KR101637892B1 - Multi-layer heater using heating paste composition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발열체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브 및 그라파이트 입자가 혼성 복합화된 발열 페이스트 조성물을 이용한 단위 발열체들이 적층된 다층 발열체에 관한 것이다.The present invention relates to a heating element, and more particularly, to a multi-layer heating element in which unit heating elements are laminated using an exothermic paste composition in which carbon nanotubes and graphite particles are mixed and mixed.
면상 발열체는 선상 발열체와는 달리 면상에서 고른 발열을 발생시켜 선상 발열체에 비해 20~40% 가량 에너지 효율이 높다. 면상 발열체는 DC 구동시 전자파 방출이 없어 상대적으로 안전한 발열체이다.Unlike linear heating elements, plane heating elements generate uniform heat on the surface, which is 20 ~ 40% more energy efficient than linear heating elements. The surface heating element is a relatively safe heating element because there is no electromagnetic wave emission during DC driving.
통상적으로 면상 발열체로는 열전도가 높은 철, 니켈, 크롬, 백금 등의 금속 발열체를 필름 형태의 수지 등에 균일하게 분사 또는 인쇄 형성하거나 도전성이 있는 탄소, 흑연, 카본블랙 등의 전도성을 지닌 무기입자 발열체를 고분자 수지에 혼합하여 사용된다. 최근에는 면상 발열체로 열과 내구성이 강하고 열전도도가 좋을뿐더러 낮은 열팽창계수를 가지고 가벼운 특징이 있는 탄소계 면상 발열체가 많이 연구되고 있다.Typically, the surface heating element may be formed by uniformly spraying or printing a metal heating element such as iron, nickel, chromium, or platinum having a high thermal conductivity on a film-type resin or the like, or by forming a conductive inorganic particle heating element such as carbon, graphite, or carbon black Is mixed with a polymer resin. In recent years, many carbon-based surface heating elements having heat and durability, good thermal conductivity and low thermal expansion coefficient and light characteristics have been researched.
탄소계 물질을 이용한 면상 발열체는 탄소, 흑연, 카본블랙, 탄소나노튜브 등과 같은 도전성의 탄소계 분말과 바인더의 혼합에 의해 형성되는 페이스트(paste)로 제조되며, 사용되는 도전성 물질 및 바인더의 사용량에 따라 전도성, 작업성, 접착성, 내스크래치성 등이 결정된다.The surface heating element using a carbonaceous material is made of a paste formed by mixing a conductive carbonaceous powder such as carbon, graphite, carbon black or carbon nanotube with a binder, and the amount of the conductive material and the binder used is Accordingly, conductivity, workability, adhesion, scratch resistance and the like are determined.
그런데 카본블랙을 기반으로 하는 발열 페이스트는 카본블랙 특유의 PCT(positive coefficient temperature) 거동으로 200℃ 이상의 고내열성을 갖는 발열체로 개발하기 어렵다.However, the heating paste based on carbon black is difficult to be developed as a heating element having a high heat resistance of 200 ° C or more due to a PCT (positive coefficient temperature) characteristic unique to carbon black.
탄소나노튜브를 기반으로 하는 발열 페이스트의 경우에는 고내열성을 가지기가 어렵다. 특히 탄소나노튜브를 기반으로 하는 발열 페이스트로서, 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄 또는 콤마 코팅이 가능하면서 200℃~300℃ 가량의 온도에서 고내열성을 가지는 발열 페이스트는 보고된 바가 없다. 설령 탄소나노튜브를 기반으로 하는 발열 페이스트가 고내열성을 가지도록 설계되는 경우에도, 건조온도(경화온도)가 300℃에 육박하기 때문에, PET, PI 등의 플라스틱 소재의 연성 기판에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.It is difficult to have high heat resistance in the case of a heating paste based on carbon nanotubes. In particular, a heat-generating paste having high heat resistance at a temperature of about 200 ° C to 300 ° C, which is capable of screen printing, gravure printing, or comma coating as a heating paste based on carbon nanotubes, has not been reported. Even if the heating paste based on carbon nanotubes is designed to have high heat resistance, since the drying temperature (curing temperature) is close to 300 ° C, it is difficult to apply to soft substrates made of plastic such as PET and PI .
탄소나노튜브의 산화온도가 350℃로 고온이긴 하지만, 이를 바인딩 하는 바인더가 이러한 고온을 감당하기 어렵고, 고내열성 바인더를 설계하더라도 스크린 인쇄나 그라이바 인쇄가 가능하도록 제조하기가 어렵다.Although the oxidation temperature of the carbon nanotubes is high at 350 캜, it is difficult to bind the binder to such a high temperature, and it is difficult to produce such a screen printing or gravure printing even if a high heat resistant binder is designed.
탄소나노튜브를 기반으로 하는 발열 페이스트의 경우 비저항이 상대적으로 높고 후막 공정이 용이하지 않아 이들을 이용한 면상 발열체를 저전압 및 저전력으로 구동하기가 어렵다는 문제도 있다.The heating paste based on carbon nanotubes has a relatively high resistivity and is difficult to form a thick film, so that it is difficult to drive the surface heating element using the carbon nanotube with low voltage and low power.
한편 대부분의 발열 제품은 제품의 사이즈 및 사용 환경에 따라 인가 전압이 정해져 있기 때문에, 높은 히트 파워(Heat power) 혹은 열량을 내기 위해서는 발열체의 저항을 낮춰야 하는데 쉽지 않은 실정이다.On the other hand, most heating products have an applied voltage determined according to the size and usage environment of the product, so it is not easy to lower the resistance of the heating element in order to obtain high heat power or heat.
투명 발열체의 경우, 면저항을 낮추기 위해서는 헤이즈(Haze), 투과도의 손실을 감수해야 하나, 이러한 경우 제품으로서의 상품성을 잃을 수 있으며, 제조 원가도 높아지는 문제가 있다.In the case of a transparent heat generating element, in order to lower the sheet resistance, loss of haze and permeability must be reduced. In such a case, however, the product may lose its commercial merit and the manufacturing cost may increase.
불투명한 발열체는 한정된 전압 소스를 이용하여 단시간에 많은 열량을 요구하는 경우, 발열체의 면저항을 극도로 낮추거나 인가 전압을 높여야 하는 문제가 있다.When an opaque heating element requires a large amount of heat in a short time using a limited voltage source, there is a problem that the sheet resistance of the heating element must be extremely reduced or the applied voltage must be increased.
더욱이 면상 발열체는 단층으로 형성되기 때문에, 한정된 면적 또는 공간에서 열량을 높이는 데는 한계가 있다.Further, since the planar heating element is formed as a single layer, there is a limit to increase the amount of heat in a limited area or space.
그리고 탄소계 물질을 이용한 면상 발열체의 경우, 발열 내구성이 낮아 전극 단자로서 소결형의 전극 소재를 사용할 수 없기 때문에, 전극 단자에 도선을 솔더링을 통해 접합하기가 어려운 문제점이 있다.In the case of the surface heating element using a carbon-based material, since the heat-generating durability is low, it is difficult to use a sintered electrode material as the electrode terminal, and therefore it is difficult to bond the electrode to the electrode terminal through soldering.
따라서 본 발명의 목적은 한정된 면적 또는 공간에서 많은 열량을 낼 수 있는 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a multilayer heating element using an exothermic paste composition capable of emitting a large amount of heat in a limited area or space.
본 발명의 다른 목적은 온도의 승강이 빠른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-layer heating element using a heat-generating paste composition having a rapid temperature rise.
