KR101870644B1 - 방열특성이 우수한 방열시트 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하려는 과제는 특정 기공도를 갖으며, 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 나타내는 방열특성이 우수한 방열시트 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
Description
본 발명은 방열특성이 우수한 방열시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 특정 기공도를 갖으며, 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 나타내는 방열특성이 우수한 방열시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자 제품을 구동하는 경우 전자 제품에 포함되어 있는 전자 소자 내부에서는 열이 발생하며, 상기와 같이 발생하는 열을 최대한 신속하게 외부로 방출시키지 않는 경우 열이 전자 소자에 영향을 미쳐 전자 소자가 제 기능을 수행하지 못하는 결과가 발생하게 된다. 이러한 열로 인하여 주변의 부품 또는 기기에 노이즈와 오작동을 일으킬 우려가 있으며, 또한 제품의 수평이 단축될 수 있는 문제점이 있다.
특히, 전자 제품들이 고성능화와 고기능화 및 경박 단소화를 지향하게 됨에 따라 그에 따른 전자 소자들의 대용량화와 고집적화가 필연적으로 발생하게 되며, 이러한 전자 제품들의 부품으로부터 발생하는 열을 얼마나 효과적으로 방출하느냐는 제품의 성능과 품질을 좌우하는 핵심적인 요소하고 할 수 있다.
종래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 핀팬(Finfan) 냉각방식, 열전소자(Peltier) 냉각방식, 액체분사(Water-jet)냉각방식, 잠수(Immersion) 냉각방식, 히트파이트(Heat pipe) 냉각방식 등을 이용하여 전자 소자들로부터 발생되는 열을 제거하였으나, 최근 슬림화되고 소형화 되어가는 전자 제품들의 추세에 맞는 전자 소자들에 대한 냉각 장치 및 방열장치가 요구된다.
특히 최근 전자 통신 산업의 발달로 노트북, 모바일폰 등의 이용이 확대되고 있으며 이러한 제품들의 초경량화, 초경박화 추세에 따라 이들 제품에 방열시트를 포함하여 열을 제거하는 방식이 선호되게 되었다.
한편, 종래에는 방열특성을 위하여 테이프 형태로 제조하여 EMI 차폐 열 수축성 테이프는 열 수축성층과 EMI 차폐층을 포함하는 열 수축성 테이프에 대하여 개시하고 있다. 하지만, 종래의 구성은 방열층에 점착층을 포함하기 때문에 방열 효율이 떨어지고, 제조공정이 복잡한 문제가 있었다. 또한, 특정 기공도를 갖으며, 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 나타내기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하려는 과제는 특정 기공도를 갖으며, 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 나타내는 방열특성이 우수한 방열시트 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 탄소 재료를 포함하는 방열 강화층 및 상기 방열 강화층의 일면에 형성된 열전도성 기재층을 포함하며, 상기 탄소 재료는 그래핀 및 그라파이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 수평열전도도가 420 ~ 620 W/mK 인 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실예에 따르면, 상기 방열 강화층은 바인더 수지를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실예에 따르면, 상기 방열 강화층은 두께가 2 ~ 20 ㎛일 수 있고, 상기 열전도성 기재층은 두께가 13 ~ 40 ㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 열전도성 기재층은 전해동박 및 압연동박 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 탄소재료, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계, 열전도성 기재층의 일면에 상기 방열 강화 코팅액을 도포하여 방열층을 형성하는 단계, 상기 방열층 및 열전도성 기재층을 1차 캘렌더링시키는 단계, 1차 캘렌더링한 방열층 및 열전도성 기재층을 열처리하여 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 형성하는 단계 및 상기 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 2차 캘렌더링시켜서 방열시트를 제조하는 단계를 포함하는 방열특성이 향상된 방열시트 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실예에 따르면, 상기 바인더 수지는 고형분 함량 28 ~ 32중량% 인 제1우레탄 수지 및 고형분 함량 34 ~ 38 중량% 인 제2우레탄 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 바인더 수지는 제1우레탄 수지 및 제2우레탄 수지를 1 : 0.5 ~ 0.85의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계는 탄소재료 100 중량부에 대하여 바인더 수지 80 ~ 120 중량부 및 용매 180 ~ 220 중량부를 30 ~ 60 분 동안 혼합 및 교반시켜서 혼합액을 제조하는 단계 및 상기 혼합액을 20℃ ~ 30℃에서 30 ~ 60 분 동안 안정화시켜서 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매는 톨루엔 및 에틸아세테이트를 1 : 0.7 ~ 1.4의 중량비로 포함할 수 있고, 상기 열전도성 기재층은 전해동박 및 압연동박 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방열층을 형성하는 단계는 방열층의 두께를 상기 방열 강화층의 두께에 비하여 1.2 ~ 2.0 배로 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방열 강화층은 상기 바인더 수지를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 1차 캘렌더링은 35 ~ 45 ton의 하중으로 60℃ ~ 80℃에서 수행할 수 있고, 상기 열처리는 400℃ ~ 500℃에서 0.5 ~ 4 시간 동안 수행할 수 있으며, 상기 2차 캘렌더링은 45 ~ 55 ton의 하중으로 120℃ ~ 140℃에서 수행할 수 있다.
