KR102496435B1 - 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크 - Google Patents

방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크 Download PDF

Info

Publication number
KR102496435B1
KR102496435B1 KR1020210103515A KR20210103515A KR102496435B1 KR 102496435 B1 KR102496435 B1 KR 102496435B1 KR 1020210103515 A KR1020210103515 A KR 1020210103515A KR 20210103515 A KR20210103515 A KR 20210103515A KR 102496435 B1 KR102496435 B1 KR 102496435B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
polyoxyethylene
paint composition
dissipating
ether
Prior art date
Application number
KR1020210103515A
Other languages
English (en)
Inventor
이상헌
송진호
최상일
유민숙
김태한
Original Assignee
퓨어만 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퓨어만 주식회사 filed Critical 퓨어만 주식회사
Priority to KR1020210103515A priority Critical patent/KR102496435B1/ko
Priority to PCT/KR2022/003158 priority patent/WO2023013834A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102496435B1 publication Critical patent/KR102496435B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/66—Additives characterised by particle size

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 출원은 조성물 총 중량을 기준으로, 바인더 수지 30 내지 60 중량%; 열전도성 입자 10 내지 25 중량%; 첨가제 5 내지 15 중량 %; 및 용제 10 내지 50 중량%; 을 포함하는 방열 도료 조성물을 제공한다. 본 출원의 방열 도료 조성물은 열방사특성이 우수한 장점이 있다.

Description

방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크{COMPOSITION HAVING HEAT DISSIPATION, MANUFACTURING METHOD THEREOF, HEAT DISSIPATTING COATING FILM FORAMED WITH THE SAME, AND HEAT SINK INCULUDING THE SAME}
본 출원은 방열도료 조성물에 관한 것으로, 이 조성물로 금속 기재 표면에 형성한 방열 코팅막 및 이 코팅막을 포함하는 히트씽크에 관한 것이다.
전자제품의 소형화, 박형화, 고성능화에 따라 반도체 칩이나 PCB, 부품의 발열 제어가 더욱 중요해지고 있다. 전자제품의 발열문제 해결 또는 완화를 위해 전통적으로 히트씽크와 냉각팬이 사용되어 왔으나 소음과 진동의 발생 뿐 아니라 슬림화, 고집적화, 대용량화가 전자제품의 개발방향임을 감안하면 전자제품을 디자인함에 있어서 장애가 되기 쉽다. 실제 최근 휴대폰, OLED 디스플레이, 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 고성능, 박형 전자제품의 방열부품으로는 두께가 수십 미크론에 불과한 그래파이트 시트나 평판 형태의 금속방열판, 베이퍼챔버 등이 사용되고 있다. 이들 부품들은 수평방향으로 열을 급속히 확산시켜 전자제품 내 국부적인 열축적을 방지함으로써 반도체 칩이나 작은 열점에서의 급격한 온도 상승을 억제한다.
한편 금속 방열판이나 베이퍼챔버의 경우 수평방향의 열확산은 매우 우수하나 수직방향의 열방출은 상대적으로 효율적이지 않다. 이는 금속소재의 열전도율은 높지만 표면 열방사율이 낮기 때문이다. 따라서 금속 성분으로 이루어진 방열판, 히트씽크, 베이퍼챔버 등의 표면은 방열도료로 표면을 처리하여 제품의 전체적인 방열성능을 높인다.
방열도료는 유기,무기 또는 세라믹 바인더 내에 열전도성이 우수한 입자나 필러를 분산하고 일정한 용매를 첨가하여 스프레이, 디핑 등의 공정에 적합한 점도로 제조하여 코팅에 사용한다.
열전도성 입자 또는 필러에 대하여, 그간 개발 또는 상용화된 방열도료는 대표적으로 탄소계인 흑연(그래파이트), 카본블랙, CNT, 그래핀과 비탄소계인 BN, AlN, SiC 등 고열전도성 입자를 사용하거나 흡수한 열을 원적외선을 방출하는 세라믹 입자를 주성분으로 하여 한 종류를 사용하거나 또는 두 종류 이상을 혼합하여 사용한다. 이들 중 횡방향으로의 열전도도가 매우 높은 CNT는 최근 생산단가가 낮아졌다고 하여도 바인더 내의 효과적인 분산이 어려워 방열효과를 구현하는데 한계가 있다. 또한, 나노물질 특성상 첨가량이 일정 수준 이상일 경우 응집이 발생하고 기재와의 부착력이 떨어지는 등 물성의 급격한 저하가 발생하는 문제가 있다. 특히 그래핀, BN과 같이 소재를 사용한 방열도료는 그 방열성능은 차치하고 아직까지 소재의 양산화가 이루어지고 있지 않아 실제 이들을 사용한 방열도료가 상업적으로 사용되고 있는 예는 알려진 바가 거의 없다. 열전도성이 우수한 소재들 중 가성비가 우수한 흑연을 사용하는 방열도료는 다수 보고되어 있으나 다른 소재들에 비해 방열 성능이 우수한 예는 특별히 보고된 바 없다.
그러므로, 방열 성능이 우수하고, 경도나 내구성들이 우수한 방열 도료의 개발이 필요하였다.
한국등록특허 제10-1508202호(2015. 4. 07 공고)
본 출원의 일 측면은 금속 기재 표면의 전처리 없이 일회 코팅으로 방열성, 접착성, 경도, 내구성 등이 우수한 코팅층을 형성할 수 있는 방열 도료 조성물을 제공하는 것이다.
본 출원의 일 측면은 상기 방열 도료 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 출원의 일 측면은 상기 방열 도료 조성물을 이용하여 형성한 방열 코팅막을 제공하는 것이다.
본 출원의 일 측면은 상기 방열 도료 조성물을 이용하여 형성한 방열 코팅막을 포함하는 히트씽크를 제공하는 것이다.
본 출원의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원의 하나의 실시예는, 조성물 총 중량을 기준으로, 바인더 수지 30 내지 60 중량%; 열전도성 입자 10 내지 25 중량%; 첨가제 5 내지 15 중량 %; 및 용제 10 내지 50 중량%; 를 포함하는 방열도료 조성물을 제공한다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 바인더 수지는, 우레탄 수지 또는 에폭시 수지를 포함하고, 상기 열전도성 입자는, 팽창흑연, 인상흑연, 인조흑연 및 토상흑연으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 흑연; 및 금속 입자; 를 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 조성물은, 1시간 내지 6시간 동안 밀링하여 흑연에서 그래핀나노플레이트(GNP: graphene nanoplate)와 그래핀이 분리되도록 박리시킨 것이고, 상기 흑연 입자의 직경은 0.1 ~ 50 μm일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 밀링 비드는, 0.05 ~3.0 mm 직경의 지르코니아일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 조성물은 디이소시아네이트계 경화제 또는 아민계 경화제를 첨가하여 경화시킬 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 팽창흑연은, 산 처리 후 열처리에 의해서 층간 팽창이 이루어진 흑연일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 조성물의 점도는, 300 cps 이상 내지 1500 cps 이하일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 조성물은, 디부틸틴디라우레이트인 경화 촉매; 및 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 헥산트리올로 이루어진 군에서 선택되는 스페이서; 를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 금속 입자는, 알루미늄, 철, 동, 아연, 주석, 티탄, 니켈, 안티몬, 마그네슘, 바나듐, 크롬 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이고, 직경 5~40 μm 크기의 후레이크 타입일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 열전도성 입자는, 카본블랙, 단일벽탄소나노튜브, 다중벽탄소나노튜브, 그래핀 및 카본파이버로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 탄소; 및 방열 필러; 를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 열전도성 입자는, 흑연 5 내지 15 중량%; 금속 입자 1 내지 6 중량%; 및 기타 열전도성 입자 1 내지 5 중량%; 를 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 우레탄 수지는, 아크릴 폴리올, 카프로락톤 폴리올, 에폭시폴리올, 에스터폴리올, 에테르폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 헥산트리올 및 폴리프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 에폭시 수지는, 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에피클로르히드린형의 에폭시 수지. 에틸렌글리콜 글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 글리세린 디글리시딜에테르, 글리세린 트리글리시딜에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민 및 1,3-비스(N,N'-디글리시딜아민메틸)시클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 우레탄 바인더를 형성하는 상기 디이소시아네이트계 경화제는, 헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 트리메틸렌디이소시아네이트(Timethylene diisocyanate), 테트라메틸렌디이소시아네이트(Tetramethylene diisocyanate), 1,2-프로필렌디이소시아네이트(1,2- propylene diisocyanate), 1,3-부틸렌디이소시아네이트(1,3-butylene diisocyanate), 도데카메틸렌디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate) 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 에폭시 수지의 아민계 경화제는, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸디아민, 폴리에틸렌이민, 헥사메틸렌테트라민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸테트라민, 이소포름디아민, 디에틸렌트리아민(Diethylene Triamine), 트리에틸렐테트라아민(Triethylene Tetramine), 디에틸아미노프로필아민(Diethylamino propyl amine), 멘탄디아민 (Menthane diamine), N-아미노에틸피페라진 (N-aminoethylpiperazine), M-자일렌디아민 (M-xylene diamine), 이소포론디아민 (Isophorone diamine), N,N'-디-터트-부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tert-butylethylenediamine), N,N-디-이소-프로필에틸렌디아민(N,N-di-iso-propylethylene-diamine), N,N'-디이소프로필-1,3-프로판디아민(N,N'-diisopropyl-1,3-propanediamine), 및 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 용제는, N-부틸아세테이트, 아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 3-메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 열전도성 입자 중 방열 필러는, 알루미나, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 보론카바이드, 지르코니아, 실리콘나이트라이드, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 산화망간, 산화지르코니아, 산화붕소 및 산화규소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 첨가제는, 소광제, 착색제, 접착증진제, 분산제, 침강방지제, 소포제 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 분산제는, 폴리에톡실화 알킬페놀의 인산에스테르, 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 피마자유, 폴리옥시에틸렌트리스티릴페닐에테르, 에톡실화 지방족알코올, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록코폴리머, 리그노술폰산의 소듐염, 황산의 이나트륨염, 아크릴산 중합체의 나트륨염, 도데실설페이트의 나트륨염, 우레아-포름알데히드 수지, 폴리에틸렌글리콜모노(트리스티릴페닐)에테르, 도데실 벤젠 술폰산의 칼슘염, 나트륨 스테아레이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 로진의 폴리옥시에틸렌 에스테르, 폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 모노헥사데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 모노(시스-9-옥타데세닐)에테르, 폴리옥시에틸렌 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 모노옥타데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 디올레이트, 폴리옥시에틸렌 디스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리스테아레이트, 올레산의 폴리글리세롤 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 헥사스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 모노테트라데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 헥사올레이트, 지방산, 톨-오일, 소르비톨 헥사에스테르, 에톡실화 피마자 오일, 에톡시화 대두 오일, 에톡실화 폴리옥시에틸렌 소르비톨 테트라올레이트, 글리세롤 및 폴리에틸렌 글리콜 혼합된 에스테르, 폴리글리세롤 에스테르, 모노글리세리드 및 수크로스 에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 접착증진제는, 에폭시에스터인산(epoxy ester phosphate acid)일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 침강방지제는, 우레아계 화합물일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예는, 상기 방열 도료 조성물을 혼합하여 분산 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 분산 혼합액을 밀링하여 흑연과 기타 열전도성 입자들을 최적 크기로 분쇄, 박리하여 균일하게 분산된 용액을 제조하는 단계;를 포함하는 방열도료의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 하나의 실시예에서, 상기 분산액을 제조하는 단계 이전에, 흑연에 초음파 처리하는 단계, 또는 초고압 분산기로 흑연을 분산처리하는 단계, 또는 고속전단기로 흑연을 처리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예는. 제조한 용액을 우레탄 바인더인 경우 디이소시아네이트로 혼합하여 균일하게 혼합하는 단계, 또는 에폭시 바인더인 경우 아민계 경화제와 혼합하여 방열도료 조성물을 제조하는 단계;를 포함한다.