본 발명의 또 다른 목적은 소결형의 전극 소재를 사용하여 전극 단자에 도선을 솔더링으로 접합할 수 있는 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a multilayer heating element using an exothermic paste composition capable of soldering a conductive wire to an electrode terminal using an electrode material of a sintered type.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 단위 발열체가 적층된 다층 발열체를 제공한다. 상기 복수의 단위 발열체는 각각, 절연성 기판과, 상기 절연성 기판의 상부면에 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된 면상 발열체와, 상기 면상 발열체에 일정 간격을 두고 형성되며 단부가 상기 면상 발열체 밖으로 돌출되게 형성되어 전압을 인가받는 복수의 전극 단자를 포함한다. 이때 상기 복수의 단위 발열체의 서로 상하에 위치하는 전극 단자들 끼리 전기적으로 연결된다.To achieve the above object, the present invention provides a multilayer heating element in which a plurality of unit heating elements are stacked. Wherein the plurality of unit heat generating elements each include an insulating substrate, a planar heating element formed by printing an exothermic paste composition on an upper surface of the insulating substrate, and an end portion protruding outside the planar heating element, And a plurality of electrode terminals to which a voltage is applied. At this time, the electrode terminals positioned above and below each other of the plurality of unit heat generating elements are electrically connected to each other.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 복수의 전극 단자는 상기 면상 발열체의 상부면 또는 상기 면상 발열체 아래의 상기 절연성 기판의 상부면에 형성된다.In the multilayer heating element according to the present invention, the plurality of electrode terminals are formed on the upper surface of the planar heating element or the upper surface of the insulating substrate below the planar heating element.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 복수의 단위 발열체는 각각, 상기 절연성 기판 상부면의 면상 발열체 및 복수의 전극 단자를 덮는 절연성 수지 보호층을 더 포함할 수 있다.In the multilayer heating element according to the present invention, each of the plurality of unit heating elements may further include an insulating resin protective layer covering the planar heating element on the upper surface of the insulating substrate and the plurality of electrode terminals.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 복수의 단위 발열체는 각각, 상기 복수의 전극 단자가 상기 면상 발열체의 상부면에 형성될 수 있다. 상기 복수의 단위 발열체는 각각, 상기 절연성 기판 상부면의 면상 발열체 및 복수의 전극 단자를 덮되, 상부면으로 상기 복수의 전극 단자의 상부면을 노출시키는 절연성 수지 보호층을 더 포함할 수 있다.In the multilayer heating element according to the present invention, each of the plurality of unit heating elements may be formed on the upper surface of the planar heating element. Each of the plurality of unit heat generating elements may further include an insulating resin protective layer covering the planar heating element and a plurality of electrode terminals on the upper surface of the insulating substrate and exposing an upper surface of the plurality of electrode terminals to an upper surface.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 복수의 단위 발열체의 서로 상하에 위치하는 전극 단자들은 상기 면상 발열체 외측의 절연성 기판을 관통하여 형성되는 비아에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.In the multilayer heating element according to the present invention, the electrode terminals positioned above and below the plurality of unit heating elements may be electrically connected to each other by vias formed through the insulating substrate outside the planar heating element.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 복수의 단위 발열체 중 최상부에 적층되는 단위 발열체는, 상기 면상 발열체와, 상기 면상 발열체 상의 복수의 전극 단자를 덮는 절연 단열층을 더 포함할 수 있다.In the multilayer heating element according to the present invention, the unit heating element superimposed on the uppermost one of the plurality of unit heating elements may further include the planar heating element and an insulating insulating layer covering the plurality of electrode terminals on the plane heating element.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 복수의 단위 발열체의 절연성 기판은 소재가 동일하거나 적어도 하나의 소재가 상이할 수 있다.In the multilayer heating element according to the present invention, the insulating substrates of the plurality of unit heating elements may be the same in material, or at least one material may be different.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 면상 발열체는 절연성 기판 위에 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된다. 상기 발열 페이스트 조성물은 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 구비하는 전도성 입자; 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 혼합 바인더; 유기 용매; 및 분산제;를 포함할 수 있다.In the multilayer heating element according to the present invention, the planar heating element is formed by printing an exothermic paste composition on an insulating substrate. Wherein the exothermic paste composition comprises conductive particles comprising carbon nanotube particles and graphite particles; A mixed binder in which hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin are mixed; Organic solvent; And a dispersing agent.
본 발명에 따른 다층 발열체에 있어서, 상기 발열 페이스트 조성물은, 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자는 0.2 내지 6 중량부, 그라파이트 입자는 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더는 5 내지 30 중량부, 유기 용매는 29 내지 80 중량부, 분산제는 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.In the multilayered heating element according to the present invention, the exothermic paste composition preferably contains 0.2 to 6 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.5 to 30 parts by weight of graphite particles, 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 29 to 80 parts by weight of the organic solvent, and 0.5 to 5 parts by weight of the dispersing agent.
본 발명은 또한, 제1 절연성 기판, 제1 면상 발열체, 복수의 제1 전극 단자, 절연성 수지 보호층, 제2 절연성 기판, 복수의 제2 전극 단자, 제2 면상 발열체 및 절연 단열층을 포함하는 다층 발열체를 제공한다. 상기 제1 면상 발열체는 상기 제1 절연성 기판의 상부면에 제1 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된다. 상기 복수의 제1 전극 단자는 상기 제1 면상 발열체의 상부면에 일정 간격을 두고 형성되며, 단부가 상기 제1 면상 발열체 밖으로 돌출되게 형성된다. 상기 절연성 수지 보호층은 상기 제1 절연성 기판 상부면의 제1 면상 발열체 및 복수의 제1 전극 단자를 덮되, 상부면으로 상기 복수의 제1 전극 단자의 상부면을 노출시킨다. 상기 제2 절연성 기판은 상기 절연성 수지 보호층 위에 적층되며, 상기 복수의 제1 전극 단자에 대응되게 비아가 형성되어 있다. 상기 복수의 제2 전극 단자는 상기 제2 절연성 기판의 상부면에 상기 복수의 제1 전극 단자에 대응되게 형성되며, 상기 비아를 통해서 상기 복수의 제1 전극 단자에 전기적으로 연결된다. 상기 제2 면상 발열체는 상기 제2 전극 단자를 덮도록 상기 제2 절연성 기판의 상부면에 제2 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된다. 그리고 상기 절연 단열층은 상기 제2 면상 발열체 및 상기 제2 절연성 기판의 상부면을 덮는다.The present invention also provides a multilayer printed wiring board comprising a first insulating substrate, a first surface heating element, a plurality of first electrode terminals, an insulating resin protective layer, a second insulating substrate, a plurality of second electrode terminals, a second surface heating element, Thereby providing a heating element. The first surface heating element is formed by printing a first heating paste composition on an upper surface of the first insulating substrate. The plurality of first electrode terminals are formed on the upper surface of the first planar heating element at regular intervals, and the ends of the first planar heating element protrude from the first planar heating element. The insulating resin protection layer covers the first surface heating element and the plurality of first electrode terminals on the upper surface of the first insulating substrate, and exposes the upper surface of the plurality of first electrode terminals to the upper surface. The second insulating substrate is laminated on the insulating resin protective layer, and vias are formed corresponding to the plurality of first electrode terminals. The plurality of second electrode terminals are formed on the upper surface of the second insulating substrate so as to correspond to the plurality of first electrode terminals and are electrically connected to the plurality of first electrode terminals through the vias. The second surface heating element is formed by printing a second heating paste composition on the upper surface of the second insulating substrate so as to cover the second electrode terminal. And the insulating thermal insulation layer covers the upper surface of the second planar heating element and the second insulating substrate.
본 발명에 따른 다층 발열체는 단위 발열체들이 3차원으로 적층된 구조를 갖기 때문에, 한정된 면적 또는 공간에서 많은 열량을 낼 수 있다.The multilayer heating element according to the present invention has a structure in which the unit heating elements are stacked three-dimensionally, so that a large amount of heat can be produced in a limited area or space.
단위 발열체에 포함된 면상 발열체를 형성하는 발열 페이스트 조성물은 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 포함하는 전도성 입자와, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 혼합 바인더를 포함하기 때문에, 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있어 고온으로 신속하게 가열이 가능하다.Since the exothermic paste composition for forming the planar heating element contained in the unit heating element includes a mixed binder in which conductive particles containing carbon nanotube particles and graphite particles and hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin are mixed, The heat resistance can be maintained even at a temperature of 200 ° C or higher, so that it is possible to rapidly heat to a high temperature.
발열 페이스트 조성물은 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있기 때문에, 온도에 따른 저항 변화가 작아 안정적인 다층 발열체를 제공할 수 있다.Since the exothermic paste composition can maintain the heat resistance even at a temperature of 200 ° C or higher, the change in resistance with temperature is small, and a stable multilayered heating element can be provided.
발열 페이스트 조성물은 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능하기 때문에, 보다 효율성 높은 다층 발열체를 제작할 수 있다.Since the exothermic paste composition has a low specific resistance and is easy to control the thickness, high temperature heat can be generated at a low voltage and a low power, so that a more efficient multilayer heating element can be manufactured.
발열 페이스트 조성물은 스크린 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 롤투롤 콤바 코팅, 플렉소 인쇄, 옵셋 인쇄가 가능하기 때문에, 대량 생산에 유리할 뿐만 아니라 면상 발열체의 두께 제어가 용이하여 다양한 저항대 및 사이즈에 따른 다층 발열체의 설계가 가능하다.Since the exothermic paste composition is capable of screen printing, roll-to-roll gravure printing, roll-to-roll comb-coating, flexo printing and offset printing, it is not only advantageous for mass production but also easy control of the thickness of the surface heating element, Can be designed.
면상 발열체 위에 소결형의 전극 소재를 사용하여 전극 단자를 형성함으로써, 전극 단자 위에 도선을 솔더링으로 접합할 수 있기 때문에, 도선을 전극 단자에 안정적으로 접합할 수 있다.By forming the electrode terminal using the sintered electrode material on the surface heating element, the lead can be stably bonded to the electrode terminal because the lead can be bonded to the electrode terminal by soldering.
본 발명에 따른 다층 발열체의 단위 발열체에 사용되는 기판으로 동종 뿐만 아니라 이종의 기판도 사용이 가능하기 때문에, 다층 발열체가 사용될 수 있는 제품의 적용 범위를 확대할 수 있는 이점도 있다.Since the substrate used for the unit heating element of the multilayer heating element according to the present invention is not limited to the same type but can be used for different types of substrates, there is an advantage that the range of application of the multilayer heating element can be expanded.
도 1은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상 발열체 시편의 이미지이다.
도 2에서는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상 발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지이다.
도 3은 비교예 1에 따른 면상 발열체가 200℃ 발열 구동하에서 표면이 부풀어 오르는 이미지이다.
