KR102209746B1 - Heat Radiation and Adhesive Sheet for LED Package - Google Patents
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Abstract
발열성 소자에 사용되는 다층 방열 점착 시트로서, 발열성 소자에 사용되는 다층 방열 점착 시트로서, 아크릴계 수지 및 익스팬더블 그라파이트(Expandable Graphite)를 포함하는 코어층, 아크릴계 점착 수지 및 무기 방열 필러를 포함하며, 코어층의 양면에서 최외층을 이루는 두 개의 스킨층을 포함하는 다층 방열 점착 시트를 제공한다.As a multilayer heat dissipation adhesive sheet used in a heat generating element, as a multilayer heat dissipation adhesive sheet used in a heat generating element, it includes a core layer including an acrylic resin and expandable graphite, an acrylic adhesive resin, and an inorganic heat dissipation filler, , It provides a multilayer heat dissipation adhesive sheet comprising two skin layers forming the outermost layer on both sides of the core layer.
Description
본 발명은 발열성 소자에 사용되는 다층 방열 점착 시트로서, 아크릴계 수지 및 익스팬더블 그라파이트(Expandable Graphite)를 포함하는 코어층, 아크릴계 점착 수지 및 무기 방열 필러를 포함하며, 코어층의 양면에서 최외층을 이루는 두 개의 스킨층을 포함하는 다층 방열 점착 시트에 관한 것이다.The present invention is a multilayer heat dissipation adhesive sheet used in a heat generating element, comprising a core layer including an acrylic resin and expandable graphite, an acrylic adhesive resin, and an inorganic heat dissipation filler, and includes an outermost layer on both sides of the core layer. It relates to a multilayer heat-dissipating adhesive sheet comprising two skin layers forming.
기술의 발전에 따라, 반도체칩이 소형화되고, 고집적화되고, 이에 따라 전자기기의 고기능성 및 고용량화가 가속화되고 있다. 고기능성 및 고용량의 전자기기들은 하나의 제품으로 종전에 다수의 제품이 수행해야 했던 일을 처리하게 되어, 업무효율과 공간효율성은 향상된 반면, 전자기기가 작동할 때 발생되는 열과 전자파의 양이 현저히 증가됨에 따라, 전자기기 자체의 오작동을 초래하거나 심하게는 전자기기 자체의 열화나 발화가 발생되는 문제가 생겨났다.With the development of technology, semiconductor chips are miniaturized and highly integrated, and accordingly, high functionality and high capacity of electronic devices are accelerating. High-functionality and high-capacity electronic devices are one product that handles the work that many products had to do in the past, improving work efficiency and space efficiency, while the amount of heat and electromagnetic waves generated when electronic devices are operating is remarkably reduced. With the increase, a problem has arisen that causes malfunction of the electronic device itself, or severely deteriorates or ignites the electronic device itself.
특히, 전자기기의 내부에는 실제 제품을 가동하는 전자부품뿐만 아니라 열에 취약한 소재로 구성된 전자제품의 하우징이나, 내부 기판 및 접착제 등이 함께 내장되어 있기 때문에 전자기기의 작동 시 발생되는 열을 제거하는 것이 전자기기의 안정성과 직결되는 매우 중요한 문제로 대두되었다.In particular, since the inside of the electronic device contains not only the electronic components that actually operate the product, but also the housing of the electronic product made of a material that is vulnerable to heat, the internal substrate and adhesive, etc., it is necessary to remove the heat generated when the electronic device is operated. It has emerged as a very important problem directly related to the stability of electronic devices.
일반적으로 소형화 디스플레이, 타블릿, 휴대용 개인 단말기 등의 소형 전자제품은 내부에서 발생한 열을 외부로 적절하게 확산시키지 못할 경우, 과도하게 축적된 열로 인하여 화면의 결함이 발생, 시스템의 장애와 고장을 유발할 수 있다. 최근 화두가 되고 있는 LED에 대한 응용에 있어서 가장 문제가 되는 부분은 발열로 인하여 공급된 전력이 15 ~ 25 %정도의 에너지만이 빛으로 변화되어 발광할 뿐, 나머지 75 ~ 85 %가 열로 소모된다는 것이다. 이러한 전력의 상당 부분이 열로 소모되며 LED 모듈의 온도를 상승시켜 발광효율 및 제품의 수명에 영향을 끼치며, 패키지의 내구성 등 제품의 전반적인 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 문제점을 야기 시킨다.In general, small electronic products such as miniaturized displays, tablets, portable personal terminals, etc., if the heat generated internally cannot be properly diffused to the outside, screen defects may occur due to excessive accumulated heat, causing system failure and failure. have. The most problematic part in the application of LED, which has become a hot topic in recent years, is that only 15 to 25% of the energy supplied by heat is converted into light and emit light, and the remaining 75 to 85% is consumed as heat. will be. A significant portion of this power is consumed as heat, and the temperature of the LED module rises, affecting the luminous efficiency and the life of the product, and causing problems that lower the overall reliability of the product, such as the durability of the package.
이러한 문제점에도 불구하고, 디스플레이나, 타블릿, PC, 조명등과 같은 전자제품에 사용되는 LED의 경우 앞에서 언급한 소형화, 집적화에 따른 모듈의 두께 감소로 인하여 방열팬과 히트싱크의 장착이 불가한 바, 대신에 LED로부터 발생하는 열을 알루미늄과 같은 금속을 이용하여 플레이트로 방출하는 방법을 사용한다. LED와 알루미늄 플레이트 사이에는 효율적인 열 전달이 가능한 방열 부재가 필요하다.Despite these problems, in the case of LEDs used in electronic products such as displays, tablets, PCs, and lighting, it is impossible to install a heat dissipation fan and a heat sink due to the reduction in the thickness of the module due to the aforementioned miniaturization and integration. Instead, it uses a method of dissipating the heat generated by the LED to the plate using a metal such as aluminum. A heat dissipating member capable of efficient heat transfer between the LED and the aluminum plate is required.
이를 위해 0.1 ~3.0 W/mK 정도의 고방열성 시트를 사용할 수 있으나, LED와 알루미늄 플레이트를 강하게 접합하기 위하여 별도의 접착, 볼트, 리벳 등으로 LED와 알루미늄 플레이트를 부착하는 추가 공정을 거쳐야 하고, 추가 공정을 수행한 후에는 재설치하거나 분리하는 것이 어렵다는 단점이 있다. For this, a highly heat-dissipating sheet of about 0.1 to 3.0 W/mK can be used, but in order to strongly bond the LED and the aluminum plate, an additional process of attaching the LED and the aluminum plate with separate bonding, bolts, rivets, etc. The disadvantage is that it is difficult to reinstall or separate after performing the process.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 시중에는 점착성의 방열 시트를 사용하여, LED와 알루미늄 플레이트를 점착하면서도 LED에서 발생된 열을 플레이트로 전달하여 효율적인 열방출이 가능하도록 구성하고 있다.In order to solve this problem, an adhesive heat dissipation sheet is used on the market to allow efficient heat dissipation by transferring heat generated from the LED to the plate while adhering the LED and the aluminum plate.
그러나, 기존의 방열시트는 높은 열전도율을 가지는 동시에 강력한 점착력을 갖지 못하고, 높은 열전도도를 갖는 점착 시트의 경우 점착력이 낮아 작업성이 떨어지고 이를 이용한 전자기기의 제품안정성 문제를 야기할 수 있는 문제점이 있고, 높은 점착력을 갖는 방열시트의 경우 열전도도가 감소하며 발생된 열을 충분하게 방출하지 못함에 따라 전자기기 자체의 오작동이나 고장을 유발할 수 있는 문제점이 있고, 한번 점착된 이후에는 다시 떼서 재부착하는 등의 추가 작업이 어려운 문제점이 있다.However, the existing heat dissipation sheet has a high thermal conductivity and does not have strong adhesive strength, and in the case of an adhesive sheet having high thermal conductivity, there is a problem that the adhesive strength is low, resulting in poor workability and product stability problems of electronic devices using the same. , In the case of a heat dissipation sheet with high adhesion, the thermal conductivity decreases and the generated heat is not sufficiently discharged, which may cause malfunction or failure of the electronic device itself.After it has been adhered, it is removed and reattached. There is a problem that it is difficult to further work such as.
