KR102064053B1 - Manufacturing method of heat conductive particle with mixing metal and non-metal - Google Patents

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Abstract

금속과 비금속이 복합된 열전도성 복합 입자의 제조 방법이 게시된다. 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조 방법은 구(sphere)형의 충진핵을 형성하는 충진핵 형성공정; 및 상기 충진핵을 둘러싸는 충진 껍질을 형성하는 충진 껍질 형성공정을 구비한다. 상기 충진핵 형성공정은 제1 비금속 물질의 다공성 성형체를 준비하는 베이스 준비 단계; 상기 다공성 성형체의 공극에 금속 용융액을 침투시키기 위하여, 상기 금속 용융액을 상기 다공성 성형체에 함침시키는 함침 단계로서, 상기 금속 용융액은 금속 물질이 용융되어 형성되는 상기 함침 단계; 함침된 상기 금속 용융액을 응고시키는 응고 단계; 함침된 상기 금속 용융액이 응고된 상기 다공성 성형체를 분쇄하여 복합 분말을 생성하는 분쇄 단계; 및 상기 복합 분말을 응결(凝結)하여 상기 충진핵을 획득하는 응결 단계를 구비한다. 상기 충진껍질은 제2 비금속 물질로 형성된다. 상기와 같은 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 생성되는 본 발명의 열전도성 복합 입자는 제1 비금속 물질에 금속 물질이 침투되어 분쇄된 혼합 분말의 응결체의 충진핵과 제2 비금속 물질의 충진 껍질로 이루어진다. 그 결과, 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자가 열전도성 충진제로 사용되는 경우, 적절한 전기 절연성을 가지면서도 높은 열전도성 및 EMI 차단효과를 가진다. Disclosed are methods for producing thermally conductive composite particles in which metals and nonmetals are complexed. The method for producing a thermally conductive composite particle of the present invention includes a filling nucleus forming step of forming a sphere-shaped filling nucleus; And a filling shell forming step of forming a filling shell surrounding the filling nucleus. The filling nucleus forming step is a base preparation step of preparing a porous molded body of the first non-metallic material; An impregnation step of impregnating the metal melt into the porous molded body so as to infiltrate the metal melt into the pores of the porous molded body, wherein the metal melt is formed by melting a metal material; A solidification step of solidifying the impregnated metal melt; A pulverizing step of pulverizing the porous formed body to which the impregnated metal melt is solidified to produce a composite powder; And a condensation step of condensing the composite powder to obtain the packed nucleus. The filling shell is formed of a second nonmetallic material. The thermally conductive composite particles of the present invention produced by the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of the present invention as described above may be formed of a packed nucleus and a second nonmetallic material of agglomerates of a mixed powder pulverized by infiltrating a metal material into a first nonmetallic material. It consists of a filling shell. As a result, when the thermally conductive composite particles according to the method for producing the thermally conductive composite particles of the present invention is used as a thermally conductive filler, it has a high thermal conductivity and EMI shielding effect while having appropriate electrical insulation.

Description

금속과 비금속이 복합된 열전도성 복합 입자의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF HEAT CONDUCTIVE PARTICLE WITH MIXING METAL AND NON-METAL} MANUFACTURING METHOD OF HEAT CONDUCTIVE PARTICLE WITH MIXING METAL AND NON-METAL

본 발명은 열전도성 충진제로 사용될 수 있는 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 열전도성 충진제로 사용될 때 적절한 전기 절연성을 가지면서도, 높은 열전도성과 높은 EMI(Electro-Magnetic Interference) 차단 효과를 가지는 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a thermally conductive composite particle that can be used as a thermally conductive filler, and in particular, when used as a thermally conductive filler, it has a high thermal conductivity and high EMI (Electro-Magnetic Interference) blocking effect Eggplant relates to a method for producing thermally conductive composite particles.

최근, 전자기기들이 소형화, 고성능화되어 감에 따라, 기기 내부에 발열 소자들이 밀집되어 배치된다. 이에 따라, 효율적인 냉각 방법이 요구된다. 또한, 2차 전지를 동력원으로 하는 전기 자동차의 경우에도, 주행시 2차 전지에서 발생하는 열을 효과적으로 제어하기 위한 방법이 필요하다.Recently, as electronic devices become smaller and higher in performance, heat generating elements are densely arranged inside the device. Accordingly, an efficient cooling method is required. In addition, even in the case of an electric vehicle using the secondary battery as a power source, a method for effectively controlling the heat generated by the secondary battery during driving is required.

일반적으로, 전자기기나 2차 전지로부터 발생하는 열을 공기 중으로 방열하기 위하여, 실리콘계 수지나 에폭시계 수지 등에 높은 열전도율을 가지는 열전도성 충진제를 분산시킨 열전도성 폴리머 복합재가 사용된다.In general, in order to dissipate heat generated from an electronic device or a secondary battery into the air, a thermally conductive polymer composite obtained by dispersing a thermally conductive filler having a high thermal conductivity in a silicone resin or an epoxy resin is used.

