KR101828515B1 - 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 제조 공정이 간단하면서도 방열 효율이 우수한 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트에 관한 것에 있으며, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름은 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지를 용매에 혼합하여 제조된 슬러리를 도포하여 제조되며, 상기 방열 필러는, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성되고, 그 형상은 구형, 판상, 스파이크 형상 중 어느 하나를 포함하며, 고분자 수지는, 엘라스토머 수지, 점착 부여제, 에폭시 수지, 가교제, 안정제, 실란 커플링제, 페놀형 경화제, 경화촉매, 유기용매를 혼합하여 구성된 에폭시계 조성물과, 우레탄 수지, 이소시아네이트계 경화제, 가소제, 대전방지제를 혼합하여 구성된 우레탄계 조성물을 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트{Heat-discharging Film and Thermal-Conductive Composite Sheets comprising the same}
본 발명은 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지가 혼합된 슬러리를 도포하여 제조함으로써 제조 공정이 간단하면서도 취성이 개선되고, 방열효율을 높이며, 차폐기능이 향상된 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트에 관한 것이다.
본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 경제협력권산업 육성사업으로 수행된 연구결과입니다.
(This research was supported by the Ministry of Trade, Industry & Energy(MOTIE), Korea Institute for Advancement of Technology(KIAT) through the Encouragement Program for The Industries of Economic Cooperation Region)
일반적으로 컴퓨터, 휴대용 개인단말기, 통신기 등의 전자기기는 기기 내부에서 발생한 과도한 열에너지를 외부로 확산시키지 못해 잔상문제 및 시스템 안정성에 심각한 우려를 내재하고 있다. 이러한 열에너지는 제품의 수명을 단축하거나 고장, 오동작을 유발하며, 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 한다.
특히, 휴대용 전자 기기는 두께가 날로 슬림화되고, 성능은 높아지고 있기 때문에 기기 내부의 각종 회로부품에서 발생되는 열을 외부로 신속하게 방출하여 전자기기가 열에 의해 손상되는 것을 방지해야 된다.
따라서 시스템 내부에서 발생한 열에너지를 외부로 방출시키기 위해 방열 시트가 구비된다.
종래 열전도성 복합시트는 대한민국 등록특허공보 제10-1558418호에 개시된 바와 같이, 전기 방사방법에 의해 나노 웹 형태로 형성되는 구획층과, 구획층의 일면에 적층되고 열 전도성을 갖는 제1금속층과, 구획층의 타면에 적층되고 전기 전도성을 갖는 제2금속층과, 제1금속층에 적층되는 제1전도성 점착층과, 제2금속층에 적층되는 제2전도성 점착층으로 구성되어, 두께를 얇게 만들면서 열을 방열시키는 기능과 전자파 차폐하는 기능을 동시에 수행할 수 있도록 구성된다.
한국 공개특허 제2009-0041081호에서는 낮은 필러 함량에서도 열전도도가 우수한 복합체의 제조 방법을 개시하였으며, 이를 위해서는 섬유상의 금속 필러와 판상의 금속 필러와 저융점 금속을 혼합 필러로써 이용하여 저융점 금속의 용융점 이상에서 가공함으로써 용융된 저융점 금속이 다른 필러 간 접촉을 극대화하고 포논 산란(phonon scattering)을 최소화한다는 개념을 지니고 있다.
전술한 종래 기술 대부분은 복합체의 열전도도를 향상시키기 위하여 분말 입자의 개념을 가지는 열전도도가 우수한 1종 내지 2종의 필러를 경우에 따라 고함량으로 고분자 매트릭스 내에 분산시킴으로써 열전도도가 향상된 복합체를 제조하는 것이다.
그러나, 열전도성 고분자 복합체에 관한 전술한 종래 기술들은 높은 함량의 필러가 혼합됨으로써 최종적으로 사출 등의 과정을 통하여 제품을 만들어낼 때에 원활한 가공이 이루어지지 않는다는 문제가 있다.
또한, 열전도도가 우수한 금속 필러를 고함량 혼합할 경우 제품의 무게 등에 대한 문제가 발생하며 금속에 상응하는 수준의 우수한 열전도도를 가지는 대부분의 세라믹 필러 또는 카본계 필러들은 상대적으로 매우 고가이기 때문에 실질적인 제품 생산에 적용하기에는 어려움이 있다.
또한, 전자 부품을 장시간 이용하게 되는 경우, 열에 의해서 구성 부분이 열화되는 경우가 많고, 또한, 방열을 위해 구성되는 열전도 복합 시트의 취성이 커서 외부 충격에 의해 파손되는 경우가 많다.
대한민국 등록특허공보 제10-1558418호 대한민국 공개특허공보 제2009-0041081호
본 발명의 일 측면은, 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지를 혼합한 슬러리를 도포하여 제조함으로써 제조 공정이 간단하면서도 전체적인 취성이 개선되어 외부 충격에도 안정적인 방열 효과를 유지하는 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 낮은 열전도도를 가지는 메쉬 상에 우수한 열전도도를 가지는 방열 필러를 고분자 수지에 혼합하여 제조된 슬러리를 도포하여 경화시킴으로써 방열 효율이 우수한 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 전체 공정을 롤-투-롤 공정으로 진행함으로써, 열전도성 복합 시트를 대량 생산하고 전체 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있으며, 베이스 필름에 방열 필름을 부착하는 과정에서 발생할 수 있는 방열 필름의 손상을 방지하는 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 방열 필름은 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지를 혼합하여 제조된 슬러리를 도포하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 방열 필러는, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성되고, 그 형상은 구형, 판상, 스파이크 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 수지는, 엘라스토머 수지, 점착 부여제, 에폭시 수지, 가교제, 안정제, 침전 방지제, 실란 커플링제, 페놀형 경화제, 경화촉매, 유기용매를 혼합하여 구성된 에폭시계 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시 수지는 주로 결정형 구조가 열전도특성에 우수하므로 Azomethane계의 에폭시 수지를 적용하는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 수지는, 엘라스토머 수지, 우레탄 수지, 이소시아네이트계 경화제, 침전방지제, 실란 커플링제, 유기용매를 혼합하여 구성된 우레탄계 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 필름은 4.5~250㎛ 두께의 실리콘 이형 PET를 포함하며, 상기 메쉬는 4.5~250㎛ 두께의 카본 메쉬, PET 메쉬, 나일론 메쉬, 아라미드 메쉬 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 에폭시계 조성물은, 엘라스토머 수지 100 중량부에, 점착 부여제 50 중량부 이하(0을 포함하지 않음), 에폭시 수지 10~90 중량부, 가교제 0.1~50 중량부, 안정제 0.1~50 중량부, 실란 커플링제 0.01~10 중량부, 페놀형 경화제 5~80 중량부, 침전 방지제 0.1~10 중량부, 경화촉매 0.01~30 중량부, 유기 용매 100~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 우레탄계 조성물은, 엘라스토머 수지 100 중량부에 우레탄 수지인 폴리올(Polyol) 5 ~ 90 중량부에, 이소시아네이트계 경화제 1~80 중량부, 침전방지제 0.1~10 중량부, 실란 커플링제 0.01~10 중량부, 유기 용매 100~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합시트는 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지가 혼합된 슬러리를 도포하여 제조되되 상기 베이스 필름을 제거하고 상기 메쉬 상에 슬러리가 도포 경화되어 이루어진 방열 필름과, 상기 방열 필름의 일면에 부착되는 제1점착 수지와, 상기 제1점착 수지의 일면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열 필름의 타면에 부착되는 제2점착 수지와, 상기 제2점착 수지의 일면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2점착 수지는, 아크릴계 점착 수지, 실리콘계 점착 수지, 우레탄계 점착 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2점착 수지에는, 상기 방열성 첨가제와 도전성 첨가제 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합시트를 다른 측면에서 본다면, 베이스 필름에 합지된 카본 메쉬 상에 BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러와 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지를 혼합하여 제조된 슬러리를 도포하여 제조되되 상기 베이스 필름을 제거하고 상기 카본 메쉬 상에 슬러리를 도포 경화시켜 이루어지는 방열 필름과, 상기 방열 필름의 일면에 부착되되 방열성 첨가제와 도전성 첨가제 중 적어도 어느 하나가 포함되는 제1점착 수지와, 상기 제1점착 수지의 일면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET와, 상기 방열 필름의 타면에 부착되되 방열성 첨가제와 도전성 첨가제 중 적어도 어느 하나가 포함되는 제2점착 수지와, 상기 제2점착 수지의 일면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트는 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지를 혼합하여 제조된 슬러리를 도포하여 제조됨으로써 제조 공정이 간단하면서도 방열 효율이 매우 우수한 효과를 가지게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트가 부착된 전자기기 부품의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 양면 열전도성 복합 시트의 사시도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 일면 열전도성 복합 시트의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트가 부착된 전자기기 부품의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트(10)는 제1부품(20)과 제2부품(30) 사이에 배치되어 제1부품(20)을 제2부품(30)에 부착하는 역할을 한다.
