KR101088891B1 - 전기전도성 시트 - Google Patents

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Abstract

상하면이 금속 포일로 이루어지면서, 잘 찢어지지 않고 간단한 절단 공정으로 상하 두께 방향으로 전도성을 갖도록 한 전기전도성 시트가 개시된다. 상기 전기전도성 시트는, 제 1 금속 포일, 상기 제 1 금속 포일 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 열가소성 폴리머 필름, 및 상기 열가소성 폴리머 필름 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 제 2 금속 포일을 포함하는 전기전도성 시트에 있어서; 상기 전기전도성 시트의 절단면에서 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 적어도 어느 하나가 주로 연신하여 다른 하나에 전기적으로 접촉된다.
신율, 연신, 점착테이프, 알루미늄, 열가소성, 인열강도, 종이, 엠보싱, 금속 포일

Description

전기전도성 시트{Electric Conductive Sheet}
본 발명은 전기전도성 시트(electric conductive sheet)에 관한 것이다. 특히 상하면이 금속 포일로 이루어지면서, 잘 찢어지지 않고 간단한 절단 공정으로 상하 두께 방향으로 전기전도성을 갖도록 한 전기전도성 시트에 관련한다.
통상 전기전도성 시트 및 점착테이프는 길이 방향으로만 전기전도성을 갖거나 길이와 두께 방향 모두에 전기전도성을 갖는 전기전도성 시트 및 점착테이프로 분류되는데, 길이와 두께 방향으로 전기전도성을 갖는 전기전도성 시트 및 점착테이프는 길이 방향으로만 전기전도성을 갖는 전기전도성 시트 및 점착테이프보다 제조하기 어렵고 가격이 비싸다.
종래에 있어서, 길이와 두께 방향으로 모두 전도성을 갖는 전기전도성 점착테이프 및 시트의 예로는 본 출원인에 의한 특허등록 제774440호 및 제774441호가 있다.
특허등록 제774441호에 따르면, 제 1 금속 포일; 상기 제 1 금속 포일 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 폴리머 필름; 및 상기 폴리머 필름 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 제 2 금속 포일로 이루어지며, 상기 전도성 테 이프의 두께 방향으로 엠보싱 마킹을 깊게 형성하거나 관통 홀을 형성하여 상기 제 1 금속 포일의 한 면과 상기 제 2 금속 포일의 다른 면이 전기적으로 접촉된다.
이러한 구성을 위해서는 엠보싱 롤러 또는 끝이 뾰족한 돌기를 구비한 롤러로 제 1 및 제 2 금속 포일을 가압하여 엠보싱 롤러 또는 돌기를 구비한 롤러에 의해 제 1 금속 포일 및 제 2 금속 포일이 신율에 의해 연신되어 제 1 및 제 2 금속 포일이 가압 밀착되어 서로 접촉되어 전기적으로 연결됨으로써 상하 두께방향으로 전기전도성을 갖게 된다.
이와 같이 상기의 전도성 점착테이프 또는 시트는 전도성 점착테이프 또는 시트 자체에 형성된 엠보싱 또는 관통 홀에 의해 상하 두께방향으로 전기전도성이 제공된다.
따라서, 이러한 엠보싱 또는 관통 홀을 형성하는 공정이 별도로 필요하며, 이를 위한 설비도 추가로 구비해야 하는 문제점이 있다.
또한, 엠보싱을 형성하는 경우에는 엠보싱으로만 상하 두께방향으로 신뢰성 있는 전기적 접촉을 제공하기 어렵고, 관통 홀을 형성하는 경우에는 관통 홀에 의해 전도성 테이프 또는 시트가 찢어지기 쉽다는 단점이 있다.
또한, 관통 홀을 형성하는 롤은 돌기의 끝이 뾰족하기 때문에 가압력이 적절하게 제어되지 않으면, 금속 포일에 형성되는 홀의 크기가 일정하지 않아 신뢰성 있는 품질을 갖기 어렵다는 문제점이 있다.
