KR101266390B1 - 열전도 조성물 및 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열전도 조성물은 베이스 수지, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체를 포함한다. 이에 따라, 시트의 열전달 특성을 향상시킬 수 있다.

Description

열전도 조성물 및 시트 {Heat conduction composition and sheet}
본 발명은 열전도 조성물 및 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전달 특성이 향상된 시트를 제조하는 열전도 조성물 및 시트에 관한 것이다.
일반적으로 전자 제품은 구동과정에서 열이 발생되는 다양한 종류의 전자소자를 포함한다. 전자소자에서 발생하는 열로 인하여 전자제품의 오작동 등이 문제가 되고 있으므로, 전자소자에서 발생하는 열을 방출시키기 위하여 전자 제품에 방열시트를 도입하고 있다.
종래에는 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)와 같은 열전도도가 높은 금속으로 이루어지는 금속 방열시트를 사용하여 전자소자에서 발생하는 열을 방출시켰으나, 금속 방열시트의 두께가 얇아질수록 열전달 특성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 금속 방열시트를 제조하는 고온 공정에 의해 생산 비용이 상승하여 방열시트의 단가가 증가하는 단점도 있다.
한편, 금속을 대체하는 우수한 열전달 특성을 갖는 그래핀을 이용한 방열시트가 개발되고 있다. 그래핀은 판상 구조를 가지므로, 그래핀을 이용한 방열시트는 그래핀의 면내 방향(in-plane direction)으로의 열전달 특성에 비해서 상기 면내 방향의 수직 방향으로의 열전달 특성이 낮은 편이다. 이에 따라, 그래핀을 이용하더라도 상기 면내 방향 및 상기 수직한 방향으로 모두 우수한 열전달 특성을 갖는 방열 시트를 제조하는데 한계가 있다.
한국공개특허공보 제2010-0061082호
본 발명은 열전달 특성이 향상된 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 조성물을 이용하여 제조된 열전도 시트를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조성물은 베이스 수지, 상기 베이스 수지 내에 분포된 열전도성 입자 및 상기 베이스 수지 내에 분포된 탄소 함유 분체를 포함한다.
상기 열전도성 입자는, 코어 및 상기 코어의 표면에 코팅된 금속층을 포함할 수 있다.
상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함할 수 있다. 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 일 수 있다. 또한, 금속층의 함량은 상기 코어와 상기 금속층의 합량에 대하여 0.5 내지 70 중량% 일 수 있다.
상기 코어는 고분자를 포함할 수 있다. 여기서, 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛ 일 수 있다.
상기 베이스 수지는 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 그래핀 플레이크는 비표면적이 50 m2/g 내지 2,675 m2/g 일 수 있다. 이때, 조성물 전체 중량에 대해서 상기 열전도성 입자의 함량은 1 내지 30 중량% 일 수 있다. 또한, 조성물 전체 중량에 대해서 상기 탄소 함유 분체의 함량은 1 내지 30 중량% 일 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의한 시트는 열을 전도하는 시트로서, 베이스 필름, 상기 베이스 필름 내에 분포된 열전도성 입자 및 상기 베이스 필름 내에 분포된 탄소 함유 분체를 포함한다.
상기 열전도성 입자는 코어의 표면이 금속층으로 코팅된 입자를 포함할 수 있다. 이때, 열전도성 입자의 적어도 일부는 상기 탄소 함유 분체와 접촉할 수 있다.
상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함할 수 있다. 여기서, 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수층은 서로 다른 금속을 포함하는 층들을 포함할 수 있다. 상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 일 수 있다.
상기 코어와 상기 금속층을 합한 합량에 대하여, 상기 금속층의 함량은 0.5 중량% 내지 70 중량% 일 수 있다. 코어는 고분자를 포함할 수 있고, 코어는 구형이며 상기 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛ 일 수 있다. 이때, 고분자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 아미노 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 베이스 필름은 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 그래핀 플레이크는 적어도 1층 이상의 그래핀을 포함할 수 있다.
상기 열전도성 입자의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 일 수 있고, 상기 탄소 함유 분체의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 일 수 있다. 상기 시트는 면내(in-plane) 방향에 대한 수직한 방향의 열전도도가 3 W/mK 내지 50 W/mK 일 수 있다.
본 발명 실시형태에 따르면, 열전도성 입자와 탄소 함유 분체를 함께 이용하여 조성물 및/또는 시트를 제조함으로써, 시트의 면내 방향뿐만 아니라 상기 면내 방향의 수직 방향으로도 열전달 특성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 열전달 특성을 보강하기 위한 별도의 시트를 이용하지 않아도 되므로 장치를 경량화시킬 수 있다.
이처럼, 열전달 특성이 향상된 시트는 각종 전자 소자 및 전자 기기에 사용되어, 전자 소자 및 전자 기기의 열 방출 특성을 향상시킬 수 있고, 이로부터 소자 및 기기의 신뢰성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 시트의 경량화에 의하여 이들이 적용되는 소자 및 기기도 경량화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시트를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 열전도성 입자를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 시트를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 열전도성 입자의 제조 방법을 순차적으로 표시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 조성물을 먼저 설명하고, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 따른 시트 및 이의 제조 방법을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 조성물은 베이스 수지, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체를 포함한다. 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체가 베이스 수지 내에 분포된다. 상기 조성물은 가교제(cross-linker) 및 용매를 더 포함할 수 있다.
