KR101258441B1

KR101258441B1 - 전기 및 열 전도성이 향상된 기능성 접착제 및 그의 사용 방법

Info

Publication number: KR101258441B1
Application number: KR1020110004155A
Authority: KR
Inventors: 이대수; 송광석
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2013-04-26
Also published as: KR20120082709A

Abstract

본 발명은 상기의 종횡비가 큰 은나노 미립자를 포함한 접착제에 소량의 그라펜 나노플레이트를 첨가할 경우, 그라펜 나노플레이트에 의한 증점 효과로 은나노 미립자의 접착제 수지와의 밀도차에 의한 침전을 방지할 수 있고, 짧은 시간 동안의 마이크로웨이브 조사를 통하여 그라펜 나노플레이트의 급속 가열을 초래하게 되고, 이로 인하여 그라펜 나노플레이트에 접촉된 은 나노미립자들을 부분적으로 용융시켜 그들 사이의 계면 저항을 획기적으로 낮아지게 함으로써, 접착제의 전기 전도성 및 열 전도성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

전기 및 열 전도성이 향상된 기능성 접착제 및 그의 사용 방법 {Adhesives of Improved Electrical and Thermal Conductivities and Method of Using the Same}

본 발명은 전자 제품들의 조립에 사용하는 기능성 접착제 및 그 사용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 은 미립자를 첨가하여 전기 및 열 전도성을 부여한 접착제에 있어서 소량의 은 미립자를 사용하면서도 전기 및 열 전도성을 향상시킨 기능성 접착제 및 그 사용방법에 관한 것이다.

오늘날 접착제는 건축 현장에서부터 전자 제품에 이르기까지 다양하게 이용되고 있다. 접착제는 볼트와 너트를 이용한 조립이나 납땜을 이용한 접합에 비하여 간편하고 경량화와 환경 안전 측면에서 유리하기 때문에 그 사용량이 증가하고 있다. 접착제는 조립을 위한 접합 목적 이외에 다양한 기능성을 부여하여 전자 제품에 이용되는 경우가 있다.

전자제품의 경우에, 접착제에는 접착 기능 이외에 전기 전도성을 부여할 필요성이 있다. 납땜을 대신한 전기 전도성 접착제의 경우 접착 기능을 구현하는 에폭시 수지에 플레이크 형태의 은 미립자를 첨가하여 전기 전도성을 부여한다. 이러한 전기 전도성을 얻기 위해서는, 은 미립자들이 서로 연결되거나 서로 접촉되어 전류를 통할 수 있을 정도로 다량의 은 성분 미립자를 투입하는 것이 필요하다.

또한, 전자 제품의 작동 중에는 필연적으로 열을 발생시키는 경우가 많고, 발생된 열을 외부로 방출시키는 기술이 요구된다. 오늘날 전자제품의 소형화 추세에 따라, 작동 중 발생하는 열을 효과적으로 확산시켜 제거하기 위하여, 접착제에 높은 열 전도성을 요구하고 있다. 예컨대, 전자제품 제조시 반도체 칩을 부착하는 데 사용하는 접착제의 경우 높은 열전도성을 가지는 것이 바람직하여, 은 미립자 또는 금속 합금을 첨가한 접착제의 개발이 이루어지고 있다.

이러한 전기 및 열 전도성이 우수한 금속 미립자를 첨가한 시스템에서 전도성의 부여가 효과적으로 이루어지기 위하여는 전도성 금속 미립자들 사이의 효과적인 접촉이 중요하다. 전기 전도성이 중시되는 경우 전자들이 이동할 수 있는 금속 미립자와 수지의 계면 특성이 요구되고, 열전도성이 요구되는 경우 양전자가 이동할 수 있는 계면 특성이 요구된다. 그러나 유기 고분자에 분산된 무기 또는 금속 미립자들의 충전제들은 일반적으로 전자와 양전자의 이동이 수월하지 못하고 계면 저항이 높은 것으로 인식되고 있다.