본 출원의 하나의 실시예는 방열 도료 조성물을 기재 상에 도포하고, 70 ℃ 내지 100 ℃에서 소성하여 형성된 방열 코팅막을 제공한다.
본 출원의 하나의 실시예는 상기 방열 코팅막을 포함하는 히트씽크를 제공한다.
본 출원의 하나의 실시예에 따른 방열 도료 조성물은 열전도성과 열방사특성이 우수하고, 피코팅면과의 부착력이 우수하고, 코팅층의 강도와 열충격성 등 내구성이 최신의 전자제품과 LED 보드 냉각용 방열판 등에 적합하여 알루미늄 등의 금속표면에 도포할 경우 기존 방열판에 비해 월등한 방열성능을 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 출원의 하나의 실시예에 따른 방열 도료 조성물은 1회 코팅으로 우수한 접착력을 지닌 코팅막을 형성하며 방열부품의 사용 중 표면으로부터의 박리가 방지되고 외부로부터의 열충격과 염수분무에 높은 내구성을 유지한다.
본 출원의 하나의 실시예에 따른 방열 도료 조성물은 알루미늄 등 각종 금속 방열부품을 포함한 방열이 요구되는 금속표면 처리에 사용될 수 있는 장점이 있다.
본 출원에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 방열 성능 평가를 위한 샘플을 나타낸 것이다.
본 출원의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 출원은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 출원의 개시가 완전하도록 하고, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 출원의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 출원은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 출원을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에 있어서, 「~」로 나타나는 수치 범위는 「이상」, 「이하」를 의미한다. 예를 들면, 2~15mm과의 표기는 2mm 이상 15mm 이하를 의미한다.
본 출원의 하나의 실시예는, 방열도료 조성물에 있어서, 조성물 총 중량을 기준으로, 바인더 수지 30 내지 60 중량%; 열전도성 입자 10 내지 25 중량%; 첨가제 5 내지 15 중량 %; 및 용제 10 내지 50 중량%; 을 포함하는 방열도료 조성물을 제공한다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 바인더 수지는, 우레탄 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스터 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
상기 열전도성 입자는, 팽창흑연, 인상흑연, 인조흑연 및 토상흑연으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 흑연을 포함할 수 있다.
상기 팽창흑연은 밀링, 초고압분산, 초음파 등과 같은 다양한 공정을 통해 그래핀 나노플레이트(GNP) 또는 그래핀으로 박리된다고 알려져 있다. GNP는 흑연을 구성하는 그래핀 층 간의 박리가 이루어져 그래핀 수백층으로 이루어진 상태를 일컫는다. 팽창흑연은 흑연의 그래핀 층간 공간이 벌어져 외력이 가해질 때 층간 박리가 발생하기 쉬워 결과적으로 그래핀과 GNP가 일정부분 생성된다. 본 발명에서는 초고압분산기나 초음파를 이용하여 팽창흑연을 미리 박리 처리한 후 바인더와 기타 입자 및 첨가제와 혼합하여 혼합-밀링 공정으로 처리하여 방열도료를 제조할 수 있고, 별도의 전처리 박리공정 없이 바인더 등 다른 성분들과 혼합 후 밀링공정만으로도 박리가 발생할 수 있음을 확인하였다. 밀링공정에 있어서 밀링속도와 밀링 비드(bead)로 사용한 지르코니아(ZrO2)의 크기가 박리에 영향을 미치고. 지르코니아의 직경은 0.05 ~3.0 mm가 바람직하다. 또한, 지르코니아의 직경은 0.1 ~ 2.0 mm가 더욱 바람직하다. 0.1 ~ 2.0 mm 크기의 밀링 비드일 경우 2시간 내지 4시간 동안 밀링하여도 흑연의 박리 효과가 우수하다는 장점이 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 조성물은, 1시간 내지 6시간 동안, 더 구체적으로 2시간 내지 4시간 동안 밀링하여 흑연을 박리시킨 것이고, 상기 흑연 입자의 직경은 0.1~50 μm일 수 있다. 본 발명에서는 3~100 μm 직경의 팽창흑연을 2~4시간 밀링 후에는 0.1~50 μm로 파쇄 및 박리되는 것으로 확인하였다. 인상흑연과 토상흑연과 같은 천연흑연은 팽창흑연에 비해 밀링 시간을 짧게 할 수 있으며 충분한 밀링 시간을 유지하여도 흑연의 층간박리가 쉽게 일어나지 않아 방열효율은 밀링시간에 따라 큰 변화가 없다. 그러나 천연흑연은 팽창흑연에 비해 도료의 점도조절이 용이하고 생산성이 우수하다는 장점이 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 조성물은 상기 밀링 후에 디이소시아네이트계 경화제 또는 아민계 경화제를 첨가하여 혼합한 것일 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예에서 상기 팽창흑연은, 산 처리 후 열처리에 의해서 층간 팽창이 이루어진 흑연일 수 있다.
상기 방열 도료 조성물의 점도는 25℃에서 300 cps 이상 내지 1500 cps 이하 일 수 있고, 600 cps 이상, 800 cps 이하의 점도를 가질 수 있다. 점도가 상기 범위 내일 때, 상기 열전도성 입자의 침강 속도와 분산 공정 안정성 면에서 보다 유리할 수 있다. 300 cps 미만일 경우 조성물의 흘러내림 등으로 방열 코팅막의 생성이 어려울 수 있고, 생성 후에도 피코팅면과의 접착력이 약화될 수 있고, 1500 cps를 초과할 경우 얇은 두께의 방열 코팅막으로 제조하기 어렵고, 제조되더라도 표면이 균일하지 않을 수 있으며, 코팅공정이 용이하지 않을 수 있고, 특히 스프레이 방식의 코팅일 경우 더욱 코팅공정이 어려울 수 있다. 또한, 방열 코팅막 내 방열필러의 분산성이 저하될 수 있다.
상기 조성물은, 디부틸틴디라우레이트인 경화 촉매를 더 포함할 수 있고, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 헥산트리올로 이루어진 군에서 선택되는 스페이서; 를 더 포함할 수 있다.
상기 열전도성 입자는, 금속 입자를 포함할 수 있다. 상기 금속 입자는, 알루미늄, 철, 동, 아연, 주석, 티탄, 니켈, 안티몬, 마그네슘, 바나듐, 크롬 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 상기 금속 입자, 구체적으로 알루미늄 파우더는 직경 5~40 μm 후레이크(Fkake) 타입의 입자를 사용할 수 있으며 방열특성 외, 도막에 펄(pearl) 효과를 낼 수 있고 도막 표면의 강도 강화에 도움이 될 수 있다.
상기 열전도성 입자는, 카본블랙, 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 그래핀 및 카본파이버로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 탄소를 더 포함할 수 있다.
탄소나노튜브는 그래핀(graphene)의 변형된 형태로 한 겹의 그래핀이 튜브로 말려있는 형태의 단일벽 탄소 나노튜브(Single-wall carbon nanotubes, SWCNT)와 여러 겹으로 구성된 다중벽 탄소나노튜브(Multi-wall carbon nanotubes, MWCNTs)로 구분할 수 있다. 탄소나노튜브는 뛰어난 역학적 특성을 가지며, 매우 높은 형상비(길이/직경)를 가지고 있어 인장응력이 뛰어나고 열전도성도 탁월하여 그 적용범위가 다양하다. 또한, 감긴 형태에 따라 도체, 반도체의 성질을 띠며 직경에 따라 에너지갭이 달라지고, 준일차원적 구조를 가지고 있어 특이한 양자효과를 나타낸다. 탄소나노튜브의 가장 중요한 열적 성질은 상온에서의 열전도도가 ~6,600W/mㆍK로 아주 높다는 것이며, 이는 phonon의 평균 자유 경로가 아주 큰 것에 기인하는 것임이 이론적으로 입증되었다. MWCNT 또한 흑연 또는 밀링시 생성된 GNP, 그래핀 입자 사이에 열적 가교(thermal bridge) 효과를 줄 수 있다
그래핀은 탄소 원자로 만들어진 원자 크기의 벌집 형태 구조를 가진 소재로, 0.2 nm 두께로 물리적 및 화학적 안정성이 매우 높으며, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 실리콘보다 100배 이상 전자의 이동성이 빠르다. 또한, 강도는 강철보다 200배 이상 강하며, 최고의 열전도성을 나타내는 다이아몬드보다 2배 이상 열전도성이 높고, 빛을 대부분 통과시키므로 투명하고 신축성도 매우 우수하다.
카본 파이버는 10~20g/d의 강도 및 1.5~2.1의 비중을 가지면, 내열성, 내충격성이 뛰어나며 화학약품에 강하고 해충에 대한 저항성이 크다. 가열과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소되므로 금속(알루미늄)보다 가볍고 반면에 금속(철)에 비해 탄성과 강도가 뛰어나다. 이런 특성으로 인해 스포츠용품(낚싯대, 골프채, 테니스 라켓), 항공우주산업(내열재, 항공기 동체), 자동차, 토목건축(경량재, 내장재), 전기전자, 통신(안테나), 환경산업(공기정화기, 정수기) 등 각 분야의 고성능 산업용 소재로 널리 이용된다.
