Glass fiber–reinforced polyetherimide (PEI) composites are widely used as materials for semiconductor burn-in sockets. However, their heat dissipation capability remains limited. In this study, the effects of low-content hexagonal boron nitride (h-BN) addition on the thermal response and mechanical properties of a commercial glass fiber–reinforced PEI composite (SF2255) aresystematically investigated, with consideration given to manufacturing feasibility. SF2255-based composites containing different h-BN weight fractions (0.1–3.0 wt%) are fabricatedvia melt compounding and injection molding, and the resulting specimens are evaluatedthrough tensile testing and transient heating experiments. The tensile strength increaseswith h-BN content up to 0.5 wt% and subsequently decreases, while the elastic modulus remainsnearly unchanged up to 1.0 wt% h-BN but exhibitsa noticeable reduction at 3.0 wt%. The temperature rise rate (ΔT/Δt), evaluated in the intermediate transient regime, increaseswith increasing h-BN content, and a notable improvement in thermal response is observedat h-BN loadings of 1.0 wt% and above. In addition, thermal conductivity is estimatedthrough a one-dimensional transient heat conduction analysis, showinga progressive increase with h-BN content. These results suggestthat a low-content h-BN filler design can achievea favorable balance between mechanical stability and thermal performance in glass fiber–reinforced PEI composites intended for burn-in socket applications.

유리섬유 강화 폴리에테르이미드(PEI) 복합재는 반도체 번인 소켓 재료로 널리 사용되나, 방열 성능에는 한계가 있다. 본 연구에서는 상용 유리섬유 강화 PEI 복합재인 SF2255를 기반으로, 제조 가능성을 유지할 수 있는 저함량 범위에서 육방정계 질화붕소(h-BN) 첨가가 열적 거동과 기계적 특성에 미치는 영향을 체계적으로 분석한다. 서로 다른 무게분율(0.1–3.0 wt%)의 h-BN을 첨가한 복합재를 용융 혼합 및 사출 성형 공정으로 제조하고, 인장 시험과 과도 가열 실험을 통해 기계적·열적 성능을 비교한다. 인장 강도는 h-BN 0.5 wt%까지 증가한 후 감소하며, 탄성계수는 1.0 wt%까지는 큰 변화가 없고 3.0 wt%에서 유의미한 감소가 나타난다. 중간 과도 구간에서 평가한 온도 증가율(ΔT/Δt)은 h-BN 무게분율 증가에 따라 증가하며, 특히 1.0 wt% 이상에서 열응답 특성의 개선이 관찰된다. 또한, 1차원 비정상 열전도 해석을 통해 열전도도를 추정하며, h-BN 함량 증가에 따른 점진적인 열전도도 향상이 확인된다. 본 연구는 번인 소켓용 유리섬유 강화 PEI 복합재에서 기계적 안정성과 열적 성능의 균형을 고려한 저함량 h-BN 필러 설계 방향을 제시한다.

Keywords: 유리섬유 강화 폴리에테르이미드(PEI), 육방정계 질화붕소(Hexagonal boron nitride), 번인 소켓 재료(Burn-in socket), 열응답 특성(Thermal response), 기계적 특성(Mechanical properties)