KR20160061993A - 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스 - Google Patents

열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 디바이스에, 접착제층을 개재하지 않고도 용이하게 적층할 수 있고, 또한 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열하여, 해당 전자 디바이스의 내부에 충분한 온도 차를 부여할 수 있는 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스를 제공하는 것이며, 고열 전도부와 저열 전도부를 갖는 열 전도성 접착 시트로서, 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부가 접착성을 갖고, 또한 해당 고열 전도부, 해당 저열 전도부가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하거나, 또는 그들 중 적어도 어느 쪽이 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있는 열 전도성 접착 시트, 및 해당 열 전도성 접착 시트의 제조 방법, 그리고 해당 열 전도성 접착 시트를 사용한 전자 디바이스이다.

Description

열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스{HEAT-CONDUCTIVE ADHESIVE SHEET, MANUFACTURING METHOD FOR SAME, AND ELECTRONIC DEVICE USING SAME}
본 발명은 열 전도성 접착 시트에 관한 것이며, 특히 전자 디바이스에 사용되는 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스에 관한 것이다.
종래부터, 전자 디바이스 등의 내부에 있어서 열을 해방시키거나 또는 열의 흐름을 특정한 방향으로 제어하기 위하여, 고열 전도성을 포함하는 시트상의 방열 부재가 사용되고 있다. 전자 디바이스로서는, 예를 들어 열전 변환 디바이스, 광전 변환 디바이스, 대규모 집적 회로 등의 반도체 디바이스 등을 들 수 있다.
최근 들어 반도체 디바이스에 있어서는, 해당 반도체 디바이스의 소형화 및 고밀도화 등에 수반하여 동작 시에 내부로부터 발생하는 열이 보다 고온이 되어, 방열이 충분치 않을 경우에는 해당 반도체 디바이스 자체의 특성이 저하되어 때로는 오동작을 야기하고, 최종적으로는 반도체 디바이스의 파괴 또는 수명 저하로 이어지는 경우가 있다. 이러한 경우, 반도체 디바이스로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 방열하기 위한 방법으로서, 반도체 디바이스와 히트 싱크(금속 부재) 사이에 열 전도성이 우수한 방열 시트를 설치하는 것이 행해지고 있다.
또한 이러한 전자 디바이스 중에서 열전 변환 디바이스에 있어서는, 상술한 방열의 제어에 관한 것이기는 하지만, 열전 소자의 편면에 부여된 열을, 열전 소자의 내부의 두께 방향으로 온도 차가 커지도록 제어하면 얻어지는 전력이 커지는 점에서, 시트상의 방열 부재를 사용하여 특정한 방향으로 선택적으로 방열을 제어하는(열전 소자의 내부에 온도 차를 효율적으로 부여하는) 검토가 이루어지고 있다. 특허문헌 1에서는, 도 7에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 열전 변환 소자가 개시되어 있다. 즉, P형 열전 소자(41)와 N형 열전 소자(42)를 직렬로 접속하고, 그의 양단부에 열 기전력 취출 전극(43)을 배치하여 열전 변환 모듈(46)을 구성하고, 해당 열전 변환 모듈(46)의 양면에, 2종류의 열 전도율이 상이한 재료로 구성된 유연성을 갖는 필름상 기판(44, 45)을 설치한 것이다. 해당 필름상 기판(44, 45)에는, 상기 열전 변환 모듈(46)과의 접합면측에 열 전도율이 낮은 재료(폴리이미드)(47, 48)가 마련되고, 상기 열전 변환 모듈(46)의 접합면과 반대측에, 열 전도율이 높은 재료(구리)(49, 50)가 기판(44, 45)의 외면의 일부분에 위치하도록 마련되어 있다.
또한 특허문헌 2에서는, 도 8에 도시하는 구조를 갖는 열전 변환 모듈이 개시되어 있으며, 저열 전도율의 부재(51, 52)에 고열 전도율 부재를 겸하는 전극(54)이 매립되고, 그들이 열전 소자(53)에 대하여, 도전성 접착제층(55) 및 절연성 접착제층(56)을 개재하여 배치되어 있다.
또한 특허문헌 3에는, 도 9에 열전 변환 소자의 단면 구성도(열전 소자(61)의 깊이 방향의 배치 및 내부 전극 배치는 생략되어 있음)에 도시한 바와 같이, 열전 소자(61)의 한쪽 면에는 접착제층(67)을 개재하고, 또 다른 쪽 면에는 직접, 절연성 기층층(65)이 배치되고, 해당 기층층(65) 상에는 금속층(63)과 수지층(64)을 포함하는 패턴층을 갖는 플렉시블 기판(62, 66)이 개시되어 있다.
일본 특허 제3981738호 공보 일본 특허 공개 제2011-35203호 공보 일본 특허 공개 제2008-182160호 공보
상술한 바와 같이, 특히 반도체 디바이스를 주된 것으로 하는 전자 디바이스에 있어서, 열을 외부로 보다 효율적으로 방열시킬 수 있는 방열 시트나, 열 전도성이 우수한 것에 더하여, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열하여, 해당 전자 디바이스의 내부에 온도 구배를 발생시키는 기능을 갖는 열 전도성 시트가 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 전자 디바이스에, 접착제층을 개재하지 않고도 용이하게 적층할 수 있고, 또한 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열하여, 해당 전자 디바이스의 내부에 충분한 온도 차를 부여할 수 있는 열 전도성 접착 시트, 그의 제조 방법 및 그것을 사용한 전자 디바이스를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하고자 예의 검토를 거듭한 결과, 열 전도성 접착 시트를, 접착성을 부여한 고열 전도부와 저열 전도부로 구성하고, 또한 그들이 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하거나, 또는 그들 중 적어도 어느 쪽이 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하는 열 전도성 접착 시트로 함으로써 상기 과제를 해결하는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하의 (1) 내지 (10)을 제공하는 것이다.
(1) 고열 전도부와 저열 전도부를 갖는 열 전도성 접착 시트로서, 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부가 접착성을 갖고, 또한 해당 고열 전도부, 해당 저열 전도부가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하거나, 또는 그들 중 적어도 어느 쪽이 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 열 전도성 접착 시트.
(2) 상기 고열 전도부 및 상기 저열 전도부가 접착성 수지 조성물로 형성되는, 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(3) 상기 접착성 수지 조성물이 열경화성 수지 및 에너지선 경화성 수지 중 적어도 어느 1종을 포함하는, 상기 (2)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(4) 상기 열경화성 수지가 실리콘 수지 또는 우레탄 수지인, 상기 (3)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(5) 상기 고열 전도부의 접착성 수지 조성물에 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는, 상기 (2)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(6) 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는, 상기 (5)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(7) 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는, 상기 (5)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(8) 상기 열 전도성 접착 시트의 고열 전도부의 열 전도율이 1.0(W/m·K) 이상이고, 또한 저열 전도부의 열 전도율이 0.5(W/m·K) 미만인, 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트.
(9) 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트를 사용한 전자 디바이스.
(10) 상기 (1)에 기재된 열 전도성 접착 시트의 제조 방법으로서, 박리 시트 상에, 접착성 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부와 접착성 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열 전도성 접착 시트의 제조 방법.
본 발명의 열 전도성 접착 시트에 따르면, 전자 디바이스에 접착제층을 개재하지 않고도 용이하게 적층할 수 있고, 또한 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열하여, 전자 디바이스 등의 내부에 충분한 온도 차를 부여할 수 있다. 또한 접착제층을 필요로 하지 않기 때문에, 전자 디바이스의 생산성이 높으며 저비용으로 이어진다.
