KR101205503B1 - 열전도성 방열시트용 수지 조성물, 이를 이용한 방열시트 및 동박적층판 - Google Patents

열전도성 방열시트용 수지 조성물, 이를 이용한 방열시트 및 동박적층판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메탈 인쇄회로기판(MPCB: Metal Printed circuit board)의 기재로 사용되어지는 열전도성 방열시트용 수지 조성물, 방열시트 및 동박적층판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 변성 에폭시계 수지에 구형 및/또는 판상형의 무기충진재; 질화알루미늄 및/또는 질화붕소; 및 난연제가 혼합된 열전도성 방열시트용 수지 조성물에 대한 것으로, 고내열성의 특성을 저하시키지 않으면서 인쇄회로기판 공정에서의 가공성 향상 및 열적 기계적 충격에 의한 박리현상을 방지할 수 있다. 본 발명에 따른 열전도성이 우수한 방열시트 및 동박 적층판은 높은 열전도도로 인해 전자 부품 등에서 발생하는 열을 효과적으로 전도 시킬 수 있어 종래 동박 적층판에서의 발열에 의한 부품 손상 등의 문제를 해결할 수 있다.

Description

열전도성 방열시트용 수지 조성물, 이를 이용한 방열시트 및 동박적층판{Resin composition for heat-radiating sheet, Heat-radiating sheet and Copper clad laminate employing the same}
본 발명은 금속인쇄회로기판(Metal PCB: Metal Printed circuit board)의 접착기재로 사용되어지는 열전도성 방열시트용 수지 조성물, 방열시트 및 동박 적층판의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에폭시계 수지, 특정의 무기충진재, 및 난연재를 포함하고 고내열성의 특성을 저하시키지 않으면서 경화시 강인한 매트릭스를 형성하여 인쇄회로기판 공정에서의 가공성 향상 및 열적 기계적 충격에 의한 박리현상을 방지할 수 있는 열전도성 방열시트용 수지 조성물, 방열시트 및 이를 이용한 동박적층판에 관한 것이다.
최근 전자기기의 고성능화, 소형화, 경량화 등에 수반하여 반도체 패키지의 고밀도화, 고집적화 등이 이뤄지고 있다. 디지털 및 미디어 기기의 디스플레이 중에는 CRT, PDP, LCD, OLED등 여러 가지가 있지만 디스플레이 시장에서 TFT-LCD는 가장 핵심적인 디스플레이 종류의 하나로 급부상되고 있다. 그러나 디스플레이 제품시장에서의 경량화, 슬림화 등의 추세에 발 맞춰 색재현성, 광효율, 고수명, 저전력소모 등의 장점을 갖는 LED램프가 백라이트 유닛의 광원으로 채용되고 있는 실정이다. 이러한 LED램프는 LCD-BLU외에 조명기기, Inverter등 많은 분야에 적용되어지고 있다. LED램프는 형광램프보다 높은 온도가 발생한다는 큰 단점이 있다.
따라서 광원으로 LED램프가 채택된 백라이트 유닛에 있어, 백라이트 유닛의 내부에서 발생된 열을 효과적으로 처리하여 내부의 온도를 낮추고 내부 온도 편차를 줄일 수 있는 방안이 필요하다.
이러한 발열 대응방안으로 금속, 세라믹스, 고분자, 첨가제 등의 방열 재료들로 구성된 열전도성 성형체를 이용한 부품들을 적용하고 있다.
그러나 아직까지 충분한 열전도율, 난연성 및 내열성이 우수한 방열시트는 알려져 있지 않아, 전자 부품 등에서 발생하는 열을 효과적으로 전도 시킬 수 있어 종래 동박적층판에서의 발열에 의한 부품 손상등의 문제를 해결하는 데 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 전자부품에서 발생되는 열을 신속히 전달하여 열에 의한 부품손상을 방지하고 새로운 형태의 열전도성 충진재를 사용함으로써 방열효과를 극대화한 이러한 방열시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 구조가 간단한 조명용 엘이디 기판 조명 유닛에 사용되는 동박적층판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 발명은, 열전도성 방열시트용 수지 조성물이고 구형 무기 충진재 및 판상형 무기 충진재 중 적어도 1종 이상을 포함하는 무기 충진재 혼합물; 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물; 및 난연제를 포함한다.
