KR20050106168A - 방열시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방열시트에 관한것으로 합성수지 섬유로 된 부직포에 열전도성 물질이 피복된 방열시트로서 알루미늄, 구리, 은 등과 같은 열전도성 물질을 진공증착 등의 방법으로 피복하여 제조된다.

본 발명의 열전도성 물질이 피복된 방열시트를 접착처리하여 단독 또는 열전도성이 높은 금속포일과 복합층을 형성하여 사용함으로서 접합성이 우수하고 시공하기도 간편하며 두께 방향의 열전도성이 양호하여 PDP의 유리패널과 샤시 사이의 광범위한 영역의 계면 간에 사용하기 적합하다.

Description

방열시트{heat-radiaton sheet}

본 발명은 방열 시트에 관한 것이다. 특히 본 발명은 연속기공을 가지는 합성수지섬유로 된 부직포에 열전도성 물질이 피복된 방열시트에 관한 것이다.

전자기기에서 발생하는 열이 방열판으로 원활하게 흐르지 않으면 고가의 전자 디바이스가 고장나는 원인을 제공하게 된다. 디스플레이 분야 특히 PDP와 같은 경우에는 고전압 방전구조에 의하여 발열량이 증가함에 따라 원활한 열 흐름에 의한 패널의 냉각은 디바이스의 안정성에 중요한 요소가 된다. 따라서 PDP의 유리패널과 히트싱크인 알류미늄 샷시 사이의 원활한 열흐름을 위하여 종래 기술에서 다양한 열전도성 시트를 개시하고 있다. PDP의 대형화와 고휘도, 고선명화에 따라 더 많은 열이 발생하게 됨에 따라 기존 사용하던 아크릴타입과 실리콘 타입의 방열패드는 열전도도(0.5 ∼ 1.2 W/mK)가 충분하지 않아 화면 밝기의 차에 기인하는 온도의 편차를 충분하게 해소하지 못하여 유리 패널에 왜곡을 일으키고 수명을 단축시키는 위험성이 내포되어 있다.

열 전도도를 높이기 위해 아크릴타입 방열패드와 실리콘 타입의 방열 패드에 박막의 알루미늄 층을 적층시킨 것들이 있었으나 열전도율이 3 W/mK 로 비교적 낮다. 열전도도를 향상 시키기 위해 열전도성이 높은 알루미늄, 구리 호일(0.3 mm 이상)을 열전도성 시트를 만들면 열전도도를 10W/mK 이상 으로 만들수 있다. 그러나 알루미늄 또는 구리 호일은 강도가 높기 때문에 피착체와 접합성이 낮아 피착제 (panel)와의 접촉 면적이 현격히 낮아 지기 때문에 피착제와의 접착 면적을 향상을 위해 편면에 아크릴 또는 실리콘 층을 부착 시킨 이층 구조의 방열패드 또는 양면에 아크릴 또는 실리콘 층을 부착 시킨 3층 구조의 방열패드를 사용하게 되고 따라서 아크릴과 실리콘층에 의해 열전도도가 낮아지는 문제점이 있다.

PDP의 유리패널과 샷시사이에 게재되어 사용되는 열전도성 시트는 높은 열전도성 뿐만아니라 유리패널과 샤시와 같은 피착제와의 접합성이 중요한 요소이다. 양호한 접합성은 피착제와의 접촉면적과 접촉의 균일성을 동시에 만족시키는 개념으로 열전도성 시트의 유연성뿐만아니라 어느 정도의 표면 거칠기 또는 연속기공에 의하여 피착체와의 사이에 고립된 공기층의 형성이 방지되어야 획득된다. 이러한 고립된 공기층은 부분적인 온도의 차를 일으켜 부분적으로 손상을 일으키고 기기의 수명을 단축시킬 수 있으므로 열전도성 만큼 중요한 요소이다.

