KR20130087327A - 방열 시트용 점착제 조성물 및 그를 이용한 방열 시트 - Google Patents

방열 시트용 점착제 조성물 및 그를 이용한 방열 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열전도성과 재작업성이 우수한 점착 수지 조성물 및 이를 이용한 방열시트에 관한 것으로서, 아크릴계 공중합체, 가교제, 무기 입자 및 가소제의 혼합물로 구성되며, 상기 가소제로서 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부의, 에스테르 값이 200 이상인 가소제를 함유함을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 의한 방열시트는 열전도성 및 접착력을 효과적으로 제어하여 발열이 심한 전자제품의 방열 부재로 사용되어 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 뿐만 아니라 강한 접착력으로 인하여 발열체와 히트싱크를 단단히 접착시킬 수 있어 볼트, 너트와 같은 기타 접합 소재를 제거하여 공정을 간소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 점착제 조성물은 고속 박리에 유리하여 재작업성을 증가시킬 수 있다. 고속 박리에 대한 저항성이 작아 재작업성이 우수하여 작업 효율을 높일 수 있다.

Description

방열 시트용 점착제 조성물 및 그를 이용한 방열 시트{Adhesive Composition for Heat Dissipation Sheet and Heat Dissipation Sheet Using the Same}
본 발명은 방열시트용 점착제 조성물 및 그를 이용한 방열시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 아크릴계 공중합체 수지, 가교제, 열전도성 무기 입자 혼합물 및 가소제를 포함하여, 점착력 및 열전도율을 효과적으로 제어하여 피착제인 발열체에 접착되어 열을 외부로 방출시킬 수 있는 점착제 조성물 및 그를 이용한 방열시트에 관한 것이다.
방열시트(heat dissipation sheet)는 열의 방출을 원활히 하기 위해서 사용되는 부재로서, 최근에는 디스플레이, 휴대용 개인 단말기 등의 전자 장비의 경박 단소화 그리고 LED 반도체의 수요 증가 등의 추세에 맞춰서 그 중요성이 증대되고 있다.
일반적으로, 디스플레이, 휴대용 개인 단말기 등의 전자제품은 내부에서 발생한 열을 외부로 적절히 확산시키지 못하는 경우, 과도하게 축적된 열로 인하여 화면 잔상의 발생, 시스템의 장애와의 충돌 등을 유발할 수 있다. 특히 최근의 화두가 되고 있는 LED에 대한 응용에 있어서 가장 문제가 되는 부분은 발열로 인하여 공급된 전력의 단지 15~25% 정도의 에너지만이 빛으로 변화되어 발광할 뿐, 나머지 약 75~85%가 열로 소모된다는 것이다. 이러한 전력의 상당 부분의 열로의 소모는 발열로 이어지게 되고 LED 모듈의 온도를 상승시켜 발광효율 및 수명에 영향을 끼치고 패키지의 내구성 등 제품의 전반적인 신뢰성을 떨어뜨리게 되는 문제점을 야기시킨다.
따라서, 내부에서 발생한 열은 외부로 방출되어야 한다. 이러한 열방출 방법으로는 히트싱크(heat sink)나 방열팬을 설치하는 것이 일반적이다. 히트싱크는 외부 공기와의 접촉 면적의 극대화를 통해 열을 외부로 방출시키는 반면, 방열팬은 팬을 통해 열을 외부로 강제 방출시키는 원리를 가지고 있는데, 특히 방열 효율의 측면에서 방열팬이 보다 우수한 것으로 알려져 있다. 그래서 자동차용 라이트용 LED와 같은 부분에는 방열팬이 주로 사용되고 있다.
그러나 디스플레이나 타블렛 PC와 같은 전자제품에 사용되는 LED의 경우 경박단소화의 요구에 따라 방열팬과 히트싱크의 장착이 불가하여 LED로부터 발생하는 열을 알루미늄 플레이트로 바로 방출하는 방법을 사용한다. 이때, LED와 알루미늄 플레이트 사이에는 효율적인 열 전달을 위하여 방열부재가 반드시 필요하다.
