KR101272397B1 - 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층, 열확산 및 열방사 매트층 및 고분자 탄성 쿠션층을 포함하며, 또한. 도전성 점착층 또는 기능성 점착층을 포함하여, 전기적 접지 기능, 열확산 및 열방사 기능이 우수할 뿐만 아니라, 탄성에 의한 방진 및 충격흡수 기능이 우수한, 열확산, 차광기능, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트에 관한 것이다.

Description

열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 및 이의 제조방법{MULTI-FUNCTIONAL THIN LAYER SHEET WITH EXCELLENT THERMAL DIFFUSION PROPERTIES, ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING FUNCTION AND IMPACT ABSORBING FUNCTION AND METHOD FOR PREPARINbG THE SAME}
본 발명은 전자파와 발열에 의한 문제가 발생할 수 있는 전자제품에 사용되는 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
마이크로프로세서의 ‘chip 전력 위기’로 대표되듯이 최근 전자기기의 열문제에 대한 심각성이 늘어나고 있다. ‘보다 빠르고 보자 작게’라고 하는 시장 요구는 실장 기술이나 반도체 기술 개발을 가속시켜 소비전력 밀도 증대를 가져왔지만 한편으로는 전자기기의 소음 저감이나 불필요한 방사 노이즈의 억제 등 환경 친화적인 요구가 증대되고 있다. 현재의 기술 개발은 저소비전력화가 고속화를 따라 잡지 못하는 상황에 있다. 소음이 없는 기기 고방열재료, 저전력 디바이스, 전자기기용 열유체 해석 소프트웨어 등이 주된 열문제 대책으로 이슈가 되고 있다. 냉각용 전력의 저감이나 냉각 소음의 억제가 제품의 큰 차별화가 되어 방열을 위한 소재나 디바이스 설계 및 재료 개발이 최근 방향이 되고 있다.
일반적으로 첨단 통신 및 디지털 전기전자 제품의 작동시에는 슬림화되고 메인보드에 실장된 각종부품이 경박 단소화된 구조의 디지털 통신 및 전기전자제품의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 전도 및 방출시키지 못하는 경우 발생된 열에 의해 소자의 기능저하, 오작동 및 수명단축 등의 문제가 발생한다.
또한 최근의 첨단 디지털 제품은 슬림화 추세와 더불어 고성능 대용량화가 심화되고 있는 경향이어서 반도체 칩셋, 배터리 장착 부위, 백라이트 등에서 발생되는 열을 효과적으로 방출하는 것은 디지털 제품의 성능과 신뢰성을 결정하는데 매우 중요한 요소라고 할 수 있다.
또한, 최근 전자통신기기의 사용이 급격히 늘어남에 따라 전자파의 폐해에 대한 우려와 관심이 높아지고 전자파가 인체에 부정적인 영향을 미치는 연구결과가 속속 발표되면서 업계에서도 국민건강보호를 위하여 전자파 차폐기술의 개발에 박차를 가하고 있다.
일반적으로 상기와 같은 첨단 디지털 제품의 열전도 및 열방사 방법으로써 CPU 또는 반도체 등의 발열 소자에는 히트싱크를 적용하거나 백라이트 및 배터리 등의 발열이 일어나는 부위에는 열전 패드 및 방열시트를 적용하여 상기에서 발생되는 열을 전도 및 방사시키는 기능을 한다.
이때 적용되는 기존의 히트싱크는 방열면적을 극대화하기 위하여 돌출부의 두께 및 면적을 최대화한 알루미늄과 같은 금속재질의 제품이 사용되거나 최근에는 후막형태의 세라믹 히트싱크가 적용되고 있으며 발열면적이 광범위한 경우에는 그라파이트 호일 또는 그라파이트 페이스트나 카본블랙을 코팅한 시트타입의 제품이 적용되고 있다.
이러한 열확산을 위한 시트타입의 제품에 관한 종래기술로서 한국공개특허 제2008-0076761호에서는 유기계 고분자 및 열전도성 충진제를 포함하는 조성물에 의하여 형성된 열전도층; 상기 열전도층의 표면에 제공되고 금속재료에 의하여 형성된 열확산층; 상기 열확산층의 표면에 제공되고 전기절연성 재료에 의하여 형성된 단열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 확산 시트를 개시한다.
