KR100500252B1

KR100500252B1 - 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물

Info

Publication number: KR100500252B1
Application number: KR10-2001-0065860A
Authority: KR
Inventors: 지원영; 여학규; 강두환; 정효성; 홍성열
Original assignee: 주식회사 해룡실리콘
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2005-07-11
Also published as: KR20030033747A

Abstract

본 발명은 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로, 그 목적은 저경도 점착성을 구비하고, 열전도성과 전기전도성을 동시에 구비하여 소형 컴퓨터, 정밀 전자 부품, 반도체 등에서 발생되는 열을 용이하게 흡열, 방출하고, 발생되는 전자파를 차폐하여 그 기능을 안정시키고, 에러의 발생을 줄이며, 부품들의 충격을 흡수하여 방진 효율을 향상시킬 수 있는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 1 분자중에 2개 이상의 CH₂=CH-Si-O- 결합을 갖는 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산 50 ~ 100 phr; 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노 하히드로겐 폴리실록산 1 ~ 20 phr; 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산 1 ~ 50 phr; 상기 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과 수소 원자를 적어도 2개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산을 합한 량에 대하여 첨가되는 백금촉매 0.1 내지 100 ppm; 상기 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산 및 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산을 합한 량에 대하여 100 phr에서 400 phr 로 첨가되는 열전도성 필러; 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 전자파 차폐제 50∼300 phr 로 이루어진 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물을 제공함에 있다.

Description

자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물{Silicone rubber composition for self sticky and electromagnetic interference shielding}

본 발명은 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물에 관한 것으로, 전기 전자 부품등의 열이 발생하는 부품의 열을 방출시킴과 동시에, 발생되는 전자파를 차폐시킬 수 있는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 규소 수지는 3차원적 망상 구조를 가지는 오르가노폴리실록산 실리콘유나 실리콘 고무를 말하며, 넓은 뜻으로는 오르가노 할로게노실란 (모노메틸 트리 클로로 실란의 메틸 디클롤로 실란등)의 가수 분해로 생성되는 환상 (고리상) 실록산을 경화제 (예, 과산화벤조일) 존재하에 가열하는 것에 의해 얻어 진다. 내열성, 내후성, 전기성 성질(내 코로나, 내오존성)이 양호해 유기기가 메틸기, 페닐기인 경우, 공중에서 200∼250℃의 사용에 견딘다.

상기 실리콘 고무는 오르가노 실록산 결합으로 핀 주사슬을 가진 실리콘의 직쇄상 중합체중에 반유동성 고체로, 가교에 의해 고무 탄성을 나타내는 것으로 디메틸 실록산을 개환 중합하여 합성 하지만, 일부 디페닐 실록산을 공중합하든가, 불소 또는 니트릴기를 도입하는 것에 의해 내열, 내한성을 좋게 한 것이랑, 비닐 메틸 실록산을 공중합 하는 것에 의해 가교를 가능하게 한 것이다. 성질은 규소원자에 붙은 유기기의 종류에 따라 다르지만 내열, 내한, 내유, 내수, 내후, 내관성이 뛰어나 넓은 온도 범위에 뛰어난 압출 복원성을 보이고, 또한 전기 특성도 뛰어나다. 이들 특성은 규소성 고무, 충전제, 가교제의 종류, 배합 방법에 따라서도 변한다. 주된 용도는 고온 건조하에서 작동하는 부분의 여러 가지 패킹, 실링, 다이어프램이랑 전선 케이블의 절연재료, 의료용에 이용된다.

컴퓨터 및 각종 전자 기기 등에는 여러 종류의 반도체 집합체, CPU, 정류기, 기타 정밀 전자 부품이 내장되어 있으며, 이들은 사용 중 상당한 열을 발산하고 있다. 이렇게 발생되는 열로 인하여 그 기능이 변화 될 수 있어 이를 방지하기 위한 수단으로 소형 팬을 이용하여 바람으로 열을 뺏어 버리거나 고 열전도 패드를 부착하여 흡열, 방열 시키는 방법을 사용하고 있다.

그러나 Notebook PC 또는 그 외 소형 전자 기기에는 팬을 부착 할 공간이 없으므로 열전도성 실리콘 고무 조성물로 된 방열 패드가 사용되고 있으며, 지금까지 사용되고 있는 열전도성 실리콘 고무 조성물로 된 방열 패드는 과산화물 경화제를 사용하여 그 부산물이 일부 잔재하여 정밀 부품의 기능을 저해 할 수 있고, 경도가 높아 (40∼90 Shore A) 굴곡면의 밀착이 어려워 흡열 및 방열 효과가 떨어지며, 조립시 이완을 방지하기 위하여 양면 접착 테입(Tape) 등으로 고정시키는 추가 작업이 필요로 되는 등 그 기능상 또는 사용상의 문제점을 갖고 있었다.