이와 같은 탄소재료로 형성된 탄소재료 분산액을 흑연재료와 혼합하는 경우, 흑연재료의 입자 사이를 탄소재료 분산액에 함유되어 있는 탄소나노튜브 등의 탄소재료가 연결시킴으로써 열전도도를 향상시켜 우수한 방열 성능을 발휘할 수 있게 된다.
상기의 탄소재료의 입자 크기는 200 ㎚ 내지 1 ㎛인 것이 바람직할 수 있다. 탄소재료의 입자 크기가 200 ㎚ 미만인 경우에는 응집이 일어나기 쉽고, 1 ㎛를 초과하는 경우에는 이미 응집이 일어난 상태로 탄소재료의 균일한 분산액을 제조하는 것이 어려울 수 있다. 상기 탄소는, 상기 방열 도료 조성물 중 1 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.
상기 탄소가 상기 방열 도료 조성물 중 1 중량% 미만인 경우 너무 적은 양으로 인한 열방사성의 효과를 보기 힘들고, 5 중량% 초과인 경우 방열 특성의 충전제끼리의 응집현상이 증가하여 상기 방열 도료 조성물 내에서 분산성이 저하되고, 점착력이 저하될 수 있다. 상기 흑연 및 상기 탄소재료는, 상기 충전제 중 중량비가 1 : 1 내지 10 : 1인 것일 수 있다.
상기 열전도성 입자는, 방열 필러를 더 포함할 수 있다.
상기 방열 필러는, 알루미나(alumina), 산화알루미늄(Al2O3), 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소(silicon carbide; SiC), 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 지르코니아(zirconia; ZrO2), 보론 카바이드(boron carbide; B4C), 실리콘 나이트라이드(silicon nitride; Si3N4), 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 산화망간, 산화지르코니아, 산화붕소 및 산화규소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 방열 필러는, 평균입경이 1 ~ 10 ㎛일 수 있다. 상기 범위를 초과하는 경우는 기재와의 밀착성이 저하되며, 작업성이 나빠질 수 있다.
상기 방열필러는 그 재질에 있어서 절연성 및 방열성을 동시에 가지는 것이라면 제한 없이 선택할 수 있다. 또한, 상기 방열 필러의 형상, 크기는 제한이 없으며, 구조에 있어서도 다공질이거나 비다공질일 수 있고, 목적에 따라 달리 선택할 수 있다.
다만, 바람직하게는 우수한 절연 및 방열성능, 방열 코팅막의 형성 용이성, 방열 코팅막 형성 후 균일한 절연 및 방열성능, 방열 코팅막의 표면 품질을 달성하게 할 수 있다.
또한, 상기 방열필러의 경우 표면이 실란기, 아미노기, 아민기, 히드록시기, 카르복실기 등의 관능기로 개질시킨 필러를 사용할 수 있고, 이때, 상기 관능기는 직접 필러의 표면에 결합되어 있을 수 있고, 또는 탄소수 1 ~ 20개의 치환 또는 비치환의 지방족 탄화수소나 탄소수 6 ~ 14개의 치환 또는 비치환의 방향족 탄화수소를 매개로 필러에 간접적으로 결합되어 있을 수 있다.
또한, 상기 방열 필러는 카본계, 금속 등의 공지된 전도성 방열필러를 코어로 하고, 절연성 성분이 상기 코어를 둘러싸는 코어쉘 타입의 필러일 수도 있다.
방열도료에서 바인더는 도막의 열적, 기계적 강도를 좌우하므로 용도에 따라 선택이 가능하다. 우레탄 수지 바인더는, 강도와 내열성이 높은 박막부터 유연하고 탄성이 있는 박막까지 디자인할 수 있는 장점이 있다.
상기 우레탄 수지는, 폴리올일 수 있다. 상기 폴리올은, 아크릴 폴리올, 카프로락톤 폴리올, 에폭시 폴리올, 에스터 폴리올, 에테르 폴리올, 폴리카보네이트폴리올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 헥산트리올 및 폴리프로필렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다. 더 구체적으로, 아크릴 폴리올, 락톤 폴리올, 에스터 폴리올 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 폴리에테르폴리올은 물, 저분자량 폴리올(프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등), 비스페놀류(비스페놀 A 등), 디히드록시벤젠(카테콜, 레조르신, 하이드로퀴논 등)을 개시제로 이용하여, 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 부틸렌옥사이드에서 선택되는 알킬렌옥사이드를 부가 중합시킴으로써 얻어진다. 구체적인 일례로는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등이 있다.
상기 폴리카프로락톤 폴리올은 ε-카프로락톤 또는 σ-발레로락톤 등의 환상 에스테르 단량체의 개환중합에 의해 얻어지는 카프로락톤계 폴리에스테르디올이다. 그 일례로는 상기의 폴리올 성분과 포스겐을 중축합 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 폴리올 성분과 탄산디메틸, 탄산디에틸, 탄산디프로필, 탄산디이소프로필, 탄산디부틸, 탄산에틸부틸, 에틸렌 카르보네이트, 프로필렌 카르보네이트, 탄산디페닐 또는 탄산디벤질 등의 탄산 디에스테르류를 에스테르 교환 및 축합시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 폴리올 성분을 2 종 이상 병용하여 얻어지는 공중합 폴리카보네이트 폴리올, 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 카르복실기 함유 화합물을 에스테르화 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올, 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 히드록실기 함유 화합물을 에테르화 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 에스테르 화합물을 에스테르 교환 반응시켜서 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 히드록실기 함유 화합물을 에스테르 교환 반응시켜 얻어지는 폴리카보네이트 폴리올; 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 디카르복실산 화합물을 중축합 반응시켜서 얻어지는 폴리에스테르계 폴리카보네이트 폴리올;및 상기 각종 폴리카보네이트 폴리올과 알킬렌 옥사이드를 공중합시켜 얻어지는 공중합 폴리에테르계 폴리카보네이트 폴리올 등이 있다. 다관능 폴리올의 경우에도 폴리우레탄 화합물의 주쇄를 이룰 수 있는 히드록시기를 갖는 폴리머이면 제한없이 사용될 수 있다. 폴리올 성분으로 인해, 잔류물 저감 등의 재작업성이 우수한 특성을 발현할 수 있다.
디스플레이 등 전자제품용 방열판과 알루미늄 히트씽크 방열 용도를 고려하여 금속 계면과의 접착성이 우수하고 전자제품의 사용 여부에 따라 온도 상승과 냉각이 반복되는 방열판의 특성에 맞게 경도와 내열충격성이 우수하도록 폴리올을 선택하였다. 폴리우레탄 제조에 널리 사용되는 폴리에스터 폴리올은 단독으로 사용할 경우 금속계면과의 접착성이 떨어지고 그 결과 열충격에도 약한 단점을 보인다. 따라서 계면접착성과 내충격성, 경도, 경화특성을 고려할 때 폴리올은 아크릴 폴리올과 폴리에스터 폴리올을 혼합 사용하거나 접착성과 내충격성의 추가개선을 위해 폴리락톤 폴리올을 추가하여 3성분계를 사용할 수 있다. 수지의 종류와 혼합비율은 도막물성의 요구조건에 따라 강도와 경도, 내열성(Tg)를 고려하여 다양하게 선택할 수 있다.
상기 디이소시아네이트계 경화제는, 다관능성 지방족계(aliphatic) 이소시아네이트 화합물이 바람직하다. 방향족계 이소시아네이트 화합물이나 지환족계 이소시아네이트 화합물을 사용하는 경우 1시간 이내로 굳어지므로 방열 코팅에 충분한 시간을 확보하지 못하게 될 경우, 사용성이 나쁘게 되는 문제가 있다. 지방족계 이소시아네이트 화합물은 반응성이 낮으므로 6시간 이상 굳어지지 않아서 도료의 사용성이 좋아지는 장점이 있다. 또한, 경화 온도가 70℃ 내지 100℃, 75℃ 내지 90℃에서 15분에서 1시간 이내, 20분 내지 40분 이내로 소성할 수 있는 장점이 있다. 전자부품에 사용하는 방열 도료 조성물의 경우, 소성 온도가 100℃가 넘어가게 되면, 전자부품에 문제가 생길 수 있기 때문에 방열 도료의 소성 온도가 100 ℃ 이내인 것이 바람직하다.
상기 디이소시아네이트계 경화제는, 구체적으로, 헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 트리메틸렌디이소시아네이트(Timethylene diisocyanate), 테트라메틸렌디이소시아네이트(Tetramethylene diisocyanate), 1,2-프로필렌디이소시아네이트(1,2- propylene diisocyanate), 1,3-부틸렌디이소시아네이트(1,3-butylene diisocyanate), 도데카메틸렌디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate) 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 조성물은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 헥산트리올로 이루어진 군에서 선택되는 스페이서를 사용할 수 있다. 스페이서를 사용하여 경화 후 우레탄 사슬의 길이와 경화밀도(crosslink density)의 조절이 가능하다.
상기 조성물은, 디부틸틴디라우레이트인 경화 촉매를 사용할 수 있다.
