O2/SF6, O2/N2와 O2/CH4 플라즈마를 이용한 폴리카보네이트 건식 식각

주영우,박연현,노호섭,김재권,이성현,조관식,송한정,전민현,이제원 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.1

We studied plasma etching of polycarbonate in O2/SF6, O2/N2 and O2/CH4. A capacitively coupled plasma system was employed for the research. For patterning, we used a photolithography method with UV exposure after coating a photoresist on the polycarbonate. Main variables in the experiment were the mixing ratio of O2 and other gases, and RF chuck power. Especially, we used only a mechanical pump for in order to operate the system. The chamber pressure was fixed at 100 mTorr. All of surface profilometry, atomic force microscopy and scanning electron microscopy were used for characterization of the etched polycarbonate samples. According to the results, O2/SF6 plasmas gave the higher etch rate of the polycarbonate than pure O2 and SF6 plasmas. For example, with maintaining 100W RF chuck power and 100 mTorr chamber pressure, 20 sccm O2 plasma provided about 0.4 ㎛/min of polycarbonate etch rate and 20 sccm SF6 produced only 0.2 ㎛/min. However, the mixed plasma of 60 % O2 and 40 % SF6 gas flow rate generated about 0.56 ㎛ with even low -DC bias induced compared to that of O2. More addition of SF6 to the mixture reduced etch of polycarbonate. The surface roughness of etched polycarbonate was roughed about 3 times worse measured by atomic force microscopy. However examination with scanning electron microscopy indicated that the surface was comparable to that of photoresist. Increase of RF chuck power raised -DC bias on the chuck and etch rate of polycarbonate almost linearly. The etch selectivity of polycarbonate to photoresist was about 1:1. The meaning of these results was that the simple capacitively coupled plasma system can be used to make a microstructure on polymer with O2/SF6 plasmas. This result can be applied to plasma processing of other polymers. O2/SF6, O2/N2 그리고 O2/CH4의 혼합 가스를 이용하여 폴리카보네이트의 플라즈마 식각을 연구하였다. 플라즈마 식각 장비는 축전 결합형 플라즈마 시스템을 사용하였다. 폴리카보네이트 식각은 감광제 도포 후에 UV 조사의 포토리소그래피 방법으로 마스크를 제작하여 실험하였다. 본 식각 실험에서는 O2와 다른 기체와의 혼합비와 RIE 척 파워 증가에 따른 폴리카보네이트의 식각 특성 연구를 중심으로 하였다. 특히 건식 식각 시에 사용한 공정 압력은 100 mTorr로 유지하였으며 공정 압력은 기계적 펌프만을 사용하여 유지하였다. 식각 실험 후에 표면 단차 측정기, 원자력간 현미경 그리고 전자 현미경 등을 이용하여 식각한 샘플을 분석하였다. 실험 결과에 의하면 폴리카보네이트 식각에서 O2/SF6의 혼합 가스를 사용하면 순수한 O2나 SF6를 사용한 것보다 각각 약 140 % 와 280 % 정도의 높은 식각 속도를 얻을 수 있었다. 즉, 100 W RIE 척 파워와 100 mTorr 공정 압력을 유지하면서 20 sccm O2의 플라즈마 식각에서는 약 0.4 ㎛/min, 20 sccm의 SF6를 사용하였을 때에는 약 0.2 ㎛/min의 식각 속도를 얻었다. 그러나 60 %의 O2와 40 %의 SF6로 혼합된 플라즈마 분위기에서는 20 sccm의 순수한 O2에 비해 상대적으로 낮은 -DC 바이어스가 인가되었음에도 식각 속도가 약 0.56 ㎛/min으로 증가하였다. 그러나 SF6 양의 추가적인 증가는 폴리카보네이트의 식각 속도를 감소시켰다. O2/N2와 O2/CH4의 플라즈마 식각에서는 N2와 CH4의 양이 각각 증가함에 따라 식각 속도가 감소하였다. 즉, O2에 N2와 CH4의 혼합은 폴리카보네이트의 식각 속도를 저하시켰다. 식각된 폴리카보네이트의 표면 거칠기 절대값은 식각 전에 비해 2 ~ 3 배정도 증가하였지만 전자현미경으로 표면을 관찰 하였을 때에는 식각 실험 후의 폴리카보네이트의 표면이 깨끗한 것을 확인할 수 있었다. RIE 척 파워의 증가는 -DC 바이어스와 폴리카보네이트의 식각 속도를 거의 선형적으로 증가시켰으며 이 때 폴리카보네이트의 감광제에 대한 식각 선택비는 약 1:1 정도였다. 본 연구의 의미는 기계적 펌핑 시스템만을 사용한 간단한 플라즈마 식각 시스템으로도 O2/SF6의 혼합 가스를 사용하면 폴리카보네이트의 미세 구조를 만드는데 사용이 가능하며 O2/N2 와 O2/CH4의 결과에 비해 상대적으로 우수한 식각 조건을 얻을 수 있었다는 것이다. 이 결과는 다른 폴리머 소재 미세 가공에도 응용이 가능하여 앞으로 많이 사용될 수 있을 것으로 예상한다.