도 1은 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 다양한 예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 열전 변환 모듈에 부착했을 때의 열전 변환 디바이스의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 열 전도성 접착 시트와 열전 변환 모듈을 구성 요소마다 분해한 사시도의 일례를 도시하며, (a)가 열전 변환 모듈의 지지체 표면측의 열전 소자에 직접 설치되는 열 전도성 접착 시트의 사시도이고, (b)가 열전 변환 모듈의 사시도이며, (c)가 열전 변환 모듈의 지지체 이면측에 설치되는 열 전도성 접착 시트의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 고열 전도부와 저열 전도부의 온도 차를 측정하기 위한 구성의 설명도이며, (a)가 열 전도성 접착 시트이고, (b)가 피착체로서 사용한 유리 기판의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 사용한 열전 변환 모듈의 사시도이다.
도 7은 종래의 열전 변환 디바이스의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 8은 종래의 열전 변환 디바이스의 구성의 다른 일례를 도시하는 단면도이다.
도 9는 종래의 열전 변환 디바이스의 구성의 또 다른 일례를 도시하는 단면도이다.
[열 전도성 접착 시트]
본 발명의 열 전도성 접착 시트는 고열 전도부와 저열 전도부로 구성된 열 전도성 접착 시트로서, 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부가 접착성을 갖고, 또한 해당 고열 전도부, 해당 저열 전도부가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하거나, 또는 그들 중 적어도 어느 쪽이 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 열 전도성 접착 시트의 구성 등을 도면을 이용하여 설명한다.
도 1에, 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 사시도의 일례를 도시한다. 열 전도성 접착 시트(1)는 고열 전도부(4a, 4b)와 저열 전도부(5a, 5b)로 구성되며, 그들이 교대로 배치되어 있다. 열 전도성 접착 시트를 구성하는 고열 전도부와 저열 전도부의 배치(이하, 두께의 구성이라 하는 경우가 있음)는, 이하에서 설명하는 바와 같이 특별히 제한되지 않는다.
도 2에, 본 발명의 열 전도성 접착 시트의 단면도(배치를 포함함)의 다양한 예를 도시한다. 도 2의 (a)는 도 1의 단면도이며, 고열 전도부(4)와 저열 전도부(5)가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하고 있다. 또한 도 2의 (b), (d)는 저열 전도부(5)가 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있다. 또한 도 2의 (c), (e)는 고열 전도부(4)가 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있다. 열 전도성 접착 시트의 두께의 구성은, 적용하는 전자 디바이스의 사양에 맞추어 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열한다는 관점에서, 예를 들어 도 2의 (a) 내지 (e)의 두께의 구성을 선택하는 것이 바람직하고, 도 2의 (a)의 두께의 구성이 더욱 바람직하다. 또한 전자 디바이스의 내부로부터 발생하는 열을 외부로 효율적으로 방열하는 관점에서, 예를 들어 도 2의 (a) 내지 (e)의 두께의 구성을 전자 디바이스의 사양에 맞추어 선택하는 것이 바람직하다. 이때, 고열 전도부의 체적을 크게, 또한 적용하는 디바이스면에 대한 접촉 면적을 크게 하는 구성으로 하면, 방열을 효율적으로 제어할 수 있다.
<고열 전도부>
고열 전도부는 접착성 수지 조성물로 형성된다. 상기 고열 전도부의 형상은 특별히 제한은 없으며, 후술하는 전자 디바이스 등의 사양에 따라 적절히 변경할 수 있다. 여기서 본 발명의 고열 전도부는 후술하는 저열 전도부보다도 열 전도율이 높은 쪽을 말한다.
(접착성 수지)
본 발명에 사용하는 접착성 수지는 특별히 한정되지 않지만, 전자 부품 분야 등에서 사용되고 있는 것 중에서 임의의 수지를 적절히 선택할 수 있으며, 예를 들어 열경화성 수지, 에너지선 경화성 수지 등을 들 수 있다.
열경화성 수지로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 멜라민 수지, 요소 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 폴리이미드 수지, 벤조옥사진 수지, 열경화성 아크릴 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서 내열성이 우수하고 높은 접착력을 갖는다는 관점에서, 우레탄 수지, 실리콘 수지가 바람직하다.
상기 열경화성 수지를 사용하는 경우에는, 보조제로서 경화제, 경화 촉진제, 경화 지연제, 경화 촉매 등을 병용하는 것이 바람직하다.
경화제로서, 1분자 중에 열경화형 수지 성분의 관능기와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 갖는 화합물을 들 수 있다. 에폭시계 수지에 대한 경화제로서는 페놀계 경화제, 알코올계 경화제, 아민계 경화제, 알루미늄킬레이트계 경화제 등을 들 수 있다. 또한 실리콘계 수지에 대한 경화제로서는 히드로실릴계 경화제 등을 들 수 있다.
경화 촉진제로서, 예를 들어 트리에틸렌디아민, 벤질디메틸아민 등의 3급 아민류; 2-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸 등의 이미다졸류; 트리부틸포스핀, 디페닐포스핀 등의 유기 포스핀류; 테트라페닐포스포늄테트라페닐보레이트, 트리페닐포스핀테트라페닐보레이트 등의 테트라페닐보론염 등을 들 수 있다.
경화 지연제로서는 히드로실릴화 반응 제어제 등을 들 수 있다. 경화 촉매 등으로서는 백금계 촉매, 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등을 들 수 있다.
상기 보조제의 함유량은 열경화성 수지의 종류에 따라 상이하지만, 해당 열경화성 수지 100질량부에 대하여 10 내지 90중량부, 바람직하게는 20 내지 80중량부, 보다 바람직하게는 30 내지 70중량부이다.
에너지선 경화성 수지로서는, 예를 들어 아크릴레이트계의 관능기를 갖는 화합물 등의 1개 또는 2개 이상의 중합성 불포화 결합을 갖는 화합물을 들 수 있다. 1개의 중합성 불포화 결합을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 에틸(메트)아크릴레이트, 에틸헥실(메트)아크릴레이트, 스티렌, 메틸스티렌, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 또한 2개 이상의 중합성 불포화 결합을 갖는 화합물로서는, 예를 들어 폴리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 헥산디올(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 등의 다관능 화합물이나, 그의 변성물, 및 이들 다관능 화합물과 (메트)아크릴레이트 등과의 반응 생성물(예를 들어 다가 알코올의 폴리(메트)아크릴레이트에스테르) 등을 들 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서 (메트)아크릴레이트는 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 의미하는 것이다.
상기 화합물 외에, 중합성 불포화 결합을 갖는 비교적 저분자량의 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리부타디엔 수지 등도 상기 에너지선 경화성 수지로서 사용할 수 있다.
상기 에너지선 경화성 수지에는 광중합 개시제를 병용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 사용하는 광중합 개시제는 상기 에너지선 경화성 수지를 포함하는 접착성 수지 조성물에 포함되는 것이며, 자외선 하에서 상기 에너지선 경화성 수지를 경화시킬 수 있다. 광중합 개시제로서는, 예를 들어 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인-n-부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 아세토페논, 디메틸아미노아세토페논, 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티오크산톤, 2-에틸티오크산톤, 2-클로로티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 벤질디메틸케탈, 아세토페논디메틸케탈, p-디메틸아민벤조산에스테르 등을 사용할 수 있다.
광중합 개시제는 1종을 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합하여 사용할 수도 있다. 또한 그의 배합량은 상기 에너지선 경화성 수지 100질량부에 대하여, 통상 0.2 내지 10질량부의 범위에서 선택된다.
또한 본 발명에 사용하는 접착성 수지의 질량 평균 분자량은, 통상 수백 내지 수백만이다.
고열 전도부는 후술하는 원하는 열 전도율로 조정하기 위하여, 상기 접착성 수지와 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는 수지 조성물로 형성되는 것이 바람직하다.