상기 에폭시 수지는 경화 및 접착 작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 고상 혹은 고상에 근접한 에폭시로서, 하나 이상의 관능기를 가지고 있는 에폭시 수지가 바람직하다
상기 에폭시 수지는, 비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시를 예시할 수 있으며, 더욱 구체적으로 에폭시계 화합물의 예로서는, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에피클로르히드린형의 에폭시 수지. 에틸렌글리콜 글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 글리세린 디글리시딜에테르, 글리세린 트리글리시딜에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민 및 1,3-비스(N,N'-디글리시딜아민메틸)시클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
현재 시판되고 있는 제품으로서는 비스페놀계로서는 유카 쉘에폭시 주식회사의 에피코트 807, 에피코트 815, 에피코트 825, 에피코트 827, 에피코트 828, 에피코트 834, 체피코트 1001, 에피코트 1004, 에피코트 1007, 에피코트 1009, 다우케미컬사의 DER-330, DER-301, DER-361, 대일본 잉크화학의 에피클론 830-S, 에피클론 EXA-830CRP, 에피클론 EXA 850-S, 에피클론 EXA-850CRP, 에피클론 EXA-835LV, 국도화학의 YD-011, YD-012, YD-014, YD-128, YD-134, YDF-170등이 있고, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계로서는 유카 쉘 에폭시 주식회사의 체피코트 152, 에피코트 154, 일본화약주식회사의 EPPN-201, 다우케미컬의 DN-483 등이 있고, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계로서는 대일본 잉크화학의 에피클론 N-665-EXP, 국도화학의 YDCN-500-1P, YDCN-500-2P, YDCN-500-4P, YDCN-500-5P, YDCN-500-7P, YDCN-500-8P, YDCN-500-10P, YDCN-500-80P, YDCN-500-90P, 일본화약주식회사의 EOCN-102S, EOCN-103S, EOCN-104S, EOCN-1012, EOCN-1025, EOCN-1027, 독도화학주식회사의 YDCN-701, YDCN-702, YDCN-703, YDCN-704 등이 있고, 다관능 에폭시 수지로서는 유카 쉘에폭시 주식회사 Epon 1031S, 시바스페샬리티케미칼주식회사의 아랄디이토 0163, 나가섭씨온도화성 주식회사의 데타콜 EX-611, 데타콜 EX-614, 데타콜 EX-614B, 데타콜 EX-622, 데타콜 EX-512, 데타콜 EX-521, 데타콜 EX-421, 데타콜 EX-411, 데타콜 EX-321 등이 있으며, 아민계 에폭시 수지로서는 스미토모화학주식회사의 ELM-120, 유카쉘에폭시 주식회사 에피코트 604, 독도화학주식회사의 YH-434, 미쓰비시가스화학 주식회사의 TETRAD-X, TETRAD-C 등이 있고, 복소환 함유 에폭시수지로는 시바스페샬리티 케미칼주식회사의 PT-810, 치환형 에폭시로는 UCC사의 ERL-4234, ERL-4299, ERL-4221, ERL-4206, 나프톨계 에폭시로는 대일본 잉크화학의 에피클론 HP-4032, 에피클론 HP-4032D, 에피클론 HP-4700, 에피클론 4701등을 들 수 있고, 이것들은 단독으로 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
아민계 경화제의 예로서는, 헥사메틸렌디아민, 트리에틸디아민, 폴리에틸렌이민, 헥사메틸렌테트라민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸테트라민, 이소포름디아민, 디에틸렌트리아민(Diethylene Triamine), 트리에틸렐테트라아민 (Triethylene Tetramine), 디에틸아미노프로필아민(Diethylamino propyl amine), 멘탄디아민 (Menthane diamine), N-아미노에틸피페라진 (N-aminoethylpiperazine), M-자일렌디아민 (M-xylene diamine), 이소포론디아민 (Isophorone diamine), N,N'-디-터트-부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tert-butylethylenediamine), N,N-디-이소-프로필에틸렌디아민(N,N-di-iso-propylethylene-diamine), N,N'-디이소프로필-1,3-프로판디아민(N,N'-diisopropyl-1,3-propanediamine), 및 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
또한, 상기 용제는 선택되는 바인더 수지, 경화제 등에 따라 이에 맞는 용매를 선택할 수 있어 본 발명에서는 이를 특별히 한정하는 것은 아니며, 상기 용매로는 각 성분의 적절한 용해를 가능케 하는 임의의 용매를 사용할 수 있다. 상기 용제는, 구체적으로 유기 용매를 사용할 수 있고, 더욱 구체적으로 N-부틸아세테이트, 아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 3-메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 사용할 수 있다.
용제의 첨가량이 높을수록 점도가 낮아지고 입자의 침강 속도가 빨라지고, 용제의 첨가량이 적을수록 점도는 높아지나 분산 공정에서의 안정성이 떨어질 수 있으므로, 이를 고려하여 조성물에 용제가 적정량 첨가될 수 있다. 상기 용제는, 상기 방열 도료 조성물 중 10 중량% 내지 50 중량%인 것일 수 있다. 상기 용제가 상기 방열 도료 조성물 중 10 중량% 미만인 경우 상기 수지가 잘 용해되지 않고, 분산성이 좋지 않으며, 점도가 높아지게 되고, 50 중량% 초과인 경우 방열을 위한 기재에 상기 방열 도료 조성물을 코팅하였을 때 공극이 형성될 수 있고, 방열효과가 저하될 수 있다.
스프레이 코팅의 경우, 상기 용제는 상기 수지와 비슷한 양을 넣어서 점도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 수지 : 용제의 중량비는 1 : 1일 수 있다. 스프레이 코터의 상태에 따라 용제의 함량을 조절할 수 있다. 바 코팅이나 그래비어 코팅의 경우, 점도가 약간 높아야 하므로 스프레이 코팅보다는 더 적게 포함할 수 있다.
상기 용제는 상기 방열 도료 조성물을 기재에 코팅한 후 휘발되는 것이고, 상기 방열도료 조성물은 코팅 및 건조 이후에 용제-프리인 것일 수 있다. 상기 방열 도료 조성물을 방열을 위한 기재에 코팅한 후, 상기 방열 도료 조성물에 포함되어 있는 상기 용제가 휘발되어 용제의 성분이 없는 것일 수도 있다.
상기 조성물은 첨가제로, 소광제, 착색제, 접착증진제, 분산제, 침강방지제, 소포제 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 소광제는 이산화티타늄, 에어로젤 실리카, 하이드로젤 실리카, PP 왁스, PE 왁스, PTFE 왁스, 우레아 포름알데이드 수지 및 벤조구아민 포름알데이드 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 이산화티타늄을 포함할 수 있다. 상기 소광제는 직경 1.0~10.0 μm의 구형입자일 수 있다. 상기 소광제는 조성물 총 중량을 기준으로 2~5 중량%로 포함될 수 있다.
상기 착색제는 탈크, 징크옥사이드, 징크설파이드, 금속산화물계, 하이드록실계, 설파이드계, 아조계, 니트로계 및 프탈로시아닌계로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 탈크를 포함할 수 있다. 상기 착색제로 사용될 수 있는 탈크 및 소광제로 사용될 수 있는 이산화티타늄은 상기 방열필러와 함께 필러로 사용하여 내전압 특성을 향상시킬 수도 있다.
한편, 상술한 방열 도료 조성물은 방열필러의 분산성을 향상시키고, 균일한 방열 코팅막을 구현하기 위한 분산제, 용매를 더 포함할 수 있다.
상기 소포제는 각 조성물의 혼합 중 기포의 발생과 잔류를 방지하고 도막표면에 기포나 분화구가 발생하는 것을 방지한다.
상기 레벨링제는 도막의 균일성을 향상시키고 표면 거칠기를 완화하는 효과를 낼 수 있다.
또한, 상술한 방열 도료 조성물은 pH 조절제, 이온포착제, 점도조정제, 요변성(搖變性) 부여제, 산화방지제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 착색제, 탈수제, 난연제, 대전방지제, 방미제(防黴劑), 방부제, 등의 각종 첨가제의 1 종류 또는 2 종류 이상이 첨가될 수도 있다. 상기 기재된 각종 첨가제는 당업계에 공지된 것을 사용할 수 있어 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.
한편, 상술한 방열 도료 조성물은 코팅 건조 도막의 변색 방지, 산화에 의한 취성, 부착 강도 등의 물성저하를 방지하기 위한 산화방지제를 더 포함할 수 있다.
상기 산화방지제는 방열 도료 조성물의 산화방지제로 당업계에서 채용하는 공지된 성분을 사용할 수 있다. 일예로, 상기 산화방지제는 트리-메틸포스페이트, 트리-페닐포스페이트, 트리스(2,4-디-터트-부틸페닐)포스페이트, 트리에틸렌글리콜-비스-3-(3-터트-부틸-4-하이드록시-5-메틸페닐)프로피오네이트, 1,6-헥세인-디올-3(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 펜타에리스리틸-테트라키스(3-(3,5-디-터트-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 2-하이드록시벤조페논, 2-하이드록시페닐벤조티아졸, 힌더드아민, 유기 니켈 화합물, 살리실산염, 신나메이트 유도체, 레조르시놀 모노벤조에이트, 옥사닐리드 및 p-하이드록시벤조에이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 일예로, 상기 산화방지제는 2-하이드록시페닐벤조티아졸 일 수 있다.
또한, 상기 산화방지제는 바람직하게는 상기 조성물 총 중량을 기준으로 0.1~3 중량%로 포함될 수 있다. 만일 산화방지제가 0.1 중량부 미만으로 구비될 경우 변색이 발생할 수 있고, 만일 산화방지제가 3 중량부를 초과하여 구비되는 경우 취성 및 부착 강도가 약해질 수 있다.
상기 접착증진제는, 에폭시에스터인산(epoxy ester phosphate acid)일 수 있다. 접착증진제는 도막과 피착물 간 계면접착성을 증진시켜주는 것으로 열충격과 장기사용시에도 도막의 박리, 균열 등을 방지한다. 상기 접착증진제는 조성물 총 중량을 기준으로 3~10중량%로 포함될 수 있다.
상기 분산제는 조성물 총 중량을 기준으로 0.5~1.5 중량%로 포함될 수 있다. 0.5 중량% 미만으로 구비될 경우 목적하는 효과의 발현이 되지 않을 수 있고, 분산제가 1.5중량%를 초과하여 구비될 경우 피착제의 부착 강도가 약해지거나 코팅 도막 표면에 핀홀(Pin hole) 및 오렌지 필(Orange Peel)이 발생할 수 있다.
상기 분산제는, 방열 도료 조성물의 분산성을 증대시키고, 밀도를 고르게 하며, 레올로지(Rheology) 컨트롤을 적절히 조정할 수 있도록 포함되는 것일 수 있다.
상기 분산제는, 비이온성 계면활성제일 수 있고, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제를 사용할 수 있다. 폴리올이 계면활성 효과를 가지므로, 계면활성제를 사용하지 않을 수도 있으나, 바람직하게는 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다. 본 출원의 방열 도료 조성물을 4주 이상을 보관하는 경우 비이온성 계면활성제가 보관성을 좋게 하는 효과가 더욱 우수하다.