이러한 경우에 사용되는 방열 부재로는 0.01~3W/mK 정도의 점착 시트를 사용할 수 있는데, 이러한 점착 시트는 LED와 알루미늄 플레이트를 강하게 접착하여 볼트나 너트와 같은 기타 접합소재가 필요하지 않다는 장점으로 인하여 이의 사용이 증대되고 있지만 높은 열전도율과 접착력을 동시에 발휘하기에는 한계가 있고 접착력이 높을 경우 박리 및 재부착 등의 재작업성이 떨어진다는 단점이 있다.
특허문헌 1에서는 다공성 구조를 가진 제 1 점착층과 비다공성 구조를 가진 제 2 점착층, 그리고 점착제 내부에 분산된 열전도성 충진제를 이용하여 열전도성과 젖음성을 동시에 만족시키고자 하였다. 그러나, 열전도율은 0.5W/mK 수준으로 높지 않아, 효과적으로 열을 방출하기에는 힘든 수준이다. 그리고, 이의 접착물성은 젖음성의 척도로만 판단하고 있어 정확한 평가가 이루어졌다고 보기 어렵다. 일반적으로, LED와 같은 발열체는 최대 80 ~ 90℃까지 온도가 올라간다. 이러한 고온에서 방열시트의 접착물성 평가가 이루어져야 하며, 구체적으로 박리력 및 유지력의 평가가 이루어져야 한다. 왜냐하면 점착제는 상온에서 유동성을 가지고 온도가 증가할수록 유동성이 배가되어 전단력과 같은 응력이 가해지면 박리가 이루어질 수 있기 때문이다.
특허문헌 2에서는 변성 에폭시계 수지에 열전도성 무기 충전제를 혼합하여 비교적 높은 열전도율과 양호한 수준의 접착력을 확보하였다. 그러나, 이 특허문헌에서도 고온에서의 접착제의 물성 변화에 대한 평가가 이루어지지 않았다는 문제를 가지고 있다. 기본적으로, 방열시트는 고온에서 적용이 된다는 점에서 고온 물성의 변화는 중요 인자로서, 이에 대한 평가가 반드시 이루어져야 한다.
또한, 방열시트의 경우 높은 접착력이 요구되는 만큼 작업 실패시 박리 및 재부착에 용이하게끔 뛰어난 재작업성이 요구된다. 재작업성이 좋지 않을 경우에, 박리시 LED의 손상 및 잔사로 인한 작업 효율의 저하 등의 문제가 발생될 수 있다.
이러한 다양한 조건에 맞추어 방열시트의 열전도율과 접착력 및 재작업성을 동시에 만족시키기에는 종래의 기술로 한계가 있어 이러한 문제점의 개선이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2007-0016718호 대한민국 공개특허공보 제2011-0119256호
본 발명은 이러한 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 보다 상세하게 아크릴계 공중합체 수지, 가교제, 열전도성 무기 입자 혼합물 및 가소제를 포함하여, 점착력 및 열전도율을 효과적으로 제어하여 피착제인 발열체에 접착되어 열을 외부로 방출시킬 수 있는 점착제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 상기 점착제 조성물을 이용하여 열전도성이 뛰어난 방열시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하게 위화여, 본 발명은 아크릴계 공중합체, 가교제, 무기 입자 및 가소제의 혼합물로 구성되며, 상기 가소제로서 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부의, 에스테르 값이 200 이상인 가소제를 함유함을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물을 제공한다.
본 발명에 따를 경우, 상기 아크릴계 공중합체가 가교 가능한 작용기를 가지지 않는 단량체 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체로 구성된 군으로부터 선택된 3종 이상의 단량체를 공중합시킴으로써 얻어진 공중합체를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따를 경우, 상기 아크릴계 공중합체가, 아크릴계 공중합체를 이루는 단량체들의 총 중량을 기준으로, 상기 가교 가능한 작용기를 가지지 않는 단량체 85 중량% 내지 99 중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체가 아크릴계 1 중량% 내지 15 중량%로 이루어진 공중합체인 것이 바람직하다.
본 발명에 따를 경우, 상기 가교제가 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부의 양으로 함유되고, 에폭시계 가교제, 다작용성 이소시아네이트 가교제 또는 에폭시계 가교제 및 다작용성 이소시아네이트 가교제의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따를 경우, 상기 무기 입자가 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 50 내지 300 중량부를 함유하고, 상기 무기 입자가 입경이 10 내지 50㎛인 질화물, 수산화물, 산화물, 탄화물, 탄산염, 금속산염, 및 금속으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따를 경우, 상기 가소제가 트리옥틸트리멜리테이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐아디페이트, 비스(2-부톡시에틸)아디페이트, 아세틸트리부틸시트레이트 및 비스(2-부톡시에틸)프탈레이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 1 내지 100 ㎛의 내열성 필름 기재의 일면 또는 양면에 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방열시트용 점착제 조성물을 코팅하여 얻어진 점착 시트가 형성된 방열시트를 제공한다.