여기에서, 제1부품(20)과 제1부품(20)은 둘 다 발열부품이 적용될 수 있고, 제1부품(20)은 발열 부품이 적용되고, 제2부품(30)은 전자파 발생부품이 적용될 수 있으며, 제1부품(20) 및 제2부품(30) 중 어느 하나는 발열 및 전자파 발생부품이고, 다른 하나는 히트 싱크 등 방열 부품이 적용될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 양면 열전도성 복합 시트의 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 일면 열전도성 복합 시트의 사시도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 열전도성 복합 시트(10)는 방열 필름(100)과, 방열 필름(100)의 상면에 부착되는 제1점착 수지(210)와, 방열 필름(100)의 하면에 부착되는 제2점착 수지(220)와, 제1점착 수지(210)의 상면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET(310)와, 제2점착 수지(220)의 하면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET(320)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 방열 필름(100)은, 부착의 대상이 되는 전자부품에서 발생되는 열을 최종적으로 잘 발산시키기 위한 구성요소이다.
이러한 방열 필름(100)은, 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러와, 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성되는 메쉬를 포함하여 구성된다.
고분자 수지는 메쉬와의 부착이 매우 강해질 뿐 아니라 가공성, 경제성 및 성형성이 매우 우수하게 된다. 또한, 고분자 수지 내에 방열 필러가 혼합되기 때문에, 방열 효율이 높아지게 된다. 이러한 방열 필러는 평균 입도가 0.1~30㎛의 직경을 가지게 되며, 방열 필름의 두께 등을 고려하면 7㎛가 적정하다 할 것이다.
고분자 수지는, 방열 필러 대비 3~70 중량%로 포함되게 된다. 이 때, 방열 필러가 과중량일 경우, 고분자 수지의 함량이 적게 되어 시트 형성이 어렵게 되고, 반대로 방열 필러의 함량이 적은 경우, 방열 효과가 적어 충분한 방열이 이루어지지 않는다는 문제점이 있다. 이하 고분자 수지의 구체적인 성분에 대하여는 후술하도록 한다.
메쉬는 카본 메쉬 이외에도 PET 메쉬, 나일론 메쉬, 아라미드 메쉬를 포함할 수 있으며, 이하 메쉬는 카본 메쉬인 것으로 설명한다.
한편, 방열 필름(100)은 각각 30~1,000㎛의 두께로 제작하게 된다.
제1 및 제2점착 수지(210,220)는, 피부착물(전자 부품: 발열원)에 대한 부착력을 제공하기 위한 구성으로서, 본 발명에서 이러한 제1 및 제2점착 수지(210,220)는, 점착 수지에 도전성 첨가제를 포함할 수 있다. 제1 및 제2점착 수지(210,220)는 부착력을 제공하기 위한 요소로 아크릴, 우레탄, 실리콘계 점착 수지를 포함할 수 있으며. 도전성 첨가제는 열 전도성과 전기 전도성을 높이고, 전자파 차단 기능을 제공하기 위한 요소로서, 도전성 첨가제는 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 및 그래핀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2점착 수지(210,220)는 필요에 따라서 방열성 첨가제가 도전성 첨가제와 함께 또는 개별적으로 포함될 수 있음은 물론이다.
한편, 제1 및 제2점착 수지(210,220)가 시간의 경과에 따라 성능이 저하되거나 건조되는 것을 방지하기 위하여 제1 및 제2실리콘 이형 PET(310,320)가 제1 및 제2점착 수지(210,220)에 부착되어 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름 제조 장치(40)는 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어진 베이스 필름(41a,41b)이 권출되는 권출 롤러(41);와, 권출 롤러(41)와 이격되어 배치되어 권출 롤러(41)로부터 권출되는 베이스 필름(41a,41b)이 권취되는 귄취 롤러(42);와, 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에 배치되어 방열 필러 및 고분자 수지를 혼합하여 슬러리(43a)를 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포하는 코팅 헤드(43);와, 코팅 헤드(43)와 권취 롤러(42)의 사이에 배치되어 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 코팅된 슬러리(43a)를 건조시키는 드라이 존(44);을 포함하여 구성된다.
권출 롤러(unwind roller)(41)는 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어진 베이스 필름(41a,41b)이 감긴 상태에서 권출 롤러(41) 중심에 위치한 회전축을 기준으로 일방향으로 회전하여 권출 롤러(41) 상에 감긴 베이스 필름(41a,41b)이 풀리도록 하는 역할을 한다.
권출 롤러(41)의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 이러한 권출 롤러(41)는 원통형태일 수 있으며, 원통 중심에 위치한 고정된 회전축을 기준으로 원통이 일방향으로 회전하는 형태일 수 있다.
한편, 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에는 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이의 장력을 일정하게 유지하기 위한 장력 조절장치가 설치될 수 있다.
베이스 필름(41a,41b)은 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어지는데, 이러한 베이스 필름(41a,41b)의 실리콘 이형 PET(41a)는 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에 장력이 존재하는 범위에서 베이스 필름(41a,41b) 의 실리콘 이형 PET(41a)가 끊어지지 않는 범위인 4.5~250㎛의 두께로 하는 것이 바람직하다.
또한, 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b)는 4.5~250㎛의 두께를 가질 수 있으며, 이와 같이 구성되는 카본 메쉬(41b)는 무게가 비교적 가볍고 가공성이 우수할 뿐 아니라, 열확산성이 매우 우수하다.
또한, 카본 메쉬(41b)가 교차 형성되는 것에 의해 폐곡선이 형성되어서 발생되는 효과인 전자파에 대한 와류효과에 의해 전자파를 더욱 효율적으로 차폐하게 된다.
권출 롤러(41)로부터 풀린 실리콘 이형 PET(41a)에 카본 메쉬(41b)가 합지되어 이루어진 베이스 필름(41a,41b)은 코팅 헤드(43)와 드라이 존(44)을 지난 후 권취 롤러(wind roller)(42) 상에 감기게 된다.
권취 롤러(42)는 권출 롤러(41)로부터 풀린 베이스 필름(41a,41b)을 감을 수 있도록, 권취 롤러(42) 중심에 위치한 회전축을 기준으로 권출 롤러(41)와 동일한 방향으로 회전하는 역할을 한다.
권취 롤러(42)의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 이러한 권취 롤러(42)는 원통형태일 수 있으며, 원통 중심에 위치한 고정된 회전축을 기준으로 원통이 일방향으로 회전하는 형태일 수 있다. 권취 롤러(42)는 권출 롤러(41)와 동일한 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
권출 롤러(41)와 권취 롤러(42)는 이격되어 배치되어야 하며, 배치 형태는 특별히 제한되지 않으나, 일례로 권출 롤러(41)와 권취 롤러(42)는 평행선 상에 배치되는 것이 바람직하다.
권출 롤러(41)와 권취 롤러(42) 사이에는 코팅 헤드(43)와 드라이 존(44)이 배치될 수 있다.
코팅 방식은 슬러리의 점도에 따라 다르나 통상적으로 콤마(COMMA) 코팅 방식이나 슬롯 다이(SLOT DIE) 방식으로 코팅하는 것이 바람직하다.
코팅 헤드(43)는 권출 롤러(41)의 후단에 설치되고, 방열 필러 및 고분자 수지를 혼합하여 슬러리(43a)를 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포하는 역할을 한다.
코팅 헤드(43)에서는 방열 필러, 고분자 수지를 혼합하여 슬러리(43a)가 저장된다.
이 때, 방열 필러는, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성되고, 그 형상은 구형, 판상, 스파이크 형상 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
고분자 수지는, 에폭시계 조성물과 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 포함한다.