청구항 1에 기재된 열전도성 방열시트용 수지 조성물에 의하면, 열전도율이 기존 열전도성 방열시트보다 4~5배 증가된 열전도성 방열시트를 제공하여, 열 발생에 의한 전자부품의 손상을 방지할 수 있게 된다. 구형의 무기 충진재의 경우 비표면적이 작아 슬러리 혼합물의 점도를 낮춰 가공 및 성형성을 향상시키고 무기물의 고충진을 가능하게 하고, 판상형 무기 충진재의 경우 판면과 평행 방향의 열전도도가 판면과 수직방향에 비해 10배 이상 크기 때문에 열전도도를 높일 수 있다. 따라서, 열전도율, 난연성 및 내열성이 모두 우수한 방열시트를 제공할 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 열전도성 방열시트용 수지 조성물이고, 무기 충진재 혼합물이 입자 크기가 5nm~500㎛인 무기 충진재를 더 포함한다.
청구항 2에 기재된 열전도성 방열시트용 수지 조성물에 의하면, 분산 상태가 변화하고 무기 충진재가 분체로 되어 열전도도를 더 증가시키게 된다.
청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물이고, 상기 무기 충진재 혼합물이 구형 무기 충진재와 판상형 무기 충진재를 9:1 ~ 1:9의 중량비로 혼합한 혼합물이다.
청구항 3에 기재된 열전도성 방열시트용 수지 조성물에 의하면, 구형 무기 충진재에 의하여 무기물의 고충진이 가능해지는 한편, 판상형 무기 충진재에 의하여 열전도도를 높이는 상승 효과를 얻을 수 있다. 구형 무기 충진재에 대하여 판상형 무기 충진재가 너무 많이 혼합되면 무기물의 충진율이 상대적으로 낮아지게 되고 너무 적게 혼합되면 열전도율이 상대적으로 낮아지게 된다.
청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물이고, 상기 무기 충진재 혼합물에 대하여, 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물이 5:5~9:1의 중량비로 혼합된다.
청구항 4에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물에 의하면, 높은 열전도율을 나타내게 된다.
청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물이고, 열전도성 방열시트용 수지 조성물이 평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지는 30~100중량부, 페녹시 수지는 30~100중량부, 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무는 20~50중량부 및 폴리비닐부티랄 수지는 20~50중량부로 이루어진 수지 조성물을 포함한다.
청구항 5에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물에 의하면, 경화수지의 가교 밀도가 높아져서 내열성이 향상된다.
청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물이고, 무기 충진재는 수지 조성물 100중량부에 대하여 400~800중량부로 포함된다.
청구항 6에 기재된 열전도성 방열시트용 수지 조성물에 의하면, 수지 조성물에 대한 무기 충진재의 함량이 특정되어 일정 수준의 열전도도를 가진 열전도성 방열시트를 제조할 수 있다.
청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물이고, 수지 조성물 100중량부에 대하여, 난연제 50~100중량부를 포함한다.
청구항 7에 기재된 열전도성 방열시트용 수지 조성물에 의하면, 난연성이 높은 열전도성 방열시트를 제조할 수 있다.
청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 5에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물이고, 상기 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지/실리콘 변성 에폭시 수지의 비율이 0.1~0.8 범위이다.
청구항 8에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물에 의하면, 내열성이 향상되면서도 부착성이 떨어지지 않는 열전도성 접착시트를 제공할 수 있다.
청구항 9에 기재된 발명은, 열전도성 방열시트이고, 청구항 1 내지 8항 중 어느 한 항에 기재된 열전도성 방열시트용 조성물을 이용하여 제조된다.