본 발명에 의한 방열시트는 열전도성 및 접착력을 효과적으로 제어하여 발열이 심한 전자제품의 방열 부재로 사용되어 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 뿐만 아니라 강한 접착력으로 인하여 발열체와 히트싱크를 단단히 접착시킬 수 있어 볼트, 너트와 같은 기타 접합 소재를 제거하여 공정을 간소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 점착제 조성물은 고속 박리에 유리하여 재작업성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 양태는 아크릴계 공중합체, 가교제, 무기 입자 및 가소제의 혼합물로 구성된 방열시트용 점착제 조성물을 제공한다.
본 발명의 방열시트용 점착제 조성물의 각 구성성분에 대해서는 하기에 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 방열시트용 점착제 조성물은 이러한 조성물의 기본 물질로서, 천연고무계, 합성고무계, 아크릴계 또는 실리콘계 수지로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 선택된 둘 이상의 조합물을 함유할 수 있으며, 가격 및 접착 성능을 고려하여 아크릴계 수지를 함유하는 것이 바람직하다.
아크릴계 수지는 아크릴레이트 공중합체로 이루어진 것으로, 보다 상세하게 아크릴계 공중합체를 이루는 단량체들의 총 중량을 기준으로, 가교 가능한 작용기를 가지지 않은 단량체 85 내지 99 중량%와, 가교 가능한 작용기를 가진 단량체 1 내지 15 중량%를 공중합시킴으로써 이루어진 공중합체이다. 본 점착제 조성물에서 작용기를 가지지 않은 단량체가 85 중량% 미만이 될 경우에는 상대적으로 작용기의 수가 많아짐으로 인한 점착제의 저장 안정성의 문제, 및 작은 분자량으로 인한 점착제의 응집력의 저하로 박리시 잔사의 문제가 발생할 수 있는 반면, 99 중량%를 초과하게 될 경우에는 작용기의 반응성이 현저하게 떨어지기 때문에 반응이 잘 이뤄지지 않을 수가 있고, 그로 인해 가교도의 저하로 응집력이 떨어지게 된다.
상기 아크릴계 공중합체는 중량평균 분자량이 바람직하게는 10만~300만, 보다 바람직하게는 40~100만인 것을 사용한다. 상기 중량평균 분자량이 10만 미만일 경우에는 응집파괴가 일어날 수 있는 반면, 300만을 초과할 경우에는 점도 상승으로 인해 작업성이 나빠지게 된다.
본 발명에서 사용할 수 있는 상기 가교 가능한 작용기를 가지지 않는 단량체는 (메타)아크릴산 에스테르 단량체이나, 이로 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상기 가교 가능한 작용기를 가지는 않는 단량체에는 에스테르 부분의 알킬기의 탄소수가 1개 내지 20개인 (메타)아크릴산 에스테르를 들 수 있다. 여기서 에스테르 부분의 알킬기의 탄소수가 1개 내지 20개인 (메타)아크릴산 에스테르의 예로는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 도데딜(메타)아크릴레이트, 미리스틸(메타)아크릴레이트, 팔미틸(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트를 포함한다. 이들은 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용될 수 있다.
상기 가교 가능한 작용기를 포함하는 단량체는 작용기로서 수산기, 카르복시기, 아미노기, 아미드기 중 적어도 1종을 포함하는 것이 바람직하며, 이러한 단량체의 구체적인 예로는 2-히드록시에틸 (메타)아크릴산, 2-히드록시프로필 (메타)아크릴산, 3-히드록시프로필 (메타)아크릴산, 2-히드록시부틸(메타)아크릴산, 3-히드록시부틸 (메타)아크릴산, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴산 등의 (메타)아크릴산 히드록시알킬 에스테르; (메타)아크릴아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-메틸올(메타) 아크릴아미드 등의 아크릴 아미드류; (메타)아크릴산 모노메틸 아미노 에틸, (메타)아크릴산 모노알킬 아미노 에스테르; 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산 등의 에틸렌성 불포화 카르복시산 등을 들 수 있다. 이들 단량체 또한 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 방열시트용 점착제 조성물의 제 2 구성성분으로서 본 발명의 상기 아크릴레이트계 공중합체의 내구성을 높이기 위해 가교제가 함유된다.
본 발명에서 사용되는 가교제는 아크릴레이트계 공중합체 100 중량부에 에폭시계 가교제 또는 다작용성 이소시아네이트계 가교제 1 내지 10 중량부를 함유되는 것을 특징으로 한다. 상기 가교제가 1 중량부 미만으로 함유될 경우에는, 아크릴 공중합체에 포함된 작용기와의 반응이 잘 이루어지지 못하고 점착제의 내부 응집력을 강하게 만들 수가 없다. 반면, 가교제가 10 중량부를 초과하게 되는 경우에는, 반응성의 증가로 인해 점착제의 가공 중 경시 변화가 일어나 도포된 점착층이 일정한 물성을 발현시킬 수가 없고, 추가적으로 반응을 지연시켜 주는 지연제를 첨가해야 하는 추가 관리가 포함되기 때문에 적당하지 않다.
상기 에폭시계 가교제로는 비스페놀 A-에피클로로히드린형의 에폭시계 수지, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 글리세린 디글리시딜 에테르, 글리세린 트리 글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판 트리 글리시딜 에테르, 디글리시딜 아닐린, N,N,N',N'-테트라 글리시딜-m-크실렌 디아민 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 다작용성 이소시아네이트계 가교제로는 톨루엔디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 부가물 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 방열시트용 점착제 조성물에는 제 3의 구성성분으로서 열전도성을 부여하기 위한 무기 입자가 함유된다.
이러한 무기 입자는 10~50㎛ 범위 내의 크기는 가지는 것이 바람직하다. 입자 크기가 10㎛ 보다 작을 경우, 입자 분산이 어려워져 입자간 뭉침 현상이 발생하여 열전도율 및 접착성이 떨어질 수 있는 반면, 입자 크기가 50㎛ 보다 클 경우, 제품 성형시 입자 알갱이가 점착층 위로 돌출되어 나와 접착 면적 및 접착력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한 점착수지 내부의 입자 충전밀도를 높이기 위해 크기가 서로 다른 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열전도성 무기 입자는 방열시트용 점착제 조성물에 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 50 내지 300 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 무기 입자의 함량이 50 중량부 미만 함유할 경우에는, 입자의 충전밀도가 낮아 우수한 열전도성을 나타내기 힘든 반면, 무기 입자의 함량이 300 중량부를 초과할 경우에는, 충전밀도가 높아 점착제의 유동성을 저해하고 점착층 표면이 매끄럽지 못하게 되며, 따라서 피착체와 충분한 접착이 이루어지기 힘들다.
본 발명에서 사용될 수 있는 상기 열전도성 무기 입자로는 질화물, 수산화물, 산화물, 탄화물, 탄산염, 금속산염, 금속입자 등이 있다. 이의 구체적인 예로는 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 질화갈륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화구리, 산화니켈, 탄화규소, 탄산칼슘, 티타늄산 바륨, 티타늄산 칼륨, 구리, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 백금 등이 있으며, 상기 입자는 1종 혹은 2종 이상 혼합된 형태로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방열시트용 점착제 조성물은 제 4의 구성성분으로서, 고속 박리 용이성을 증가시키기 위해 가소제를 사용한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 가소제로는 에스테르 값이 200 이상인 것이며 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부로 함유되는 것이 바람직하다. 가소제의 함량이 15 중량부를 초과할 경우에는, 점착층의 탄성율이 낮아져 고온에서 유지력이 저하되어 장시간 사용시 박리나 미끄러짐이 발생할 뿐 아니라 피착제 표면으로 가소제가 용출될 수 있는 반면, 가소제의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는, 고속 박리에 불리하여 재작업성이 떨어지게 된다.
상기 가소제는 에스테르 값이 200 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 에스테르 값은 시료 1g에 포함된 에스테르를 완전하게 비누화하는데 필요한 수산화칼륨의 mg 수로 정의된다. 상기 에스테르 값이 200 이상인 가소제를 상기 점착제 조성물과 혼합할 경우 상용성이 우수하여 피착제 표면으로의 전사가 거의 없어 피착제 표면을 오염시키지 않으며 고속박리에 유리하게 된다.
상기 가소제의 구체적인 예로는 트리옥틸트리멜리테이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐아디페이트, 비스(2-부톡시에틸)아디페이트, 아세틸트리부틸시트레이트, 비스(2-부톡시에틸)프탈레이트 등이 있다. 이러한 것들은 단독 혹은 2종 이상의 조합하여 사용될 수 있다.
본 발명의 방열시트용 점착제 조성물에 의해 제조되는 방열시트는 기재필름이 존재 하지 않는 무기재 타입과 기재필름의 양면에 점착층이 도포된 양면테이프 타입이 있을 수 있다. 바람직하게는 작업시 취급이 용이한 이점으로 인해 양면 테이프 타입이 바람직하다.
상기에서 기재필름으로는 두께 1 내지 200㎛인 내열성 필름을 사용하는데, 이의 재질로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부티렌테레프탈레이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부티렌나프탈레이트 등의 폴리에스터 수지; 폴리이미드 수지; 아크릴 수지; 폴리스티렌 및 아크릴로니트릴-스티렌 등의 스티렌계 수지; 폴리카보네이트 수지; 폴리락트산 수지; 폴리우레탄 수지; 등을 사용할 수 있다. 또한, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체와 같은 폴리올레핀 수지; 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴클로라이드 등의 비닐 수지; 폴리아미드 수지; 설폰계 수지; 폴리에테르-에테르케톤계 수지; 알릴레이트계 수지; 또는 상기 수지들의 블렌드 등이 바람직하다. 이들 중 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
상기 기재필름의 일면 또는 양면에 본 발명의 방열시트용 점착제 조성물을, 해당 조성으로 넣고 적절한 시간/온도조건에서 혼합한 다음 도포하여 본 발명의 방열시트를 제조한다. 상기 점착제 조성물은 코팅시 작업성을 고려하여 용매를 사용하는데, 사용되는 용매는 점착제 조성물의 용해가 가능한 것이어야 하며, 그 종류에는 아세톤, 톨루엔, 자일렌, 에탄올, 이소부탄올, 이소프로판올, 사이클로헥사논, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸아세테이트 등이 있다. 상기 용매는 단독으로 사용되거나 혹은 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 점착제 조성물의 도포방법에는 특별한 제한이 없는 바, 다이 코팅법, 그라비아 코팅법, 나이프 코팅법, 바 코팅법 등 당업게에서 공지된 도포방법을 사용하여 할 수 있으며 점착층의 두께 균일성 등을 고려하여 선택하는 것이 바람직하다. 건조조건은 사용된 용매와 수지의 내열성 및 반응조건, 건조 정도를 고려하여야 하며 통상 100℃ 이상의 온도에서 1분 이상 처리함으로써 점착층을 형성할 수 있다.
이하, 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 >
1. 아크릴계 공중합체의 합성
교반기, 환류 냉각기, 온도계 및 질소 주입 장치가 구비된 1L의 반응기에, 가교 가능한 작용기를 포함하지 않은 단량체와 가교가능한 작용기를 포함한 단량체를 하기 표 1과 같은 함량으로 첨가하고, 용매로서 에틸아세테이트를 상기 단량체 100 중량부를 기준으로 300 중량부로 첨가하고 반응개시제로서 아조비스이소니트릴(AIBN)을 상기 단량체 100 중량부를 기준으로 0.02 중량부를 첨가한 후에, 질소 기류 하, 60℃에서 10 시간 동안 중합반응시켜 아크릴계 공중합체를 합성하였다.
구분 공중합체 A 공중합체 B
가교 가능 작용기 미포함 단량체 n-BA 70 중량부
EA 17 중량부
IOA 5 중량부		 n-BA 75 중량부
EA 20 중량부
IOA 4.5 중량부
가교 가능 작용기 포함 단량체 4-HBA 8 중량부 4-HBA 0.5 중량부
중량 평균분자량 80만 80만
n-BA : n-부틸아크릴레이트, EA : 에틸아크릴레이트,
IOA : 이소옥틸아크릴레이트, 4-HBA : 2-히드록시부틸아크릴레이트
2. 방열시트의 제조
실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 4
하기 표 2와 같이 상기 아크릴 공중합체에, 가교제로 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI, 코스모텍, NA-24T), 방열 무기 입자로 평균입경 25㎛의 수산화 알루미늄(Al(OH)3, C25, 유화MS)과 평균입경 18 ㎛의 수산화 마그네슘(Mg(OH)2, S155, 유화MS), 및 가소제로 트리옥틸트리멜리테이트를 각각 첨가하고 메틸에틸케톤(MEK)을 이용하여 적정 농도로 희석하여 균일하게 혼합하였다.
상기 혼합물을 12㎛의 이축연신된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(상품명 XG533, 도레이첨단소재 주식회사)의 양면에 코팅하여 두께 200㎛의 방열시트를 제조하였다. 이후 방열시트의 양면에 이형 처리된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(상품명 RPK-101, 도레이첨단소재주식회사)으로 합지한 후, 50℃에서 3일간 충분히 숙성하여 본 발명의 방열시트를 완성하였다.
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
아크릴 공중합체 A 100 100 100 100 100 100 100
B 100 100
HDI 가교제 5 5 3 3 0.5 5 5 5 3
무기 입자 Al(OH)3 100 100 200 100 20 100 100
Mg(OH)2 100 100 100 10 100 100
가소제 5 10 15 5 20
상기 실시예 및 비교예들에서 제조된 방열시트에 대해 아래의 실험방법을 사용하여 물성 및 특성 등을 확인하고 그 결과를 표 3에 정리하였다.
<물성 평가>
1. 고온 박리력 측정
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 방열시트를 25x250mm로 절단하고 알루미늄 플레이트에 2kg의 고무 롤러로 3회 왕복하여 부착하였다. 그 후 100℃의 오븐에서 60분간 가열하고 180°박리시험(peel test)을 실시하였으며 박리속도는 0.3m/min으로 하였다.
2. 저속 및 고속 박리력 측정
방열시트를 25X250mm로 절단하고 알루미늄 플레이트에 2kg의 고무 롤러로 3회 왕복하여 부착하였다. 그 후 상온에서 60분간 방치하고 180°박리시험(peel test)을 실시하였으며 박리속도는 저속 0.3m/min, 고속 1m/min으로 하였다.
3. 고속 박리력과 저속 박리력의 비율 비교
고속과 저속에서 각각 얻은 값을 아래 수학식 1에 정한 값들로 두어 박리력의 비율 F1 값을 구하였다:
[수학식 1]
F = A/B (A : 고속 박리력, B : 저속 박리력)
4. 유지율 측정
방열시트를 100㎛ PET 필름에 합지한 후에 상온에서 1일간 방치하였다. 이후에, 상기 방열시트를 가로x세로 25x50mm로 절단한 후에 알루미늄 플레이트에 2kg 롤러로 3회 왕복하여 부착시켰다. 그 후 1kg 추를 샘플에 설치한 후 80℃에서 48시간 동안 샘플을 방치한 후에 시료가 움직인 거리를 현미경으로 측정하였다.
5. 열전도율 측정
방열시트를 100x50mm 크기로 절단하여 급속 열전도도 측정기 QTM-500(교토전자)에 의하여 열전도율을 측정하였다.
6. 가소제 용출 여부
방열시트를 100x50mm 크기로 절단하여 알루미늄 플레이트에 합지한 후 상온에서 7일간 방치하고 난 후 방열시트를 알루미늄 플레이트로부터 박리하여 알루미늄 플레이트에 가소제가 용출되었는지 육안으로 확인하였다.
○ : 육안으로 확인 시 용출의 흔적이 전혀 없음
Ⅹ : 용출의 흔적이 있음
구분 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
고온 박리력
(kgf/25mm)		 1.4 0.8 2.1 1.2 2.3 3.5 1.0 2.1 2.4
저속 박리력
(gf/25mm)		 1.7 1.1 2.2 1.4 2.9 4.1 1.3 2.4 2.6
고속 박리력
(gf/25mm)		 6.4 3.6 6.3 4.9 13.6 23.4 3.1 11.8 12.5
고속, 저속
박리력 비율		 3.8 3.3 2.9 3.5 4.7 5.7 2.4 4.9 4.8
유지력
(mm)		 0 0 0 0.1 2.3 0 0.1 3.2 4.7
열전도율
(W/mK)		 2.5 3.1 2.3 2.9 3.0 0.4 2.9 2.6 2.1
가소제 용출 여부 ○ ○ ○ ○ ○ ○ Ⅹ ○ ○
상기 표 3으로부터, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 방열시트는 비교예 1 내지 5와 비교하여 점착물성과 열전도 특성이 전반적으로 우수함을 확인할 수 있다. 또한 고속 박리성이 뛰어나 재작업 효율 향상에 많이 도움을 줄 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 형태로의 변형 및 수정이 가능함은 당업자에는 용이한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허청구범위에 속함은 자명한 것이다.
본 발명은 발열이 심한 전자 부품 등과 결합되어 효과적으로 열을 방출할 수 있는 방열 점착 시트에 관한 것으로 발열이 심한 제품이라면 어디든 다양하게 접합되어 방열의 용도로 사용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 아크릴계 공중합체, 가교제, 무기 입자 및 가소제의 혼합물로 구성되며,
    상기 가소제로서 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 15 중량부의, 에스테르 값이 200 이상인 가소제를 함유함을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 아크릴계 공중합체가 가교 가능한 작용기를 가지지 않는 단량체 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체로 구성된 군으로부터 선택된 3종 이상의 단량체를 공중합시킴으로써 얻어진 것을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 아크릴계 공중합체가, 아크릴계 공중합체를 이루는 단량체들의 총 중량을 기준으로, 상기 가교 가능한 작용기를 가지지 않는 단량체 85 중량% 내지 99 중량% 및 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체가 아크릴계 1 중량% 내지 15 중량%로 이루어진 공중합체인 것을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 가교 가능한 작용기를 가지지 않는 단량체가 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 펜틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 도데딜(메타)아크릴레이트, 미리스틸(메타)아크릴레이트, 팔미틸(메타)아크릴레이트, 또는 스테아릴(메타)아크릴레이트이며;
    상기 가교 가능한 작용기를 가지는 단량체가 2-히드록시에틸 (메타)아크릴산, 2-히드록시 프로필 (메타)아크릴산, 3-히드록시 프로필 (메타)아크릴산, 2-히드록시부틸 (메타)아크릴산, 3-히드록시부틸 (메타)아크릴산, 4-히드록시부틸 (메타)아크릴, (메타)아크릴아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-메틸올(메타) 아크릴아미드, (메타)아크릴산 모노메틸 아미노 에틸, (메타)아크릴산 모노알킬 아미노 에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레인산, 이타콘산, 또는 시트라콘산인 것을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 가교제가 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부의 양으로 함유되고, 에폭시계 가교제, 다작용성 이소시아네이트 가교제 또는 에폭시계 가교제 및 다작용성 이소시아네이트 가교제의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 에폭시계 가교제가 비스페놀 A-에피클로로히드린 형의 에폭시계 수지, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, 폴리에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 글리세린 디글리시딜 에테르, 글리세린 트리 글리시딜 에테르, 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르, 트리메틸올프로판 트리 글리시딜 에테르, 디글리시딜 아닐린, N,N,N',N'-테트라 글리시딜-m-크실렌 디아민 또는 이들의 혼합물이며;
    상기 다작용성 이소시아네이트계 가교제가 톨루엔디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 톨루엔디이소시아네이트의 트리메틸올프로판 부가물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 무기 입자가 아크릴계 공중합체 100 중량부를 기준으로 50 내지 300 중량부를 함유하고, 상기 무기 입자가 입경이 10 내지 50 ㎛인 질화물, 수산화물, 산화물, 탄화물, 탄산염, 금속산염, 및 금속으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물임을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 무기 입자가 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 질화갈륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화구리, 산화니켈, 탄화규소, 탄산칼슘, 티타늄산 바륨, 티타늄산 칼륨, 구리, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 및 백금으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물임을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 가소제가 트리옥틸트리멜리테이트, 디부틸프탈레이트, 디이소노닐아디페이트, 비스(2-부톡시에틸)아디페이트, 아세틸트리부틸시트레이트 및 비스(2-부톡시에틸)프탈레이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물임을 특징으로 하는 방열시트용 점착제 조성물.
  10. 1 내지 100 ㎛의 내열성 필름 기재의 일면 또는 양면에 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방열시트용 점착제 조성물을 코팅하여 얻어진 점착 시트가 형성된 방열시트.
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