또한, 전기/전자부품에서 발생되는 전자파를 차폐시키기 위하여 종래에는 비닐 폴리실록산에 옥심형, 아민형, 아미녹시형 등의 촉매하에 전자파 차폐제인 페라이드를 첨가한 조성물을 사용하였으나, 이러한 실리콘 고무 조성물은 경도가 높아 굴곡이 있는 곳에서는 충분한 전자파 차폐 특성을 가질 수 없었다. 또한, 전기 전도성이 있기 때문에 기판 부위에는 사용할 수 있는 부분이 제한적이며, 열이 생성되는 전기 및 전자 부품에는 열을 밖으로 방출시키기 위한 별도의 방열판이나 방열 시트(sheet)를 사용하고 있다.

즉, 상기와 같이 전기, 전자 부품에 사용되는 실리콘 고무 조성물은 열의 방출과 전자파 차폐를 동시에 수행할 수 없으며, 이로 인해 개개의 특성에 따라 실리콘 고무 조성물로 된 방열패드를 사용하거나, 전자파 차폐 조성물과 방열판(또는 방열시트)를 선택적으로 사용해야 하는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 저경도 점착성을 구비하고, 열전도성과 전기전도성을 동시에 구비하여 소형 컴퓨터, 정밀 전자 부품, 반도체 등에서 발생되는 열을 용이하게 흡열, 방출하고, 발생되는 전자파를 차폐하여 그 기능을 안정시키고, 에러의 발생을 줄이며, 부품들의 충격을 흡수하여 방진 효율을 향상시킬 수 있는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은 1 분자중에 2개 이상의 CH₂=CH-Si-O- 결합을 갖는 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산 50 ~ 100 phr; 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노 하히드로겐 폴리실록산 1 ~ 20 phr; 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산 1 ~ 50 phr; 상기 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산을 합한 량에 대하여 첨가되는 백금촉매 0.1 내지 100 ppm; 상기 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산 및 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산을 합한 량에 대하여 100 phr에서 400 phr 로 첨가되는 열전도성 필러; 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 전자파 차폐제 50∼300 phr 로 이루어진 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물을 제공함에 있다.

본 발명은 비닐기를 함유하는 디오르가노 폴리실록산과, 수소원자 2개 이상을 함유한 오르가노 하히드로겐폴리실록산과, 수소원자 2 개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산, 백금촉매, 열전도성 필러 및 전자파 차폐용 분말을 일정비율로 첨가하여 조성하도록 되어 있다.

상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산은 1분자 중에 적어도 2개의 CH₂=CH-Si-O- 결합을 갖는 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산으로, 비닐기 분자가 양 말단에만 존재하거나, 분자의 양말단 및 분자의 중간에 존재하여도 좋으나, 바람직하게는 하기 화학식 1 의 비닐기 함유 디오르가노폴리실록산이 적절하게 사용된다. 이 디오르가노 실록산의 점도는 23℃에서 20 센티포이즈(cp)에서 1,000,000 의 것이 적당하며, 사용량은 50 ~ 100 phr이 적당하고 이 중에서 70 ~ 100 phr 이 가장 적당하다. 이때, 치환기 R₁ 은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 페닐기, 플로르기 등이 올 수 있으며, 그 중에서 메틸기, 에틸기, 프로필기가 가장 적당하다. 또한, ｍ 과 ｎ 은 0 또는 양의 정수이며, 바람직하게는 0 ＜ｍ＋ｎ ≤ 10,000 이고, 보다 바람직하게는 0 ＜ｍ ≤ 2,000, 0 ＜ｎ ≤ 100 이다.

화학식 1

상기 오르가노 하히드로겐폴리실록산은 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노 하히드로겐 폴리실록산로써, 화학식 2 와 같은 구조를 갖는 것이 적당하며, 그 중에서 규소원자에 직접 연결된 수소원자의 함량이 0.5에서 20 ｍ㏖／ｇ 이 적당하다. 사용량은 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여 1내지 20 phr 이 적당하다. 즉, 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산 100 phr를 기준으로 할 경우, 오르가노 하히드로겐 폴리실록산은 1 내지 20 phr 이 사용된다.(상기 phr은 수지(폴리머) 100 에 대한 첨가량을 의미하는 것으로, 본 발명은 '비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산'을 기준으로 함)

이때, 치환기 R₂ 는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 페닐기, 플로르기 등이 올 수 있으며, 그중에서 메틸기, 에틸기, 프로필기가 가장 적당하다.