이러한 히트싱크는 방열 특성을 좋게 하기 위하여 제품의 두께를 최대로 높여야 하는 단점이 있어서 슬림화되고 경박단소화 되는 디지털 전기전자 기기 내에서 발생되는 열을 효과적으로 전도 및 방사시키기에는 한계점이 있다.
또한 기존의 방열시트 역시 박막화가 어렵고 전기적으로 쇼트되거나 입자이탈 문제 및 파쇄되기 쉬운 제품의 단점을 보완하여 제조된 후막타입의 경우 열방사 특성이 현저히 저하된다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 본 발명자들은 스마트 폰, 테블릿 PC 등, 모바일 제품의 LCD 및 OLED, BLU, FPCB 등의 부위와 다양한 전자제품에 적용되어 조립 밀착성, 기밀성, 방수성, 차광성 및 방진과 충격 흡수 기능을 가지면서도 우수한 열확산 특성 및 전자파 차폐 기능을 갖는 복합기능 박막시트를 개발하기 위하여 연구를 거듭하였고 그 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 고주파 방사 노이즈에 대한 전자파 차폐 및 정전기로부터 회로를 보호할 수 있는 접지기능을 나타냄과 동시에 열전도, 열확산 및 열방사 기능을 우수할 뿐만 아니라 탄성 특성에 의한 방진 및 충격흡수 기능을 나타내는, 복합기능 박막시트를 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층; 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 형성되며, 구리 미립자를 포함하는 제1 열확산 및 열방사 매트층; 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 접착층; 상기 접착층의 상면에 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층; 및 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 형성되며, 구리 미립자를 포함하는 제2 열확산 및 열방사 매트층을 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트를 제공한다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 고분자 탄성 쿠션층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 고분자 탄성 쿠션층의 하면에 형성된 이형 필름층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면 및 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면 중 적어도 일면에 형성된 도전성 점착층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 내열성, 열전도성 및 차광성을 갖는 기능성 점착층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 블랙 절연 보호 필름층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 도전성 점착층의 상면에 형성된 Removal Film층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 도전성 점착층의 하면에 형성된 이형 필름층을 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층 및 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층은 각각 단면 또는 양면 케미칼 에칭 및 아노다이징 처리된 처리된 알루미늄 박; 단면 또는 양면 매트 처리된 구리박; 및 단면 또는 양면 에칭 처리된 주석 박으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로부터 제조되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 제1 열확산 및 열방사 매트층 및 제2 열확산 및 열방사 매트층은 각각 그 표면이 구리 미립자들이 돌출되어 있는 구리박막; 또는 그 표면이 구리 미립자들이 돌출되어 있는 구리박막과 상기 구리박막 상에 적층된 세라믹 방열박막층으로 형성된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 고분자 탄성 쿠션층은 발포된 스폰지 타입의 폴리우레탄, 아크릴 레진, 폴리프로필렌, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로 제조되는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 도전성 점착층은 아크릴수지 및 우레탄수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 도전성 카본블랙, 동 및 은으로 구성된 군에서 선택되는 도전성 금속분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트로 형성된 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 기능성 점착층은 아크릴 수지 및 우레탄 수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 블랙안료 및 알루미나 중 선택되는 기능성 분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트로 형성된 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, (S1) 금속박으로 형성된 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에, 다수의 구리미립자가 부착되어 표면에 돌출된 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하는 단계; (S2) 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에, 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하는 단계; (S3) 상기 접착층의 상면에, 금속박으로 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하는 단계; 및 (S4) 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 다수의 구리미립자가 부착되어 돌출된 제2 열확산 및 열방사 매트층을 형성하는 단계를 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법을 제공한다.
상기 구현예에 의한 복합기능 박막시트는 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 고분자 탄성 쿠션층을 추가로 포함하며, 상기 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법은 상기 (S1) 단계 이전에 고분자 탄성 쿠션층의 상면에 금속박으로 형성된 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 복합기능 박막시트는 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면 및 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면 중 적어도 일면에, 아크릴수지 및 우레탄수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 도전성 카본블랙, 동 및 은으로 구성된 군에서 선택되는 도전성 금속분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트를 코팅하여 도전성 점착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법은 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에, 아크릴 수지 및 우레탄 수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 블랙안료 및 알루미나 중 선택되는 기능성 분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트를 코팅하여 기능성 점착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법은 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에, 블랙 절연 보호 필름층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법은 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 도전성 점착층의 상면에 형성된 Removal Film층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법은 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 도전성 점착층의 하면에, 이형 필름층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제3 구현예로서, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트를 포함하는 디지털 전기전자제품을 제공한다.