이때, 열전도성 폴리머 복합재에 적용되는 열전도성 충진제로서, 알루미늄 등의 금속 입자 또는 알루미나 등의 비금속 입자가 사용될 수 있다.In this case, as the thermally conductive filler applied to the thermally conductive polymer composite, metal particles such as aluminum or nonmetal particles such as alumina may be used.

그런데, 알루미늄 등의 금속 입자를 열전도성 충진재로 사용하는 열전도성 폴리머 복합재는 열전도성은 높으나, 전기 절연성이 매우 약해 ESD(Electro Static Discharge) 현상이 발생할 수 있는 단점이 있다.However, a thermally conductive polymer composite using metal particles such as aluminum as a thermally conductive filler has high thermal conductivity, but has a weak electrical insulation, which may cause an ESD (Electro Static Discharge) phenomenon.

그리고 알루미나 등의 비금속 입자를 열전도성 충진재로 사용하는 열전도성 폴리머 복합제는 전기 절연성은 높으나, 열전도성이 낮으며, EMI 차단 효과가 낮다는 문제점이 있다.In addition, the thermally conductive polymer composite using nonmetallic particles such as alumina as a thermally conductive filler has high electrical insulation, but has low thermal conductivity and low EMI shielding effect.

따라서, 적절한 전기 절연성이 가지면서도, 높은 열전도성 및 EMI 차단효과를 가지는 열전도성 충진제로 사용될 수 있는 입자의 개발이 요구된다.Accordingly, there is a need for the development of particles that can be used as thermally conductive fillers having adequate electrical insulation and high thermal conductivity and EMI shielding effect.

본 발명의 목적은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로, 적절한 전기 절연성이 가지면서도, 높은 열전도성 및 EMI 차단효과를 가지는 열전도성 충진제로 사용될 수 있는 열전도성 복합 입자의 제조 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention was created in view of the above necessity, and to provide a method for producing thermally conductive composite particles which can be used as a thermally conductive filler having proper electrical insulation and high thermal conductivity and EMI shielding effect. .

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면은 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조 방법은 구(sphere)형의 충진핵을 형성하는 충진핵 형성공정; 및 상기 충진핵을 둘러싸는 충진 껍질을 형성하는 충진 껍질 형성공정을 구비한다. 상기 충진핵 형성공정은 제1 비금속 물질의 다공성 성형체를 준비하는 베이스 준비 단계; 상기 다공성 성형체의 공극에 금속 용융액을 침투시키기 위하여, 상기 금속 용융액을 상기 다공성 성형체에 함침시키는 함침 단계로서, 상기 금속 용융액은 금속 물질이 용융되어 형성되는 상기 함침 단계; 함침된 상기 금속 용융액을 응고시키는 응고 단계; 함침된 상기 금속 용융액이 응고된 상기 다공성 성형체를 분쇄하여 복합 분말을 생성하는 분쇄 단계; 및 상기 복합 분말을 응결(凝結)하여 상기 충진핵을 획득하는 응결 단계를 구비한다. 상기 충진껍질은 제2 비금속 물질로 형성된다.One aspect of the present invention for achieving the above object relates to a method for producing a thermally conductive composite particles. The method for producing a thermally conductive composite particle of the present invention includes a filling nucleus forming step of forming a sphere-shaped filling nucleus; And a filling shell forming step of forming a filling shell surrounding the filling nucleus. The filling nucleus forming step is a base preparation step of preparing a porous molded body of the first non-metallic material; An impregnation step of impregnating the metal melt into the porous molded body so as to infiltrate the metal melt into the pores of the porous molded body, wherein the metal melt is formed by melting a metal material; A solidification step of solidifying the impregnated metal melt; A pulverizing step of pulverizing the porous formed body to which the impregnated metal melt is solidified to produce a composite powder; And a condensation step of condensing the composite powder to obtain the packed nucleus. The filling shell is formed of a second nonmetallic material.

상기와 같은 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 생성되는 열전도성 복합 입자는 금속 물질이 침투된 제1 비금속 물질의 다공성 성형체가 분쇄된 혼합 분말의 응결체의 충진핵과 비금속 물질의 충진 껍질로 이루어진다. 그 결과, 본 발명의 열전도성 복합 입자가 열전도성 충진제로 사용되는 경우, 적절한 전기 절연성을 가지면서도 높은 열전도성 및 EMI 차단효과를 가진다.The thermally conductive composite particles produced by the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of the present invention as described above are the packing core of the agglomerate of the mixed powder in which the porous molded body of the first nonmetallic material in which the metal material is penetrated is pulverized and the packed shell of the nonmetallic material. Is made of. As a result, when the thermally conductive composite particles of the present invention is used as a thermally conductive filler, it has high thermal conductivity and EMI shielding effect while having proper electrical insulation.