상기 비이온성 계면활성제는, 예를 들어, 폴리에톡실화 알킬페놀의 인산에스테르, 에톡실화 알킬페놀, 황산에스테르, 에톡실화 피마자유, 폴리옥시에틸렌트리스티릴페닐에테르, 에톡실화 지방족알코올, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록코폴리머, 리그노술폰산의 소듐염, 황산의 이나트륨염, 아크릴산 중합체의 나트륨염, 도데실설페이트의 나트륨염, 우레아-포름알데히드 수지, 폴리에틸렌글리콜모노(트리스티릴페닐)에테르, 도데실 벤젠 술폰산의 칼슘염, 나트륨 스테아레이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 로진의 폴리옥시에틸렌 에스테르, 폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 모노헥사데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 모노(시스-9-옥타데세닐)에테르, 폴리옥시에틸렌 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 모노옥타데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 디올레이트, 폴리옥시에틸렌 디스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리스테아레이트, 올레산의 폴리글리세롤 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 헥사스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 모노테트라데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 헥사올레이트, 지방산, 톨-오일, 소르비톨 헥사에스테르, 에톡실화 피마자 오일, 에톡시화 대두 오일, 에톡실화 폴리옥시에틸렌 소르비톨 테트라올레이트, 글리세롤 및 폴리에틸렌 글리콜 혼합된 에스테르, 폴리글리세롤 에스테르, 모노글리세리드 및 수크로스 에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제는, 칼륨 라우레이트, 트리에탄올아민 스테아레이트, 나트륨 라우릴 술페이트, 나트륨 도데실술페이트, 알킬 폴리옥시에틸렌 술페이트, 나트륨 알기네이트, 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트, 포스파티딜 글리세롤, 포스파티딜 이노시톨, 포스파티딜세린, 포스파티드산 및 그의 염, 글리세릴 에스테르, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈, 담즙산 및 그의 염, 콜산, 데옥시콜산, 글리코콜산, 타우로콜산, 글리코데옥시콜산, 알킬 술포네이트, 아릴 술포네이트, 알킬 포스페이트, 알킬 포스포네이트, 스테아르산 및 그의 염, 칼슘 스테아레이트, 포스페이트, 카르복시메틸셀룰로스 나트륨, 디옥틸술포숙시네이트, 나트륨 술포숙신산의 디알킬에스테르, 인지질 및 칼슘 카르복시메틸셀룰로즈로 구성된 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제에는, 이에 제한되지 않지만, 4급 암모늄 화합물, 벤즈알코늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 키토산, 라우릴디메틸벤질암모늄 클로라이드, 아실 카르니틴 히드로클로라이드, 알킬피리디늄 할라이드, 세틸 피리디늄 클로라이드, 양이온성 지질, 폴리메틸메타크릴레이트 트리메틸암모늄 브로마이드, 술포늄 화합물, 폴리비닐피롤리돈-2-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 디메틸 술페이트, 헥사데실트리메틸 암모늄 브로마이드, 포스포늄 화합물, 벤질-디(2-클로로에틸)에틸암모늄 브로마이드, 코코넛 트리메틸 암모늄 클로라이드, 코코넛 트리메틸 암모늄 브로마이드, 코코넛 메틸 디히드록시에틸 암모늄 클로라이드, 코코넛 메틸 디히드록시에틸 암모늄 브로마이드, 데실 트리에틸 암모늄 클로라이드, 데실 디메틸 히드록시에틸 암모늄 클로라이드 브로마이드, C12-C15디메틸 히드록시에틸암모늄클로라이드, C12-C15 디메틸히드록시에틸 암모늄 클로라이드 브로마이드, 코코넛 디메틸 히드록시에틸 암모늄 클로라이드, 코코넛 디메틸 히드록시에틸 암모늄 브로마이드, 미리스틸 트리메틸 암모늄 메틸술페이트, 라우릴 디메틸 벤질 암모늄 클로라이드, 라우릴 디메틸 벤질 암모늄 브로마이드, 라우릴 디메틸 (에테녹시)4 암모늄 클로라이드, 라우릴 디메틸 (에테녹시)4 암모늄 브로마이드, N-알킬 (C12-18)디메틸벤질 암모늄 클로라이드, N-알킬 (C14-C18)디메틸-벤질 암모늄 클로라이드, N-테트라데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드 일수화물, 디메틸 디데실 암모늄 클로라이드, N-알킬 및 (C12-C14)디메틸 1-나프틸메틸 암모늄 클로라이드, 트리메틸암모늄 할라이드 알킬-트리메틸암모늄 염, 디알킬-디메틸암모늄 염, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 에톡실화 알킬아미도알킬디알킬암모늄 염, 에톡실화 트리알킬 암모늄 염, 디알킬벤젠 디알킬암모늄 클로라이드, N-디데실디메틸 암모늄 클로라이드, N-테트라데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드 일수화물, N-알킬(C12-C14) 디메틸 1-나프틸메틸 암모늄 클로라이드, 도데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드, 디알킬 벤젠알킬 암모늄클로라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬벤질 메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 벤질 디메틸 암모늄브로마이드, C12 트리메틸 암모늄 브로마이드, C15 트리메틸 암모늄 브로마이드, C17 트리메틸 암모늄 브로마이드, 도데실벤질 트리에틸 암모늄 클로라이드, 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 디메틸 암모늄 클로라이드, 알킬디메틸암모늄 할로게니드, 트리세틸 메틸 암모늄 클로라이드, 데실트리메틸암모늄 브로마이드, 도데실트리에틸암모늄 브로마이드, 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드, 메틸 트리옥틸암모늄 클로라이드, 폴리쿼트(POLYQUAT) 10, 테트라부틸암모늄 브로마이드, 벤질 트리메틸암모늄 브로마이드, 콜린 에스테르, 벤즈알코늄 클로라이드, 스테아르알코늄 클로라이드, 세틸 피리디늄 브로마이드, 세틸 피리디늄 클로라이드, 4급화(quaternized) 폴리옥시에틸알킬아민의 할라이드 염, "미라폴(MIRAPOL)" (폴리쿼터늄-2) "알카쿼트(Alkaquat)" (알킬 디메틸 벤질암모늄 클로라이드, 로디아(Rhodia)에 의해 제조됨), 알킬 피리디늄 염, 아민, 아민 염, 이미드 아졸리늄 염, 양성자화 4급 아크릴아미드, 메틸화 4급 중합체, 및 양이온성 구아 검. 벤즈알코늄 클로라이드, 도데실 트리메틸 암모늄 브로마이드, 트리에탄올아민 및 폴옥사민이 포함된다.
양쪽 이온성 계면활성제는 전기적으로 중성이지만 동일 분자 내에서 국부적인 양전하 및 음전하를 보유한다. 적합한 양쪽 이온성 계면활성제에는, 이에 제한되지 않지만, 양쪽 이온성 인지질이 포함된다. 적합한 인지질에는 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 디아실-글리세로-포스포에탄올아민 (예컨대, 디미리스토일-글리세로-포스포에탄올아민(DMPE), 디팔미토일-글리세로-포스포에탄올아민 (DPPE), 디스테아로일-글리세로-포스포에탄올아민(DSPE) 및 디올레올릴-글리세로-포스포에탄올아민(DOPE)이 포함된다. 음이온성 및 양쪽 이온성 인지질을 포함하는 인지질 혼합물이 본 발명에서 사용될 수 있다. 이러한 혼합물에는, 이에 제한되지 않지만, 라이소인지질, 달걀 또는 대두 인지질, 또는 이의 임의의 조합물이 포함된다.
상기 분산제는, 방열 도료 조성물의 분산성을 증대 시키고, 밀도를 고르게 하며, 레올로지(Rheology) 컨트롤을 적절히 조정할 수 있도록 포함되는 것일 수 있다.
상기 분산제는, 상기 방열 도료 조성물 중 0.5 중량% 내지 1.5 중량%인 것일 수 있다. 상기 분산제가 상기 방열 도료 조성물 중 0.5 중량% 미만인 경우 상기 충전제가 잘 분산되지 않아 응집현상이 증가할 수 있고, 1.5 중량% 초과인 경우 접착력이 저하될 우려가 있다.
상기 침강방지제는 조성물의 흐름성을 조절하고, 입자의 침강과 케이킹(caking) 현상을 방지하거나 늦춰주는 역할을 한다. 상기 침강방지제는 우레아(urea)계 화합물 또는 아마이드계 화합물을 사용할 수 있고, 비중이 높은 열전도성 입자의 침강을 방지할 수 있다.
상기 방열 도료 조성물은 상기 바인더 수지 내에 분산된 침강방지제를 포함하고, 이때 상기 침강방지제를 조성물 총 중량을 기준으로 0.5~1중량%로 포함될 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예는, 상기 방열 도료 조성물을 밀링하여 분산액을 제조하는 단계; 및 상기 분산액에 디이소시아네이트계 경화제 또는 아민계 경화제를 첨가하여 방열 도료를 제조하는 단계; 를 포함하는 방열 도료의 제조방법을 제공한다.
상기 분산액을 제조하는 단계 이전에, 조성물을 교반기에 넣고, 예를 들어, 50 rpm 내지 1500 rpm의 속도로 5분 내지 6시간 동안 교반을 수행하는 것일 수 있다. 교반 시간이 너무 짧은 경우에는 균일한 혼합이 이루어지기 어렵고, 교반 시간이 너무 긴 경우에도 더 이상의 균일한 혼합 효과를 기대하기 어렵다.
상기 밀링은 초음파, 롤 밀링, 볼 밀링, 제트 밀링, 스크루 혼합, 어트리션 밀링, 비즈 밀링, 바스켓 밀링, 공자전 혼합 및 수퍼밀로 이루어진 군으로부터 선택되는 일 이상의 방식에 의해 이루어질 수 있다.
상기 분산액을 제조하는 단계 이전에, 흑연에 초음파처리하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
본 출원의 하나의 실시예는 방열 도료 조성물을 기재 상에 도포하고, 70℃ 내지 120℃에서, 바람직하게는 70℃ 내지 100℃에서, 30분 내지 6시간 동안 소성하여 형성된 방열 코팅막을 제공한다.
상기 도포는, 스프레이 코팅(spray coating), 잉크젯 프린팅, 롤 프린팅, 디핑(dipping) 코팅, 콤마 코팅, 그라비아 코팅, 롤투롤 및 바 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 다양한 방법을 이용할 수 있다. 상기 코팅되는 두께는 발광다이오드 또는 인쇄회로기판 등의 방열판으로 사용될 뿐만 아니라 고전력 소자의 방열판으로도 사용될 수 있으므로, 이를 고려하여, 10 ㎛ 내지 50 ㎛ 두께, 더 구체적으로 20 ㎛ 내지 40 ㎛ 로 형성할 수 있다. 상기 두께 이상으로 코팅될 경우 비용 상승 및 크랙이 발생할 가능성이 있고, 그 이하일 경우에는 좋은 방열 성능을 발휘할 수 없다.