아크릴타입과 실리콘 타입과 같은 수지 상의 방열패드는 유연성을 어느정도 달성할 수는 있으나 고립된 공기층의 형성을 방지하기 위하여는 표면에 엠보싱 가공과 같은 별도의 가공처리를 하여야 한다.

본 발명은 피착제와 접합성이 좋으면서 양호한 열전도성을 가지는 방열 시트를 제공하기 위한 것이다. 본 발명자는 스펀본디드 부직포에 열전도성 금속을 진공증착함으로써 연속기공과 탄성을 가져 접합성이 우수하고 열전도성이 우수한 방열시트를 얻을 수 있다는 데 착안하여 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명에 의하여 연속기공을 가지는 섬유로 된 부직포에 열전도성 물질이 피복된 방열시트가 제공된다. 부직포를 생산하는 방법은 알려진 바와 같이 크게 건식 또는 습식 방법으로 제조된다. 본 발명에서 사용되는 부직포는 연속기공과 두께 방향의 탄력성이 어느 정도 주어지는 한 합성수지 섬유 외에 다양한 무기섬유, 또는 천연섬유 등을 혼합할 수 있다. 무기섬유는 예를 들면 그래파이트 섬유 등이다. 본 발명에 있어서 부직포는 특별히 제한 되지는 않으나 바람직하게는 건식으로 제조된다. 습식 제조방법은 종이 제조방법과 유사한 방법으로 초지방식이 있다. 여러가지 섬유를 쉽게 혼합할 수 있는 장점이 있다.

건식 방법도 여러가지가 있으나 바람직하게는 스펀본디드 방식이다. 스펀본디드 방식은 알려진 바와 같이 합성수지 섬유를 방사하고 롤라 또는 에어제트로 연신하고 집적배열하여 열융착, 접착 또는 수류접착에 의하여 제조된다. 본 발명에서 사용되는 부직포는 가장 바람직하게는 열융착 또는 접착에 의하여 제조된다. 열가소성 합성수지 섬유 예를 들면 아크릴섬유, 나이론 등이 사용될 수 있고 바람직하게는 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌이 사용된다.

상기 부직포의 두께는 특별히 제한되지는 않으나 PDP의 방열시트로는 대략 0.1 내지 2mm, 바람직하게는 0.2 내지 1.5mm정도의 두께로 사용된다.

상기 부직포에 열전도성 물질을 피복하는 방법은 저압하에서 금속 또는 다른 열전도성 물질을 저항가열 또는 일렉트론 빔 조사와 같은 가열에 의하여 기화시켜 피복하는 진공증착 또는 스퍼터링 바람직하게는 진공증착이다. 진공증착을 원활하게 하기 위하여 상기 부직포에 일정한 간격의 천공을 할 수 있다. 산화알루미늄, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소 , 실리콘 나이트라이드 또는 탄화 알루미늄의 세라믹 재료의 피복도 가능하나 바람직하게는 상기 열전도성 물질은 알루미늄, 구리, 은 , 마그네슘, 티타늄 또는 스테인레스 스틸의 금속물질이다. 상기 열전도성 물질의 피복 두께가 0.5∼10미크론 바람직하게는 0.5∼5미크론이다. 피복의 두께가 너무 얇으면 열전도도가 떨어지고 피복의 두께가 너무 두꺼우면 열전도도가 높이지나 피복비용이 많이 들고 유연성이 떨어질 수 있다.

상기 열전도성 물질이 피복된 방열시트는 부직포가 가지는 통기성과 드레이프성에 의하여 피착체 표면과 접합성은 우수하다. 상기 통기성과 드레이프성에 기인한 접합성은 부분적인 비접촉을 허용하지 않기 때문에 PDP의 유리패널과 샤시와 같이 넓은 범위의 평면 방열시트로는 최적이다.