베이스 수지는 용매에 용해될 수 있고, 상기 베이스 수지가 상기 용매에 용해됨으로써 상기 조성물이 액체 상태가 될 수 있다. 즉, 상기 용매에 용해된 베이스 수지에, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체가 분포될 수 있다. 상기 조성물에 열을 가하여 용매를 증발시키는 건조 공정에서, 베이스 수지는 고체 상태가 된다. 상기 조성물이 가교제를 더 포함하는 경우, 상기 건조 공정에서 가교제가 열에 반응하여 베이스 수지를 가교(cross-link)시킴으로써 고체 상태의 경화물을 형성할 수 있다.
베이스 수지의 구체적인 예로서는, 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 또는 이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 혼합되어 이용될 수 있다. 베이스 수지의 중량 평균 분자량은 용매에 대한 용해성을 고려하여 약 100,000 내지 약 1,000,000일 수 있다.
베이스 수지의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 30 중량% 내지 약 65 중량%일 수 있다. 예를 들어, 베이스 수지의 함량이 약 30 중량% 미만인 경우, 물체의 형상을 결정하는 주재료의 함량이 부족하여 시트나 박막을 형성하기 어렵다. 또한, 베이스 수지의 함량이 약 65 중량%를 초과하는 경우, 베이스 수지를 용매에 용해시키기 어려워 열전도성 입자와 탄소 함유 분체가 베이스 수지 내에 균일하게 분산되기 어렵다.
탄소 함유 분체는 탄소계 물질로 형성된 구조체이다. 탄소 함유 분체는 구형 입자, 판상 입자, 와이어형 입자(또는 튜브형 입자) 등 다양한 형상을 갖는 입자를 포함할 수 있다. 탄소 함유 분체의 구체적인 예로서는, 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크(graphene flake), 흑연 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 카본블랙 또는 탄소 섬유 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
예컨대, 탄소나노튜브는 일 방향으로 연장된 튜브형 분체로서, 탄소 나노 튜브의 연장 방향으로의 열전도도가 약 3,000 W/mK 내지 약 3,500 W/mK일 수 있다.
그래핀 플레이크는 탄소 원자 6개가 벌집 모양의 6각형 형태로 연결된 2차원 평면 구조를 갖는 그래핀을 포함하는 판상 구조체이다. 그래핀의 열전도도는 약 5,300 W/mK이다.
본 발명에서의“그래핀 플레이크”는 1층 내지 50층의 그래핀 적층 구조를 갖는 분체로 정의한다. 그래핀 플레이크는 그래핀을 적어도 1층 포함한다. 즉, 그래핀 플레이크는 1층의 그래핀으로 이루어진 단층 구조를 갖거나, 2층 이상의 그래핀들을 포함하는 다중층 구조(multi-layered structure)를 가질 수 있다. 그래핀 플레이크는 비표면적이 약 50 m2/g 내지 약 2,675 m2/g일 수 있다. “비표면적”은 단위 질량당 그래핀 플레이크의 표면적을 의미한다.
흑연 플레이크(graphite flake)도 다수의 그래핀들이 적층된 구조를 갖되, 상기 그래핀 플레이크보다 그래핀의 적층수가 많은 구조를 갖는 분체로서, 그래핀 플레이크와 구분되는 분체로 정의한다. 흑연 플레이크의 비표면적은 약 0 m2/g 보다는 큰 값을 갖되, 약 50 m2/g 미만일 수 있다.
산화 그래핀 플레이크는, 산화 그래핀을 포함하는 판상 구조체이다. 산화 그래핀은 표면이나 에지에 산소 원자를 포함하는 작용기가 결합된 그래핀으로 정의될 수 있다. 산화 그래핀 플레이크는 적어도 1층 이상의 산화 그래핀을 포함하되, 그래핀을 더 포함할 수 있다. 산화 그래핀 플레이크에서, 그래핀과 산화 그래핀의 전체 층수는 50층 이하일 수 있다. 즉, 산화 그래핀 플레이크는 1층 내지 50층의 산화 그래핀으로 구성되거나, 그래핀 및 적어도 1층 이상의 산화 그래핀으로 구성될 수 있다.
또한, 산화 흑연 플레이크는, 산화 그래핀을 포함하되, 전체 적층수가 산화 그래핀 플레이크보다 많은 분체이다. 산화 흑연 플레이크는 산화 그래핀으로 구성되거나, 산화 그래핀 및 그래핀으로 구성될 수 있다.
팽창 흑연 플레이크는, 흑연 플레이크보다 그래핀들 사이의 거리가 넓은 적층 구조체로 정의된다.