청구항 9에 기재된 방열시트에 의하면, 열전도도가 우수하여, 열 발생에 의한 전자부품의 손상을 방지할 수 있다. 특히 동박적층판의 제조에 이용되는 경우 높은 열전도도로 인하여 전자 부품 등에서 발생하는 열을 효과적으로 전도시킬 수 있어 종래 동박적층판에서의 발열에 의한 부품 손상등의 문제를 해결할 수 있다.
청구항 10에 기재된 발명은 청구항 9에 기재된 방열시트를 이용하여 제조된 동박적층판이다.
청구항 10에 기재된 동박적층판에 의하면, 전자 부품 등에서 발생하는 열을 효과적으로 전도시킬 수 있어 종래 동박적층판에서의 발열에 의한 부품 손상등의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 열전도성 방열시트용 수지 조성물은 열전도도를 기존 동박적층용 절연시트의 열전도율보다 4~5배 증가됨에 따라 열 발생에 의한 전자부품의 손상을 방지 할 수 있게 된다.
또한 이러한 방열시트로 제조된 동박적층판을 이용하여 LED램프를 다양한 분야에서 적용하게 됨으로 현재 경량화, 슬림화 추세에 있는 디스플레이 산업 외에 광효율, 고수명, 저전력소모 등의 장점을 지닌 LED램프의 적용분야를 확대시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 동막적층막의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열전도성 방열시트용 수지 조성물은 열전도성 방열시트용 수지 조성물이고 구형 무기 충진재 및 판상형 무기 충진재 중 적어도 1종 이상을 포함하는 무기 충진재 혼합물; 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물을 포함한다.
상기 열전도성 무기충진재의 예로서는 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 석영 등의 금속산화물, 질화붕소, 질화알루미늄 등의 금속질화물, 탄화규소등의 금속탄화물, 수산화알루미늄 등의 금속수산화물, 탄소섬유, 흑연등이 사용된다. 특히, 알루미나가 가장 많이 사용되며 이들의 형태가 구형이거나 판상형의 구조를 가진 충진재를 사용함으로써 열전도성을 높일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 구형 무기 충진재와 판상형 무기 충진재를 9 : 1 ~ 1 : 9의 중량비로 혼합하는 것이 바람직하다.
이러한 무기충진재는 입자사이즈나 형상에 의해 열전도도가 상이하게 달라지는데 입자경이 수㎛인 분체로 되면 열전도도는 입자경이 작아짐에 따라 증가한다. 이 효과는 분산상태의 차이로서 열전도율에 영향을 준다. 입자형상도 열전도율에 크게 영향을 주는데 완전구형의 입자의 경우 비표면적이 작아 슬러리 혼합물의 점도를 낮춰 가공 및 성형성을 향상시키고 무기물의 고충진이 가능하게 된다. 또한 판상의 경우 판면과 평행 방향의 열전도도는 면과 수직방향에 비해 10배 이상 크다. 이를 이용하여 완전 구형의 입자, 수㎛이하의 입자 및 판상형의 입자를 투입함으로써 열전도도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 무기충진재 입자 사이즈가 5 nm ~ 500㎛ 이내의 입자크기를 지니고 있는 무기 충진재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 열전도성 무기 충진재의 예로서는 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 석영 등의 금속산화물, 탄화규소등의 금속탄화물, 수산화알루미늄 등의 금속수산화물, 탄소섬유, 흑연등이 사용된다. 특히, 알루미나가 가장 많이 사용되며 이들의 형태가 완전구형이거나 무기충진재 입자 사이즈가 5 nm ~ 500㎛ 이내의 입자크기를 지니고 있거나 판상형의 구조를 가진 충진재를 사용함으로써 열전도성을 높일 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 가능하다. 또한, 질화 알루미늄이나 질화붕소를 혼합하여 사용함으로써 열전도율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구형 무기 충진재 및 판상형 무기 중진재 중 적어도 1종 이상의 혼합물에 대하여, 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물이 5:5~9:1의 중량비로 혼합된다. 질화알루미늄이나 질화붕소가 너무 많이 첨가되면 가격 경쟁력이 떨어지고, 적게 첨가되면 열전도율이 감소하는 단점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 열전도성 방열시트용 수지 조성물은 평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지는 30~100중량부, 페녹시 수지는 30~100중량부, 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무는 20~50중량부 및 폴리비닐부티랄 수지는 20~50중량부로 이루어진 수지 조성물을 포함한다.