한편, 고집적 소자는 발열량이 과다한 경우에는 주변의 다른 부품이나, 소자 자체로서 열화하여 화재가 발생될 위험이 있는데, 보통 점착 시트나 점착 테이프는 폴리머 소재 등으로 이루어져 열에 의해 변형되거나 열화되기 쉬워서, 고집적 소자에 난연 소재가 활용되고 있으나, 기본적인 점착 시트나 점착 테이프 내지는 방열 소재로서의 기능을 가지는 것과 동시에 난연성을 확보하기 어려운 문제가 있었는 바, 이를 위한 다양한 시도가 계속되고 있다.On the other hand, high-integration devices may deteriorate as other components or devices themselves in the event of excessive heat generation and cause fire. Usually, adhesive sheets or adhesive tapes are made of polymer materials and are easily deformed or deteriorated by heat. Although a flame-retardant material is used in a device, there is a problem in that it has a function as a basic adhesive sheet, an adhesive tape, or a heat dissipating material, and it is difficult to secure flame retardance, and various attempts for this have been continued.
앞서 언급한 바와 같이, 기술의 발전에 따라 전자기기는 점차 고기능화, 고용량화되어 다수의 전자기기에서 발생되던 열이 하나의 전자기기에서 폭발적으로 발생됨에 따라, 전자기기 내부의 열을 효율적으로 방출하면서도 점착 후에 LED와 방열판을 분리하여 재점착하는 등의 재작업이 가능한 수준의 점착력을 갖는 방열 점착 시트의 개발이 필요한 실정이다.As mentioned above, with the advancement of technology, electronic devices are gradually becoming more functional and high-capacity, and heat generated by multiple electronic devices is explosively generated in one electronic device. It is necessary to develop a heat-dissipating adhesive sheet having an adhesive strength that can be reworked, such as separating and re-adhering the LED and the heat sink later.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.
본 발명은 고밀도의 소자와 같이 발열량이 많은 고집적소자에서 사용되는 방열 점착 시트로서, 방열 특성과 점착 특성이 모두 우수하면서도, 난연성을 가져 고집적 소자에 사용하기 적합한 방열 점착 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a heat-dissipating adhesive sheet used in a highly integrated device having a large amount of heat, such as a high-density device, having excellent heat dissipation properties and adhesive properties, and having flame retardancy and suitable for use in highly integrated devices.
특히, 본 발명은 발열량이 많은 LED 소자에 사용하기 위해 고방열 특성을 가지면서도, 작업성이 우수하고 방열 점착 시트의 점착성 또한 우수한 특성을 갖는 다층 방열 점착 시트를 제공한다.In particular, the present invention provides a multilayer heat-dissipating adhesive sheet having high heat dissipation characteristics, excellent workability, and excellent adhesion of the heat-dissipating adhesive sheet for use in LED devices with a large amount of heat.
구체적으로 본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는, 아크릴계 수지 및 익스팬더블 그라파이트(Expandable Graphite)를 포함하는 코어층, 아크릴계 점착 수지 및 무기 방열 필러를 포함하며, 코어층의 양면에서 최외층을 이루는 두 개의 스킨층을 포함한다.Specifically, the multilayer heat dissipation adhesive sheet according to the present invention includes a core layer including an acrylic resin and expandable graphite, an acrylic adhesive resin, and an inorganic heat dissipation filler, and comprises two outermost layers on both sides of the core layer. It includes a skin layer.
본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는, 익스팬더블 그라파이트의 평균입경이 10 내지 100 ㎛(마이크로미터)인 것을 포함할 수 있고, 코어층의 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 100 중량부로 포함될 수 있다.The multilayer heat dissipation adhesive sheet according to the present invention may include an expandable graphite having an average particle diameter of 10 to 100 μm (micrometer), and may be included in an amount of 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin of the core layer. .
본 발명을 구성하는 스킨층의 무기 방열 필러는 수산화 알루미늄(Al(OH)3), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 질화붕소(BN), 산화 베릴륨(BeO) 페라이트(Fe2O3), 실리콘 산화물(SiO2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있고, 스킨층의 아크릴계 점착 수지 100 중량부를 기준으로, 10 내지 300 중량부로 포함될 수 있다.The inorganic heat dissipating filler of the skin layer constituting the present invention is aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), beryllium oxide (BeO) ferrite It may be at least one selected from the group consisting of Fe 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO 2 ), and may be included in an amount of 10 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic adhesive resin of the skin layer.
구체적으로, 상기 무기 방열 필러는 질화붕소(BN)와 알루미늄계 필러를 포함하는 것일 수 있고, 평균입경은 0.1 내지 20 ㎛(마이크로미터)인 것일 수 있다.Specifically, the inorganic heat dissipation filler may include boron nitride (BN) and an aluminum-based filler, and the average particle diameter may be 0.1 to 20 μm (micrometer).
한편, 본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는 코어층에 추가 무기 방열 필러를 더 포함할 수 있고, 상기 무기 방열 필러는 알루미늄계 필러인 것일 수 있다.Meanwhile, the multilayer heat dissipation adhesive sheet according to the present invention may further include an additional inorganic heat dissipation filler in the core layer, and the inorganic heat dissipation filler may be an aluminum-based filler.
상기 코어층은 분산제를 더 포함할 수 있고, 상기 분산제는 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다.The core layer may further include a dispersant, and the dispersant may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 점착 시트는 고용량의 전자기기에 사용하기 적합하고, 발열량이 많은 LED 패키징에 사용하기에 특히 적합한 고방열 특성을 가지며, 이와 동시에 점착 특성 또한 우수한 효과를 가진다.As described above, the heat dissipation adhesive sheet according to the present invention is suitable for use in high-capacity electronic devices, has high heat dissipation properties particularly suitable for use in LED packaging with a large amount of heat, and at the same time has excellent adhesive properties. .
방열 시트 자체로서 점착성을 가지므로, 방열 시트를 설치한 후, LED를 방열판에 부착하기 위한 리벳, 볼트 등에 의한 추가 작업이 필요하지 않음에 따라 공정이 간소화되는 효과가 있다.Since the heat dissipation sheet itself has adhesiveness, after installing the heat dissipation sheet, there is an effect of simplifying the process as additional work by rivets, bolts, etc. for attaching the LED to the heat sink is not required.
도 1은 본 발명에 방열 점착 시트의 구성을 나타낸 모식도이다;
도 2 및 도 3은 실험예 1에 따라 제조된 시편의 이미지이다.
도 4 및 도 5는 실험예 1에 따라 제조된 시편의 점착력과 방열 특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다;
도 6 내지 8은 실험예 2에 따라 제조된 시편의 점착력을 나타낸 그래프이다;
도 9는 실험예 2에 따라 제조된 시편의 이미지이다;
도 10은 실험예 3의 실험결과를 나타낸 이미지이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a heat dissipating adhesive sheet in the present invention;
2 and 3 are images of specimens manufactured according to Experimental Example 1.
4 and 5 are graphs showing the results of measuring adhesion and heat dissipation properties of a specimen prepared according to Experimental Example 1;
6 to 8 are graphs showing the adhesive strength of the specimen prepared according to Experimental Example 2;
9 is an image of a specimen prepared according to Experimental Example 2;
10 is an image showing the experimental results of Experimental Example 3.
이하에서, 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.Hereinafter, each configuration will be described in more detail, but this is only an example, and the scope of the present invention is not limited by the following content.
본 발명은 방열 점착 시트로서, 발열량이 많은 LED 패키징용으로 사용하기에 특히 적합한 특성을 가지며, LED에서 발생된 열을 방열판으로 전달하여 열의 효율적인 배출이 가능하도록 하면서도, 이와 동시에 방열 시트의 양면이 LED와 방열판을 점착할 수 있도록 점착 특성을 가지는 방열 점착 시트에 관한 것이다.The present invention is a heat-dissipating adhesive sheet, which has a characteristic particularly suitable for use in LED packaging with a large amount of heat, and transfers heat generated from the LED to a heat sink to enable efficient heat dissipation, and at the same time, both sides of the heat-radiating sheet are LED It relates to a heat-dissipating adhesive sheet having adhesive properties to adhere to and a heat-dissipating plate.
