KR20090115794A - 전도성 필름의 제조방법 및 이 방법을 이용해서 제조된 물품 - Google Patents
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Abstract
프리 스탠딩 필름은 i. 대향하는 면을 지닌 기질층; 및 ii. 나노로드의 어레이를 포함하되, 상기 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 평균 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있다. 상기 프리 스탠딩 필름을 제조하는 방법은 (a) 기판 상에 나노로드의 어레이를 제공하는 단계; 임의선택적으로, (b) 상기 어레이에 희생층을 침투시키는 단계; (c) 상기 어레이에 기질층을 침투시킴으로써, 침투된 어레이를 생성하는 단계; 임의선택적으로, (d) 상기 단계 (b)가 존재할 경우, 상기 기질층을 제거하는 일없이 상기 희생층을 제거하는 단계; 및 (e) 상기 기판으로부터 상기 침투된 어레이를 제거하여, 프리 스탠딩 필름을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 프리 스탠딩 필름은 선택된 나노로드의 종류와 밀도에 따라 광학 필터, ACF 또는 TIM으로서 유용하다.
프리 스탠딩 필름, 기질층, 나노로드, 희생층, 실리카
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 미국 가특허출원 제60/902,804호(출원일: 2007년 2월 22일)의 35 U.S.C. §119(e) 하의 우선권의 이득을 주장하며, 당해 미국 가특허출원 제60/902,804호는 참조로 본원에 원용된다.
연방 지원 연구에 관한 진술
없음.
기술분야
나노튜브를 포함하는 프리 스탠딩 필름(free standing film)이 본원에 기술된 방법에 의해 제조된다. 프리 스탠딩 필름은, 나노튜브의 종류에 따라, 이방성 전기 전도성 필름(ACF: anisotropically electrically conducive film)으로서, 혹은 열 계면 재료(TIM: thermal interface material)(즉, 방열 재료)로서 유용하다.
반도체, 트랜지스터, 집적 회로(IC), 개별 소자 및 기타 당업계에 공지된 것 등의 전자 부품은 정상의 작동 온도에서 혹은 정상의 작동 온도범위 내에서 작동하도록 설계되어 있다. 그러나, 전자 부품의 작동은 열을 발생시킨다. 충분한 열이 제거되지 않으면, 전자 부품은 그의 정상의 작동 온도보다 상당히 높은 온도에서 작동할 것이다. 과잉의 온도는 전자 부품의 성능, 및 그와 관련된 장치의 동작에 악영향을 미칠 수 있고, 또한 고장까지의 평균 시간에 부정적으로 영향을 준다.
이들 문제를 해결하기 위하여, 열은 전자 부품으로부터 히트 싱크 등의 열관리 조제(thermal management aid)로의 열 전도에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 히트 싱크는 대류 혹은 복사 기술 등의 임의의 편리한 수법에 의해 냉각될 수 있다. 열 전도 동안, 열은 전자 부품과 히트 싱크와의 면접촉에 의해 혹은 전자 부품 및 히트 싱크의 TIM과의 접촉에 의해 전자 부품으로부터 히트 싱크로 전달될 수 있다. TIM의 열 임피던스가 낮을수록, 전자 부품으로부터 히트 싱크로의 열의 흐름이 커진다.
전자 부품의 표면과 히트 싱크의 표면은 전형적으로 완전히 평활하지 않으므로, 이들 면 간의 완전한 접촉을 달성하기 어렵다. 이들 표면 사이에 불량한 열 전도체인 공기 간극이 생겨 임피던스가 증가한다. 이들 간극은 상기 표면 사이에 TIM을 삽입함으로써 채워질 수 있다. 제조사가 보다 소형의 장치를 제조함에 따라, 열을 전자 부품으로부터 열관리 조제로 효율적으로 전달하기 위하여 개량된 열 전도도를 지니는 박형의 TIM에 대한 지속적인 요구가 있어왔다.
기질(matrix)에 랜덤하게 분포된 나노튜브를 포함하는 복합체는 당업계에서 TIM으로서의 용도가 공지되어 있다. 그러나, 나노튜브가 랜덤하게 분포되는 대신에 어레이 내에 배향되어 있는 경우, 당해 어레이는 열 전도도 등의 개량된 특성을 발휘할 수 있다. 이러한 어레이를 포함하는 TIM을 제작하는 것은 곤란하다.