에폭시 수지는 우수한 내열성, 접착력, 내수성, 기계적 강도 및 전기성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 사용된다. 사용되는 에폭시 수지는 일반적으로 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르나 페놀 또는 크레졸 노볼락형 에폭시 수지등이다.
열전도성 접착제 중 에폭시와 같은 고분자는 피착제 사이에 접착성을 제공하며 열전도성 무기물 입자들은 전기전자 부품소자에서 발생된 열을 후면의 금속PCB로 전달하여 방출하는 역할을 한다.
또한, 수지 조성물 총 100중량부에 대하여, 무기 충진재는 400~800중량부 및 난연제는 50~100중량부를 혼합하여 밀링 분산을 통해 조성물로 제조된다.
본 발명에 따른 열전도성 방열시트용 수지 조성물을 제조한 후 콤마코팅에 의해 이형지에 코팅하여 열전도성 접착시트를 제조한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에폭시 수지는 중량 평균 분자량이 1000~4000인 범위인 실리콘 변성 에폭시 수지가 바람직하다. 상기 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지는 에폭시 당량이 150~300 범위이고, 중량 평균 분자량이 1000~5000 범위 내에 있는 것이 적당하다. 특히, 내열성을 향상시키기 위해서는 경화수지의 가교밀도를 높일 필요가 있지만 이를 위해서 에폭시 수지의 관능기 당량을 낮게 할 경우 반경화 상태에서의 수지의 평균 분자량이 작아져서 가열 가압시 수지의 흐름이 많아질 우려가 있다.
상기 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지/상기 실리콘 변성 에폭시 수지비율은 0.1~0.8 범위가 바람직하며 특히, 0.3~0.5범위가 바람직하다. 비율이 0.3이하일 경우 부착성이 향상되지만 내열성이 떨어질 우려가 있으며, 0.8이상일 경우 내열성이 향상되지만 부착성이 떨어질 우려가 있다. 상기 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무는 평균분자량 범위가 100,000~300,000인 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무이고, 상기 폴리비닐부티랄 수지는 중량 평균 분자량이 70,000~150,000인 반응형 폴리비닐부티랄 수지이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수지 조성물에 아민계 경화제, 이미다졸계 경화 촉진제를 더 추가하여 열전도성 조성물을 경화 반응시킨 반경화상태(B-stage)의 열전도성 프리프레그를 제공한다.
상기 실리콘 변성 에폭시 수지 및 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지는 메틸에틸케톤(MEK), 메틸 이소부틸케톤(MIBK), 디메틸포름아마이드(DMF), 크실렌(Xylene), 메틸셀로솔브(MCS, Methyl Cellosove)등의 혼합용매에 용해시켜 사용할 수 있다.
상기 아민계 경화제는 지방족 아민계 경화제, 지환족 아민계경화제, 방향종 아민계 경화제 등이 사용될 수 있다. 특히, 경화온도가 비교적 높은 잠재성 경화제인 DDS(디아미노디페닐술폰), DICY(디시안 디아미드) 등이 바람직하다. 상기 아민계 경화제는 에폭시 당량대비 0.3~0.5범위가 바람직하며 0.3이하일 경우 충분한 경화가 이루어지지 않으며 0.5이상일 경우 속경화가 일어나고 접착성 및 코팅가공성이 저하된다.
상기 이미다졸계 경화촉진제는 2-메틸 이미다졸, 2-에틸-4-메틸 이미다졸, 2-페닐 이미다졸 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용하는 것이 가능하고 경화제 대비 0.005 ~ 0.05범위가 바람직하며 특히 0.01~0.03 범위가 바람직하다. 경화촉진제가 0.01 미만 경우 경화속도가 현저히 떨어지며, 미경화의 발생으로 극성을 가진 에폭시기가 존재하여 전기절연성이 저하된다. 또한 0.03 보다 큰 경우 속경화가 일어나고 접착성 및 코팅가공성이 떨어진다.