본 발명에서 사용되는 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전도성 복합 입자의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1에 사용되는 다공성 성형체에서의 공극 및 함침을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 함침 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열전도성 복합 입자를 충진제로 사용한 복합 시트의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 형성된 열전도성 복합 입자에 대한 SEM 사진이다.
도 6은 도 4의 열전도성 복합 입자의 EMI 차단 효과를 나타내는 그래프이다.A brief description of each drawing used in the present invention is provided.
1 is a flow chart showing a method of manufacturing the thermally conductive composite particles according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining voids and impregnations in the porous formed body used in FIG. 1.
3 is a view for explaining the impregnation step of FIG.
4 is a cross-sectional view showing a cross section of the composite sheet using the thermally conductive composite particles as a filler according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an SEM photograph of the thermally conductive composite particles formed by the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of FIG. 1.
6 is a graph showing the EMI blocking effect of the thermally conductive composite particles of FIG.

본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

그리고, 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 또한, 하기의 설명에서, 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나, 이들 특정 상세들 없이도, 본 발명의 실시될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In addition, in understanding each drawing, it should be noted that the same member is shown with the same reference numeral as much as possible. In addition, in the following description, numerous specific details, such as specific processing flows, are described to provide a more general understanding of the invention. However, it will be apparent to one of ordinary skill in the art that the present invention may be practiced without these specific details. In addition, the detailed description about the well-known function and structure which judged that the summary of this invention may be unnecessarily obscured is abbreviate | omitted.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(열전도성 복합 입자의 제조 방법)(Method for producing thermally conductive composite particles)

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 열전도성 복합 입자의 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법은 충진핵 형성공정(S10) 및 충진 껍질 형성 공정(S20)을 구비한다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing the thermally conductive composite particles according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of the present invention includes a filling nucleus forming step S10 and a filling shell forming step S20.

상기 충진핵 형성 공정(S10)에서는, 구(sphere)형의 충진핵(NC, 도 4 참조)이 형성된다.In the filling nucleus forming step S10, a sphere-shaped filling nucleus NC (see FIG. 4) is formed.

상기 충진핵 형성 공정(S10)은 구체적으로 베이스 준비 단계(S100), 함침 단계(S200), 응고 단계(S300), 분쇄 단계(S400) 및 응결 단계(S500)를 구비한다.Specifically, the filling nucleus forming process S10 includes a base preparation step S100, an impregnation step S200, a solidification step S300, a grinding step S400, and a condensation step S500.

상기 베이스 준비 단계(S100)에서는, 다공성 성형체(10)가 준비된다(도 2의 (a) 참조). 이때, 상기 다공성 성형체(10)는 제1 비금속 물질로 이루어진다. 바람직하기로는, 상기 제1 비금속 물질은 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2) 및 질화 붕소(BN) 중의 어느 하나를 포함한다.In the base preparation step (S100), the porous molded body 10 is prepared (see Fig. 2 (a)). In this case, the porous molded body 10 is made of a first nonmetallic material. Preferably, the first nonmetallic material includes any one of alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2 ), and boron nitride (BN).

한편, 상기 다공성 성형체(10)에는, 다수개의 공극(11)들이 형성된다(도 2의 (a) 참조).On the other hand, in the porous molded body 10, a plurality of voids 11 are formed (see Fig. 2 (a)).

상기 함침 단계(S200)에서는, 상기 다공성 성형체(11)에 금속 용융액(20)이 함침된다. 이때, 상기 금속 용융액(20)은 금속 물질이 용융되어 형성된다.In the impregnation step (S200), the metal melt 20 is impregnated into the porous molded body 11. In this case, the metal melt 20 is formed by melting a metal material.

바람직하기로는, 상기 금속 용융액(20)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 주석(Sn) 납(Pb) 및 니켈(Ni) 중의 어느 하나의 금속 물질 또는 이들의 합금이 용융되어 형성된다.Preferably, the metal melt 20 is a metal material of any one of copper (Cu), aluminum (Al), titanium (Ti), tungsten (W), tin (Sn) lead (Pb) and nickel (Ni). Or these alloys are melted and formed.

상기 함침 단계(S200)에 의하여, 상기 다공성 성형체(10)의 공극(11)에는 상기 금속 용융액(20)이 침투된다(도 2의 (b) 참조).By the impregnation step (S200), the metal melt 20 is penetrated into the voids 11 of the porous formed body 10 (see (b) of FIG. 2).

한편, 상기 함침 단계(S200)는 구체적으로 담금 과정(S210)과 가압 함침 과정(S230)을 구비하는 것이 바람직하다. On the other hand, the impregnation step (S200) is preferably preferably provided with a soaking process (S210) and pressure impregnation process (S230).

