KR100990693B1 - 열전도성 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

열전도성 시트는 열전도성 고분자층, 상기 열전도성 고분자층의 외면상에 제공되는 점착층, 및 상기 점착층상에 제공되는 기능층인 열확산층을 포함한다. 상기 열전도성 고분자층은 고분자 매트릭스 및 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 고분자 조성물로부터 형성된다. 상기 열전도성 고분자층의 정지마찰계수는 1.0 이하이다. 상기 점착층은 상기 열전도성 고분자층의 외형보다 더 작은 외형을 구비한다.

Description

열전도성 시트 및 이의 제조방법{Thermally conductive and method of manufacturing the same}
본 발명은 발열체(heat emitting bodies)인 반도체 소자 또는 각종의 전자 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키는데 사용되는 열전도성 시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
종래 전자기기의 회로기판 위에 탑재된 발열체와 방열체(heat discharging bodies) 사이에, 상기 발열체로부터 발생되는 열을 방출시키기 위해, 열전도성 시트, 열전도성 그리스(grease), 열전도성 부착제, 열전도성이 있는 상변화 부재(phase change members) 등이 삽입된다. 구체적인 발열체의 예로는 반도체 소자와 전자부품을 포함한다. 구체적인 방열체의 예로는 방열판(heat sinks)과 냉각팬(cooling fans)을 포함한다. 최근, 전자기기들의 기능 및 성능이 향상됨에 따라, 전자부품들의 전력소비 및 발열량이 증가하고 있다. 또한, 전자기기의 크기와 두께가 감소함에 따라, 회로기판과 같은 부재를 배치하기 위한 전자기기 하우 징(housing) 내의 공간이 점점 더 협소해지고 있다. 예를 들면, 전자부품 내에 열이 축적되면, 상기 전자부품 내의 처리성능이 감소하여, 상기 전자부품이 손상되기 쉬워지고, 온도의 상승은 상기 전자기기 사용자에게 불쾌하다. 따라서, 예를 들면, 전자부품 등과 같은 발열체 내에 열이 축적되는 것을 피하는 것이 필요하고, 발열체의 냉각은 중요한 목적이 되어오고 있다. 그러므로, 열전도성 시트 등에 대해 우수한 열전도성이 요구된다.
또한, 하우징 내의 제한된 공간에서 발열체에 의해 발생되는 열을 효과적으로 확산시키기 위해, 예를 들면, 흑연 또는 금속물질로 제조된 열확산 시트(thermal diffusion sheets)가 사용된다. 특히, 크기와 두께가 작고, 발열밀도가 높은 휴대용 장비 내에 국소적인 열 축적을 피하는 것이 요구된다. 따라서, 열확산의 견지에서 우수한 특성이 있는 열확산 시트가 요구된다. 열확산 시트가 발열체와 직접적으로 접촉하는 경우, 상기 열확산 시트를 형성하는 흑연 또는 금속물질의 고강성(high rigidity)으로 인하여 상기 열확산 시트는 상기 발열체의 외형을 따르지 않는다. 그러므로, 상기 열확산 시트는 상기 발열체와 충분히 가까이 접촉할 수 없고, 그 결과 열확산의 관점에서 우수한 특성을 얻을 수 없다.
일본 공개특허 제2003-168882호, 일본 공개특허 제2005-57088호 및 일본 공개특허 제2004-243650호는 열확산의 관점에서 우수한 특성을 얻기 위해, 예를 들면, 흑연으로 제조되는 열확산 층의 적어도 한쪽 면에 유연성이 있는 열전도성 고분자 층이 적층되는 열전도성 시트를 개시하고 있다. 열확산의 관점에서 상술한 특 성에 더하여, 사용되는 분야에 따라, 열전도성 시트에 대한 다양한 기능들이 요구된다. 그러나, 위에서 설명된 공보에 기재된 열전도성 시트는 이러한 요구들을 만족시키지 않는다.
본 발명의 목적은 발열체로부터의 열방출이 요구되는 적용 용도에 더욱 적합한 열전도성 시트를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명은 상기 열전도성 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따라, 열전도성 시트를 제공한다. 상기 열전도성 시트는 열전도성 고분자 조성물로 제조되는 열전도성 고분자층, 상기 열전도성 고분자층의 외면에 제공되는 점착층(adhesive layer) 및 상기 점착층 위에 제공되는 기능층(functional layer)를 포함한다. 상기 열전도성 고분자 조성물은 고분자 매트릭스와 열전도성 충전재를 포함한다. 상기 열전도성 고분자층의 정지마찰(static friction) 계수는 1.0 이하이다. 상기 점착층 및 상기 열전도성 고분자층 각각은 외형(outer shape)이 있으며, 상기 점착층의 외형은 상기 열전도성 고분자층의 외형보다 작다.
본 발명의 제2 관점에 따라, 열전도성 시트를 제조하는 방법을 제공한다. 상 기 제조방법은 정지마찰계수가 1.0 이하이고 외형이 있는, 고분자 매트릭스와 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 고분자 조성물의 열전도성 고분자층을 형성하는 단계; 열전도성 점착층의 외형이 열전도성 고분자층의 외형보다 작은, 열전도성 고분자층의 외면에 점착층을 제공하는 단계; 상기 점착층 위에 기능층을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명은 발열체로부터 열 방출이 요구되는 적용 분야에 사용되기에 적합한 열전도층 시트를 제공하는 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 상기 열전도성 시트의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.
(제1 실시형태)
하기에서, 본 발명에 따른 열전도성 시트의 제1 실시형태가 도면을 참조하여 설명된다. 도 1A 내지 도 1C에 나타난 바와 같이, 본 실시형태에 따른 열전도성 시트(11)는 열전도성 고분자 조성물로 제조된 열전도성 고분자층(12), 상기 열전도성 고분자층(12)의 외면(12a)에 형성되는 점착층(13) 및 상기 점착층(13) 위에 형성되는 기능층인 열확산층(14)를 포함한다. 상기 층은 아래에서부터 열확산층(14), 점착층(13), 열전도성 고분자층(12)의 순서이다. 하기의 설명에서, 상기 열전도성 시트는 간단하게 시트(11)로, 열전도성 고분자 조성물은 조성물로, 열전도성 고분자 층(12)은 고분자층(12)로 언급된다. 예를 들면, 사용을 위해 상기 시트(11)는 발열체 및 방열체 사이에 삽입되어, 고온은 발열체로부터 열을 방출시키고 상기 발열체는 냉각된다.
상기 시트(11)는 냉각기능을 제공하며 취급이 용이하다. 상기 냉각기능은 고온의 발열체 냉각의 용이성의 지표이고, 고분자층(12)의 열전도성과 열확산의 관점에서 열확산층(14)의 특성에 기초가 된다. 즉, 상기 냉각기능은 고분자층(12)의 열전도성, 상기 발열체 또는 방열체와 상기 고분자층(12) 사이의 점착성 뿐만 아니라, 상기 열확산층(14)과 상기 고분자층(12) 사이의 점착성, 및 열확산층(14)의 열확산성에 기초한다. 상기 고분자층(12)의 열전도성이 더 향상될수록, 상기 고분자층(12)의 열저항성 값이 더 작아질수록, 상기 발열체 또는 방열체와 상기 고분자층(12) 사이의 점착뿐만 아니라, 상기 열확산층(14)과 상기 고분자층(12) 사이의 점착성이 더 강해질수록, 및 상기 열확산층(14)의 열확산성이 더욱 개선될수록, 상기 시트(11)의 냉각기능은 더욱 향상된다.
취급 용이성은 상기 시트(11)를 운반하는 등의 경우 취급이 용이한 지를 나타내는 지표이고, 주로 상기 고분자층(12)의 점착성에 기초한다. 상기 고분자층(12)의 점착성이 작을수록, 운반하는 등의 경우 상기 시트(11)를 취급하기가 더 용이하며, 그 결과 취급용이성이 증가한다.
상기 조성물은 고분자 매트릭스와 열전도성 충전재를 함유하고 있다. 상기 고분자 매트릭스는 열전도성 충전재를 상기 고분자층(12) 내에 유지한다. 상기 고 분자 매트릭스는 고분자층(12)에 요구되는 기능, 예를 들면 기계적 강도(mechanical strength), 경도(hardness), 내구성, 내열성 및 전기적 특성에 따라 선택된다. 상기 고분자 매트릭스의 구체적인 예로는 실리콘 수지를 들 수 있다.
상기 열전도성 충전재는 상기 고분자층(12)의 열전도율(thermal conductivity)을 증가시켜 상기 시트(11)의 냉각기능을 향상시킨다. 상기 열전도성 충전재 형태의 구체적인 예로는 섬유상, 입자상 및 판상 형태를 포함한다. 바람직하게는 적어도 일부의 열전도성 충전재는 섬유상 형태이다. 이하에서는, 섬유상 형태의 열전도성 충전재, 즉 섬유상 충전재를 함유하는 시트(11)에 대해 설명한다. 상기 섬유상 충전재의 구체적인 예로는 탄소섬유 및 폴리(p-페닐렌벤조비스옥사졸) 전구체 탄소섬유(PBO 탄소섬유)를 들 수 있다. 섬유상 이외의 형태를 갖는 열전도성 충전재, 즉 비섬유상 충전재의 재료로는 산화알루미늄 및 수산화알루미늄을 들 수 있다.
상기 조성물 중의 열전도성 충전재의 함량은 90 질량% 이하가 바람직하다. 상기 열전도성 충전재의 함량이 90 질량%를 초과하면, 상기 고분자층(12)의 낮은 유연성으로 인하여 상기 고분자층(12)이 손상될 수 있고, 동시에 상기 고분자층(12)은 발열체 및 방열체의 외형을 따르지 않을 수 있다. 상기 조성물은 상술한 각 구성성분 이외에도, 예를 들면 고분자층(12)의 경도를 조정하기 위한 가소제, 및 내구성을 향상시키기 위한 안정제를 함유 포함할 수 있다.