에폭시계 조성물은, 엘라스토머 수지, 점착 부여제, 에폭시 수지, 가교제, 안정제, 침전 방지제, 실란 커플링제, 페놀형 경화제, 경화촉매, 유기 용매를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 이용될 수 있는 엘라스토머 수지(Elastromer)는 필름 형성에 필요한 고무 성분으로서, 중량 평균 분자량이 3,000 내지 1,000,000의 범위인 것이 바람직하다.
이러한 엘라스토머 수지로는 예를 들면, 부타디엔(Butadiene)계, 스티렌(Styrene)계, 프로필렌(Propylene)계, 폴리우레탄계(Polyurethane), 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)계, 아크릴(Acryl)계, 이소프렌(Isoprene)계, 에틸렌(Ethylene)계, 및 실리콘(silicone)계 엘라스토머로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 것을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 엘라스토머의 함량은 필러부분을 제외하고 수지부분만 100중량부로 하여 기타 함량을 표기하였다.
본 발명에서 이용될 수 있는 점착 부여제는 접착 작용에 이용되는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 엘라스토머 수지와의 상용성을 고려하여 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 점착 부여제의 예를 들면, Rosin계의 Rosin, Rosin Ester, 수첨 Rosin Ester, Terpene계의 Terpene, Terphene phenol, 석유수지계의 지방족계, acid modified aliphatic, 지환족계(DCPD), 수첨 지환족계, 방향족(C9)계, 수첨 방향족계, C5-C9공중합, styrene, styrene copolymer, coal tar계의 쿠마론 인덴, alkyl phenol계 등을 들 수 있다. 현재 시판되는 제품으로서는 일본 쇼와덴코사의 BKM-2620,미국 이스트맨사의 Foral 85-E, Foral 105-E, Piccotex 100, Piccotex 120, Piccotex LC, 미국 라우터사의 Pinerez 2110, Pinerez 1290, Pinerez 2210, Pinerez 2260, Pinerez 2415, 중국 광시턴 화학 주식회사의 TSR-75, TSR-903 등이 있으며, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 점착 부여제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0 내지 50 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용될 수 있는 에폭시 수지는 경화 및 접착 작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 필름의 형상을 고려하면 고상 혹은 고상에 근접한 에폭시로서, 하나 이상의 관능기를 가지고 있는 에폭시 수지가 바람직하다. 에폭시 수지는 주로 결정형 구조가 열전도특성에 우수하므로 Azomethane계의 에폭시 수지를 적용하는 것을 바람직하다.
Figure 112016040454772-pat00001

이러한 에폭시 수지의 예를 들면, 비스페놀계, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계,o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시를 예시할 수 있으며, 현재 시판되고 있는 제품으로서는 비스페놀계로서는 유카 쉘에폭시 주식회사의 에피코트 807, 에피코트 815, 에피코트 825, 에피코트 827, 에피코트 828, 에피코트 834, 체피코트 1001, 에피코트 1004, 에피코트 1007, 에피코트 1009, 다우케미컬사의 DER-330, DER-301, DER-361, 대일본 잉크화학의 에피클론 830-S, 에피클론 EXA-830CRP, 에피클론 EXA 850-S, 에피클론 EXA-850CRP, 에피클론 EXA-835LV, 국도화학의 YD-011, YD-012, YD-014, YD-128, YD-134, YDF-170등이 있고, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사의 체피코트 152, 에피코트 154, 일본화약주식회사의 EPPN-201, 다우케미컬의 DN-483 등이 있고, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계로서는 대일본 잉크화학의 에피클론 N-665-EXP, 국도화학의 YDCN-500-1P, YDCN-500-2P, YDCN-500-4P, YDCN-500-5P, YDCN-500-7P, YDCN-500-8P, YDCN-500-10P, YDCN-500-80P, YDCN-500-90P, 일본화약주식회사의 EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1025, EOCN-1027, 독도화학주식회사의 YDCN-701, YDCN-702, YDCN-703, YDCN-704 등이 있고, 다관능 에폭시 수지로서는 유카 쉘에폭시 주식회사 Epon 1031S, 시바스페샬리티케미칼주식회사의 아랄디이토 0163, 나가섭씨온도화성 주식회사의 데타콜 EX-611, 데타콜 EX-614, 데타콜 EX-614B, 데타콜 EX-622, 데타콜 EX-512, 데타콜 EX-521, 데타콜 EX-421, 데타콜 EX-411, 데타콜 EX-321 등이 있으며, 아민계 에폭시 수지로서는 스미토모화학주식회사의 ELM-120, 유카쉘에폭시 주식회사 에피코트 604, 독도화학주식회사의 YH-434, 미쓰비시가스화학 주식회사의 TETRAD-X, TETRAD-C 등이 있고, 복소환 함유 에폭시수지로는 시바스페샬리티 케미칼주식회사의 PT-810, 치환형 에폭시로는 UCC사의 ERL-4234, ERL-4299, ERL-4221, ERL-4206, 나프톨계 에폭시로는 대일본 잉크화학의 에피클론 HP-4032, 에피클론 HP-4032D, 에피클론 HP-4700, 에피클론 4701등을 들 수 있고, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 에폭시 수지의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 10 내지 90 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 가교제로서는 메티롤기, 알킬메티롤기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 에틸렌이민환기, 사이오기, 설폰기 중에서 선택된 1종이상의 작용기를 가지고 있는 화합물로써 이것들을 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 가교제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 안정제로서는 아연, 붕소, 황, 구리, 니켈, 마그네슘, 알루미늄, 인 중 1종 이상 함유된 산화화합물로써 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 안정제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 침전 방지제는 배합 시 필러의 침전을 방지하는 수지로서 용제투입 시 부피가 팽창하는 원리를 사용한다. 수지의 구성으로는 왁스계나 아크릴계 수지를 주로 사용한다. 본 발명에서 상기 침전 방지제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 실란 커플링제는 조성물 배합시 실리카와 같은 무기물질의 표면과 유기물질간의 화학적 결합으로 인한 접착력을 증진시키기 위한 접착증진제로서 특별히 제한은 없고 통상적으로 이용되는 실란 커플링제를 이용할 수 있다. 예를 들면, 에폭시가 함유된 2-(3,4 에폭시 사이클로 헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-트리에톡시실리-N-(1,3-디메틸뷰틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, 머켑토가 함유된 3-머켑토프로필메틸디메톡시실란, 아민기가 함유된 N-2(아미노에틸)3-아미토프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란,3-머켑토프로필트리에톡시실란, 이소시아네이트가 함유된 3-이소시아네이트프로필트리에톡시실란을 예시할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 실란 커플링제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.01 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 페놀형 경화제로서는, 통상 이용되고 있는 것을 특별히 제한없이 이용할 수 있으나, 페놀성 수산기를 1분자 중에 2개 이상 가지는 화합물로서 흡습시의 내전해부식성이 우수한 비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S계 경화제 수지 및 페놀 노볼락 수지, 비스페놀 A계 노볼락수지 또는 크레졸 노볼락, 자일록계 등의 페놀계 수지가 바람직하다. 이러한 페놀계 에폭시 수지 경화제로서 현재 시판되고 있는 제품의 예를 들면, 코오롱 유화주식회사의 KPH-F2001, KPH-F2002, KPH-F3065, KPH-F3065, 단순 페놀계의 경화제로는 메이화플라스틱산업주식회사의 H-1, H-4, HF-1M, HF-3M, HF-4M, HF-45등이 있고 , 바이페닐 계열의 신아티엔씨 주식회사의 SHV-4985, 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-7851SS, MEH-7851S, MEH7851M, MEH-7851H, MEH-78513H, MEH-78514H, 트리페닐메틸계의 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-7500, MEH-75003S, MEH-7500SS, MEH-7500S, MEH-7500H 등이 있고 파라 자일렌계열의 신아티엔씨 주식회사의 SHV-2990, 메이화플라스틱산업주식회사의 MEH-78004S, MEH-7800SS, MEH-7800S, MEH-7800M, MEH-7800H, MEH-7800HH, MEH-78003H,등을 들 수 있고, 이 것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 페놀형 경화제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 5 내지 80 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 경화촉매는 열융착시 에폭시 수지가 완전히 경화될 수 있도록 경화시간을 단축시키는 촉매로서, 특별히 한정되는 것은 아니나 멜라민계나 이미다졸계, 아민계, 이소시아네이트계 또는 트리페닐포스핀계 촉매 등을 이용할 수 있다. 