열전도성 입자는 코어 및 금속층을 포함한다. 보다 상세한 설명은 도 1 내지 도 3을 참조하여 후술하기로 한다. 또한, 시트 내에서의 탄소 함유 분체 및 열전도성 입자 사이의 관계에 대해서도 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
한편, 상기 조성물에서, 열전도성 입자의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 또한, 탄소 함유 분체의 함량은 상기 조성물 전체 중량에 대해서 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 예를 들어, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체의 함량이 각각 1 중량% 미만인 경우, 상기 조성물을 이용하여 제조된 시트에서 열전도성 입자가 탄소 함유 분체와 접촉되는 부분이 거의 없어 시트의 열전달 특성이 거의 나타나지 않을 수 있다. 반면, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체의 함량이 각각 약 30 중량%를 초과하는 경우에는, 오히려 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체가 베이스 수지 내에서 균일하게 분산되기 어려울 수 있다.
가교제는 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 멜라민계 화합물 또는 유기과산화물 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
가교제의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 약 0 중량% 내지 약 15 중량%일 수 있다. 상기 조성물이 가교제를 더 포함하는 경우, 단순히 조성물을 건조시켜 수득하는 것에 비해서 치밀하게 가교된 베이스 수지를 포함하는 경화물을 제조할 수 있다. 다만, 가교제의 함량이 약 15 중량%를 초과하는 경우, 베이스 수지, 열전도성 입자 및 탄소 함유 분체 중 적어도 어느 하나의 함량이 상대적으로 감소하게 되므로 다른 성분들의 함량에 영향을 주지 않도록 상기 조성물은 약 15 중량% 이하의 가교제를 포함하는 것이 바람직하다.
용매는 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤, 메틸렌클로라이드, 테트라히드로퓨란 또는 클로로포름 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
용매의 함량은, 상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 베이스 수지, 열전도성 입자, 탄소 함유 분체 및 가교제의 합량(total weight)을 제외한 나머지와 실질적으로 동일하다. 용매의 함량은 상기 조성물 전체 중량에 대해서 약 15 중량% 내지 약 68 중량%일 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 조성물을 이용함으로써, 용매를 증발시키는 건조 공정을 통해서 용이하게 시트를 제작할 수 있다. 상기 조성물은 상기에서 설명한 구성 성분들 외에, 열반응 작용기를 포함하는 모노머들을 더 포함할 수 있다. 상기 조성물의 건조 공정 중에서, 상기 모노머들 간의 중합이 일어나거나 상기 베이스 수지와 상기 모노머 사이의 반응에 의해서 치밀한 구조를 갖는 경화물이 제조될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 시트를 도시한 도면이다. 도 1에서, (a)는 시트를 설명하기 위한 사시도이고, (b)는 (a)에서 I-I’라인을 따라 절단한 경우의 확대 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태들에 따른 열전도성 입자를 도시한 도면이다. 도 2에서, (a)는 열전도성 입자의 사시도이고, (b)는 일 실시형태에 따른 열전도성 입자의 단면도이며, (c)는 (b)의 변형형태에 따른 열전도성 입자의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명 실시예에 따른 시트(100a)는 베이스 필름(20), 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 포함한다.
베이스 필름(20)은 제1 면(21), 제2 면(22) 및 측면들(23)을 포함한다. 제1 면(21) 및 제2 면(22)은 서로 마주보고, 측면들(23)에 의해 서로 연결된다.
베이스 필름(20)은 수지를 포함한다. 이때, 베이스 필름(20)에 함유된 “수지”는 고체 상태의 베이스 수지일 수 있다. 이와 달리, 가교제를 더 포함하는 조성물을 이용하여 시트(100a)를 제조한 경우, 베이스 필름(20)은 가교된 베이스 수지인 경화물을 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지는, 조성물에 포함된 베이스 수지와 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 베이스 필름(20)을 형성하는 베이스 수지의 구체적인 예로서는, 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 또는 이미드 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 베이스 필름(20)은 상기에서 예시한 적어도 1종의 수지가 가교제에 의해서 가교된 경화물을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 시트(100a)는, 금속 방열 시트와 달리 수지가 함유된 베이스 필름(20)을 포함하므로, 무게가 감소될 수 있다.
이하에서 사용되는 시트(100a)에서의 “면내 방향(in-plane direction)”은 시트(100a)의 주된 면(main surface)인 상기 제1 면(21) 또는 상기 제2 면(22) 중의 어느 하나의 면 위의 임의의 2개 점들을 연결하는 가상 라인의 연장 방향(D1)을 의미한다. “수직 방향(perpendicular direction)”은 상기 면내 방향과 수직한 방향, 즉 제1 면(21) 또는 제2 면(22)에 대한 법선 방향(D2)으로 정의한다.
열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)는 베이스 필름(20) 내에 분포된다. 열전도성 입자(10)는 고분자로 이루어진 코어(11) 및 코어(11)의 표면에 코팅된 금속층(12)을 포함한다.