상기 담금 과정(S210)에서는, 상기 금속 용융액(20)에 상기 다공성 성형체(10)가 담긴다. 예로서, 도 3의 (a)에서와 같이, 금형(31) 속에 채워진 상기 금속 용융액(20) 속에 상기 다공성 성형체(10)가 담긴다. 이에 따라, 상기 다공성 성형체(10)는 상기 금속 용융액(20)에 젖게 된다. 물론, 상기 다공성 성형체(10)에 상기 금속 용융액(20)을 부어, 상기 다공성 성형체(10)가 상기 금속 용융액(20)에 젖게 할 수도 있다.In the immersion process (S210), the porous molded body 10 is immersed in the metal melt (20). For example, as shown in FIG. 3A, the porous molded body 10 is immersed in the metal melt 20 filled in the mold 31. Accordingly, the porous molded body 10 is wetted with the metal melt 20. Of course, the metal melt 20 may be poured into the porous molded body 10 so that the porous molded body 10 may be wetted with the metal melt 20.

이후, 상기 가압 함침 과정(S230)에서는, 상기 금속 용용액(20)에 젖은 상기 다공성 성형체(10)가 가압된다. 예로서, 도 3의 (b)에서와 같이, 상기 금속 용융액(20) 속에 상기 다공성 성형체(10)가 담겨진 상태에서, 금형(31)의 위쪽에서 가압 펀치(32)가 가압된다.Then, in the pressure impregnation process (S230), the porous molded body 10 wet to the metal solution 20 is pressed. For example, as shown in FIG. 3B, in the state in which the porous molded body 10 is contained in the metal melt 20, the pressing punch 32 is pressed on the upper side of the mold 31.

이때, 상기 가압 함침 과정(S230)은 50Mpa~120Mpa의 압력 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 가압력이 너무 약하면, 상기 다공성 성형체(10)의 공극에 상기 금속 용융액(20)이 충분히 침투되지 못하여 가압 함침이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 반면에 가압력이 너무 높으면, 다공성 성형체(10)가 붕괴될 수 있다.At this time, the pressure impregnation process (S230) is preferably made in the pressure range of 50Mpa ~ 120Mpa. If the pressing force is too weak, the metal melt 20 may not sufficiently penetrate into the pores of the porous molded body 10, and thus pressure impregnation may not be performed properly. On the other hand, if the pressing force is too high, the porous molded body 10 may collapse.

또한, 상기 가압 함침 과정(S230)은 상기 금속 용융액(20)을 구성하는 금속의 융점보다 80℃ ~ 200℃ 만큼 높은 온도 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 금속 용융액(20)을 구성하는 금속이 충분히 유동성을 가져서 상기 다공성 성형체(10)의 공극 내로 침투할 수 있도록 하기 위함이다.In addition, the pressure impregnation process (S230) is preferably made in a temperature range higher by 80 ℃ ~ 200 ℃ than the melting point of the metal constituting the metal melt 20. This is to allow the metal constituting the metal melt 20 to sufficiently penetrate into the pores of the porous molded body 10.

상기 응고 단계(S300)에서는, 상기 가압 펀치(32)가 제거되고, 상기 금형(31)로부터 상기 다공성 성형체(10)가 취출되고, 상기 다공성 피함체(10)의 공극(11)에 함침된 상기 금속 용융액(20)이 응고된다.In the solidification step (S300), the pressure punch 32 is removed, the porous molded body 10 is taken out from the mold 31, the impregnated in the voids 11 of the porous substrate 10 The metal melt 20 is solidified.

상기 다공성 피함체(10)의 공극(11)에 함침된 상기 금속 용융액(20)의 응고는 시간의 경과를 통하여 이루어질 수 있다. 또한, 소요시간의 단축을 위하여 별도의 냉각 과정이 추가될 수도 있다.The solidification of the metal melt 20 impregnated in the pores 11 of the porous substrate 10 may be made over time. In addition, a separate cooling process may be added to shorten the time required.

그리고 상기 분쇄 단계(S400)에서는, 공극(11)에 함침된 상기 금속 용융액(20)이 응고된 상기 다공성 성형체(10)가 분쇄되어 복합 분말이 생성된다. 이러한 다공성 성형체(10)의 분쇄는 기계적으로 수행될 수 있으며, 또한, 초음파 등을 이용해 수행될 수도 있다.In the pulverization step S400, the porous molded body 10 in which the metal melt 20 impregnated in the void 11 is solidified is pulverized to generate a composite powder. The grinding of the porous molded body 10 may be performed mechanically, or may also be performed using ultrasonic waves or the like.

그리고, 상기 응결 단계(S500)에서는, 상기 복합 분말이 응결(凝結)된다.In the condensation step S500, the composite powder is condensed.

