KR102075360B1 - Thermal diffusion sheet and the manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열확산 시트의 점착층의 고분자 매트릭스 내에 분산된 금속, 탄소계, 세라믹 등의 소재로 이루어진 이방성 필러를 시트의 두께방향으로 배향시킴으로써 열발생부의 열을 효과적으로 점착층 상부에 위치한 탄소계 또는 금속 박막 시트에 전달하여 발생한 열을 효율적으로 확산시킬 수 있는 열확산 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 열확산 시트는 PET 필름, 이 필름의 지지체인 그래파이트 시트층, 이를 발열체에 점착할 수 있는 점착층 및 상기 점착층을 보호할 수 있는 이형필름으로 이루어진 열확산 시트로서, 상기 점착층은 자성체가 부분적으로 도핑된 필러가 고분자 매트릭스 내에 두께방향으로 배향되어 있는 구조로 되고, 상기 필러는 탄소나노튜브에 마그네틱 잉크로 부분적으로 도핑되어 있는 구조로 되어 있음을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 열확산 시트는 점착층의 고분자 매트릭스 내에 분산된 금속, 탄소계, 세라믹 등의 소재로 이루어진 이방성 필러를 시트의 두께방향으로 배향시킴으로써, 이방성 필러에 의한 채널을 통해 발열부품의 열을 효과적으로 점착층 상부에 위치한 탄소계 또는 금속 박막 시트에 전달하여 기기의 내부에서 발생한 열을 효율적으로 확산시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있어, 본 발명에 따른 열확산 시트에 의해 전자기기 상에 실장된 부품 및 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 전도하고 확산시킴으로써, 부품 및 소자의 수명을 향상시킬 수 있고, 소비자가 모바일 기기와 같은 휴대용 전자기기에 직접 접촉함으로써 느낄 수 있는 발열에 대한 거부감을 해소할 수 있는 효과를 거둘 수 있다. According to the present invention, an anisotropic filler made of a material such as metal, carbon, ceramic, or the like dispersed in the polymer matrix of the adhesive layer of the thermal diffusion sheet is oriented in the thickness direction of the sheet so that the heat of the heat generating part is effectively carbon-based or metal located on the adhesive layer. It relates to a thermal diffusion sheet and a method for manufacturing the same that can efficiently diffuse the heat generated by transferring to the thin film sheet, the thermal diffusion sheet of the present invention is a PET film, a graphite sheet layer of the support of the film, it can adhere to the heating element A heat diffusion sheet consisting of a pressure-sensitive adhesive layer and a release film that can protect the pressure-sensitive adhesive layer, wherein the pressure-sensitive adhesive layer has a structure in which a filler partially doped with a magnetic body is oriented in the thickness direction in the polymer matrix, and the filler is carbon nano The tube is partially doped with magnetic ink. And a gong.
The thermal diffusion sheet of the present invention configured as described above is a heat generating component through the channel by the anisotropic filler by orienting the anisotropic filler made of a material such as metal, carbon-based, ceramic, etc. dispersed in the polymer matrix of the adhesive layer in the thickness direction of the sheet By effectively transferring the heat to the carbon-based or metal thin film sheet located on the adhesive layer to obtain the effect of efficiently spreading the heat generated in the interior of the device, the heat diffusion sheet according to the invention mounted on the electronic device By effectively conducting and dissipating the heat generated by these components and devices, the lifespan of the components and devices can be improved, and the resistance to heat generated by consumers directly contacting portable electronic devices such as mobile devices can be eliminated. It can be effective.
Description
본 발명은 열확산 시트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 열확산 시트를 제조함에 있어서 점착층의 고분자 매트릭스 내에 분산된 금속, 탄소계, 세라믹 등의 소재로 이루어진 이방성 필러를 시트의 두께방향으로 배향시킴으로써 열발생부의 열을 효과적으로 점착층 상부에 위치한 탄소계 또는 금속 박막 시트에 전달하여 발생한 열을 효율적으로 확산시킬 수 있는 열확산 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thermal diffusion sheet and a method of manufacturing the same, and more particularly, in the manufacture of the thermal diffusion sheet, anisotropic fillers made of a material such as metal, carbon, ceramic, and the like dispersed in the polymer matrix of the adhesive layer in the thickness direction of the sheet. The present invention relates to a heat diffusion sheet capable of efficiently diffusing heat generated by transferring heat of a heat generating portion to a carbon-based or metal thin film sheet positioned on an adhesive layer, and a method of manufacturing the same.