상기 방열 도료 조성물의 코팅이 기재에 이루어지면 열경화하여 용매가 휘발(또는 증발)되고, 방열잉크 조성물이 경화되도록 할 수 있다.
상기 기재는, 알루미늄, 구리 등의 여러 금속 소재 및 유리, 플라스틱 등에 대해 제한 없이 사용할 수 있으며, 방열성 및 부착성이 우수할 뿐만 아니라 경도, 내용제성 및 내수성도 뛰어나다.
상기 건조는 용매가 휘발(또는 증발)되는 온도보다 높고 기재의 용융 온도보다는 낮은 온도에서 수행하는 것일 수 있다. 예를 들어, 70℃ 내지 120℃의 온도에서, 30 분 내지 6 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 상기 열경화 시간이 너무 짧은 경우에는 용제의 완전한 제거가 어렵고, 열경화 시간이 너무 긴 경우에는 더 이상의 열경화 효과를 기대하기 어려울 수 있다.
방열재료의 제조방법에 의하여 제조된 방열 도료는, 열을 효과적으로 방출할 수 있고, 빠른 열 방출속도와 높은 열 방사율을 가지며, 3차원 형상의 기재와의 접착력이 매우 우수한 방열 도료 조성물로 코팅함으로써 발광다이오드 또는 인쇄회로기판 등에서 발생하는 열을 방출하기에 매우 효과적이다.
본 출원의 하나의 실시예는 소자가 실장된 회로기판 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 방열 회로기판을 포함한다.
상기 소자는 구동칩과 같은 전자기기내 회로기판에 실장되는 공지된 소자일 수 있다. 또한, 상기 기판은 전자기기에 구비되는 공지된 회로기판일 수 있으며, 일예로 PCB, FPCB일 수 있다. 상기 기판의 크기, 두께는 구현하고자 하는 전자기기의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
본 출원은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 조명용 방열 부품을 포함한다.
상기 조명용 방열 부품은 조명용 방열 히트싱크일 수 있다. 구체적으로, 상기 조명용 방열 히트싱크는 히트싱크 및 상기 히트싱크의 외부면의 적어도 일부 또는 전부에 형성된 방열 코팅층를 포함할 수 있다.
상기 히트싱크는 조명에 구비되는 공지된 히트싱크일 수 있다. 상기 히트싱크의 재질, 크기, 두께, 및 형상은 구현하고자 하는 조명의 용도, 형상 및 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 출원에 따른 방열 도료 조성물은 상술한 방열유닛, 회로기판 및 조명용 부품 외에도 모바일 기기, TV, 웨어러블 기기 및 플렉서블 기기 등을 포함하는 전자장치 부품, LED 램프, ECU(electronic control unit), EV 배터리 및 인버터 등을 포함하는 자동차 부품, RF 장비, 디지털 장비, 서버기기 및 셋업박스 등을 포함하는 전기통신장치와 네트워크 장치 및 태양전지판, LED 및 AI/AIN PCB(Printed circuit Board) 등을 포함하는 장치, 조명 케이스 및 소켓 등을 포함하는 조명용 부품 등에 적용할 수 있다. 일예로, 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막이 적용된 EV 고전압 스위칭 릴레이용 방열 부스바, EV 고전압 스위칭 릴레이용 방열 케이스, 자동차용 방열 DC-DC 컨버터, 자동차 엔진 냉각 장치, 자동차 LED 헤드램프 및 PTC 히터로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 자동차용 부품에 적용될 수 있다.
상기 자동차용 부품은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 EV 고전압 릴레이용 방열 부스바일 수 있다.
상기 EV 고전압 릴레이용 부스바는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 공지된 EV 고전압 릴레이용 부스바일 수 있으며, 상기 부스바의 재질, 크기, 두께, 및 형상은 구현하고자 하는 EV 고전압 릴레이의 목적하는 입력전압 및/또는 출력전압을 고려한 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자동차용 부품은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 EV 고전압 스위칭 릴레이용 방열 케이스일 수 있다.
상기 EV 고전압 스위칭 릴레이용 케이스는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 공지된 EV 고전압 릴레이용 케이스 일 수 있다. 상기 EV 고전압 스위칭 릴레이용 케이스 내부에 상술한 EV 고전압 릴레이용 부스바를 포함할 수 있으며, 상기 케이스의 재질, 크기, 두께 및 형상은 구현하고자 하는 EV 고전압 릴레이 내부에 위치되는 부스바의 형상 및 개수 등의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자동차용 부품은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 방열 DC-DC 컨버터일 수 있다.
상기 DC-DC 컨버터는 특정 전압의 직류전원에서 다른 전압의 직류전원으로 변환하는 기능을 하며, 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 공지된 DC-DC 컨버터일 수 있다. 상기 DC-DC 컨버터의 크기 및 형상은 구현하고자 하는 장치의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자동차용 부품은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 방열 엔진 냉각 장치일 수 있다.
일예로, 상기 방열 엔진 냉각 장치에 포함되는 라디에이터의 일부 또는 일예로, 상기 방열 엔진 냉각 장치에 포함되는 라디에이터의 일부 또는 전부에 방열 코팅막이 형성될 수 있다. 상기 라디에이터는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 공지된 라디에이터일 수 있으며, 상기 라디에이터의 재질, 크기 및 형상은 구현하고자 하는 엔진 냉각 장치의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자동차용 부품은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 방열 LED 헤드 램프일 수 있다.
LED 헤드 램프의 외부면의 적어도 일부분에 방열 코팅막을 포함함에 따라, 절연 및 방열 특성을 현저히 향상시킬 수 있으며 LED 헤드 램프가 경량화될 수 있다. 상기 LED 헤드 램프는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 공지된 LED 헤드 램프일 수 있으며, 상기 LED 헤드 램프의 재질, 크기 및 형상은 구현하고자 하는 차량의 디자인 및/또는 LED 헤드 램프의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 자동차용 부품은 외부면의 적어도 일부분에 본 출원에 따른 방열 도료 조성물이 처리되어 경화된 방열 코팅막을 포함하는 전기 자동차용 방열 PTC 히터일 수 있다.
상기 PTC 히터는 PTC 핀을 포함할 수 있는데, 상기 PTC 핀의 일부 또는 전부에 방열 코팅막이 형성됨에 따라, 방열 효율이 개선될 수 있고, 전기 자동차의 소모 전력량이 감소할 수 있다. 상기 PTC 핀은 당업계에서
통상적으로 사용할 수 있는 공지된 PTC 핀일 수 있으며, 상기 PTC 핀의 재질, 크기 및 형상은 구현하고자 하는 PTC 히터의 내부설계에 따라 변경이 가능함에 따라서 본 출원에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
한편, 본 출원의 방열 코팅막을 형성시키는 방열 코팅 조성물은 방열 코팅막과 기재간의 우수한 접착력, 향상된 내습성 및 내후성, 방열필러의 습윤성을 향상시킬 수 있다. 또한, 우수한 방열성 및 절연성, 유기용매에 대해 뛰어난 내용매성을 발현하며, 경화 시 변색이 없고, 열전도의 조절이 용이함에 따라 이로 구현된 절연성 방열코팅층을 포함하는 방열유닛은 향상된 물성을 지속적으로 발현할 수 있다. 또한, 방열 코팅막 내에 분산된 방열필러의 분산성이 우수하여 균일한 절연 및 방열성능을 나타낼 수 있다. 절연성 및 방열성이 동시에 요구되는 각종 전기전자 부품이 실장된 회로기판, LED 램프 등의 조명장치, 디스플레이 장치 등의 전기전자, 자동차, 에너지, 항공우주 산업 전반에 널리 응용될 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 출원을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 출원의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 출원의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
이하, 본 출원의 실시예, 비교예 및 실험예를 설명하기로 한다.
<실시예 1>
아크릴 폴리올(OH value 90) 20 중량부, 카프로락톤 폴리올(OH value 280, MW 400) 20 중량부, 팽창흑연(평균입도 50 μm) 9.0 중량부, 알루미늄 파우더(Flake, 평균입도 25 μm) 4.2 중량부, 다공성 SiO2(평균입도 4 μm) 3.2 중량부, 인산에폭시에스터 8.5 중량부, 분산제(phosphoric ACID ester of polyethoxylated alkyl phenol) 0.5 중량부, 실리콘계 소포제(AFCONA 2722) 1.0 중량부, 침강방지제(우레아) 0.5 중량부, 슬립제(폴리에테르 폴리실록산) 0.1 중량부. N-부틸아세테이트 13 중량부, PMA(프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트) 20 중량부를 디졸버 믹서로 균일하게 혼합하였다. 혼합액을 바스킷 밀링기(Basket mill)에 옮긴 후 3시간 밀링하였다. 최종적인 도료의 점도는 700 cps였다.
<실시예 2>
실시예 1의 '카프로락톤 폴리올 20 중량부' 대신, 에스터 폴리올(OH value 66, MW 400) 20 중량부를 사용한 것 외는 실시예 1과 동일하였다. 최종적인 도료의 점도는 700 cps였다.
<실시예 3>
실시예 1의 '아크릴 폴리올(OH value 90) 20 중량부, 카프로락톤 폴리올(OH value 280, MW 400) 20 중량부' 대신 아크릴 폴리올(OH value 90) 40 중량부 외에는 실시예 1과 동일하다.
<실시예 4>
실시예 1의 '팽창흑연(평균입도 50 μm) 9.0 중량부'대신 천연인상흑연(평균입도 25 μm) 9.0 중량부 사용 외는 실시예 1과 동일하다.
<실시예 5>
실시예 1의 '침강방지제(우레아) 0.5 중량부'를 사용하지 않은 것 외에는 실시에 1과 동일하다.
<실시예 6>
실시예 1의 3시간 밀링 대신 30분 밀링 외에는 실시예 1과 동일하다.
<실시예 7>
실시예 1의 '분산제(phosphoric ester of polyethoxylated alkyl phenol) 0.5 중량부, 실리콘계 소포제(AFCONA 2722) 1.0 중량부, 침강방지제(우레아) 0.5 중량부'를 사용하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일하다.
<실시예 8>
3시간 밀링 대신 30분 밀링 외에는 실시예 4와 동일하다.
<실시예 9>
실시예 1의 '아크릴 폴리올(OH value 90) 20 중량부, 카프로락톤 폴리올(OH value 280, MW 400) 20 중량부' 대신 BPA계 에폭시 수지(YD-128) 40중량부 외에는 실시예 1과 동일하다.
<실시예 10>
실시예 1에서 제조한 도료를 주제로 하여 HDI 대신 TDI를 사용한 것 외에는 동일하게 코팅하였다.