종래의 방열 점착 시트는 점착 특성과 고방열 특성을 동시에 만족하는 것이 어려웠다. 고방열 특성을 갖는 방열 점착 시트의 경우에는 발열량이 증가함에 따라, 점착층의 스웨팅 현상이 발생되어 점착력이 떨어지는 문제가 발생되고, 이는 전자기기의 안전성이나 고장의 원인이 되는 등의 다양한 문제가 유발되었다. 이와는 반대로, 고열에서도 물성이 변하지 않는 방열 점착 시트를 도입하는 경우에는 방열 특성이 떨어지거나, 시트층이 변성되어 시트 내부의 필러가 고르게 분산되지 못하고 시트의 특정부위에 뭉치는 등의 문제로 인해 방열 시트로서 제대로 기능하지 못하는 문제가 있었다.It has been difficult for the conventional heat-dissipating adhesive sheet to simultaneously satisfy adhesive properties and high heat-dissipating properties. In the case of a heat-dissipating adhesive sheet having high heat dissipation characteristics, as the amount of heat increases, a sweating phenomenon of the adhesive layer occurs, resulting in a problem that the adhesive strength decreases, which causes various problems such as safety or failure of electronic devices. Triggered. On the contrary, in the case of introducing a heat-dissipating adhesive sheet that does not change its physical properties even at high temperatures, heat dissipation is caused by problems such as poor heat dissipation properties, or the sheet layer is denatured, so that the fillers inside the sheet are not evenly distributed and clumped in a specific part of the sheet. There was a problem that it could not function properly as a sheet.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해, 발열성 소자에 사용되는 방열 점착 시트로서, 아크릴계 수지 및 익스팬더블 그라파이트(Expandable Graphite)를 포함하는 코어층; 아크릴계 점착 수지 및 무기 방열 필러를 포함하며, 코어층의 양면에서 최외층을 이루는 두 개의 스킨층; 을 포함하는 다층 구조로 구성됨으로써 방열 특성과 점착 특성이 모두 우수한 방열 점착 시트를 제공한다.In order to solve this problem, the present invention is a heat-dissipating adhesive sheet used in a heat generating element, comprising: a core layer comprising an acrylic resin and expandable graphite; Two skin layers comprising an acrylic pressure-sensitive adhesive resin and an inorganic heat dissipating filler, and forming an outermost layer on both surfaces of the core layer; It provides a heat-dissipating adhesive sheet having excellent heat dissipation properties and adhesive properties by having a multi-layered structure including.
더욱이, 코어층이 익스팬더블 그라파이트를 포함함에 따라, 발열량이 과다한 경우에도 연소되지 않아 난연성이 특히 우수한 특성을 가진다.Moreover, since the core layer contains expandable graphite, it does not burn even when the amount of heat generated is excessive, and thus has particularly excellent flame retardancy.
본 발명의 다층 방열 점착 시트를 구성하는 코어층은 방열 필러로서 익스팬더블 그라파이트, 즉, 팽창 흑연을 포함한다. 익스팬더블 그라파이트는 코어층의 주요 필러로서 포함되어 코어층의 방열 특성을 향상시키는 효과를 가지며, 익스팬더블 그라파이트 자체의 난연특성에 의해 점착 시트의 난연성 또한 향상된 효과를 가진다.The core layer constituting the multilayer heat-radiating adhesive sheet of the present invention contains expandable graphite, that is, expanded graphite, as a heat-radiating filler. Expandable graphite is included as a main filler of the core layer and has an effect of improving the heat dissipation characteristics of the core layer, and the flame retardancy of the pressure-sensitive adhesive sheet is also improved by the flame-retardant properties of the expandable graphite itself.
상기 익스팬더블 그라파이트는 평균입경이 10 내지 100 ㎛(마이크로미터)일 수 있고, 바람직하게는, 25 내지 75 ㎛(마이크로미터), 가장 바람직하게는 30 내지 70 ㎛(마이크로미터)인 것이 바람직하다.The expandable graphite may have an average particle diameter of 10 to 100 μm (micrometer), preferably 25 to 75 μm (micrometer), most preferably 30 to 70 μm (micrometer).
상기 크기보다 작은 입자크기를 갖는 경우, 2차 중합과정에서 광경화효율이 떨어져 테이프 내지 시트로 활용할 수 있는 수준의 강도를 갖지 못하는 문제점이 있고 익스팬더블 그라파이트는 UV를 차단하는 효과를 가지기 때문에, 아크릴 수지를 이용한 UV 경화율이 상대적으로 감소하기 때문에, UV를 조사하여 시트를 경화시키는 것이 불가하거나 어려운 문제점이있다. 상기 크기보다 큰 입자크기를 갖는 경우, 코어층 내에서 익스팬더블 그라파이트의 분산성이 떨어져 방열 특성이 저감되는 문제가 있다.In the case of having a particle size smaller than the above size, there is a problem in that the photocuring efficiency is lowered in the secondary polymerization process, so that the expandable graphite does not have a level of strength that can be used as a tape or sheet, and the expandable graphite has an effect of blocking UV. Since the UV curing rate using the resin is relatively reduced, it is impossible or difficult to cure the sheet by irradiation with UV. In the case of having a particle size larger than the above size, there is a problem in that the dispersibility of the expandable graphite in the core layer is lowered and the heat dissipation characteristic is reduced.
상기 익스팬더블 그라파이트는 코어층의 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는, 5 내지 80 중량부, 가장 바람직하게는, 12 내지 30 중량부로 포함될 수 있다.The expandable graphite may be included in an amount of 1 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin of the core layer. Preferably, it may be included in 5 to 80 parts by weight, most preferably, 12 to 30 parts by weight.
상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우에는, 익스팬더블 그라파이트에 의한 열전도도가 떨어짐에 따라 방열 특성이 저하되는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 첨가하는 경우에는, 시트를 제조하기 위한 경화 효율의 저하로 시트를 제조하기 어렵고, 시트를 제조한 경우에도 완성된 시트의 내구성이 떨어져 시트가 파괴되는 문제가 있다.When added in a small amount than the above content, there is a problem that the heat dissipation property is deteriorated as the thermal conductivity of the expandable graphite decreases, and when it is added in excess than the above content, the curing efficiency for manufacturing the sheet is decreased. It is difficult to manufacture a sheet, and even when a sheet is manufactured, there is a problem that the durability of the finished sheet is deteriorated and the sheet is destroyed.
본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는 추가로 추가 무기 방열 필러를 더 포함할 수 있다. 구체적으로는, 수산화 알루미늄(Al(OH)3), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 질화 붕소(BN), 산화 베릴륨(BeO), 페라이트(Fe2O3), 실리콘 산화물(SiO2), 탄소 나노 튜브(Carbon nano tube, CNT), 카본블랙(Carbon Black) 및 흑연으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있고, 더욱 상세하게는 알루미늄계 필러, 즉, 수산화 알루미늄(Al(OH)3), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있다.The multilayer heat dissipation adhesive sheet according to the present invention may further include an additional inorganic heat dissipation filler. Specifically, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), boron nitride (BN), beryllium oxide (BeO), ferrite (Fe 2 O 3 ), silicon Oxide (SiO 2 ), carbon nano tube (CNT), carbon black (Carbon Black) and may be one or more selected from the group consisting of graphite, and more specifically, an aluminum-based filler, that is, aluminum hydroxide (Al It may be one or more selected from the group consisting of (OH) 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and aluminum nitride (AlN).
상기 추가 무기 방열 필러는 코어층의 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로 100 내지 400 중량부로 포함할 수 있고, 바람직하게는, 120 내지 350 중량부, 가장 바람직하게는 150 내지 300 중량부로 포함할 수 있다.The additional inorganic heat dissipation filler may be included in an amount of 100 to 400 parts by weight, preferably, 120 to 350 parts by weight, and most preferably 150 to 300 parts by weight, based on 100 parts by weight of the acrylic resin of the core layer.