발명의 간단한 설명
본 발명의 방법은 기질층을 통해 돌출하는 나노로드(nanorod)를 지닌 프리 스탠딩 필름을 제조하는 데 유용하다. 상기 방법은
(a) 기판 상에 나노로드의 어레이를 제공하는 단계;
임의선택적으로, (b) 상기 어레이에 희생층을 침투시키는(infiltrating) 단계;
(c) 상기 어레이에 기질층을 침투시킴으로써, 침투된 어레이를 생성하는 단계;
임의선택적으로, (d) 상기 단계 (b)가 존재할 경우, 상기 기질층을 제거하는 일없이 상기 희생층을 제거하는 단계; 및
(e) 상기 기판으로부터 상기 침투된 어레이를 제거하여, 프리 스탠딩 필름을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 기질층은 대향하는 면을 지니고, 상기 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 대향하는 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있다.
도면의 간단한 설명
도 1a는 실리콘 웨이퍼 상에 있는 MWNT의 어레이를 도시한 도면으로, 이 어레이는 실시예 1에서 이용됨;
도 1b 및 도 1c는 실시예 1에서 제조된 프리 스탠딩 필름의 상이한 배율에서의 단면도로, 이 필름은 기질의 표면을 통해 돌출하고 있는 MWNT의 어레이를 지닌 기질층을 포함함;
도 1d는 실시예 2에서 제조된 프리 스탠딩 필름의 단면도;
도 2는 본 명세서에 기재된 프리 스탠딩 필름을 포함하는 전자 장치의 일부의 단면도.
용어의 정의 및 이용
모든 양, 비율 및 백분율은 달리 지적되어 있지 않은 한 중량에 의한 것이다. 본 출원의 목적을 위하여, 단수 형태로 표시된 물품은 각각 하나 이상을 의미한다. "Et"는 에틸기를 나타내고, "Me"는 메틸기를 나타내며, "Ph"는 페닐기를 나타내고, "Vi"는 비닐기를 나타낸다. "MWNT"는 다중벽 탄소 나노튜브(multi-walled carbon nanotubes)를 의미한다. "SWNT"는 단일벽 탄소 나노튜브(single-walled carbon nanotubes)를 의미한다. "TEOS"는 테트라에톡시실레인(tetraethoxysilane)을 의미한다.
"나노로드"는 폭이 0.5 ㎛ 이하이고, 애스펙트비가 10 보다 크고, 대안적으로는 100보다 큰 열전도성 구조체를 의미한다. 나노로드는 중공의 나노튜브일 수 있다. 나노로드는 원통 형상일 수 있고, 이때의 폭(직경)은 0.5 ㎛보다 크다. 대안적으로는, 나노로드는 상이한 형상을 지닐 수 있다. 나노로드란 용어는 단일벽 탄소 나노튜브, MWNT 및 질화붕소 나노튜브를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
"나노로드의 어레이"는, 존재하는 복수개의 나노로드가 서로 평행하고 또한 평면 기판의 표면과 교차하는 각도로 상당수가 배향된 상태로 정렬되어 있는 것을 의미한다. MWNT의 어레이는 도 1a에 도시된 것으로 예시된다.
"희생층"은 기질로부터 기질층을 제거하는 일없이, 그리고 나노로드를 제거하는 일없이 선택적으로 제거될 수 있는 막형성 재료이면 어느 것이라도 의미한다.
방법
본 발명의 방법은 기질층을 통해 돌출하는 나노로드를 지닌 프리 스탠딩 필름을 제조하는 데 유용하다. 상기 방법은
(a) 평면 기판 상에 나노로드의 어레이를 제공하는 단계;
임의선택적으로, (b) 상기 어레이에 희생층을 침투시키는 단계;
(c) 상기 어레이에 기질층을 침투시킴으로써, 침투된 어레이를 생성하는 단계;
임의선택적으로, (d) 상기 단계 (b)가 존재할 경우, 상기 기질층을 제거하는 일없이 상기 희생층을 제거하는 단계; 및
(e) 상기 평면 기판으로부터 상기 침투된 어레이를 제거하여, 프리 스탠딩 필름을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 기질층은 대향하는 면을 지니고, 상기 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 대향하는 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있다.
