KR101550406B1 - 방열 접착제 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 방열 접착제 제조방법은 제1접착층을 형성하는 제1단계, 상기 접착층 상에 방열층을 형성하는 제2단계, 상기 방열층 상에 제2접착층을 적층하는 제3단계, 상기 제2단계 및 상기 제3단계를 적어도 1회 이상 반복 수행하는 제4단계 및 상기 제2접착층 및 상기 방열층이 순차적으로 반복 적층된 방열 접착층을 접합면과 소정 각도를 이루도록 절단하는 제5단계를 포함한다.

Description

방열 접착제 제조방법{Manufacturing Method of Thermal Adhesive}

본 발명은 방열 접착제 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접착층 및 방열층을 순차적으로 반복 적층하여 접착층 사이 사이에 구비된 복수의 방열층을 통해 방열 성능이 우수하고, 제조 단가가 낮으며 제조가 용이한 방열 접착제 제조방법에 관한 것이다.

광원소자인 엘이디 램프는 전류가 흐르면 빛을 방출하는 다이오드의 한가지로, 초기에 낮은 휘도와 색깔 구현의 한계가 있었으나, 현재는 새로운 발광 다이오드 원재료와 진보된 생산기술로 백색을 포함한 가시광선 영역의 모든 색깔을 구현할 수 있다. 이러한 고휘도, 고효율, 다양한 색깔의 발광 다이오드는 이미 대형 전광판, 비상등, 교통 신호등 등에 널리 응용되고 있다.

종래에 사용되고 있는 엘이디 방열구조는 엘이디 램프에서 발생하는 열의 대부분은 엘이디 하우징 내에 삽입되어 있는 히트싱크슬러그를 통하여 회로기판 상의 접속부로 전달되고, 다시 회로기판 하부의 철판 등 열전도성이 우수한 금속판으로 전도되어 금속판 배면의 넓은 면적을 통하여 외부로 열을 방출하도록 구성되어 있다.

이러한 구조는 열전도도가 우수한 금속을 이용함으로 엘이디 램프가 밀집된 영역에서 발생된 열을 빠른 시간 내에 금속판 전면으로 전도, 확산시켜 단위면적당 발열량을 저감시킬 수 있지만, 기존 열전도성이 우수한 금속의 열전도계수 향상에 한계성이 있다.

방열성 접착제는 인쇄 회로 기판 상에 발열이 심한 LED 발광 소자 등의 접착을 위하여 널리 사용되고 있다.

종래의 방열성 접착제는 주로 방열성을 갖는 분말에 바인더, 유기용제 및 첨가제 등을 첨가하여 페이스트 상으로 혼합되어 제조되었다. 특히, 높은 방열성이 요구되는 분야의 경우에는 금 분말, 은 분말, 팔라듐 분말 또는 이들의 합금 분말을 주로 이용되고 있다.

일반적으로 방열성이 우수한 방열 접착제를 형성하기 위해서는 방열성이 우수한 은 분말 등이 70중량% 내지 90중량%를 사용하여야 한다. 만약, 방열성능을 갖는 분말의 함유율이 낮은 경우에는 방열성이 낮아지고, 함유율을 높이면 가격이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 혼합과정에서 방열 성능을 갖는 분말이 고루 혼합되지 못하면 일 부분에서는 방열이 이루어지지 못하는 문제를 유발할 수 있다.

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따라서, 본 발명은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 접착층 및 방열층을 순차적으로 반복 적층하여 접착층 사이 사이에 구비된 복수의 방열층을 통해 방열 성능이 우수하고, 제조 단가가 낮으며 제조가 용이한 방열 접착제 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방열 접착제 제조방법은 제1접착층을 형성하는 제1단계, 상기 접착층 상에 방열층을 형성하는 제2단계, 상기 방열층 상에 제2접착층을 적층하는 제3단계, 상기 제2단계 및 상기 제3단계를 적어도 1회 이상 반복 수행하는 제4단계 및 상기 제2접착층 및 상기 방열층이 순차적으로 반복 적층된 방열 접착층을 접합면과 소정 각도를 이루도록 절단하는 제5단계를 포함한다.