상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우, 익스팬더블 그라파이트만을 첨가하는 경우와 대비하여 추가 무기 필러를 첨가하는 효과가 크지 않고, 상기 함량보다 과량으로 첨가하는 경우에는, 필러의 함량이 과다하여 코어층을 제조하는 것이 어렵고 필러의 분산성이 크게 떨어지는 문제가 있다.When added in a smaller amount than the above content, the effect of adding an additional inorganic filler is not great compared to when only the expandable graphite is added, and when it is added in excess than the above content, the content of the filler is excessive, thereby preparing the core layer. It is difficult to do and there is a problem that the dispersibility of the filler is greatly deteriorated.
상기 추가 무기 방열 필러는 0.5 내지 100 ㎛(마이크로미터)의 입자크기를 갖는 것일 수 있으며, 바람직하게는 상기 입자크기를 갖는 추가 무기 방열 필러를 서로 다른 크기의 다양한 입자 크기와 형태를 갖는 방열 필러로 구성하는 것이 바람직하다.The additional inorganic heat dissipating filler may have a particle size of 0.5 to 100 µm (micrometer), and preferably, the additional inorganic heat dissipating filler having the particle size is used as a heat dissipating filler having various particle sizes and shapes of different sizes. It is desirable to configure.
예를 들면, 10 ㎛(마이크로미터)의 크기를 갖는 추가 무기 방열 필러와 50 ㎛(마이크로미터)의 크기를 갖는 추가 무기 방열 필러를 동일한 중량비율로 포함하도록 구성하는 것이 10 ㎛(마이크로미터)의 크기의 방열 필러만으로 구성하는 경우나 50 ㎛(마이크로미터)의 크기의 방열 필러만으로 구성하는 경우에 비해 방열 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.For example, a configuration including an additional inorganic heat dissipation filler having a size of 10 μm (micrometer) and an additional inorganic heat radiation filler having a size of 50 μm (micrometer) at the same weight ratio is 10 μm (micrometer). The heat dissipation characteristics can be further improved compared to the case of using only the heat dissipation filler of the size or the case of using only the heat dissipation filler of 50 μm (micrometer).
상기와 같이 서로 다른 입자 크기의 추가 무기 방열 필러를 포함함으로써, 코어층 내에 방열 필러들 사이로 열이 전달되는 무기 방열 필러 간의 열전달 경로가 보다 높은 밀도로 촘촘하게 형성될 수 있기 때문에 발열부위로부터 열을 빠르게 방열판으로 전달할 수 있게 된다.By including the additional inorganic heat dissipating fillers of different particle sizes as described above, the heat transfer path between the inorganic heat dissipating fillers through which heat is transferred between the heat dissipating fillers in the core layer can be formed densely with a higher density. It can be transferred to the heat sink.
상기 입자 크기보다 작은 크기를 사용하는 경우, 필러의 분산성이 떨어지므로, 방열특성이 점착시트 전체에서 균일하게 나타나지 않아, 다층 방열 점착 시트의 품질이 저하되는 문제가 있고, 상기 입자크기보다 큰 크기를 사용하는 경우, 코어층 표면으로 필러가 돌출되는 문제가 있고, 코어층의 유연성이 떨어짐에 따라 점착시트로 구성하기 어려운 문제점이 있다.In the case of using a size smaller than the particle size, the dispersibility of the filler is inferior, so the heat dissipation characteristic does not appear uniformly throughout the adhesive sheet, and there is a problem that the quality of the multilayer heat dissipation adhesive sheet is deteriorated, and a size larger than the particle size In the case of using, there is a problem that the filler protrudes to the surface of the core layer, and there is a problem that it is difficult to configure the adhesive sheet as the flexibility of the core layer decreases.
한편, 본 발명에 따른 코어층은 아크릴계 수지를 포함하는데, 그 종류는 특별히 제한되지 않으며, 익스팬더블 그라파이트 및 추가 무기 방열 필러와 친화성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않고 사용이 가능하다. Meanwhile, the core layer according to the present invention includes an acrylic resin, and its type is not particularly limited, and any one having affinity with expandable graphite and additional inorganic heat dissipating fillers is not particularly limited and may be used.
따라서, 상기 아크릴계 수지는 아크릴계 단량체를 중합하여 얻어진 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용이 가능하다.Therefore, the acrylic resin is not particularly limited and can be used as long as it is obtained by polymerizing an acrylic monomer.
예를 들면, 알킬아크릴레이트, 하이드록시아크릴레이트, 비닐아세테이트및아크릴산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합하여 얻어진 아크릴계 수지를 사용할 수 있고, 상세하게는, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate), 2-하이드록시프로필아크릴레이트(2-Hydroxy Propyl Acrylate), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-Hyderoxy Ethyl Acrylate), 이소옥틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 비닐아세테이트 및 아크릴산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 것일 수 있다.For example, an acrylic resin obtained by polymerization of one or more selected from the group consisting of alkyl acrylate, hydroxy acrylate, vinyl acetate and acrylic acid may be used, and in detail, 2-ethylhexyl acrylate (2-Ethylhexyl Acrylate) , 2-hydroxypropyl acrylate (2-Hydroxy Propyl Acrylate), 2-hydroxyethyl acrylate (2-Hyderoxy Ethyl Acrylate), isooctyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl It may be a polymerized one or more monomers selected from the group consisting of acrylate, vinyl acetate, and acrylic acid.
상기 알킬 아크릴레이트는 분지형, 사슬형의 알킬기만을 치환기로 포함하고, 하이드록시기나 카르복실기와 같은 다른 치환기는 포함하지 않은 아크릴레이트를 통칭한다.The alkyl acrylate refers to an acrylate that contains only branched and chain alkyl groups as a substituent and does not contain other substituents such as a hydroxy group or a carboxyl group.
상기 하이드록시 아크릴레이트는 하이드록시기를 포함하는 아크릴레이트를 통칭하는 의미로 사용되었는 바, 하이드록시기를 포함하는 아크릴레이트로서 추가 다른 치환기를 갖는 것을 통칭한다.The hydroxy acrylate is used as a generic term for an acrylate containing a hydroxy group, and refers to an acrylate containing a hydroxy group and having additional substituents.
본 발명의 다층 방열 점착 시트를 구성하는 코어층은, 익스팬더블 그라파이트를 포함하고, 추가로 추가 무기 방열 필러를 포함할 수 있기 때문에, 코어층 내에 다량의 필러가 충전됨에 따라, 코어층의 필러의 분산성을 향상시키기 위해 분산제를 더 포함할 수 있다.Since the core layer constituting the multilayer heat dissipating adhesive sheet of the present invention includes expandable graphite and may further include an additional inorganic heat dissipation filler, as a large amount of filler is filled in the core layer, the filler of the core layer A dispersant may be further included to improve dispersibility.
상기 분산제는 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것일 수 있고, 바람직하게는 0.15 내지 3 중량부, 가장 바람직하게는 0.2 내지 1 중량부로 포함될 수 있다.The dispersant may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.15 to 3 parts by weight, and most preferably 0.2 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the acrylic resin.
상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우에는 필러의 분산성에 미치는 영향이 크지 않아 첨가하지 않는 경우와 큰 차이가 없는 문제가 있고, 과량으로 첨가되는 경우에는 부반응에 의하여 코어층의 물성이 저감되는 문제가 있다.If added in a small amount than the above content, there is a problem that there is no significant difference from the case of not adding because the effect on the dispersibility of the filler is not large, and if it is added in an excessive amount, there is a problem that the physical properties of the core layer are reduced due to side reactions. .
상기 분산제는 구체적으로, 실레인계 분산제, 실록세인계 분산제 및 암모늄계 분산제 중에서 선택된 하나 이상의 것일 수 있고, 바람직하게는 실레인계 분산제와 실록세인계 분산제의 혼합물 또는 실레인계 분산제와 암모늄계 분산제의 혼합물로 구성될 수 있다.Specifically, the dispersant may be at least one selected from a silane-based dispersant, a siloxane-based dispersant, and an ammonium-based dispersant, and preferably, a mixture of a silane-based dispersant and a siloxane-based dispersant, or a mixture of a silane-based dispersant and an ammonium-based dispersant. Can be configured.