최근 전자 제품의 소형화, 박형화, 고기능화, 고성능화와 함께 필수적으로 발생된 열을 한정된 좁은 공간 내에서 효율적으로 확산시키는 방법이 제공되어야 하는데, 이와 같은 열확산 방법으로는 일반적으로 열전도성 시트, 열전도성 테이프, 열전도성 그리스(Grease), 열전도성 접착제 또는 열전도성 상변화 재료 등의 방열부재를 설계하게 되며, 이러한 경우에 있어서 열전도성을 향상시키는 목적으로, 매트릭스 재료 중에 열전도성의 무기입자 필러를 배합한 여러 가지 열전도성 복합재료 조성물 및 그 성형 가공품이 제안되고 있다. 그 중에 열전도성의 무기 입자 필러로서 사용되는 물질은 그래파이트, 탄소나노튜브, 그래핀과 같은 카본계 소재, 은 및 구리 등의 전기 전도성을 가지는 금속 물질과, 알루미나, 실리카, 질화알루미늄 및 질화붕소 등의 전기 절연성의 물질로 대별된다. 그러나, 단순히 무기입자 필러를 고분자 수지로 이루어진 매트릭스 내에 분산시키는 것만으로는 전자부품 및 소자에서 발생되는 열을 충분히 방출시키는데 한계가 있다는 문제가 있다. In recent years, along with the miniaturization, thinning, high performance, and high performance of electronic products, a method of efficiently diffusing heat generated in a limited space must be provided. Such thermal diffusion methods generally include thermal conductive sheets, thermal conductive tapes, Designing heat-dissipating members such as thermal grease, thermally conductive adhesives or thermally conductive phase change materials, and in this case, various thermally conductive inorganic fillers are incorporated into the matrix material for the purpose of improving thermal conductivity. Thermally conductive composite materials and molded articles thereof have been proposed. Among them, materials used as thermally conductive inorganic particle fillers include carbon-based materials such as graphite, carbon nanotubes, and graphene, metal materials having electrical conductivity such as silver and copper, and alumina, silica, aluminum nitride, and boron nitride. It is roughly classified as an electrically insulating material. However, there is a problem in that simply dispersing the inorganic particle filler in a matrix made of a polymer resin has a limit in sufficiently dissipating heat generated in electronic components and devices.
따라서, 해당업계에서는 방열부재의 두께 방향으로 고열전도성을 부여하기 위해 여러 가지 방법을 제안하였는데, 예를 들어, 열전도 시트의 두께 방향에 고열전도성을 부여하기 위한 시도로써, 일본국 특허공개공보 제2000-195998호에는 탄소섬유를 실리콘고무의 두께 방향에 배향하게 하는 것으로, 시트의 두께 방향에 고열전도성의 이방성 열전도율을 가지는 시트의 제조방법을 제안하고 있다. 이와 같은 방법으로 시트를 제조하면, 통상의 제법으로 얻어지는 시트보다도 두께 방향에 고열전도성을 가지는 시트를 얻을 수 있으나, 탄소섬유를 두께 방향에 고밀도로 충진할 경우, 시트의 표면 경도가 상승하기 때문에, 발열부품과 방열 부재와의 밀착성이 저하되고, 열저항이 증대하는 단점이 있다. 또한, 일본국 특허등록 제3345986호 공보에서는 고분자 필름을 2400℃ 이상의 고온의 열처리로 얻어지는 그래파이트 필름의 적층을 통해 형성될 수 있는 그래파이트 블록을 그래파이트 면과 수직인 방향으로 얇게 절단함으로써, 두께 방향으로 고열전도성을 가지는 그래파이트 시트를 얻을 수 있는 방법을 제안하고 있다. 하지만, 이와 같은 방법으로 얻어지는 물질은 시트형태보다는 오히려 플레이트라고 할 정도로 고경도의 방열부재로서, 발열체와 방열부재와의 계면에서의 열저항을 효과적으로 감소시키기는 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 일본국 특허공개공보 제2002-080617호에서는, 질화붕소 분말이 충전된 고분자 조성물로 이루어지는 열전도성 시트로서, 질화붕소 분말이 일정 방향으로 자장 배향한 열전도성 시트를 개시하고 있으며, 일본국 특허공개공보 제2002-026202호에서는 열가소성의 수지로 이루어지는 바인더 수지와 무기 충진재의 입자와의 혼합물로부터 성형한 1차 시트를 적층하고, 그 얻어진 적층체를 적층면에 대해서 수직인 방향으로 슬라이싱하는 것에 의해서 얻어지는 열전도성 시트를 개시하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같은 특정의 무기입자 필러를 고분자 매트릭스 내에 랜덤하게 분산시킨 성형체나, 무기입자 필러를 일정방향으로 배향시킨 성형체라 하더라도 열전도성이 아직 불충분하다는 문제점이 여전히 있다.Therefore, the related art has proposed various methods for imparting high thermal conductivity in the thickness direction of the heat dissipation member. For example, in an attempt to impart high thermal conductivity in the thickness direction of the heat conductive sheet, Japanese Patent Laid-Open No. 2000 -195998 proposes a method for producing a sheet having the high thermal conductivity anisotropic thermal conductivity in the thickness direction of the sheet by orienting the carbon fibers in the thickness direction of the silicone rubber. When the sheet is manufactured in this manner, a sheet having higher thermal conductivity in the thickness direction can be obtained than in the sheet obtained by a conventional manufacturing method. However, when carbon fiber is filled with high density in the thickness direction, the surface hardness of the sheet increases, The adhesiveness between the heat generating part and the heat dissipation member is lowered, and the heat resistance is increased. In addition, Japanese Patent No. 3345986 discloses a high temperature in the thickness direction by thinly cutting a graphite block, which can be formed through the lamination of a graphite film obtained by heat treatment at a high temperature of 2400 ° C. or higher, in a direction perpendicular to the graphite plane. A method for obtaining a conductive graphite sheet is proposed. However, the material obtained by such a method is a heat radiation member having a high hardness so as to be a plate rather than a sheet form, and there is a problem that it is difficult to effectively reduce the thermal resistance at the interface between the heating element and the heat radiation member. In addition, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-080617 discloses a thermally conductive sheet composed of a polymer composition filled with boron nitride powder, wherein the thermally conductive sheet in which the boron nitride powder is magnetically oriented in a predetermined direction is disclosed. In Publication No. 2002-026202, a primary sheet molded from a mixture of a binder resin made of thermoplastic resin and particles of an inorganic filler is laminated, and the obtained laminate is sliced in a direction perpendicular to the lamination plane. The thermally conductive sheet obtained is disclosed. However, there is still a problem that the thermal conductivity is still insufficient even in a molded article obtained by randomly dispersing a specific inorganic particle filler as described above in the polymer matrix or a molded article in which the inorganic particle filler is oriented in a predetermined direction.