본 발명에 따른 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 슬림화되고 메인보드에 실장된 각종 부품이 경박단소화된 구조의 디지털 통신 및 전기전자제품의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 확산 및 방출시킬 수 있다. 또한, 스마트 폰, 테블릿 PC, 모바일 및 디스플레이 제품의 LCD 및 OLED, BLU, FPCB, 윈도우 패널 등의 부위에 적용되어 조립 밀착성, 기밀성, 방수성, 차광성 및 방진과 충격 흡수 기능을 할 수 있으며, 초박막 복합기능 제품으로서 최첨단 모바일 제품에 적용하기에 매우 적합하다는 특징과 제조공정상 대량생산할 수 있어 가격경쟁력이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따른 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 복합기능 박막시트의 전자파의 주파수에 따른 차폐율을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층; 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 형성되며, 구리 미립자를 포함하는 제1 열확산 및 열방사 매트층; 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 접착층; 상기 접착층의 상면에 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층; 및 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 형성되며, 구리 미립자를 포함하는 제2 열확산 및 열방사 매트층을 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트에 관한 것이다.
본 발명은 일 구현예에 따르면, 상기 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 도 1에 나타난 바와 같이, 이형 필름층(50); 고분자 탄성 쿠션층(40); 도전성 점착층(60); 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층(10); 제1 열확산 및 열방사 매트층(30); 접착층(20); 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층(11); 제2 열확산 및 열방사 매트층(31); 도전성 점착층(60); 및 Removal Film층(90)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 도 2에 나타난 바와 같이, 이형 필름층(50); 고분자 탄성 쿠션층(40); 기능성 점착층(70); 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층(10); 제1 열확산 및 열방사 매트층(30); 접착층(20); 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층(11); 제2 열확산 및 열방사 매트층(31); 및 블랙 절연 보호 필름층(80)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 도 3에 나타난 바와 같이, 이형 필름층(50); 도전성 점착층(60); 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층(10); 제1 열확산 및 열방사 매트층(30); 접착층(20); 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층(11); 제2 열확산 및 열방사 매트층(31); 도전성 점착층(60); 및 Removal Film층(90)을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 (S1) 금속박으로 형성된 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에, 다수의 구리미립자가 부착된 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하는 단계; (S2) 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에, 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하는 단계; (S3) 상기 접착층의 상면에, 금속박으로 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하는 단계; 및 (S4) 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에. 다수의 구리미립자가 부착된 제2 열확산 및 열방사 매트층을 적층하는 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
이하, 본 발명의 복합기능 박막시트를 각 구성요소별로 상세히 설명한다.
[제1 및 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층]
본 발명에 있어서, 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층 및 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층은 각각 구리박, 알루미늄, 주석 등의 전기전도성이 우수한 금속박으로 제조될 수 있고, 금속박은 유해한 전자파 차단 역할 뿐만 아니라 정전기 방지 및 전기적 접지 역할을 할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층 및 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층은 각각 단면 또는 양면 케미칼 에칭 및 아노다이징 처리된 처리된 알루미늄 박; 단면 또는 양면 매트처리된 구리박; 및 단면 또는 양면 에칭 처리된 주석 박으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로부터 제조될 수 있다.
바람직하게는, 열방사 및 열확산층이 코팅되었을 때 우수한 방열효과 및 코팅층의 부착특성을 극대화하기 위하여 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층 및 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층으로서 매트면(matt side)이 발달된 전해 구리박 또는 케미칼 에칭 및 아노다이징 처리된 알루미늄 박을 사용할 수 있다. 여기서, 케미칼 에칭은 10~30W% 농도의 수산화나트륨(NaOH) 용액에서 10초~5분간 침적한 후 수세 및 건조하여 처리한 것을 의미한다.
[제1 및 제2 열확산 및 열방사 매트층]
본 발명에 있어서, 제1 열확산 및 열방사 매트층; 및 제2 열확산 및 열방사 매트층은 각종 디지털 전자기기의 내부 및 각종 부품에서 발생하는 열을 효율적으로 확산 및 방출시키는 기능을 할 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 “매트”는 그 표면이 거칠고 광택이 없는 형태를 의미한다.
