KR102175580B1 - 방열용 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열용 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판에 관한 것으로, 방열 및 절연 특성이 우수하여 LED 등 전기·전자제품의 수명 및 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

방열용 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판{Heat radiation composition and printed circuit board using the same}
본 발명은 방열용 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판에 관한 것이다.
최근 반도체의 고성능, 고출력, 고집적, 소형화가 진행되면서 전기·전자제품에서 발생하는 열이 증가하고 있으며, 임계 수치 이상으로 온도가 상승할 경우 반도체 소자 및 전기·전자제품에 변형, 산화 등이 발생할 수 있다. 또한 제품 수명이 단축되고, 열로 인한 함몰 등으로 오작동이 발생하게 된다. 발열에 의한 이 같은 치명적인 문제로 인해 반도체 소자 및 전기·전자제품에서 열을 방출시키는 기술이 주목받고 있다.
한편, LED (Light Emitting Diode)는 저전력 소비, 높은 발광 효율, 반영구적 수명, 빠른 응답속도, 환경 친화적인 특성으로 인해 최근 조명, 전자기기, 차량, 의료, 농생물 분야 등에 널리 사용되고 있으며, 그 용도가 점차 확대되고 있다. 그러나 LED는 전력을 열로 소비하는 특성을 가지고 있어 LED 기기에서 전력을 높이 인가할수록 기기에서 많은 열이 발생하여 발광 효율이 떨어지게 되며, LED 구동 시 발생하는 열을 효율적으로 방출시키지 못할 경우 신뢰성에도 영향을 미쳐 접합온도가 오르면서 소자의 수명이 감소하는 문제가 발생한다. 즉 LED 내부에서 발생된 열을 외부로 얼마나 잘 방출시킬 수 있는가는 LED 성능에서 매우 중요한 사안이며, 실제 LED 조명의 연구 사례에 의하면, LED 조명의 온도가 약 10도 낮아지는 경우 예상 수명은 약 57%, 효율은 약 14% 늘어난다. 이에 따라 방열 성능을 높이기 위한 LED 업계의 노력이 계속되고 있다.
LED는 방열을 위해 다양한 고방열성 소재/부품을 필요로 하며, 그 중 고방열 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)은 LED 조명의 주요 부품으로, 발생되는 열을 효과적으로 내보내 LED 조명의 수명과 효율을 높이는 기능을 한다. 고방열성 PCB는 일반적으로 회로층, 전기절연층, 기판으로 구성되며, 회로층은 전기저항이 낮고 열전도율이 높은 금속으로 주로 구성된다. 전기절연층은 회로층 및 기판 간의 접착력이 우수하면서 얇고 열전도율, 전기저항 및 절연파괴전압이 높은 세라믹 함유 고분자 복합체나 세라믹층으로 구성되며, 기판은 지지체로서 탄성계수가 크고 열전도율이 높은 금속이나 열팽창률이 반도체 소자 재료처럼 낮은 세라믹으로 구성되는 것이 일반적이다.
인쇄회로기판의 재질로는 다음을 예로 들 수 있다. 페놀수지 기판은 크라프트지에 페놀수지를 합성 후 이를 적층하여 만든 기판으로, 소요되는 비용은 적으나 치수변화가 크고 흡습성이 있으며, 전기적, 기계적 특성이 떨어지는 문제가 있다. 에폭시수지 기판은 유리섬유에 에폭시수지를 합성하여 제조하며, 치수변화와 흡습성이 적으나, 가격이 다소 비싸고 가공성 및 열전도성이 떨어지는 단점이 있다. 폴리이미드수지 기판은 폴리이미드를 사용한 것으로, 내충격성, 치수안정성 및 전기적 특성이 뛰어나나 가격이 고가이다. 컴퍼지트 기판은 두 가지 이상의 재질을 합성하고 적층하여 만든 것으로, 일반적으로 유리에 셀룰로오스를 합성하여 제조하며, 전기적, 기계적 특성이 우수하다. 세라믹 기판은 세라믹 도체 페이스트(paste)를 인쇄하여 만든 기판으로, 방열성 및 내열성이 우수하나, 세라믹 특성상 충격에 약해 잘 깨지는 단점이 있다. 금속 기판은 알루미늄 등의 금속으로 이루어져 있으며, 방열 특성이 우수하나 가공이 어렵고 비용이 높다.
한편, 전자부품의 고집적화 및 고용량화에 따라 요구되는 방열 수준이 더욱 높아지고 있으며, 인쇄회로기판에서 방열 효과는 기판의 신뢰성, 내구성을 결정하는 가장 중요한 사항으로, 이를 만족시키는 인쇄회로기판이 요구되고 있다. 이를 위하여 인쇄회로기판에 별도의 방열구조체를 부착하거나 우수한 가공성 및 내열성을 갖는 절연층을 구비하고, 또는 인쇄회로기판의 표면에 방열 도료를 코팅하거나 또는 우수한 방열 성능을 갖는 코어 부재를 사용하는 등의 방안이 제시되고 있다.