더욱이, 열확산 시트를 발열부품에 부착하기 위해 형성된 점착층에 있어서 두께방향의 열전도 능력의 부족으로 전체 열확산 시트의 열전도율의 효율을 하락시키는 경향이 있다. Moreover, in the adhesive layer formed for attaching the thermal diffusion sheet to the heat generating part, there is a tendency to decrease the efficiency of the thermal conductivity of the entire thermal diffusion sheet due to the lack of thermal conductivity in the thickness direction.
본 발명자 등은 상기의 문제점에 착안하여 전자 기기 상에 실장된 전자부품 및 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 전도하고 확산시키기 위한 열확산 시트 및 이의 제조 방법에 대해 예의 연구하여 본 발명을 완성하게 되었다.
The inventors of the present invention have completed the present invention by intensively studying a thermal diffusion sheet and a method of manufacturing the same for effectively conducting and diffusing heat generated from electronic components and devices mounted on electronic devices.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 열발생부의 열을 효과적으로 점착층 상부에 위치한 탄소계 또는 금속 박막 시트에 전달하여 발생한 열을 효율적으로 확산시킬 수 있는 열확산 시트를 제공하기 위한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 소형화, 박형화, 고기능화, 고성능화와 함께, 전자부품 및 소자를 포함하는 협소한 공간에서 기판의 표면을 따라 열을 확산시키기 위해 그래파이트, 금속 또는 세라믹으로 만들어진 열확산 시트를 사용함으로써, 발생된 열을 한정된 좁은 공간 내에서 효율적으로 확산시키는 방법으로서, 열확산 시트를 발열부품에 부착하기 위해 형성된 점착층에 있어서 두께방향의 열전도 능력의 부족으로 전체 열확산 시트의 열전도율의 효율을 하락시키는 경향을 월등하게 개선하여 전자 기기상에 실장된 전자부품 및 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 전도하고 확산시킬 수 있는 열확산 시트를 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention has been made in view of the above technical problems in the prior art, and a main object of the present invention is to efficiently transfer heat generated by transferring heat of a heat generating portion to a carbon-based or metal thin film sheet located above the adhesive layer. It is to provide a thermal diffusion sheet capable of diffusing. More specifically, the present invention uses a thermal diffusion sheet made of graphite, metal or ceramic to diffuse heat along the surface of a substrate in a narrow space including electronic components and devices, together with miniaturization, thinning, high functionality, and high performance. Thus, as a method of efficiently diffusing the generated heat within a limited narrow space, in the adhesive layer formed for attaching the thermal diffusion sheet to the heat generating parts, the efficiency of the thermal conductivity of the entire thermal diffusion sheet is lowered due to the lack of thermal conductivity in the thickness direction. The present invention is to provide a heat diffusion sheet capable of effectively conducting and diffusing heat generated from electronic components and devices mounted on electronic devices by further improving the tendency.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 열확산 시트의 보다 용이한 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an easier method for producing a thermal diffusion sheet having the above excellent characteristics.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
The present invention may also be directed to achieving other objects in addition to the above-mentioned specific objects that can be easily derived by those skilled in the art from the general description of the present specification.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열확산 시트는:The thermal diffusion sheet of the present invention for achieving the above object is:
PET 필름, 이 필름의 지지체인 그래파이트 시트층, 이를 발열체에 점착할 수 있는 점착층 및 상기 점착층을 보호할 수 있는 이형필름으로 이루어진 열확산 시트로서, 상기 점착층은 자성체가 부분적으로 도핑된 필러가 고분자 매트릭스 내에 두께방향으로 배향되어 있는 구조로 되고, 상기 필러는 탄소나노튜브에 마그네틱 잉크로 부분적으로 도핑되어 있는 구조로 되어 있음을 특징으로 한다. A heat diffusion sheet consisting of a PET film, a graphite sheet layer that is a support of the film, an adhesive layer capable of adhering it to a heating element, and a release film capable of protecting the adhesive layer, wherein the adhesive layer comprises a filler partially doped with a magnetic body. It is a structure oriented in the thickness direction in the polymer matrix, the filler is characterized in that the carbon nanotubes are partially doped with a magnetic ink.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 자성체가 부분적으로 도핑된 필러는 그래핀을 포함하는 것임을 특징으로 한다.According to another configuration of the invention, the filler is partially doped with the magnetic material is characterized in that it comprises a graphene.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 자성체가 부분적으로 도핑된 필러는 알루미나, 질화알루미늄 또는 질화붕소에서 선택된 하나 또는 그 이상을 포함하는 것임을 특징으로 한다.