상기 열전도성 물질이 피복된 방열시트는 피착체와의 바람직한 결합을 위하여 바람직하게는 접착제가 도포된다. 상기 접착제는 내열성 또는 열경화성 접착제로서 예를 들면 초산비닐, 아크릴 또는 에폭시 접착제이고 상기 접착제에는 열전도성 분말 예를 들면 탄소형 미립자, 금속 미립자 및/또는 금속 또는 준금속의 산화물, 수산화물, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물의 미립자가 분산될 수 있다. 상기 열전도성 분말은 예를 들면 탄소 , 카본블랙, 흑연 또는 다아야몬드입자, 금, 은, 동, 아연, 몰리브덴, 주석, 티탄, 알루미늄, 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카, 마그네시아, 질화규소, 질화알미늄, 질화붕소, 탄화규소, 탄화알루미늄 분말 또는 이들의 혼합물이다. 상기 열전도성 물질이 피복된 방열시트에 상기 접착제의 피복은 스프레이 침지 또는 롤 코팅과 같은 종래의 방법으로 실시된다. 부직포의 통기성이 손상되지 않을 정도로 소량 스프레이 방식으로 적용하는 것이 바람직하다.

상기 열전도성 물질이 피복된 방열시트는 단독으로 사용될 수 있으나 열전도성이 양호하나 접합성이 부족한 금속 포일 바람직하게는 알루미늄 포일과 함께 복합층으로 사용될 수 있다. 금속 포일의 편면 또는 양면에 상기 방열시트가 적층될 수 있다. 또한 상기 복합층은 알류미늄 포일을 중간층으로 하여 상기 알류미늄 포일의 편면에 상기 방열시트, 상기 방열시트의 반대편에 실리콘 또는 아크릴층으로 된 복합층으로 제조될 수 있다. 상기 복합층의 방열시트는 열전도성과 접합성의 장점을 고루 갖추어 방열시트로서 사용되기에 특히 적합하다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1

폴리에스터 소재의 0.8 mm 두께의 스펀본디드 부직포에 진공증착기 속에서 알루미늄의 두께가 2㎛가 되도록 증착한다. 진공 증착된 부직포에 에멸젼 타입의 내열성 비닐아세테이트 접착제를 스프레이를 통해 10㎛가 되도록 분사 후 100℃ 에서 1분간 건조한다. 건조 후 실리콘이 처리된 종이 이형지를 가압롤 방식을 이용하여 코팅한다. 같은 방법으로 양면 모두 점착 처리한다.

〈제작 시트 평가〉

상기 방열패드의 이형지(LINER)를 제거하고, 다음의 물성치를 얻었다

열 전도도 : 9 W/mK

아스카 C 경도 : 15

열전도 측정 장비는 KEM 사의 TPA-501을 사용하여 측정 하였다.

실시예2

폴리에스터 계열의 0.8 mm 두께의 부직포에 지름 3mm의 천공을 1cm 간격으로 펀칭기를 사용하여 천공 처리를 한다. 이렇게 만든 부직포는 진공증착기 속에서 알루미늄의 두께가 2㎛가 되도록 증착한다. 진공 증착된 부직포에 50㎛의 열전도성 아크릴 양면 테이프를 가압롤을 사용하여 양면에 코팅 후 실리콘이 처리된 이형지를 붙인다.

〈제작 시트 평가〉

상기 방열패드의 이형지(LINER)를 제거하고, 다음의 물성치를 얻었다

열 전도도 : 12 W/mK

아스카 C 경도 : 15

실시예3

아크릴 타입의 방열패드 0.5mm에 양면 가압 롤을 사용하여 알루미늄 호일 0.35mm(대한 은박지 사 제품)을 코팅한다. 알루미늄 호일 표면에 에멀젼 타입의 내열성 비닐아세테이트 접착제를 5㎛이하가 되도록 얇게 분사 후 100℃에서 1분간 가열 건조 한다. 내열성비닐아세테이트가 점착된 알루미늄 호일에 이미 알루미늄 2㎛ 이하로 증착된 폴리에스터 계열의 0.2mm 두께의 부직포를 가압롤을 사용하여 라미네이션 한다. 부직포 표면에 점착성을 부여하기 위해 내열성 비닐아세테이트를 10㎛가 되도록 분사 후 100℃ 에서 1분간 건조한다. 건조 후 실리콘이 처리된 이형지를 붙인다.

