고순도 에폭시 수지를 만들기 위한 기술 요건

서론 (소재 정밀도 1ppm의 세계, 그 안에서 작동하는 과학과 기술)

반도체, 디스플레이, 전기차, 고성능 통신 장비에 이르기까지, 고순도 에폭시 수지는 이제 단순한 부자재가 아니라 제품 전체의 신뢰성과 수명을 결정짓는 핵심 소재로 자리 잡고 있습니다.

하지만 ‘고순도’라는 말은 단순히 품질이 좋다는 의미가 아닙니다. 이온 불순물 농도 1ppm 이하, 황변 없는 고투명성, -60도에서도 깨지지 않는 유연성, 고온에서도 수축하지 않는 안정성 등, 상상 이상으로 높은 기술 기준이 요구됩니다.

이러한 특성을 구현하기 위해서는 단순한 혼합이 아니라, 화학 반응의 정밀 제어, 초미세 정제 시스템, 정전기·미세먼지·습도까지 모두 제어된 생산 환경이 필요합니다. 이 글에서는 바로 그런 고순도 수지를 만들기 위해 어떤 기술들이 필요한지, 공정 하나하나를 함께 들여다보며 알아보겠습니다.

 

소재의 중요성을 진정으로 이해하고 싶은 분이라면, 이 글은 좋은 출발점이 될 것입니다.

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1. 왜 '순도'가 이렇게 중요한가?

고순도 수지는 단순히 ‘깨끗한’ 수지를 말하는 것이 아닙니다.
특히 전자기기 내부의 전류가 흐르는 경로에 사용될 경우, 아래와 같은 문제가 불순물로 인해 발생할 수 있습니다:

• 이온 이동으로 인한 전기적 노이즈 발생
• 금속 배선 부식 (Electro Migration)
• 전기적 절연 파괴 (Insulation Breakdown)
• 황변 및 변색으로 인한 광학 성능 저하

이 때문에 반도체 패키징이나 고속 통신장비에 사용되는 수지는, 이온 농도가 1ppm 이하로 유지되어야 하며,
또한 물리적 안정성까지 동시에 만족시켜야 합니다.

 

그렇다면 이렇게 고정밀한 수지를 만들기 위해 어떤 기술들이 필요할까요?

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2. 불순물 제거 기술 – 핵심은 '이온 제어'

고순도 수지 제조에서 가장 중요한 기술은 바로 **‘불순물 제어 기술’**입니다.
이는 단순한 여과 수준을 넘어서, 화학적으로 이온을 제거하고, 공정 중 오염을 원천 차단하는 과정을 의미합니다.

✅ ① 이온 교환 시스템 (Ion Exchange)

• Na⁺, Cl⁻, K⁺ 등 불순물을 이온 교환 수지로 제거
• 정제 수와 혼합할 때 발생할 수 있는 이온 오염도 함께 제거

✅ ② 다단계 필터링 (Multi-stage Filtration)

• 0.2μm 이하의 미세 필터를 통과시켜 고형 오염물 제거
• 제조 공정 중 유입되는 미세 입자까지 제거

✅ ③ 진공 탈기 공정 (Degassing)

• 혼합 중 생긴 기포, 수분, 휘발성 물질 제거
• 전기 절연성, 내열성, 기계적 안정성 향상

✅ ④ 초순수(Purified Water) 사용

• 수지를 희석하거나 세척할 때 사용되는 물도 전기전도도 1μS/cm 이하의 초순수여야 함
• 수지 내 수분 함량도 철저히 제어해야 함

이러한 공정이 제대로 작동하지 않으면, 수지는 제조가 되더라도 반도체용으로는 절대 사용할 수 없습니다.

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3. 소재 반응과 경화 기술 – 균일성과 안정성의 확보

고순도 수지는 단순히 깨끗하기만 하면 되는 것이 아니라, 경화 후에도 성능이 유지되어야 합니다.
이를 위해서는 소재 자체의 분자 구조 제어 기술과 경화 반응 관리 기술이 필요합니다.

✅ ① 에폭시 수지 분자량 제어

• 분자량이 너무 작으면 유동성은 좋지만 내열성 부족
• 너무 크면 혼합성, 점도, 작업성 저하
• 용도에 따라 분자량 및 분포 제어가 핵심

✅ ② 경화제 선택과 비율

• 고순도 수지에는 아민류, 무수물류 등 저이온성 경화제 사용
• 경화제 자체의 불순물도 1ppm 이하로 관리

✅ ③ 온도와 시간의 정밀 제어

• 경화 온도 80 ~ 180℃, 경화 시간 14시간 이상
• 온도 프로파일에 따라 수축률, 내열성, 접착 강도 달라짐

정확한 반응 조건을 통해서만, 기포 없이 균일하게 경화된 고성능 수지가 완성됩니다.

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4. 생산 환경: 클린룸 + 정전기 차단 + 습도 제어

고순도 수지 제조는 공장 내부 환경도 매우 중요합니다.
미세한 먼지, 정전기, 습기 등이 오염원으로 작용할 수 있기 때문이죠.

✅ ① 클린룸 (Clean Room)

• Class 10,000~100 이하 환경 유지
• 공기 중 먼지, 유기물질, 섬유, 피부 각질까지 제어

✅ ② 정전기 방지 설비

• 수지는 정전기에 민감하여 작은 정전기에도 이온 유입 가능
• 작업자의 접지 장비, 정전기 방지 매트 등 필수

✅ ③ 습도 제어

• 수분은 경화 반응에 불균일성, 기포, 수축률 증가를 일으킴
• 상시 상대 습도 40~60% 유지

이런 환경이 갖춰진 곳에서만, 산업용 고순도 수지가 안정적으로 생산됩니다.

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5. 품질 관리 기준 – 측정도 정밀해야 기술이다

고순도 수지는 제조도 어렵지만, 검수도 어렵습니다.
1ppm의 차이는 일반 장비로 측정이 불가능하기 때문입니다.

✅ ① 이온 크로마토그래피 (IC)

• Na⁺, K⁺, Cl⁻ 등 미량 이온 성분 분석
• 정밀도: 0.1ppm 이하 측정 가능

✅ ② 전기전도도/내전압 시험

• 절연 특성 확인: 1,000V 이상에서 절연 파괴 유무 확인

✅ ③ 황변 시험 (Yellowness Index)

• 광학 특성 변화 측정
• LED·디스플레이용 수지 필수 항목

✅ ④ 열분석(DTG, DSC)

• 유리전이온도(Tg), 분해 온도, 경화 열 등 분석

이런 정밀 검사까지 통과해야 ‘진짜 고순도 수지’로 인정받을 수 있습니다.

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🤝 마무리: 기술의 끝에서 만나는 소재, 고순도 수지

고순도 에폭시 수지는 단순한 접착제도, 화학 혼합물도 아닙니다.
이 수지 하나를 만들기 위해서 수십 가지의 기술이 정밀하게 맞물려야 하며, 그 모든 공정이 오차 없이 돌아가야만 진정한 고기능성 수지로 완성됩니다.

 

이 글을 통해, 이제는 단순히 ‘좋은 수지’가 아니라,
왜 이 수지가 반드시 필요한지, 그걸 만들기 위해 얼마나 많은 기술이 들어가는지를 함께 이해하셨길 바랍니다.