According to another configuration of the present invention, the magnetically doped filler is characterized in that it comprises one or more selected from alumina, aluminum nitride or boron nitride.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열확산 시트의 제조방법은:Method for producing a thermal diffusion sheet of the present invention for achieving the above another object:
PET 필름, 이 필름의 지지체인 그래파이트 시트층, 이를 발열체에 점착할 수 있는 점착층 및 상기 점착층을 보호할 수 있는 이형필름으로 이루어진 열확산 시트의 제조방법에 있어서, In the method of manufacturing a thermal diffusion sheet consisting of a PET film, a graphite sheet layer which is a support of the film, an adhesive layer capable of adhering it to a heating element, and a release film capable of protecting the adhesive layer,
상기 제조방법은 직경이 수십 nm인 탄소나노튜브에 함침공정과 UV경화 공정을 통해 마그네틱 잉크를 부분적으로 도핑하여 얻어진 자성체 탄소나노튜브 필러를 점착제에 분산시켜 혼합액으로 제조하고, 이 혼합액을 최상부 PET 필름 이면에 위치에 있는 그래파이트 시트층에 균일하게 도포한 후, 이형필름을 합지하고, 자기장이 형성된 장치를 거치면서 동시에 UV경화를 실시하여 제조함을 특징으로 한다. The manufacturing method is prepared by dispersing the magnetic carbon nanotube filler obtained by partially doping the magnetic ink through the impregnation process and UV curing process in the carbon nanotubes of several tens of nm diameter in the pressure-sensitive adhesive to prepare a mixed solution, the mixed solution is the top PET film After uniformly applying to the graphite sheet layer located on the back side, the release film is laminated, and characterized in that the manufacture by carrying out UV curing at the same time through the device formed magnetic field.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 자성체가 부분적으로 도핑된 필러의 배향은 자기장 또는 전기장의 인가에 의해 수행되는 것임을 특징으로 한다.
According to another configuration of the invention, the orientation of the filler partially doped with the magnetic material is characterized in that it is performed by the application of a magnetic or electric field.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 열확산 시트는 점착층의 고분자 매트릭스 내에 분산된 금속, 탄소계, 세라믹 등의 소재로 이루어진 이방성 필러를 시트의 두께방향으로 배향시킴으로써, 이방성 필러에 의한 채널을 통해 발열부품의 열을 효과적으로 점착층 상부에 위치한 탄소계 또는 금속 박막 시트에 전달하여 기기의 내부에서 발생한 열을 효율적으로 확산시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있어, 본 발명에 따른 열확산 시트에 의해 전자기기 상에 실장된 부품 및 소자에서 발생되는 열을 효과적으로 전도하고 확산시킴으로써, 부품 및 소자의 수명을 향상시킬 수 있고, 소비자가 모바일 기기와 같은 휴대용 전자기기에 직접 접촉함으로써 느낄 수 있는 발열에 대한 거부감을 해소할 수 있는 효과를 거둘 수 있다.
The thermal diffusion sheet of the present invention configured as described above is a heat generating component through the channel by the anisotropic filler by orienting the anisotropic filler made of a material such as metal, carbon-based, ceramic, etc. dispersed in the polymer matrix of the adhesive layer in the thickness direction of the sheet By effectively transferring the heat to the carbon-based or metal thin film sheet located on the adhesive layer to obtain an effect that can efficiently diffuse the heat generated in the interior of the device, the heat diffusion sheet according to the invention mounted on the electronic device By effectively conducting and dissipating the heat generated by these components and devices, the lifespan of the components and devices can be improved and the consumer's resistance to heat generated by direct contact with portable electronic devices such as mobile devices can be eliminated. It can be effective.
도 1은 본 발명에 따른 열확산 시트의 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 열확산 시트의 점착층 내에 자성체가 표면에 부분적으로 도핑된 무기입자 필러가 수직으로 배향된 모식도를 도시한다.1 is a cross-sectional view of a thermal diffusion sheet according to the present invention,
FIG. 2 shows a schematic view in which an inorganic particle filler in which a magnetic body is partially doped on a surface of the thermal diffusion sheet according to the present invention is vertically oriented.
이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 더욱 자세하게 설명한다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in more detail by preferred embodiments.
도 1은 본 발명에 따른 열확산 시트의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열확산 시트의 점착층 내에 자성체가 표면에 부분적으로 도핑된 무기입자 필러가 수직으로 배향된 모식도를 도시한다.1 is a cross-sectional view of a thermal diffusion sheet according to the present invention, Figure 2 shows a schematic view of the vertically oriented inorganic particle filler in which the magnetic material is partially doped on the surface in the adhesive layer of the thermal diffusion sheet according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 열확산 시트는 전자 기기의 회로기판 등에 실장된 반도체 소자 및 전자부품에서 발생되는 열을 방출하는 것으로, 발열부품 계면에 사용되어 진다. The heat diffusion sheet according to the present invention configured as shown in FIG. 1 emits heat generated from semiconductor elements and electronic components mounted on a circuit board of an electronic device, and is used at an interface of a heating component.