이하, 열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물을 「열 전도율 조정용 물질」이라 하는 경우가 있다
(열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물)
상기 열 전도성 필러로서는 특별히 제한은 없지만, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 등의 금속 산화물, 질화규소, 질화알루미늄, 질화마그네슘, 질화붕소 등의 금속 질화물, 구리, 알루미늄 등의 금속으로부터 선택되는 적어도 1종, 또한 도전성 탄소 화합물로서는 카본 블랙, 카본 나노튜브(CNT), 그래핀, 카본 나노파이버 등으로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 이들 열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물은 1종 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서도, 후술하는 체적 저항률의 범위로 되기 쉽다는 점에서, 실리카, 알루미나, 산화마그네슘 등의 금속 산화물, 질화규소, 질화알루미늄, 질화마그네슘, 질화붕소 등의 금속 질화물 등의 열 전도성 필러가 바람직하다. 또한 열 전도성 필러로서는, 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한 열 전도성 필러로서 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는 경우, 금속 산화물과 금속 질화물과의 질량 비율은 10:90 내지 90:10이 바람직하고, 20:80 내지 80:20이 보다 바람직하며, 50: 50 내지 75: 25가 더욱 바람직하다.
열 전도율 조정용 물질의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 적용하는 전자 디바이스, 소자 등에 부착했을 때, 그들의 접촉 또는 기계적 손상에 의하여 전자 디바이스, 소자 등의 전기 특성 등이 손상되지 않는 형상이면 되며, 예를 들어 판상(인편상을 포함함), 구상, 침상, 봉상, 섬유상 중 어느 것일 수도 있다.
열 전도율 조정용 물질의 크기는, 고열 전도부의 두께 방향으로 열 전도율 조정용 물질을 균일하게 분산시켜 열 전도성을 향상시키는 관점에서, 예를 들어 평균 입자 직경이 0.1 내지 200㎛가 바람직하고, 1 내지 100㎛가 보다 바람직하며, 5 내지 50㎛가 더욱 바람직하고, 10 내지 30㎛가 특히 바람직하다. 또한 평균 입자 직경은, 예를 들어 쿨터 카운터법에 의하여 측정할 수 있다. 열 전도율 조정용 물질의 평균 입자 직경이 이 범위에 있으면, 개개의 물질 내부에서의 열 전도가 작아지는 일도 없으며, 그 결과 고열 전도부의 열 전도율이 향상된다. 또한 입자끼리의 응집이 일어나기 어려워 균일하게 분산시킬 수 있고, 또한 고열 전도부로의 충전 밀도가 충분해져 물질 계면에 있어서 고열 전도부가 물러지는 일도 없다.
열 전도율 조정용 물질의 함유량은 원하는 열 전도율에 따라 적절히 조정되며, 접착성 수지 조성물 중 40 내지 99질량％가 바람직하고, 50 내지 95질량％가 보다 바람직하며, 50 내지 80질량％가 특히 바람직하다. 열 전도율 조정용 물질의 함유량이 이 범위에 있으면, 방열 특성, 내절성, 내굴곡성이 우수하여, 고열 전도부의 강도가 유지된다.
(기타 성분)
접착성 수지 조성물에는, 필요에 따라 적절한 범위 내에서 예를 들어 가교제, 충전제, 가소제, 노화 방지제, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 안료나 염료 등의 착색제, 점착 부여제, 대전 방지제, 커플링제 등의 첨가제나, 비접착성 수지가 포함되어 있을 수도 있다.
비접착성 수지로서는, 예를 들어 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 고무계 중합체, 폴리올레핀 수지, 스티렌 수지, 아미드 수지, 환상 올레핀 수지, 염화비닐 수지, 폴리이미드 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리술폰 수지 등을 들 수 있다.
<저열 전도부>
상기 저열 전도부의 형상은 상기 고열 전도부의 형상과 마찬가지로 특별히 제한은 없으며, 후술하는 전자 디바이스 등의 사양에 따라 적절히 변경할 수 있다. 여기서, 본 발명의 저열 전도부는 상기 고열 전도부보다도 열 전도율이 낮은 쪽을 말한다.
저열 전도부는 접착성 수지 조성물(본 발명에 있어서는, 상술한 열 전도율 조정용 물질 등을 포함하지 않는 경우에도 접착성 수지 조성물이라 칭함)로 형성되며, 상기 고열 전도부보다도 열 전도율이 낮은 재료이면 특별히 한정되지 않는다. 또한 상기 고열 전도부의 열 전도율보다 충분히 낮으면, 해당 접착성 수지 조성물에 열 전도율 조정용 물질을 포함하고 있을 수도 있지만, 상기 고열 전도부의 열 전도율과의 차를 크게 하기 위하여 열 전도율 조정용 물질을 포함하지 않는 것이 보다 바람직하다.
접착성 수지로서는, 상술한 고열 전도부에 사용한 열경화성 수지 및 에너지 경화성 수지 등, 마찬가지의 수지를 들 수 있다. 통상, 기계적 특성, 밀착성 등의 관점에서 고열 전도부와 동일한 수지를 사용한다.
(기타 성분)
저열 전도부에는, 상기 고열 전도부와 마찬가지로 필요에 따라 적절한 범위 내에서, 동일한 종류의 첨가제가 더 포함되어 있을 수도 있다.
고열 전도부 및 저열 전도부 각각의 층의 두께는 1 내지 200㎛가 바람직하고, 3 내지 100㎛가 더욱 바람직하다. 이 범위이면, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다. 또한 고열 전도부 및 저열 전도부 각각의 층의 두께는 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
고열 전도부 및 저열 전도부 각각의 층의 폭은, 적용하는 전자 디바이스의 사양에 따라 적절히 조정하여 사용하는데, 통상 0.01 내지 3㎜, 바람직하게는 0.1 내지 2㎜, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1.5㎜이다. 이 범위이면, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다. 또한 고열 전도부 및 저열 전도부 각각의 층의 폭은 동일할 수도, 상이할 수도 있다.
고열 전도부의 열 전도율은 저열 전도부에 비하여 충분히 높으면 되며, 열 전도율이 0.5(W/m·K) 이상이 바람직하고, 1.0(W/m·K) 이상이 보다 바람직하며, 1.3(W/m·K) 이상이 더욱 바람직하다. 고열 전도부의 열 전도율의 상한은 특별히 제한은 없지만, 통상 2000(W/m·K) 이하가 바람직하고, 500(W/m·K) 이하가 보다 바람직하다.
저열 전도부의 열 전도율은 0.5(W/m·K) 미만이 바람직하고, 0.3(W/m·K) 이하가 보다 바람직하며, 0.25(W/m·K) 이하가 더욱 바람직하다. 고열 전도부 및 저열 전도부의 전도율이 상기와 같은 범위에 있으면, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있다.
고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.1㎫ 이상이 바람직하고, 0.15㎫ 이상이 보다 바람직하며, 1㎫ 이상이 더욱 바람직하다. 또한 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.1㎫ 이상이 바람직하고, 0.15㎫ 이상이 보다 바람직하며, 1㎫ 이상이 더욱 바람직하다. 고열 전도부 및 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률이 0.1㎫ 이상인 경우에는, 열 전도성 접착 시트가 과도하게 변형되는 것이 억제되어 안정적으로 방열할 수 있다. 150℃에서의 저장 탄성률의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 500㎫ 이하인 것이 바람직하고, 100㎫ 이하인 것이 보다 바람직하며, 50㎫ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 상술한 수지 조성물 중의 접착성 수지의 선택 및 조합이나, 열 전도성 필러 및 도전성 탄소 화합물의 종류 및 양을 조정함으로써, 고열 전도부, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률을 조절할 수 있다.
또한 150℃에서의 저장 탄성률은 동적 탄성률 측정 장치[TA 인스트루먼트 사 제조, 기종명 「DMA Q800」]에 의하여, 초기 온도를 15℃, 승온 속도 3℃/min으로 150℃까지 승온시키고, 주파수 11㎐에서 측정된 값이다.