도 4는 실시예 1에 따른 면상 발열체가 300℃ 발열 구동하에서 20일간 안정성이 유지되는 것을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 보여주는 분해 사시도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 도 6의 7-7선 단면도이다.
도 8은 도 6의 8-8선 단면도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 보여주는 단면도들이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 보여주는 단면도들이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an image of a surface heating element specimen produced using an exothermic paste composition according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is an image of the heat stability test of the surface heating element samples prepared according to the examples and the comparative examples.
Fig. 3 is an image of the surface heating element according to Comparative Example 1 in which the surface is swollen at 200 占 폚 under exothermic driving.
4 is a graph showing that the planar heating element according to Example 1 is stable for 20 days under heating operation at 300 캜.
5 is an exploded perspective view showing a multilayer heating element using an exothermic paste composition according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a plan view of Fig. 5. Fig.
7 is a sectional view taken along line 7-7 of Fig.
8 is a sectional view taken along the line 8-8 in Fig.
9 and 10 are cross-sectional views showing a multilayer heating element using an exothermic paste composition according to a second embodiment of the present invention.
11 and 12 are cross-sectional views showing a multilayer heating element using an exothermic paste composition according to a third embodiment of the present invention.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted to the extent that they do not disturb the gist of the present invention.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물은 탄소계 소재 기반의 전도성 입자, 혼합 바인더, 유기 용매 및 분산제를 포함한다. 전도성 입자는 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 포함한다. 혼합 바인더는 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy), 에폭시 아크릴레이트(epoxy acrylate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 폴리비닐 아세탈(polyvinyl acetal) 및 페놀계 수지(phenol resin) 중 적어도 2종을 포함한다.The exothermic paste composition according to the present invention includes conductive particles based on a carbonaceous material, a mixed binder, an organic solvent and a dispersant. The conductive particles include carbon nanotube particles and graphite particles. The mixed binder may be at least two of the following: polyester, epoxy, epoxy acrylate, hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenol resin .
본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물은, 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자는 0.2 내지 6 중량부, 그라파이트 입자는 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더는 5 내지 30 중량부, 유기 용매는 29 내지 80 중량부, 분산제는 0.5 내지 5 중량부를 포함할 수 있다.The exothermic paste composition according to the present invention comprises 0.2 to 6 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.5 to 30 parts by weight of graphite particles, 5 to 30 parts by weight of a mixed binder, 29 to 29 parts by weight of an organic solvent, To 80 parts by weight, and the dispersing agent may include 0.5 to 5 parts by weight.
탄소나노튜브 입자는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 예컨대 탄소나노튜브 입자는 다중벽 탄소나노튜브(multi wall carbon nanotube)일 수 있다. 탄소나노튜브 입자가 다중벽 탄소나노튜브일 때, 직경은 5nm 내지 30nm 일 수 있고, 길이는 3㎛ 내지 40㎛일 수 있다.The carbon nanotube particles can be selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, or mixtures thereof. For example, the carbon nanotube particles may be multi wall carbon nanotubes. When the carbon nanotube particles are multi-walled carbon nanotubes, the diameter may be from 5 nm to 30 nm, and the length may be from 3 탆 to 40 탆.
그라파이트 입자는 나노 입자로서, 직경이 1㎛ 내지 25㎛일 수 있다.The graphite particles may be nanoparticles and have a diameter of 1 탆 to 25 탆.
혼합 바인더는 발열 페이스트 조성물이 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 가질 수 있도록, 폴리에스테르, 에폭시, 에폭시 아크릴레이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지 중 적어도 2종이 혼합된 형태를 갖는다.The mixed binder has a form in which at least two of polyester, epoxy, epoxy acrylate, hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenolic resin are mixed so that the exothermic paste composition can have heat resistance even at a temperature of about 300 캜.
예컨대 혼합 바인더는 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 수지 및 페놀계 수지가 혼합된 형태를 가질 수 있다. 여기서 혼합 바인더는, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 폴리비닐 아세탈 수지 10 내지 150 중량부, 페놀계 수지 100 내지 500 중량부를 포함한다. 페놀계 수지가 헥사메틸렌 디이소시아네이트 100 중량부에 대하여 100 중량부 이하인 경우 내열성이 저하되고, 500 중량부를 초과하는 경우 면상 발열체의 유연성이 저하되어 취성이 강해진다.For example, the mixed binder may have a mixed form of hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal resin, and phenolic resin. Wherein the mixed binder includes 10 to 150 parts by weight of a polyvinyl acetal resin and 100 to 500 parts by weight of a phenolic resin based on 100 parts by weight of hexamethylene diisocyanate. When the phenol resin is 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight of hexamethylene diisocyanate, the heat resistance is lowered. When the amount is more than 500 parts by weight, the flexibility of the surface heat generating element is lowered and the brittleness is increased.
이와 같이 본 발명에서는 혼합 바인더의 내열성을 높임으로써, 면상 발열체를 300℃ 가량의 고온으로 발열시키는 경우에도, 면상 발열체의 저항 변화나 면상 발열체의 파손을 억제할 수 있다.As described above, in the present invention, by increasing the heat resistance of the mixed binder, even when the planar heating element is heated to a high temperature of about 300 캜, resistance change of the planar heating element and breakage of the planar heating element can be suppressed.
여기에서 페놀계 수지는 페놀 및 페놀 유도체를 포함하는 페놀계 화합물을 의미한다. 예컨대 페놀 유도체는 p-크레졸(p-Cresol), o-구아야콜(o-Guaiacol), 크레오졸(Creosol), 카테콜(Catechol), 3-메톡시-1,2-벤젠디올(3-methoxy-1,2-Benzenediol), 호모카테콜(Homocatechol), 비닐구아야콜(Vinylguaiacol), 시링콜(Syringol), 이소-유제놀(Iso-eugenol), 메톡시 유제놀(Methoxyeugenol), o-크레졸(o-Cresol), 3-메틸-1,2-벤젠디올 (3-methyl-1,2-Benzenediol), (z)-2-메톡시-4-(1-프로페닐)-페놀((z)-2-methoxy-4-(1-propenyl)-Phenol), 2,6-디에톡시-4-(2-프로페닐)-페놀(2,6-dimethoxy-4-(2-propenyl)-Phenol), 3,4-디메톡시-페놀(3,4-dimethoxy-Phenol), 4-에틸-1,3-벤젠디올(4-ethyl-1,3-Benzenediol), 레졸 페놀(Resole phenol), 4-메틸-1,2-벤젠디올(4-methyl-1,2-Benzenediol), 1,2,4-벤젠트리올(1,2,4-Benzenetriol), 2-메톡시-6-메틸페놀(2-Methoxy-6-methylphenol), 2-메톡시-4-비닐페놀(2-Methoxy-4-vinylphenol) 또는 4-에틸-2-메톡시-페놀(4-ethyl-2-methoxy-Phenol) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the phenolic resin means a phenolic compound including phenol and phenol derivatives. For example, phenol derivatives include p-cresol, o-Guaiacol, Creosol, Catechol, 3-methoxy-1,2-benzenediol (3- methoxy-1,2-benzenediol, Homocatechol, Vinylguaiacol, Syringol, Iso-eugenol, Methoxyeugenol, o- Cresol, 3-methyl-1,2-benzenediol and (z) -2-methoxy-4- (1-propenyl) -phenol 2-methoxy-4- (1-propenyl) -phenol, 2,6-dimethoxy-4- (2-propenyl) Phenol, 3,4-dimethoxy-Phenol, 4-ethyl-1,3-benzenediol, Resole phenol, 4-methyl-1,2-benzenediol, 1,2,4-benzene triol, 2-methoxy-6-methylphenol 2-Methoxy-6-methylphenol, 2-Methoxy-4-vinylphenol or 4-ethyl-2-methoxy- , Etc. It is not.
유기 용매는 전도성 입자 및 혼합 바인더를 분산시키기 위한 것으로, 카비톨 아세테이트(Carbitol acetate), 부틸 카비톨 아세테이트(Butyl carbotol acetate), DBE(dibasic ester), 에틸카비톨, 에틸카비톨아세테이트, 디프로필렌글리콜메틸에테르, 셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브아세테이트, 부탄올(Butanol) 및 옥탄올(Octanol) 중에서 선택되는 2 이상의 혼합 용매일 수 있다.The organic solvent is used for dispersing the conductive particles and the binder. The organic solvent is selected from the group consisting of Carbitol acetate, Butyl carbotol acetate, DBE (dibasic ester), Ethyl Carbitol, Ethyl Carbitol Acetate, Dipropylene Glycol Methyl ether, cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, butanol, and octanol.
한편, 분산을 위한 공정은 통상적으로 사용되는 다양한 방법들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 초음파처리(Ultra-sonication), 롤밀(Roll mill), 비드밀(Bead mill) 또는 볼밀(Ball mill) 과정을 통해 이루어질 수 있다.Meanwhile, various methods commonly used may be applied to the dispersion process. For example, ultrasonic treatment (roll-milling), bead milling or ball milling Lt; / RTI >
그리고 분산제는 분산을 보다 원활하게 하기 위한 것으로, BYK류와 같이 당업계에서 이용되는 통상의 분산제, Triton X-100과 같은 양쪽성 계면활성제, SDS 등과 같은 이온성 계면활성제를 이용할 수 있다.The dispersing agent may be an ordinary dispersant used in the art such as BYK, an amphoteric surfactant such as Triton X-100, or an ionic surfactant such as SDS.