상기한 바와 같이, 최근 전자 제품의 소형화, 박형화, 고기능화, 고성능화와 함께, 전자부품 및 소자를 포함하는 기판을 설치하기 위한 공간은 더욱 협소해 지는 경향이 있고 따라서, 기판의 표면을 따라 열을 확산시키기 위해 그래파이트, 금속 또는 세라믹으로 만들어진 열확산 시트를 사용함으로써, 발생된 열을 한정된 좁은 공간 내에서 효율적으로 확산시키는 방법이 많이 사용되고 있지만, 열확산 시트를 발열부품에 부착하기 위해 형성된 점착층에 있어서 두께방향의 열전도 능력의 부족으로 전체 열확산 시트의 열전도율의 효율을 하락시키는 경향이 있었는데, 본 발명자 등은 이러한 종래의 문제점에 착안하여 전자 기기상에 실장된 전자부품 및 소자로부터 발생되는 열을 효과적으로 전도하고 확산시킬 수 있는 열확산 시트의 구조를 안출하여 본 발명을 제공하게 되었다.As described above, with the recent miniaturization, thinning, high functionality, and high performance of electronic products, the space for installing a substrate including electronic components and devices tends to be narrower, and therefore, heat is diffused along the surface of the substrate. In order to spread the generated heat efficiently within a limited space by using a thermal diffusion sheet made of graphite, a metal or a ceramic for the purpose, the thickness direction in the adhesive layer formed to attach the thermal diffusion sheet to the heat generating parts The thermal conductivity of the entire thermal diffusion sheet tended to decrease the efficiency of the thermal conductivity of the entire thermal diffusion sheet due to the lack of thermal conductivity. However, the inventors of the present invention have conducted such a problem to effectively conduct and diffuse heat generated from electronic components and devices mounted on electronic devices. By devising the structure of the thermal diffusion sheet It was service invention.
상기한 본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 열확산 시트를 구성하는 점착층(3)에는 그 안에 투입되는 필러(5)를 두께방향으로 배향시킴으로써, 전자 부품 및 소자에서 발생되는 열을 점착층(3)을 통하여 상부에 위치하고 있는 그래파이트 시트층(2) 등의 방열부재로 최대한 전달할 수 있는 적층구조의 열확산 시트로 구성되어 진다. 그래파이트 시트층(2)는 면 방향으로 열전도율이 우수한 방열부재로 탄소나노튜브 또는 그래핀으로 이루어진 시트로 대체될 수 있으며, 면 방향으로 열전도율이 우수한 재료이면 특정 소재에 국한하지 않는다. 그러나, 가격적인 측면에서 유리한 그래파이트 시트를 사용하는 것이 바람직하다.As a means for solving the above-described problems of the present invention, according to a preferred embodiment of the present invention, the adhesive layer (3) constituting the thermal diffusion sheet of the present invention by orienting the filler (5) introduced therein in the thickness direction It is composed of a thermal diffusion sheet having a laminated structure capable of transferring the heat generated from the electronic component and the device to the heat dissipation member such as the graphite sheet layer 2 located at the upper portion through the adhesive layer 3. The graphite sheet layer 2 may be replaced with a sheet made of carbon nanotubes or graphene as a heat dissipation member having excellent thermal conductivity in the plane direction, and is not limited to a specific material as long as the material has excellent thermal conductivity in the plane direction. However, it is preferable to use a graphite sheet which is advantageous in terms of cost.
본 발명에 따른 열확산 시트에서 점착층에 투입되는 필러는 탄소나노튜브에 마그네틱 잉크로 부분적으로 도핑되어 있는 구조로 되어 있다. 마그네틱 잉크로 도핑 가능한 소재로 그래핀과 같은 탄소계 소재, 또는 알루미나, 질화알루미늄 또는 질화붕소와 같은 금속 또는 세라믹 등을 사용할 수 있으나, 공정상 도핑의 용이함을 위해 탄소나노튜브를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 탄소나노튜브의 열전도율은 특별히 한정되지는 않으나, 탄소 섬유의 길이 방향에서의 열전도율은 바람직하게는 400W/m·K 이상, 더욱 바람직하게는 800 W/m·K 이상, 특히 바람직하게는 1,000 W/m·K 이상이 좋다. In the thermal diffusion sheet according to the present invention, the filler introduced into the adhesive layer has a structure in which carbon nanotubes are partially doped with magnetic ink. Carbon-based materials such as graphene or metals or ceramics such as alumina, aluminum nitride, or boron nitride may be used as the material which can be doped with the magnetic ink, but it is most preferable to use carbon nanotubes for easy doping in the process. Do. The thermal conductivity of the carbon nanotubes is not particularly limited, but the thermal conductivity in the longitudinal direction of the carbon fiber is preferably 400 W / m · K or more, more preferably 800 W / m · K or more, particularly preferably 1,000 W /. m · K or more is good.