상기 제1 열확산 및 열방사 매트층 및 제2 열확산 및 열방사 매트층은 각각 그 표면이 구리 미립자들이 돌출되어 있는 구리박막으로 형성된 것일 수 있다. 이때, 구리 미립자가 돌출된 높이는 매트층의 적합한 열확산 및 열방출 기능을 고려하여 2~6㎛일 수 있다.
또한, 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층 및 제2 열확산 및 열방사 매트층은 각각 그 표면이 구리 미립자들이 돌출되어 있는 구리박막과 상기 구리박막 상에 적층된 세라믹 방열박막층으로 형성된 것일 수 있다. 이때, 구리 미립자가 돌출된 높이는 매트층의 적합한 열확산 및 열방출 기능을 고려하여 2~6㎛일 수 있으며, 상기 세라믹 방열박막층 역시 세라믹 미립자들이 그 표면에 돌출되어 있는 것일 수 있다.
본 발명에서 열확산 및 열방사 매트층은 열전도율이 우수한 금속인 구리가 주요 소재이며 황산동 액조 내에 커다란 스테인리스 드럼을 음극으로 하여 천천히 회전시키면서 구리를 석출시켜 구리박막으로 얻는 연속도금 방식에 의해 제조되며 이때 스테인레스 면과 접촉된 면은 구리박막의 광택면이되고, 반대면은 표면에 구리입자들이 거칠게 잘 발달된 무광면이 된다. 이렇게 제조된 전해 구리박막의 두께는 5 ~ 70㎛ 정도이며, 이때 구리박막의 일면에 구리입자들이 거칠게 잘 발달된 매트(Matt) 타입일수록 비표면적이 극대화되어 우수한 방열효과를 나타낼 수 있다.
다시 말해, 상기 열확산 및 열방사 매트층의 형성은 열전도 및 전자파 차폐층의 기능을 하는 도금조에 형성된 구리박에 CuSO₄ 5H₂O는 40~90g/l, H₂SO₄는 30~80g/l, 온도는 30~80℃, 전류는 5~15A/dm², 시간은 동의 입자 크기 및 밀도의 도금요구 특성에 따라 다양하게 조절하는 조건으로 번트(Burnt) 공정을 실시하여 미세입자를 얻기 위한 기초 핵을 만드는 단계; 상기와 같이 번트 공정이 이루어진 구리호일을 역시 도금조에서 CuSO₄ 5H₂O는 160~220g/l, H₂SO₄는 70~100g/l, 온도는 40~55℃, 전류는 5~20A/dm², 시간은 번트의 상태에 따라 조절하는 조건으로 캡슐링 공정을 실시하여 번트공정으로 얻어진 미세 구리입자의 기초 핵을 성장 및 안정화하는 단계; 상기와 같이 번트공정 및 캡슐링 공정을 거쳐서 얻어진 구리호일의 미세입자 크기는 0.5~3.0㎛이고, 높이는 2.0~6.0㎛이며, 또한 완성된 구리호일의 전체두께는 8.0~40㎛으로 제조되도록 하는 단계를 포함하여 형성될 수 있다.
[접착층]
접착층은 우레탄, 폴리에스테르 및 우레탄과 폴리에스테르 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 접착제를 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 코팅하여 형성될 수 있다.
[고분자 탄성 쿠션층]
고분자 탄성 쿠션층은 충격 및 진동 흡수, 조립 밀착성, 방수 기능을 할 수 있도록 복합기능 박막시트에 쿠션성을 부여하기 위하여 시트 제조시 케미컬 발포 또는 기계적 발포를 하여 균일한 셀을 형성하여 제조될 수 있다.
상기 고분자 탄성 쿠션층은 발포된 스폰지 타입으로서, 폴리우레탄, 아크릴 레진, 폴리프로필렌, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로 제조될 수 있다.
[이형 필름층]
이형 필름층은 이형지 또는 PET 이형필름일 수 있으며, 이형 필름층의 상면에 코팅되어 형성될 수 있는 기능성 점착층, 고분자 탄성 쿠션층 등을 보호하는 역할을 할 수 있다.