상기 고분자층(12)은 사각 판상 형태이고, 발열체로부터 방열체로의 열전도를 가속하여 고온의 발열체를 냉각시킨다. 상기 고분자층(12)은 고분자 매트릭 스(15)와 열전도성 충전재(16)를 구비한다. 본 실시형태에 따른 열전도성 충전재(16)는 섬유상 형태의 열전도성 충전재(16), 즉 섬유상 충전재(16 a) 및 입자상 형태의 열전도성 충전재(16), 즉 입자상 충전재(16b)를 포함한다. 섬유상 충전재(16a)는 한 방향으로 배향된다. 예를 들면 도 1B 및 1C에 나타낸 상기 고분자층(12)에서, 섬유상 충전재(16a)는 고분자층(12)의 두께 방향으로 배향된다. 그리하여, 두께 방향으로의 고분자층(12) 열전도율의 값은 폭 방향의 열전도율의 값에 2 내지 수백을 곱한 값과 같다. 섬유상 충전재(16a)의 말단부(end portions)는 고분자층(12)의 폭 방향으로 연장되고 대향하는 한 쌍의 외면(12a) 상에 노출되어 있다.
상기 고분자층(12)의 점착성은 매우 작기 때문에 상기 고분자층(12)의 점착성은 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수를 사용하여 나타낼 수 있다. 즉, 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수가 작은 경우에는 상기 고분자층(12)의 점착성이 낮고, 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수가 큰 경우에는 상기 고분자층(12)의 점착성이 높다. 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수는 1.0 이하이며, 바람직하게는 0.3 이하이다. 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수가 1.0을 초과하는 경우, 예를 들어, 상기 고분자층(12)의 과도하게 높은 점착성으로 인하여, 상기 시트(11)가 발열체에 부착되기 어렵게 된다. 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수의 하한치는 한정되지 않고, 예를 들어, 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수가 작을수록, 상기 시트(11)가 발열체에 용이하게 장착된다. 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수가 1.0 이하인 경우, 상기 고분자층(12)의 외면(12a)에 손가락을 대었을 때 상기 고분자층(12)이 손가락에 점착되지 않고, 상기 고분자층(12)은 자신의 점착성에 의해 열확산층(14)에 점착되지 않는다.
상기 고분자층(12)의 두께는 0.03 mm 내지 0.5 mm인 것이 바람직하다. 상기 고분자층(12)의 두께가 0.03 mm 미만의 경우, 상기 고분자층(12)의 제조가 곤란하게 된다. 상기 고분자층(12)의 두께가 0.5 mm를 초과하는 경우, 발열체로부터 방열체로의 열전도에 시간이 소요되고, 상기 시트(11)의 냉각 기능을 저하할 우려가 있다. 0.5 mm 이하의 두께를 가지는 상기 고분자층(12)는 원료로 인하여 용이하게 탄력적으로 형성될 수 있다.
일본공업규격인 JIS　K　6253의 타입 E(국제 표준 ISO 7619-1)에 의해 측정되는 상기 고분자층(12)의 경도는, 예를 들면 5 내지 80이다. 상기 고분자층(12)의 경도가 5 미만의 경우, 상기 고분자층(12)은 과도하게 유연하게 되어, 상기 시트(11)의 취급 용이성이 저하된다. 따라서 상기 시트(11)의 취급이 곤란하게 된다. 상기 고분자층(12)의 경도가 80을 초과하는 경우, 상기 고분자층(12)과 발열체 또는 방열체와의 점착성이 저하되어, 상기 시트(11)의 냉각 기능이 저하될 우려가 있다.
상기 점착층(13)의 외형은 상기 고분자층(12)의 외형보다 작고, 상기 고분자층(12)의 외면(12a)의 전체에 걸쳐 멀티도트(multi-dot)의 형태를 가진다. 상기 점착층(13)은 상기 점착층(13)을 통해 상기 고분자층(12)과 상기 열확산층(14)을 서로 점착시킨다.
상기 점착층(13)의 재료의 구체적인 예에는, 예를 들면, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 비닐계, 및 합성고무계의 점착제와 접착제를 포함한다. 상기 점착층(13)은 상기 고분자층(12)에 상기 점착층(13)을 형성하도록 재료를 도포하여 형성된다. 또한, 상기 점착층(13)은 고분자 필름에 상기에서 언급한 점착제가 도포된 동일한 효과를 발휘하는 점착 테이프에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 고분자층(12)이 상기 열확산층(14)에 용이하게 점착되고, 따라서 상기 점착층(13)의 재질은 유연성을 가지는 것이 바람직하다.
상기 고분자층(12)의 상기 점착층(13)이 부착된 외면(12a) 상에서, 상기 외면(12a) 전체의 면적에 대해서 상기 점착층(13)이 차지하는 비율은 30% 이하인 것이 바람직하다. 상기 점착층(13)의 열전도성 및 열확산성은 상기 고분자층(12)의 열전도성 및 상기 열확산층(14)의 열확산성에 비해 낮다. 따라서, 상기 점착층(13)이 차지하는 비율이 30%를 초과하는 경우, 상기 시트(11)의 냉각 기능이 과도하게 저하될 우려가 있다.
상기 점착층(13)의 두께는 50 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 점착층(13)의 두께가 50 ㎛를 초과하는 경우, 상기 점착층(13)의 두께로 인하여, 상기 고분자층(12)의 외면과 상기 점착층(13)의 표면과의 단차가 커진다. 따라서, 예를 들어, 상기 시트(11)가 발열체에 장착되었을 때에, 상기 고분자층(12)과 상기 열확산층(14)과의 점착성이 저하되어 상기 시트(11)의 열접촉저항값이 높아질 우려가 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 상기 점착층(13)의 열전도성은 상기 고분자층(12)의 열전도성에 비해 낮다. 이와 같이, 상기 점착층(13)의 두께의 하한치는 특정하게 한정되지 않고, 상기 점착층(13)이 얇을수록, 상기 고분자층(12)과 상기 열확산층(14)과의 점착성이 높아지는 것과 동시에, 상기 시트(11)에서의 열전도의 방향에 있어서의 상기 점착층(13)의 비율이 낮아진다. 따라서, 상기 시트(11)의 열접촉저항값이 작아진다.
상기 열확산층(14)은 사각 판상을 가지고 고온의 발열체로부터의 열을 확산시키는 것에 의해 발열체 내부 및 발열체의 근방에서의 축열을 방지하여 상기 시트(11)의 냉각 기능을 향상시킨다. 상기 열확산층(14)은, 예를 들면 흑연 시트(graphite sheet), 또는 금속으로 제조된 시트에 의해 형성된다. 금속으로 제조된 시트의 재료로서는, 예를 들면 동, 및 알루미늄을 들 수 있다. 상기 열확산층(14)은 그 재질로 인하여, 표면과 평행한 방향으로 열을 확산하고, 한편 확산된 열을 상기 열확산층(14)의 주변 및 표면에서 외부로 발산시킨다. 따라서, 상기 열확산층(14)은 흑연 시트에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 흑연 시트는 통상, 그 두께 방향의 열전도율에 비해, 표면에 평행한 방향의 열전도율이 높다. 구체적으로는, 흑연 시트의 표면에 평행한 방향의 열전도율은 100 W/m·K 내지 800 W/m·K 이다. 흑연 시트는 그 두께 방향에 비해 표면에 평행한 방향에 따라 열을 신속히 전도시켜 확산시킬 수 있다.
도 1A 및 1B에 도시된 바와 같이, 상기 열확산층(14)의 외형은 상기 고분자층(12)에 비해 크고, 상기 열확산층(14)의 주변부(14a)는 노출되어 있다. 상기 열확산층(14)의 두께는 10 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 열확산층(14)의 두께가 10 ㎛ 미만인 경우, 상기 열확산층(14)은 손상되기 쉽고, 쉽게 파손되고, 또한 상기 열확산층(14)의 열용량이 과도하게 작아서 상기 시트(11)의 냉각 기능을 충분히 향상시킬 수 없을 우려가 있다. 상기 열확산층(14)의 두께가 150 ㎛를 초과하는 경우, 과도하게 두꺼운 열확산층(14)으로 인하여, 발열체로부터 방열체로의 열전도의 효율이 저하될 우려가 있다.
상기 시트(11)는 조성물을 제조하는 제조 단계, 섬유상 충전재(16a)를 배향시키는 배향 단계, 고분자층(12)를 형성하는 형성 단계, 섬유상 충전재(16a)를 노출시키는 노출 단계 및 상기 고분자층(12) 상에 상기 점착층(13) 및 상기 열확산층(14)를 이러한 순서로 적층하는 적층 단계를 거쳐 제조된다.
상기 제조 단계에서는, 상기에서 언급한 적합한 성분을 혼합하여 조성물을 제조한다. 상기 배향 단계에서는 예를 들어, 금형에 상기 조성물을 충전한 후, 섬유상 충전재(16a)를 배향한다. 상기 섬유상 충전재(16a)를 배향시키는 방법으로서는 자기장 발생 장치를 이용해 조성물에 자기장을 인가하는 방법 및 진동 장치를 이용해 조성물에 진동을 인가하는 방법이 사용될 수 있으나, 섬유상 충전재(16a)를 용이하게 배향할 수 있는 자기장 및 진동 모두를 조성물에 인가하는 방법이 바람직하다. 이 때, 자기장 및 진동은 조성물을 통해 섬유상 충전재(16a)에 인가된다.
상기 형성 단계에서는, 금형 내에 섬유상 충전재(16a)의 배향을 유지한 상태로 고분자 매트릭스(15)를 경화 또는 고체화시키는 것으로, 소정의 형상을 가지는 상기 고분자층(12)이 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 형성 단계 후의 상기 고분자층(12) 내의 섬유상 충전재(16a)는 상기 고분자층(12)의 외면(12a)으로부터 노출되어 있지 않다. 상기 노출 단계에서는, 예를 들면 메쉬 형상의 칼날을 상기 고분자층(12)의 외면 (12a)에 대해 누른 후, 이를 외면 (12a)을 따라 슬라이드시켜, 외면(12a)으로부터 고분자 매트릭스(15)가 제거되면, 외면(12a) 상에 섬유상 충전재(16a)가 노출된다. 상기 적층 단계에서는, 상기 점착층(13)을 형성하는 재료가 공지된 방법에 따라 상기 고분자층(12)의 외면(12a) 상의 예정된 위치에 도포되어, 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 외면(12a) 상에 멀티-도트 형태로 적층된다. 그 다음에, 상기 열확산층(14)이 상기 점착층(13) 상에 적층된다.