상기 기질층은 나노로드의 중심에 있거나 중심에 있지 않을 수도 있다. 1층 이상의 기질층이 본 발명에 있어서 침투될 수 있다. 제2기질층이 상기 방법에 있어서 다양한 횟수로 첨가될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계 (d)가 존재할 경우, 상기 방법은 임의선택적으로 상기 단계 (d) 전에, 동안 혹은 후에, 상기 어레이에 제2기질층을 침투시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 희생층을 제거함으로써 남겨진 공간에 제2기질층이 침투될 수 있다.
상기 나노로드의 어레이는 플라즈마 증강 화학적 기상 증착 성장 공정(plasma enhanced chemical vapor deposition growth process)에 의해 제공될 수 있다. 상기 나노로드의 어레이에 대해서 임의선택적으로 단계 (a) 전에 흑연화 단계를 실시할 수 있다. 이론에 얽매이길 원치 않지만, 탄소 나노튜브를 어레이를 형성하는 데 이용할 경우, 흑연화 단계는 본 명세서에 기재된 방법에 의해 제조된 프리 스탠딩 필름의 열 전도도를 증대시키는 것으로 여겨진다. 평면 기판 상에 있는 나노로드의 어레이는 당업계에 공지되어 있고, 나노랩(NanoLab)(미국 매사추세츠주 02458 뉴톤시 채플 스트리트 55에 소재)으로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
상기 단계 (b) 및 (d)는 기질층의 대향하는 양쪽 면을 넘어 돌출하는 나노튜브를 지닌 프리 스탠딩 필름을 제조하는 방법에 포함될 수 있다. 상기 단계 (b)에서 이용되는 희생층은 고점도의 비경화 실리콘 유체 혹은 실리콘 검, 플루오로실리콘, 감광성 실리콘, 실리카 또는 왁스 등의 열가소성일 수 있다. 상기 단계 (b)는 임의의 편리한 수법에 의해 수행될 수 있고, 정확한 수법은 선택된 희생층의 종류에 따라 좌우될 것이다. 예를 들어, 희생층이 실리카인 경우, 당해 희생층은 졸-겔 용액으로부터 실리카의 층을 도포함으로써 형성될 수 있다.
상기 단계 (d)는, 상기 단계 (b)가 존재할 경우, 존재할 수 있다. 단계 (d)는 임의의 편리한 수법에 의해 수행될 수 있고, 정확한 수법은 선택된 희생층의 종류에 따라 좌우될 것이다. 예를 들어, 희생층이 왁스인 경우, 가열에 의해 제거될 수 있다. 희생층이 실리카이고, 당해 희생층이 졸-겔 용액으로부터 실리카의 층을 도포함으로써 형성될 경우, 상기 단계 (d)는 HF를 포함하는 용액에 노출시킴으로써 수행된다. 상기 단계 (d) 및 (e)는 순차 혹은 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 희생층이 실리카이고, 단계 (d)가 HF를 포함하는 용액에의 노출에 의해 수행될 경우, 상기 단계 (d) 및 (e)는 동시에 수행된다. 상기 방법은, 상기 단계 (e) 후에 상기 프리 스탠딩 필름을 세정하는 단계 (f)를 추가로 포함할 수 있다. 단계 (f)는 희생층의 잔류 부분 혹은 잔류 HF, 혹은 이들 양쪽 모두를 제거하는 데 이용될 수 있다.
대안적으로는, 상기 단계 (b)가 존재할 수 있고, 상기 단계 (d)는 존재하지 않을 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 상기 단계 (b)에서 침투된 왁스를 지닌 프리 스탠딩 필름을 제조하는 데 이용될 수 있다. 상기 단계 (d)가 존재하지 않는다면, 왁스는 프리 스탠딩 필름 중의 상 변화층으로서 작용할 수 있다.