본 발명의 방열특성이 우수한 방열시트 및 이의 제조방법은 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방열시트의 단면도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래에는 방열특성을 위하여 테이프 형태로 제조하여 EMI 차폐 열 수축성 테이프는 열 수축성층과 EMI 차폐층을 포함하는 열 수축성 테이프를 사용하고 있었다. 그러나, 종래의 구성은 방열층에 점착층을 포함하기 때문에 방열 효율이 떨어지고, 제조공정이 복잡한 문제가 있었다. 또한, 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 나타내기 어려운 문제가 있었다.
이에 본 발명은 탄소 재료를 포함하는 방열 강화층 및 상기 방열 강화층의 일면에 형성된 열전도성 기재층을 포함하며, 상기 탄소 재료는 그래핀 및 그라파이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 수평열전도도가 420 ~ 620 W/mK 인 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트를 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 종래의 발명과는 달리 특정 기공도를 갖으며, 우수한 수평열전도도를 나타내는 동시에 박리강도가 우수한 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 방열시트의 단면도로써, 방열 강화층(110) 및 상기 방열 강화층(110)의 일면에 형성된 열전도성 기재층(120)을 포함하는 방열시트(100)를 나타낸다.
먼저, 상기 방열 강화층(110)을 설명한다.
상기 방열 강화층(110)은 수평열전도도를 향상시키는 역할을 하며, 방열 강화층(110)을 포함하지 않을 경우 수평열전도도가 과하게 낮아질 수 있다.
상기 방열 강화층(110)은 상기 방열 강화층은 통상적으로 방열특성을 향상시키기 위한 재료라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 탄소 재료를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 그래핀 및 그라파이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 방열 강화층(110)은 통상적으로 수평열전도도를 향상시킬 수 있는 과하지 않은 두께라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 두께가 2 ~ 20 ㎛일 수 있고, 더욱 바람직하게는 두께가 3 ~ 15 ㎛일 수 있다. 만일 상기 방열 강화층(110)의 두께가 2 ㎛ 미만이면 수평열전도도의 향상이 미미한 문제가 발생할 수 있고, 두께가 20 ㎛를 초과하면 방열 강화층 및 열전도성 기재층 간의 박리현상이 발생하는 문제가 생길 수 있다.
다음, 상기 열전도성 기재층(120)을 설명한다.
상기 열전도성 기재층(120)은 통상적으로 사용할 수 있는 열전도성 기재층이라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 동박층을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 전해동박 및 압연동박 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 열전도성 기재층(12)은 통상적으로 방열시트에 사용하기에 과하지 않은 두께라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 두께가 13 ~ 40 ㎛ 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 두께가 15 ~ 38 ㎛ 일 수 있다. 만일 상기 열전도성 기재층(120)의 두께가 13 ㎛ 미만이면 수평열전도도가 낮은 문제가 발생할 수 있고, 두께가 40 ㎛를 초과하면 추후 제품 적용 시 박리현상이 발생하는 문제가 생길 수 있다.
한편, 상기 방열 강화층(110) 및 열전도성 기재층(120)을 포함하는 방열시트(100)는 수평열전도도가 420 ~ 620 W/mK, 바람직하게는 수평열전도도가 430 ~ 560 W/mK 일 수 있다.
그리고, 상기 방열 강화층은 상기 바인더 수지를 포함하지 않을 수 있다. 바인더 수지를 포함하지 않음으로써 방열시트의 수평열전도도를 더욱 높일 수 있다.
상기, 방열시트를 제조방법으로 설명하면 다음과 같다.