상세하게는, 실레인계 분산제는 γ-글리시옥시프로필트리메톡시실란(γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane)이고, 상기 실록세인계 분산제는 알콕시실록세인(Alkoxysiloxane)이며, 상기 암모늄계 분산제는 알킬올암모늄염(Alkylol Ammonium salt)일 수 있다.Specifically, the silane-based dispersant is γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, the siloxane-based dispersant is alkoxysiloxane, and the ammonium-based dispersant is an alkylol ammonium salt (Alkylol Ammonium salt).
본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는 상기 코어층을 중심으로 양쪽에 두 단위의 스킨층을 더 포함한다. 본 발명에 있어서, 하나의 코어층과 두 스킨층은 본 발명을 구성하는 가장 기본 단위로서, 코어층과 구성이 유사하고 방열 특성을 더욱 향상시키기 위한 추가 방열층을 더 구비하는 등, 기본 구성층에 추가 층을 더 삽입한 다층 방열 점착 시트로 구성될 수도 있다.The multilayer heat dissipation adhesive sheet according to the present invention further includes two units of skin layers on both sides of the core layer. In the present invention, one core layer and two skin layers are the most basic units constituting the present invention, and are similar in structure to the core layer and further include an additional heat dissipation layer to further improve heat dissipation properties, etc. It may be composed of a multilayer heat-dissipating adhesive sheet in which an additional layer is further inserted.
코어층은 본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트의 가장 중심층에 위치하나, 다층 방열 점착 시트의 수직단면상으로 대칭되도록 위치할 필요는 없다. 즉, 코어층의 양면에서 두 스킨층이 최외층을 이루도록 구성되고, 코어층과 스킨층사이에 추가층이 구비되거나, 두 스킨층이 독립적으로 상이한 층의 두께를 갖도록 구성하는 것도 가능하다.The core layer is located at the most central layer of the multilayer heat dissipating adhesive sheet according to the present invention, but does not need to be symmetrically positioned on the vertical cross section of the multilayer heat dissipating adhesive sheet. That is, it is possible to configure the two skin layers to form the outermost layer on both sides of the core layer, and to provide an additional layer between the core layer and the skin layer, or to have the two skin layers independently have different thicknesses.
상기 스킨층은 본 발명의 점착시트가 LED 패키징에 적용되어 열이 발생되는 부품과 다른 부품을 서로 연결하는 역할을 한다.The skin layer serves to connect the heat-generating component and other components to each other when the adhesive sheet of the present invention is applied to the LED packaging.
따라서, 상기 스킨층은 아크릴계 점착 수지와 무기 방열 필러를 포함하는 구성을 가진다.Accordingly, the skin layer has a configuration including an acrylic adhesive resin and an inorganic heat dissipating filler.
이와 같이 스킨층은 직접적으로 점착 기능을 수행해야 하므로 점착성이 우수하도록 구성하되, 전류가 흐르는 소자에 직접 접촉하는 부분이므로 전기전도성을 갖지 않도록 아크릴계 점착 수지를 포함하되, 무기 방열 필러는 비전도성의수산화 알루미늄(Al(OH)3), 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 질화 붕소(BN)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 것으로서, 전도성을 갖는 탄소계 필러를 포함하지 않도록 구성된다. 바람직하게는, 질화붕소(BN)와 알루미늄계 필러를 포함하도록 구성될 수 있다.In this way, the skin layer must perform the adhesive function directly, so it is configured to have excellent adhesiveness.Because it is a part that directly contacts the device through which current flows, it contains an acrylic adhesive resin so that it does not have electrical conductivity. As one or more selected from the group consisting of aluminum (Al(OH) 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), and boron nitride (BN), it is configured not to contain a conductive carbon-based filler. . Preferably, it may be configured to include boron nitride (BN) and an aluminum-based filler.
상기 스킨층에 질화붕소 필러를 첨가하는 경우, 다른 무기 방열 필러를 첨가하는 경우와 대비하여, 방열필러의 함량대비 높은 열전도도를 가지는 장점이 있다.When the boron nitride filler is added to the skin layer, there is an advantage of having a high thermal conductivity compared to the content of the radiating filler compared to the case of adding another inorganic radiating filler.
구체적으로, 상기 무기 방열 필러는 아크릴계 점착 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 200 중량부로 포함되는 것일 수 있고, 바람직하게는 20 내지150 중량부, 가장 바람직하게는 30 내지 100 중량부로 포함되는 것일 수 있다.Specifically, the inorganic heat dissipation filler may be included in an amount of 10 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of an acrylic adhesive resin, preferably 20 to 150 parts by weight, most preferably 30 to 100 parts by weight. .
상기 함량보다 소량으로 첨가되는 경우에는, 방열 점착 시트 전체에서 방열 특성이 다소 떨어지는 문제가 있고, 상기 함량보다 과량으로 첨가되는 경우에는 스킨층의 점착력이 감소하며, 아크릴계 수지와 방열 필러를 혼합하는 과정에서 필러를 분산시키기 어려워서 스킨층 자체를 제조하기 어려운 문제가 있다.When added in a small amount than the above content, there is a problem that the heat dissipation property is slightly lowered in the entire heat-dissipating adhesive sheet, and when it is added in excess than the above content, the adhesive strength of the skin layer decreases, and the process of mixing the acrylic resin and the radiating filler Since it is difficult to disperse the filler, it is difficult to manufacture the skin layer itself.
상기 스킨층의 무기방열필러는 0.1 ~ 20㎛(마이크로미터)의 입자 크기를 갖는 것일 수 있다. 상기 크기보다 큰 경우에는, 스킨층의 점착력이 떨어지는 문제가 있고, 상기 크기보다 작은 경우에는 분산성이 떨어져 스킨층의 물성이 저하되는 문제가 있다.The inorganic heat dissipating filler of the skin layer may have a particle size of 0.1 to 20 μm (micrometer). If the size is larger than the above size, there is a problem that the adhesive strength of the skin layer is lowered, and if it is smaller than the size, there is a problem that the physical properties of the skin layer are deteriorated due to poor dispersibility.
본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는 다수의 층을 접합하여 하나의 점착시트로 제조되어, 코어층에 의한 고방열 특성과 난연성을 확보하고, 스킨층에 의해 점착 특성 또한 뛰어나도록 구성된다.The multilayer heat dissipation adhesive sheet according to the present invention is manufactured as a single adhesive sheet by bonding a plurality of layers, thereby securing high heat dissipation characteristics and flame retardancy by the core layer, and is configured to have excellent adhesive properties by the skin layer.
스킨층을 구성하는 아크릴계 점착 수지는 코어층의 아크릴계 수지에서 설명된 단량체를 중합하여 얻어질 수 있다. 아크릴계 점착 수지는 코어층의 아크릴계 수지와 동일하거나 유사한 수지로 구성될 수 있다.The acrylic adhesive resin constituting the skin layer can be obtained by polymerizing the monomers described in the acrylic resin of the core layer. The acrylic adhesive resin may be composed of a resin identical to or similar to the acrylic resin of the core layer.
스킨층을 구성하는 아크릴계 점착 수지는 알킬 아크릴레이트, 하이드록시아크릴레이트, 비닐아세테이트 및 아크릴산으로 이루어진 군에서 선택된 단량체를 중합한 것일 수 있고, 상세하게는, 2-에틸헥실아크릴레이트(2-Ethylhexyl Acrylate), 2-하이드록시프로필아크릴레이트(2-Hydroxy Propyl Acrylate), 2-하이드록시에틸아크릴레이트(2-Hyderoxy Ethyl Acrylate), 이소옥틸아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 비닐아세테이트 및 아크릴산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 단량체를 중합한 것일 수 있다.The acrylic adhesive resin constituting the skin layer may be a polymerized monomer selected from the group consisting of alkyl acrylate, hydroxyacrylate, vinyl acetate and acrylic acid, and in detail, 2-ethylhexyl acrylate (2-Ethylhexyl Acrylate) ), 2-hydroxypropyl acrylate (2-Hydroxy Propyl Acrylate), 2-hydroxyethyl acrylate (2-Hyderoxy Ethyl Acrylate), isooctyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, It may be a polymerized one or more monomers selected from the group consisting of butyl acrylate, vinyl acetate and acrylic acid.