또한 열 전도성 접착 시트는 접착제층을 개재하지 않고 전자 디바이스에 부착되기 때문에, 전기적 접속을 방지하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 따라서 고열 전도부 및 저열 전도부의 체적 저항률은 1×1010Ω·㎝ 이상이 바람직하고, 1.0×1013Ω·㎝ 이상이 보다 바람직하다.
또한 체적 저항률은 저항률계(미쓰비시 가가쿠 애널리테크사 제조, MCP-HT450)에 의하여, 열 전도성 접착 시트를 23℃ 50％ RH의 환경에 1일 방치한 후에 측정한 값이다.
열 전도성 접착 시트에 있어서, 예를 들어 도 1, 도 2의 (a)와 같이, 고열 전도부, 저열 전도부가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하고 있는 경우, 해당 열 전도성 접착 시트의 외면에 있어서, 고열 전도부와 저열 전도부의 단차는 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 실질적으로 존재하지 않는 것이 더욱 바람직하다.
고열 전도부와 저열 전도부 중 적어도 어느 쪽이 해당 기재 두께의 일부분을 구성하고 있는 예를 들어 도 2의 (b), (c)의 경우, 고열 전도부와 저열 전도부의 단차는 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 실질적으로 존재하지 않는 것이 더욱 바람직하다. 또한 고열 전도부와 저열 전도부로 소정의 단차가 마련되어 있는 도 2의 (d), (e)의 경우, 기재의 두께를 고열 전도부와 저열 전도부로 이루어지는 두께로 했을 때의, 고열 전도부와 저열 전도부의 단차는 해당 두께에 대하여 10 내지 90 ％가 바람직하다. 또한 열 전도성 접착 시트에 있어서, 고열 전도부와 저열 전도부의 체적 비율은 10:90 내지 90:10인 것이 바람직하고, 20:80 내지 80:20인 것이 보다 바람직하며, 30:70 내지 70:30인 것이 더욱 바람직하다.
<박리 시트>
열 전도성 접착 시트는 편측, 또는 양측에 박리 시트를 갖고 있을 수도 있다. 박리 시트로서는, 예를 들어 글라신지, 코팅지, 라미네이트지 등의 종이 및 각종 플라스틱 필름에, 실리콘 수지, 불소 수지 등의 박리제를 도포 부착한 것 등을 들 수 있다. 해당 박리 시트의 두께에 대해서는 특별히 제한은 없지만, 통상 10 내지 200㎛이다. 본 발명에 사용하는 박리 시트에 사용하는 지지 기재로서는 플라스틱 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
<전자 디바이스>
본 발명의 열 전도성 접착 시트를 사용하는 전자 디바이스는 특별히 제한되지 않지만, 방열 등의 열 제어의 관점에서 열전 변환 디바이스, 광전 변환 디바이스, 대규모 집적 회로 등의 반도체 디바이스 등을 들 수 있다. 특히 열 전도성 접착 시트는 열전 변환 디바이스의 열전 변환 모듈에 부착함으로써 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열할 수 있어, 한층 더한 열전 성능의 향상으로 이어지기 때문에, 열전 변환 디바이스에 바람직하게 사용된다.
또한 열 전도성 접착 시트는 전자 디바이스의 편면에 적층할 수도 있고, 양면에 적층되어 있을 수도 있다. 전자 디바이스의 사양에 맞추어 적절히 선택한다.
이하, 전자 디바이스로서 열전 변환 디바이스의 경우를 예로 들어 설명한다.
(열전 변환 디바이스)
열전 변환 디바이스란, 열과 전기의 상호 에너지 변환을 행하는 열전 변환 소자의 내부에 온도 차를 부여함으로써, 용이하게 전력이 얻어지는 전자 디바이스이다.
도 3은, 도 2의 (a)의 구성의 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 열전 변환 모듈에 부착했을 때의 열전 변환 디바이스의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 3에 도시한 열전 변환 디바이스(10)는 지지체(도시하지 않음) 상에, P형 재료를 포함하는 박막의 P형 열전 소자(11), N형 재료를 포함하는 박막의 N형 열전 소자(12)로 구성되는 열전 변환 소자를 갖고, 또한 전극(13)을 설치하여 이루어지는 열전 변환 모듈(16)과, 해당 열전 변환 모듈(16)의 제1 면(17)에 부착된 열 전도성 접착 시트(1A), 또한 상기 제1 면(17)과는 반대측의 제2 면(18)에 부착된 열 전도성 접착 시트(1B)로 구성된다.
열 전도성 접착 시트(1A)는 고열 전도부(14a, 14b), 저열 전도부(15a, 15b, 15c)를 갖고, 해당 고열 전도부(14a, 14b)와 해당 저열 전도부(15a, 15b, 15c)가 접착성을 가지며, 또한 그들이 해당 열 전도성 접착 시트의 외면을 구성하고 있다. 또한 열 전도성 접착 시트(1B)는 고열 전도부(14'a, 14'b, 14'c)와 저열 전도부(15'a, 15'b)를 갖고, 해당 고열 전도부(14'a, 14'b, 14'c)와 해당 저열 전도부(15'a, 15'b)가 접착성을 가지며, 또한 그들이 해당 열 전도성 접착 시트의 외면을 구성하고 있다.
도 4에, 본 발명의 열 전도성 접착 시트와 열전 변환 모듈을 구성 요소마다 분해한 사시도의 일례를 도시한다. 도 4에 있어서, (a)가 열전 변환 모듈(16)의 지지체(19)의 표면측의 열전 소자(11, 12)에 직접 설치되는 열 전도성 접착 시트(1A)의 사시도이고, (b)가 열전 변환 모듈(16)의 사시도이며, (c)가 열전 변환 모듈(16)의 지지체(19)의 이면측에 설치되는 열 전도성 접착 시트(1B)의 사시도이다.
상기와 같은 구성을 취함으로써, 열 전도성 접착 시트(1A) 및 열 전도성 접착 시트(1B)로부터 효율적으로 열을 확산시킬 수 있다. 또한 열 전도성 접착 시트(1A)의 고열 전도부(14a, 14b)와, 열 전도성 접착 시트(1B)의 고열 전도부(14'a, 14'b, 14'c)가 대향하지 않도록 위치를 어긋나게 하여 적층함으로써, 열을 특정한 방향으로 선택적으로 방열시킬 수 있다. 이것에 의하여, 열전 변환 모듈에 효율적으로 온도 차를 부여할 수 있어, 발전 효율이 높은 열전 변환 디바이스가 얻어진다.
본 발명에 사용되는 열전 변환 모듈(16)은, 예를 들어 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)와 전극(13)으로 구성된다. P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)는 직렬 접속이 되도록 박막상으로 형성되며, 각각의 단부에서 전극(13)을 개재하여 접합되어 전기적으로 접속되어 있다. 또한 열전 변환 모듈(16)에 있어서의 P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)는, 도 3에 도시한 바와 같이 「전극(13), P형 열전 소자(11), 전극(13), N형 열전 소자(12), 전극(13), ……」과 같이 배치할 수도 있고, 「전극(13), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), 전극(13), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), 전극(13), ……」과 같이 배치할 수도 있으며, 또한 「전극(13), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), P형 열전 소자(11), N형 열전 소자(12), … 전극(13)」과 같이 배치할 수도 있다.