본 발명에서 사용가능한 난연제는 인계난연제 및 질소계 난연제이다. 상기 난연제는 기존의 난연제의 문제점을 보완하면서 난연성을 부여하고, 에폭시 경화산물의 내열성을 감소시키지 않고 우수한 난연성을 가지는 경화산물을 제공할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 열전도성 무기 충진재의 분산은 비드밀, 스피드밀, 바스켓 밀, 롤 밀 중 하나를 선택하여 분산을 시킬 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 열전도성 방열시트용 수지 조성물을 이용하여 열전도성 방열시트를 제조하는 방법은 종래 알려진 방법의 어느 것이라도 가능하다. 일 실시예에 의하면 방열시트를 제조하는 방법은 다음과 같다.
다양한 코팅 방식 중 방열시트 수지 조성물의 점도를 고려하여 콤마 코팅방식으로 방열시트 제조를 하였으며, 코팅시 기포와 미코팅 방지를 위하여 2~5m/min의 속도로 진행하였다. 방열시트 제조 과정에서 반 경화 상태를 유지하여야 하므로 경화제의 경화온도 조건 185℃ 이하인 160℃에서 용제만을 제거하였으며, 코팅 후 방열시트만을 선택하여 방박적층을 하여야 하므로 이형필름(Nanochem tech;Cean-rel 100B)에 코팅을 실시하여 80~100㎛의 두께로 방열시트를 제작하였다.
본 발명에 따라 제조된 방열시트를 이용하여 동박적층판을 제조하는 방법은 종래 알려진 방법의 어느 것이라도 가능하다. 일 실시예에 의하면 동박적층판을 제조하는 방법은 다음과 같다.
동박적층판은 유압프레스 방식으로 알루미늄 플레이트(Al Plate)는 1~2mm , 열전도성 방열시트는 80~100㎛, 구리 포일(Copper foil) 20~50 ㎛를 적층하였다. 적층 온도는 50~70℃에서 10~40분 동안 예열한 후, 열전도성 방열시트의 완전 경화 온도 190℃에서 10~40분 동안 진행하여 동박적층판을 제작하였다. 적층에 가해지는 압력은 면적대비 1m2당 10~50kg의 압력으로 진행하였다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시에는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는다.
실시예 1:
평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100g, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지 40g, 페녹시 수지 30g, 부타디엔 아크릴 니트릴 고무 30g, 폴리비닐부티랄 수지 30g, 아민계 경화제 디시안 디아미드 8g, 이미다졸계 경화촉진제 0.2g, 열전도성 무기 충진재 900g(완전구형 알루미나 DENKA DAW-05), 250g(완전 구형 질화알루미늄(5) + 완전 구형 질화붕소(5)), 인계난연제(MPP:Melamine polyphosphate)160g을 MEK용매에 고형분이 90%가 되게 접착조성물을 혼합하고 이를 롤밀을 이용하여 분산 후 열전도성 접착시트를 제조하였다.
실시예 2:
평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100g, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지 40g, 페녹시 수지 30g, 부타디엔 아크릴 니트릴 고무 20g, 폴리비닐부티랄 수지 35g, 아민계 경화제 디시안 디아미드 8g, 이미다졸계 경화촉진제 0.2g, 열전도성 무기 충진재 900g(150~160㎛사이즈 알루미나 Showa Denko AL-160SG), 질화알루미늄 250g(50㎛ 사이즈 질화알루미늄), 인계난연제(MPP:Melamine polyphosphate) 160g을 MEK용매에 고형분이 90%가 되게 접착조성물을 혼합하고 이를 롤밀을 이용하여 분산 후 열전도성 접착시트를 제조하였다.