일반적으로 접착제 수지에 전기 및 열 전도성을 높여주기 위하여 은 미립자를 사용하고 있다. 은 미립자는 미세할수록 낮은 함량에서 접촉 연결(percolation)에 의하여 전기전도성이 양호한 특성을 가질 수 있지만, 상대적으로 미립자의 표면적이 넓게 되어, 수지의 계면저항이 크게 되는 상반된 결과를 초래하게 된다. 수지의 계면저항은 투입된 양이 많을수록 낮아지는 경향을 보이고 있으므로, 전기 제품에 요구되는 전기 전도성을 확보하기 위하여, 마이크로미터 수준의 은 미립자를 부피 기준으로 35% 정도로 투입하고 있다.

따라서 전도성 충전제와 유기 고분자의 계면 저항을 개선하기 위하여 실란화합물을 결합제로 이용하기도 하는데, 이 경우 부분적인 개선이 가능한 것으로 보고되고 있지만, 이들 혼합물들의 전도성 접착제로서의 성능은 만족스럽지 못한 것으로 평가되고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 단점을 개선하기 위한 것으로서, 접착제 바인더의 함량을 과도하게 떨어뜨리지 않고, 은 미립자의 함량을 대폭적으로 낮추면서 접착제의 열전도성 및 전기전도성을 크게 향상시킬 수 있는 접착제를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기의 접착제를 이용하여 전기 제품에 사용할 경우 그 열전도성 및 전기전도성을 크게 향상시킬 수 있는 접착제의 사용방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명은 전자제품에 사용되는 접착제에 있어서, 열전도성 및 전기전도성을 크게 향상시킬 수 있는 기능성 접착제 및 그 사용방법을 제공한다.

본 발명은 전자제품의 접착에 사용되는 접착제 바인더와, 접착제에 전기전도성 및 열전도성을 부여하는 은 미립자와, 상기 접착제 바인더를 경화시키는데 필요한 경화제를 포함한 기능성 접착제에 있어서, 상기의 은 미립자는 나노수준의 미립자로서 구형이 아닌 막대형 입자를 사용하고, 접착제의 제조시에는 상기의 은 미립자의 분산성을 향상시키고 접착제의 사용시에는 상기의 은 나노미립자를 열용융시키는 열공급원으로서 기능할 수 있는 그라펜을 포함하고 있는 것을 특징으로 한 기능성 접착제 화합물을 제공한다.

본 발명은 상기의 기능성 접착제를 피처리 전자제품에 도포하거나 피복시켜서 통상의 방법으로 경화시키고, 그 이후, 경화된 접착제에 마이크로파를 조사시켜서 상기의 은 나노미립자를 열용융시켜 은 나노미립자들 상호간의 융착을 유도함으로써 계면저항을 낮추는 것을 특징으로 한 기능성 접착제의 사용방법을 제공한다.

본 발명은 소량의 은 나노미립자를 사용하고 있으므로, 접착제 바인더의 성분을 희생시키지 않고 충분하게 포함하게 되고, 접착성능을 완전하게 보장하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 소량의 은 나노미립자를 투입하면서도 그와 동시에 나노수준의 얇은 시트 형상의 그라펜을 첨가제로 투입하고 있으므로, 상기 은 나노미립자가 밀도차이에 의한 침전을 방지하고 균일한 분산을 이룰 수 있고, 이로 인하여 균일하고 고 효율의 전기전도성 및 열전도성을 부여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 소량의 은 나노미립자를 투여하면서도, 상기의 은 나노미립자를 그대로 두지 않고 마이크로파로 가열하여 순간 용융시키게 되므로, 접착제 바인더의 계면저항을 획기적으로 낮추게 되고, 그로 인하여 전기전도성 및 열전도성을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 사용된 막대형 은 나노미립자의 주사전자 현미경 사진이고,
도 2a는 본 발명에 사용된 그라펜의 투과전자 현미경 사진이고,
도 2b는 본 발명에 사용된 그라펜의 원자력 현미경 사진이며,
도 3은 본 발명에 의한 기능성 접착제를 마이크로웨이브로 조사하기 전과 조사한 이후의 표면 전기저항의 변화를 각각 사각형과 원으로 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아님은 당연하다.