본 발명에 따른 필러(5)의 탄소나노튜브에 마그네틱 잉크를 부분적으로 도핑하는 공정을 거쳐 자성체 필러(5)를 제조하는 방법은 다음과 같다.The method of manufacturing the
먼저, 직경이 수십 nm 수준의 탄소나노튜브를 UV 마그네틱 잉크가 채워진 용기에 투입하는 함침 공정을 통해 수 nm에서 수십 nm 두께로 도핑을 실시한다. 상기 UV 마그네틱 잉크는 통상의 시장에서 확보할 수 있는 잉크이면 충분하다. 또한, 탄소나노튜브 직경은 10nm에서 15nm 수준의 제품이 가장 적합하다. 도핑두께는 박막일수록 좋을 수 있으나, 너무 얇게 도핑되면 자기장이 인가되었을 때, 필러의 배향 정도가 감소할 수 있으므로, 바람직하게는 5nm 이하가 바람직하다. 도핑된 탄소나노튜브를 연속적으로 UV경화기로 경화시킴으로써, 탄소나노튜브 표면에 자성체를 고착시킨다. 이때, 탄소나노튜브 표면에는 통상적으로 표면장력이 높은 UV 마그네틱 잉크에 의해 탄소나노튜브 표면에 자성체가 부분적으로 고착화된다. 상기와 같은 공정을 통해 탄소나노튜브 표면에 부분적으로 자성체가 도핑된 필러를 완성할 수 있다. 상기 자성체 필러의 길이는 수 ㎛ 수준이 바람직하나, 가장 바람직하게는 1㎛에서 10㎛ 수준의 제품이 가장 적합하다. First, doping is performed at several nm to several tens of nm through an impregnation process in which carbon nanotubes having a diameter of several tens of nm are put in a container filled with UV magnetic ink. The UV magnetic ink is sufficient to be an ink that can be secured in a conventional market. In addition, the carbon nanotube diameter of 10nm to 15nm level products are most suitable. The thinner the doping thickness, the better. However, when the doping is too thin, the degree of alignment of the filler may be reduced when the magnetic field is applied, and preferably 5 nm or less is preferable. The doped carbon nanotubes are continuously cured with a UV curing agent to fix the magnetic material on the surface of the carbon nanotubes. In this case, the magnetic material is partially fixed to the surface of the carbon nanotubes by a UV magnetic ink having a high surface tension. Through the above process, the filler partially doped with the magnetic material on the surface of the carbon nanotube can be completed. The length of the magnetic filler is preferably a few μm level, most preferably a product of 1㎛ to 10㎛ level is most suitable.
다음으로, 상기와 같이 제조된 자성체 필러를 점착제에 분산시켜 혼합액을 제조한다. 점착제에 사용되는 고분자 수지는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 불포화 비닐계 수지, 폴리이미드 수지, 페놀수지, 실리콘수지 등의 폭넓은 고분자를 사용할 수 있다. 그 중에서 UV경화에 여러 가지 측면에서 장점이 많은 아크릴계 수지가 적합하다. Next, the magnetic filler prepared as described above is dispersed in the pressure-sensitive adhesive to prepare a mixed liquid. As the polymer resin used for the pressure-sensitive adhesive, a wide range of polymers such as an acrylic resin, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, an unsaturated vinyl resin, a polyimide resin, a phenol resin, and a silicone resin can be used. Among them, acrylic resins having many advantages in terms of UV curing are suitable.
상기와 같이 하여 자성체 필러가 혼합된 UV 경화형 수지를 최상부 PET 필름 이면에 위치에 있는 그래파이트 시트층에 균일하게 도포한 후, 이형필름을 합지하고, 자기장이 형성된 장치를 거치면서 동시에 UV경화를 실시하여 열확산 시트를 완성할 수 있다. 이때, 자기장의 자속밀도는 바람직하게는 0.5 내지 20T(Tesla), 더욱 바람직하게는 1 내지 20T, 가장 바람직하게는 2 내지 10T가 적당하다. 상기 자속밀도가 0.5T보다 작을 경우에는 자성체 필러를 충분히 배향될 수가 없어서, 열확산 시트의 열전도율을 바람직한 범위에서 제어하기가 쉽지 않으며, 20T 이상의 자속밀도를 갖는 자장을 구현하기에도 사실상 용이하지가 않기 때문에 바람직하지 않다. 실제적으로는 2 내지 10T 범위의 자속밀도가 유효하다. As described above, the UV curable resin mixed with the magnetic filler was uniformly applied to the graphite sheet layer located on the rear surface of the top PET film, and then the release film was laminated and subjected to UV curing at the same time while passing through the apparatus in which the magnetic field was formed. The thermal diffusion sheet can be completed. At this time, the magnetic flux density of the magnetic field is preferably 0.5 to 20T (Tesla), more preferably 1 to 20T, most preferably 2 to 10T. When the magnetic flux density is less than 0.5T, the magnetic filler cannot be sufficiently oriented, and thus it is not easy to control the thermal conductivity of the thermal diffusion sheet in a desirable range, and it is not practically easy to realize a magnetic field having a magnetic flux density of 20T or more. Not desirable In practice, magnetic flux densities in the range of 2 to 10T are effective.