또한 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물은 발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여, 첨가제로서 실란 커플링제 0.5 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.The exothermic paste composition according to the present invention may further comprise 0.5 to 5 parts by weight of a silane coupling agent as an additive to 100 parts by weight of the exothermic paste composition.
실란 커플링제는 발열 페이스트 조성물의 배합 시에 수지들 간에 접착력을 증진시키는 접착증진제 기능을 한다. 실란 커플링제는 에폭시 함유 실란 또는 머켑토 함유 실란일 수 있다. 이러한 실란 커플링제의 예로는 에폭시가 함유된 것으로 2-(3,4 에폭시 사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란이 있고, 아민기가 함유된 것으로 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란이 있으며, 머켑토가 함유된 것으로 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란 등이 있으며, 이것에 한정되지 않는다.The silane coupling agent functions as an adhesion promoter for enhancing the adhesion force between the resins when the exothermic paste composition is blended. The silane coupling agent may be an epoxy-containing silane or a mercaptan-containing silane. Examples of such silane coupling agents include epoxy-containing 2- (3,4-epoxycyclohexyl) -ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxytrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, (Aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane having an amine group and N-2 , N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-triethoxysilyl- Propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, isocyanate, 3-isocyanate propyltriethoxysilane, and the like, but is not limited thereto.
이하, 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물 및 이를 이용한 면상 발열체를 시험예를 통하여 상세히 설명한다. 하기 시험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명이 하기 시험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the heat generating paste composition according to the present invention and the planar heating element using the same will be described in detail with reference to test examples. The following test examples are only illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following test examples.
시험예Test Example
(1) 실시예 및 비교예의 준비(1) Preparation of Examples and Comparative Examples
하기 [표 1]과 같이 실시예(3종류) 및 비교예(3종류)를 준비하였다.Examples (3 kinds) and comparative examples (3 kinds) were prepared as shown in Table 1 below.
[표 1]에 표기된 조성비는 중량%로 기재된 것임을 밝혀둔다.It is to be noted that the composition ratios indicated in [Table 1] are expressed as% by weight.
[표 1][Table 1]
실시예들의 경우 탄소나노튜브 입자와, 그라파이트(CNP) 입자(실시예 1 내지 3)를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분 간 초음파 처리를 통해 분산액 A를 제조하였다.In Examples, carbon nanotube particles and graphite (CNP) particles (Examples 1 to 3) were added to a carbitol acetate solvent according to the composition of Table 1, BYK dispersant was added, and ultrasonic treatment was performed for 60 minutes To prepare dispersion A.
이후, 혼합 바인더를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 분산액 A 및 마스터 배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열 페이스트 조성물을 제조하였다.Thereafter, the master batch was prepared by adding the mixed binder to the carbitol acetate solvent and then mechanically stirring. Next, the dispersion A and the master batch were firstly kneaded by mechanical agitation, followed by a second-order kneading through a three-roll-mill process to prepare an exothermic paste composition.
비교예들의 경우 CNT 입자를 [표 1]의 조성에 따라 카비톨아세테이트 용매에 첨가하고 BYK 분산제를 첨가한 후, 60분간 초음파 처리를 통해 분산액을 제조하였다. 이후, 에틸셀룰로오스를 카비톨아세테이트 용매에 첨가한 후 기계적 교반을 통해 마스터 배치를 제조하였다. 다음으로 분산액 B 및 마스터배치를 기계적 교반을 통해 1차 혼련한 후에 3-롤-밀 과정을 거쳐 2차 혼련함으로써 발열 페이스트 조성물을 제조하였다.In the comparative examples, the CNT particles were added to the carbitol acetate solvent according to the composition of [Table 1], BYK dispersant was added, and the dispersion was prepared by ultrasonication for 60 minutes. After that, ethyl cellulose was added to the carbitol acetate solvent and the master batch was prepared by mechanical stirring. Next, the dispersion B and the masterbatch were firstly kneaded through mechanical stirring and then subjected to a second-order kneading through a three-roll-milling process to prepare an exothermic paste composition.
(2) 면상발열체 특성 평가(2) Evaluation of surface heating element characteristics
실시예 및 비교예에 따른 발열 페이스트 조성물을 10×10cm 크기로 폴리이미드 기판 위에 스크린 인쇄하고 경화한 후에, 상부 양단에는 은 페이스트 전극을 인쇄하고 경화하여 면상 발열체 샘플을 제조하였다.After heating paste compositions according to Examples and Comparative Examples were screen printed on a polyimide substrate with a size of 10 x 10 cm and cured, a silver paste electrode was printed on both ends and cured to prepare a surface heating element sample.
관련하여 도 1은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제작한 면상 발열체 시편의 이미지이다. 도 1a는 폴리이미드 기판 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상 발열체이다. 도 1b는 유리섬유 매트 위에 발열 페이스트 조성물이 스크린 인쇄되어 형성된 면상 발열체이다. 도 1c 및 도 1d는 도 1a의 면상 발열체 상부에 보호층을 코팅한 경우의 이미지이다(도 1c는 검은색 보호층 코팅, 도 1d는 녹색 보호층 코팅).1 is an image of a surface heating element specimen produced using an exothermic paste composition according to the present invention. 1A is a planar heating element formed by screen printing an exothermic paste composition on a polyimide substrate. 1B is a planar heating element formed by screen printing a heating paste composition on a glass fiber mat. 1C and 1D are images obtained by coating a protective layer on top of the planar heating element of FIG. 1A (FIG. 1C is a black protective layer coating and FIG. 1D is a green protective layer coating).
도 1a에 도시된 바와 같이, 면상 발열체 샘플(실시예) 및 비교예에 따라 제조된 면상 발열체 샘플들의 비저항을 측정하였다(인가되는 전압/전류는 표 2에 표기됨).As shown in Fig. 1A, specific resistances of the surface heating element samples (examples) and the surface heating element samples prepared according to the comparative example were measured (voltage / current applied is shown in Table 2).
또한, 인가되는 전압/전류에 따른 승온 효과를 확인하기 위해 실시예 및 비교예에 해당하는 면상 발열체를 각각 40℃, 100℃ 및 200℃ 까지 승온시키고, 온도에 도달하였을 때의 DC 전압 및 전류를 측정하였다.Further, in order to confirm the effect of the temperature increase according to the applied voltage / current, the surface heating elements corresponding to the examples and comparative examples were heated to 40, 100 and 200 ° C, respectively, and the DC voltage and current Respectively.
또한, 각 샘플들에 대하여 200℃에서의 발열안정성을 테스트 하였다. 관련하여, 도 2에서는 실시예 및 비교예에 따라 제조된 면상 발열체 샘플들의 발열안정성 시험 모습의 이미지를 나타내었으며, 시험결과는 하기 [표 2]에 정리하였다.In addition, the heat stability at 200 캜 was tested for each sample. In FIG. 2, images of heat stability tests of the surface heating element samples prepared according to Examples and Comparative Examples are shown, and the test results are summarized in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
[표 2]를 참조하면, 비저항은 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예들에 해당하는 면상 발열체보다 작게 측정되었으며, 이에 따라 각 온도에 도달하기 위해 필요한 구동 전압/전류 역시 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예들에 해당하는 면상 발열체보다 작게 측정되었다. 즉 실시예들에 해당하는 면상 발열체가 비교예보다 저전압 및 저전력으로 구동 가능함을 확인할 수 있었다.Referring to [Table 2], the specific resistance of the planar heating elements corresponding to the embodiments was measured to be smaller than that of the planar heating elements corresponding to the comparative examples. Accordingly, the driving voltage / The corresponding plane heating elements were measured to be smaller than those of the plane heating elements corresponding to the comparative examples. That is, it can be confirmed that the planar heating elements corresponding to the embodiments can be driven with lower voltage and lower power than the comparative example.
구체적으로, 실시예 1 내지 3에 따른 면상 발열체에서는 300℃의 발열 구동하에서도 20일간 안정성이 유지되는 것으로 나타나는 반면에(별도의 보호용 절연층 없음), 비교예 1 내지 3에서는 200℃의 발열 구동 하에서도 2시간 이내에 발열부 표면이 부풀어 오르는 불량 현상이 관찰되었다(300℃까지 승온이 가능하지만 이미 200℃에서부터 불량 현상이 나타남). 관련하여 도 3에서는 비교예 1에 따른 면상 발열체가 200℃ 발열 구동 하에서 표면이 부풀어 오르는 이미지를 나타내었으며, 도 4에서는 실시예 1에 따른 면상 발열체가 300℃ 발열 구동하에서 20일간 안정성이 유지되는 결과 그래프를 나타내었다(도 4의 X축은 시간(day)이고, Y축은 발열 구동 온도를 나타낸다). 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용하여 제조된 면상 발열체가 300℃ 발열 구동하에서도 20일간 안정적으로 구동됨을 확인할 수 있다.Specifically, in the planar heating elements according to Examples 1 to 3, stability was maintained for 20 days even under exothermic driving at 300 ° C (while no separate protective insulating layer was provided), whereas in Comparative Examples 1 to 3, A defective phenomenon was observed in which the surface of the heat generating portion was swollen within 2 hours (the temperature could be raised to 300 캜, but the defective phenomenon already started at 200 캜). In FIG. 3, the planar heating element according to Comparative Example 1 shows an image in which the surface is swollen under a 200 ° C heating drive. In FIG. 4, the planar heating element according to Example 1 has a stability (The X-axis in FIG. 4 is time (day), and the Y-axis represents the exothermic driving temperature). Referring to FIG. 4, it can be seen that the planar heating element manufactured using the heating paste composition according to the present invention is stably driven for 20 days under heating at 300 ° C.
