KR102164474B1 - Polyimide Film with Improved Thermal Conductivity and Method for Preparing The Same - Google Patents

Polyimide Film with Improved Thermal Conductivity and Method for Preparing The Same Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리이미드 수지 및 열전도성 필러를 포함하고, 폴리이미드 필름의 두께에 대한 열전도성 필러의 평균 입경의 비율(=평균 입경/두께)이 0.3 내지 0.5인 폴리이미드 필름을 제공한다.The present invention provides a polyimide film comprising a polyimide resin and a thermally conductive filler, and having a ratio of the average particle diameter of the thermally conductive filler to the thickness of the polyimide film (= average particle diameter/thickness) of 0.3 to 0.5.

Description

열전도도가 향상된 폴리이미드 필름 및 이의 제조방법 {Polyimide Film with Improved Thermal Conductivity and Method for Preparing The Same}Polyimide Film with Improved Thermal Conductivity and Method for Preparing The Same}

본 발명은 열전도도가 향상된 폴리이미드 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polyimide film with improved thermal conductivity and a method of manufacturing the same.

폴리이미드(polyimide, PI)는, 강직한 방향족 주쇄와 함께 화학적 안정성이 매우 우수한 이미드 고리를 기초로 하여, 유기재료들 중에서도 최고 수준의 내열성, 내약품성, 전기 절연성, 내화학성을 가지는 고분자 재료이다.Polyimide (PI) is a polymer material that has the highest level of heat resistance, chemical resistance, electrical insulation, and chemical resistance among organic materials based on an imide ring that has excellent chemical stability with a rigid aromatic backbone. .

한편, 고도 정보화 추세에 따라 대량의 정보를 축적하고, 이러한 정보를 고속으로 처리하고 전달하는 전기·전자 기기 또는 부품이 활발히 개발되고 있으며, 폴리이미드는 이의 우수한 물성에 기반하여 이들의 전기절연 필름, 보호 필름으로서 널리 활용되고 있다. Meanwhile, according to the trend of advanced information, electrical and electronic devices or parts that accumulate a large amount of information and process and transmit such information at high speed are being actively developed, and polyimide is based on its excellent physical properties. It is widely used as a protective film.

최근에는 전자 기기의 발열로 인한 전기·전자 기기 또는 부품의 성능 저하를 방지하기 위하여, 효과적인 방열 특성을 갖는 폴리이미드 필름에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.In recent years, in order to prevent deterioration of the performance of electric/electronic devices or parts due to heat generation of electronic devices, studies on polyimide films having effective heat dissipation properties have been actively conducted.

그러나, 폴리이미드는 결정 구조 측면에서 무정형 부분이 대부분을 차지하므로, 기타 구성에 따라서 다소의 차이가 있기는 하지만 통상적으로 열전도도가 높은 편은 아니다. 특히 필름 형태의 폴리이미드는 두께 방향에 대한 열전도도가 낮은 편으로서, 효과적인 방열이 가능하도록 폴리이미드 필름의 두께 방향의 열전도도를 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. However, since polyimide occupies most of the amorphous portion in terms of the crystal structure, although there are some differences depending on other configurations, the thermal conductivity is not generally high. In particular, since the film-type polyimide has low thermal conductivity in the thickness direction, various studies are being conducted to improve the thermal conductivity in the thickness direction of the polyimide film to enable effective heat dissipation.

이에 대한 하나의 예는 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산 용액 중에 열전도도가 우수한 그래핀이나 금속 등의 열전도성 물질을 첨가한 후, 이를 필름화하여 두께 방향의 열전도도가 개선된 폴리이미드 필름을 제조하는 것이다.One example of this is to prepare a polyimide film with improved thermal conductivity in the thickness direction by adding a thermally conductive material such as graphene or metal having excellent thermal conductivity to a polyamic acid solution, which is a precursor of polyimide, and forming a film. Is to do.

다만, 폴리이미드 필름의 두께 방향의 열전도도를 유의미한 수준으로 개선하기 위해서는, 상기와 같은 열전도성 물질을 상당히 고함량으로 사용할 필요가 있는데, 이 경우 제조된 폴리이미드 필름이 부서지기 쉬운 브리틀(brittle)한 특성을 나타낼 수 있으며, 이와 동시에 모듈러스와 같은 기계적 물성의 저하가 수반될 수도 있다.However, in order to improve the thermal conductivity in the thickness direction of the polyimide film to a significant level, it is necessary to use the thermally conductive material in a fairly high content. In this case, the manufactured polyimide film is brittle. ), and at the same time, mechanical properties such as modulus may be deteriorated.

더욱이 이러한 열전도성 물질은 폴리아믹산 용액 중에 잘 분산되지 않기 때문에, 과량으로 존재하는 열전도성 물질이 더 쉽게 응집되어 다수의 응집체를 형성할 수 있고, 이러한 응집체는 필름 표면을 통해 드러나게 되어 폴리이미드 필름에 돌기 등의 외관 결함을 야기할 수 있다. Moreover, since these thermally conductive materials are not well dispersed in the polyamic acid solution, the thermally conductive material present in excess can more easily aggregate to form a large number of aggregates, and these aggregates are exposed through the film surface and are thus formed on the polyimide film. It may cause appearance defects such as projections.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can fundamentally solve this problem.

본 발명의 목적은, 열전도성 필러를 본 발명의 범위에 속하는 제한된 함량으로 사용하더라도, 두께 방향의 열전도도가 현저하게 개선된 폴리이미드 필름을 제공하는 것이다. 이와 동시에, 본 발명의 폴리이미드 필름은 우수한 모듈러스를 가지면서도, 열전도성 필러로 인한 외관 결함을 방지할 수 있다. 특히, 폴리이미드 필름의 두께에 대한 열전도성 필러의 평균 입경의 비율을 정의함으로써, 이를 통해 산출된 값이 본 발명에서 한정한 수치 범위를 만족할 때, 상기 폴리이미드 필름은 상술한 바와 같은 우수한 효과를 구현하는데 바람직할 수 있다.It is an object of the present invention to provide a polyimide film in which the thermal conductivity in the thickness direction is remarkably improved even when the thermally conductive filler is used in a limited amount falling within the scope of the present invention. At the same time, the polyimide film of the present invention can prevent appearance defects due to the thermally conductive filler while having excellent modulus. In particular, by defining the ratio of the average particle diameter of the thermally conductive filler to the thickness of the polyimide film, when the value calculated through it satisfies the numerical range defined in the present invention, the polyimide film has excellent effects as described above. It may be desirable to implement.

이에, 본 발명은 이의 구현을 위한 구체적인 실시예를 제공하는데 실질적인 목적이 있다.Accordingly, the present invention has a practical purpose to provide a specific embodiment for its implementation.

하나의 실시양태에서, 본 발명은, 폴리이미드 수지 및 열전도성 필러를 포함하는 폴리이미드 필름으로서,In one embodiment, the present invention is a polyimide film comprising a polyimide resin and a thermally conductive filler,

상기 폴리이미드 필름의 두께에 대한 열전도성 필러의 평균 입경의 비율(=평균 입경/두께)이 0.3 내지 0.5이고,The ratio of the average particle diameter of the thermally conductive filler to the thickness of the polyimide film (= average particle diameter/thickness) is 0.3 to 0.5,

상기 폴리이미드 필름의 두께 방향으로의 열전도율이 0.5 W/m·K 이상이며, 모듈러스가 5.0 GPa 이상인, 폴리이미드 필름을 제공한다.A polyimide film having a thermal conductivity of 0.5 W/m·K or more in the thickness direction of the polyimide film and a modulus of 5.0 GPa or more is provided.

하나의 실시양태에서, 본 발명은 상기 폴리이미드 필름을 제조하는 방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a method of making the polyimide film.

하나의 실시양태에서, 상기 폴리이미드 필름을 포함하는 전자 장치를 제공한다.In one embodiment, an electronic device including the polyimide film is provided.

이하에서는 본 발명에 따른 "폴리이미드 필름" 및 "폴리이미드 필름의 제조방법"의 순서로 발명의 실시양태를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail in the order of “polyimide film” and “manufacturing method of polyimide film” according to the present invention.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration of the embodiments described in the present specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents and modifications that can replace them at the time of application It should be understood that examples may exist.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise", "include" or "have" are intended to designate the presence of implemented features, numbers, steps, components, or a combination thereof, and one or more other features or It is to be understood that the possibility of the presence or addition of numbers, steps, elements, or combinations thereof is not preliminarily excluded.

본 명세서에서 "디안하이드라이드(이무수물; dianhydride)"는 그 전구체 또는 유도체를 포함하는 것으로 의도되는데, 이들은 기술적으로는 디안하이드라이드가 아닐 수 있지만, 그럼에도 불구하고 디아민과 반응하여 폴리아믹산을 형성할 것이며, 이 폴리아믹산은 다시 폴리이미드로 변환될 수 있다.In the present specification, "dianhydride (dianhydride)" is intended to include its precursor or derivative, which may not be technically dianhydride, but nevertheless react with diamine to form polyamic acid. And this polyamic acid can be converted back to polyimide.

본 명세서에서 "디아민(diamine)"은 그의 전구체 또는 유도체를 포함하는 것으로 의도되는데, 이들은 기술적으로는 디아민이 아닐 수 있지만, 그럼에도 불구하고 디안하이드라이드와 반응하여 폴리아믹산을 형성할 것이며, 이 폴리아믹산은 다시 폴리이미드로 변환될 수 있다.In the present specification "diamine" is intended to include precursors or derivatives thereof, which may not technically be diamines, but nevertheless will react with dianhydride to form polyamic acid, and this polyamic The acid can be converted back to polyimide.

본 명세서에서 양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한 값 및 바람직한 하한 값의 열거로서 주어지는 경우, 범위가 별도로 개시되는지에 상관없이 임의의 한 쌍의 임의의 위쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값 및 임의의 아래쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값으로 형성될 수 있는 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 예컨대 초과, 미만 등의 한정 용어가 없다면, 그 범위는 그 종점값 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정 값으로 한정되지 않는 것으로 의도된다.Where an amount, concentration, or other value or parameter herein is given as an enumeration of a range, a preferred range, or a preferred upper and lower preferred value, any pair of any upper range limits, or It is to be understood that the preferred values and any lower range limits or all ranges that may be formed with preferred values are specifically disclosed. When a range of numerical values is referred to herein, unless otherwise stated, and unless there is a limiting term such as greater than or less than, the range is intended to include the end value and all integers and fractions within that range. It is intended that the scope of the invention is not limited to the specific values recited when defining the range.

폴리이미드 필름Polyimide film

본 발명에 따른 폴리이미드 필름은 폴리이미드 수지 및 열전도성 필러를 포함할 수 있고, 이의 두께에 대한 열전도성 필러의 평균 입경의 비율(=평균 입경/두께)이 0.3 내지 0.5, 상세하게는 0.3 내지 0.48, 더욱 상세하게는 0.31 내지 0.45, 특히 상세하게는 0.32 내지 0.42일 수 있다.The polyimide film according to the present invention may include a polyimide resin and a thermally conductive filler, and the ratio of the average particle diameter (= average particle diameter/thickness) of the thermally conductive filler to the thickness thereof is 0.3 to 0.5, specifically 0.3 to It may be 0.48, more specifically 0.31 to 0.45, particularly specifically 0.32 to 0.42.