상기와 같이 자성체 필러가 혼합된 UV 경화형 수지를 도포하는 방법은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 콤마코팅, 슬롯다이 코팅, 실크 스크린 등과 같은 방법으로 점도가 어느 정도 있는 도포액을 코팅할 때 사용되는 일반적인 코팅방법을 사용할 수 있다. As described above, the method of coating the UV curable resin in which the magnetic filler is mixed is used when coating a coating liquid having a certain viscosity by a method such as comma coating, slot die coating, or silk screen, which can be used in the art. Common coating methods can be used.
본 발명에 따른 상기 그래파이트 시트층은 지지체인 PET 필름상에 그래파이트 시트가 도포되어 있는 형태의 제품을 적용할 수 있다. The graphite sheet layer according to the present invention can be applied to the product of the graphite sheet is applied on the PET film as a support.
본 발명에 따른 열확산 시트의 각 층의 두께는, 이에 특히 한정되는 것은 아니지만, 상기 PET 필름의 두께는 10 내지 30㎛, 그래파이트 층의 두께는 25 내지 45㎛, 점착층은 10 내지 30㎛, 이형필름은 30 내지 50㎛ 수준으로 하는 것이 바람직하다.Although the thickness of each layer of the thermal diffusion sheet according to the present invention is not particularly limited thereto, the thickness of the PET film is 10 to 30㎛, the thickness of the graphite layer is 25 to 45㎛, the adhesive layer is 10 to 30㎛, mold release It is preferable to make a film into the level of 30-50 micrometers.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 열확산 시트를 발열부품에 적용할 경우, 점착층의 두께방향 열전도율의 향상을 통해 상부 그래파이트 시트에 최대한 전달된 열을 효과적으로 확산시킬 수 있어, 모바일 기기 및 디스플레이를 포함한 전자 기기의 회로기판 등에 실장된 반도체 소자 및 전자부품 등에서 발생되는 열을 본 발명에 따른 열확산 시트를 통하여 효과적으로 전도하고 확산시킴으로써, 부품 및 소자의 발열로 인한 성능 저하의 방지와 최종제품의 장기 신뢰성을 확보하는데 크게 기여할 수 있게 된다.
When the thermal diffusion sheet of the present invention manufactured by the above method is applied to the heating part, the heat transfer to the upper graphite sheet can be effectively spread through the improvement in the thickness direction thermal conductivity of the adhesive layer, thereby providing a mobile device and a display. By effectively conducting and diffusing heat generated from semiconductor devices and electronic components mounted on circuit boards of electronic devices, etc., through the heat diffusion sheet according to the present invention, it is possible to prevent performance degradation due to heat generation of components and devices and to ensure long-term reliability of the final product. Can contribute greatly to securing
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되지 않음은 물론이다.
Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention more concretely, of course, the scope of the present invention is not limited to these Examples.
실시예Example
직경이 10nm 수준의 탄소나노튜브를 동양잉크㈜ 하이큐어 UV 마그네틱 잉크로 함침법에 의해 5nm 정도의 두께로 도핑한 후, BL램프로 2분 정도 UV경화를 실시한다. 이를 통해, 자성체가 표면에 부분적으로 도핑된 5㎛ 정도 길이의 탄소나노튜브 필러를 완성한다. 일반 아크릴계 점착제에 탄소나노튜브 자성체 필러를 분산시킨 혼합물을 그래파이트 시트의 지지체인 PET 필름 반대 면에 콤마코터 또는 실크 스크린 등으로 30㎛ 정도 도포한 후, 이형필름을 합지하고 자기장 인가 장치를 통과시켜서 열확산 시트를 완성한다. 자기장 인가 장치의 자속밀도는 10T로 설정하였다. 완성된 열확산 시트의 열전도율(W/mK)과 온도하강 효과를 측정한다. 열전도율은 레이저 플래쉬법을 적용하고 있는 독일 네취사 제품인 LFA 457 마이크로플래쉬 측정장비를 이용하여 두께방향 열전도율을 측정하였다. 수직방향 열전도율 측정시 그래파이트 시트의 지지체인 PET 필름을 제거하고 측정하였다. 온도하강 정도는 발열체에 열확산 시트를 부착하고, 비접촉식 온도계로 온도변화 정도를 측정하고, 그 결과를 다음 표 1에 나타냈다. Carbon nanotubes with a diameter of 10 nm are doped with a thickness of about 5 nm by the impregnation method with Hicure UV magnetic ink of Dongyang Ink, and then UV cured for about 2 minutes with a BL lamp. Through this, the magnetic material is completed with a carbon nanotube filler of about 5㎛ length partially doped on the surface. A mixture of carbon nanotube magnetic filler dispersed in a common acrylic adhesive is coated on the opposite side of the PET film, which is the support of the graphite sheet, with a comma coater or silk screen, and then coated with a release film, and then laminated with a release film and passed through a magnetic field applying device to thermal diffusion. Complete the sheet. The magnetic flux density of the magnetic field applying device was set to 10T. The thermal conductivity (W / mK) and the temperature drop effect of the completed thermal diffusion sheet are measured. Thermal conductivity was measured in the thickness direction thermal conductivity using the LFA 457 microflash measuring instrument manufactured by German NETZSCH applying the laser flash method. In the vertical thermal conductivity measurement, the PET film as a support of the graphite sheet was removed and measured. The temperature drop was attached to the heat diffusion sheet on the heating element, the temperature change was measured by a non-contact thermometer, and the results are shown in Table 1 below.