따라서 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물이 200℃ 이상, 예컨대 300℃ 가량의 온도에서도 내열성을 유지 가능함으로써, 고온으로 가열 가능한 면상 발열체를 제공할 수 있음을 확인하였다.Therefore, it has been confirmed that the exothermic paste composition according to the present invention can maintain the heat resistance even at a temperature of about 200 ° C or more, for example, about 300 ° C, thereby providing a planar heating element that can be heated to a high temperature.
이와 같은 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 기판 상에 인쇄하여 형성되는 면상 발열체를 다층으로 적층한 다층 발열체를 제공한다.There is provided a multilayer heating element in which multilayered surface heating elements formed by printing an exothermic paste composition according to the present invention on a substrate are laminated.
본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체에 대해서 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The multi-layer heating element using the heating paste composition according to the present invention will now be described with reference to the drawings.
제1 실시예First Embodiment
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체를 보여주는 분해 사시도이다. 도 6은 도 5의 평면도이다. 도 7은 도 6의 7-7선 단면도이다. 그리고 도 8은 도 6의 8-8선 단면도이다.5 is an exploded perspective view showing a multilayer heating element using an exothermic paste composition according to a first embodiment of the present invention. Fig. 6 is a plan view of Fig. 5. Fig. 7 is a sectional view taken along line 7-7 of Fig. And Fig. 8 is a sectional view taken along the line 8-8 in Fig.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 복수의 단위 발열체(10,20)가 3차원으로 적층된 구조를 갖는다. 단위 발열체(10,20)는 발열 페이스트 조성물을 이용하여 형성한 면상 발열체(13,23)를 구비한다.5 to 8, the
제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 두 개의 단위 발열체(10,20)가 적층된 구조를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 다층 발열체(100)는 3 개 이상의 단위 발열체를 적층하여 구현할 수 있음은 물론이다.Although the
이와 같은 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 제1 단위 발열체(10)와, 제1 단위 발열체(10)의 상부에 적층된 제2 단위 발열체(20)를 포함한다. 제2 단위 발열체(20) 위에는 절연 단열층(30)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)에 각각 형성되며, 서로 대응되는 복수의 전극 단자(15,25)는 전기적으로 연결된다.The
제1 단위 발열체(10)는 제1 절연성 기판(11), 제1 면상 발열체(13) 및 복수의 제1 전극 단자(15)를 포함한다. 제1 단위 발열체(10)는 제1 절연성 수지 보호층(17)을 더 포함할 수 있다.The first
제1 절연성 기판(11)은 상부면에 형성되는 제1 면상 발열체(13)에 인가되는 전원과 열이 외부로 빠져가는 것을 억제하는 기능을 하는 절연성과 단열성을 갖는 소재로 제조된다. 이러한 제1 절연성 기판(11)의 소재로는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 플리이미드, 셀룰로스 에스테르, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리술폰, 폴리에스테르술폰, 폴리비닐리덴플로라이드, 유리, 유리섬유(매트), 세라믹, 운모석, 실리콘 고무, SUS, 구리, 알루미늄 등이 사용될 수 있으며, 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 제1 절연성 기판(11)의 소재는 다층 발열체(100)의 응용 분야나 사용 온도에 따라 적절히 선택될 수 있다.The first insulating
제1 면상 발열체(13)는 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 인쇄한 후, 건조 및 경화하여 형성한다. 즉 제1 면상 발열체(13)의 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등이 사용될 수 있다. 건조 및 경화는 100℃ 내지 180℃에서 수행할 수 있다.The first
복수의 제1 전극 단자(15)는 제1 면상 발열체(13)에 일정 간격을 두고 형성되며, 단부가 제1 면상 발열체(13) 밖으로 돌출되게 형성되어 외부로부터 전압을 인가받는다. 복수의 제1 전극 단자(15)는 제1 면상 발열체(13) 상부에 구리 소재의 박막을 부착하여 형성할 수 있다. 또는 복수의 제1 전극 단자(15)는 제1 면상 발열체(13) 상부에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 인쇄, 건조 및 경화시켜 형성할 수 있다.The plurality of
그리고 제1 절연성 수지 보호층(17)은 제1 절연성 기판(11) 상부면의 제1 면상 발열체(13) 및 복수의 제1 전극 단자(15)를 덮도록 형성되되, 상부면으로 복수의 제1 전극 단자(15)의 상부면이 노출되도록 형성된다. 제1 절연성 수지 보호층(17)은 제1 면상 발열체(13) 및 복수의 제1 전극 단자(15)의 보호와, 상부에 제2 단위 발열체(20)를 부착시키는 접착 부재로서의 기능을 수행한다. 제1 절연성 수지 보호층(17)의 소재로는 폴리이미드, 에폭시 수지, OCA(optically clear adhesive) 또는 OCR(optically clear resin) 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 다층 발열체(100)를 투명 발열체로 제조하는 경우, PET, PC, PAN 소재의 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 메쉬 패턴으로 인쇄하여 제1 면상 발열체(13)를 형성하고, 제1 면상 발열체(13) 위에 OCA 또는 OCR과 같은 제1 절연성 수지 보호층(17)을 사용하여 제2 단위 발열체(20)의 제2 절연성 기판(21)을 합지할 수 있다.The first insulating resin
제2 단위 발열체(20)는 제2 절연성 기판(21), 제2 면상 발열체(23) 및 복수의 제2 전극 단자(25)를 포함한다. 제2 단위 발열체(20)는 제2 절연성 수지 보호층(27)을 더 포함할 수 있다. 즉 제2 단위 발열체(20)는 제1 단위 발열체(10)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.The second
이때 복수의 제1 및 제2 전극 단자(15,25)는 제1 및 제2 면상 발열체(13,23) 위에 소결형의 전극 소재를 사용하여 제1 및 제2 전극 단자(15,25)를 형성함으로써, 제2 전극 단자(25) 위에 도선을 솔더링으로 접합할 수 있기 때문에, 도선을 제2 전극 단자(25)에 안정적으로 접합할 수 있다. 도선의 접합은 비아(29)를 형성한 이후에 수행될 수 있다. 절연 단열층(30)을 형성하기 전 또는 후에 수행할 수 있다.At this time, the plurality of first and
절연 단열층(30)은 제2 단위 발열체(20)의 제2 면상 발열체(23), 제1 절연성 수지 보호층(17) 및 제2 면상 발열체(23) 상의 복수의 제2 전극 단자(25)를 덮도록 형성된다. 복수의 제2 전극 단자(25)에 있어서, 외부 전원이 인가되는 부분은 절연 단열층(30) 밖으로 노출될 수 있다. 절연 단열층(30)은 제1 및 제2 면상 발열체(13,23)에 인가되는 전압에 따른 내전압을 특성을 갖는 절연 물질이 사용될 수 있다. 즉 절연 단열층(30)의 소재로 내전압이 500V인 절연 물질 또는 1600V 이상인 절연 물질이 사용될 수 있다. 예컨대 절연 단열층(30)의 소재로는 실리카(SiO2)를 포함한 유기물 또는 글래스 프리트(glass firt)와 같은 무기물을 포함한 절연 페이스트와, 절연 필름이 사용될 수 있다. 절연 페이스트의 경우, 절연 단열층(30)은 절연 페이스트를 닥터링 또는 스크린 인쇄를 통해 코팅한 후 경화시켜 형성한다.The insulating insulating
한편 제1 실시예에서는 복수의 제2 전극 단자(25)에 외부 전원이 인가되는 부분, 즉 도선이 솔더링으로 접합되는 복수의 제2 전극 단자(25)의 단부가 절연 단열층(30) 밖으로 노출되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 제2 전극 단자(25)의 단자에 도선이 솔더링으로 접합된 이후에, 절연 단열층(30)을 형성하는 경우, 도선이 접합되는 부분을 포함하여 복수의 제2 전극 단자(25) 전체를 덮도록 형성할 수도 있다.On the other hand, in the first embodiment, the ends of the plurality of
제1 실시예에서는 절연 단열층(30)을 구비하는 예를 개시하였지만, 절연 단열층(30)을 구비하지 않을 수도 있다. 예컨대 제1 절연성 기판(11)으로 운모석 기판을 사용하고, 제2 절연성 기판(21)으로 PI 기판을 사용하는 경우 절연 단열층(30)을 생략할 수 있다. 즉 운모석 기판 자체가 단열의 기능을 갖기 때문에, 제2 단위 발열체(20) 위에 별도의 절연 단열층(30)을 형성하지 않아도 된다. 또는 제1 또는 제2 절연성 기판(21)으로 실리콘 고무 기판을 사용하는 경우에도, 실리콘 고무 자체가 단열의 기능을 갖기 때문에, 제2 단위 발열체(20) 위에 별도의 절연 단열층(30)을 형성하지 않아도 된다.In the first embodiment, an example in which the insulating