상기 단계 (c)는 임의의 편리한 수법에 의해 수행될 수 있고, 정확한 수법은 선택된 기질층의 종류에 따라 좌우될 것이다. 예를 들어, 상기 단계 (c)는 스핀 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅 및 용제 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행될 수 있다. 상기 기질층은 열경화성 폴리머를 포함할 수 있다. 적절한 열경화성 폴리머의 예로는 에폭시 수지, 시아누레이트 수지, 비스말레이미드 수지, 페놀 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 엘라스토머, 우레탄 엘라스토머, 아크릴 엘라스토머 및 이들의 조합물을 들 수 있다. 실리콘 엘라스토머가 기질층에 이용될 경우, 당해 실리콘 엘라스토머는, 상기 단계 (d) 혹은 단계 (e) 전에, A) 분자당 지방족 불포화 유기기를 평균 적어도 2개 지닌 폴리오가노실록세인(polyorganosiloxane); B) 분자당 실리콘 결합된 수소 원자를 평균 적어도 2개 지닌 가교제; 및 C) 하이드로실릴화 촉매를 포함하는 조성물로 상기 어레이에 침투시키고, 상기 조성물을 경화시킴으로써 실리콘 엘라스토머를 형성함으로써 제조될 수 있다.
대안적으로, 상기 기질층은 열가소성 폴리머를 포함할 수 있다. 적절한 열가소성 폴리머의 예로는 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리페닐렌, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리옥시메틸렌, 폴리포름알데하이드, 실리콘 아마이드 공중합체, 실리콘 폴리에터, 실리콘 폴리에터이미드 공중합체, 실리콘 우레탄 공중합체, 실리콘 유레아 및 이들의 조합물을 들 수 있다.
상기 기질층은, 나노로드의 어레이가 비교적 저밀도를 지닐 경우, 임의선택적으로 충전물을 포함할 수 있다. 상기 충전물은 나노로드의 어레이 중의 기질의 침투를 저지하지 않도록 충분히 작은 입자 크기를 지닐 필요가 있다. 상기 충전물은 열전도성 충전물일 수 있다. 적절한 열전도성 충전물의 예로는, 구리, 질화붕소, 알루미나, 질화알루미늄, 산화아연, 은, 알루미늄 및 이들의 조합물을 들 수 있다.
프리 스탠딩 필름
전술한 방법의 제품은
i. 대향하는 면을 지닌 기질층; 및
ii. 나노로드의 어레이
를 포함하는 프리 스탠딩 필름이며, 상기 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 대향하는 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 평균 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있다.
상기 어레이는 0.5 체적% 내지 50 체적% 범위의 나노로드의 밀도를 지닐 수 있다. 정확한 밀도는 상기 어레이를 제조하는 데 이용되는 방법 및 상기 프리 스탠딩 필름의 최종 용도에 좌우된다. 예를 들어, ACF는 저밀도, 예를 들어, 0.1 체적% 내지 10 체적%의 나노로드를 지닐 수 있다. 열 전도도를 향상시키기 위하여, 열전도성 나노로드가 이용될 경우, 밀도는 5 체적% 내지 50 체적%의 범위일 수 있다.
여기서 이용되는 나노로드는 나노튜브일 수 있다. 선택된 나노로드는 열전도성 및 전기 절연성일 수 있다. 적절한 나노로드의 예로는 MWNT 및 단일벽 탄소 나노튜브를 들 수 있다. 대안적으로, 선택된 나노로드는 전기 전도성 및 열전도성의 양쪽 모두일 수 있다. 적절한 나노로드의 예로는 질화붕소 나노튜브를 들 수 있다.
상기 나노로드는 5 내지 500 ㎛ 범위의 평균 높이를 지닐 수 있다. 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 대향하는 면의 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있다. 대안적으로는, 상기 나노로드는 상기 기질층의 대향하는 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 1 ㎛ 내지 0.8 ㎜ 범위의 거리만큼 돌출할 수 있다.
프리
스탠딩
필름의 용도
상기 프리 스탠딩 필름은 각종 용도에 이용될 수 있다. 프리 스탠딩 필름은, 나노튜브의 종류에 따라, 광학 필터로서, ACF로서 혹은 TIM으로서 유용하다. 프리 스탠딩 필름이 TIM(열 계면 재료)으로서 이용될 경우, 당해 프리 스탠딩 필름은
a) 발열 성분,
b) 열 계면 재료 및
c) 열관리 조제
를 포함하는 장치에 이용될 수 있으며; 이때 상기 열 계면 재료는 상기 발열 성분의 표면으로부터 상기 열관리 조제의 표면까지 뻗어 있는 열 경로를 따라 상기 발열 성분과 상기 열관리 조제 사이에 개입되어 있고, 상기 열 계면 재료는 전술한 프리 스탠딩 필름을 포함하며, 상기 발열 성분의 표면 및 상기 열관리 조제의 표면에는 나노로드가 접촉한다.