O₂/SF₆, O₂/N₂와 O₂/CH₄ 플라즈마를 이용한 폴리카보네이트 건식 식각

주영우(Y.W. Joo),박연현(Y. H. Park),노호섭(H.S. Noh),김재권(J. K. Kim),이성현(S.H. Lee),조관식(G. S. Cho),송한정(H. J. Song),전민현(M. H. Jeon),이제원(J. W. Lee) 한국진공학회(ASCT) 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.1

O₂/SF?, O₂/N₂ 그리고 O₂/CH₄의 혼합 가스를 이용하여 폴리카보네이트의 플라즈마 식각을 연구하였다. 플라즈마 식각 장비는 축전 결합형 플라즈마 시스템을 사용하였다. 폴리카보네이트 식각은 감광제 도포 후에 UV 조사의 포토리소그래피 방법으로 마스크를 제작하여 실험하였다. 본 식각 실험에서는 O₂와 다른 기체와의 혼합비와 RIE 척 파워 증가에 따른 폴리카보네이트의 식각 특성 연구를 중심으로 하였다. 특히 건식 식각 시에 사용한 공정 압력은 100 mTorr로 유지하였으며 공정 압력은 기계적 펌프만을 사용하여 유지하였다. 식각 실험 후에 표면 단차 측정기, 원자력간 현미경 그리고 전자 현미경 등을 이용하여 식각한 샘플을 분석하였다. 실험 결과에 의하면 폴리카보네이트 식각에서 O₂/SF?의 혼합 가스를 사용하면 순수한 O₂나 SF?를 사용한 것보다 각각 약 140 % 와 280 % 정도의 높은 식각 속도를 얻을 수 있었다. 즉, 100 W RIE 척 파워와 100 mTorr 공정 압력을 유지하면서 20 sccm O₂의 플라즈마 식각에서는 약 0.4 ㎛/min, 20 sccm의 SF?를 사용하였을 때에는 약 0.2 ㎛/min의 식각 속도를 얻었다. 그러나 60 %의 O₂와 40 %의 SF?로 혼합된 플라즈마 분위기에서는 20 sccm의 순수한 O₂에 비해 상대적으로 낮은 -DC 바이어스가 인가되었음에도 식각 속도가 약 0.56 ㎛/min으로 증가하였다. 그러나 SF? 양의 추가적인 증가는 폴리카보네이트의 식각 속도를 감소시켰다. O₂/N₂와 O₂/CH₄의 플라즈마 식각에서는 N₂와 CH₄의 양이 각각 증가함에 따라 식각 속도가 감소하였다. 즉, O₂에 N₂와 CH₄의 혼합은 폴리카보네이트의 식각 속도를 저하시켰다. 식각된 폴리카보네이트의 표면 거칠기 절대값은 식각 전에 비해 2 ~ 3 배정도 증가하였지만 전자현미경으로 표면을 관찰 하였을 때에는 식각 실험 후의 폴리카보네이트의 표면이 깨끗한 것을 확인할 수 있었다. RIE 척 파워의 증가는 -DC 바이어스와 폴리카보네이트의 식각 속도를 거의 선형적으로 증가시켰으며 이 때 폴리카보네이트의 감광제에 대한 식각 선택비는 약 1:1 정도였다. 본 연구의 의미는 기계적 펌핑 시스템만을 사용한 간단한 플라즈마 식각 시스템으로도 O₂/SF?의 혼합 가스를 사용하면 폴리카보네이트의 미세 구조를 만드는데 사용이 가능하며 O₂/N₂ 와 O₂/CH₄의 결과에 비해 상대적으로 우수한 식각 조건을 얻을 수 있었다는 것이다. 이 결과는 다른 폴리머 소재 미세 가공에도 응용이 가능하여 앞으로 많이 사용될 수 있을 것으로 예상한다. We studied plasma etching of polycarbonate in O₂/SF?, O₂/N₂ and O₂/CH₄. A capacitively coupled plasma system was employed for the research. For patterning, we used a photolithography method with UV exposure after coating a photoresist on the polycarbonate. Main variables in the experiment were the mixing ratio of O₂ and other gases, and RF chuck power. Especially, we used only a mechanical pump for in order to operate the system. The chamber pressure was fixed at 100 mTorr. All of surface profilometry, atomic force microscopy and scanning electron microscopy were used for characterization of the etched polycarbonate samples. According to the results, O₂/SF? plasmas gave the higher etch rate of the polycarbonate than pure O₂ and SF? plasmas. For example, with maintaining 100W RF chuck power and 100 mTorr chamber pressure, 20 sccm