이때, 상기 제1접착층 및 상기 제2접착층은 열경화 수지를 포함할 수 있다.

또한, 상기 접착층은 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 실리콘, 폴리우레탄, 알릴 수지, 열경화성 아크릴 수지, 페놀-메라민축 중합수지, 요소-멜라민 축중합수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.

또한, 상기 방열층은 Ag, Cu, Al, Ni, 팽창 흑연, 탄소 나노 튜브, 탄소 및 그라핀으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 5단계는 상기 방열 접착층을 상기 접합면과 수직하게 절단할 수 있다.

본 발명의 방열 접착제 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 방열 분말을 접착층에 혼합하여 사용하지 않고, 접착층 및 방열층을 순차적으로 반복 적층하여 형성된 방열 접착층을 절단하는 공정을 통해 제조가 이루어지기 때문에 제조가 용이한 효과가 있다.

둘째, 방열층이 LED와 같은 발열 제품 및 방열판과 직접 접촉되어 있기 때문에 발열제품에서 발생하는 열을 방열판으로 신속하게 전달하여 우수한 발열 성능을 얻을 수 있는 효과가 있다.

셋째, 복수의 방열층이 제품과 복수의 위치에서 접촉되기 때문에 균일한 방열이 가능한 효과가 있다.

넷째, 방열과 접착이 동시에 이루어져 발열 제품에 접착 및 방열을 위한 복수의 공정을 사용하지 않고, 방열 접착제만으로 방열 및 접착 공정을 동시에 수행할 수 있으므로, 접착공정이 용이한 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 방열 접착제 제조방법을 순차적으로 나타내는 순서도;
도 2는 본 발명에 따른 방열 접착제 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명에 따른 방열 접착층의 사시도; 및
도 4는 본 발명에 따른 방열 접착층의 절단 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방열 접착제 제조방법을 순차적으로 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 방열 접착제 제조방법을 순차적으로 나타내는 단면도이다. 본 발명에 따른 방열 접착제 제조방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 접착층(100)을 형성한다(S100). 이때, 접착층(100)은 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 사용하여 육면체 형상으로 형성한다. 이러한 접착층(100)은 에폭시 수지(Epoxy Resin), 페놀 수지(Phenolics), 멜라민 수지(Melamine Resin), 우레아 수지(Urea Resin), 불포화 폴리에스테르 수지(Polyester, Unsaturate Polyester), 실리콘(Silicon), 폴리우레탄(Polyurethane), 알릴 수지(Allyl Resin), 열경화성 아크릴 수지, 페놀-메라민축 중합수지, 요소-멜라민 축중합수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하여 형성할 수 있다. 바람직하게는 접착층(100)으로 에폭시 수지를 사용하는 것이 좋다.

다음으로, 접착층(100) 상에 방열층(200)을 형성한다(S200). 이때, 방열층(200)은 접착층(100)과 대응되는 면적을 갖도록 접착층(100)의 상단 전면에 형성된다. 이러한 방열층(200)은 Ag, Cu, Al, Ni, 팽창 흑연, 탄소 나노 튜브, 탄소 및 그라핀(Graphene)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 그라핀을 사용하는 것이 좋다.

그라핀은 연필심으로 쓰이는 흑연, 즉, 그래파이트(Graphite)와 탄소이중결합을 가지는 분자를 뜻하는 접미사(ene)를 결합하여 만들어진 용어이다. 이러한 그라핀은 2004는 영국 맨체스터대학교 연구팀이 상온에서 완벽한 2차원 구조의 그라핀을 만들어내는데 성공하였는데, 당시 연구팀은 스카치테이프의 접착력을 이용하여 흑연에서 그라핀을 분리하였다.

흑연은 탄소를 6각형 벌집모양으로 층층이 쌓아 올린 구조로 이루어져 있는데 그라핀은 흑연에서 가장 얇게 한 겹을 분리한 것이다. 탄소동체인 그라핀은 탄소나노튜브, 풀러린(Fullerene)처럼 원자번호 6번인 탄소로 구성된 나노물질이다.