그리고 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)의 서로 상하에 위치하는 전극 단자들(15,25) 끼리 전기적으로 연결된다. 즉 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)의 서로 상하에 위치하는 제1 및 제2 전극 단자(15,25)는 제1 및 제2 면상 발열체(13,23) 외측의 제2 절연성 기판(21)을 관통하여 형성되는 비아(29)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서 비아(29)가 형성되는 부분은 절연 단열층(30) 밖으로 노출된 제1 및 제2 전극 단자(15,25) 부분을 수직으로 관통하는 형태로 형성된다.The
이러한 비아(29)는 제1 단위 발열체(10) 위에 제2 단위 발열체(20)를 적층한 이후에, 제2 전극 단자(25), 제2 절연성 수지 보호층(27) 및 제2 절연성 기판(21)을 관통하는 관통 구멍을 형성한다. 이어서 관통 구멍에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 충전하거나, 전해 또는 무전해 도금으로 전도성 금속을 충전함으로써, 비아(29)를 형성할 수 있다. 관통 구멍은 드릴이나 레이저 등으로 형성할 수 있다.The via 29 is formed by laminating the second
비아(29)는 절연 단열층(30)을 형성하기 전 또는 후에 수행할 수 있다. 예컨대 절연 단열층(30)을 형성하기 전에 비아(29)를 형성하는 경우, 비아(29)와 도선은 절연 단열층(30)으로 덮일 수 있다. 절연 단열층(30)을 형성한 이후에 비아(29)를 형성하는 경우, 비아(29)가 형성될 제2 전극 단자(25) 부분이 외부로 노출되도록 절연 단열층(30)이 형성된다.The via 29 may be formed before or after the insulating
이와 같이 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)를 3차원으로 적층하여 제조하기 때문에, 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)에 사용되는 제1 및 제2 절연성 기판(11,21)의 소재로 동일한 소재를 사용하거나 상이한 소재를 사용할 수 있다. 즉 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 다양한 절연성 기판(11,21)의 조합이 가능한 이점이 있다.As described above, the
예컨대 제1 및 제2 절연성 기판(11,21)의 소재로 PI/PI, 운모석/PI, PET/PET, 유리/PI, 실리콘 고무/실리콘 고무 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 여기서 제1 및 제2 절연성 기판(11,21)의 소재는 "제1 절연성 기판(11)의 소재/제2 절연성 기판(21)의 소재"로 기재하였다.For example, PI / PI, mica stone / PI, PET / PET, glass / PI, silicone rubber / silicone rubber and the like can be used as the materials of the first and second
이와 같이 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 동일 기판 끼리의 2층 이상의 구조 형성이 가능할 뿐만 아니라, 이종 기판과의 조합도 응용 분야에 따라 가능하다.As described above, the
제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)의 단위 발열체(10,20)에 사용되는 절연성 기판(11,21)으로 동종 뿐만 아니라 이종 기판도 사용이 가능하기 때문에, 다층 발열체(100)가 사용될 수 있는 제품의 적용 범위를 확대할 수 있다.Since the same type and different types of substrates can be used as the insulating
다층 발열체(100)를 투명 발열체로 제조하는 경우, PET, PC, PAN 소재의 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 메쉬 패턴으로 인쇄하여 제1 면상 발열체(13)를 형성하고, 제1 면상 발열체(13) 위에 OCA 또는 OCR과 같은 제1 절연성 수지 보호층(17)을 사용하여 제2 단위 발열체(20)의 제2 절연성 기판(21)을 합지한다. 제2 절연성 기판(21) 위에 제1 면상 발열체(13)와 동일한 제2 면상 발열체(23)를 형성함으로써, 전체 발열량을 증대시킬 수 있다. 이러한 투명한 다층 발열체(100)는 자동차의 앞유리, 뒷유리, 측면 유리, 썬루프 등에 적용될 수 있다.When the
일반적으로 자동차는 성애 제거나 실내 난방을 위해 일정 면적에서 많은 양의 열량을 요구하는 경우가 있으며, 이러한 경우에 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)가 적용될 수 있다. 그 외 투명한 다층 발열체는 창호 유리에 적용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.Generally, the automobile may require a large amount of heat in a certain area for the purpose of heating the room or heating the room. In such a case, the
제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 가스 이송 배관, 생활 가전, 의료용 발열제품 등에도 적용될 수 있다.The
이와 같이 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 단위 발열체들(10,20)이 3차원으로 적층된 구조를 갖기 때문에, 한정된 면적 또는 공간에서 많은 열량을 낼 수 있다.Since the
단위 발열체(10,20)에 포함된 면상 발열체(13,23)를 형성하는 발열 페이스트 조성물은 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 포함하는 전도성 입자와, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 혼합 바인더를 포함하기 때문에, 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있어 고온으로 신속하게 가열이 가능하다. 또한 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)는 짧은 시간에 신속하게 원래의 온도(상온)으로 복귀하는 특성을 갖는다. 즉 다층 발열체(100)는 50V 이하의 구동 조건에서, 상온에서 3 내지 10초 사이에 200℃로 승온이 가능하다. 승온 후 전압 인가를 오프하면, 다층 발열체(100)는 10초 이내에 원래의 온도인 상온으로 복귀가 가능하다.The exothermic paste composition for forming the planar heating elements (13, 23) contained in the unit heating elements (10, 20) is composed of conductive particles containing carbon nanotube particles and graphite particles and conductive particles containing hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal and phenol resin It is possible to maintain the heat resistance even at a temperature of 200 DEG C or higher and to quickly heat to a high temperature. Further, the
발열 페이스트 조성물은 200℃ 이상의 온도에서도 내열성을 유지할 수 있기 때문에, 온도에 따른 저항 변화가 작아 안정적인 다층 발열체(100)를 제공할 수 있다. 이로 인해 다층 발열체(100)는 5W 이하의 낮은 전력으로 100℃로 발열이 가능하다. Since the exothermic paste composition can maintain the heat resistance even at a temperature of 200 ° C or higher, the change in resistance according to the temperature is small, so that the stable
발열 페이스트 조성물은 비저항이 낮고 두께 조절이 용이하여 저전압 및 저전력으로 고온 발열이 가능하기 때문에, 보다 효율성 높은 다층 발열체(100)를 제작할 수 있다.Since the exothermic paste composition has a low resistivity and is easy to control the thickness, high temperature heating can be performed at low voltage and low power, so that a more efficient
발열 페이스트 조성물은 스크린 인쇄, 롤투롤 그라비아 인쇄, 롤투롤 콤바 코팅 등이 가능하기 때문에, 대량 생산에 유리할 뿐만 아니라 면상 발열체(13,23)의 두께 제어가 용이하여 다양한 저항대 및 사이즈에 따른 다층 발열체(100)의 설계가 가능하다.Since the exothermic paste composition is capable of screen printing, roll-to-roll gravure printing, roll-to-roll comb-coating and the like, it is advantageous for mass production as well as easy control of the thickness of the
그리고 면상 발열체(13,23) 위에 소결형의 전극 소재를 사용하여 전극 단자(15,25)를 형성함으로써, 전극 단자(15,25) 위에 도선을 솔더링으로 접합할 수 있기 때문에, 도선을 전극 단자(15,25)에 안정적으로 접합할 수 있다.Since the
제2 실시예Second Embodiment
한편 제1 실시예에서는 전극 단자(15,25)가 면상 발열체(13,23)의 상부에 형성되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 전극 단자(15,25)는 면상 발열체(13,23)의 하부에 형성될 수 있다.On the other hand, in the first embodiment, the example in which the
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체(200)를 보여주는 단면도들이다.9 and 10 are cross-sectional views showing a
도 9 및 도 10을 참조하면, 제2 실시예에 따른 다층 발열체(200)는 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)가 3차원으로 적층된 구조를 가지며, 제2 단위 발열체(20)의 상부에 절연 단열층(30)이 형성될 수 있다.9 and 10, the
제1 단위 발열체(10)는 제1 절연성 기판(11), 제1 면상 발열체(13) 및 복수의 제1 전극 단자(15)를 포함한다. 제1 단위 발열체(10)는 제1 절연성 수지 보호층(17)을 더 포함할 수 있다.The first
제1 절연성 기판(11)은 상부면에 형성되는 제1 면상 발열체(13)에 인가되는 전원과 열이 외부로 빠져가는 것을 억제하는 기능을 하는 절연성과 단열성을 갖는 소재로 제조된다.The first insulating