O₂ plasma provided about 0.4 ㎛/min of polycarbonate etch rate and 20 sccm SF? produced only 0.2 ㎛/min. However, the mixed plasma of 60 % O₂ and 40 % SF? gas flow rate generated about 0.56 ㎛ with even low -DC bias induced compared to that of O₂. More addition of SF? to the mixture reduced etch of polycarbonate. The surface roughness of etched polycarbonate was roughed about 3 times worse measured by atomic force microscopy. However examination with scanning electron microscopy indicated that the surface was comparable to that of photoresist. Increase of RF chuck power raised -DC bias on the chuck and etch rate of polycarbonate almost linearly. The etch selectivity of polycarbonate to photoresist was about 1:1. The meaning of these results was that the simple capacitively coupled plasma system can be used to make a microstructure on polymer with O₂/SF? plasmas. This result can be applied to plasma processing of other polymers.

폴리카보네이트의 글리콜첨가분해 / 메탄올첨가분해 복합 해중합

김동필,김보경,조영민,김범식,한명완 한국청정기술학회 2007 청정기술 Vol.13 No.4

폴리카보네이트(PC)의 해중합 방법에는 여러 가지방법이 보고되어 있으나, 기존의 해중합 방법에는 페놀, 톨루엔, 다이옥신 등의 독성물질 사용으로 인한 환경적인 안전문제, 알칼리의 사용으로 인한 2차 분리 문제 등이 있다. 따라서 본 연구에서는 독성물질 및 촉매를 사용하지 않고 에틸렌글리콜(EG)과 메탄올(MeOH)을 사용한 글리콜첨가분해(glycolysis)/메탄올첨가분해(methanolysis) 혼성공정에 의하여 폐PC로부터 비스페놀 A (BPA)를 회수하였다. 글리콜첨가분해는 반응온도 473.15K에서 180 분에 반응평형에 도달하였고, PC의 용해과정이 이 반응의 율속단계로 나타났다. 글리콜첨가분해 이후 메탄올첨가분해를 시행 함으로써 BPA 수율을 높일수 있었으며, MeOH/PC 몰비 1에서 BPA수율은 최대점을 가지고, 반응 온도가 증가할수록 수율이 증가하였다. Several studies regarding depolymerization of polycarbonate waste to get the essential monomer, bisphenol A, have been reported in recent years. However, those methods have some environmental safety problems of using highly toxic organic solvents as well as product separation problem due to the use of alkali catalyst. In this study, we proposed the combination of glycolysis and methanolysis to depolymerize the polycarbonate waste. Glycolysis reaction reached at the reaction equilibrium after about 180 minat 473.15K and dissolution of the polycarbonate was found to be a rate controlling step of the reaction. The yield of BPA was improved with the aid of combination of glycolysis and methanolysis. The methanolysis was carried out at a temperature range of 303.15K ~ 363.15K and MeOH/PC molar ratio 0.5~3. The yield of BPA had a maximum at 1.0 MeOH/PC molar ratio and increased with the reaction temperature.