또한 열전 변환 모듈은 고열 전도부 및 저열 전도부 상에 직접 형성되어 있을 수도 있고, 그 외의 층을 개재하여 형성되어 있을 수도 있지만, 열전 소자에 온도 차를 효율적으로 부여할 수 있다는 점에서, 열전 변환 모듈은 고열 전도부 및 저열 전도부 상에 직접 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 열전 소자에는, 특별히 제한되지 않지만, 열전 변환 모듈에 의하여 전기 에너지로 변환되는 열원의 온도 영역에 있어서, 제벡 계수의 절댓값이 크고, 열 전도율이 낮으며, 전기 전도율이 높은, 소위 열전 성능 지수가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
P형 열전 소자 및 N형 열전 소자를 구성하는 재료로서는, 열전 변환 특성을 갖는 것이면 특별히 제한은 없지만, 비스무트텔루라이드, Bi2Te3 등의 비스무트-텔루르계 열전 반도체 재료, GeTe, PbTe 등의 텔루라이드계 열전 반도체 재료, 안티몬-텔루르계 열전 반도체 재료, ZnSb, Zn3Sb2, Zn4Sb3 등의 아연-안티몬계 열전 반도체 재료, SiGe 등의 실리콘-게르마늄계 열전 반도체 재료, Bi2Se3 등의 비스무트셀레나이트계 열전 반도체 재료, β-FeSi2, CrSi2, MnSi1 .73, Mg2Si 등의 실리사이드계 열전 반도체 재료, 산화물계 열전 반도체 재료, FeVAl, FeVAlSi, FeVTiAl 등의 호이슬러 재료 등이 사용된다.
P형 열전 소자(11) 및 N형 열전 소자(12)의 두께는 0.1 내지 100㎛가 바람직하고, 1 내지 50㎛가 더욱 바람직하다.
또한 P형 열전 소자(11)와 N형 열전 소자(12)의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니며, 동일한 두께일 수도 상이한 두께일 수도 있다.
[열 전도성 접착 시트의 제조 방법]
본 발명의 열 전도성 접착 시트의 제조 방법은 고열 전도부와 저열 전도부로 구성되며, 또한 해당 고열 전도부, 해당 저열 전도부가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하거나, 또는 그들 중 어느 쪽이 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있는 열 전도성 접착 시트의 제조 방법으로서, 박리 시트 상에, 접착성 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부와, 접착성 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
<고열 전도부 형성 공정>
고열 전도부를 형성하는 공정이다. 고열 전도부는 접착성 수지와 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는 상기 접착성 수지 조성물을 사용하여 박리 시트 상, 또는 박리 시트 상 및 저열 전도부 상에 형성된다. 접착성 수지 조성물의 도포 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 스텐실 인쇄법, 디스펜서, 스크린 인쇄법, 롤 코팅법, 슬롯다이 등의 공지된 방법에 의하여 형성하면 된다.
본 발명에 사용하는 접착성 수지 조성물에 있어서 열경화형의 접착성 수지를 사용했을 경우의 경화 조건으로서는, 사용하는 조성물에 따라 적절히 조정되지만, 80℃ 내지 150℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90℃ 내지 120℃이다. 또한 필요에 따라, 경화는 가압하면서 행할 수도 있다.
또한 에너지선 경화형의 접착성 수지를 사용했을 경우에는, 에너지 방사선으로서는, 자외선 외에 예를 들어 전자선, X선, 방사선, 가시광선 등을 들 수 있다. 이 중에서 자외선이 바람직하게 사용되며, 광원으로서 예를 들어 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 카본 아크등, 메탈 할라이드 램프, 크세논 램프 등을 사용할 수 있다. 광량으로서 통상 100 내지 1500mJ/㎠이다. 또한 전자선을 사용하는 경우에는 전자선 가속기 등을 사용하며, 조사량은 통상 150 내지 350㎸이다. 또한 자외선을 사용하는 경우에는, 상술한 광중합 개시제를 접착성 수지 조성물에 첨가하여 둘 필요가 있다. 또한 전자선을 사용하는 경우에는, 광중합 개시제를 첨가하지 않고 경화막을 얻을 수 있다.
<저열 전도부 형성 공정>
저열 전도부를 형성하는 공정이다. 저열 전도부는 접착성 수지를 포함하는 상기 접착성 수지 조성물을 사용하여, 박리 시트 상, 또는 박리 시트 상 및 고열 전도부 상에 형성된다. 접착성 수지 조성물의 도포 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니며, 고열 전도부와 마찬가지로, 예를 들어 스텐실 인쇄법, 디스펜서, 스크린 인쇄법, 롤 코팅법, 슬롯다이 등의 공지된 방법에 의하여 형성하면 된다. 또한 경화 방법에 대해서도, 고열 전도부의 경화 방법과 마찬가지이다.
또한 고열 전도부 및 저열 전도부의 형성 순서는 특별히 제한되지 않는다. 전자 디바이스의 사양에 따라 적절히 선택하면 된다.
본 발명의 제조 방법에 따르면, 간편한 방법으로 전자 디바이스 등의 내부에 있어서 열을 해방시키거나 또는 열의 흐름을 특정한 방향으로 제어할 수 있으며, 또한 저비용의 열 전도성 접착 시트를 제조할 수 있다.
<실시예>
다음으로, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의하여 전혀 한정되는 것은 아니다.
실시예, 비교예에서 제작한 열 전도성 시트의 열 전도율 측정, 온도 차의 평가 및 전자 디바이스의 평가는 이하의 방법으로 행하였다.
(a) 열 전도성 접착 시트의 열 전도율 측정
열 전도율 측정 장치(EKO사 제조, HC-110)를 사용하여 열 전도율을 측정하였다.
(b) 고열 전도부 및 저열 전도부의 온도 측정
얻어진 열 전도성 접착 시트를, 도 5에 도시한 바와 같이 소다 유리(크기 50㎜×50㎜, 두께 0.5㎜)를 포함하는 피착체(2)의 상면에 부착한 후, 박리 시트를 박리하였다. 이어서, 피착체(2)의 하면을 75℃에서 1시간 가열하고 온도를 안정시킨 후, 피착체(2)의 상면에 부착한 K 열전대(크로멜 알루멜)에 의하여 피착체의 온도를 측정하였다. 또한 열전대는 고열 전도부 및 저열 전도부에 대응하는 부분의 피착체 상(측정 개소: 도 5에 있어서 A, B, C, D)에 설치되어 있으며, 1초마다 5분간 열전대의 온도를 측정하여, 얻어진 각 점에서의 평균값을 산출하였다.
(열전 변환 모듈의 제작)
도 6의 일부에 도시한 바와 같이, 지지체(26) 상에 P형 열전 소자(21)(P형의 비스무트-텔루르계 열전 반도체 재료)와 N형 열전 소자(22)(N형의 비스무트-텔루르계 열전 반도체 재료)를, 각각 동일한 크기(폭 1.7㎜×길이 100㎜, 두께 0.5㎜)가 되도록 배치함과 함께, 양쪽의 열전 소자 및 열전 소자 사이에 구리 전극(구리 전극(23a): 폭 0.15㎜×길이 100㎜, 두께 0.5㎜; 구리 전극(23b): 폭 0.3㎜×길이 100㎜, 두께 0.5㎜; 구리 전극(23c): 폭 0.15㎜×길이 100㎜, 두께 0.5㎜)을 설치하여, 열전 변환 모듈(27)을 제작하였다.
(전자 디바이스 평가)
실시예, 비교예에서 얻어진 열전 변환 디바이스의 하면(28)(도 6 참조)을 핫 플레이트에서 75℃로 가열하고, 반대측의 상면(29)(도 6 참조)을 25℃로 냉각한 상태에서 그대로 1시간 유지하고 온도를 안정시킨 후, 열 기전력 V(V), 전기 저항 R(Ω)을 측정하였다. 출력 P(W)는, 측정한 열 기전력 V와 전기 저항 R을 이용하여 P=V2/R에 의하여 산출하였다.