실시예 3:
평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100g, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지 40g, 페녹시 수지 30g, 부타디엔 아크릴 니트릴 고무 30g, 폴리비닐부티랄 수지 40g, 아민계 경화제 디시안 디아미드 8g, 이미다졸계 경화촉진제 0.2g, 열전도성 무기 충진재 900g(판상형 알루미나 KD-150), 질화붕소 250g(판상형 질화붕소), 인계난연제(MPP:Melamine polyphosphate) 160g을 MEK용매에 고형분이 90%가 되게 접착조성물을 혼합하고 이를 롤밀을 이용하여 분산 후 열전도성 접착시트를 제조하였다.
실시예 4:
평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100g, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지 40g, 페녹시 수지 30g, 부타디엔 아크릴 니트릴 고무 20g, 폴리비닐부티랄 수지 50g, 아민계 경화제 디시안 디아미드 8g, 이미다졸계 경화촉진제 0.2g, 열전도성 무기 충진재 900g(완전구형 알루미나 DENKA DAW-05(7) + 판상형 알루미나 KD-150(3)), 250g(완전구형 질화알루미늄(5) + 완전구형 질화붕소(5)), 인계난연제(MPP:Melamine polyphosphate) 160g을 MEK용매에 고형분이 90%가 되게 접착조성물을 혼합하고 이를 롤밀을 이용하여 분산 후 열전도성 접착시트를 제조하였다.
비교예 1:
평균 에폭시당량이 400~1000인 비스페놀 A 에폭시 수지 150g, 2관능 이상의 페놀수지 50g, 아민계 경화제 디시안 디아미드 8g, 이미다졸계 경화촉진제 0.2g, 열전도성 무기 충진재 900 g(미립 알루미나 Showa Denko A-12), 수산화알루니늄(Showa Denko H-32) 5g을 MEK용매에 고형분이 90%가 되게 접착조성물을 제조하였다.
비교예 2:
열전도성 무기 충진재 1150g(완전구형 알루미나 DENKA DAW-05)을 단독으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 접착조성물을 제조하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예 1 비교예 2
동박 접착강도 2.1kgf/cm 1.9kgf/cm 1.8kgf/cm 1.6kgf/cm 1.0kgf/cm 1.1kgf/cm
가공성 O O O O O O
Sloder float (288℃) >20 min >15min >9min >7min >5min >5min
열전도도 5.5W/mK 4.5W/mK 5.0W/mK 6.0W/mK 1.0W/mK 1.5W/mK
난연성 V0 V0 V0 V0 V1 V1
1. 동박접착강도
제조된 시트를 이용하여 동박적층판을 제조(Al 1.5mm, 동박 35㎛(1oz))한 후 JIS C 6741규격에 따라 시편을 준비하여 Peel Strength 측정하였다.
2. 열전도율 시험
제조된 시트를 약 10mm * 10mm의 크기로 절단하고, 이 샘플의 열전도율을 독일 네취사의 열전도 측정장지(레이저 나노플래쉬 열확산 측정장치) LFA447을 사용하여 측정하였다.
3. 가공성 시험
제조된 조성물을 콤마코팅을 위해 PET이형필름에 떨어뜨릴때 슬러리 혼합물의 점도가 높아 흐르지 않거나 코팅 후 Wetting 상태가 양호한가를 판정하였다.