일 예로, 한국공개특허 10-2015-0029446호에는 탄소나노튜브, 그라핀 및 그라파이트를 사용한 방열 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판이 개시되어 있다. 그러나 탄소나노튜브는 고유의 반데르발스 힘에 의한 응집현상으로 분산이 용이하지 않으며, 열전도 복합체 내부에서 넓어진 표면적에 비례하는 높은 접촉저항 및 광자산란으로 인하여 이론적 예상 및 기대치에 비해 열전도 값이 낮은 문제점이 있다.
한국공개특허 10-2004-008788호는 유기폴리실록산 화합물을 사용한 인쇄회로기판 표면코팅용 절연무기도료 조성물에 관한 것으로, 절연층으로 사용되는 유기고분자의 열적 불안정은 다소 해결하였으나, 낮은 도막 두께에서도 크랙이 발생하기 쉬우며 열전도도가 낮은 단점이 있다.
또한, 한국등록특허 10-0865771호는 테트라에틸오소실리케이트 또는 메틸트리메톡시실란, 규산나트륨 또는 규산칼륨을 가수분해하여 바인더로 사용한 전자부품 방열용 코팅제가 개시되어 있으나, 가수분해는 물을 사용한 것으로 경도가 약하며, 도막이 얇고 도막에 공극이 많아 절연 성능을 기대하기 어렵다.
또한, 금속 기판을 인쇄회로기판의 코어 부재로 사용할 경우 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 기판들은 밀착력이 불량하여 도막 형성 시 들뜸 현상이 발생하고, 이로 인해 회로패턴을 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 도막 내에 존재하는 다량의 공극에 의해 크랙이 발생하여 우수한 방열성을 갖기에 어려움이 있다.
따라서, 전기·전자제품에 보다 우수한 방열성 및 절연성의 성능을 부여할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열전도성 및 절연 특성이 우수하여 뛰어난 방열 효과를 나타내는 방열용 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함하며,
상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질된 것을 특징으로 하는 방열용 조성물을 제공한다.
Figure 112020086454429-pat00001
Figure 112020086454429-pat00002
Figure 112020086454429-pat00003
Figure 112020086454429-pat00004
{상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,
2) n은 0 내지 20의 정수이고,
3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,
4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브인 것을 특징으로 한다.
상기 세라믹은 질화붕소(boron nitride; BN), 질화알루미늄(aluminum nitride; AlN), 산화알루미늄(aluminum oxide; Al2O3), 실리콘카바이드(silicon carbide; SiC), 산화베릴륨(beryllium oxide; BeO), 산화마그네슘(magnesium oxide; MgO) 및 질화규소(silicon nitride; Si3N4)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 질화붕소는 질화붕소 나노입자, 질화붕소 나노메시, 질화붕소 나노튜브, 질화붕소 나노시트 또는 질화붕소 에어로겔 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 합금은 Ag, Al, Cu, Au, Mg, Cr, Ni, W, Zn, Mo, Ti, Co, In, Fe 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 조합으로 이루어진다.
또한, 상기 합금은 Cu-Al 또는 Cu-Al-Zn을 포함하며, 상기 Cu-Al 합금은 Cu(구리) 20 내지 54 질량% 및 Al(알루미늄) 46 내지 80 질량%를 포함하고, 상기 Cu-Al-Zn 합금은 Cu(구리) 45 내지 55 질량%, Al(알루미늄) 40 내지 50 질량% 및 Zn(아연) 3 내지 6 질량%를 포함한다.
상기 고분자수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지 및 알키드 수지로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상이며, 상기 분산제는 triton-x, 셀룰로오스계 분산제 또는 폴리비닐계 분산제인 것을 특징으로 한다.
상기 방열용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 탄소나노튜브 8 내지 25 중량부, 상기 세라믹 10 내지 30 중량부, 상기 합금 5 내지 15 중량부, 상기 고분자수지 20 내지 40 중량부 및 상기 분산제 7 내지 22 중량부를 포함한다.
상기 방열용 조성물은 인쇄회로기판의 절연층, 인쇄회로기판의 표면 코팅용 또는 인쇄회로기판의 시트로 사용될 수 있다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은, 상기 방열용 조성물로 제조된 절연층을 구비하는 인쇄회로기판을 제공한다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은, 상기 방열용 조성물이 표면에 코팅된 인쇄회로기판을 제공한다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은, 상기 방열용 조성물로 제조된 시트를 포함하는 인쇄회로기판을 제공한다.
또 다른 측면에서 본 발명은 상기 조성물을 포함하는 열전도성 그리스, 열전도성 접착제, 열전도성 점착제, 열전도성 접착테이프, 열전도성 시트 또는 열전도성 필름을 제공한다.