(실시예 1)
(1) 열 전도성 접착 시트의 제작
폴리올 수지 함유 용액(아시아 고교사 제조, 「PX41-1」) 31질량부, 폴리이소시아네이트 수지 함유 용액(아시아 고교사 제조, 「엑셀하드너 G」) 9질량부, 열 전도성 필러로서 질화붕소(쇼와 덴코사 제조, 「알루나비즈 CB-A20S」, 평균 입자 직경 20㎛) 40질량부와, 알루미나(쇼와 덴코사 제조, 「쇼비엔 UHP-2」, 평균 입자 직경 12㎛) 20질량부를 첨가하고, 자전·공전 믹서(씽키(THINKY)사 제조, 「ARE-250」)를 사용하여 혼합 분산하여, 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
한편, 폴리올 수지 함유 용액(아시아 고교사 제조, 「PX41-1」) 78질량％와 폴리이소시아네이트 수지 함유 용액(아시아 고교사 제조, 「엑셀하드너 G」) 22질량％를 혼합 분산하여, 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
다음으로, 박리 시트(린텍사 제조, 「SP-PET382150」)의 박리 처리된 면에, 상기 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 디스펜서(무사시 엔지니어링사 제조, 「ML-808FXcom-CE」)를 사용하여 도포하고, 90℃에서 1분간 건조시켜 용매를 제거함으로써, 스트라이프상 패턴(폭 1㎜×길이 100㎜, 두께 50㎛, 패턴 중심 간 거리 2㎜)을 포함하는 고열 전도부를 형성하였다. 또한 그 위로부터 어플리케이터를 사용하여 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 도포하고, 90℃에서 1분간 건조시켜, 해당 고열 전도부의 스트라이프상 패턴 간에, 고열 전도부와 같은 두께의 저열 전도부를 형성함으로써, 열 전도성 접착 시트를 얻었다. 또한 고열 전도부 상에는 저열 전도부가 형성되어 있지 않은 것을 확인하였다.
(2) 열전 변환 디바이스의 제작
얻어진 열 전도성 접착 시트를 2매 준비하고, 도 6에 도시한 바와 같이 열 전도성 접착 시트를 열전 변환 모듈(27)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에 각각 적층하고, 이어서 박리 시트를 박리 제거하고, 120℃에서 20분간 가열하여 열 전도성 접착 시트를 경화시켜, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
또한 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 4.2㎫, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2㎫이었다. 또한 고열 전도부의 체적 저항률은 7.0×1014Ω·㎝, 저열 전도부의 체적 저항률은 2.0×1015Ω·㎝였다.
(실시예 2)
(1) 열 전도성 접착 시트의 제작
아크릴산에스테르 공중합체(부틸아크릴레이트/메틸메타크릴레이트/2-히드록시에틸아크릴레이트=62/10/28)와 메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트를, 아크릴산에스테르 공중합체의 2-히드록시에틸아크릴레이트 100당량에 대하여, 메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트 80.5당량이 되도록 혼합하고, 촉매로서 디부틸주석디라우레이트를 첨가하고, 유기 용매 중에서 질소 분위기 하에서, 실온에서 24시간 중합시켜, 측쇄에 에너지선 경화성기를 갖는 아크릴산에스테르 공중합체의 용액(고형분 40질량％)을 얻었다.
얻어진 측쇄에 에너지선 경화성기를 갖는 아크릴산에스테르 공중합체의 용액 100질량부, 광중합 개시제인 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤(시바·스페셜티·케미컬즈사 제조, 상품명: 이르가큐어 184) 3.7질량부, 열 전도성 필러로서, 질화붕소(쇼와 덴코사 제조, 「알루나비즈 CB-A20S」, 평균 입자 직경 20㎛) 40중량부와, 알루미나(쇼와 덴코사 제조, 「쇼비엔 UHP-2」, 평균 입자 직경 12㎛) 20중량부를 첨가하고, 자전·공전 믹서(씽키사 제조, 「ARE-250」)를 사용하여 혼합 분산하여, 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
한편, 얻어진 아크릴산에스테르 공중합체의 용액(고형분 40질량％) 100질량부와 광중합 개시제인 1-히드록시-시클로헥실-페닐케톤(시바·스페셜티·케미컬즈사 제조, 상품명: 이르가큐어 184) 3.7질량부를 혼합 분산하여, 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
이어서, 얻어진 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물 및 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열 전도성 접착 시트를 제작하였다.
(2) 열전 변환 디바이스의 제작
얻어진 열 전도성 접착 시트를 2매 준비하고, 열 전도성 접착 시트를 열전 변환 모듈(27)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에 각각 적층하고, 이어서 박리 시트를 박리 제거하고, 양면에 자외선 조사를 행하여 열 전도성 접착 시트를 경화시켜, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
또한 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.1㎫, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.02㎫이었다. 고열 전도부의 체적 저항률은 8.0×1014Ω·㎝, 저열 전도부의 체적 저항률은 1.5×1015Ω·㎝였다.
(실시예 3)
(1) 열 전도성 접착 시트의 제작
실리콘 수지 A(아사히 가세이 바커사 제조, 「실겔(SilGel) 612-A」) 19.8질량부, 실리콘 수지 B(아사히 가세이 바커사 제조, 「실겔 612-B」) 19.8질량부, 경화 지연제(아사히 가세이 바커사 제조, 「PT88」) 0.4질량부, 열 전도성 필러로서 질화붕소(쇼와 덴코사 제조, 「알루나비즈 CB-A20S」, 평균 입자 직경 20㎛) 40질량부와, 알루미나(쇼와 덴코사 제조, 「쇼비엔 UHP-2」, 평균 입자 직경 12㎛) 20질량부를 첨가하고, 자전·공전 믹서(씽키사 제조, 「ARE-250」)를 사용하여 혼합 분산하여, 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
한편, 실리콘 수지 C(신에쓰 가가쿠 고교사 제조, 「KE-106」) 90질량부, 경화 촉매인 백금계 촉매(신에쓰 가가쿠 고교사 제조, 「CAT-RG」) 9질량부, 경화 지연제(신에쓰 가가쿠 고교사 제조, 「No. 6-10」) 1질량부를 혼합 분산하여, 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
이어서, 박리 시트를 린텍사 제조의 「PET50FD」로 변경하고, 90℃ 1분간 건조가 아니라 150℃ 5분간 건조로 한 것 이외에는, 얻어진 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물 및 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열 전도성 접착 시트를 제작하였다.
(2) 열전 변환 디바이스의 제작
120℃ 20분간 가열이 아니라 150℃ 30분간 가열에 의하여 열 전도성 접착 시트를 경화시킨 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
또한 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 2.3㎫, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 3.4㎫이었다. 고열 전도부의 체적 저항률은 6.0×1014Ω·㎝, 저열 전도부의 체적 저항률은, 2.2×1015Ω·㎝였다.
(실시예 4)
(1) 열 전도성 접착 시트의 제작
실리콘 수지 D(도레이 다우코닝사 제조, 「SD4584」) 19.9질량부, 경화 촉매로서 백금계 촉매(도레이 다우코닝사 제조, 「SRX212」) 0.2질량부, 에폭시 수지의 에폭시 변성 실리콘 오일(신에쓰 가가쿠 고교사 제조, 「X-22-163C」) 19.8질량부, 경화제로서 알루미늄계 킬레이트 화합물인 알루미늄트리스아세틸아세토네이트의 10％ 톨루엔 용액 0.2질량부, 열 전도성 필러로서 질화붕소(쇼와 덴코사 제조, 「알루나비즈 CB-A20S」, 평균 입자 직경 20㎛) 40질량부와, 알루미나(쇼와 덴코사 제조, 「쇼비엔 UHP-2」, 평균 입자 직경 12㎛) 20질량부를 첨가하고, 자전·공전 믹서(씽키사 제조, 「ARE-250」)를 사용하여 혼합 분산하여, 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
한편, 실리콘 수지 D(도레이 다우코닝 가부시키가이샤 「SD4584」) 19.8질량부, 경화 촉매로서 백금계 촉매(도레이 다우코닝 가부시키가이샤 「SRX212」) 0.2질량부, 에폭시 수지의 에폭시 변성 실리콘 오일(신에쓰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 「X-22-163C」) 19.8질량부, 경화제로서 알루미늄계 킬레이트 화합물인 알루미늄트리스아세틸아세토네이트의 10％ 톨루엔 용액 0.2질량부를 혼합 분산하여, 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 조제하였다.