복수의 제1 전극 단자(15)가 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 일정 간격을 두고 형성된다. 복수의 제1 전극 단자(15)는 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 구리 소재의 박막을 부착하여 형성할 수 있다. 또는 복수의 제1 전극 단자(15)는 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 인쇄, 건조 및 경화시켜 형성할 수 있다.A plurality of
제1 면상 발열체(13)는 제1 전극 단자(15)를 덮도록 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 본 발명에 따른 발열 페이스트 조성물을 인쇄한 후, 건조 및 경화하여 형성한다. 즉 제1 면상 발열체(13)의 인쇄 방법으로는 스크린 인쇄, 그라비아 인쇄(내지 롤투롤 그라비아 인쇄), 콤마 코팅(내지 롤투롤 콤마코팅), 플렉소, 임프린팅, 옵셋 인쇄 등이 사용될 수 있다. 건조 및 경화는 100℃ 내지 180℃에서 수행할 수 있다.The first
이때 외부로부터 전원을 인가받을 수 있도록, 복수의 제2 전극 단자(25)의 단부는 제1 면상 발열체(13) 밖으로 돌출되어 있다.At this time, the end portions of the plurality of
그리고 제1 절연성 수지 보호층(17)은 제1 절연성 기판(11) 상부면의 제1 면상 발열체(13)와 복수의 제1 전극 단자(15)를 덮도록 형성된다. 제2 실시예에서는 제2 면상 발열체(23)의 상부면이 제1 절연성 수지 보호층(17)의 상부면으로 노출되게, 제1 절연성 수지 보호층(17)이 형성된다. 즉 제1 절연성 수지 보호층(17)은 제1 면상 발열체(13)를 둘러싸도록 제1 절연성 기판(11)의 상부면에 형성된다.The first insulating resin
제2 단위 발열체(20)는 제2 절연성 기판(21), 제2 면상 발열체(23) 및 복수의 제2 전극 단자(25)를 포함한다. 제2 단위 발열체(20)는 제2 절연성 수지 보호층(27)을 더 포함할 수 있다. 즉 제2 단위 발열체(20)는 제1 단위 발열체(10)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.The second
절연 단열층(30)은 제2 단위 발열체(20)의 제2 면상 발열체(23) 및 제2 절연성 수지 보호층(27)을 덮도록 형성된다. 제2 실시예에서는 절연 단열층(30)을 구비하는 예를 개시하였지만, 절연 단열층(30)을 구비하지 않을 수도 있다.The insulating thermal insulating
그리고 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)의 서로 상하에 위치하는 전극 단자(15,25)들 끼리 전기적으로 연결된다. 즉 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)의 서로 상하에 위치하는 제1 및 제2 전극 단자(15,25)는 제1 및 제2 면상 발열체(13,23) 외측의 제2 절연성 기판(21) 및 제1 절연성 수지 보호층(17)을 관통하여 형성되는 비아(29)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서 비아(29)가 형성되는 부분은 제1 및 제2 면상 발열체(13,23) 밖으로 노출된 제1 및 제2 전극 단자(15,25) 부분을 수직으로 관통하는 형태로 형성된다.The
이러한 비아(29)는 제1 단위 발열체(10) 위에 제2 단위 발열체(20)의 제2 절연성 기판(21)을 적층한 이후에, 제2 절연성 기판(21) 및 제1 절연성 수지 보호층(17)을 관통하는 관통 구멍을 형성한다. 관통 구멍에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 충전하거나, 전해 또는 무전해 도금으로 전도성 금속을 충전함으로써, 비아(29)를 형성할 수 있다. 관통 구멍은 드릴이나 레이저 등으로 형성할 수 있다.The via 29 is formed by laminating the second insulating
비아(29)를 형성한 이후에, 복수의 제2 전극 단자(25)를 제2 절연성 기판(21)의 상부면에 형성할 수 있다. 또는 전술된 바와 같이 관통 구멍을 형성한 이후에, 은 또는 구리 페이스트를 제2 절연성 기판(21)의 상부면에 인쇄하여 복수의 제2 전극 단자(25)를 형성할 때, 해당 은 또는 구리 페이스트가 관통 구멍에 충전되어 비아(29)가 함께 형성될 수 있다.A plurality of
또는 관통 구멍을 형성하기 전에, 복수의 제2 전극 단자(25)를 제2 절연성 기판(21)의 상부면에 형성한다. 그리고 제2 전극 단자(25), 제2 절연성 기판(21) 및 제1 절연성 수지 보호층(17)을 관통하는 관통 구멍을 형성한 후, 관통 구멍에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 충전하거나, 전해 또는 무전해 도금하여 비아(29)를 형성할 수 있다.Or a plurality of
이와 같이 제2 실시예에 따른 다층 발열체(200)는 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)를 3차원으로 적층하여 제조하기 때문에, 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)와 동일하거나 유사한 효과를 기대할 수 있다.Thus, since the
제3 실시예Third Embodiment
한편 제1 실시예에서는 전극 단자(15,25)가 면상 발열체(13,23)의 상부에 형성되는 예를 개시하였고, 제2 실시예에서는 전극 단자(15,25)가 면상 발열체(13,23)의 하부에 형성되는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 단위 발열체(13,23)의 적층 위치에 따라 전극 단자(15,25)는 면상 발열체(13,23)의 상부 또는 하부에 형성될 수 있다.On the other hand, in the first embodiment, the
도 11 및 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발열 페이스트 조성물을 이용한 다층 발열체(300)를 보여주는 단면도들이다.11 and 12 are cross-sectional views showing a
도 11 및 도 12를 참조하면, 제2 실시예에 따른 다층 발열체(300)는 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)가 3차원으로 적층된 구조를 가지며, 제2 단위 발열체(20)의 상부에 절연 단열층(30)이 형성될 수 있다.11 and 12, the
제1 단위 발열체(10)는, 제1 실시예에 따른 제1 단위 발열체(10)와 동일하게, 복수의 제1 전극 단자(15)가 제1 면상 발열체(13)의 상부에 형성된다. 제1 단위 발열체(10)는 제1 실시에에 따른 제1 단위 발열체(10)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.The first
제2 단위 발열체(20)는, 제2 실시예에 따른 제2 단위 발열체(20)와 동일하게, 복수의 제2 전극 단자(25)가 제2 면상 발열체(23)의 하부에 형성된다. 제2 단위 발열체(20)는 제2 실시에에 따른 제2 단위 발열체(20)와 동일한 구성을 갖기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.The second
절연 단열층(30)은 제2 단위 발열체(20)의 제2 면상 발열체(23) 및 제2 절연성 수지 보호층(27)을 덮도록 형성된다. 제3 실시예에서는 절연 단열층(30)을 구비하는 예를 개시하였지만, 절연 단열층(30)을 구비하지 않을 수도 있다.The insulating thermal insulating
그리고 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)의 서로 상하에 위치하는 전극 단자(15,25)들 끼리 전기적으로 연결된다. 즉 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)의 서로 상하에 위치하는 제1 및 제2 전극 단자(15,25)는 제1 및 제2 면상 발열체(13,23) 외측의 제2 절연성 기판(21)을 관통하여 형성되는 비아(29)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 여기서 비아(29)가 형성되는 부분은 제1 및 제2 면상 발열체(13,23) 밖으로 노출된 제1 및 제2 전극 단자(15,25) 부분을 수직으로 관통하는 형태로 형성된다.The
이러한 비아(29)는 제1 단위 발열체(10) 위에 제2 단위 발열체(20)의 제2 절연성 기판(21)을 적층한 이후에, 제2 절연성 기판(21)을 관통하는 관통 구멍을 형성한다. 이어서 관통 구멍에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 충전하거나, 전해 또는 무전해 도금으로 전도성 금속을 충전함으로써, 비아(29)를 형성할 수 있다. 관통 구멍은 드릴이나 레이저 등으로 형성할 수 있다.These
비아(29)를 형성한 이후에, 복수의 제2 전극 단자(25)를 제2 절연성 기판(21)의 상부면에 형성할 수 있다. 또는 전술된 바와 같이 관통 구멍을 형성한 이후에, 은 또는 구리 페이스트를 제2 절연성 기판(21)의 상부면에 인쇄하여 복수의 제2 전극 단자(25)를 형성할 때, 해당 은 또는 구리 페이스트가 관통 구멍에 충전되어 비아(29)가 함께 형성될 수 있다.A plurality of
또는 관통 구멍을 형성하기 전에, 복수의 제2 전극 단자(25)를 제2 절연성 기판(21)의 상부면에 형성한다. 그리고 제2 전극 단자(25), 제2 절연성 기판(21) 및 제1 절연성 수지 보호층(17)을 관통하는 관통 구멍을 형성한 후, 관통 구멍에 은 페이스트 또는 구리 페이스트를 충전하거나, 전해 또는 무전해 도금하여 비아(29)를 형성할 수 있다.Or a plurality of
이와 같은 제3 실시예에 따른 다층 발열체(300)는 제1 절연성 기판(11), 제1 면상 발열체(13), 복수의 제1 전극 단자(15), 제1 절연성 수지 보호층(17), 제2 절연성 기판(21), 비아(29) 및 복수의 제2 전극 단자(25), 제2 면상 발열체(23), 제2 절연성 수지 보호층(27) 및 절연 단열층(30) 순으로 적층하여 형성할 수 있다.The
한편 제3 실시예에 따른 다층 발열체(300)는 복수의 제1 전극 단자(15), 제2 절연성 기판(21), 비아(29) 및 복수의 제2 전극 단자(25)를 순차적으로 적층하여 형성하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 복수의 제1 전극 단자(15), 제2 절연성 기판(21), 비아(29) 및 복수의 제2 전극 단자(25)는 인쇄회로기판의 제조 공정을 활용하여 하나의 인쇄회로기판으로 제조할 수 있다. 또는 제2 절연성 기판(21), 비아(29) 및 복수의 제2 전극 단자(25)만을 인쇄회로기판의 제조 공정을 활용하여 하나의 인쇄회로기판으로 제조할 수 있다.Meanwhile, the
이와 같이 제3 실시예에 따른 다층 발열체(300)는 제1 및 제2 단위 발열체(10,20)를 3차원으로 적층하여 제조하기 때문에, 제1 실시예에 따른 다층 발열체(100)와 동일하거나 유사한 효과를 기대할 수 있다.