도 3A에 도시된 바와 같이, 상기 시트(11)가 발열체 및 방열체에 부착되는 경우, 예를 들면 기판(21)상에 형성된 상기 발열체(22) (예를 들어, 전자 장치) 상부에 상기 시트(11)를 배설한다. 이 때, 상기 열확산층(14)은 상기 발열체(22)에 대향된다. 상기 발열체(22)의 하부는 전기 절연층(23)으로 덮여 있고, 기판(21)과 전기 절연층(23) 사이에 상기 발열체(22)를 도시되지 않는 기판(21) 상의 전기 회로에 접속하기 위한 단자(termanal)(24)가 배설되어 있다. 연속적으로, 상기 시트(11) 상에 방열체(25)를 배치한 후, 방열체(25)로부터 상기 발열체(22)를 향해 하중을 가하여 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 밀착시켜 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 사이에 배치시킨다. 이 때, 도 3B 및 3C에 도시된 바와 같이, 상기 고분자층(12)의 외면으로부터 노출된 섬유상 충전재(16a)의 단부는 상기 언급한 하중에 의해 상기 고분자층(12) 내로 가압된다. 또한, 고분자 매트릭스(15)는 상기 언급한 하중에 의해, 노출된 섬유상 충전재(16a) 사이로부터 스며나온다. 따라서, 상기 언급한 섬유상 충전재(16a)는 상기 고분자층(12) 내에 내의 고분자 매트릭스(15)에 상대적으로 몰입되어, 상기 고분자층(12)의 점착성이 높아진다. 또한, 상기 고분자층(12)은 상기 열확산층(14) 및 방열체(25)와의 사이에 틈(간격)을 형성하지 않고 상기 열확산층(14) 및 방열체(25)에 밀착된다. 상기 방열체(25)에 인가된 하중의 값은 예를 들어, 4.9 N이다.
상기 설명한 실시형태는 다음과 같은 장점을 가진다.
본 실시형태에 따른 상기 시트(11)는 상기 점착층(13)을 통해 상기 고분자층(12)의 상부에 적층된 고분자층(12)와 열확산층(14)를 갖추고 있다. 따라서, 상기 시트(11)는 상기 발열체(22)로부터의 열을 상기 열확산층(14)에 의해 확산시키는 것과 동시에, 상기 발열체(22)로부터의 방열체(25)에의 열전도를 상기 고분자층(12)을 통해 촉진하는 것으로써, 뛰어난 냉각 기능을 발휘할 수가 있다.
상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수가 1.0 이하로 설정되어 있어 상기 고분자층(12) 및 상기 열확산층(14)은 상기 점착층(13)에 의해 통합적으로 구성되어 있다. 그 때문에, 상기 고분자층(12)의 점착성을 저하시켜 상기 시트(11)의 취급 용이성을 향상시킬 수 있는 것과 동시에, 점착성이 낮은 상기 고분자층(12)에 상기 열확산층(14)을 확실히 부착할 수 있다.
상기 점착층(13)의 외형은 상기 고분자층(12)의 외형보다 작고, 본 실시형태에 따른 상기 점착층(13)은 상기 고분자층(12)의 외면(12a) 전체에 걸쳐서 멀티-도트 형태를 가진다. 따라서, 상기 고분자층(12)의 외면(12a) 전체에 상기 점착층(13)이 형성되어 있는 경우에 비해, 상기 점착층(13)으로 인한, 상기 시트(11)의 냉각 기능의 저하를 억제할 수가 있다. 또한, 상기 고분자층(12)의 상기 점착층(13)이 형성된 외면(12a) 상에, 상기 외면(12a) 전체의 면적에 대해서 상기 점착층(13)이 차지하는 면적의 비율을 30% 이하로 설정함으로써, 상기 점착층(13)으로 인한 상기 시트(11)의 냉각 기능의 저하를 보다 확실히 억제할 수가 있다.
예를 들어, 상기 고분자층(12)의 주변부의 일부에만 상기 점착층(13)이 형성되어 있는 경우, 상기 점착층(13)이 형성되어 있지 않은 곳에서, 얇고 유연한 상기 고분자층(12)이 상기 열확산층(14)을 향하여 또는 바깥쪽을 향해 휠 우려가 있다. 이 경우, 예를 들어, 상기 시트(11)를 발열체(22)에 부착하기가 곤란하게 된다. 이것에 대해서, 본 실시형태에서, 상기 점착층(13)은 상기 고분자층(12)의 전체에 걸쳐서 균일하게 형성되고 있어 얇고 유연한 상기 고분자층(12)이 구부러지는 것을 방지할 수가 있다.
상기 점착층(13)의 두께를 50 ㎛ 이하로 설정되는 경우, 상기 시트(11)의 열접촉저항값을 저하시켜 상기 시트(11)의 냉각 기능을 향상시킬 수가 있다.
상기 열확산층(14)의 주변부(14a)는 노출되어 있다. 따라서, 상기 주변부(14a)로부터 열을 용이하게 확산시킬 수가 있다.
상기 열확산층(14)의 두께를 10 ㎛ 내지 150 ㎛로 설정함으로써, 상기 시트(11)의 냉각 기능을 충분히 향상시킬 수가 있다.
(제2 실시형태)
하기에 본 발명과 관련된 제2 실시형태에 따른 시트(11)를 도면을 참조하여 설명한다. 상기 제2 실시형태에 대해서는, 제1의 실시형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 그에 대한 상세한 설명을 생략하고, 제1의 실시형태와 동일한 작용 및 효과에 대해서도 그 설명을 생략한다.
도 4A 내지 4C에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 시트(11)는 고분자층(12), 점착층(13) 및 상기 점착층(13) 상에 형성되는 기능층으로서의 상기 전도층(17)을 포함한다. 각층은 하부로부터 상기 전도층(17), 점착층(13) 및 상기 고분자층(12)의 순서로 적층되어 있다. 예를 들면, 상기 시트(11)는 발열체와 방열체의 사이에 사용될 수 있도록 삽입되어 발열체로부터 방열체로의 열전도를 촉진한다.
상기 시트(11)에는 높은 열전도성, 전도성, 및 취급 용이성을 가진다. 상기 열전도성은 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도의 용이성을 나타내는 지표이며, 상기 방열체(25)와 고분자층(12) 사이의 점착성, 상기 전도층(17)과 고분자층(12) 사이의 점착성 뿐만 아니라 상기 고분자층(12) 열저항성 및 열전도성에 좌우된다. 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 열전도율이 높을수록, 열저항값이 작을수록, 한편 방열체(25)와 고분자층(12) 사이의 점착성이 높을수록, 상기 전도층과 상기 고분자층(12) 사이의 점착성이 높을수록, 뛰어난 열전도성을 발휘한다. 전도성은 상기 발열체(22)로부터 높은 전도성을 가지는 방열체(25)에의 통전이 용이한 지를 나타내는 지표이며, 주로 상기 전도층(17)의 재료에 의해 죄우된다. 취급 용이성은 상기 시트(11)의 운반시 등과 같은 경우 취급이 용이한 지를 나타내는 지표이고, 이는 주로 상기 고분자층(12)의 점착성에 따라 좌우된다. 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 점착성이 작을수록 운반시 등의 경우에 용이하게 취급될 수가 있어 뛰어난 취급 용이성을 발휘한다.
상기 전도층(17)은 상기 발열체(22)에서 높은 전도성을 가지는 방열체(25)로 통전시켜, 상기 발열체(22)의 대전에 기인하는 정전기 방전(ESD)의 발생을 방지한 다. 상기 전도층(17)은 높은 전도성을 가지는 시트, 예를 들면 금속으로 제조된 시트, 전도성 수지 시트 또는 전도성 시트를 사용하여 형성된다. 상기 금속으로 제조된 시트에 사용되는 재료의 구체적인 예로는, 예를 들면, 동 및 알루미늄을 들 수 있다. 상기 전도성 수지 시트는, 예를 들면, 열가소성 수지 또는 열강화성 수지와 이에 분산되고 있는 전도 입자로 제조된다. 상기 전도 시트는, 예를 들면, 열가소성 수지 시트에 금속층을 피복하여 형성된다.
도 4A 및 4B에 도시된 바와 같이, 상기 전도층(17)의 외형은 사각 판상을 나타내고, 동시에 상기 고분자층(12)에 비해 큰 외형을 가지고 있어 상기 전도층(17)의 주변부(17a)는 노출되어 있다. 상기 전도층(17)의 두께는 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 2 ㎛ 내지 14 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 전도층(17)의 두께가 20 ㎛를 초과하는 경우, 과도하게 두꺼운 상기 전도층(17)으로 인하여 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도 효율이 저하될 우려가 있다. 상기 전도층(17)의 두께가 2 ㎛ 미만의 경우, 상기 전도층(17)의 강도가 낮아, 상기 시트(11)가 사용될 때(압축될 때)에 상기 전도층(17)이 파손될 우려가 있다.
상기 시트(11)는 조성물을 제조하는 제조 단계, 섬유상 충전재(16a)를 배향시키는 배향 단계, 고분자층(12)를 형성하는 형성 단계, 섬유상 충전재(16a)를 노출시키는 노출 단계 및 상기 고분자층(12) 상에 점착층(13) 및 전도층(17)을 이러한 순서로 적층하는 적층 단계를 거쳐 제조된다. 상기 적층 단계에서는, 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 외면(12a)상에 적층된 후, 상기 전도층(17)이 상기 점착층(13) 상에 적층된다.　