본 발명에 따른 방열용 조성물은, 표면개질된 탄소나노튜브를 사용함으로써 분산성이 좋아 용액안정성 및 접착력이 우수하며, 세라믹 및 합금을 더 포함하여 우수한 열전도도 및 절연 성능을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 방열용 조성물은, 전기·전자제품에 뛰어난 방열 성능을 부여함으로써 제품의 수명 및 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방열용 조성물은, 인쇄회로기판의 기판과 회로층 사이에 절연층으로 사용되어 우수한 방열 및 절연 성능을 부여하고, 또는 인쇄회로기판 표면에 손쉽게 코팅함으로써 제조공정을 단축시키고, 뛰어난 방열 효과로 LED 등 전자부품의 수명을 연장하고 신뢰성을 부여할 수 있다.
또한, 인쇄회로기판의 시트로 사용할 경우 인쇄회로기판 자체에 뛰어난 방열 성능 부여함으로써 별도의 방열구조체 부착이 필요하지 않다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 성능 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 성능 평가 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 방열용 조성물 및 이를 이용한 인쇄회로기판에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 방열용 조성물은, 표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함한다.
탄소나노튜브는 열전도율이 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 동일하며, 강도는 철강보다 100배나 뛰어나다. 탄소섬유는 1％만 변형시켜도 끊어지는 반면 탄소나노튜브는 15％가 변형되어도 견딜 수 있다. 그러나 탄소나노튜브를 활용하기 위해서는 탄소나노튜브와 결합하게 되는 고분자 매트릭스 내에서 상분리, 응집, 낮은 분산성 및 접착성을 극복하는 것이 중요하다. 이를 위해 탄소나노튜브 표면을 물리화학적으로 처리하는 방법들이 이용되고 있다.
이에 본 발명에서는 탄소나노튜브의 표면개질을 통해 다양한 작용기를 도입함으로써 계면결합력을 향상시키고 분산성 및 용해성을 증가시켜 고분자와의 결합력을 개선하였다. 본 발명에서, 상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질되는 것이 바람직하다.
Figure 112020086454429-pat00005
Figure 112020086454429-pat00006
Figure 112020086454429-pat00007
Figure 112020086454429-pat00008
{상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,
2) n은 0 내지 20의 정수이고,
3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,
4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}
상기 탄소나노튜브(Carbon Nnotube; CNT)는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube) 또는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube)일 수 있다.
또한 본 발명에서는, 세라믹을 함께 사용함으로써 열전도도 및 절연성을 높여 방열 성능을 더욱 향상시켰다. 상기 세라믹은 질화붕소(boron nitride; BN), 질화알루미늄(aluminum nitride; AlN), 산화알루미늄(aluminum oxide; Al2O3), 실리콘카바이드(silicon carbide; SiC), 산화베릴륨(beryllium oxide; BeO), 산화마그네슘(magnesium oxide; MgO) 및 질화규소(silicon nitride; Si3N4)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 질화붕소일 수 있고, 상기 질화붕소는 질화붕소 나노입자, 질화붕소 나노메시, 질화붕소 나노튜브, 질화붕소 나노시트 또는 질화붕소 에어로겔 형태일 수 있다.
질화붕소는 고온에서의 안정성, 강한 경도, 산에 뛰어난 내식성, 약 5.5 eV의 넓은 밴드갭(band gap), 높은 전기절연성을 가질 뿐만 아니라 흑연과 유사한 층상구조를 가지고 있으며, 층방향으로 300W/mK 이상의 높은 열전도성을 가져 절연 충전재, 방열타일, 내화물 등 구조용 세라믹스뿐만 아니라 고휘도 LED 등 다량의 열을 발산하는 전자소자의 방열기판 및 열전도 소재로 활용된다. 질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotube; BNNT)는 탄소나노튜브와 유사한 육각의 격자구조로 연결된 관 형태이며, 탄소나노튜브의 탄소 위치에 보론과 질소 원자들이 교대로 결합하여 구성된다. BNNT는 CNT와 유사한 열전도도, 기계적 특성 등을 갖는 반면 전기적으로 금속성을 띠지 않으며, B-N 결합에서 붕소 및 질소의 전기음성도 차이로 인해 부분적인 이온성질을 가져 ~5-6 eV의 밴드갭을 가지기 때문에 전기적으로 절연성을 갖는다. 이 외에도 BNNT는 높은 화학적 안정성과 더불어 열안정성, 압전성, 높은 열중성자 흡수율 등 다양하고 독특한 특성을 가짐이 입증되었다.
상기 합금은 Ag, Al, Cu, Au, Mg, Cr, Ni, W, Zn, Mo, Ti, Co, In, Fe 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 Cu-Al 또는 Cu-Al-Zn 합금일 수 있다. 상기 합금을 함께 사용함으로써 더욱 우수한 열전도도를 가질 수 있다.