〈제작 시트 평가〉

상기 방열패드의 이형지(LINER)를 제거하고, 다음의 물성치를 얻었다

열 전도도 : 19 W/mK

아스카 A 경도 :68

상기 열전도성 물질이 피복된 방열시트를 접착처리하여 단독 또는 열전도성이 높은 금속포일과 복합층을 형성하여 사용함으로서 접합성이 우수하고 시공하기도 간편하며 두께 방향의 열전도성이 양호하여 PDP의 유리패널과 샤시 사이의 광범위한 영역의 계면 간에 사용하기 적합한 방열시트가 제공된다.

Claims (14)

1. 연속기공을 가지는 합성수지섬유로 된 부직포에 열전도성 물질이 피복된 방열시트.
2. 제1항에 있어서, 상기 부직포는 건식으로 제조되는 방열시트.
3. 제2항에 있어서, 상기 부직포는 합성수지 섬유 재질로 스펀본디드 방식으로 제조되는 방열시트.
4. 제3항에 있어서, 상기 열전도성 물질의 피복은 진공증착에 의하여 이루어지고 상기 열전도성 물질은 알루미늄, 구리, 은 , 마그네슘, 티타늄 또는 스테인레스 스틸의 금속과 산화알루미늄, 산화마그네슘, 질화붕소, 질화규소, 탄화규소 , 실리콘 나이트라이드 또는 탄화 알루미늄의 세라믹 재료로 이루어지는 열전도성물질에서 하나 이상 선택되어지는 방열시트.
5. 제4항에 있어서, 상기 열전도성 물질은 알루미늄, 구리, 은인 방열시트.
6. 제5항에 있어서, 상기 부직포의 합성수지 섬유가 나일론, 폴리에스테르 또는 폴리아크릴 섬유이고 상기 열전도성 물질의 피복 두께가 0.5∼10미크론인 방열시트.
7. 제6항에 있어서, 상기 부직포는 천공되어 있고 상기 열전도성 물질의 피복 두께가 0.5∼5미크론인 방열시트.
8. 제1항 내지 7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 방열시트에 내열성 또는 열경화성 접착제가 도포된 방열시트.
9. 제8항에 있어서, 상기 방열시트에 내열성 또는 열경화성 접착제는 초산비닐, 아크릴 또는 에폭시 접착제이고 상기 접착제에는 열전도성 분말이 분산되어 있는 방열시트.
10. 제9항에 있어서, 상기 접착제에 분산된 열전도성 분말은 탄소 , 카본블랙, 흑연 또는 다아야몬드입자와 같은 탄소형 미립자, 금속 미립자 및/또는 금속 또는 준금속의 산화물, 수산화물, 탄화물, 질화물 또는 탄질화물의 미립자인은 방열시트.
11. 제10항에 있어서, 상기 열전도성 분말은 금, 은, 동, 아연, 몰리브덴, 주석, 티탄, 알루미늄, 알루미나, 수산화알루미늄, 실리카, 마그네시아, 질화규소, 질화알미늄, 질화붕소, 탄화규소, 탄화알루미늄 분말 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택된 방열시트.
12. 제11항에 있어서, 금속 포일의 편면 또는 양면에 상기 방열시트가 적층된 복합층의 방열시트.
13. 제12항에 있어서, 상기 금속 포일은 알류미늄 포일이고 상기 알류미늄 포일을 중간층으로 하여 상기 알류미늄 포일의 편면에 상기 방열시트, 상기 방열시트의 반대편에 실리콘 또는 아크릴층으로 된 복합층의 방열시트.
14. 제13항에 있어서, 상기 아크릴층은 점착성이고 열경화성인 복합층의 방열시트.