도 5에 도시된 바와 같이 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 부착시키는 경우, 예를 들면, 상기 시트(11)는 기판(21) 상에 형성된 상기 발열체(22) (예를 들어, 전자 장치) 상에 형성된다. 이 때, 상기 전도층(17)이 상기 발열체(22)에 대향하고 있다. 연속적으로, 상기 시트(11) 상에 높은 전도성을 가지는 방열체(25)를 설치한 후, 방열체(25)로부터 상기 발열체(22)로 하중을 가하여 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 밀착시켜, 상기 시트(11)를 상기 발열체(22)와 방열체(25) 사이에 배치시킨다. 또한, 상기 전도층(17)의 주변부(17a)를 방열체(25)에 접촉시킨다.
상기 설명한 실시형태는 하기의 장점을 가진다.
본 실시형태에 따른 상기 시트(11)는 상기 점착층(13)을 통해 고분자층(12) 상부에 적층된 고분자층(12)과 전도층(13)을 포함한다. 따라서, 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)을 통해 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도를 촉진시켜 뛰어난 열전도성을 발휘함과 함께, ESD에 의해 상기 발열체(22)에 장해가 생기는 것을 상기 전도층(17)에 의해 방지할 수가 있다.
상기 전도층(17)의 두께를 20 ㎛ 이하로 설정하여, 상기 고분자층(12)에 비해 열전도성이 낮은 상기 전도층(17)으로 인한 상기 시트(11)의 열전도성의 저하를 방지할 수가 있다.
상기 전도층(17)의 주변부(17a)는 노출되어 있다. 따라서, 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 부착시킨 경우, 상기 전도층(17)을 방열체(25)에 용이하게 접촉시킬 수가 있다.
(제3 실시형태)
하기에서, 본 발명에 따라 상기 시트(11)를 구체화한 제3 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다. 상기 제3 실시형태에서, 제1 실시형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 이에 대한 설명을 생략하고, 제1 실시형태와 동일한 작용 및 효과에 대해서도 그 설명을 생략한다.
도 6A 내지 6C에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 시트(11)는 고분자층(12), 점착층(13) 및 상기 점착층(13) 상에 형성되는 기능층으로서의 전기 절연층(18)을 포함한다. 각층은 하부로부터 전기 절연층(18), 점착층(13), 및 고분자층(12)의 순서에 적층되고 있다. 상기 시트(11)는, 예를 들면 상기 발열체(22)와 방열체(25)의 사이에 이용되기 위해 배치되어 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도를 촉진한다.
상기 시트(11)는 높은 열전도성, 높은 전기 절연성을 가지며 취급이 용이하다. 상기 열전도성은 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도가 용이한 지를 나타내는 지표이며, 주로 상기 고분자층(12)의 열전도율, 열저항율, 및 상기 고분자층(12)과 방열체(25) 및 전기 절연층(18) 사이의 점착성에 기인하고 있다. 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 열전도율이 높을수록, 열저항값이 작을수록, 한편 방열체(25) 및 전기 절연층(18)과 상기 고분자층(12)과의 점착성이 높을수록, 뛰어난 열전도성을 발휘한다. 전기 절연성은 상기 발열체(22)로부터의 통전의 차단이 용이한 지를 나타내는 지표이며, 주로 전기 절연층(18)의 재료에 따라 좌우된다. 취급 용이성은 상기 시트(11)의 운반시 등의 경우에 취급의 용이함을 나타내는 지표이며, 주로 상기 고분자층(12)의 점착성에 좌우된다. 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 점착성이 작을수록 운반시 등의 경우에 용이하게 취급될 수가 있어 뛰어난 취급 용이성을 발휘한다.
전기 절연층(18)은 상기 발열체(22)와 상기 고분자층(12) 사이에 배치되어 예를 들면, 상기 시트(11)가 상기 발열체(22)에 부착될 때에, 상기 발열체(22)에서 상기 고분자층(12)으로의 통전을 차단한다. 상기 전기 절연층(18)의 재료의 구체적인 예로서 열가소성 수지, 열강화성 수지 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 상기 열가소성 수지의 구체적인 예로는, 예를 들면, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리 아크릴레이트계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리에스텔계 수지 및 폴리우레탄계 수지를 들 수 있다. 상기 열강화성 수지로서는, 예를 들면, 실리콘계 수지, 페놀계 수지, 에폭시계 수지, 멜라민계 수지 및 폴리우레탄계 수지를 들 수 있다.
상기 전기 절연층(18)의 외형은 상기 고분자층(12)과 같은 크기의 외형을 가지고 있다. 전기 절연층의 두께는 12 ㎛이하인 것이 바람직하며, 2 ㎛ 내지 12 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 전기 절연층(18)의 두께가 12 ㎛를 초과하는 경우, 과도하게 두꺼운 전기 절연층(18)으로 인하여 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도 효율이 저하될 우려가 있다. 상기 전기 절연층(18)의 두께가 2 ㎛ 미만인 경우, 전기 절연층(18)의 강도가 낮아 상기 시트(11)가 사용될 때(압축될 때)에 전기 절연층(18)이 손상될 우려가 있다.
상기 시트(11)는 조성물을 제조하는 제조 단계, 섬유상 충전재(16a)를 배향시키는 배향 단계, 상기 고분자층(12)를 형성하는 형성 단계, 섬유상 충전재(16a)를 노출시키는 노출 단계 및 상기 고분자층(12) 상에 상기 점착층(13) 및 전기 절연층(18)을 이러한 순서로 적층하는 적층 단계를 거쳐 제조된다. 상기 적층 단계에서는 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 외면(12a) 상에 적층된 후, 전기 절연층(18)이 상기 점착층(13) 상에 적층된다.
상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 부착하는 경우 , 예를 들면 기판(21) 상에 장착된 상기 발열체(22)(예를 들면 전자 장치) 상에 상기 시트(11)를 형성한다. 이 때, 전기 절연층(18)은 상기 발열체(22)에 대향한다. 연속적으로, 상기 시트(11) 상에 방열체(25)를 설치한 후, 방열체(25)로부터 상기 발열체(22)를 향해 하중을 가하여 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 밀착시켜, 상기 발열체(22)와 방열체(25) 사이에 상기 시트(11)를 배치시킨다.
상기에서 설명한 실시형태는 하기의 장점을 가진다.
본 실시형태에 따른 상기 시트(11)는 고분자층(12) 및 상기 점착층(13)을 통해 상기 고분자층(12) 상에 적층된 전기 절연층(18)을 포함한다. 따라서, 상기 시트(11)는 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도를 상기 고분자층(12)에 의해 촉진하는 것으로써 뛰어난 열전도성을 발휘할 수가 있다.
상기 고분자층(12)이 전도성을 가지는 열전도성 충전재(16)을 함유하는 경우에 있어서, 상기 전기 절연층(18)이 생략된 상기 시트(11)를 상기 발열체(22)에 장착하였을 때에는 열전도성 충전재(16)의 함유량에 따라 상기 발열체(22)로부터 상 기 고분자층(12) 내의 열전도성 충전재(16)에 전류를 흐르게 해 합선이 생길 우려가 있다. 이에 대조적으로, 본 실시형태에는 상기 전기 절연층(18)이 상기 발열체(22)에서 상기 고분자층(12)으로의 통전을 차단하여, 상기 발열체(22)에 합선이 생기는 것을 방지할 수가 있다.
상기 전기 절연층(18)의 두께를 12 ㎛ 이하로 설정함으로써, 상기 고분자층(12)에 비해 열전도성이 낮은 전기 절연층(18)으로 인하여 상기 시트(11)의 열전도성의 저하를 방지할 수가 있다.
(제4 실시형태)
하기에서, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 시트(11)를 도면을 참조하여 설명한다. 제4 실시형태에서 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 그 설명을 생략하고, 제1 실시형태 및 제2 실시형태와 동일한 작용 및 효과에 대해서도 그 설명을 생략한다.
도 7A 및 7B에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 상기 시트(11)는 고분자층(12), 점착층(13) 및 상기 점착층(13) 상에 형성되는 기능층(19)을 포함한다. 본 실시형태에 따른 기능층(19)은 2개의 층, 즉, 상기 점착층(13) 상에 형성되는 열확산층(14) 및 상기 열확산층(14) 상에 형성되는 전도층(17)을 포함한다. 각층은, 하부로부터 상기 전도층(17), 상기 열확산층(14), 상기 점착층(13) 및 상기 고분자층(12)의 순서로 적층된다. 상기 시트(11)는, 예를 들면, 상기 발열체(22)와 방열체(25) 사이에 사용을 위해 배치되고 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열 전도를 촉진한다.
상기 시트(11)는 냉각 기능, 전도성을 가지며 취급이 용이하다. 상기 냉각 기능은 고온의 상기 발열체(22)의 냉각의 용이성을 나타내는 지표이며, 상기 고분자층(12)의 열전도성과 상기 열확산층(14)의 열확산성에 기초한다. 즉, 냉각 기능은, 상기 고분자층(12)의 열전도율, 상기 고분자층(12)의 열저항값, 방열체(25) 및 상기 열확산층(14)과 상기 고분자층(12)과의 점착성 및 상기 열확산층(14)의 열확산성에 좌우된다. 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 열전도율이 높을수록, 상기 고분자층(12)의 열저항값이 작을수록, 방열체(25) 및 상기 열확산층(14)과 상기 고분자층(12)과의 점착성이 높을수록, 또한 상기 열확산층(14)의 열확산성이 높을수록, 뛰어난 냉각 기능을 발휘한다.
전기 전도성은, 상기 발열체(22)로부터 전기 전도성을 가지는 방열체(25)로의 통전의 용이성을 나타내는 지표이며, 주로 상기 전도층(17)의 재료에 좌우된다. 취급 용이성은 상기 시트(11)의 운반시 등의 경우의 용이하게 취급할 수 있는 지를 나타내는 지표이며, 주로 상기 고분자층(12)의 점착성에 좌우된다. 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 점착성이 작을수록 운반시 등의 경우에 용이하게 취급될 수가 있어 뛰어난 취급 용이성을 발휘한다.