구체적으로, 상기 비율을 충족하는 본 발명의 폴리이미드 필름은, 상온에서의 두께 방향으로의 열전도율이 0.5 W/m·K 이상, 상세하게는 0.6 W/m·K 이상, 더욱 상세하게는 0.7 W/m·K 이상, 특히 상세하게는 0.74 W/m·K 이상으로 우수할 수 있고, 열전도성 필러를 포함함에도 5.0 GPa 이상, 상세하게는 5.5 GPa 이상, 더욱 상세하게는 7.0 GPa 이상, 특히 상세하게는 7.1 GPa 이상의 준수한 모듈러스를 가질 수 있다. Specifically, the polyimide film of the present invention satisfying the above ratio has a thermal conductivity of 0.5 W/m·K or more, specifically 0.6 W/m·K or more, and more specifically 0.7 W in the thickness direction at room temperature. It can be excellent at /m·K or more, particularly 0.74 W/m·K or more, and even though it includes a thermally conductive filler, it is 5.0 GPa or more, specifically 5.5 GPa or more, more specifically 7.0 GPa or more, particularly detailed Therefore, it can have a compliant modulus of 7.1 GPa or more.

본 발명의 폴리이미드 필름은 열전도성 필러가 폴리이미드 수지의 전반으로 분산된 상태로 존재할 수 있고, 열전도성 필러와 폴리이미드 수지가 각각 필러 및 매트릭스로서 작용하는 복합체 구조로 이루어질 수 있다. The polyimide film of the present invention may exist in a state in which the thermally conductive filler is dispersed throughout the polyimide resin, and may have a composite structure in which the thermally conductive filler and the polyimide resin act as a filler and a matrix, respectively.

이와 같은 복합체 구조에서 열전도성 필러는, 폴리이미드 필름에 인가된 열을 필름의 내부에서 전달시키는 열전도 매개체로 작용할 수 있다. 다만, 폴리이미드 필름이 열전도성 필러를 포함하더라도 통상적으로 평면 방향의 열전도도가 개선되는 경향을 보이며, 두께 방향의 열전도도 개선은 미미한 수준일 수 있다. 이는, 전형적으로, 폴리이미드 고분자 사슬이 평면방향으로 배향되어 있으므로 열이 고분자 사슬을 따라 평면방향으로 전도되기 용이한 반면에, 고분자 사슬과 사슬 사이를 통해 전도되는 것은 상대적으로 용이하지 않기 때문인 것으로 생각된다.In such a composite structure, the thermally conductive filler may act as a thermally conductive medium to transfer heat applied to the polyimide film inside the film. However, even if the polyimide film includes a thermally conductive filler, the thermal conductivity in the planar direction generally tends to be improved, and the thermal conductivity in the thickness direction may be insignificant. This is considered to be because, typically, since the polyimide polymer chain is oriented in the plane direction, heat is easily conducted along the polymer chain in the plane direction, whereas conduction between the polymer chain and the chain is relatively difficult. do.

반면에, 본 발명에 따른 상기 비율을 충족하는 경우, 폴리이미드 필름은 두께 방향의 열전도도가 현저하게 향상될 수 있다. 이는, 상기 비율을 충족하는 열전도성 필러가 이를 포함하는 폴리이미드 필름 내의 고분자 사슬과의 관계에서 두께 방향에 최적으로 작용하는 열전도 경로를 형성하면서 이와 동시에 복수의 열전도 경로들이 복합되어 두께 방향의 열전도도 향상에 유리하게 작용하는 일종의 네트워크를 형성함에 따른 것으로 추측된다. On the other hand, when the above ratio according to the present invention is satisfied, the thermal conductivity of the polyimide film in the thickness direction can be remarkably improved. This is because the thermally conductive filler satisfying the above ratio forms a heat conduction path that optimally acts in the thickness direction in relation to the polymer chain in the polyimide film containing the same, and at the same time, a plurality of thermal conduction paths are combined to provide thermal conductivity in the thickness direction. It is presumed to be due to the formation of a kind of network that works favorably for improvement.

이에 대해서는 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에서 명확하게 입증할 것이나, 만약 상기 비율이 본 발명에서 한정한 범위를 하회하는 경우에는, 열전도성 필러가 과량으로 포함되더라도 두께 방향의 열전도도가 소망하는 수준으로 향상되지 않을 수 있고, 이와 반대로 상기 범위를 상회하는 경우에는, 모듈러스가 저하될 수 있고 또한 제막성에 문제가 있는바 바람직하지 않다.This will be clearly demonstrated in the'Specific Contents for Carrying out the Invention', but if the ratio is less than the range limited by the present invention, the thermal conductivity in the thickness direction is desired even if an excessive amount of the thermally conductive filler is included. It may not be improved to the level, and on the contrary, if it exceeds the above range, the modulus may be lowered and there is a problem in film forming property, which is not preferable.

상술한 바를 달성하기 위한 폴리이미드 필름의 구체적인 구성은 이하의 비제한적인 예를 통해 상세하게 설명한다. The specific configuration of the polyimide film for achieving the above will be described in detail through the following non-limiting examples.

하나의 구체적인 예에서, 상기 열전도성 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화보론(BN), 질화알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물일 수 있고, 상세하게는, 산화알루미늄일 수 있다.In one specific example, the thermally conductive filler is 1 selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), and magnesium oxide (MgO). It may be a species or a mixture of two or more, and specifically, it may be aluminum oxide.

하나의 구체적인 예에서, 상기 열전도성 필러의 평균 입경(D50)은 2.5 내지 20 ㎛, 상세하게는 3 내지 19 ㎛, 더욱 상세하게는 3 내지 16 ㎛일 수 있다.In one specific example, the average particle diameter (D50) of the thermally conductive filler may be 2.5 to 20 µm, specifically 3 to 19 µm, and more specifically 3 to 16 µm.

상기 열전도성 필러의 평균 입경이 본 발명에서 한정한 범위를 하회하는 경우, 열전도성 필러 전체를 기준으로 비표면적이 지나치게 증가되어 입자의 응집을 유발할 수 있으므로 바람직하지 않다. 이와 반대로, 상기 범위를 상회하여 상대적으로 크기가 큰 입자들로 이루어진 경우, 폴리아믹산 용액 중에서 중력에 의해 침강하는 입자의 수가 증가할 수 있고, 이는 열전도성 필러를 이루는 입자가 폴리이미드 필름의 일 부분에 편중되어 존재하게 됨으로써 필름의 외관 결함을 야기할 수 있는바 바람직하지 않다.If the average particle diameter of the thermally conductive filler is less than the range defined in the present invention, the specific surface area is excessively increased based on the entire thermally conductive filler, which may cause aggregation of particles, which is not preferable. On the contrary, in the case of particles having a relatively large size beyond the above range, the number of particles settled by gravity in the polyamic acid solution may increase, which means that the particles forming the thermally conductive filler are part of the polyimide film. It is not preferable because it is biased to exist, which may cause appearance defects of the film.

하나의 구체적인 예에서, 상기 폴리이미드 필름은 폴리이미드 수지 100 중량부에 대해서 2 내지 9 중량부, 상세하게는 3 내지 9 중량부, 특히 상세하게는 5 내지 9 중량부의 열전도성 필러를 포함할 수 있다.In one specific example, the polyimide film may include 2 to 9 parts by weight, specifically 3 to 9 parts by weight, in particular 5 to 9 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyimide resin, a thermally conductive filler. have.

상기 범위를 하회하여 열전도성 필러를 함유하는 폴리이미드 필름은 앞서 설명한 '두께 방향에 유리하게 작용할 수 있는 네트워크'를 형성할 수 있을 정도의 열전도 경로를 포함하기 어려운 바, 소망하는 수준의 두께 방향 열전도도가 달성되지 않을 수 있다. 이와 반대로, 상기 범위를 상회하여 열전도성 필러를 함유하는 폴리이미드 필름은 상기 범위에 속하는 경우에 비해 두께 방향 열전도도 개선은 미미한 반면에, 모듈러스 저하가 나타날 수 있고, 과량 존재하는 열전도성 필러에 의한 외관 결함이 발생할 수 있다.A polyimide film that is less than the above range and contains a thermally conductive filler is difficult to include a heat conduction path sufficient to form the'network that can act advantageously in the thickness direction' described above. Degrees may not be achieved. On the contrary, the polyimide film containing a thermally conductive filler beyond the above range exhibits insignificant improvement in thermal conductivity in the thickness direction compared to the case falling within the above range, whereas a decrease in modulus may occur, and is caused by an excessively present thermally conductive filler. Appearance defects may occur.

상기 폴리이미드 필름의 두께는 앞서 설명한 바와 같은 비율이 충족될 수 있는 범위에서 선택될 수 있으나, 과도하게 얇은 경우에는 필름의 전구체인 폴리아믹산 용액의 제막이 어려운 바 바람직하지 않고, 과도하게 두꺼운 경우에는 두께 방향의 열전도도가 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.The thickness of the polyimide film may be selected within a range that can satisfy the ratio as described above, but if it is excessively thin, it is difficult to form a polyamic acid solution, which is a precursor of the film. It is not preferable because the thermal conductivity in the thickness direction may decrease.

이에 본 발명은 상기 폴리이미드 필름의 바람직한 두께를 제공하고, 구체적으로, 상기 두께는 5 내지 60 ㎛, 상세하게는 7 내지 55 ㎛, 더욱 상세하게는 7 내지 50 ㎛일 수 있으며, 상기 7 내지 50 ㎛의 범위에서도 그 하한이 7 ㎛ 또는 9 ㎛ 또는 12 ㎛ 또는 14 ㎛일 수 있고, 상한이 50 ㎛ 또는 47 ㎛ 또는 45 ㎛일 수 있다.Accordingly, the present invention provides a preferred thickness of the polyimide film, and specifically, the thickness may be 5 to 60 µm, specifically 7 to 55 µm, more specifically 7 to 50 µm, and the 7 to 50 Even in the range of μm, the lower limit may be 7 μm or 9 μm or 12 μm or 14 μm, and the upper limit may be 50 μm or 47 μm or 45 μm.

한편, 상기 폴리이미드 수지는, On the other hand, the polyimide resin,

100 중량부의 제1 폴리이미드 수지; 및100 parts by weight of a first polyimide resin; And

2 내지 8 중량부의 제2 폴리이미드 수지를 포함하고,Including 2 to 8 parts by weight of a second polyimide resin,

상기 제2 폴리이미드 수지는 제1 폴리이미드 수지에 비해 상대적으로 고결정화도를 가질 수 있다.The second polyimide resin may have a relatively high degree of crystallinity compared to the first polyimide resin.