더욱이 관통 홀에 의해 금속 포일이 부식되기 쉽고 또한 난연성이 떨어진다는 단점이 있다. 즉, 상하 통전을 위해 관통 홀을 형성하는 경우 관통 홀에 의해 전기전도성 시트는 찢어지기 쉽고, 금속 포일의 표면에 상처가 나서 내 부식성이 떨어지고 난연 시험 시 산소를 공급하는 역할을 해서 불에 잘 탄다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 금속 포일에 구멍을 뚫지 않아 잘 찢어지지 않고 상하 두께방향으로 전기전도성을 갖는 전기전도성 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내 부식성 및 난연성을 유지하는 전기전도성 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 절단 공정으로 상하 두께 방향으로 전기전도성을 갖도록 한 전기전도성 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 절단 부위에 깔쭉 깔죽한 부분(Burr)이 적은 전기전도성 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 칼 또는 톰슨(Tomson) 금형에 의해 절단이 용이한 전기전도성 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 전기전도성 시트를 사용한 전기전도성 점착테이프를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 제 1 금속 포일, 상기 제 1 금속 포일 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 열가소성 폴리머 필름, 및 상기 열가소성 폴리머 필름 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 제 2 금속 포일을 포함하는 전기전도성 시트에 있어서; 상기 전기전도성 시트의 절단면에서 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 적어도 어느 하나가 주로 연신하여 다른 하나에 전기적으로 접촉되는 전기전도성 시트에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 폴리머 접착제는 두께가 0.003㎜ 내지 0.02㎜이고 라미네이팅에 의해 형성된다.
바람직하게, 상기 금속 포일은 신율 및 연신율이 좋고 경도가 낮은 금속이다.
바람직하게, 상기 금속 포일의 적어도 어느 하나는 압연된 금속 포일이다.
바람직하게, 상기 금속 포일의 두께는 0.005㎜ 내지 0.1㎜이다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 금속 포일의 연신은 상기 전기전도성 시트 및 점착테이프를 기계적, 예를 들어, 칼, 가위 또는 톰슨 금형으로 절단하는 공정에서 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 열가소성 폴리머 필름은 잘 찢어지지 않게 연신된 필름이다.
바람직하게, 상기 열가소성 폴리머 필름의 두께는 0.005㎜ 내지 0.05㎜이다.
바람직하게, 상기 열가소성 폴리머 필름은 열가소성 폴리머로 PET, PP, PS, Nylon 또는 PI 필름 중 어느 하나이다.
바람직하게, 상기 열가소성 폴리머 필름과 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 어느 하나의 사이에는 그 표면과 이면에 폴리머 접착제를 개재하여 종이 또는 그라파이트 시트가 추가로 적층될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 금속 포일은 알루미늄, 구리 또는 니켈 포일 중 어느 하나이거나 이들 금속의 합금 중 어느 하나로, 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 은 동일한 재질이거나 서로 다른 재질일 수 있다.
바람직하게, 상기 주로 연신되는 금속 포일은 다른 금속 포일보다 두께가 두껍게 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 전기전도성 시트의 두께는 0.03㎜ 내지 0.3㎜이다.
바람직하게, 상기 전기전도성 시트에는 엠보싱이 형성된다.
바람직하게, 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 적어도 어느 하나의 노출 면에 코팅되어 형성되는 폴리머 점착제(Polymer Pressure sensitive Adhesive)층을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 점착제층이 형성되지 않은 금속 포일의 노출 면에는 산화 방지층이 형성될 수 있다.
상기한 구조에 의하면, 상하면 모두 금속 포일로 형성되어 전기전도성이 좋고, 내부에 열가소성 폴리머 필름이 포함되어 인열 강도가 좋아 잘 찢어지지 않고 유연성을 갖는다는 이점이 있다.
또한, 금속 포일과 열가소성 폴리머 필름에 관통 홀이 형성되지 않아 잘 찢어지지 않고, 난연성 및 내 부식성이 유지된다.
또한, 절단공정에서 상부 금속 포일이나 하부 금속 포일이 절단공정에 의해 주로 연신하여 상대 금속 포일에 전기적으로 연결하기 때문에 종래와 같이 상하 통전을 위한 관통 홀을 형성하는 별도의 공정이 필요 없다는 이점이 있다.
특히, 절단면의 폭 전체에 걸쳐 상부 및 하부 금속 포일이 물리적으로 접착 되기 때문에 전기적 연결의 신뢰성이 향상된다는 이점을 갖는다.
또한, 상부 및 하부 금속 포일을 서로 다른 것을 사용하여 전체적으로 재료 코스트를 줄일 수 있다.
또한, 금속 포일의 연신에 의해 절단 부위에 깔쭉 깔죽한 부분(Burr)이 적다.