도 2는 전자 장치(200)의 일부의 단면을 나타내고 있다. 상기 장치(200)는 발열 성분(IC 칩으로서 도시됨)(203), 전술한 바와 같이 기질층을 통해 돌출하는 MWNT를 지닌 프리 스탠딩 필름인 제1열 계면 재료(TIM1)(206) 및 열관리 조제(금속 커버로서 도시됨)(207)를 포함한다. TIM1(206)은 발열 성분(203)의 표면으로부터 열관리 조제(207)의 표면까지 뻗어있는 화살표(208)로 표시된 열 경로를 따라 발열 성분(203)과 열관리 조제(207) 사이에 삽입되어 있다. 나노튜브는 장치(200)가 작동할 때 열 전달을 용이하게 하기 위하여, 발열 성분(203)의 표면 및 열관리 조제(207)의 표면과 접촉한다. 상기 발열 성분(203)은 다이 부착 접착제(209)를 통해서 기판(204)에 탑재되어 있다. 상기 기판(204)은 패드(210)를 통해서 여기에 부착된 땜납 볼(205)을 지닌다. 제2열 계면 재료(TIM2)(202)는 열관리 조제(207)와 히트 싱크(201) 사이에 개입되어 있다. 장치가 작동될 경우, 열은 화살표(208)로 표시된 열 경로를 따라 이동한다.
상기 프리 스탠딩 필름은 전자 장치를 제조하는 방법에 이용될 수 있다. 당해 방법은 발열 성분과 열관리 조제 사이에 열 계면 재료를 개입시키는 단계를 포함한다. 상기 열 계면 재료는 상기 발열 성분의 표면으로부터 상기 열관리 조제의 표면까지 뻗어 있는 열 경로를 따라 개입되어 있다. 상기 열 계면 재료는 전술한 프리 스탠딩 필름을 포함하고, 나노로드는 발열 성분의 표면 및 열관리 조제의 표면과 접촉한다. 상기 발열 성분은 반도체 다이를 포함할 수 있고, 상기 열관리 조제는 히트 싱크 혹은 방열기를 포함할 수 있다.
장치는 전술한 프리 스탠딩 필름을 포함하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 전술한 프리 스탠딩 필름은, 본원에 기술된 열 계면 재료에 부가해서 혹은 당해 열 계면 재료 대신에, 예를 들어 미국특허 제5,912,805호 및 제6,054,198호 공보에 개시된 장치에 있어서의 열 계면 재료로서 혹은 당해 열 계면 재료로서 이용될 수 있다.
이하의 실시예는 당업자들에게 본 발명을 설명하기 위해 의도된 것으로 청구 의 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석해서는 안된다.
실시예
1:
희생층
없이 제조된
프리
스탠딩
필름
클로로폼 중에 경화성 실리콘 엘라스토머 조성물(DOW CORNING(등록 상표) Sylgard 184; 미국 미시간주의 미들랜드시에 소재한 다우 코닝사로부터 상업적으로 입수가능함)을 20 중량% 함유하는 충분한 양의 용액(0.5 내지 1 ㎖)을 MWNT의 어레이를 상부에 지닌 2 × 2 ㎝ 실리콘 웨이퍼의 표면에 분배시켰다. MWNT는 도 1a에 도시된 바와 같이, 평균 높이가 18 ㎛ +/- 2 ㎛이고, 평균 직경이 0.1 ㎛이며, 웨이퍼의 표면의 6 내지 10면적%을 커버하는 밀도를 지닌다. 나노튜브의 어레이는 완만한 기계력에 의해 상기 웨이퍼로부터 이형하는 데 적합하였다.