코어(11)는 고분자로 형성된 입자로서, 금속층(12)을 형성하기 위한 기재 역할을 한다. 코어(11)는 고분자로 형성하기 때문에, 사이즈나, 형상을 정밀하게 제어하는 것이 용이하다. 코어(11)를 금속보다 밀도가 낮은 고분자로 형성하기 때문에, 시트(100a)를 제조하는 공정 중에서, 열전도성 입자(10)가 베이스 수지 내에서 침강되어 시트(100a)의 제1 면(21) 또는 제2 면(22) 근방에 집중되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 시트(100a)를 제조하는 공정 중에서 베이스 수지 내에 열전도성 입자(10)를 균일하게 분포시킬 수 있다.
코어(11)는 구형을 가질 수 있다. 다만, 코어(11)의 표면은 굴곡을 가질 수 있다. 즉, 코어(11)의 무게중심으로부터 표면까지의 거리가 일정하지 않더라도 통상적으로 “실질적인 구형”으로 분류될 수 있는 입체 형상도 구형으로 정의될 수 있다. 이와 달리, 코어(11)는 입자의 무게중심으로부터 표면까지의 거리가 서로 다른 입체 형상, 예를 들어 계란 형상을 가질 수도 있다.
코어(11)의 직경은 약 300 nm 내지 약 30 ㎛이다. 코어(11)의 직경은, 코어(11)의 표면 상의 2개 지점간의 직선 거리로서, 코어(11)의 무게중심을 통과하면서 상기 2개의 지점을 연결하는 가상 직선의 길이이다. 다만, 코어(11)의 표면에 굴곡이 존재하거나 계란 형상 등과 같이 2개 지점의 위치에 따라 상기 직선 거리가 달라지는 경우, 코어(11)의 직경은 상기 직선 거리들 중에서 최대값을 의미한다. 시트(100a)는 다수의 열전도성 입자들(10)을 포함하고, 하나의 시트(100a)에 포함되는 열전도성 입자들(10)이라도 직경은 서로 다를 수 있다.
코어(11)의 직경이 약 300 nm 내지 약 30 ㎛인 경우에, 코어(11)의 형상을 제어하기 용이할 뿐만 아니라, 제조된 코어(11)의 표면에 금속층(12)을 일정한 두께로 균일하게 코팅할 수 있다. 이에 따라, 열전도성 입자(10)의 제조 신뢰성도 향상될 수 있다. 예를 들어, 코어(11)의 직경을 약 300 nm 미만으로 제조하는 경우에는, 동일한 제조 공정 조건 하에서라도 일정한 크기를 갖는 코어(11)들을 제조하기 어렵고 코어(11)들 간의 응집 현상이 쉽게 일어날 수 있다. 또한, 코어(11)의 직경이 약 30 ㎛ 초과인 경우에도 일정한 크기를 갖는 다수의 코어(11)들을 제조하기 어렵고, 이를 포함하는 열전도성 입자(10)는 시트(100a)를 제조하는 공정에서 수지에 대한 분산성이 낮고 침강 현상이 쉽게 일어날 수 있다.
코어(11)를 형성하는 고분자의 예로서는, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 아미노 수지 등을 들 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다. 코어(11)의 크기나 형상 제어의 용이성을 고려할 때, 코어(11)는 폴리스티렌으로 형성될 수 있다.
금속층(12)은 코어(11)의 표면에 형성된다. 코어(11)보다 열전도도가 높은 금속층(12)에 의해서, 열전도성 입자(10)의 열전달 특성이 향상될 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 금속층(12)은 단일층(12a)을 포함할 수 있다. 단일층(12a)은 1개의 금속으로 이루어진 단일 금속층일 수 있고, 도핑된 비금속을 더 포함할 수도 있다.
단일 금속층을 구성하는 금속의 예로서는, 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 또는 주석(Sn) 등을 들 수 있다. 니켈-인 합금이나 니켈-붕소 합금은 금속과 비금속의 합금으로서, 니켈(Ni)에 인(P)이나 붕소(B)가 소정 함량 도핑된 것일 수도 있다. 이때, 인(P)이나 붕소(B)의 함량은 금속층(12) 전체 중량에 대해서 약 5 중량% 내지 약 15 중량%일 수 있다.
한편, 단일층(12a)은 상기에 예시된 금속들 중에서 적어도 2개 이상을 포함하는 합금 금속층일 수 있다.
도 2의 (c)를 참조하면, 금속층(12)은 적어도 2개 이상의 단일층들(12a, 12b)을 포함하는 복수층일 수 있다. 도 2의 (c)에 도시된 단일층들(12a, 12b)은 각각 독립적으로 도 2의 (b)에서 설명한 단일층(12a)과 같이 단일 금속층 또는 합금 금속층일 수 있으므로, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다. 도면으로 도시하지 않았으나, 복수층은 3층 이상의 다중층일 수 있다.
금속층(12)은 약 50 ㎚ 내지 약 3 ㎛의 두께로 코어(11)에 코팅될 수 있다. 금속층(12)의 두께는 코어(11)의 표면에서부터 금속층(12)의 표면까지의 거리의 평균값으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 금속층(12)이 단일층(12a)을 포함하는 경우, 단일층(12a)의 두께가 50 ㎚ 내지 3 ㎛일 수 있다. 또한, 금속층(12)이 다수의 단일층들(12a, 12b)을 포함하는 복수층인 경우, 단일층들(12a, 12b)의 두께의 합이 약 50 ㎚ 내지 약 3 ㎛일 수 있다.