4. 난연성 시험
제조된 시트에 대해 UL94 규격에 근거한 연소시험을 행하고 난연성을 판정하였다. 난연등급을 판정하기 위한 항목으로는 각 시편의 1,2차 연소시간과 불똥 소화시간의 합, 5개 시편의 1,2차 연소시간의 총합, 불꽃의 낙하로 인한 솜의 인화여부를 측정하였다. 시험시편의 규격은 폭 0.5인치, 길이 5인치이다. 시험방법으로는 메탄가스 파란색 높이 3/4인치 단일 불꼿을 이용하여 시편에 10초간 불꼿을 접촉한 후 불꽃을 제거하고 시편의 불이 꺼지면 다시 10초간 접촉시킨 후 불꽃을 다시 제거하는 방법을 이용하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
각 시편의 1,2차 연소시간과 불똥소화시간의 합 5개 시편의 1,2차 연소시간의 총합 불꽃의 낙하로 인한
솜 인화 여부
V0 10초이내 50초이내 없어야 함
V1 30초이내 250초이내 없어야 함
상기 표 1에 나타난바와 같이 고형분 함량을 90%로 하여 각각의 실리콘 변성 에폭시 수지, 다관능 에폭시 수지, 페녹시 수지 등을 공통으로 사용하여 열전도성 방열시트를 제조하였다. 실시예 1의 경우 접착성향상을 위해 NBR과 PVB의 함량을 동일하게 투입하였고 완전구형의 알루미나와 질화붕소를 함께 사용하였다. 실시예 2에서는 NBR(Nitrile Butadiene Rubber)과 PVB(Polyvinyl butyral)의 함량에 변화를 주고 알루미나의 사이즈를 nm사이즈로 변화를 주었으나 실시예 1에 비해 접착성 및 열전도도가 조금 감소하였다. PVB의 함량을 NBR보다 과량 사용한 실시예 4에서는 실시예 1, 2, 3에 비해 접착강도는 떨어졌고, 완전구형을 사용한 실시예 1에서보다 판상형의 알루미나를 혼합사용한 실시예 4의 열전도율이 가장 우수하였다. 실시예를 살펴보면 공통적으로 NBR과 PVB 수지를 혼합하여 수지 조성물을 제조한 실시예1~4에서 접착강도가 우수한 것을 확인 할 수 있으며, 무기충진재 중 실시예 2 알루미나와 질화알루미늄 단독 혼합, 실시예 3 알루미나와 질화붕소 단독 혼합보다는 실시예 1과 4에서 나타내는 것처럼 열전도도가 우수한 질화붕소 및 질화알루미늄을 혼용함으로써 열전도도의 향상이 뚜렷하였다. 난연제로 수산화 알루미늄을 사용한 비교예1에 비해 인계난연제를 사용한 실시예1 내지 실시예4에서 알 수 있는 바와 같이 난연효과가 수산화 알루미늄에 비해 탁월한 것이 확인되었다. 또한, 무기 충진재로 미립 알루미나를 사용한 비교예1의 경우 열전도율이 매우 낮은 것을 알 수 있으며, 완전 구형 알루미나를 사용하였지만 질화알루미늄이나 질화 붕소를 혼합하지 않은 비교예 2의 경우, 열전도율이 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있었다.
1: 구리 포일 2: 열전도성 방열시트
3: 알루미늄 플레이트

Claims (10)

  1. 구형 무기 충진재 및 판상형 무기 충진재 중 적어도 1종 이상을 포함하는 무기 충진재 혼합물; 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물; 및 난연제를 포함하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물이고,
    상기 열전도성 방열시트용 수지 조성물이 평균 에폭시당량이 400~1000인 실리콘 변성 에폭시 수지 100중량부에 대하여, 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지는 30~100중량부, 페녹시 수지는 30~100중량부, 부타디엔 아크릴로 니트릴 공중합 고무는 20~50중량부 및 폴리비닐부티랄 수지는 20~50중량부로 이루어진 수지 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진재 혼합물이 입자 크기가 5nm~500㎛인 무기 충진재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진재 혼합물이 상기 구형 무기 충진재와 판상형 무기 충진재를 9:1 ~ 1:9의 중량비로 혼합한 혼합물인 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진재 혼합물에 대하여, 상기 질화알루미늄 및 질화붕소 중 적어도 1종 이상의 혼합물이 5:5~9:1의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기 충진재 혼합물은 상기 수지 조성물 100중량부에 대하여 400~800중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수지 조성물 100중량부에 대하여, 난연제 50~100중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 2관능 이상의 다관능 에폭시 수지/실리콘 변성 에폭시 수지의 비율이 0.1~0.8 범위인 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트용 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 열전도성 방열시트용 수지 조성물을 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 열전도성 방열시트.
  10. 제9항의 열전도성 방열시트를 이용하여 제조된 것을 특징으로 하는 동박적층판.
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