상기 Cu-Al 합금은 Cu(구리) 20 내지 54 질량% 및 Al(알루미늄) 46 내지 80 질량%를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 Cu-Al-Zn 합금은 Cu(구리) 45 내지 55 질량%, Al(알루미늄) 40 내지 50 질량% 및 Zn(아연) 3 내지 6 질량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 고분자수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지, 아크릴 수지 및 알키드 수지로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 방열용 조성물의 용도에 따라 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 절연층으로 사용될 경우 바람직하게는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지 또는 이들의 조합일 수 있으며, 인쇄회로기판의 표면 코팅용일 경우 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지, 알키드 수지 또는 이들의 조합일 수 있고, 이때 고분자수지는 바인더 역할을 하여 접착력을 향상시킨다. 또한, 상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 시트로 사용될 경우 바람직하게는 페놀 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한 써멀그리스(thermal grease), 써멀페이스트(thermal paste), 써멀 컴파운드(thermal compound)라고 불리우는 열전도성 그리스를 제공할 경우, 상기 고분자수지는 실리콘 수지 또는 오일을 베이스로 하며, 실리콘계 수지/오일에는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 또는 폴리메틸페닐실록산(polymethylphenylsiloxane)으로 하는 것이 바람직하다. 열전도성 접착제를 제공할 경우 아크릴계, 우레탄계열, 에폭시계열, 러버계열 등의 다양한 접착성 수지와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 수지를 예로 들면 하기와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 페놀 수지를 예로 들면, 페놀계, 자이록계, 비스페놀 A형계 또는 레조시놀계 수지 등일 수 있으며, 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노블락형 에폭시 수지, 알킬페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리글리시딜 이소시아네이트 에폭시 수지 또는 비환식 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리글리콜산(PGA), 폴리유산(PLA), 폴리(3-하이드록시부티레이트)(PHB), 폴리((3-하이드록시부티레이트)-co-(3-하이드록시발레레이트))(PHBV), 폴리((3-하이드록시부티레이트)-co-(3-하이드록시헥사노에이트))(PHBH), 폴리((3-하이드록시부티레이트)-co-(4-하이드록시부티레이트))(P3/4HB), 폴리부틸렌석시네이트(PBS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등을 예로 들 수 있다. 폴리이미드 수지로는 BPDA-PDA(3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디언하이드라이드-p-페닐렌디아민) 폴리이미드 또는 PMDA-ODA(3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디언하이드라이드-4,4'-옥시디아닐린) 폴리이미드를 예로 들 수 있으며, 폴리우레탄 수지로는 폴리에스테르폴리올 또는 폴리옥시테트라메틸렌폴리올을 예로 들 수 있다. 멜라민 수지로는 모노메티올멜라민, 다이메티올멜라민, 트리메티올 멜라민, 테트라메티올멜라민, 펜타메티올멜라민, 헥사메티올멜라민 등이 있으며, 실리콘 수지로는 폴리메틸하이드로실록산, 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산을 예로 들 수 있다. 우레아 수지로는 폴리우레아, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있으며, 알키드 수지로는 2염기산과 2가 알코올의 축합물 또는 불건성 유지방산으로 변성한 것인 불전화성 알키드 수지, 2염기산과 3가 이상의 알코올의 축합물인 전화성 알키드 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 triton-x, 셀룰로오스계 분산제 또는 폴리비닐계 분산제일 수 있다. 상기 셀룰로오스계 분산제로는 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 히드록시에틸셀룰로오스를 예로 들 수 있으며, 상기 폴리비닐계 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐부티랄을 예로 들 수 있다.
상기 방열용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 탄소나노튜브 8 내지 25 중량부, 상기 세라믹 10 내지 30 중량부, 상기 합금 5 내지 15 중량부, 상기 고분자수지 20 내지 40 중량부 및 상기 분산제 7 내지 22 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우, 열전도도, 전기저항성, 부착력, 점성, 코팅층의 균일성 등의 특성이 저하될 수 있다.
또한 상기 방열용 조성물은 용매 및 경화제를 추가로 더 포함할 수 있으며, 상기 용매는 균일한 분산성을 위한 것으로, 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 용매로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 경화제는 방열도료 조성물의 신속한 경화를 위해 첨가하는 것으로, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 또는 산무수물계 경화제에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 아민계 경화제로는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민, 디메틸아미노에탄올 등이 있으며, 상기 이미다졸계 경화제로는 이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 등을 포함한다. 또한, 산무수물계 경화제로는 프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물, 또는 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 등을 예로 들 수 있다.
또한, 상기 방열용 조성물은 인쇄회로기판의 인쇄회로기판의 절연층, 인쇄회로기판의 표면 코팅용 또는 인쇄회로기판의 시트로서 사용될 수 있다.
상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 절연층으로 사용될 경우 기판 위에 물리적 또는 화학적 표면처리를 통해 기판 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 물리적 표면처리로는 샌드블라스트, 드라이아이스블라스트, 비드블라스트, 숏트블라스트, 그라인딩 등을 예로 들 수 있으며, 소재 표면에 미세 요철을 형성하고 비표면적을 넓혀 기판과의 접착력이 향상되며, 경도, 내구성이 증가한다. 단, 기판의 두께가 얇을 경우 소재가 변형되거나 파괴될 수 있어 주의해야한다.