[도전성 점착층]
도전성 점착층은 아크릴 수지 및 우레탄 수지 중 선택되는 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 도전성 카본블랙, 동 및 은으로 구성된 군에서 선택되는 도전성 금속분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트로로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 점착층이 고분자 탄성 쿠션층 또는 이형 필름층 상에 형성될 경우, 상기 점착 페이스트를 고분자 탄성 쿠션층 또는 이형 필름층의 상면에 코팅시켜 도전성 점착층을 형성할 수 있다.
상기 도전성 점착층은 전자파 또는 정전기로부터 회로와 부품을 보호하기 위해 그라운딩(접지) 기능을 하며, 또한 모듈과 케이스 및 기구물 등에 기능성 시트 및 유닛을 고정시키는 기능을 한다.
[기능성 점착층]
기능성 점착층은 내열성, 열전도성 및 차광성을 갖는 기능성 점착층으로서, 아크릴 수지 및 우레탄 수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 블랙안료 및 알루미나 중 선택되는 기능성 분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트로 형성될 수 있다. 이때, 블랙안료는 탄소나노튜브, 카본블랙 등일 수 있으나, 블랙안료로 사용되는 것이라면 이에 제한되지 않는다.
상기 기능성 점착층은 복합기능 박막시트를 피착재에 고정시키고 상하통전 되도록 하여 전기적으로 접지, 열전도 및 차광 기능을 할 수 있다.
[절연 보호 필름층]
절연 보호 필름층은 전기적으로 절연된 특성을 나타내며, 그 재질은 블랙 폴리에스테르 박막필름, 블랙 폴리프로필렌 및 블랙 폴리이미드 필름으로 구성된 군에서 선택되는 것일 수 있으며 내식성, 내약품성, 내전압 특성, 전기적 절연특성 향상 및 신뢰성을 향상시키는 기능을 한다.
[제거필름(Removal Film)층]
제거필름층은 폴리에스테르 필름 및 이형지 중 선택되는 1종 이상으로 형성될 수 있으며, 더욱 구체적으로, 제거필름층에 사용된 폴리에스테르 필름은 투명 폴리에스테르 필름일 수 있다.
상기 제거필름층은 가공공정 중 점착제 및 시트를 보호하는 역할을 할 수 있다.
전술한 바와 같은 복합기능 박막시트는, 고주파 방사 노이즈에 대한 전자파 차폐 및 정전기로부터 회로를 보호할 수 있는 접지기능의 기초 역할 뿐만 아니라 발열부위로부터 발생되는 국부적인 열을 신속히 전도 및 확산시키는 기능을 하여 열에 의한 노이즈 문제를 해결하고, 제품의 슬림화가 심화된 각종 전자기기 등의 메인보드에 실장되어 발열원이 되고 있는 CPU 및 각종 반도체 IC 부품 등의 발열소자에서 발생하는 열을 전도 및 오픈 스페이스 공간으로 열을 전도, 확산 및 방사는 역할이 우수할 뿐만 아니라 우수한 탄성기능에 의한 방진 및 충격흡수 등의 기능을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 우수한 전기 전도성 및 전자파 노이즈 차폐 특성을 갖는 금속층의 일측면 혹은 양측면이 우수한 열방사 및 열확산 효과를 갖도록 매트면이 잘 형성된 구리박을 케미칼 본딩 방식으로 적층하고 이의 일측면에 방진 및 충격흡수 기능이 우수한 박막타입의 고분자 탄성 쿠션층을, 다른 일측면에는 도전성 점착제를 포함하는 박막시트로써, 슬림화되고 메인보드에 실장된 각종 부품이 경박단소화된 구조의 디지털 통신 및 전기전자제품의 내부에서 발생되는 열을 효율적으로 확산 및 방출시킬 수 있으며, 스마트 폰, 테블릿 PC, 모바일 및 디스플레이 제품의 LCD 및 OLED, BLU, FPCB, 윈도우 패널 등의 부위에 적용되어 조립 밀착성, 기밀성, 방수성, 차광성 및 방진과 충격 흡수 기능을 하는 매우 유용한 제품이며, 초박막 복합기능 제품으로서 최첨단 모바일 제품에 적용하기에 매우 적합하다는 특징과 제조공정상 대량생산할 수 있어 가격경쟁력이 매우 우수한 장점을 가지고 있다.