본 발명은 전자제품의 접착에 사용되는 기능성 접착제로서 접착력을 부여하는 접착제 바인더와, 상기의 접착제 바인더를 경화시키는데 필요한 경화제를 포함하고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 접착제 바인더는 접착력이 강하고 반응시 부산물이 발생되지 않는 에폭시 수지를 주재료로 사용할 수 있고, 물성의 강화를 위하여 실리콘 또는 실란화합물을 첨가하여 사용할 수 있다. 또한, 상기의 경화제는 에폭시 수지의 경화에 사용되는 통상의 경화제를 사용할 수 있다. 상기의 접착제 바인더와 상기의 경화제는 통상의 기술에 속하므로 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 의한 전자제품용 기능성 접착제는 접착제에 전기전도성 및 열전도성을 부여하는 은 미립자를 포함하고 있다. 본 발명에 있어서, 상기의 은 미립자는 나노 수준의 미립자를 사용하는 것이 바람직하다. 통상적으로 미크론 수준의 미립자를 사용할 수 있지만, 미세한 입자를 사용할수록 동일한 질량의 물질에 대하여 더 많은 개수의 입자를 투입할 수 있으므로, 나노수준의 미립자를 사용함으로써 접촉연결(percolation)을 통하여 접착제에 전기전도성 및 열전도성을 향상시킬 수 있게 된다. 이 점에서 더욱 미세한 입자를 투입하는 것이 바람직하다. 한편, 입자의 크기가 더욱 작아질수록 동일한 투입량에 대한 입자의 표면적은 증대하게 되고, 표면적이 증대할수록 수지와의 계면저항은 높아지는 경향을 보이게 된다.

본 발명에 있어서, 상기의 은 미립자는 나노 수준의 미립자를 사용하되, 상기의 은 나노 미립자는 구형이 아닌 막대형 미립자를 사용한다. 은 미립자를 포함시켜 전기 및 열전도성을 부여한 접착제의 경우 일반적으로 수마이크론의 플레이트 형태의 은 미립자를 첨가한다. 최근 은 나노미립자를 제조하는 기술의 발전으로 나노미터 수준의 은 미립자들의 제조가 가능하게 되었다. 본 발명에서 막대형 미립자를 사용하는 이유는 미립자들이 서로 연결된 형태를 이루게 되어 수지와의 계면저항을 줄여주기 위함이다. 접착제에 전기 전도성과 열 전도성을 부여하기 위하여 은 미립자를 첨가할 때 계면 저항을 낮추는 것이 핵심적인 기술인데, 본 발명은 은 나노미립자를 사용하면서도 막대형 미립자를 사용함으로써, 계면저항을 낮추는 기능을 담당하도록 하고 있다. 막대형 미립자는 종횡비(aspect ratio)가 클수록 수지와의 계면저항을 더 많이 줄여줄 수 있으므로 종횡비가 클수록 바람직하다. 이러한 은 나노미립자는 종횡비가 큰 경우 마이크론 수준의 은 미립자에 비하여 낮은 함량에서도 서로 연결된 형태의 분산인 percolation이 가능해지는 장점을 가지기 때문이다. 도 1은 본 발명의 실시예에서 사용된 막대형 은나노미립자의 전자현미경 사진을 나타내고 있다.

본 발명에 있어서, 상기의 은 나노미립자는 접착제 전체를 기준으로 할 때 부피 기준 0.01~36 % 를 투입시키고 분산시키는 것이 바람직하다. 상기의 은 나노미립자를 부피 기준 0.01 % 보다 적게 투입할 경우 첨가제의 투입량이 너무 적어서 percolation에 의한 기능성 접착제로서의 전기전도성 및 열전도성을 발휘할 수 없는 반면에, 상기의 은 나노미립자를 부피 기준 36 % 이상으로 투입할 경우 투입량에 비하여 전기전도성 및 열전도성을 향상시키는데 한계를 보여주기 때문에 바람직스럽지 못하다.