상기 화학적 표면처리로는 탈지, 에칭, 화성처리, 양극산화피막, PEO(Plasma electrolytic oxidation), MAO(microarc oxidation), 크로메이트, 인산염피막, 방전처리(플라즈마) 등이 있으며, 기판이 금속인 경우 사용되고, 마찬가지로 기판과의 접착력이 향상되며 절연성, 방열성, 내식성도 향상되는 장점이 있지만 처리비용은 물리적 표면처리에 비해 대체로 고가이다.
상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 표면에 코팅될 시 방열용 조성물을 기재에 코팅시키는 공지된 방법을 선택하여 사용할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써 스프레이, 딥 코팅, 실크 스크린, 롤 코팅, 침적 코팅 또는 스핀 코팅 등의 방법으로 도포하여 제조할 수 있다. 또한 도포 후 상온 건조, 열풍 건조, 오븐 건조 등에 의해 건조될 수 있다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은, 상기 방열용 조성물로 제조된 절연층을 구비하는 인쇄회로기판을 제공한다. 인쇄회로기판의 구조를 도 2와 같이 나타낼 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 2를 참조하여 설명하면, 인쇄회로기판(200)은 기판(10), 절연층(11) 및 회로층(13)으로 구성되며, 본 발명의 방열용 조성물은 기판(10)과 회로층(13) 사이에 형성되는 절연층(11)으로 이용될 수 있다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은, 상기 방열용 조성물이 표면에 코팅된 인쇄회로기판을 제공한다. 인쇄회로기판의 구조를 도 3과 같이 나타낼 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 3을 참조하여 설명하면, 인쇄회로기판(300)은 기판(10), 상기 기판(10)의 일 측면에 형성된 절연접착층(12), 상기 절연접착층(12) 상에 형성된 회로층(13) 및 상기 회로층 상에 형성된 방열코팅층(14)으로 구성된다. 본 발명의 방열용 조성물은 상기 회로층(13) 위에 코팅되어 방열코팅층(14)을 형성하며, 방열코팅층으로 인해 인쇄회로기판의 절연 및 방열 특성을 극대화 시킬 수 있다.
또한, 다른 측면에서 본 발명은, 상기 방열용 조성물로 제조된 시트를 포함하는 인쇄회로기판을 제공한다. 인쇄회로기판의 구조를 도 1과 같이 나타낼 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 1을 참조하여 설명하면, 인쇄회로기판(100)은 기판(10)과 회로층(13)으로 구성되며, 기판(10)의 시트로 본 발명의 방열용 조성물이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인쇄회로기판은 단면, 양면 또는 다층 구조일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
제조예 1. 탄소나노튜브 표면 개질
탄소나노튜브의 표면 개질은 하기 반응식에 의해 이루어진다.
Figure 112020086454429-pat00009
먼저, 탄소나노튜브 파우더를 3:1 부피비율의 황산과 질산의 혼합용액에 첨가하여 2시간 동안 상온에서 초음파 처리하여 분산시킨 후 온도를 실온으로 냉각시켰다. 이후 여과하면서 다량의 증류수로 세척하여 여과되는 용액의 pH가 중성이 될 때까지 세척한 후 건조시켰다.
1-1) 상기 화학식 1에서 R이 NH 2 인 경우
1,4-페닐렌디아민 (0.01 mol)을 0.22 M HCl 수용액 20 ㎖에 녹인 후 ice bath에서 NaNO2 (0.011 mol) 20 ㎖를 천천히 첨가하면서 교반시켰다. 이후 sodium tetrafluoroborate (0.01 M)를 첨가하고 반응이 완료된 후 건조시켜 디아조늄염을 얻었다. 상기 디아조늄염 2 g, K2S2O8 0.08 g, 상기 건조된 탄소나노튜브 0.4 g, 증류수 320 ㎖를 혼합하여 질소를 주입하며 85℃에서 12시간 동안 교반시킨 후 건조시켜 표면이 개질된 탄소나노튜브를 얻었다.
1-2) 상기 화학식 1에서 R이 COOH인 경우
4-아미노벤조익산 (0.01 mol)를 0.22 M HCl 수용액 20 ㎖에 녹인 후 ice bath에서 NaNO2 (0.011 mol) 20 ㎖를 천천히 첨가하면서 교반시켰다. 이후 sodium tetrafluoroborate (0.01 M)를 첨가하고 반응이 완료된 후 건조시켜 디아조늄염을 얻었다. 상기 디아조늄염 2 g, Azobisisobutyronitrile 0.3 g, 상기 건조된 탄소나노튜브 0.4 g, acetonitrile 80 ㎖를 혼합하여 질소를 주입하며 60℃에서 7시간 동안 교반시킨 후 건조시켜 표면이 개질된 탄소나노튜브를 얻었다.
상기 화학식 2로 표시되는 치환기, 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기 및 상기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면개질된 탄소나노튜브는 시그마알드리치에서 구매하여 사용하였다.