또한, 내부에 가공이 용이한 열가소성 폴리머 필름, 종이 또는 그라파이트가 내재되어 칼 또는 톰슨(Tomson) 금형에 의해 절단이 용이하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기전도성 시트를 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 2-2'를 따른 단면 확대도이며, 도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 확대 단면도이다. 여기서, 도면의 일부는 본 발명의 특징을 강조하기 위해서 과장되어 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 전기전도성 시트(100)는 시트의 두께방향 절단면(102)은 연신된 상부 금속 포일(10)에 의해 덮여 내부의 적층 구조가 노출되지 않는다. 이 실시 예에서는 절단면(102)이 상부 금속 포일(10)에 의해 덮이는 것을 예로 들었지만, 이에 한정되지 않고 하부 금속 포일(30)에 의해 덮일 수 있다. 즉, 전기전도성 시트(100)는 칼, 가위 또는 톰슨 금형에 의해 절단될 수 있는데, 칼로 절단하는 경우와 같이 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 어느 한 방향으로만 절단하는 경우에는 상부 또는 하부 금속 포일(10, 30)이 주로 연신하여 절단면(102)을 덮게 되 며, 가위로 절단하는 경우와 같이 상하 방향으로 동시에 절단되는 경우에는 상부 및 하부 금속 포일(10, 30)이 동시에 연신되면서 서로 물리적으로 접촉하여 경계 부분(50)을 형성한다.
이와 같이, 전기전도성 시트(100)의 절단면 전체는 기계적인 힘에 의한 절단공정에 의해 상부 금속 포일(10)과 하부 금속 포일(30)은 물리적으로 전기적 접촉을 하여 전기적으로 신뢰성 있게 연결된다.
바람직하게, 전기전도성 시트(100)의 두께는 0.03㎜ 내지 0.3㎜일 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상부 금속 포일(10)의 표면 및 하부 금속 포일(30)의 이면에는 선택적으로 엠보스(emboss)를 형성할 수 있으며, 엠보스를 형성함으로써 전기전도성 시트(100)의 구김을 줄이고, 유연성을 좋게 하며 또한 실질적으로 표면적이 증가하는 효과를 얻을 수 있다. 더욱이 엠보스는 기계적인 힘이 가해져 전기전도성 시트(100)를 눌러 형성된 것으로, 엠보스에 의해 상하의 금속 포일(10, 30)의 절단면에서 상하의 금속 포일(10, 30)이 더 신뢰성 있게 물리적으로 연결된다.
한편, 도시하지는 않았지만, 금속 포일(10)의 표면이나 금속 포일(30)의 이면에는 폴리머 점착제(PSA: Polymer Pressure Sensitive Adhesive)층이 선택적으로 형성될 수 있고 이 경우 전기전도성 시트(100)는 전기전도성 점착 테이프로 사용된다.
이와 같이 신율 및 연신율이 좋은 두 장의 금속 포일을 두께가 얇은 폴리머 필름의 상하면에 라미네이팅에 의해 폴리머 접착제로 접착한 전기전도성 시트를 칼, 가위 또는 톰슨기 등의 커터에 의해 기계적으로 절단하면 상하의 금속 포일은 연신되어 물리적으로 접촉함으로써 전기적으로 연결된다.
도 2를 참조하면, 알루미늄 또는 구리 재질의 하부 금속 포일(30)이 위치하고, 그 표면에 폴리머 접착제(24)를 개재하여 열가소성 폴리머 필름(20)이 접착되고, 열가소성 폴리머 필름(20) 표면에 폴리머 접착제(22)를 개재하여 알루미늄 또는 구리 재질의 상부 금속 포일(10)이 접착된다.
이 경우, 서로 다른 연신율이 좋은 금속 포일을 사용함으로써 용도에 적합한 전기전도성 시트를 경제성 있게 제공할 수 있다는 장점이 있다.
바람직하게, 금속 포일(10, 30)의 두께는 0.005㎜ 내지 0.1㎜일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상부 금속 포일(10)은 가장자리 절단면에서 기계적 압력에 의해 연신되어 상부 금속 포일(10)의 연신 부분(12)이 하부 금속 포일(30)의 가장자리 절단면과 물리적으로 접착되어 전기적으로 연결된다.