그라핀은 2차원 평면형태를 가지고 있으며, 두께는 0.2nm로 얇으면서 물리적, 화학적 안정성이 높다. 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 또한, 강도는 강철보다 200배 이상 강하고, 최고의 열전도성을 자랑하는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높으며, 탄성이 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.

이와 같이, 그라핀은 열전도성이 매우 우수한 물질이기 때문에 방열층(200)에 매우 적합한 물질로 사용될 수 있다.

접착층(100) 상에 방열층(200)을 형성하는 방법은 다양한 방법을 선택적으로 사용할 수 있다. 일예로, 방열층(200)의 PR(Photoresist), ER(Electron Resist) 및 열압착 중 어느 하나의 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 전술한 방법 외에 접착층(100) 상에 방열층(200)을 형성할 수 있는 방법이라면 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다.

다음으로, 방열층(200) 상에 접착층(100)을 적층한다(S300).

전술한 방열층(200) 및 접착층(100)을 적층 시키는 방법은 열압착 등을 통해 당업계에서 통상적으로 사용되는 것으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 방열 접착층의 사시도이다. 다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자가 원하는 높이까지 접착층(100) 및 방열층(200)을 순차적으로 반복 적층하여 방열 접착층(300)을 형성한다(S400). 여기서, 방열 접착층(300)은 접착층(100) 및 방열층(200)을 순차적으로 반복 적층한 적층물을 의미한다.

접착층(100) 및 방열층(200) 각각의 높이, 면적 및 반복 적층 횟수 등은 사용자가 사용하고자 하는 방열 접착제(400)의 크기 및 방열 성능 등을 고려하여 다양하게 변경하여 선택적으로 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 방열 접착층의 절단 상태를 나타내는 사시도이다. 마지막으로, 접착층(100) 및 방열층(200)이 순차적으로 반복 적층된 방열 접착층(300)을 도 4에 도시된 바와 같이, 접착면과 소정 각도를 이루도록 절단하여 방열 접착제(400)의 제조를 완료한다(S500).

이때, 방열 접착층(300)의 절단은 방열 접착제(400)의 사용 양태 등을 고려하여 절단 각도 및 방열 접착제(400)의 두께 등을 다양하게 변경하여 선택적으로 사용할 수 있다. 하지만, 바람직하게는 방열 접착층(300)을 접착면과 수직하게 절단하는 것이 좋다.

하지만, 접착물의 접착면의 각도가 평행하지 않은 경우 등을 고려하여 방열 접착층(300)을 다양한 각도로 절단하여 다양한 형상의 방열 접착제(400)를 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 접착층
200 : 방열층
300 : 방열 접착층
400 : 방열 접착제

Claims (5)

1. 접착층을 형성하는 제1단계;
   상기 접착층 상에 방열층을 형성하는 제2단계;
   상기 방열층 상에 접착층을 형성하는 제3단계;
   상기 제2단계 및 상기 제3단계를 적어도 1회 이상 반복 수행하는 제4단계; 및
   상기 접착층 및 상기 방열층이 순차적으로 반복하여 적층되도록 형성된 방열 접착층을 복수 적층된 상기 방열층이 복수의 위치에서 발열 제품과 직접 접촉되도록 접합면과 소정 각도를 이루도록 절단하는 제5단계;
   를 포함하는 방열 접착제 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 접착층은 열경화 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 방열 접착제 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 접착층은 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 실리콘, 폴리우레탄, 알릴 수지, 열경화성 아크릴 수지, 페놀-메라민축 중합수지, 요소-멜라민 축중합수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 방열 접착제 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 방열층은 Ag, Cu, Al, Ni, 팽창 흑연, 탄소 나노 튜브, 탄소 및 그라핀으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 방열 접착제 제조방법.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 5단계는 상기 방열 접착층을 상기 접합면과 수직하게 절단하는 방열 접착제 제조방법.

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