비교예Comparative example
자성체가 부분적으로 도핑된 탄소나노튜브 필러를 투입한 것이 아니라, 일반 탄소나노튜브 무기입자 필러를 투입하여 분산시킨 것 이외에는 실시예와 동일한 방법으로 열확산 시트를 제조하였다. 또한, 실시예와 동일한 방법으로 열전도율과 온도 하강폭을 측정하고 그 결과를 다음 표 2에 나타냈다.The thermal diffusion sheet was manufactured in the same manner as in Example, except that the carbon nanotube filler partially doped with the magnetic material was added thereto, and the carbon nanotube inorganic particle filler was added and dispersed. In addition, the thermal conductivity and the temperature drop width were measured in the same manner as in Example, and the results are shown in Table 2 below.
상기 실시예 및 비교예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 열확산 시트에서는 점착층의 고분자 매트릭스 내에 분산된 금속, 탄소계, 세라믹 등의 소재로 이루어진 이방성 필러를 시트의 두께방향으로 배향시킴으로써, 이방성 필러에 의한 채널을 통해 발열부품의 열을 효과적으로 점착층 상부에 위치한 탄소계 또는 금속 박막 시트에 전달하여 발생한 열을 효율적으로 확산시켜, 비교예에 비하여 월등하게 온도를 하강시킴을 알 수 있다.
As can be seen from the above examples and comparative examples, in the thermal diffusion sheet of the embodiment according to the present invention, the anisotropic filler made of a material such as metal, carbon, ceramic, and the like dispersed in the polymer matrix of the adhesive layer is oriented in the thickness direction of the sheet. It can be seen that the heat generated from the heat-generating component is effectively transferred to the carbon-based or metal thin film sheet located above the adhesive layer through the channel by the anisotropic filler, thereby efficiently diffusing the heat, thereby lowering the temperature considerably compared to the comparative example. have.
1 : PET 필름
2 : 그래파이트 시트층
3 : 점착층
4 : 이형필름
5 : 자성체가 부분적으로 도핑된 탄소나노튜브 필러
6 : 탄소나노튜브
7 : 자성체
8 : 고분자 매트릭스1: PET film
2: graphite sheet layer
3: adhesion layer
4: release film
5: carbon nanotube filler partially doped with magnetic material
6: carbon nanotube
7: magnetic material
8: polymer matrix
Claims (5)
(1) 직경이 10 내지 15nm인 탄소 나노튜브를 UV 마그네틱 잉크에 함침함으로써 5nm이하의 두께로 도핑하여 필러를 제조하는 과정;
(2) 상기 필러를 UV경화기로 경화하여 탄소 나노튜브 표면에 자성체를 고착하는 과정;
(3) 상기 자성체가 도핑된 탄소 나노튜브, 즉 필러를 1 내지 10㎛의 길이 로 쵸핑(Chopping)하는 과정;
(4) 상기 쵸핑된 필러를 고분자 수지용액에 골고루 분산시켜 혼합액을 만든 다음, 이와 같이 자성체 필러가 혼합된 UV경화형 수지를 최상부 PET 필름 이면에 위치하는 그래파이트 시트층에 균일하게 도포한 후 이형필름을 합지하고, 자기장이 형성된 장치를 거치면서 동시에 UV경화를 실시하여 열확산 시트를 제조하는 과정으로 이루어지되,
이때 자기장의 자속밀도는 0.5 내지 20T(Tesla)인 것을 특징으로 하는 열확산 시트의 제조방법.
In the method of manufacturing a thermal diffusion sheet consisting of a PET film, a graphite sheet layer which is a support of the film, an adhesive layer capable of adhering it to a heating element, and a release film capable of protecting the adhesive layer,
(1) preparing a filler by impregnating carbon nanotubes having a diameter of 10 to 15 nm in a UV magnetic ink to a thickness of 5 nm or less;
(2) curing the filler with a UV curing agent to fix the magnetic material on the surface of the carbon nanotubes;
(3) chopping the magnetic material doped carbon nanotubes, ie, fillers with a length of 1 to 10 μm;
(4) The chopped filler is evenly dispersed in the polymer resin solution to make a mixed solution, and then the UV curable resin in which the magnetic filler is mixed is uniformly applied to the graphite sheet layer located on the top of the PET film and then the release film is applied. It is made of a process of manufacturing a thermal diffusion sheet by performing a UV curing at the same time through the laminated, magnetic field formed device,
At this time, the magnetic flux density of the magnetic field is 0.5 to 20T (Tesla) manufacturing method of the thermal diffusion sheet, characterized in that.
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