현재 시판되고 있는 제품의 예를 들면, 이미다졸계로서 아지노모토 정밀기술주식회사의 PN-23, PN-40, 두리켐의 2MI, 사국화학주식회사의 2P4MZ, 2MA-OK, 2MAOK-PW, 2P4MHZ등을 들 수 있고, 제일플라택스 주식회사의 TPPn, 호코케미칼사(HOKKO CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD)의 TPP-K, TPP-MK등을 들 수 있고, 이소시아네이트계로는 방향족 이소시아네이트인 4,4'- 디페닐 메탄 디이소시아네이트(Diphenyl methane diisocyanate), 트릴렌 디이소시아네이트, 크실렌 디이소소아네이트, 4,4'-지페닐에텔디이소시아네이토, 이소포론디이소시아네(Isophorone diisocyanate)이트, 리신(lysine) 디이소시아네이트, 4,4'-[2,2비스(4-페녹시 페닐프로판)]디이소시아네이트등이 있고, 비방향족 이소시아네이트인 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 2,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸-헥사메틸렌 디이소시아네이트 등을 들 수 있으며, 비 방향족 이소시아네이트의 다른 예로서는, 시클로헥실메탄 디이소시아네이트(Cyclohexylmethane diisocyanate), 1,6-헥사메틸렌디디소시아네이트(1,6-Hexamethylenediisocyanate)등을 들 수 있다. 또한 폴리올에 디 혹은 트리 이소시아네이트를 화학적으로 반응시켜 생성된 변형된 이소시아네이트 경화제를 이용할 수 있다. 현재 시판되고 있는 제품의 예를 들면, 일본폴리우레탄산업주식회사의 톨루엔 디이소시아네이트의 삼관능변형체인 Coronate-2030, 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트 변형형태인 Coronate 2503, 1,6-헥사메틴렌디디소시아네이트형태인 Coronate 2515, Coronate 2507, Coronate 2513, Coronate 2517, Coronate 2527, Coronate 2529, 메틸에틸케톤옥심으로 블로킹되어있는 Coronate BI-301, 카프로락탐계로 블로킹되어있는 Coronate BI-311등이 있고,Coronate-HX, Coronate-HK, Coronate-HX-TPX, Coronate-HXR, Coronate-HX-LV, Coronate LVA-325, Coronate LVA-410, 톨루엔 디이소시아네이트를 트리메틸렌프로피오네이트와 화학적으로 변형시킨 Coronate-L, 톨로엔디이소시아네이트계인 Coronate-L/55E, Coronate AP stable을 들 수 있고, 페놀의 경화보다 상대적으로 경화가 빠른 아민계 수지로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 디에틸렌트리아민(Diethylene Triamine), 트리에틸렐테트라아민 (Triethylene Tetramine), 디에틸아미노프로필아민(Diethylamino propyl amine), 멘탄디아민 (Menthane diamine), N-아미노에틸피페라진 (N-aminoethylpiperazine), M-자일렌디아민 (M-xylene diamine), 이소포론디아민 (Isophorone diamine)등을 예시할 수 있고, 현재 시판되고 있는 제품의 예를 들면, LG화학 주식회사의 LA-0133, LA-6022, LA-6000, LAD-713, LAD-727, LAD-728, LM-133, LM-177, 신아티엔씨 주식회사의 LC-500, LC-600, LC-800, LC-800L, LC-3000, SHT-1003, LC-10, LC-30, LC-30C, SNH-1201 등이 있고, 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 본 발명에서 상기 경화촉매의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.01 내지 30중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 에폭시계 조성물은 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 유기 용매는 접착필름 조성물의 점도를 낮게 하여 필름 제조를 용이하게 하는 것으로서, 특별히 제한되지는 않으나, 톨루엔, 자일렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 벤젠, 아세톤, 메틸에틸케톤, 테트라히드로 퓨란, 디메틸포름알데히드, 시클로헥사논, 메틸알코올, 에틸알코올 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서 유기 용매는 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 100 내지 1000 중량부인 것이 바람직하다.
다음, 우레탄계 조성물에 대하여 설명한다. 본 발명에서 이용되는 우레탄계 조성물은 엘라스토머 수지, 우레탄 수지, 이소시아네이트계 경화제, 침전방지제, 실란 커플링제, 유기용매를 혼합하여 구성된다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 우레탄계 조성물은 엘라스토머 수지 100 중량부에 우레탄 수지인 폴리올(Polyol) 5 ~ 90 중량부, 이소시아네이트계 경화제 1~80 중량부, 침전방지제 0.1 ~ 10 중량부, 실란 커플링제 0.01~10 중량부, 유기 용매 100~1,000중량부를 포함하여 구성된다.
본 발명에서 이용될 수 있는 엘라스토머 수지(Elastromer)는 필름 형성에 필요한 고무 성분으로서, 중량 평균 분자량이 3,000 내지 1,000,000의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용될 수 있는 우레탄계 수지는 주성분으로서 폴리올과 다관능성 이소시아네이트를 함유하는 조성물을 포함하여 구성된다.
상기에서 폴리올은 1종의 폴리올을 함유할 수도 있고, 더욱 바람직하게는 2종 이상의 폴리올을 함유할 수도 있다.
이때, 2종 이상의 폴리올 중 1종은 OH기를 3개 이상 가지는 폴리올을 함유하는 것이며, 그 일례로는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 피마자유계 폴리올로 이루어진 군에서 선택 이용될 수 있다. 이러한 폴리올 성분으로 인해, 잔류물 저감 등의 재작업성이 우수한 특성을 발현할 수 있다.
폴리올 성분의 일례로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 헥산트리올 및 폴리프로필렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택 이용될 수 있다.
산 성분의 일례로는 숙신산, 메틸숙신산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세박산, 1,12-도데칸디산, 1,14-테트라데칸디산, 이량체산, 2-메틸-1,4-시클로헥산디카르복실산, 2-에틸-1,4-시클로헥산 디카르복실산, 테레프탈산,이소프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-비페닐카르복실산 및 이것들의 산무수물 등을 이용할 수 있다.
또한, 폴리에테르 폴리올은 물, 저분자량 폴리올(프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등), 비스페놀류(비스페놀 A 등), 디히드록시벤젠(카테콜, 레조르신, 하이드로퀴논 등)을 개시제로 이용하여, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 부틸렌옥사이드에서 선택되는 알킬렌옥사이드를 부가 중합시킴으로써 얻어진다. 구체적인 일례로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등이 있다.
상기에서 폴리카프로락톤 폴리올은 ε-카프로락톤 또는 σ-발레로락톤 등의 환상 에스테르 단량체의 개환중합에의해 얻어지는 카프로락톤계 폴리에스테르디올이다. 그 일례로는 상기의 폴리올 성분과 포스겐을 중축합 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 폴리올 성분과 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산디프로필, 탄산디이소프로필, 탄산디부틸, 탄산에틸부틸, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 탄산디페닐 또는 탄산디벤질 등의 탄산 디에스테르류를 에스테르 교환 및 축합시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 폴리올 성분을 2종 이상 병용하여 얻어지는 공중합 폴리카보네이트 폴리올, 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 카르복실기 함유 화합물을 에스테르화 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 히드록실기 함유 화합물을 에테르화 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 에스테르 화합물을 에스테르 교환 반응시켜서 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 히드록실기 함유 화합물을 에스테르 교환 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 디카르복실산 화합물을 중축합 반응시켜서 얻어지는 폴리에스테르계 폴리카보네이트 폴리올;및 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 알킬렌 옥사이드를 공중합시켜 얻어지는 공중합 폴리에테르계 폴리카보네이트 폴리올 등이 있다.
피마자유계 폴리올은 피마자유 지방산과 상기 폴리올 성분을 반응시켜 얻어지는 피마자유계 폴리올이다.
이상의 OH기를 3개 이상 가지는 폴리올은 2종 이상의 폴리올 성분 중에서 1 내지 99중량% 함유하는 것이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 90중량% 함유하는 것이다.