본 발명에 의한 전자제품용 기능성 접착제는 접착제의 제조시에 은 나노미립자의 분산성을 향상시킬 수 있는 그라펜을 포함하고 있다. 상기의 그라펜은 흑연을 박리시켜 얻은 것으로서 수 나노 미터 이하의 두께를 가지는 판상의 구조를 이루고 있다. 상기의 그라펜 나노플레이트는 접착제 바인더에 투입할 경우 증점(增粘)을 통하여 은 미립자들의 분산성을 높여주게 된다. 이는 상기의 그라펜 나노플레이트가 접착제의 성분으로서 분산제로서의 기능을 수행함을 의미한다. 은 미립자들과 접착제 바인더 수지와의 밀도차이에 의한 비중으로 인하여 은 미립자들이 접착제 수지 중에서 침전되어지는 경향을 가지게 되는데, 상기의 그라펜 나노플레이트는 접착제 바인더 수지 중에서 증점(增粘)을 일으켜 은 나노입자들의 침전을 방지해주는 것이다.

본 발명에 있어서, 상기의 그라펜 나노플레이트는 접착제 전체를 기준으로 할 때 부피 기준 0.01 ~ 4 vol. % 를 투입시키고 분산시키는 것이 바람직하다. 상기의 그라펜 나노플레이트를 부피 기준 0.01 % 보다 적게 투입할 경우 투입량이 너무 적어서 분산제로서의 기능을 제대로 수행할 수 없는 반면에, 상기의 그라펜 나노플레이트를 부피 기준 4 % 이상으로 투입할 경우 투입량에 비하여 분산성을 향상시키는데 한계를 보여주기 때문에 바람직스럽지 못하다. 상기의 그라펜 나노플레이트의 투입량은 대체적으로 상기 은 나노미립자의 투입량이 증가할수록 그에 비례하여 증가하는 경향을 보여준다.

본 발명에서 있어서, 상기의 그라펜 나노플레이트는 접착제의 사용과정에서 마이크로파를 조사할 경우, 마이크로파를 흡수하여 순간적으로 고온의 열을 발생시키고, 그 고온에 의하여 상기의 막대형 은 나노미립자를 용융시키는 열공급원으로서 기능하게 된다. 상기의 그라펜 나노플레이트는 수 나노 미터 이하의 두께를 가지는 판상의 물질로서 마이크로웨이브를 아주 잘 흡수하므로, 마이크로파에 의해 순간 가열을 시킬 수 있고, 그 열에 의해 그라펜 플레이트와 접촉이 이루어진 은 나노미립자들을 용융시킬 수 있는 것이다. 상기의 열공급원으로서의 그라펜 나노플레이트는 상기 은 나노미립자와의 관계에서 적어도 2가지 측면의 상관관계를 가지고 있다.

통상적으로 은의 결정 용융온도는 960℃인 것으로 잘 알려져 있다. 그러나, 은의 결정을 미세하게 형성할 경우, 그 용융온도는 보다 낮아지게 되고, 나노 수준의 은 미립자는 훨씬 낮아지는 특성을 가지고 있다. 따라서, 은 미립자를 마이크로 수준의 미립자로 형성하는 것보다 나노 수준의 미립자로 형성하는 것이 훨씬 낮은 온도에서 용융될 수 있다. 본 발명은 이러한 용융특성을 이용하기 위하여 은 첨가제를 마이크로 수준의 입자보다는 나노 수준의 입자의 형태로 사용하는 것이다.

또한, 본 발명은 구형의 은 미립자가 아닌 막대형의 은 미립자를 사용하고 있다. 이는 동일한 공급열에 의해 은 입자를 용융시킬 경우, 구형의 은 입자를 용융시키는 것에 비해 막대형의 은 입자를 용융시키는 것이 훨씬 다른 입자들 사이에서 더 우수한 용융접착 성능을 나타내기 때문이다. 다시 말해서, 동일한 나노수준의 구형의 은 미립자를 사용할 경우에 비하여, 막대형 은 미립자를 사용할 경우, 훨씬 미립자들 사이에 용융접착이 잘 일어나게 되고, 이로 인하여 계면저항을 훨씬 낮추게 되는 특성을 가지게 된다.

