KR101611513B1 - 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프 - Google Patents

탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프 Download PDF

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노재승
강동수
임석호
이상민
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오성문
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금오공과대학교 산학협력단
임석호
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Abstract

본 발명은 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 관한 것으로, 열전도성이 좋은 탄소계 재료를 충진재로 첨가하여 열전도도가 향상된 열전도 테이프의 제조 방법과 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 열전도테이프의 두께를 0.25mm 이내로 유지하면서 열전도도와 점착력을 향상시켜, 고집적화 및 슬림화되고 있는 전자 기기 부품의 내부의 열을 효과적으로 방출시키고, 다른 부품과의 부착력을 높일 수 있다.

Description

탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프 {The processing method of thermally conductive adhesive tape and the tape using the same}
본 발명은 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 관한 것으로, 열전도성이 좋은 탄소계 재료를 충진재로 첨가하여 열전도도가 향상된 열전도 테이프의 제조 방법과 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 관한 것이다.
전자 기기는 점점 고집적화 및 슬림화되고 있으며 이로 인하여 기기 내의 열 밀도가 높아져 열 방출 문제가 대두되고 있다.
LED램프의 경우 기존 백열전구 및 형광전구에 비해 저소비전력과 긴 수명을 가지는 장점이 있지만 온도가 상승함에 따라 LED 휘도의 감소 및 색상 변화가 발생하는 등 열에 취약한 특성을 가지고 있어 그에 대한 대처방안이 필요하다.
전자 부품 내의 열은 전자 부품의 수명과 기능에 큰 영향을 주며, 이를 보완하기 위하여 주로 열전도 테이프를 이용하고 있으며, 일반적으로 LED TV 및 모니터에는 0.7W/m.K의 열전도율과 800gf/25mm의 점착력을 가지는 열전도 테이프가 사용되고 있다.
열전도 테이프는 부품에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 방출하고, 부품 조립 공정에서 접착제의 역할도 함께 수행하여 작업성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, LED 모니터 및 TV에 사용되는 열전도 테이프는 MCPCB의 사이드표면(b)과 커버 바닥(c) 사이에 부착되며, LED칩이 내장된 리드 프레임(a)에서 발생되는 열을 외부로 빠르게 전도시켜 열방출에 효과적이다.
또한, PCB와 커버 사이에 열전도 테이프가 부착되어 이들을 고정하는 역할을 하기도 한다.
기술의 발달에 따라 전자 기기의 두께와 부피가 점점 작아짐에 따라 열전도율과 점착력을 향상시키면서 가격은 저렴하고 중량은 적게 나갈 수 있도록 충진재를 다른 재료로 변경 또는 금속, 세라믹, 고분자 등을 첨가하려는 노력이 있었다.
한편, 열전도테이프의 점착 기제로는 아크릴계 수지를 사용해오고 있다. 그러나 열전도성 충진재의 양을 늘리면 아크릴 수지의 양이 줄어들어 열전도도는 증가하나 가공성과 점착력이 떨어지는 상충되는 문제점이 발생하여, 이를 최소화하기 위해 충전재와 아크릴계 수지의 적정 비율과 제조 방법을 찾는 것이 관건이다.
한국 공개 특허 제 10-2013-0055060(고열전도성 조성물과 그의 제조법)은 70중량%이상의 그라파이트를 포함하여 우수한 기계적 강도 및 열전도성을 가지지만 많은 비율의 그라파이트 함유로 인한 비교적 높은 비용과 낮은 성형성을 가지기 때문에 열전도 테이프 제조로 부적합한 문제점이 있었다.
한국 공개 특허 제 10-2013-0055060(고열전도성 조성물과 그의 제조법)
본 발명의 목적은 열전도성이 좋은 탄소계 재료를 충진재로 첨가하여 열전도도가 향상된 열전도 테이프의 제조 방법과 그에 의해 제조된 열전도 테이프를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 열전도테이프의 두께를 0.25mm 이내로 유지하면서 열전도도와 점착력을 향상시켜, 고집적화 및 슬림화되고 있는 전자 기기 부품의 내부의 열을 효과적으로 방출시키고, 다른 부품과의 부착력을 높일 수 있는 열전도 테이프의 제조 방법과 그에 의해 제조된 열전도 테이프를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프는 아크릴계 점착 수지와 가소제 및 광 개시제를 혼합하여 1차 중합물을 만드는 1차 중합물 제조 단계(S1)와; 상기 1차 중합물과 탄소계 재료를 포함하는 열전도성 충진재를 혼합하여 2차 중합물을 만드는 2차 중합물 제조 단계(S2)와; 상기 2차 중합물과 광개시제 및 경화제를 혼합하여 3차 중합물을 만드는 3차 중합물 제조 단계(S3)와; 상기 3차 중합물을 PET 필름과 부착하고, UV 조사 및 경화시켜 테이프를 제조하는 테이프 제조 단계(S4)를 포함한다.