우레탄 수지를 제조하기 위한 또 다른 성분으로서, 다관능성 이소시아네이트 화합물은 다관능성 지방족계 이소시아네이트 화합물, 다관능성 지환족계 이소시아네이트 화합물, 다관능성 방향족계 디이소시아네이트 화합물 또는 이소시아누레트환을 가지는 삼량체 중에서 선택되는 단독 또는 그들간의 혼합형태로 이용할 수 있다.
상기 다관능성 지방족계 이소시아네이트 화합물의 바람직한 일례로는 트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,2-프로필렌 디이소시아네이트, 1,3-부틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택 이용할 수 있다.
또한, 다관능성 지환족계 이소시아네이트 화합물의 일례로는 1,3-시클로펜텐디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 수소 첨가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수소 첨가 크실릴렌 디이소시아네이트, 수소 첨가 톨릴렌 디이소시아네이트 및 수소 첨가 테트라메틸크 실릴렌 디이소시아네이트가 있다. 상기의 다관능성 방향족계 디이소시아네이트 화합물은 페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-톨루이딘디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 에테르 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 및 크실릴렌 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택 이용할 수 있다.
다관능성 이소시아네이트 화합물의 다른 일례로는 상기 기술한 각종 다관능성 이소시아네이트 화합물의 트리메틸올프로판 부가물, 물과 반응하여 얻어진 뷰렛, 및 이소시아누레트환을 가지는 삼량체를 이용할 수 있으며, 이들간 병용하여도 좋다. 본 발명에서 상기 우레탄 수지는, 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 우레탄 수지인 폴리올(Polyol) 5 ~ 90 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 침전 방지제는 배합 시 필러의 침전을 방지하는 수지로서 용제투입 시 부피가 팽창하는 원리를 사용한다. 수지의 구성으로는 왁스계나 아크릴계 수지를 주로 사용한다. 본 발명에서 상기 침전 방지제의 함량은 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명에서 이용할 수 있는 실란 커플링제는 조성물 배합시 실리카와 같은 무기물질의 표면과 유기물질간의 화학적 결합으로 인한 접착력을 증진시키기 위한 접착증진제로서 특별히 제한은 없고 통상적으로 이용되는 실란 커플링제를 이용할 수 있다. 본 발명에서 실란 커플링제는 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 0.01 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.
본 발명의 우레탄계 조성물은 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 유기 용매는 접착필름 조성물의 점도를 낮게 하여 필름 제조를 용이하게 하는 것으로서, 특별히 제한되지는 않는다. 본 발명에서 유기 용매는 상기 엘라스토머 수지 100 중량부 대비 100 내지 1000 중량부인 것이 바람직하다.
이와 같이 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물로 이루어진 슬러리(43a)는, 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 붓게 된다. 이와 같은 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬 상에 슬러리(43a)가 도포된 상태에서 드라이 존(44)로 이송되게 된다.
이러한 드라이 존(44)에는 열풍 건조기가 설치되어서, 드라이 존(44)의 온도를 40~200로 높이게 된다. 이에 따라, 베이스 필름에 함침된 슬러리(43a)의 용매가 증발하게 된다. 이러한 용매의 증발을 용이하게 하기 위하여, 드라이 존(44) 내에 토출팬을 구비하여 건조에 의해 발생되는 기체 상태의 용매를 외부로 빨리 빼낼 수 있게 된다.
따라서, 드라이 존(44)을 거치면서 용매가 증발되어 고분자 수지가 경화되어 방열 필름(100)을 형성할 수 있게 된다.
한편 드라이 존(44)의 온도가 40℃ 이하인 경우에는 슬러리(43a)의 건조가 잘 이루어지지 않게 되고, 200℃ 이상인 경우에는, 방열 필름(100) 제조시 부풀림이나 크랙 현상이 다수 발견되게 될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 드라이 존(44)은 40~200℃의 온도에서 슬러리(43a)를 건조하게 된다. 특히, 드라이 존(44)의 온도를 롤-투-롤 공정 방향에 따라 40~200℃ 로 점진적으로 올리는 경우, 부풀림이나 크랙 현상을 최대한 줄일 수 있게 된다.
이와 같이 드라이 존(44) 내에서 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포된 슬러리(43a)가 건조되면서, 권취 롤러(42) 상에 감기게 된다. 이와 같이 롤-투-롤 방식으로 베이스 필름(41a,41b)의 카본 메쉬(41b) 상에 도포된 슬러리(43a)가 건조되고 권취 롤러(42) 상에 감기면서 방열 필름(100)을 생성한다.
그 다음, 상기 방열 필름(100)을 상기 베이스 필름(41a,41b)의 실리콘 이형 PET(41a)로부터 분리하여 제조 목적에 따라 적당한 사이즈로 재단되게 된다. 이와 같이 형성된 방열 필름(100)은 도 1의 열전도성 복합 시트의 방열 필름(100)으로 이용될 수 있다.
이러한 롤-투-롤 공정을 이용한 방열 필름을 제조 방법적인 측면에서 본다면, 도 4에 도시된 바와 같이, 권취 롤러에서 실리콘 이형 PET에 카본 메쉬가 합지된 베이스 필름을 권출하는 단계(S10)와, 베이스 필름의 카본 메쉬 상에 방열 필러 및 고분자 수지를 혼합하여 생성된 슬러리를 도포하는 단계(S20)와, 베이스 필름의 카본 메쉬 상에 도포된 슬러리를 건조 및 경화하는 단계(S30)와, 베이스 필름의 카본 메쉬 상에 도포된 슬러리가 건조된 베이스 필름을 권취 롤러에 권취하는 단계(S40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 의하면, 방열 필름(100)에 카본 메쉬(41b)가 부착되어서 취성이 개선되고, 방열효율을 높이며, 차폐기능이 향상되는 효과를 가지게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 시트 방식의 제조 공정에서 WINDING이 가능한 롤-투-롤 방식을 통하여 간편한 방식으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 대량 생산이 가능하여 원가를 절감되고 고수율성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 일면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 일면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 일면 코팅 열전도성 복합 시트 제조 장치(50)는, 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름(51a)이 권출되는 제1권출 롤러(51)와;, 제1권출 롤러(51)와 이격되어 배치되어 제1권출 롤러(51)로부터 권출되는 베이스 필름(51a)이 권취되는 귄취 롤러(52)와;, 제1권출 롤러(51)와 권취 롤러(52) 사이에 배치되어 점착 수지(53a)를 베이스 필름(51a)에 도포하는 코팅 헤드(53)와;, 코팅 헤드(53)와 권취 롤러(52)의 사이에 배치되어 베이스 필름(51a) 상에 코팅된 점착 수지(53a)를 건조시키는 드라이 존(54);과, 드라이 존(54)의 후단에 배치되어 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100)이 권출되는 제2권출 롤러(55)와, 베이스 필름(51a)에 도포된 점착 수지(53a) 상에 방열 필름(100)을 합지하기 위한 한 쌍의 부착용 롤러(56,57)를 포함하여 구성된다.
코팅 헤드(53)에서는 점착 수지(53a)를 제1권출 롤러(51)에서 권출되는 베이스 필름(51a)의 상면 즉, 실리콘 이형 PET(51a)의 상면에 도포한다. 여기서, 점착 수지(53a)는 아크릴계 점착 수지, 우레탄계 점착 수지 및 실리콘계 점착 수지가 이용될 수 있다.
먼저, 본 발명에서 이용될 수 있는 아크릴계 점착 수지에 대하여 설명한다.
본 발명에서 이용될 수 있는 아크릴계 점착 수지는 평균분자량이 100만 ~ 180만인 고분자량과 평균분자량이 40만 ~ 100만인 중분자량 아크릴계 공중합체를 형성하는 탄소수 4-12의 알킬기를 갖는 수지로서 알킬아크릴레이트의 예로는, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, iso-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, iso-옥틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 벤질아크릴레이트 등으로 구성되어있는 공중합체 점착 수지가 예로 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 알킬아크릴레이트는 단독 또는 2종 이상 조합하여 이용가능하다.
가교제에 대해 반응성을 갖는 관능기 함유 단량체의 예로서는, 카르복실기를 함유하는 비닐계 단량체, 히드록시기를 함유하는 비닐계 단량체, 아미노기를 함유하는 비닐계 단량체, 에폭시기를 함유하는 비닐계 단량체, 및 아세토아세틸기를 함유하는 비닐계 단량체 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 카르복실기를 함유하는 단량체 및 히드록시기를 함유하는 단량체가 바람직하다.