<실시예 11>
실시예 1의 팽창흑연 9 중량부 대신 팽창흑연 2 중량부, 평균입도 0.5 μm의 카본블랙 7 중량부 외에는 실시예 1과 동일하였다.
<실시예 12>
팽창흑연(평균입도 50 μm) 9.0 중량부, 알루미늄 파우더(Flake, 평균입도 25 μm) 4.2 중량부, 다공성 SiO2(평균입도 4 μm) 3.2 중량부 대신 팽창흑연 16.4 중량부 외에는 실시예 1과 동일하였다.
<비교예 1>
톨루엔 용제 50%와 우레탄 바인더 25%, 카본블랙 12.5%과 무기계 열전도성 입자 SiO2 12.5%로 이루어진 방열도료 조성물을 코팅하여 방열성능 평가하였다.
<실험예 1> 방열도료 코팅
각 실시예에서 제조한 방열도료를 NCO value 1.1에 해당하는 양의 HDI와 잘 혼합하고 혼합액을 알루미늄 판에 양면 스프레이하여 80℃ 오븐 내에서 30분간 건조, 경화하였다. 다만, 실시예 9의 경우 에폭시기와 동일한 당량의 디에틸렌트리아민을 경화제로 사용하여 100℃ 오븐에서 3시간 경화하여 코팅하였다.
<실험예 2> 방열성능 평가
가로, 세로, 높이 각각 400 mm x 150 mm x 500 mm인 아크릴 챔버를 항온오븐에 장착한 후 챔버 내부온도가 40℃가 되도록 조절하였다. 가로, 세로, 각각 235 mm, 150 mm 인 두께 1.5 mm 알루미늄(5000 계열) 판의 양면을 제조한 도료로 스프레이 하여 30±5 μm 두께로 코팅하였다. 코팅된 알루미늄판을 아크릴 챔버 정중앙에 위치하게 하고 15W 세라믹 히터를 써멀그리스를 사용하여 알루미늄 판에 부착하였다. 이때 히터가 부착되는 면은 도료 코팅시 마스킹하여 도료가 도포되지 않도록 하였다. 히터를 가동하여 히터의 온도가 평형을 유지할 때의 온도를 측정하였다. 방열성능은 알루미늄판 대비 방열도료 코팅된 알루미늄 판을 부착하였을시 T1의 온도차이(℃)로 표기하였다.
<실험예 3> 보관성, 평가
도막의 물리적 특성을 측정하기 위해 도료의 보관성을 측정, 평가하기 위해 제조한 도료를 20℃에서 방치한 후 매주 방열성능을 측정하였다. 보관된 도료를 300 rpm의 교반속도로 10분간 교반 후 경화제를 투입한 후 다시 10분간 교반한 다음 코팅작업하여 방열성능을 측정하였다. 방열도료가 초기와 변동이 없는 주수를 측정하였다.
<실험예 4> 부착성(크로스컷), 평가
도막의 물리적 특성을 측정하기 위해 예리한 칼을 사용해 시료에 가로X가로 간격 1mm씩 11줄을 그어 정사각형 100개를 만들고 이 면 위에 3M사 Scotch Brand No.600 Tape를 충분히 밀착한 후, 평면으로부터 약 15°위치에서 순간적으로 당긴다. 도막 두께 성적서 제출 시 Cross-cut 간격 변경 가능하다.(60㎛이하: 1mm, 61㎛이상: 2mm) ISO Class 1 기준으로 판정하여 표시하였다. (1개소도 박리 20% 넘어서면 안됨. 박리된 부위가 전체 면적의 5% 이내일 것)
<실험예 5> 경도 평가
도막의 물리적 특성을 측정하기 위해 MITSUBUSHI 경도 측정용 연필의 심은 그대로 두고 연필심 약 5~6mm 길이로 나무를 깎아내고 연필 끝부분의 날이 날카롭게 연필심 끝을 사포에 갈아낸다. 연필경도 시험용 지그에 연필을 고정시키고 시편 표면과 45° 각도로 유지하면서 750±10g의 하중을 가한 상태로 전방으로 밀어낸다. 1개의 시편에 부위를 변경하면서 3회 시험하여 1회 이상 긁힘 흔적이 생기지 않으면 합격으로 한다. (연필긁힘 자국 수/시험 횟수, 1/3: 합격, 2/3: 불합격)긁힘 자국의 육안 판정이 어려울 경우 20배율 이상의 확대경으로 확인한다. 부품별 표면 경도(Plastic-연필경도 HB / 금속류-연필경도 2H 이상)
<실험예 6> 열충격성 평가
도막의 물리적 특성을 측정하기 위해 70℃ 1시간, -25℃ 1시간을 1Cycle로 하여 6Cycle 시험을 실시한 후, 외관, 후기 Cross-cut 이상 없을 것을 기준으로 하였다.
하기 실시예 1 내지 12와 비교예 1에 따라 제조한 방열판의 실험예 1 내지 6에 따른 성능평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
도료항목 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 실시예 9 실시예 10 실시예
11		 실시예 12 비교예
도료 보관성(주) 8 8 8 7 6 8 5 7 8 4 8 8 7
도막 크로스컷 (B) 5 4 5 5 5 5 5 5 5 4 5 5 5
도막 표면경도 (H) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
도막 열충격 (B) 5 4 5 5 5 5 5 5 5 4 5 4 5
방열성능 (℃) 17 17 17 15 18 16 18 15 17 17 13 16 12
* 기준: 알루미늄판(히터 온도 95 ℃)
표 1의 모든 실시예의 방열성능은 현재 시판중인 대표적인 방열도료에 비해 3~6℃의 온도저하를 보여 우수한 방열성능을 나타냈다. 흑연은 밀링시 박리가 일어나 일부가 GNP나 그래핀 형태로 바인더 내에 분산되어 결과적으로 우수한 방열특성을 나타낸다고 판단된다. 실시예 1, 실시예 6, 실시예 7을 비교하였을 때 30분 밀링한 경우에 비해 3시간 밀링한 도료의 방열특성이 우수하였다. 이는 팽창흑연이 밀링시간에 따라 박리가 계속 발생함을 보여주는 것이다. 이에 비해 실시예 4와 실시예 8을 비교할 때 방열특성이 동일함을 알 수 있으며 이는 천연인상흑연의 경우 팽창흑연에 비해 외력에 의한 층간 박리가 크게 발생하지 않음을 나타낸다고 해석할 수 있다.
실시예 11, 12는 팽창흑연 함량에 따른 효과를 보여준다. 실시예 11에서 팽창흑연 함량이 2 중량부로서 상대적으로 적은 경우는 도막의 물성은 실시예 1과 동일하나 방열성능은 현저히 떨어짐을 보여준다. 이와는 달리 팽창흑연 양이 16.4 중량부로 상대적으로 과량을 사용한 경우에도 오히려 방열성능은 떨어짐을 알 수 있다.
첨가제 효과로서 실시예 5에서 침강방지제를 사용하지 않으면 도료의 보관성이 눈에 띄게 나빠짐을 알 수 있다. 특히 실시예 7의 경우 각종 첨가제, 특히 분산제를 사용하지 않은 경우 도료의 보관성은 악화되더라도 방열성능은 향상됨을 확인할 수 있다. 이는 바인더 내 입자 분산의 향상이 방열의 향상으로 이어진다는 통상적인 예측과는 반대되는 현상이다. 즉, 바인더내 열전도성 입자의 배열은 어느 정도 입자가 접촉과 응집이 있어야 방열효율이 좋아진다고 할 수 있다.
실시예 2에서 에스터 폴리올은 지방족 사슬에 비해 구조적으로 견고한 방향족 성분을 함유하여, 도막의 경도를 증가시키지만 접착성을 저하시키는 것으로 나타났다. 한편 우레탄 대신 에폭시를 바인더로 사용하여도 방열성능에는 차이가 없음을 실시예 9에서 확인할 수 있으며, 우레탄 경화제로 HDI 대신 TDI를 사용하면 방열성에는 차이가 없으나 경화제가 방향족 화합물이므로 도막이 상대적으로 잘 부스러지고 접착력도 떨어지며 HDI에 비해 높은 반응성으로 동일한 실온 보관시 4주 이상의 보관성을 확보하기가 쉽지 않았다.