폴리카보네이트 판재의 재활용을 위한 자기연마 가공

이용철(Yong-Chul Lee),김광삼(Kwang-Sam Kim),곽태수(Tae-Soo Kwak),이종열(Jong-Ryul Lee) 한국기계가공학회 2013 한국기계가공학회지 Vol.12 No.3

This study has focused on transparency recovering of the polycarbonate by polishing its surface for recycling. The polycarbonate has many properties such as excellent mechanical strength, electrical insulating, superior heat resistance to other plastic material and especially good transparency. It has been used as barrier for the traffic noise at the roadside and the greenhouse for the palm house. But the polycarbonate has changed slightly as time goes by 10 years because of exposure to the strong sunlight and oxidization in the atmosphere, as result has lost its transparency. Magnetic assisted polishing has been utilized as an effective polishing method to recover the transparency of polycarbonate. The polycarbonate which has been used for 10 years was adopted as the sample. The first surface roughness of the sample was 1.23μmRa, 7.5μmRz(DIN) respectively. In the experimental results, it showed that the surface roughness of the polished sample improved 0.013μmRa, 0.08μmRz(DIN) from the first surface roughness respectively. The surface roughness get almost back again by magnetic assisted polishing. These results also showed that the magnetic assisted polishing was efficient machining method to reuse the polycarbonate material.

유리섬유강화 폴리카보네이트의 응력이완과 점탄성거동

장승수(Seung-Soo Jang),사공재(Jae Sakong),최완규(Wan-kyu Choi),김태원(Tae-Won Kim) 대한기계학회 2019 大韓機械學會論文集A Vol.43 No.9

유리섬유강화 폴리카보네이트는 기존 폴리카보네이트에 비하여 강도, 강성 및 피로수명 특성이 향상됨에 따라 다양한 기계소재로 활용되고 있다. 이와 관련하여 재료 강도뿐만 아니라 고분자기반 복합재료에서 나타나는 점탄성변형에 따른 시간 의존적 거동 분석이 필수적으로 요구된다. 본 논문은 유리섬유 강화 폴리카보네이트가 장시간 하중에 노출되었을 때 나타나는 물성 변화 연구와 관련하여 섬유 함량과 변형률속도 변화에 따른 응력이완을 고찰하였다. 유리섬유의 함량이 각각 10%, 20% 및 30%로 사출 제작된 시편에 다양한 변형률속도를 적용한 응력이완 시험을 수행하였으며, 이를 기반으로 탄성과 점성의 영향이 함께 고려된 generalized Maxwell 모델을 제시하였다. 또한 전단지연 모델을 바탕으로 섬유 함량에 따른 응력이완계수를 예측하였으며, 시험값과 최대 오차율 2.02% 미만이 됨을 확인하였다. 아울러 변형률속도에 따른 응력이완 시험 결과로부터 변형률속도민감계수를 계산하였으며, 이를 통해 섬유 함량과 변형률속도가 반영된 응력이완계수 예측모델을 구성하고 최종적으로 점성계수를 도출하였다. 초기 응력이완 구간의 점성특성과 관련된 1차 점성계수는 상대적으로 많은 섬유 함량에서 높은 값을 보였으며, 응력이완 전반의 점성특성을 나타내는 2차 점성계수는 섬유 함량 증가에 따라 작은 값이 나타남을 알 수 있었다. The glass-fiber-reinforced-polycarbonate is utilized in various materials for better strength, stiffness, and fatigue life characteristics than pure polycarbonate. In this regard, it is essential to analyze not only the material strength but also the time-dependent behavior associated with viscoelastic deformation in the polymer matrix composite materials. In this paper, the stress relaxation of glass-fiber-reinforced-polycarbonate was studied according to the fiber weight fraction and strain rate to analyze the changes in material properties due to long-time load exposure. Stress relaxation tests with various strain rates were conducted on specimens having 10, 20, and 30 weight fractions of glass fiber. Based on the results, the Generalized Maxwell model was presented considering the effect of elasticity and viscosity. Moreover, based on the shear lag model, the relaxation modulus was predicted according to the fiber weight fraction, and the maximum error between the prediction and test results was found to be less than 2.02. In addition, the coefficients of strain rate sensitivity were calculated from the stress relaxation test according to the strain rate, and then the relaxation modulus prediction model was proposed based on the fiber weight fraction as well as the strain rate. Finally, the viscosity was derived from the proposed relaxation modulus prediction model. The primary viscosity, associated with the viscosity characteristics of initial stress relaxation region, slightly increased with the fiber weight fraction. The secondary viscosity, related with the viscosity characteristics of the overall region, decreased as the fiber weight fraction increased.