본 실시형태에 따른 상기 전도층(17)은 밴드 형태(band form)로 형성되고, 상기 전도층(17)의 양단부는 상기 열확산층(14)으로부터 노출되어 있다.
상기 시트(11)는 조성물을 제조하는 제조 단계, 섬유상 충전재(16a)를 배향시키는 배향 단계, 상기 고분자층(12)를 형성하는 형성 단계, 섬유상 충전재(16a) 를 노출시키는 노출 단계 및 상기 고분자층(12) 상에 상기 점착층(13), 상기 열확산층(14) 및 상기 전도층(17)을 이러한 순서따라 적층하는 적층 단계를 거쳐 제조된다. 상기 적층 단계에서, 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 외면(12a) 상에 적층된 후, 상기 열확산층(14) 및 상기 전도층(17)이 상기 점착층(13) 상에 이러한 순서로 적층된다.
상기 시트(11)가 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 부착되는 경우 , 예를 들면 기판(21) 상에 장착된 상기 발열체(22)(예를 들면 전자 장치) 상에 상기 시트(11)를 형성한다. 이 때, 상기 전도층(17)이 상기 발열체(22)에 대향하고 있다. 연속하여, 전기 전도성을 가지는 방열체(25)가 상기 시트(11) 상에 장착되고, 이후방열체(25)로부터 상기 발열체를 향하여 하중을 인가하여 상기 시트(11)를 발열체(22)와 방열체(25)와 밀착시켜, 상기 시트(11)를 발열체(22)와 방열체(25) 사이에 배치시킨다. 또한, 상기 전도층(17)의 양단부를 방열체(25)에 접촉시킨다.
상기에서 설명한 실시형태는 하기의 장점을 갖는다.
본 실시형태에 따른 상기 시트(11)는 고분자층(12), 점착층(13)을 통해 고분자층(12) 상에 적층된 열확산층(14) 및 전도층(17)을 포함한다. 따라서, 상기 시트(11)는 상기 발열체(22)로부터의 열을 상기 열확산층(14)에 의해 확산시키는 것과 동시에, 상기 발열체(22)에서 방열체(25)로의 열전도를 상기 고분자층(12)에 의해 촉진하여, 뛰어난 냉각 기능을 발휘할 수가 있다. 더욱, 상기 시트(11)는 ESD에 의해 상기 발열체(22)에 발생하는 장해를 상기 전도층(17)에 의해 방지할 수가 있다.
상기 전도층(17)의 양단부는 노출되어 있다. 따라서, 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 및 방열체(25)에 부착하였을 때에, 상기 전도층(17)을 상기 방열체(25)에 용이하게 접촉시킬 수가 있다.
본 발명이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다른 특정 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.
각각의 실시형태에 있어서, 상기 고분자층(12), 상기 열확산층(14), 상기 전도층(17), 및 전기 절연층(18)의 형태는 특정하게 한정되지 않고, 사각 판상 이외의 형상, 예를 들면 원판 형상일 수 있다.
각각의 실시형태에 있어서, 점성층(viscous layer)은 상기 시트(11)에 형성된 층들 중에서 바깥쪽에 위치하는 층의 외부 표면 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 8A 및 8B에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에서, 밴드 형태의 점성층은 상기 열확산층(14)의 한 쌍의 외면 사이에 상기 점착층(13)과 대향하지 않는 외면상에 형성될 수 있다. 상기 점성층(26)의 재료의 구체적인 예로는, 예를 들면, 상기에서 언급한 점착제를 들 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 상기 시트(11)가 상기 발열체(22)에 부착되는 경우, 상기 시트(11)를 배치시키면서 점성층(26)을 상기 발열체(22)에 대향시킨다. 그 다음에, 상기 점성층(26)에 대응되는 일부 고분자층(12)은, 예를 들면, 손가락 끝으로 상기 발열체(22)를 향해 가압된다. 이 때, 상기 점성층(26)은 그 점착성으로 인하여 상기 발열체(22)에 고정되어 시트의 위치가 변화되는 것을 방지된다. 따라서, 시트를 상기 발열체(22)에 용이하게 부착될 수 있다.
각각의 실시형태에 있어서, 상기 점착층(13)의 외형은 상기 고분자층(12)의 외형보다 작고, 상기 고분자층(12)의 일부에만 형성되고, 멀티도트 형태 이외의 한 형태를 가진다. 예를 들면, 도 9B 및 9C에 도시된 바와 같이, 사각 판상의 점착층(13)은 상기 고분자층(12)의 네 개의 모서리에 형성되거나, 도 9D에 도시된 바와 같이, 사각 판상의 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 중앙부에 형성될 수 있다. 도 9E 및 9F에 도시된 바와 같이, 상기 점착층(13)의 간격이 적당히 변경될 수 있다. 도 9G에 도시된 바와 같이, 원판 형상의 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 네 개의 모서리에 형성되거나 또는 도 9H에 도시된 바와 같이, 밴드 형태의 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 주변에 형성될 수 있다. 또한, 도 9I 및 9J에 도시된 바와 같이, 사각 환형의 상기 점착층(13)의 폭은 적당하게 변경될 수 있다.
상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 중앙부에 형성될 수 있지만, 상기 고분자층(12)의 주변에 형성되는 것이 바람직하고, 상기 고분자층(12)의 전체 주변부에 걸쳐서 환형으로 형성되는 것이 보다 바람직하다. 상기 발열체(22)의 중앙부의 발열량은 통상 상기 발열체(22)의 주변부의 발열량에 비해 높기 때문에, 상기 발열체(22)의 중앙부는 주변부에 비해 고온이다. 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 주변부에 형성되는 경우, 상기 발열체(22)에 장착된 상기 고분자층(12)의 주변부의 열접촉저항값은 상기 고분자층(12)의 중앙부의 열접촉저항값에 비해 높아진다. 따라서, 상기 주변부에 비해 열접촉저항값이 낮은 고분자층(122)의 중앙부는 주변부에 비해 고온인 상기 발열체(22)의 중앙부에 대응되어, 상기 점착층이 상기 고분자층(12)의 중앙부에 형성되어 있는 경우에 비해 상기 시트(11)의 열전도성을 높일 수가 있다. 또한, 상기 점착층(13)은 상기 고분자층(12)의 주변부 전체에 걸쳐서 환형으로 형성되어, 상기 점착층(13)이 멀티도트 형상으로 형성된 경우와 동일하게, 얇고 유연한 상기 고분자층(12)이 휘어지는 것을 방지할 수가 있다.
상기 고분자층(12)의 주변부란 상기 고분자층(12)의 말단과 상기 고분자층(12)의 주변으로부터 중심까지의 거리의 3/5 사이의 구간을 의미한다. 예를 들면, 세로 및 가로가 40 mm인 사각 판상의 상기 고분자층(12)에 대해서, 상기 고분자층(12)의 주변부는 폭이 24 mm인 사각 환형을 이룬다. 또한, 반경이 20 mm인 원형 형상의 상기 고분자층(12)에 대해서는, 상기 고분자층(12)의 주변부는 폭이 12 mm인 링 모양을 이룬다.
각각의 실시형태에 있어서, 섬유상 충전재(16a)의 단부는 상기 고분자층(12)의 외면(12a)로부터 노출되지 않을 수 있다. 또한, 섬유상 충전재(16a)는 배향되지 않을 수 있다.
각각의 실시형태에 대해, 상기 시트(11)는 다른 실시형태의 기능층을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 시트(11)를 구성하는 기능층은 서로 다른 작용을 발휘하는 복수개의 층으로부터 구성될 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 기능층을 구성하는 복수개의 층은 상기 고분자층(12)의 한 쌍의 외면(12a) 중의 하나의 외면(12a) 상에서만 형성되거나, 상기 고분자층(12)의 각각의 외면(12a) 상에 형성될 수 있기 때문에, 상기 점착층(13)은 고분자층(12)의 각각의 외면(12a) 상에 독립적으로 형성될 수 있다. 기능층이 복수개의 층으로 구성되는 경우, 기능층의 두께로 인하여, 상기 시트의 열접촉저항값이 높아지는 것을 억제할 수 있도록 각층이 얇게 형성되는 것이 바람직하다.
각각의 실시형태에 있어서, 상기 방열체(25)는 생략될 수 있다. 이러한 경우, 제2 실시형태에서는 상기 전도층(17)의 주변부(17a)는 전도성을 가지는 부재, 예를 들면 하우징에 접촉된다. 이러한 구조 또한, 상기 고분자층(12)의 표면으로부터 열이 방출될 수 있다.
제1 실시형태에 있어서, 상기 열확산층(14)의 외형은 상기 고분자층(12)과 동일한 외형을 가질 수 있고, 또는 상기 고분자층(12)의 외형보다 작을 수 있다.
제1 실시형태에 있어서, 상기 시트(11)는, 예를 들면, 상기 시트(11)를 상기 발열체(22)에 부착하는 경우, 상기 고분자층(12)이 상기 발열체(22)에 대향하도록 상기 시트(11)를 상기 발열체(22) 상에 배치할 수 있다.
제2 실시형태에 있어서, 상기 방열체(25)는 전도성을 가지지 않을 수 있다. 이러한 경우, 상기 전도층(17)의 주변부(17a)는, 예를 들어, 하우징과 같은 전기 전도성을 가지는 부재에 접촉된다.
상기 실시형태는 하기의 실시예 및 비교실시예에 의해 보다 상세히 설명된다.
제1 실시형태의 실시예
실시예 1－a
실시예 1－a에 있어서, 제조단계에서 고분자 매트릭스(15)로서의 부가형 액상 실리콘(이하, 액상 실리콘 겔이라고 한다)에 섬유상 충전재(16a)인 탄소섬유와 입자상 충전재(16b)인 구상 알루미나(산화 알류미늄)를 혼합하여 조성물을 제조하였다. 상기 액상 실리콘 겔은 경화 후에 겔상으로 고형화되었다. 각 성분의 혼합량을 표 1에 나타내었다. 각 성분의 혼합량의 단위는 질량부(mass parts)이다. 25 ℃에서 액상 실리콘 겔의 점도는 400 mPa·s이고, 액상 실리콘 겔의 비중은 1.0이었다. 탄소섬유의 평균 섬유 직경은 10 ㎛이고, 탄소섬유의 평균 섬유 직경은 160 ㎛이었다. 구상 알루미나의 평균 직경은 3.2 ㎛이었다. 다음으로, 탄소섬유 및 구상 알루미나가 균일하게 분산될 때까지 조성물을 교반시킨 후, 상기 조성물로부터 기포를 제거하였다.