상기 방열시트는 탄소재료, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계, 열전도성 기재층의 일면에 상기 방열 강화 코팅액을 도포하여 방열층을 형성하는 단계, 상기 방열층 및 열전도성 기재층을 1차 캘렌더링시키는 단계, 1차 캘렌더링한 방열층 및 열전도성 기재층을 열처리하여 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 형성하는 단계 및 상기 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 2차 캘렌더링시켜서 방열시트를 제조하는 단계를 포함하는 방열특성이 향상된 방열시트 제조방법을 통해 제조된다.
먼저 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계를 설명한다.
상기 방열 강화 코팅액은 탄소재료, 바인더 수지 및 용매를 포함할 수 있다.
상기 탄소재료에 대한 설명은 상기 상술한 탄소재료의 설명과 동일하여 생략하도록 한다.
상기 바인더 수지는 고형분 함량 28 ~ 32중량% 인 제1우레탄 수지, 바람직하게는 고형분 함량 29 ~ 31중량% 인 제1우레탄 수지를 포함할 수 있다. 만일 상기 제1우레탄 수지의 고형분 함량이 28 중량% 미만이면 방열 강화 코팅액이 묽어지고, 추후 층간 박리현상이 발생하는 문제가 발생할 수 있고, 고형분 함량이 32 중량%를 초과하면 추후 바인더 수지가 잔존하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지는 고형분 함량 34 ~ 38 중량% 인 제2우레탄 수지를, 바람직하게는 고형분 함량 34.5 ~ 36.5 중량% 인 제2우레탄 수지를 포함할 수 있다. 만일 상기 제2우레탄 수지의 고형분 함량이 34 중량% 미만이면 방열 강화 코팅액이 묽어지고, 추후 층간 박리현상이 발생하는 문제가 발생할 수 있고, 고형분 함량이 38 중량%를 초과하면 추후 바인더 수지가 잔존하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 바인더 수지는 제1우레탄 수지 및 제2우레탄 수지를 1 : 0.5 ~ 0.85의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.55 ~ 0.75 의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 제1우레탄 수지 및 제2우레탄 수지의 중량비가 1 : 0.5 미만이면 캘렌더링 후 밀착력이 약해지고 기공도가 높아져, 이로 인해 수평열전도도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있고, 중량비가 1 : 0.85를 초과하면 내열성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다.
상기 용매는 통상적으로 방열층을 형성할 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 톨루엔 및 에틸아세테이트를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 용매는 톨루엔 및 에틸아세테이트를 1 : 0.7 ~ 1.4 의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.8 ~ 1.2 의 중량비로 포함할 수 있다. 만일 상기 톨루엔 및 에틸아세테이트의 중량비가 1 : 0.7 미만이면 교반 시 균일한 혼합이 되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 중량비가 1 : 1.4를 초과하면 용매 중 에틸아세테이트가 빠르게 기화되어 상대적으로 용매의 함량이 적어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 방열 강화 코팅액은 상기 탄소재료 100 중량부에 대하여 바인더 수지 80 ~ 120 중량부 및 용매 180 ~ 220 중량부를, 바람직하게는 탄소재료 100 중량부에 대하여 바인더 수지 90 ~ 110 중량부 및 용매 190 ~ 210 중량부를 포함할 수 있다. 만일 상기 탄소재료 100 중량부에 대하여 바인더 수지가 80 중량부 미만이면 추후 층간 박리가 발생할 수 있고, 120 중량부를 초과하면 추후 열처리 공정에서 바인더가 모두 소각되지 않고 남아있기 때문에 수평열전도도가 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일 상기 탄소재료 100 중량부에 대하여 용매가 180 중량부 미만이면 열전도성 기재층에 적정두께로 코팅(도포)하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 220 중량부를 초과하면 추후 열처리 공정 후에도 잔존 용매가 생기고, 적정두께로 코팅(도포)가 어려운 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계는 탄소재료, 바인더 수지 및 용매를 30 ~ 60 분 동안, 바람직하게는 30 ~ 50 분 동안 혼합 및 교반시켜서 혼합액을 제조하는 단계 및 상기 혼합액을 20℃ ~ 30℃에서 30 ~ 60 분 동안, 바람직하게는 22℃ ~ 28℃에서 40 ~ 50 분 동안 안정화시켜서 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
만일 상기 혼합 및 교반하는 시간이 30 분 미만이면 균일한 혼합이 되지 않기 때문에 구성 성분들의 분포가 균일하지 않은 문제가 발생할 수 있고, 60 분을 초과하면 용매가 기화되어 상대적으로 용매의 함량이 적어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일 상기 안정화시키는 온도가 20℃ 미만이거나 30 분 미만이면 혼합액이 용이하게 안정화 되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 30℃를 초과하거나 60 분을 초과하면 용매가 기화되어 상대적으로 용매의 함량이 적어지는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 열전도성 기재층의 일면에 상기 방열 강화 코팅액을 도포하여 방열층을 형성하는 단계를 설명한다.