또한, 본 발명에서 사용되는 그라펜은 최근 흑연을 박리하여 얻어질 수 있으며, 그라펜 나노플레이트는 현재까지 알려진 소재 가운데 전기 및 열 전도도가 가장 높은 물질로서, 그 자체로서 전기전도성 및 열전도성을 향상시키는 기능성 첨가제로서의 역할을 담당하기도 한다. 또한, 상기의 그라펜 나노플레이트는 접착제 수지 중에서 은나노 미립자의 침전을 방지하는 기능을 수행하고 있으며, 이는 위에서 이미 설명한 바와 같다.

본 발명에 의한 기능성 접착제는 통상의 방법으로 피처리 전자제품에 도포하거나 피복시켜서 통상의 방법으로 경화시킨다. 본 발명에 의한 기능성 접착제의 도포 방식이나 피복방법은 통상적인 방식으로 수행될 수 있고, 경화시키는 방법도 통상의 방식으로 수행될 수 있다.

본 발명에 의한 기능성 접착제는 그 이후, 경화된 접착제에 마이크로파를 조사시켜서 후처리 과정을 거친다. 마이크로파의 조사방식은 특별히 제한되지 않는다. 본 발명은 마이크로파의 조사로 인하여 접착제 바인더 수지 내부에 존재하는 그라펜 나노플레이트가 순간적으로 고온으로 발열을 일으키고, 그 발열된 열에 의해 막대형 은 나노미립자들이 부분적으로 열용융되어지게 된다. 부분적으로 열용융된 막대형 은 나노미립자들은 상호간에 융착을 일으키게 되고, 미립자들의 계면저항을 획기적으로 낮추어주게 되는 것이다. 이에 관한 상세한 설명은 위에서 이미 행하였으므로, 이를 부연하여 설명하지 않는다.

결과적으로, 본 발명의 기술사상은 상기의 종횡비가 큰 은나노 미립자를 포함한 접착제에 소량의 그라펜 나노플레이트를 첨가할 경우, 그라펜 나노플레이트에 의한 증점 효과로 은나노 미립자의 접착제 수지와의 밀도차에 의한 침전을 방지할 수 있고, 짧은 시간 동안의 마이크로웨이브 조사를 통하여 그라펜 나노플레이트의 급속 가열을 초래하게 되고, 이로 인하여 그라펜 나노플레이트에 접촉된 은 나노미립자들을 부분적으로 용융시켜 그들 사이의 계면 저항을 획기적으로 낮아지게 함으로써, 접착제의 전기 전도성 및 열 전도성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 것이다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

1). 은 나노미립자의 준비

은 나노 미립자를 포함한 전기 및 열 전도성이 부여된 접착제를 제조하기 위하여 질산은을 이용하여 에틸렌글리콜 내에서 poly(vinylpyrrolidone)을 주형으로 하고 백금 촉매를 사용하여 은 나노 미립자를 제조하였다. 구체적인 제조 방법은 Fivet 등이 제시한 참고 문헌의 방법을 따랐다.(F. Fievert, J.P.agier, B.Beaudoin, M.Fiflarz, Solid State Ionics, 32/33, 198 (1989).)

얻어진 은 미립자의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope: SEM, Jeol사 JSM-5900) 사진을 도 1에 나타내었다. 본 발명의 제조실시예에서는 은 나노 미립자를 종횡비가 약 60이고 평균 직경이 100 나노미터인 것을 사용하였다.