다음으로, 배향단계(orientation step)에서 회전점도계(rotation viscometer)를 이용하여 25 ℃에서 조성물의 점도를 측정한 후, 금형 내에 상기 조성물을 충전하였다. 점도 측정 결과를 표 1에 나타내었다. 다음으로, 초전도 자석을 이용하여, 100,000 가우스(Gauss)의 자속밀도를 갖는 자기장을 상기 조성물에 인가함과 동시에, 압축 공기를 이용하여 3.0 Hz의 주파수 및 10 mm의 진폭을 갖는 진동을 금형을 통해 상기 조성물에 인가하고, 상기 탄소섬유를 상기 고분자층의 두께 방향으로 배향시켰다.
다음으로, 형성단계(formation step)에서 상기 조성물을 120 ℃에서 90분 동안 가열하여 액상 실리콘 겔을 경화시키고 상기 고분자층(12)을 얻었다. 이후, 노출단계(exposure step)에서 회전식 커터(rotational cutter)를 이용하여 고분자층(12)의 한 쌍의 외면(12a)로부터 경화된 실리콘을 5 ㎛의 두께로 제거하였고, 그 결과 상기 탄소섬유를 노출시켰다. 상기 고분자층(12)의 두께는 상기 노출단계 후에 0.3 mm이었다. 상기 노출공정 후에 고분자층(12)의 외면(12a)을 전자현미경으로 관찰하였을 때, 탄소섬유가 노출되었음을 확인할 수 있었다. 이러한 방법으로 얻은 고분자층(12)을 사각 판상(40 mm의 변의 길이)으로 절단하였다.
다음으로, 적층단계에서 도 9A에 나타낸 바와 같이, 고분자층(12)의 외면(12a) 전체에 걸쳐서 실리콘계 점착제를 멀티도트 형태로 도포하고, 그 결과, 멀티도트 형태의 점착층(13)(두께：30 ㎛, 각 도트의 직경：1.5 mm, 각 도트의 간격：7 mm)를 형성하였다. 다음으로, 각 점착층(13)을 통해, 흑연 시트(Graftech International Ltd. 두께：130 ㎛)로 제조되는 열확산층(14)을 고분자층(12)상에 적층하여 시트(11)를 얻었다.
실시예 1－b
표 2에 나타낸 바와 같이, 점착층(13)의 두께를 50 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1－a에서와 같은 방법으로 시트(11)을 얻었다.
실시예 1－c
표 2에 나타낸 바와 같이, 점착층(13)의 두께를 60 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1－a에서와 같은 방법으로 시트(11)를 얻었다.
실시예 1－d
도 9B 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 고분자층(12)의 네 개의 모서리에 점착층(13)(두께：30 ㎛, 변의 길이：10 mm)을 형성한 것을 제외하고는 실시예(1－a)와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다.
실시예 1－e
도 9C 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 고분자층(12)의 네 개의 모서리에 점착층(13)(두께：30 ㎛, 변의 길이：12 mm)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1－a와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다.
실시예 1－f
도 9D 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 고분자층(12)의 네 개의 모서리에 점착층(13)(두께：30 ㎛, 변의 길이：5 mm)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1－a와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다.
실시예 2－a 내지 2－f
실시예 2－a 내지 2－f에 있어서, 섬유상 충전재로 PBO 탄소섬유를 이용함과 동시에, 각 성분의 혼합량을 표 1에 나타낸 바와 같이 변경하고, 더 나아가, 노출단계에서 금속재질의 메쉬를 이용한 연마를 통해 실리콘을 제거하였다. 그 이외에 대해서는 실시예 1－a 내지 1－f와 동일한 방법으로 고분자층(12)를 얻었다. 노출공정 후의 고분자층(12)의 외면(12a)을 전자현미경으로 관찰하였을 때, PBO 탄소섬유의 노출을 확인할 수 있었다. 이와 같이 얻어진 고분자층(12)을 사각 판상(변의 길이：40 mm)으로 절단하였다. 이후, 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1－a 내지 1－f와 같은 방법으로 점착층(13)을 형성하고 열확산층(14)을 그 위에 적층하여 시트(11)를 얻었다.
실시예 2－a 내지 2－f에 있어서의 알파벳은 실시예 1－a 내지 1－f와의 대응을 나타내고 있다. 예를 들면, 실시예 2－a에 있어서, 실시예 1－a와 동일한 방법으로 점착층(13)을 형성하였고, 실시예 2－b에 있어서, 실시예 1－b와 동일한 방법으로 점착층(13)을 형성하였다.
실시예 3－a 내지 3－d
실시예 3－a에 있어서, 표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1－a와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다. 실시예 3－b에 있어서, 표 4에 나타낸 바와 같이, 열확산층(14)의 두께를 80 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 실시예 3－a와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다. 실시예 3－c에 있어서, 열확산층(14)의 두께를 250 ㎛로 변경한 것을 제외하고는 실시예 3－a와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다. 실시예 3－d에 있어서, 열확산층(14)의 두께를 375 ㎛로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 3－a와 동일한 방법으로 시트(11)를 얻었다.
비교예 1－a 내지 2－b
비교예 1－a에 있어서, 점착층(13) 및 열확산층(14)이 없는 것을 제외하고는 실시예 1－a와 동일한 방법으로 시트를 얻었다. 비교예 1－b에 있어서, 고분자층(12)의 외면(12a) 전체에 걸쳐서 점착층(13)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 1－a와 동일한 방법으로 시트를 얻었다. 비교예 2－a에 있어서, 점착층(13) 및 열확산층(14)이 없는 것을 제외하고는 실시예 2－a와 동일한 방법으로 시트를 얻었다. 비교예 2－b에 있어서, 고분자층(12)의 외면 (12a) 전체에 걸쳐서 점착층(13)을 형성한 것을 제외하고는 실시예 2－a와 동일한 방법으로 시트를 얻었다.
이후, 각 실시예의 고분자층(12) 및 상기 시트에 대해 아래와 같은 각 항목에 대해서 측정 및 평가를 실시했다. 그 결과를 표 1 내지 표 4에 나타내었다. 표 2 내지 4의 열 내의 "비율%(대외면)"의 수치는 고분자층(12)에 대해, 점착층(13)이 부착된 다른 한쪽의 외면(12a) 전체의 면적에 대해서 점착층(13)이 차지하는 면적의 비율을 나타낸다.
＜취급용이성＞
각 실시예의 고분자층(12)의 점착성에 근거하여 취급용이성을 평가하였다. 표 1의 "취급용이성" 란에 있어서, "○"의 표시는 고분자층(12)의 점착성이 적절하게 낮고, 고분자층(12)의 취급이 용이함을 나타낸다.
＜열전도율＞
각 실시예의 고분자층(12)로부터 원판 형상의 시편(직경：10 mm, 두께：0.3 mm)을 얻은 후, 레이저 플래시법(laser flash method)에 의해 상기 시편들의 열전도율을 측정하였다.
＜열저항값＞
도 10에 나타낸 바와 같이, 기판(21)상에 형성된 발열체(22)상에 각 실시예 또는 비교예의 시트로 제조되는 시편(27) 및 금속재질의 방열체(25)를 이러한 순서로 적층하고, 방열체(25) 상에 10 kg의 추(28)를 위치시켜 시편(27)에 6.1×104 Pa의 하중을 가하였다. 이후, 발열체(22)를 발열한 상태로 10 분간 방치한 후, 시편(27)에 있어서의 발열체(22)측의 외면 온도 T1과 방열체(25)측의 외면 온도 T2를 측정장치(28a)에 의해 측정하였다. 이후, 아래와 같은 식(1)을 이용하여 시편(27)의 열저항값을 계산하였다. 발열체(22)는 통상, CPU로 대표되는 전자 부품이지만, 시트의 성능 평가의 간소화 및 신속화를 위해, 본 시험에서는 발열체(22)로서 발열량이 100 W인 히터를 사용하였다. 상기 하중 값은 시트가 전자 부품에 장착될 때에 시트에 통상 가해지는 하중의 크기를 나타낸다.
　열저항값(℃／W) = (T1(℃)－T2(℃)) / 발열량(W) ...(1)
＜정지마찰 계수＞
도 11에 나타낸 바와 같이, 수평테이블(29) 상에 각 실시예의 고분자층으로 제조되는 시편(30)을 위치시킨 후, 이 시편(30) 상에 슬라이딩 시편(31) 및 120 g의 추(28)(직경：28 mm, 높이：25 mm의 원주형)을 순서대로 위치시켰다. 다음으로, 추(28)에 견인용 테이프(32)의 한쪽 끝을 붙이고, 이 테이프(32)의 다른 쪽 끝을 푸시풀(push-pull) 게이지(33)(아이코(Aikoh) 엔지니어링(주) 제품의 CPU 게이지　M－9500)에 고정시켰다. 연속적으로, 도 11의 화살표로 도시된 바와 같이, 푸시풀 게이지(33)를 시편(30)의 외면에 평행한 방향으로 100 mm/min의 속도로 견인하였다. 이후, 푸시풀 게이지(33)의 견인시에 있어서의 상기 시편과 슬라이딩 피스(sliding piece)(31)과의 정지마찰력 Fs(N)를 측정했다.