분지 폴리카보네이트 합성 및 반응 특성 연구

김환기,김상필,김선호 건국대학교 자연과학연구소 1998 建國自然科學硏究誌 Vol.9 No.1

The branched polycarbonate was prepared from bisphenol A and trihydroxphenyl co-monomers in batch reactors. The polymerization was based upon phosgenation, followed by condensation with triethylamine as a catalyst. The polymers were characterized by differential scanning calorimetry(DSC), gel permeation chromatography(GPC), and thermogravimetric analyses(TGA). The relative kinetic studies of branched polycarbonate system that in polycondensation steps the reaction rates are more dependent on the content of branching agent than the corresponding linear polycarbonate. These results illustrate the branched polycarbonate was predominantly formed cyclic oligomers in terms of trihydroxyphenyl comonomer. The melt index ratio(MIR) of branched polycarbonates obtained was in the range of 20~25, which are compatible with application of blow molding.

이산화탄소기반 고리형 카보네이트 및 폴리카보네이트 제조 연구 동향

권두연(Doo Yeon Kwon),김재일(Jae Il Kim),강휘주(Hwi Ju Kang),김다연(Da Yeon Kim),김재호(Jae Ho Kim),이봉(Bong Lee),김문석(Moon Suk Kim) 한국청정기술학회 2011 청정기술 Vol.17 No.3

온실효과 유발 이산화탄소는 학문적, 산업적 관점에서 이산화탄소 기반 폴리카보네이트 제조에 대한 원료로서 적용 가능하다. 그러므로 이산화탄소 기반 폴리카보네이트는 탁월한 경제적 녹색고분자이다. 최근 이산화탄소 기반 폴리카보네이트의 빠른 개발이 산업적으로 새로운 기회를 제공하고 있다. 본 총설에서는 다양한 촉매 존재하에서 이산화탄소 및 에폭사이드계열 화합물을 이용한 고리형 카보네이트 모노마 제조 및 제조된 모노마로부터 이산화탄소 기반 폴리카보네이트 제조에 대한 연구 동향을 설명하고자 한다. The green house gas, carbon dioxide, can be utilized as raw materials to prepare carbon dioxide-based polycarbonates in research and industry. The carbon dioxide-based polycarbonates is one of the emerging low-cost green polymers. Recently, the fast development of carbon dioxide-based polycarbonates has created new chances for industry. In this review, we describe the preparation and characterization of cyclic carbonate monomer using carbon dioxide, oxiranes and oxetanes in the presence of various catalysts and preparation of polycarbonates from cyclic carbonate monomer, presenting an organized and detailed overview of the state of the art.