본 발명에 따른 다층 방열 점착 시트는 코어층이 100 내지 500 ㎛(마이크로미터)의 두께를 가지고, 스킨층이 각각 독립적으로 30 내지 100 ㎛(마이크로미터)의 두께를 가질 수 있다.In the multilayer heat dissipating adhesive sheet according to the present invention, the core layer may have a thickness of 100 to 500 μm (micrometer), and the skin layers may each independently have a thickness of 30 to 100 μm (micrometer).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실험예 1Experimental Example 1
표 1의 함량에 기초하여, 다음과 같이 코어층을 제조하고, 표 2에 기초하여 스킨층을 제조하였다.Based on the contents of Table 1, a core layer was prepared as follows, and a skin layer was prepared based on Table 2.
표 1의 단량체를 중합하여 얻어진 아크릴계 수지에 익스팬더블 그라파이트와 추가 무기 방열 필러를 포함하는 코어층을 제조하고, 표 2의 단량체를 중합하여 얻어진 아크릴계 점착 수지에 무기 방열 필러를 첨가하여 스킨층을 제조하였다.A core layer including expandable graphite and an additional inorganic heat dissipating filler was prepared in an acrylic resin obtained by polymerizing the monomers of Table 1, and an inorganic heat dissipating filler was added to the acrylic adhesive resin obtained by polymerizing the monomers of Table 2 to prepare a skin layer. I did.
상기 표 1과 2에 따라 제조된 방열 점착 시트 시편의 이미지를 촬영하고, 제조된 시편의 상태가 불량인 경우를 제외하고는 제조된 시편의 물성을 확인하는 실험을 진행하였다.An image of the heat dissipating adhesive sheet specimen prepared according to Tables 1 and 2 was taken, and an experiment was conducted to confirm the physical properties of the manufactured specimen except for the case in which the state of the manufactured specimen was defective.
표 3에는 상기 표 1과 2에 기초하여 제조된 i) 코어층, ii) 스킨층 및 iii) 코어층과 스킨층을 접합하여 얻어진 점착시트에 대한 고온에서의 점착유지력, 들뜸(박리)여부 확인실험, 절연파괴여부 확인실험, 난연성 측정 결과를 나타내고, 도 2에는 제조예의 각 시편의 표면 이미지를 나타냈다.Table 3 shows the adhesive holding power at high temperature and whether or not it is lifted (peeling) for the adhesive sheet obtained by bonding i) the core layer, ii) the skin layer and iii) the core layer and the skin layer prepared based on Tables 1 and 2 above. The experiment, the insulation breakdown confirmation experiment, and the measurement result of flame retardancy are shown, and FIG. 2 shows the surface image of each specimen of the preparation example.
먼저, 고온에서의 점착유지력(Holding Power) 측정 실험은 피착면에 코어층 시편을 부착한 후 1 kg짜리 분동을 걸어서 떨어질 때까지의 시간을 측정하되, 본 실험은 80 ℃의 온도 조건에서의 점착유지력를 측정하였다.First, in the experiment to measure the holding power at high temperature, after attaching the core layer specimen to the adherend surface, measure the time until the 1 kg weight is dropped by foot, but in this experiment, the adhesion under the temperature condition of 80 ℃. The holding power was measured.
들뜸(박리)실험은 각 시편의 일면을 스테인리스스틸 판(SUS-304)의 표면에 부착한 상태에서 60℃의 온도와 상대습도 90%인 조건에서 부착된 면에서 들뜸(박리)이 나타나는지 여부를 확인하는 실험이다.The lifting (peeling) test was conducted to determine whether lifting (peeling) appeared on the attached surface under conditions of a temperature of 60°C and a relative humidity of 90% with one side of each specimen attached to the surface of a stainless steel plate (SUS-304). It is an experiment to confirm.
절연파괴여부 확인실험은 절연체의 절연 성능 한계를 확인하기 위한 실험으로, 산업용 전기장치에 대한 절연저항 시험기준과 동일하게 6.0 kV의 인가전압조건에서 절연파괴여부 확인실험을 진행하였다.The insulation breakdown check test is an experiment to check the insulation performance limit of an insulator, and the insulation breakdown check test was conducted under the applied voltage condition of 6.0 kV in the same way as the insulation resistance test standard for industrial electric devices.
난연성 확인실험은 UL-94 규격(VTM)에 기초하여 측정을 진행하였다. The flame retardancy test was measured based on the UL-94 standard (VTM).
(hr)Holding Power
(hr)
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
없음More than
none
없음More than
none
없음More than
none
(NG)Out of grade
(NG)
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
파괴Sheet
Destruction
파괴Sheet
Destruction
파괴Sheet
Destruction
파괴Sheet
Destruction
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
(hr)Holding Power
(hr)
-
없음More than
none
없음More than
none
(NG)Out of grade
(NG)
(코어층+
2개의 스킨층)Adhesive sheet
(Core layer+
2 skin layers)
(hr)Holding Power
(hr)
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
없음More than
none
없음More than
none
없음More than
none
없음More than
none
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
없음More than
none
없음More than
none
없음More than
none
없음More than
none
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
불가Measure
Impossible
하기 도 2을 참조하면, 익스팬더블 그라파이트의 입자 크기가 서로 다른 제조예 1-1에서 입자크기가 20 ㎛ 이하인 작은 입자를 갖는 익스펜터블 그라파이트를 사용할 경우 입자들이 UV를 차단함에 따라, 아크릴계 수지가 충분히 경화되지 않으므로 코어층이 제조되지 않는 문제가 있었다. (제조예 1-1), 제조예 1-2와 1-3의 경우에는, 표면경화가 일어남에 따라 충분한 점착성을 갖지 않는 것으로 확인되었는 바, 코어층을 스킨층에 접합할 때 완전히 접합되지 않아 다층 방열 점착 시트로 제조하기 어려운 문제점이 있다. 이와 비교하여, 80 ㎛인 익스팬더블 그라파이트를 사용하는 경우, 표면이 경화되지 않고 점착력이 유지됨을 확인할 수 있었는 바, 익스팬더블 그라파이트는 20 ㎛ 초과하는 입자크기를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직 함을 확인하였다.2, when using expandable graphite having small particles having a particle size of 20 μm or less in Preparation Example 1-1 having different particle sizes of the expandable graphite, as the particles block UV, acrylic resin Since it is not cured sufficiently, there is a problem that the core layer is not produced. (Preparation Example 1-1) In the case of Preparation Examples 1-2 and 1-3, it was confirmed that it did not have sufficient adhesiveness as the surface hardening occurred, and when bonding the core layer to the skin layer, it was not completely bonded. There is a problem that it is difficult to manufacture a multilayer heat dissipation adhesive sheet. In comparison, when using the expandable graphite of 80 μm, it was confirmed that the surface was not cured and the adhesive strength was maintained, and it was confirmed that it is preferable to use the expandable graphite having a particle size exceeding 20 μm. .
도 3과 4에는 제조예 1-4 내지 1-7의 점착시트의 점착력 측정실험 이미지와 점착력 측정 실험 결과 그래프를 도시하였다. 3 and 4 are graphs showing an image of an adhesive force measurement experiment of the adhesive sheets of Preparation Examples 1-4 to 1-7 and a graph of an adhesive force measurement experiment result.