그리고, 정지마찰 계수를 하기의 식(2)으로 계산하였다. 여기서, 각 실시예의 상기 고분자층(12)에 대한 정지마찰력 Fs의 측정 및 정지마찰 계수의 산출을 5회 실시하였고, 그러한 정지마찰 계수의 값의 평균치를 상기 고분자층(12)의 정지마찰 계수로 사용하였다. 또한, 슬라이딩 피스(31)로서 PET 필름(토오레 주식회사(Toray Industries Inc.)의 르미라(Lumirror) S10, 두께 ;　75㎛) 및 알루미늄박테이프(3 M사의 Scotch　Brand　Tape　433 HD)의 2 종류를 사용하였다. 알루미늄박 테이프에 대해서는, 테이프의 알루미늄박면이 시편(30)에 대향하도록, 알루미늄박 테이프를 시편(30) 상에 배치하였다.
정지마찰 계수 = Fs(N)/Fp(N) ... (2)
상기 식(2)에 대해, Fp는 슬라이딩 피스(31)의 질량(중량)에 의해 생기는 수 직항력을 나타내고, Fp의 값은 0.12 kg(추(28)의 중량) × 9.8 m/s2(중력가속도) = 0.1176 N로 나타낼 수 있다.
＜점착력＞
각각의 실시예와 비교실시예의 고분자층(12)의 점착성을 JIS　Z　0237에 따라 측정하였다. 구체적으로는, 도 12에 도시된 바와 같이, 필름(34)을 수평 테이블(29)의 표면에 고정한 후, 각각의 실시예와 비교실시예의 시편(30)을 상기 필름 상부에 배치하였다. 이후, 시편(30)의 하나의 단부을 인장 시험기의 로드 셀(load cell)(35)에 고정하였다. 그리고, 상기 시편(30)을 300 mm/min의 속도로 수평 테이블(29)에 대한 수선에 따라 견인하여 벗겨질 때의 하중을 측정했다. 여기서, 각각의 실시예와 비교실시예의 시편(30)에 대한 하중의 측정을 5회 실시하였고, 그러한 측정치의 평균치를 상기 고분자층(12)의 점착력으로 사용하였다. 상기 필름(34)으로서 PET 필름(토오레 주식회사의 르미라 S10 : 두께　75㎛) 및 알루미늄박 테이프(3 M사의 Scotch　Brand　Tape　433 HD)의 2 종류를 사용하였다. 알루미늄박 테이프에 대해서는, 상기 테이프의 알루미늄박 표면이 상기 시편(30)에 대향하도록, 알루미늄박 테이프를 수평 테이블(29)에 고정했다. 표 1의 열 "(알루미늄에 대한) 점착력(N/25mm)"은 알루미늄박 테이프를 사용했을 경우의 점착력의 측정 결과를 나타내고, 열 "(PET에 대한) 점착력(N/25mm)"은 PET 필름을 사용했을 경우의 점착력의 측정 결과를 나타낸다. 이러한 열에서의 "-"는 상기에서 설명한 방법으로 점착력을 측정할 수가 없을 정도 점착력이 작다는 것을 나타낸다.
＜열확산성＞
각각의 실시예와 비교실시예에서 시트로부터 제조된 시편(27)을 세로 및 가로가 10 mm인 세라믹 히터(열원)의 중심에 배치하여, 한편 상기 고분자층(12)이 세라믹 히터에 접촉하게 하고, 이후 서모뷰어(thermoviewer)를 이용해 시편(27)의 온도를 측정하였다. 세라믹 히터에 인가하는 전압을 10 V로 설정하였다. 결과를 표 2 내지 표 4에 나타낸다. 표 2 내지 4의 "확산성" 열에서, "○"은 상기 열원으로부터의 열이 상기 시편(27)의 대부분에 발산된 것을 나타내고, "×"는 열원으로부터의 열이 상기 시편(27)의 일부에 집중된 것을 나타낸다. 도 13A은 실시예 1－a와 관련된 시편(27)의 온도의 측정 결과를 나타내고, 도 13B 비교실시예 1－a와 관련되는 시편(27)의 온도의 측정 결과를 나타내었다.
실시예 1 및 3 실시예 2
액상 실리콘(혼합량) 100 100
탄소 섬유
평균 섬유 길이 (㎛)		 120
160		 120
200
알루미나 475 500
점도(25 ℃, 1.0 rpm) mPa.s 600,000 1,100,000
자기장 있음 있음
진동 주파수: 3.0 Hz
진폭: 10 mm		 주파수: 3.0 Hz
진폭: 10 mm
노출 단계 있음 있음
가로방향 섬유상 충전재 70 70
취급 용이성 ○ ○
열전도성(W/m.K) 30 50
정마찰계수(알루미늄) 0.134 0.129
정마찰계수(PET) 0.170 0.166
점착력(알루미늄)(N/25 mm) - -
점착력(PET)(N/25 mm) - -

실시예 비교실시예
1-a 1-b 1-c 1-d 1-e 1-f 1-a 1-b
점착층 있음 있음 있음 있음 있음 있음 없음 있음
재료 기재 기재 기재 기재 기재 기재 - 기재
두께(㎛) 30 50 60 30 30 30 - 30
위치 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 4개의 모서리 4개의 모서리 중심 - 전체 표면
(외면대비)비율(%) 4.0 4.0 4.0 25 36 1.6 - 100
열확산층
두께(㎛)		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 없음
-		 있음
130
열저항값
(℃/W)		 0.055 0.061 0.085 0.071 0.089 0.092 0.030 0.115
열확산성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ○
기재 - 아크릴계 점착제

실시예 비교실시예
2-a 2-b 2-c 2-d 2-e 2-f 2-a 2-b
점착층 있음 있음 있음 있음 있음 있음 없음 있음
재료 기재 기재 기재 기재 기재 기재 - 기재
두께(㎛) 30 50 60 30 30 30 - 30
위치 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 4개의 모서리 4개의 모서리 중심 - 전체 표면
(외면대비)비율(%) 4.0 4.0 4.0 25 36 1.6 - 100
열확산층
두께(㎛)		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 있음
130		 없음
-		 있음
130
열저항값
(℃/W)		 0.054 0.060 0.075 0.071 0.089 0.092 0.027 0.101
열확산성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ○
기재 - 아크릴계 점착제

실시예
3-a 3-b 3-c 3-d
점착층 있음 있음 있음 있음
재료 기재 기재 기재 기재
두께(㎛) 30 30 30 30
위치 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상
(외면대비)비율(%) 4.0 4.0 4.0 4.0
열확산층
두께(㎛)		 있음
130		 있음
80		 있음
250		 있음
375
열저항값
(℃/W)		 0.055 0.052 0.068 0.086
열확산성 ○ ○ ○ ○
기재 - 아크릴계 점착제
표 1에 나타난 바와 같이, 각각의 실시예의 상기 고분자층(12)의 각 항목에 대해 뛰어난 평가 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 각각의 실시예의 상기 고분자층(12)은 뛰어난 열전도성을 가지고 취급이 용이하였다. 표 2 내지 4에 나타난 바와 같이, 각각의 실시예의 상기 시트(11)에 대해도 각 항목에서 뛰어난 평가 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 각각의 실시예의 상기 점착층(13) 상의 상기 시트(11)에 대해서 열접촉저항이 크게 상승되지 않았고, 한편 흑연 시트로부터 형성되는 상기 열확산층(14)에 기초하여 우수한 열확산성을 나타내었다. 도 13A에 도시된 바와 같이, 실시예 1-a에서 상기 시트(11)에 걸쳐 방출되었고 중심부의 온도는 81.7 ℃이었다. 또한, 각각의 실시예의 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 점착성이 낮고, 이로 인하여 취급이 용이하였다.
표 2 및 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1－a 및 2－a와 관련되는 상기 시트(11)의 열저항값은 실시예 1－c 및 2－c와 관련되는 상기 시트(11)의 열저항값보다 각각 작았다. 즉, 실시예 1－c 및 2－c에서는 상기 점착층(13)의 두께는 60 ㎛ 이상이므로 실시예 1－a 및 2－a와 관련되는 상기 시트(11)의 열접촉저항값보다 높아졌다.
또한, 실시예 1－d 및 2－d와 관련되는 상기 시트(11)의 열저항값은 실시예 1－f 및 2－f와 관련되는 상기 시트(11)의 열저항값에 비해 각각 작았다. 상기 고분자층(12)의 상기 점착층(13)이 장착된 다른 한쪽의 외면(12a) 전체의 면적에 대해서 상기 점착층(13)이 차지하는 면적의 비율은, 실시예 1－d 및 2－d가 실시예 1－f 및 2－f에 비해 각각 높았다. 이상으로부터, 비록 상기 고분자층(12)의 외면 (12a)전체의 면적에 대해서 상기 점착층(13)이 차지하는 면적의 비율이 커도, 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 주변부에 형성됨으로서, 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12)의 중앙부에 형성되는 경우에 비해 상기 시트(11)의 열접촉저항값을 낮게 할 수가 있는 것을 알았다.
또한, 실시예 1－e 및 2－e의 상기 면적의 비율은, 실시예 1－d 및 2－d에 비해 각각 높고, 30%를 넘고 있다. 이것으로부터, 상기 면적의 비율을 30%이하로 설정함으로써 시트의 열접촉저항값을 낮출 수 있음을 알았다.
한편, 비교예 1－b 및 2－b에서는, 상기 열확산층(14)이 없었고, 그래서 열확산성이 낮게 평가되었다. 비교예 1－b 및 2－b에서는, 상기 점착층(13)이 상기 고분자층(12) 전체에 걸쳐서 형성되었고, 따라서 접촉저항값이 높았다. 또한, 도 13B에 나타나듯이 비교예 1－a에서는 열이 확산되지 않았고 중심부의 온도가 200℃이상이었다.
(제2 실시형태와 관련되는 실시예)
(실시예 4－a 내지 4－d)
실시예 4－a에서는, 표 5에 나타나듯이 상기 열확산층(14)을 알루미늄박(두께：12㎛)로 만들어진 상기 전도층(17)으로 바꾼 것 이외에는 실시예 3－a와 같게 하여 상기 시트(11)를 얻었다. 실시예 4－b에서는, 표 5에 나타나듯이, 알루미늄박을 동박(두께：8㎛)으로 변경한 이외에는 실시예 4－a와 같게 하여 상기 시트(11)를 얻었다. 실시예 4－c에서는, 표 5에 나타나듯이, 알루미늄박을 동박(두께：12㎛)으로 변경한 이외에는, 실시예 4－a와 같게 하여 상기 시트(11)를 얻었다. 실시예 4－d에서는, 표 5에 나타나듯이, 알루미늄박을 동박(두께：18㎛)으로 변경한 이외에는 실시예 4－a와 같게 하여 상기 시트(11)를 얻었다.