즉, 상기 응결 단계(S500)을 통하여 상기 금속 물질이 침투된 상기 제1 비금속 물질의 상기 다공성 성형체(10)가 분쇄된 혼합 분말의 응결체인 상기 충진핵(NC, 도 4 참조)이 획득된다.That is, the filling nucleus (NC, see FIG. 4), which is a condensation product of the mixed powder, in which the porous molded body 10 of the first non-metallic material penetrates the metal material through the condensation step S500 is obtained.

이어서, 상기 충진 껍질 형성공정(S20)에서, 상기 충진핵(NC)의 표면을 둘러싸는 충진 껍질(DM, 도 4 참조)이 형성된다. 이때, 상기 충진 껍질(DM)은 제2 비금속 물질로 형성된다.Subsequently, in the filling shell forming step S20, a filling shell DM (see FIG. 4) is formed to surround the surface of the filling core NC. In this case, the filling shell DM is formed of a second nonmetallic material.

바람직하기로는, 상기 제2 비금속 물질도, 상기 제1 비금속 물질과 마찬가지로, 은 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2) 및 질화 붕소(BN) 중의 적어도 어느 하나를 포함한다. 이때, 상기 제2 비금속 물질은 상기 제1 비금속 물질과 동일하거나 상이한 물질일 수 있다.Preferably, the second nonmetallic material, like the first nonmetallic material, is at least one of silver alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2 ), and boron nitride (BN). It includes. In this case, the second nonmetallic material may be the same or different material as the first nonmetallic material.

이러한, 상기 충진 껍질 형성공정(S20)은 당업자에게는 자명하므로, 본 명세서에서는, 이에 대한 구체적인 기술은 생략된다.Since the filling shell forming step (S20) is apparent to those skilled in the art, a detailed description thereof is omitted in the present specification.

상기 충진 껍질 형성공정(S20)을 통하여, 상기 금속 물질(21, 도 4 참조)이 침투된 상기 제1 비금속 물질(23, 도 4 참조)의 상기 다공성 성형체(10)가 분쇄된 혼합 분말의 응결체인 상기 충진핵(NC)과 상기 충진핵(NC)의 표면을 둘러싸는 제2 비금속 물질(25, 도 4 참조)의 충진 껍질(DM)으로 구성되는 열전도성 복합 입자(PUD, 도 4 참조)가 획득된다.Through the filling shell forming process (S20), condensation of the mixed powder in which the porous molded body 10 of the first non-metallic material 23 (see FIG. 4) into which the metal material 21 (see FIG. 4) penetrates is pulverized. Thermally conductive composite particles (PUD, see FIG. 4) consisting of a packed shell (DM) of a second non-metallic material 25 (see FIG. 4) surrounding the surface of the filling nucleus (NC) and the filling nucleus (NC). Is obtained.

계속하여, 상기 열전도성 복합 입자(PUD)의 구조가 자세히 기술된다.Subsequently, the structure of the thermally conductive composite particles (PUD) is described in detail.

(열전도성 복합 입자의 구조)(Structure of Thermally Conductive Composite Particles)

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열전도성 복합 입자를 충진제로 사용한 복합 시트의 단면을 나타내는 단면도로서, 도 1의 제조 방법에 의하여 생성된 열전도성 복합 입자가 사용될 수 있다. 참고로, 도 4에서는, 이상적인 경우의 열전도성 복합 입자가 포함된 단면을 나타낸다.Figure 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the composite sheet using the thermally conductive composite particles as a filler according to an embodiment of the present invention, the thermally conductive composite particles produced by the manufacturing method of Figure 1 may be used. For reference, FIG. 4 shows a cross section containing the thermally conductive composite particles in the ideal case.

상기 열전도성 복합 입자(PUD)는 충진핵(NC)과 충진 껍질(DM)을 포함한다. 상기 충진핵(NC)과 서로 상이한 물질로 형성되는 상기 충진 껍질(DM)은 상기 충진핵(NC)의 적어도 일부를 싸고 있도록 형성된다.The thermally conductive composite particle (PUD) includes a packing core (NC) and a packing shell (DM). The filling shell DM formed of a material different from the filling core NC is formed to cover at least a portion of the filling core NC.

도 4에서는, 상기 충진핵(NC)의 단면은 원으로 형태이다. 하지만, 상기 충진핵(NC)의 단면은 타원 또는 다른 폐곡선의 형태일 수도 있다. In FIG. 4, the cross section of the filling nucleus NC is in the shape of a circle. However, the cross section of the filling nucleus NC may be in the form of an ellipse or other closed curve.

이때, 상기 충진핵(NC)은, 도 1의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 생성되는 경우, 공극(11)에 상기 금속 용융액(20)이 함침된 상기 제1 비금속 물질의 상기 다공성 성형체(10)가 분쇄된 혼합 분말의 응결체이다. In this case, when the filling nucleus NC is produced by the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of FIG. 1, the porous molded body of the first nonmetallic material in which the metal melt 20 is impregnated into the voids 11 ( 10) is a condensation of pulverized mixed powder.