2). 그라펜 나노 플레이트의 준비

흑연으로부터 박리된 그라펜 나노플레이트를 제조하기 위하여는 Hummer 방법으로 산화 그라펜을 제조하였다. (R. E. Hummers and R. E. Offeman, J. Am . Chem . Soc., 80, 1339 (1958).) 산화 그라펜은 그라펜 표면에 에폭시기, 수산기, 카르복실산 등의 작용기들이 도입되어 유기 용매에 분산이 가능한 장점을 가진다. 그러나 그라펜 고유의 우수한 전기 및 열 전도성은 상실된 상태로 볼 수 있다. 따라서 산화 그라펜을 환원시키기 위하여 이들을 마이크로웨이브를 조사하였다. 그라펜은 마이크로웨이브를 매우 잘 흡수하는 특징을 가지며, 갈색의 diemthyl formamide (DMF)에 분산된 산화 그라펜은 마이크로웨이브를 30초간 6회 조사하면 환원이 일어나 검정색으로 색깔 변화를 보인다. 얻어진 DMF에 분산된 그라펜은 두께가 2 나노미터 수준인 나노플레이트 상태가 된다.

도 2a 및 도 2b에는 각각 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope: TEM, Jeol사 JEM-2010) 및 원자력 현미경(Atomic Force Microscope: AFM, MultiMode + BioScope사, Digital Instruments)으로 관찰한 그라펜 나노플레이트 사진을 나타내었다. 상기 도 2a의 TEM 사진에서는 그라펜이 매우 얇은 판상의 상태임을 관찰할 수 있고, 상기 도 2b에서는 아주 예리한 팁으로 표면을 스캔하면서 표면 요철을 관찰하여 프로파일을 나타낸 AFM 사진으로서, 그라펜 나노플레이트 두께가 약 1 나노미터임을 알 수 있다.

3). 그라펜 나노플레이트 첨가 은 나노미립자 포함 접착제 제조

전기 및 열 전도도가 우수한 접착제의 제조를 위하여, 접착제 바인더 수지의 바람직한 실시예로서 지환족 에폭시 수지와 수산기 말단 폴리디메틸 실록산 및 에폭시 실란 화합물의 혼합물을 이용하였다. 접착제로 사용하는 에폭시 수지 이외에 실리콘 및 실란 화합물을 혼합한 것은 가교 밀도를 낮추고 은 나노 미립자의 분산을 용이하게 하기 위함이었다. 그러나 본 발명의 주안점은 그라펜 나노 플레이트를 은나노 미립자 포함 접착제에 첨가하여 마이크로 웨이브를 조사하는 것이기 때문에 일반적인 에폭시 수지를 사용하여도 동일한 효과를 달성할 수 있음은 당연하다. 일반적인 에폭시 수지로 비스페놀 A 타입 에폭시 레진과 노볼락 타입의 에폭시 수지를 예로 들 수 있고, 이들의 경화제는 아민 화합물, 산무수물화합물과 이미다졸 촉매, 페놀계 경화제 등을 예시할 수 있다. 일반적인 실리콘 수지로는 백금 촉매를 이용하여 ~Si-C=C 그룹과 ~Si-H 그룹들의 hydrosilylation 반응을 이용하는 것들을 예시할 수 있다.

본 발명에서는 바람직한 실시예로서 은나노 미립자를 상기의 종횡비가 약 60이고 평균 직경이 100 나노미터인 것으로서 그 함량을 부피 기준 10% 까지 첨가한 수지 혼합물에 그라펜 나노 플레이트를 중량비로 1% 첨가하였다. 그리고 수지 경화를 위하여는 양이온 중합 개시제인 알루미늄 아세틸아세토네이트를 첨가하여 살펴보았다.

4). 그라펜 나노플레이트 첨가 은 나노미립자 포함 접착제의 사용

이상의 조성물을 혼합하여 기능성 접착제를 제조한 후, 피처리 제품에 도포시키고, 이것을 오븐에 넣고, 150℃에서 2시간 동안 경화를 시켰다. 그 이후, 접착제로 경화된 피처리 제품을 다시 마이크로웨이브를 조사하였다.

《제조 실시예》

분자량이 1000인 수산기 말단 폴리디메틸실록산 29.0 그램에 지환족 에폭시 수지인 일본 다이셀화학 제품인 Celloxide 2021P를 7.2 그램 첨가하고 Fluka사로부터 구입한 에폭시 실란화합물인 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-trimethoxysilane (ECTS)을 9.0그램 추가하였다. 이들 혼합물에 도 1에 나타낸 바와 같은 은 나노 미립자를 53.8그램, 그리고 그라펜 나노플레이트를 1 그램 첨가하여 은나노 미립자 함량이 부피 기준 10% 인 것을 제조하였다. 경화제로 알미늄아세틸아세토네이트를 0.04 phr 첨가한 후 150℃에서 경화시켜 시편을 제조하였다. 유사한 방법으로 은나노 미립자 함량이 4 %, 6 %, 8 % 조성인 것을 제조하였다.