일반적으로 고분자가 결정성일수록 열전도도 측면에서 유리할 수 있고, 반대로 비결정성 고분자는 열전도도가 상대적으로 불량할 수 있다. 이러한 결정성은 결정화도(degree of crystallinity)를 이용하여 정량적으로 나타낼 수 있다.In general, the more crystalline the polymer is, the more advantageous it may be in terms of thermal conductivity. Conversely, the amorphous polymer may have relatively poor thermal conductivity. This crystallinity can be quantitatively expressed using the degree of crystallinity.

통상적인 폴리이미드 수지는 무정형의 고분자로서 이로부터 제조되는 폴리이미드 필름 역시 실질적으로 비결정성에 가깝다고 볼 수 있다.A typical polyimide resin is an amorphous polymer, and a polyimide film prepared therefrom can also be considered to be substantially amorphous.

그러나, 본 발명의 폴리이미드 필름은 상기 제1 폴리이미드 수지에 비해 고결정화도의 제2 폴리이미드 수지를 더 포함함으로써, 폴리이미드 필름이 결정성 부분을 포함할 수 있고, 통상의 폴리이미드 필름에 비해 고결정화도를 가질 수 있다.However, the polyimide film of the present invention further comprises a second polyimide resin having a high degree of crystallinity compared to the first polyimide resin, so that the polyimide film may contain a crystalline portion, compared to a conventional polyimide film. It can have a high degree of crystallinity.

참고로 폴리이미드 필름을 이루는, 상이한 조성의 폴리이미드 수지들의 결정화도를 구분하여 측정하고 폴리이미드 수지간의 결정성의 크기 또는 정도를 비교하는 것은 용이하지 않지만, 폴리이미드 필름 자체의 결정화도를 측정하는 것은 가능하다. 따라서, 상기 폴리이미드 필름 내에서 제2 폴리이미드 수지의 함량이 증가할수록 폴리이미드 필름의 결정화도가 상승하는 경우, 상기 제2 폴리이미드 수지가 제1 폴리이미드 수지에 비해 결정성이 크다는 점을 확인할 수 있다.For reference, it is not easy to separate and measure the crystallinity of polyimide resins of different compositions that make up the polyimide film and to compare the size or degree of crystallinity between polyimide resins, but it is possible to measure the crystallinity of the polyimide film itself. . Therefore, when the crystallinity of the polyimide film increases as the content of the second polyimide resin increases in the polyimide film, it can be confirmed that the second polyimide resin has higher crystallinity than the first polyimide resin. have.

폴리이미드 수지의 결정성은 이를 구성하는 단량체의 조성에 큰 영향을 받지만, 조성 이외에 중합 방법에 따라서도 결정성이 달라질 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드 수지의 제조 과정에서 그 전구체인 폴리아믹산을 중합하는 과정에서 점도에 따라 일부 분자구조가 규칙적인 상태로 배열되어 결정을 형성하는 정도에 차이가 발생할 수 있다.The crystallinity of the polyimide resin is greatly influenced by the composition of the monomer constituting it, but the crystallinity may vary depending on the polymerization method other than the composition. For example, in the process of polymerizing the precursor polyamic acid during the manufacturing process of the polyimide resin, some molecular structures may be arranged in a regular state depending on the viscosity, and a difference may occur in the degree to which crystals are formed.

요약하면, 본 발명에서는 폴리이미드 필름 내의 상기 제2 폴리이미드 수지의 함량에 따라 폴리이미드 필름의 결정화도가 달라질 수 있으며, 또한, 상기 제2 폴리이미드 수지의 전구체인 제2 폴리아믹산의 점도에 따라서 이로부터 제조되는 폴리이미드 필름의 결정화도가 달리질 수 있다.In summary, in the present invention, the degree of crystallinity of the polyimide film may vary depending on the content of the second polyimide resin in the polyimide film, and also, depending on the viscosity of the second polyamic acid, which is a precursor of the second polyimide resin, The crystallinity of the polyimide film produced from may vary.

상기 제2 폴리이미드 수지의 적어도 일부는 결정을 형성하고, 상기 결정과 상기 열전도성 필러는 필름 내에서 두께 방향에 대해 열전도 경로를 형성하는 구조일 수 있다.At least a portion of the second polyimide resin may form a crystal, and the crystal and the thermally conductive filler may have a structure in which a thermal conduction path is formed in a film in a thickness direction.

본 발명에서, 상기 결정은 제2 폴리이미드 수지에 포함되는 폴리이미드 사슬의 일부가 규칙적으로 배열되는 구조로서, 예를 들어, 결정의 중심 핵으로부터 방사형으로 규칙적인 배열들이 2 차원 또는 3 차원 방향으로 성장하고, 결정의 모양이 원 형태 또는 구 형태로 폴리이미드 사슬이 규칙적으로 배열되는 구조를 예로 들 수 있으나, 구체적인 모양 또는 형태가 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the crystal is a structure in which some of the polyimide chains included in the second polyimide resin are regularly arranged, for example, in a radially regular arrangement from the central nucleus of the crystal in a two-dimensional or three-dimensional direction. A structure in which polyimide chains are regularly arranged in a growing, crystal shape in a circular or spherical shape may be exemplified, but the specific shape or shape is not limited.

상기와 같은 결정은 폴리이미드 필름 내에 무수히 많은 숫자로 존재할 수 있고, 결정 부분과 결정 부분 사이에 무정형 부분을 일부 포함할 수 있으며, 독립적으로 무정형 부분, 결정 부분이 각각 구분되어 존재하는 것도 가능하다.Such crystals may exist in a myriad number of numbers in the polyimide film, and may include some amorphous portions between the crystal portions and the crystal portions, and independently an amorphous portion and a crystal portion may exist separately.

이러한 구조는 폴리이미드 필름 내에서 무정형 폴리이미드 수지 사이에 열전도성 필러가 분산되어 있는 일반적인 폴리이미드 필름의 구조와 달리, 상기 결정이 폴리이미드 필름 내에서 열전도성 필러와 필름의 두께 방향으로 열전도 경로를 형성할 수 있는 바, 본 발명에 따른 폴리이미드 필름의 두께 방향 열전도율을 향상시킬 수 있다.This structure is different from the structure of a general polyimide film in which a thermally conductive filler is dispersed between an amorphous polyimide resin in the polyimide film, and the crystal is a thermally conductive filler in the polyimide film and a thermal conduction path in the thickness direction of the film. As can be formed, the thermal conductivity in the thickness direction of the polyimide film according to the present invention can be improved.

다만 이상의 이점에도 불구하고 제2 폴리이미드 수지가 폴리이미드 필름에 무조건적으로 많이 포함되는 것은 바람직하지 않다.However, despite the above advantages, it is not preferable that the second polyimide resin is unconditionally included in a large amount in the polyimide film.

구체적으로, 폴리이미드 필름에서 제2 폴리이미드 수지의 함량이 일정 수준일 때 앞선 이점이 발현될 수 있지만, 이를 넘어서는 경우, 열전도율 향상 측면에서의 이점이 강화될 순 있으나, 폴리이미드 필름 내에 상기와 같은 결정이 지나치게 많이 존재하여 폴리이미드 필름의 신율이 급격하게 저하될 수 있기 때문이다.Specifically, when the content of the second polyimide resin in the polyimide film is at a certain level, the above advantages may be exhibited, but beyond this, the advantage in terms of improving the thermal conductivity may be reinforced. This is because too many crystals are present, so that the elongation of the polyimide film may be rapidly decreased.

즉, 폴리이미드 필름의 기계적 물성과 열전도율이 양립 가능하도록, 폴리이미드 필름은 적정량의 제1 폴리이미드 수지 및 제2 폴리이미드 수지를 포함하는 것이 중요하다. 이에, 본 발명은 제1 폴리이미드 수지와 제2 폴리이미드 수지의 바람직한 함량을 상술하였으며, 본 발명의 폴리이미드 필름은 이의 결정화도가 40 % 내지 80 %이고, 신율이 30 % 이상일 수 있다.That is, it is important that the polyimide film contains an appropriate amount of the first polyimide resin and the second polyimide resin so that the mechanical properties and thermal conductivity of the polyimide film are compatible. Accordingly, the present invention has described the preferred content of the first polyimide resin and the second polyimide resin, and the polyimide film of the present invention may have a crystallinity of 40% to 80% and an elongation of 30% or more.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제1 폴리이미드 수지는, In one specific example, the first polyimide resin,

제1 디아민 단량체 및 제1 디안하이드라이드 단량체가 중합되어 제조된 제1 폴리아믹산을 이미드화하여 제조되고,It is prepared by imidizing a first polyamic acid prepared by polymerization of a first diamine monomer and a first dianhydride monomer,

상기 제2 폴리이미드 수지는 제2 디아민 단량체 및 제2 디안하이드라이드 단량체가 중합되어 제조된 제2 폴리아믹산을 이미드화하여 제조될 수 있다.The second polyimide resin may be prepared by imidizing a second polyamic acid prepared by polymerization of a second diamine monomer and a second dianhydride monomer.

상기 제1 디안하이드라이드 단량체는 피로멜리틱디안하이드라이드(PMDA), 옥시디프탈릭안하이드라이드(ODPA), 및 벤조페논테트라카르복실릭디안하이드라이드(BTDA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,The first dianhydride monomer is at least one selected from the group consisting of pyromellitic dianhydride (PMDA), oxydiphthalic anhydride (ODPA), and benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA). Including,

상기 제1 디아민 단량체는 1,4-디아미노벤젠(또는 파라페닐렌디아민, PDA, PPD), 1,3-디아미노벤젠(MPD), 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, 3,5-디아미노벤조익 애시드(DABA), 4,4'-디아미노디페닐에테르(또는 옥시디아닐린, ODA), 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄(또는 4,4'-메틸렌디아닐린, MDA), 3,3'-디메틸벤지딘(또는 o-톨리딘, o-tolidine), 2,2'-디메틸벤지딘(또는 m-톨리딘, m-tolidine) 및 2,2-비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕프로판(BAPP)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있다.The first diamine monomer is 1,4-diaminobenzene (or paraphenylenediamine, PDA, PPD), 1,3-diaminobenzene (MPD), 2,4-diaminotoluene, 2,6-diamino Toluene, 3,5-diaminobenzoic acid (DABA), 4,4'-diaminodiphenyl ether (or oxydianiline, ODA), 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'- Diaminodiphenylmethane (or 4,4'-methylenedianiline, MDA), 3,3'-dimethylbenzidine (or o-tolidine, o-tolidine), 2,2'-dimethylbenzidine (or m-tol Ridine, m-tolidine) and 2,2-bis [4-(4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) may contain at least one selected from the group consisting of.

상기 제2 디안하이드라이드 단량체는 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드이고,The second dianhydride monomer is 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride,

상기 제2 디아민 단량체는 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠(TPE-R) 및/또는 1,4-비스(3-아미노페녹시)벤젠(TPE-Q)일 수 있다.The second diamine monomer may be 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene (TPE-R) and/or 1,4-bis(3-aminophenoxy)benzene (TPE-Q).

상기 TPE계 디아민은 벤젠 고리 3 개를 함유하는 단량체로서, 내화학성이 우수한 단량체이고, 중합체의 결정화도 상승에 주요하게 작용할 수 있다. The TPE-based diamine is a monomer containing three benzene rings, is a monomer having excellent chemical resistance, and may play a major role in increasing the crystallinity of the polymer.