그리고 상기 충진 껍질(DM)은, 도 1의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 생성되는 경우, 상기 제2 비금속 물질로 형성된다.And the filling shell (DM), when produced by the method of producing the thermally conductive composite particles of Figure 1, is formed of the second non-metallic material.

참고로, 참조번호 30은 복합 시트의 기본 물질을 나타내며, 에폭시 등의 유기재료가 사용된다.For reference, reference numeral 30 denotes a base material of the composite sheet, and an organic material such as epoxy is used.

한편, 본 발명의 열전도성 복합 입자 제조 방법에 의하여, 열전도성 복합 입자가 생성되었음은 도 5의 SEM 사진을 통하여 확인할 수 있다.On the other hand, it can be confirmed through the SEM photograph of FIG. 5 that the thermally conductive composite particles were produced by the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of the present invention.

도 5는 도 1의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 형성된 열전도성 복합 입자에 대한 SEM 사진이다.FIG. 5 is an SEM photograph of the thermally conductive composite particles formed by the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of FIG. 1.

본 실시예에서, 다공성 성형체(10)는 알루미나(Al2O3)로 형성되며, 상기 금속 용융액(20)은 알루미늄(Al)이 용융되어 형성된다.In the present embodiment, the porous molded body 10 is formed of alumina (Al 2 O 3 ), the metal melt 20 is formed by melting aluminum (Al).

도 5에서, (a)는 주시 영역 범위에서의 전체 물질에 대한 SEM 사진으로서, 흰색으로 나타나는 부분은 열전도성 복합 입자(PUD)의 충진핵(NC)의 금속 물질이며, 회색으로 나타나는 부분은 열전도성 복합 입자(PUD)의 충진핵(NC)과 충진 껍질(DM)의 비금속 물질이다.In FIG. 5, (a) is an SEM image of the entire material in the gaze range, in which a part shown in white is a metal material of a packed core (NC) of a thermally conductive composite particle (PUD), and a part shown in gray is a thermoelectric It is a nonmetallic material of the packed core (NC) and packed shell (DM) of the conductive composite particles (PUD).

도 5에서, (b)는 상기 주시 영역 범위에서의 알루미늄(Al) 원소에 대한 SEM 사진이다. 이를 통하여, 본 발명의 열전도성 복합 입자(PUD)의 충진핵(NC)이 알루미늄(Al)이 침투한 알루미나(Al2O3)의 다공성 성형체(10)의 분쇄된 혼합 분말의 응결체로 이루어져 있음이 확인될 수 있다.In FIG. 5, (b) is the SEM photograph about the aluminum (Al) element in the said gaze range. Through this, the packing core (NC) of the thermally conductive composite particles (PUD) of the present invention consists of agglomerates of the pulverized mixed powder of the porous molded body 10 of alumina (Al 2 O 3 ) in which aluminum (Al) has penetrated. This can be confirmed.

도 5에서, (c)는 상기 주시 영역 범위에서의 산소(O) 원소에 대한 SEM 사진으로서, 다공성 성형체(10)의 구성하는 알루미나(Al2O3)의 산소(O) 원소에 대한 SEM 사진이다. 도 5의 (c)를 통하여, 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자(PUD)의 충진 껍질(DM)이 비금속으로 이루어져 있음이 확인될 수 있다.In FIG. 5, (c) is a SEM photograph of the oxygen (O) element in the gaze range, and a SEM photograph of the oxygen (O) element of alumina (Al 2 O 3 ) constituting the porous formed body 10. to be. Through (c) of Figure 5, it can be seen that the filling shell (DM) of the thermally conductive composite particles (PUD) according to the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of the present invention made of a non-metal.

(열전도성 충진제로 사용된 열전도성 복합 입자의 특성평가)(Characteristic Evaluation of Thermally Conductive Composite Particles Used as Thermally Conductive Filler)

상기와 같이, 금속 물질이 침투된 제1 비금속 물질의 다공성 성형체가 분쇄된 혼합 분말의 응결체인 충진핵(NC)과 비금속 물질의 충진 껍질(DM)로 이루어지는 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자(PUD)는 높은 EMI 차단 효과, 상당한 전기 절연성, 높은 열전도성을 가지며, 열전도성 충진제, 방열 시트, 방열 테이프 등에 적용될 수 있다.As described above, the method for producing the thermally conductive composite particles of the present invention comprises a packing core (NC), which is a condensation of a mixed powder, in which the porous molded body of the first non-metallic material into which the metal material has penetrated, and a packing shell (DM) of the non-metallic material. Thermally conductive composite particles (PUD) has a high EMI shielding effect, considerable electrical insulation, high thermal conductivity, and can be applied to thermally conductive fillers, heat dissipating sheets, heat dissipating tapes, and the like.