상기 카르복실기를 갖는 비닐계 단량체의 예로는 아크릴산, 베타-카르복시에틸아크릴레이트, 이타콘산, 크로돈산, 말레인산, 무수말레인산 및 말레인산 부틸 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 히드록시기를 갖 는 비닐계 단량체의 예로는 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트,클로로-2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트 및 아릴알콜 등이 있다. 상기 아미노기를 함유하는 단량체의 예로는 아미노메틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노메틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트 및 비닐피리딘 등이 있다. 또한, 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 에폭시기를 함유하는 단량체 및 아세토아세톡시에틸(메타)아크릴레이트 등의 아세토아세틸기를 함유하는 단량체들로 공중합된 아크릴 점착 수지 등을 들 수 있다. 상기 물질은 단독 또는 2종 이상 조합하여 이용가능하다.
가교제는 다관능성 화합물이 적절하다. 상기 가교제는 상기 아크릴계 공중합체의 반응성을 갖는 관능기와 반응하는 것으로, 1 분자내에 관능기를 적어도 2 개, 바람직하게는 2 내지 4 개일 수 있다. 이와 같은 다관능성 화합물의 예로서는, 이소시아네이트계 화합물, 에폭시계 화합물, 아민계 화합물, 금속 킬레이트계 화합물 및 아지리딘계 화합물 등을 들 수 있다.
이소시아네이트계 화합물의 예로서는, 트리렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포름 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 수첨가 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수첨가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트,폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 및 이들의 트리메틸올프로판 등 폴리올과의 수용체등을 들 수 있다.
또한, 에폭시계 화합물의 예로서는, 비스페놀 A, 에피클로르히드린형의 에폭시계 수지. 에틸렌글리콜 글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 글리세린 디글리시딜에테르, 글리세린 트리글리시딜에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민,N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민 및 1,3-비스(N,N'-디글리시딜아민메틸)시클로헥산 등을 들 수 있다.
아민계 화합물의 예로서는, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸디아민, 폴리에틸렌이민, 헥사메틸렌테트라민, 디에틸렌트리아민,트리에틸테트라민, 이소포름디아민, 아미노수지 및 메틸렌수지 등을 들 수 있다.
금속 킬레이트 화합물의 예로서는, 알루미늄, 철, 동, 아연, 주석, 티탄, 니켈, 안티몬, 마그네슘, 바나듐, 크롬 및 지르코늄등의 다가 금속이 아세틸아세톤이라든가 아세토초산에틸에 배위한 화합물 등을 들 수 있다.
아지리딘계 화합물의 예로서는, N,N'-디페닐메탄-4,4'-비스(1-아지리딘카르복사이드), N,N'-톨루엔-2,4-비스(1-아지리딘카르복사이드), 트리에틸렌멜라민, 비스이소프탈로일-1-(2-메틸아지리딘), 트리-1-아지리디닐포스핀옥 사이드, N,N'-헥사메틸렌-1,6-비스(1-아지리딘카르복사이드), 트리메틸올프로판-트리-베타-아지리디닐프로피오네이트 및 테트라메틸올메탄-트리-베타-아지리디닐프로피오네이트 등을 들 수 있다.
상기 가교제는 상기 고분자량 아크릴계 공중합체 100 중량부에 대하여, 통상적으로는 0.001 내지 5 중량부, 바람직하게는 0.01 내지 3 중량부의 양으로 이용될 수 있다. 이러한 함량으로 다관능성 화합물을 이용하는 것에 의해, 상기고분자량 (메타)아크릴계 공중합체와의 사이에서 바람직한 3차원 가교 구조가 형성된다. 또한, 이들 다관능성 화합물은 단독으로 또는 조합하여 이용할 수 있다.
다음, 본 발명에서 이용될 수 있는 실리콘계 점착 수지에 대하여 설명한다.
본 발명에서 이용될 수 있는 실리콘계 점착 수지는 폴리디메틸실록산(poly dimethyl siloxane; PDMS)계 점착제를 이용할 수 있다.
본 발명의 실리콘 수지는 실록산(Si-O-Si)기를 함유한 고분자로서, 일반적으로 수산기(-OH) 또는 메톡시기(-CH 3)와 같은 관능기를 갖는 것이다. 또한 유기기로는 메틸기(-CH 3 ) 또는 페닐기(-C 6 H 5 )를 이용한 것이다.
상기 폴리디메틸실록산계 점착제의 상업적인 예로는 7226, 7657, 7406, 7735, 7651, 7652, 7637, 7657(다우코닝 제조)을 제시할 수 있다.
이러한 실리콘 이형제는 비닐기를 갖는 실리콘 검(Silicone gum)을 이용할 수 있으며, 그 상업적인 예로는 7226, (다우코닝 제조)를 제시할 수 있다. 이 수지는 ~O-Si-H 가교제(cross-linker)가 소량 포함이 되어 있다.
가교제는 SiH 작용기를 갖는 유기 실리콘계 화합물을 이용할 수 있다. 이러한 가교제의 상업적인 예로, 7367(다우코닝 제조)을 제시할 수 있다.
상기 가교제는 실리콘 점착제 100 중량부에 대하여, 1 ~ 10 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 가교제의 함량이 실리콘 점착제 100 중량부 대비 1 중량부 미만일 경우, 충분한 가교밀도를 확보하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 가교제의 함량이 실리콘 점착제 100 중량부 대비 10 중량부를 초과할 경우 과다한 가교로 인하여 점착제 조성물의 경도를 과다하게 증가시키며 초기 점착력 및 박리강도가 낮아질 수 있다.
백금계 촉매는 가교 밀도를 조절하는 역할을 한다. 이러한 백금계 촉매는 백금(Pt), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os) 등을 이용할 수 있으며, 백금-루테늄 합금, 백금-팔라듐 합금, 백금-티타늄 합금 등과 같이 이들을 하나 이상 포함하는 합금도 이용할 수 있다. 이러한 백금계 촉매들은 단독으로 혹은 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
상기 백금계 촉매는 실리콘 점착제 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 2 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 백금계 촉매의 함량이 실리콘 점착제 100 중량부 대비 0.1 중량부 미만으로 첨가되면 경화 속도가 느린 문제점이 있다.
또한, 백금계 촉매의 함량이 실리콘 점착제 100 중량부 대비 2 중량부를 초과할 경우 오히려 경화 자체가 일어나지 않는 문제점이 있다.
본 발명에서 앵커리지 에이전트(anchorage agent)는 실리콘계 점착제의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 앵커리지 에이전트는 실란계 커플링제이거나, 또는 실란계 커플링제와 PDMS 혼합체가 될 수 있으며, 상업적으로는 9250(다우코닝 제조)를 제시할 수 있다.
상기 앵커리지 에이전트는 실리콘 점착제 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 5 중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.
앵커리지 에이전트의 함량이 실리콘 점착제 100 중량부 대비 0.1 중량부 미만일 경우, 그 첨가효과가 미미한 문제점이 있다. 또한, 앵커리지 에이전트의 함량이 실리콘 점착제 100 중량부 대비 5 중량부를 초과할 경우 박리강도가 낮아지고, 초기 점착력이 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 점착제 조성물의 경우 가교밀도가 50% 이상인 것이 바람직하다. 가교밀도가 50% 미만일 경우 고온 고습에서 내구성이 문제가 될 수 있으며, 장기 내구성과 치수 안정성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 점착제 조성물의 경우, 가교에 의하여 형성되는 메인 수지의 분자량(Mw)이 60만 이상인것이 바람직하다. 메인 수지의 분자량(Mw)이 60만 미만일 경우, 고분자의 응집력이 부족하여 점착제 제거시 잔류물이 남거나, 내구성에 문제가 생길 수 있다. 다만, 메인 수지의 분자량(Mw)이 150만을 초과할 경우 점착제의응집력을 향상시킬 수 있으나, 내후성이 저하되는 문제점이 있다.
다음, 본 발명에서 이용될 수 있는 우레탄계 점착 수지에 대하여 설명한다.