또한, 상기 탄소계 재료는 카본 블랙, 흑연, 폐타이어 분말, 탄소섬유 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 열전도성 충진재는 상기 탄소계 재료 단일 또는 탄소계 재료와 난연성 고분자와의 배합으로 구성되는 것을 특징한다.
또한, 상기 아크릴계 점착 수지는 2-에틸헥실 아크릴레이트; 부틸 아크릴레이트; 메틸 아크릴레이트; 아크릴산; 메타크릴산; 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 열전도성 충진재는 상기 3차 중합물에 대하여 5내지 10중량%를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 1차 중합물에 대하여 가소제는 85내지 95중량%; 아크릴계 수지는 4.95내지 12중량%; 광개시제는 0.05내지 3중량%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프는 아크릴계 점착 수지와 가소제 및 광 개시제를 혼합하여 제조되는 점착 기제와; 상기 점착 기제와 탄소계 재료를 포함하는 열전도성 충진재를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 점착 기제는 가소제 85내지 95중량%; 아크릴계 수지 4.95내지 12중량%; 광개시제 0.05내지 3중량%를 중합하여 제조되는 것을 특징으로 하며, 상기 탄소계 재료를 포함하는 열전도성 충진재는 탄소계 재료 단일 또는 탄소계 재료와 난연성 재료와의 배합으로 구성되는 열전도성 충진재와 경화제 및 광개시제를 중합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 의하면, 열전도성이 좋은 탄소계 충진재와 아크릴계 수지를 첨가하여 열전도도와 점착력이 향상된 고기능 열전도 테이프를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 열전도 테이프가 사용되는 LED PCB와 열전도 테이프의 부착 부분을 보여주는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 열전도 테이프의 제조 방법을 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 열전도 테이프의 층상 구조를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 측면과 두께 측정값을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 표면 조직을 보여주는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 단면 SEM 분석 데이터를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 열전도도를 분석한 그래프.
도 8은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 인장 전단 강도를 분석한 그래프.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전도성이 좋은 탄소계 재료를 충진재로 첨가하여 열전도도가 향상된 열전도 테이프의 제조 방법과 그에 의해 제조된 열전도 테이프에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 열전도 테이프가 사용되는 LED PCB와 열전도 테이프의 부착 부분을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열전도 테이프의 제조 방법을 나타내는 순서도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열전도 테이프의 층상 구조를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 측면과 두께 측정값을 보여주는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 표면 조직을 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 단면 SEM 분석 데이터를 보여주는 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 열전도도를 분석한 그래프이고, 도 8은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 인장 전단 강도를 분석한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전도 테이프의 제조 방법을 나타내는 순서도로서, 아크릴계 점착 수지와 가소제 및 광 개시제를 혼합하여 1차 중합물을 만드는 1차 중합물 제조 단계(S1)와 상기 1차 중합물과 탄소계 재료를 포함하는 열전도성 충진재를 혼합하여 2차 중합물을 만드는 2차 중합물 제조 단계(S2)와 상기 2차 중합물과 광개시제 및 경화제를 혼합하여 3차 중합물을 만드는 3차 중합물 제조 단계(S3)로 중합물을 제조 하게 된다.
또한, 상기 3차 중합물을 PET 필름과 부착하고, UV 조사 및 경화시켜 테이프를 제조하는 테이프 제조 단계(S4)를 더 포함한다.
1차 중합물 제조단계(S1)에서 가소제는 2-EHA를 사용하였으며, 85내지 95중량%를 포함하고, 아크릴계 수지는 4.95내지 12중량%, 광개시제는 0.05내지 3중량%로 첨가하여 1차 중합물을 제조한다.