도 3을 참조하면, 동일한 입자크기의 익스팬더블 그라파이트를 사용할 때, 제조예 1-7과 같이 20 중량부 이상의 익스팬더블 그라파이트를 첨가하는 경우, 점착된 시트를 떼어내는 과정에서 시트의 파괴가 일어남을 확인할 수 있었는 바, 점착 시트로서 붙였다 떼는 것이 어려워 재작업성(Re-work)이 떨어짐을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 3, when using expandable graphite of the same particle size, when 20 parts by weight or more of expandable graphite is added as in Preparation Example 1-7, the sheet is destroyed in the process of removing the adhered sheet. As it was confirmed, it was confirmed that it was difficult to attach and detach as an adhesive sheet, and re-work was inferior.
도 4를 참조하면, 초기 30 분 경과 후의 시편의 점착력은 큰 차이가 없었으나, 24 시간 경과 후의 시편의 점착력은 익스팬더블 그라파이트의 함량이 15 중량부 이상으로 첨가되는 경우에 다소 저감된 것을 확인할 수 있다. 표 3에 나타낸 바와 같이 20 중량부 첨가된 경우에는 홀딩파워가 다른 제조예들에 비해 2/3 수준으로 저감되어, 점착력(유지력, 안착성, 안정성 및 고온 안정성)이 다소 떨어짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, there was no significant difference in the adhesive strength of the specimen after the lapse of the initial 30 minutes, but the adhesive strength of the specimen after the lapse of 24 hours was slightly reduced when the content of expandable graphite was added in an amount of 15 parts by weight or more. have. As shown in Table 3, when 20 parts by weight is added, the holding power is reduced to 2/3 level compared to the other preparation examples, and it can be seen that the adhesive strength (retention power, seatability, stability and high temperature stability) is somewhat lowered.
절연파괴여부 확인실험결과를 참조하면, 코어층만으로 구성된 시편은 절연 저항성의 결핍을 확인할 수 있었는 바, 본 발명에 따른 방열 점착 시트가 사용되는 LED 패키징과 같은 전자기기에 사용할 수 있도록, 전자기기와 직접 접촉하는 점착시트 면을 스킨층으로 구성하였다. 이에 따라, 절연 저항성을 갖는 스킨층이 보강된 다층 구조의 점착시트의 경우에는, 6.0 kV의 인가전압 조건에서도 절연 안정성을 갖는 것으로 나타났다.Referring to the results of the insulation breakdown confirmation experiment, it was possible to confirm the lack of insulation resistance in the specimen composed of only the core layer, so that the heat dissipating adhesive sheet according to the present invention can be used in electronic devices such as LED packaging. The surface of the adhesive sheet in direct contact was composed of a skin layer. Accordingly, in the case of a multi-layered adhesive sheet having a reinforced skin layer having insulation resistance, it was found to have insulation stability even under an applied voltage condition of 6.0 kV.
표 3을 참조하면, 스킨층 및 점착시트(코어층+2개의 스킨층을 접합)에 대한 동일한 조건에서의 절연파괴여부 확인실험에서 이상없이 사용가능함을 확인할 수 있었다.Referring to Table 3, it was confirmed that the skin layer and the pressure-sensitive adhesive sheet (core layer + two skin layers are bonded) can be used without abnormality in the test to confirm whether or not the insulation is broken under the same conditions.
난연성 측정 실험결과 익스팬더블 그라파이트를 포함하는 코어층은 난연성이 우수한 것을 확인되었다. As a result of the flame retardancy measurement experiment, it was confirmed that the core layer including expandable graphite has excellent flame retardancy.
상기 시편에 대해, 추가로 방열특성(열전도도, 열확산도) 측정실험을 진행하였다. ASTM E 1461 규격에 기초하여 실험을 진행하고, 도 5에 실험결과를 나타냈다. 동일한 크기의 익스팬더블 그라파이트를 포함할 때, 20 중량부 이상으로 포함되는 경우, 코어층의 밀도 감소, 계면 상의 아크릴계 수지와 방열 필러간의 공핍층의 증가 등의 사유로 열전도도와 열확산도가 감소된 것으로 추측된다.For the specimen, an experiment was further conducted to measure heat dissipation characteristics (thermal conductivity, thermal diffusivity). The experiment was conducted based on the ASTM E 1461 standard, and the experimental results are shown in FIG. 5. When the expandable graphite of the same size is included, if it is included in an amount of 20 parts by weight or more, the thermal conductivity and thermal diffusivity have decreased due to reasons such as a decrease in the density of the core layer and an increase in the depletion layer between the acrylic resin on the interface and the heat dissipation filler. I guess.
실험예 2Experimental Example 2
상기 실험예 1의 제조예 1-6의 제조방법을 참조하여, 해당 시편과 동일한 아크릴계 수지, 익스팬더블 그라파이트 및 무기 방열 필러를 첨가한 코어층을 제조하되, 하기 표 4에 따라 분산제의 종류와 함량을 달리한 코어층의 제조예 2-1 내지 4-5를 제조하였다.With reference to the manufacturing method of Preparation Example 1-6 of Experimental Example 1, a core layer containing the same acrylic resin, expandable graphite, and inorganic heat dissipating filler as the specimen was prepared, but the types and contents of the dispersant according to Table 4 below. Preparation Examples 2-1 to 4-5 of the different core layers were prepared.
상기 실험예 1의 제조예와 동일한 스킨층을 사용하여 하기 실험을 진행하였다.The following experiment was performed using the same skin layer as in Preparation Example of Experimental Example 1.
(실레인계 분산제)DOW 6040
(Silane dispersant)
(실록세인계 분산제)DOW 11-100
(Siloxane-based dispersant)
(암모늄계 분산제)BYK 180
(Ammonium dispersant)
제조된 점착시트(코어층+스킨층)에 대하여 점착력을 측정하여 하기 도 6 내지 8에 나타냈다. 표 5와 6에는 각각 제조예 2-1 내지 4-5에 따라 제조된 코어층, 스킨층 및 점착시트(코어층+스킨층)에 대한 고온에서의 점착유지력 및 절연파괴여부 확인실험을 측정한 결과를 나타냈다.The adhesive strength of the prepared adhesive sheet (core layer + skin layer) was measured and shown in FIGS. 6 to 8 below. In Tables 5 and 6, the test for confirming the adhesive holding power and insulation breakdown at high temperatures for the core layer, skin layer, and adhesive sheet (core layer + skin layer) prepared according to Preparation Examples 2-1 to 4-5, respectively, was measured. The results are shown.
고온에서의 점착유지력 평가와 절연파괴여부 확인실험은 상기의 실험예 1에서 진행한 방법과 동일한 방법으로 진행하였다.The evaluation of adhesion holding power at high temperature and the test for checking whether insulation breakdown were conducted in the same manner as in Experimental Example 1.
상기 표 5를 참조하면, 실록세인계 분산제와 암모늄계 분산제를 0.5 중량부 이상으로 첨가하는 경우, 고온에서의 점착유지력이 다소 떨어지는 것으로 확인되었다. 도 9에는 고온에서의 점착유지력 시험 후의 시편을 촬영한 것으로서, 코어층에 다량의 분산제를 포함함에 따라 코어층의 물성이 저감되어 코어층에 박리가 일어나거나, 점착 시트를 떼는 경우에 다층이 분리되는 등의 문제가 있었는 바, 코어층의 물성을 고려하여, 0.5 중량부 미만으로 첨가하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다.Referring to Table 5, it was confirmed that when the siloxane-based dispersant and the ammonium-based dispersant were added in an amount of 0.5 parts by weight or more, the adhesive retention at high temperature was somewhat inferior. 9 is a photograph of a specimen after the adhesive retention test at high temperature. As the core layer contains a large amount of dispersant, the physical properties of the core layer are reduced, so that peeling occurs in the core layer, or when the adhesive sheet is removed, the multilayer is separated. It was confirmed that the addition of less than 0.5 parts by weight was preferable, considering the physical properties of the core layer.
상기 표 6를 참조하면, 분산제의 적용 유-무와 관계 없이 익스팬더블 그라파이트가 첨가된 코어층의 절연파괴 실험에서는 절연 저항성의 결핍을 확인하였으나, 절연 저항성을 갖는 스킨층이 보강된 다층구조의 방열점착시트의 경우 6.0 kV의 인가전압 조건에서도 절연 안정성을 갖는 것으로 나타났다.Referring to Table 6, irrespective of whether or not a dispersant is applied, a lack of insulation resistance was confirmed in the insulation breakdown test of the core layer added with expandable graphite, but the heat dissipation adhesion of a multilayer structure reinforced with a skin layer having insulation resistance In the case of the sheet, it was found to have insulation stability even under an applied voltage of 6.0 kV.