예를 들어, 금속층(12)의 두께가 약 50 ㎚ 미만인 경우, 금속층(12)의 두께가 얇아 열전도성 입자(10)가 열전달 특성을 가지기 어려울 수 있다. 또한, 금속층(12)의 두께가 약 3 ㎛ 초과인 경우에는 코어(11)의 표면에 금속층(12)을 균일하게 코팅하는 것이 어려우며, 금속층(12)의 무게에 의해 열전도성 입자(10)가 시트(100a)를 제조하는 공정에서 수지 내에서 쉽게 침강될 수 있다.
한편, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 금속층(12)이 복수층인 경우, 코어(11)와 직접 접촉하는 단일층(12a)인 제1 금속층은 고분자로 형성된 코어(11)에 쉽게 코팅될 수 있는 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속층은, 니켈(Ni), 구리(Cu), 코발트(Co), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 또는 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy) 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 독립적으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
또한, 상기 제1 금속층 상에 형성되는 단일층(12b)인 제2 금속층은 제1 금속층 상에 쉽게 코팅되면서도 열전도도가 높은 금속을 포함할 수 있다. 제2 금속층을 구성하는 금속이 실질적으로 열전도성 입자(10)의 열전달 특성을 결정할 수 있다. 제2 금속층은, 알루미늄(Al), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 아연(Zn), 로듐(Rh), 지르코늄(Zr), 은(Ag), 또는 텅스텐(W) 등을 포함할 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2이상이 조합되어 이용될 수 있다. 제2 금속층을 형성하는 금속은 제1 금속층을 형성하는 금속과는 다른 금속이 선택된다.
도 1에 도시된 탄소 함유 분체(30)는 상기에서 설명한 조성물에 포함된 탄소 함유 분체와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
일례로, 그래핀은 2차원의 판상 구조를 가지므로 그래핀에서의 열전달 경로는 그래핀의 면내 방향과 실질적으로 동일하다. 그래핀의 면내 방향과 수직한 방향으로도 열이 전달되기는 하지만 그래핀의 면내 방향으로 열이 전달되는 정도와 비교할 때 매우 미미하므로, 그래핀의 열전달 경로는 그래핀의 면내 방향과 실질적으로 동일하다고 할 수 있다. 이때, 그래핀의 면내 방향은 시트(100a)의 면내 방향과 실질적으로 동일하거나, 소정 각도(θ1)로 기울어질 수 있다. 상기 소정 각도(θ1)는 상기 제1 면(21) 또는 상기 제2 면(22)을 기준으로 약 - 60°내지 + 60°일 수 있다. 즉, 그래핀의 베이스면(basal plane)이 상기 제1 면(21) 또는 상기 제2 면(22)과 이루는 면간 각도가 약 - 60°내지 + 60°일 수 있다. 이때, 시트(100a)의 면내 방향으로의 열전도도는 약 200 W/mK 내지 약 500 W/mK일 수 있다. 시트(100a)의 열전도도는 NETZSCH사의 LFA-457(상품명)로 측정될 수 있다.
한편, 열전도성 입자(10)가 탄소 함유 분체(30)와 접촉함으로써 상기 수직 방향으로의 열전달 특성이 향상될 수 있다. 열전도성 입자(10)의 적어도 일부가 탄소 함유 분체들(30) 사이에 개재됨으로써 탄소 함유 분체들(30)이 열전도성 입자(10)를 매개로 하여 간접적으로 연결될 수 있다. 이때, 수직 방향으로의 열전달 경로는 법선 방향(D2)과 실질적으로 동일하거나 소정 각도(θ2)로 기울어진 방향과 동일할 수 있다. 상기 소정 각도(θ2)는 상기 법선 방향(D2)을 기준으로 -30°내지 +30°일 수 있다. 이때, 시트(100a)의 수직 방향으로의 열전도도는 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)의 함량에 따라서 약 3 W/mK 내지 약 50 W/mK로 다양하게 조절될 수 있으나 본 발명에서는 시트(100a)의 수직 방향으로의 열전도도는 적어도 약 10 W/mK 내지 약 20 W/mK로 조절하는 것이 바람직하다.
동시에, 열전도성 입자(10)가 탄소 함유 분체(30)와 접촉함으로써 상기 면내 방향으로의 열전달 특성도 더욱 향상될 수 있다.
시트(100a)에서, 열전도성 입자(10)의 함량은 시트(100a)의 전체 중량에 대해서, 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다. 또한, 시트(100a)의 전체 중량에 대해서, 탄소 함유 분체(30)의 함량은 약 1 중량% 내지 약 30 중량%일 수 있다.