상기 열전도성 기재층에 대한 설명은 상기 상술한 열전도성 기채층의 설명과 동일하여 생략하도록 한다.
상기 방열층을 형성하는 단계는 추후 열처리 및 캘렌더링 공정에서 용제 및 바인더가 증발 또는 소각되어 감소하는 두께를 감안하여, 방열층의 두께를 상기 방열 강화층의 두께에 비하여 1.2 ~ 2.0 배로, 바람직하게는 1.3 ~ 1.9 배로 형성할 수 있다. 만일 상기 방열층의 두께가 방열 강화층의 두께에 비하여 1.2 배 미만이면, 방열 강화층을 목적하는 두께 보다 작아지는 문제가 발생할 수 있고, 2.0 배를 초과하면 방열 강화층의 두께가 목적하는 두께보다 과하게 커지는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 상기 방열층 및 열전도성 기재층을 1차 캘렌더링시키는 단계를 설명한다.
상기 1차 캘렌더링은 35 ~ 45 ton의 하중으로 60℃ ~ 80℃에서, 바람직하게는 37 ~ 43 ton의 하중으로 65℃ ~ 75℃에서 수행할 수 있다. 만일 상기 캘렌더링의 하중이 35 ton 미만이면 추후 방열 강화층 및 열전도성 기재층의 박리강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있고, 45 ton을 초과하면 열전도성 기재층이 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일 상기 캘렌더링의 온도가 60℃ 미만이면 추후 방열 강화층 및 열전도성 기재층의 박리강도가 낮아지는 문제가 발생할 수 있고, 80℃를 초과하면 캘렌더링 시 방열 강화층이 캘렌더링 롤에 붙어 기재층 간에 박리가 되는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 1차 캘렌더링한 방열층 및 열전도성 기재층을 열처리하여 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 형성하는 단계를 설명한다.
상기 열처리는 열처리는 400℃ ~ 500℃에서 0.5 ~ 4 시간 동안, 바람직하게는 430℃ ~ 470℃에서 1 ~ 3 시간 동안 수행할 수 있다. 만일 상기 열처리 온도가 400℃ 미만이면 바인더 수지가 잘 소각되지 않기 때문에 방열특성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있고, 500℃를 초과하면 온도가 과하게 높기 때문에 박리강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일 상기 열처리 시간이 0.5 시간 미만이면 바인더 수지가 잘 소각되지 않기 때문에 방열특성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있고, 4 시간을 초과하면 공정시간이 길어지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 열처리 공정을 통해 바인더 수지가 소각되지 때문에, 열처리후 형성된 방열 강화층은 상기 바인더 수지를 포함하지 않을 수 있다. 만일 바인더 수지를 포함하게 되면, 기공도가 목적하는 범위를 벗어나는 문제가 발생할 수 있고, 이에 따라 방열특성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 상기 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 2차 캘렌더링시켜서 방열시트를 제조하는 단계를 설명한다.
상기 2차 캘렌더링은 45 ~ 55 ton의 하중으로 120℃ ~ 140℃에서, 바람직하게는 47 ~ 53 ton의 하중으로 125℃ ~ 135℃에서 수행할 수 있다. 만일 상기 캘렌더링을 수행하는 하중이 45 ton 미만이면 방열 강화층 및 열전도성 기재층의 박리강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 하중이 55 ton을 초과하면 열전도성 기재층에 손상이 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 캘렌더링의 온도가 범위를 벗어나면 방열 강화층 및 열전도성 기재층의 박리강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예들을 통해 설명한다. 이때, 하기 실시예들은 발명을 예시하기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[
실시예
]
실시예 1: 방열시트의 제조
(1) 방열 강화 코팅액 제조
방열 강화 코팅액을 제조하기 위하여 평균입경이 5 ㎛인 그라파이트 파우더 100 중량부에 대하여 고형분 ?t랑 30 중량%인 우레탄 수지 및 고형분 함량 35 중량%인 우레탄 수지를 1 : 0.67의 중량비로 포함하는 바인더 수지 100 중량부 및 톨루엔 및 에틸아세테이트를 1 : 1의 중량비로 포함하는 용매 200 중량부를 혼합한 후, 45 분 동안 고속 교반기를 통하여 균일하게 분산시켜서 혼합액을 제조하였다. 그 후 상기 혼합액을 25℃에서 45 분 동안 안정화시켜서 방열 강화 코팅액을 제조하였다.