면적 선량계(DAP)와 산란선 발생 상관관계평가

정경환,박정규,전병규 한국콘텐츠학회 2024 한국콘텐츠학회논문지 Vol.24 No.5

최근 의료방사선의 검사 빈도는 증가하고 있으므로 환자 방사선 피폭은 더불어 증가할 수밖에 없다. 그러므로 의료방사선을 취급하고 검사를 시행하는 방사선사는 피폭 방어를 위한 노력을 해야 한다. 방사선 직접피폭을 감소시키기 위해 방사선사는 질병관리청에서 제시하는 진단참고수준을 가이드라인으로 숙지하고 있다. 그러나 간접피폭을 위한 내용은 없으므로 다양한 연구가 필요하다. 본 연구는 면적선량계(dose area product, DAP)를 이용하여 관전압과 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 두께에 의한 산란선 측정을 하였다. DAP 흡수선량과 산란선 선량의 관전압 별 폴리카보네이트 두께 변화에 의한 상관관계는 40과 60kVp에서 유의한 상관성을 보였으며, 폴리카보네이트의 각 두께에서 관전압 변화에 의한 선량의 변화는 모든 두께에서 유의한 상관성을 나타내었다. 따라서 환자를 대상으로 한 방사선 검사 시 면적 흡수선량을 낮게 하여 불필요한 피폭을 방지할 수 있으므로 진단용 방사선 발생장치에 DAP를 설치하여 선량을 주기적으로 확인하여야 할 것으로 판단된다. Recently, the frequency of medical radiation tests is increasing, so patient radiation exposure is bound to increase. Therefore, radiologists who handle medical radiation and perform tests must make efforts to protect against radiation exposure. In order to reduce direct radiation exposure, radiologists are familiar with the diagnostic reference levels presented by the Korea Disease Control and Prevention Agency as guidelines. However, since there is no information on indirect radiation exposure, various studies are needed. This study measured scattered radiation by tube voltage and polycarbonate (PC) thickness using an area dosimeter (dose area product, DAP). The correlation between the DAP absorbed dose and the scattered dose due to the change in polycarbonate thickness by tube voltage showed a significant correlation at 40 and 60 kVp, and the change in dose due to the change in tube voltage at each thickness of polycarbonate showed a significant correlation at all thicknesses. indicated. Therefore, since unnecessary radiation exposure can be prevented by lowering the area absorbed dose during radiation examination for patients, it is judged that the dose should be periodically checked by installing a DAP in the diagnostic radiation generator.

폴리카보네이트를 활용한 경량 태양발전 블라인드개발

정유근(Chung, Yu-Gun) 한국건축친환경설비학회 2015 한국건축친환경설비학회 논문집 Vol.9 No.6

The building integrated photovoltaic system(BIPV) has been applied to the building envelope by utilizing a PV modules as the construction materials. As a one of the most important BIPV systems, PV blinds are useful to create the comfortable visual interiors and to generate the power. This study aims to develop the lightweight PV blinds and evaluate the basic performances. For the study, the polycarbonate characteristics are analyzed and the coating technic is proposed. Also, the basic performance of lightweight solar modules are tested. The power of PV blinds are expected by simulation tests.

UV 표면개질을 이용한 폴리카보네이트 표면의 접합강도에 미치는 효과

김태형(Tae Hyung Kim),티징네오날드(Leonard D. Tijing),임재규(Jae Kyoo Lim) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11

In this study, we investigated the effect of polycarbonate material by ultraviolet light irradiation to improve its adhesion strength. Surface treatment was carried out at UV light (wavelength of 365 ㎚ and 254 ㎚). Adhesion test was done by single lap shear test. Characterization using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis and water contact angle measurements were performed to analyze the surface characteristics of the polycarbonate. The results showed increased ahdesion strength of UV light treated polycarbonate samples compared to non-treated samples. The enhancement in adhesion was attributed to the increased C=O bond density and decreased C-C/C-H bond density at the polycarbonate surface.