그리고, 각 실시예의 상기 시트(11)에 대해, ＜열저항값＞ 및 아래와 같은 항목에 관해서 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타내었다.
　＜전기 전도성＞
　JIS　K　7194에 근거해, 저항율계(MCP－T500, 주식회사 다이아 인스트루먼트)를 이용해, 상기 시트(11)에 있어서의 상기 전도층(17)으로부터의 체적 저항율(Ω· cm)을 측정했다.

 실시예
4-a 4-b 4-c 4-d
점착층 있음 있음 있음 있음
재료 기재 기재 기재 기재
두께(㎛) 30 30 30 30
위치 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상
(외면대비)비율(%) 4.0 4.0 4.0 4.0
전도층
두께(㎛)		 알루미늄박
12		 동박
8		 동박
12		 동박
18
열저항값
(℃/W)		 0.042 0.057 0.058 0.059
부피저항
(Ω.cm)		 3.994×10-6 2.439×10-6 2.439×10-6 2.439×10-6
기재 - 아크릴계 점착제
표 5에 나타나듯이, 각 실시예의 상기 시트(11)에 대해서 각 항목에 대해 뛰어난 결과를 얻을 수 있었다. 그 때문에, 각 실시예의 상기 시트(11)는, 뛰어난 열전도성 및 전기 전도성을 가지고 있었다. 또, 각 실시예의 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 점착성이 낮아서 다루기가 매우 쉬웠다.
　
( 제3 실시형태와 관련되는 실시예 및 비교예)
(실시예 5－a 내지 5－c)
실시예 5－a에서, 표 6에 나타나듯이 상기 열확산층(14)을 PET 필름(두께：5㎛)으로 구성되는 전기 절연층(18)으로 변경한 이외에는 실시예 3－a와 같게 하여 상기 시트(11)를 얻었다. 실시예 5－b에서, 표 6에 나타나듯이 PET 필름을 폴리올레핀(polyolefin) 필름(두께：12㎛)으로 변경한 이외에는 실시예 3－a와 같게 해 상기 시트(11)를 얻었다. 실시예 5－c에서, 표 6에 나타나듯이 PET 필름을 PVC 필름(두께：5㎛)으로 변경한 이외에는 실시예 3－a와 같게 하여 상기 시트(11)를 얻었다.
(비교예 5－a)
비교예 5－a에서, 표 6에 나타나듯이 상기 고분자층(12)의 외면 전체에 걸쳐서 상기 점착층(13)(두께：10㎛)을 형성한 것 이외에는, 실시예 5－a와 같게 해 시트를 얻었다.
그리고, 각 실시예의 시트에 대해, 열저항값 및 아래와 같은 항목에 관해서 측정하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.
삭제
＜절연 파괴 전압(Dielectric breakdown voltage)＞
JIS　C　2110(국제 표준, IEC 243) 에 근거해, 내전압 시험기(TOS8650, 기쿠스이 전자공업 주식회사)를 이용해 시트의 절연 파괴 전압(kV)을 측정했다. 절연 파괴 전압은 2개의 전극의 사이에 전기 절연성을 가지는 시료를 두고 전류를 흘려, 전압을 서서히 올릴 때 전류가 급격하게 증가해, 시료의 일부가 녹고 탄화하거나 구멍이 생기게 될 때의 전압을 나타낸다.

 실시예 비교실시예
5-a 5-b 5-c 5-a
점착층 있음 있음 있음 있음
재료 기재 기재 기재 기재
두께(㎛) 30 30 30 10
위치 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 멀티-도트 형상 전체 표면
(외면대비)
비율(%)		 4.0 4.0 4.0 100
전기절연층
두께(㎛)		 PET
5		 폴리올레핀
12		 PVC
5		 폴리올레핀
12
열저항값
(℃/W)		 0.099 0.097 0.105 0.129
절연파괴전압
(kV)		 1.5 2.6 1.4 2.9
기재 - 아크릴계 점착제
표 6에 나타난 바와 같이, 각각의 실시예의 상기 시트(11)는 각 항목에 대해 뛰어난 결과를 얻을 수 있었다. 따라서, 각각의 실시예의 상기 시트(11)는 뛰어난 열전도성 및 전기 절연성을 나타내었다. 또한, 각각의 실시예의 상기 시트(11)는 상기 고분자층(12)의 점착성이 낮고 매우 취급이 용이하였다. 한편, 비교예 5－a에 대해서는, 상기 고분자층(12)의 전체에 걸쳐서 상기 점착층(13)이 형성되어 각 열저항값이 상승 되었다.
따라서, 본 발명의 실시예와 실시형태는 제한하기 위한 것이 아닌 예시적인 것이고, 본 발명은 상기 상세한 설명에 제한되지 않는다, 그러나 본 발명은 청구된 범위에서 수정이 이루어질 수 있다.
본 발명의 목적 및 유용함과 함께, 본 발명은 하기의 도면을 수반하여 바람직한 실시형태의 설명을 참조함으로써 이해될 수 있다.
도 1A는 본 발명에 따른 제1 실시형태의 열전도성 시트를 나타내는 평면도이고;
도 1B는 도 1A의 1B-1B 선을 따르는 단면도이고;
도 1C는 고분자층을 나타내는 확대단면도이고;
도 2는 열전도성 시트의 제조단계를 나타내는 단면도이고;
도 3A는 발열체에 열전도성 시트 부착을 나타내는 단면도이고;
도 3B는 열전도성 고분자층 및 방열체를 나타내는 확대단면도이고;
도 3C는 열전도성 고분자층 및 열확산층을 나타내는 확대단면도이고;
도 4A는 제2 실시형태에 따른 열전도성 시트를 나타내는 단면도이고;
도 4B는 도 4A의 4B-4B 선을 따르는 단면도이고;
도 4C는 고분자층을 나타내는 확대단면도이고;
도 5는 발열체에 열전도성 시트 부탁을 나타내는 단면도이고;
도 6A는 제3 실시형태에 따른 열전도성 시트를 나타내는 단면도이고;
도 6B는 도 6A의 6B-6B 선을 따르는 단면도이고;
도 6C는 고분자층을 나타내는 확대단면도이고;
도 7A는 제4 실시형태에 따른 열전도성 시트를 나타내는 평면도이고;
도 7B는 도 7A의 7B-7B 선을 따르는 단면도이고;
도 8A는 열전도성 시트의 다른 예를 나타내는 평면도이고;
도 8B는 도 8A의 8B-8B 선을 따르는 단면도이고;
도 9A 내지 도 9J는 본 발명의 실시예에 따른 점착층 및 이들의 다른 실시예를 나타내는 평면도이고;
도 10은 고분자층의 열저항성 값을 측정하는 방법을 설명하는 개략도이고;
도 11은 고분자층의 정지마찰계수를 측정하는 방법을 설명하는 개략도이고;
도 12는 상기 고분자층의 점착도를 측정하는 방법을 설명하는 개략도이고;
도 13A는 실시예 1-a에 따른 시험편의 온도분포를 나타내는 사진이고; 및
도 13B는 비교예 1-a에 따른 시험편의 온도분포를 나타내는 사진이다.

Claims (17)

  1. 고분자 매트릭스와 열전도성 충전재를 포함하는 열전도성 고분자 조성물로 형성되는 열전도성 고분자층;
    상기 열전도성 고분자층의 외면 위에 제공되는 점착층; 및
    상기 점착층 위에 제공되는 기능층으로 구성되되, 상기 열전도성 고분자층의 정지마찰계수는 1.0 이하이고, 상기 점착층은 상기 열전도성 고분자층의 상면 범위 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열전도성 고분자층의 정지마찰계수는 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열전도성 고분자층의 두께는 0.03 mm 내지 0.5 mm인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 점착층의 두께는 50 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열 전도성 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 점착층이 제공되는 상기 열전도성 고분자층의 전체 외면의 면적에 대한 상기 점착층이 점유되는 면적의 비율은 30% 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점착층은 상기 열전도성 고분자층의 전체 외면에 대해 멀티 도트(multi-dot) 형태의 다수의 장(piece)으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점착층은 상기 열전도성 고분자층 주변부 전체에 걸쳐 제공되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능층은 열확산층, 전기 전도층 및 전기 절연층 중 적어도 하나의 층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  9. 제8항에 있어서, 상기 기능층은 흑연 시트로 형성되는 열확산층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열확산층의 두께는 10 ㎛ 내지 150 ㎛인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  11. 제8항에 있어서, 상기 기능층은 전기전도층으로 형성되고 상기 전기전도층의 두께는 20 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전기전도층의 두께는 2 ㎛ 내지 14 ㎛인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  13. 제8항에 있어서, 상기 기능층은 전기절연층으로 형성되고, 상기 전기절연층의 두께는 12 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전기절연층의 두께는 2 ㎛ 내지 12 ㎛인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  15. 제8항에 있어서, 상기 기능층은 열확산층 및 상기 열확산층 위에 제공되는 전기전도층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열전도성 시트는 상기 기능층의 외면상에 제공되는 점성층(viscous layer)인 것을 특징으로 하는 열전도성 시트.
  17. 고분자 매트릭스 및 열전도성 충진재를 포함하는 열전도성 고분자 조성물로부터 정지마찰계수가 1.0 이하이고 외형을 구비하는 열전도성 고분자층을 형성시키는 단계;
    상기 열전도성 고분자층의 상면 범위 내에 배치되도록 점착층을 제공하는 단계; 및
    상기 점착층상에 기능층을 제공하는 단계
    를 포함하는 열전도성 시트의 제조방법.
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