상기 아크릴계 점착 수지는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 가공 조건에 따라 선택하는 것이 바람직할 것이다.
열전도 테이프에 들어가는 탄소계 재료는 카본 블랙, 흑연, 폐타이어 분말, 탄소 섬유 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하며, 상기 열전도성 충진재는 상기 탄소계 재료 단일 또는 탄소계 재료와 난연성 고분자와의 배합으로 구성될 수 있다.
탄소계 재료를 첨가하면 열전도 테이프의 열전도도를 높이면서 보다 친환경적인 효과가 있으며, 기존에 사용되는 난연성 고분자와 함께 배합하여 사용 용도에 따라 열전도도를 조절할 수 있다.
열전도 충진재가 많이 들어가면 열전도도는 향상되지만 가공성이 저하되는 문제점이 있기에 열전도성 충진재는 가공성을 위하여 상기 3차 중합물에 대하여 5내지 10중량%를 가지는 것이 바람직하다.
고분자 복합재료의 열전도도를 향상시키기 위해서는 고분자 매트릭스 내에서 열전도성 충진재가 연속적인 네트워크를 형성하도록 만들거나 계면접착력 및 젖음(wetting)을 향상시킬 수 있는 용융 점도가 낮은 고분자를 이용하면 효과적이다.
또한, 충전 밀도, 입자의 크기와 크기 분포, 표면 처리는 열전도도에 영향을 주는 요인으로써 필요에 따라 사전 가공을 한다.
폐타이어 분말을 충진재로 사용하는 경우, 승온 10℃/분, 1000℃에서 1시간 동안 질소 분위기하 유지하여 사전 열처리를 한다.
2차 중합물 제조 단계(S2)에서는 상기 1차 중합물 제조 단계(S1)에서 만들어진 1차 중합물과 상기 탄소계 재료 재료를 포함하는 열전도성 충진재를 혼합하여 2차 중합물을 제조하게 된다.
이 단계(S2)에서 약 24시간 정도 혼합하게 되며, 진공 탈포 공정을 수행한다.
열전도 테이프 내에 기공은 열전도 테이프의 점착력 및 방열 성능을 저하시키는 원인이 되기에 제작 공정에서 진공 탈포 공정을 거쳐 기공을 최소화하게 된다.
상기 3차 중합물 제조 단계(S3)에서는 상기 2차 중합물 제조 단계(S2)에서 만들어진 2차 중합물과 광개시제 및 경화제를 혼합하여 3차 중합물을 제조하게 된다.
광개시제로는 184D, TPO를 사용하고, 경화제는 HDDA를 사용하여 경화를 유도하였으며, 이 때 발생되는 기공을 최소화하기 위해 교반 속도를 적절히 조절해주는 것이 바람직하다.
상기 3차 중합물 제조 단계(S3)를 거친 후, PET필름과 상기 3차 중합물 제조 단계(S3)에서 제조된 3차 중합물을 부착하여 UV 조사 및 경화시키는 테이프 제조 단계(S4)를 거치게 된다.
UV조사 시간은 약 1분 30초에서 2분 정도였으며, 냉각 후 지관에 권취하여 열전도 테이프로 사용하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 열전도 테이프의 층상 구조를 나타내는 측면도로서, 상기 열전도 테이프 제조 방법으로 제조된 열전도 테이프는 (A)단면일 수도 있고, (B)양면일 수도 있다.
하기에 설명되는 열전도 테이프층(10)은 본 발명에 따른 열전도 테이프 제조 방법으로 만들어진 열전도 테이프를 지칭하며, PET필름층(20)은 점착 테이프에서 기재층 및 외측의 점착면을 보호하기 위한 목적으로 이용된다.
(A)단면일 경우, 한 쪽 면에 PET필름층(20)을 라미네이팅하고, 또 다른 면에는 열전도 테이프층(10)을 보호하기 위한 이형지층(30)을 부착하며, (B)양면일 경우, 이형지층이 양 외측면에 부착된다.
(C)와 같이 열전도 테이프층(10) 사이에 PET필름층(20)을 더 포함하여, 테이프의 사용성과 물성을 높일 수도 있다.
상기 열전도 테이프층(10)은 열전도성이 좋은 흑연, 폐타이어 분말 및 카본 블랙과 같은 탄소계 재료를 충진재로 첨가하여, 전자 부품 내의 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
열전도 테이프의 열전도도는 열전도성이 좋은 탄소계 충진재를 많이 첨가할수록 향상되지만 가공성이 떨어져 두께의 불균일과 얇은 박형 제작의 어려움 및 점착력이 좋지 못하는 상충점을 가지고 있다. LED 모니터 및 TV 부품에 부착되는 열전도 테이프의 두께는 일반적으로 약 0.25mm이며, 하기에 상세히 설명되는 제조 방법으로 제작된 열전도테이프는 두께를 0.25mm이내로 유지하면서 열전도도와 점착력이 향상된 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 단면과 두께 측정값을 보여주는 도면으로서, (a)카본 블랙, (b)흑연, (c)난연성 분말과 탄소계 고분자물질, (d)난연성 분말과 카본 블랙, (e)난연성 분말과 흑연을 충진재로 한 실시예이다.
난연성 분말은 일반적으로 열전도 테이프에 많이 사용되는 알루미나(산화 알루미늄)를 사용하며, 난연성 분말과 탄소계 재료를 함께 첨가하여 가공성의 향상과 제작 비용 절감의 효과를 가질 수 있다.
광학현미경을 이용하여 ×50배율로 관측하였으며, 하얀 점선의 내측은 열전도 테이프, 외측은 이형지를 나타낸다.
단면을 관찰하였을 때, 대부분 0.25mm 이내의 두께를 가지는 것을 확인할 수 있었다.
하기 표 1에서 보다 상세한 실시예와 두께 측정값을 보여준다.
각 샘플의 좌측, 가운데, 우측의 두께를 마이크로 버니어캘리퍼스를 이용하여 측정하였으며, 각 샘플의 두께를 3번 측정하여 결과값의 신뢰성을 높였다.
구분 mm 좌 중 우 평균