일례로, 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)의 함량이 각각 1 중량% 미만일 경우, 열전도성 입자(10)가 탄소 함유 분체(30)와 접촉되는 부분이 거의 없어 열전도성 입자(10)에 의한 수직 방향의 열전도 특성이 나타나지 않을 수 있다. 반면, 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30)의 함량이 각각 약 30 중량%를 초과하는 경우에는 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)가 시트(100a) 내에서 전체적으로 균일하게 분산되기 어렵다.
또한, 열전도성 입자(10)의 전체 중량(total weight), 즉, 코어(11)와 금속층(12)의 합량(sum weight)에 대하여, 금속층(12)의 함량은 약 0.5 중량% 내지 약 70 중량%일 수 있다. 예를 들어, 열전도성 입자(10)의 금속층(12)의 함량이 약 0.5 중량% 미만일 경우, 상기 시트(100a)의 수직 방향의 열전달 특성이 거의 나타나지 않을 수 있다. 또한, 상기 열전도성 입자(10)의 금속층(12)의 함량이 약 70 중량% 초과일 경우에는, 열전도성 입자(10) 중 코어(11)에 비해 밀도가 큰 금속층(12)의 함량이 많아져 시트(100a)를 제조할 때 베이스 수지 내에서 침강 현상이 발생되어 분산성이 저하될 수 있다.
상기에서 설명한 바에 따르면, 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30)에 의해, 시트(100a)는 면내 방향뿐만 아니라 수직 방향으로의 열전달 특성이 향상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 시트를 도시한 도면이다. 도 3에서, (a)는 압착 없이 제조된 시트의 일부 단면도이고, (b)는 압착된 시트의 일부 단면도이다.
도 3의 (a)에 도시된 시트(100a)는 도 1 및 도 2에서 설명한 시트(100a)와 실질적으로 동일하고, 도 3의 (b)에 도시된 시트(100b)는 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30)의 배열을 제외하고는 도 1 및 도 2에서 설명한 시트(100a)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
도 3의 (b)를 참조하면, 압착된 시트(100b)는 베이스 필름(20), 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 포함한다. 상기 시트(100b)는 압착 없이 제조된 시트(100a)의 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)를 갖는다.
시트들(100a, 100b)의 제1 면(21)의 면적이 동일한 경우, 제2 두께(T2)를 갖는 시트(100b)에서의 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30) 사이의 거리는 제1 두께(T1)를 갖는 시트(100a)에서의 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30) 사이의 거리보다 상대적으로 가깝다. 뿐만 아니라, 도 3의 (b)에 도시된 시트(100b)에서의 열전도성 입자들(10) 사이의 거리나 탄소 함유 분체들(30) 사이의 거리가, 도 3의 (a)에 도시된 시트(100a)에 비해 가깝다. 이에 따라, 압착된 시트(100b)의 열전도도는 압착 없이 제조된 시트(100a)의 열전도도에 비해 향상될 수 있다.
이와 같이, 열전도성 입자들(10) 사이의 거리나 탄소 함유 분체들(30) 사이의 거리, 또는 열전도성 입자(10)와 탄소 함유 분체(30) 사이의 거리가 가까울수록 열이 용이하게 전달될 수 있다는 점을 고려하여, 압착 공정을 수행하여 시트(100b)를 제조할 수 있다.
하기에서는 열전도성 입자(10)를 제조하는 방법 및 시트(100a, 100b)를 제조하는 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 열전도성 입자의 제조 방법을 순차적으로 표시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 고분자로 이루어진 코어(11)를 준비한다(단계 S11).
코어(11)는 직경이 약 300 ㎚ 내지 약 30 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 코어(11)는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 또는 아미노 수지 등으로 형성될 수 있다. 이들은 각각 단독으로 또는 2 이상이 조합되어 이용될 수 있다.
코어(11)의 표면에 1차 금속층을 형성한다(단계 S12).
예를 들어, 1차 금속층은 무전해 도금 방법을 이용하여 코어(11)의 표면에 형성될 수 있다. 도금 방법으로서, 환원 도금 방법을 이용하여 1차 금속층을 형성할 수 있다. 이와 달리, 도금 방법으로서, 비촉매 도금, 자기촉매 도금 등을 이용하여 1차 금속층을 형성할 수 있다. 1차 금속층에 대한 구체적인 내용은 도 2의 (c)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
1차 금속층의 표면에 2차 금속층을 형성한다(단계 S13).
2차 금속층은 서로 다른 금속간의 산화/환원력의 차이에 의하여 치환 도금 방법을 이용하여 1차 금속층 상에 형성될 수 있다.
1차 금속층의 표면에 2차 금속층을 형성함으로써, 도 2의 (c)에 도시된 열전도성 입자(10)를 제조할 수 있다.
도 4에서 설명하지 않았으나, 2차 금속층을 형성하는 단계를 생략함으로써 도 2의 (b)에 도시된 열전도성 입자(10)를 제조할 수 있다. 이때, 도 2의 (b)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층의 두께는 도 2의 (c)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층의 두께에 비해 두껍다. 즉, 도 2의 (b)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층의 두께는 도 2의 (c)에 도시된 열전도성 입자(10)의 1차 금속층 및 2차 금속층의 전체 두께와 실질적으로 동일하게 제어되어 제조될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 시트의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 먼저 베이스 수지, 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30) 각각을 준비한다(단계 S21).