폴리이미드 필름의 제조방법Manufacturing method of polyimide film

본 발명은 폴리이미드 필름을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a polyimide film.

본 발명의 제조방법은,The manufacturing method of the present invention,

폴리아믹산을 중합하는 단계;Polymerizing polyamic acid;

상기 폴리아믹산 및 열전도성 필러를 혼합하여 전구체 조성물을 제조하는 단계; 및Preparing a precursor composition by mixing the polyamic acid and a thermally conductive filler; And

상기 전구체 조성물을 이미드화하여 폴리이미드 필름을 수득하는 단계를 포함할 수 있다.It may include the step of imidizing the precursor composition to obtain a polyimide film.

하나의 구체적인 예에서, 상기 폴리아믹산을 중합하는 단계는, In one specific example, the step of polymerizing the polyamic acid,

제1 유기용매에서 제1 디안하이드라이드 단량체 및 제1 디아민 단량체를 중합하여 제1 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및Polymerizing a first dianhydride monomer and a first diamine monomer in a first organic solvent to prepare a first polyamic acid; And

제2 유기용매에서 제2 디안하이드라이드 단량체 및 제2 디아민 단량체를 중합하여 제2 폴리아믹산을 제조하는 단계를 포함하고,Polymerizing a second dianhydride monomer and a second diamine monomer in a second organic solvent to prepare a second polyamic acid,

상기 폴리아믹산은 상기 제1 폴리아믹산 및 제2 폴리아믹산을 포함할 수 있다.The polyamic acid may include the first polyamic acid and the second polyamic acid.

상기 제1 유기용매 및 제2 유기용매 각각, 비양성자성 극성 용매(aprotic polar solvent)일 수 있다. 상기 비양성자성 극성 용매의 비제한적인 예로서, N,N'-디메틸포름아미드(DMF), N,N'-디메틸아세트아미드(DMAc) 등의 아미드계 용매, p-클로로페놀, o-클로로페놀 등의 페놀계 용매, N-메틸-피롤리돈(NMP), 감마 브티로 락톤(GBL) 및 디그림(Diglyme) 등을 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 조합되어 사용될 수 있다. Each of the first organic solvent and the second organic solvent may be an aprotic polar solvent. As a non-limiting example of the aprotic polar solvent, amide solvents such as N,N'-dimethylformamide (DMF), N,N'-dimethylacetamide (DMAc), p-chlorophenol, o-chloro Phenolic solvents such as phenol, N-methyl-pyrrolidone (NMP), gamma butyrolactone (GBL), and Diglyme, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 제1 폴리아믹산 및 제2 폴리아믹산을 중합하는 방법은 예를 들어,The method of polymerizing the first polyamic acid and the second polyamic acid is, for example,

(1) 디아민 단량체 전량을 유기용매 중에 넣고, 그 후 디안하이드라이드 단량체를 디아민 단량체와 실질적으로 등몰이 되도록 첨가하여 중합하는 방법;(1) a method of polymerizing by putting the entire amount of the diamine monomer in an organic solvent, and then adding a dianhydride monomer so as to be substantially equimolar with the diamine monomer;

(2) 디안하이드라이드 단량체 전량을 유기용매 중에 넣고, 그 후 디아민 단량체를 디안하이드라이드 단량체와 실질적으로 등몰이 되도록 첨가하여 중합하는 방법; (2) a method of polymerizing by putting the entire amount of the dianhydride monomer in an organic solvent, and then adding the diamine monomer so as to be substantially equimolar with the dianhydride monomer;

(3) 디아민 단량체 중 일부 성분을 유기용매 중에 넣은 후, 반응 성분에 대해서 디안하이드라이드 단량체 중 일부 성분을 약 95 몰% 내지 105 몰%의 비율로 혼합한 후, 나머지 디아민 단량체 성분을 첨가하고 이에 연속해서 나머지 디안하이드라이드 단량체 성분을 첨가하여, 디아민 단량체 및 디안하이드라이드 단량체가 실질적으로 등몰이 되도록 하여 중합하는 방법; (3) After adding some components of the diamine monomer to the organic solvent, mixing some components of the dianhydride monomer with respect to the reaction component in a ratio of about 95 mol% to 105 mol%, and then the remaining diamine monomer components are added thereto. A method in which the remaining dianhydride monomer components are successively added so that the diamine monomer and the dianhydride monomer become substantially equimolar to obtain polymerization;

(4) 디안하이드라이드 단량체를 유기용매 중에 넣은 후, 반응 성분에 대해서 디아민 화합물 중 일부 성분을 95 몰% 내지 105 몰의 비율로 혼합한 후, 다른 디안하이드라이드 단량체 성분을 첨가하고 연속해서 나머지 디아민 단량체 성분을 첨가하여, 디아민 단량체 및 디안하이드라이드 단량체가 실질적으로 등몰이 되도록 하여 중합하는 방법; 및(4) After adding the dianhydride monomer to the organic solvent, some components of the diamine compound are mixed in a ratio of 95 mol% to 105 mol with respect to the reaction component, and then other dianhydride monomer components are added, and the remaining diamine A method of polymerization by adding a monomer component so that the diamine monomer and the dianhydride monomer become substantially equimolar; And

(5) 유기용매 중에서 일부 디아민 단량체 성분과 일부 디안하이드라이드 단량체 성분을 어느 하나가 과량이 되도록 반응시켜, 제1 중합물을 형성하고, 또 다른 유기용매 중에서 일부 디아민 단량체 성분과 일부 디안하이드라이드 단량체 성분을 어느 하나가 과량이 되도록 반응시켜 제2 중합물을 형성한 후, 제1, 제2 중합물들을 혼합하고, 중합을 완결하는 방법으로서, 이 때 제1 중합물을 형성할 때 디아민 단량체 성분이 과잉일 경우, 제2 중합물에서는 디안하이드라이드 단량체 성분을 과량으로 하고, 제1 중합물에서 디안하이드라이드 단량체 성분이 과잉일 경우, 제2 중합물에서는 디아민 단량체 성분을 과량으로 하여, 제1, 제2 중합물들을 혼합하여 이들 반응에 사용되는 전체 디아민 단량체 성분과 디안하이드라이드 단량체 성분이 실질적으로 등몰이 되도록 하여 중합하는 방법 등을 들 수 있다.(5) In an organic solvent, some diamine monomer components and some dianhydride monomer components are reacted so that any one is in excess to form a first polymer, and some diamine monomer components and some dianhydride monomer components in another organic solvent A method of forming a second polymer by reacting so that any one of the polymers is in excess, mixing the first and second polymers, and completing the polymerization. In this case, when the first polymer is formed, the diamine monomer component is excessive. , When the dianhydride monomer component is excessive in the second polymer, and the dianhydride monomer component is excessive in the first polymer, the diamine monomer component is excessive in the second polymer, and the first and second polymers are mixed. And a method of polymerization by making all the diamine monomer components and dianhydride monomer components used in these reactions substantially equimolar.

다만, 상기 방법은 본 발명의 실시를 돕기 위한 예시로서, 본 발명의 범주가 이들로서 한정되는 것은 아니며, 공지된 어떠한 방법을 사용할 수 있음은 물론이다.However, the above method is an example to aid in the implementation of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto, and of course, any known method may be used.

한편, 상기 폴리이미드 필름을 수득하는 단계는 상기 전구체 조성물을 지지체에 제막하고 건조하여 겔 필름을 제조한 후, 상기 겔 필름을 이미드화하여 폴리이미드 필름을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, the step of obtaining the polyimide film may include forming a film of the precursor composition on a support and drying to prepare a gel film, and then imidizing the gel film to form a polyimide film.

이러한 이미드화의 구체적인 방법으로는 열 이미드화법, 화학 이미드화법 또는 상기 열 이미드화법과 화학 이미드화법을 병용하는 복합 이미드화법을 예로 들 수 있으며, 이들에 대해서는 이하의 비제한적인 예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.Specific methods of such imidization include thermal imidation, chemical imidization, or a complex imidization method in which the thermal imidization and chemical imidization are used in combination, and the following non-limiting examples It will be described in more detail through.

<열 이미드화법> <Thermal imidization method>

상기 열 이미드화 법은, 화학적 촉매를 배제하고, 열풍이나 적외선 건조기 등의 열원으로 이미드화 반응을 유도하는 방법으로서, The thermal imidation method is a method of inducing an imidation reaction with a heat source such as hot air or an infrared dryer, excluding a chemical catalyst,

상기 전구체 조성물을 건조하여 겔 필름을 형성하는 과정; 및 Drying the precursor composition to form a gel film; And

상기 겔 필름을 열처리하여 폴리이미드 필름을 수득하는 과정을 포함할 수 있다.Heat treatment of the gel film may include a process of obtaining a polyimide film.

여기서, 겔 필름이란, 폴리아믹산으로부터 폴리이미드로의 변환에 대해 중간 단계에서 자기 지지성을 가지는 필름 중간체라 이해할 수 있다. Here, the gel film can be understood as a film intermediate having self-supporting properties in an intermediate step for conversion from polyamic acid to polyimide.

상기 겔 필름을 형성하는 과정은, 전구체 조성물을 유리판, 알루미늄 박, 무단(endless) 스테인레스 벨트, 또는 스테인레스 드럼 등의 지지체 상에 필름형으로 캐스팅하고, 이후 지지체 상의 전구체 조성물을 50 ℃ 내지 250 ℃, 상세하게는 50 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 가변적인 온도에서 건조하는 것일 수 있다. In the process of forming the gel film, the precursor composition is cast in a film form on a support such as a glass plate, an aluminum foil, an endless stainless belt, or a stainless drum, and then the precursor composition on the support is 50°C to 250°C, Specifically, it may be dried at a variable temperature in the range of 50 ℃ to 200 ℃.

이에 따라 전구체 조성물에 부분적인 경화 및/또는 건조가 일어남으로써 겔 필름이 형성될 수 있다. 그 다음에 지지체로부터 박리하여 겔 필름을 얻을 수 있다.Accordingly, a gel film may be formed by partial curing and/or drying of the precursor composition. Then, the gel film can be obtained by peeling from the support.

경우에 따라서는 이후 열처리 과정에서 수득되는 폴리이미드 필름의 두께 및 크기를 조절하고 배향성을 향상시키기 위하여 상기 겔 필름을 연신시키는 공정이 수행될 수 있으며, 연신은 기계반송방향(MD) 및 기계반송방향에 대한 횡방향(TD) 중 적어도 하나의 방향으로 수행될 수 있다.In some cases, a process of stretching the gel film may be performed in order to adjust the thickness and size of the polyimide film obtained in the subsequent heat treatment process and improve orientation, and the stretching may be performed in the machine transfer direction (MD) and the machine transfer direction. It may be performed in at least one of the transverse directions TD.