한편, 전술한 바와 같은 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트는 (S1) 금속박으로 형성된 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에, 다수의 구리미립자가 부착된 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하는 단계; (S2) 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에, 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하는 단계; (S3) 상기 접착층의 상면에, 금속박으로 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하는 단계; 및 (S4) 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에. 다수의 구리미립자가 부착된 제2 열확산 및 열방사 매트층을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
하기 실시예에서, 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층으로서 비표면적을 극대화시켜서 열방사 및 열확산을 높이기 위해 단면이 매트처리된 구리박을 사용하였고, 제1 열확산 및 열방사 매트층 및 제2 열확산 및 열방사 매트층은 구리 미립자들이 부착되어 표면에 미세하게 돌출된 형태로 형성된 구리박을 사용하였다.
실시예 1
PET 이형필름의 상면에 폴리우레탄 수지를 코팅하여 고분자 탄성 쿠션층을 형성하되, 상기 고분자 탄성 쿠션층 형성시 기계적 발포를 하여 균일한 셀을 형성하도록 하였다.
제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 아크릴수지에 니켈금속 분말 및 도전성 카본블랙을 분산시킨 도전성 점착 페이스트를 코팅하여 도전성 점착층을 형성한 후, 상기 고분자 탄성 쿠션층의 상면을 상기 도전성 점착층에 적층하였다.
그 후, 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하였다.
상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 우레탄계 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하였다.
상기 접착층의 상면에 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하고, 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 제2 열확산 및 열방사 매트층을 형성하였다.
상기 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 아크릴수지에 니켈금속 분말 및 도전성 카본블랙을 분산시킨 도전성 점착 페이스트를 코팅하여 도전성 점착층을 형성하였다.
도전성 점착층의 상면에 폴리에스테르 필름으로 된 제거 필름층을 형성하여, 복합기능 박막시트를 제조하였다.
실시예 2
PET 이형필름의 상면에 폴리우레탄 수지를 코팅하여 고분자 탄성 쿠션층을 형성하되, 상기 고분자 탄성 쿠션층 형성시 기계적 발포를 하여 균일한 셀을 형성하도록 하였다.
제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 아크릴수지에 블랙안료로서 카본블랙을 분산시킨 기능성 점착 페이스트를 코팅하여 기능성 점착층을 형성한 후, 상기 고분자 탄성 쿠션층의 상면에 상기 기능성 점착층을 적층하였다.
그 후, 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하였다.
상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 우레탄계 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하였다.
상기 접착층의 상면에 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하고, 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 제2 열확산 및 열방사 매트층을 형성하였다.
상기 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 드라이 라미네이션 공법으로 블랙 폴리에스테르 절연 보호필름층을 형성하여, 복합기능 박막시트를 제조하였다.
실시예 3
이형층으로서, PET 이형필름을 준비하였다.
제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 아크릴수지에 니켈금속 분말 및 도전성 카본블랙을 분산시킨 도전성 점착 페이스트를 코팅하여 도전성 점착층을 형성한 후, 상기 PET 이형필름의 상면에 상기 도전성 점착층을 적층하였다.
그 후, 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하였다.
상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 우레탄계 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하였다.
상기 접착층의 상면에 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하고, 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 제2 열확산 및 열방사 매트층을 형성하였다.
상기 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 아크릴수지에 니켈금속 분말 및 도전성 카본블랙을 분산시킨 도전성 점착 페이스트를 코팅하여 도전성 점착층을 형성하였다.
도전성 점착층의 상면에 폴리에스테르 필름으로 된 제거 필름층을 형성하여, 복합기능 박막시트를 제조하였다.