한편, 하기 도 6를 참조하면, 실레인계 분산제를 사용하는 경우, 코어층의 점착력은 다소 떨어지는 편이나, 표 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 고온에서의 점착유지력은 높은 편이어서, 고온에서의 점착 유지력을 고려하여, 실레인계 분산제를 일부 첨가하는 것이 코어층의 고온에서의 분산성과 점착 유지력을 고려하여 바람직할 것으로 판단된다.On the other hand, referring to FIG. 6 below, when a silane-based dispersant is used, the adhesive strength of the core layer is slightly lower, but as can be seen in Table 5, the adhesive holding power at high temperature is on the high side, so the adhesive holding power at high temperature In consideration of, it is judged to be preferable to add a part of the silane-based dispersant in consideration of dispersibility and adhesion retention of the core layer at high temperature.
도 7과 도 8에서 실록세인계 분산제와 암모늄계 분산제를 첨가하는 경우, 점착력이 우수하나, 표 5에서 살펴 본 바와 같이 고온에서의 점착 유지력은 다소 떨어지므로, 초기의 점착력을 고려하여 실록세인계 분산제와 암모늄계 분산제를 첨가하는 것이 바람직함을 알 수 있다.In the case of adding the siloxane-based dispersant and the ammonium-based dispersant in FIGS. 7 and 8, the adhesive strength is excellent, but as shown in Table 5, the adhesive holding power at high temperature is slightly lower, so considering the initial adhesive strength, the siloxane-based dispersant It can be seen that it is preferable to add a dispersant and an ammonium-based dispersant.
따라서, 상기 실험결과에 따라, 실레인계 분산제와 실록세인계 분산제 또는 암모늄계 분산제를 혼합하여 사용하는 것이 다층 방열 점착 시트의 물성을 고려할 때 가장 바람직한 것으로 확인되었다.Therefore, according to the above experimental results, it was confirmed that the use of a mixture of a silane-based dispersant and a siloxane-based dispersant or an ammonium-based dispersant is most preferable in consideration of the physical properties of the multilayer heat dissipating adhesive sheet.
실험예 3Experimental Example 3
상기 실험예 1의 제조예 1-6의 제조방법을 참조하여, 코어층과 스킨층을 제조하고 이를 접합하여 제조된 실시예의 점착시트에 대해 연소실험을 진행하였다.With reference to the manufacturing method of Preparation Example 1-6 of Experimental Example 1, a combustion test was performed on the adhesive sheet of Example prepared by preparing a core layer and a skin layer and bonding them.
상기 점착시트에서 동일한 스킨층을 사용하고, 익스팬더블 그라파이트의 함량이 5 중량부이고, 10 중량부는 질화붕소(BN)를 더 포함하는 코어층으로 이루어진 비교예의 점착시트를 제조하고 이에 대해 동일한 조건에서 연소실험을 진행하였다.In the pressure-sensitive adhesive sheet, the same skin layer was used, and the content of expandable graphite was 5 parts by weight, and 10 parts by weight of the pressure-sensitive adhesive sheet of Comparative Example comprising a core layer further containing boron nitride (BN) was prepared. The combustion experiment was conducted.
두 점착시트에 대한 연소실험결과를 하기 도 10에 도시하였다.The combustion test results for the two adhesive sheets are shown in FIG. 10 below.
하기 도 10을 참조하면, 화기에 의해 점착시트를 연소시킬 경우, 상기 실시예의 점착시트는 익스팬더블 그라파이트가 화기에 의해 팽창함에 따라 표면이 부풀어 오르며 불의 확산이 일어나지 않았다.Referring to FIG. 10 below, when the pressure-sensitive adhesive sheet is burned by a fire, the pressure-sensitive adhesive sheet of the embodiment swells as the expandable graphite expands by the fire, and the fire does not spread.
반면에, 소량의 익스팬더블 그라파이트와 질화붕소 필러를 더 첨가한 비교예의 점착시트의 경우에는 소량의 익스팬더블 그라파이트가 화기에 의해 팽창함에도 불구하고 불이 확산되는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in the case of the pressure-sensitive adhesive sheet of Comparative Example in which a small amount of expandable graphite and a boron nitride filler were further added, it was confirmed that fire spread despite the expansion of a small amount of expandable graphite by fire.
따라서, 실시예의 점착시트는 전자기기에 사용하는 경우, 열에 강할 뿐만 아니라, 화재가 발생한 경우에도 화재의 확산을 억제하지 않는 장점이 있는 바, 고집적회로와 같이 발열량이 큰 전자기기에 사용되기 적합하여, LED 패키징 뿐만 아니라 향후 개발되는 다양한 전자기기에 사용이 가능할 것으로 기대된다.Therefore, when the adhesive sheet of the embodiment is used in an electronic device, it is not only resistant to heat, but also has the advantage of not suppressing the spread of fire even when a fire occurs, and is suitable for use in an electronic device with a large amount of heat, such as a highly integrated circuit. It is expected that it can be used not only for LED packaging, but also for various electronic devices developed in the future.
Claims (9)
아크릴계 수지, 익스팬더블 그라파이트(Expandable Graphite) 및 추가 무기 방열 필러를 포함하는 코어층; 및
아크릴계 점착 수지 및 무기 방열 필러를 포함하며, 코어층의 양면에서 최외층을 이루는 두 개의 스킨층; 을 포함하고,
상기 익스팬더블 그라파이트는 평균입경이 80 내지 100 ㎛인 것이고,
상기 익스팬더블 그라파이트는 코어층의 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로 3 내지 15 중량부로 포함되며,
상기 코어층의 추가 무기 방열 필러는 평균입경이 20 ~ 50 ㎛ 인 산화 알루미늄(Al2O3), 평균입경이 1 ~ 20 ㎛ 인 수산화 알루미늄(Al(OH)3) 및 평균입경이 1 ~ 5 ㎛ 인 질화 붕소(BN)를 포함하고,
상기 스킨층의 무기 방열 필러는 평균입경이 1 ~ 10 ㎛ 인 산화 알루미늄(Al2O3) 및 평균입경이 1 ~ 5 ㎛ 인 질화 붕소(BN)를 포함하는 다층 방열 점착 시트.As a multilayer heat dissipation adhesive sheet used for a heat generating element,
A core layer including an acrylic resin, expandable graphite, and an additional inorganic heat dissipating filler; And
Two skin layers comprising an acrylic pressure-sensitive adhesive resin and an inorganic heat dissipating filler and forming an outermost layer on both surfaces of the core layer; Including,
The expandable graphite has an average particle diameter of 80 to 100 μm,
The expandable graphite is included in an amount of 3 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of an acrylic resin in the core layer,
The additional inorganic heat dissipation filler of the core layer is aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter of 20 to 50 µm, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) having an average particle diameter of 1 to 20 µm, and an average particle diameter of 1 to 5 Including boron nitride (BN) of ㎛,
The inorganic heat dissipation filler of the skin layer is a multilayer heat dissipation adhesive sheet comprising aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having an average particle diameter of 1 to 10 µm and boron nitride (BN) having an average particle diameter of 1 to 5 µm.
상기 무기 방열 필러는 아크릴계 점착 수지 100 중량부를 기준으로 10 내지 300 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 다층 방열 점착 시트.The method of claim 1,
The inorganic heat dissipation filler is a multilayer heat dissipation adhesive sheet, characterized in that it is included in an amount of 10 to 300 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic adhesive resin.
상기 코어층은 분산제를 더 포함할 수 있고,
상기 분산제는 아크릴계 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 다층 방열 점착 시트.The method of claim 1,
The core layer may further include a dispersant,
The dispersant is a multilayer heat-dissipating adhesive sheet, characterized in that contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the acrylic resin.
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