(2)
방열층
형성
열전도성 기재층의 일면에 콤마코터(제품명, 회사명)를 이용하여 상기 방열 강화 코팅액을 7 ㎛의 두께로 도포하여 방열층을 형성하였다. 상기 열전도성 기재층은 두께가 35 ㎛인 전해동박을 사용하였다.
(3)
방열시트
제조
상기 방열층 및 열전도성 기재층을 40 ton의 하중으로 70℃에서 롤프레스를 이용해 1차 캘렌더링을 수행하여 층간 밀착성을 높이고, 1차 캘렌더링을 수행한 방열층 및 열전도성 기재층을 450℃에서 2시간 동안 열처리하여, 상기 방열층에 포함된 바인더 수지를 모두 소각하고 방열 강화층을 형성하였다.
상기 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 50 ton의 하중으로 130℃에서 롤프레스를 이용해 2차 캘렌더링을 수행하여 다시 한 번 층간 밀착성을 높였다. 제조공정을 마친 방열 강화층의 두께는 5 ㎛ 였고, 방열시트의 총 두께는 40 ㎛였다.
실시예
2 ~ 22 및
비교예
1 ~ 6
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 탄소재료 종류, 바인더 함량, 열전도성 기재층 종류, 두께 및 공정조건 등을 달리하여 방열시트를 제조하였다.
구분 | 방열 강화층 | 열전도성 기재층 |
열처리 공정 |
캘렌더링 유무 | |||
탄소재료 (종류) |
바인더수지 | 두께 (㎛) |
종류 | 온도(℃) | |||
함량(중량부)1 ) | 중량비 | ||||||
실시예1 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예2 | 그라파이트 | 75 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예3 | 그라파이트 | 85 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예4 | 그라파이트 | 115 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예5 | 그라파이트 | 125 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예6 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 10 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예7 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 45 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예8 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 390 | ○ |
실시예9 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 410 | ○ |
실시예10 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 490 | ○ |
실시예11 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 510 | ○ |
실시예12 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 18 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예13 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 25 | 압연동박 | 450 | ○ |
실시예14 | 그라파이트 | 100 | 1:0.67 | 16.5 | 압연동박 | 450 | ○ |
실시예15 | 그래핀 | 100 | 1:0.67 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예16 | 그래핀 | 100 | 1:0.67 | 18 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예17 | 그래핀 | 100 | 1:0.67 | 25 | 압연동박 | 450 | ○ |
실시예18 | 그래핀 | 100 | 1:0.67 | 16.5 | 압연동박 | 450 | ○ |
실시예19 | 그라파이트 | 100 | 1:0.45 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예20 | 그라파이트 | 100 | 1:0.55 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예21 | 그라파이트 | 100 | 1:0.80 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
실시예22 | 그라파이트 | 100 | 1:0.90 | 35 | 전해동박 | 450 | ○ |
비교예1 | - | - | - | 35 | 전해동박 | - | - |
비교예2 | - | - | - | 18 | 전해동박 | - | - |
비교예3 | - | - | - | 25 | 압연동박 | - | - |
비교예4 | - | - | - | 16.5 | 압연동박 | - | - |
비교예5 | 그라파이트 | 100 | - | 35 | 전해동박 | - | ○ |
비교예6 | 그라파이트 | 100 | - | 35 | 전해동박 | 450 | × |
1) 상기 중량부는 탄소재료 100 중량부에 대한 바인더의 중량부이다. |
<
실험예
>
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 방열시트에 대해 하기의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
1. 박리강도 측정
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 방열시트 각각에 대하여 만능재료시험기(H5KT, Tinius Olsen)을 통해 상온(25℃)에서 박리강도를 측정하였다.