바람직하게, 폴리머 필름(20)은 두께를 얇게 형성하고 주로 연신되는 상부 금속 포일(10)은 하부 금속 포일(30)에 비해 상당히 두껍게 형성할 수 있다. 이 실시 예에서는 상부 금속 포일(10)로부터 절단이 시작되므로 상부 금속 포일(10)이 주로 연신되는 조건에서 상부 금속 포일(10)을 두껍게 하였지만, 하부 금속 파일(30)로부터 절단이 시작되는 경우에는 이와 반대의 구조를 갖는다.
그러나 본 발명은 이에 한정하지 않고 금속 포일(10, 30)의 두께는 동일할 수 있다.
따라서, 이러한 구성의 전기전도성 시트(100)에 의하면, 상하면 모두 금속 포일로 형성되어 전기전도성이 좋고, 내부에 폴리머 필름이 포함되어 인열 강도가 좋아 잘 찢어지지 않고 유연성이 있다.
또한, 간단한 절단공정에서 상부 금속 포일(10)이나 하부 금속 포일(30)을 주로 연신하여 상대 금속 포일에 전기적으로 연결하기 때문에 종래와 같이 상하 통전을 위한 별도의 관통 홀이 필요 없어 잘 찢어지지 않고, 그에 따라 난연성 및 내 부식성이 유지된다.
특히, 종래와 달리 절단면의 폭 전체에 걸쳐 상부 및 하부 금속 포일(10, 30)이 물리적으로 접착되기 때문에 전기적 연결의 신뢰성이 향상된다.
바람직하게, 상부 및 하부 금속 포일(10, 30)의 재질을 서로 다르게 사용하면, 예를 들어, 하나에는 알루미늄 포일을 적용하고 다른 하나에는 구리 포일을 적용함으로써 전체적으로 재료 코스트를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 구리 포일을 이용하여 납땜을 할 수 있다. 또한, 비 자성체인 구리 포일 이외에 자성체인 니켈 포일을 어느 한 면에 사용하면 저가로 효율적으로 자계 차폐(shielding)를 할 수 있다는 이점이 있다.
상부 및 하부 금속 포일(10, 30)은 압연 또는 전해 도금된 금속 포일을 사용할 수 있으나 바람직하게 굴곡 성능이 좋고 가격이 저렴한 압연 된 금속 포일을 사용하며, 금속 포일의 표면은 산화방지 처리를 할 수 있다. 금속 포일(10, 30)의 두께는 두꺼울수록 전도성이 좋아지나 가격이 비싸고 유연성이 없다는 단점이 있다. 또한, 구리 포일은 알루미늄 포일에 비해 열 및 전기 전도도는 좋으나 가격이 비싸기 때문에, 금속 포일(10, 30) 중 적어도 어느 하나는 압연된 알루미늄 포일을 사 용하는 것이 바람직하다.
폴리머 접착제(22, 24)는 두께가 바람직하게 0.02㎜ 이내로 얇게 도포되어 금속 포일(10, 30)과 열가소성 폴리머 필름(20)을 통상의 라미네이팅 접합기술로 접합한다.
열가소성 폴리머 필름(20)은 일반적으로 연신된 폴리에스터(PET) 필름을 사용하지만 고온 용도로는 폴리이미드(PI) 필름을 사용하며, 특히 전기전도성 시트 또는 테이프의 절단 및 인열 강도가 좋도록 연신된 것을 사용할 수 있다. 또한, 폴리머 필름(20)의 두께는 전기전도성 시트(100)를 절단 시 상하 금속 포일(10, 30)의 연신에 의한 상호 접착에 영향을 적게 미치도록 하는 것이 바람직하며, 가령 두께가 0.005 내지 0.05㎜ 정도일 수 있다.
선택적으로 추가되는 폴리머 점착제층은 일반적으로 아크릴 점착제가 적용되거나 내열용으로 실리콘 고무의 점착제가 적용될 수 있고 두께는 바람직하게 0.02 내지 0.06㎜ 사이의 두께로 형성함으로써 충분한 점착력과 전기전도성을 확보할 수 있다. 필요에 따라 점착제층에 전도성을 부여하기 위해서 아크릴 또는 실리콘 고무계열의 점착제에 니켈, 카본 또는 알루미나 등의 전도성 파우더를 혼합하여 사용할 수 있다.
상기한 전기전도성 시트(100)를 제조하는 과정을 보면, 하부 금속 포일(30)에 폴리머 접착제(24)를 개재하여 열가소성 폴리머 필름(20)을 접합한 후, 열가소성 폴리머 필름(20) 위에 폴리머 접착제(22)를 개재하여 상부 금속 포일(10)을 라미네이팅 방식에 의해 접합한다.