Thus, since the
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10 : 제1 단위 발열체
11 : 제1 절연성 기판
13 : 제1 면상 발열체
15 : 제1 전극 단자
17 : 제1 절연성 수지 보호층
20 : 제2 단위 발열체
21 : 제2 절연성 기판
23 : 제2 면상 발열체
25 : 제2 전극 단자
27 : 제2 절연성 수지 보호층
29 : 비아
30 : 절연 단열층
100, 200, 300 : 다층 발열체10: first unit heating element
11: first insulating substrate
13: first surface heating element
15: first electrode terminal
17: First insulating resin protective layer
20: second unit heating element
21: second insulating substrate
23: Second surface heating element
25: second electrode terminal
27: Second insulating resin protective layer
29: Via
30: Insulating insulation layer
100, 200, 300: multilayer heating element
Claims (12)
상기 복수의 단위 발열체는 각각,
절연성 기판;
상기 절연성 기판의 상부면에, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 혼합 바인더와 전도성 입자를 포함하는 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된 면상 발열체;
상기 면상 발열체에 일정 간격을 두고 형성되며, 단부가 상기 면상 발열체 밖으로 돌출되게 형성되어 전압을 인가받는 복수의 전극 단자;를 포함하고,
상기 복수의 단위 발열체의 서로 상하에 위치하는 전극 단자들 끼리 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.A multilayer heating element in which a plurality of unit heating elements are stacked,
The plurality of unit heat generating elements each include:
An insulating substrate;
A surface heating element formed on the upper surface of the insulating substrate by printing an exothermic paste composition comprising a mixed binder in which hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin are mixed and conductive particles;
And a plurality of electrode terminals formed at predetermined intervals in the planar heating element and having an end protruded outside the planar heating element to receive a voltage,
And the electrode terminals located above and below the plurality of unit heat generating elements are electrically connected to each other.
상기 면상 발열체의 상부면 또는 상기 면상 발열체 아래의 상기 절연성 기판의 상부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The semiconductor device according to claim 1,
Wherein the heat sink is formed on an upper surface of the planar heating element or an upper surface of the insulating substrate below the planar heating element.
상기 절연성 기판 상부면의 면상 발열체 및 복수의 전극 단자를 덮는 절연성 수지 보호층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The heat generating element according to claim 1,
An insulating resin protective layer covering the planar heating element and the plurality of electrode terminals on the upper surface of the insulating substrate;
Further comprising a plurality of heating elements.
상기 복수의 단위 발열체는 각각,
상기 복수의 전극 단자가 상기 면상 발열체의 상부면에 형성되고,
상기 절연성 기판 상부면의 면상 발열체 및 복수의 전극 단자를 덮되, 상부면으로 상기 복수의 전극 단자의 상부면을 노출시키는 절연성 수지 보호층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The method according to claim 1,
The plurality of unit heat generating elements each include:
The plurality of electrode terminals are formed on the upper surface of the planar heating element,
An insulating resin protective layer covering the planar heating element on the upper surface of the insulating substrate and the plurality of electrode terminals, the upper surface of the insulating resin protective layer exposing the upper surface of the plurality of electrode terminals;
Further comprising a plurality of heating elements.
상기 복수의 단위 발열체의 서로 상하에 위치하는 전극 단자들은 상기 면상 발열체 외측의 절연성 기판을 관통하여 형성되는 비아에 의해 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The method according to claim 1,
Wherein the electrode terminals located above and below the plurality of unit heat generating elements are electrically connected to each other by vias formed through the insulating substrate outside the planar heat generating element.
상기 복수의 단위 발열체 중 최상부에 적층되는 단위 발열체는,
상기 면상 발열체와, 상기 면상 발열체 상의 복수의 전극 단자를 덮는 절연 단열층;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The method according to claim 1,
And a plurality of unit heat generating elements stacked on the uppermost one of the plurality of unit heat generating elements,
An insulating heat insulating layer covering the surface heat generating element and a plurality of electrode terminals on the surface heat generating element;
Further comprising a plurality of heating elements.
상기 복수의 단위 발열체의 절연성 기판은 소재가 동일하거나 적어도 하나의 소재가 상이한 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The method according to claim 1,
Wherein the insulating substrates of the plurality of unit heating elements are made of the same material or different materials.
상기 발열 페이스트 조성물의 전도성 입자는 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The method according to claim 1,
Wherein the conductive particles of the exothermic paste composition comprise carbon nanotube particles and graphite particles.
발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 0.2 내지 6 중량부, 그라파이트 입자 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더 5 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The heat generating paste composition according to claim 8,
Wherein 0.2 to 6 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.5 to 30 parts by weight of graphite particles and 5 to 30 parts by weight of a mixed binder are contained relative to 100 parts by weight of an exothermic paste composition.
상기 제1 절연성 기판의 상부면에 제1 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된 제1 면상 발열체;
상기 제1 면상 발열체의 상부면에 일정 간격을 두고 형성되며, 단부가 상기 제1 면상 발열체 밖으로 돌출되게 형성되는 복수의 제1 전극 단자;
상기 제1 절연성 기판 상부면의 제1 면상 발열체 및 복수의 제1 전극 단자를 덮되, 상부면으로 상기 복수의 제1 전극 단자의 상부면을 노출시키는 절연성 수지 보호층;
상기 절연성 수지 보호층 위에 적층되며, 상기 복수의 제1 전극 단자에 대응되게 비아가 형성된 제2 절연성 기판;
상기 제2 절연성 기판의 상부면에 상기 복수의 제1 전극 단자에 대응되게 형성되며, 상기 비아를 통해서 상기 복수의 제1 전극 단자에 전기적으로 연결되는 복수의 제2 전극 단자;
상기 제2 전극 단자를 덮도록 상기 제2 절연성 기판의 상부면에 제2 발열 페이스트 조성물을 인쇄하여 형성된 제2 면상 발열체;
상기 제2 면상 발열체 및 상기 제2 절연성 기판의 상부면을 덮는 절연 단열층;을 포함하고,
상기 제1 및 제2 발열 페이스트 조성물은 각각,
전도성 입자; 및
헥사메틸렌 디이소시아네이트, 폴리비닐 아세탈 및 페놀계 수지가 혼합된 혼합 바인더;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.A first insulating substrate;
A first surface heating element formed by printing a first heating paste composition on an upper surface of the first insulating substrate;
A plurality of first electrode terminals formed on an upper surface of the first planar heating element at regular intervals and protruding outward from the first planar heating element;
An insulating resin protective layer covering the first surface heating element and the plurality of first electrode terminals on the upper surface of the first insulating substrate and exposing the upper surface of the plurality of first electrode terminals to the upper surface;
A second insulating substrate laminated on the insulating resin protective layer and having vias corresponding to the plurality of first electrode terminals;
A plurality of second electrode terminals formed on the upper surface of the second insulating substrate to correspond to the plurality of first electrode terminals and electrically connected to the plurality of first electrode terminals through the vias;
A second surface heating element formed by printing a second heating paste composition on an upper surface of the second insulating substrate so as to cover the second electrode terminal;
And an insulating heat insulating layer covering the upper surface of the second surface heating element and the second insulating substrate,
The first and second exothermic paste compositions may each contain,
Conductive particles; And
A mixed binder in which hexamethylene diisocyanate, polyvinyl acetal, and phenolic resin are mixed;
And a plurality of heating elements.
상기 발열 페이스트 조성물의 전도성 입자는 탄소나노튜브 입자 및 그라파이트 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.11. The method of claim 10,
Wherein the conductive particles of the exothermic paste composition comprise carbon nanotube particles and graphite particles.
발열 페이스트 조성물 100 중량부에 대하여 탄소나노튜브 입자 0.2 내지 6 중량부, 그라파이트 입자 0.5 내지 30 중량부, 혼합 바인더 5 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 발열체.The heat generating paste composition according to claim 11,
Wherein 0.2 to 6 parts by weight of carbon nanotube particles, 0.5 to 30 parts by weight of graphite particles and 5 to 30 parts by weight of a mixed binder are contained relative to 100 parts by weight of an exothermic paste composition.
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