본 발명에서 이용될 수 있는 우레탄계는 주제인 폴리올 부분과 경화제인 다관능 이소시아네이트계가 있다. 본 발명은 폴리올과 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 이소시아네이트계 경화제 0.1 내지 10중량부 및 가소제 0.1 내지 10 중량부가 함유된 우레탄계 점착제를 제공한다. 또한, 상기 우레탄 수지 100 중량부에 대하여, 대전방지제 0.1 내지 10 중량부가 더 함유될 수 있다.
본 발명에서 우레탄계 점착 수지는 주성분으로서 폴리올과 다관능성 이소시아네이트를 함유하는 조성물을 경화시켜 얻어진 우레탄 수지로 이루어진 것이다.
상기에서 폴리올은 1종의 폴리올을 함유할 수도 있고, 더욱 바람직하게는 2종 이상의 폴리올을 함유할 수도 있다.
이때, 2종 이상의 폴리올 중 1종은 OH기를 3개 이상 가지는 폴리올을 함유하는 것이며, 그 일례로는 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 및 피마자유계 폴리올로 이루어진 군에서 선택 이용될 수 있다. 이러한 폴리올 성분으로 인해, 잔류물 저감 등의 재작업성이 우수한 특성을 발현할 수 있다.
폴리올 성분의 일례로는 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 헥산트리올 및 폴리프로필렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택 이용될 수 있다.
산 성분의 일례로는 숙신산, 메틸숙신산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세박산, 1,12-도데칸디산, 1,14-테트라데칸디산, 이량체산, 2-메틸-1,4-시클로헥산디카르복실산, 2-에틸-1,4-시클로헥산 디카르복실산, 테레프탈산,이소프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 4,4'-비페닐카르복실산 및 이것들의 산무수물 등을 이용할 수 있다.
또한, 폴리에테르 폴리올은 물, 저분자량 폴리올(프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등), 비스페놀류(비스페놀 A 등), 디히드록시벤젠(카테콜, 레조르신, 하이드로퀴논 등)을 개시제로 이용하여, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 부틸렌옥사이드에서 선택되는 알킬렌옥사이드를 부가 중합시킴으로써 얻어진다. 구체적인 일례로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등이 있다.
상기에서 폴리카프로락톤 폴리올은 ε-카프로락톤 또는 σ-발레로락톤 등의 환상 에스테르 단량체의 개환중합에의해 얻어지는 카프로락톤계 폴리에스테르디올이다. 그 일례로는 상기의 폴리올 성분과 포스겐을 중축합 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 폴리올 성분과 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산디프로필, 탄산디이소프로필, 탄산디부틸, 탄산에틸부틸, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 탄산디페닐 또는 탄산디벤질 등의 탄산 디에스테르류를 에스테르 교환 및 축합시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 폴리올 성분을 2종 이상 병용하여 얻어지는 공중합 폴리카보네이트 폴리올, 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 카르복실기 함유 화합물을 에스테르화 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 히드록실기 함유 화합물을 에테르화 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 에스테르 화합물을 에스테르 교환 반응시켜서 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 히드록실기 함유 화합물을 에스테르 교환 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 디카르복실산 화합물을 중축합 반응시켜서 얻어지는 폴리에스테르계 폴리카보네이트 폴리올;및 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 알킬렌 옥사이드를 공중합시켜 얻어지는 공중합 폴리에테르계 폴리카보네이트 폴리올 등이 있다.
피마자유계 폴리올은 피마자유 지방산과 상기 폴리올 성분을 반응시켜 얻어지는 피마자유계 폴리올이다.
이상의 OH기를 3개 이상 가지는 폴리올은 2종 이상의 폴리올 성분 중에서 1 내지 99중량% 함유하는 것이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 90중량% 함유하는 것이다.
우레탄 수지를 제조하기 위한 또 다른 성분으로서, 다관능성 이소시아네이트 화합물은 다관능성 지방족계 이소시아네이트 화합물, 다관능성 지환족계 이소시아네이트 화합물, 다관능성 방향족계 디이소시아네이트 화합물 또는 이소시아누레트환을 가지는 삼량체 중에서 선택되는 단독 또는 그들간의 혼합형태로 이용할 수 있다.
상기 다관능성 지방족계 이소시아네이트 화합물의 바람직한 일례로는 트리메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,2-프로필렌 디이소시아네이트, 1,3-부틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택 이용할 수 있다.
또한, 다관능성 지환족계 이소시아네이트 화합물의 일례로는 1,3-시클로펜텐디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 수소 첨가 디페닐메탄 디이소시아네이트, 수소 첨가 크실릴렌 디이소시아네이트, 수소 첨가 톨릴렌 디이소시아네이트 및 수소 첨가 테트라메틸크 실릴렌 디이소시아네이트가 있다. 상기의 다관능성 방향족계 디이소시아네이트 화합물은 페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-톨루이딘디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 에테르 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트 및 크실릴렌 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택 이용할 수 있다.
다관능성 이소시아네이트 화합물의 다른 일례로는 상기 기술한 각종 다관능성 이소시아네이트 화합물의 트리메틸올프로판 부가물, 물과 반응하여 얻어진 뷰렛, 및 이소시아누레트환을 가지는 삼량체를 이용할 수 있으며, 이들간 병용하여도 좋다.
이렇게 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계 중 적어도 어느 하나로 구성된 점착 수지(53a)로 도포된 실리콘 이형 PET(51a)는 드라이 존(54)을 거쳐 건조된다.
다음으로, 일면 코팅 열전도성 복합 시트 제조를 위한 방열 필름 형성 공정이 진행되는데, 이때 제2권출 롤러(55)에는 도 3의 권취 롤러(42)에 권취된 방열 필름(100)이 권출되어 점착 수지(53a)로 도포된 실리콘 이형 PET(51a)에 합지된다.
즉, 제2권출 롤러(55)에서 권출되는 방열 필름(100)이 실리콘 이형 PET가 제거된 상태로 풀리면서 제1부착용 롤러(56) 쪽으로 이송되고, 드라이 존(54)으로부터 이송된 점착 수지(53a)가 도포된 실리콘 이형 PET(51a)는 제2부착용 롤러(57) 쪽으로 이송되면서, 점착 수지(53a)가 도포된 실리콘 이형 PET(51a)의 상면에 방열 필름(100)이 합지된다.
한 쌍의 부착용 롤러(56,57)는 실리콘 이형 PET(51a)의 이송 경로를 중심으로 소정 간격 이격되게 배치되고, 제2권출 롤러(55)에서 권출되는 방열 필름(100)과 드라이 존(54)으로부터 이송된 점착 수지(53a)가 도포된 실리콘 이형 PET(51a)를 가압하여 합지되도록 한다.
그리고, 권취 롤러(52)에는 제1권출 롤러(51)로부터 권출되는 실리콘 이형 PET(51a)에 제2권출 롤러(55)에서 권출되는 방열 필름(100)이 부착된 상태로 권취되는데, 이때 권취된 롤은 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하여 점착 수지(53a)가 경화될 수 있도록 한다.