한국등록특허 10-1856665호에 기재된 평가방법에 따라 상기 표면개질된 탄소나노튜브의 표면이 성공적으로 개질되었음을 확인하였으며, 표면개질된 탄소나노튜브와 세라믹 및 합금이 수지와 함께 고르게 분산되어 조성물의 분산성 및 안정성이 우수함을 확인하였다. 표면개질되지 않은 탄소나노튜브에서 관찰할 수 없던 합금 및 세라믹의 분산력이 발생한 것으로 보아, 표면개질에 의해 도입된 아민 또는 카르복실산들과 합금 및 세라믹이 약한 수소결합 또는 킬레이팅이 형성되어 고르게 분산시키는 현상이 발생된 것으로 볼 수 있다.
실시예 1. 방열용 조성물 제조
상기 화학식 1(R = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브 15 중량부, 세라믹(질화붕소) 20 중량부, 합금(Cu-Al-Zn 합금) 7 중량부, 고분자수지(비스페놀A형 에폭시 수지) 27 중량부, 용매(메틸에틸케톤:톨루엔 1:1(v/v)) 21 중량부를 넣고 혼합하여 3시간 동안 교반한 후 분산제(Triton X-100) 8 중량부와 아민계 경화제(폴리프로필렌글리콜디아민) 2 중량부를 첨가하여 2시간 동안 교반하였다.
실시예 2. 방열용 조성물 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 2로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 3. 방열용 조성물 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 3으로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 4. 방열용 조성물 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 5. 방열용 조성물 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH2)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 6. 방열용 조성물 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH(CH2)17CH3)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1
표면개질된 탄소나노튜브 대신 표면이 개질되지 않은 일반 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 2
세라믹을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 3
합금을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
시험예 1. 방열 성능 평가
구리 기판에 상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 3에 따른 방열용 조성물을 20~30 ㎛ 두께로 코팅한 후 코팅된 기판 위에 LED를 장착하고 thermocouple을 부착하여 시간 경과에 따른 온도 변화를 측정하였다. 전력은 20W를 공급하였으며, 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.
경과 시간에 따른 온도(℃)
0분 10분 30분 1시간 4시간
실시예 1 35.2 44.5 46.8 48.3 51.4
실시예 2 35.2 46.7 49.7 52.2 54.8
실시예 3 35.1 40.6 43.9 45.0 46.9
실시예 4 35.2 43.8 46.5 49.1 51.2
실시예 5 35.1 43.0 47.1 48.9 51.0
실시예 6 35.2 44.1 47.1 47.8 49.2
비교예 1 35.2 54.2 57.1 63.2 69.5
비교예 2 35.2 55.6 58.6 62.8 72.0
비교예 3 35.1 54.7 57.9 60.9 68.4
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 6은 4시간 경과 후 평균 온도가 50.8℃인 반면, 비교예 1 내지 3의 경우 평균 70℃의 높은 온도를 나타냄에 따라 실시예가 비교예에 비해 온도 변화가 낮음을 알 수 있으며, 이에 따라 방열 성능이 우수함을 확인하였다. 그 중 실시예 3이 46.9℃로 가장 우수한 결과를 나타내었다. 실시예 1 내지 6과 비교예 1을 비교해 보면, 실시예 1 내지 6은 개질된 탄소나노튜브를 사용한 것이고, 비교예 1은 개질되지 않은 탄소나노튜브를 사용한 것으로, 실시예 1 내지 6의 경우 탄소나노튜브의 표면을 개질함으로써 개질되지 않은 탄소나노튜브에 비해 분산력이 향상되어 코팅 조성물 내 탄소나노튜브가 고르게 분산됨에 따라 우수한 성능을 나타내는 것으로 생각된다. 한편, 비교예 2 및 비교예 3은 세라믹 또는 합금이 미첨가 된 것으로, 탄소나노튜브, 세라믹 및 합금이 모두 포함된 실시예 1 내지 6에 비해 낮은 방열 특성을 보이는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 탄소나노튜브, 세라믹 및 합금을 함께 사용함으로써 시너지 효과를 나타내어 더욱 우수한 방열 성능을 갖는 것을 확인할 수 있다.
시험예 2. 열 방사 효율 평가
가로, 세로, 높이가 각각 35 mm×35 mm×1.5 mm인 구리 기판에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 방열용 조성물을 20~30 ㎛ 두께로 코팅한 후 코팅된 기판을 가로, 세로, 높이 각각 32 ㎝×30 ㎝×30 ㎝인 아크릴 챔버 중앙에 위치시킨 후 챔버 내부의 온도와 구리 기판의 온도를 25±0.2℃가 되도록 조절하였다. 이후 구리 기판에 열원으로 가로, 세로 각각 20 ㎜×20 ㎜의 LED를 TIM(열전도성 테이프: 1W/mk)을 사용하여 붙여 시험 시편을 제조하였다. 제조된 시편의 열원에 2.1W(DC 3.9V, 0.53A)의 입력전력을 인가하여 열을 발생시키고, 90분 유지한 후 구리 기판 정중앙의 상부 5 cm 지점의 온도를 측정하여 열방사율을 평가하였다. 열방사율은 방열 코팅층이 구비되지 않은 기재에 대해 동일조건에서 측정한 온도를 기준으로 하여 하기 하기 식 1에 따라서 계산하였다.