이와 같이 수득한 겔 필름을, 텐터에 고정한 다음 50 ℃ 내지 800 ℃, 상세하게는 150 ℃ 내지 650 ℃ 범위의 가변적인 온도에서 열처리하여 겔 필름에 잔존하는 물, 잔류 용매 등을 제거하고, 남아 있는 거의 모든 아믹산기를 이미드화하여, 본 발명의 폴리이미드 필름을 수득할 수 있다.The gel film thus obtained is fixed to a tenter and then heat-treated at a variable temperature in the range of 50° C. to 800° C., specifically 150° C. to 650° C. to remove water and residual solvent remaining in the gel film, and Almost all of the amic acid groups can be imidized to obtain the polyimide film of the present invention.

경우에 따라서는 상기와 같이 수득한 폴리이미드 필름을 400 ℃ 내지 650 ℃의 온도로 5 초 내지 400 초간 가열 마감하여 폴리이미드 필름을 더욱 경화시킬 수도 있으며, 수득한 폴리이미드 필름에 잔류할 수도 있는 내부 응력을 완화시키기 위해서 소정의 장력 하에서 이를 수행할 수도 있다.In some cases, the polyimide film may be further cured by heating and finishing the polyimide film obtained as described above at a temperature of 400° C. to 650° C. for 5 to 400 seconds, and the interior may remain in the obtained polyimide film. It is also possible to do this under a certain tension to relieve the stress.

<화학 이미드화법><Chemical imidization method>

상기 화학 이미드화법은 전구체 조성물에 탈수제 및/또는 이미드화제를 첨가하여 아믹산기의 이미드화를 촉진하는 방법이다.The chemical imidization method is a method of promoting imidization of an amic acid group by adding a dehydrating agent and/or an imidizing agent to the precursor composition.

여기서 "탈수제"란, 폴리아믹산에 대한 탈수 작용을 통해 폐환 반응을 촉진하는 물질을 의미하고, 이에 대한 비제한적인 예로서, 지방족의 애시드 안하이드라이드, 방향족의 애시드 안하이드라이드, N,N'-디알킬카르보디이미드, 할로겐화 저급 지방족, 할로겐화 저급 패티 애시드 안하이드라이드, 아릴 포스포닉 디할라이드, 및 티오닐 할라이드 등을 들 수 있다. 이중에서도 입수의 용이성, 및 비용의 관점에서 지방족 애시드 안하이드라이드가 바람직할 수 있고, 이의 비제한적인 예로서, 아세틱 안하이드라이드(AA), 프로피온 애시드 안하이드라이드, 및 락틱 애시드 안하이드라이드 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.Here, the "dehydrating agent" means a substance that promotes a ring closure reaction through a dehydration action on polyamic acid, and non-limiting examples thereof include an aliphatic acid anhydride, an aromatic acid anhydride, N,N' -Dialkylcarbodiimide, halogenated lower aliphatic, halogenated lower patty acid anhydride, aryl phosphonic dihalides, and thionyl halides. Among these, aliphatic acid anhydride may be preferable from the viewpoint of availability and cost, and non-limiting examples thereof include acetic anhydride (AA), propion acid anhydride, and lactic acid anhydride. And the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

또한, "이미드화제"란 폴리아믹산에 대한 폐환 반응을 촉진하는 효과를 갖는 물질을 의미하고, 예를 들어 지방족 3급 아민, 방향족 3급 아민, 및 복소환식 3급 아민 등의 이민계 성분일 수 있다. 이중에서도 촉매로서의 반응성의 관점에서 복소환식 3급 아민이 바람직할 수 있다. 복소환식 3급 아민의 비제한적인 예로서, 퀴놀린, 이소퀴놀린, β-피콜린(BP), 피리딘 등을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.In addition, the term "imidating agent" refers to a substance having an effect of promoting a ring closure reaction with respect to polyamic acid, and is an imine component such as an aliphatic tertiary amine, an aromatic tertiary amine, and a heterocyclic tertiary amine. I can. Among these, a heterocyclic tertiary amine may be preferable from the viewpoint of reactivity as a catalyst. Non-limiting examples of the heterocyclic tertiary amine include quinoline, isoquinoline, β-picoline (BP), pyridine, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more.

탈수제의 첨가량은 폴리아믹산 중 아믹산기 1 몰에 대하여 0.5 내지 5 몰의 범위 내인 것이 바람직하고, 1.0 몰 내지 4 몰의 범위 내인 것이 특히 바람직하다. 또한, 이미드화제의 첨가량은 폴리아믹산 중 아믹산기 1 몰에 대하여 0.05 몰 내지 2 몰의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.2 몰 내지 1 몰의 범위 내인 것이 특히 바람직할 수 있다.The amount of the dehydrating agent added is preferably in the range of 0.5 to 5 moles, and particularly preferably in the range of 1.0 to 4 moles per 1 mole of the amic acid group in the polyamic acid. In addition, the amount of the imidizing agent added is preferably within the range of 0.05 to 2 moles, and particularly preferably within the range of 0.2 to 1 mole, per 1 mole of the amic acid group in the polyamic acid.

상기 탈수제 및 이미드화제가 상기 범위를 하회하면 화학적 이미드화가 불충분하고, 제조되는 폴리이미드 필름에 크랙이 형성될 수 있고, 필름의 기계적 강도도 저하될 수 있다. 또한, 이들 첨가량이 상기 범위를 상회하면 이미드화가 과도하게 빠르게 진행될 수 있으며, 이 경우, 필름 형태로 캐스팅하기 어렵거나 제조된 폴리이미드 필름이 브리틀(brittle)한 특성을 보일 수 있어, 바람직하지 않다. If the dehydrating agent and the imidizing agent are less than the above ranges, chemical imidization is insufficient, cracks may be formed in the polyimide film to be produced, and the mechanical strength of the film may be reduced. In addition, if the amount of these additions exceeds the above range, imidization may proceed excessively quickly, and in this case, it is difficult to cast into a film or the manufactured polyimide film may exhibit brittle characteristics, which is not preferable. not.

<복합 이미드화법><Complex imidization method>

이상의 화학 이미드화법에 연계하여, 열 이미드화법을 추가로 수행하는 복합 이미드화법이 폴리이미드 필름의 제조에 이용될 수 있다.In connection with the above chemical imidization method, a composite imidization method in which a thermal imidization method is additionally performed can be used for the production of a polyimide film.

구체적으로 복합 이미드화법은, 저온에서 전구체 조성물에 탈수제 및/또는 이미드화제를 첨가하는 화학 이미드화 과정; 및 상기 전구체 조성물을 건조하여 겔 필름을 형성하고, 상기 겔 필름을 열처리하는 열 이미드화 과정을 포함할 수 있다.Specifically, the composite imidization method includes a chemical imidization process of adding a dehydrating agent and/or an imidizing agent to a precursor composition at a low temperature; And a thermal imidization process of drying the precursor composition to form a gel film, and heat-treating the gel film.

상기 화학 이미드화 과정의 수행 시, 탈수제와 이미드화제의 종류 및 첨가량은 앞선 화학 이미드화법에 설명한 바에 따라 적절하게 선택될 수 있다.When performing the chemical imidization process, the types and amounts of the dehydrating agent and the imidizing agent may be appropriately selected as described in the above chemical imidization method.

상기 겔 필름을 형성하는 과정에서는 탈수제 및/또는 이미드화제를 함유하는 전구체 조성물을 유리판, 알루미늄 박, 무단(endless) 스테인레스 벨트, 또는 스테인레스 드럼 등의 지지체 상에 필름형으로 캐스팅하고, 이후 지지체 상의 전구체 조성물을 50 ℃ 내지 250 ℃, 상세하게는 50 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 가변적인 온도에서 건조한다. 이러한 과정에서, 화학 전환제 및/또는 이미드화제가 촉매로 작용하여 아믹산기가 이미드기로 빠르게 변환될 수 있다.In the process of forming the gel film, a precursor composition containing a dehydrating agent and/or an imidizing agent is cast in a film form on a support such as a glass plate, an aluminum foil, an endless stainless belt, or a stainless drum, and then on the support. The precursor composition is dried at variable temperatures ranging from 50° C. to 250° C., specifically 50° C. to 200° C. In this process, a chemical converting agent and/or an imidizing agent may act as a catalyst to rapidly convert an amic acid group into an imide group.

경우에 따라서는 이후 열처리 과정에서 수득되는 폴리이미드 필름의 두께 및 크기를 조절하고 배향성을 향상시키기 위하여 상기 겔 필름을 연신시키는 공정이 수행될 수 있으며, 연신은 기계반송방향(MD) 및 기계반송방향에 대한 횡방향(TD) 중 적어도 하나의 방향으로 수행될 수 있다.In some cases, a process of stretching the gel film may be performed in order to adjust the thickness and size of the polyimide film obtained in the subsequent heat treatment process and improve orientation, and the stretching may be performed in the machine transfer direction (MD) and the machine transfer direction. It may be performed in at least one of the transverse directions TD.

이와 같이 수득한 겔 필름을, 텐터에 고정한 다음 50 ℃ 내지 800 ℃, 상세하게는 150 ℃ 내지 650 ℃ 범위의 가변적인 온도에서 열처리하여 겔 필름에 잔존하는 물, 촉매, 잔류 용매 등을 제거하고, 남아 있는 거의 모든 아믹산기를 이미드화하여, 본 발명의 폴리이미드 필름을 수득할 수 있다. 이와 같은 열처리 과정에서도 탈수제 및/또는 이미드화제가 촉매로서 작용하여 아믹산기가 이미드기로 빠르게 전환될 수 있어 높은 이미드화율의 구현이 가능할 수 있다.The gel film thus obtained is fixed to a tenter and then heat-treated at a variable temperature ranging from 50°C to 800°C, specifically 150°C to 650°C to remove water, catalyst, residual solvent, etc. remaining in the gel film, By imidizing almost all remaining amic acid groups, the polyimide film of the present invention can be obtained. Even in such a heat treatment process, a dehydrating agent and/or an imidizing agent may act as a catalyst to rapidly convert an amic acid group into an imide group, thereby enabling a high imidation rate.

경우에 따라서는 상기와 같이 수득한 폴리이미드 필름을 400 ℃ 내지 650 ℃의 온도로 5 초 내지 400 초간 가열 마감하여 폴리이미드 필름을 더욱 경화시킬 수도 있으며, 수득한 폴리이미드 필름에 잔류할 수도 있는 내부 응력을 완화시키기 위해서 소정의 장력 하에서 이를 수행할 수도 있다.In some cases, the polyimide film may be further cured by heating and finishing the polyimide film obtained as described above at a temperature of 400° C. to 650° C. for 5 to 400 seconds, and the interior may remain in the obtained polyimide film. It is also possible to do this under a certain tension to relieve the stress.

본 발명에 따른 폴리이미드 필름은 열전도성 필러를 포함하고, 그것의 두께에 대한 열전도성 필러의 평균 입경의 비율(=평균 입경/두께)이 0.3 내지 0.5를 이루는 특징을 포함한다.The polyimide film according to the present invention includes a thermally conductive filler, and the ratio of the average particle diameter of the thermally conductive filler to the thickness thereof (= average particle diameter/thickness) is 0.3 to 0.5.