다음에, 상기 웨이퍼 및 용액은 Chemat Spin Coater KW-4A를 이용해서 1000 rpm에서 30초 동안 회전시켰다. 회전 후, 상기 웨이퍼를 15분간 정치시키고 나서, 150℃의 오븐 속에서 1시간 두어 실리콘 엘라스토머 기질층을 경화시켰다. 냉각 후, 상기 웨이퍼를 탈이온수와 35 체적%의 HF 용액에 침지시킨 바, 10분 후, 웨이퍼로부터 프리 스탠딩 필름이 떠올랐다(floated). 이 프리 스탠딩 필름은 상이한 배율로 도 1b 및 도 1c에 나타내었다. 이 프리 스탠딩 필름을 제거해서, 세정 단계를 실시하여 잔류 HF 용액을 제거하였다.
실시예
2:
희생층을
지닌 채 제조된
프리
스탠딩
필름
5% 고형분 실리카 졸-겔 용액(TEOS/HCl/에탄올/H20) 용액을 함유하는 충분한 양의 용액을 2 × 2 ㎝ MWNT 코팅된 실리콘 웨이퍼 기판 상에 분배시켰다. 상기 용액 및 기판은 Chemat Spin Coater KW-4A를 이용해서 2000 rpm에서 30초 동안 회전시켰다. 그 후 웨이퍼를 주위 환경 조건(20℃, 35% RH)에서 30분간 정치시키고 나서, 50℃에서 30분간, 이어서, 150℃에서 15분간 가열하였다. 다음에, 11 중량% 실리콘 폴리에터이미드 공중합체(Gelest SSP-085)를 함유하는 충분한 양의 톨루엔 용액을 MWNT 어레이 위에 놓고, 이 용액과 웨이퍼를 1000 rpm에서 30초 동안 회전시켰다. 이 웨이퍼를 실온에서 15분간, 이어서 100℃에서 15분간 정치시켜 톨루엔을 제거하였다. 냉각 후, 상기 웨이퍼를 탈이온수 및 35 체적%의 HF 용액에 침지하였다. 대략 20분 후, 도 1d에 도시된 바와 같이 웨이퍼로부터 프리 스탠딩 필름이 떠올랐다. 이 필름을 제거해서, 세정 단계를 실시하여 잔류 HF 용액을 제거하였다.
본 명세서에 기재된 방법에 의해 제조된 프리 스탠딩 필름은 광학 필터로서, ACF로서 혹은 TIM으로서 유용하다. 이론에 얽매이길 원치 않지만, 어레이 내에 탄소 나노튜브, 특히 MWNT가 이용될 경우 향상된 열 전도도가 얻어질 수 있는 것으로 여겨진다.
Claims (35)
- (a) 기판 상에 나노로드(nanorod)의 어레이를 제공하는 단계;임의선택적으로, (b) 상기 어레이에 희생층을 침투시키는(infiltrating) 단계;(c) 상기 어레이에 기질층을 침투시킴으로써, 침투된 어레이를 생성하는 단계;임의선택적으로, (d) 상기 단계 (b)가 존재할 경우, 상기 기질층을 제거하는 일없이 상기 희생층을 제거하는 단계; 및(e) 상기 기판으로부터 상기 침투된 어레이를 제거하여, 프리 스탠딩 필름(free standing film)을 형성하는 단계를 포함하되,상기 기질층은 대향하는 면을 지니고, 상기 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 대향하는 면의 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 (d)가 존재하고, 상기 방법은, 상기 단계 (d) 전에, 동안 혹은 후에, 상기 어레이에 제2기질층을 침투시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 상기 대향하는 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 1 ㎛ 내지 0.8 ㎜ 범위의 거리만큼 돌출하는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 어레이는 0.1 체적% 내지 50 체적% 범위의 밀도를 지니는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 5 내지 500 ㎛ 범위의 평균 높이를 지니는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 열전도성 및 전기 절연성인 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 전기 전도성 및 열전도성인 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 질화붕소 나노튜브인 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노로드는 다중벽 탄소 나노튜브 및 단일벽 탄소 나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 나노로드의 어레이는 플라즈마 증강 화학적 기상 증착 성장 공정에 의해 제공되는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 나노로드의 어레이에 대해서는, 상기 단계 (a) 전에 흑연화 단계가 시행되는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 (b)가 존재하고, 상기 희생층은 플루오로실리콘, 감광성 실리콘, 실리카 및 왁스로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 희생층은 왁스인 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제13항에 있어서, 상기 단계 (d)가 존재하고, 상기 희생층은 가열에 의해 제거되는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제12항에 있어서, 상기 희생층은 실리카이고, 상기 희생층은 졸-겔 용액으로부터 