이어, 선택적으로, 상부 금속 포일(10)의 표면이나 하부 금속 포일(30)의 이면, 또는 양자에 폴리머 점착제층을 형성한다.
이후, 연속하여 제조되는 전기전도성 시트를 정해진 길이나 구조로 절단하는데, 절단 공정에서 칼, 가위 또는 톰슨 금형 등의 커터에 의한 기계적 압력에 의해 상부 금속 포일(10)의 가장자리 절단면에서 상부 금속 포일(10)이 연신하고, 연신 부분(12)은 하부 금속 포일(30)에 물리적으로 접착하여 전기적으로 연결된다.
폴리머 점착제층이 형성된 경우에는, 폴리머 점착제층의 밑부분에 이형종이(release paper)나 이형필름 등의 이형지를 부착한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기전도성 시트(200)를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 하부 금속 포일(30)이 위치하고, 그 표면에 폴리머 접착제(42)를 개재하여 종이 또는 그라파이트 시트(40)가 접착되고, 그 표면에 폴리머 접착제(24)를 개재하여 열가소성 폴리머 필름(20)이 접착되고, 열가소성 폴리머 필름(20) 표면에 폴리머 접착제(22)를 개재하여 상부 금속 포일(10)이 접착된다. 선택적으로, 상부 금속 포일(10)의 표면이나 하부 금속 포일(30)의 이면에는 폴리머 점착제층이 형성될 수 있다.
또한, 도 4에 도시되지는 않았지만, 도 4에서 종이 또는 그라파이트 시트(40)의 상하면 모두에 열가소성 폴리머 필름(20)이 형성될 수도 있다. 이 경우 양면에 형성된 열가소성 폴리머 필름(20)에 의해 잘 찢어지지 않는다는 이점이 있다.
종이가 개재되는 구조에 의하면, 전기전도성 시트 내부에 종이, 바람직하게 천연 펄프(natural pulp)가 포함되어 치수 안정성이 좋으며, 기계적 압력에 의해 전기전도성 시트에 엠보스 등을 더 쉽게 형성할 수 있고 절단 시 신율이 없어 늘어나지 않아 상하의 금속 포일이 더욱 신뢰성 있게 연결된다. 이는, 종이와 그라파이트는 열에 의하여 용융되지 않아 열에 의해 늘어나지 않으며, 탄성 반발력이 없어 기계적인 압력을 가했을 때 변형된 상태를 유지하기 때문이다.
또한, 그라파이트 시트가 개재되는 구조에 의하면, 열을 가해도 열에 의해 늘어나지 않는다. 또한, 그라파이트 시트는 열 및 전기전도도가 우수하고, 내열성이 좋으며, 특히 두께 방향보다 표면 방향으로 전기전도도가 좋으므로, 표면 방향으로 전기전도성이 중요한 용도에 적합하게 사용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전기전도성 시트를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2'에 따른 단면 확대도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 확대한 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전기전도성 시트를 보여주는 단면도이다.

Claims (7)

  1. 제 1 금속 포일, 상기 제 1 금속 포일 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 열가소성 폴리머 필름, 및 상기 열가소성 폴리머 필름 표면에 폴리머 접착제를 개재하여 접착되는 제 2 금속 포일을 포함하는 전기전도성 시트로서,
    상기 전기전도성 시트를 두께방향으로 절단하는 공정에서 절단면의 전체 폭에 걸쳐 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 어느 하나의 금속 포일이 연신하여 다른 금속 포일에 물리적으로 접촉하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기전도성 시트는 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 적어도 어느 하나의 노출 면에 코팅되어 형성되는 폴리머 점착제층을 추가로 포함하는 전기전도성 점착 테이프인 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리머 점착제층이 형성되지 않은 금속 포일의 노출면에는 산화 방지층이 형성되는 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 연신하는 금속 포일은 압연된 금속 포일인 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
  5. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속 포일의 연신은 상기 전기전도성 시트를 기계적으로 절단하는 공정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 적어도 어느 하나는 엠보싱되고 압연된 알루미늄 포일인 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
  7. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 필름과 상기 제 1 및 제 2 금속 포일 중 어느 하나의 사이에는 그 표면과 이면에 폴리머 접착제를 개재하여 종이 또는 그라파이트 시트가 추가로 적층되는 것을 특징으로 하는 전기전도성 시트.
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