(a)
 1 0.250 0.250 0.251 0.250
2 0.248 0.251 0.250 0.250
3 0.251 0.252 0.249 0.251

(b)
 1 0.250 0.250 0.249 0.250
2 0.250 0.252 0.249 0.250
3 0.250 0.250 0.250 0.250

(c)
 1 0.251 0.250 0.250 0.250
2 0.250 0.250 0.248 0.249
3 0.250 0.250 0.250 0.250

(d)
 1 0.247 0.250 0.250 0.249
2 0.250 0.250 0.250 0.250
3 0.250 0.249 0.250 0.250

(e)
 1 0.250 0.250 0.250 0.250
2 0.250 0.250 0.249 0.250
3 0.249 0.250 0.250 0.250
상기 표 1의 결과값은 평균적으로 0.25mm 이내로 측정되었으며, 탄소계 재료 단일 또는 난연성 분말을 함께 첨가하여 테이프를 제조하여도 두께를 일정하게 유지하는 것을 확인할 수가 있다.
기존에는 열전도 충진재를 많이 첨가하면 열전도도가 향상되지만 가공성이 떨어지고 테이프의 두께가 커지기 때문에, 테이프의 두께를 얇게 만드는 것이 해결해야 할 문제였다.
하지만 상기 제조 방법을 이용하여 열전도테이프를 제조하였을 때 두께를 0.25mm이내를 유지하면서 열전도도를 향상시켜 기존 전자 부품 내의 열전도테이프의 접착 부위에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 5은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 표면 조직을 보여주는 도면으로서, (a)카본 블랙, (b)흑연, (c)난연성 분말과 탄소계 고분자물질, (d)난연성 분말과 카본 블랙, (e)난연성 분말과 흑연을 충진재로 한 실시예이다.
광학현미경을 이용하여 ×100의 배율로 관찰하였으며, 기공과 응집자들이 표면 조직에서 관찰되고, 전체적으로 탄소계 충진재가 중합제에 잘 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다.
(a)카본 블랙은 구형의 나노 입자가, (b)흑연은 결정성이 발달된 판상 형태가 관찰되었다.
도 6은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 단면 SEM 분석 데이터로서, (a)카본 블랙, (b)흑연, (c)난연성 분말과 탄소계 고분자물질, (d)난연성 분말과 카본 블랙, (e)난연성 분말과 흑연을 충진재로 한 실시예의 조직과 층상 구조를 보여준다.
×100 배율에서 관찰하였으며, 열전도 충진재로 이용된 시료 분말과 기공을 관찰할 수 없는 것으로 보아, 중합에 이용된 재료들이 균일하게 잘 혼합되었다는 것을 확인할 수 있었다.
도 7은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 열전도도를 분석한 그래프로서, 열선법을 이용하여 측정하였다.
열선법은 일정량의 전류를 센서의 발열체를 통하여 샘플에 전달하고 시간경과에 따른 센서와 샘플의 접지된 부분의 온도를 측정하며, 온도 변화를 센싱하여 샘플의 열전달 특성을 파악하는 열전도도를 측정하는 열분석법이다.
(a)는 폐타이어 분말을 충진재로 첨가하였을 때, (b)는 천연 흑연을 충진재로 첨가하였을 때 열전도도를 분석한 그래프이다.
[식 1]
Figure 112014101019955-pat00001
상기 식 1에서 λ는 열전도도, α는 열확산율, Cp는 비열, ρ는 밀도이다.
열확산율, 비열 및 밀도 측정 후 상기 식 1을 이용하여 열전도도를 계산하였다.