이러한 비율이 충족된 폴리이미드 필름의 경우, 필름 내에서 열전도성 필러가 폴리이미드 고분자 사슬과 함께 두께 방향에 대해 최적으로 작용하는 열전도 경로를 형성할 수 있고, 이와 동시에 복수의 열전도 경로들이 고분자 사슬과 복합되어 두께 방향의 열전도도 향상에 적합한 네트워크를 형성할 수 있다. 이러한 특징에 기반하여, 본 발명의 폴리이미드 필름은 두께 방향의 열전도도가 특히 우수한 이점을 가진다.In the case of a polyimide film that satisfies this ratio, the thermally conductive filler in the film can form a heat conduction path that works optimally in the thickness direction with the polyimide polymer chain, and at the same time, a plurality of heat conduction paths Combined, it is possible to form a network suitable for improving the thermal conductivity in the thickness direction. Based on these features, the polyimide film of the present invention has an advantage of particularly excellent thermal conductivity in the thickness direction.

본 발명에 따른 폴리이미드 필름은 또한, 제1 폴리이미드 수지 및 상대적으로 고결정화도를 갖는 제2 폴리이미드 수지를 포함하는 폴리이미드 수지를 포함한다. The polyimide film according to the present invention also includes a polyimide resin including a first polyimide resin and a second polyimide resin having a relatively high degree of crystallinity.

이러한 폴리이미드 필름은 두께 방향의 열전도도 향상에 유리한 결정 구조를 가질 수 있고, 이는 앞서 설명한 열전도성 필러 및 필름 두께에 대한 비율에 따른 이점과 복합적으로 작용함으로써, 필름의 두께 방향의 열전도도 향상을 더욱 향상시킬 수 있다. Such a polyimide film may have a crystal structure that is advantageous for improving the thermal conductivity in the thickness direction, which acts in combination with the aforementioned thermal conductive filler and the advantage according to the ratio to the film thickness, thereby improving the thermal conductivity in the thickness direction of the film. It can be further improved.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다. Hereinafter, the functions and effects of the invention will be described in more detail through specific embodiments of the invention. However, these embodiments are only presented as examples of the invention, and the scope of the invention is not determined thereby.

<실시예 1> <Example 1>

제조예 a: 제1 폴리아믹산의 제조Preparation Example a: Preparation of the first polyamic acid

교반기 및 질소 주입·배출관을 구비한 500 ㎖ 반응기에 질소를 주입시키면서 407.5 g의 DMF을 투입하고 반응기의 온도를 25 ℃로 설정한 후 13.26 g의 ODA 및 21.48 g의 PPD를 투입하고 완전히 용해된 것을 확인한 뒤에 PMDA를 57.76 g 분할 투입하고 고형분 함량이 18.5 중량%, 23 ℃에서의 점도가 250,000 내지 300,000 cP를 나타내는 제1 폴리아믹산을 제조하였다.407.5 g of DMF was added while injecting nitrogen into a 500 ml reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injection/discharging pipe. After setting the temperature of the reactor to 25° C., 13.26 g of ODA and 21.48 g of PPD were added. After confirmation, PMDA was divided into 57.76 g, and a first polyamic acid having a solid content of 18.5 wt% and a viscosity at 23° C. of 250,000 to 300,000 cP was prepared.

제조예 b: 전구체 조성물의 제조Preparation Example b: Preparation of precursor composition

반응기의 온도를 50 ℃로 설정한 후, 제1 폴리아믹산 고형분 100 중량부(100 g)에 대해 평균 입경이 3 ㎛인 5 중량부의 산화알루미늄과 DMF를 포함하는 조액(9.73 g)을 제1 폴리아믹산과 혼합하고, 온도를 유지하면서 1시간 동안 교반하여 전구체 조성물을 제조하였다.After setting the temperature of the reactor to 50° C., a crude liquid (9.73 g) containing 5 parts by weight of aluminum oxide and DMF having an average particle diameter of 3 μm per 100 parts by weight (100 g) of the first polyamic acid solid content was added to the first polyamic acid. Mixing with mixed acid and stirring for 1 hour while maintaining the temperature to prepare a precursor composition.

제조예 c: 폴리이미드 필름의 제조Preparation c: Preparation of polyimide film

전구체 조성물을 1,500 rpm 이상의 고속 회전을 통해 기포를 제거하였다. 이후 스핀 코터를 이용하여 유리 기판에 탈포된 전구체 조성물을 도포하였다. 이후 질소 분위기하 및 120 ℃의 온도에서 30 분 동안 건조하여 겔 필름을 제조하고, 상기 겔 필름을 450 ℃까지 2 ℃/분의 속도로 승온하고, 450 ℃에서 60 분 동안 열처리하고, 30 ℃까지 2 ℃/분의 속도로 냉각하여 폴리이미드 필름을 수득하였다. 이후 증류수에 디핑(dipping)하여 유리 기판에서 폴리이미드 필름을 박리시켰다.Air bubbles were removed by rotating the precursor composition at a high speed of 1,500 rpm or more. Thereafter, the degassed precursor composition was applied to the glass substrate using a spin coater. Thereafter, a gel film was prepared by drying in a nitrogen atmosphere and at a temperature of 120° C. for 30 minutes, and the gel film was heated to 450° C. at a rate of 2° C./min, heat-treated at 450° C. for 60 minutes, and then until 30° C. It cooled at a rate of 2° C./min to obtain a polyimide film. Thereafter, the polyimide film was peeled off from the glass substrate by dipping in distilled water.

제조된 폴리이미드 필름은 100 중량부의 제1 폴리이미드 수지 및 5 중량부의 산화알루미늄을 포함하고 두께는 9 ㎛이며, 필름 두께에 대한 산화알루미늄 D50의 비율(D50/두께)은 0.33이었다. The prepared polyimide film contained 100 parts by weight of the first polyimide resin and 5 parts by weight of aluminum oxide, had a thickness of 9 µm, and the ratio of aluminum oxide D50 to the film thickness (D50/thickness) was 0.33.

참고로 폴리이미드 필름의 두께는 Anritsu사의 필름 두께 측정기(Electric Film thickness tester)를 사용하여 측정하였다.For reference, the thickness of the polyimide film was measured using an Anritsu's Electric Film thickness tester.

<실시예 2> <Example 2>

필름의 두께 및 비율을 변경하기 위하여 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 7 ㎛이고, 비율이 0.42인 폴리이미드 필름을 제조하였다.In order to change the thickness and ratio of the film, a polyimide film having a thickness of 7 μm and a ratio of 0.42 was prepared using the same method as in Example 1, except that the amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c.

<실시예 3> <Example 3>

제조예 b에서 평균 입경이 5 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 14 ㎛이고, 비율이 0.36인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 5 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 14 µm and the ratio was 0.36. A polyimide film was prepared.

<실시예 4> <Example 4>

제조예 b에서 평균 입경이 5 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 12 ㎛이고, 비율이 0.42인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 5 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 12 µm and the ratio was 0.42. A polyimide film was prepared.

<실시예 5> <Example 5>

제조예 b에서 평균 입경이 16 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 50 ㎛이고, 비율이 0.32인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 16 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 50 µm and the ratio was 0.32. A polyimide film was prepared.

<실시예 6> <Example 6>

제조예 b에서 평균 입경이 16 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 45 ㎛이고, 비율이 0.36인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 16 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 45 µm and the ratio was 0.36. A polyimide film was prepared.

<실시예 7><Example 7>

제조예 a': 제1 폴리아믹산의 제조 Preparation Example a': Preparation of the first polyamic acid

교반기 및 질소 주입·배출관을 구비한 500 ㎖ 반응기에 질소를 주입시키면서 407.5 g의 DMF을 투입하고 반응기의 온도를 25 ℃로 설정한 후 13.26 g의 ODA 및 21.48 g의 PPD를 투입하고 완전히 용해된 것을 확인한 뒤에 PMDA를 57.76 g 분할 투입하고 고형분 함량이 18.5 중량%, 23 ℃에서의 점도가 250,000 내지 300,000 cP를 나타내는 제1 폴리아믹산을 제조하였다.407.5 g of DMF was added while injecting nitrogen into a 500 ml reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injection/discharging pipe. After setting the temperature of the reactor to 25° C., 13.26 g of ODA and 21.48 g of PPD were added. After confirmation, PMDA was divided into 57.76 g, and a first polyamic acid having a solid content of 18.5 wt% and a viscosity at 23° C. of 250,000 to 300,000 cP was prepared.

제조예 b': 제2 폴리아믹산의 제조Preparation Example b': Preparation of the second polyamic acid

교반기 및 질소 주입·배출관을 구비한 500 ㎖ 반응기에 질소를 주입시키면서 425 g의 DMF을 투입하고 반응기의 온도를 30 ℃로 설정한 후 37.38 g의 TPE-R 및 37.62 g의 BPDA를 투입하여 완전히 용해된 것을 확인하였다. 질소 분위기하에 40 ℃로 온도를 올려 가열하면서 120 분간 교반을 계속한 후, 고형 함량이 15 중량%, 23 ℃에서의 점도가 130,000 내지 150,000 cP를 나타내는 제2 폴리아믹산 용액을 제조하였다.While injecting nitrogen into a 500 ml reactor equipped with a stirrer and a nitrogen injection/discharging pipe, 425 g of DMF was added, the temperature of the reactor was set to 30°C, and 37.38 g of TPE-R and 37.62 g of BPDA were added to completely dissolve it. It was confirmed. After the stirring was continued for 120 minutes while heating by raising the temperature to 40°C in a nitrogen atmosphere, a second polyamic acid solution having a solid content of 15% by weight and a viscosity of 130,000 to 150,000 cP at 23°C was prepared.

제조예 c': 전구체 조성물의 제조Preparation Example c': Preparation of a precursor composition

반응기의 온도를 50 ℃로 설정한 후, 제1 폴리아믹산 100 g 및 제2 폴리아믹산 7.5 g을 혼합하여 폴리아믹산 혼합 용액을 제조하였다.After setting the temperature of the reactor to 50° C., 100 g of the first polyamic acid and 7.5 g of the second polyamic acid were mixed to prepare a polyamic acid mixed solution.

이 폴리아믹산 혼합 용액 중 고형분 100 중량부(100 g)에 대해 평균 입경이 3 ㎛인 5 중량부의 산화알루미늄과 DMF를 포함하는 조액(9.73 g)을 상기 폴리아믹산 혼합 용액과 혼합하고, 온도를 유지하면서 1시간 동안 교반하여 전구체 조성물을 제조하였다.In this polyamic acid mixture solution, a crude liquid (9.73 g) containing 5 parts by weight of aluminum oxide and DMF having an average particle diameter of 3 μm with respect to 100 parts by weight (100 g) of solid content was mixed with the polyamic acid mixture solution, and the temperature was maintained. While stirring for 1 hour to prepare a precursor composition.