실시예 및 비교예에서 제조된 복합기능 박막시트에 대하여, 차폐율을 아래와 같은 방법으로 측정하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(1) 차폐율
차폐율은 휴렛패커드사의 스펙트럼 아날라이져 4194A 모델의 차폐율 측정기기를 이용하여 ASTM D4935 측정규격에 의해 10~1000MHz의 주파수 영역에서, 실시예 1에서 제조된 복합기능 박막시트의 차폐율을 측정하였다
차폐율 측정결과, 도 4에 나타난 바와 같이 실시예 1에서 제조된 복합기능 박막시트는 10~1000MHz의 주파수 영역에서 평균 76.42dB의 차폐율을 나타내어, 종래 각종 디스플레이 기기에 차폐효과를 위해 사용하던 시트들이 일반적으로 55~65dB의 차폐율을 나타내는 것에 비해 우수한 차폐효과를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
10: 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층
11: 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층
20: 접착층
30: 제1 열확산 및 열방사 매트층
31: 제2 열확산 및 열방사 매트층
40: 고분자 탄성 쿠션층
50: 이형 필름층
60: 도전성 점착층
70: 기능성 점착층
80: 블랙 절연 보호 필름층
90: Removal Film층

Claims (21)

  1. 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층;
    상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 형성되며, 구리 미립자를 포함하는 제1 열확산 및 열방사 매트층;
    상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 접착층;
    상기 접착층의 상면에 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층; 및
    상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에 형성되며, 구리 미립자를 포함하는 제2 열확산 및 열방사 매트층을 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 고분자 탄성 쿠션층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고분자 탄성 쿠션층의 하면에 형성된 이형 필름층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면 및 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면 중 적어도 일면에 형성된 도전성 점착층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 내열성, 열전도성 및 차광성을 갖는 기능성 점착층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 절연 보호 필름층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  7. 제4항에 있어서,
    제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 도전성 점착층의 상면에 형성된 Removal Film층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  8. 제4항에 있어서,
    제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 도전성 점착층의 하면에 형성된 이형 필름층을 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층 및 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층은 각각 단면 또는 양면 케미칼 에칭 및 아노다이징 처리된 처리된 알루미늄 박; 단면 또는 양면 매트처리된 구리박; 및 단면 또는 양면 에칭 처리된 주석박으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로부터 제조되는 것을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열확산 및 열방사 매트층 및 제2 열확산 및 열방사 매트층은 각각 그 표면이 구리 미립자들이 돌출되어 있는 구리박막; 또는 그 표면이 구리 미립자들이 돌출되어 있는 구리박막과 상기 구리박막 상에 적층된 세라믹 방열박막층으로 형성된 것임을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 고분자 탄성 쿠션층은 발포된 스폰지 타입의 폴리우레탄, 아크릴 레진, 폴리프로필렌, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 소재로 제조되는 것임을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 도전성 점착층은 아크릴수지 및 우레탄수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 도전성 카본블랙, 동 및 은으로 구성된 군에서 선택되는 도전성 금속분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트로 형성된 것임을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 기능성 점착층은 아크릴 수지 및 우레탄 수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 블랙안료 및 알루미나 중 선택되는 기능성 분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트로 형성된 것임을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트.
  14. (S1) 금속박으로 형성된 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에, 다수의 구리 미립자가 부착되어 표면에 돌출된 제1 열확산 및 열방사 매트층을 형성하는 단계;
    (S2) 상기 제1 열확산 및 열방사 매트층의 상면에, 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하는 단계;
    (S3) 상기 접착층의 상면에, 금속박으로 형성된 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하는 단계; 및
    (S4) 상기 제2 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 상면에. 다수의 구리미립자가 부착되어 돌출된 제2 열확산 및 열방사 매트층을 형성하는 단계를 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복합기능 박막시트는 상기 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 고분자 탄성 쿠션층을 추가로 포함하며,
    상기 (S1) 단계 이전에 고분자 탄성 쿠션층의 상면에 금속박으로 형성된 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층을 적층하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는. 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 복합기능 박막시트는 제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면 및 제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면 중 적어도 일면에, 아크릴수지 및 우레탄수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 도전성 카본블랙, 동 및 은으로 구성된 군에서 선택되는 도전성 금속분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트를 코팅하여 도전성 점착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서,
    제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에, 아크릴 수지 및 우레탄 수지 중 선택되는 1종 이상의 수지에 니켈, 니켈-그라파이트, 블랙안료 및 알루미나 중 선택되는 기능성 분말을 첨가하여 분산시킨 점착 페이스트를 코팅하여 기능성 점착층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서,
    제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에, 블랙 절연 보호 필름층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    제2 열확산 및 열방사 매트층의 상면에 형성된 도전성 점착층의 상면에 형성된 Removal Film층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  20. 제16항에 있어서,
    제1 전자파 차폐성 및 열전도성 금속층의 하면에 형성된 도전성 점착층의 하면에, 이형 필름층을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트의 제조방법.
  21. 제1항의 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트를 포함하는 디지털 전기전자제품.
KR1020130039678A 2012-10-22 2013-04-11 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 및 이의 제조방법 KR101272397B1 (ko)

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