도 6은 도 4의 열전도성 복합 입자의 EMI 차단 효과를 나타내는 그래프이다. 도 6에는, 본 발명의 열전도성 복합 입자, Mn-Zn 페라이트(Ferrite) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephalate)으로 막을 형성하여 EMI 차단 효과를 실험하였다.6 is a graph showing the EMI blocking effect of the thermally conductive composite particles of FIG. In FIG. 6, EMI shielding effects were tested by forming a film from the thermally conductive composite particles of the present invention, Mn-Zn ferrite and polyethylene terephalate (PET).

도 6을 통하여, 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자로 형성되는 막은 Mn-Zn 페라이트(Ferrite) 나 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephalate)로 형성되는 막들에 비하여 높은 EMI 차단 효과가 있음을 알 수 있다.6, the film formed of the thermally conductive composite particles according to the method of manufacturing the thermally conductive composite particles of the present invention has a higher EMI than the films formed of Mn-Zn ferrite or polyethylene terephalate (PET). It can be seen that there is a blocking effect.

즉, 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자는 높은 EMI 차단(shielding) 효과를 가짐을 알 수 있다.That is, it can be seen that the thermally conductive composite particles according to the manufacturing method of the thermally conductive composite particles of the present invention have a high EMI shielding effect.

또한, 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자는 적절한 전기 절연성을 가진다.In addition, the thermally conductive composite particles according to the method for producing the thermally conductive composite particles of the present invention have suitable electrical insulation properties.

(표 1)은 본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조방법에 따른 열전도성 복합 입자를 열전도성 충진제로 사용한 경우의 저항율을 다른 물질들과 비교한 표이다.Table 1 is a table comparing the resistivity of the thermally conductive composite particles according to the method for preparing the thermally conductive composite particles of the present invention with other materials.

Mn-Zn 페라이트Mn-Zn Ferrite SendustSendust 본 발명The present invention 저항율(Ω·m)
Resistivity (Ωm)
4.98 x 104 4.98 x 10 4 2.65 x 106 2.65 x 10 6 1.52 x 109 1.52 x 10 9

즉, 본 발명의 열전도성 복합 입자를 사용한 열전도성 충진제는 Mn-Zn 페라이트(Ferrite) 나 센더스트(Sendust)를 사용한 경우에 비하여 상대적으로 높은 전기 절연성을 가짐을 알 수 있다.That is, it can be seen that the thermally conductive filler using the thermally conductive composite particles of the present invention has a relatively high electrical insulation compared to the case of using Mn-Zn ferrite or senddust.

한편, 전부 비금속으로 구성되는 입자를 사용한 열전도성 충진제는 상대적으로 높은 전기 절연성을 가진다. 하지만, 이 경우, 전하들이 절연체인 입자에 누적되고, 이로 인하여 열전도성 충진제를 사용한 제품이 ESD 현상으로 인해 파손될 수 있다.On the other hand, a thermally conductive filler using particles composed entirely of nonmetals has a relatively high electrical insulation. In this case, however, charges accumulate in the particles that are insulators, which may cause a product using a thermally conductive filler to break due to an ESD phenomenon.

그리고, 전부 금속으로 구성되는 입자를 사용한 열전도성 충진제의 경우에도, ESD 현상에 의하여 제품이 파손될 수 있다.In addition, even in the case of a thermally conductive filler using particles composed entirely of metals, the product may be damaged by the ESD phenomenon.

이러한 점들은 고려하면, 본 발명의 열전도성 복합 입자는, 금속 물질이 침투된 제1 비금속 물질의 다공성 성형체가 분쇄된 혼합 분말의 응결체의 충진핵(NC)와 비금속 성분의 충진 껍질(DM)로 구성되므로, 적절한 전기 절연성을 가진다. In consideration of these points, the thermally conductive composite particles of the present invention are filled with a packed core (NC) and a packed shell (DM) of agglomerates of a mixed powder obtained by grinding a porous molded body of a first nonmetallic material into which a metal material has penetrated. Since it is composed of, it has appropriate electrical insulation.

즉, 본 발명의 열전도성 복합 입자를 사용한 열전도성 충진제의 경우, 적절한 전기 절연성을 가지므로, 상대적으로 높은 ESD 차단 효과를 가지게 된다.That is, in the case of the thermally conductive filler using the thermally conductive composite particles of the present invention, since it has appropriate electrical insulation, it has a relatively high ESD shielding effect.

또한, 본 발명의 열전도성 복합 입자는 높은 열전도율(thermal conductivity)을 가진다.In addition, the thermally conductive composite particles of the present invention have a high thermal conductivity.