또한, ｍ 과 ｎ 은 0 또는 양의 정수이며, 1 ＜ｍ＋ｎ＜ 500 이 바람직하며, ｍ 은 5에서 30, ｎ 은 10에서 200 이 더욱 바람직하다.

화학식 2

상기 오르가노 하이드로겐폴리실록산은 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산으로 화학식 3 과 같은 분자구조를 구비하며, 치환기 R₃은 지방족 불포화기를 갖지 않은 것으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등이 있을 수 있으며 이중에 메틸기 및 에틸기가 가장 적당하다.

화학식 3

또한 ｍ 은 5 에서 10,000의 반복 단위를 갖는 것 즉, ｍ 은 5 ＜ｍ ≤ 10,000 의 값을 갖는 것으로, 100 ≤ ｍ ≤ 10,000이 더욱 바람직하며, 23℃에서 전도가 1에서 10,000 센티포이즈 (cps)인 것이 바람직하고, 특히 그 중에서 50 에서 500 센티포이즈의 점도가 더욱 바람직하다. 또한, 함량은 상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여 1 phr 에서 50 phr 의 범위에서 점착력의 정도에 따라 양을 조절하여 사용한다.

상기 백금촉매는 단일 백금 또는 백금 화합물을 사용하며, 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산 중의 규소 결합 비닐기와 오르가노하이드로겐 폴리실록산 중의 규소결합 수소 원자의 부가반응을 실시하기 위한 촉매로서, 구체적인 예를 들면, 단일의 백금, H₂PtCl₆nH₂O, NaHPtCl₆nH₂O, KHPtCl ₆nH₂O, NaPtCl₆nH₂O, K₂PtCl₆nH₂O, PtCl₄nH₂O, PtCl₂, NaPtCl₄nH₂O 및 H₂PtCl ₄nH₂O 등이 있다. 또한 이를 백금 화합물과 탄화수소, 알콜 또는 비닐기 함유 환상 실록산의 착화합물도 사용할 수 있다.

또한, 상기 백금 또는 백금 화합물의 첨가량은 촉매량이며, 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과, 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노 하이드로겐 폴리실록산을 합한 량에 대하여 백금으로서 0.1 내지 100 ppm을 첨가한다.

상기 열전도성 필러는 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있도록 첨가되는 것으로, 산화 알루미나, 산화 마그네슘, 실리콘 카바이드, 질화붕소 등이 사용되며, 평균 입자경이 10∼40㎛ 이고, 입자분포가 10㎛이상이 60%이상이며, BET 표면적이 1㎡／ｇ 의 것을 사용한다.

이때, 상기 열전도성 필러의 함량은 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과, 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산 및 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산을 합한 량의 100 phr에서 400 phr을 사용하며, 더욱 바람직하게는 200 내지 300 phr 이 가장 적당하다.

상기 전자파 차폐제는 전자파 차폐분말 또는 화이버 및 이를 이용한 망을 사용하며, 차폐용 분말은 페라이드계 화합물, 실버(Silver), 카본블랙(Carbon BLACK) 등을 사용하며, 전자파 차폐용 화이버(fiber)에는 실버(silver)나 카본(carbon), 코퍼(copper)를 이용한 화이버(fiber) 및 이를 이용한 망을 사용한다. 그 중에서 쉬트가 도전성이 있어도 무관한 곳에는 페라이트 화합물이나 실버(SILVER), 카본 블랙(CARBON BLACK)등의 전자파 차폐용 분말을 사용하여 컴파운딩 한 것이 효과적이고 기판에 직접닫는 경우와 같이 전도성이 있으면 안되는 곳에는 전도성 화이버(FIBER)를 이용하여 망(MASH)으로 만든 것을 열전도성 컴파운드의 가운데 또는 한쪽 면에만 넣고 성형하는 것이 적당하다. 이들 전자파 차폐용 화이버(FILLER)의 함량은 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 50 phr 내지 300 phr을 사용하는 것이 적당하다.