제조예 d': 폴리이미드 필름의 제조Preparation Example d': Preparation of polyimide film

전구체 조성물을 1,500 rpm 이상의 고속 회전을 통해 기포를 제거하였다. 이후 스핀 코터를 이용하여 유리 기판에 탈포된 전구체 조성물을 도포하였다. 이후 질소 분위기하 및 120 ℃의 온도에서 30 분 동안 건조하여 겔 필름을 제조하고, 상기 겔 필름을 450 ℃까지 2 ℃/분의 속도로 승온하고, 450 ℃에서 60 분 동안 열처리하고, 30 ℃까지 2 ℃/분의 속도로 냉각하여 폴리이미드 필름을 수득하였다. 이후 증류수에 디핑(dipping)하여 유리 기판에서 폴리이미드 필름을 박리시켰다.Air bubbles were removed by rotating the precursor composition at a high speed of 1,500 rpm or more. Thereafter, the degassed precursor composition was applied to the glass substrate using a spin coater. Thereafter, a gel film was prepared by drying in a nitrogen atmosphere and at a temperature of 120° C. for 30 minutes, and the gel film was heated to 450° C. at a rate of 2° C./min, heat-treated at 450° C. for 60 minutes, and then until 30° C. It cooled at a rate of 2° C./min to obtain a polyimide film. Thereafter, the polyimide film was peeled off from the glass substrate by dipping in distilled water.

제조된 폴리이미드 필름은 100 중량부의 제1 폴리이미드 수지, 7.5 중량부의 제2 폴리이미드 수지 및 5 중량부의 산화알루미늄을 포함하고 두께는 9 ㎛이며, 필름 두께에 대한 산화알루미늄 D50의 비율(D50/필름)이 0.33이었다. The prepared polyimide film contains 100 parts by weight of a first polyimide resin, 7.5 parts by weight of a second polyimide resin, and 5 parts by weight of aluminum oxide, has a thickness of 9 μm, and the ratio of aluminum oxide D50 to the film thickness (D50/ Film) was 0.33.

<비교예 1> <Comparative Example 1>

제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 15 ㎛이고, 비율이 0.2인 폴리이미드 필름을 제조하였다.A polyimide film having a thickness of 15 μm and a ratio of 0.2 was prepared using the same method as in Example 1, except that the amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c.

<비교예 2> <Comparative Example 2>

제조예 b에서 산화알루미늄의 중량부를 표 1과 같이 변경하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 25 ㎛이고, 비율이 0.12인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that the weight part of aluminum oxide in Preparation Example b was changed as shown in Table 1, and the application amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 25 µm and the ratio was 0.12. A polyimide film was prepared.

<비교예 3> <Comparative Example 3>

제조예 b에서 평균 입경이 5 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 25 ㎛이고, 비율이 0.2인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 5 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 25 µm and the ratio was 0.2. A polyimide film was prepared.

<비교예 4> <Comparative Example 4>

제조예 b에서 평균 입경이 5 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 산화알루미늄의 중량부를 표 1과 같이 변경하였으며, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 30 ㎛이고, 비율이 0.17인 폴리이미드 필름을 제조하였다.In Preparation Example b, aluminum oxide having an average particle diameter of 5 µm was used, and the weight part of the aluminum oxide was changed as shown in Table 1, and the same method as in Example 1 was used, except that the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c. A polyimide film having a thickness of 30 μm and a ratio of 0.17 was prepared by using.

<비교예 5> <Comparative Example 5>

제조예 b에서 평균 입경이 16 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 70 ㎛이고, 비율이 0.23인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 16 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 70 µm and the ratio was 0.23. A polyimide film was prepared.

<비교예 6> <Comparative Example 6>

제조예 b에서 평균 입경이 16 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 산화알루미늄의 중량부를 표 1과 같이 변경하였으며, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 85 ㎛이고, 비율이 0.19인 폴리이미드 필름을 제조하였다.In Preparation Example b, aluminum oxide having an average particle diameter of 16 µm was used, and the weight part of the aluminum oxide was changed as shown in Table 1, and the same method as in Example 1 was used except that the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c. By using, a polyimide film having a thickness of 85 µm and a ratio of 0.19 was prepared.

<비교예 7> <Comparative Example 7>

제조예 b에서 평균 입경이 5 ㎛인 산화알루미늄을 이용한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 9 ㎛이고, 비율이 0.56인 폴리이미드 필름을 제조하였다.In Preparation Example b, a polyimide film having a thickness of 9 μm and a ratio of 0.56 was prepared using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 5 μm was used.

<비교예 8> <Comparative Example 8>

제조예 b에서 평균 입경이 16 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 조절한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 25 ㎛이고, 비율이 0.64인 폴리이미드 필름을 제조하였다.Using the same method as in Example 1, except that aluminum oxide having an average particle diameter of 16 µm was used in Preparation Example b, and the coating amount of the precursor composition was adjusted in Preparation Example c, the thickness was 25 µm and the ratio was 0.64. A polyimide film was prepared.

<비교예 9> <Comparative Example 9>

제조예 b에서 산화알루미늄의 중량부를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 9 ㎛이고, 비율이 0.33인 폴리이미드 필름을 제조하였다.A polyimide film having a thickness of 9 μm and a ratio of 0.33 was prepared using the same method as in Example 1, except that the weight part of aluminum oxide in Preparation Example b was changed as shown in Table 1.

<비교예 10> <Comparative Example 10>

제조예 b에서 평균 입경이 5 ㎛인 산화알루미늄을 이용하고, 산화알루미늄의 중량부를 표 1과 같이 변경하였으며, 제조예 c에서 전구체 조성물의 도포량을 제어하여 표 1과 같이 필름 두께 및 비율을 변경한 것을 제외하면, 실시예 1과 동일한 방법을 이용하여 두께가 12 ㎛이고, 비율이 0.42인 폴리이미드 필름을 제조하였다.In Preparation Example b, aluminum oxide having an average particle diameter of 5 µm was used, and the weight part of the aluminum oxide was changed as shown in Table 1, and the film thickness and ratio were changed as shown in Table 1 by controlling the coating amount of the precursor composition in Preparation Example c. Except for this, a polyimide film having a thickness of 12 μm and a ratio of 0.42 was prepared using the same method as in Example 1.

산화알루미늄 D50
(㎛)
Aluminum oxide D50
(㎛)
산화알루미늄 함량
(중량부)
Aluminum oxide content
(Part by weight)
PI 필름 두께
(㎛)
PI film thickness
(㎛)
비율
(산화알루미늄 D50/
PI 필름 두께)
ratio
(Aluminum oxide D50/
PI film thickness)
실시예 1Example 1 33 55 99 0.330.33 실시예 2Example 2 33 55 77 0.420.42 실시예 3Example 3 55 55 1414 0.360.36 실시예 4Example 4 55 55 1212 0.420.42 실시예 5Example 5 1616 55 5050 0.320.32 실시예 6Example 6 1616 55 4545 0.360.36 실시예 7Example 7 33 55 99 0.330.33 비교예 1Comparative Example 1 33 55 1515 0.200.20 비교예 2Comparative Example 2 33 1010 2525 0.120.12 비교예 3Comparative Example 3 55 55 2525 0.200.20 비교예 4Comparative Example 4 55 1010 3030 0.170.17 비교예 5Comparative Example 5 1616 55 7070 0.230.23 비교예 6Comparative Example 6 1616 1010 8585 0.190.19 비교예 7Comparative Example 7 55 55 99 0.560.56 비교예 8Comparative Example 8 1616 55 2525 0.640.64 비교예 9Comparative Example 9 33 1One 99 0.330.33 비교예10Comparative Example 10 55 1212 1212 0.420.42

<실험예 1: 폴리이미드 필름의 물성 테스트><Experimental Example 1: Physical property test of polyimide film>

실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 10에서 제조된 폴리이미드 필름에 대해 하기 방식으로 물성을 테스트하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.For the polyimide films prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 10, physical properties were tested in the following manner, and the results are shown in Table 2.

(1) 열전도도 평가: 열확산율 측정 장비(모델명 LFA 447, Netsch 사)를 사용하여 laser flash 법으로 폴리이미드 필름의 두께 방향에 대한 열확산율을 측정하였으며, 상기 열확산율 측정값에 밀도(중량/부피) 및 비열(DSC를 사용한 비열 측정값)을 곱하여 열전도도를 산출하였다.(1) Thermal conductivity evaluation: The thermal diffusivity in the thickness direction of the polyimide film was measured by the laser flash method using a thermal diffusivity measuring equipment (model name LFA 447, Netsch), and the density (weight/ The thermal conductivity was calculated by multiplying by volume) and specific heat (a measure of specific heat using DSC).

(2) 모듈러스(2) Modulus

모듈러스는 Instron 5564 모델을 이용하여, ASTM D882에 제시된 방법에 의해 측정하였다. Modulus was measured by the method presented in ASTM D882, using the Instron 5564 model.

(3) 신율(3) elongation

신율은 ASTM D1708에 제시된 방법에 의해 측정하였다.The elongation was measured by the method presented in ASTM D1708.

두께 방향 열전도도
(W/m·K)
Thermal conductivity in thickness direction
(W/m·K)
모듈러스
(GPa)
Modulus
(GPa)
신율
(%)
Elongation
(%)
실시예 1Example 1 0.5350.535 5.55.5 6565 실시예 2Example 2 0.7450.745 7.27.2 6060 실시예 3Example 3 0.6180.618 5.75.7 5959 실시예 4Example 4 0.7560.756 7.17.1 5454 실시예 5Example 5 0.5410.541 5.15.1 5757 실시예 6Example 6 0.6210.621 5.85.8 5151 실시예 7Example 7 0.7260.726 6.96.9 4848 비교예 1Comparative Example 1 0.2510.251 2.92.9 7070 비교예 2Comparative Example 2 0.1890.189 2.72.7 6262 비교예 3Comparative Example 3 0.2790.279 3.03.0 6868 비교예 4Comparative Example 4 0.2310.231 2.82.8 7272 비교예 5Comparative Example 5 0.2460.246 3.23.2 6262 비교예 6Comparative Example 6 0.2150.215 2.72.7 6666 비교예 7Comparative Example 7 0.9230.923 3.73.7 3030 비교예 8Comparative Example 8 1.1121.112 3.43.4 2626 비교예 9Comparative Example 9 0.2120.212 2.62.6 7474 비교예10Comparative Example 10 0.2450.245 3.13.1 2727

실시예에 따른 폴리이미드 필름은 두께 방향 열전도도가 현저하게 높을 뿐만 아니라, 모듈러스와 신율 등의 기계적 특성도 바람직한 수준임을 확인할 수 있다.It can be seen that the polyimide film according to the embodiment not only has remarkably high thermal conductivity in the thickness direction, but also has desirable mechanical properties such as modulus and elongation.

필름의 두께에 대한 열전도성 필러 D50의 비율이 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 1 내지 6은 실시예에 비해 현저하게 낮은 수준을 나타낸 바, 상기 비율이 두께 방향의 열전도도 향상에 결정적으로 작용함을 알 수 있다.Comparative Examples 1 to 6, in which the ratio of the thermal conductive filler D50 to the thickness of the film is out of the scope of the present invention, showed a significantly lower level compared to the examples, and the ratio acts decisively on the improvement of the thermal conductivity in the thickness direction. Can be seen.