이어서, 박리 시트를 린텍사 제조 「PET50FD」로 변경하고, 130℃ 2분간 건조로 한 것 이외에는, 얻어진 고열 전도부 형성용의 필러 함유 접착성 수지 조성물 및 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 하여 열 전도성 접착 시트를 제작하였다.
(2) 열전 변환 디바이스의 제작
120℃ 20분간 가열이 아니라 150℃에서 30분간 가열에 의하여 열 전도성 접착 시트를 경화시킨 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
또한 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 21㎫, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 1.7㎫이었다. 고열 전도부의 체적 저항률은 6.4×1014Ω·㎝, 저열 전도부의 체적 저항률은 8.9×1014Ω·㎝였다.
(실시예 5)
실시예 1에서 사용한 고열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로 박리 시트의 박리 처리된 면에, 스트라이프상 패턴(폭 1㎜×길이 100㎜, 두께 50㎛, 패턴 중심 간 거리 2㎜)을 포함하는 고열 전도부를 형성하였다.
이어서, 그 위에 실시예 1에서 사용한 저열 전도부 형성용의 접착성 수지 조성물을 도포하고, 90℃에서 1분 건조시켜, 75㎛의 두께의 저열 전도부를 형성하여 열 전도성 접착 시트를 제작하였다. 해당 고열 전도부의 스트라이프상 패턴간 및 해당 고열 전도부 상에 저열 전도부가 형성되고, 해당 고열 전도층부 상에는 두께 25㎛의 저열 전도부가 형성되는 구성이었다. 얻어진 열 전도성 접착 시트를 2매 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 열전 변환 모듈(27)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에, 도 2의 (c)의 하면측과 같이 저열 전도부만으로 구성되는 측의 면을 각각에 부착함으로써 적층하고, 이어서 박리 시트를 박리 제거하고, 120℃에서 20분간 가열하여 열 전도성 접착 시트를 경화시켜, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
또한 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 4.2㎫, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2㎫이었다.
(실시예 6)
실시예 5에서 얻어진 열 전도성 접착 시트를 2매 준비하고, 열 전도성 접착 시트를, 열전 변환 모듈(27)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에, 도 2의 (c)의 상면측과 같이 고열 전도부와 저열 전도부로 구성되는 측의 면을 각각에 부착함으로써 적층하고, 이어서 박리 시트를 박리 제거하고, 120℃에서 20분간 가열하여 열 전도성 접착 시트를 경화시켜, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
또한 고열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 4.2㎫, 저열 전도부의 경화 후의 150℃에서의 저장 탄성률은 0.2㎫이었다.
(비교예 1)
PGS 그래파이트 시트(파나소닉 디바이스사 제조, 열 전도율: 1950(W/m·K), 두께: 100㎛) 상에 실리콘계 접착제를 도포하고, 90℃에서 1분 건조시켜, 두께 10㎛의 접착제층을 형성하여 열 전도성 접착 시트를 제작하였다.
얻어진 열 전도성 접착 시트를 2매 준비하고, 열 전도성 접착 시트를 열전 변환 모듈(27)의 열전 소자가 형성된 측의 면과 지지체측의 면에 각각 적층하여, 양면에 열 전도성 접착 시트가 적층된 열전 변환 디바이스를 제작하였다.
(비교예 2)
피착체에 열 전도성 접착 시트를 부착하지 않고 온도 차의 측정을 행하였다. 또한, 열전 변환 모듈(27)에 열 전도성 접착 시트를 적층하지 않고 전자 디바이스 평가를 행하였다.
실시예 1 내지 6 및 비교예 1, 2에서 얻어진 열전 변환 디바이스의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
실시예 1 내지 6에서 사용한 본 발명의 열 전도성 접착 시트에 있어서는, 비교예에 비하여 고열 전도부와 인접하는 저열 전도부 간의 온도 차가 크게 얻어지는 것을 알 수 있었다. 또한 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 열전 변환 디바이스에 적용했을 경우, 큰 출력이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 열 전도성 접착 시트는, 특히 전자 디바이스의 하나인 열전 변환 디바이스의 열전 변환 모듈에 부착했을 경우, 열전 소자의 두께 방향으로 효율적으로 온도 차를 부여할 수 있기 때문에, 발전 효율이 높은 발전이 가능해지며, 종래형에 비하여 열전 변환 모듈의 설치수를 감소시킬 수 있어 다운사이징 및 비용 절감으로 이어진다. 또한 동시에, 본 발명의 열 전도성 접착 시트를 사용함으로써, 플렉시블형의 열전 변환 디바이스로서, 평탄하지 않은 면을 갖는 폐열원이나 방열원에 설치하는 등 설치 장소를 제한 받는 일도 없이 사용할 수 있다.
1, 1A, 1B: 열 전도성 접착 시트
2: 피착체
4, 4a, 4b: 고열 전도부
5, 5a, 5b: 저열 전도부
6: 온도 차 측정부
10: 열전 변환 디바이스
11: P형 열전 소자
12: N형 열전 소자
13: 전극(구리)
14a, 14b: 고열 전도부
14'a, 14'b, 14'c: 고열 전도부
15a, 15b, 15c: 저열 전도부
15'a, 15'b: 저열 전도부
16: 열전 변환 모듈
17: 16의 제1 면
18: 16의 제2 면
19: 지지체
20: 열전 변환 디바이스
21: P형 열전 소자
22: N형 열전 소자
23a, 23b, 23c: 전극(구리)
24: 고열 전도부
25: 저열 전도부
26: 지지체
27: 열전 변환 모듈
28: 27의 하면
29: 27의 상면
41: P형 열전 소자
42: N형 열전 소자
43: 전극(구리)
44: 필름상 기판
45: 필름상 기판
46: 열전 변환 모듈
47, 48: 열 전도율이 낮은 재료(폴리이미드)
49, 50: 열 전도율이 높은 재료(구리)
51, 52: 저열 전도율의 부재
53: 열전 소자
54: 전극(구리)
55: 도전성 접착제층
56: 절연성 접착제층
61: 열전 소자
62: 플렉시블 기판
63: 금속층(구리)
64: 수지층
65: 절연성 기층층
66: 플렉시블 기판
67: 접착제층

Claims (10)

  1. 고열 전도부와 저열 전도부를 갖는 열 전도성 접착 시트로서, 해당 고열 전도부와 해당 저열 전도부가 접착성을 갖고, 또한 해당 고열 전도부, 해당 저열 전도부가 각각 독립적으로 열 전도성 접착 시트의 전부의 두께를 구성하거나, 또는 그들 중 적어도 어느 쪽이 열 전도성 접착 시트의 두께의 일부분을 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 열 전도성 접착 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고열 전도부 및 상기 저열 전도부가 접착성 수지 조성물로 형성되는 열 전도성 접착 시트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접착성 수지 조성물이 열경화성 수지 및 에너지선 경화성 수지 중 적어도 어느 1종을 포함하는 열 전도성 접착 시트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 열경화성 수지가 실리콘 수지 또는 우레탄 수지인 열 전도성 접착 시트.
  5. 제2항에 있어서, 상기 고열 전도부의 접착성 수지 조성물에 열 전도성 필러 및/또는 도전성 탄소 화합물을 포함하는 열 전도성 접착 시트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물, 금속 질화물 및 금속으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 열 전도성 접착 시트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 열 전도성 필러가 금속 산화물과 금속 질화물을 포함하는 열 전도성 접착 시트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 열 전도성 접착 시트의 고열 전도부의 열 전도율이 1.0(W/m·K) 이상이고, 또한 저열 전도부의 열 전도율이 0.5(W/m·K) 미만인 열 전도성 접착 시트.
  9. 제1항에 기재된 열 전도성 접착 시트를 사용한 전자 디바이스.