상기와 같은 본 발명의 점착성 액상고무를 제조하는 한 예로 제 1 성분(비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산)과 제 3 성분(수소원자가 2개이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산)을 반응기(dissolver)에 넣고 1시간 동안 1 차 믹싱(Mixing)한 후 열전도성 필러와 전자파 차폐제를 넣은 후 50~100rpm의 고속 교반을 시켜 충분히 분산시킨다. 이 용액을 A 용액과 B 용액으로 구분한 후, A 용액에는 백금촉매를 넣고 B 용액에는 제 2 성분(수소원자를 적어도 3개이상 함유한 오르가노 하히드로겐 폴리실록산)을 넣고 50℃이하에서 저온 믹싱(Mixing)한 다음, 이를 정량 토출기를 사용하여 프레스 성형하여 쉬트(sheet)를 만든다

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 비닐기를 함유하는 디오르가노 폴리실록산과, 수소원자 2개이상을 함유한 오르가노 하이드로겐폴리실록산, 수소원자 2 개 이하를 함유한 오르가노 하이드로겐폴리실록산, 백금 또는 백금화합물 촉매, 열전도성 필러 및 전자파 차폐제로 조성되어, 열전도성과 전기전도성을 향상시킨 것으로, 소형 반도체등에서 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출 할 수 있으며, 이로 인해 에러 발생을 방지하고 또한 경도를 자유로이 조절 할 수 있다.

또한, 저경도 점착성을 구비하도록 되어 있어, 표면에 굴곡이 있는 발열체에 사용하여 접촉 면적을 높임으로서, 방열 효과를 극대화 할 수 있으며, 전자파를 차페할 수 있는 전자파 차폐분말 또는 화이버가 첨가되므로, 유해한 전자파를 자동으로 차폐할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims

1 분자중에 2개 이상의 CH₂=CH-Si-O- 결합을 갖는 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산 50 ~ 100 phr;

상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노 하히드로겐 폴리실록산 1 ~ 20 phr;

상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산 1 ~ 50 phr;

상기 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산을 합한 량에 대하여 첨가되는 백금촉매 0.1 내지 100 ppm;

상기 비닐기 함유 오르가노 폴리실록산과 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노하이드로겐 폴리실록산 및 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산을 합한 량에 대하여 100 phr에서 400 phr 로 첨가되는 열전도성 필러;

상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산에 대하여, 전자파 차폐제 50∼300 phr 로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.

제 1 항에 있어서;

상기 비닐기 함유 디오르가노 폴리실록산은 23℃에서 20∼1,000,000 센티포이즈(cp)의 점도를 구비하고, 화학식 1 로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.

화학식 1

(식중, 치환기 R₁ 은 메틸기, 에틸기, 프로필기, 페닐기, 플로르기로부터 선택되고, ｍ 과 ｎ 은 0 또는 양의 정수이다.)

제 1 항에 있어서;

상기 1분자 중에 규소원자에 직접 결합된 수소 원자를 적어도 3개 이상 함유한 오르가노 하히드로겐 폴리실록산은 규소원자에 직접 연결된 수소원자의 함량이 0.5에서 20 ｍ㏖／ｇ이고, 화학식 2 로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.

화학식 2

(식중, 치환기 R₂ 는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 페닐기, 플로르기로부터 선택되고, ｍ 과 ｎ 은 0 또는 양의 정수이다. )

제 1 항에 있어서;

상기 1분자 중에 규소 원자에 직접 결합된 수소원자가 2개 이하인 오르가노 하이드로겐폴리실록산은 23℃에서 전도가 1∼10,000 센티포이즈 (cps)이고, 화학식 3 으로 표시되는 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.

화학식 3

(식중, 치환기 R₃은 지방족 불포화기를 갖지 않은 것으로, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기로부터 선택되고, ｍ 은 5 ＜ｍ ≤ 10,000 이다.)

제 1 항에 있어서;

상기 열전도성 필러는 평균 입자경이 10∼40㎛ 이고, 입자분포가 10㎛이상이 60%이상이며, BET 표면적이 1㎡／ｇ 인 산화 알루미나, 산화 마그네슘, 실리콘 카바이드, 질화붕소로 이루어진 군 중에서 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.

제 1 항에 있어서;

상기 전자파 차폐제는 페라이드계 화합물 분말, 실버(Silver)분말, 카본블랙(Carbon BLACK)분말, 실버(silver)나 카본(carbon)을 이용한 화이버 , 코퍼(copper)를 이용한 화이버(fiber)로 이루어진 군 중에서 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.

제 1 항에 있어서;

상기 백금촉매는 단일의 백금, H₂PtCl₆nH₂O, NaHPtCl₆nH₂O, KHPtCl₆nH₂O, NaPtCl₆nH₂O, K₂PtCl₆nH₂O, PtCl₄nH ₂O, PtCl₂, NaPtCl₄nH₂O 및 H₂PtCl₄nH ₂O 중 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 자기점착성 전자파 차폐용 실리콘 고무 조성물.