또한, 비교예 7, 8은 상기 비율이 본 발명의 범위를 벗어나는 큰 값을 가지는 경우로서, 모듈러스와 신율이 크게 저하되었음을 확인할 수 있다.In addition, Comparative Examples 7 and 8 are cases in which the ratio has a large value outside the scope of the present invention, and it can be seen that the modulus and elongation are significantly reduced.

이러한 결과로부터 상기 비율이 본 발명의 범위에 속하는 것이 두께 방향의 열전도도와 기계적 물성이 바람직한 수준으로 양립되는데 주요하게 작용함을 이해할 수 있다.From these results, it can be understood that the ratio falling within the scope of the present invention plays a major role in achieving both thermal conductivity in the thickness direction and mechanical properties at a desirable level.

한편, 비교예 9와 10은 상기 비율이 만족됨에도 불구하고, 열전도성 필러를 소량 또는 과량 사용한 경우로서, 두께 방향의 열전도도가 미미하거나, 모듈러스와 신율이 크게 저하되는 등의 부정적인 결과가 도출되었다. 이러한 결과는, 열전도성 필러의 본 발명의 함량 범위에서 신중하게 사용되는 것이 중요함을 시사한다. On the other hand, in Comparative Examples 9 and 10, even though the above ratio was satisfied, a small amount or an excessive amount of the thermally conductive filler was used, and negative results were derived such that the thermal conductivity in the thickness direction was insignificant or the modulus and elongation were significantly reduced. . These results suggest that it is important to carefully use the thermally conductive filler in the content range of the present invention.

<실험예 2: 폴리이미드 필름의 결정화도 테스트><Experimental Example 2: Crystallinity test of polyimide film>

실시예 7에서 제조한 폴리이미드 필름에 대해서, XRD(Rigaku Corporation, Ultima IV)를 이용하여 결정화도를 분석하였다.For the polyimide film prepared in Example 7, the degree of crystallinity was analyzed using XRD (Rigaku Corporation, Ultima IV).

이때, 결정화도는 하기 수학식 (1)에 의해 계산하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.At this time, the degree of crystallinity was calculated by the following equation (1), and the results are shown in Table 3 below.

Figure 112018124213286-pat00001
(1)
Figure 112018124213286-pat00001
(One)

상기 수학식 (1)에서 Xc는 결정화도(%)이고, In Equation (1), X c is the degree of crystallinity (%),

Ia는 무정형 산란 면적(Area of amorphous scattering)이고,I a is the area of amorphous scattering,

Ic는 결정형 산란 피크의 면적(Area of crystalline scattering peaks)이다.I c is the area of crystalline scattering peaks.

결정화도
(%)
Crystallinity
(%)
실시예 7Example 7 6060

표 3에 나타난 바와 같이, 제1 폴리이미드 수지 및 제2 폴리이미드 수지를 동시에 포함하는 실시예 7은 매우 높은 결정화도를 나타내었으며, 앞선 표 2의 결과를 함께 참조할 때, 높은 결정화도가 두께 방향의 열전도도의 향상에 긍정적으로 작용함을 알 수 있다.As shown in Table 3, Example 7 including the first polyimide resin and the second polyimide resin at the same time exhibited a very high degree of crystallinity, and when referring to the results of Table 2 above, the high degree of crystallinity in the thickness direction It can be seen that it has a positive effect on the improvement of thermal conductivity.

이상 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although the above description has been made with reference to the embodiments of the present invention, a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

Claims (14)

폴리이미드 수지 및 열전도성 필러를 포함하는 폴리이미드 필름으로서,
상기 폴리이미드 필름의 두께에 대한 열전도성 필러의 평균 입경의 비율(=평균 입경/두께)이 0.3 내지 0.5이고,
상기 폴리이미드 필름의 두께 방향으로의 열전도율이 0.5 W/m·K 이상이며, 모듈러스가 5.0 GPa 이상이며,
상기 폴리이미드 수지는,
100 중량부의 제1 폴리이미드 수지; 및
2 내지 8 중량부의 제2 폴리이미드 수지를 포함하고,
상기 제2 폴리이미드 수지는 제1 폴리이미드 수지에 비해 상대적으로 고결정화도를 가지는, 폴리이미드 필름.
As a polyimide film comprising a polyimide resin and a thermally conductive filler,
The ratio of the average particle diameter of the thermally conductive filler to the thickness of the polyimide film (= average particle diameter/thickness) is 0.3 to 0.5,
The thermal conductivity in the thickness direction of the polyimide film is 0.5 W/m·K or more, and the modulus is 5.0 GPa or more,
The polyimide resin,
100 parts by weight of a first polyimide resin; And
Including 2 to 8 parts by weight of a second polyimide resin,
The second polyimide resin is a polyimide film having a relatively high crystallinity compared to the first polyimide resin.
제1항에 있어서,
상기 열전도성 필러의 평균 입경(D50)이 2.5 내지 20 ㎛인, 폴리이미드 필름.
The method of claim 1,
The average particle diameter (D50) of the thermally conductive filler is 2.5 to 20 μm, a polyimide film.
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드 필름의 두께가 5 내지 60 ㎛인, 폴리이미드 필름.
The method of claim 1,
The polyimide film has a thickness of 5 to 60 μm.
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드 수지 100 중량부에 대해서 2 내지 9 중량부의 열전도성 필러를 포함하는, 폴리이미드 필름.
The method of claim 1,
A polyimide film comprising 2 to 9 parts by weight of a thermally conductive filler based on 100 parts by weight of the polyimide resin.
제1항에 있어서,
상기 열전도성 필러는 산화알루미늄(Al2O3), 질화보론(BN), 질화알루미늄(AlN), 탄화규소(SiC) 및 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물인, 폴리이미드 필름.
The method of claim 1,
The thermally conductive filler is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), and magnesium oxide (MgO). Phosphorus, polyimide film.
제5항에 있어서,
상기 열전도성 필러는 산화알루미늄인, 폴리이미드 필름.
The method of claim 5,
The thermally conductive filler is aluminum oxide, a polyimide film.
제1항에 있어서,
상기 폴리이미드 필름의 결정화도가 40 % 내지 80 %이고, 신율이 30 % 이상인, 폴리이미드 필름.
The method of claim 1,
The polyimide film has a crystallinity of 40% to 80% and an elongation of 30% or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 폴리이미드 수지는 제1 디아민 단량체 및 제1 디안하이드라이드 단량체가 중합되어 제조된 제1 폴리아믹산을 이미드화하여 제조되고,
상기 제2 폴리이미드 수지는 제2 디아민 단량체 및 제2 디안하이드라이드 단량체가 중합되어 제조된 제2 폴리아믹산을 이미드화하여 제조되는, 폴리이미드 필름.
The method of claim 1,
The first polyimide resin is prepared by imidizing a first polyamic acid prepared by polymerizing a first diamine monomer and a first dianhydride monomer,
The second polyimide resin is prepared by imidizing a second polyamic acid prepared by polymerization of a second diamine monomer and a second dianhydride monomer, a polyimide film.
제9항에 있어서,
상기 제1 디안하이드라이드 단량체는 피로멜리틱디안하이드라이드(PMDA), 옥시디프탈릭안하이드라이드(ODPA), 및 벤조페논테트라카르복실릭디안하이드라이드(BTDA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 제1 디아민 단량체는 1,4-디아미노벤젠(또는 파라페닐렌디아민, PDA, PPD), 1,3-디아미노벤젠(MPD), 2,4-디아미노톨루엔, 2,6-디아미노톨루엔, 3,5-디아미노벤조익 애시드(DABA), 4,4'-디아미노디페닐에테르(또는 옥시디아닐린, ODA), 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐메탄(또는 4,4'-메틸렌디아닐린, MDA), 3,3'-디메틸벤지딘(또는 o-톨리딘, o-tolidine), 2,2'-디메틸벤지딘(또는 m-톨리딘, m-tolidine) 및 2,2-비스〔4-(4-아미노페녹시)페닐〕프로판(BAPP)으로 이루어진 군에서 선택되는 1 종 이상을 포함하는, 폴리이미드 필름.
The method of claim 9,
The first dianhydride monomer is at least one selected from the group consisting of pyromellitic dianhydride (PMDA), oxydiphthalic anhydride (ODPA), and benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA). Including,
The first diamine monomer is 1,4-diaminobenzene (or paraphenylenediamine, PDA, PPD), 1,3-diaminobenzene (MPD), 2,4-diaminotoluene, 2,6-diamino Toluene, 3,5-diaminobenzoic acid (DABA), 4,4'-diaminodiphenyl ether (or oxydianiline, ODA), 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'- Diaminodiphenylmethane (or 4,4'-methylenedianiline, MDA), 3,3'-dimethylbenzidine (or o-tolidine, o-tolidine), 2,2'-dimethylbenzidine (or m-tol Lidin, m-tolidine) and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (BAPP) containing at least one selected from the group consisting of, a polyimide film.
제9항에 있어서,
상기 제2 디안하이드라이드 단량체는 3,3',4,4'-바이페닐테트라카르복실릭 디안하이드라이드(BPDA)이고,
상기 제2 디아민 단량체는 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠(TPE-R) 및/또는 1,4-비스(3-아미노페녹시)벤젠(TPE-Q)인, 폴리이미드 필름.
The method of claim 9,
The second dianhydride monomer is 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA),
The second diamine monomer is 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene (TPE-R) and/or 1,4-bis(3-aminophenoxy)benzene (TPE-Q), a polyimide film .
제1항에 따른 폴리이미드 필름을 제조하는 방법으로서,
폴리아믹산을 중합하는 단계;
상기 폴리아믹산 및 열전도성 필러를 혼합하여 전구체 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 전구체 조성물을 이미드화하여 폴리이미드 필름을 수득하는 단계를 포함하는, 제조방법.
As a method for producing the polyimide film according to claim 1,
Polymerizing polyamic acid;
Preparing a precursor composition by mixing the polyamic acid and a thermally conductive filler; And
A method comprising the step of imidizing the precursor composition to obtain a polyimide film.
제12항에 있어서,
상기 폴리아믹산을 중합하는 단계는,
제1 유기용매에서 제1 디안하이드라이드 단량체 및 제1 디아민 단량체를 중합하여 제1 폴리아믹산을 제조하는 단계; 및
제2 유기용매에서 제2 디안하이드라이드 단량체 및 제2 디아민 단량체를 중합하여 제2 폴리아믹산을 제조하는 단계를 포함하고,
상기 폴리아믹산은 상기 제1 폴리아믹산 및 제2 폴리아믹산을 포함하는, 제조방법.
The method of claim 12,
The step of polymerizing the polyamic acid,
Polymerizing a first dianhydride monomer and a first diamine monomer in a first organic solvent to prepare a first polyamic acid; And
Polymerizing a second dianhydride monomer and a second diamine monomer in a second organic solvent to prepare a second polyamic acid,
The polyamic acid comprises the first polyamic acid and the second polyamic acid.
제1항에 따른 폴리이미드 필름을 포함하는, 전자 장치.An electronic device comprising the polyimide film according to claim 1.
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