  10. 제1항에 기재된 열 전도성 접착 시트의 제조 방법으로서, 박리 시트 상에, 접착성 수지 조성물로 형성되는 고열 전도부와 접착성 수지 조성물로 형성되는 저열 전도부를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 열 전도성 접착 시트의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101323A (ko) * 2017-09-15 2020-08-27 테크네틱스 그룹, 엘엘씨 플라즈마 내성 특성이 강화된 본드 재료 및 관련 방법
KR102374200B1 (ko) * 2020-09-23 2022-03-15 주식회사 대신테크젠 자동차 디스플레이용 방열조성물 및 그의 제조방법 그리고 이를 포함하는 자동차 디스플레이용 방열패드

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6297025B2 (ja) 2013-03-21 2018-03-20 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
CN107949614A (zh) * 2015-09-10 2018-04-20 三井化学东赛璐株式会社 粘着剂组合物及其制造方法、以及粘着膜
KR102047736B1 (ko) * 2016-06-23 2019-11-25 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 가요성 열전 모듈
CN109478589A (zh) * 2016-06-23 2019-03-15 3M创新有限公司 热电带材
DE102016220237A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Tesa Se Verfahren zur Herstellung einer versiegelten Falzverbindung
US11004680B2 (en) 2016-11-26 2021-05-11 Texas Instruments Incorporated Semiconductor device package thermal conduit
US11676880B2 (en) 2016-11-26 2023-06-13 Texas Instruments Incorporated High thermal conductivity vias by additive processing
US10256188B2 (en) 2016-11-26 2019-04-09 Texas Instruments Incorporated Interconnect via with grown graphitic material
US10861763B2 (en) 2016-11-26 2020-12-08 Texas Instruments Incorporated Thermal routing trench by additive processing
US10529641B2 (en) 2016-11-26 2020-01-07 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit nanoparticle thermal routing structure over interconnect region
US10811334B2 (en) 2016-11-26 2020-10-20 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit nanoparticle thermal routing structure in interconnect region
CN108134000B (zh) * 2016-12-01 2020-12-08 深圳光峰科技股份有限公司 一种发光装置及封装方法和投影系统
JP7245652B2 (ja) * 2017-01-27 2023-03-24 リンテック株式会社 フレキシブル熱電変換素子及びその製造方法
KR20200099567A (ko) * 2017-12-20 2020-08-24 헨켈 아게 운트 코. 카게아아 기계적 특성의 우수한 조합을 갖는 열 전도성 폴리우레탄 접착제
JP7149476B2 (ja) * 2018-03-30 2022-10-07 リンテック株式会社 熱電変換モジュール
CN108624280A (zh) * 2018-05-08 2018-10-09 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种高功率光纤激光器用导热胶的制备方法
WO2020206626A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Henkel Ag & Co. Kgaa Thermally conductive silicone potting composition
TWI727310B (zh) * 2019-04-19 2021-05-11 明創能源股份有限公司 溫差組裝構件、組裝方法及具該構件的輕量剛體組件
CN113904582B (zh) * 2020-07-06 2023-10-20 西安交通大学 一种基于导电凝胶附着力增强型摩擦纳米发电机制备方法
US11940233B2 (en) * 2021-01-21 2024-03-26 Cisco Technology, Inc. Graphene and carbon nanotube based thermal management device
FR3119445A1 (fr) 2021-02-03 2022-08-05 Adam Pyrométrie four céramique électrique « RAKU » sur alimentation domestique
CN114213793A (zh) * 2021-12-27 2022-03-22 东莞市博恩复合材料有限公司 导热组合物、无硅导热胶片及无硅导热胶片制备方法
WO2023180858A1 (en) * 2022-03-22 2023-09-28 Ricoh Company, Ltd. Adhesive structure and manufacturing method thereof, electronic component and manufacturing method thereof, and adhesive layer for transfer

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004524383A (ja) * 2000-10-18 2004-08-12 エム キューブド テクノロジーズ， インコーポレイテッド 複合接着剤
JP3981738B2 (ja) 2004-12-28 2007-09-26 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
JP2008182160A (ja) 2007-01-26 2008-08-07 Nippon Steel Chem Co Ltd フレキシブル熱電変換素子及びその製造方法
JP2009302168A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Fine Rubber Kenkyusho:Kk 熱電変換装置
JP2011035203A (ja) 2009-08-03 2011-02-17 Fujitsu Ltd 熱電変換モジュール

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0864876A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd サーモモジュール
JPH0870142A (ja) * 1994-08-30 1996-03-12 Seiko Epson Corp 熱電素子
JPH11257789A (ja) * 1998-03-10 1999-09-24 Hitachi Ltd 熱電冷却装置及びそれを用いた構造物
JP2002257961A (ja) * 2001-03-01 2002-09-11 Citizen Watch Co Ltd 熱電発電時計
CN1205454C (zh) * 2001-07-16 2005-06-08 中国科学院理化技术研究所 一种导热性能各向异性的复合型材
JP2003046147A (ja) * 2001-08-02 2003-02-14 Matsushita Refrig Co Ltd 熱電素子モジュール及びその製造方法
DE10241798A1 (de) 2002-09-06 2004-03-18 Focke Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Herstellen von Klappschachteln
KR20070025778A (ko) * 2005-09-05 2007-03-08 삼성전자주식회사 이방성 도전 필름과 그를 이용한 평판 표시 장치 및 그제조 방법
JP4614003B2 (ja) * 2006-08-29 2011-01-19 日立化成工業株式会社 異方導電テープ及びその製造方法、並びにそれを用いた接続構造体及び回路部材の接続方法
EP2014734A1 (de) * 2007-07-12 2009-01-14 Peter Georg Berger Klebeband
CN101360386B (zh) * 2007-08-03 2010-10-06 富葵精密组件(深圳)有限公司 电路板粘合胶层及包括该粘合胶层的电路板
JP4404127B2 (ja) * 2007-09-28 2010-01-27 ヤマハ株式会社 熱電モジュール用基板およびこの基板を用いた熱電モジュール
JP2009188088A (ja) * 2008-02-05 2009-08-20 Yamaha Corp 熱電装置
US20090236087A1 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Yamaha Corporation Heat exchange device
JP2010109132A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Yamaha Corp 熱電モジュールを備えたパッケージおよびその製造方法
JP2012174911A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Stanley Electric Co Ltd 熱電変換モジュール
WO2013114854A1 (ja) * 2012-02-03 2013-08-08 日本電気株式会社 有機熱電発電素子およびその製造方法
WO2013121486A1 (ja) * 2012-02-16 2013-08-22 日本電気株式会社 熱電変換モジュール装置、及び電子機器
JP6297025B2 (ja) * 2013-03-21 2018-03-20 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
EP3035397B1 (en) * 2013-09-25 2018-04-11 Lintec Corporation Heat-conductive adhesive sheet, manufacturing method for same, and electronic device using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004524383A (ja) * 2000-10-18 2004-08-12 エム キューブド テクノロジーズ， インコーポレイテッド 複合接着剤
JP3981738B2 (ja) 2004-12-28 2007-09-26 国立大学法人長岡技術科学大学 熱電変換素子
JP2008182160A (ja) 2007-01-26 2008-08-07 Nippon Steel Chem Co Ltd フレキシブル熱電変換素子及びその製造方法
JP2009302168A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Fine Rubber Kenkyusho:Kk 熱電変換装置
JP2011035203A (ja) 2009-08-03 2011-02-17 Fujitsu Ltd 熱電変換モジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200101323A (ko) * 2017-09-15 2020-08-27 테크네틱스 그룹, 엘엘씨 플라즈마 내성 특성이 강화된 본드 재료 및 관련 방법
KR102374200B1 (ko) * 2020-09-23 2022-03-15 주식회사 대신테크젠 자동차 디스플레이용 방열조성물 및 그의 제조방법 그리고 이를 포함하는 자동차 디스플레이용 방열패드

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