[식 1]
열 방사 효율(%)={(구리 기판 정중앙 상부 5 cm 지점의 온도(℃)/미코팅 구리 기판 정중앙 상부 5 cm 지점의 온도(℃))-1}×100(%)
열 방사 효율(%)
실시예 1 92.6
실시예 2 88.7
실시예 3 96.5
실시예 4 93.0
실시예 5 93.0
실시예 6 93.2
비교예 1 61.8
비교예 2 68.4
비교예 3 72.2
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 6은 우수한 열 방사 효율을 보임을 확인할 수 있으며, 반면 비교예 1 내지 3은 실시예에 비해 열 방사 효율이 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 실시예들 중 실시예 3이 96.5%로 가장 높은 열 방사 효율을 보임에 따라 상기 시험예 1의 결과와 유사함을 알 수 있다. 이로써 탄소나노튜브의 표면개질 여부, 세라믹과 합금의 첨가 여부에 따라 열 방사 효율이 달라지는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 방열용 조성물은 우수한 열 방사 효율을 가져 인쇄회로기판의 방열 성능에 우수한 효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.
시험예 3. 절연 성능 평가
구리 기판에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 방열용 조성물을 20~30 ㎛ 두께로 코팅한 후 저항값 측정을 수행하였다.
저항값(Ω/sq.)
실시예 1 6.4×1012
실시예 2 2.1×1013
실시예 3 8.1×1012
실시예 4 5.9×1012
실시예 5 6.3×1012
실시예 6 6.2×1012
비교예 1 2.5×109
비교예 2 1.8×107
비교예 3 7.2×109
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 전기저항값은 비교예들에 비해 훨씬 우수한 것을 확인할 수 있다. 반면 비교예 1 내지 3의 경우 실시예들에 비해 낮은 전기저항값을 나타내며, 그 중 비교예 2는 절연 성능이 뛰어난 질화붕소가 함유되지 않아 다른 비교예들에 비해 더 낮은 저항값을 나타내는 것으로 사료된다.
시험예 4. 접착성 평가
상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 3에 따른 부착성을 시험하기 위해 강판에 가로 및 세로를 5 ㎜ 간격으로 선을 그어 총 100개의 정사각형을 만든 후에 시료를 20~30 ㎛ 두께로 도포한 후 테이프를 박리시켜 남아있는 정사각형의 개수로 부착성을 평가하였다. 박리가 되지 않았을 경우 부착성을 우수로, 5% 미만 박리되었을 때 양호, 5% 이상 박리되었을 때 불량으로 평가기준을 정하였다.
접착성
실시예 1 우수
실시예 2 우수
실시예 3 우수
실시예 4 우수
실시예 5 우수
실시예 6 우수
비교예 1 불량
비교예 2 양호
비교예 3 양호
상기 표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 6은 테이프 박리 후에도 코팅층이 벗겨지지 않아 접착성이 매우 우수하였으며, 비교예 2 및 3은 비교적 양호한 접착성을 보였다. 그러나 비교예 1은 접착성이 불량하였는데, 이는 개질되지 않은 탄소나노튜브를 사용함으로써 분산성이 저하된 것에 기인하는 것으로 사료된다. 반면 실시예 1 내지 6, 비교예 2 및 3은 표면개질된 탄소나노튜브로 인해 우수한 접착성을 보였다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 방열용 조성물은 우수한 방열성, 열 방사성, 전기저항성, 접착성의 성능을 가지는 것을 확인하였으며, 이로써 인쇄회로기판의 표면에 코팅하여 방열 코팅층을 형성할 시 뛰어난 방열 및 절연 성능을 가짐을 예상할 수 있다. 또한, 이를 절연층으로 이용함으로써 방열 성능이 우수한 인쇄회로기판을 얻을 수 있다. 이에 착안하여, 본 발명에서는, 상기 방열용 조성물을 인쇄회로기판의 시트로 사용하여 기판 자체에 우수한 방열 성능을 갖는 인쇄회로기판을 제조하였다.
실시예 7. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조
상기 화학식 1(R = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브 12 중량부, 세라믹(질화붕소) 18 중량부, 합금(Cu-Al-Zn 합금) 10 중량부, 분산제(Triton X-100) 10 중량부, 용매(메틸에틸케톤:톨루엔 1:1(v/v)) 12 중량부를 넣고 혼합하여 3시간 동안 교반한 후 에폭시 수지 35 중량부와 아민계 경화제(폴리프로필렌글리콜디아민) 2 중량부를 혼합 및 교반하여 반경화상태로 시트화한 후 이를 핫 프레스 가공을 통해 성형함으로써 기판을 제조하였다.
실시예 8. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 2로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 9. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 3으로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 10. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 11. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH2)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 12. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조
상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH(CH2)17CH3)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.