2. 수평열전도도 측정
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 방열시트 각각에 대하여 열전도도 측정기(LFA, NETZSCH)를 통하여 레이저플래시법으로 수평열전도도를 측정 하였다.
구분 | 박리강도(N/m2) | 수평열전도도(W/mK) |
실시예1 | ◎ | 497 |
실시예2 | △ | 412 |
실시예3 | ◎ | 422 |
실시예4 | ◎ | 421 |
실시예5 | ○ | 398 |
실시예6 | ◎ | 401 |
실시예7 | △ | 481 |
실시예8 | ◎ | 387 |
실시예9 | ◎ | 431 |
실시예10 | ◎ | 440 |
실시예11 | △ | 481 |
실시예12 | ◎ | 441 |
실시예13 | ◎ | 498 |
실시예14 | ◎ | 475 |
실시예15 | ◎ | 602 |
실시예16 | ◎ | 498 |
실시예17 | ◎ | 589 |
실시예18 | ◎ | 550 |
실시예19 | △ | 402 |
실시예20 | ◎ | 422 |
실시예21 | ◎ | 431 |
실시예22 | △ | 419 |
비교예1 | - | 344 |
비교예2 | - | 313 |
비교예3 | - | 356 |
비교예4 | - | 329 |
비교예5 | ○ | 376 |
비교예6 | × | 412 |
◎ - 매우 높음, ○ - 높음, △ - 보통, × - 낮음 |
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 탄소재료 종류, 바인더 함량, 열전도성 기재층 종류, 두께 및 공정조건 등을 모두 만족하는 실시예 1, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 9, 실시예 10, 실시예 12 ~ 18, 실시예 20 및 실시예 21이, 이 중 하나라도 누락된 실시예 2, 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7, 실시예 8, 실시예 11, 실시예 19 및 실시예 22 및 비교예 1 ~ 6에 비하여 박리강도가 우수하였고, 수평열전도도가 우수하였다.
100 : 방열시트 110 : 방열 강화층
120 : 열전도성 기재층
120 : 열전도성 기재층
Claims (12)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 탄소재료, 바인더 수지 및 용매를 포함하는 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계;
열전도성 기재층의 일면에 상기 방열 강화 코팅액을 도포하여 방열층을 형성하는 단계;
상기 방열층 및 열전도성 기재층을 1차 캘렌더링시키는 단계;
1차 캘렌더링한 방열층 및 열전도성 기재층을 열처리하여 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 형성하는 단계; 및
상기 방열 강화층 및 열전도성 기재층을 2차 캘렌더링시켜서 방열시트를 제조하는 단계;를 포함하는 방열특성이 향상된 방열시트 제조방법. - 제5항에 있어서, 상기 바인더 수지는 고형분 함량 28 ~ 32중량% 인 제1우레탄 수지 및 고형분 함량 34 ~ 38 중량% 인 제2우레탄 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 바인더 수지는 제1우레탄 수지 및 제2우레탄 수지를 1 : 0.5 ~ 0.85의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계는
탄소재료 100 중량부에 대하여 바인더 수지 80 ~ 120 중량부 및 용매 180 ~ 220 중량부를 30 ~ 60 분 동안 혼합 및 교반시켜서 혼합액을 제조하는 단계; 및
상기 혼합액을 20℃ ~ 30℃에서 30 ~ 60 분 동안 안정화시켜서 방열 강화 코팅액을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트 제조방법. - 제5항에 있어서, 상기 용매는 톨루엔 및 에틸아세테이트를 1 : 0.7 ~ 1.4의 중량비로 포함하고,
상기 열전도성 기재층은 전해동박 및 압연동박 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트의 제조방법. - 제5항에 있어서, 상기 방열층을 형성하는 단계는
방열층의 두께를 상기 방열 강화층의 두께에 비하여 1.2 ~ 2.0 배로 형성하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트의 제조방법. - 제5항에 있어서, 상기 방열 강화층은 상기 바인더 수지를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 1차 캘렌더링은 35 ~ 45 ton의 하중으로 60℃ ~ 80℃에서 수행하고,
상기 열처리는 400℃ ~ 500℃에서 0.5 ~ 4 시간 동안 수행하며,
상기 2차 캘렌더링은 45 ~ 55 ton의 하중으로 120℃ ~ 140℃에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방열특성이 향상된 방열시트의 제조방법.
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