밀도는 ASTM D792에 준하여 비중 측정 후 밀도를 환산하였으며 시험온도는 (23±2) ℃ 였다.
비열은 DSC를 이용하여 측정하였으며, 측정온도 범위 및 시간은 0 ℃에서 5분 유지, 0~50 ℃에서 lst heating, 50 ℃에서 5분간 유지하였고, 승온 온도는 5 ℃/분, 질소 분위기로 조성하였다.
열확산 계수는 ASTM E1461에 준하여 25℃에서 측정하였다.
Run 밀도 g/㎤ 비열 J/g.K 열확산율 ㎟/s 열전도율 W/m.K
1 1.002 1.829 0.794 1.456
2 1.002 1.829 0.799 1.465
3 1.002 1.829 0.806 1.477
평균 1.002 1.829 0.800 1.466
표 2에서 폐타이어 분말을 충진재로 첨가한 열전도테이프의 열전도도 값이 나타나있으며, 측정한 시료의 두께는 0.268mm였다.
열확산율과 열전도도에 대한 표준 편차(SD: Standard deviation)는 모두 0.01이며, 변동 계수(CV: Coefficient of variation)는 각각 0.75%와 0.72%였다.
Run 밀도 g/㎤ 비열 J/g.K 열확산율 ㎟/s 열전도율 W/m.K
1 1.034 1.888 1.685 3.289
2 1.034 1.888 1.629 3.180
3 1.034 1.888 1.682 3.284
평균 1.034 1.888 1.665 3.251
표 3은 천연 흑연을 열전도 충진재로 첨가하여 열전도 테이프를 제작하였을 때 측정값을 나타내며, 시료의 두께는 0.259mm였다.
열확산율과 열전도도에 대한 표준 편차는 각각 0.03과 0.06이며, 변동 계수는 모두 1.89%였다.
국내에 유통되고 있는 LED TV 및 모니터 부품용 열전도 테이프의 열전도율은 0.6~0.7 W/m.K이지만, 탄소계 재료를 첨가하여 제조하였을 때는 보다 향상된 열전도율을 가지는 것을 확인할 수 있다.
접착력은 인장 하중에 의하여 접착면에 전단 응력을 가해 접착 접합부가 파단되었을 때의 강도를 측정하는 인장전단접착시험을 통하여 측정하였다.
UTM을 이용하여 시험 속도는 1.3mm/분, 로드셀은 3000N, 시험 환경은 23±2 ℃, 45±5 % RH, 접합부의 크기는 가로와 세로 각각 132mm, 20mm였다.
Run 인장전단(박리)강도 N/㎟
1 0.316
2 0.434
3 0.463
평균 0.404
표 4는 폐타이어 분말을 충진재로 첨가한 열전도 테이프의 인장전단(박리)강도 값을 보여주는 데이터이며, 0.404 N/㎟의 평균값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
Run 인장전단(박리)강도 N/㎟
1 0.390
2 0.366
3 0.447
평균 0.401
표 5는 천연 흑연을 충진재로 첨가한 열전도 테이프의 인장전단(박리)강도 값을 보여주는 데이터이며, 0.401N/㎟의 평균값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
시중에 유통되는 열전도 테이프의 접착력은 약 0.31N/㎟ 정도로 기존의 값보다 접착력이 향상되어 부품의 부착력을 높일 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 열전도 테이프에 첨가되는 탄소계 재료 및 난연성 고분자와의 배합을 달리한 여러 가지 실시예의 인장 전단 강도를 분석한 그래프로서, 상기 표 4와 표 5의 시험 데이터 값을 보여준다.
이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면과 표를 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
10: 열전도 테이프층
20: PET 필름층
30: 이형지층