실리카의 층을 도포함으로써 형성되는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제15항에 있어서, 상기 단계 (d)가 존재하며, 상기 단계 (d) 및 (e)는 HF 용액에의 노출에 의해 수행되는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제16항에 있어서, 상기 단계 (e) 후에 프리 스탠딩 필름을 세척하는 단계 (f)를 추가로 포함하는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기질은 열경화성 폴리머를 포함하는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 열경화성 폴리머는 에폭시 수지, 시아누레이트 수지, 비스말레이미드 수지, 페놀 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 엘라스토머, 우레탄 엘라스토머, 아크릴 엘라스토머 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제18항에 있어서, 상기 열경화성 폴리머는A) 분자당 지방족 불포화 유기기를 평균 적어도 2개 지닌 폴리오가노실록세인(polyorganosiloxane);B) 분자당 실리콘 결합된 수소 원자를 평균 적어도 2개 지닌 가교제; 및C) 하이드로실릴화 촉매를 포함하는 조성물을 포함하는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기질은 열가소성 폴리머를 포함하는 것인 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 열가소성 폴리머는 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리페닐렌, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리옥시메틸렌, 폴리포름알데하이드, 실리콘 아마이드 공중합체, 실리콘 폴리에터, 실리콘 폴리에터이미드 공중합체, 실리콘 우레탄 공중합체, 실리콘 유레아 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기질은 충전물을 추가로 포함하는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제23항에 있어서, 상기 충전물은 열전도성인 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단계 (c)는 스핀 코팅, 딥 코팅, 분무 코팅 및 용제 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 수행되는 것인, 프리 스탠딩 필름의 제조방법.
- 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 프리 스탠딩 필름.
- i. 대향하는 면을 지닌 기질층; 및ii. 나노로드의 어레이를 포함하되,상기 나노로드는 상기 기질층을 통과하여 상기 기질층의 대향하는 면 중 어느 한쪽 혹은 양쪽 모두를 통해 적어도 1㎛의 평균 거리만큼 돌출하도록 배향되어 있는 것인 프리 스탠딩 필름.
- 제27항에 있어서, 상기 어레이는 0.5 체적% 내지 50 체적% 범위의 평균 밀도를 지니는 것인 프리 스탠딩 필름.
- 제27항에 있어서, 상기 나노로드는 5 내지 500 ㎛ 범위의 평균 높이를 지니는 것인 프리 스탠딩 필름.
- 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항의 프리 스탠딩 필름의 광학 필터로서의 용도.
- 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항의 프리 스탠딩 필름의 이방성 전기 전도성 필름으로서의 용도
- 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항의 프리 스탠딩 필름의 열 계면 재료(TIM: thermal interface material)로서의 용도.
- a) 발열 성분;b) 열 계면 재료; 및c) 열관리 조제(thermal management aid)를 포함하되,상기 열 계면 재료는 상기 발열 성분의 표면으로부터 상기 열관리 조제의 표면까지 뻗어 있는 열 경로를 따라 상기 발열 성분과 상기 열관리 조제 사이에 개입되어 있고, 상기 열 계면 재료는 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항의 프리 스탠딩 필름을 포함하고, 상기 발열 성분의 표면 및 상기 열관리 조제의 표면에는 나노로드가 접촉하는 것인 장치.
- 열 계면 재료를 발열 성분과 열관리 조제 사이에 개입시키는 단계를 포함하되,상기 열 계면 재료는 상기 발열 성분의 표면으로부터 상기 열관리 조제의 표면까지 뻗어 있는 열 경로를 따라 개입되고, 상기 열 계면 재료는 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항의 프리 스탠딩 필름을 포함하며, 상기 발열 성분의 표면 및 상기 열관리 조제의 표면에는 나노로드가 접촉하는 것인 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 발열 성분은 반도체 다이를 포함하고, 상기 열관리 조제는 히트 싱크 또는 방열기를 포함하는 것인 방법.
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