베이스 수지는 용매에 용해시켜 준비될 수 있다. 베이스 수지 및 용매 각각에 대해서는 본 발명에 따른 조성물에 대해서 상술한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 구체적인 설명은 생략한다.
열전도성 입자(10)는 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다. 열전도성 입자(10)는 코어(11)의 표면에 금속층(12)을 형성함으로써 준비될 수 있다. 열전도성 입자(10)가 제1 및 제2 금속층들을 포함하는 경우, 도 4에서 설명한 방법과 실질적으로 동일한 방법으로 제조될 수 있다.
이어서 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 베이스 수지에 분산시킨다(단계 S22).
예를 들어, 베이스 수지에, 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 혼합하고 볼텍스 믹서(Vortex mixer)를 이용하여 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 베이스 수지에 분산시킨다. 이때, 볼텍스 믹서와 달리, 교반기 (mechanical stirrer), 균질기(Homogenizer), 초음파 처리(Sonication) 또는 밀링(milling) 등의 방법으로 베이스 수지에 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)를 분산시킬 수 있다. 열전도성 입자(10) 및 탄소 함유 분체(30)가 분산된 베이스 수지를 포함하는 조성물은 시트의 원료가 될 수 있으며, 그 자체로 상품으로 거래될 수 있다.
이처럼 준비된 조성물을 이용하여 시트를 형성한다(단계 S23).
조성물을 피착물에 소정 두께로 코팅하고, 코팅된 조성물을 건조시켜 본 발명에 따른 시트를 제조할 수 있다. 예를 들어, 코팅된 조성물에 대해서 고온에서 건조 공정을 수행한 후, 상온까지 온도를 낮춤으로써 시트를 제조할 수 있다. 상기 건조 공정에서 또는 상기 건조 공정 전에, 코팅된 조성물에 압력을 가하는 공정이 추가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술 되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10 : 열전도성 입자 20 : 베이스 필름
30 : 탄소 함유 분체 100a, 100b : 시트

Claims (32)

  1. 베이스 수지;
    상기 베이스 수지 내에 분포된 열전도성 입자; 및
    상기 베이스 수지 내에 분포되고, 탄소계 물질을 가지는 탄소 함유 분체를 포함하고,
    상기 열전도성 입자는,
    코어; 및 상기 코어의 표면에 코팅된 금속층을 포함하며,
    상기 코어는 고분자를 포함하는 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함하는 조성물.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 인 조성물.
  6. 청구항 3 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 금속층의 함량은 상기 코어와 상기 금속층의 합량(total weight)에 대하여 0.5 내지 70 중량% 인 조성물.
  7. 삭제
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 코어는 구형이고, 상기 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛인 조성물.
  9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 베이스 수지는 에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 조성물.
  10. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조성물.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 그래핀 플레이크는 비표면적이 50 m2/g 내지 2,675 m2/g 인 조성물.
  12. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 조성물 전체 중량에 대해서 상기 열전도성 입자의 함량은 1 내지 30 중량% 인 조성물.
  13. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 조성물 전체 중량에 대해서 상기 탄소 함유 분체의 함량은 1 내지 30 중량% 인 조성물.
  14. 청구항 1에 있어서, 여분의 용매를 더 포함하고,
    상기 조성물의 전체 중량에 대해서, 상기 베이스 수지의 함량은 30 내지 65 중량%이고, 상기 열전도성 입자의 함량은 1 내지 30 중량%이며, 상기 탄소 함유 분체의 함량은 1 내지 30 중량%인 조성물.
  15. 열을 전도하는 시트로서,
    제1 면, 제2 면 및 측면들을 포함하는 베이스 필름;
    상기 베이스 필름 내에 분포된 열전도성 입자; 및
    상기 베이스 필름 내에 분포되고, 탄소계 물질을 가지는 탄소 함유 분체를 포함하고,
    상기 열전도성 입자는 코어의 표면이 금속층으로 코팅되고,
    상기 코어는 고분자를 포함하는 시트.
  16. 삭제
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 열전도성 입자의 적어도 일부는 상기 탄소 함유 분체와 접촉하고 있는 시트.
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 금속층은 단일층 또는 복수층을 포함하는 시트.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 복수층은 서로 다른 금속을 포함하는 층들이 적층된 시트.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 금속층은 금(Au), 은(Ag), 니켈-인 합금(Ni-P alloy), 니켈-붕소 합금(Ni-B alloy), 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 구리(Cu), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 로듐(Rh), 아연(Zn), 탄탈(Ta), 철(Fe), 티타늄(Ti), 백금(Pt), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 이리듐(Ir) 및 주석(Sn) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 금속층의 두께는 50 ㎚ 내지 3 ㎛ 인 시트.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 코어와 상기 금속층을 합한 합량에 대하여, 상기 금속층의 함량은 0.5 중량% 내지 70 중량%인 시트.