본 출원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 출원이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 출원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
T1: 발열체 온도
T2: 외곽온도
T3: 챔버 온도

Claims (23)

  1. 방열도료 조성물에 있어서, 조성물 총 중량을 기준으로,
    바인더 수지 30 내지 60 중량%; 열전도성 입자 10 내지 25 중량%; 첨가제 5 내지 15 중량%; 및 용제 10 내지 50 중량%; 을 포함하고,
    상기 바인더 수지는,
    우레탄 수지 또는 에폭시 수지를 포함하며,
    상기 열전도성 입자는,
    팽창흑연 입자 및 금속 입자를 포함하고,
    상기 팽창흑연 입자는,
    2시간 내지 6시간 동안 밀링하여 팽창흑연 입자의 일부가 그래핀나노플레이트(GNP: graphene nanoplate)와 그래핀으로 분리되도록 박리시킨 것이며,
    상기 팽창흑연 입자의 직경은 0.1~50 μm이고,
    상기 첨가제는,
    침강방지제를 포함하며,
    상기 침강방지제는,
    우레아계 화합물인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀링에서 사용한 밀링 비드는,
    0.05 ~3.0 mm 직경의 지르코니아인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은,
    디이소시아네이트계 경화제 또는 아민계 경화제를 첨가하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 팽창흑연은,
    산 처리 후 열처리에 의해서 층간 팽창이 이루어진 흑연인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물의 점도는,
    300 cps 이상 내지 1500 cps 이하인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 조성물은,
    디부틸틴디라우레이트인 경화 촉매; 및
    에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 헥산트리올로 이루어진 군에서 선택되는 스페이서; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 입자는,
    알루미늄, 철, 동, 아연, 주석, 티탄, 니켈, 안티몬, 마그네슘, 바나듐, 크롬 및 지르코늄으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상이고,
    직경 5~40 μm 크기의 후레이크 타입인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전도성 입자는,
    카본블랙, 단일벽탄소나노튜브, 다중벽탄소나노튜브, 그래핀 및 카본파이버로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 탄소; 및
    방열 필러; 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 열전도성 입자는,
    흑연 5 내지 15 중량%;
    금속 입자 1 내지 6 중량%;
    탄소 1 내지 5 중량%; 및
    방열 필러 1 내지 5 중량%; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 방열 필러는,
    알루미나, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 질화알루미늄, 질화붕소, 질화규소, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 보론카바이드, 지르코니아, 실리콘나이트라이드, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬, 산화베릴륨, 산화망간, 산화지르코니아, 산화붕소 및 산화규소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 우레탄 수지는,
    아크릴 폴리올, 카프로락톤 폴리올, 에폭시 폴리올, 에스터 폴리올, 에테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올, 1,2-헥산디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,8-데칸디올, 옥탄데칸디올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 헥산트리올 및 폴리프로필렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 에폭시 수지는,
    비스페놀계 에폭시, 페놀 노볼락(Phenol novolac)계 에폭시, o-크레졸 노볼락(Cresol novolac)계 에폭시, 다관능 에폭시, 아민계 에폭시, 복소환 함유 에폭시, 치환형 에폭시, 나프톨계 에폭시, 비스페놀 A 에폭시 수지, 에피클로르히드린형의 에폭시 수지. 에틸렌글리콜 글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜에테르, 글리세린 디글리시딜에테르, 글리세린 트리글리시딜에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판 트리글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 디글리시딜아민, N,N,N',N'-테트라글리시딜-m-크실렌디아민 및 1,3-비스(N,N'-디글리시딜아민메틸)시클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  14. 청구항 4에 있어서,
    상기 디이소시아네이트계 경화제는,
    헥사메틸렌디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate, HDI), 트리메틸렌디이소시아네이트(Timethylene diisocyanate), 테트라메틸렌디이소시아네이트(Tetramethylene diisocyanate), 1,2-프로필렌디이소시아네이트(1,2-propylene diisocyanate), 1,3-부틸렌디이소시아네이트(1,3-butylene diisocyanate), 도데카메틸렌디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate) 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트(2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  15. 청구항 4에 있어서,
    상기 아민계 경화제는,
    헥사메틸렌디아민, 트리에틸디아민, 폴리에틸렌이민, 헥사메틸렌테트라민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸테트라민, 이소포름디아민, 디에틸렌트리아민(Diethylene Triamine), 트리에틸렐테트라아민(Triethylene Tetramine), 디에틸아미노프로필아민(Diethylamino propyl amine), 멘탄디아민(Menthane diamine), N-아미노에틸피페라진(N-aminoethylpiperazine), M-자일렌디아민(M-xylene diamine), 이소포론디아민(Isophorone diamine), N,N'-디-터트-부틸에틸렌디아민(N,N'-di-tert-butylethylenediamine), N,N-디-이소-프로필에틸렌디아민(N,N-di-iso-propylethylene-diamine), N,N'-디이소프로필-1,3-프로판디아민(N,N'-diisopropyl-1,3-propanediamine), 및 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트(bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacate)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 용제는,
    N-부틸아세테이트, 아세테이트, 에틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 및 3-메톡시부틸아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제는,
    소광제, 착색제, 접착증진제, 분산제, 소포제 및 레벨링제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 분산제는,
    폴리에톡실화 알킬페놀의 인산에스테르, 황산에스테르, 에톡실화 알킬페놀, 에톡실화 피마자유, 폴리옥시에틸렌트리스티릴페닐에테르, 에톡실화 지방족알코올, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 블록코폴리머, 리그노술폰산의 소듐염, 황산의 이나트륨염, 아크릴산 중합체의 나트륨염, 도데실설페이트의 나트륨염, 우레아-포름알데히드 수지, 폴리에틸렌글리콜모노(트리스티릴페닐)에테르, 도데실 벤젠 술폰산의 칼슘염, 나트륨 스테아레이트, 소르비탄 모노스테아레이트, 로진의 폴리옥시에틸렌 에스테르, 폴리옥시에틸렌 도데실 모노 에테르, 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 모노헥사데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 모노(시스-9-옥타데세닐)에테르, 폴리옥시에틸렌 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 모노옥타데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 디올레이트, 폴리옥시에틸렌 디스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노팔미테이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리올레이트, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 트리스테아레이트, 올레산의 폴리글리세롤 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 헥사스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 모노테트라데실 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 헥사올레이트, 지방산, 톨-오일, 소르비톨 헥사에스테르, 에톡실화 피마자 오일, 에톡시화 대두 오일, 에톡실화 폴리옥시에틸렌 소르비톨 테트라올레이트, 글리세롤 및 폴리에틸렌 글리콜 혼합된 에스테르, 폴리글리세롤 에스테르, 모노글리세리드 및 수크로스 에스테르로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  19. 청구항 17에 있어서,
    상기 접착증진제는,
    에폭시에스터인산(epoxy ester phosphate acid)인 것을 특징으로 하는 방열도료 조성물.
  20. 청구항 1의 조성물을 밀링하여 분산액을 제조하는 단계; 및
    상기 분산액에 디이소시아네이트계 경화제 또는 아민계 경화제를 첨가하여 방열 도료를 제조하는 단계; 를 포함하는 방열 도료의 제조방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 분산액을 제조하는 단계 이전에,
    흑연에 초음파 처리하는 단계, 초고압 분산기로 흑연을 분산처리하는 단계, 또는 고속전단기로 흑연을 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열도료의 제조방법.
  22. 청구항 1 및 3 내지 청구항 19 중 어느 한 항의 방열 도료 조성물을 기재 상에 도포하고, 70 ℃ 내지 100 ℃에서 소성하여 형성된 방열 코팅막.
  23. 청구항 22의 방열 코팅막을 포함하는 히트씽크.
KR1020210103515A 2021-08-05 2021-08-05 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크 KR102496435B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210103515A KR102496435B1 (ko) 2021-08-05 2021-08-05 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크
PCT/KR2022/003158 WO2023013834A1 (ko) 2021-08-05 2022-03-07 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210103515A KR102496435B1 (ko) 2021-08-05 2021-08-05 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102496435B1 true KR102496435B1 (ko) 2023-02-06

Family

ID=85156065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210103515A KR102496435B1 (ko) 2021-08-05 2021-08-05 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102496435B1 (ko)
WO (1) WO2023013834A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116239919B (zh) * 2023-03-03 2023-11-24 上海南华换热器制造有限公司 一种蒸发器防结霜超疏水涂层及其制备方法
CN116814181A (zh) * 2023-08-01 2023-09-29 凯仁精密材料(江苏)有限公司 一种超薄导热胶带及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110078577A (ko) * 2009-12-31 2011-07-07 지씨에스커뮤니케이션(주) 팽창 흑연을 이용한 폴리우레탄 전도성 나노복합체의 제조방법
KR101508202B1 (ko) 2013-09-13 2015-04-07 한국생산기술연구원 수직 배열된 그래핀을 포함하는 방열 코팅층의 형성방법
KR20160081287A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 주식회사 대신테크젠 고방열 접착제 조성물
KR20170065883A (ko) * 2015-12-04 2017-06-14 주식회사 케이씨씨 방열 시트
KR20170122435A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 주식회사 영우 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트
KR20190008128A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 세종대학교산학협력단 방열 소재 및 그 제조방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101573898B1 (ko) * 2014-07-24 2015-12-02 가드넥(주) 방열 시트의 제조방법 및 이에 의해 제조된 방열 시트를 포함하는 열전도성 복합 시트
KR102209746B1 (ko) * 2018-12-19 2021-01-29 테사 소시에타스 유로파에아 Led 패키지용 방열 점착 시트

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110078577A (ko) * 2009-12-31 2011-07-07 지씨에스커뮤니케이션(주) 팽창 흑연을 이용한 폴리우레탄 전도성 나노복합체의 제조방법
KR101508202B1 (ko) 2013-09-13 2015-04-07 한국생산기술연구원 수직 배열된 그래핀을 포함하는 방열 코팅층의 형성방법
KR20160081287A (ko) * 2014-12-31 2016-07-08 주식회사 대신테크젠 고방열 접착제 조성물
KR20170065883A (ko) * 2015-12-04 2017-06-14 주식회사 케이씨씨 방열 시트
KR20170122435A (ko) * 2016-04-27 2017-11-06 주식회사 영우 방열 필름 및 이를 포함하는 열전도성 복합 시트
KR20190008128A (ko) * 2017-07-14 2019-01-23 세종대학교산학협력단 방열 소재 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023013834A1 (ko) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102496435B1 (ko) 방열 도료 조성물, 이의 제조방법, 이로부터 형성된 방열 코팅막 및 이를 포함하는 히트씽크
JP5560630B2 (ja) 熱伝導シート、この熱伝導シートの製造方法及び熱伝導シートを用いた放熱装置
TWI700317B (zh) 包含相變材料之熱管理膜
JP5423455B2 (ja) 熱伝導シート、その製造方法及び熱伝導シートを用いた放熱装置
US10292309B2 (en) Heat sink
TWI518177B (zh) 用以冷卻電子元件之系統、結構及材料
US11805625B2 (en) Insulating heat dissipation coating composition and insulating heat dissipation unit formed using the same
JP6192635B2 (ja) 硬化性樹脂組成物及びその製造方法、高熱伝導性樹脂組成物及び高熱伝導性積層基板
TWI759506B (zh) 複合構件
TW201333179A (zh) 導熱性片材
CN110291848B (zh) 电路基板用树脂组合物及使用其的金属基底电路基板
JP6669890B2 (ja) 車両ヒーター用ｐｔｃユニット、これを具備するｐｔｃヒーターおよび車両用空調装置
JP2013254880A (ja) 熱伝導性絶縁シート、金属ベース基板及び回路基板、及びその製造方法
TWI507464B (zh) 熱傳導性片材
WO2014136615A1 (ja) 放熱性粉体塗料組成物、放熱性塗膜、及び被塗装物
JP2012253167A (ja) 熱伝導性絶縁シート、金属ベース基板及び回路基板
JP2018090664A (ja) 樹脂組成物、それを用いた熱硬化性フィルム
TWI543312B (zh) Method for manufacturing parts for laminated bodies and power semiconductor modules
WO2016103783A1 (ja) 熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス
WO2022153931A1 (ja) 液状組成物の製造方法及び組成物
KR101333260B1 (ko) 고열 전도성 절연 재료용 수지 조성물 및 절연 필름
EP4053213B1 (en) Resin composition, cured product, composite molded body and semiconductor device
KR102456060B1 (ko) 일액형 우레탄 방열 도료 조성물 및 이의 제조방법
KR102493729B1 (ko) 방열 접착시트
KR102448959B1 (ko) 디스플레이 패널용 그라파이트 방열시트의 코팅방법.

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant