KR20150088628A - High efficiency heat transfer adhesive materials and manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고효율 방열접착재료 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접착 시트의 제조 공정 간에 비극성(낮은 표면 에너지)이고 분자량이 적은 수지가 자발적인 표면 분리에 의해서 접착 시트의 양 표면에 집중되어 접합시켜야 하는 두 기재 표면과의 젖음성이 추가적으로 향상되고, 이에 의해 열전달의 가장 큰 병목인 기재 표면에서의 접촉 저항을 최소화 함으로써 열전도율을 최대화할 수 있는 고효율 방열접착재료 및 그의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a high-efficiency heat-dissipating adhesive material and a method of manufacturing the same, and more particularly, The present invention relates to a high-efficiency heat-dissipative bonding material capable of maximizing thermal conductivity by minimizing contact resistance at the surface of a substrate, which is the biggest bottleneck of heat transfer, and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 전자 부품이나 기기 등의 사용 중에 열이 발생하게 되는데, 특히 최근의 휴대용 모듈 기기의 사용이 급증하면서 전자 부품들의 경박 단소화 및 고집적화가 진행됨에 따라 기기 수준에서의 방열 특성과 전자 부품 혹은 IC 팩키지(IC package) 수준에서 방열 특성에 대한 인식이나 수요가 증가하고 있다.Generally, heat is generated during use of electronic parts and devices. Particularly, as the use of portable modular devices has been rapidly increased, the lightness and simplicity of electronic parts have been reduced and high integration has been progressed. There is a growing awareness and demand for heat dissipation characteristics at the IC package level.
이러한 IC 팩키지는 칩에서 발생하는 열을 방출하기 위해서 히트 스프레더(heat spreader)를 사용하거나 방열핀 사이에서의 열전달을 위한 계면 충전 물질을 삽입하여 효율적인 열전달을 이루게 하여 팩키지의 온도 상승에 의한 성능 저하를 방지하고 있다. 이와 같은 계면 충전 물질은 대개 고분자 수지에 고열전도성 무기 첨가제들을 포함하는 복합 재료가 사용되고 있다.This IC package uses a heat spreader to dissipate the heat generated by the chip or inserts an interfacial filling material for heat transfer between the heat dissipation fins, thereby achieving efficient heat transfer, thereby preventing performance deterioration due to the temperature rise of the package . Such interfacial fillers are usually made of composite materials that include high thermal conductivity inorganic additives in the polymeric resin.
종래에 사용하던 페이스트 타입(paste type)의 열전달용 계면 충전 재료의 불균일한 bond line thickness (BLT) 문제로 시트 혹은 필름 형태의 열전달용 계면 충전 재료가 개발되고 있으나(한국 공개특허공보 제2010-0038115호, 제2011-7016122호, 제2004-0023520호), 이런 열전달/방열 접착 시트의 경우는 페이스트 형태와 달리 계면 밀착성이 떨어져서 칩이나 히트 스프레더 혹은 방열핀 표면의 조도를 다 메우지 못한다. 다시 말해서, 열전도도가 가장 좋지 않은 공기 계면을 포함하게 되고, 실제 물질의 열전달 효율보다 IC 팩키지에 적용시 현저히 낮은 열전달 효율을 초래하는 문제점이 있다.A sheet or film type interface filling material for heat transfer has been developed due to the problem of non-uniform bond line thickness (BLT) of conventional paste type heat transfer interface filling material (Korean Patent Laid-Open Publication No. 2010-0038115 In the case of such a heat transfer / heat-dissipating adhesive sheet, the interface adhesion is poor, unlike the paste form, and the lightness of the chip, the heat spreader or the surface of the heat dissipating fin can not be satisfactorily completed. In other words, the heat conduction efficiency of the IC package is lower than that of the actual material because the thermal interface has the worst air interface, resulting in a significantly lower heat transfer efficiency.
결국 열전달 시트의 계면 밀착성을 향상시키기 위해 열전달 충전재를 적게 사용하면 계면의 밀착성은 향상될 수 있으나, 충분한 열전도성이 구현되지 않는 서로 상반되는 관계를 가지고 있다. 이런 관계로 그 자체적으로는 열전도성이 우수한 시트들이 실제 기재들과 접합된 상태에서는 열전도 효율이 3배 혹은 그 이상으로 반감하는 문제들이 발생하고 있다.As a result, if the heat transfer filler is used in a small amount in order to improve the interfacial adhesion of the heat transfer sheet, the adhesion of the interface can be improved, but there is a contradictory relation that sufficient thermal conductivity is not realized. As a result, the heat conduction efficiency is reduced to three times or more when the sheets having excellent thermal conductivity are bonded to the actual substrates.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 열전달 또는 방열 접착재료들의 열전달 충전재의 벌크 함유량이나 호스필드(Horsfield)의 팩킹 모델(Packing Model)에 근거한 벌크 상태의 충진성 만을 관점으로 설계하여 열전도성과 접촉 저항과의 상호 상반되는 특성의 희생을 감수하는 방식에서 벗어나, 벌크의 열전도성을 극대화하면서 동시에 계면에서의 접촉 저항을 최소화하여 계면 열전도성도 향상시킬 수 있는 고효율 방열접착재료 및 그의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a heat transfer material for a heat transfer or heat- It is possible to maximize the thermal conductivity of the bulk and at the same time minimize the contact resistance at the interface and improve the interfacial thermal conductivity, And a method of manufacturing the same.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다.These and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment thereof.
상기 목적은, 기재와 밀착성이 우수한 수지와 벌크를 형성하는 수지로서 내열성이 우수한 수지로 이루어진 이종의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료에 의해 달성된다.This object is achieved by a high-efficiency heat-dissipating adhesive material characterized by comprising a resin having excellent adhesiveness to a base material and a resin of different kind made of a resin having excellent heat resistance as a resin for forming a bulk.
여기서, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 비극성 수지이고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 극성 수지인 것을 특징으로 한다.Here, the resin excellent in adhesion to the substrate is a non-polar resin, and the resin forming the bulk is a polar resin.
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 중에서 선택된 적어도 하나이고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the resin having excellent adhesiveness to the substrate is at least one selected from the group consisting of an acrylic resin and a silicone resin, and the resin forming the bulk is at least one selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenoxy resin, a polyimide resin and a polyamideimide resin .
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 기재와의 접촉 저항을 최소화하고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 재료의 중간에서 벌크 특성을 형성하여 우수한 신뢰성을 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the resin having excellent adhesiveness to the substrate minimizes the contact resistance with the substrate, and the resin forming the bulk is characterized by forming a bulk characteristic in the middle of the material to maintain excellent reliability.
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 중량평균분자량이 3,000 이상이고 10,000 이하이며, 표면 에너지가 25 mJ/m2 이하인 것을 특징으로 한다.Preferably, the resin having excellent adhesion with the substrate has a weight average molecular weight of 3,000 or more and 10,000 or less and a surface energy of 25 mJ / m 2 or less.
바람직하게는, 상기 벌크를 형성하는 수지는 중량평균분자량이 50,000 이상이고 1,000,000 이하이며, 표면 에너지가 35 mJ/m2 이상인 것을 특징으로 한다.Preferably, the resin forming the bulk has a weight average molecular weight of 50,000 or more and 1,000,000 or less and a surface energy of 35 mJ / m 2 or more.
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 상기 벌크를 형성하는 수지 중량 대비 10중량% 이상이고 30중량% 이하이며, 상기 이종의 수지의 표면에너지 차이는 10 mJ/m2 이상인 것을 특징으로 한다.Preferably, the resin having excellent adhesiveness to the substrate is not less than 10% by weight and not more than 30% by weight based on the weight of the resin forming the bulk, and the surface energy difference of the dissimilar resin is not less than 10 mJ / m 2 .
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지와 상기 벌크를 형성하는 수지의 혼합 수지를 코팅하여 건조하기 위해 사용되는 지지체의 표면에너지는 15 mJ/m2 이하인 것을 특징으로 한다. Preferably, the surface energy of the support used for coating and drying the mixed resin of the resin excellent in adhesion to the substrate and the resin forming the bulk is 15 mJ / m 2 or less.
또한 상기 목적은, 기재와 밀착성이 우수한 수지와 벌크를 형성하는 수지로 된 이종의 수지를 이용하되, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지가 재료의 코팅 후 건조 공정 동안 자발적으로 상기 벌크를 형성하는 수지의 양쪽 표면 쪽으로 분리되도록 하여 고효율 방열접착재료를 제조하는 것을 특징으로 하는 고효율 방열접착재료의 제조방법에 의해 달성된다.The object of the present invention can also be achieved by a resin composition comprising a resin having excellent adhesion to a substrate and a resin of a different kind selected from the group consisting of a resin forming a bulk and a resin having excellent adhesiveness to the substrate, The heat-dissipating adhesive material is separated toward both surfaces of the heat-dissipating adhesive material, thereby producing a highly efficient heat-dissipating adhesive material.
여기서, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 중에서 선택된 적어도 하나이고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.Here, the resin having excellent adhesiveness to the substrate is at least one selected from an acrylic resin or a silicone resin, and the resin forming the bulk is at least one selected from an epoxy resin, a phenoxy resin, a polyimide resin and a polyamideimide resin .
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 기재와의 접촉 저항을 최소화하고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 재료의 중간에서 벌크 특성을 형성하여 우수한 신뢰성을 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the resin having excellent adhesiveness to the substrate minimizes the contact resistance with the substrate, and the resin forming the bulk is characterized by forming a bulk characteristic in the middle of the material to maintain excellent reliability.
바람직하게는, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지와 상기 벌크를 형성하는 수지의 혼합 수지를 코팅하여 건조하기 위해 지지체를 사용하되, 상기 지지체의 표면에너지는 15 mJ/m2 이하인 것을 특징으로 한다.Preferably, a support is used for coating and drying a mixed resin of a resin having excellent adhesion with the substrate and a resin forming the bulk, wherein the surface energy of the support is 15 mJ / m 2 or less.
본 발명에 따르면, 접착 재료 혹은 시트를 제조 하는 건조 열공정 과정에서 비극성의 저분자 접착 수지가 극성의 고분자 접착 수지로부터 자발적으로 표면 분리가 되어 접착 재료의 양쪽 표면에 상대적으로 집중되어 있음으로써 열전달이 필요한 기재들과의 밀착성이 극대화되어 더 높은 열전도율을 구현할 수 있는 등의 효과를 가진다.According to the present invention, the non-polar low-molecular-weight adhesive resin is spontaneously separated from the polar polymer adhesive resin and relatively concentrated on both surfaces of the adhesive material during the drying heat process for producing the adhesive material or sheet, It is possible to maximize the adhesion to the substrates and realize a higher thermal conductivity.
도 1은 코팅 직후에 이종의 수지들이 재료 내에서 균일하게 혼합되어 있는 상태를 보여주는 개략도이다.
도 2는 코팅 후 건조 공정 동안 이종의 수지들이 자발적으로 표면 분리가 되어 표면과 벌크(bulk)의 수지 구성이 달라진 본 발명에 따른 고효율 방열접착재료의 상태를 보여주는 개략도이다. Figure 1 is a schematic view showing a state in which heterogeneous resins are uniformly mixed in the material directly after coating.
FIG. 2 is a schematic view showing the state of a high-efficiency heat-dissipation adhesive material according to the present invention in which different kinds of resins are spontaneously separated from each other during a post-coating drying process to change the resin composition of the surface and bulk.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of illustration only for the purpose of more particularly illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments .
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control.
본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used in the practice or testing of the present invention, suitable methods and materials are described herein.
달리 기술되지 않는다면, 모든 백분율, 부, 비 등은 중량 기준이다. 또한 양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 바람직한 범위 또는 바람직한 상한치와 바람직한 하한치의 목록 중 어느 하나로 주어질 경우, 이것은 범위가 별도로 개시되는 지에 관계없이 임의의 상한 범위 한계치 또는 바람직한 값과 임의의 하한 범위 한계치 또는 바람직한 값의 임의의 쌍으로부터 형성된 모든 범위를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 수치 값의 범위가 본 명세서에서 언급될 경우, 달리 기술되지 않는다면, 그 범위는 그 종점 및 그 범위 내의 모든 정수와 분수를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정 값으로 한정되지 않는 것으로 의도된다.Unless otherwise stated, all percentages, parts, and percentages are by weight. It will also be understood that when an amount, concentration, or other value or parameter is given in any one of a range, a preferred range, or a list of preferred upper limits and preferred lower limits, it is understood that any upper limit range, It should be understood that specifically all ranges formed from any pair of range limits or desirable values are to be understood. Where a range of numerical values is referred to in this specification, unless otherwise stated, the range is intended to include all the integers and fractions within the endpoint and its range. The scope of the present invention is not intended to be limited to the specific values that are mentioned when defining the scope.
용어 "약"이라는 용어가 값 또는 범위의 종점을 기술하는 데 사용될 때, 본 개시 내용은 언급된 특정의 값 또는 종점을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.When the term "about" is used to describe the endpoint of a value or range, it is to be understood that the present disclosure encompasses the particular value or endpoint mentioned.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "구비하다(include)", "구비하는(including) ", "함유하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)", "갖는다(has)", "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 용품, 또는 기구는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 용품, 또는 기구에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 또한, 명백히 반대로 기술되지 않는다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다.As used herein, the terms "comprise," "include," "including," "including," "containing," " Having ", " having ", " having ", or any other variation thereof, are intended to cover an inclusion not exclusive. For example, a process, method, article, or apparatus that comprises a list of elements is not necessarily limited to such elements, but may include other elements not expressly listed or inherent to such process, method, article, or apparatus It is possible. Also, unless explicitly stated to the contrary, "or" does not mean " comprehensive " or " exclusive "
출원인이 "포함하는"과 같은 개방형 용어로 발명 또는 그 일부를 정의한 경우, 달리 명시되지 않는다면 그 설명이 "본질적으로 이루어진"이라는 용어를 이용하여 그러한 발명을 설명하는 것으로도 해석되어야 함이 쉽게 이해되어야 한다.Where an applicant defines an invention or portion thereof in an open term such as "comprising ", it should be readily understood that the description should be interpreted as describing the invention using the term" consisting essentially & do.
본 발명은 고효율 방열접착재료 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 재료 자체의 열전도 특성이, 실제 재료가 적용되는 고열원과 저열원 기재 사이에 접착된 상태에서도 최대한 비슷한 수준의 열전도 특성을 구현할 수 있도록 기재와의 밀착성이 우수한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a high-efficiency heat-dissipating adhesive material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a heat-dissipating material for a heat- And is excellent in adhesion to the substrate.
상기와 같은 특징을 구현하기 위해서, 본 발명에서는 단순히 열전달 충전재들의 함유량이나 열전달 경로 형성을 통한 벌크(bulk) 상태의 접착 재료의 열전도성만 향상시키는 것이 아니라, 벌크 상태의 열전도성 및 내열 특성 등은 반감시키지 않으면서 접착 재료내의 이종의 접착 수지들의 자발적인 상 분리 혹은 표면 분리를 유도하여 실제 기재 표면과의 밀착성 향상을 통해 공기 저항의 최소화를 달성할 수 있도록 부가적인 표면 밀착 특성을 부여하고자 한다. 다만, 본 명세서에서는 자발적인 상분리에 대해 주로 서술하지만 비자발적인 상분리에도 본 발명이 적용될 수 있음은 물론이다,In order to realize the above-described characteristics, in the present invention, not only the content of the heat transfer fillers or the thermal conductivity of the bulk adhesive material through the formation of the heat transfer path is improved, but the thermal conductivity and the heat resistance characteristic in the bulk state It is desired to provide additional surface adhesion characteristics so as to achieve a minimized air resistance by improving the adhesion with the surface of the base material by inducing spontaneous phase separation or surface separation of different kinds of adhesive resins in the adhesive material. In the present specification, however, the present invention can be applied to involuntary phase separation. However,
기존의 방열접착재료의 경우(예컨대, 한국 특허 공개 제10-2005-0104280호, 도 1 참조, 한국 특허 공개 제10-2007-0003626호)는, 열전달을 좌우하는 열전달 충전재들의 관점에서 함량이나 배합비 혹은 배향 등의 조절을 통해 열전달을 극대화하려는 시도가 있었으나, 이는 방열접착재료 자체의 열전도율은 향상시킬 수 있으나 실제 기재 사이에서 사용되어져야 하는 측면에 있어서 가장 제한 인자가 되는 기재와의 접촉 저항에 대한 고려가 되어 있지 않아, 실제 장치에 적용 시 그 효율이 반 이하로 감소되는 경우가 대부분이다. In the case of the conventional heat-dissipating adhesive material (for example, Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2005-0104280, see FIG. 1, Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2007-0003626), from the viewpoints of heat- There is an attempt to maximize the heat transfer through the control of the orientation or the like. However, the thermal conductivity of the heat-dissipative adhesive material itself can be improved, but the contact resistance with the substrate, which is the most limiting factor in terms of being used between the actual substrates, The efficiency is reduced to half or less when applied to an actual device.
일반적인 방열접착재료의 구성에 있어서 열전달 충전재들은 대부분 무기 입자들로 기재와의 밀착성에는 기여할 수가 없고 이 열전달 충전재들을 시트 형태로 형성시켜 주는 유기 접착 수지가 그 역할을 할 수 있다. 결국, 열전달에 치중하여 열전달 충전재의 함량을 올리면 계면에서의 열전달 충전재의 비율도 같이 증가함으로 접촉 저항이 상승하는 문제가 있게 되는 것이다. 하지만, 그렇다고 열전달 충전재의 함량을 최소화하여 수지의 특성을 향상시키게 되면 접촉 저항은 감소할 수 있으나, 벌크 재료 자체의 열전도성의 저하로 원하는 열전달 효율을 얻을 수가 없다. 이런 상반되는 관계로 열전달 충전재와 수지의 비율의 조절을 통한 접촉 저항을 최소화하면서 벌크 재료의 열전도율을 올릴 수 있는 설계 방식만으로는 어떤 한계 열전도율을 넘는 성능을 구현할 수가 없다. In general, heat-transfer fillers are inorganic particles that can not contribute to adhesion to a substrate, and organic adhesive resins that form the heat-transfer fillers in a sheet form can play a role. As a result, when the content of the heat transfer filler is increased by concentrating on the heat transfer, the ratio of the heat transfer filler at the interface also increases, thereby increasing the contact resistance. However, if the characteristics of the resin are improved by minimizing the content of the heat transfer filler, the contact resistance may be reduced, but the desired heat transfer efficiency can not be obtained due to the decrease of the thermal conductivity of the bulk material itself. This opposite relationship can not achieve a performance exceeding a certain limit thermal conductivity only by a design method that can increase the thermal conductivity of the bulk material while minimizing the contact resistance by controlling the ratio of the heat transfer filler to the resin.
물론, 예를 들어 접착 수지들 중에서 기재와의 밀착성이 가장 좋은 수지인, 실리콘 수지를 사용하여 어느 정도 밀착성을 극대화 할 수는 있으나, 실리콘 수지를 사용하는 경우는 방열접착재료로서 장시간의 열에 대한 노출에 대해서 물리/화학적인 안정성 특면에서 한계가 있고, 비극성의 특성으로 일반적으로 극성인 열전달 충전재와의 계면 밀착성이 떨어지는 문제가 있다. As a matter of course, it is possible to maximize the adhesion to some extent by using a silicone resin, which is the resin having the best adhesion to the substrate among the adhesive resins. However, when a silicone resin is used, There is a limitation in the physical / chemical stability aspect, and there is a problem that the interface adhesion with the heat transfer filler, which is generally polar due to the non-polar nature, is inferior.
그렇다고 해서, 내열성이 우수하고 극성 특성을 가진 에폭시나 폴리이미드 혹은 폴리아미드이미드계의 수지를 사용할 경우는, 기재와의 우수한 밀착성을 위해서는 고온/고압의 작업 조건이 요구되어지나, 섬세한 전자부품용에 사용되는 방열접착재료들의 경우는 그런 조건들을 적용할 수 없는 경우가 대부분이다. However, when an epoxy, polyimide or polyamideimide resin having excellent heat resistance and polarity properties is used, high temperature / high pressure working conditions are required for excellent adhesion with a substrate, In the case of heat-sealable adhesive materials used, such conditions are often not applicable.
이와 같은 이유로, 방열접착재료로서의 기본적인 내열성(내구성)과 기재에 대한 밀착성을 동시에 만족할 수 있는 특별한 재료의 설계가 필요하다. 다만, 그러한 설계에 있어서 설계가 복잡하여 생산성이나 가격적인 측면 등에서 문제가 되지 않아야 함도 물론이다.For this reason, it is necessary to design a special material that can satisfy both the basic heat resistance (durability) as a heat-dissipative bonding material and the adhesion to a substrate. However, it is a matter of course that the design is complicated in such a design, so that it should not be a problem in terms of productivity and cost.
본 발명에 따른 고효율 방열접착재료는 이와 같이 일반적인 접착 재료에서는 동시에 구현할 수 없었던 재료 자체의 우수한 내열 특성 혹은 내구성과 뛰어난 기재와의 밀착성을 구현하여 재료의 벌크 특성과 계면 특성을 모두 향상시키는 것을 특징으로 한다. 즉, 극성/비극성 혹은 표면에너지의 차이가 나고 분자량의 차이가 있는 이종의 접착 재료를 비대칭 비율로 혼합하여 낮은 표면에너지와 낮은 분자량을 가진 수지가 코팅 후 건조 공정 동안 자발적으로 표면으로 이동하는 열역학적 특성을 이용하여 벌크와 계면의 특성을 동시에 각각 조절 가능하게 하는 것이다. 극성과 분자량의 차이가 있는 이종의 수지를 주 바인더(main binder)로 사용하는 것이다.The high-efficiency heat-dissipative bonding material according to the present invention is characterized in that both the bulk characteristics and the interface characteristics of the material are improved by realizing excellent heat resistance or durability of the material itself, do. In other words, by mixing asymmetric ratios of different kinds of adhesive materials with different polarities / nonpolarities or different surface energy and different molecular weights, it is possible to obtain a thermodynamic characteristic in which the resin having low surface energy and low molecular weight moves to the surface spontaneously during the post- So that the characteristics of the bulk and the interface can be adjusted at the same time. A different kind of resin having a polarity and a molecular weight difference is used as a main binder.
상기 수지 중에 벌크 특성을 나타내는 벌크를 형성하는 수지는 극성이 높거나 표면에너지가 높아 (> 35 mJ/m2) 우수한 내열 특성이나 내구성을 가지는 에폭시 (페녹시), 폴리이미드, 폴리아미드이미드 수지 등을 사용할 수 있다. The resin forming the bulk showing the bulk characteristic in the resin is preferably a resin having a high polarity or a high surface energy (> 35 mJ / m 2 ) and having excellent heat resistance and durability such as epoxy (phenoxy), polyimide, polyamideimide resin Can be used.
이에 반해서, 계면 특성을 제어하는 기재와 밀착성이 우수한 수지는 비극성이거나 표면에너지가 낮아 (< 25 mJ/m2) 대기 상태에서 코팅 공정 시 상기 수지들과 분리되어 계면으로 이동하는 특성을 보일 수 있는 아크릴 혹은 실리콘 수지 등을 사용할 수 있다.On the other hand, a resin having excellent adhesion with a substrate for controlling interfacial properties may be nonpolar or have a low surface energy (< 25 mJ / m 2 ) Acrylic or silicone resin can be used.
또한 상기 이종의 수지의 표면에너지 차이는 10 mJ/m2 이상인 것이 바람직하다.The difference in surface energy between the different types of resins is preferably 10 mJ / m 2 or more.
다만, 표면으로 이동하는 기재와 밀착성이 우수한 수지의 중량평균분자량은 3,000 이상이고 10,000 이하인 것이 바람직하다. 3,000 미만인 경우는 표면으로 이동하는 효과는 우수하나 기재에 접착시키는 고열 공정에서나 장시간 고열 환경에서 작동 시에 아웃가스(outgas) 발생과 같은 문제를 일으킬 수 있고, 10,000 초과인 경우는 표면 이동도가 저하되어 밀착성을 구현할 수 있는 수준의 충분한 양이 표면 분리 되지 못 하는 문제가 있다.However, it is preferable that the weight average molecular weight of the resin having excellent adhesiveness to the substrate moving to the surface is 3,000 or more and 10,000 or less. If it is less than 3,000, the effect of moving to the surface is good, but it may cause problems such as generation of outgas in a high-temperature process for bonding to a substrate or in a high-temperature environment for a long time, There is a problem in that a sufficient amount of the surface can not be separated so as to realize the adhesion.
또한 벌크 물성을 형성하는 혹은 표면으로 이동하지 않는 벌크를 형성하는 수지는 장시간의 열 노출에도 안정할 수 있도록 중량평균분자량이 50,000 이상이고 1,000,000 이하인 것이 바람직하다. 50,000 미만인 경우는 수지의 경화 반응 이후에도 응집력이 부족하여 충분한 내열 특성을 구성하기에 부족하며 100,000 초과인 경우는 표면으로 이동하는 수지의 이동 특성을 저해하여 요구되는 표면 분리 현상을 유도할 수가 없다.Also, it is preferable that the resin which forms the bulk property or the bulk which does not move to the surface has a weight average molecular weight of not less than 50,000 and not more than 1,000,000 so as to be stable even for a long period of heat exposure. If it is less than 50,000, the cohesive force is insufficient even after the curing reaction of the resin, so that it is not sufficient to constitute sufficient heat resistance characteristics. If it is more than 100,000, the movement characteristic of the resin moving to the surface is impaired and the required surface separation phenomenon can not be induced.
또한 두 수지의 함량 비율에 있어서는, 표면으로 분리되는 기재와 밀착성이 우수한 수지가 표면으로 이동하지 않는 벌크를 형성하는 수지 전체 중량 대비 10중량% 이상이고 30중량% 이하인 것이 바람직하다. 10중량% 미만인 경우는 표면 특성의 변화가 크지 않고, 30중량% 초과인 경우는 벌크 물성에 영향을 주어 재료의 내열 특성이나 장기 신뢰성이 저하가 되는 문제가 있다.The content ratio of the two resins is preferably 10% by weight or more and 30% by weight or less based on the total weight of the resin forming the bulk which does not migrate to the surface. When the amount is less than 10% by weight, the change of the surface properties is not significant, and when it is more than 30% by weight, the bulk physical properties are affected and the heat resistance and long-term reliability of the material are deteriorated.
이와 같은 수지 간의 표면 분리 현상을 재료의 양면에서 구현될 수 있도록 하기 위해서는 수지 조합물의 건조를 위해서 코팅이 될 지지체의 표면 에너지가 15mJ/m2 이하가 되는 것이 바람직하다. 이 지지체와 닿지 않는 면은 공기(0 mJ/m2)에 노출되어 낮은 표면 에너지의 수지가 이동될 수 있는 구동력을 제공하지만, 지지체와 닿는 면에서 표면 분리 현상을 유도하기 위해서는 상기와 같이 낮은 표면 에너지의 지지체 표면을 구성하는 것이 중요하다. 그렇지 않으면, 표면 분리 현상을 유도할 수 있는 충분한 구동력을 가지지 못하게 된다. 일반적으로 불소 성분을 함유하는 이형 필름이나 연꽃잎 효과와 같은 구조체를 형성하고 있는 낮은 표면 에너지의 표면을 가지고 있는 지지체와 같은 것들이 사용될 수 있다. In order to achieve the surface separation phenomenon between the resins, it is preferable that the surface energy of the support to be coated for drying the resin combination is 15 mJ / m 2 or less. The surface not contacting this support is exposed to air (0 mJ / m < 2 >) to provide a driving force to move the resin with low surface energy. However, in order to induce surface separation phenomenon on the surface contacting with the support, It is important to construct the surface of the energy support. Otherwise, it will not have sufficient driving force to induce surface separation phenomenon. In general, a release film containing a fluorine component or a support having a surface with a low surface energy forming a structure such as a soft petal effect can be used.
열전달 접착 재료로서, 상기와 같은 수지 구성을 통한 접촉 저항을 최소화하는 것 이외에 부가적으로 필요한 열전달 특성과 관련하여서는 일반적인 열전달 충전재들을 사용하는 것이 가능하다.In addition to minimizing the contact resistance through such a resin composition as the heat transfer bonding material, it is possible to use ordinary heat transfer fillers in connection with the additional necessary heat transfer characteristics.
열전달 첨가제 혹은 충전재에는 철, 알루미늄, 니켈, 은, 금, 질화알루미늄, 산화아연, 질화붕소, 탄화규소, 질화규소 산화알루미늄, 산화규소(실리카), 수산화알루미늄, 산화마그네슘, 다이아몬드, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 등에서 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.The heat transfer additive or filler may be selected from the group consisting of iron, aluminum, nickel, silver, gold, aluminum nitride, zinc oxide, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride oxide, silicon oxide (silica), aluminum hydroxide, magnesium oxide, Tube, graphene, and the like.
또한 기타 성분으로는 고분자 수지의 경화를 위한 경화제, 첨가제용 분산제, 계면 활성제, 소포제 등이 있다.Other components include a curing agent for curing the polymer resin, a dispersant for additives, a surfactant, and an antifoaming agent.
또한 본 발명에 따른 고효율 방열접착재료의 제조방법은 기재와 밀착성이 우수한 수지와 벌크를 형성하는 수지로 된 이종의 수지를 이용하되, 상기 기재와 밀착성이 우수한 수지가 재료의 코팅 후 건조 공정 중에 자발적으로 상기 벌크를 형성하는 수지의 양쪽 표면 쪽으로 분리되도록 하는 것을 특징으로 한다. 즉 이종의 수지들은 균일하게 혼합된 상태가 아니라, 기재와의 밀착성이 우수한 수지는 재료의 코팅 후 건조 공정 동안 자발적으로 양쪽 표면 쪽으로 분리되어 표면 특성을 형성하여 기재와의 접촉 저항을 최소화하고, 다른 내열성이 우수한 수지는 중간에서 벌크 특성을 형성하여 우수한 신뢰성을 유지하게 된다.In addition, the method for producing a highly efficient heat-dissipative adhesive material according to the present invention is a method for manufacturing a high-efficiency heat-dissipation adhesive material, which uses a resin having excellent adhesion to a substrate and a resin for forming a bulk, wherein a resin having excellent adhesiveness with the substrate is spontaneously To be separated toward both surfaces of the resin forming the bulk. That is, the resins of different kinds are not uniformly mixed, but the resin having excellent adhesion to the substrate is spontaneously separated toward both surfaces during the drying process after coating the material to form the surface characteristics, minimizing the contact resistance with the substrate, A resin having excellent heat resistance forms a bulk characteristic in the middle and maintains excellent reliability.
이러한 고효율 방열접착재료의 제조방법과 관련한 필수적인 구성은 상술한 내용을 참조하기로 한다.The essential constitution relating to the method for manufacturing such a high-efficiency heat-dissipation bonding material will be described with reference to the above description.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. It is to be understood that the present invention is not limited to the above embodiments and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention.
A1: 표면으로 이동하는 밀착성이 우수한 수지
A2: 벌크(Bulk)를 형성하는 내열 신뢰성이 우수한 고분자 수지A1: resin having excellent adhesion moving to the surface
A2: A polymer resin having excellent heat resistance and reliability to form a bulk
Claims (12)
기재와 밀착성이 우수한 수지와 벌크를 형성하는 수지로서 내열성이 우수한 수지로 이루어진 이종의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료.In the heat-insulating adhesive material,
A high-efficiency heat-dissipation adhesive material characterized by comprising a resin having excellent adhesiveness to a base material and a different resin made of a resin having excellent heat resistance as a resin for forming a bulk.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 비극성 수지이고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 극성 수지인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료.The method according to claim 1,
Wherein the resin having excellent adhesion with the substrate is a non-polar resin, and the resin forming the bulk is a polar resin.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 중에서 선택된 적어도 하나이고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료.The method according to claim 1,
Wherein the resin having excellent adhesiveness to the substrate is at least one selected from the group consisting of acrylic resin and silicone resin, and the resin forming the bulk is at least one selected from epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin and polyamideimide resin , High-efficiency heat-insulating adhesive material.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 기재와의 접촉 저항을 최소화하고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 재료의 중간에서 벌크 특성을 형성하여 우수한 신뢰성을 유지하는 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료.The method according to claim 1,
Wherein the resin having excellent adhesion with the base material minimizes the contact resistance with the base material and the resin forming the bulk maintains excellent reliability by forming a bulk characteristic in the middle of the material.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 중량평균분자량이 3,000 이상이고 10,000 이하이며, 표면 에너지가 25 mJ/m2 이하인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료. The method according to claim 1,
Wherein the resin having excellent adhesion with the base material has a weight average molecular weight of 3,000 or more and 10,000 or less and a surface energy of 25 mJ / m 2 or less.
상기 벌크를 형성하는 수지는 중량평균분자량이 50,000 이상이고 1,000,000 이하이며, 표면 에너지가 35 mJ/m2 이상인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료.The method according to claim 1,
Wherein the bulk forming resin has a weight average molecular weight of 50,000 or more and 1,000,000 or less and a surface energy of 35 mJ / m 2 or more.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 상기 벌크를 형성하는 수지 중량 대비 10중량% 이상이고 30중량% 이하이며, 상기 이종의 수지의 표면에너지 차이는 10 mJ/m2 이상인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료.The method according to claim 1,
The substrate and the excellent adhesion to the resin is less resin than 10% by weight or more and 30% by weight to form the bulk, the surface energy difference between the two kinds of resins, characterized in that not less than 10 mJ / m 2, a high efficiency heat bonding material.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지와 상기 벌크를 형성하는 수지의 혼합 수지를 코팅하여 건조하기 위해 사용되는 지지체의 표면에너지는 15 mJ/m2 이하인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료. 8. The method according to any one of claims 1 to 7,
Wherein the surface energy of the support used for coating and drying the mixed resin of the resin excellent in adhesion to the substrate and the resin forming the bulk is 15 mJ / m 2 or less.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지가 재료의 코팅 후 건조 공정 동안 자발적으로 상기 벌크를 형성하는 수지의 양쪽 표면 쪽으로 분리되도록 하여 고효율 방열접착재료를 제조하는 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료의 제조방법.A different kind of resin made of a resin having excellent adhesion with a substrate and a resin forming a bulk is used,
Wherein the high-efficiency heat-dissipation adhesive material is produced by allowing a resin having excellent adhesiveness to the substrate to spontaneously separate on both surfaces of the resin forming the bulk during the post-drying step of coating the material.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 아크릴 수지 또는 실리콘 수지 중에서 선택된 적어도 하나이고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the resin having excellent adhesiveness to the substrate is at least one selected from the group consisting of acrylic resin and silicone resin, and the resin forming the bulk is at least one selected from epoxy resin, phenoxy resin, polyimide resin and polyamideimide resin , A method of manufacturing a high-efficiency heat-dissipating adhesive material.
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지는 기재와의 접촉 저항을 최소화하고, 상기 벌크를 형성하는 수지는 재료의 중간에서 벌크 특성을 형성하여 우수한 신뢰성을 유지하는 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료의 제조방법.10. The method of claim 9,
A method for manufacturing a high-efficiency heat-dissipation adhesive material, characterized in that the resin having excellent adhesion with the base material minimizes the contact resistance with the base material, and the resin forming the bulk maintains excellent reliability by forming a bulk characteristic in the middle of the material .
상기 기재와 밀착성이 우수한 수지와 상기 벌크를 형성하는 수지의 혼합 수지를 코팅하여 건조하기 위해 지지체를 사용하되, 상기 지지체의 표면에너지는 15 mJ/m2 이하인 것을 특징으로 하는, 고효율 방열접착재료의 제조방법.12. The method according to any one of claims 9 to 11,
Characterized in that a support is used for coating and drying a mixed resin of a resin having excellent adhesion with the substrate and a resin forming the bulk, wherein the surface energy of the support is 15 mJ / m 2 or less. Gt;
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