따라서, 이렇게 도 5에 도시된 공정을 마친 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10B)는 도 2b에 도시된 실리콘 이형 PET(310)와, 실리콘 이형 PET(310) 상에 코팅된 점착 수지(210)와, 점착 수지(210) 상에 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100);을 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 일면 코팅 열전도성 복합 시트를 제조 방법 측면에서 본다면, 제1권출 롤러에서 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름이 권출되는 단계(S100);와, 제1권출 롤러의 후단에 배치된 코팅 헤드에 저장된 점착 수지를 실리콘 이형 PET 상에 도포하는 단계(S200);와, 코팅 헤드의 후단에 배치된 드라이 존에서 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지를 건조시키는 단계(S300);와, 드라이 존의 후단에 배치된 제2권출 롤러에서 방열 필름이 권출되는 단계(S400);와, 드라이 존의 후단에 배치된 한 쌍의 부착용 롤러를 이용하여 실리콘 이형 PET 상에 도포된 점착 수지 상에 방열 필름을 합지하는 단계(S500);와, 제1권출 롤러로부터 권출되는 실리콘 이형 PET에 제2권출 롤러에서 권출되는 방열 필름이 부착되어 권취 롤러에 권취되고, 권취된 롤을 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하는 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 실시예에 따른 일면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조 방법에 따르면, 전체 공정을 롤-투-롤 공정으로 진행함으로써, 일면 코팅 열전도성 복합 시트를 대량 생산하고 전체 제조 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 베이스 필름(51a)에 방열 필름(100)을 합지하는 과정에서 발생할 수 있는 방열 필름(100)의 손상을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양면 코팅 열전도성 복합 시트의 제조방법을 설명하기 위한 시스템 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 롤-투-롤 공정을 이용한 양면 코팅 열전도성 복합 시트 제조 장치(60)는, 실리콘 이형 PET로 이루어진 베이스 필름(61a)이 권출되는 제1권출 롤러(61)와;, 제1권출 롤러(61)와 이격되어 배치되어 제1권출 롤러(61)로부터 권출되는 베이스 필름(61a)이 권취되는 귄취 롤러(62)와;, 제1권출 롤러(61)와 권취 롤러(62) 사이에 배치되어 점착 수지(63a)를 베이스 필름(61a)에 도포하는 코팅 헤드(63)와;, 코팅 헤드(63)와 권취 롤러(62)의 사이에 배치되어 베이스 필름(61a) 상에 코팅된 점착 수지(63a)를 건조시키는 드라이 존(54);과, 드라이 존(54)의 후단에 배치되어 실리콘 이형 PET와, 실리콘 이형 PET 상에 코팅된 점착 수지와, 점착 수지 상에 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 전기 전도성을 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100)을 포함하는 일면 코팅 열전도 복합 시트(10b)가 권출되는 제2권출 롤러(65)와, 베이스 필름(61a)에 도포된 점착 수지(63a) 상에 일면 코팅 열전도 복합 시트(10b)를 코팅하기 위한 한 쌍의 부착용 롤러(66,67)를 포함하여 구성된다.
코팅 헤드(63)에서는 점착 수지(63a)를 제1권출 롤러(61)에서 권출되는 베이스 필름(61a)의 상면 즉, 실리콘 이형 PET(61a)의 상면에 도포한다. 여기서, 점착 수지(63a)는 아크릴계, 우레탄계 및 실리콘계가 이용될 수 있다.
이렇게 점착 수지(63a)로 도포된 실리콘 이형 PET(61a)는 드라이 존(64)을 거쳐 건조된다.
다음으로, 양면 코팅 열전도성 복합 시트 제조를 위한 방열 필름 형성 공정이 진행되는데, 이때 제2권출 롤러(65)에는 도 5의 권취 롤러(52)에 권취된 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 권출되어 점착 수지(53a)로 도포된 실리콘 이형 PET(51a)에 합지된다.
즉, 제2권출 롤러(65)에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 풀리면서 제1부착용 롤러(66) 쪽으로 이송되고, 드라이 존(64)으로부터 이송된 점착 수지(63a)가 도포된 실리콘 이형 PET(61a)는 제2부착용 롤러(67) 쪽으로 이송되면서, 점착 수지(63a)가 도포된 실리콘 이형 PET(61a)의 상면에 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 합지된다.
한 쌍의 부착용 롤러(66,67)는 실리콘 이형 PET(61a)의 이송 경로를 중심으로 소정 간격 이격되게 배치되고, 제2권출 롤러(65)에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)와 드라이 존(64)으로부터 이송된 점착 수지(63a)가 도포된 실리콘 이형 PET(61a)를 가압하여 합지되도록 한다.
그리고, 권취 롤러(62)에는 제1권출 롤러(61)로부터 권출되는 실리콘 이형 PET(61a)에 제2권출 롤러(62)에서 권출되는 일면 코팅 열전도성 복합 시트(10b)가 부착되어 권취되는데, 이때 권취된 롤은 50℃에서 48~72시간 AGING을 실시하여 점착 수지(63a)가 경화될 수 있도록 한다.
따라서, 이렇게 도 7에 도시된 공정을 마친 양면 코팅 열전도성 복합 시트(10B)는 도 2a에 도시된 제1실리콘 이형 PET(310);와, 제1실리콘 이형 PET(310) 상에 코팅된 제1점착 수지(210);와, 제1점착 수지(210) 상에 에폭시계 조성물 또는 우레탄계 조성물 중 적어도 하나를 갖는 고분자 수지 및 고분자 수지에 혼합되며, BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 갖는 방열 필러 및 고분자 수지와 방열 필러가 스며들어 일체로 구성된 카본 메쉬로 이루어진 방열 필름(100);과, 방열 필름(100)의 하면에 부착되는 제2아크릴 점착 수지(220)와, 제1아크릴 점착 수지(210)의 상면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET(310)와, 제2아크릴 점착 수지(220)의 하면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET(320)를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트는 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지가 혼합된 슬러리를 도포하여 제조함으로써 제조 공정이 간단하면서도 취성이 개선되고, 방열효율을 높이며, 차폐기능이 향상되는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
10a,10b...열전도성 복합 시트 20...제1부품
30...제2부품 40...방열 필름 제조 장치
41a...실리콘 이형 PET 41b...카본 메쉬
41...권출 롤러 42...권취 롤러
43...코팅 헤드 43a...슬러리
44...드라이 존 50...열전도성 복합 시트 제조 장치
100...방열 필름

Claims (13)

  1. 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지를 혼합하여 제조된 슬러리를 도포하여 제조되며,
    상기 고분자 수지는 엘라스토머 수지, 점착 부여제, 에폭시 수지, 가교제, 안정제, 침전 방지제, 실란 커플링제, 페놀형 경화제, 경화촉매, 유기용매를 혼합하여 구성된 에폭시계 조성물을 포함하거나, 엘라스토머 수지, 우레탄 수지, 이소시아네이트계 경화제, 실란 커플링제, 유기용매를 혼합하여 구성된 우레탄계 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 필러는,
    BN, Al2O3, AlN, Ag, Cu, Au 중 적어도 하나를 포함하는 분말로 구성되고,
    그 형상은 구형, 판상, 스파이크 형상 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 Azomethane계의 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 필름은 4.5~250㎛ 두께의 실리콘 이형 PET를 포함하며,
    상기 메쉬는 4.5~250㎛ 두께의 카본 메쉬, PET 메쉬, 나일론 메쉬, 아라미드 메쉬 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 상기 에폭시계 조성물을 포함하는 경우, 상기 에폭시계 조성물은,
    엘라스토머 수지 100 중량부에, 점착 부여제 50 중량부 이하(0을 포함하지 않음), 에폭시 수지 10~90 중량부, 가교제 0.1~50 중량부, 안정제 0.1~50 중량부, 실란 커플링제 0.01~10 중량부, 페놀형 경화제 5~80 중량부, 침전방지제 0.1~10 중량부, 경화촉매 0.01~30 중량부, 유기 용매 100~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지가 상기 우레탄계 조성물을 포함하는 경우, 상기 우레탄계 조성물은,
    엘라스토머 수지 100 중량부에 우레탄 수지인 폴리올(Polyol) 5~90 중량부, 이소시아네이트계 경화제 1~80 중량부, 침전방지제 0.1~10 중량부, 실란 커플링제 0.01~10 중량부, 유기 용매 100~1,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열 필름.
  9. 베이스 필름에 합지된 메쉬 상에 방열 필러와 고분자 수지가 혼합된 슬러리를 도포하여 제조되되 상기 베이스 필름을 제거하고 상기 메쉬 상에 슬러리가 도포 경화되어 이루어진 방열 필름과,
    상기 방열 필름의 일면에 부착되는 제1점착 수지, 및
    상기 제1점착 수지의 일면에 위치하는 제1실리콘 이형 PET를 포함하며,
    상기 고분자 수지는 엘라스토머 수지, 점착 부여제, 에폭시 수지, 가교제, 안정제, 침전 방지제, 실란 커플링제, 페놀형 경화제, 경화촉매, 유기용매를 혼합하여 구성된 에폭시계 조성물을 포함하거나, 엘라스토머 수지, 우레탄 수지, 이소시아네이트계 경화제, 실란 커플링제, 유기용매를 혼합하여 구성된 우레탄계 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 방열 필름의 타면에 부착되는 제2점착 수지와,
    상기 제2점착 수지의 일면에 위치하는 제2실리콘 이형 PET를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합시트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2점착 수지는,
    아크릴계 점착 수지, 실리콘계 점착 수지, 우레탄계 점착 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합시트.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2점착 수지에는, 방열성 첨가제와 도전성 첨가제 중 적어도 어느 하나가 포함되는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합시트.
  13. 삭제
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