시험예 5. 인쇄회로기판의 방열 성능 평가
상기 실시예 7 내지 12에서 제조된 인쇄회로기판을 LED 조명장치에 적용했을 때의 방열 특성을 평가하였다. 즉, 인쇄회로기판을 10 ㎝×10 ㎝×3 ㎜로 제작한 상태에서 DC 10.2V, 0.684A를 인가했을 때 시간에 따라 온도 변화를 나타낸 것이다. 또한, 기존에 사용되는 메탈 PCB(알루미늄)를 비교예 4로 사용하였다.
시간(min) 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 비교예 4
0 18.6 18.5 18.5 18.4 18.5 18.4 18.5
5 24.9 28.1 22.5 25.0 25.4 25.0 38.2
10 36.5 42.6 36.2 39.8 37.5 37.2 53.7
30 46.5 52.7 44.8 48.4 46.3 46.5 60.9
60 51.9 55.2 50.0 53.2 52.7 52.6 68.4
90 52.6 56.1 51.1 54.6 53.4 53.9 70.2
150 53.7 56.9 51.9 55.1 54.5 54.2 74.2
200 54.9 57.7 52.6 55.2 55.3 55.0 79
300 55.5 58.8 52.7 55.8 55.7 55.5 79.4
상기 표 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 방열용 조성물로 제조된 인쇄회로기판의 경우 종래 사용되는 메탈 PCB인 알루미늄판에 비해 방열 성능이 우수함을 알 수 있다. 실시예 7 내지 12 모두 월등히 우수한 성능을 보였으며, 그 중 실시예 9가 52.7℃로 방열 효과가 가장 우수하였다. 이에 따라 종래 메탈 PCB를 대신하여 더욱 향상된 방열능을 갖는 인쇄회로기판 소재로 사용될 수 있을 것이다.
종합해 볼 때, 본 발명에 따른 방열용 조성물은 열전도성 및 절연성이 우수하고, 부착성이 좋아 인쇄회로기판의 방열을 위한 표면 코팅용으로 사용될 수 있으며, 기판과 회로층 사이의 절연층으로 사용되어 인쇄회로기판의 방열 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 인쇄회로기판의 시트로 사용되어 기판 자체에 방열 성능을 부여할 수도 있으며, 이에 따라 우수한 방열 성능을 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 인쇄회로기판을 예를 들어 설명했지만 인쇄회로기판뿐만 아니라 다양한 전기·전자제품에 적용하여 사용할 수 있으며, 예로, LED 등의 성능 및 수명 향상에 기여할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100, 200, 300: 인쇄회로기판 10: 기판
11: 절연접착층 12: 절연층
13: 회로층 14: 방열코팅층

Claims (16)

  1. 표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함하는 방열용 조성물에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질되어 있고,
    상기 합금은 Cu(구리) 45 내지 55 질량%, Al(알루미늄) 40 내지 50 질량% 및 Zn(아연) 3 내지 6 질량%를 포함하는 Cu-Al-Zn 합금이며,
    상기 방열용 조성물 100 중량부에 대하여 상기 탄소나노튜브 8 내지 25 중량부, 상기 세라믹 10 내지 30 중량부, 상기 합금 5 내지 15 중량부, 상기 고분자수지 20 내지 40 중량부 및 상기 분산제 7 내지 22 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
    Figure 112020110335155-pat00010
    Figure 112020110335155-pat00011

    Figure 112020110335155-pat00012
    Figure 112020110335155-pat00013

    {상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
    1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,
    2) n은 0 내지 20의 정수이고,
    3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,
    4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 또는 다중벽 탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  3. 제1항에 있어서, 상기 세라믹은 질화붕소(boron nitride; BN), 질화알루미늄(aluminum nitride; AlN), 산화알루미늄(aluminum oxide; Al2O3), 실리콘카바이드(silicon carbide; SiC), 산화베릴륨(beryllium oxide; BeO), 산화마그네슘(magnesium oxide; MgO) 및 질화규소(silicon nitride; Si3N4)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 고분자수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지 및 알키드 수지로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  6. 제1항에 있어서, 상기 분산제는 triton-x, 셀룰로오스계 분산제 또는 폴리비닐계 분산제인 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  7. 제3항에 있어서, 상기 질화붕소는 질화붕소 나노입자, 질화붕소 나노메시, 질화붕소 나노튜브, 질화붕소 나노시트 또는 질화붕소 에어로겔 형태인 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 방열용 조성물은 인쇄회로기판의 절연층, 인쇄회로기판의 표면 코팅용 또는 인쇄회로기판의 시트인 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  13. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 열전도성 그리스, 열전도성 접착제, 열전도성 점착제, 열전도성 접착테이프, 열전도성 시트 및 열전도성 필름으로 이루어진 군에서 어느 하나로 선택되는 것에 포함되는 것을 특징으로 하는 방열용 조성물
  14. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항, 제12항 중 어느 한 항에 따른 방열용 조성물로 제조된 절연층을 구비하는 인쇄회로기판
  15. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항, 제12항 중 어느 한 항에 따른 방열용 조성물이 표면에 코팅된 인쇄회로기판
  16. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제7항, 제12항 중 어느 한 항에 따른 방열용 조성물로 제조된 시트를 포함하는 인쇄회로기판

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