(표 2)은 본 발명의 열전도성 복합 입자를 열전도성 충진제 사용한 경우의 열전도성을 알루미나와 비교한 표로서, 열전도성 충진제가 80wt% 로 사용된 경우이다.Table 2 is a table comparing the thermal conductivity of alumina when the thermally conductive composite particles of the present invention are used with a thermally conductive filler, wherein the thermally conductive filler is used at 80 wt%.

알루미나Alumina 본 발명The present invention 열전도율Thermal conductivity 1.4 W/mK1.4 W / mK 2.0 W/mK2.0 W / mK

즉, 본 발명의 열전도성 복합 입자를 열전도성 충진제로 사용한 경우의 열전도성 충진제는 알루미나를 열전도성 충진제로 사용한 경우에 비하여 높은 열전도율을 가짐을 알 수 있다.That is, it can be seen that the thermally conductive filler when the thermally conductive composite particles of the present invention are used as the thermally conductive filler has a higher thermal conductivity than when the alumina is used as the thermally conductive filler.

본 발명의 열전도성 복합 입자의 제조 방법에 의하여 생성되는 본 발명의 열전도성 복합 입자는 금속 물질이 침투된 제1 비금속 물질의 다공성 성형체가 분쇄된 혼합 분말의 응결체의 충진핵과 비금속 물질의 충진 껍질로 이루어진다. 그 결과, 본 발명의 열전도성 복합 입자가 열전도성 충진제로 사용되는 경우, 적절한 전기 절연성을 가지면서도 높은 열전도성 및 EMI 차단효과를 가진다.The thermally conductive composite particles of the present invention produced by the method for producing the thermally conductive composite particles of the present invention are the packing core of the agglomerates of the mixed powder in which the porous molded body of the first nonmetallic material in which the metal material is penetrated is crushed and the packed shell of the nonmetallic material. Is made of. As a result, when the thermally conductive composite particles of the present invention is used as a thermally conductive filler, it has high thermal conductivity and EMI shielding effect while having proper electrical insulation.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (4)

열전도성 복합 입자의 제조 방법에 있어서,
구(sphere)형의 충진핵을 형성하는 충진핵 형성공정; 및
상기 충진핵을 둘러싸는 충진 껍질을 형성하는 충진 껍질 형성공정을 구비하며,
상기 충진핵 형성공정은
제1 비금속 물질의 다공성 성형체를 준비하는 베이스 준비 단계;
상기 다공성 성형체의 공극에 금속 용융액을 침투시키기 위하여, 상기 금속 용융액을 상기 다공성 성형체에 함침시키는 함침 단계로서, 상기 금속 용융액은 금속 물질이 용융되어 형성되는 상기 함침 단계;
함침된 상기 금속 용융액을 응고시키는 응고 단계;
함침된 상기 금속 용융액이 응고된 상기 다공성 성형체를 분쇄하여 복합 분말을 생성하는 분쇄 단계; 및
상기 복합 분말을 응결(凝結)하여 상기 충진핵을 획득하는 응결 단계를 구비하며,
상기 충진껍질은
제2 비금속 물질로 형성되며,
상기 함침 단계는
상기 금속 용융액에 상기 다공성 성형체를 젖게 담금 과정; 및
상기 금속 용융액에 젖은 상기 다공성 성형체를 가압하는 가압 함침 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합 입자의 제조 방법.
In the method for producing the thermally conductive composite particles,
A filling nucleus forming process for forming a sphere-shaped filling nucleus; And
And a filling shell forming process for forming a filling shell surrounding the filling core.
The filling nucleus forming process
A base preparation step of preparing a porous formed body of a first nonmetallic material;
An impregnation step of impregnating the metal molten liquid into the porous molded body in order to infiltrate the metal molten liquid into the pores of the porous molded body, wherein the metal melt is formed by melting a metal material;
A solidification step of solidifying the impregnated metal melt;
A pulverizing step of pulverizing the porous formed body to which the impregnated metal melt is solidified to produce a composite powder; And
A condensation step of condensing the composite powder to obtain the packed nucleus,
The filling shell is
Is formed of a second nonmetallic material,
The impregnation step
Wetly immersing the porous formed body in the metal melt; And
And a pressurized impregnation process for pressurizing the porous molded body wetted with the metal melt.
삭제delete 제1 항에 있어서, 상기 제1 비금속 물질은
알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 이산화규소(SiO2) 및 질화 붕소(BN) 중의 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합 입자의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the first nonmetallic material is
A method for producing a thermally conductive composite particle comprising at least one of alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon dioxide (SiO 2 ), and boron nitride (BN).
제1 항에 있어서, 상기 금속 물질은
구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 주석(Sn) 납(Pb) 및 니켈(Ni) 중의 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전도성 복합 입자의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the metal material
A thermally conductive composite particle comprising at least one of copper (Cu), aluminum (Al), titanium (Ti), tungsten (W), tin (Sn), lead (Pb), and nickel (Ni). Manufacturing method.
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