Claims (6)

  1. 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프 제조 방법에 있어서,
    아크릴계 점착 수지와 가소제 및 광 개시제를 혼합하여 1차 중합물을 만드는 1차 중합물 제조 단계(S1)와;
    상기 1차 중합물과 탄소계 재료를 포함하는 열전도성 충진재를 혼합하여 2차 중합물을 만드는 2차 중합물 제조 단계(S2)와;
    상기 2차 중합물과 광개시제 및 경화제를 혼합하여 3차 중합물을 만드는 3차 중합물 제조 단계(S3)와;
    상기 3차 중합물을 PET 필름과 부착하고, UV 조사 및 경화시켜 테이프를 제조하는 테이프 제조 단계(S4)를 포함하고,
    상기 열전도성 충진재는 상기 3차 중합물에 대하여 5내지 10중량%를 가지며,
    상기 1차 중합물에 대하여 가소제는 85내지 95중량%; 아크릴계 수지는 4.95내지 12중량%; 광개시제는 0.05내지 3중량%인 것을 특징으로 하는
    탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소계 재료는
    카본 블랙, 흑연, 폐타이어 분말, 탄소섬유 및 탄소 나노 튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하며,
    상기 열전도성 충진재는
    상기 탄소계 재료 단일 또는 탄소계 재료와 난연성 고분자와의 배합으로 구성되는 것을 특징으로 하며,
    상기 아크릴계 점착 수지는
    2-에틸헥실 아크릴레이트; 부틸 아크릴레이트; 메틸 아크릴레이트; 아크릴산; 메타크릴산; 아크릴아마이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는
    탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 및 제2항 중 어느 하나의 제조방법으로 제조된 탄소계 충진재가 첨가된 열전도 테이프.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100731279B1 (ko) * 2003-05-19 2007-06-21 니폰 쇼쿠바이 컴파니 리미티드 열전도성 재료용 수지 조성물 및 열전도성 재료
JP2012109313A (ja) * 2010-11-15 2012-06-07 Hitachi Chem Co Ltd 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、及び放熱装置

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