  23. 삭제
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 코어는 구형이며 상기 코어의 직경은 300 ㎚ 내지 30 ㎛인 시트.
  25. 청구항 15에 있어서,
    상기 고분자는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 아미노 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트.
  26. 청구항 15에 있어서,
    상기 베이스 필름은
    에틸렌 수지, 프로필렌 수지, 염화비닐 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 에스테르 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지 및 이미드 수지 중 적어도 하나를 포함하는 시트.
  27. 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 탄소 함유 분체는 탄소나노튜브, 그래핀 플레이크, 산화 그래핀 플레이크, 흑연 플레이크, 팽창 흑연 플레이크, 산화 흑연 플레이크, 플러렌, 탄소섬유 및 카본블랙 중 적어도 어느 하나를 포함하는 시트.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 그래핀 플레이크는 적어도 1층 이상의 그래핀을 포함하는 시트.
  29. 청구항 27에 있어서,
    상기 그래핀 플레이크의 비표면적은 50 m2/g 내지 2,675 m2/g 인 시트.
  30. 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 열전도성 입자의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 인 시트.
  31. 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 탄소 함유 분체의 함량은 상기 시트 전체 중량에 대해서 1 내지 30 중량% 인 시트.
  32. 청구항 15 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 시트는 면내(in-plane) 방향에 대한 수직 방향으로의 열전도도가 3 W/mK 내지 50 W/mK 인 시트.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190118305A (ko) * 2018-04-10 2019-10-18 주식회사 아모그린텍 도파민이 결합된 그래파이트를 이용한 열전도성 시트 및 그 제조 방법
WO2020149662A1 (ko) * 2019-01-17 2020-07-23 한국기계연구원 복합체 및 복합체의 제조 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017035103A1 (en) * 2015-08-25 2017-03-02 Plant Pv, Inc Core-shell, oxidation-resistant particles for low temperature conductive applications
WO2017035102A1 (en) 2015-08-26 2017-03-02 Plant Pv, Inc Silver-bismuth non-contact metallization pastes for silicon solar cells
JP7234560B2 (ja) * 2018-09-28 2023-03-08 日本ゼオン株式会社 熱伝導シートおよびその製造方法
CN110452668A (zh) * 2019-08-30 2019-11-15 哈尔滨工业大学 一种透射型辐射制冷材料、薄膜、制备方法及应用
JP2021059614A (ja) * 2019-10-02 2021-04-15 株式会社オートネットワーク技術研究所 熱伝導性フィラー、熱伝導性複合材料、ワイヤーハーネス、および熱伝導性フィラーの製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100615009B1 (ko) 2002-12-20 2006-08-25 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 전자파 흡수성 열전도성 시트
KR101175948B1 (ko) 2004-10-28 2012-08-23 다우 코닝 코포레이션 전도성 경화성 조성물

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5476612A (en) * 1989-12-30 1995-12-19 Zipperling Kessler & Co., (Gmbh & Co.). Process for making antistatic or electrically conductive polymer compositions
US5232775A (en) * 1990-10-23 1993-08-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Semi-conducting static-dissipative polymeric composites
CA2129073C (en) * 1993-09-10 2007-06-05 John P. Kalinoski Form-in-place emi gaskets
US6143405A (en) * 1998-06-30 2000-11-07 3M Innovative Properties Company Light colored, electrically conductive coated particles and composites made therefrom
JP2005187793A (ja) * 2003-12-24 2005-07-14 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 改良された接着剤
KR100725028B1 (ko) * 2006-10-24 2007-06-07 (주) 아모센스 나노 복합체 탄소섬유를 이용한 방열시트의 제조방법
JP5217745B2 (ja) * 2007-08-01 2013-06-19 日立化成株式会社 熱伝導シート及びその製造方法
KR20110012023A (ko) * 2009-07-29 2011-02-09 금오공과대학교 산학협력단 카본 블랙을 포함하는 열 방출 코팅 조성물
KR101324707B1 (ko) * 2011-03-21 2013-11-05 (주)월드튜브 방열용 조성물 및 이를 이용한 방열제품

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100615009B1 (ko) 2002-12-20 2006-08-25 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 전자파 흡수성 열전도성 시트
KR101175948B1 (ko) 2004-10-28 2012-08-23 다우 코닝 코포레이션 전도성 경화성 조성물

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190118305A (ko) * 2018-04-10 2019-10-18 주식회사 아모그린텍 도파민이 결합된 그래파이트를 이용한 열전도성 시트 및 그 제조 방법
KR102537709B1 (ko) * 2018-04-10 2023-05-31 주식회사 아모그린텍 도파민이 결합된 그래파이트를 이용한 열전도성 시트 및 그 제조 방법
WO2020149662A1 (ko) * 2019-01-17 2020-07-23 한국기계연구원 복합체 및 복합체의 제조 방법
KR20200089796A (ko) * 2019-01-17 2020-07-28 한국기계연구원 복합체 및 복합체의 제조 방법
KR102173036B1 (ko) 2019-01-17 2020-11-03 한국기계연구원 복합체 및 복합체의 제조 방법

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