《전기전도도 및 열전도도의 측정값 비교예》

상기의 제조 실시예에 의한 방식으로 각각의 접착제 조성물을 제조하고, 이들 접착제 조성물을 경화시켰다. 각각의 제품에 대해 마이크로웨이브를 1초씩 3회 조사하기 전 후에 표면 전기 저항을 측정하였다. 도 3은 제조한 시편들의 표면 전기 저항값에 관한 도표이다. 각 시편들에 관하여 표면 전기 저항 측정장치(TRUSTAT ST-3, 일본 SIMCO Inc.)를 이용하여 측정한 표면저항들은 은 나노 미립자 첨가량의 증가에 따라 감소하는 바, 마이크로웨이브 조사 전에는 막대형 은 나노미립자 함량이 부피 기준 8%에서 10%로 증가할 때 큰 폭의 전기 저항을 보이나 마이크로웨이브 조사 후에는 막대형 은 나노미립자 함량이 부피 기준 6%에서 8%로 증가할 때 큰 폭의 전기저항을 보였다. 이러한 변화는 막대형 은 나노미립자의 직경이 작아질수록 낮은 첨가량에서 나타날 수 있는 특징이다. 또한 은나노 미립자 함량이 부피 기준으로 10%인 경우 마이크로웨이브 조사 전에는 Laser Flash 열전도도 측정기 (LFA 457, Netzsch Inc. Ltd.)로 측정한 열전도도가 1.07 W/mK 였으나 마이크로웨이브 조사 후 1.41 W/mK 로 큰 증가를 보였다. 이러한 전기 저항의 감소와 열전도도의 증가는 짧은 시간 동안의 마이크로웨이브 조사를 통하여 그라펜 나노플레이트의 가열과 은나노 미립자들의 용융에 의하여 계면 저항이 낮아졌기 때문이다.

이상에서 본 발명에 의한 기능성 접착제 및 그 사용방법을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다.

또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

Claims

삭제
삭제
삭제
전자제품의 접착에 사용되는 접착제 바인더와; 접착제에 전기전도성 및 열전도성을 부여하고, 막대형 미립자로 구성되어 있으며, 접착제 전체를 기준으로 할 때 0.01 ~ 36 vol % 로 이루어진 은 나노 미립자와; 상기 은 나노 미립자의 분산성을 향상시키고, 상기의 은 나노미립자를 열용융시키는 기능을 수행하게 되며, 접착제 전체를 기준으로 할 때 0.01 ~ 4 vol % 로 이루어져 있고, 판상의 구조를 가진 나노플레이트의 그라펜과; 상기의 접착제 바인더를 경화시키는데 필요한 경화제; 를 포함한 기능성 접착제를 사용하되,
상기 기능성 접착제의 조성물을 피처리 전자제품에 도포하거나 피복시켜 경화시킨 후,
경화된 접착제에 마이크로파를 조사시키고, 상기 마이크로파의 조사로 인하여 접착제 바인더 수지 내부에 존재하는 그라펜 나노플레이트가 순간적으로 고온으로 발열을 일으키고,
그 발열된 열에 의해 상기의 은 나노 미립자들이 부분적으로 열용융되어 접촉연결(percolation)되어짐으로써, 접착제 내부의 은 나노 미립자들의 계면저항을 낮추어주는 것을 특징으로 한, 기능성 접착제의 사용방법.
제 4 항에 있어서,
상기의 기능성 접착제는 상기 은 나노 미립자들의 계면저항을 낮추어줌으로써, 전자제품에 사용된 접착제의 전기전도도 및 전열전도성을 향상시켜주는 것을 특징으로 한, 기능성 접착제의 사용방법.