일 때 605.17 MPa인 것을 확인 할 수 있었다.
목차
차 례국문요지 ·········································································· iii1. 서론 ············································································· 12. 이론적 배경 ··································································· 42-1. 유리섬유 ································································· 42-1-1. 유리섬유의 정의 ················································ 42-1-2. 유리섬유의 종류 및 특성 ···································· 62-2. 저유전 유리섬유 ······················································ 92-2-1. 유전율(dielectric constant) ······································· 92-2-2. 저유전 유리섬유 평가요소 ··································· 123. 실험방법 ······································································ 153-1. D-glass 제조 및 특성평가 ········································· 153-1-1. 유리조성 설계 및 용융온도 ·································· 153-1-2. D-glass 특성평가 ················································· 203-2. 유리섬유제조 및 특성평가 ······································· 223-2-1. D-glass fiber 제조 ··············································· 223-2-2. D-glass fiber 특성평가 ·········································· 254. 결과 및 고찰 ································································ 284-1. D-glass의 특성 ························································ 284-1-1. D-glass의 물리적 특성 ········································· 284-1-2. 조성에 따른 D-glass의 유전율 ······························· 334-2. D-glass fiber의 특성 ················································· 354-2-1. 방사속도에 따른 D-glass fiber의 직경 ···················· 354-2-2. 방사속도에 따른 D-glass fiber의 인장강도 ·············· 385. 결론 ············································································ 41References ········································································ 43List of Tables ··································································· 45List of Figures ·································································· 46Abstract ··········································································· 48
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